物理化学(もしかしたら無機化学かもしれません)について質問させて下さい

物理化学(もしかしたら無機化学かもしれません)について質問させて下さい。

只今大学院入試に向けて勉強中のものです。

物理化学の過去問を解いていて、問題が言っている反応式が全くわかりません。
問題自体は反応速度論の問題なのですが、反応速度を求めるための反応式が分からないので、どうか分かる方、よろしくお願いします。

アンモニアの重水素化反応で、
D2(分圧p)は、解離して強く大量に吸着(Kp＞＞1)
NH3(分圧p')は別のサイトに吸着(これを表すパラメータをK'p’と表すとする)
この場合の反応速度式を誘導せよ。

疑問点
(1)重水素化の反応式が分からない→反応速度式を考えようがない
(2)別のサイトに吸着するという意味
(3)そもそも吸着という状態がよく分からない

ちなみにですが、
重水素化、吸着ともに習ったことがありません。
アトキンス、演習本etcでいろいろと調べて考えてみたのですが、反応式が作れません。
どうか分かる方、よろしくお願いします。

No.1 ベストアンサー 回答者： waamos 回答日時： 2010/06/05 02:13

固体触媒の問題ですね。

吸着→反応の２段構えになります。
固体表面の吸着サイトを、あたかも物質のように扱ってしまえば
普通の速度式の問題と大して変わりません。

(1) アンモニアの吸着

　　NH3(gas) + SiteA　⇔　NH3(adsorbed)
　　Kp = K(吸着)/K(脱離)　・・・(1)

　　平衡状態では、脱離速度と吸着速度が釣りあうから
　　K(吸着)×[NH3](1-θ) = K(脱離)×θ　・・・(2)
　　θはSiteAをアンモニアが占める割合（被覆率）

※を代入して θ = Kp[NH3]/(1+Kp[NH3])　・・・(3)

(2)D2の吸着

　　D2(g) + 2 SiteB ⇔ 2D(ad)
　　λ = √Kp'√[D2] / (1 + √Kp’√[D2])　・・・(4)
　　λはSiteBを重水素が占める割合

(3)表面での反応
　　NH3(ad) + D2(ad) →　NH2D(ad) + HD(ad)
　　反応速度ν= k(反応)×θ×λ　・・・(5)

式(5)に(3)(4)を代入すると答えになります。


吸着は「固体の特定の場所Siteと吸着分子が結合してる」と
思えばオッケーです。NH3 + Site → NH3-Site
もし吸着サイトが共通なら、SiteA = SiteBだから、
※※はK(吸着)×[NH3](1-θ-λ) = K(脱離)×θに変更です。

[A]は理想気体を仮定して、[A] = n/V = P/kTで圧力に直します。

「マッカリーサイモン　物理化学」の下巻
「31. 固体と表面化学」に詳しく載っています。

この回答へのお礼

とても分かりやすくありがとうございます！！

マッカーサイモンの物理化学も見ましたが、すっきり分かりました。
ありがとうございました。

お礼日時：2010/06/06 12:17