Химиялық термодинамиканың негізі § термодинамиканың бірінші заңы термодинамикалық түсініктер мен анықтамалар
§ 5 ГЕТЕРОГЕНДІ ПРОЦЕСТЕРДІҢ КИНЕТИКАСЫ
жүктеу/скачать 0,9 Mb.
|
Микро сож соож
| § 5 ГЕТЕРОГЕНДІ ПРОЦЕСТЕРДІҢ КИНЕТИКАСЫ
Гетерогенді процестер деп реакцияға түсетін реагенттердің әрекеттесуі фазааралық бетте жүретін процестерді айтады, яғни біріне – бірі жанасатын әр түрлі фазадағы заттардың әрекеттесуі. Мұндай реакциялар табиғаттағы түрлі құбылыстар мен көптеген өндірістік процестерде жиі таралған. Гетерогенді реакцияларға көптеген мысалдар келтіруге болады. өсімдік тіршілігіндегі қоректену мен даму, тірі организмдегі процестер гетерогенді реакцияларға жатады. Гетерогенді процестер көп сатылы жүреді. әдетте кез келген гетерогенді реакция үш сатыдан тұрады. Біріншісі - әрекеттесетін заттарды фазааралық бетке жеткізу. Екінші сатысы – химиялық реакцияның өзі, оның әрекеттесіп жүруі. Ал оның соңғысы – реакция өнімін реакция жүріп жатқан ортадан тысқа әкету. Демек гетерогенді реакциялардың жылдамдығы заттарды реакция жүретін фазаараалық бетке әкелу, реакцияның жүруі және диффузия көмегімен реакция өнімін сол ортадан әкету процестерінің жылдамдығымен анықталады. әр сатының жылдамдықтары өзара тең болмаса, онда жалпы реакцияның жылдамдығы ең аз сатыныкімен анықталады. Ал егер жекеленген сатыдағы реакциялардың жылдамдығы өзара жақын және салыстырмалы болса, онда гетерогенді реакциялардың қосынды жылдамдығын олардың ең азымен сипатталуы шарт емес. Гетерогенді процестердегі реакциялар фазааралық бетте жүретіндіктен, оған осы фазаның күйі, өлшемдері әсер етеді: гетерогенді реакциялардың жылдамдығы әрекеттесетін заттардың дисперстік дәрежесіне тура пропорционалды. Мұндай реакциялардың жылдамдығы диффузия жылдамдығына да тікелей тәуелді. Диффузия жылдамдығы белгілі өлшемдегі аудан арқылы dt уақыт ішінде өткен заттың dn молінің санымен өлшенді. Мұның сан өлшемі Фик заңымен анықталады. Фиктің бірінші заңын математикалық тұрғыдан төмендегіше өрнектеуге болады: dn/dt=DSdC/dx Мұндағы dC/dx – диффузия градиенті және ол dC концентрациясының dx ұзындықтағы өзгерісін көрсетеді. D – пропорционалдық немесе диффузия коэффициенті. Бұл теңдеу алдындағы теріс таңба диффузия жүретін бағытқа қарай концентрацияның кемитінін көрсетеді. Тұрақты диффузиялық лектегі концентрация градиенті тұрақты шама және оны (С0 — С) /σ қатынасымен алмастыруға болады, σ — диффузиялық қабаттың қалыңдығы, Со және С осы қабаттың екі жағындағы концентрация. Аудан бірлігіндегі диффузия жылдамдығы: (5.1) түрінде қайта жазуға болады. Демек диффузия жылдамдығы концентрация айырмасына тура, ал диффузиялық қабат қалыңдығына кері пропорционал екен. Сонда диффузиялық коэффициент (D) диффузияға ұшыраған заттың табиғатына, диффузия жүретін ортаға, температураға тәуелді, ал концентрация мен қысымға тәуелсіз екен. Оның өлшем бірлігі — см2/с. Гетерогенді процестер жүргенде кейде жаңа фаза пайда болады. Ол әуелі бірнеше кристалл, не тамшы түрінде пайда болып дамиды. Осы бірнеше кристалл мен тамшыны кейде ұйытқы деп те атайды. Жаңа фаза пайда боларда ескі фазаның бірнеше жерінде молекулалар өздерінің кейбір қалыпты жағдайынан сәл болса да ауытқи бастайды. Әдетте бұл құбылысты флуктуация дейді. Осы кезде молекулалар өз тепе-теңдігінен айырылады. Пайда болған жаңа фаза термодинамикалық тұрғыдан алғанда ескі фазадан тұрақты болатын жағдайда ұйытқы жаңа бөлшектердің шекті өлшемі болып, ол жаңа фазаның пайда болуына септеседі. Бұл құбылыс кері жүрсе жаңа фаза туындамайды. Жаңа фазаның пайда болуы теориясын Гиббс, Данилов, т. б. зерттеп, ұсынды. Бұл теориядағы кейбір қағидалар мен теңдеулерді пайдаланып, қайсыбір заттарға басқа заттың үгіндісін салса, оның неліктен және қалайша тез кристалданатынын, қалайша кристалдану жылдамдығын реттейтіндікті түсіндіреді. Өте ұсақ, ерімейтін қатты түйіршіктер сұйықта болған кездерде, әдетте кристалды ұйытқыны пайда етуге жұмсалатын жұмысты төмендетеді және кристалданудың ортасына, көзіне айналады. Тіпті өте аз шамада болса да, еритін қоспалар ұйтқының бірінші түйірінің бетіне келіп жа-. бысқанда, беткі тұтқырлық коэффициентінің шамасы едәуір төмендеп, жылдамдығы артады. Ал, кейде бұған кері кұбылыс та байқалады. Кристалдану жылдамдығына өз ықпалын тигізетін және еритін коспаны модификаторлар (түрлендірушілер) деп атайды. Оны пайдалану арқылы кристалдану процесін реттеп, берілген қасиеттегі және құрылымдағы қатты заттарды алады. жүктеу/скачать 0,9 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|