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Kinetik und Mechanismen der heterogenen Katalyse

Validierung des Modells

Zur experimentellen Bestimmung des zutreffenden Modells können die unterschiedlichen Kurvenverläufe eines Geschwindigkeit-Partialdruck-Diagramms herangezogen werden.

Variiert man für den Fall einer bimolekularen Reaktion A + B C den Partialdruck einer Komponente, während man den Partialdruck der anderen Komponente konstant hält, so ergeben sich unterschiedliche Abhängigkeiten der Reaktionsgeschwindigkeit:

Verlauf bei Langmuir-Hinshelwood

A Adsorb + B Adsorb C p B = const

Man kann den Verlauf in drei Bereiche unterteilen:

  1. K A p A 1 Im Geschwindigkeitsgesetz r c = d p C d t = k θ A θ B = k K A p A K B p B ( 1 + K A p A + K B p B ) 2 ist das Produkt K A p A im Nenner vernachlässigbar. Es folgt: r c k K A p A K B p B ( 1 + K B p B ) 2 k ' p A Die Reaktionsgeschwindigkeit ist proportional zum Partialdruck von A
  2. K A p A = K B p A Die Reaktionsgeschwindigkeit ist maximal, wenn θ A = θ B
  3. 1 + K A p A 1 Im Geschwindigkeitsgesetz r c = d p C d t = k θ A θ B = k K A p A K B p B ( 1 + K A p A + K B p B ) 2 ist die Summe 1 + K B p B im Nenner vernachlässigbar. Es folgt: r c k " K A p A 1 p A Die Geschwindigkeit ist proportional zu: 1 p A

Herleitung

Man erhält folgenden Verlauf:

Abb.1

Verlauf bei Eley-Rideal

Die Geschwindigkeit ist bei konstantem Partialdruck von B nur vom Bedeckungsgrad von Edukt A abhängig. Der Verlauf der Kurve folgt somit der Langmuir-Isotherme. r c K A p A 1 + K A p A

Abb.2

Siehe auch: Adsorption

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