Лекция №11 Гетерогенді химиялық реакциялардың ерекшеліктері және жіктелуі. Гетерогенді реакцияларда диффузияның рөлі. Фиктің бірінші заңы. Фиктің екінші заңы. Диффузия коэффициенті
жүктеу/скачать 79,5 Kb.
|
| Диффузия – бұл бір зат молекуласының басқа заттар молекулаларына ену үдерісі.
Гетерогенді реакциялар сатылары Ақ+Вс = Сқ+Кс 1. Диффузия В бетіне А процестің жылдамдығы сыртқы диффузия заңдарымен анықталады 2. А мен В арасындағы химиялық реакция, С және К жаңа өнімдерінің пайда болуы, жылдамдық химиялық кинетика заңдарымен анықталады. 3. Қатты өнімнің қабаты С арқылы В-дің диффузиялық ауысуы жылдамдығы ішкі диффузия заңдарымен анықталады. Сыртқы диффузияның заңдылықтары Егер ішкі диффузия лимитирленуші саты болып табылса, онда гетерогенді реакция диффузиялық режимде өтеді және сыртқы диффузияның заңдарымен бақыланады. Диффузия екі жолмен жүзеге асады: концентрацияның градиенті есебінен және конвекция есебінен (сұйықты араластыру кезіндегі ауысу қабаты). Диффузиялық режимде реакцияның өтуі Фик заңымен анықталады: немесе мұнда D – диффузия коэффициенті; сn – қатты фаза бетіндегі реагенттің концентрациясы;; с-ерітінді көлеміндегі оның концентрациясы; А –қатты фазаның меншікті бетінің ауданы; δD – қатты фаза маңындағы сұйық қабаты. Реагенттің концентрациясы диффузиялық ағымға қарай төмендеуімен, концентрация градиенті теріс мәнге ие болады. Химиялық реакцияның жылдамдығы диффузия жылдамдығынан жоғары болғандықтан, сn әрқашан с-дан кіші болады және әрбір ион беттік қабатта химиялық реакцияға түседі, сn<<с болғандықтан, теңдеуді мына түрде жазуға болады: Теңдеудің талдауы көрсетеді: а) диффузиялық режимде реакцияның өтуі, үдерістің жылдамдығы қатты фаза бетіне бөлшектердің жеткізілу жылдамдығына байланысты; б) үдерістің жылдамдығы от D, A және концентрация с мәндеріне функционалды байланысты ; в) үдерістің жылдамдығының температураға байланысы аз (Еа=8-20 кДж/моль); г) үдерістің жылдамдығы қатты фазаның табиғаты мен А меншікті беттің ауданына байланысты. А қаншалықты жоғары болса, гетерогенді үдерістің жылдамдығы сонша жоғары болады. Сыртқы диффузияның заңдылықтары Ішкі диффузиядағы еру процесінің мүмкіндігі қатты реакция өнімі қабығының тығыздығына қатты тәуелді, өйткені оның кеуектілігі неғұрлым төмен болса, бұл қабық арқылы диффузия соғұрлым қиын болады. Егер қатты дененің беті мен еріткіштің концентрациясы шамалы өзгерсе, онда меншікті еру жылдамдығы уақыт өткен сайын азаяды. мұнда δөнім – өнім қалыңдығы; с0- бастапқы концентрация. Ішкі және сыртқы диффузияның негізгі белгілері бірдей, бірақ сыртқы диффузияның жылдамдығы уақыт өте азаяды, ал сыртқы диффузия жағдайында уақытқа сызықты тәуелді. Гетерогенді реакциялардың кинетикалық режимі Егер гетерогенді үдерістің лимитирленуші сатысы химиялық реакция болса, онда үдеріс кинетикалық режимде өтеді және оның жылдамдығы химиялық кинетиканың заңдарымен анықталады. Қатты дененің изотермиялық еру процесі үшін еру жылдамдығын келесі теңдеу арқылы өрнектеуга болады: мұнда с0 –еріткіш концентрациясы; n – фазалардың бөліну бетіндегі химиялық реакцияның реттілігі; К – еру жылдамдығының тұрақтысы; А – қатты фазаның меншікті бетінің ауданы. Гидрохимиялық үдерістер жағдайында Щукарев теңдеуі кеңінен қолданылады: -зат мөлшері; с0 – берілген тұздың қаныққан ерітіндісінің концентрациясы; - берілген уақыттағы ерітіндінің концентрациясы. Жылдамдық константасын есептеу Щукарев-Доливо-Добровольский теңдеуі бойынша жүзеге асырылады: с0 –еріткіш концентрациясы; А – меншікті бетінің ауданы; - стехиометриялық коэффициент. Реакция реттілігі графикалық тәуелділікпен анықталады жүктеу/скачать 79,5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|