Гомогенные некаталитические процессы: термодинамические закономерности влияния температуры на степень превращения реагента (выход продукта).

Повышение температуры увеличивает скорость реак­ции вследствие возрастания константы скорости согласно уравне­нию Аррениуса.

.

Но повышение температу­ры обычно увеличивает скорость и обратной реакции (а иногда и параллельных или вызывает реакции образования побочных про­дуктов), в результате чего равновесие наступает при низком вы­ходе продукта. Поэтому необходимо найти оптимальные условия, при которых константа равновесия достаточно высока при боль­шой скорости прямой реакции.

Гомогенные некаталитические процессы: термодинамические закономерности влияния давления на степень превращения реагента (выход продукта).

Давление влияет на увеличение скорости как прямой, так и обратной реакции пропорционально числу реагирующих моле­кул. Таким образом, давление влияет через увеличение концент­раций реагентов, что практически относится к реакциям, идущим в газовой среде, особенно с уменьшением объема. Давление сдви­гает равновесие реакции, если она идет с изменением объема (по принципу Ле Шателье), и ускоряет реакции из-за увеличения плот­ности и, следовательно, концентрации реагирующих веществ. Если равновесие не лимитируется, то влияние давления зависит от поряд­ка реакции:

где β – коэффициент, зависящий от константы скорости реакции и концентрации реагирующих веществ; Р – безразмерное давление, т.е. отношение фактического давления к нормальному (атмосферному); n – порядок реакции.

Таким образом, чем выше порядок реакции и чем чище исход­ная газовая смесь, тем целесообразнее применять давление. При­менение давления выгодно и потому, что оно позволяет уменьшить диаметр трубопроводов, размеры аппаратов, но при этом увеличи­вается толщина их стенок. Давление на скорость реакций в рас­творах влияет очень мало, но с увеличением давления быстро воз­растает вязкость жидкостей, что может привести к переходу реак­ции из кинетической в диффузионную область. По тому, как сказывается давление на жидкофазные гомогенные реакции, их можно разбить на три группы: 1) мономолекулярные реакции раз­ложения, замедляемые давлением; 2) нормальные бимолекуляр­ные реакции, ускоряемые давлением; 3) медленные бимолекуляр­ные реакции, значительно ускоряемые давлением.

Гомогенные некаталитические процессы: термодинамические закономерности влияния концентраций реагентов, продуктов и инертных примесей на равновесие реакций.

Всоответствии с принципом Ле Шателье введение в равновесную систему дополнительных количеств какого-либо вещества вызывает смещение равновесия в том направлении, при котором концентрация этого вещества уменьшается. Поэтому введение избытка исходных веществ смещает равновесие вправо; введение избытка продукта вызовет смещение равновесия влево. Увеличивая концентрацию одного из реагентов (создавая его избыток), можно повысить степень превращения другого. Этим широко пользуются в химической технологии, добиваясь полного превращения дорогостоящего компонента сырья.

Введение инертного газа в систему при P = const подобно эффекту уменьшения общего давления. Если реакция протекает с уменьшением числа молей (∆ n < 0), разбавление инертным газом смещает равновесие реакции в сторону исходных реагентов. С увеличением числа молей (∆ n > 0) равновесие смещается вправо. Поэтому в технологических процессах, сопровождаемых химическими реакциями, для которых ∆ n < 0, стремятся к уменьшению накопления инертных газов в системе.