ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности гетерогенных реакций из "Химическая кинетика и катализ 1985" Мы уже знаем, что в гетерогенной реакции участвуют вещества, находящиеся в разных фазах. Поэтому одновременно с химической реакцией должны протекать и процессы, связанные с переходом веществ из одной фазы в другую. Такие процессы протекают обычно через стадию адсорбции на поверхности раздела фаз с последующей десорбцией в объем другой фазы или растворением в ней. Часто бывает значительна и роль диффузионных стадий, обеспечивающих обмен частицами между приповерхностными слоями и остальным объемом фазы. Таким образом, гетерогенная реакция обычно включает не только чисто химические реакции, но и ряд стадий иной природы (адсорбция, десорбция, растворение, кристаллизация, диффузия). Соответственно при кинетическом описании гетерогенной реакции приходится учитывать влияние этих стадий . [c.256] Наконец, третья особенность гетерогенных реакций связана с тем, что в них участвуют , как минимум, две фазы, и следовательно, хотя бы одна из них долл на быть конденсированной, т. е. представлять собой твердое тело или жидкость. При обычных спо-.собах проведения реакций с участием конденсированной фазы поток реагентов из подвижной фазы (газ, жидкость) пропускают через фиксированное количество неподвижной фазы (л идкость, твердое тело). Если неподвижной фазой является жидкость, то наиболее близок к этой схеме барботажный реактор, в котором пузырьки газа барботируют через жидкость если неподвижная фаза — твердое тело, то реакцию обычно проводят, пропуская поток газа или жидкости через слой зерен твердого реагента. Во всех этих случаях система не является полностью открытой состав и свойства конденсированной фазы изменяются во времени, что обусловливает нестационарность гетерогенного процесса. Поэтому гетерогенные реакции, как правило, нестационарны (за исключением гетерогенного катализа), и их кинетическое описание фактически является описанием эволюции системы — изменения ее свойств во времени. [c.257] Суммируем изложенное гетерогенные реакции включают стадии различной физической природы, локализованы на поверхности раздела или в объеме фазы и представляют собой обычно нестационарные процессы. [c.257] Физический смысл процессов, протекающих при гетерогенных реакциях, достаточно прост, однако их математическое описание таковым не является. Очевидно, что поведение системы долл но описываться уравнениями в частных производных, включая нестационарные уравнения диффузии и теплопроводности, поэтому в общем случае решение задач кинетики гетерогенных химических реакций требует применения методов теоретической физики. Ситуация облегчается тем, что ро многих случаях оказывается допустимым использование квазистационарного приближения, но и это далеко не всегда позволяет получить аналитическое решение, вынуждая ограничиваться численным решением на ЭВМ. [c.257] Исключение составляют стационарные гетерогенные реакции, в число которых входят наряду с гетерогенным катализом реакции газа с л идкостью (две подвижные фазы) во встречных потоках. При кинетическом описании стационарных гетерогенных реакций математических трудностей обычно не возникает. [c.257] Если построить иерархию гетерогенных систем по сложности кинетического описания протекающих в них реакций, то наиболее простыми, конечно, окажутся двухфазные системы. Такие системы содержат не более трех структурных элементов (две фазы и поверхность раздела фаз), поэтому число возможных процессов (адсорбция, растворение и т. п.) в них минимально. Соответственно, при кинетическом описании таких систем физический смысл проводимых операций и получаемых уравнений проявляется наиболее рельефно. В связи с этим получаемая информацию важна для описания процессов в более сложных многофазных системах. [c.258] В двухфазных системах содержание каждого компонента системы в разных структурных элементах в общем случае различно и описывается набором концентраций (в фазе I, в фазе II и на поверхности раздела фаз). Концентрации в объеме фаз будем обозначать символом с, а концентрации на поверхности (в моль/см ) —символом 0. [c.258] Для упрощения изложения в этой главе будут рассматриваться кинетические закономерности процессов без учета диффузионных и тепловых потоков (полагая, что скорости последних достаточно велики, чтобы концентрации и температура успевали выравниваться) элементы диффузионной кинетики химических реакций изложены в гл. IX. [c.258] Вернуться к основной статье