2014-02-24
713
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)
