Кинетика гетерогенных реакций. Миттова И.Я - 4 стр.

UptoLike

Рубрика: 

4
1
ζ
при приближении системы к равновесию . Реакция необратима, если при
всех условиях
max
ξ
ξ
=
e
.
Одновременные реакции
Если в закрытой гомогенной системе идут несколько реакций (r), каждая
из которых характеризуется собственным превращением
ρ
ξ
и собственным
стехиометрическим уравнением
0
i
A
ρ
ν=
, то выражение (2) справедливо для
каждой реакции, причем
i
nd
ρ
изменение числа молей i - го компонента, соот-
ветствующее изменению на
ρ
ξ
d глубины протекания
ρ
реакции. Полное из-
менение числа молей i - го компонента в результате протекания r одновремен -
ных реакций равно:
12
iiirii
dndndndndn
ρ
ρ
=+++=
K
, или:
(
)
1, 2
ii
dndic
ρρ
ρ
νξ==
K
(8)
Интегрируя от
00
,0
t
ρ
ξ
=
до t, получим
0
1
r
iii
nn
ρρ
ρ
νξ
=
=+
, (9)
что аналогично выражению для единственной реакции.
Гетерогенные системы
Общий случай .
Пусть компоненты , каждый из которых принадлежит к нескольким фазам
1, 2, ... ϕ участвуют одновременно в реакциях, описываемых r стехиометриче-
скими уравнениями
(
)
01, 2
ii
i
Ar
α
ρ
α
νρ==
∑∑
K
.
Тогда для каждого из этих уравнений справедливо
121
1112
121
1112
c
c
dndndndndn
d
ϕϕ
ρρρρρ
ρ
ϕϕ
ρρρρρ
ξ
ννννν
=======KK
(10)
Вклад r реакций в увеличение числа молей компонента i в состоянии
α
равен :
∑∑
=
==
r
iii
dnddn
1ρρ
ρ
α
ρ
α
ρ
α
ξν , (11)
Если все
ρ
ξ
первоначально равны 0, то интегрирование дает:
(
)
0
iii
nn
ααα
ρρ
ρ
νξ
=+
(12)
Это общее число молей i - го компонента в
α
-й фазе.
Суммируя в (10) почленно числители и знаменатели, относящиеся к одной
фазе, получим :
12
12
...
c
c
dndndn
ρρρ
ρ
ααα
ρρρ
ααα
ξ
ννν
====
∑∑
(13)
                                                          4
ζ → 1 при прибл иж ении систем ы к равновесию . Реакция необратим а, есл и при
всех усл овиях ξ e = ξ max .

                            О дноврем енны ереакции
    Е сл и в закры той гом огенной систем е идут нескол ь ко реакций (r), каж дая
из которы х характеризуется собственны м превращ ением ξ ρ и собственны м
стехиом етрическим уравнением 0 = ∑ν i ρ Ai , то вы раж ение (2) справедл иво дл я
                                                  i

каж дой реакции, причем d ρ ni – изм енение числ а м ол ей i-го ком понента, соот-
ветствую щ ее изм енению на dξ ρ гл убины протекания ρ реакции. П ол ное из-
м енение числ а м ол ей i-го ком понента в резул ь тате протекания r одноврем ен-
ны х реакций равно: dni = d1ni + d2 ni + K + dr ni = ∑ d ρ ni , ил и:
                                                                     ρ

                                      dni = ∑ν i ρ dξ ρ ( i = 1, 2K c )          (8)
                                              ρ

И нтегрируя от t 0 , ξ ρ0 = 0 до t, пол учим
                                                           r
                                      ni = ni0 + ∑ν i ρξ ρ ,                     (9)
                                                          ρ =1

что анал огично вы раж ению дл я единственной реакции.
                              Г етерогенны есистем ы
О бщ ий сл учай.
     П усть ком поненты , каж ды й из которы х принадл еж ит к нескол ь ким ф азам
1, 2, ... ϕ участвую т одноврем енно в реакциях, описы ваем ы х r стехиом етриче-
ским и уравнениям и 0 = ∑∑ν iαρ Ai ( ρ = 1, 2K r ) .
                             i   α
Т огдадл я каж дого из этих уравнений справедл иво
                  d ρ n11 d ρ n12   d ρ n1ϕ d ρ n12 d ρ ncϕ
                         = 2 = K = ϕ = 1 = K = ϕ = dξ ρ                        (10)
                  ν 11ρ   ν 1ρ       ν 1ρ   ν 2ρ    ν cρ
В кл ад r реакций в увел ичениечисл ам ол ей ком понентаi в состоянии α равен:
                                          r
                           dniα =     ∑ d ρ niα = ∑ν iαρ dξ ρ ,                (11)
                                      ρ =1                       ρ
Е сл и всеξ ρ первоначал ь но равны 0, то интегрированиедает:
                                     niα = ( niα ) + ∑ν iαρξ ρ
                                                      0
                                                                               (12)
                                                                 ρ

Э то общ еечисл о м ол ей i-го ком понентав α -й ф азе.
     С ум м ируя в (10) почл енно числ ител и и знам енател и, относящ иеся к одной
ф азе, пол учим :
                                 d ρ n1   d n         d n
                                        = ρ α2 = ... = ρ αc = dξ ρ              (13)
                                ∑ν1ρ ∑ν 2 ρ
                                      α

                                      α
                                                      ∑ν cρ
                                                      α                  α