Реактор для исследований по газо-фазной кинетике

Реактор для исследований по газо-фазной кинетике

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Т

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()842551 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Р1)М. Кл. (22) Заявлено 170879 (21) 2816453/18-25 с присоединением заявки 1 }о

Государственны Й комитет

СССР но делам изобретений и откр ыти Й

G 01 N 27/62 (23) Приоритет

Опубликовано 30.0681 Бюллетень Мо 24 (53) УДК 5 37. 56

Дата опубликования описания 30.06,81 (088. 8) (72) Авторы изобретения

P.Т.Малхасян, Г.A. Хачикян и A.Ô.Äîäoíoâ

t (7 1 ) Заявители Ереванский политехнический и нститут им. К. Маркса и Институт химической физики АН Армянской CCP (54 ) РЕАКГОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ГАЗОФАЗНОИ КИ}}ЕТИКЕ !, и} . т 1, Гн.,;

: } d . и И < (", 4 5 ,,лР,-, г,> !

1 2

Ь1

k-M (V+15lDS) t

Изобретение относится к области химической Физики и предназначено для определения констант скоростей элементарных химических реакций с участием активных частиц (атомов, радикалов и возбужденных частиц), и может найти применение в научных исследованиях llo газофаэной кинетике.

И э вест ны при боры для определе ния константы скорости элементарных химических реакций с применением массспектрометрических анализ аторов, в которых используют проточный реактор со смешением реагентов в области 15 непосредственно перед напускным конусом, отбиракщим исследуемый образец в масс-спектрометр. В качестве реагентов в этих устройствах используют нейтральные молекулы и активные ато- 20 мы, получаемые в высокочастотном разряде P) .

Основным недостатком таких известных приборов является то, что s них 25 не учитывают вклад, вносимый поверхностными эффектами, а также сравни. тельно малый диапазон измеряемых констант скоростей реакций, который лимитируется условиями проведения 30 эксперимента, не учитывающими явление диФФузии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является реактор для исследований по гаэофазной кинетике, содержащий расположенные в корпусе резонатор, трубку, в которой размещен капилляр, и напускной конус (2) .

Сильно разбавленные гелием атонии попадают по трубке в область протекания реакции, а по узкому подвижном} капилляру подают другой реагент— нейтральные молекулы, также разбавленные гелием. В известном приборе у кончика капилляра образуется диффузионное облако реагирующих веществ, которое зондируют путем относительного перемещения напускного конуса по диффузионному облаку.

Константу скорости в известном приборе определяют по формуле где коэффициент y>„m коэффициент диффузии Оь газа, подаваемого иэ капилляра в газе, подаваемом по

У широкой трубке, определяют по на842551 клону экспериментально получен- ных прямых, V — линейная скорость потока реагентов в реакторе см/с, А — абсолютная концентрация активных атомов, находящихся в трубке, которая на этом приборе должна поддерживаться постоянной, мап/си

Определение константы скорости на известном приборе процесс весьма трудоемкий, так как необходимо предварительно получить две графические

6 (Ea37fsl) =r„ x)

И

Ill,)o /(3 =К (к), где В), (В) и В) — концентрация молекул, подаваемых через подвижный капилляр беэ реакции.((В)), с реакцией

{ГВ)) и на бесконечности беэ реакции ((В)о) в зависимости от координаты зондируемой точки диффузионного обла ка х.

Вычислив угловые коэффициенты этих прямых, получают значения постоянных ), и D> после чего исследователю йа известном приборе еще следует определить абсолютную концентрацию атомов А), подаваемых по широкой части трубки, поддерживая ее постоянной.

Определение точного абсолютного значения активных атомов $A) трудоемко, так как требует проведения калибровки и т.д, Таким образом, известное устройство не обладает достаточной точностью, а процесс измерения на нем сложен.

Цель изобретения — повышение точности измерения константы скорости реакции.

Поставленная цель достигается за счет того, что в реакторе для исследований по газофазной кинетике, содержащем расположенные в корпусе резо-. натор, трубку, в которой размещен капилляр, и напускной конус, резонатор установлен в трубке с возможностью перемещения вдоль ее оси и жестко скреплен с проходящим через него капилляром, конец которого выведен из резонатора.

На чертеже представлена схема реактора.

Реактор содержит размещенные в корпусе коаксиальный четвертьволновый резонатор 1 с внутренним 2 и внешним 3 проводниками коаксиальной линии. Внутри резонатора проходит капилляр 4, который жестко скреплен с резонатором и конец которого выведен иэ резонатора. Резонатор установлен в трубке 5 с возможностью перемещения вдоль ее оси, Капилляр 4 расположен на некотором расстоянии х от напускного конуса б. В конце капил ляра расположено диффузионное облако 7.

Реактор работает следующим образом.

Разряд, осуществляемяй между внутренним 2 и внешним 3 электродами коаксиального четвертьволнового резонатора 1, приводит к образованию активных атомов и воэбужценных молекул в кварцевом капилляре 4, через который подается гаэ. Так как область электрического поля экранируется от остальной части реактора, то разряд горит лишь в капилляре, кончик которого выходит иэ области действия электрического поля резонатора, и так как разряд по длине простирается до кончика капилляра, то и образование активных атомов и возбужденных частиц происходит непосредственно перед диффузионным облаком 7 — областью смешения с молекулярным реагентом, подаваемым по трубке 5 Концентрация подаваемых

Щ по трубке 5 молекулярных. реагентов берется с избытком и она остается постоянной в течение измерения константы.В этих условиях константа скорости элементарной химической реакции опре 5 деляется обычной сравнительной простой формулой

fA) () х

К= где — относительное изменение концентрации акти в ных ча с(Ч тиц.(A) подаваемых через капилляр, В) — абсолют ная концентрация нейтральных частиц, подаваемых по трубке 5 реактора частиц/см — линейная скорость потока, см/с;

Х вЂ” расстояние между концом капилляра и отверстием в

40 напускной конус, см (при х меньше п,1к V/D х0,1 см, где R — радиус широкой трубки).

Повышение точности измеренной Кон4 станты обеспечивается тем, что в устройстве константа скорости элементарного химического акта определяется по непосредственно измеряемому относительному изменению концентрации активных частиц, т.е. нет необходимости измерять их абсолютную концентрацию. Точность измерений повышается также вследствие значительного сокращения времени измерения одной константы, так как в предлагаемом устройээ стве отпадает необходимость в снятии двух экспериментальных зависимостей для определения коэффициента, . уменьшение времени измерения позволяет повысить точность измерений, так

gp как уменьшаются значения флуктуаций параметров система. Нет необходимости и во введении калибровочного газа и газа-разбавителя в реактор и раз, ряд (например, аргона .и гелия). Т.е. измерения проводятся в более простой

842551 по составу системе, что исключает возможные побочные нежелательные эффекты, вносите добавками и приводит к экономии этих газов. На предлагаемой установке .константа определяется по зависимости интенсивности пика масс-спектра именно данной активной частицы (например, атомов, поступакщих из реактора), поэтому присутствие примесей и других активных частиц, поступающих по капилляру из разряда, не влияет на точность измерения и, .следовательно, требуется лишь обеспечить необходимую чистоту нейтрального газа, .подаваемого по широкой трубке. Определение координаты х и линейной скорости V в обоих случаях производится аналогичным образом.

Реактор позволяет также в значительной мере упростить процесс измерения константы скорости. 20

Особенностью предлагаемого реактора является также то, что он позволяет изучать реакции с участием возбужденных частиц, поступакших из разрядника, прямым способом по зависимости соотнсшений b(A")/(А")от расстояния хконца капилляра от отверстия напускного конуса, где (A") - концентрация возбужденных частиц (атомов и и мекул).

Кроме того, при общих давлениях в капилляре 10 - 10 мм рт.ст. реактор может работать без разбавления инертным газом.

Формула изобретения

Реактор для исследований по гаэофазной кинетике, содержащий расположенные в корпусе резонатор, трубку, в которой размещен капилляр, и напускной конус, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, резонатор установлен в трубке с воэможностью перемещения вдоль ее оси и жестко скреплен с проходящим через него капилляром, конец которого выведен из резонатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Прикладная масс- спектрометрия.

Под ред.. К.И. Зиминой и др. Гостоптехиздат 1958, с. 116.

2. Проблемы кинетики элементарных химических реакций. Под ред. С.З.Рогинского. М., "Наука", 1973,с. 13 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 5069/47

Тираж 907 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная,4