Процессы лимитируемые адсорбцией, возгонкой и другими явлениями. Изменение кинетики реакции при ее протекании. Переходная область . Часть 2
Самый переход процесса из одной области (например, взаимодействия на границе фаз) в другую (например, диффузии в объеме фаз) может занимать в зависимости от условий процесса более или менее продолжительный период времени.
При взаимодействии кристаллических тел часто приходится иметь дело с переходной областью, в которой скорость всего процесса ограничивается и определяется скоростью одновременно двух или более явлений; иногда переходная область занимает весь охватываемый наблюдением период времени. Она заслуживает во всяком случае внимания исследователей, тем более серьезного, что изучение «смешанной» кинетики рассматриваемых реакций пока еще не привело к простым и точным выражениям для многих практических случаев.
Используя так называемый квазистационарный метод или метод равнодоступной поверхности, можно получить приближенное, но совершенно общее решение задачи смешанной кинетики [83].
Будем считать реакционную поверхность зерен равнодоступной для диффузии, а условия ее — не-зависящими от протекания реакции на этой поверхности.
Пусть скорость реакции на поверхности, зависящая от концентрации реагирующего вещества у этой поверхности, есть f(C'). В стационарном или квазистационарном состоянии скорость реакции равна количеству вещества, диффундирующему к реакционной поверхности, и выражается формулой
(160)
где 6 — константа скорости диффузии; С — концентрация диффундирующего вещества на внешней поверхности диффузионного слоя. Константа скорости диффузии 6 аналогична коэффициенту теплоотдачи и может быть определена из уравнения удельного диффузионного потока
(161)
Так как q имеет размерность моль/см2*сек (или (г/см2*сек), а ΔС — моль/см3 (или г/см3), то размерность β — см/сек.
Решая уравнение (160) для любого явного вида f(C), можно получить зависимость С от С и затем — значение скорости реакции в смешанной области.
В простейшем случае, когда F = const (взаимодействие таблеток) и реакция на поверхности имеет первый порядок
уравнение (160) принимает вид:
(162)
откуда
(163)
При этом для квазистационарного процесса скорость реакции
(164)
Так как в этом случае макроскопическая скорость реакции также следует первому порядку, то можно написать
(165) 
(166)
Рассматривая вместо констант скоростей реакции и диффузии их обратные величины, в этом простейшем случае получим
Другие части: