Koeficienti i stoikiometrisë. Përcaktimi i koeficientëve stekiometrikë në ekuacionet e reaksioneve redoks. Skema e llogaritjes sipas ekuacioneve të reaksioneve kimike
Kur hartoni një ekuacion për një reaksion redoks (ORR), është e nevojshme të përcaktohet agjenti reduktues, agjenti oksidues dhe numri i elektroneve të dhëna dhe të marra. Koeficientët stoikiometrikë OVR zgjidhen duke përdorur ose metodën e bilancit elektronik ose metodën e bilancit elektron-jon (kjo e fundit quhet edhe metoda e gjysmë-reaksionit). Le të shohim disa shembuj. Si shembull i përpilimit të ekuacioneve OVR dhe përzgjedhjes së koeficientëve stekiometrikë, analizojmë procesin e oksidimit të disulfidit (piritit) të hekurit (II) me acid nitrik të koncentruar: Para së gjithash, përcaktojmë produktet e mundshme të reaksionit. Acidi nitrik është një agjent i fortë oksidues, kështu që joni sulfid mund të oksidohet ose në gjendjen maksimale të oksidimit S (H2S04) ose në S (SO2), dhe Fe në Fe, ndërsa HN03 mund të reduktohet në N0 ose N02 (bashkësia e produkte specifike përcaktohen përqendrimet e reagentëve, temperatura, etj.). Le të zgjedhim opsionin e mëposhtëm të mundshëm: H20 do të jetë në anën e majtë ose të djathtë të ekuacionit, nuk e dimë ende. Ekzistojnë dy mënyra kryesore për zgjedhjen e koeficientëve. Fillimisht, le të zbatojmë metodën e ekuilibrit elektron-jon. Thelbi i kësaj metode qëndron në dy pohime shumë të thjeshta dhe shumë të rëndësishme. Së pari, kjo metodë merr në konsideratë kalimin e elektroneve nga një grimcë në tjetrën, me konsideratë të detyrueshme të natyrës së mediumit (acid, alkalik ose neutral). Së dyti, gjatë përpilimit të ekuacionit të bilancit elektron-jon, regjistrohen vetëm ato grimca që ekzistojnë në të vërtetë gjatë rrjedhës së një OVR të caktuar - vetëm kationet ose anonet ekzistuese regjistrohen në formën e joneve; Substancat që janë pak të disociuara, të patretshme ose të çliruara në formën e një gazi shkruhen në formë molekulare. Kur përpilohet ekuacioni për proceset e oksidimit dhe reduktimit, për të barazuar numrin e atomeve të hidrogjenit dhe oksigjenit, futen (në varësi të mjedisit) ose molekulat e ujit dhe jonet e hidrogjenit (nëse mjedisi është acid), ose molekulat e ujit dhe jonet e hidroksidit. (nëse mediumi është alkalik). Konsideroni për rastin tonë gjysmëreaksionin e oksidimit. Molekulat e FeS2 (një substancë pak e tretshme) shndërrohen në jone Fe3+ (nitrati i hekurit (II) shpërndahet plotësisht në jone) dhe jone sulfate S042 "(shpërbërja e H2SO4): Merrni parasysh tani gjysmëreaksionin e reduktimit të jonit nitrat: Për të barazuar oksigjen, në anën e djathtë shtoni 2 molekula uji dhe në të majtë - 4 jone H +: Për të barazuar ngarkesën në anën e majtë (ngarkesa +3), shtoni 3 elektrone: Në fund, kemi: Zvogëlimin e të dy pjesëve me 16H + dhe 8H20, marrim ekuacionin përfundimtar, jonik të reduktuar të reaksionit redoks: Duke shtuar numrin përkatës të joneve NOJ nH+ në të dy anët e ekuacionit, gjejmë ekuacionin e reaksionit molekular: Ju lutemi vini re se për të përcaktuar numrin e elektroneve të dhëna dhe të marra , kurrë nuk na është dashur të përcaktojmë gjendjen e oksidimit të elementeve. Për më tepër, ne morëm parasysh ndikimin e mjedisit dhe përcaktuam "automatikisht" që H20 është në anën e djathtë të ekuacionit. Nuk ka dyshim se kjo metodë ka një kuptim të madh kimik. Metoda empirike e bilancit. Thelbi i metodës së gjetjes së koeficientëve stoikiometrikë në ekuacionet e OVR është përcaktimi i detyrueshëm i gjendjeve të oksidimit të atomeve të elementeve të përfshirë në OVR. Duke përdorur këtë qasje, ne përsëri barazojmë reagimin (11.1) (më sipër kemi aplikuar metodën e gjysmëreaksioneve për këtë reagim). Procesi i reduktimit përshkruhet thjesht: Është më e vështirë të hartohet një skemë oksidimi, pasi dy elementë oksidohen në të njëjtën kohë - Fe dhe S. Ju mund t'i caktoni hekurit një gjendje oksidimi +2, squfurit - 1 dhe të merrni parasysh se atje janë dy atome S për atom Fe: Megjithatë, mund të bëni pa përcaktimin e gjendjeve të oksidimit dhe të shkruani një skemë që i ngjan skemës (11.2): Ana e djathtë ka një ngarkesë +15, ana e majtë ka një ngarkesë 0, kështu që FeS2 duhet të heqë dorë nga 15 elektrone. Ne shkruajmë bilancin e përgjithshëm: Ne ende duhet të "kuptojmë" ekuacionin e bilancit që rezulton - tregon se 5 molekula HN03 përdoren për të oksiduar FeS2 dhe 3 molekula të tjera HNO nevojiten për të formuar Fe(N03)j: Për të barazuar hidrogjenin dhe oksigjen, në pjesën e duhur duhet të shtoni 2 molekula H20: Metoda e bilancit elektron-jon është më e gjithanshme se metoda e bilancit elektronik dhe ka një avantazh të pamohueshëm në zgjedhjen e koeficientëve në shumë OTS, në veçanti, me pjesëmarrjen e komponimet organike, në të cilat edhe procedura për përcaktimin e gjendjeve të oksidimit është shumë e ndërlikuar. - Konsideroni, për shembull, procesin e oksidimit të etilenit, i cili ndodh kur kalon përmes një tretësire ujore të permanganatit të kaliumit. Si rezultat, etilen oksidohet në etilen glikol HO - CH2 - CH2 - OH, dhe permanganati reduktohet në oksid mangani (TV), përveç kësaj, siç do të jetë e qartë nga ekuacioni i bilancit përfundimtar, hidroksidi i kaliumit formohet gjithashtu në të djathtë. : Pasi bëjmë reduktimet e nevojshme të termave të tillë, shkruajmë ekuacionin në formën molekulare përfundimtare * Ndikimi i mediumit në natyrën e rrjedhës OVR Shembujt (11.1) - (11.4) ilustrojnë qartë "teknikën" e përdorimit të Metoda e bilancit elektron-jon në rastin e rrjedhjes OVR në një mjedis acid ose alkalik. Natyra e mjedisit ndikon në rrjedhën e një ose një tjetër OVR; për të "ndjerë" këtë ndikim, le të shqyrtojmë sjelljen e të njëjtit agjent oksidues (KMnO4) në mjedise të ndryshme. , duke rikuperuar deri në Mn+4 (Mn0j), dhe minimumi - në forcën e të fundit, në të cilën u ngrit Shaiyaaapsya deri në (mvnganat-nOn Mn042"). Kjo shpjegohet si më poshtë. Acidet e linjës së disociimit formojnë jone hidroksid ffjO +, të cilët polarizojnë fuqishëm jonet 4 "MoOH Dobësojnë lidhjet e manganit me oksigjenin (duke rritur kështu veprimin e agjentit reduktues) .. Në një mjedis neutral, efekti polarizues i molekulave të ujit është në mënyrë të konsiderueshme c-aafep. >"jonet MnO; shumë më pak të polarizuara. Në një mjedis fort alkalik, jonet hidroksid "madje forcojnë lidhjen Mn-O, si rezultat i së cilës efektiviteti i agjentit reduktues zvogëlohet dhe MnO^ pranon vetëm një elektron. Një shembull i sjelljes së permanganatit të kaliumit në një mjedis neutral përfaqësohet nga reaksioni (11.4). Le të japim gjithashtu një shembull të reaksioneve që përfshijnë KMnOA në mjediset acidike dhe alkaline
E cila studion marrëdhëniet sasiore midis substancave që hynë në reaksion dhe u formuan gjatë tij (nga "stechion" tjetër grek - "përbërja elementare", "meitren" - "Unë mas").
Stoikiometria është më e rëndësishmja për llogaritjet e materialit dhe energjisë, pa të cilën është e pamundur të organizohet ndonjë prodhim kimik. Stoikiometria kimike ju lejon të llogaritni sasinë e lëndëve të para të nevojshme për një prodhim të caktuar, duke marrë parasysh performancën e dëshiruar dhe humbjet e mundshme. Asnjë ndërmarrje nuk mund të hapet pa llogaritjet paraprake.
Pak histori
Vetë fjala "stoichiometri" është një shpikje e kimistit gjerman Jeremy Benjamin Richter, e propozuar prej tij në librin e tij, në të cilin fillimisht u përshkrua ideja e mundësisë së llogaritjeve duke përdorur ekuacione kimike. Më vonë, idetë e Rihterit morën justifikim teorik me zbulimin e ligjeve të Avogadro (1811), Gay-Lussac (1802), ligjit të qëndrueshmërisë së përbërjes (J.L. Proust, 1808), raporteve të shumëfishta (J. Dalton, 1803) dhe zhvillimi i teorisë atomike dhe molekulare. Tani këto ligje, si dhe ligji i ekuivalentëve, i formuluar nga vetë Rihteri, quhen ligjet e stoikiometrisë.
Koncepti i "stoikiometrisë" përdoret në lidhje me të dy substancat dhe reaksionet kimike.
Ekuacionet stekiometrike
Reaksionet stoikiometrike - reaksione në të cilat substancat fillestare ndërveprojnë në raporte të caktuara, dhe sasia e produkteve korrespondon me llogaritjet teorike.
Ekuacionet stekiometrike janë ekuacione që përshkruajnë reaksionet stekiometrike.
Ekuacionet stekiometrike) tregojnë marrëdhëniet sasiore midis të gjithë pjesëmarrësve në reaksion, të shprehura në mol.
Shumica e reaksioneve inorganike janë stoikiometrike. Për shembull, tre reaksione të njëpasnjëshme për të prodhuar acid sulfurik nga squfuri janë stoikiometrike.
S + O 2 → SO 2
SO 2 + ½O 2 → SO 3
SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4
Llogaritjet duke përdorur këto ekuacione të reaksionit mund të përcaktojnë se sa duhet marrë secila substancë për të marrë një sasi të caktuar të acidit sulfurik.
Shumica e reaksioneve organike janë jo stoikiometrike. Për shembull, ekuacioni i reagimit për plasaritjen e etanit duket si ky:
C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2 .
Mirëpo, në realitet gjatë reaksionit gjithmonë do të përftohen sasi të ndryshme të nënprodukteve – acetilen, metan e të tjera, të cilat nuk mund të llogariten teorikisht. Disa reaksione inorganike gjithashtu sfidojnë llogaritjet. Për shembull, nitrati i amonit:
NH 4 NO 3 → N 2 O + 2H 2 O.
Ai shkon në disa drejtime, kështu që është e pamundur të përcaktohet se sa material fillestar duhet të merret për të marrë një sasi të caktuar të oksidit nitrik (I).
Stoikiometria është baza teorike e prodhimit kimik
Të gjitha reaksionet që përdoren në ose në prodhim duhet të jenë stoikiometrike, domethënë t'i nënshtrohen llogaritjeve të sakta. A do të jetë fitimprurëse fabrika apo fabrika? Stoikiometria ju lejon të zbuloni.
Mbi bazën e ekuacioneve stekiometrike, bëhet një bilanc teorik. Është e nevojshme të përcaktohet se sa nga materialet fillestare do të kërkohen për të marrë sasinë e dëshiruar të produktit me interes. Më tej, kryhen eksperimente operacionale, të cilat do të tregojnë konsumin real të lëndëve fillestare dhe rendimentin e produkteve. Dallimi midis llogaritjeve teorike dhe të dhënave praktike ju lejon të optimizoni prodhimin dhe të vlerësoni efikasitetin e ardhshëm ekonomik të ndërmarrjes. Llogaritjet stekiometrike bëjnë të mundur edhe përpilimin e bilancit të nxehtësisë së procesit për zgjedhjen e pajisjeve, përcaktimin e masave të nënprodukteve të formuara që do të duhet të hiqen etj.
Substancat stekiometrike
Sipas ligjit të qëndrueshmërisë së përbërjes të propozuar nga J.L. Proust, çdo kimikat ka një përbërje konstante, pavarësisht nga mënyra e përgatitjes. Kjo do të thotë se, për shembull, në një molekulë të acidit sulfurik H 2 SO 4, pavarësisht nga metoda me të cilën është marrë, do të ketë gjithmonë një atom squfuri dhe katër atome oksigjen për dy atome hidrogjeni. Të gjitha substancat që kanë strukturë molekulare janë stoikiometrike.
Megjithatë, substancat janë të përhapura në natyrë, përbërja e të cilave mund të ndryshojë në varësi të metodës së përgatitjes ose burimit të origjinës. Shumica dërrmuese e tyre janë substanca kristalore. Madje mund të thuhet se për trupat e ngurtë, stoikiometria është përjashtim dhe jo rregull.
Për shembull, merrni parasysh përbërjen e karabit dhe oksidit të titanit të studiuar mirë. Në oksidin e titanit TiO x X=0,7-1,3, pra nga 0,7 deri në 1,3 atome oksigjen për atom titan, në karbit TiC x X=0,6-1,0.
Jostokiometrike të ngurta shpjegohet me një defekt intersticial në nyjet e rrjetës kristalore ose, anasjelltas, me shfaqjen e vendeve të lira në nyje. Substanca të tilla përfshijnë okside, silicide, boride, karbide, fosfide, nitride dhe të tjera. substancave inorganike, si dhe organike me molekulare të lartë.
Dhe megjithëse provat për ekzistencën e komponimeve me një përbërje të ndryshueshme u paraqitën vetëm në fillim të shekullit të 20-të nga I.S. Kurnakov, substanca të tilla shpesh quhen berthollide me emrin e shkencëtarit K.L. Berthollet, i cili sugjeroi që përbërja e çdo substance të ndryshojë.
Të gjitha raportet sasiore në llogaritjen e proceseve kimike bazohen në stoikiometrinë e reaksioneve. Është më i përshtatshëm për të shprehur sasinë e një lënde në llogaritjet e tilla në mol, ose njësi të prejardhura (kmol, mmol, etj.). Nishani është një nga njësitë bazë SI. Një mol i çdo substance korrespondon me sasinë e tij, numerikisht e barabartë me peshën molekulare. Prandaj, pesha molekulare në këtë rast duhet të konsiderohet si vlerë dimensionale me njësi: g/mol, kg/kmol, kg/mol. Kështu, për shembull, pesha molekulare e azotit është 28 g/mol, 28 kg/kmol, por 0,028 kg/mol.
Masa dhe sasitë molare të një substance lidhen nga marrëdhëniet e njohura
N A \u003d m A / M A; m A = N A M A,
ku N A është sasia e komponentit A, mol; m A është masa e këtij komponenti, kg;
M A - pesha molekulare e komponentit A, kg/mol.
Në proceset e vazhdueshme, rrjedha e substancës A mund të shprehet me mol-
sasia për njësi të kohës
ku W A është rrjedha molare e komponentit A, mol/s; τ - kohë, s.
Për një reagim të thjeshtë që vazhdon pothuajse në mënyrë të pakthyeshme, zakonisht një stoichiomet
ekuacioni ric është shkruar në formë
v A A + v B B = v R R + v S S.
Sidoqoftë, është më e përshtatshme të shkruhet ekuacioni stekiometrik në formën e një algjebrike
th, duke supozuar se koeficientët stoikiometrikë të reaktantëve janë negativë dhe produktet e reaksionit janë pozitive:
Pastaj për çdo reagim të thjeshtë mund të shkruajmë barazitë e mëposhtme:
Indeksi "0" i referohet sasisë fillestare të komponentit.
Këto barazi japin bazën për të marrë ekuacionet e mëposhtme të bilancit material për komponentin për një reagim të thjeshtë:
Shembulli 7.1. Reaksioni i hidrogjenizimit të fenolit në cikloheksanol vazhdon sipas ekuacionit
C 6 H 5 OH + ZN 2 \u003d C 6 H 11 OH, ose A + 3B \u003d R.
Llogaritni sasinë e produktit të formuar nëse sasia fillestare e komponentit A ishte 235 kg dhe sasia përfundimtare ishte 18,8 kg
Zgjidhje: Reaksionin e shkruajmë si
R - A - ZV \u003d 0.
Peshat molekulare të komponentëve janë: M A = 94 kg/kmol, M B = 2 kg/kmol dhe
M R = 100 kg/kmol. Atëherë sasitë molare të fenolit në fillim dhe në fund të reaksionit do të jenë:
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.
Sasia e cikloheksanolit të formuar do të jetë e barabartë me
N R \u003d 0 + 1 ∙ 2,3 \u003d 2,3 kmol ose m R \u003d 100 2,3 \u003d 230 kg.
Përcaktimi i reaksioneve stoikiometrikisht të pavarura në sistemin e tyre në llogaritjet materiale dhe termike të aparateve të reaksionit është i nevojshëm për të përjashtuar reaksionet që janë shuma ose diferenca e disa prej tyre. Një vlerësim i tillë mund të kryhet më lehtë duke përdorur kriterin Gram.
Për të mos kryer llogaritje të panevojshme, duhet të vlerësohet nëse sistemi është i varur stoikiometrikisht. Për këto qëllime është e nevojshme:
Transpozoni matricën origjinale të sistemit të reaksionit;
Shumëzoni matricën origjinale me atë të transpozuar;
Llogaritni përcaktorin e matricës katrore që rezulton.
Nëse ky përcaktues është i barabartë me zero, atëherë sistemi i reaksionit është i varur stoikiometrikisht.
Shembulli 7.2. Ne kemi një sistem reagimi:
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.
Ky sistem është i varur stoikiometrikisht pasi reaksioni i tretë është shuma e dy të tjerëve. Le të bëjmë një matricë
Për secilën substancë në reaksion, ekzistojnë sasitë e mëposhtme të substancës:
Sasia fillestare e substancës i-të (sasia e substancës para fillimit të reaksionit);
Sasia përfundimtare e substancës së i-të (sasia e substancës në fund të reaksionit);
Sasia e substancës së reaguar (për substancat fillestare) ose e formuar (për produktet e reaksionit).
Meqenëse sasia e një lënde nuk mund të jetë negative, për substancat fillestare
Që nga >.
Për produktet e reagimit >, pra, .
Raportet stoikiometrike - raportet ndërmjet sasive, masave ose vëllimeve (për gazrat) të substancave ose produkteve të reaksionit, të llogaritura në bazë të ekuacionit të reaksionit. Llogaritjet duke përdorur ekuacionet e reaksionit bazohen në ligjin bazë të stoikiometrisë: raporti i sasive të substancave reaguese ose të formuara (në mol) është i barabartë me raportin e koeficientëve përkatës në ekuacionin e reaksionit (koeficientët stoikiometrikë).
Për reaksionin aluminotermik të përshkruar nga ekuacioni:
3Fe 3 O 4 + 8Al = 4Al 2 O 3 + 9Fe,
sasitë e substancave të reaguara dhe produkteve të reaksionit lidhen si
Për llogaritjet, është më i përshtatshëm të përdoret një formulim tjetër i këtij ligji: raporti i sasisë së një substance të reaguar ose të formuar si rezultat i një reagimi ndaj koeficientit të tij stoikiometrik është një konstante për një reagim të caktuar.
Në përgjithësi, për një reagim të formës
aA + bB = cC + dD,
ku shkronjat e vogla tregojnë koeficientët, dhe shkronjat e mëdha - substancave kimike, sasitë e reaktantëve lidhen me raportin:
Çdo dy terma të këtij raporti, të lidhura me barazi, formojnë proporcionin e një reaksioni kimik: për shembull,
Nëse masa e substancës së formuar ose të reaguar të reaksionit njihet për reaksionin, atëherë sasia e saj mund të gjendet me formulën
dhe më pas, duke përdorur proporcionin e reaksionit kimik, mund të gjendet për substancat e mbetura të reaksionit. Një substancë, për nga masa ose sasia e së cilës gjenden masat, sasitë ose vëllimet e pjesëmarrësve të tjerë në reaksion, nganjëherë quhet një substancë referuese.
Nëse jepen masat e disa reagentëve, atëherë llogaritja e masave të substancave të mbetura kryhet sipas substancës që është në mungesë, d.m.th., është konsumuar plotësisht në reaksion. Sasitë e substancave që përputhen saktësisht me ekuacionin e reaksionit pa tepricë ose mungesë quhen sasi stoikiometrike.
Kështu, në detyrat që lidhen me llogaritjet stoikiometrike, veprimi kryesor është gjetja e substancës referuese dhe llogaritja e sasisë së saj që hyri ose u formua si rezultat i reaksionit.
Llogaritja e sasisë së një trupi individual
ku është sasia e ngurtës individuale A;
Masa e ngurtës individuale A, g;
Masa molare e substancës A, g/mol.
Llogaritja e sasisë së mineralit natyror ose përzierjes së lëndëve të ngurta
Le të jepet piriti mineral natyral, përbërësi kryesor i të cilit është FeS 2 . Përveç tij, përbërja e piritit përfshin papastërti. Përmbajtja e përbërësit kryesor ose papastërtive tregohet në përqindje masive, për shembull, .
Nëse dihet përmbajtja e komponentit kryesor, atëherë
Nëse dihet përmbajtja e papastërtive, atëherë
ku është sasia e substancës individuale FeS 2, mol;
Masa e mineralit pirit, g.
Në mënyrë të ngjashme, sasia e një përbërësi në një përzierje trupash të ngurtë llogaritet nëse dihet përmbajtja e tij në fraksione masive.
Llogaritja e sasisë së substancës së një lëngu të pastër
Nëse masa dihet, atëherë llogaritja është e ngjashme me llogaritjen për një trup të ngurtë individual.
Nëse vëllimi i lëngut dihet, atëherë
1. Gjeni masën e këtij vëllimi të lëngut:
m f = V f s f,
ku m W është masa e lëngut g;
V W - vëllimi i lëngut, ml;
c w është dendësia e lëngut, g/ml.
2. Gjeni numrin e moleve të lëngut:
Kjo teknikë është e përshtatshme për çdo gjendje agregate të materies.
Përcaktoni sasinë e substancës H 2 O në 200 ml ujë.
Zgjidhja: nëse temperatura nuk është e specifikuar, atëherë dendësia e ujit supozohet të jetë 1 g / ml, atëherë:
Llogaritni sasinë e një lënde të tretur në një tretësirë nëse dihet përqendrimi i saj
Nëse dihet pjesa masive e lëndës së tretur, dendësia e tretësirës dhe vëllimi i saj, atëherë
m r-ra \u003d V r-ra s r-ra,
ku m p-ra është masa e tretësirës, g;
V p-ra - vëllimi i tretësirës, ml;
me r-ra - dendësia e tretësirës, g / ml.
ku është masa e substancës së tretur, g;
Pjesa masive e substancës së tretur, e shprehur në%.
Përcaktoni sasinë e substancës së acidit nitrik në 500 ml tretësirë acidi 10% me densitet 1,0543 g/ml.
Përcaktoni masën e tretësirës
m r-ra \u003d V r-ra s r-ra \u003d 500 1,0543 \u003d 527,150 g
Përcaktoni masën e HNO 3 të pastër
Përcaktoni numrin e moleve të HNO 3
Nëse dihet përqendrimi molar i substancës së tretur dhe i substancës dhe vëllimi i tretësirës, atëherë
ku është vëllimi i tretësirës, l;
Përqendrimi molar i substancës i-të në tretësirë, mol/l.
Llogaritja e sasisë së një lënde të gaztë individuale
Nëse është dhënë masa e një lënde të gaztë, atëherë ajo llogaritet me formulën (1).
Nëse vëllimi i matur në kushte normale jepet, atëherë sipas formulës (2), nëse vëllimi i një lënde të gaztë matet në ndonjë kusht tjetër, atëherë sipas formulës (3), formulat janë dhënë në faqet 6-7.
Koeficienti i ajrit të tepërt me këtë metodë të organizimit të procesit të djegies duhet të korrespondojë me përzierjet e pasura afër stoikiometrisë. Në këtë rast, do të jetë shumë e vështirë të organizohet djegie efikase e përzierjeve të ligët për shkak të shpejtësisë së pamjaftueshme të përhapjes së përparme të flakës me një probabilitet të lartë të zbutjes së burimeve të ndezjes, jouniformitetit ciklik domethënës të djegies dhe, në fund të fundit, ndezjeve të gabuara. Kështu, ky drejtim mund të quhet djegie jashtëzakonisht e ngadaltë e përzierjeve të pasura gaz-ajër.[ ...]
Koeficienti i ajrit të tepërt (a) ndikon ndjeshëm në procesin e djegies dhe përbërjen e produkteve të djegies. Është e qartë se në 1.0) praktikisht nuk ndikon në përbërjen përbërëse të gazrave të gripit dhe vetëm çon në një ulje të përqendrimit të përbërësve për shkak të hollimit me ajër që nuk përdoret në procesin e djegies.[ ...]
Bazuar në koeficientët stoikiometrikë të reaksionit për marrjen e dialkilklorotiofosfatit dhe zgjidhje optimale për kriterin 2 vendosim kufizimin X3 = -0,26 (1,087 mol/mol).[ ...]
| 24.5 |
Kjo jep vlerën e koeficientit stoikiometrik për marrjen e polifosfatit 1/us,p = g P/g COD(HAc).[ ...]
Në tabelë. 24.5 tregon faktorët e rendimentit stekiometrik të përcaktuar në eksperimentet e kryera në reaktorët e grupit të kulturës së pastër. Këto vlera janë në përputhje mjaft të mirë, pavarësisht kushte të ndryshme rritja mikrobiologjike.[ ...]
Nga shprehja (3.36) gjejmë koeficientin stekiometrik "sat.r = 0.05 g P / g COD (HAc).[ ...]
[ ...]
Nga shembulli 3.2, mund të gjeni koeficientët stekiometrikë të ekuacionit për heqjen e acidit acetik: 1 mol HA (60 g HA) kërkon 0,9 mol 02 dhe 0,9 32 = 29 g 02.[ ...]
| 3.12 |
Në këto formula, lënda e parë fillestare përfshihet në të gjitha ekuacionet stekiometrike dhe koeficienti i tij stoikiometrik në to është V/, = -1. Për këtë substancë jepen shkallët e transformimit lu në çdo ekuacion stekiometrik (të gjitha - K). Në ekuacionet (3.14) dhe (3.15) supozohet se komponenti i-të - produkti për të cilin përcaktohet selektiviteti dhe rendimenti, formohet vetëm në ekuacionin e parë stoikiometrik (atëherë E / \u003d x (). e komponentëve në këto formula maten në mol (emërtimi LO, siç pranohet tradicionalisht në shkencat kimike.[ ...]
Gjatë përpilimit të ekuacioneve redoks, gjenden koeficientët stekiometrikë për oksidimin e elementit para dhe pas reaksionit. Oksidimi i një elementi në përbërje përcaktohet nga numri i elektroneve të shpenzuara nga atomi për formimin e lidhjeve polare dhe jonike, dhe shenja e oksidimit përcaktohet nga drejtimi i zhvendosjes së çifteve të elektroneve lidhëse. Për shembull, oksidimi i jonit të natriumit në përbërjen NaCl është +1, dhe ai i klorit është -I.[ ...]
Është më e përshtatshme të paraqitet stoikiometria e një reaksioni mikrobiologjik me një ekuacion ekuilibri stoikiometrik, sesa në formën e tabelave të faktorëve të rendimentit. Një përshkrim i tillë i përbërjes së përbërësve të një qelize mikrobiologjike kërkonte përdorimin e një formule empirike. Në mënyrë eksperimentale u vendos formula e substancës së qelizës C5H702N, e cila përdoret shpesh në përgatitjen e ekuacioneve stoikiometrike.[ ...]
Në tabelë. Figura 3.6 tregon vlerat tipike për konstante kinetike dhe të tjera, si dhe koeficientët stoikiometrikë, për një proces aerobik të trajtimit të ujërave të zeza urbane. Duhet të theksohet se ekziston një korrelacion i caktuar midis konstanteve individuale, prandaj është e nevojshme të përdoret një grup konstantesh nga një burim, dhe jo të zgjidhen konstante individuale nga burime të ndryshme. Në tabelë. 3.7 tregon korrelacione të ngjashme.[ ...]
Metoda standardizohet nga sasi të njohura jodi, të konvertuara në ozon, bazuar në një koeficient stoikiometrik të barabartë me një (1 mol ozon çliron 1 mol jod). Ky koeficient mbështetet nga rezultatet e një sërë studimesh, mbi bazën e të cilave u krijuan reaksionet stoikiometrike të ozonit me olefinat. Me një koeficient të ndryshëm, këto rezultate do të ishin të vështira për t'u shpjeguar. Sidoqoftë, në punë u konstatua se koeficienti i treguar është 1.5. Kjo është në përputhje me të dhënat, sipas të cilave një koeficient stekiometrik i barabartë me një fitohet në pH 9 dhe shumë më tepër jod lirohet në një mjedis acid sesa në një mjedis neutral dhe alkalik.[ ...]
Testet u kryen me ngarkesë të plotë dhe një shpejtësi konstante të boshtit të gungës prej 1500 min1. Koeficienti i ajrit të tepërt varionte në rangun prej 0,8 [ ...]
Proceset materiale në natyrën e gjallë, ciklet e elementeve biogjene janë të lidhura me rrjedhat e energjisë nga koeficientët stoikiometrikë që ndryshojnë në një shumëllojshmëri të gjerë organizmash vetëm brenda të njëjtit rend. Në të njëjtën kohë, falë efikasitet të lartë kataliza, kostot e energjisë për sintezën e substancave të reja në organizma janë shumë më pak se në analogët teknikë të këtyre proceseve.[ ...]
Matjet e karakteristikave të motorit dhe emetimet e emetimeve të dëmshme për të gjitha dhomat e djegies u kryen në një gamë të gjerë ndryshimesh në koeficientin e ajrit të tepërt nga një vlerë stoikiometrike në një përzierje jashtëzakonisht të dobët. Në fig. 56 dhe 57 tregojnë rezultatet kryesore në varësi të a, të marra me një shpejtësi prej 2000 min dhe një mbyt të hapur gjerësisht. Vlera e këndit të avancimit të ndezjes u zgjodh nga kushti i marrjes së çift rrotullues maksimal.[ ...]
Procesi biologjik i heqjes së fosforit është kompleks, kështu që, natyrisht, qasja jonë është thjeshtuar shumë. Në tabelë. 8.1 paraqet një grup koeficientësh stoikiometrikë që përshkruajnë proceset që ndodhin me pjesëmarrjen e FAO. Tabela duket e ndërlikuar, por tashmë janë bërë thjeshtime në të.[ ...]
Në një nga punimet më të fundit, supozohet se 1 mol NO2 jep 0,72 g-jon NO7. Sipas të dhënave të ofruara nga Organizata Ndërkombëtare për Standardizim, koeficienti stekiometrik varet nga përbërja e reagentëve të tipit Griess. Propozohen gjashtë variante të këtij reagjenti, që ndryshojnë në përbërjen e përbërësve të tij, dhe tregohet se efikasiteti i përthithjes për të gjitha llojet e tretësirave absorbuese është 90%, dhe koeficienti stekiometrik, duke marrë parasysh efikasitetin e përthithjes, varion nga 0,8 në 1. Zvogëlimi i sasisë së NEDA dhe zëvendësimi i acidit sulfanilik me sulfanilamid (streptocid i bardhë) jep një vlerë më të madhe të këtij koeficienti. Autorët e veprës e shpjegojnë këtë me humbjen e HN02 për shkak të formimit të NO gjatë reaksioneve anësore.[ ...]
Gjatë projektimit të objekteve të trajtimit biokimik Ujërat e zeza dhe për analizën e punës së tyre, zakonisht përdoren parametrat e mëposhtëm llogaritës: shpejtësia e oksidimit biologjik, koeficientët stekiometrikë për pranuesit e elektroneve, shpejtësia e rritjes dhe vetitë fizike biomasa e llumit të aktivizuar. Studimi i ndryshimeve kimike në lidhje me transformimet biologjike që ndodhin në një bioreaktor bën të mundur marrjen e një pamje mjaft të plotë të funksionimit të strukturës. Për sistemet anaerobe, të cilat përfshijnë filtra anaerobe, një informacion i tillë nevojitet për të siguruar vlerën optimale të pH të mjedisit, i cili është faktori kryesor në funksionimin normal të objekteve të trajtimit. Në disa sisteme aerobike, të tilla si ato në të cilat ndodh nitrifikimi, kontrolli i pH-së së mediumit është gjithashtu i nevojshëm për të siguruar ritme optimale të rritjes mikrobike. Për objektet e mbyllura të trajtimit që hynë në praktikë në fund të viteve '60, të cilat përdorin oksigjen të pastër (oksi-tank), studimi ndërveprimet kimikeështë bërë e nevojshme jo vetëm për kontrollin e pH, por edhe për llogaritjen inxhinierike të pajisjeve të tubacioneve të gazit.[ ...]
Konstanta e shkallës së konvertimit katalitik k në rastin e përgjithshëm në një temperaturë të caktuar është një funksion i konstanteve të shpejtësisë së reaksioneve direkte, të kundërta dhe anësore, si dhe koeficientëve të difuzionit të reagentëve fillestarë dhe produkteve të ndërveprimit të tyre. Shpejtësia e një procesi katalitik heterogjen përcaktohet, siç u përmend më lart, nga ritmet relative të fazave të tij individuale dhe kufizohet nga më të ngadaltët prej tyre. Si rezultat, rendi i reaksionit katalitik pothuajse kurrë nuk përkon me molekularitetin e reaksionit që korrespondon me raportin stoikiometrik në ekuacionin për këtë reaksion, dhe shprehjet për llogaritjen e konstantës së shpejtësisë së konvertimit katalitik janë specifike për faza dhe kushte specifike. për zbatimin e tij.[ ...]
Për të kontrolluar reaksionin e neutralizimit, duhet të dihet se sa acid ose bazë duhet të shtohet në tretësirë për të marrë vlerën e dëshiruar të pH. Për të zgjidhur këtë problem, mund të përdoret metoda e vlerësimit empirik të koeficientëve stekiometrikë, e cila kryhet duke përdorur titrimin.[ ...]
Përbërja e ekuilibrit të produkteve të djegies në dhomë përcaktohet nga ligji i veprimit të masës. Sipas këtij ligji, shpejtësia e reaksioneve kimike është drejtpërdrejt proporcionale me përqendrimin e reagentëve fillestarë, secili prej të cilëve merret në një shkallë të barabartë me koeficientin stoikiometrik me të cilin substanca hyn në ekuacionin e reaksionit kimik. Bazuar në përbërjen e lëndëve djegëse, mund të supozojmë se produktet e djegies, për shembull, karburantet e lëngëta të raketave në dhomë do të përbëhen nga CO2, H20, CO, NO, OH, N2, H2, N. H, O, për të ngurta karburant raketash- nga A1203, N2, H2, HC1, CO, CO2, H20 në T \u003d 1100 ... 2200 K. [ ...]
Për të vërtetuar mundësinë e përdorimit të djegies me dy faza të gazit natyror, u kryen studime eksperimentale të shpërndarjes së temperaturave lokale, përqendrimeve të oksideve të azotit dhe substancave të djegshme përgjatë gjatësisë së flakës në varësi të koeficientit të ajrit të tepërt të furnizuar përmes djegësit. . Eksperimentet u kryen me djegien e gazit natyror në furrën e një kazani PTVM-50 të pajisur me një djegës VTI vorbull me shkarkim periferik të gazit periferik në një rrjedhë tërthore të ajrit të rrotulluar. Është vërtetuar se në ag O.wb procesi i djegies së karburantit përfundon në një distancë 1f/X>out = 4,2, dhe në ag = 1,10 - në një distancë bf10out = 3,6. Kjo tregon për zgjatjen e procesit të djegies në kushte dukshëm të ndryshme nga ato stoikiometrike.[ ...]
Një matricë e thjeshtuar e parametrave të procesit me llum të aktivizuar pa nitrifikim është paraqitur në Tabelën. 4.2. Këtu supozohet se tre faktorë kryesorë kontribuojnë në procesin e konvertimit: rritja biologjike, degradimi dhe hidroliza. Shpejtësia e reagimit tregohet në kolonën e djathtë dhe koeficientët e paraqitur në tabelë janë stoikiometrikë. Duke përdorur të dhënat e tabelës, mund të shkruhet ekuacioni i bilancit të masës, për shembull, për lëndën organike lehtësisht të dekompozueshme Be në një reaktor të trazuar në mënyrë perfekte. Shprehjet përgjegjëse për transportin nuk kanë nevojë për shpjegim. Ne gjejmë dy shprehje që përshkruajnë transformimet e një substance duke shumëzuar koeficientët stekiometrikë nga (në këtë rast) kolonat "komponent" me shpejtësitë përkatëse të reagimit nga kolona e djathtë e tabelës. 4.2.[ ...]
Në fig. 50 tregon ndryshimin në përmbajtjen e Wx në produktet e djegies (g / kWh) në varësi të përbërjes së përzierjes dhe kohës së ndezjes. Sepse formimi i NOx varet kryesisht nga temperatura e gazit, me ndezjen e hershme, emetimi i NOx rritet. Varësia e formimit të 1 Ux nga koeficienti i ajrit të tepërt është më kompleks, sepse Ka dy faktorë të kundërt. Formimi i 1NHOx varet nga përqendrimi i oksigjenit në përzierjen e djegshme dhe nga temperatura. Përkulja e përzierjes rrit përqendrimin e oksigjenit, por ul temperaturën maksimale të djegies. Kjo çon në faktin se përmbajtja maksimale arrihet kur punoni me përzierje pak më të varfër se stoikiometrike. Në të njëjtat vlera të koeficientit të ajrit të tepërt, efikasiteti efektiv ka një maksimum.[ ...]
Në fig. Figura 7.2 tregon varësinë eksperimentale të përqendrimit të metanolit nga përqendrimi i NO3-N në daljen e biofilterit me zhvendosje të plotë. Vijat që lidhin pikat eksperimentale karakterizojnë shpërndarjen e substancës përgjatë filtrit në raporte të ndryshme Smc/Sn.Pjerrësia e kurbave i përgjigjet vlerës së koeficientit stoikiometrik: 3.1 kg CH3OH/kg NO -N.
Lidhja që lidh përqendrimet e substancave reaguese me konstantën e ekuilibrit është një shprehje matematikore e ligjit të veprimit të masës, e cila mund të formulohet si më poshtë: për një reaksion të caktuar të kthyeshëm në një gjendje ekuilibri kimik, raporti i produktit të Përqendrimet e ekuilibrit të produkteve të reaksionit ndaj produktit të përqendrimeve të ekuilibrit të substancave fillestare në një temperaturë të caktuar është një vlerë konstante dhe përqendrimi i secilës substancë duhet të rritet në fuqinë e koeficientit të saj stoikiometrik.[ ...]
Në Bashkimin Sovjetik, metoda e Polezhaev dhe Girina përdoret për të përcaktuar JO¡¡ në atmosferë. Kjo metodë përdor një zgjidhje 8% të KJ për të kapur dioksidin e azotit. Përcaktimi i joneve të nitritit në tretësirën që rezulton kryhet duke përdorur reagentin Griess-Ilosvay. Tretësira e jodidit të kaliumit është një absorbues shumë më efektiv i NO2 sesa tretësira e alkalit. Me vëllimin e tij (vetëm 6 ml) dhe shpejtësinë e rrjedhës së ajrit (0,25 l/min), jo më shumë se 2% NO2 rrëshqet përmes pajisjes thithëse me një pllakë qelqi poroze. Mostrat e përzgjedhura janë të ruajtura mirë (rreth një muaj). Koeficienti stekiometrik për përthithjen e NOa nga tretësira KJ është 0.75, duke marrë parasysh përparimin. Sipas të dhënave tona, NO nuk ndërhyn në këtë metodë në një raport prej përqendrimeve NO: NOa prej 3: 1.[ ...]
Disavantazhet e kësaj metode, e futur gjerësisht në praktikën e përpunimit të mbetjeve në temperaturë të lartë, është nevoja e përdorimit të reagentëve alkaline të shtrenjtë (NaOH dhe Na2CO3). Në këtë mënyrë është e mundur të plotësohen nevojat e shumë industrive që kanë nevojë të neutralizojnë sasi të vogla mbetjesh të lëngshme me një gamë të gjerë përbërësish. përbërje kimike dhe çdo përmbajtje të përbërjeve organoklorinike. Sidoqoftë, djegia e tretësve që përmbajnë klor duhet të trajtohet me kujdes, pasi në kushte të caktuara (1 > 1200 ° C, koeficienti i ajrit të tepërt > 1,5), gazrat e shkarkimit mund të përmbajnë fosgjen - klor karboni shumë toksik ose klorur të acidit karbonik (COC12 ). Përqendrimi kërcënues për jetën e kësaj substance është 450 mg për 1 m3 ajër.[ ...]
Proceset e shpëlarjes ose gërryerjes kimike të mineraleve pak të tretshëm ose të shoqërive të tyre karakterizohen nga formimi i të rejave. fazat e ngurta; ekuilibrat ndërmjet tyre dhe komponentëve të tretur analizohen duke përdorur diagramet e gjendjes termodinamike. Vështirësitë themelore këtu zakonisht lindin në lidhje me nevojën për të përshkruar kinetikën e proceseve, pa të cilat shqyrtimi i tyre shpesh nuk justifikohet. Modelet kinetike korresponduese kërkojnë pasqyrimin e ndërveprimeve kimike në formë eksplicite - nëpërmjet përqendrimeve të pjesshme të reaktantëve cx, duke marrë parasysh koeficientët stoikiometrikë V. të reaksioneve specifike.
