Особенности кинетики гетерогенных реакций

Особенности кинетики гетерогенных реакций заключаются в том, что они развиваются на границе раздела фаз.

С учетом этого, что отличает гетерогенные системы от гомогенных, скоростьопределяющими стадиями могут являться не только отдельные элементарные стадии химической реакции, но и физические процессы, в частности определяющие диффузионный массоперенос реагентов друг к другу. Диффузия -это процесс самопроизвольного распостранения одного вещества в другом. Диффузия бывает пленочной (проникновение вещества через слой другого), обьемной (физическое растворение различных веществ, например газов), капиллярной и т.д.

Массоперенос реагентов друг к другу зависит от свойств конкретной химической системы и подразделяется на внутри- и внешнедиффузионный.

Если скорость химической реакции определяется условиями массопереноса во внешнедиффузионном режиме, то это указывает на то, что недостаточное количественное столкновение реагентов, обусловлено низкой концентрацией одного из них в реакционном пространстве; последнее устраняется либо увеличением концентрации реагентов, а для систем «жидкость-твердое», «газ-твердое», «твердое-твердое» и за счет измельчения твердофазного материала, что приводит к увеличению удельной поверхности и как следствие – частоты столкновений между реагирующими компонентами в единицу времени. Другой известный способ, позволяющий увеличить частоту столкновений реагентов, интенсификация режимов перемешивания.

Лимитирование скорости химической реакции внутридиффузионными явлениями связано с образованием, по мере развития реакции, экранирующих пленок продуктов на поверхности одного из реагентов, что и затрудняет доступ реагентов друг к другу. В отличии от внешнедиффузионных, внутридиффузионные ограничения не устраняются при увеличении концентрации реагентов, интенсивности перемешивания и даже при измельчении материалов.

Особенности кинетического режима гетерогенной системы, в рамках которого устанавливается механизм (т.е. скоростьопределяющая элементарная химическая стадия и соответственно форма кинетического уравнения) химической реакции, во многом идентичны вышеописанным закономерностям гомогенных систем.

С учетом изложенного для унификации кинетических показателей различных гетерогенных систем принято:

· в общем уравнении скорости обязательно указывать площадь межфазной границы на которой развивается химическая реакция:

u = -dn/Sdt = -dC/Sdt, (19)

(Обозначения те же, см. формулу 17);

· не вводить в кинетическое уравнение концентрации твердых веществ; например, для гетерогенной реакции:

C _(т) + O_2(г) → CO_2(г)

кинетическое уравнение, с учетом агрегатных состояний реагентов, принимает следующий вид:

u = k·[O₂]

· вывод кинетического уравнения осуществлять по экспериментальным данным, полученным исключительно в кинетическом режиме.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: