2014-02-24
826
Давление применяется для ускорения процессов, идущих:
1. в газовой фазе
2. в системе газ–жидкость
3. в жидкой фазе
4. в твёрдой фазе
1. Газовая фаза
Особенно эффективно увеличение давления для газовых реакций, идущих с уменьшением объёма (по принципу Ле-Шателье)
m1A + n1B → p1D
ΔN = p1 – (m1 + n1) – изменение V
Скорость реакции можно выразить и через давление:
Δp – движущая сила реакции
рпар – парциальное давление продукта
Если реакция необратима и протекает вдали от равновесия, то
Общий порядок реакции n = m1 + n1
При давлении компонентов ~ робщ
рА = ар; рВ = bр
тогда
n – порядок реакции
β – коэффициент, зависящий от К и движущей силы.
Р – безразмерное давление – это отношение фактического давления к атмосферному.
Отсюда, чем больше n, тем больше ускоряется реакция при увеличении давления:
Но не во всех случаях выгодно применять высокое давление (реакции с разным ΔN)
2. Система газ – жидкость
Для этих систем применение давления целесообразно, т.к. процессы идут с уменьшением объёма: абсорбция, конденсация, полимеризация, ассоциация и т.д. При небольших давлениях растворимость газов ~ давлению, т.е. выполняется закон Генри. Растворимость газа в жидкости повышается не беспредельно, а проходит через максимум, когда парциальное давление газа будет равно его концентрации в растворе. При больших давлениях скорость процесса может и уменьшиться вследствие перехода в диффузионную область из-за повышения вязкости системы.
|
|
|
3. Жидкие системы
Т.к. сжимаемость жидкости очень невелика, то при малых давлениях его влияние незначительно. Однако применение давления порядка десятков тысяч атмосфер при процессах полимеризации увеличивает скорость процесса в сотни раз. Повышение давления часто применяется для предотвращения испарения и десорбции.
4. Твёрдофазные системы
На эти системы оказывают воздействие лишь сверхвысокие давления, когда возможна электронная перестройка оболочек атомов, деформация молекул и т.д. (белый фосфор в чёрный 15000Вт, 200°С)
