Введение в теорию

Из классической термодинамики известно, что возможность протекания химической реакции определяется величиной изменения свободной энергии Гиббса процесса:

G_p = H_p - T S_p (8.1)

или

G_p = G_кон. – G_исх.. (8.2)

Известно также, что необходимым условием протекания процесса является отрицательное значение изменения свободной энергии Гиббса. Для всех углеводородов (кроме ацетилена) с повышением температуры свобод­ная энергия возрастает, причем для алканов и циклоалканов с большим уско­рением, чем для алкенов, алкадиенов и аренов. Вследствие этого соот­ношение термоустойчивости различных углеводородов с изменением тем­пературы меняется: до 227 ^оС более устойчивы алканы, а при более высоких температурах более устойчивы алкены, алкадиены и арены. Отсюда следует вывод, что для переработки алканов в алкены достаточно простого нагрева реакционной системы до достаточно высокой температуры. Однако алке­ны при любой температуре обладают высокой реакционной способ­ностью, в том числе и к реакциям полимеризации. Кроме того, даже при относительно низких температурах возможен распад углеводородов на элементы. Поэтому общее равновесие системы со временем смещается в сторону образования водорода, метана, смол и кокса. При этом время пребы­вания реагентов в реакционной зоне становится решающим фактором, определяющим состоя­ние системы и соотношение продуктов реакции. В целом конечный состав и соотношение продуктов процесса в большой степени зависят от кинети­ческих условий в реакционном пространстве системы.