Temperature Dependence of the Oxidation of Hydrogen with Sulfur Dioxide

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

An experimental study is performed of the mechanism of sulfur dioxide–hydrogen interaction (4Н2 + 2SО2 → S2 + 4H2О) at temperatures of 623, 673, 723, and 773 K and a pressure of 198 Torr. The mechanism is analyzed via mathematical modeling. It is found to be a chain reaction of hydrogen oxidation with sulfur dioxide, which results in the formation of molecular sulfur (S2). The process is characterized by negative Gibbs free energy ΔG723 = −49.950 kcal/mol. The potential energy surface of the (HOSO + HOSO) system is studied by various means of quantum chemistry, and the thermodynamic parameters of the НОSO + НОSO → SO + SO2 + Н2О reaction are determined. A new mechanism of the reaction, supplemented by elementary acts, is discussed. Good agreement is found between energies of activation determined experimentally and calculated using data from our numerical kinetic analysis.

About the authors

P. S. Gukasyan

Nalbandyan Institute of Chemical Physics, National Academy of Sciences of Armenia

Email: petros@ichph.sci.am
Yerevan, Armenia

E. M. Makaryan

Nalbandyan Institute of Chemical Physics, National Academy of Sciences of Armenia

Email: makaryan@mail.ru
Yerevan, Armenia

A. A. Arutyunyan

Nalbandyan Institute of Chemical Physics, National Academy of Sciences of Armenia

Email: makaryan@mail.ru
Yerevan, Armenia

A. G. Davtyan

Nalbandyan Institute of Chemical Physics, National Academy of Sciences of Armenia

Author for correspondence.
Email: makaryan@mail.ru
Yerevan, Armenia

References

  1. Справочник компании // Норникель 2017 г.
  2. Елисеев А.В. // Изв. РAH. Физикa aтмocфepы и oкeaнa. 2015. Т. 51. № 6. С. 673.
  3. Елисеев А.В., Чжан М., Гизатуллин Р.Д., Алтухова А.В. // Изв. РAH. Физикa aтмocфepы и oкeaнa. 2019. Т. 55. № 1. С. 41.
  4. Хайрулин С.Р., Керженцев М.А., Яшкин С.А. и др. // Химия в интересах устойчивого развития. 2015. Т. 23. С. 469.
  5. Rasmusen G.L., Glarborg P., Marshal P. // Proc. Combustion Inst. 2007. V. 31. P. 339.
  6. Гукасян П.С. // Хим. журн. Армении. 2009. Т. 61. № 3–4. С. 303.
  7. Mantashyan A.A., Wang H., Avetisyan A.M., Makaryan E.M. // Хим. журн. Армении. 2006. V. 59. № 4. P. 35.
  8. Mantashyan A.A. // Rus. J. of Physical Chemistry A. 2021. V. 15. № 1. P. 233.
  9. Манташян А.А., Макарян Э.М., Аракелян Л.С. // Физика горения и взрыва. 2019. Т. 55. № 2. С. 3.
  10. Гукасян П.С., Макарян Э., Давтян А., Арутюнян А. // Хим. журн. Армении. 2022. Т. 75. № 1. С. 3.
  11. Han G.B., Park N.-K., Lee T.J. // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. V. 48. № 23. P. 10307.
  12. Ishiguro A., Lio X., Nakajima T. // J. Catal. 2002. V. 206. № 1. P. 159.
  13. Zhu T., Draher A., Flytzani-Stephanopoulos M. // Appl. Catal. B: Environ. 1999. V. 21. P. 103.
  14. Han G.B., Park N.-K., Yoon S.H., Lee T.J. // Ind. Eng. Chem. Res. 2008. V. 47. № 14. P. 4658.
  15. Weigang Wang, Mingyuan Liu, Tiantian Wang & andere // Nature Communications. 2021. V. 10. P. 1.
  16. Lutz A.E., Kee R.J., Miller J.A. SENKIN: A FORTRAN-Program for Predicting Homogeneous Gas Phase Chemical Kinetics with Sensitivity Analysis // Sandia Nat. Lab. Rep. SAND-87-8248. Livermore, CA, 1987. Available at: http: www.osti.gov/scitech/biblio/5371815.
  17. Blitz M.A., Hughes K.J., Pilling M.J., Robertson S.H. // J. Phys. Chem. A. 2006. V. 110. P. 2996.
  18. Stickel R.E., Chin M., Daykin E.P. et al. // J. Phys. Chem. 1993. V. 97. P. 13653.
  19. Baulch D.L., Drysdale D.D., Horne D.G. // Symp. Int. Combust. Proc. 1973. V. 14. P. 107.
  20. Schofield K. // J. Phys. Chem. Ref. Data.1973. V. 2. P. 25.
  21. Sutherland J.W., Michael J.V., Pirraglia A.N. et al. // Symp. Int. Combust. Proc. 1988. Issue 1. V. 21. P. 929.
  22. Becke A.D. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 5648.
  23. Montgomery J.A., Frisch M.J., Ochterski J.W., & Petersson G. A. // Ibid. 2000.V. 112 (15). P. 6532.
  24. Frisch M.J., Head-Gordon M., and Pople J.A. // Chem. Phys. Lett. 1990. V. 166. P. 275. https://doi.org/10.1016/0009-2614(90)80029-D
  25. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et al. Gaussian 16, Revision C.01.Gaussian Inc. Wallingford CT, 2016.
  26. Dennington R., Keith T.A., Millam J.M. Gauss View Version 6. Semichem Inc., Shawnee Mission, KS. 2016.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (167KB)
3.

Download (34KB)
4.

Download (49KB)
5.

Download (124KB)
6.

Download (36KB)
7.

Download (183KB)

Copyright (c) 2023 П.С. Гукасян, Э.М. Макарян, А.А. Арутюнян, А.Г. Давтян

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».