Współczynnik stechiometryczny. Wyznaczanie współczynników stechiometrycznych w równaniach reakcji redoks. Schemat obliczeń według równań reakcji chemicznych
Przy sporządzaniu równania reakcji redoks (ORR) konieczne jest określenie środka redukującego, utleniacza oraz liczby oddanych i odebranych elektronów. Współczynniki stechiometryczne OVR dobiera się albo metodą równowagi elektronowej, albo metodą równowagi elektronowo-jonowej (ta ostatnia nazywana jest również metodą półreakcji). Spójrzmy na kilka przykładów. Jako przykład zestawiania równań OVR i doboru współczynników stechiometrycznych analizujemy proces utleniania dwusiarczku żelaza(II) (pirytu) stężonym kwasem azotowym: Przede wszystkim wyznaczamy możliwe produkty reakcji. Kwas azotowy jest silnym utleniaczem, dlatego jon siarczkowy można utlenić albo do maksymalnego stopnia utlenienia S (H2S04), albo do S (SO2), a Fe do Fe, natomiast HN03 można zredukować do N0 lub N02 (zestaw dla konkretnych produktów oznacza się stężenie odczynników, temperaturę itp.). Wybierzmy następującą możliwą opcję: H20 będzie po lewej lub prawej stronie równania, jeszcze nie wiemy. Istnieją dwie główne metody doboru współczynników. Zastosujmy najpierw metodę równowagi elektronowo-jonowej. Istota tej metody kryje się w dwóch bardzo prostych i bardzo ważnych stwierdzeniach. Po pierwsze, metoda ta uwzględnia przejście elektronów z jednej cząstki na drugą, przy obowiązkowym uwzględnieniu charakteru ośrodka (kwaśnego, zasadowego lub obojętnego). Po drugie, przy zestawieniu równania równowagi elektronowo-jonowej rejestruje się tylko te cząstki, które faktycznie istnieją w trakcie danego OVR - rejestruje się w postaci jonów tylko rzeczywiście istniejące kationy lub annony; Substancje słabo zdysocjowane, nierozpuszczalne lub uwolnione w postaci gazu zapisywane są w postaci molekularnej. Układając równanie procesów utleniania i redukcji, aby zrównać liczbę atomów wodoru i tlenu, wprowadza się (w zależności od ośrodka) albo cząsteczki wody i jony wodoru (jeśli środowisko jest kwaśne), albo cząsteczki wody i jony wodorotlenkowe (jeśli podłoże jest zasadowe). Rozważmy w naszym przypadku półreakcję utleniania. Cząsteczki FeS2 (substancja słabo rozpuszczalna) zamieniają się w jony Fe3+ (azotan żelaza (II) całkowicie dysocjuje na jony) i jony siarczanowe S042” (dysocjacja H2SO4): Rozważmy teraz półreakcję redukcji jonu azotanowego: Aby wyrównać tlenu, dodaj po prawej stronie 2 cząsteczki wody, a po lewej - 4 jony H+: Aby wyrównać ładunek po lewej stronie (ładunek +3), dodaj 3 elektrony: Ostatecznie mamy: Zmniejszenie obu części o 16H + i 8H20 otrzymujemy końcowe, zredukowane równanie jonowe reakcji redoks: Dodając odpowiednią liczbę jonów NOJ nH+ do obu stron równania otrzymujemy równanie reakcji molekularnej: Należy pamiętać, że aby wyznaczyć liczbę oddanych i odebranych elektronów , nigdy nie musieliśmy określać stopnia utlenienia pierwiastków. Dodatkowo uwzględniliśmy wpływ otoczenia i „automatycznie” ustaliliśmy, że H2O znajduje się po prawej stronie równania. Nie ulega wątpliwości, że metoda ta ma ogromne znaczenie chemiczne. Metoda równowagi empirycznej. Istotą metody wyznaczania współczynników stechiometrycznych w równaniach OVR jest obowiązkowe określenie stopni utlenienia atomów pierwiastków biorących udział w OVR. Stosując to podejście, ponownie wyrównujemy reakcję (11.1) (powyżej zastosowaliśmy do tej reakcji metodę półreakcji). Proces redukcji opisano w prosty sposób: Trudniej jest sporządzić schemat utleniania, ponieważ utleniają się jednocześnie dwa pierwiastki - Fe i S. Można przypisać żelazu stopień utlenienia +2, siarki - 1 i wziąć pod uwagę, że tam na atom Fe przypadają dwa atomy S: Można jednak obejść się bez oznaczania stopni utlenienia i zapisać schemat przypominający schemat (11.2): Prawa strona ma ładunek +15, lewa strona ma ładunek 0, więc FeS2 musi oddać 15 elektronów. Zapisujemy ogólny bilans: Musimy trochę bardziej „zrozumieć” otrzymane równanie bilansowe - pokazuje ono, że do utlenienia FeS2 potrzeba 5 cząsteczek HN03, a do utworzenia Fe(N03)j potrzebne są kolejne 3 cząsteczki HNO: Aby wyrównać wodór i tlen, do prawej części należy dodać 2 cząsteczki H2O: Metoda bilansu elektronowo-jonowego jest bardziej wszechstronna niż metoda bilansu elektronowego i ma niezaprzeczalną przewagę w doborze współczynników w wielu OTS, w szczególności z udziałem związki organiczne, w których nawet procedura oznaczania stopni utlenienia jest bardzo skomplikowana. - Rozważmy na przykład proces utleniania etylenu, który zachodzi, gdy przepuszcza się go przez wodny roztwór nadmanganianu potasu. W rezultacie etylen utlenia się do glikolu etylenowego HO - CH2 - CH2 - OH, a nadmanganian redukuje się do tlenku manganu (TV), dodatkowo, jak będzie oczywiste z równania bilansu końcowego, po prawej stronie powstaje również wodorotlenek potasu : Po dokonaniu niezbędnych redukcji tych wyrazów równanie zapisujemy w końcowej postaci molekularnej. * Wpływ ośrodka na charakter przepływu OVR. Przykłady (11.1) - (11.4) wyraźnie ilustrują „technikę” wykorzystania metoda równowagi elektronowo-jonowej w przypadku przepływu OVR w środowisku kwaśnym lub zasadowym. Charakter środowiska wpływa na przebieg tego czy innego OVR, aby „poczuć” ten wpływ, rozważmy zachowanie tego samego utleniacza (KMnO4) w różnych środowiskach, odzyskując do Mn+4 (Mn0j), a minimum - w sile ostatniego, w którym zmartwychwstał Shaiyaaapsya aż do (mvnganat-nOn Mn042"). Wyjaśniono to w następujący sposób. Kwasy linii dysocjacji tworzą jony wodorotlenkowe ffjO +, które silnie polaryzują jony 4” MoOH. Osłabiają wiązania manganu z tlenem (wzmacniając w ten sposób działanie środka redukującego). W ośrodku obojętnym polaryzujące działanie cząsteczek wody jest znacząco c-aafep. >”Jony MnO; znacznie mniej spolaryzowane. W środowisku silnie zasadowym jony wodorotlenkowe „nawet wzmacniają wiązanie Mn-O, w wyniku czego spada skuteczność środka redukującego i MnO^ przyjmuje tylko jeden elektron. Przykład zachowania nadmanganianu potasu w środowisku obojętnym reprezentuje reakcja (11.4). Podajmy także jeden przykład reakcji z udziałem KMnOA w środowisku kwaśnym i zasadowym
Który bada zależności ilościowe między substancjami, które weszły w reakcję i powstały podczas niej (od innego greckiego „stechion” - „skład pierwiastkowy”, „meitren” - „mierzę”).
Stechiometria jest najważniejsza w obliczeniach materiałowych i energetycznych, bez których nie da się zorganizować żadnej produkcji chemicznej. Stechiometria chemiczna pozwala obliczyć ilość surowców potrzebnych do konkretnej produkcji, biorąc pod uwagę pożądaną wydajność i możliwe straty. Żadnego przedsiębiorstwa nie można otworzyć bez wstępnych obliczeń.
Trochę historii
Samo słowo „stechiometria” jest wynalazkiem niemieckiego chemika Jeremy’ego Benjamina Richtera, zaproponowanym przez niego w jego książce, w której po raz pierwszy opisano ideę możliwości obliczeń za pomocą równań chemicznych. Później idee Richtera uzyskały uzasadnienie teoretyczne wraz z odkryciem praw Avogadra (1811), Gay-Lussaca (1802), prawa stałości składu (J.L. Proust, 1808), stosunków wielokrotnych (J. Dalton, 1803) i rozwój teorii atomowej i molekularnej. Teraz te prawa, a także prawo odpowiedników sformułowane przez samego Richtera, nazywane są prawami stechiometrii.
Pojęcie „stechiometrii” jest stosowane zarówno w odniesieniu do substancji, jak i reakcje chemiczne.
Równania stechiometryczne
Reakcje stechiometryczne - reakcje, w których substancje wyjściowe oddziałują w określonych proporcjach, a ilość produktów odpowiada obliczeniom teoretycznym.
Równania stechiometryczne to równania opisujące reakcje stechiometryczne.
Równania stechiometryczne) pokazują ilościowe zależności pomiędzy wszystkimi uczestnikami reakcji, wyrażone w molach.
Większość reakcji nieorganicznych ma charakter stechiometryczny. Na przykład trzy kolejne reakcje prowadzące do wytworzenia kwasu siarkowego z siarki mają charakter stechiometryczny.
S + O 2 → SO 2
SO 2 + ½ O 2 → SO 3
SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4
Obliczenia wykorzystujące te równania reakcji mogą określić, ile każdej substancji należy pobrać, aby otrzymać określoną ilość kwasu siarkowego.
Większość reakcji organicznych nie jest stechiometryczna. Na przykład równanie reakcji krakingu etanu wygląda następująco:
do 2 H 6 → do 2 H 4 + H 2 .
Jednak w rzeczywistości podczas reakcji zawsze powstaną różne ilości produktów ubocznych - acetylenu, metanu i innych, których nie da się teoretycznie obliczyć. Niektóre reakcje nieorganiczne również wymykają się obliczeniom. Na przykład azotan amonu:
NH 4NO 3 → N 2 O + 2H 2 O.
Dzieje się to w kilku kierunkach, dlatego nie da się określić, ile materiału wyjściowego należy pobrać, aby otrzymać określoną ilość tlenku azotu (I).
Stechiometria jest teoretyczną podstawą produkcji chemicznej
Wszystkie reakcje stosowane w produkcji muszą być stechiometryczne, to znaczy podlegają dokładnym obliczeniom. Czy zakład lub fabryka będzie rentowna? Stechiometria pozwala się tego dowiedzieć.
Na podstawie równań stechiometrycznych sporządza się bilans teoretyczny. Konieczne jest określenie, jaka ilość materiałów wyjściowych będzie potrzebna do uzyskania pożądanej ilości interesującego produktu. Następnie przeprowadzane są eksperymenty operacyjne, które pokażą rzeczywiste zużycie materiałów wyjściowych i wydajność produktów. Różnica między obliczeniami teoretycznymi a danymi praktycznymi pozwala zoptymalizować produkcję i ocenić przyszłą efektywność ekonomiczną przedsiębiorstwa. Obliczenia stechiometryczne umożliwiają także sporządzenie bilansu cieplnego procesu w celu doboru sprzętu, określenia mas powstających produktów ubocznych, które należy usunąć itp.
Substancje stechiometryczne
Zgodnie z prawem stałości składu zaproponowanym przez J.L. Prousta, każda substancja chemiczna ma stały skład, niezależnie od metody przygotowania. Oznacza to, że np. w cząsteczce kwasu siarkowego H 2 SO 4, niezależnie od sposobu, w jaki został on otrzymany, na dwa atomy wodoru zawsze będzie przypadał jeden atom siarki i cztery atomy tlenu. Wszystkie substancje, które mają strukturę molekularną, są stechiometryczne.
Substancje są jednak szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, a ich skład może się różnić w zależności od sposobu przygotowania lub źródła pochodzenia. Zdecydowana większość z nich to substancje krystaliczne. Można nawet powiedzieć, że w przypadku ciał stałych stechiometria jest raczej wyjątkiem niż regułą.
Rozważmy na przykład skład dobrze zbadanego węglika i tlenku tytanu. W tlenku tytanu TiO x X=0,7-1,3, czyli na atom tytanu przypada od 0,7 do 1,3 atomów tlenu, w węgliku TiC x X=0,6-1,0.
Niestechiometryczny ciała stałe tłumaczy się defektem śródmiąższowym w węzłach sieci krystalicznej lub odwrotnie, pojawieniem się pustych miejsc w węzłach. Do takich substancji zaliczają się tlenki, krzemki, borki, węgliki, fosforki, azotki i inne. substancje nieorganiczne, a także wielkocząsteczkowe organiczne.
I chociaż dowody na istnienie związków o zmiennym składzie przedstawił dopiero na początku XX wieku I.S. Kurnakov, substancje takie często nazywane są berthollidami od nazwiska naukowca K.L. Berthollet, który zasugerował, że skład każdej substancji ulega zmianie.
Wszystkie stosunki ilościowe w obliczeniach procesów chemicznych opierają się na stechiometrii reakcji. Wygodniej jest wyrazić ilość substancji w takich obliczeniach w molach lub jednostkach pochodnych (kmol, mmol itp.). Kret jest jedną z podstawowych jednostek układu SI. Jeden mol dowolnej substancji odpowiada jej ilości, liczbowo równej masie cząsteczkowej. Dlatego masę cząsteczkową należy w tym przypadku traktować jako wartość wymiarową wyrażoną w jednostkach: g/mol, kg/kmol, kg/mol. Na przykład masa cząsteczkowa azotu wynosi 28 g/mol, 28 kg/kmol, ale 0,028 kg/mol.
Masowe i molowe ilości substancji są powiązane znanymi zależnościami
N A \u003d m A / M A; m ZA = N A M A,
gdzie N A oznacza ilość składnika A, mol; m A to masa tego składnika, kg;
M A - masa cząsteczkowa składnika A, kg/mol.
W procesach ciągłych przepływ substancji A można wyrazić poprzez jej
ilość na jednostkę czasu
gdzie W A oznacza przepływ molowy składnika A, mol/s; τ - czas, s.
Dla prostej reakcji, która przebiega prawie nieodwracalnie, zwykle jest to stechiomet
równanie zapisuje się w postaci
v ZA A + v B B = v R R + v S S.
Jednak wygodniej jest zapisać równanie stechiometryczne w formie algebraicznej
th, zakładając, że współczynniki stechiometryczne reagentów są ujemne, a produkty reakcji dodatnie:
Następnie dla każdej prostej reakcji możemy zapisać następujące równości:
Indeks „0” odnosi się do początkowej ilości składnika.
Równości te dają podstawę do otrzymania następujących równań bilansu materiałowego elementu dla prostej reakcji:
Przykład 7.1. Reakcja uwodornienia fenolu do cykloheksanolu przebiega zgodnie z równaniem
C 6 H 5 OH + ZN 2 \u003d C 6 H 11 OH lub A + 3B \u003d R.
Oblicz ilość powstałego produktu, jeżeli początkowa ilość składnika A wynosiła 235 kg, a końcowa 18,8 kg
Rozwiązanie: Reakcję zapisujemy jako
R - A - ZV \u003d 0.
Masy cząsteczkowe składników wynoszą: M A = 94 kg/kmol, M B = 2 kg/kmol oraz
M R = 100 kg/kmol. Wówczas ilości molowe fenolu na początku i na końcu reakcji będą wynosić:
N A 0 \u003d 235/94 \u003d 2,5; N A 0 \u003d 18,8 / 94 \u003d 0,2; n \u003d (0,2 - 2,5) / (-1) \u003d 2,3.
Ilość utworzonego cykloheksanolu będzie równa
N R = 0 +1∙2,3 = 2,3 kmol lub m R = 100∙2,3 = 230 kg.
Wyznaczanie stechiometrycznie niezależnych reakcji w ich układzie w obliczeniach materiałowych i termicznych aparatury reakcyjnej jest konieczne, aby wykluczyć reakcje będące sumą lub różnicą niektórych z nich. Ocenę taką najłatwiej przeprowadzić stosując kryterium Grama.
Aby nie przeprowadzać zbędnych obliczeń, należy ocenić, czy układ jest zależny stechiometrycznie. Do tych celów konieczne jest:
Transponuj oryginalną macierz układu reakcji;
Pomnóż oryginalną macierz przez transponowaną;
Oblicz wyznacznik otrzymanej macierzy kwadratowej.
Jeśli ten wyznacznik jest równy zero, wówczas układ reakcji jest zależny stechiometrycznie.
Przykład 7.2. Mamy układ reakcji:
FeO + H2 \u003d Fe + H2O;
Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O;
FeO + Fe 2 O 3 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O.
Układ ten jest stechiometrycznie zależny, ponieważ trzecia reakcja jest sumą dwóch pozostałych. Stwórzmy macierz
Dla każdej substancji biorącej udział w reakcji istnieją następujące ilości substancji:
Początkowa ilość i-tej substancji (ilość substancji przed rozpoczęciem reakcji);
Końcowa ilość i-tej substancji (ilość substancji na końcu reakcji);
Ilość przereagowanej (w przypadku substancji wyjściowych) lub utworzonej substancji (w przypadku produktów reakcji).
Ponieważ ilość substancji nie może być ujemna, dla substancji wyjściowych
Od >.
W przypadku produktów reakcji > zatem .
Stosunki stechiometryczne - stosunki ilości, mas lub objętości (dla gazów) reagujących substancji lub produktów reakcji, obliczone na podstawie równania reakcji. Obliczenia z wykorzystaniem równań reakcji opierają się na podstawowym prawie stechiometrii: stosunek ilości reagujących lub powstałych substancji (w molach) jest równy stosunkowi odpowiednich współczynników w równaniu reakcji (współczynniki stechiometryczne).
Dla reakcji aluminotermicznej opisanej równaniem:
3Fe 3O 4 + 8Al = 4Al 2O 3 + 9Fe,
ilości przereagowanych substancji i produktów reakcji są ze sobą powiązane jako
Do obliczeń wygodniej jest zastosować inne sformułowanie tego prawa: stosunek ilości przereagowanej lub powstałej substancji w wyniku reakcji do jej współczynnika stechiometrycznego jest stały dla danej reakcji.
Ogólnie rzecz biorąc, dla reakcji formy
aA + bB = cC + dD,
gdzie małe litery oznaczają współczynniki, a duże litery - substancje chemiczne, ilości reagentów są powiązane stosunkiem:
Dowolne dwa wyrazy tego stosunku, powiązane równością, tworzą proporcję reakcji chemicznej: na przykład
Jeżeli w reakcji znana jest masa powstałej lub przereagowanej substancji, wówczas jej ilość można znaleźć ze wzoru
a następnie, korzystając z proporcji reakcji chemicznej, można znaleźć pozostałe substancje reakcji. Substancja, której masa lub ilość określa masy, ilości lub objętości innych uczestników reakcji, jest czasami nazywana substancją referencyjną.
Jeśli podane są masy kilku odczynników, wówczas obliczenie mas pozostałych substancji przeprowadza się w oparciu o substancję, której brakuje, tj. Całkowicie zużywa się w reakcji. Ilości substancji, które dokładnie odpowiadają równaniu reakcji bez nadmiaru lub niedoboru, nazywane są wielkościami stechiometrycznymi.
Zatem w zadaniach związanych z obliczeniami stechiometrycznymi główną czynnością jest znalezienie substancji odniesienia i obliczenie jej ilości, która weszła lub powstała w wyniku reakcji.
Obliczanie ilości pojedynczej bryły
gdzie jest ilością pojedynczej bryły A;
Masa pojedynczej bryły A, g;
Masa molowa substancji A, g/mol.
Obliczanie ilości naturalnego minerału lub mieszaniny ciał stałych
Podajmy naturalny minerał piryt, którego głównym składnikiem jest FeS 2 . Oprócz tego skład pirytu zawiera zanieczyszczenia. Zawartość głównego składnika lub zanieczyszczeń podaje się w procentach masowych, np.
Jeśli znana jest zawartość głównego składnika, to
Jeśli znana jest zawartość zanieczyszczeń, to
gdzie jest ilością pojedynczej substancji FeS 2, mol;
Masa pirytu mineralnego, g.
Podobnie oblicza się ilość składnika w mieszaninie ciał stałych, jeśli znana jest jego zawartość w ułamkach masowych.
Obliczanie ilości substancji w czystej cieczy
Jeśli masa jest znana, obliczenia są podobne do obliczeń dla pojedynczej bryły.
Jeśli znana jest objętość cieczy, to
1. Znajdź masę tej objętości cieczy:
m fa = V fa s fa,
gdzie m W jest masą cieczy g;
V W - objętość cieczy, ml;
cw to gęstość cieczy, g/ml.
2. Znajdź liczbę moli cieczy:
Technika ta jest odpowiednia dla dowolnego zagregowanego stanu materii.
Określ ilość substancji H 2 O w 200 ml wody.
Rozwiązanie: jeśli temperatura nie jest określona, przyjmuje się, że gęstość wody wynosi 1 g / ml, a następnie:
Oblicz ilość substancji rozpuszczonej w roztworze, jeśli znane jest jej stężenie
Jeżeli znany jest udział masowy substancji rozpuszczonej, gęstość roztworu i jego objętość, to wtedy jest znana
m r-ra \u003d V r-ra s r-ra,
gdzie m p-ra jest masą roztworu, g;
V p-ra - objętość roztworu, ml;
z r-ra - gęstość roztworu, g / ml.
gdzie jest masa rozpuszczonej substancji, g;
Udział masowy rozpuszczonej substancji, wyrażony w%.
Oznaczyć ilość substancji kwasu azotowego w 500 ml 10% roztworu kwasu o gęstości 1,0543 g/ml.
Określ masę roztworu
m r-ra \u003d V r-ra s r-ra \u003d 500 1,0543 \u003d 527,150 g
Określ masę czystego HNO 3
Określ liczbę moli HNO 3
Jeżeli znane jest stężenie molowe substancji rozpuszczonej i substancji oraz objętość roztworu, wówczas
gdzie jest objętość roztworu, l;
Stężenie molowe i-tej substancji w roztworze, mol/l.
Obliczanie ilości pojedynczej substancji gazowej
Jeżeli podana jest masa substancji gazowej, to oblicza się ją według wzoru (1).
Jeżeli podana jest objętość zmierzona w warunkach normalnych, to zgodnie ze wzorem (2), jeżeli objętość substancji gazowej mierzy się w innych warunkach, to zgodnie ze wzorem (3) wzory podano na stronach 6-7.
Współczynnik nadmiaru powietrza przy tej metodzie organizacji procesu spalania powinien odpowiadać mieszankom bogatym zbliżonym do stechiometrycznego. W takim przypadku bardzo trudno będzie zorganizować efektywne spalanie mieszanek ubogich ze względu na niewystarczająco dużą prędkość propagacji frontu płomienia, przy dużym prawdopodobieństwie wygaszenia źródeł zapłonu, znacznej cyklicznej nierównomierności spalania i w efekcie wypadania zapłonów. Zatem kierunek ten można nazwać wyjątkowo powolnym spalaniem bogatych mieszanin gazowo-powietrznych.[ ...]
Współczynnik nadmiaru powietrza (a) znacząco wpływa na proces spalania i skład produktów spalania. Jest oczywiste, że przy wartości 1,0) praktycznie nie wpływa to na skład składowy gazów spalinowych, a jedynie prowadzi do zmniejszenia stężenia składników na skutek rozcieńczenia powietrzem nieużywanym w procesie spalania.[...]
Na podstawie współczynników stechiometrycznych reakcji otrzymywania dialkilochlorotiofosforanu i optymalne rozwiązanie dla kryterium 2 narzucamy ograniczenie X3 = -0,26 (1,087 mol/mol).[ ...]
| 24.5 |
Daje to wartość współczynnika stechiometrycznego poboru polifosforanu 1/us,p = g P/g ChZT(HAc).[ ...]
W tabeli. 24.5 przedstawia stechiometryczne współczynniki wydajności określone w doświadczeniach przeprowadzonych w reaktorach okresowych z czystą kulturą. Mimo to wartości te są w dość dobrej zgodzie różne warunki wzrost mikrobiologiczny. [...]
Z wyrażenia (3.36) znajdujemy współczynnik stechiometryczny „sat.r = 0,05 g P/g ChZT (HAc).[ ...]
[ ...]
Z przykładu 3.2 można znaleźć współczynniki stechiometryczne równania usuwania kwasu octowego: 1 mol HA (60 g HA) wymaga 0,9 mola 02 i 0,9 · 32 = 29 g 02.[ ...]
| 3.12 |
We wzorach tych pierwszy materiał wyjściowy jest zawarty we wszystkich równaniach stechiometrycznych, a jego współczynnik stechiometryczny wynosi w nich V/, = -1. Dla tej substancji podane są stopnie przekształcenia lu w każdym równaniu stechiometrycznym (wszystkie - K). W równaniach (3.14) i (3.15) zakłada się, że i-ty składnik - produkt, dla którego określa się selektywność i wydajność, powstaje dopiero w 1. równaniu stechiometrycznym (wtedy E / \u003d x () . Ilości składniki tych wzorów są mierzone w molach (oznaczenie LO, jak jest tradycyjnie przyjęte w naukach chemicznych.[ ...]
Podczas kompilowania równań redoks znajdują się współczynniki stechiometryczne dla utlenienia pierwiastka przed i po reakcji. Utlenianie pierwiastka w związkach zależy od liczby elektronów wydanych przez atom na tworzenie wiązań polarnych i jonowych, a znak utlenienia zależy od kierunku przemieszczenia wiążących się par elektronów. Na przykład utlenienie jonu sodu w związku NaCl wynosi +1, a utlenienie chloru -I.[ ...]
Wygodniej jest przedstawić stechiometrię reakcji mikrobiologicznej za pomocą stechiometrycznego równania równowagi, niż w formie tabel współczynników plastyczności. Taki opis składu składników komórki mikrobiologicznej wymagał zastosowania wzoru empirycznego. Ustalono eksperymentalnie wzór substancji ogniwa C5H702N, który często wykorzystuje się przy sporządzaniu równań stechiometrycznych.[ ...]
W tabeli. Rysunek 3.6 pokazuje typowe wartości stałych kinetycznych i innych, a także współczynników stechiometrycznych dla tlenowego procesu oczyszczania ścieków komunalnych. Należy zaznaczyć, że pomiędzy poszczególnymi stałymi istnieje pewna korelacja, dlatego konieczne jest wykorzystanie zbioru stałych z jednego źródła, a nie wybieranie pojedynczych stałych z różnych źródeł. W tabeli. 3.7 pokazuje podobne korelacje.[ ...]
Metodę standaryzuje się w oparciu o znane ilości jodu przeliczonego na ozon, w oparciu o współczynnik stechiometryczny równy jedności (1 mol ozonu uwalnia 1 mol jodu). Współczynnik ten potwierdzają wyniki szeregu badań, na podstawie których ustalono stechiometryczne reakcje ozonu z olefinami. Przy innym współczynniku wyniki te byłyby trudne do wyjaśnienia. Jednak w pracy stwierdzono, że wskazany współczynnik wynosi 1,5. Jest to zgodne z danymi, według których współczynnik stechiometryczny równy jedności uzyskuje się przy pH 9, a w środowisku kwaśnym uwalnia się znacznie więcej jodu niż w obojętnym i zasadowym.[ ...]
Badania przeprowadzono przy pełnym obciążeniu i stałej prędkości obrotowej wału korbowego wynoszącej 1500 min1. Współczynnik nadmiaru powietrza wahał się w przedziale 0,8 […]
Procesy materialne w przyrodzie żywej, cykle pierwiastków biogennych są powiązane z przepływami energii za pomocą współczynników stechiometrycznych, które różnią się u wielu różnych organizmów tylko w tym samym porządku. Jednocześnie dzięki wysoka wydajność kataliza koszty energii potrzebnej do syntezy nowych substancji w organizmach są znacznie mniejsze niż w przypadku technicznych analogów tych procesów.[ ...]
Pomiary charakterystyki silnika oraz emisji szkodliwych substancji dla wszystkich komór spalania prowadzono w szerokim zakresie zmian współczynnika nadmiaru powietrza od wartości stechiometrycznej do mieszanki skrajnie ubogiej. Na ryc. Na rysunkach 56 i 57 przedstawiono główne wyniki w zależności od a, uzyskane przy prędkości 2000 min i szeroko otwartej przepustnicy. Wartość kąta wyprzedzenia zapłonu dobrano od warunku uzyskania maksymalnego momentu obrotowego.[ ...]
Biologiczny proces usuwania fosforu jest złożony, więc oczywiście nasze podejście jest znacznie uproszczone. W tabeli. 8.1 przedstawiono zbiór współczynników stechiometrycznych opisujących procesy zachodzące przy udziale FAO. Tabela wygląda na skomplikowaną, ale dokonano już w niej uproszczeń.[ ...]
W jednej z najnowszych prac przyjmuje się, że z 1 mola NO2 powstaje 0,72 g-jonu NO7. Według danych Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej współczynnik stechiometryczny zależy od składu odczynników typu Griessa. Zaproponowano sześć wariantów tego odczynnika, różniących się składem jego składników i wskazano, że skuteczność absorpcji dla wszystkich rodzajów roztworów absorpcyjnych wynosi 90%, a współczynnik stechiometryczny, biorąc pod uwagę skuteczność absorpcji, waha się od 0,8 do 1. Zmniejszenie ilości NEDA i zastąpienie kwasu sulfanilowego sulfanilamidem (białym streptocydem) daje większą wartość tego współczynnika. Autorzy pracy tłumaczą to utratą HN02 na skutek powstawania NO podczas reakcji ubocznych.[ ...]
Przy projektowaniu obiektów oczyszczania biochemicznego Ścieki i analizie ich pracy, zwykle wykorzystuje się następujące parametry obliczeniowe: szybkość utleniania biologicznego, współczynniki stechiometryczne dla akceptorów elektronów, szybkość wzrostu i właściwości fizyczne biomasa osadu czynnego. Badanie zmian chemicznych w związku z przemianami biologicznymi zachodzącymi w bioreaktorze pozwala uzyskać w miarę pełny obraz pracy konstrukcji. W przypadku systemów beztlenowych, do których zaliczają się filtry beztlenowe, taka informacja jest potrzebna do zapewnienia optymalnej wartości pH środowiska, która jest głównym czynnikiem normalnej pracy oczyszczalni. W niektórych systemach tlenowych, np. tych, w których zachodzi nitryfikacja, konieczna jest również kontrola pH pożywki, aby zapewnić optymalne tempo wzrostu drobnoustrojów. W przypadku zamkniętych zakładów oczyszczania, które weszły do użytku pod koniec lat 60. XX wieku i które wykorzystują czysty tlen (zbiornik tlenowy), badanie interakcje chemiczne stało się konieczne nie tylko do kontroli pH, ale także do obliczeń inżynierskich wyposażenia gazociągów.[ ...]
Stała szybkości przemiany katalitycznej k w ogólnym przypadku jest w danej temperaturze funkcją stałych szybkości reakcji bezpośredniej, odwrotnej i ubocznej, a także współczynników dyfuzji początkowych odczynników i produktów ich interakcji. Szybkość heterogenicznego procesu katalitycznego jest określona, jak wspomniano powyżej, przez względne szybkości poszczególnych jego etapów i jest ograniczona przez najwolniejszy z nich. W rezultacie kolejność reakcji katalitycznej prawie nigdy nie pokrywa się z molekularnością reakcji odpowiadającą stosunkowi stechiometrycznemu w równaniu tej reakcji, a wyrażenia służące do obliczenia stałej szybkości przemiany katalitycznej są specyficzne dla określonych etapów i warunków za jego realizację. […]
Aby kontrolować reakcję zobojętniania, należy wiedzieć, ile kwasu lub zasady dodać do roztworu, aby uzyskać pożądaną wartość pH. Aby rozwiązać ten problem, można zastosować metodę empirycznej oceny współczynników stechiometrycznych, którą przeprowadza się za pomocą miareczkowania.[ ...]
Równowagowy skład produktów spalania w komorze jest określony przez prawo działania mas. Zgodnie z tym prawem szybkość reakcji chemicznych jest wprost proporcjonalna do stężenia początkowych odczynników, z których każdy jest przyjmowany w stopniu równym współczynnikowi stechiometrycznemu, z którym substancja wchodzi w równanie reakcji chemicznej. Na podstawie składu paliw można założyć, że produkty spalania np. ciekłych paliw rakietowych w komorze będą składać się z CO2, H20, CO, NO, OH, N2, H2, N. H, O, dla solidny paliwo rakietowe- z A1203, N2, H2, HC1, CO, CO2, H20 przy T \u003d 1100 ... 2200 K. [ ...]
W celu uzasadnienia możliwości zastosowania dwustopniowego spalania gazu ziemnego przeprowadzono badania eksperymentalne rozkładu lokalnych temperatur, stężeń tlenków azotu i substancji palnych na długości płomienia w zależności od współczynnika nadmiaru powietrza dostarczanego przez palnik . Doświadczenia przeprowadzono ze spalaniem gazu ziemnego w piecu kotła PTVM-50 wyposażonego w palnik wirowy VTI z obwodowym strumieniem gazu odprowadzanym do wirowego, poprzecznego strumienia powietrza. Ustalono, że przy ag O.wb proces dopalania paliwa kończy się w odległości 1f/X>out = 4,2, a przy ag = 1,10 - w odległości bf10out = 3,6. Wskazuje to na wydłużenie procesu spalania w warunkach znacząco odbiegających od stechiometrycznych.[ ...]
Uproszczoną macierz parametrów procesu z osadem czynnym bez nitryfikacji przedstawiono w tabeli. 4.2. Zakłada się, że na proces konwersji wpływają trzy główne czynniki: wzrost biologiczny, degradacja i hydroliza. Szybkości reakcji podano w prawej kolumnie, a współczynniki przedstawione w tabeli mają charakter stechiometryczny. Korzystając z danych tabelarycznych można zapisać równanie bilansu masowego np. dla łatwo rozkładającej się materii organicznej Bae w doskonale mieszanym reaktorze. Wyrażenia odpowiedzialne za transport nie wymagają wyjaśnienia. Dwa wyrażenia opisujące przemiany substancji znajdujemy poprzez pomnożenie współczynników stechiometrycznych z (w tym przypadku) kolumn „składnik” przez odpowiednie szybkości reakcji z prawej kolumny tabeli. 4.2.[ ...]
Na ryc. 50 pokazuje zmianę zawartości Wx w produktach spalania (g/kWh) w zależności od składu mieszanki i czasu zapłonu. Ponieważ powstawanie NOx w dużej mierze zależy od temperatury gazu, przy wczesnym zapłonie emisja NOx wzrasta. Zależność powstawania 1 Ux od współczynnika nadmiaru powietrza jest bardziej złożona, ponieważ Istnieją dwa przeciwstawne czynniki. Tworzenie się 1NHOx zależy od stężenia tlenu w mieszaninie palnej i temperatury. Ubożenie mieszanki zwiększa stężenie tlenu, ale obniża maksymalną temperaturę spalania. Prowadzi to do tego, że maksymalną zawartość osiąga się przy pracy z mieszaninami nieco uboższymi niż stechiometryczny. Przy tych samych wartościach współczynnika nadmiaru powietrza efektywność efektywna osiąga maksimum.[ ...]
Na ryc. Na rysunku 7.2 przedstawiono doświadczalne zależności stężenia metanolu od stężenia NO3-N na wylocie biofiltra całkowicie wyporowego. Linie łączące punkty doświadczalne charakteryzują rozkład substancji na filtrze przy różnych stosunkach Smc/Sn.Nachylenie krzywych odpowiada wartości współczynnika stechiometrycznego: 3,1 kg CH3OH/kg NO -N.
Zależność łącząca stężenia reagujących substancji ze stałą równowagi jest matematycznym wyrażeniem prawa działania mas, które można sformułować następująco: dla danej reakcji odwracalnej w stanie równowagi chemicznej stosunek iloczynu stężenia równowagowe produktów reakcji do produktu stężeń równowagowych substancji wyjściowych w danej temperaturze jest wartością stałą, a stężenie każdej substancji należy podnieść do potęgi jej współczynnika stechiometrycznego.[ ...]
W Związku Radzieckim do oznaczania NO¡¡ w atmosferze stosuje się metodę Polezhaeva i Giriny. W tej metodzie do wychwytywania dwutlenku azotu wykorzystuje się 8% roztwór KJ. Oznaczanie jonów azotynowych w otrzymanym roztworze przeprowadza się za pomocą odczynnika Griessa-Ilosvaya. Roztwór jodku potasu jest znacznie skuteczniejszym pochłaniaczem NO2 niż roztwór alkaliczny. Dzięki swojej objętości (tylko 6 ml) i natężeniu przepływu powietrza (0,25 l/min) przez urządzenie absorpcyjne z porowatą płytką szklaną przedostaje się nie więcej niż 2% NO2. Wybrane próbki są dobrze zachowane (około miesiąca). Współczynnik stechiometryczny absorpcji NOa przez roztwór KJ wynosi 0,75, biorąc pod uwagę przebicie. Z naszych danych wynika, że NO nie zakłóca tej metody przy stosunku stężeń NO:NOa wynoszącym 3:1.[ ...]
Wadą tej metody, powszechnie wprowadzonej do praktyki wysokotemperaturowego przetwarzania odpadów, jest konieczność stosowania drogich odczynników alkalicznych (NaOH i Na2CO3). W ten sposób możliwe jest zaspokojenie potrzeb wielu gałęzi przemysłu, które potrzebują unieszkodliwiania niewielkich ilości odpadów płynnych przy pomocy szerokiej gamy komponentów. skład chemiczny oraz dowolna zawartość związków chloroorganicznych. Należy jednak zachować ostrożność podczas spalania rozpuszczalników zawierających chlor, ponieważ w pewnych warunkach (1 > 1200 ° C, współczynnik nadmiaru powietrza > 1,5) gazy spalinowe mogą zawierać fosgen - silnie toksyczny chlorek węgla lub chlorek kwasu węglowego (COC12 ). Zagrażające życiu stężenie tej substancji wynosi 450 mg na 1 m3 powietrza.[ ...]
Procesy ługowania lub wietrzenia chemicznego trudno rozpuszczalnych minerałów lub ich związków charakteryzują się powstawaniem nowych fazy stałe; Równowagi między nimi a rozpuszczonymi składnikami analizuje się za pomocą termodynamicznych diagramów stanu. Zasadnicze trudności pojawiają się tu zwykle w związku z koniecznością opisu kinetyki procesów, bez której ich rozważanie często nie jest uzasadnione. Odpowiednie modele kinetyczne wymagają odzwierciedlenia oddziaływań chemicznych w postaci jawnej - poprzez cząstkowe stężenia reagentów cx, z uwzględnieniem współczynników stechiometrycznych V. konkretnych reakcji.
