chương 2 động học các phản ứng dị thể

HOÁ LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA CHƯƠNG 2 : ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG DỊ THỂ Phản ứng dị thể là phản ứng mà trong đó chất phản ứng là 2 pha khác nhau. Và phản ứng xảy ra trên bề mặt phân chia 2 pha. HOÁ LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA Hiện nay trong kỹ thuật cũng như trong phòng thí nghiệm người ta thường gặp chất phản ứng là chất khí và chất xúc tác là rắn. Ví dụ : Phản ứng điều chế Vinyl clorua HOÁ LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA Tại sao chuyển phản ứng từ đồng thể sang dị thể ? - Quá trình dị thể tiến hành phản ứng liên tục, năng suất thiết bị cao, dễ dàng tự động hóa - Quá trình dị thể dễ thu hồi xúc tác hơn nhiều so với quá trình đồng thể - Vận tốc quá trình dị thể nhanh hơn. HOÁ LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA 2.1 Phân chia các giai đoạn phản ứng Bởi vì quá trình dị thể là quá trình phản ứng ở các pha khác nhau nên phức tạp và phải xét đến nhiều vận tốc khác nhau (vận tốc phản ứng chính, vận tốc khuếch tán trong, ngoài ). Để xét quá trình được đơn giản ta phân chia ra các giai đoạn khác nhau: - Chia làm 3 giai đoạn - Chia làm 5 giai đoạn - Chia làm 7 giai đoạn HOÁ LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA * Chia thành 3 giai đoạn : - Giai đoạn I : Chất phản ứng khuếch tán đến bề mặt phản ứng - Giai đoạn II : Hấp phụ lý học và hóa học - Giai đoạn III : Khuếch tán thành phẩm ra môi trường HOÁ LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA * Chia thành 5 giai đoạn : - Giai đoạn I : Chất phản ứng khuếch tán đến bề mặt phản ứng - Giai đoạn II : Hấp phụ lý học trên bề mặt xúc tác - Giai đoạn V : Khuếch tán thành phẩm ra môi trường - Giai đoạn IV : Nhả hấp phụ sản phẩm - Giai đoạn III : Phản ứng xảy ra HOÁ LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA * Chia thành 7 giai đoạn : - Giai đoạn I : Khuếch tán cơ chất ngoài mao quản - Giai đoạn II : Khuếch tán cơ chất trong mao quản - Giai đoạn III : Hấp phụ lên xúc tác - Giai đoạn IV : Phản ứng xảy ra - Giai đoạn V : Nhả hấp phụ sản phẩm - Giai đoạn VI : Khuếch tán sản phẩm Trong mao quản - Giai đoạn VII : Khuếch tán sản phẩm ngoài mao quản HOÁ LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA 2.1.1 Định luật Fick I Khuếch tán là quá trình truyền chất trong không gian dẫn đến san bằng nồng độ trong toàn hệ Vận tốc khuếch tán V KT được định nghĩa là một lượng chất truyền qua 1 đơn vị tiết diện trong một đơn vị thời gian : . KT dn V S dt = dn : Lượng chất khuếch tán dt : thời gian khuếch tán S : tiết diện khuếch tán (vuông góc với hướng khuếch tán HOÁ LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA 2.1.2 Định luật Fick II HOÁ LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA 2.2 Động học một số phản ứng dị thể thường gặp Quá trình xảy ra gồm : 2.2.1 Động học các phản ứng bề mặt + Quá trình khuếch tán : => V Kt + Quá trình phản ứng trên bề mặt phân cách=> V Pubm - Gọi nồng độ chất A : - Ban đầu : C 1 - Trên bề mặt phân cách : C 2 - Các trường hợp xảy ra như sau : [...]... HÒA 2. 2 Động học một số phản ứng dị thể thường gặp 2. 2.1 Động học các phản ứng bề mặt 2. 2 .2 Động học các phản ứng xúc tác * Trường hợp 1 : xúc tác bề mặt khí – rắn Dạng sơ đồ : AKhí Xúc tác rắn - Quá trình hấp phụ : θ = A SP bA PA bA PA + 1 Với : θA : Phần lớp bề mặt hấp phụ bởi chất A PA : Áp suất của chất A trong pha khí bA : hằng số hấp phụ của chất A KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI HOÁ LÝ 2 CAO... PA + 1 + Nếu bA.PA >1 thì ta có : v pu = k pu θ A = k pu => Dạng phản ứng bậc 0 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI HOÁ LÝ 2 CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA 2. 2 .2 Động học các phản ứng xúc tác * Trường hợp 1 : xúc tác bề mặt khí – rắn * Trường hợp 2 : xúc tác bề mặt lỏng – rắn Dạng sơ đồ : Alỏng Xúc tác rắn SP xA - Phương...HOÁ LÝ 2 CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA * Trường hợp I : VKT > Vpubm Ta có : V pu = V pubm = k pubm C2 Vì VKT Rất lớn nên ở bề mặt rắn nồng độ C2 = const Nên Vpu= k= const Phản ứng là bậc 0 Tốc độ của phản ứng luôn là một đại lượng không đổi theo thời gian KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI HOÁ LÝ 2 CAO ĐẲNG CÔNG... HẢI HOÁ LÝ 2 CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA Với aA : là nồng độ bề mặt của chất A bị hấp phụ bởi 1 đơn vị khối lượng chất xúc tác xA : lượng chất tan A bị hấp phụ m : Khối lượng xúc tác CA : nồng độ cân bằng của chất tan A trong dung dịch K,n : hằng số Freundlick KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI HOÁ LÝ 2 CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA - Tốc độ của quá trình xúc tác : v = k K C1/ n A => Động học bậc phân . LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA CHƯƠNG 2 : ĐỘNG HỌC CÁC PHẢN ỨNG DỊ THỂ Phản ứng dị thể là phản ứng mà trong đó chất phản ứng là 2 pha khác nhau. Và phản ứng. HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA 2. 2 Động học một số phản ứng dị thể thường gặp 2. 2.1 Động học các phản ứng bề mặt 2. 2 .2 Động học các phản ứng xúc tác * Trường hợp 1 : xúc tác bề mặt khí – rắn Dạng. pu v k k θ = = => Dạng phản ứng bậc 1 => Dạng phản ứng bậc 0 HOÁ LÝ 2 KHOA CÔNG NGHỆ HÓA TRẦN MINH HẢI CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP TUY HÒA 2. 2 .2 Động học các phản ứng xúc tác * Trường hợp 1