Особенности кинетики реакций на поверхности гетерогенных катализаторов

Полезные материалы / Особенности кинетики реакций на поверхности гетерогенных катализаторов

Рассмотрим подробнее применение закона действия масс для реакций на поверхности. Для описания скорости элементарной стадии используют закон действия поверхностей. Если процесс определяется скоростью реакции двух поверхностных интермедиатов (Аадс + Вадс →, ZA + ZB →, 2ZA →) скорость такой стадии, например,

       (27)

запишем через концентрации поверхностных веществ  и  (моль/м2)

 моль·м–2·сек–1 (28)

Удельная скорость стадии (на 1 г катализатора)

 моль·г–1·сек–1  (29)

где S – удельная поверхность, м2/г.

Выразим величины  и  через относительные концентрации, доли занятой поверхности

            

где – максимальная концентрация поверхностных центров, занимаемых молекулами А, В или С. Тогда

   (30)

Зная насыпную плотность катализатора (G, г/л), можно пересчитать скорость в молях на 1л катализатора в сек. В жидкофазных процессах с твёрдым катализатором обычно используют значения скорости на 1л раствора. Тогда G есть количество грамм тв. катализатора в 1л раствора

R = WG = kΘAΘB, моль·л–1·сек–1,       (31)

где .

Для однородной поверхности скорость реакции легко записать, выразив ΘA и ΘB через концентрации или парциальные давления реагентов А и В. В случае квазиравновесного приближения

        (32)

(изотерма Лэнгмюра). Тогда, для стадии (27) получим

     (33)

Такой тип уравнений называют уравнениями (или моделью) Лэнгмюра – Хиншельвуда и часто используют для описания кинетики гетерогенного катализа при решении прикладных задач. Кинетику реакций на неоднородных поверхностях рассмотрим в следующем разделе.

    Смотрите также

    Элементы статистической термодинамики
    ...

    Ампульное производство гентамицина сульфата
    Гентамицин сульфат представляет собой смесь гентамицинов С1,С2,С3 продуцируемых Micromonospora purpurea и обладающих антимикробным действием. Препарат представляет собой пористую массу и ...

    Технико-экономические показатели и определение экономической эффективности проектируемого производства.
     Сводная таблица технико-экономических показателей для выпускающего цеха составляется в Таблице 17. При её составлении часть показателей переносится из расчетов, выполненных в предыдущих разделах, ...