Равновесные гомогенные газовые реакци

Обратимся к применению закона действующих масс к гетерогенным реакциям. При термодинамическом выводе з. д. м. считалось, что химическое равновесие устанавливается в гомогенной (газовой) среде. Чтобы перенести это условие на гетерогенные химические равновесия, необходимо рассматривать равновесные соотношения между парциальными давлениями веществ также в газовой фазе. Парциальные давления газообразных участников реакции при постоянной температуре могут меняться в соответствии с законом действующих масс. Что же касается парциального давления каждого из твердых или жидких реагирующих веществ, то оно является величиной постоянной, как и постоянно давление насыщенного пара этого вещества при заданной температуре. Эти постоянные величины давлений пара можно ввести в константу равновесия, и она, таким образом, будет определяться равновесными парциальными давлениями газообразных участников реакции. Например, для реакции [c.135]

Чтобы доказать связь между константой равновесия и максимальной полезной работой (убылью свободной энергии), рассмотрим равновесную гомогенную газовую химическую реакцию [c.194]

Ранее уже показано, что из закона действующих масс, зная константу равновесия и исходный состав системы, можно вычислить равновесный состав реагирующих веществ. Такие расчеты называют определением выхода реакции. Читатель должен приобрести достаточный навык в технике таких расчетов, поэтому ниже приведено несколько подробно разобранных примеров расчета газовых реакций (гомогенных и гетерогенных). Реакции в раствО)рах будут обсуждаться несколько позднее (гл. 35 и разд. 40.4). [c.269]

Важно отметить, что при инициировании цепных реакций поверхностью катализатора концентрация радикалов никогда не может быть выше равновесной. Поверхность может только свести на нет так называемый период индукции цепной реакции (см. разд. 111.10 и ХП1.6). Такие периоды лндукции могут быть зачастую очень большими, а в некоторых случаях могут привести к тому, что реакция не будет развиваться, несмотря на то, что скорость самой реакции (продолжения цепи) может быть очень велика. В сравнении с гомогенной реакцией гетерогенная реакция имеет значительный недостаток, связанный с тем, что она ограничена поверхностью. В этом нетрудно убедиться, если сравнить частоты соударений молекулы со стенкой и с другой молекулой М в газовой фазе. Отношение частот соударений равно <см. разд. VIII.6 и VIII.8) [c.535]

В ряде случаев, когда изучается гомогенная газовая реакция, протекающая олько на катализаторе, или реакция между газом и нелетучей твердой фазой, замораживание (закаливание) равновесной газовой смеси не представляет труда как только прекращается контакт газовой смеси с поверхностью катализатора или твердого участника реакции, состав смеси перестает изменяться. [c.286]

Напротив, в гомогенных газовых системах или в водных растворах большинство реакций протекает с очень большой скоростью и равновесие устанавливается практически мгновенно. Химическая система, пришедшая в состояние равновесия, будет находиться в нем до тех пор, пока условия сохраняются неизменными. Выйти из состояния равновесия самопроизвольно система не может. Если же изменить условия, то система перейдет в новое равновесное состояние. [c.174]

Удобно выбрать координатную систему, в которой фронт горения покоится, горючая смесь поступает из X = — оо, а равновесный состав продуктов реакции достигается при а = +0О. При х = +°° характеристики течения становятся постоянными. Схематическая картина горения распыленного топлива в этой системе координат показана на рис. 6. Здесь будет рассматриваться только случай гетерогенного горения, поэтому области испарения и гомогенного горения будут отсутствовать, и исходная смесь не будет содержать горючего/ в газовой фазе. Ниже потребуются все выведенные в 5 уравнения сохранения будет также предполагаться (вполне оправданно), что справедливы все упрощающие предположения, сформулированные в 5. Так как начальная относительная скорость капель и газа равна нулю, а градиенты скорости малы, принимается, что все канли движутся с одной и той же скоростью, равной скорости газа (Ь = и). Оценки ускорения капли, полученные нри помощи уравнения (71), показывают, что в рассматриваемой задаче это допол- [c.366]

Связь между равновесными концентрациями или парциальными давлениями веществ, участвующих в химической реакции, выражается законом действующих масс. Так, для гомогенной газовой химической реакции, находящейся в состоянии равновесия [c.444]

Обычно считают, что тепловое равновесие устанавливается практически мгновенно, и во всех кинетических расчетах начальную концентрацию активных центров полагают равной их равновесной концентрации при данной температуре и концентрациях реагирующих веществ. Однако, вследствие большой скорости цепных реакций, это предположение далеко не всегда отвечает действительности. Исследуем скорость установления диссоциационного равновесия в гомогенной газовой фазе. [c.485]

В рассмотренной здесь модели горения твердого топлива учтена возможность радиационных тепловых потерь с поверхности конденсированной фазы, приняты во внимание гомогенные реакции в газовой фазе и газификация на поверхности, которая может протекать либо значительно интенсивнее, чем обратный процесс (незатрудненная газификация), либо быть равновесной, либо иметь промежуточный характер. Розен первым исследовал модель такого типа. Он определил скорости горения твердых ракетных топлив, у которых процесс газификации определяет скорость горения (имеет силу формула (б)), а тепловые потери отсутствуют. Джонсон и Нахбар получили весьма точные значения для величины т, использовав аналогичные предположения относительно процесса газификации, но приняв во внимание излучение с поверхности. При помощи приближенного графического метода Сполдинг [ 1 выявил много качественных особенностей поведения величины т в случае незатрудненной газификации, определяющей скорость горения [формула (6)], и при равновесных условиях на поверхности [формула (12)] как с учетом, так и без учета радиационных тепловых потерь. Об исследованиях, выполненных в предположении о промежуточном характере процесса на поверхности [формула (И)] в литературе не сообщалось. [c.284]

Перечисленные выше условия проведения реакции позволяют, во-первых, повысить скорость реакции и, во-вторых, сместить равновесие в сторону продукта реакции — аммиака. Даже лучшие металлические катализаторы обеспечивают достаточно высокую скорость прохождения этой реакции лишь при температурах выше 673 К (400 °С). Однако при увеличении температуры резко уменьшается константа равновесия К (673 К) = = 1,4 10 Ч К (873 К) = 1,6 10 2 МПа 2. При таких температурах равновесные концентрации аммиака при обычном давлении снижаются до 10 - 10 моль/л. Получить значительный выход аммиака удается только используя особенности стехиометрии реакции и принцип Ле Шателье. Так как из 3 моль и 1 моль Ng образуется 2 моль NH3, увеличение давления сдвигает равновесие в этой гомогенной газовой системе вправо и выходы аммиака при высоких давлениях и температурах достигают десятков процентов. [c.389]

Термодинамический анализ газообразных систем должен учитывать некоторые их особенности, характерные для плазмохимических реакций. Одна из них заключается в том, что длительность гомогенных реакций, протекающих в газовой фазе, намного меньше, чем гетерогенных. В первом случае она обычно не превышает 10 с, во втором >1 с. Здесь открывается возможность более полного использования исходного сырья. Поясним это на характерном примере — расчете процесса переработки природного газа в азотной плазме. Ему соответствует равновесный состав системы Н — С — N при соотношениях элементов Н С = 4, N = иР = = 10 Па (рис. 1.2) [6]. В системе в результате гетерогенного процесса — Сг С — может образоваться конденсированный углерод (в тексте и на рисунках звездочкой обозначены конденсированные вещества и соединения). Сравнивая полученные кривые, заметим, что с технологической точки зрения более целесообразно проводить [c.16]

Нужно заметить, что известны и гомогенные реакции синтеза нитрилов. В одном из таких процессов окислителем и одновременно донором азота служит равновесная газовая смесь, получаемая окислением аммиака кислородом на платино-родиевом сплаве или на катализаторах из окислов тяжелых металлов (железо, кобальт, молибден), модифицированных, окислами висмута [163]. По выходе из контактного аппарата газовый поток, содержащий азотистую кислоту, смешивают с лропиленом и пропускают через полую трубку при 470— 530 °С. Степень конверсии пропилена составляет 40%. Главным продуктом является акрилонитрил селективность его образования достигает 88 /о-В сходных условиях изобутилен -превращается в метакрилонитрил (степень конверсии 29%, селективность 85%), о-ксилол в о-фталодинитрил (89 и 91%), а-пиколин в 2-цианпиридин (54 и 80%)- Во всех случаях в небольших количествах получаются ненасыщенные альдегиды, H N, СО и СОг. Предлагается следующий механизм образования нитрилов [c.152]

К счастью, найдена катализируемая фтористым водородом реакция, поддающаяся кинетическому изучению с помощью точных количественных измерений [82]. Реакция третичного хлористого бутила с толуолом при 25° проходит в пределах точности измерений количественно с образованием третичного я-бутил-толуола, если имеется большой избыток толуола-. Эта реавдия в углеводородной фазе гомогенна, протекает с измеримой скоростью в отсутствие жидкой фазы фтористого водорода только при равновесной его концентрации в ра-створе по отношению к газовой фазе и выделяет хлористый водород, повышающий давление газов. Повышение давления по мере течения реакции может быть легко и точно измерено физическим,и методами. Описано 35 таких отдельных опытов, проведенных в самых разнообразных условиях. Указанные выше факты подтвердились. Эта реакция по изменению концентрации третичного хлористого бутила является реакцией первого порядка, но ее скорость пропорциональна вы-сокой (5,5) степени давления фтористого водорода. Скорость реакции не очень значительно меняется с изменением начального давления хлористого водорода. Обнаружено замедление реакции при повышении концентрации хлористого водорода. Этот же самый эффект отмечен и на индивидуальных кривых скоростей. Скорость реакции сильно возрастает в случае [c.275]

Как хорс шо известно, в случае газовых гомогенных реакций и многих гомогенных реакций в растворах высокие скорости превращения достигаются за счет резкого увеличения концентрации активных образований по сравнению с равновесными благодаря использованию свободной энергии реакции. Неоднократно высказывались предположения, что и в гетерогенном катализе подобная аккумуляция свободной энергии реакции может быть причиной ускорения. [c.438]