Кинетика химических реакций гетерогенных

Вслед за кратким обзором основных понятий и терминологии кинетики химических реакций рассмотрены реакции в гомогенных средах, неизотермические процессы, проточные реакторы, гетерогенные каталитические процессы, реакции в слое зернистого материала и методы моделирования. В конце дано очень краткое описание типов химических реакторов, применяемых в промышленности. [c.10]

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ. КАТАЛИЗ [c.231]

Химическая кинетика — это учение о химическом процессе, закономерностях его протекания во времени и механизме. Кинетика химических реакций изучает скорости протекания реакций и зави- симость этих скоростей от различных факторов (концентрации реагирующих веществ, температуры, влияния катализаторов и др.). Различают два типа. химических реакций — гомогенные и гетерогенные. [c.288]

В общетеоретическую часть включены вопросы строения вещества, энергетики и кинетики химических реакций, растворов, окислительно-восстановительных и электрохимических процессов, а также обзор свойств элементов и их соединений. Рассмотрено строение вещества на атомном, молекулярном и надмолекулярном уровне, а также строение кристаллов. Изложены общие закономерности протекания химических реакций, в том числе основы химической термодинамики и химической кинетики. Большое внимание уделено тепловым эффектам и направленности химических реакций, химическому, фазовому и адсорбционному равновесию. Изложены кинетика гомогенных и гетерогенных реакций, цепных и фотохимических реакций и основы катализа. Освещены дисперсные системы, коллоидные и истинные растворы, большое внимание уделено растворам электролитов. Рассмотрены термодинамика и кинетика окислительно-восстановительных и электрохимических процессов, коррозия и защита металлов. Выполнен обзор свойств химических элементов и их простых соединений, рассмотрены строение и свойства комплексных и органических соединений. [c.3]

Основные положения и понятия. Кинетикой называется учение о скоростях химических реакций (кинетика химических реакций), а также о скоростях фазовых превращений (кинетика гетерогенных процессов). [c.228]

Наиболее полно влияние состояния поверхности на кинетику химических реакций было рассмотрено в гетерогенном химическом катализе. Теория каталитических процессов на неоднородных поверхностях была развита в работах М. И. Темкина и С. В. Рогинского. Изучая причины возникновения неоднородности и изменения энергетического состояния поверхности, необходимо учитывать структуру поверхности и взаимодействие поверхностных частиц с примесями или продуктами реакции. Побочные явления могут привести к образованию поверхностных соединений, вероятность возникновения которых зависит от способности катализатора образовывать с реагирующими веществами химические соединения. [c.523]

Первое издание настоящей книги вышло в 1947 г. С тех пор макроскопическая кинетика химических реакций развилась в обширную отрасль науки. С ней теснейшим образом связаны такие актуальные научные дисциплины, как теория процессов и аппаратов химической технологии, инженерная химия гетерогенного катализа, физика горения и взрыва, физико-химическая гидродинамика, теория колебательных процессов в химии и биологии, а также новое бурно растущее направление — химическая кибернетика, включающая автоматическое регулирование химических процессов и их математическое моделирование с помощью быстродействующих вычислительных машин. Для всех этих вопросов тематика настоящей книги имеет фундаментальное значение. [c.5]

Для того, чтобы уяснить, в чем состоит взаимоотношение диффузии и кинетики химической реакции, разберем следующий простой случай. Допустим, что в неподвижной газовой среде при некоторой, везде одинаковой температуре (в изотермических условиях) находится частица сферической формы радиусом г , реагирующая с окружающим газом. Положим, протекает гетерогенная реакция первого порядка. Газ поступает из окружающей среды только за счет молекулярной диффузии одинаково ко всем элементам симметричной реакционной но- [c.102]

В настоящей главе рассматриваются только общие основы кинетики химических реакций, в последующих специальных разделах будет рассмотрена кинетика гомогенного и гетерогенного горения топлива. [c.34]

Кинетика газификации твердого топлива. Скорость гетерогенных реакций газификации зависит от скорости (кинетики) химических реакций между углеродом топлива и газифицирующим реагентом и от скорости переноса реагирующих газов к поверхности углерода и продуктов реакции от поверхности углерода посредством молекулярной или турбулентной диффузии. [c.447]

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]

С. 3. Р о г и н с к и й. Теоретические основы гетерогенного контактного катализа, ч. 1—2. М., Изд-во АН СССР, 1936 Кинетика химических реакций (конспект лекций), ч. 1. Л., Политехнический ин-т, 1939. [c.513]

Скорость протекания гетерогенных реакций между газами и углеродом твердого топлива зависит как от скорости самого химического взаимодействия (от кинетики химических реакций), так и от скорости переноса реагирующих газов к поверхности углерода посредством молекулярной или турбулентной диффузии. [c.101]

Направление научных исследований теоретическая физика термоядерная физика методы измерения параметров плазмы кинетика химических реакций синтез моно- и поликристаллов сверхчистых керамических материалов свойства керамических материалов при высоких температурах синтез меченых соединений разделение устойчивых изотопов 0 , В °, N методом изотопного обмена в процессе дистилляции электронная структура молекул органических соединений синтез органических соединений синтез и полимеризация новых мономеров синтез гетероциклических соединений химические материалы для защиты от радиации координационные соединения синтез и спектральный анализ порфиринов и их металлических комплексов химия высокомолекулярных соединений эффект радиации на полимеры физические и реологические свойства высокомолекулярных соединений ионообменные смолы оптически активные, хелатные и изотактические полимеры изучение механизма каталитических реакций, особенно гетерогенного катализа с использованием металлов и окислов металлов радиационная химия радиолиз водных растворов антибиотики, противоопухолевые и противотуберкулезные препараты меченые органические соединения полярографические исследования в области органической химии и биохимии микробиология фермен- [c.377]

В первой части книги рассматриваются следующие проблемы основные закономерности реакций изотопного обмена в гомогенных и гетерогенных системах, применение метода радиоактивных индикаторов для изучения кинетики химических реакций, структуры молекул, процессов самодиффузии и измерения величины поверхности. Рассмотрены различные методы анализа, основанные на использовании радиоактивности (анализ по естественной радиоактивности, активационный анализ и др.). Значительное место уделено свойствам радиоактивных индикаторов без носителей и их применению. Описаны работы по открытию и изучению свойств новых элементов, при которых использовались радиометрические методы. Рассмотрен значительный круг химических явлений, сопровождающих ядерные реакции и химические процессы, происходящие под действием атомов отдачи (химия горячих атомов). Собран материал по эманационным методам. [c.3]

При исследовании кинетики экстракции иО2(Ы0з)г в ТБФ методом единичных всплывающих капель [92] квадратичная зависимость скорости экстракции от концентрации ТБФ ошибочно воспринята авторами как свидетельство медленной реакции второго порядка по данному компоненту. Такого рода ошибки являются довольно распространенными при исследовании гетерогенных обратимых реакций в диффузионной области. Отсюда следует важный вывод, что изучениям кинетики химических реакций при экстракции обязательно должен предшествовать этап установления действительного режима реагирования. [c.180]

Во-первых, следует отметить, что в рассматриваемом случае, как и в гетерогенном катализе, перенос исходных реагентов и продуктов реакции из объема. фаз к границе раздела зерно ионита — раствор (или газовая фаза — для парофазных реакций) выступает как стадия сложного процесса, включающего и сам акт химического взаимодействия. Роль этой стадии подчеркивается работами, в которых рассматривается количественная связь между кинетикой химической реакции и скоростью диффузии б [c.26]

Вторая часть посвящена кинетике химических реакций при высоких давлениях — гомогенным газовым реакциям, гетерогенным газовым каталитическим реакциям, реакциям в жидкой и твердой фазах. Приведены конкретные примеры и дан их кинетический анализ. Критически подойдя к теории переходного состояния, автор показывает целесообразность применения метода активированного комплекса при кинетическом анализе реакций при высоких давлениях. [c.4]

Очень важное влияние на скорость твердофазных гетерогенных реакций оказывают поверхностно-активные вещества, обладающие каталитическими свойствами [106]. Большое значение имеет способ приготовления образцов и вся их предыстория. Поэтому описание кинетики химических реакций с участием твердых тел в настоящее время никак не может быть уложено в рамки какой-либо единой общей теории, и в данной книге автор ограничился изложением теории, базирующейся на предельно упрощенных модельных представлениях о дефектной структуре и транспортных свойствах кристаллических твердых тел. [c.304]

В развитии отдельных направлений физической химии большую роль сыграли исследования и зарубежных ученых. В первую очередь следует назвать работы В. Гиббса, составляющие основу учения о равновесиях в гетерогенных системах, В. Нернста, установившего весьма важные закономерности в области химической термодинамики и электрохимии, Вант-Гоффа, разработавшего количественную теорию разбавленных растворов и плодотворно изучавшего химические равновесия и кинетику химических реакций, С, Аррениуса — автора теории электролитической диссоциации. [c.10]

Следует отметить, что теория абсолютных скоростей реакций не является просто теорией кинетики химических реакций развиваемый в ней метод в принципе применим к любому процессу, состоящему из перегруппировки частиц вещества и протекающему с определенной скоростью. В данной книге особенное внимание уделяется химическим реакциям различных типов — гомогенным и гетерогенным, но, кроме того, рассматриваются вязкое течение, диффузия, вращение диполей, электропроводность электролитов и разряд ионов из растворов. Однако эти процессы ни в коем случае не исчерпываю области применения данного метода и только иллюстрируют его возможности. Авторы выражают надежду, что их книга будет стимулировать дальнейшее применение методов теории абсолютных скоростей реакций. [c.11]

Рассмотрим описание гетерогенного некаталитического процесса в системе твердое тело-газ (твердое тело-жидкость). Поскольку описанию кинетики химических реакций посвящена обширная литература [6, 41], подробно этот вопрос здесь рассматривать не будем, а приведем только самые необходимые сведения. [c.95]

Если ограничиваются изучением кинетики химических реакций, протекающих в ходе гетерогенного процесса, то очень быстро обнаруживаются существенные трудности в проведении эксперимента и в его интерпретации. Действительно, число исследований в этой области относительно велико. Однако их авторы не смогли использовать накопленный опыт, чтобы, хотя бы эмпирически, найти правила, пригодные для дальнейшего использования. [c.20]

Качественное исследование систем уравнений, оиисывающих стационарные режимы работы гетерогенных каталитических реакторов, свидетельствует о множестве стационарных состояний. Причинами множественности стационарных состояний являются нелинейности кинетики химических реакций, а также транспортные эффекты, среди которых наиболее существенны тепло- и массоперенос между поверхностью зерен катализатора и реакционным потоком, перемешивание потока в радиальном и осевом направлениях отвод (подвод) тепла, выделяющегося (поглощающегося) в ходе химических реакций [1, 2]. [c.281]

Создание единой для большого числа процессов и аппаратов математической модели, отражающей физическую сущность явления, невозможно без выявления истинных закономерностей осуществляемых физико-химических превращений. Вместо подгонки диффузионных моделей с эффективными, т. е. дающими похожий на конечный результат ответ, коэффициентами под единичные эксперименты, надо направить усилия на изучение определяющих этот комплексный ответ отдельных факторов, таких как структура слоя катализатора, глобальная и локальная гидродинамика смеси, тепло- и массоперенос, кинетика гетерогенных химических реакций. Основу этого изучения по каждому из указанных разделов должно составлять целенаправленное экспериментальное обследование во всем интересном для практических приложений диапазоне изменения определяющих параметров с последующей фиксацией физических закономерностей или критериев нодобпя исследуемого яв.пения. На первом этапе изучения отдельных влияющих па работу химических реакторов факторов, кроме изучения кинетики химических реакций, остается реальной идея физического, в том числе и масштабного, моделирования с применением вычислительной техники, при этом должно быть обеспечено соответствие теоретических моделей экспериментальным данным. На втором этапе описания работы химических реакторов общая математическая модель будет получена сложением отдельных составляющих процесса. Основным будет выбор частных видов общей модели, отвечающих конкретным практическим случаям, и их численный расчет с учетом всех влияющих факторов. [c.53]

Применительно к гетерогенному катализу задача по диффузионной кинетике впервые была поставлена и решена в 1939 г. Я.Б.Зельдовичем [121] и независимо от него Тиле [122]. Ими показано, что скорость суммарной гетерогенной реакции есть функция скоро> тей двух процессов - химической реакции и диффузии - и лимитируется ее наиболее медленной стадией. Если скорость химической реакции несопоставимо велика, то процесс реагирования определяется более медленной его физической стадией - диффузией реагентов (диффузионная область) и напротив, если она мала, то скорость суммарного процесса всецело определяется истинной кинетикой химической реакции на поверхности и не зависит от условий диффузии (чисто кинетическая область). Чисто кинетическая и диффузионная области - это предельные области реагирования. Между ними существует промежуточная область, в которой скорости химических реакций и процессов диффузии сравнимы. З.Ф.Чуханов подразделяет ее еще на три промежуточные области первая переходная, кинетическая и вторая переходная области. По мнению исследователей [16, 8Э], деление гетерогенных процессов на пять областей удобнее деления на три области, так как оно позволяет более четко определить практические условия интенсификации гетерогенных реакций и однозначно установить условия соответствующих экспериментальных исследований. [c.12]

Для получения оптимальных конструкции и рабочей характеристики турбины необходимо точно знать свойства газа, на котором работает турбина его показатели должны отличаться высокой воспроизводимостью. При сравнительно низких температурах, характерных для газовой турбины при продолжительности реакции несколько миллисекунд, химическое равновесие обычно не достигается. Поэтому термодинамические расчеты уже не могуэ дать достаточно надежных сведений о составе газа. Состав и свойства газа определяются кинетикой химической реакции в сочетании с процессами массо- и теплообмена. Химические и физические свойства топлива и конструкция камеры сгорания в своем сочетании совместно определяют протекание процесса гетерогенного сгорания и свойства образующегося газа. Поэтому при разработке ракетных топлив большое значение приобретает экспериментальное изучение сгорания смеси с повышенным содержанием горючего. [c.106]

В разделе 3 предполагалось, что сопровождающая перенос заряда химическая реакция протекает в равновесных условиях. Это упрощение в ряде случаев обосновано, но иногда необходимо учитывать и кинетику химических реакций, сопряженных с переносом заряда. Здесь обсуждается влияние гомогенных (объемных) реакций на перенос заряда эффекты, связанные с гетерогенными (поверхностными) химическими реакциями, рассмотрены в гл. X. Начнем с особенно поучительного примера — )едокс-системы азотная кислота/азотистая кислота (Феттер 17—19, 22, 31]). Вопреки ожиданиям, катодный предельный ток в данном случае зависит не только от концентрации азотной кислоты, но также и от концентрации азотистой кислоты (рис. 96). Отсюда вытекает, что азотистая кислота участвует в некоторой предшествующей химической реакции. Определение порядка реакции показало, что имеет место взаимодействие [c.208]

Задача формирования первичного ореола описывается системой из уравнения материального баланса (7.2й) и уравнения кинетики химической реакции (см. гл. IV) при условиях (7.11)—(7.13). Рассмотрим решения сформулированной задачи для различных химических реакций взаиА1одействия вещества со средой. При этом будем предполагать, что скорость гетерогенной химической реакции в кинетической области может быть охарактери ювана уравнениями формальной кинетики. [c.164]

Научные исследования нельзя подразделять на взаимоисключающие категории. Исследования, относимые нами к категории общих лаучных проблем , вероятно, частично совпадают с научно-исследовательской деятельностью, которую в иных разделах этой книги мы называем поисковой или даже разведочной , а в других научных кругах именуют общими , теоретическими , фундаментальными или поисковыми исследованиями. Вообще говоря, это такая научная работа, которая способствует повышению эффективности и рентабельности, но не имеет целью непосредственное использование результатов для извлечения прибыли. Примерами исследований подобного рода, осуществляемых в лабораториях нашей компании, могут служить, в частности, изыскания в таких областях, как непрерывный анализ качества, гетерогенный катализ, кинетика химических реакций в газовой фазе, криста1ллизация. [c.60]

Влияние процессов переноса вещества внутри (в порах) зерен твердого материала на кинетику химических реакций (внутренняя задача) исследовали главным образом применительно к реакциям гетерогенного катализа. Общий метод решения поставленной задачи был сформулирован Зельдовичем и Тиле [8] и развит в работах Франк-Каменецкого [1], Пшежецкого и Рубинштейна [9, 10], Борескова [5, 11], Ройтера [12], Хоугена и [c.78]

В книге рассмотрены формальная кинетика химических реакций в статических условиях и в потоке, общие закономерности распада и образования молекул, основы теории столкновений и переходного состояния, теории моно- и тримолеку-лярных реакций, кинетика реакций в растворах, теория цепных и фотохимических реакций, кинетика, химических реакций под действием излучений высокой энергии, современные теории гомогенных и гетерогенных каталитических реакций, кинетика ферментативных реакций и реакций образования высокомолекулярных соединений. Достаточно подробно дан вывод всех формул. [c.2]

В связи с тем, что со времени последнего издания учебника прошло более десяти лет, было признано целесообразным дополнить его тремя новыми главами, специально написанными для 3-го издания доктором хим. наук А. Я. Розовским (глава VIII Гетерогенные реакции и глава IX Элементы диффузионной кинетики химических реакций ) и доктором хим. наук А. И. Максимовым (глава XII Плазмохимия ). [c.8]

Физическая и коллоидная химия получила у нас в СССР блестящее развитие. Ряд фундаментальных положений в этих областях разработаны отечественными учеными. Всеобщее признание получили работы Н. Н. Сехменова, В. Н. Кондратьева и А. Н. Теренина в области кинетики химических реакций, А. А. Баландина и С. 3. Рогинского — по гетерогенному катализу, А. Н. Фрумкина по электрохимии, А. В. Думанского, Н. П. Пескова, П. А. Ребиндера, С. М. Липатова и В. А. Каргина — по коллоидной химии и химии высокомолекулярных соединений. Ценными являются работы отечественных ученых и в области физической химии поверхностных слоев (А. Н. Фрумкин, П. А. Ребиндер, Б. В. Дерягин). П. А. Ребиндер со своими сотрудниками в Настоящее время плодотворно разрабатывает новую научную отрасль физической и коллоидной химии — физико-химическую механику твердых тел и дисперсных систем, [c.4]

Константы скорости получены делением эффективной константы скорости на концентрацию катализатора в полимере (этилцеллю-лоза) и в разбавленном растворе (метилцеллюлоза). Понижение энергии активации при переходе от гомогенных к гетерогенным условиям может быть обусловлено двумя причинами. С одной стороны, растворение агрессивной среды в этилцеллюлозе [растворяется около 2% (масс.) воды и НС1] в достаточной степени размораживает молекулярные движения и кинетика химической реакции в твердом полимере не будет сильно отличаться от кинетики в жидкой фазе (подобный эффект был найден для радикальных реакций [73]). С другой стороны, рассматривая кислотно-катали-тическую деструкцию этилцеллюлозы как процесс, происходящий [c.192]

Предлагаемая вниманию читателей книга посвящена исследованию кинетики гетерогенной кристаллизации из газовой фазы. Имеется несколько монографий по общим вопросам кристаллизации, однако кинетика кристаллизации в них отдельно не рассматривается, хотя она заслуживает к себе такого же отношения, как и кинетика химических реакций. Более того, можно показать, что формальная химическая кинетика гетерогенных реакций может быть получена из основных положений теории пуклеации и поверхностных явлений. [c.3]