Головна

Кінетика гетерогенних реакцій

  1. Аналіз реакцій конкурентів
  2. Види окислювально-відновних реакцій
  3. Обчислення швидкості хімічних реакцій
  4. Іонні рівноваги в гетерогенних системах.
  5. Дослідження рефлекторних реакцій людини.
  6. Кінетика абсорбції.

Гетерогенні реакції мають велике значення в техніці. Досить згадати, що до них належать, наприклад, горіння твердого палива, корозія металів і сплавів.

В ході гетерогенної реакції можна виділити, щонайменше, три стадії:

1) підведення реагує речовини до поверхні;

2) хімічна реакція на поверхні;

3) відведення продукту реакції від поверхні.

У багатьох випадках енергія активації реакції невелика, і друга стадія (власне хімічна реакція) могла б протікати дуже швидко, якби підведення реагує речовини до поверхні і відведення продукту від неї теж відбувалися б досить швидко. Отже, швидкість таких реакцій визначається швидкістю перенесення речовини. Можна очікувати, що при посиленні конвекції швидкість їх буде зростати.

Однак не у всіх випадках швидкість гетерогенної реакції визначається швидкістю перенесення речовини. Визначальною стадією реакцій, енергія активації яких велика, є друга стадія - власне хімічна реакція. Природно, що швидкість протікання таких реакцій не буде зростати при посиленні перемішування. Наприклад, реакція окислення заліза киснем вологого повітря не прискорюється при збільшенні подачі повітря до поверхні металу, оскільки тут енергія активації хімічної стадії процесу значна.

Стадія, яка визначає швидкість протікання реакції, називається лимитирующей стадією.

При гетерогенних хімічних реакціях, коли взаємодія відбувається на поверхні розділу фаз, загальна швидкість процесу залежить від швидкості окремих стадій.

Швидкість взаємодії на поверхні розділу залежить від природи реагентів, від температури (зі збільшенням температури збільшується швидкість), від величини поверхні зіткнення. Чим більше поверхня розділу, тим більше швидкість реакції. Тому в практиці зазвичай збільшують поверхню контакту, подрібнюючи тверді продукти.

Першою особливістю кінетики гетерогенних реакцій є вплив площі реакційної поверхні на швидкість реакції; швидкість гетерогенної реакції не залежить від концентрації твердої речовини, а залежить від площі реакційної поверхні:

= k • C • S, (1.9)

де S - Сумарна площа поверхні розділу фаз;

С - Концентрація реагенту (газ або рідина).

Якщо в реакції бере безпосередню участь тверда речовина, то в кінетичне рівняння не входить його концентрація, так як вона постійна.

CaO (к) + CO2 = CaCO3(К).

Друга особливість кінетики гетерогенних реакцій - швидкість реакції залежить від швидкості підведення реагенту в зону хімічної реакції і відведення продуктів реакції від неї.

Найбільша зміна концентрації відбувається в тонкому шарі (d) близько реакційної поверхні - дифузний шар. Перенесення речовини здійснюється повільно в цьому шарі за рахунок молекулярної дифузії. Швидкість дифузії:

д = D(Cv -Cs)S /d, (1.10)

де D - Коефіцієнт дифузії, м2/ С;

d - товщина дифузійного шару;

Сv - Концентрація реагенту в обсязі;

Сs - Концентрація реагенту в зоні реакції.

коефіцієнт дифузії D залежить від температури, природи реагентів і середовища.

якщо д<<  , Процес лімітується дифузією.

якщо д>>  , То процес лімітується хімічною реакцією.



Залежність швидкості реакції від температури | Гомогенний і гетерогенний каталіз

УДК 546 (075.5) | Макрушина, Т. І. | Швидкість хімічних реакцій | від концентрації | Механізми хімічних реакцій | хімічна рівновага | Досвід 2. Залежність швидкості реакції від температури | Дослід 4. Вплив каталізатора на швидкість реакції | Досвід 6. Вплив температури на стан рівноваги | Приклади РІШЕННЯ ЗАВДАНЬ |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати