Основные представления и законы химической кинетики. Теоретические основы кинетики гомогенных реакций. Миттова И.Я - 23 стр.

UptoLike

Рубрика: 

23
Кинетика сложных реакций
с различными взаимоотношениями между стадиями
Сложные реакции состоят из несколько элементарных стадий с участи-
ем одних и тех же веществ . При кинетическом рассмотрении основопола-
гающим является принцип независимости протекания элементарных стадий ,
поэтому полное изменение в системе можно представить как сумму измене-
ний в результате отдельных элементарных реакций (если исключить сопря -
жение, когда взаимное влияние отдельных стадий значительно).
В большинстве случаев реакция оказывается сложной , то есть происхо-
дит через ряд элементарных стадий . Рассмотрим пример сложной реакции с
различными типами взаимоотношений между стадиями. Таким примером
может являться реакция присоединения хлора к этилену при воздействии,
например, света:
2
2
С lCl
!
(1)
24242
CHClCHClCl
+→+
!!!
(2)
242242
CHClClCHClCl
!!
(3)
24242
CHClClCHCl
+→
!!
(4)
2424282
CHClCHClCHCl
+→
!!
(5)
2
ClClCl
+→
!!
(6)
Для характеристики взаимосвязи между отдельными стадиями сложного
химического процесса вводятся понятия:
а) Две стадии называется последовательными, если частица, образую -
щаяся в одной стадии, является исходной частицей в другой стадии. В схеме
1 и 2 стадии.
б) 2 стадии называются параллельными, если в обеих в качестве исход -
ной принимает участие одна и та же частица (4 и 5 стадии).
в) 2 стадии называются последовательно параллельными, если они яв-
ляются параллельными относительно одной и последовательными относи -
тельно другой из участвующих в этих стадиях частиц. Это 2 и 4 стадии схе-
мы, которые по отношению к
С l
!
параллельные, а к
24
CHCl
!
последова-
тельные.
Несколько последовательных или последовательно параллельных ста-
дий могут образовывать цикл , то есть приводить к образованию на послед -
ней из этих стадий частиц, расходующихся в 1-ой стадии. Совокупность та-
ких стадий называется циклическим маршрутом (играет фундаментальную
роль в каталитических и цепных процессах ). Здесь циклический маршрут
образуют вторая и третья стадии.
Схемы сложных химических реакций удобно записывать в виде:
                                              23
                           Кине т ика сложны х р еакций
             с р азлич ны м и в заим оотнош е ниям и м е жд у ст ад иям и
      С л ож ны е реакции состоят из нескол ь ко эл ем ентарны х стадий с участи-
 ем одних и тех ж е вещ еств. П ри кинетическом рассм отрении основопол а-
 гаю щ им явл яется принцип независим ости протекания эл ем ентарны х стадий,
 поэтом упол ное изм енение в систем е м ож но представить как сум м уизм ене-
 ний в резул ь тате отдел ь ны х эл ем ентарны х реакций (есл и искл ю чить сопря-
 ж ение, когдавзаим ноевл ияниеотдел ь ны х стадий значител ь но).
      В бол ь шинстве сл учаев реакция оказы вается сл ож ной, то есть происхо-
 дит через ряд эл ем ентарны х стадий. Рассм отрим прим ер сл ож ной реакции с
 разл ичны м и типам и взаим оотношений м еж ду стадиям и. Т аким прим ером
 м ож ет явл ять ся реакция присоединения хл ора к этил ену при воздействии,
 наприм ер, света:
                  !
     С l2 → 2 Cl                                            (1)
                  !           !   !
     C2 H 4 + Cl → C2 H 4Cl2 + Cl                           (2)
          !                           !
     C2 H 4Cl + Cl2 → C2 H 4Cl2 + Cl                        (3)
          !           !
     C2 H 4Cl + Cl → C2 H 4Cl2                              (4)
          !               !
     C2 H 4Cl + C2 H 4Cl → C2 H 8Cl2                        (5)
      !       !
     Cl + Cl → Cl2                                           (6)
     Д л я характеристики взаим освязи м еж дуотдел ь ны м и стадиям и сл ож ного
хим ического процессавводятся понятия:
       а) Д ве стадии назы вается посл едовател ь ны м и, есл и частица, образую -
 щ аяся в одной стадии, явл яется исходной частицей в другой стадии. В схем е
 – 1 и 2 стадии.
       б) 2 стадии назы ваю тся парал л ел ь ны м и, есл и в обеих в качестве исход-
 ной приним ает участиеоднаи таж ечастица(4 и 5 стадии).
       в) 2 стадии назы ваю тся посл едовател ь но – парал л ел ь ны м и, есл и они яв-
 л яю тся парал л ел ь ны м и относител ь но одной и посл едовател ь ны м и относи-
 тел ь но другой из участвую щ их в этих стадиях частиц. Э то 2 и 4 стадии схе-
                                          !                         !
 м ы , которы е по отношению к С l – парал л ел ь ны е, а к C2 H 4Cl – посл едова-
 тел ь ны е.
       Н ескол ь ко посл едовател ь ны х ил и посл едовател ь но – парал л ел ь ны х ста-
 дий м огут образовы вать цикл , то есть приводить к образованию на посл ед-
 ней из этих стадий частиц, расходую щ ихся в 1-ой стадии. С овокупность та-
 ких стадий назы вается цикл ическим м аршрутом (играет ф ундам ентал ь ную
 рол ь в катал итических и цепны х процессах). Здесь цикл ический м аршрут
 образую твторая и треть я стадии.
     С хем ы сл ож ны х хим ических реакций удобно записы вать в виде: