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阿壩燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理

作者:小編 瀏覽量:6033 時(shí)間:2024-03-06 00:00:00

信息摘要:

燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理,燃?xì)獾娜紵磻?yīng)是一種化學(xué)反應(yīng)。它也遵循化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本原理。   燃?xì)獾娜紵瘜W(xué)反應(yīng),在通常情況下屬于單相反應(yīng),只有在特殊情況下,才出現(xiàn)固體碳粒,麗發(fā)生多相反應(yīng)。   對(duì)于燃燒化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)速...

燃?xì)獾娜紵磻?yīng)是一種化學(xué)反應(yīng)。它也遵循化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本原理。
  燃?xì)獾娜紵瘜W(xué)反應(yīng),在通常情況下屬于單相反應(yīng),只有在特殊情況下,才出現(xiàn)固體碳粒,麗發(fā)生多相反應(yīng)。
  對(duì)于燃燒化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)速度通常采用單位時(shí)間;單位體積內(nèi)燃燒掉的燃料數(shù)量或消耗掉的氧量或燃燒放出的熱量來(lái)表示。例如,在燃燒技術(shù)中常常采用爐膛的容積熱強(qiáng)度qv,單位是kJ/m3·h或kW/m3來(lái)表征燃燒反應(yīng)速度。
  燃?xì)獾娜紵瘜W(xué)反應(yīng)速度的大小,取決于反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)與進(jìn)行反應(yīng)的條件。影響反應(yīng)速度的主要因素仍然是反應(yīng)物質(zhì)的濃度、溫度、壓力和催化條件等。

  一、鏈反應(yīng)

  除了分子熱活化理論以外,闡明化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的另一重要理論就是鏈鎖反應(yīng)理論。
  根據(jù)這個(gè)理論,化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程實(shí)際上不是按照反應(yīng)方程式來(lái)進(jìn)行的,而是要經(jīng)過(guò)中間階段,產(chǎn)生中間活性產(chǎn)物(或稱(chēng)活化中心)。這些中間活性產(chǎn)物大都是不穩(wěn)定的自由原子或離子,它們與原反應(yīng)物反應(yīng)時(shí),所需的反應(yīng)活化能小得多,使化學(xué)反應(yīng)避開(kāi)了高能的障礙,所以它們很容易直接發(fā)生反應(yīng),得到反應(yīng)最終產(chǎn)物的同時(shí),又形成新的中間活性產(chǎn)物。所以,一旦中間活性產(chǎn)物形成,不僅本身發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而且還導(dǎo)致一系列新的活化中心發(fā)生化學(xué)反應(yīng),就象鏈鎖一樣,一環(huán)扣一環(huán)地相繼發(fā)展,使反應(yīng)進(jìn)行得非常迅速,瞬間完成。
  鏈反應(yīng)具有十分重要的意義。不僅燃?xì)獾娜紵捅▽儆阪湻磻?yīng),還有很多工藝過(guò)程,例如高分子的加成聚合反應(yīng)、碳?xì)浠衔锏柠u化和氫化都與鏈反應(yīng)密切相關(guān)。
  鏈反應(yīng)的歷程包括:
  (1)鏈的形成 這是由原反應(yīng)物生成活性中間產(chǎn)物的過(guò)程,是鏈反應(yīng)中最困難的階段,它需要足夠的能量來(lái)分裂原反應(yīng)物,一般借助光化作用、高能電磁輻射或微量活性物質(zhì)的引入來(lái)頭現(xiàn)。
  (2)鏈的增長(zhǎng) 這是由活性中間產(chǎn)物與原反應(yīng)物作用,產(chǎn)生新的活性中心的過(guò)程。它有兩種類(lèi)型:
  直鏈反應(yīng),或叫不分支鏈反應(yīng),指每一步中間反應(yīng)都是由一個(gè)中間活性產(chǎn)物與反應(yīng)物作用。再產(chǎn)生出一個(gè)新的活化中心,鏈以直鏈形式增長(zhǎng):
  分支鏈反應(yīng),是指一個(gè)中間活性產(chǎn)物與反應(yīng)物作用,產(chǎn)生出多于一個(gè)的活化中心。鏈形成分枝,使反應(yīng)速度急劇增長(zhǎng),甚至引起爆炸:
  (3)鏈的中斷 指活性中心的銷(xiāo)毀。主要包括:器壁中斷、空間中斷等。

  二、燃?xì)馊紵磻?yīng)機(jī)理

  燃?xì)獾娜紵磻?yīng)都屬于鏈鎖反應(yīng)。比如,氫的燃燒屬于典型的分支鏈鎖反應(yīng),其反應(yīng)歷程可表示如下:
 

  其中,M*為某種高能量的活化分子;
  其中,①反應(yīng)活化能最高約為58.6mJ/mol,反應(yīng)最慢;
  上標(biāo)“·”為活化中心。
  將鏈增長(zhǎng)的三個(gè)基元反應(yīng)綜合起來(lái),就可得到該反應(yīng)的單個(gè)鏈鎖環(huán)節(jié)總的效果:
 




 

 


  表明,一個(gè)自由氫參加反應(yīng)生成兩個(gè)H20分子的同時(shí),又生成三個(gè)新的自由氫。一枝分三枝:就是典型的分支鏈鎖反應(yīng)。假如上述環(huán)中形成的三個(gè)活化中心都銷(xiāo)毀,這個(gè)鏈鎖環(huán)節(jié)的反應(yīng)就中斷了。
  該鏈環(huán)的總反應(yīng)速度,由鏈增長(zhǎng)的第一反應(yīng)(即活化能最高的反應(yīng))速度來(lái)決定。所以反應(yīng)速度可表示為:
 




 


  式中 K——化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù);
  T——絕對(duì)溫度;
  E——反應(yīng)活化能;
  R——通用氣體常數(shù);
  C——反應(yīng)物濃度。
  一氧化碳的燃燒反應(yīng),也具有象氫燃燒的那樣分支鏈鎖反應(yīng)的特征,而且實(shí)踐證明,CO只有存在H20的情況,才有可能開(kāi)始快速的燃燒反應(yīng)。正由于在CO燃燒中,有H20參加,使成為復(fù)雜的分支鏈鎖反應(yīng)。
  甲烷等碳?xì)浠衔锏娜紵磻?yīng),也屬于分支鏈鎖反應(yīng),而且遠(yuǎn)比氫及一氧化碳的反應(yīng)復(fù)雜。燃燒反應(yīng)中,新的鏈環(huán)節(jié)大多要依靠中間生成物的分解,屬于蛻化了的分支鏈鎖反應(yīng)。由于問(wèn)題的復(fù)雜性,目前還沒(méi)有關(guān)于這類(lèi)反應(yīng)的明確的動(dòng)力學(xué)機(jī)理。

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