ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетика гетерогенных процессов из "Краткий курс физической химии Изд5" Во всяком гетерогенном процессе взаимодействие происходит на поверхности раздела между фазами или в непосредственной близости от нее. [c.480] Как показывают опытные данные, при кристаллизации из чистой жидкости скорость роста кристаллов при температуре равновесия между фазами равна нулю и увеличивается по мере понижения температуры до некоторого предела. При значительной теплоте отвердевания и при малой теплопроводности вещества выделяющаяся теплота способствует установлению на поверхности раздела температуры равновесия, и только отвод теплоты от системы приводит к одностороннему течению процесса. Чем больше скорость этого отвода теплоты, тем больше, до известного предела, и скорость кристаллизации. Если теплопроводность материала невелика, то процесс может тормозиться недостаточной скоростью передачи теплоты от поверхности соприкосновения фаз к источнику охлаждения. В таких системах перемешивание жидкости, способствующее выравниванию температуры различных ее слоев, ускоряет процесс кристаллизации. При работе с веществами, обладающими большой теплопроводностью (металлы), в перемешивании обычно не бывает необходимости. [c.481] При испарении жидкости с поверхности суммарная скорость процесса парообразования наряду с зависимостью от подвода теплоты будет сильно зависеть также и от концентрации пара. Чем больше эта концентрация, тем чаще происходит и обратная конденсация молекул в жидкость, т. е. тем выше скорость обратного процесса, уменьшающая суммарную скорость процесса испарения. На поверхности раздела между жидкостью и ее насыщенным паром суммарная скорость процесса равна нулю. Она возрастает по мере уменьшения концентрации пара и достигает максимального значения в условиях испарения в вакуум. [c.481] В системах из двух или большего числа компонентов взаимодействие на поверхности раздела фаз приводит к возникновению различия в составах поверхностного и внутреннего слоев данной фазы и, следовательно, к процессу уравнения составов этих слоев, т. е. к выравниванию состава всей фазы. Если этот процесс перемешиванием не ускоряется, а происходит только в результате диффузии, то скорость всего процесса в целом большей частью определяется скоростью выравнивания составов (вследствие медленности этого процесса). На самой поверхности раздела равнове сие достигается более быстро. При растворении сахара, находяще гося на дне стакана с чаем, образуется концентрированный сироп на дне, и если чай не перемешивать, то концентрации выравниваются по всему объему очейь медленно. [c.481] Подобным же образом в большинстве других гетерогенных процессов общая скорость сильно зависит от перемешивания. Последнее может происходить самопроизвольно при соответствующей разнице в удельных весах слоев данной фазы, обусловленной различием их состава или их температуры (конвекционные токи). Однако более эффективным обычно является искусственное перемешивание механическим или другим путем. Значение диффузии и для подобных способов проведения процесса полностью не исчезает. [c.482] Принято считать, что при перемешивании выравниваются кон-яеятрации в большей части объема, но у самой поверхности, раздела всегда остается небольшой слой, не перемещающийся при иеремешивании, и выравнивание концентраций через этот слой иронсходнт путем диффузии диффузионный слой). Чем интенсивнее перемешивание, тем тоньше диффузионный слой и тем меньшую роль диффузионные процессы играют в уменьшении скорости процесса в целом. Во многих случаях это может привести к тому, что скорость выравнивания составов может стать большей, чем скорость взаимодействия на самой поверхности, и тогда общая скорость всего процесса определяется скоростью этого взаимодействия, как наиболее медленной стадии суммарного процесса. [c.482] Для оценки эффективности возможных путей воздействия иа скорость гетерогенной реакции очень важно знать, какая из стадий е является в данных условиях наиболее медленной и, следовательно, определяющей скорость реакции в целом. В одних случаях этой стадией являются процессы диффузии того или другого компонента реакции из объема фазы к поверхности раздела или наоборот. В других — само химическое взаимодействие на поверх- ости раздела. Различие между этими случаями наиболее сильно проявляется в зависимости скорости реакции от температуры. Скорость диффузионных процессов изменяется с температурой сравнительно слабо (примерно на 1—3% на градус), а скорость химического взаимодействия — значительно сильнее (примерно на 10— 30% на градус, в зависимости от энергии активации). [c.482] Ввиду того что в гетерогенных процессах взаимодействие происходит на поверхности соприкосновения (поверхности раздела) фаз, скорость данного процесса при прочих равных условиях зависит от величины и состояния этой поверхности. Скорость возрастает при увеличении поверхности и при проведении процесса в условиях, когда поверхность непрерывно обновляется. [c.482] Вернуться к основной статье