165991 (740048), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

к₂

В каком температурном режиме лучше всего проводить эту реакцию? Под температурным режимом будем понимать зависимость наилучшей для реакции температуры (оптимальной) от времени протекания реакции.

Ответ на этот вопрос будет состоять из двух частей: сначала надо решить, при какой температуре нужно начать проведение этой реакции (чему равна наилучшая температура в начальный момент времени), затем подумать, как нужно будет менять эту температуру, чтобы обеспечить наилучшее протекание реакции. Но прежде всего, надо решить, по какому признаку мы будем судить о том, что реакция протекает наилучшим образом. По условию лабораторной работы такой характеристикой является степень превращения реакции (или выход целевого продукта). Но эта характеристика – практическая, привязанная к конкретной длине реактора (ко времени пребывания). Для теоретического рассмотрения для оценки качества протекания реакции будем использовать скорость реакции, и конкретно – скорость образования целевого продукта. Очевидно, что, чем больше продукта образуется в единицу времени, тем лучше протекает реакция. Теперь теоретический вопрос формулируется совершенно конкретно: как нужно менять температуру по ходу реакции, чтобы скорость образования продукта была бы наибольшей? Итак, при какой начальной температуре реакция начнется лучше всего? При какой температуре начальная скорость образования продукта будет максимальной? Запишем выражение для скорости образования продукта:

В момент начала реакции концентрация продукта равна нулю, следовательно в нулевой момент начальная скорость образования продукта запишется как:

В этом уравнении от температуры зависит константа скорости, чем выше температура, тем больше константа. Так что, чем выше температура, тем больше начальная скорость реакции, и начинать реакцию надо с максимально возможной температуры. Но как только реакция началась, появляется продукт реакции, и анализировать нужно уравнение скорости целиком. Теперь температура влияет на константу скорости прямой реакции, тем самым увеличивая скорость образования продукта, но одновременно увеличение температуры увеличивает константу скорости обратной реакции, что уменьшает скорость образования продукта. В этой ситуации надо понять, на какую из этих констант температура влияет сильнее. К примеру, если мы найдем, что температура влияет сильнее на константу скорости прямой реакции, то понижение температуры сильнее уменьшит константу скорости прямой реакции, и скорость образования продукта уменьшится. И наоборот. Константа скорости увеличивается с ростом температуры по уравнению Аррениуса, запишем это уравнение для обеих рассматриваемых констант.

Анализируя эти уравнения, можно понять, что, чем выше значение энергии активации, тем сильнее влияет температура на константу скорости. А в случае экзотермической реакции, энергия активации обратной реакции больше, чем прямой. Следовательно, температура сильнее влияет на обратную реакцию, и понижение температуры будет сильнее понижать константу скорости обратной реакции, чем константу скорости прямой реакции.

1 Количество вещества заменяется на его концентрацию, что правомерно при постоянных значениях объема аппарата и объемного расхода потока.

2 Здесь и далее за целевой продукт будем принимать вещество

3 Хотя может быть так, что продукт по каким-то причинам присутствует в начале реакции.

Характеристики

Список файлов реферата