2 Влияние давления на скорость обратимых процессов

Для обратимых реакций, рассматривая влияние давления на скорость необходимо учитывать термодинамические и кинетические факторы. При протекании обратимых реакций давление сказывается на концентрации реагирующих веществ и на состоянии равновесия (принцип Ле-Шателье). В этом случае при рассмотрении вопроса «Влияние давления на скорость обратимых процессов» необходимо рассмотреть 2 случая:

• реакции, идущие с уменьшением объёма

• реакции, идущие с увеличением объёма

I. Реакции, идущие с уменьшением объёма

В этом случае одновременно с увеличением концентрации реагирующих веществ происходит смещение равновесия по принципу Ле-Шателье в сторону увеличения выхода целевых продуктов.

, с = n/V – число моль в ед. объема.

С увеличением давления будет расти по затухающей кривой => график U = f(P) такой же.

Вывод: для обратимых реакций, идущих с уменьшением объема стремятся увеличивать давление и ограничение роста давления чисто экономически.

II. Реакции, идущие с увеличением объема.

Применяя к этому случаю те же рассуждения и ту же последовательность, что и в случае (I) можно показать, что в данном случае Δс и U проходят через максимум.

График на Рис. 33. имеет чисто теоретический хар-р, т.к. Х_А = const во всем диапазоне изменения давления. Но на практике такого не может быть.

Разбиваем график на 3 участка.

Объяснение хода кривой (Рис. 33):

I – рост U р-ции связан с увеличением конц-ции реагирующих в-в.

II – уменьшение равновесных конц-ций продуктов р-ции компенсируется увеличением текущих конц-ций.

III – играют большую роль т/д-ое ограничение (р-ция уменьшается => сдвиг равновесия влево).

Л ОД – линия оптимальных давлений.

Р_{3 ОПТ} < Р_{2 ОПТ} < Р_{1 ОПТ}

х₁ < х₂ < х₃

Для объяснения графика .

Из физ-ого смысла: с понижением давления, Х_А – растет (в соотв-ии с принципом Ле-Шателье), для р-ций, идущих с увеличением объема => х₃ – самая большая.

Из матем-ого смысла: см. формулу.

Технолога больше интересует, как влияет давление на Х для р-ции, идущей с увеличением объема.

Р₁ < Р₂ < Р₃

Исходя из принципа Ле-Шателье, Х_А увеличивается с увеличением давления.

Выводы:

1. Положение линии оптимальных давлений (ЛОД) в координатах Х_А, Р показывает, что по мере увеличения Х необходимо уменьшать или Р_общ. или Р_парц. реагентов. Для этого на практике реакционная смесь по мере увеличения Х разбавляется или инертным газом или паром.

2. Для р-ций, идущих с уменьшением объема, надо увеличивать давление, пока позволяют экономические соображения.

3. При проведении сложных (парал-ных, послед-ных) р-ций влияние Р эквивалентно изменениию конц-ции реагирующих в-в. Напр., увеличение Р увеличивает во всех случаях U образования целевых и побочных продуктов, но если порядок основной р-ции выше порядка побочной, то при этом увеличивается выход целевого продукта и избирательность пр-са.

4. Для гомогенных пр-сов в жидкой фазе влияние Р сказывается на константе скорости р-ции, но это проявляется при Р порядка сотен и тысяч атмосфер. дущей с увеличением объема.и.ление на Х для р-ции.величением текущих конц-ций.

ае ичение роста давления чисто экономически.

0