Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Топ:
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации - обмен информацией между организацией и её внешней средой...
Интересное:
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Дисциплины:
2017-12-10 | 291 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Рассмотрим простое мономолекулярное превращение:
Скорость накопления продукта реакции описывается в этом случае простым кинетическим уравнением:
Пусть эта же реакция протекает в присутствии катализатора. Катализаторы очень часто с молекулами реагентов обратимо образуют промежуточные каталитические комплексы, которые далее превращаются в продукты реакции:
Нашей дальнейшей задачей будет определение вида кинетического уравнения, описывающего скорость накопления продукта реакции.
Скорость образования продукта реакции в рассматриваемом случае прямо пропорциональна концентрации каталитического комплекса:
Если образование каталитического комплекса и его распад на молекулы реагента и катализатора являются быстрыми реакциями, а превращение каталитического комплекса в продукт реакции – стадией, лимитирующей скорость процесса, то на первой стадии в любой момент времени будет успевать устанавливаться равновесие. Константа равновесия стадии образования каталитического комплекса равна:
Концентрации веществ в двух последних кинетических уравнениях являются текущими.
Текущая концентрация вещества А может быть определена в соответствии с выражением:
[A] = [A]0 –[P] – [Ком.],
где [A]0– начальная концентрация вещества А, а [P] и [Ком.] – текущие концентрации продукта реакции Р и каталитического комплекса.
Обычно катализаторы используют в концентрациях намного меньших по сравнению с концентрациями реагентов. При этом соблюдается условие:
[Кат.]0<< [A]0,
где [Кат.]0 – начальная концентрация катализатора. С учетом этого обстоятельства между концентрацией каталитического комплекса и текущей концентрацией вещества А будет выполняться условие:
|
[A].
Тогда при вычислении текущей концентрации вещества А концентрацией каталитического комплекса можно пренебречь (ввиду малости этой величины). С учетом этого текущую концентрацию вещества А можно принять равной:
[A] = [A]0 –[P].
Допущенные упрощения существенно упрощают последующие вычисления. Текущая концентрация катализатора определяется выражением:
[Кат.] = [Кат.]0 - [Ком.].
Тогда константу равновесия стадии образования каталитического комплекса можно выразить уравнением:
Из полученного уравнения можно вычислить текущую концентрацию каталитического комплекса:
Скорость образования продукта реакции Р тогда будет определяться выражением:
Полученное выражение для скорости каталитической реакции существенно более сложное, чем для некаталитической. Скорость реакции выражается дробной функцией. Если скорость реакции линейно возрастает с увеличением начальной концентрации катализатора, то зависимость скорости превращения от концентрации реагента не является линейной. Нетрудно заметить, что линейная зависимость осуществляется между величинами, обратными скоростям и текущими концентрациями реагентов:
Последнее выражение позволяет экспериментально определить и константу равновесия образования каталитического комплекса, константу скорости перехода каталитического комплекса в продукт реакции. Для этого необходимо:
1. Получить кинетическую кривую расходования реагента А или накопления продукта Р;
2. К различным участкам кинетической кривой провести касательные и из тангенсов углов наклона определить скорости реакции и текущие концентрации вещества А;
3. Построить зависимость между величинами, обратными скоростям реакций и текущим концентрациям вещества А;
4. Используя величину тангенса угла наклона полученной прямой и отрезка, отсекаемого по оси ординат (рис. 3.2) определить величины константы равновесия и константы скорости реакции.
|
Рис. 3.2. Зависимость между величинами обратными скоростям реакций (1/v) и текущими концентрациями (1/[A]). |
Представляют интерес частные случаи уравнения скорости каталитической реакции. Если константа равновесия реакции образования каталитического комплекса велика, что реализуется соотношение:
Kp>> 1,
то тогда выражение для кинетического уравнения каталитической реакции приобретает вид:
В этом случае наблюдается нулевой порядок по веществу А. Скорость реакции зависит только от начальной концентрации катализатора. Эти концентрации и скорости реакции связаны линейной зависимостью. Из экспериментальных данных в этом случае можно определить только константу скорости реакции перехода каталитического комплекса в продукт реакции. Этот вариант соответствует тому, что в реакционной системе весь катализатор находится в виде каталитического комплекса.
Если же каталитический комплекс неустойчив, то может реализоваться соотношение:
Kp<< 1.
Выражение для скорости реакции тогда приобретает вид:
В этом случае в каталитической реакции наблюдается первый порядок по реагенту А и начальной концентрации катализатора. Экспериментально наблюдаемая константа скорости реакции (кнабл.) в этом случае является эффективной, и она равна величине:
кнабл. = к×Кр.
Выше был рассмотрен простой случай каталитической реакции. Схемы протекания каталитических реакций могут быть более сложными. Они анализируются в специализированной литературе.
Кислоты и основания
Кислотно-основной катализ является одним из наиболее широко распространенных видов катализа в органической химии. Этот вид катализа нашел большое применение и в газохимии.
Обсуждая катализируемые кислотами и основаниями реакции необходимо понимать, какие соединения называются кислотами и основаниями.
|
|
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!