Реферат: Цепные разветвлённые реакции - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Цепные разветвлённые реакции

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 208 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

- 10 - Цепные разветвлённые реакции Реакция Cl 2 + H 2 = HCl . Первая стадия - фотохимическое ин и циирование. 1) Стадия 1 – зарождение цепи. 2) Стадии (2, 3) - продолжение цепи, и вместе они образуют звено цепи. Суммируя правые и левые части обоих уравнений 2 и 3, находим, что суммарное превращение, протекающее в звене цепи, является основной реакцией... 3) Стадия 4 предполагается основной элементарной реакцией обрыва в силу того, что с её помощью объясн я ется экспериментально наблюдаемый факт, по которому скорость реакции заметно уменьшается в прису т ствие примесей, но... 4) ...полный набор стадий обрыва включает в себя и другие элементарные реакции: тримолекулярные (4, 5, 6), мономолекулярные (7, 8), бимолекулярные (9, 10). 5) За суммарную скорость всей реакции ответственны стадии (1, 2, 3, 4). 6) Прочие стадии малосущественны, т.к. на результирующей скорости суммарной реакции обрыв мономолекуля р ный и бимолекулярный заметно не сказываются. 7) При выводе скорости r всего процесса используем два уравнения для квазистационарных концент раций свободных валентностей радикальных частиц атомов H • и Cl • : Этот сравнительно простой пример приводит к понятию эффективной энергии активации. Она является результирующей характеристикой совокупности нескольких стадий сложной реакции. В условиях проведения реального эксперимента наблюдаемые эмпирические акти-вационные параметры очень часто приходится использовать на первых этапах кинетических исследований, пока детали сложного многостадийного механизма превращения остаются ещё невыясненными... 8) Средняя длина цепи определяется как отношение скоростей образования продукта к скорости инициирования (в нашем случае фотохимического) цепи, т.е.: n = r / r 1 . Важно! Обратиться к анализу энергий активации (см. книгу под ред.Краснова, стр. 607). Энергии активации отдельных стадий примерно равны: - при взаимодействии двух радикалов - нулю. - при диссоциации молекул хлора - примерно половине энергии связи 238/2 кДж/моль. - при взаимодействии атома хлора с молекулой водорода примерно 25 кДж/моль. Получается энергия активации всей реакции, примерно равная 119/2 + 25 = 85 кДж/моль. Рассмотрим классический пример – газофазную реакцию: H 2 +1/2 O 2 = H 2 O Истинный механизм этой реакции состоит из многих стадий (до 30). Существуют различные подходы к его описанию. Выделим лишь некоторые наиболее характерные стадии, и введём очень упрощённую модельную схему, пригодную для классификации основных элементарных превращений, и с их помощью выделим главные особенности и выявим возможные режимы протекания всего процесса. Они возникают из-за конкуренции стадий разветвления и обрыва. Приводимый ниже механизм реализуется при невысоких давлениях (несколько десятков тор) (см. М.Н. Варгафтик, «Химическая кинетика» кафедральное пособие МИТХТ под ред. акад. Я.К. Сыркина, 1970, стр. 89, а также учебник «Физическая химия» под ред. К.С. Краснова, стр. 608). Основные стадии представим в нижеследующей та б лице. Упрощённый механизм разветвлённой це п ной реакции H2+O2= H2O Баланс актив ных центров на отдельных стадиях Скорости элементарных стадий № Элементарные реакции Исх. Кон. Скорость Природа стадии 1 H2 + O2 я 2 HO я я я r1=k1[H2][O2] Зарождение 2 HO я + H 2 я H2O + H я я я r2=k2[H 2][HO я ] Продолжение 3 H я + O 2 я HO я + O я я я я я ( я я ) r3=k3[O2][H я ] Разветвление 4 O я я + H2 я HO я + H я ( я я ) я я r4=k4[H2][O я я ] 5 H я + O2 + M я HO2 я + M я ( я ) r5=k5[M][O2][H я ] ква д рат. Обрыв 6 H я + M я 1/2 H2 + M я r6=k6[M][H я ] л и нейн. Стадия 4 считается разветвлением (см. Панченков – Лебедев, стр.261, табл.27), поскольку здесь происходит пр о странственное разделение двух свободных валентностей; из единого центра возникают два пространственно нез а висимых. Элементарные акты линейного обрыва (стадия 5) происходят на стенке. (На стадии 5, а далее и 6 более строго следовало бы частицы M заменить удельной поверхностью стенки S). Акты квадратичного обрыва происходят в объёме, а на стенке обрыв уже мономолек у лярный (стадии 5 и 6). Теория пределов взрыва приведена у Панченкова и Лебедева, а также у Лейдлера... В реакционной газовой смеси (в пламени) содержится до 18% атомарного водорода. Для расчёта режимов образ о вания и расходования этих наиболее активных частиц вводится упрощение, называемое методом полустациона р ных концентраций Н.Н.Семёнова, который состоит в том, что квазистационарное приближение вводится только для менее активных частиц. Концентрация наиболее активных частиц в принципе не может быть стационарной. На этой основе удаётся принципиально упр о стить схему её расчёта. (9.1) 1) Цепной разветвлённый процесс есть результат суперпозиции стадий четырёх типов: зарождения, продолжения, разветвления и обрыва. На стадии продолжения число активных центров остаётся неизменным. Поэтому жел а тельно в уравнении 3) от неё избавиться, и сосредоточиться на трёх основных стадиях, конкуренция которых формирует специфику именно разветвлённого пр о цесса. 2) Поскольку за разветвление ответственны наиболее активные частицы - атомарный водород, то цель преобраз о ваний состоит в том, чтобы именно его концентрацию ввести всюду в явном виде. Равенство позволяет записать: . Благодаря уравнению 2) из главного в нашей задаче уравнения 3) : а) исключаем скорость , и б) заменяем скорость скоростью , и получаем формулу (9.2). (9.2) Режимы разветвлённой цепной реакции Конкуренция разветвления и обрыва f -скорость разветвления цепи и F - фактор разветвления, g -скорость обрыва цепи и G - фактор обрыва: Режимы образования и гашения активных центров n: (9.3) Полученное выражение предсказывает два предельных режима изменения ко н центрации активных центров, (см. рис.): а)-при доминирующем обрыве цепи система стаци о нарно насыщается активными центрами; б)-при доминирующем разветвлении активные центры способны неограниченно накаплива т ься. Эти предельные режимы цепной разветвлённой реакции (рис. ) следующие: В результате конкуренции разветвления и обрыва возникает специфический механизм цепной разветвлё н ной реакции, зависящий от многих факторов. В книге Лейдлера (стр.194) рассматриваются взрывные пределы этой реакции. Цитируем: “Реакция водорода с кислородом протекает со скоростями, удобными для измерения между 450 и 600о С; выше этого интервала все смеси взрываются. Если стехиометрическую смесь (H2;O2) держать при (T; p)=(550 оС; 2 тор), то протекает гомогенная реакция. С постепенным повышением давления скорость реакции увеличивается. При некотором критическом давлении, величиною в несколько миллиметров (его точное значение зависит от размеров и формы реакционного сосуда), смесь взрывается. Если смесь выдерживать при p =200 тор, то вновь протекает спокойная стационарная реакция, но, если давление понизить, то при p =100 тор смесь взорвётся. Таким образом, при этой температуре имеется некоторый интервал давлений, внутри которого наблюдается взрыв, а выше и ниже его реакция протекает со стационарной скоростью. Выше 600 оС смесь взрывается при всех давлениях, а ниже 400 оС не взрывается совсем. Два взрывных предела называют первым и вторым или верхним и нижним. Существует также и третий предел при ещё более высоких давлениях. Иногда этот третий предел является просто термическим пределом; и в этих случаях скорости реакций становятся настолько высокими, что условие изотермичности не сохраняется. Такие взрывы, которые происходят за счёт повышения температуры реакционной системы, называют термическими (тепловыми) . Существуют доводы и в пользу того, что взрыв при третьем пределе в системе (H2;O2) не является термическим, а происходит за счёт внезапного повышения концентрации активных центров-свободных радикалов...”. Представим исходные состояния реакционной смеси в виде диаграммы в координатах температура – давление (T-p). Координатная плоскость оказывается разделённой на две обла с ти Z -образной кривой (-aebdc-) (рис.). t t Слева от кривой (-aebdc-) лежит область, охватывающая состояния газовой смеси, при к о торых не развивается цепное разветвление, и реакция протекает в стационарном режиме. Справа от кривой (-aebdc-) координатная плоскость отображает уже те состояния реакц и онной среды, при которых реакция протекает в режиме цепного разветвления, и развивается воспламенение. Рассмотрим изотермическую реакционную смесь (T=const) при переменном давлении. Фигуративная точка M перемещается вдоль вертикали, пересекая при этом три ветви кривой (-aebdc-). Ветвь, на которой лежат точки dc, называется 1-м пределом цепного во с пламенения. Ниже этого предела давление в системе настолько мало, что активные частицы успевают совершить свободный пробег практически до стенки сосуда, не встречаясь в объёме с другими частицами. Это область, где доминирует линейный обрыв цепи (стадия 6). Выше 1-го предела давление достаточно велико и концентрация активных частиц достато ч на для протекания стадий разветвления и поддержания цепного режима. Эффективно протекает воспламенение до следующей ветви (dbe). Ветвь dbe называется 2-м пределом цепного воспламенения. Выше неё цепное воспламен е ние не развивается, активные центры успевают погаситься уже при встрече в объёме, в газовой фазе. В этой области доминирует квадратичный обрыв. Так ведёт себя система при давлениях вплоть до ветви . Ветвь, на которой лежат точки ea, называется 3-м пределом цепного воспламенения. В области над нею элементарные акты, ведущие к образованию продукта, становятся столь част ы ми, что выделяющаяся энергия не успевает отводиться из области реакции и здесь же, в объёме, поступает на размножение активных центров. Это область теплового взрыва. В точке d заканчивается полуостров воспламенения. Всюду левее неё доминирует обрыв цепи, и цепное воспламенение не имеет места. В точке e заканчивается полуостров квадратичного обрыва цепи. Всюду правее кривой - воспламенение. Увеличение в смеси концентрации (парциального давления) окисляющегося реагента (в н а шем случае - водорода) приводит к смещению всей кривой воспламенения в область меньших температур. Роль стадий обрыва очень существенна. Линейный обрыв протекает на стенке сосуда, и скорость этой стадии существенно меняется в зависимости и от материала, и от формы реактора, в котором прот е кает разветвлённый цепной процесс. Очевидно, условия для линейного обрыва на стенке сосуда наиболее благ о приятны, если сосуд имеет вытянутую форму, например, цилиндрическую или извилистую. Напротив, сферич е ская форма сосуда наиболее благоприятна для столкновения реагирующих частиц в объёме, но размеры сферы при этом должны быть достаточно большими, чтобы частицы не успевали покидать реакционный объём прежде, чем произойдёт соуд а рение. Так возникает критические геометрические характеристики реактора. Уместно сообщить, что в виде разветвлённого цепного процесса могут развиваться не только химические, но и ядерные реакции, и их основные признаки и закономерности оказываются вполне аналогичными, разве реагиру ю щие частицы иные - ядерные... В практике и теории ядерного взрыва они характеризуются критическим диаметром ядерной взрывчатки, изготовленной в форме сферы и её критической массой. Пределы цепного взрыва по температуре и давлению. Полуостров цепного воспламенения (1-й и 2-й пределы цепного взрыва). Тепловой взрыв (3-й предел взрыва) Интерпретация пределов цепного воспламенения различна в разных источниках. Один из вар и антов рассматривается в реакции горения фосфина в кислороде. Это одна из самых первых химических реакций, ставших экспериментальной основой для построения теории горения и взр ы ва (теория цепных разветвлённых реакций). У этой реакции слева от Z-образной кривой реакция вовсе не идёт, а справа идёт цепное воспламенение. Этот пример приводится в книге Н.Н.Семёнова, и на него ссылается Ерёмин. Второй случай связан с горением водорода в кисл о роде и образованием знаменитой гремучей смеси. Это пример обсуждается у Ерёмина и у Лейдлера, но используемые термины различаются. У Лейдлера: слева стационарная реакция (гор е ние), а справа - взрыв. Итак, по Лейдлеру: 1)Слева от Z-образной кривой - режим горения. 2)Справа от Z-образной кривой – режим цепного взрыва.3)Выше линии ae-область теплового взрыва. Третий предел - предел теплового взрыва был открыт Хиншел ь вудом.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Когда я с тобой, мне не хочется думать ни о работе, ни о карьере...
- Карьер сам себя не выкопает! Петрович, не выёживайся! Попробуй ещё раз экскаватор завести!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru