Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Семиколенков Н.П. "стрельба из танковых пулеметов " (Военное дело)
Курс химической кинетики - Эмануэль Н.М.
Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики — М.: Высшая школа, 1984 . — 463 c.
Скачать (прямая ссылка): kurshimkinet1984.djvu
Предыдущая << 1 .. 86 87 88 89 90 91 < 92 > 93 94 95 96 97 98 .. 179 >> Следующая

233
232
рядка с /V — У неизвестными функциями времени. Интегрирование этой системы уравнений приводит к уравнениям кинетических кривых для компонентов реакции:
[Хя]=Я„(й;( [Х^о, I) (N — 1' функций). (У.21)
С помощью уравнений материального баланса (У.20) можно найти уравнения кинетических кривых для Г остальных компонентов.
Из сказанного следует, что система дифференциальных уравнений, которую нужно проинтегрировать для нахождения уравнений кинетических кривых всех компонентов реакции, содержит столько дифференциальных уравнений, сколько имеется линейно независимых стадий в схеме рассматриваемого химического процесса.
Так, схема процесса хлорирования этилена содержит четыре линейно независимых стадии и ей соответствует система четырех дифференциальных уравнений:
Л[С2Н4]
= -?2 [С2Н4] [С1];
гі[С12]
-~аІ~=~кі [С12]+^, [С|]2~*3[С12] [С2Н4С1];
^СЧ _„, ,л.....
¦ = 1ку [С12] -2?_! [С1]2 — А2 [С,Н4] [С1] -|- к3 [С12] [С2Н4С1] -?4 [С2Н4С1] [С1]; ^^-!- = ^ [С2Н4] [С1] -/е3 [С12] [С2Н4С1]-
-^[С,Н4С1][С1]-2/г..>[С2Н4С11^. (У.22)
11сли реакция проходит в смеси, содержащей только этилен и хлор, то систему дифференциальных уравнений (У.22) нужно интегрировать при начальных условиях при 1 = 0
[С2Н4) = [С2Н4]0, [С12] = [С1,]0, [С2Н4С1] =[С1] = [С.Н4С121 = [С,Н(1е)21с=0. ; В рассматриваемом случае правая часть (У.22) не содержит концентрации С2Н4С12 и С4Н8С12 и поэтому (У.22) можно проинтегрировать, не прибегая к уравнениям материального баланса. Интегрирование приведет к четырем функциям вида
¦ [Х„] = /?„(й1, к_х, к2, к3, кл, кь, [С2Н4]0, [С12]„, О («=1, 2, 5, 6) (индексы компонентов соответствуют введенным ранее).
Уравнения кинетических кривых для продуктов реакции С,Н4С12 и С4Н8С12 могут быть выражены через уравнения кинетических кривых других компонентов с помощью уравнений материального баланса:
{С2Н4] - [С2Н4]0 + [С2Н4С12] +2 [С4НЯС!2] + [С2Н4С1] = 0; 2 [С12]-2 [С12)„ + 2 |С2Н4С],)+2 [С.,Н8С12] + [С1] + [С2Н4С1] =0. Из этих уравнений следует, что
|С2Н4С12] = [С2Н4] - [С2Н4]0-2 ([С12] - [СЫ„) - [С1]; [С4Н8С12] = [С12]-(С12]0-([СаН4|-[СгН4|о)-|- ' [С1)-| [С2Н4С1].
234
Прямая задача в кинетике сложных химических реакций
Кинетика сложных реакций, как и кинетика реакций простых типов, имеет дело с двумя основными типами задач — прямой и обратной.
К прямым относятся задачи, в которых константы скорости отдельных стадий /г,, и известны. При этом, как и в предыдущей главе, рассматриваются процессы, протекающие при постоянных внешних условиях, в первую очередь при постоянной температуре, так что константы скорости всех стадий не изменяются по ходу процесса.
Различные варианты прямой задачи сводятся к расчетам с помощью функций (У.21), т. е. уравнений кинетических кривых компонентов реакции. Сами эти функции могут быть найдены интегрированием системы обыкновенных дифференциальных уравнении, описывающих кинетику рассматриваемого процесса. Это интегрирование практически всегда выполнимо, по крайней мере численно, для любого набора значений начальных концентраций, поскольку все ка и к_3 по определению известны. Численное интегрирование проводят на ЭВМ по стандартным программам.
Очевидно, что зная функции (У.21) для всех компонентов реакции, можно без труда ответить на те два вопроса, которые ставились в прямой задаче для реакции простых типов — найти концентрацию любого компонента в момент времени / и найти время, необходимое для того, чтобы концентрация некоторого компонента достигла желаемого значения.
Однако в кинетике сложных реакций знание констант скорости стадий позволяет находить и некоторые другие существенные характеристики процесса.
Часто целью химического превращения является получение того или иного промежуточного или конечного продукта. В этом случае важной характеристикой процесса является выход целевого продукта, интересующего исследователя, т. е. отношение количества этого продукта в определенный момент времени к тому количеству, которое образовалось бы при полном превращении исходных веществ в этот продукт. Для реакции в замкнутой системе при постоянном объеме это отношение можно заменить отношением соответствующих концентраций.
Если стехиометрическое уравнение процесса, приводящего к образованию целевого продукта, записать в виде
го для случая, когда исходные вещества взяты в количествах, пропорциональных их стехиометрическим коэффициентам (т. е. когда для всех исходных веществ отношения [Х?й]/л^ одинаковы), выход целевого продукта Хр, 'Ср определится как
1„ =
[Х„1 [Х,|, |дс,-| [Л,,]
(У.23)
235
і
Например, в реакции окисления бензола смесью H2Og и Соли Fe2+ (концентрация бензола полагается достаточно низкой, чтобы он был полностью растворен) продуктами являются фенол и дифе-нил. Они образуются в соответствии со стехиометрическими уравнениями (II.5) и (II.6):
С Нв + 2Fe2+ + 2Н202 + 2Н+ ->- С„Н5ОН +¦ 2Fea+ + ЗНгО 2СЙН„ + 2Fe2+ + 2Н202 + 2Н+ ->- Cl2H10 + 2Fea+ + 4Н30
Следовательно, если C„He, Fe2+, Н202 взяты в молярном соотношении 1 : 2 : 2, то выход фенола можно определить как
Предыдущая << 1 .. 86 87 88 89 90 91 < 92 > 93 94 95 96 97 98 .. 179 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.