Механизм Элий-Ридила

Механизм Элий-Ридила был предложен в 1943 г. Данный механизм основан на следующих предположениях:

1) Один реагент хемосорбируется;

2) Затем он реагирует со вторым реагентом из газовой фазы (без адсорбции второго реагента) с образованием адсорбированного продукта;

3) Далее продукт десорбируется.

 

Последовательность стадий соответствует следующим химическим уравнениям:

 

А_Г ßà А*

А* + В_Г ßà С*

С* ßà С_Г

 

Схематично механизм Элий-Ридила изображен на Рисунке 5.7.

 

 

 

Рис. 5.7. Схема механизма Элий-Ридила.

 

В данном механизме кинетика реакции определяется степенью насыщения поверхности реагентом А и парциальным давлением реагента В в газовой фазе. Исходя из уравнения изотермы Лэнгмюра, получаем:

 

r_ЭФ = dP_С/dt = kq_АP_В = (kK_АP_АP_В)/(1 + K_АP_А) (5.22)

 

Зависимость наблюдаемой скорости реакции от давления А при постоянном давлении В изображена на Рисунке 5.8. Вид зависимости аналогичен виду изотермы адсорбции реагента А, и скорость реакции достигает предельной постоянной величины при высоких значениях P_А.

 

Рис. 5.8. Зависимость наблюдаемой скорости реакции (r_ЭФ) от парциального давления одного из компонентов для бимолекулярной газофазной реакции, протекающей по механизму Элий-Ридила.

 

 

Примеры некоторых промышленно важных реакций, протекающих по механизму Элий-Ридила приведены в таблице 5.4.

 

Таблица 5.4.

Примеры реакций, протекающих по механизму Элий-Ридила.

Процесс	Катализатор	Уравнение реакции
Окисление этилена до этиленоксида	Ag	С2Н4 (Г) + 0,5О2* à С2Н4О
Восстановление СО2 водородом	Ni	СО2(Г) + Н2* à Н2O + СО
Окисление аммиака	Pt	NН3(Г) + 3/2О2* à N2 + 3Н2O
Гидрирование циклогексена	Ni	С6Н10 (Г) + Н2* à С6Н12
Селективное гидрирование ацетилена	Ni или Fe	С2Н2(Г) + Н2* à С2Н4

* - адсорбированный реагент.

 

Рассмотренные выше два механизма наиболее простые. В литературе описаны сотни более сложных механизмов гетерогенно-каталитических реакций и соответствующие им кинетические уравнения. Таким образом, знание механизма реакции необходимо для вывода кинетического уравнения. А знание кинетики реакции, в свою очередь, необходимо для расчета промышленного реактора.