Концентраций реагирующих веществ

В зависимости от порядков по определенному реагенту для основной и

побочных реакций можно влиять на селективность процесса.

Введем понятие дифференциальной селективности: φ΄. Она показывает

отношение скорости превращения реагента по основной реакции в целевой

продукт к общей скорости превращения реагента в текущий момент времени.

Рассмотрим простейший пример. В системе протекают две реакции:

основная:

А → R (целевой продукт), константа скорости реакции k 1, порядок реакции n 1

и побочная:

А → S (побочный продукт), конст. скорости реакции k 2, порядок реакции n 2.

Скорость превращения реагента А в целевой продукт R:

rА→R = k1∙С _Aⁿ¹

Cкорость превращения реагента А в побочный продукт S:

rА→S = k2∙С _Aⁿ²

Тогда, φ΄ равна отношению скорости превращения реагента А в целевой

продукт R, к суммарной скорости превращения реагента А в целевой R и побочный

продукт S:

φ΄= k1∙С _Aⁿ¹ / k1∙С _Aⁿ¹ + k2∙С _Aⁿ²

Делим числитель и знаменатель на величину k₁ ∙C_Aⁿ¹ и получаем:

φ΄=1/1+ k2/ k1*cn^2-n1

Проанализируем данное выражение. Дифференциальная селективность с

увеличением концентрации реагента А может как возрастать, так и убывать в

зависимости от соотношения порядков основной (n 1)и побочной реакций (n 2).

Если порядок основной реакции по реагенту больше, чем порядок по данному

реагенту в побочной реакции (n 1 > n 2), то с увеличением концентрации реагента А

дифференциальная селективность тоже возрастает: C _A ↑ φ΄↑

Если порядок основной реакции по реагенту меньше, чем порядок по данному

реагенту в побочной реакции (n 1 < n 2), то с увеличением концентрации реагента А

дифференциальная селективность будет уменьшаться: C _A ↑ φ΄↑ ↓

То есть, если порядок основной реакции по i-му компоненту больше, чем

порядок побочной реакции, то для увеличения селективности процесса следует

поддерживать высокой концентрацию этого компонента в ходе процесса (работать

при низкой степени превращения этого компонента).

Напротив, если порядок основной реакции меньше, чем порядок побочной

реакции, то с увеличением концентрации данного реагента в большей степени

будет возрастать скорость побочной реакции, и селективность будет снижаться.

Поэтому, в ходе процесса концентрация этого компонента должна быть

минимальной (работать при высокой степени превращения этого компонента).