Химическая кинетика (задачи, примеры, задания). Пурмаль А.П - 65 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

65
2.2 Теория активных соударений. Кинетика реакций в газовой фазе
и в растворах
В соответствии с теорией активных соударений, бимолекулярная
реакция
А + В → продукты может произойти при соударении
частиц с энергией большей некоторой пороговой величины. Очевидно,
что скорость реакции должна быть пропорциональна числу соударений
реагирующих частиц в единицу времени в единичном объёме. Из
кинетической теории газов известна формула для числа двойных
соударений частиц "
А" с "В":
Ζ
АВ
AB
AB
RT
MM
nn=⋅ ⋅ +
⎛
⎝
⎜
⎜
⎜
⎞
⎠
⎟
⎟
⎟
⎧
⎨
⎪
⎩
⎪
⎫
⎬
⎪
⎭
⎪
⋅⋅
σ
π
811
1
2
,
(2.2.1)
где
σ = π⋅(r
A
+ r
B
)
2
− геометрическое сечение соударения;
811
1
2
RT
MM
V
A В
π
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
⎧
⎨
⎪
⎩
⎪
⎫
⎬
⎪
⎭
⎪
=
− средняя относительная скорость движения
частиц "
А" и "В"; n
A
, n
B
– число частиц "А" и "В" в 1см
3
; М
А
и М
В
– их
молекулярные массы в
г; универсальная газовая постоянная
R=8,31⋅10
7
эрг/моль
⋅
К. Для частиц с небольшой молекулярной массой
сечение соударения ≈
10
−
15
см
2
, а скорость относительного теплового
движения –
10
4
– 10
5
см
2
/с. Значение радиуса частицы, входящего в
выражение сечения соударения, можно оценить по вязкости газа или
плотности жидкости:
()
[]
r
MT
см=⋅
−
⋅
0 253 10
10
1
2
, ,
η
(2.2.2)
где
η - динамическая вязкость, выраженная в пуазах [г/см
⋅
с].
[]
r
M
см=⋅
−
⎛
⎝
⎜
⎜
⎜
⎞
⎠
⎟
⎟
⎟
0 665 10
8
1
3
,,
ρ
(2.2.3)
где
ρ - плотность жидкости в [г/см
3
]. 
2.2 Теория активных соударений. Кинетика реакций в газовой фазе
                         и в растворах

В соответствии с теорией активных соударений, бимолекулярная
реакция А + В → продукты может произойти при соударении
частиц с энергией большей некоторой пороговой величины. Очевидно,
что скорость реакции должна быть пропорциональна числу соударений
реагирующих частиц в единицу времени в единичном объёме. Из
кинетической теории газов известна формула для числа двойных
соударений частиц "А" с "В":

                                                       1
                      ⎧
                      ⎪ 8 RT ⎜
                              ⎛
                                  1            1 ⎞⎟ ⎫⎪ 2
           Ζ АВ = σ ⋅ ⎨     ⋅⎜⎜      +             ⎟⎬ ⋅n ⋅n ,       (2.2.1)
                      ⎪ π     ⎝   MA          M B ⎟⎠ ⎪ A B
                      ⎩                              ⎭

     где   σ = π⋅(rA + rB)2 − геометрическое сечение соударения;
                      1
⎧⎪8RT ⎛ 1   1 ⎪    ⎞ ⎫2
 ⎨ π ⎜ M + M ⎟⎬ =V           − средняя относительная скорость движения
 ⎪⎩   ⎝ A    В ⎠⎪
                ⎭
                                                                3
частиц "А" и "В"; nA , nB – число частиц "А" и "В" в 1см ; МА и МВ – их
молекулярные массы в г; универсальная газовая постоянная
R=8,31⋅107 эрг/моль⋅К. Для частиц с небольшой молекулярной массой
                           −15
сечение соударения ≈ 10        см2, а скорость относительного теплового
               4       5   2
движения – 10 – 10 см /с. Значение радиуса частицы, входящего в
выражение сечения соударения, можно оценить по вязкости газа или
плотности жидкости:
                                               1
                           ( M ⋅T)             2
           r = 0,253⋅10−10
                                          η
                                                   [см],            (2.2.2)

     где η - динамическая вязкость, выраженная в пуазах [г/см⋅с].
                                      1
                             ⎛
                                 M ⎞⎟ 3
           r = 0,665⋅10 − 8 ⎜⎜            [ см],
                             ⎜
                                    ⎟                               (2.2.3)
                             ⎝   ρ ⎟⎠
     где ρ - плотность жидкости в [г/см3].


                                     65

Страницы