5.3. Geterogen kimyoviy reaksiyalar kinetikasini modellash
Geterogen kimyoviy reaksiyalar kinetikasining asoslari Langmuir,
Temkin va boshqalar ishlarida keltirilgan. Ushbu ishlarda gomogen
kinetika qarashi bilan o„xshash ideal adsorbsion qavat tushunchasi
shakllantirilgan. Bu model quyidagi taxminlardan foydalanishni nazarda
tutadi:
katalizator sirti barcha bo„limlarining bir xilligi va ximisorbsiya
energiyasining sirtni turli adsorbentlar bilan to„ldirish darajasiga
bog„liqmasligi;
katalizatorning o„zgarmasligi va uning xossalarining reaksion
aralashmaning tarkibi va uning katalizatorga ta‟siridan o„zgarmasligi;.
energiyaning teng taqsimlanishi.
Qattiq sirtlardagi elementar jarayonlar uchun massalar ta‟siri
kinetik qonunining formal analogi ta‟sir etuvchi sirtlar qonuni
hisoblanadi.
Kimyoviy reaksiya tezligining daslabki ta‟rifiga ko„ra kimyoviy
reaksiya
tezligi
reaksiyaga
kirishayotgan
moddalar
sirt
konsentratsiyalarining
stexiometrik
nisbatlar
darajasiga
olingan
qo„paytmaga to„g„ri proporsional:
∏
bunda
tezlik doimiysi;
adsorbsiyalangan
zarracha bilan
band bo„lgan sirt ulushi;
erkin sirt ulushi;
bosqichlarning
stexiometrik koeffitsiyentlari;
kimyoviy reaksiya o„tganda mollar
sonining o„zgarishi.
Quyidagi elementar reaksiya o„tadigan bo„lsin:
Bunda
barcha
moddalar
adsorbsiyalangan
modda
bilan
ta‟sirlashgan holatda reaksiyaga kirishadi.
Adsorbsiyalangan
chi modda bilan bo„lgan sirt ulushini
bilan belgilaymiz. U holda sirt ta‟siri qonuniga binoan (5.18) qaytmas
reaksiya uchun tezlik ifodasi quyidagicha yoziladi:
∏
92
Agar barcha moddalar adsorbsiyalangan holatdan ta‟sirlashmasa,
faqat gaz fazadan to„g„ridan-to„g„ri ta‟sirlashsa, u holda sirt ta‟sirlari
qonunini umumiy holda quyidagicha ifodalash mumkin:
∏
∏
bunda
gaz fazadan reaksiyaga kirishayotgan
moddaning parsial
bosimi (konsentratsiyasi);
katalizator sirtida va gaz fazadan
reaksiyaga kirishadigan moddalar sonlari.
Masalan,
Z
katalizatorning
faol
markazida
vodorodning
adsorbsiyasi adsorbirlangan sirtda
ZH
2
birikmasini hosil qilish bilan
borgan bo„lsin:
u holda sirt ta‟sirlari qonuniga asosan berilgan elementar reaksiyaning
tezligini quyidagicha ifodalash mumkin:
Kinetik bog„liklikni aniqlovchi asosiy omil sifatida dastlab siqib
chiqarish omili – katalizator sirtidagi joy uchun reaksion aralashma
komponentlarining “kurashi” qaraldi.
Bunda haqiqiy kimyoviy o„zgarishga qaraganda adsorbsiya va
desorbsiya bosqichlarining yuqori tezlikda borishi haqida qo„shimcha
taxmin qabul qilingan.
Keyingi tadqiqotlar ushbu taxminlarning sezilarli cheklovlarga
egaligini ko„rsatdi. Shunga qaramay Xinshelvud, Shvab, Xougen,
Uotson va boshqalar ma‟lum bir parametr o„zgarishlari oralig„ida kinetik
tajribani qoniqarli tasvirlovchi tenglamalarni olishdi.
Bu taxminlarga mos kinetik tenglamaning umumiy ko„rinish
quyidagicha:
( ∏
)
( ∑
)
bunda
tezlik konstantasi;
gaz fazadagi
-chi reagentning
konsentratsiyasi;
-chi komponent adsorbsiya bosqichining
muvozanat konstantasi;
stexiometrik koeffitsiyentlar.
93
Do'stlaringiz bilan baham: |