Общие положения. Элементарные процессы. Часть 4
Можно, очевидно, утверждать, что процесс идет при участии веществ, находящихся только в одном агрегатном состоянии, если доказано, что вещества, находящиеся в других агрегатных состояниях, в этом процессе не играют роли. В связи с этим доказательства возможности или даже заметной роли, например, непосредственного взаимодействия между твердыми веществами в том или ином процессе (чему были посвящены в свое время многочисленные исследования) недостаточно для отрицания существенной роли других фаз в этом процессе.
Для понимания истинного механизма рассматриваемых реакций следует исходя из принципиальной возможности участия в них веществ, находящихся в твердых, жидких и газовой фазах, оценить их роль в этих реакциях на основании детального анализа. В таком анализе должны быть приняты во внимание указанные выше принципиальные физико-химические особенности рассматриваемых реакций и особенности физической обстановки их протекания в различных конкретных случаях.
В связи с гетерогенным характером этих реакций важнейшей величиной, определяющей в числе других величин их скорость и соответственно выход продукта, является площадь поверхности взаимодействия между реагентами.
В связи с этим заметим, что площадь непосредственного соприкосновения между зернами свободно насыпанного порошка измеряется миллионными, чаще десятимиллионными долями их полной поверхности. Независимо от этого в большинстве случаев лишь в самом начале процесса (при τ = 0) поверхность зерен каждого из реагентов может быть полностью обнаружена и доступна действию другого или других реагентов. По мере протекания процесса зерна одного (чаще всего) из реагентов покрываются более или менее плотным слоем продукта реакции, толщина которого непрерывно возрастает в ходе реакции.
Можно различать две группы процессов, связанных с образованием этого слоя.
К первой из них относятся процессы, в которых продукт реакции имеет меньший объем, чем прореагировавший реагент, на зернах которого нарастает упомянутый слой. В этом случае слой продукта является пористым, рыхлым и не оказывает особенно сущест-
венного сопротивления прониканию второго реагента к зоне реакции.
Ко второй группе относятся процессы, в которых объем образующегося продукта больше объема прореагировавшего «покрываемого» реагента, в связи с чем слой продукта оказывается плотным, свободным от макроскопических пор, и дальнейшее протекание процесса связано с диффузией одного реагента к другому через этот слой.
Очевидно, что скорость процесса второй группы в значительно большей мере ограничивается сопротивлением слоя продукта и должна быть значительно меньше, чем в процессах первой группы, хотя во всех случаях эта скорость, естественно, уменьшается со временем.
Существенное различие между этими двумя группами рассматриваемых процессов было отмечено еще в 1923 г. [223].
Характер сопротивления слоя легко оценить в первом приближении расчетным путем.
Другие части:
Общие положения. Элементарные процессы. Часть 1
Общие положения. Элементарные процессы. Часть 2
Общие положения. Элементарные процессы. Часть 3
Общие положения. Элементарные процессы. Часть 4
Общие положения. Элементарные процессы. Часть 5