Реакции газовые гетерогенные

Применение закономерностей управления гетерогенными реакциями. Газовые гетерогенно-каталитические реакции включают по крайней мере следующие стадии перенос реагентов из газовой фазы к поверхности катализатора, химические стадии на поверхности катализатора, десорбция продуктов реакции с поверхности и перенос молекул продуктов реакции от поверхности катализатора в газовую фазу. Каждая из стадий протекает со скоростью, подчиняющейся особым законам. Одни законы управляют скоростью перемещения молекул и газовом объеме, другие — скоростью физической адсорбции, третьи — [c.71]

Две очень важные стороны разложения пока еще не ясны. Первая — это точный механизм реакции 6. Маловероятно, что N2O и Н2О образуются непосредственно из двух молекул Н — N = О при охлаждении в газовой фазе . Кроме того, предложенная схема неудовлетворительно объясняет ограничение выхода 5U% N0O, что наблюдается при избытке N0. Такие же трудности встречаются в объяснении изомеризации СНз — N0 до СН2 = = NOH и его последовательного дегидрирования до H N и Н2О. Возможно, что обе эти реакции являются гетерогенными . [c.364]

В большинстве газовых реакций, кажущихся гомогенными, в действительности принимает участие материал стенок сосуда следовательно, такие реакции являются гетерогенно-каталитическими. Так, например, известно, что вода проявляет в некоторых случаях отрицательный каталитический эффект, но оказалось, что это обусловлено адсорбцией воды и отравлением катализатора-материала стенок сосуда. Несколько гомогенно-каталитических реакций в действительности представляют собой цепные реакции. Вещества, которые инициируют цепные реакции, иногда называют сенсибилизаторами, а не катализаторами. В качестве примера можно назвать разложение озона, которое само по себе протекает очень медленно, но сильно ускоряется в присутствии хлора согласно цепному механизму [c.81]

Гомогенный и гетерогенный катализ. Если реагенты и катализатор находятся в одной фазе (газовая смесь или раствор), то осуществляется гомогенный катализ. Если реагенты (газ или жидкость) плохо растворимы в жидком катализаторе или жидкий катализатор плохо растворим в жидких реагентах и имеются две фазы, то, хотя реакция осуществляется гомогенно, в одной из соприкасающихся фаз, она является гетерофазной. При определенных условиях кинетика такой реакции определяется массообменом между фазами катализатора и реагентов, и в этом случае протекает гетерогенная реакция. При гетерогенном катализе катализатор— твердое вещество, а реагенты —жидкие или газообразные вещества. Реакция в этом случае протекает на поверхности катализатора. Гетерогенный катализ распространен в нефтеперерабатывающей промышленности значительно больше, чем гомогенный. [c.135]

Расщепление метана может происходить в свободном объеме — гомогенно или на насадке (катализаторе) — гетерогенно. Гомогенное разложение метана характеризуется образованием тонкодисперсного углерода, уносимого газовым потоком из зоны реакции. При гетерогенном распаде метана на поверхности контакта отлагается плотный слой углерода. Экспериментально показано [101], что температура гетерогенного разложения метана может быть на 150—200° С ниже, чем гомогенного разложения. [c.130]

В последние годы опубликовано несколько монографий по химической кинетике. В Советском Союзе изданы монографии Н. Н. Семенова О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности (1958) и В. Н. Кондратьева Кинетика газовых химических реакций (1958). В русском переводе вышла книга С. Бенсона Основы химической кинетики (1964). Эти обширные монографии дают достаточно полное представление о ряде важнейших направлений научных исследований в области химической кинетики. Однако, поскольку они содержат большое количество специального и зачастую дискуссионного материала, изучение этих монографий требует от читателя знакомства с основами химической кинетики. В то же время учебная литература по химической кинетике все еще немногочисленна. Особенно ощущался недостаток в учебнике по современным основам химической кинетики. По-видимому вследствие этого первое издание настоящего Курса химической кинетики , вышедшее в свет в 1962 г., разошлось очень быстро и возникла необходимость в выпуске второго издания — исправленного и дополненного. В предлагаемом курсе изложены теоретические основы кинетики гомогенных химических реакций. Кинетика гетерогенных реакций в курсе не рассматривается в связи с тем, что она в основном имеет значение для области гетерогенного катализа, которая представляет собой самостоятельный раздел науки. [c.4]

Реакции между газообразными веществами на поверхности твердых катализаторов весьма часто применяются при осуществлении промышленных процессов (синтез метилового спирта, реакции гидрогенизации и дегидрогенизации углеводородов, синтез и окисление аммиака и т. д.). Кинетика таких каталитических реакций существенно изменяется по сравнению с кинетикой в отсутствие катализатора. В некоторых случаях увеличение парциального давления одного из реагирующих газов приводит вместо ускорения реакции к ее замедлению. В других случаях замедление реакций происходит вследствие увеличения количества одного из продуктов реакции. В гетерогенных газовых реакциях часто наблюдается дробный порядок реакций. [c.409]

Для гомогенных и газовых гетерогенных реакций применяются уравнения Нернста точное [c.227]

Обязательная стадия гетерогенных каталитических процессов — адсорбция реагирующих веществ на катализаторе. Рассмотрим газовую гетерогенную химическую реакцию в таких условиях, когда доставка реагентов к поверхности катализатора достаточно быстра и не лимитирует процесс. Будем считать, что в ходе процесса происходит лэнгмюровская адсорбция газа на поверхности твердого катализатора, что химическая стадия состоит в превращении одного газообразного вещества и протекает медленно, не нарушая адсорбционного равновесия, и что продукты реакции не тормозят процесс. Очевидно, скорость стационарно протекающей реакции должна быть пропорциональна степени заполнения поверхности катализатора 0 и давлению газа р. Поэтому, учитывая уравнение (XX.5), получим [c.275]

Реакции в гетерогенной среде развиваются на границе раздела двух фаз. Такие реакции встречаются очень часто в системах с конденсированными (жидкие, твердые) и газовыми фазами. К таким реакциям относятся, например, процессы горение твердого топлива [c.129]

Теперь обратимся к рассмотрению таких процессов, в которых одновременно существенны как теплопередача, так и диффузия. С подобными случаями мы встречаемся при рассмотрении термического режима гетерогенных реакций. Если гетерогенная реакция обладает заметным тепловым эффектом, то температура поверхности, на которой протекает эта реакция, отличается от температуры в объеме газового потока и от температуры окружаю-щей среды. [c.390]

Рассматривая реакции, проводящиеся в газовой и паровой фазах, не следует забывать большую перспективность осуществления процессов в жидкой фазе. В литературе почти не имеется подробного анализа реакции каталитического гетерогенного окисления углеводородов в жидкой фазе. Проведение процессов в жидкой фазе под давлением при гомогенном окислении позволило достичь высокой селективности. [c.234]

Химические реакции в гетерогенной системе, состоящей из жидкого вещества и газов, протекают в газовой фазе между насыщенным паром жидкого вещества и газами. В результате этого в системе наступает равновесие в газовой фазе, которое следует всем законам гомогенных газовых реакций. Следовательно, в случае гетерогенной системы, состоящей из газообразных и жидких веществ, закон действующих масс следует применять к гомогенной фазе, при этом не следует учитывать парциальное давление паров присутствующих жидких веществ, так как они сохраняют постоянное значение. [c.51]

В развитии радикально-цепной теории химических процессов поражает контраст гомогенных химических реакций и гетерогенного катализа. Б области гомогенных газовых и жидкофазных реакций после появления классических исследований основоположников этого направления М. Боденштейна, Н. Н. Семенова, С. Хиншельвуда уже более тридцати лет происходит быстрое и непрерывное развитие радикально-цепной теории, при котором один крупный успех следует за другим и это одинаково справедливо для термических, фотохимических и радиационнохимических реакций. В области гетерогенного катализа продвижение вперед происходит медленно, успехи несравненно скромнее и имеется немало разочарований и неудач. [c.483]

Работа в этом направлении только начата, но уже получены первые результаты. В качестве примера приведем результаты первой попытки создания такой систематизации в области весьма распространенных газовых гетерогенно-каталитических реакций с участием молекулярного кислорода, предпринятой в нашей лаборатории [134]. [c.108]

Газовые гетерогенно-каталитические реакции с участием Oj характеризуются общими особенностями. Участие в них общего реагента (молекулярного кислорода) определяет типичный окислительно-восстановительный характер данных процессов соответствующие им активные катализаторы содержат, как правило, элементы с переменкой валентностью в процессе образования активированных комплексов лимитирующих стадий обычно разрывается или возникает связь катализатора с кислородом, вследствие чего каталитическая активность веществ существенно зависит от прочности этой связи [122, 129, 132, 175]. Указанные особенности [c.108]

Класс газовых гетерогенно-каталитических реакций с участием молекулярного [c.109]

Разработанная систематика представлена в сокращенном виде в табл. 1. Первичным элементом ее является каталитическая система реакция — катализатор. Совокупность таких систем, включающая данную реакцию и ряд однотипных катализаторов этой реакции, образует каталитическую серию. Однотипные серии, состоящие из сходных реакций, объединяются в каталитические типы по признаку сходства рядов каталитической активности и, следовательно, оптимальных катализаторов реакций, относящихся к данным сериям. Совокупности каталитических типов охватываются каталитическими подклассами по следующему принципу оптимальные катализаторы реакций данного подкласса содержат элементы или соединения элементов, которые принадлежат к одним и тем же группам таблицы Менделеева. Данные подклассы в сумме составляют единый класс газовых гетерогенно-каталитических процессов с участием Оа- [c.111]

Голодец Г. П., П я т н и ц к и й Ю. И. О систематизации и классификации газовых гетерогенно-каталитических реакций с участием молекулярного кислорода.— Ката-яиз и катализаторы, 1970, 6. [c.181]

И наоборот, было обнаружено, что некоторые реакции, считавшиеся гетерогенными, на самом деле протекают в газовой фазе на некотором расстоянии от катализатора. В данном случае речь идет всегда о реакциях, протекающих при высокой температуре и низком давлении (меньше 1 атм) в этих условиях адсорбированные атомы или радикалы могут уходить в газовую фазу без предварительной рекомбинации, поэтому реакция в этом случае не локализована строго на поверхности твердого тела. [c.242]

Влияние температуры на скорость газовой коррозии находится в прямой связи с соответствующими изменениями константы скорости химической реакции и коэффициента диффузии. Константа скорости гетерогенной химической реакции (газовой коррозии) и коэффициент диффузии растут с повышением температуры по экспоненциальному закону. Таким образом, повышение температуры должно влиять на скорость окисления металлов по аналогичному закону. [c.38]

Обычно говорят, что твердая поверхность действует в подобных случаях как гетерогенный катализатор, т. е. ускоритель реакции термином гетерогенный отмечается то обстоятельство, что твердое вещество резко отделено поверхностью раздела от газовой фазы и совершенно неоднородно с ней по составу (слово гетерогенный означает по-русски неоднородный ). [c.53]

Реакторы для систем жидкость — твердое тело весьма напоминают реакторы для газовых гетерогенных реакций. Ввиду малого распространения таких процессов реакторы данного типа рассматриваться не будут. [c.228]

Газовые гетерогенные реакции, являющиеся основой. многих химических процессов, проходят при повышенных давлениях. При повышении давления увеличивается скорость процессов коррозии, протекающих с кислородной деполяризацией. Причиной этого является изменение растворимости газов, участвующих в электродных процессах. На скорость процессов коррозии с водородной деполяризацией давление практически не оказывает влияния. [c.29]

Назовем фазы и границы (поверхности) раздела фаз структурными элементами химической системы. В случае радикально-цепной реакции система, вообще говоря, включает две фазы (газ и стенка) и поверхность, раздела, однако, в химических реакциях участвует всего два элемента газовая фаза и поверхность. Это и есть необходимый минимум для того, чтобы реакция была гетерогенной. Адсорбция частиц из газовой фазы и их превращения на поверхности тоже гетерогенные реакции. [c.254]

Для иыяснения механизма химической реакции и природы входящих в него отдельных элементарных процессов весьма существенное значение имеет вопрос о том, протекает ли данная реакция целиком в гомогенной (газовой) фазе и какое влияние на течение реакции оказывают гетерогенные факторы. В случае газофазных реакций таким фактором чаще всего является стенка реакционного сосуда. На значение степок реакционного сосуда (в частности, их материала и относительной величины поверхности) для кинетики химических газовых реакций впервые обратил внимание Вант-Гофф. [c.20]

Химические реакции условно можно разделить на ряд групп, отличающихся какой-либо специфической особенностью. По агрегатному состоянию среды П реакции в газовой фазе 2) реакции в растворах 3) реакции в твердых средах. По агрегатному состоянию реагирующих веществ, продуктов реакции и среды химические реакции разбиваются на две группы 1) гомогенные химические реакции 2) гетерогенные химические реакции. В гомогенных химических реакциях исходные вещества, продукты реакции и среда образуют одну фазу. Химические реакции, в которых реагенты находятся в различных фазовых состояниях, а также реакции, протекающие на границе раздела фаз, называются гетерогенными реакциями. Например, Нг(г) + l2(r)-> 2Н1(г) —гомогенная реакция в газовой фазе, реакция взаимодействия СОг с СаО с образованием СаСОз, а также реакция синтеза NH3 на железных катализаторах Ыг-f-ЗН2 2ННз, протекающая на границе раздела фаз газ —твердый катализатор, являются гетерогенными реакциями. [c.531]

В ряде случаев для глубокой очистки веществ, как уже отмечалось, с успехом используются химические транспортные реакции (реакции переноса). Химическими транспортными реакциями называют гетерогенные обратимые реакции с участием газовой фазы, с помощью которых можно осуществить перенос вещества из одной части системы в другую, если между этими частями имеет место разность температур или давлений. Обычно для осуществления транспортных реакций используют системы с разностью температур. В качестве примера рассмотрим леренос никеля в виде тетракарбонила никеля (рис. 2). В один конец стеклянной трубки помещается никель, который необходимо подвергнуть очистке. Из трубки откачивается воздух, после чего она заполняется оксидом углерода (II). В холодном конце трубки (Г] = 3184-323 К) протекает реакция образования тетракарбонила никеля по схеме [c.20]

Допустим теперь, что система многофазна, т. е. некоторые реагирующие вещества находятся в газовой фазе, а другие являются твердыми или жидкими телами, не образующими при этом растворов. В газовой фазе находятся их насыщенные пары (для труднолетучих веществ концентрация насыщенного пара может быть ничтолсна, но в принципе она не равна нулю). Такие реакции называются гетерогенными. В этом случае при выводе формулы для химических потенциалов твердых и жидких компонентов нужно использовать уравнения (1.14.11) или [c.90]

За немногими исключениями химическое превращение газообразных примесей для их удаления из газовых потоков осуществляют методами каталитических реакций на гетерогенных твердых катализаторах. Чаще всего для таких процессов применяют реакторы с неподвижным слоем катализатора, по констру <ции сходные с адсорберами. В гл. тринадцатой рассматри-ва Отся каталитические процессы этого типа и подробно он 1саны наиболее типичные из них в гл. восьмой детально разбирается один из родственных процессов (сухая очистка газа в ящиках, заполненных окисью железа), при котором твердое вещество может либо служить катализатором, либо непосредственно участвовать в реакции. [c.18]

Выражение через отклонения от равновесия независимых гомогенных реакций. В силу линейной зависимости обш ей системы сте-хиометрических уравнений гомогенных химических реакций и гетерогенных каталитических реакций отклонения от равновесия гетерогенных каталитических реакций можно выразить через отклонения от равновесия независимых гомогенных реакций Действительно, отклонения от равновесия всех гетерогенных каталитических реакций можно выразить через отклонения от равновесия реакций адсорбции-десорбции и независимых реакций в газовой фазе. Используя этот факт и предположение о стационарном характере протекания гетерогенных каталитических реакций (1.2), выразим для реакций адсорбции-десорбции через отклонения у соответствуюгцие независимым гомогенным реакциям. Следовательно скорости образования компонентов во всех гетерогенных каталитических реакциях выражаются через отклонения от равновесия независимых гомогенных химических реакций. В работе [36] они записаны в матричном виде [c.20]

Рис. II. 8. Основные кинетические закономерности изменения степени пересыщения С/ макс при различных методах образования газовых эмульсий (нормированные кривые) / — образование газовой фазы из пересыщенного газового раствора 2—образование газовой фазы при протекании химической реакции в гомогенных условиях 3 —образование газовой фазы при протекании химической реакции в гетерогенных условиях с постепенным израсходованием одного из исходных продуктов 4—то же при избыточном количестве исходных продуктов макс ксимальная степень пересыщения.

Видно, что в зависимости от величины свободного объема скорость образования некоторых продуктов увеличив ается, появляются окись пропилена и пропионовый альдегид. Это можно объяснить протеканием и гомогенной реакции (кроме гетерогенной). Возможно, что с поверхности десор би руется аллильный радикал и в объеме газовой фазы происходит его дальнейшее окисление. Такое предположение основано на экспериментальных результатах [231, 232] при взаимодействии смеси пропилена с кислородом на двуокиси марганца при 600 °С маюс-спектрометричеоки в объеме газовой фазы о-бнаружен аллильный р1адикал и показано, что образовался он на поверхности катализатора. [c.109]

Гомогенная и гетерогенная стадии химических реакций. Для выяснения механизма химической реакции и природы входящих в него отдельных элементарных процессов весьма существенное значение имеет вопрос о том, протекает ли данная реакция целиком в гомогенной (газовой) фазе и какое влияние на течение реакции оказывают гетерогенные факторы. В случае газовых реакций таким фактором чаще всего является стенка реакционного сосуда. На значение стенок реакционного сосуда (в частности, относительной величины их поверхности и их материала) для кинетики химических газовых реакций первый обратил внимание Вант-Гофф [37] (1884), хотя отдельные наблюдения действия стенок на химическую реакцию отмечались и раньше. Изучая реакцию полимеризации хщановой кислоты НСМО в стеклянных сосудах с поверхностью различной величины, Вант-Гофф нашел, что скорость реакции в сосуде с большей поверхностью заметно больше скорости реакции в сосуде с меньшей поверхностью. Он, далее, установил, что предварительное покрытие стенок реакционного сосуда циамелидом — продуктом полимеризации цианово1г кислоты — приводит к увеличению скорости реакции более чем в три раза. Сильное влияние природы стенок на скорость реакции было замечено Вант-Гоффом также в случае окисления гремучей смеси 2Н2-Ь02 (прн 440° С). В последующие годы влияние величины поверхности и природы (материала и характера обработки) стенок на скорость химической реакции было установлено для многих реакций, протекающих в газовой фазе. Оказалось, что в одних случаях стенка тормозит реакцию, в других — ее ускоряет. Известны также случаи двоякого действия стенки, когда стенка благоприятствует реакции и действует тормозящим образом в той же реакции. В качестве одного из примеров здесь можно привести действие стенки в реакции горения водорода. Вводя в зону горения тонкие стерженьки из различных материалов, А. Б. Налбандян и С. М. Шубина [2041 обнаружили при этом резкое замедление реакции. С другой стороны, Алиа и Габер [315] показали, что воспламенение водорода в месте скрещения горячих струй водорода и кислорода (нагретых до 7 < 540° С) при давлении в несколько десятков миллиметров ртутного столба происходит лишь при внесении в газ тонкого кварцевого стерженька Таким образом, нужно заключить, что твердая иоверхиость способствует возникновению реакции горения водорода и тормозит уже идущую реакцию. Укажем, что согласно [c.50]

Для газофазных процессов обычно требуются высокие температуры, что ведет к увеличению удельного веса побочных реакций. Снижение температуры и повышение избирательности процесса достигаются применением катализатора, Поэтому большинство газофазных процессов ведется на твердых катализаторах, за исключением процессов термческого разложения органических соединений (крекинг, пиролиз). Иногда применяются также гомогенные катализаторы. Химические реакторы для газовых гетерогенных каталитических реакций в химической литературе часто носят традиционное название контактных аппаратов . [c.65]

Участие в реакции наряду с газовой фазой твердых тел или жидкостей не влияет на методы термодинамического расчета такой гетерогенной системы установленные вышё понятия и выведенные формулы сохраняют и здесь свое значение. Это является следствием основного предположения, из которого всегда исходят, анализируя реакции в гетерогенной системе,, имеющей газовую фазу. А имёнио предполагают, что и в такой системе химический процесс происходит в газовой фазе. [c.322]

Предположим, что два вещества А и В могут взаимодействовать гомогенно в газовой фазе, и обозначим скорость этой реакции как Угом- Далее допустим, что в присутствии подходящего катализатора и молекула А и молекула В могут адсорбироваться на соседних центрах поверхности и что при этом реакция протекает гетерогенно по схеме [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология