Диффузия и сложная реакция

Для сложных реакций, для реакций, на скорость которых оказывают влияние физические факторы (например, диффузия и адсорбция), а также для ряда каталитических реакций характер температурной зависимости весьма сложен. Пояснения к некоторым типам температурной зависимости, показанным на рис. 1-1, приведены ниже [c.30]

ДИФФУЗИЯ, СОПРОВОЖДАЮЩАЯСЯ СЛОЖНОЙ РЕАКЦИЕЙ [c.220]

Диффузия, сопровождающаяся сложной реакцией [c.221]

Для сложных реакций влияние внешнедиффузионного торможения не сводится к простому выражению (3.31). Так, в случае обратимых химических реакций приповерхностные концентрации веществ будут близки к равновесным, наблюдаемая же скорость реакции определяется скоростью диффузии одного из реагентов. Для реакции типа А - - В С будем иметь [c.59]

Каталитическое превращение на твердом катализаторе, в отличие от гомогенных реакций, представляет собой сложный процесс, состоящий из ряда последовательных стадий 1) подведение реагентов к внешней поверхности катализатора 2) диффузия реагентов в порах катализатора к внутренней его поверхности (для пористых катализаторов) 3) адсорбция реагентов на поверхности катализатора 4) собственно химической реакции 5) десорбция продуктов реакции 6) диффузия продуктов реакции с внутренней поверхности катализатора 7) диффузия продуктов реакции с внешней поверхности катализатора. [c.79]

Граница кинетической области устанавливается на основе соотношения между истинной и наблюдаемой скоростями процесса. Только для параллельных реакций в области внутренней диффузии достигается более высокая избирательность, чем в кинетической области, если скорость побочных процессов уменьшается при снижении концентрации по глубине зерна быстрее скорости основной реакции. Когда кинетическая модель процесса линейна (скорости всех стадий описываются линейными дифференциальными уравнениями), в рабочем интервале изменения концентраций, наблюдаемые и истинные скорости отдельных стадий сложной реакции связаны соотношением [c.478]

Со значением свободной энергии, отнесенной к отдельному компоненту сложной материальной системы, связывают понятие химического потенциала (в большинстве случаев он определяется для 1 моля вещества). Химический потенциал зависит от свойств вещества н концентрации данного компонента в системе. Каждый процесс, ведущий к изменению состава (например, диффузия, химическая реакция), протекает п направлении уменьшения химического потенциала всех компонентов системы. Следовательно, если химический потенциал некоторых компонентов материальной системы в различных точках имеет различную величину, то этот компонент при отсутствии каких-либо препятствий перейдет от точки с большим химическим потенциалом к точкам с меньшим химическим потенциалом. В результате система приближается к равновесию и достигает его, когда химические потенциалы всех компонентов по всему объему станут одинаковыми. [c.9]

Более сложной реакцией, в которой принимают участие одновременно три фазы — твердая, жидкая и газообразная, является коррозия. В процессе коррозии в результате окисления поверхности металла постепенно происходит полное разрушение металла в твердой фазе. Коррозия ускоряется при наличии пленки жидкости (воды), так как продукты реакции могут в ней частично или полностью растворяться. Вследствие этого затрудняется образование слоев, препятствующих диффузии. Образовавшийся раствор электролита способствует протеканию различных окислительно-восстановительных реакций на поверхности. При коррозии железа и его сплава в качестве конечного продукта реакции образуется Fe +. Согласно одной из схем, обсуждавшихся в литературе (механизм Бокриса), процессы, происходящие при коррозии в упрощенном виде, можно записать следующим образом [c.437]

Спекание. Нагревание пробы при высоких температурах, с подходящим твердым реагентом не всегда сопровождается образованием расплава в отдельных случаях смесь не расплавляется, а только спекается. Спекание — сложный, до конца не изученный процесс. Предполагается, что спекание основано на высоком химическом сродстве компонентов пробы к введенным реагентам, диффузии и реакциях обмена. [c.78]

В начале раздела 1.5 мы исходили из представлений о химических реакциях как о макроскопически наблюдаемых явлениях. Информация, необходимая для составления химического и термохимического уравнений и для определения константы скорости, получалась исключительно путем сравнения конечного и начального состояний. Количественным представлением о протекании реакции во времени является уравнение скорости, причем сложные реакции представляются в виде нескольких протекающих последовательно и/или параллельно элементарных реакций. Теоретическое объяснение временной зависимости элементарных реакций и активационных параметров удается осуществить лишь с помощью представлений о движении в элементарных процессах отдельных молекул, а также их атомов и электронов. При таком механизме элементарного процесса особое значение приобретает переходное состояние. Не считая реакций, контролируемых диффузией, макроскопически наблюдаемая зависимость констант равновесия и скорости от температуры обусловлена исключительно статистическими факторами. [c.167]

Рассмотрим теперь определение I) для сложной реакцион -ной смеси, компоненты которой имеют различные коэффициенты диффузии, а реакция протекает с изменением объема реакционной смеси. В этом случае возникает стефановский поток. Процесс также можно описать квазигомогенной моделью, но коэффициент диффузии будет зависеть от состава реакционной смеси, который для единственной реакции имеет вид [8,9] [c.113]

Несмотря на весьма сложный характер взаимодействия между диффузией и реакцией, многие конкретные случаи поддаются анализу с помощью теоретических методов, изложенных ниже. К настоящему времени накоплен значительный экспериментальный материал, подтверждающий применимость этих методов к решению многих практических задач. [c.18]

ДИФФУЗИЯ и РЕАКЦИЯ НА ПОРИСТЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ. СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ [c.162]

Если пользоваться графиком для плоской пластины, то надо исходить из величины = 1/ = 2,8. Из рис. 1У-9 интерполяцией между кривыми С = О и С = 0,1 при В = О находим т] = 0,34. Сопоставление кривых для указанных значений С показывает, что учет обратной реакции даст отклонение от полученного результата, не превышающее 5% при степени превращения, равной 94%. Отметим, что погрешность от пренебрежения обратной реакцией в рассматриваемой асимптотической области не зависит от значения т]. Для этого случая принимается, что как прямая, так и обратная реакция имеют простую кинетику и протекают по первому порядку. Следовательно, i9 = О и нет необходимости знать коэффициент диффузии продукта реакции. Это, однако, необходимо при более сложной кинетике. [c.194]

Конечно, поры могут использоваться в ходе каталитической реакции только при их доступности для реагентов, т. е. если диаметр пор больше, чем эффективный диаметр реагирующих молекул. Если же диффузия молекул в порах происходит медленнее, чем превращение на поверхности стенок пор, то скорость каталитической реакции уменьшится, а для сложных реакций может измениться избирательность. Таким образом, при целенаправленной разработке катализатора необходим анализ влияния текстуры на его свойства. [c.16]

Диффузия реагентов внутри зерна катализатора оказывает суш,ественное влияние не только на суммарную скорость процесса, но и на выход отдельных продуктов сложных каталитических реакций. При обсуждении особенностей диффузионной кинетики сложных реакций следует подчеркнуть, что понятие области протекания реакции имеет смысл применительно к каждой отдельной реакции, но не к процессу в целом. Сложная реакция может включать как медленные, так и быстрые реакции, которые в одинаковых условиях могут протекать в различных областях — диффузионной или кинетической. Одной из главных характеристик реакции является ее селективность (избирательность), т. е. отношение скорости образования целевого продукта к скорости расходования исходного веш,ества. Характер влияния диффузионного торможения на селективность сложных реакций зависит от структуры сложной реакции [52]. [c.178]

Большое влияние диффузия реагентов в зерне оказывает на селективность сложных реакций. Селективность процесса может уменьшаться или увеличиваться в зависимости от кинетической схемы и кинетики сложной реакции, соотношения эффективных коэффициентов диффузии реагентов. [c.182]

Сложность химических процессов и многообразие влияющих на их протекание факторов затрудняют прямое моделирование процесса в целом. Химический процесс не может быть описан простыми дифференциальными уравнениями. Законы кинетики химических реакций несравненно сложнее чем законы теплопроводности или диффузии.Обычно мы имеем дело со сложными реакциями, протекающими в несколько последовательных стадий. Эти реакции могут быть обратимыми, и тогда наряду с кинетикой для их протекания будут существенны и условия равновесия. Поскольку мы говорим о процессах гетерогенного катализа, задача исследователя осложняется еще и адсорбционными явлениями. Ясно, что полностью учесть столь сложные и многообразные зависимости посредством полного моделирования очень трудно. И действительно, такое полное прямое моделирование химического процесса вместе со всеми осложняющими его физическими процессами удается только в отдельных частных случаях. [c.363]

Подробное теоретическое исследование импеданса реакции Zp было проведено Геришером как для гомогенных так и для гетерогенных замедленных реакций. При этом влияние торможения диффузии и реакции рассматривалось совместно, вследствие чего сами явления и их математическая обработка стали очень сложными. [c.283]

Следует отметить, что все рассуждения в настоящей главе относятся только к элементарным реакциям. Использование эффективных констант скорости должно сильно усложнить предмет, так же как и нелинейные графики Аррениуса, Кривые зависимости от Р могут быть еще более разнообразными, поскольку повышение давления может как ускорять, так и тормозить реакцию в отличие от повышения температуры, при котором скорость обычно увеличивается. Некоторые усложнения в графиках пк - Р для сложных реакций обсуждаются в работе [67], где рассматривается также особый случай зависимости от давления процессов, контролируемых диффузией. [c.157]

Кинетика гетерогенных каталитических реакций очень сложна, так как на основную химическую реакцию накладывается ряд физических явлений. Каталитический процесс на твердом катализаторе состоит из следующих стадий 1) подведение реагентов к внешней поверхности катализатора 2) диффузия реагентов в порах катализатора к внутренней его поверхности (для пористых катализаторов) 3) адсорбция реагентов на поверхности катализатора 4) собственно химическая реакция 5) десорбция продуктов реакции 6) диффузия продуктов реакции с (внутренней и 7)- с внешней поверхностей катализатора. Скорость суммарного процесса определяется скоростью одной наиболее медленной стадии, если скорость других стадий достаточно велика. [c.816]

В гл. V мы познакомимся с описанием реального зерна катализатора (сложный конгломерат, по порам которого диффундирует вещество, реагирующее на стенках пор) как некой однородной среды, в каждой точке которой происходят и диффузия, и реакция. Подобные модели, упрощенно представляющие многофазную систему как однородную, обычно называют псевдогомогенными моделями. [c.14]

Стационарные методы, основанные на детальном анализе характеристик ток — перенапряжение, могут дать информацию относительно механизма сложных реакций и о преобладающей реакции [14, 2]. Кроме того, эти методы оказались более выгодными при изучении ряда реакций. Трудности в интерпретации результатов, полученных стационарными методами, можно устранить, если для оценки роли осложнений, вызываемых адсорбционными эффектами или диффузией, использовать дополнительно нестационарные методы. Нестационарные методы (анодные и катодные кривые заряжения) дают количественную основу для определения степени заполнения электрода адсорбированными промежуточными частицами, если они электроактивны или включены в поверхность благородных металлов. Этот вопрос неоднократно освещался в литературе, где также рассматривалась история развития методов, а их интерпретация привлекла внимание многих исследователей к электрохимической кинетике можно полагать поэтому, что эти методы анализа хорошо известны и что в данной работе можно ограничиться только их кратким обзором. [c.284]

Можно с предельной категоричностью утверждать, что химические реакции, которые привели к появлению живого вещества, должны были протекать только в растворах, или, говоря более общо, в жидкой фазе. Ведь твердофазные реакции весьма немногочисленны по сравнению с жидкофазными и, главное, протекают в тысячи, а нередко и в миллионы раз медленнее (скорость твердофазной реакции ограничена в высшей степени медленным процессом диффузии продуктов реакции от поверхности раздела фаз в глубь кристалла). Газофазные реакции как возможная совокупность химических процессов, приводящих к образованию живого вещества, также исключаются. Очень сложные молекулы не могут существовать в газовой фазе, потому что у них энергия испарения превышает энергию связи между отдельными частями молекулы. Поэтому молекулы очень сложных химических соединений не удается перевести в газовую фазу даже при сверхнизком вакууме. Действительно, можно без труда перевести в пар уксусную кислоту, гораздо труднее этого достигнуть в случае глюкозы. [c.72]

Для сложных реакций, для реакций, на скорость которых оказывают влияние физические факторы (например, диффузия и адсорбция), а также для ряда каталитических реакций характер [c.30]

Физические промежуточные стадии (в этом примере — диффузия) характерны для всех гетерогенных реакций, к которым относятся почти все промышленные процессы. Гетерогенные реакции подробно рассмотрены в главах VI и VII. Метод составления суммарного уравнения скорости для сложных реакций описан в главе II (см. стр. 69). [c.37]

Возможно деление реакций (простых и сложных) по скорости их протекания на медленные и быстрые. Скорость быстрых (диффузионноконтролируемых) реакций зависит от скорости встреч частиц-реагентов. К таким реакциям относятся простые реакции, протекающие при невысокой температуре без энергии активации (точнее с Е <. ЯТ или Е X Ео, Ев — энергия активации диффузии). Медленные реакции лимитируются химическим взаимодействием частиц, которое протекает значительно медленнее скорости диффузии (встречи) реагентов. [c.19]

Гетерогенный процесс более сложный и состоит из нескольких стадий 1) подвод реагирующих веществ за счет диффузии к поверхности катализатора 2) адсорбция реагирующих молекул на поверхности катализатора 3) реакция на поверхности катализатора 4) десорбция продуктов реакции с освобождением поверхности катализатора 5) диффузия продуктов реакции в объем. В зависимости от условий проведения процесса й его особенносте й наиболее медленной может быть любая из стадий. Поэтому скорость каталитического проп,есса определяется скоростью наиболее медленной стадии. Если скорость реакции на поверхности катализатора больше скорости диффузии, то скорость процесса в целом будет определяться скоростью диффузии. В этом случае говорят, что процесс лежит в диффузионной области. Если скорость химической реакции значительно меньше, чем скорость диффузии, то скорость процесса в целом будет определяться скоростью химической реакции. В этом случае говорят, что процесс лежит в кинетической области. Если скорость диффузии и скорость химической реакции, рассмотренные независимо друг от друга, соизмеримы, то в этом случае говорят о процессе в переходной области. [c.36]

Рассматривая систему уравнений, описывающих совместное протекание нескольких сложных роакп,ий в потоке совместно с диффузией и теплопроводностью, для упрощения задачи почти всегда приходится нключать в уравнения тина (8. 26) и (8. 27) аппроксимирующие функции, суммарно описывающие общий ход данной сложной реакции, и зависимости от концентраций как реагирующих, так и полученных веществ. В конечном счете мы стремимся от аппроксимации постепенно подойти к раскрытию истинной зависимости скорости реакции от кон-центраци веществ, участвующих в реакции, путем анализа экспериментальных данных на основе некоторых предварительных гипотетических допущений, которые могут быть проверены и исправлены на основе опыта. Далее уже такое макрокинетическое рассмотрение совместно протекающих сложных реакций идет по тем жо правилам, что и элементарных, входящих в состав каждой сложной. Задача сводится к решению системы уравнений (8.26), в которых 7 ,, /"21 представляют собой выражение скоростей этих сложных реакций. Одни из них опять-таки могут протекать параллельно, например, С- -02 = С02 и 2С-)-02 = 2С0, а другие последовательно например, С02+С=200, 2С0 + 02 = 2С0а и т. д. [c.139]

Третьим вариантом смешанных катализаторов являются многофазные системы. Еще в 1946 г. А,- И. Наумовым [99], вероятно впервые, было строго доказано на примере реакции изомеризации окиси этилена, что механическая смесь двух компонентов (силикагеля и окиси алюминия) в условиях, исключающих их взаимодействие (температура 200°С), обладает значительно более высокой активностью, чем каждый из компонентов в отдельности. В 1958 г. метод механического смешивания платинированного угля с алюмосиликатом был предложен для получения активных катализаторов гидрогенолизного дезалки-лирования [100]. В 1964 г. Никс и Вейз показали эффективность такого приема при проведении ароматизации парафинов на смеси алюмосиликатного и дегидрирующего платинового катализаторов [101]. Можно предполагать, что повышенная активность механических смесей связана либо с тем, что реакция протекает на границе соприкосновения двух фаз, где наблюдается взаимное влияние поверхностей двух типов, либо с тем, что при наличии двух фаз в катализаторе на них протекают последовательные превращения. Если принять, что первое из последовательных превращений обратимо, а второе может идти только в присутствии второй фазы катализатора и что время диффузии промежуточных продуктов между частицами компонентов катализатора сравнимо с временем существования этих продуктов, то последнее объяснение становится более правдоподобным. Расчеты модельных реакций на электронно-цифровой вычислительной машине показывают, что неаддитивный эффект действия смесей катализаторов с точкой максимума по составу смеси может наблюдаться в сложных реакциях при определенных сочетаниях различных кинетических порядков в каждой из составляющих реакций катализаторов. [c.66]

Проведение препаративного электролиза при контролируемом потенциале дает возможность получать продукты реакции в воспроизводимых условиях. Этот метод также позволяет кулонометрически определять число электронов, участвующих в реакции. Он свободен от недостатка, присущего полярографическому способу определения члена п и связанного с необходимостью учитывать коэффициенты диффузии. Однако кулонометрическое измерение позволяет определить лишь общее число электронов, а в случае сложной реакции он может дать лишь незначительную информацию о ее начальной стадии. [c.22]

В последних работах Крауса [74, 75] сделаны попытки вывести уравнение кинетики реакции окисления аммиака нри низких давлениях. С точки зрения положения Андрусова нельзя считать обоснованными приведенные Краусом расчеты константы скорости этой сложной реакции, если происходят диффузия, а также химическая реакция на поверхности. [c.303]

Основополагающей в этом отношении следует рассматривать появившуюся в 1960 г. работу Бассета и Хэбгуда, в которой авторы, предположив линейную изотерму адсорбции, вывели уравнение, позволившее рассчитать константу скорости необратимой гетерогенной реакции первого порядка по измеренной экспериментально степени превращения. Теория реакций в импульсном микрореакторе за последние годы интенсивно развивалась как у нас, так и за границей. Были рассмотрены обратимые и необратимые реакции различных порядков как при мгновенном установлении равновесия газ — твердое тело, так и с учетом конечной скорости достижения адсорбционного равновесия в самое последнее время появились работы, в которых учтено также влияние продольной диффузии в потоке и диффузии реагирующего вещества внутрь поры твердого тела на характер протекания каталитических превращений в импульсном микрореакторе. Решение задач в случае нелинейной изотермы адсорбции требует более широкого использования современных методов вычислительной техники. Некоторые результаты, полученные в последнее время с помощью ВМ, описаны в пятой главе. Там же приведены результаты работ нашей лаборатории, в которых показана возможность измерения констант скоростей адсорбции и десорбции в ходе каталитического процесса по форме пиков реагирующего вещества и продуктов реакции. Пока в этом плане сделаны лишь первые шаги, однако в дальнейшем можно надеяться получить интересные результаты по расшифровке механизма сложных реакций, в особенности в тех случаях, когда скорости адсорбционных процессов явлцются лимитирующими. [c.6]

Однако обычно реакция разложения полимера яе является обратимой. В этом случае унос неподвижной фазы должен определяться кинетикой реакции разложения с учетом диффузия продуктов реакции. Зависймость А и а от температуры должна носить такой же характер, как я в предцдущем случае, однако в показатель экспоненты вместо Д должна входить энергия активации Б (при протека-. шш х)еакции во внешедяффузионной области эта зависимость будет слабой). Соответственно изменится и зависянюсть А и а от расхода газа-носителя. Если при улетучивании неподвижной фазы.а также в случае обратимости реакция разложения А пропорциональна расходу, а а от него не зависит, то в данном случае зависимость обеих -величин от расхода газа-носителя определяется кажущимся порядком реакции и может носить весьма сложный характер. Например, в случае реакции нулевого порядка А не зависит от расхода газа, а а обратно пропорциональна ему. [c.28]

Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов Издание 2 (1967) -- [ c.211 ]

Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов Издание 2 (1967) -- [ c.211 ]

Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов (1964) -- [ c.22 ]

Химическая кинетика м расчеты промышленных реакторов Издание 2 (1967) -- [ c.211 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология