Метод стационарных концентраций

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 29Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Стационарным считается такой режим, при котором параметры

в каждой точке системы в заданный промежуток времени сохраняются постоянными.

Так как скорость химического процесса существенно зависит от концентраций промежуточных веществ, то при стационарном режиме ее протекания концентрации промежуточных соединений должны оста-ваться постоянными. Таким образом, стационарность протекания хими-ческой реакции означает стационарность концентраций промежуточных соединений, которые должны успевать многократно возникнуть и раз-ложиться в ходе химической реакции, уступая место другим промежу-точным соединениям. Тогда условие стационарности можно выразить следующим образом [23]:

^dqi _=0.

dt

Выполнение условия стационарности означает, что алгебраическая сумма скоростей образования и расходования каждого из промежуточ-ных соединений равна нулю. Для реализации стационарного режима необходимо сохранение постоянства внешних параметров режима, а для гетерогенных каталитических реакций – и постоянство каталитической активности катализатора.

Сформулируем алгоритм построения кинетической модели гетеро-генной химической реакции методом стационарных концентраций:

1. Записывается механизм гетерогенной химической реакции в виде совокупности элементарных стадий.

2. Записываются выражения скоростей реакций элементарных стадий на основании закона действующих поверхностей.

3. Записывается условие стационарности по промежуточным соеди-нениям.

4. Решается полученная система алгебраических уравнений и опреде-ляются выражения для концентраций промежуточных соединений.

5. Записывается выражение скорости гетерогенной химической реак-ции по любой стадии.

Пример. Составить выражение скорости для гетерогенной химиче-

ской реакции.

Механизм химической реакции:

А =В

Скорости элементарных реакций:

W ₁= r ₁- r _-1;

W ₂= r ₂- r _-2.

Запишем выражения для скоростей элементарных стадий по закону действующих поверхностей:

r ₁= k ₁× C_{A ×}× q_z, r ₂= k ₂× q_zA;

r _-1= k _-1× q_zA, r _-2= k _-2× C_B × q_z.

Условие стационарности:

Используя уравнение нормировки

q_z + q_zA = 1,

преобразуем систему уравнений (2.80) к следующему виду:

- k ₁ C _Aq_z + k _-1 q _zA + k ₂ q _zA - k _-2 C_Bq_z =0;

q _zA (k _-1+ k ₂)= q_z (k ₁ C _A + k _-2 C_B);

Так как реакция обратимая, находим выражение скорости r _–2:

В результате преобразований получим

Подставим полученное выражение в r_–2:

Если в механизме есть хоть одна необратимая стадия, то весь про-цесс становится необратимым.

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте