Том 2 (1134464), страница 107
Текст из файла (страница 107)
вив ее себе поставленной на страницу. †Пер.) с одновалентиыми поло;китель. нымн и отрипательпымн ионами, находящимися на расстоянии 200 пм друг от друга, и рассмотрим катион, ко~орый подходат к верхней террасе такого рзсположения атомов сверху страницы. Рассчитайте прямым суммированием кулоновское взаимодействие этого иона, котла ов находится в пустом узле решетки, непочредственно над анконом.
Теперь рассмотрите ступеньку подъема в той же ре~петке, и пусть првбляжающкйся ноа войдет в угол, образованный этой сту. пенью н террасой. Рассчитайте кулонозскую энергвю для этого лоложеная л ол. релелнте вероятную точку посадка отлзгающегося катиона. 28.!1. Изотерма Ленгмюра довольно хорошо описывает адсорбпнонное поведение газов на различных поверхностях, и достопнстао изотермы состоит в ее значительной простоте.
Все~о несколько эакач в этой главе будет посвящено этой изотерме, н они дадут представленве о тех расчетах, которые могут быть сделаны. Сначала покажите, что если двухатомиый гаэ адсорбируется а ниде атомов, то изотерма Ленгмюра будет иметь вид 0=ТКР((1+ТАр). 2832, Как проверить нзотерму Ленгмюра? Олин путь — это построить график завнснмостн Л(0 от Л, но 8 ве ясеглз может быть изяесгиз.
Покажяге, что график зависимости р/У, от р. гле У,— объем адсорбнрованного газа (нраве. денный, так же как и ниже, к стаадартныч температуре и давлению), должен дать прямую линию, из которой могут быть определены как Уа — объем. соот. е эетсгвующай полному покрыгию, тлк и константа А'. Пока;кате также, что пря небольшнх покрытиях поверхности для проверки пзотермы Леигмюра необходн. ыо построить графнк !п(0/р) от 6.
Наклон прямой линии должен равняться — Каков должен быть наклон прямой аа графике зависимости !п У,(р от У» прн малых покрытннхР 2833. Ниже представлены данные по хемосорбцни водорода на порошке меди при 25"С, Подтвердите, что они подчаяяютсн нзогерме Ленгмюра. Затем найди. 28. Лэсиессьг на геердых лоееохлосгях те значение К для адсорбциониого равновесия н здсорбцноиный объем, соотэет- сгзуюгций пол«ому покрытию. р, мм рт. ст.
0,19 0,97 1,90 4,05 7,50 !1,95 Уз, смз 0,042 0,163 0,221 0,321 0,411 0,471 28.14. Предположим, что озон здсорбируется на определенной поверхности н соответствии с изотермой Ленгмюра. Как мож«а воспользоваться зависимостью давлении от степени заполнения для того, чтобы различить адсарбцшо: а) беэ диссоцизцн«, б) с днссоцнацисй на О+О,, н) с днссоцнзцней иа О+О+О? 28.15.
Изогерну Фрейндлиха можно за«исеть кан М,=с,р ', где с! н сз — кон!/га стаиты. Для адсорбцнн мета«а !ш 10 г сажи при 0'С были налученм приведенные ниже данные. Какой нзотерне, Ленгмюра нли Фрейндлиха, лучше соответствуют зти данные? р, мм рт, ст. 1ОО 200 300 400 1'а, смэ 97,5 144 182 214 28.16. Окись углерозз»зсорбируетск на слюде; данные прн 90 К предстйнлегйм ниже. Определите, кзкз» изотсрмз,6)е»гмюрз или Фрейндлиха, лучше аинсыввеу этк данные. Каково з«аченне К? Взяй о55Тую поверхность равной 6,2.!бэ,ф~ рассчитайте площадь, занимаемую каждой адсорбировавной молекулой.
р, мм рт, ст. 100 200 300 400 500 600 Кю смз О, !30 О, !50 О, !62 0,166 О, 175 О, 180 28,17. Какой обьем окиси углерода адсорбировалсн бы иа слюде при 90 К н давлении 1 этм? 28,18. Проектировщики нового промышленного завода для стадии фторироиаиин бутахиена предполагалн использовать катализатор с кодовым названием СЯ-1. При исследовании онн с»зчала определилн форму ахсорбциоь«ой изотермы.
Объем адсарбирозаинога бутадиена иа 1 г С)?-1 прн 16 'С зависел от давления так, кан зто представлено пнже. Подходит ли изотерма Ленгмюра к этому интервалу давлениИ р, мм рт. ст 100 200 300 400 500 600 1/, смэ 17,9 33,0 47,0 60,8 75,3 91,3 28.19. Подтвердите уравнения на стр.
516 для степеяи покрытии поверхности, з присутствии двух элсорбэрованных газов. 28.20. Фтар адсорбируется на СК-2 н соответствии с нзатермой Ленгмюра, а бутадиен адсорбируется з соответствии с иэотермой Фрейндлиха с сз 2. Выведито зырзженис для скорости реакции, предполагая, что фторирование зависит от) столкновений атомов г с бутадиепам на поверхности катализатора. Предположите, что адсорбпня двух частиц происходит на центрах разлнч»ого типе: 28.21. Изогесла Брунауэра — Э»мего — Теллера (БЭТ) может быть записана )ес-. ли пренебречь небольшой поправкой) как где р' — давление паров жидкого адсорбата. Покажите, что эта нзотерыа пнрй-' ход«т в нзатерму Ленгмюра, если ре значительно больше р.
Проверьте прнмееш ность этой изотермы к данным задачи 2838 (рч=!490 мм рт, ст. при !ОэО)с 28,22, Газообразный азот адсорбируется на древесном угле в колнцеетва 0,921 см)~г при давление 4,8 агм н температуре 190 К. но при 250 К та шк ве- Часть 3. Нзменлниз .»ичнна адсорбпнп достигается толька тогда, когда давление увеличивается до 32 атм. Чему равна мольная энтальпня адсорбцни азота на древесном угле? 28.23. В опыте по адсорбции кислорода на аольфраме было найдено, что олин и тот»ке объем кислорода десорбируется чсрез 27 мнн при 1856 К, 2 мнн при 1978 К и 0,3 мыо при 2070 К, Какова энергия активации десорбпии? Сколько кроче»»н «а»рсбусгся для десарбцн»» того жс колнчестиа при а) 298 К и 01 ЗООО К? 28.24. Данине для десорбции калмия с вольфрама показаны иа рис.
28 10. Найдите «качении энергии активации и предэкспанснцнального множителя для десорб»»ии. Связан ли больший предэкспоиенцяальный множитель с более сильно адсорбчру»ощнм центром илн нет? 2825, Аммиак аве»»и в сосуд пал давлением 200 мм рт.
ст. Было найдено, что при 856 'С на вольфрамовом катализаторе изменение давления, рааное 59 мм рт. ст., происходит за 500 с, э 112 мм рт. ст. — за 1000 с. Какой порядок имеет хаталитическос разложепнез Объясните результаты. 2826. В некоторых каталнтических реакциях образующиеся частицы могут аясорбнрова»ься более сильно, чем реагирующий газ. Например, это происходят в случае каталитического разложения аммиака па платине при 1000 С. При нсследопа»»и»» ««неги«и процесса гакага типа э первую очередь докажите. что скорость разложения аммиака должна следовать уравнению — »(Р((»)Н»))»(г= й Р(МН»)/»(р(Нз) в пределе очень сильной адсорбцин водоРода, Начинайте с тото, чта покажите следующее: есля газ з" адсорбируется очень сильно и его давление равно р(Ю), то доля свободных центроа приблизительно раина 1!Кр(3), ".28.27.
Решите уравнение скорости для каталитического разложению аммиака нз платине и покажите, »то график зависимости Г(1) = (1Л) 1п(ргрз) от О(8) =(Р— Рз)1?, тле Р— лавление аммиака, должен дать прямую линию, откуда можно определять й,. Проверьте закан скорости на асиаве данных, приведенных ни:же, и найдите й, для реакпин. 2,с 0 30 60 100 160 200 250 р, мм рт. ст. 100 88 84 80 77 74 72 28.28. Теперь предположим, что замедляющий газ адсорбнруется слабее н что необходимо использовать полную форму изотермн Ленты»ора Предположим, что реагиру»ощнй гаэ не адсарбирустся. Выиедитс закон скорости — »)р/»(Г=й»р/(1+ +Ар'), где р — давление реагирующего газа и р' — дазлеиие продукта Проннтегриртйте закан скорости для простого разложения А — ~.В+С, где В адсорбиустоя н ингибнрует процесс, а С не адсорбируется. 829. Примерам такога тяпа реакции служит разложение МзО на платине прн 750'С, Об азу»ощийся в хиле реакцкя кислород э этом случае сильна адсарбнр' рустся и ингибярует катализатор.
Подтвердите, что дан»»ые, приведенные ниже, соотастстэу»от проянтегрярааанному закону скорости, и определите К н й» для реакции. х, с 0 315 750 1400 2250 3450 5150 р, мм рт. ст. 95 85 75 65 55 45 35 28.38. Хотя ваядеряазльсово прятяжение между пндивидуальнымн молекулами изменяется пропорционально )? ', взаимодействие молекулы с соседним твердым телом (скопление молекул) изменяется пропорцианальио )?-з, где )7 — вертикаль. »»ое расстонине над поверхностно. Докажите спрааедзивосгь этого утверждения.
28,31. Рассчитайте энергию притяжения между атомом зргона и поверхностью твердого аргоиа и постройте график зависимости знсргии ат расстояния. Отталки аюшее эза»»модейстэнс — это парное взаимодействие, и поэтому используйте кииаюшее э зпачеп,»е потенциала Лениарда-Джонса, приведенное з табл. 23.4.
Рассчитайте равновесное расстояние атома аргоиа над пояерхпостью. (В более точных расче- 28 1)ро ессы яа тверд»щ иове хностях 525 тах необхадвмо привять ва ю»нмаиис силы мсжду тремя телами; здесь вх пе принимайте во виамаиие.) 2822. Адсорбцвя растворенного вещества на тнердом теле из жидиостей часто подчиняется взотсрме Фрейид.тиха.
Проверьте применимость этой иэатермы к следующим данным дла адсорбпии уксусной кислоты на древесном угле при 25'С и найдитс значения параметров г, н сэ (кислота), моль!дмэ 0,05 0,10 0,50 1,0 1,5 щ„г 0,04 0,06 0,12 0,1б О,!9 (ю» — масса адгорбпроваииого вещества на единицу массы древесного угля). Проверьтс, не лучше лп алсорбпия ух»ум!ой кислоты яа древесном угле подчинясгся вчотсрме Леигмюра. 28.83. Теперь рассмотрим применение изотеряы Гиббса !уравнение (8.0.5)) к адсорбцви газов. 1!окажите прямымн аргумещами, аналогичными использованным в гл. 8 т, 1, что объем адсорбировапиого газа на едичт»у площади твердого вещества, г»/о, связан с давлением газа следующим образом: )г.= — (о(г!Т) (!((»)И 1п Р), где р - химический потеипва,т адсорбнроваивого газа.
28.84 Если известив зависимость хвмичсского потенциала газа от степени заполнения поверхности, то изотсрма Гиббса можст бы»ь яроингегрироваиа, и получится такое же соотнощеэве между 'г'» в р, кэв в обычиов изотерме адсорбпни. Например, предположим, что изменение химического потенциала газа при его адсорбиви вырзжаегсв, как»(!»= — с»(1!т(о)»г!м где с,— константа пропорцио.
иальиости; покажите, что в этом случае изотерма Гиббса приводит к изотерме чррсйнэзиха. 28.85. В конечном счете, счелав полный круг, возвращаемся к нзотерме Ленгмюра. Найчите выражение для»(>г, которое ври подстаповке в изотерму Гиббса даст изотерму Лен»мюра. 29 Динамическая электрохимия Изучаемые вопросы После тщательного изучения этой главы вы сможете: 1. Описать структуру электрического двойного слоя (стр. 528) и определить внешний потенциал и внутренний потенциал (стр. 530). 2. Связать скорость электродного процесса с разностью потен- циалов на поверхности раздела и фактором симметрии (уравне- ние (29.1.3) 1. 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
