Энергия гетерогенных реакций

Г.К. Боресковым установлено исключительно важное для теории и практики гетерогенного катализа явление изменения энергии активации реакции, а также энергии связи кислорода окисла в зависимости от степени окисления катализатора. Было обнаружено, что по мере удаления кислорода из окислов металлов энергия активации реакций их восстановления непрерывно возрастает. Это указывает на то, чт) поверхность катализатора неоднородна в отношении хемосорбции окислителя, [c.160]

Гетерогенная реакция рекомбинации атомов характеризуется вполне определенной энергией активации. Энергия активации рекомбинации атомов водорода на поверхности стекла равна [c.88]

Таблица ХП, 6 Энергии активации гомогенных и гетерогенных реакций

Нужно подчеркнуть, что для всех компонентов реагирующей смеси (газообразных, жидких, твердых) можно определить стандартные термодинамические функции и по ним — стандартные теплоту реакции АН°, изменение энтропии Д5° и изменение энергий Гиббса А0° для гетерогенной реакции. Как правило, необходимые величины имеются в стандартных термодинамических таблицах. Возникает, однако, задача использования величины Д0° для расчета равновесных составов. [c.87]

Согласно более ранней, имеющей почти полуторавековую историю, гетерогенной трактовке процессов электрохимической коррозии металлов (теории локальных элементов), участки анодной и катодной реакций пространственно разделены и для протекания коррозии необходим переток электронов в металле и ионов в электролите. Такое пространственное разделение анодной и катодной реакций энергетически более выгодно, так как они локализуются на тех участках, где нх прохождение облегчено (энергия активации реакции меньше). [c.186]

Особенностью электрохимических гетерогенных реакций является зависимость их энергий активации Q, а следовательно, и скорости от потенциала электрода К или его поляризации АК, т. е. [c.198]

Для оценки эффективности возможных путей воздействия на скорость гетерогенной реакции очень важно знать, какая из стадий ее является в данных условиях наиболее медленной и, следовательно, определяющей скорость реакции в целом. В одних случаях этой стадией являются процессы диффузии того или другого компонента реакции из объема фазы к поверхности раздела или наоборот. В других —само химическое взаимодействие на поверхности раздела. Различие между этими случаями наиболее сильно проявляется в зависимости скорости реакции от температуры. Скорость диффузионных процессов изменяется с температурой сравнительно слабо (примерно на 1—3% на градус), а скорость химического взаимодействия—значительно сильнее (примерно на 10—30% на градус, в зависимости от энергии активации). [c.489]

Если гетерогенная реакция совершит один пробег при своем протекании, то для изменения энергии Гиббса будет справедливо следующее выражение (см. 73) [c.260]

Гетерогенная реакция протекает при постоянной температуре Т 1) определите стандартное сродство веществ А и В при 298 К 2) вычислите константы равновесия реакции Кр и Кс 3) определите массу прореагировавшего твердого вещества А, если объем системы V м , а исходное давление газа В равно Р , объемом твердой фазы можно пренебречь а) определите изменение энергии Гиббса, отнесенное к началу реакции, если исходные давления газообразных веществ В и С соответственно равны 2 и Яз, реакция протекает при температуре Т, К идеально обратимо. [c.284]

Для гомогенных реакций уравнение Аррениуса применимо, по-видимому, практически всегда. В случае же гетерогенных реакций с участием твердого вещества энергия активации, особенно при высоких температурах, довольно часто изменяется с температурой, и применять уравнение Аррениуса нужно осторожно. [c.26]

Фирмой Ай-Си-Ай были сделаны эксперименты, в которых парафины подвергались риформингу в тонком слое катализатора при высоких объемных скоростях, атмосферном давлении и в широком интервале температур (500—800° С). Результаты позволяют предполагать, что реакция парового риформинга есть сочетание гомогенного термического крекинга с гетерогенной каталитической реакцией углеводородов с паром. При высоких температурах (около 700— 750° С) было найдено, что энергия активации реакции парафин + + пар — оказалась почти идентична опубликованным значениям энергии активации для гомогенного термического крекинга парафина. При более низких температурах (ниже 650° С) реакция имеет меньшее значение энергии активации, которое типично для реакций, ускоряемых катализаторами. Целый ряд различных парафинов показали качественно подобное поведение. [c.112]

Как видно из табл.1, снижение энергии активации Е при гетерогенных реакциях обычно значительно больше, чем при гомогенных. [c.34]

Меньшие значения величин энергии активации для гетерогенных реакций можно [c.34]

Признанная многими мультиплетная теория Баландина (стр. 139)> вводит в представления об активных центрах фактор геометрического и энергетического соответствия между поверхностью и реагентами. Активные центры являются кристаллическими зародышами, скоплениями атомов, ориентированных на твердой поверхности и обладающих избытком свободной энергии. Они воспроизводят узлы кристаллической решетки металла, что облегчает протекание гетерогенных реакций. А. А. Баландин пишет ...каталитически активные центры—это атомная группа с определенной конфигурацией и с определенными энергетическими свойствами. Этот активный центр способен деформироваться под влиянием соседних атомов, природы их, числа и расположения, т. е. своего окружения. Деформированный центр имеет измененную связь с решеткой катализатора, меняется его энергия сублимации и способность притягивать и деформировать посторонние молекулы [21]. [c.111]

Представьте график зависимости скорости диффузии и скорости химической реакции от температуры для гетерогенной реакции и укажите, в каком интервале температур реакция протекает в диффузионной области, а в каком —в кинетической. Каков порядок величины энергии активации в диффузионной области и каков — в кинетической [c.83]

При установившемся режиме реакции все три стадии ее протекают с равными скоростями. При этом во многих случаях энергия активации реакции невелика, и вторая стадия (собственно химическая реакция) могла бы протекать очень быстро, если бы подвод реагирующего вещества к поверхности и отвод продукта от нее тоже происходили бы достаточно быстро. Следовательно, скорость таких реакций определяется скоростью переноса вещества. Можно ожидать, что при усилении конвекции скорость их будет возрастать. Опыт подтверждает это предположение. Так, реакция горения угля, химическая стадия которой требует небольшой энергии активации, протекает тем быстрее, чем интенсивнее подается к углю кислород (или воздух). В случае гетерогенных реакций в уравнения закона действия масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой фазе или в растворе. Концентрация вещества, находящегося в твердой фазе, обычно представляет собой постоянную величину и поэтому входит в константу скорости. Например, для реакции горения угля [c.196]

Однако не во всех случаях скорость гетерогенной реакции определяется скоростью переноса вещества. Определяющей стадией реакций, энергия активации которых велика, является вторая стадия — собственно химическая реакция. Естественно, что скорость протекания таких реакций не будет возрастать при усилении перемешивания. Например, реакция окисления железа кислородом влажного воздуха не ускоряется при увеличении подачи воздуха к поверхности металла, поскольку здесь энергия активации химической стадии процесса значительна. [c.196]

Если неметалл выступает в качестве окислителя в газофазной или гетерогенной реакции газ-твердое, твердое-твердое, то количественной мерой его окислительной активности является энергия, необходимая для перевода элемента из менее активной формы (простого вещества) в атомарное состояние — энтальпия атомизации, ДЯа. Обычно эта стадия химической реакции окисления является лимитирующей. В табл. 11.5 наиболее типичные окислители — неметаллы расположены в экспериментально составленный ряд убывания их окислительной активности F2 > I2 > О2 > S > Н2 > N2. В данном ряду, в целом, повышается энергия атомизации простых веществ. В табл. 11.8 эти окислители охарактеризованы значениями энергии сродства к электрону и энергии атомизации. [c.338]

Теплота адсорбции, входящая в выражение адсорбционных коэффициентов Ь (см. гл. VII), может сказываться на величине кажущейся энергии активации гетерогенно-каталитического процесса, лимитирующегося реакцией в адсорбционном слое. В рассмотренном выше случае в) реакции нулевого порядка скорость реакции равна истинной константе скорости и поэтому величина экспериментально наблюдаемой (вычисляемой по уравнению Аррениуса) кажущейся энергии активации Е каж РЭВ на истинной энергии активации реакции Е. [c.310]

Другие рассмотренные ниже виды адсорбции относят к физической адсорбции, которая протекает под действием сил Ван-дер-Ваальса адгезионного характера. Физическая адсорбция является обратимым экзотермическим процессом при повышении температуры адсорбция уменьшается, а десорбция усиливается. Теплоты физической адсорбции невелики и обычно составляют 8— 20 кДж/моль. Физическая адсорбция не носит специфического избирательного характера. Хемосорбция, напротив, специфична. Она зависит как от природы адсорбента, так и от природы адсорбата. Энергия связи адсорбент — адсорбат достаточно велика и примерно равна теплоте образования химических соединений (80—800 кДж/моль). С повышением температуры хемосорбция возрастает, подчиняясь законам химической кинетики и равновесия гетерогенных реакций. Хемосорбция часто необратима и приводит к образованию прочных поверхностных соединений между адсорбентом и адсорбатом. [c.328]

Из уравнения (П1.17) следует, что изменение свободной энергии при гетерогенной реакции составляет [c.62]

Таким образом, изменение свободной энергии при гетерогенных реакциях определяется таким же уравнением, как и для газовых реакций. [c.62]

Это встречается главным образом среди гетерогенных реакций, происходящих на поверхности. Скорость реакции может определяться не только концентрацией, но и другими факторами, например количеством поглощенной световой энергии при фотохимических реакциях или количеством катализатора в каталитических реакциях. Каталитические реакции могут иметь первый порядок по катализатору и нулевой — по реагирующему веществу. Реакции общего нулевого порядка встречаются редко. Для реакции п-то порядка (кроме первого) при равенстве концентраций всех исходных веществ константа скорости выражается уравнением [c.324]

КНз —> N2 + 3 Н2 без катализатора -Е = 326 кДж/моль, а при той же температуре на катализаторах W, Мо, Ре, Оз с энергией активации 163 121,3 125,5 197 кДж/моль. Покажите, как связана истинная энергия активации гетерогенной реакции с теплотой адсорбции исходных веществ и чему равна теплота адсорбции активированного комплекса на катализаторе. [c.24]

Если скорость реакции не лимитируется скоростью подвода реагентов в реакционную зону, что часто имеет место в гетерогенных реакциях (см. 7), то роль катализатора заключается в снижении активационного барьера, в уменьщении свободной энергии активации АО. Последняя, как это ясно из рис. 10.4 и 10.6, определяется свойствами промежуточных соединений, образующихся в ходе реакции чем меньше величина их свободной энергии (Ог на рис. 10.4), тем больше доля активных молекул или других реагирующих частиц (см. табл. 10.1), тем выше скорость реакции. [c.218]

При использовании уравнения Аррениуса для экспериментального определения энергии активации реакции величины f o и Е принимаются независимыми от температуры. Однако величина предэкспоненциального множителя может весьма существенно меняться с температурой. Для гетерогенного катализа, в частности, это связано с возможностью изменения площади работающей поверхности катализатора с температурой. Можно выделить и такие реакции, когда наблюдаемое изменение скорости реакции целиком определяется ростом величины feo при повышении температуры. Для подобных процессов очевидна явная неприменимость уравнения Аррениуса для определения энергии активации из значений общей скорости реакций. Интерес представляет разработка новых методов определения энергии активации каталитических процессов. [c.23]

Таким образом, константа скорости гетерогенной реакции к является кажущейся константой скорости и наряду с истинной константой скорости к, независимой от концентрации, содержит величину Ь, являющуюся функцией концентрации адсорбированных молекул и меняющуюся с температурой. Вследствие этого энергия активации гетерогенной реакции, определяемая из температурной зависимости кажущейся константы скорости, будет являться не истинной, а кажущейся энергией активации каж, содержащей член, зависящий от изменения Ь с температурой. [c.64]

Можно указать условия, при которых зависимость между кажущейся и истинной энергиями активации гетерогенной реакции достаточно ясна. [c.64]

Зависимость логарифма константы скорости гетерогенной реакции от обратной температуры приведена на рис. 128. При низких температурах, т. е. в кинетической области, общая константа скорости определяется константой скорости химической реакции. Эта зависимость дается прямой линией, по наклону которой можно определить энергию активации реакции. При высоких температурах таким же способом определяется энергия активации диффузионного процесса. [c.264]

Часто химическая реакция на поверхности раздела фаз происходит значительно быстрее, чем массопередача веществ к поверхности и от поверхности в газовую фазу или внутри образовавшейся новой фазы, например внутри пленки окисла на поверхности твердого тела. ЭтО значит, что кинетика гетерогенных реакций часто сводится к кинетике диффузионных процессов, протекающих с уменьшением свободной энергии (ДС) и с увеличением энтропии. [c.49]

Существуют попытки объяснения столь небольшой энергии активации при низких температурах диффузией радикалов к стенке и гетерогенной реакцией СНз- - ацетон, последующим фотолизом накапливающегося диацетила (который, по расчетам Нойеса, должен быть незначительным), реакцией 6 и возможностью влияния горячих радикалов. Ни одно из этих предположений не проанализировано количественно, хотя Никольсои [87] показал, что диффузия радикалов СН3 к стенкам может стать значительной при низких интенсивностях, малом давлении ацетона или низких температурах. Тот факт, что 2 не полностью подавляет образование СН4, доказывает, что влияние горячих радикалов может иметь большое значение. [c.328]

Для реакции Вгг [см. уравнения (XVII.2.1) и (XVII.2.2)] это отношение увеличивается за счет того, что стерический множитель реакции 1 приблизительно равен 10 , тогда как для реакции 1 он равен 10 . Таким образом, реакция на поверхности не имеет существенного значения до тех пор, нока отношение поверхность/объем по порядку величины меньше 10 (обычно это отношение близко к 1 для большинства реакционных сосудов) или энергия активации на поверхности на 15 ккал и более (при 300° К) не достигает энергии активации гомогенной реакции при уменьшении давления роль реакции на поверхности возрастает. Такие чисто практические вычисления, как будет показано, вообще пригодны для сравнения скоростей гомогенных и гетерогенных реакций. Заметим в связи с этим, что эффективные поверхности большинства тонко измельченных промышленных катализаторов составляют 10—200 м г, или около 10 см 1г. Такая относительно большая поверхность катализатора увеличивает соотношение частот соударений. [c.535]

Зависит ли значение энергии активацни реакции в случае гетерогенного катализа от площади поверхности катализатора и от ее структуры [c.101]

Пока нет теоретического объяснения такого увеличения скорости гетерогенных каталитических реакций в жидкой фазе по сравнению с газовой. Можно предполагать, что это явление в какой-то мере связано с тем, что жидкость является иолуупорядоченной системой , к которой неприменимы принципы классической химической кинетики, базирующейся на теории столкновений и кинетической теории газов. Вследствие существования ближнего порядка в расположении молекул, т. е. их определенной ориентации и взаимного влияния, возможно, что понижение энтропии АЗ при образовании активированного комплекса реагентов с катализатором составляет незначительную величину это резко сказывается на скорости процесса (см. раздел 1.1). Точно так же объединение молекул в сольватацион-ные комплексы может сопровождаться понижением энергии активации реакции, подобно тому, как это имеет место при интермолекулярных превращениях. [c.42]

Реакция разложения аммиака 2МНз N3 + ЗН2 без катализатора тротекает с энергией активации Е . = 326 кДж/моль, а при той е температуре на катализаторах Мо, Ре, Оз с энергиями активации = 163 кДж/моль, Ема= 121,3 кДж/моль, Ере = = 125,1) кДж/моль и о5 = 197 кДж/моль. Покажите, как связана истинная энергия активации гетерогенной реакции с теплотой адсорбции исходных веществ и чему равна теплота адсорбции активированного комплекса на катализаторе. [c.424]

В этой первой промежуточной области кажущаяся онергия активации полного превращения равна примерно половине хилптческой энергии активации. В случае частиц катализатора с относительно малой внутренней новерхностью возможно существование второй промежуточной области с химической энергией активации (кривая 5, участок (н) . В этой области внутренняя поверхность не сильно активна и скорость превращения определяется химической реакцией на внешней поверхности. Таким образом, приходим к выводу, что экспериментально определяемые величины энергии активации гетерогенных реакций (каталитических или некаталитических) часто не соответствуют реальной энергии активации хилшческой реакции, и, следовательно, нельзя экстраполировать экспериментальные результаты на другую температуру. Также нельзя проводить экстраполяцию на частицы другого размера. [c.178]

Данные о влиянии ироцессов массопередачи на относительно быстрые реакции можно получить, проводя эксперименты при различных температурах. Кажущаяся энергия активации реакцип довольно высока, если скорость процесса определяется химическо11 реакцией однако, когда начинает сказываться торможение Диффузией и массопередачей, величина кажущейся энергии активации снижается. Прн обсуждении экспериментальных данных следует пользоваться методами, рассмотренными на стр. 163 (для гомогенных реакций) и на стр. 171 (для гетерогенных реакций). [c.238]

Замечательно то, что поверхностные превращения сопровох<-даются значительно ббльшим выделением тепла, чем обычные гетерогенные реакции, поскольку здесь нет затрат энергии на разрушение кристаллической решетки. [c.52]

Следует иметь в виду, что различные реакции, протекающие в гомогенных условиях по бимолекулярному механизму (например, образование HI) на поверхности металлов, имеют первый порядок. В то время как в гомогенной системе предпосылкой осуществления реакции является столкновение двух молекул, на поверхности возможен непосредствеи-ный распад молекулы ( выиг-мов протекания реакции, отличаю- рыш энергии за счет образо-щихся разной энергией активации при вания адсорбционной СВЯЗИ С высокой и низкой температуре. поверхностью). Поэтому энергия активации гетерогенной реакции оказывается значительно более низкой, чем для той же реакции, протекающей в гомогенной системе. Часто на некоторых типах поверхности реакция идет через параллельные стадии гомогенного и гетерогенного механизма при высокой температуре преобладает гомогенная реакция, при более низкой — гетерогенная. Скорость гомогенной реакции увеличивается с температурой быстрее, чем скорость гетерогенной, вследствие более высокой энергии активации гомогенной реакции поэтому при повышении температуры преобладает гомогенная реакция (рис. Б.14). [c.190]

Гетерогенным называют катализ на поверхности твердых тел, находящихся в контакте с реагирующими веществами в газовой фазе или в растворах. Основные теоретические положения, необходимые для понимания сущности гетерогенного катализа, уже изложены в гл. 14 в связи с обсуждением роли адсорбции в гетерогенных реакциях. При проведении реакции на поверхности твердых тел последняя играет вполне определенную роль благодаря адсорбции на поверхности понижается энергия активации катализируемой реакции. До настоящего времени еще не существует удовлетворительной количественной теории катализа. В любой каталитической реакции важнейшее значение имеет структура поверхности. Катализ протекает не на всей поверхности твердого тела, а главным образом на активных центрах (дислокациях, ребрах кристаллов и других дефектах кристаллов). Кроме того, известно, что каталитическая активность зависит от кристаллографической плоскости, — кристаллы, ориентированные в некоторых определенных направлениях, обладают максимальной активностью. Большое значение в гетерогенном катализе имеют смешанные катализаторы. Примером могут служить почти все известные газовые реакции, используемые в химических технологических процессах (синтез аммиака, синтез 50з, гидрирование угля по Бергиусу или Фишеру— Тропшу, окисление аммиака по Оствальду и многие другие). [c.196]

Помимо рассмотренных выше гетерогенных электрохимических реакций, реализуемых в гальванических элементах и при коррозии металлов, к этому типу процессов относится электрО лиз. Если в гальванических элементах энергия химической реакции преобразуется в электрическую, то при электролизе протекает процесс в обратном направлении, а именно, электрическая энергия преврагцается п химическую. Этот процесс состоит [c.270]

Компенсация энергии реагирующих связей выполняется также и для каталитических реакций, идущих по раздельному (или стадийному) механизму, который обычно реализуется для гетерогенных реакций в высокотемпературной области (500—1300 К, главным образом 600—800 К). З и два принципиально возможных механизма промежуточного взаимодействия при катализе можно проиллюстрировать рис. 17. Разница между ними заключается, прежде всего в том, что в первом случае катализатор образует с реагентами единый активированный комплекс, в котором происходит синхронное перераспределение связей в исходных и конечных молекулах без образования сравнительно стабильных промежуточных соединений. Во втором случае химические связи, рвущиеся в исходных молекулах, компенсируются за счет образования хе-мосорбционных связей с поверхностью катализатора или новых связей в промежуточных продуктах реакции (им соответствует минимум энергии на кривой 1 рис. 17). Другим критерием различения этих механизмов является более высокая энергия актива- [c.98]

Развитием мультиплетной теории является принцип энергетического соответствия (А. А. Баландин, 1935), согласно которому энергия активации гетерогенной реакции является сложной величиной. Она в первом приближении состоит из двух слагаемых, одно из которых зависит только от энергии связи между составными частями реагирующих молекул, а другое — от энергии взаимодействия между катализатором и составными частями мультиплетного комплекса. [c.148]

Таким образом, как в гомогенном, так и в гетерогенном катализе действие но-лона1тельных катализаторов сводится к уменьшению энергии активации реакции, другими словами — к снижению высоты энергетического барьера (см. пунктирную кривую на рис. 45). В присутствии катализатора образуется активированный комплекс с более низким уровнем энергии, чем без катализатора, и поэтому скорость реакции сильно возрастает. Реакции с участием катализатора протекают лри более низкой температуре, чем без него. [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология