Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Порядки гетерогенно-каталитических реакций

Поиск

Рассмотрим реакцию, протекающую на поверхности катализатора:

nАА+nВВ = nСС+nDD.

Пусть процессы массопереноса не тормозят реакцию; поверхность катализатора равнодоступна; все вещества – газы. Так как реакция протекает на поверхности катализатора, то в уравнение формальной кинетики должны входить не парциальные давления реагентов, а обычно неизвестные концентрации реагентов на поверхности катализатора. Поэтому Лэнгмюр предложил использовать в этом случае вместо закона действующих масс аналогичный закон действующих поверхностей, согласно которому

, (5.70)

где q А, q В ,...– доля поверхности катализатора, занятая соответствующим компонентом; q 0 – доля свободной поверхности; D n – разность между числом образующихся и вступающих в реакцию молекул. Множитель q 0D n учитывает необходимость наличия на поверхности свободных мест для размещения продуктов реакции. Если D n £ 0, то этот множитель приравнивается единице.

Рассмотрим, как влияет адсорбция на кинетическое уравнение скорости гетерогенно-каталитической реакции.

Если лимитирующей стадией суммарного процесса является химическая реакция на поверхности катализатора, т.е. в адсорбционных стадиях устанавливается равновесие, тогда зависимость qi от рi может быть найдена по уравнению изотермы адсорбции этого компонента.

Для примера рассмотрим расчет скорости простейшей мономолекулярной гетерогенной каталитической реакции:

А ® В.

В этом случае D n = 0, и скорость процесса v = kq А. Зависимость равновесной степени покрытия поверхности катализатора компонентом А, т.е. от p А по теории Лэнгмюра, выражается формулой:

, (5.71)

где b А и b В – адсорбционные коэффициенты веществ А и В, тогда скорость процесса:

, (5.72)

где k 1 = k × b А.

Это уравнение позволяет качественно объяснить наблюдаемые на опыте зависимости кинетического порядка реакции от типа химического взаимодействия реагентов на поверхности катализатора.

1. Если адсорбция вещества Аслабая (b А<< 1), а продукты реакции не сорбируются катализатором (bBpB = 0), то bA∙pA+bB∙pB <<1, поэтому скорость реакции равна:

v = k 1 p A, (5.73)

то есть порядок мономолекулярной реакции равен 1.

2. При сильной адсорбции исходного вещества bAp A>>1, когда продукт реакции В адсорбируется слабо или вообще не адсорбируется, скорость гетерогенной каталитической реакции равна:

, (5.74)

то есть наблюдается нулевой порядок реакции по реагирующему веществу А.

3. При средних значениях адсорбции исходного вещества, в соответствии с уравнением (5.72), порядок реакции должен быть дробным.

4. Если образующийся продукт реакции Всильно адсорбируется, а адсорбция вещества А слабая, то bB·рB >>(1 + bA·рA), тогда:

, (5.75)

где . В таких случаях порядок реакции по реагирующему веществу первый, но процесс тормозится образующимися при реакции веществами.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-10; просмотров: 301; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.117.76.135 (0.011 с.)