химический каталог




Физическая химия

Автор Б.П.Никольский, Н.А.Смирнова, М.Ю.Панов, Н.В.Лутугина и др.

но рассчитать из экспериментальных данных. В подобных определениях чаще всего используют колориметрический и спектрофотометрический методы анализа, так как кислотная и основная форма индикатора окрашены по-разному (см. разд. X. 1.3).

Функции кислотности известны для растворов различных кислот (H2S04, HCl, НСЮ4, Н3РО4 и др.) в очень широком интервале изменения концентрации (0— 100 % H2S04; 0 — 38 % HCl). Определение Я0 для столь широкого интервала концентрации требует применения не одного индикатора, а целого набора. Например, функция кислотности Н0 в интервале 0—100% H2SO4 определена по набору 16 индикаторов (нитроанилин и его производные).

рис. XIII. 9. Функции кислотности для смесей U серной кислоты с водой.

Значения И'" близки к значениям Нт- *"7*г

Как видно из формулы (XIII. 96), кислотность ho определяется, вообще говоря, не только свойствами самой среды, но через коэффициенты активности ус в и усВн+ зависит от свойств самого индикатора. Опыт, однако, показывает, что можно подобрать такой набор индикаторов, для которых отношение коэффициентов активности определяется свойствами самой среды и не зависит от свойств индикатора. Такие индикаторы имеют максимально сходные молекулярные структуры вблизи группы, принимающей

или отдающей протон. В действительности, однако, ситуация не является такой простой, поскольку для индикаторов, принадлежащих к разным группам, значения Усв/Усвн+ Для одних и тех же растворов кислоты оказываются разными.

Это приводит к тому, что кислотные свойства среды можно охарактеризовать не одной, а несколькими функциями кислотности. Для каждого набора индикаторов — своя функция кислотности. Например, для водных растворов H2SO4 известны следующие функции кислотности (рис. XIII. 9):

Н0—нитроанилин и его производные;

Н'" — Ы^-диалкилнитроанилины и N-алкилнитродифенилы; Hi — алкилированные индолы; НА—группа амидов.

Как следует из рис. XIII. 9, кислотность среды быстро растет с увеличением концентрации кислоты, достигая для 95 % очень больших значений, например, ho=lOio М. Очевидно, что такая кислотность на много порядков превышает все мыслимые концентрации ионов Н+. Кроме того, видно, что для одного и того же раствора кислоты (не считая бесконечно разбавленные водные растворы) значения кислотности для разных наборов индикаторов неодинаковы и отличаются на порядок и даже более.

Следовательно, в концентрированных растворах существует ие единственная характеристика кислотных свойств среды. Однако линейный характер отдельных участков графиков требует, чтобы в пределах этих участков функции кислотности для оснований различных классов были пропорциональны друг другу. Это означает, что в формуле (XIII. 94) для кя следует ожидать пропорциональности или даже равенства выражения h • ус s/ycSIi+ И кислотности среды, к примеру ho. Тогда для кн:

K& = (K2/KSH)hv «XIII. 99)

Таким образом, в концентрированных растворах в отличне от разбавленных /с„ пропорциональна кислотности среды ho, а не концентрации ионов Н+.

После логарифмирования (XIII. 99) с учетом (XIII. 98) получаем:

lg к„ = lg (K2/*SH) - Я0. (ХШ. 100)

Линейная зависимость lg/cg от функции кислотности Н0 с наклоном, равным —-1, наблюдается для реакций кислотнокатали-зируемого разложения триоксана и муравьиной кислоты.

XIII.7. ГЕТЕРОГЕННЫЙ КАТАЛИЗ

В гетерогенном катализе скорость химической реакции увеличивается под влиянием катализаторов, образующих отдельную фазу; последние вместе с реагентами и продуктами реакции составляет гетерогенную систему. Это — обычно системы твердое тело — газ и твердое тело — жидкость. Реакция происходит на поверхности катализатора — твердого тела, а газ и жидкость могут рассматриваться в качестве резервуара частиц. Процесс в случае гетерогенного катализа включает в себя пять стадий:

подвод (транспорт) веществ к поверхности;

адсорбцию по крайней мере одного из реагентов;

собственно химическое превращение иа поверхности;

десорбцию продуктов реакции;.

отвод веществ от поверхности.

Учение о гетерогенном катализе составляет важный раздел химии. Успехи в его развитии зависят не только от прогресса в химической кинетике, но и в других областях, в частности, в теории поверхностных явлений, теории диффузии, физике твердого тела, гидродинамике и т. д.

Многие важные в практическом отношении химические реакции возможны в условиях гетерогенного катализа. Например, синтез аммиака из водорода и азота иа железном катализаторе, окисление диоксида серы до серного ангидрида на пятиоксиде ванадия при контактном способе получения серной кислоты, крекинг углеводородов на алюмосиликатных катализаторах и многие другие.

XIII. 7.1. Катализатор и его свойства

Катализаторы гетерогенного катализа, так же как таковые гомогенного катализа, обладают следующими свойствами:

I. Катализатор является участником реакций; вначале он

вступает в реакцию, а затем регенерируется. В результате взаимодействия гетерогенного катализатора с реагентами на его поверхности образуются промежуточные реакционноспособные соединения. Например, на металлических поверхностях образуют/О

ся соединения типа р/ |, Pt — Н, Ni — Ни т. д. Катализатор

активирует реагент, что облегчает протекание реакции. На границе раздела фаз реакции идут с большими скоростями при невысоких температурах.

II. Катализатор не может сместить химическое равновесие,

он лишь способствует более быстрому его достижению.

Важными в практическом отношении являются такие характеристики, как активность и селективность. Под активностью понимают степень ускорения катализатором химической реакции. Мерой ускорения служат: константа скорости, степень превращения реагента, выход продукта реакции, время или температура реакции, при которой достигается определенный предел превращения. Под селективностью (избирательным действием) понимают ускорение лишь одной из нескольких термодинамически возможных реакций. Например, пропилен окисляется в присутствии Bi203-Mo03 до акролеина, а в присутствии С03О4 до С02 и Н20.

Каталитическая реакция сосредоточена на поверхности твердого тела, поэтому добиваются увеличения поверхности, например, путем дробления. Гетерогенные катализаторы используют в виде порошков, высокодисперсных тел, пористых зерен.

Важные характеристики катализаторов, оказывающие большое влияние на их активность, — удельная поверхность, т. е. поверхность в расчете на единицу массы; и пористость, т. е. отношение объема пор в образце к его полному объему (полный объем есть сумма объемов собственно самого образца и лор).

Установлено, что фактическое участие в каталитическом процессе принимают только или преимущественно особые активные микроструктуры — активные центры, составляющие небольшую часть общей поверхности катализатора. Ими могут быть: ионы аномальной валентности; атомы, расположенные на ребрах или вершинах граней кристалла; дефекты, искажающие идеальную структуру кристалла; другие места адсорбции и т. д.

Обнаружено, что добавление к катализатору вещества, которое само по

страница 225
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261

Скачать книгу "Физическая химия" (6.95Mb)


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

 

 

Реклама
мячи футбольные адидас купить
eye free colors цена
сервиз обеденный ренессанс emily
заказать такси премиум класса в москве

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
(05.12.2016)