Химическая кинетика (задачи, примеры, задания). Пурмаль А.П - 70 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МФТИ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

70
В диффузионной области константу скорости реакции k
D
можно
вычислить, рассматривая диффузию частиц
"В" в окрестность частицы
"А". Её величина будет определяться скоростью диффузии частиц "В" и
радиусом сферы "соприкосновения" двух частиц, который в первом
приближении равен
(r
A
+ r
B
). Если ещё учесть диффузионное движение
частиц "
А", то выражение для константы скорости примет вид
()
(
)
krrDD
D
AB A B
=⋅+
⋅
+
4
π
,
(2.2.12)
Коэффициенты диффузии
D
A
и D
B
можно определить из соотношения
Стокса – Эйнштейна:
D
kT
r
D
kT
r
A
Б
A
B
Б
B
=
⋅
⋅⋅
=
⋅
⋅⋅66
πη πη
, ,
(2.2.13)
где
η
- динамическая вязкость среды, r
A
, r
B
– эффективные
радиусы
"А" и "В", k
Б
– постоянная Больцмана.
Характерные коэффициенты диффузии в жидкости
D = 10
−
5
см
2
/с
или в
10
4
– 10
5
раз меньше чем в газе. Поэтому диффузионная
константа скорости имеет значения
k
D
≈
10
−
11
см
3
с
−
1
или
10
9
– 10
10
М
−
1
с
−
1
при умножении k
D
[см
3
с
−
1
] на N
A
/1000.
Примеры решения задач
Задача 1. Смесь брома с этиленом при равных парциальных
давлениях в
3 торра имеет температуру 298 К. Рассчитать частоту
соударений в единице объёма для пар
Br
2
+ Br
2
, C
2
H
4
+ C
2
H
4
и
Br
2
+ C
2
H
4
, исходя из данных:
1) о плотности сжиженных газов:
ρ
ρ
Br СН
гсм гсм
2
3
24
3
31 04
=,/ , , / ;
2) о вязкости газов:
η
η
Br СН
Пз Пз
2
4
24
4
16 10 0 93 10=
⋅
⋅
−
−
,,, .
Решение. 1) Находим эффективные радиусы молекул брома и
этилена из данных о плотности жидкости по формуле (2.2.3).
Молекулярный вес
Br
2
равен 160г/моль, а С
2
Н
4
– 28г/моль. 
      В диффузионной области константу скорости реакции kD можно
вычислить, рассматривая диффузию частиц "В" в окрестность частицы
"А". Её величина будет определяться скоростью диффузии частиц "В" и
радиусом сферы "соприкосновения" двух частиц, который в первом
приближении равен (rA + rB). Если ещё учесть диффузионное движение
частиц "А", то выражение для константы скорости примет вид

           k D = 4π ⋅ (rA + rB ) ⋅ ( D A + DB ),                        (2.2.12)

Коэффициенты диффузии DA и DB можно определить из соотношения
Стокса – Эйнштейна:

                    k Б ⋅T                        k Б ⋅T
           DA =             ,          DB =               ,             (2.2.13)
                   6π ⋅η⋅rA                      6π ⋅η⋅rB
     где η - динамическая вязкость среды, rA, rB – эффективные
радиусы "А" и "В", kБ – постоянная Больцмана.
                                                              −5  2
     Характерные коэффициенты диффузии в жидкости D = 10 см /с
          4      5
или в 10 – 10 раз меньше чем в газе. Поэтому диффузионная
константа    скорости    имеет    значения    kD ≈ 10−11см3с−1   или
  9     10 −1 −1                      3 −1
10 – 10 М с при умножении kD [см с ] на NA/1000.

                           Примеры решения задач

      Задача 1. Смесь брома с этиленом при равных парциальных
давлениях в 3 торра имеет температуру 298 К. Рассчитать частоту
соударений в единице объёма для пар Br2 + Br2, C2H4 + C2H4 и
Br2 + C2H4, исходя из данных:
1) о плотности сжиженных газов: ρBr = 31
                                       , г / см3, ρС Н = 0,4г / см3;
                                          2                 2 4
2) о вязкости газов: ηBr    = 1,6⋅10− 4 Пз, ηС  Н
                                                     = 0,93⋅10− 4 Пз.
                        2                      2 4

     Решение. 1) Находим эффективные радиусы молекул брома и
этилена из данных о плотности жидкости по формуле (2.2.3).
Молекулярный вес Br2 равен 160г/моль, а С2Н4 – 28г/моль.




                                     70

Страницы