Экспериментальное определение равновесного состава реакционной массы и константы равновесия

Когда точные данные по термодинамическим функциям в литературе отсутствуют, для количественного расчёта константы равновесия приходиться прибегать к экспериментальному определению равновесия обратимых химических реакций.

Методы экспериментального определения константы равновесия основаны на анализе состава реакционной смеси после достижения её состояния равновесия. Для получения надёжных результатов кроме обычной проверки на воспроизводимость необходимо ставить эксперименты таким образом, чтобы состояние равновесия достигалось с разных сторон, т. е. при первоначальном протекании как прямой, так и обратной реакции. Только совпадение (в пределах ошибки опыта) аналитических данных по составу реакционной массы может в этом случае гарантировать, что изучается истинное равновесие.

Основные экспериментальные приёмы для измерения констант равновесия делятся на две группы: статические и динамические методы.

При статических методах используют периодически действующий реактор и ведут химический процесс в нём до тех пор, пока результаты анализа реакционной массы не окажутся практически совпадающими.

Рис.2.1. Реактор периодического действия и кинетические

кривые равновесных процессов

Начиная с этого момента кинетические кривые С_i= f (t) x_i = f(t) для всех исходных веществ и продуктов реакции будут параллельны оси абсцисс, что и отвечает состоянию равновесия (рис.2.1).

Динамические методы основаны на использовании реакторов вытеснения, которые особенно удобны для изучения равновесия газофазных и жидкофазных гетерогенно-каталитических реакций. В этом случае постоянно увеличивают время пребывания реакционной массы в реакторе, пока на выходе будет достигнут практически постоянный состав реакционной массы, соответствующий рис.2.1. После определения равновесных концентраций (мольных долей, парциальных давлений и т. д.) статическим или динамическим методом расчёт констант равновесия проводят по уравнениям (2.1-2.6).

В представленной работе используется статический метод исследования константы равновесия.