1. Химиялық технологияның негізгі ұғымдары мен анықтамалары: химиялық технология, шикізат, реагент, мақсатты өнім, жанама өнімдер, қосымша материалдар, қалдықтар
Гомогенді химиялық процестер. Гомофазалы химиялық процесстің жылдамдығы
жүктеу/скачать 1,32 Mb.
|
ОХТ сессия отв
| 13.Гомогенді химиялық процестер. Гомофазалы химиялық процесстің жылдамдығы.
Химиялық реакциялардың жылдамдығы дегеніміз – уақыт бірлігіндегі әрекеттесуші заттардың концентрациясының өзгеруі. Әрекеттесуші заттардың агрегаттық (фазалық) күйіне байланысты химия-технологиялық үрдістер және оларға сәйкесті реакторлар гомогенді және гетерогенді болып бөлінеді. Бұл жерде, каталитикалық емес үрдістер, яғни катализаторларсыз өтетін үрдістер қарастырылады. Гомогенді деп бір текті ортада, яғни жүйенің бөлімдерін бірін бірінен бөлетін жанасу беттері жоқ сұйық немесе газ қоспаларында өтетін химиялық үрдістерді атайды.Басқа фазаның қоспалары және кіріспелері жоқ таза гомогенді ортаны алу қиындығынан, газды немесе сұйық фазада өтетін өндірістік химиялық үрдістерді гомогенділерге тек шартты түрде жатқызады. Жүйені құрайтын бөлшектердің өлшемдеріне қарай гомогенді (біртекті) және гетерогенді (әртекті) жүйелер арасындағы шекара деп микрогетерогенді деп аталатын бөлшектері өлшемі 0,1 мкм артық емес коллоидтар мен жұқа аэрозольдерді санайды. Өндірістік химиялық-технологиялық үрдістердің көпшілігі гетерогенді жүйелерге жатады, бірақ гетерогенді үрдістердің кезеңдерінің бірі ретінде газды немесе сұйық фазадағы гомогенді химиялық үрдісті қосады. Гомогенді орталарда, әсіресе сұйық фазада, гетерогенді үрдіске қарағанда химиялық реакциялар тезірек жүреді, гомогенді үрдістерді аппаратуралық безендіру қарапайымдырақ және оларды басқару да жеңілірек. Сондықтан өнеркәсіпте химиялық үрдісті бір текті ортада жүргізу үшін жүйені гомогендеу әдісі, кең қолданылады, бәрінен жиі сұйықпен газды сіңіру немесе буларды конденсациялау, сұйық реакциялық орта алу үшін қатты заттарды еріту немесе балқыту қолданылады. Газды және сұйық фазалардағы гомогендік үрдістердің жылдамдығына әрекеттесуші заттардың, концентрациясы, қысым, температура және араластыру әсер етеді. Гомогенді үрдістің жалпы жылдамдығы химиялық түрленудің кинетикасымен анықталады.Қысымның азғана жоғарылауы сұйық фазадағы үрдістің жылдамдығына көп әсер етпейді, бірақ сұйық фазада көптеген реакциялар жылдамдықтары өте жоғары қысымдарда едәуір көбейеді. Бірнеше жүздеген мегапаскаль қысымда кейбір мономерлердің полимерлену үрдістерінің жылдамдығы оншақты рет көбейеді. Температураны жоғарылату Аррениус теңдеуіне сәйкес гомогенді реакцияларды жылдамдатады. Сөйтіп, барлық негізгі көрсеткіштердің әсерін есепке алатын үрдіс жылдамдығының теңдеуінің түрі: U=K0e(E/RT)ΔC•P(n) Бұл теңдеу үрдістің кинетикалық моделі деп аталады. Реакциялардың басым көпшілігі бірнеше сатылар арқылы жүреді. Барлық реакцияның жылдамдығы, әдетте, ең баяу өтуші сатының жылдамдығымен шектеледі, ол реакцияның реттілігін де анықтайды. Сондықтан, реакция реттілігі оның молекулярлылығымен, яғни реакцияның стехиометриялық теңдеуі бойынша әрекеттесуге түсетін молекулалар сандары қосындысына тура келмейді. Мысалы, сутегі пероксидінің ыдырауы сұлба бойынша: 2H2O2 → 2H2O + O2 екінші реттілік реакция болып өтуге тиісті, ол шындығында бұл реакцияның реттілігі оны өткізу шарттарымен байланысты. Сондықтан реакция реттілігі мен оның молекулярлылығын бөліп айту керек. Реакция реттілігі деп кинетикалық теңдеудегі әрекеттесуші заттардың концентрацияларының дәреже көрсеткіштерінің қосындысын айтады. Гомогенді реакция жылдамдығы: Химиялық реакцияларда бөлшектердің қозғалысының кинетикалық энергиясы, олардың өзара әрекеттесу энергиясы, атомдардағы электрондар қозғалысының энергиясы, олардың ядроға тартылуы және ядролық энергияны қамтитын ішкі энергияның маңызы зор. Біртекті реакцияның жылдамдығы (гом.) Көлем бірлігінде уақыт бірлігінде зат мөлшерінің өзгеруі ретінде анықталады: v(гомог)= Δn/Δt•V мұндағы Δn - бір заттың моль санының өзгеруі (көбінесе бастапқы, бірақ реакция өнімі болуы мүмкін); Δt - уақыт аралығы (с, мин); V - газдың немесе ерітіндінің көлемі. жүктеу/скачать 1,32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|