Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Механизм Лэнгмюра-Хиншельвуда.




Данный механизм, был предложен в 1921 г. Он основан на следующих предположениях:

1. Оба реагента адсорбируются без диссоциации на разных активных центрах.

2. Хемосорбированные на соседних центрах реагенты взаимодействуют с образованием адсорбированного продукта С.

3. Образовавшийся продукт десорбируется.

 

Последовательность стадий в механизме Лэнгмюра-Хиншельвуда описывается следующими уравнениями (символ "*" относится к адсорбированному веществу):

 

АГ ßà А*

ВГ ßà В*

А* + В* ßà С*

С* ßà СГ

 

Схематично механизм изображен на Рисунке 5.5.

 

 

 

Рис. 5.5. Схема механизма Лэнгмюра-Хиншельвуда.

 

Любая из указанных стадий может быть лимитирующей. Рассмотрим случай лимитирования собственно химической реакции на поверхности. В этом варианте кинетическое уравнение, учитывая выражения (5.15) и (5.16) будет выглядеть так:

 

rЭФ = dРС/dt = kqАqВ = (kKАРАKВРВ)/(1 + KАРА + KВРВ)2 (5.21)

 

Можно выделить ряд частных случаев наблюдаемых кинетических закономерностей для реакций, протекающих по механизму Лэнгмюра-Хиншельвуда:

 

1) Когда Оба реагента слабо адсорбируются, т.е. (KА и KВ) << 1, уравнение (5.21) принимает вид: rЭФ = kKАKВPАPВ = k’PАPВ, и реакция имеет первые порядки по реагентам.

2) Когда реагент А слабо сорбируется, а В - сильно, т.е. KА << 1 << KВ, уравнение (5.21) принимает вид: rЭФ = kKАРА/(KВРВ) = k’РАВ, и реакция имеет первый порядок по А и минус первый по В.

 

Рассмотрим теперь влияние парциального давления реагента А при постоянном парциальном давлении В (рВ = const):

 

1) При низких РА, когда KАРА << (1 + KВРВ), уравнение (5.21) принимает вид:

 

rЭФ = kKАРАKВРВ/(1 + KВРВ) » k’РА,

 

то есть скорость реакции прямо пропорциональна РА.

2) Скорость достигнет максимума при qА = qВ, или KАРА = KВРВ.

3) При высоких РА, когда KАРА >> (1 + KВРВ), уравнение (5.21) принимает вид:

 

rЭФ = kKВРВ/KАРА » k’/РА,

 

т.е. скорость изменяется обратно пропорционально РА.

 

Рисунок 5.6 иллюстрирует рассмотренные три случая.

 

Рис. 5.6. Предельные случаи зависимости скорости бимолекулярной реакции, протекающей по механизму Лэнгмюра-Хиншельвуда, от парциального давления одного из реагентов.

 

Статистическое объяснение зависимости, изображенной на Рисунке 5.6, заключается в следующем: При низких давлениях А степень заполнения поверхности реагентом А (qА) низка, и все хемосорбированные молекулы А могут реагировать с хемосорбированными молекулами В. Скорость реакции растет до максимального значения (при qА = qВ). При дальнейшем росте давления А поверхность все более блокируется компонентом А и вероятность расположения хемосорбированных молекул А и В на соседних центрах уменьшается, а вследствии этого снижается скорость реакции.

Механизм Лэнгмюра-Хиншельвуда наблюдается для многих промышленных реакций. Примеры некоторых процессов приведены в таблице 5.3.

 

 

Таблица 5.3.

Примеры промышленных процессов, протекающих по механизму Лэнгмюра-Хиншельвуда.

Процесс Катали-затор Уравнение реакции
Окисление СО Pt 2СО + О2 à 2СО2
Синтез метанола ZnO СО + 2Н2 à СН3ОН
Гидрирование этилена Cu С2Н4 + Н2 à С2Н6
Восстановление N2O Pt, Au N2O + Н2 à N2 + Н2O
Окисление этилена до ацетальдегида Pd С2Н4 + 0,5О2 à СН3СНО

 

 







Дата добавления: 2015-09-06; просмотров: 1211. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.007 сек.) русская версия | украинская версия