Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

МАКСИМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ ОКИСЛЕНИЯ АЗОТА ПРИ СМЕШЕНИИ ГАЗА С ВОЗДУХОМ

Тумашик И.В. 1 Антипина С.Г. 1
1 Волжский политехнический институт
1. Киба А.А., Муратшина Э.Р., Антипина С.Г. Максимальная скорость окисления оксида азота // Успехи современного естествознания. – 2012. – № 4.
2. Ахметов Н.С., Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 2003.
3. Трифонов Д.Н. Как были открыты химические элементы / Трифонов Д.Н., Трифонов В.Д – М.: Просвещение, 1980.
4. Письменный Д.Т. Конспект лекций по высшей математике: Полный курс. – М: Айрис-пресс, 2005.

Азот был открыт почти одновременно несколькими исследователями. Британский химик и физик Генри Кавендиш получил азот из воздуха (1772 г), пропуская последний через раскаленный уголь, а затем через раствор щелочи для поглощения углекислоты. Кавендиш не дал специального названия новому газу, упоминая о нем как о мефитическом воздухе. В это же время другой британский исследователь Джозеф Пристли проводил серию экспериментов, в которых также связывал кислород воздуха и удалял полученный углекислый газ, то есть также получал азот. Он считал, что процесс был противоположным – не кислород удалялся из газовой смеси, а наоборот, в результате обжига, воздух насыщался флогистоном. Оставшийся воздух (азот) ученый назвал насыщенным флогистоном. Хотя Пристли, смог выделить азот, он не понял сути своего открытия, поэтому и не считается первооткрывателем азота. Официально открытие азота обычно приписывается шотландскому химику и ботанику Даниэлю Резерфорду, опубликовавшему в 1772 г. диссертацию «О фиксируемом воздухе, называемом иначе удушливым», где впервые описаны некоторые химические свойства азота.

Азот в соединении с кислородом образует ряд бинарных соединений: оксид диазота – N2O, оксид азота – NO, триоксид диазота – N2O3, диоксид азота – NO2, пентаоксид диазота – N2O5. Недавно были обнаружены димер диоксида азота (NO2)2 и четыре малостабильных соединения: нитрозилазид NON3, нитрилазид NO2N3, тринитрамид N(NO2)3 и нитратный радикал NO3.

Рассмотрим оксид азота (II) (диоксид азота). NO2 отличается высокой химической активностью. Он взаимодействует с неметаллами ( фосфор , сера и углерод горят в нём). Применяется при производстве серной и азотной кислот , в качестве окислителя в жидком ракетном топливе и смесевых взрывчатых веществах. При смешении газа, содержащего NO с кислородом, максимальная скорость окисления соответствует концентрации кислорода в смеси 33,3 % [1]. Определим концентрацию кислорода, обеспечивающую максимальную скорость реакции, при смешивании газа с воздухом. Скорость реакции 2NO + O2 = 2NO2 выражается формулой V= k∙x2y, где x, y – концентрации NO и O2 соответственно. Обозначим за 1 объем газа, содержащего оксид азота. Добавим к данному газу n объемов воздуха. Пусть a – объемная доля NO в исходном газе, тогда концентрация NO в полученной смеси равна mod55.wmf. Так как в воздухе содержится 20,9 % кислорода, то его концентрация в смеси будет равна mod56.wmf. В этом случае скорость реакции окисления выражается формулой

mod57.wmf.

Найдем максимум составленной функции. При вычислении производной по переменной n получим:

mod58.wmf.

Следовательно, функция V имеет единственную неотрицательную критическую точку n=1/2. Для определения характера экстремума найдем вторую производную функции V в точке n=1/2:

mod59.wmf.

Так как вторая производная функции в критической точке отрицательна, то n=1/2 – точка максимума данной функции.

Следовательно, для обеспечения максимальной скорости окисления NO объем газа, содержащего оксид азота, должен в два раза превышать объем добавляемого воздуха. При этом концентрация кислорода в смеси будет равна

mod60.wmf, т.е. 6,97 %.


Библиографическая ссылка

Тумашик И.В., Антипина С.Г. МАКСИМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ ОКИСЛЕНИЯ АЗОТА ПРИ СМЕШЕНИИ ГАЗА С ВОЗДУХОМ // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 5-2. – С. 230-230;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=34095 (дата обращения: 22.02.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674