расчет концентрации по pH

[amandra]

спасибо, это и хотел услышать, точнее удостовериться

теперь вот еще что хотел обсудить.
хочу понять, верно ли выбрал уравнения описывающие динамику перемешивания двух ждикостей с протеканием химической реакции
сами уравнения :
[img]http://exchange.chemport.ru/dir/уравнения.JPG[/img]
D - коэффициент диффузии, V - скорость движения жидкости
k - константа скорости химической реакции
жидкость движется по трубей определенной длины и ширины

amik: amandra, просьба посмотреть, как вставляются картинки в тело сообщения и действовать в соответствии...

http://www.chemport.ru/guest2/viewtopic.php?t=3272

[arkansas]

amandra, Ваши уравнения хорошо бы описывали процесс взаимодействия двух гомогенных жидкостей. Например, известковой воды и серной кислоты, с коэффициентами диффузии протона и гидроксила в воде. Но известковое молоко с H2SO4 - это чрезвычайно сложная по химической кинетике система. При ее описании надо учитывать возможность протекания реакции как с гидроксид-ионами в растворе, так и с нерастворенным Ca(OH)2, и в этом случае скорость будет пропорциональна концентрации и свободной поверхности частиц извести. На поверхности Ca(OH)2 будет идти кристаллизация малорастворимого сульфата, и скорость его растворения и осаждения будет сложным образом зависеть от рН и концентрации сульфат-иона. При покрытии всей поверхности гидроксида реакция может вообще прекратиться, несмотря на присутствие непрореагировавших компонентов. Короче, я бы лично не взялся именно за такую магистратскую работу ни за какие коврижки.

[amandra]

все что мне понятно - это надо изменить уравнения
как?)))

[arkansas]

В правой части первого уравнения (серная кислота) нужно добавить член что-то типа -k2*4*pi*r^2*C1, где 4*k*pi*r^2 - доля свободной поверхности Са(ОН)2 для сферических частиц радиуса r. Во второе ур-е - вклад от растворения извести: +k1*4*pi*r^2. И в систему ввести третье уравнение относительно dr/dt. Каков будет его вид, точно сказать не могу, нужно смотреть оригинальные работы по кинетике процесса, если они существуют.
Возможно, вид будет примерно такой (диффузией пренебрегаем):
2*pi*r*dr/dt=-(k2+k3)*C1*4*pi*r^2+(k4*C1+k5)*(1-4*pi*r^2)-V2*dC2/dy,
где сумма в первом слагаемом пр. части отражает вклад реакции нейтрализации и кристаллизации сульфата, а во втором - регенерацию поверхности за счет обычного растворения сульфата и образования гидросульфата. И это все в приближении монодисперсности извести.
В обменнике выложил релевантную статью, не смотрел даже бегло. Кинетику стоит просить поискать, у кого есть доступ к сайфайндеру.

[amandra]

В правой части первого уравнения (серная кислота) нужно добавить член что-то типа -k1*r^2*C1, где 4*k*pi*r^2 - доля свободной поверхности Са(ОН)2 для сферических частиц радиуса r. И еще в систему ввести третье уравнение относительно dr/dt. Каков будет его вид, точно сказать не могу, нужно смотреть оригинальные работы по кинетике этого процесса.
Возможно, вид будет примерно такой (диффузией пренебрегаем):
2*pi*r*dr/dt=-(k2+k3)*C1*4*pi*r^2+(k4*C1+k5)*(1-4*pi*r^2)-V2*dC2/dy,
где сумма в первом слагаемом пр. части отражает вклад реакции нейтрализации и кристаллизации сульфата, а во втором - регенерацию поверхности за счет обычного растворения сульфата и образования гидросульфата. И это все в приближении монодисперсности извести.
В обменнике выложил релевантную статью. Кинетику стоит просить поискать, у кого есть доступ к сайфайндеру.

спасибо, можете пояснить коэффициенты r, k1, k2, k3, k4, k5, V2 и их числовое значение..ориентировочное

[arkansas]

Численное значение коэффициентов привести не могу даже ориентировочно, поскольку специально этим не занимался, а уравнение написано, исходя из очень общих предположений (может быть, и неверно).
r - не коэффициент, а функция, радиус частиц.
V2- скорость движения пульпы Ca(OH)2, как и у Вас
k1- константа скорости растворения Ca(OH)2
k2- константа скорости реакции кислоты с твердым Са(ОН)2
k3- константа скорости кристаллизации сульфата кальция
k4- константа скорости растворения сульфата кальция
k5- константа скорости образования гидросульфат-иона из твердого сульфата кальция
Далее нужно искать соответствующую литературу. Некоторые константы вроде бы можно определить из выложенной статьи, либо обратиться напрямую к итальянцам.
Теперь пора исправить третье уравнение на первоначально задуманный вариант. S - чистая поверхность частиц Са(ОН)2 (зависит от их радиуса и степени незаполненности сульфатом):

Соответственно добавки в уравнения для скорости изменения концентрации Н+ и ОН- будут

[amandra]

а если считать, что химическая реакция дойдя до pH-метра закончилась, то как могу упроститься уравнения?

[arkansas]

Если реакция закончилась, то в общем случае один из реагентов будет в избытке, а концентрация другого (и производная по времени) равна нулю. Тогда определение рН по концентрации или наоборот сведется к тривиальной задаче по аналитической химии.

[amandra]

с учетом того, что реакция заканчивается, то по графику
pH<7 - по кислоте
pH>7 - по щелочи?

[arkansas]

По кислоте - да, а по щелочи - опять будут проблемы. рН насыщенного раствора Са(ОН)2 будет всегда около 12.3-12.4, поэтому по рН можно судить о том, сколько в избытке гидроксида, только если 7<рН<12.3. В противном случае (в условиях равновесия) гидроксид-ион сосуществует с нерастворенным гидроксидом кальция, и общее содержание щелочи будет неизвестно

[amandra]

По кислоте - да, а по щелочи - опять будут проблемы. рН насыщенного раствора Са(ОН)2 будет всегда около 12.3-12.4, поэтому по рН можно судить о том, сколько в избытке гидроксида, только если 7<рН<12.3. В противном случае (в условиях равновесия) гидроксид-ион сосуществует с нерастворенным гидроксидом кальция, и общее содержание щелочи будет неизвестно

в этом проблемы нет
условия проведения нейтрализации такие, что выше 8,5 pH никогда не доводят, и при автоматическом управлении это так же это условие должно соблюдаться...