Cтраница 2
Для сложных реакций, к которым относятся практически все химические превращения в процессах горения, зависимость скорости брутто-реакции от температуры определяется либо энергией активации элементарной реакции, лимитирующей процесс, либо некоторой комбинацией величин энергий активации отдельных элементарных стадий. В таких случаях следует представлять эту величину как эффективную энергию активации - Дф, характеризующую изменение скорости сложного процесса с температурой. [16]
Кинетическое уравнение для гетерогенного процесса описывает его суммарную скорость. Это заставляет нас выяснить, как включать скорости процессов переноса для отдельных стадий в общее выраже - ние скорости. Проблема нахождения скорости сложных процессов встречается при исследовании теплопередачи путем теплопроводности через слои различных материалов, конвективной тепло - и массопере-дачи от одной жидкости к другой через неподвижные пограничные слои, а также при изучении сложных реакций. Однако во всех указанных случаях суммарная скорость характеризуется скоростями процессов одного типа. [17]
В некоторых случаях может меняться порядок реакции в зависимости от давления. Если активация молекулы для приведения ее в неустойчивое состояние происходит благодаря двойным соударениям и активированная молекула живет весьма недолго по сравнению с промежутком времени между этими столкновениями, то, очевидно, наиболее медленной стадией всего процесса и окажется время активирования. Как известно, скорость сложного процесса определяется скоростью самой медленной его стадии, поэтому суммарная скорость будет зависеть от частоты двойных соударений, и, таким образом, реакция пойдет по второму порядку. Эта картина будет наблюдаться при относительно низких давлениях, когда частицы сталкиваются сравнительно редко. [18]
Сегодня сделать такое предсказание на основе лишь теоретических положений невозможно. Химическая кинетика позволяет, однако, предвычислить скорости сложных процессов на основании экспериментальных данных о константах скорости простых одностадийных реакций, составляющих механизм сложного процесса. [19]
Сравнивая уравнения ( г) и ( е), можно видеть, что если различные движущие силы не являются линейными функциями параметра системы, то выражения для суммарной скорости процесса представляют собой не простые соотношения. Эта особенность влияет на методику нахождения скоростей реакций для гетерогенных систем. Когда химическая реакция протекает по первому порядку, общее выражение скорости, учитывающее массоперенос, может быть выведено без затруднений. Однако, если реакция имеет не первый порядок и необходимо получить уравнение скорости сложного процесса, то обычно выбирают такие экспериментальные условия, при которых химическую стадию без большой ошибки можно рассматривать, как реакцию первого порядка. [20]
Считая, что скорость гетерогенной реакции определяется скоростью взаимодействия адсорбированных молекул и что процессы адсорбции и десорбции находятся в равновесии, можно предположить, что скорость пропорциональна доле заполненной поверхности. Таким путем были выведены выражения для скоростей реакций разложения и простых бимолекулярных реакций на поверхностях металлов, стекла, фарфора и силикагеля. Эти выражения весьма успешно применялись для объяснения скоростей довольно сложных процессов. Были обнаружены случаи ингибирования скоростей продуктами реакций и даже реагирующими веществами, а также дробные порядки реакций и порядки, изменяющиеся в зависимости от интервалов давления. [21]
В ходе химической реакции один ( или несколько) компонентов превращается в другой ( или несколько других) компонентов. Обычно компоненты, стоящие в левой части уравнения А. Aj - - A2 всегда имеет место процесс А2 - А. Поэтому понятия исходные и конечные вещества условны, а запись Aj Аа и физически, и математически полностью эквивалентна записи А2; А. Для сложной химической реакции понятие скорость реакции также существует, однако оно не столь очевидно, как для простой реакции, поскольку в самом общем случае скорость сложного процесса не может быть выражена как явная алгебраическая комбинация концентраций компонентов и некоторых кинетических параметров. [22]