Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 2
где G — степень превращения вещества, поверхность которого лимитирует скорость процесса; А = 4πR2 (для шара) или А = 24R2 (для куба).
К этому следует добавить, что возможность обобщающего описания кинетики автокаталитических реакций в смесях твердых веществ уравнением (97), очевидно, исключается, ибо оно может быть действительно лишь при определенном, весьма мало вероятном сочетании условий (скорость реакции не зависит от концентрации реагирующих веществ и поверхности соприкосновения между ними и в начале процесса, когда у = 0, равна нулю).
Более общим выражением скорости таких реакций было бы, очевидно, уравнение
(111)
которое при В = 0 и m = n = 1, т. е. лишь в одном частном случае, обращается в уравнение (106).
Однако и это уравнение в состоянии описать кинетику автокаталитических реакций в твердых телах лишь в самой общей, приближенной форме.
Скорость лимитируемого собственно реакцией гетерогенного взаимодействия двух веществ в общем случае может быть выражена уравнением
(112)
которое при реакции второго порядка принимает вид:
(113)
где Ci и С2 — концентрация соответственно первого и второго реагента на поверхности их взаимодействия; F —• площадь этой поверхности; К — константа, характеризующая свойства реагентов и условия процесса.
В зависимости от механизма и условий реакции между двумя веществами концентрация каждого из них на поверхности их контакта и площадь последней могут оставаться практически неизменными или существенно меняться при протекании реакции. Соответственно этому зависимость скорости процесса от степени превращения исходных веществ может принимать весьма различные формы. Так, если концентрация обоих реагентов не меняется при протекании реакции, то, очевидно, при постоянной площади контакта peaгентов (взаимодействие таблеток) скорость процесса может быть выражена уравнением (96), а при изменении площади контакта в порошкообразной смеси
(114)
В случае, например, лимитируемого скоростью реакции непосредственного взаимодействия двух твердых веществ по схеме
или твердого с жидкостью по схеме
или твердого с газом, возникающим за счет возгонки, по схеме
концентрация обоих реагентов на поверхности их контакта остается постоянной при протекании реакции.
При этом для порошкообразной смеси реагентов, состоящей из сферических или кубических зерен, очевидно, имеет силу уравнение (114).
Рассмотрим процесс, имеющий иной механизм. Пусть концентрация одного из реагентов на поверхности их контакта непрерывно меняется, а второго — остается постоянной при протекании реакции. Легко представить себе реальность таких условий.
Так, в случае взаимодействия смеси реагентов при участии жидкой фазы по схеме
Другие части:
Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 1
Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 2
Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 3
Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 4
Процессы лимитируемые скоростью химического взаимодействия (область химической кинетики) . Часть 5