Читать онлайн «Кинетика и термодинамика химических реакций в низкотемпературной плазме»

КИНЕТИКА И ЕРМОДИНАМИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ i НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА им. А. В. ТОПЧИЕВА Кинетика и термодинамика химических реакций в низкотемпературной плазме ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» Москва 19 63 537 56'536. 48:541. 124/. 128 ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР профессор Л. С. ПОЛ АК Введение Химические процессы в низкотемпературной плазме и плазменных струях при температурах — 103—5-104 °К привлекают к себе все возрастающее внимание. В этой области температур и в специфических условиях плазмы существенную роль начинают играть отклонения от классического описания химических процессов, связанные с неравновесностью и релаксационными свойствами систем, коллективными эффектами и особенностями элементарных актов (в первую очередь актов столкновений различных частиц). Вместе с тем одной из основных тенденций развития современной химической технологии является все более широкое использование высоких температур и скоростей, малых времен контакта и т. д. Эта тенденция отчетливо проявляется в развитии высокотемпературной плазмохимической технологии. Надо иметь в виду, что существующая в настоящее время теория скоростей химических реакций не применима в области, где EaKT^kT. Поэтому при исследовании плазмохимических процессов, которые в значительной степени протекают в этой области, приходится преодолевать большие трудности. Вопросы термодинамики плазмохимических процессов (так же как и всей высокотемпературной химии) разработаны сравнительно подробно. Определено большое число констант и созданы методы расчета термодинамических величин и констант равновесия. Термодинамический подход к высокотемпературным процессам может быть кратко пояснен следующим образом. Имеем: AG = AH — TAS и AG- — RTlnK, (причем условие равновесия будет иметь вид AG = 0), где AG — изменение изобарного потенциала; АН — изменение энтальпии; AS — изменение энтропии; К — константа равновесия. Легко видеть, что с повышением температуры возрастает роль з энтропийного фактора. Так как для многих газовых реакций изменения А# и AS с температурой невелики по сравнению с изменением 7\ то Г AS и AG можно приближенно считать линейными функциями Ту a In К — линейной функцией \/Т. Поэтому при высоких температурах и постоянном давлении наиболее существенными должны быть процессы диссоциации, дезагрегации, разложения, что связано с возрастанием роли энтропийного фактора. Однако действительная картина сложнее. Ранее существовавшие представления об упрощении химических соотношений при высоких температурах оказались односторонними. Наряду с процессами диссоциации сложных веществ, резким повышением реакционной способности и возрастанием скоростей реакций, осуществляются процессы, приводящие к образованию соединений, не существующих при обычных температурах, а также новых видов частиц (например, СаС1, А120, А10, SO, SiO или С3, С9, Na2, Ва203 и др. ). Тем не менее термодинамические расчеты дают большую и полезную информацию о плазмохимических процессах.