Лекция №6. Кинетика гетерогенных процессов

Кинетика гетерогенных процессов.

Гетерогенными называются реакции, протекающие на поверхности раздела фаз. Примеры: испарение, кристаллизация, растворение газа или твердого вещества в жидкости, горение твердого вещества или жидкого топлива, окисление металлов и другие процессы.

Скорость гетерогенных процессов - это величина, равная:

Гетерогенный процесс состоит из следующих стадий:

1. Подвод исходных веществ к поверхности раздела фаз (диффузия).

2. Переход вещества через границу раздела фаз или химическая. реакция на поверхности.

3. Отвод от поверхности продуктов реакции.

Пример:

Скорость суммарного процесса определяется наиболее медленной стадией.

Различают следующие случаи:

1)<<- говорят, реакция протекает в кинетической области (в кинетическом режиме);

2) <<- реакция протекает в диффузионной области;

3) ≈- реакция протекает в переходной области.

Диффузия – это процесс переноса вещества, в результате которого происходит выравнивание концентрации.

Первый закон Фика.

где dm – масса вещества переносимого за время dt через поверхность, перпендикулярную диффузионному потоку площадью S в направлении диффузионного

потока; D – коэффициент диффузии; - градиент концентрации. Если направление оси х выбрано в направлении диффузионного потока, то <0, dm>0.

С ростом температуры скорость диффузии увеличивается. Коэффициент диффузии равен , здесь Е_d- энергия активации диффузионного процесса, она обычно значительно меньше чем энергия активации реакции. Поэтому с ростом температуры скорость диффузии растет медленнее, чем скорость реакции. Если при некоторой температуре процесс протекал в кинетической области (<< ) то при повышении температуры процесс может перейти в диффузионную область (<<).

Скорость диффузии может быть увеличена путем искусственного перемешивания (конвективная диффузия).

Дата добавления: 2014-01-05