3.3. Сложные реакции.

Закономерности скоростей этапов сложной реакции такие же, как и для простой. Рассмотрим влияние условий протекания процесса на дифференциальную селективность и способы ее увеличения.

Параллельная схема превращений: ,

где - соответственно константы скоростей реакций; - значения энергии активации; - порядки этапов реакции. Приняв за целевой продукт, получим значение дифференциальной селективности:

.

По данной зависимости можно проанализировать как влияет на дифференциальную селективность концентрация исходного вещества и температура.

Если порядки параллельных этапов реакции одинаковы , то

- дифференциальная селективность не зависит от концентрации (см. рис. 6).

Рис. 6 Зависимость дифференциальной селективности от концентрации при различных порядках основной и побочной реакции.

Если , то ,тогда с уменьшением концентрации уменьшается до нуля. С увеличением дифференциальная селективность растет и стремится к единице.

Вывод. Параллельную реакцию при выгодно для достижения высокой селективности процесса проводить при больших концентрациях исходного вещества.

Если , то ,тогда влияние концентрации на селективность будет обратным. С уменьшением концентрации стремится к единице. С увеличением дифференциальная селективность уменьшается до нуля.

Вывод. Параллельную реакцию при выгодно для достижения высокой селективности процесса проводить при малых значениях концентрации исходного вещества.

Для определения влияния температуры на селективность параллельной реакции уравнение (7) запишем в виде

Учитывая, что , получим

При постоянной концентрации характер влияния температуры на селективность будет зависеть только от соотношения энергии активации основной и побочной реакций .

Если , то не зависит от температуры ( изменяются симбатно).

Если , то, как видно из (9) с увеличением температуры будет также увеличиваться (растет быстрее, чем ).

Если , то с ростом температуры будет уменьшаться ( растет медленнее, чем ).

Последовательная схема превращений: ,

где - соответственно константы скоростей реакций; - значения энергии активации. Приняв за целевой продукт и предположив, что обе реакции первого порядка, получим значение дифференциальной селективности:

Дифференциальная селективность зависит от концентраций двух реагентов. В этом случае зависимость дифференциальной селективности от концентрации будет иметь вид, проиллюстрированный на рис.7

Рис. 7 Зависимость дифференциальной селективности от концентрации основного реагента для последовательной реакции.

Из (10) видно, что при некотором соотношении и , а именно , скорость образования вещества из и скорость превращения в будут равны, и дифференциальная селективность по продукту станет равной нулю. При дальнейшем увеличении этого соотношения дифференциальная селективность по продукту станет отрицательной.