химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

нтрацией ацетилена является основным технико-экономическим показателем процесса) составляет около \0квт-ч на 1кг ацетилена, т, е, при§ 4. Химические реакции в конденсированном разряде 229

мерно равен расходу энергии при получении ацетилена обычным способом (из карбида кальция).

Установка, аналогичная показанной на рис. X, 3, может быть использована и для синтеза окиси азота в высокотемпературной дуге. Однако в этом случае в отличие от реакции в тлеющем разряде концентрации окиси азота не превышают равновесных. Промышленный синтез окиси азота этим методом, широко применяв* шийся в начале XX века, в настоящее время из-за слишком больших энергетических затрат не используется.

§ 4. Химические реакции в конденсированном разряде при низких давлениях. Активный азот

Если последовательно с основным разрядным промежутком включать второй вспомогательный промежуток, а параллельно — конденсатор большой емкости, то можно получать очень сильные импульсы тока и кратковременно развивающиеся мощности до 2'107кбг. Такой разряд называется конденсированным, или импульсным.

Азот, подвергнутый действию обычного конденсированного разряда, приобретает повышенную химическую активность и продолжает светиться в течение более или менее продолжительного времени даже после прекращения разряда. В таком послесветящем азоте непосредственными измерениями обнаружено присутствие значительных концентраций атомного азота (до 40%). Однако природа активного азота более сложна и не может еще считаться окончательно выясненной.

Активный азот со многими элементами образует нитриды, а с водородом — аммиак. Особенно интенсивно идет образование аммиака на металлических поверхностях, если водород при этом также находится в атомном состоянии. Галогены с активным азотом не реагируют, так же как и НС1, а НВг и HI разлагаются, причем реакция сопровождается свечением. Вода, двуокись углерода и окись углерода не взаимодействуют с активным азотом, а аммиак в его присутствии быстро разлагается. Окись азота частично разлагается, частично переходит в N2O3, причем реакция эта сопровождается зеленой люминесценцией.

Органические вещества (эфир, ацетилен, бензол, пентан, гептан, галогенопроизводные углеводородов — хлороформ, бромистый метил, хлористый этил и др.) реагируют с активным азотом, образуя синильную кислоту. В частности, реакция активного азота с ацетиленом, по-видимому, протекает по уравнению

С2Н2 + 2N = 2HCN

В значительно меньших концентрациях активный азот можно получить и в непрерывно действующих разрядах, например в обычном тлеющем или высокочастотном безэлектродном разряде.

§ 5. Химические реакции в барьерном разряде

При подведении переменного тока высокого напряжения к электродам, разделенным пластинками из диэлектрика и газовым промежутком, в последнем возникает так называемый барьерный разряд. Прототипом прибора, в котором используется такой разряд, является озонатор. Этот вид разряда обладает полимеризую-щим действием. Из низкомолекулярных углеводородов в нем образуются жидкие и твердые продукты, из водорода и кислорода — перекись водорода. Однако наиболее изученной и практически самой важной реакцией в барьерном разряде остается синтез озона из кислорода. Это обратимая эндотермическая реакция

которая, по-видимому, протекает в разряде слева направо в две стадии. Первая стадия эндотермична и сводится к диссоциации молекул кислорода на атомы:

О2 —>? 20; ДЯ = 118,2 ккал/моль 02 О + 02 + М —> 03 + М; ДЯ = — 24,6 ккал/моль Оэ

(1> (2)

Наилучшие результаты получаются при проведении реакции в цельностеклянных озонаторах, если зазор между барьерами равен примерно 1 мм. При температуре охлаждающей жидкости, близкой к комнатной, стационарная концентрация озона достигает в этом случае 10,5% " (объемн.). При снижении температуры до —40 °С стационарная концентрация повышается до 16%. Энергетический выход озона при малых его концентрациях достигает 200 г или приблизительно А моль Оз на 1 квт-ч.

§ 6. Кинетика реакций в электрических разрядах

Лучше всего изучена кинетика эндотермических реакций в электрических разрядах. Например:

2СН4 = С2Н2 -f- ЗН2 N2 + 02 = 2NO 302 = 203

Эти реакции и будут главным образом обсуждаться в настоящем параграфе.

На первом этапе изучения кинетики газовых реакций в электрических разрядах (20-е годы текущего столетия) ученые пытались проводить аналогии между этими реакциями и электролизом в растворах. При этом пропорциональность между количеством реагирующего вещества и силой тока, наблюдавшаяся в некоторых случаях, позволила сформулировать закон электрохимической эквивалентности, аналогичный законам Фарадея. Однако вскоре выяснилось, что законы Фарадея не применимы к реакциям в электрических разрядах.

Некоторые наблюдения привели к формулировке основного положения, дополняющего (для реакций в электрических разрядах) известные законы химической кинетики, а именно: скорость химической реакции в данном виде электрического разряда пропорциональна мощности разряда.

Ограничение, выраженное словами «в данном виде электрического разряда», следует понимать в том смысле, что изменение мощности не должно вести к изменению вида разряда. Коэффициенты пропорциональности для одной и той же реакции в разных видах разряда могут иметь совершенно различные значения. Например, тлеющий разряд при низком давлении очень мало эффективен в отношении реакции превращения метана в ацетилен, а дуга при средних давлениях весьма эффективна. Поэтому, если изменение мощности, вызванное, например, изменением давления и силы тока, ведет к переходу тлеющего разряда в дуговой, коэффициент пропорциональности резко увеличивается. Основное затруднение при изучении кинетики реакций в разряде состоит в том, что практически невозможно точно определить время протекания реакции. Дело в том, что фактический объем зоны реакции неизвестен. Это затруднение было преодолено путем включения величины объема V зоны реакции в константу скорости, т. е. путем замены в кинетических уравнениях времени реакции пропорциональной ему величиной — обратной объемной скоростью прохождения газа через реакционный сосуд (1/V).

Кинетика электрокрекиига метана. Как показывает опыт, при электрокрекинге метана, кроме основной реакции образования ацетилена протекают реакции образования других непредельных соединений, среди которых главным является этилен, разложения углеводородов на элементы и т. д. Однако кинетику превращения метана и накопления ацетилена можно в первом приближении представить, независимо от механизма реакций, следующей кинетической схемой:

> с + н2

Эта схема показывает, что метан участвует в двух параллельных реакциях, а ацетилен является промежуточным продуктом двух последовательных реакций. Концентрация ацетилена, или степень превращения метана в ацетилен, должна согласно схеме проходить через максимум, что полностью подтверждается опытом.

Суммарная скорость превращения метана запишется в виде

dN

dt

(X,l)

а скорость накопления ацетилена

dNc и 1

_ - k{uNCUi - k3uNCiH2 (X, 2>

страница 60
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
m5r72aa acb
rsa 800х500/1000 арктос характеристики
поселки тут
купить раскладушку 1800 длина

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(13.12.2017)