Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Ворожцов Н.Н. -> "Основы синтеза промежуточных продуктов и красителей" -> 206

Основы синтеза промежуточных продуктов и красителей - Ворожцов Н.Н.

Ворожцов Н.Н. Основы синтеза промежуточных продуктов и красителей — Москва: Гос.Тех.Хим.Издат. ОНТИ, 1934. — 534 c.
Скачать (прямая ссылка): vorojtcov.djvu
Предыдущая << 1 .. 200 201 202 203 204 205 < 206 > 207 208 209 210 211 212 .. 410 >> Следующая

Есть примеры каталитических явлений, где катализатором реакции оказывается или одно из реагирующих веществ или продукт реакции. Такие реакции носят название автокаталитических.
В зависимости от того, представляет ли катализатор вместе с реагирующими веществами однофазную или многофазную систему, различают гомогенный и гетерогенный катализ.
Гомогенный катализ может различаться по агрегатному состоянию химической системы. В практике интересующего нас круга вопросов наиболее часто встречаются примеры гомогенного катализа в жидкой среде.
Из разновидностей гетерогенного катализа наибольший интерес для наших целей представляют примеры применения твердого катализатора в жидкой среде и твердого катализатора в газовой или паровой фазе. В гомогенном катализе участвует в реакции вся масса катализатора, и скорость реакции пропорциональна концентрации катализатора. В гетерогенном же катализе скорость реакции не находится в прямой пропорциональности массе катализатора, но зависит от величины его поверхности, его физических и химических свойств. Гетерогенный катализ представляет огромный интерес для химической промышленности вообще и для производства промежуточных продуктов в частности. Выше мы видели уже примеры этому, а в последующем будем иметь возможность разобрать еще некоторые. Тем не менее, несмотря на большое число исследований в этой области, она остается еще очень слабо теоретически освещенной, и достижения в ней завоевывались по преимуществу путем эмпирических проб и поисков, но не приложением научной теории.
Сложность проблемы изучения гетерогенной реакции А. В. Раковскнй характеризует так: "В гетерогенной реакции мы различаем объемную массу фазы и поверхность раздела фаз (нлн поверхность стенок сосуда). Неакцня протекает или начинается там, где вещества различных фаз впервые встречаются, т. е. иа поверхности раздела; отсюда видна доминирующая роль последней в гетерогенных реакциях. Очевидно, что вещества должны подойти к этой поверхности, а продукты реакции отойти от нее, следовательно в общем случае явление диффузии и меры к ее ускорению имеют большое значение для хода реакции. Если реакция происходит иа поверхности или в тонком поверхностном слое, то казалось бы, что основные законы кинетики должны прилагаться к концентрациям в этом Слое, а ие к объемным концентрациям в фазе. Но с точки зрения конечных результатов только последние представляют интерес, поэтому приходится или обходить вопрос о конпентрацнях на поверхности раздела нлн искать связь между поверхностными и объемными концентрациями".
Для уяснения роли катализатора в реакциях мы вспомним некоторые основные положения химической кинетики.
Известно, что скорость химической реакции пропорциональна действующим массам нлн концентрациям реагирующих веществ. Скорости реакции определяются как
с1с
производные концентрации по времени, например
В зависимости от числа молекул, вступающих в реакцию, реакции различаются как реакции первого порядка, или мономолекулярные, реакции второго порядка, или бимолекулярные, реакции третьего порядка, нлн тримолекулярные, и т. д.
В мономолекулярных реакциях (А -> А') имеет место разложение одного вида
30*
467
молекул. Число молекул е1Ы, измененных в единицу времени, пропорционально числу N всех наличных молекул, т. е.
dN
dt
¦ kN.
Приводим формулу к концентрации (деля на объем):
dc и dc ... kc или --= kdt.
dt с
Интегрируя, получаем
- Jn с = kt-\- const.
При t - Он концентрации с0> - In с0 = const. Отсюда
- 1п с In с0 = In = kt; I = -i- In , и с k с
или, пользуясь показательной функцией,
C = Coe-kt.
.Средняя продолжительность жизни" превращающихся молекул х - -~. При
1
t - 1 , с = с^е, т. е. концентрация уменьшается за х в е раз.
Величина к носит названия константы скорости реакции н является постоянной
при одной и той же температуре. Размерность к обратна времени •
Уравнение, определяющее скорость, может быть дано в иной форме, если принять за а - количество молей реагирующего вещества, во время ? = 0 и за х-количество превращенных молей его во время t.
Следовательно количество молей исходного вещества ко времени t равно а - х, н скорость реакции, пропорциональная действующей массе а - х,
dx и, %
чг^к{а~х)-
В бимолекулярной реакции (А В -> А' + 5') при начальных концентрациях действующих веществ СА = а и Св = Ь уравнение скорости
dx
= кСАСв = к(а -х)(Ь- х).
После интегрирования получаем
1 . b (а - х)
kt =-г- In --т-^ .
а - Ь а{Ь - х)
При условии равномолекулярных отношений между А и В, т. е. при а = Ь, уравнение скорости принимает вид
-?jL = k{a-x)\
н по интегрировании получаем
V*
(а - х) а
Размерность константы скорости бимолекулярной реакции обратна концентрации н времени. Размерность константы скорости полнмолекулярной реакции определяется концентрацией в степени 1 - п, где п - порядок реакции, н обратна времени I*] = [с]х~п [*]-\ где размерность [с) = [М] [?3] ~1
Порядок реакции устанавливается на основании постоянства значений к в уравнениях скорости реакции при подстановке в них определенных опытом значений переменных.
Предыдущая << 1 .. 200 201 202 203 204 205 < 206 > 207 208 209 210 211 212 .. 410 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed