|
Muvozonat konstantasi. Muvozonat konstantasi dinamik muvozonatni miqdoriy o‘lchash uchun xizmat qiladi. Fizik- kimyoda muvozonat konstantasi termodinamik kattalik sifatida aniqlanadi, ammo uni massalar ta’siri qonunidan keltirib chiqarishi ham mumkin. Bu qonunga binoan kimyoviy reaksiya tezligi ayni vaqtda reaksiyaga kirishayotgan moddalaming molar konsentratsiyalaming ko'paytmasiga to‘g‘ri proporsionaldir (1864- yilda Kato Maksimilian Gulberg va Piter Vaagelar massalar ta’siri qonunini kashf etdilar, bu qonun muvozonatdagi sistemaning reaksiya mahsuloti va dastlabki reagentlarning nisbiy konsentratsiyalarini muvozonat konstantasi deb ataluvchi kattalik orqali ifodalaydi).
(1.6) reaksiya uchun to‘g‘ri reaksiya tezligi
й, = AT, [A]" -[B]f (1.7)
teskari reaksiya tezlagi esa ,
m2 = K2[D]d (1.8)
tenglama bilan ifodalanadi.
Bu yerda, K, va K2— to‘g‘ri va teskari reaksiyaning tezlik konstantasi, A, В va D — reaksiyaga kirishayotgan moddalaming ayni paytdagi molar konsentratsiyalari (yoki parsial bosimi) ya’ni vaqt o‘zgarishi bilan o‘zgaruvchi kattalik. Muvozonat konstantasi
K, muvozonat paytida to‘g‘ri reaksiya tezlik konstantasini teskari reaksiya konstantasiga bo‘lgan nisbatidan keltirib chiqariladi,ya’ni
mi = M2 muvozonatda bo'lganda
Kl[A*]m[B*]n =K2[D*]p boladi. (1.9)
„ „ _ Kx _ [D*]p
Bundan: ~1T2~ [A*]m [B*]n ^110^
Bu tenglamadagi [A*]m [B*]n va [D*]p lar sistema muvozonat holatida bo‘lganda reaksiyaga kirishayotgan komponentlaming parsial
bosimi. Gazlar uchun К ni reaksiyaga kirishayotgan komponentlar- ning parsial bosimi P bilan, komponentlar konsentratsiyasi — S va nihoyat ularning molar qismi N bilan ifodalash mumkin. Bunda, tv, Ks va KN lar bilan belgilanuvchi tegishli muvozonat konstantalari hosil bo‘ladi. Ular bir-biri bilan quyidagi tenglamalar orqali bog‘liq bo‘ladi:
K,= Ki(PT)'4N (1.11)
K=KnP^n (1.11a).
Bu yerda, P — gazlar aralashmasining umumiy bosimi; zlN- reaksiya natijasida gazlar mollari, sonining ortishi. Yuqoridagi model reaksiya (1.6) uchun
zlN=P — ( m+n) (1.12) bo'ladi.
(1.5) tenglama, texnik hisoblarda muvozonat konstantasi К ni hisoblashda foydalanilmaydi, chunki muvozonat konsentratsiyasi, odatda ma’lum bo‘ladi va u К ning kattaligiga asoslanib dastlabki ma’lum va aniq bo‘lgan konsentratsiyasi bo‘yicha aniqlanadi. Turli reaksiyalaming tajriba yo‘li bilan yoki harorat va bosimga bog'liq holda analitik yo‘l bilan aniqlangan muvozonat konstantalari ning qiymatlari maxsus qo'llanmalar va ma’lumotlarda tegishli jadval yoki nomogrammalar shaklida berilgan. К ni tajriba ma’lumotlariga asoslanib aniqlash uni mahsulot unumi orqali ifodalaydilar.
Mahsulot unumi, aylanish darajasini (xomashyoni tayyor mahsulotga aylanishi nazarda tutilmoqda) sharoitga bog'liq holda, muvozonat unumi va faktik unum bilan ifodalash mumkin. Aylanish darajasi dastlabki olingan asosiy modda- (xomashyo)ning tayyor mahsulotga aylangan qismini dastlabki moddaning umumiy miqdoriga bo‘lgan nisbati bilan ifodalanadi.
x = (Gd-GJ/Gd (1.13)
Bunda, x — aylanish darajasi; Gg — dastlabki modda (xomashyo); G0 — hosil bo‘lgan tayyor mahsulot ( ya’ni oxirgi modda) tarkibidagi reaksiyaga kirishmay qolgan dastlabki modda. (1.13) formuladagi modda miqdori o'miga, moddalami dastlabki(Gd) va oxirgi (G0) konsentratsiyasini qo‘yish mumkin. Boshqa sharoitida aylanish darajasi mahsulotning umumiy unumi sifatida hisoblanadi:
X— Gf/Gm
B
(1.14)
unda, X — mahsulot unumi; GF — amalda olingan (faktik) mahsulot; GM — asosiy dastlabki moddadan olinishi mumkin bo'lgan maksimal mahsulot miqdori. X - ning (1.13) va (1.14) tenglamalarda aniqlangan qiymatlari son jihatdan tengdir. Asosiy dastlabki modda sifatida odatda, reaksion aralashmaning asosiy qimmatbaho komponenti hisobga olinadi, qaysiki, u stexiometrik hisobdan kam bo‘ladi. Masalan, sanoatda 2S02+02= 2S03 reaksiyasida asosiy reagent S02 hisoblanadi, kislorod esa havo tarkibida bo‘lib qimmatbaho reagent hisoblanmaydi. Shuningdek, barcha havo kislorodi ishtirokida boradigan oksidlanish reaksiyalarida, kislorod doim ortiqcha olinadi va qimmatbaho reagent hisoblanmaydi. Yoki etilenni gidratlanish reaksiyasida H2C=CH2+H20 -> C2H5OH asosiy qimmatbaho reagent etilen hisoblanadi.
Suv esa qimmatbaho reagent hisoblanmaydi va ko‘pchilik gidratlanish raksiyalarida (masalan, gidroliz reaksiyalarida, suv bug'i bilan konversiyalashda va boshqalarda) suv bug‘i ortiqcha olinadi. Fazalararo massalar o‘tishida (biror reagentning boshqa reagent ichiga o'tishida) masalan, absorbsiya, desorbsiya, bug'lanish va boshqa- laridan asosiy yoki qimmatbaho reagent deganda absorbsiyalanuvchi moddaning barchasi tushuniladi. Kimyoviy reaksiyada qo‘llash mumkin bo‘lgan bunday unum, aylanish darajasi deb ataladi. Masalan, o‘tishi jarayonida bunday unum (X) fazalar aro о ‘tish darajasi deyiladi. Masalan, absorbsiyalanish darajasi, desorb- siyalanish darajasi va boshqalar.
Agar (1.14) formulada, suratga sistema muvozonat holatda bo'lganda GMZ olingan mahsulot miqdori qo‘yilsa, u vaqtda unum muvozonat unumi yoki nazariy unum deyiladi.
Xmv=(Gmz/Gm) (1-15)
Faktik unum (nazariyga nisbatan olinganda) XF jarayonning muvozonatga yaqinlanish darajasini aniqlab beradi va u ko'pincha foizlarda ifodalanadi.
XF=(GF/GMZ)100=(GF/GM • XMZ)100 (1.16)
Jarayonning selektivligi murakkab (parallel, ketma-ket) reaksiyalar uchun muhim ko‘rsatkichdir. A -> В -> D reaksiyada olinishi kerak bo'lgan mahsulot — B, qo‘shimcha (ehtimol ishlab chiqarish chiqindisi) mahsulot — Dbo‘lganda jarayonning selektivligi — S quyidagi formula bilan ifodalash mumkin:
S=X3/XB+XD (1.17)
yoki
Bunda, В — modda (mahsulot)ning miqdori — GB; A — modda- ning mahsulotga aylangan qismining miqdori — GAdir.
Mahsulot unumi moddalar konsentratsiyasi, vaqt va haro- ratga to‘g‘ri chiziqli emas, balki aksincha, bog'liq bo‘ladi. Shuning uchun ham uni, jarayonning tezligini baholashda har doim ham qo‘llash qulay bo'lavermaydi.
Kinetikasi hali to‘g‘ri o'rganilmagan qator jarayonlar uchun mahsulot unumi, jarayonning to'liq borganligi va tezligining yagona o‘lchamidir. Agar jarayonning kinetik tenglamasi (reaksiya tezligining asosiy formulasi) ma’lum bo‘lsa, u vaqtda reaktor ishining jadalligini miqdoriy baholash uchun va ishlab chiqarish jarayonlari texnologik hisobi uchun jarayonning tezlik konstantasi — К dan foydalanish maqsadga muvofiqdir. Qaysiki, geterogen jarayonlarda К massa uzatish koeffitsienti deyiladi. Massa uzatish koeffitsienti, odatda reaksiyaga kirishayotgan fazalaming haqiqiy va muvozonat konsentratsiyalari har xil bo‘lganda, 0,1 MPa bosimda (ya’ni 1 m3 gaz yoki suyuq fazada 1 kg bosimda) 1 m2 yuzada bir fazadan boshqa fazaga 1 soat da o‘tgan moddaning kg miqdori bilan o‘lchanadi. Jarayonning tezlik konstantasi reaksiyaga kirishayotgan moddalar konsentratsiyasi va vaqtga bog‘liq emas. Bu faqat haroratning funksiyasidir.
Do'stlaringiz bilan baham: |
