Химические реакции и диффузия

Кинетические зависимости такого рода превращений с учетом химической реакции и диффузии газообразного компонента в зону реакции рассмотрим на примере термической диссоциации и обратного процесса, т. е. образования твердого продукта из газообразных и твердых исходных веществ. [c.258]

Зависимости, выведенные выше для трех предельных случаев, соответствуют таким условиям проведения процесса, когда одно из выделенных сопротивлений лимитирует скорость превращения. Однако по мере возрастания степени превращения исходного вещества в зерне соотношение этих сопротивлений изменяется. Сопротивление газовой пленки остается постоянным, но сопротивления химической реакции и диффузии через пленку продукта возрастают с уменьшением поверхности непрореагировавшей части зерна. В связи с этим, например, в некотором диапазоне изменений ад одна из зависимостей (УП1-227) или (У1П-232) верно описывает ход процесса, но в ином диапазоне ад будет справедлива другая из этих зависимостей. Чтобы учесть три указанных сопротивления превращению во всем диапазоне изменение ад, необходимо было бы решить следующую систему уравнений для установившегося режима [c.267]

Рассмотрим особенности кинетики мембранных систем вдали от равновесия, используя одномерную модель процесса [4). Реакционно-диффузионная мембрана представляет собой открытую систему с распределенными реакционными параметрами. На границах этой системы происходит обмен веществом с газовой смесью в напорном и дренажном каналах в каждой точке пространства внутри мембраны (0<годновременно химические реакции и диффузия реагентов. В реакциях участвуют компоненты разделяемой газовой смеси, вещества матрицы мембраны и промежуточные соединения. Поскольку на граничных поверхностях поддерживаются различные внешние условия, в мембране в любой момент существует распределение концентраций реагентов i(r, т), в общем случае неравновесное. Движущая сила химической реакции — химическое сродство Лг, являясь функцией состава, также оказывается распределенным параметром. [c.29]

Связные диаграммы совмещенных физико-химических явлений (химические реакции и диффузия в неподвижной среде). Напомним, что в терминах энергетических переменных движущей силой диффузии является не градиент концентрации, а градиент химического потенциала. Для примера рассмотрим случай простой реакции А г В, протекающей в идеальном растворе при наличии одномерной ди( к )узии компонентов в направлении оси ох. Диффузионный поток каждого компонента определяется законом Фика [c.131]

Влияние времени контакта. На рис. ХП-9 и ХП-10 графически представлены характеристики реакционной способности частицы постоянного размера в тех случаях, когда стадиями, определяющими скорость процесса, являются химическая реакция, диффузия через газовую пленку и диффузия через слой золы . Результаты кинетических опытов для различных периодов процесса, сопоставленные с приведенными теоретическими кривыми, позволяют быстро найти, какая стадия является лимитирующей для данного процесса. К сожалению, разница между тормозящим влиянием химической реакции и диффузии через слой золы мала. Поэтому при наличии разброса экспериментальных данных указанные эффекты относительно трудно разделить. [c.342]

Экспериментально найденное выражение зависимости времени превращения частицы от ее размера дает величины, лежащие между указанными крайними значениями. Поэтому можно предположить, что на скорость процесса обжига оказывают влияние оба фактора, т. е. химическая реакция и диффузия через слой золы . Принимая данный механизм, определим ожидаемые верхнюю и нижнюю границы степени превращения. [c.355]

Рассмотрена система уравнений в частных производных, описывающих протекание химических реакций и диффузию в многокомпонентной смеси. [c.168]

Сроки хранения и работы эластомерных уплотнений прогнозируют на основе результатов ускоренных испытаний при повышенных температурах. Полученные результаты экстраполируют на рабочие условия, используя уравнения химических реакций и диффузии. Наблюдения за процессом старения различных полимерных материалов показали, что под воздействием среды происходят диффузионный обмен, приводящий к изменению объема и состава компонентов материала уплотнений, и химические реакции (преимущественно окислительные), приводящие к частичному изменению природы полимерных цепей и структурным изменениям. [c.169]

Поэтому современная термодинамика неравновесных процессов рассматривает системы с химическими реакциями и диффузией в нелинейной области. Теория процессов в таких системах еще далека от завершения. [c.310]

Уравнение (40) показывает, что при движении со средней массовой скоростью величина может изменяться только вследствие наличия химических реакций и диффузии. Из N соотношений (40) независимыми являются лишь N — 1 соотношений, так как при суммировании уравнения (40) по всем г получается тождество 0 = 0. Этот вывод согласуется с тем, что из всех лишь N — величин являются независимыми. [c.551]

В действительности неустойчивость возникает как коллективный эффект, включающий химические реакции и диффузию. Из уравнения (15.14) следует, что неоднородности конечной протяженности возникают лишь в том случае, когда скорость диффузии сравнима со скоростью химической реакции. Если же диффузия по сравнению с реакциями является быстрым процессом, неустойчивость возникает при очень больших длинах волн, так что практически система остается однородной. [c.229]

Константа а суммарной скорости реагирования углеродной частицы определяется величиной константы к скорости химической реакции и диффузией О кислорода из плотной фазы через пограничный слой к горящей частице [c.86]

Химические реакции в гетерогенных системах широко используются в технологии самых различных веществ. В гетерогенной системе реагенты и продукты диффундируют в противоположном направлении. Реакционная зона может находиться на самой новерхности раздела фаз или в объеме любой из фаз прилегающей к этой поверхности. Глубина проникновения реакции определяется соотношением скоростей химической реакции и диффузии реагентов п продуктов реакции. В предельном случае очень медленной реакции п быстрой массопередачи реакция протекает в объеме одной из фаз. При этом скорость экстракции зависит от скорости реакции. [c.357]

Скорость процесса, который определяется преимущественным влиянием тех или иных химических, физико-химических или физических параметров, зависит от движущей силы. Для кинетической области k — kx. При протекании на поверхности быстрой химической реакции и диффузии в раствор только ее продуктов движущей силой процесса является концентрация активного вещества растворителя Ср [c.28]

В случае очень быстрой химической реакции в непосредственной близости от электрода устанавливается стационарное состояние между химической реакцией и диффузией, и вышеупомянутое дифференциальное урав- [c.324]

Основную роль в процессе горения и газификации пылевидного твердого топлива играют гетерогенные реакции. Гетерогенный процесс, как известно, состоит в основном из двух взаимодействующих сторон — химической реакции и диффузии газа к реагирующей поверхности. [c.474]

Нередко в процессах химического превращения вещества скорости химической реакции и диффузии соизмеримы. Тогда скорость всего процесса является сложной функцией химических и диффузионных [c.229]

V. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ И ДИФФУЗИЯ [c.262]

Скорость образования новой фазы является функцией скоростей собственно химической реакции и диффузии. [c.139]

Перенапряжения диффузии (см. 55) и реакции (см. 67) в отдельности обусловливаются изменением концентрации растворенных в электролите веществ непосредственно у поверхности электрода или адсорбированных веществ на самой поверхности электрода. При замедленном протекании предшествующей или последующей химической реакции и диффузии прохождение тока изменяет эти концентрации, и согласно уравнению (2. 242), возникает перенапряжение, которое, по Феттеру и Габеру называется концентрационным перенапряжением В соответствии со сказанным ранее, двумя предельными случаями концентрационного перенапряжения являются перенапряжения диффузии, если замедлена только диффузия, и реакции, если замедлена только реакция. Следовательно, понятие концентрационного перенапряжения охватывает эти два вида перенапряжения. Оно равно общему перенапряжению, когда собственно электрохимическая реакция, т. е. реакция перехода, протекает беспрепятственно, и на электроде металл/ионы металла перенапряжение кристаллизации отсутствует. При этом можно считать, что равновесие перехода по уравнению Нернста, не нарушается даже при протекании тока через электрод. [c.361]

Гидродинамическое описание остается в силе и для сред с химическими реакциями при условии, что эти реакции медленные, т. е. их характерные скорости гораздо меньше скоростей установления локального теплового равновесия. Гидродинамические уравнения тогда необходимо дополнить уравнениями, учитываюш ими изменение концентраций при химической реакции и диффузии реагентов. [c.106]

Наиболее известным случаем проявления пространственной периодичности в физико-химических процессах является образование так называемых полос, или колец, Лизеганга [1]. Сущность этого явления заключается в том, что при выпадении осадков твердых веществ в среде геля (т. е. при отсутствии конвекционных явлений) осадки располагаются явно выраженными зонами. Образование колец Лизеганга наблюдали в среде как искусственных, так и синтетических гелей — агарового, желатины, силикагеля, полиакриламидного и т. д. [102], осадки представляли собой галогениды и хроматы тяжелых металлов, мелкодисперсные частички свободных металлов. Для ряда систем были установлены количественные зависимости числа образующихся колец от времени осаждения, от расстояний между кольцами и от порядкового номера эти зависимости, однако, не являются достаточно общими. Анализ обзора литературы [103], показывает, что имеется лишь незначительное количество экспериментальных данных по кинетике образования колец. Это обстоятельство не дает возможности сделать к настоящему времени более или менее однозначный выбор между двумя принципиально различными возможными объяснениями данного явления — теорией пересыщения Оствальда [104], позднее модифицированной и развитой [105], и ме- анизмом возникновения пространственных структур при взаимодействии химической реакции и диффузии за счет нарушения симметрии системы (см., например, [106]). [c.262]

Если химическая реакция протекает с очень большой скоростью, то в непосредственной близости от электрода устанавливается стационарное состояние между химической реакцией и диффузией. В таком случае уравнения [c.293]

В случае быстрой химической реакции, когда устанавливается стационарное состояние между скоростью химической реакции и диффузией, а Д" < 1, отношение мгновенного тока к предельному описывает функция [c.294]

Зависимость макроскопической скорости реакции от температуры в гетерогенной системе будет несколько иной вследствие существенного различия энергии активации химической реакции и диффузии. [c.293]

Горение представляет собой сложный процесс, зависящий от скорости химической Реакции и диффузии б]. Так как скорость цепной реакции достаточно велика, процесс в целом определяется [c.73]

Горение представляет собой сложный процесс, зависящий от скоростей химической реакции и диффузии [1]. Суммарная скорость горения ограничивается самым медленным процессом. В факеле поддерживается высокая температура, при которой скорость химической реакции велика, поэтому процесс горения лимитируется диффузионными факторами. Скорость горения зависит от структуры газового потока, т. е. от направления и мощности отдельных газовых потоков, а также от распределения топлива в объеме камеры. В факельном процессе особое значение имеет скорость испарения. Продолжительность пребывания газа в топочной камере крайне мала (1—2 с), поэтому для увеличения поверхности испарения требуется тонкое распыление топлива. [c.163]

Метод топологических структур связи применен для описания нелинейных процессов, осложненных химической реакцией и диффузией в гетерогенных системах (газ-твердое). Разработана математическая модель окисления свинцового глета в сурик. Показано хорошее совпадение теоретических расчетов с экспериментальными данными. Рис. 2, библиогр. 3 назв. [c.243]

Когда скорости химической реакции и диффузии приблизительно равны, говорят, что процесс протекает в переходной облас-т и. Для ускорения такого процесса необходимо повышать и скорость химической реакции и скорость диффузии. [c.53]

Нередко в процессах химического превращения вещества скорости химической реакции и диффузии соизмеримы. Тогда скорость всего процесса является сложной функцией химических и диффузионных явлений и процесс протекает в переходной диффузионно-кинетической области. [c.219]

Горение представляет собой сложный процесс, зависящий от скоростей химической реакции и диффузии [2]. В установившемся режиме между этими скоростями наблюдается равновесие. В топочных камерах поддерживается температура в пределах 1000—1600° С. При этом скорость химической реакции велика, и процесс горения лимитируется диффузионными факторами. Таким образом, скорость горения зависит от структуры потока, т. е. от направления и мощности газовых потоков, а также от распределения топлива в объеме камеры. [c.175]

Наибольшей интенсивностью отличаются аппараты, в которых созданы благоприятные условия для протекания химической реакции и диффузии, т. е. камеры сжигания, работающие при высоких температурах и турбулентных потоках рабочей смеси. [c.175]

Пространственно-временная самоорганизация гетерогенного каталитического процесса. Одновременное протекание химической реакции и диффузии может привести к образованию периодических по пространству стационарных состояний — диссипативных структур [84—89]. Покажем возможность образования неоднородных стационарных состояний (макрокластеров) на примере механизма реакции окисления оксида углерода на платиновом катализаторе. Математическую модель поверхностной каталитической реакции с учетом поверхностной диффузии будем строить, исходя из следующих предположений [83]. Будем считать, что диффузия адсорбированного вещества X происходит за счет его перескока на соседние свободные места Z. Схема расположения занятых мест X и свободных мест Z на поверхности катализатора показана на рис. 7.10 (для наглядности взят одномерный случай). Пусть X, г — степени покрытия X та X соответственно, ро — вероятность перескока молекул с занятого места на свободное (микроскопическая константа), е — характерный размер решетки. Тогда скорость изменения г] = Ах М степени покрытия X в сечении [c.306]

Большое внимание в последнее десятилетие уделялось взаимосвязи между скоростями химической реакции и диффузии. Дамкел-лер и особенно Франк-Каменецкий широко развили эту область. Последний различает микрокинетику (т. е. химическую кинетику) и макрокинетику (т. е. физический транспорт — перенос реаги-руюш их веществ). Следуя ван Кревелену мы должны учитывать при макрокинетическом анализе величины среднего моле1 улярного пробега, распределения вещества в гетерогенных системах (диффузия) и в реакторе в целом (перенос конвекцией). Укажем, что для получения сведений о химической кинетике мы все еще должны полностью полагаться на экспериментальные данные по каждой отдельной исследуемой реакции. [c.20]

Электродная реакция первого порядка протекает с наложением перенапряжения гомогенной химической реакции и диффузии. Вычислить константы скорости замедленной химической реакции, если известно, что она квазипервого порядка, Пт = 4-10-зА.с -см-2 [c.125]

Применительно к гетерогенному катализу задача по диффузионной кинетике впервые была поставлена и решена в 1939 г. Я.Б.Зельдовичем [121] и независимо от него Тиле [122]. Ими показано, что скорость суммарной гетерогенной реакции есть функция скоро> тей двух процессов - химической реакции и диффузии - и лимитируется ее наиболее медленной стадией. Если скорость химической реакции несопоставимо велика, то процесс реагирования определяется более медленной его физической стадией - диффузией реагентов (диффузионная область) и напротив, если она мала, то скорость суммарного процесса всецело определяется истинной кинетикой химической реакции на поверхности и не зависит от условий диффузии (чисто кинетическая область). Чисто кинетическая и диффузионная области - это предельные области реагирования. Между ними существует промежуточная область, в которой скорости химических реакций и процессов диффузии сравнимы. З.Ф.Чуханов подразделяет ее еще на три промежуточные области первая переходная, кинетическая и вторая переходная области. По мнению исследователей [16, 8Э], деление гетерогенных процессов на пять областей удобнее деления на три области, так как оно позволяет более четко определить практические условия интенсификации гетерогенных реакций и однозначно установить условия соответствующих экспериментальных исследований. [c.12]

А. Р. Рескорлом, свидетельствуют о том, что константы скорости реакции зависят от скорости перемешивания и от расхода воздуха, чем подтверждается частичная зависимость реакций от скорости диффузии. Суммарная скорость гетерогенной реакции окисления может зависеть от диффузии жидкости, химической реакции и диффузии газа. При большой скорости перемешивания диффузию жидкости молено во внимание не принимать. [c.147]

Поскольку скорость химической реакции и диффузия продуктов окисления через окалину в зависимости от температуры подчиняются единому экспоненциальному закону, т. е. выражению, подобному уравнению Аррениуса, скорость высокотемпературной коррозии пр,и данном составе золовых отложении с повышением температуры увеличивается экспоненциально как при кинетическом, так и при диффузионном режиме окисления. Выше было сказано, что химикочминералогический состав возникающих на поверхности нагрева золовых отложений зависит от температуры поверхности и изменяется со временем. Поэтому изменяется также и коррозионная активность отложений и влияние температуры на коррозию в различных интервалах температур может оказаться различным. Иногда можно встретить и такие области процессов, где вследствие выделения из отложений коррозионноактивных компонентов интенсивность коррозии с повышением температуры снижается. [c.12]

Организм, клетка — химические машины, функционирующие в результате химических реакций и переноса вещества между клеткой и окружающей средой, а также внутри клетки. Перенос имеет определенное направление, перпендикулярное к клеточной и внутриклеточным мембранам. Поток вещества есть вектор, в то же время скорость химической реакции — скаляр. Как уж сказано (с. 312), прямое сопряжение скалярного и векторнога процессов невозможно в изотропной системе в силу принципа Кюри. Невозможно оно и в анизотропных системах, имеющих центр симметрии. Однако биологические системы, в которых сопрягаются химические реакции и диффузия, а именно мембраны, построены из хиральных молекул, лишенных плоскости н центра симметрии ( 2.7). Мембраны анизотропны. В таких системах в принципе возможно прямое сопряжение, векторные коэффициенты — могут отличаться от нуля. Теория прямого сопряжения химии и Д7гффузип в мембранах, непосредственно учитывающая их анизотропию и хиральность, пока не развита. Можно представить себе, например, перемещение неких участников реакции вдоль винтового канала в мембране, в котором расположены центры. Тогда течение реакции будет различным для веществ, поступающих с разных концов канала. К тому же результату приведет рассмотрение симметричного канала, в котором регулярно расположены асимметричные, т. е. хиральные, реакционные центры. Однако пока нет оснований утверждать, что эти эффекты значительны. [c.322]

Чижек, Корыта и Коутецкий [79, 80], а также Коутецкий и Корыта [154] в общем виде показали, что этим соотношением можно воспользоваться как граничным условием при решении уравнения дифференциальной диффузии для вещества В. При этом получается система дифференциальных уравнений, аналогичная системе для случая необратимых электродных процессов. Таким образом, вышеприведенные работы показали, что скорость химической реакции сказывается только в реакционном слое, в то время как вне этого слоя имеет место равновесие химического процесса (Ь — аа = 0). Этот метод был использован Мацудой, Гурвицом и Гирстом (см. ниже) для решения задачи о влиянии двойного слоя электрода на скорость предшествующей химической реакции. Коутецкий [161 решил уравнения (22) и (26) методом безразмерных параметров. В случае быстрой химической реакции [условие (26)], когда устанавливается стационарное состояние между скоростью химической реакции и диффузией вещества, а о > 1, отношение мгновенного кинетического тока и к диффузионному определяется функцией [c.325]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология