Процессы диффузии в твердых телах

ПРОЦЕССЫ ДИФФУЗИИ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ [c.205]

Процессы диффузии в твердых телах подчиняются закону Фика [c.34]

Процесс диффузии в твердых телах протекает крайне медленно,, по этой причине скорость большинства твердофазных реакций определяется скоростью диффузии компонентов через слой продуктов реакций. Исследованию этого вопроса посвящено большое числа работ и исторически сложилось так, что кинетика твердофазных реакций создана фактически для случая, когда лимитирующей стадией является массоперенос. [c.55]

Теория переходного состояния может быть применена также для анализа процесса диффузии в твердых телах и жидкостях. [c.344]

Процесс абсорбции газов твердыми поглотителями протекает с малой скоростью, что связано с медленностью процесса диффузии в твердых телах. В отличие от этого адсорбция, как процесс поверхностный, характеризуется очень большой скоростью . [c.109]

Так, например, изучение процессов диффузии в твердых телах было затруднено необходимостью послойных анализов, что, по существу, приводило к разрушению системы. Введение радиоактивного изотопа позволяет непрерывно вести наблюдение за процессом, определяя изменение концентрации во времени измерением радиоактивного излучения. [c.67]

Теория переходного состояния имеет важное значение не только для кинетики гомогенных реакций, но и для значительно более широкого круга физико-химических явлений. В частности, она применима для анализа процесса диффузии в твердых телах и жидкостях. [c.448]

Использование радиоактивных изотопов позволило очень эффективно решить ряд физических проблем и открыть новые явления. Так, например, изучение процессов диффузии в твердых телах было затруднено необходимостью послойных анализов, что, по существу, приводило к разрушению системы. Введение радиоактивного изотопа позволяет непрерывно вести наблюдение за процессом, определяя изменение концентрации во времени измерением радиоактивного излучения. [c.68]

Поскольку массоотдачу в процессе экстрагирования невозможно отделить от процесса диффузии в твердом теле, в экспериментальной установке до.лжны быть предусмотрены меры, которые могли бы свести к минимуму ошибки, связанные с измерением диффузии в твердом теле. С этой целью в экспериментах образцы экстрагируемых тел изготовлялись в виде пластин, которые только одной своей поверхностью соприкасались с экстракционной жидкостью. Остальные поверхности были изолированы в диффузионном отношении, [c.178]

Многие химические процессы сопровождаются переносом атомов и ионов твердого тела на большие расстояния. Особенности этого переноса существенным образом зависят от дефектности структуры твердого тела. Рассмотрим подробнее процесс диффузии в твердом теле. [c.108]

Возможиость образования диффузионных покрытий связана с процессом диффузии в твердых телах. Согласно Хевеши, процесс диффузии в твердых телах совершается в результате прямого обмена атомами. Однако такой механизм диффузии требует больших энергетических затрат и связан с мгновенным искажением решетки, что практически мало вероятно. Н. С. Горбунов считает, что наиболее физически обоснованным следует считать механизм диффузии в твердых телах, предложенный Я. Н. Френкелем, согласно которому атомы металла могут поки- [c.69]

Диффузия в твердых телах протекает много медленнее, чем в жидкостях в то же время вследствие коротких периодов полураспада многих из применяемых меченых атомов процесс диффузии в твердых телах не может исследоваться в течение продолжительного времени. Поэтому для исследования диффузии в твердых телах можно применять лишь очень чувствительные методы измерения. Эти методы могут быть разделены на две группы а) изменение концентрации индикатора измеряют через определенные промежутки времени [c.58]

Этот метод с успехом используется в биологии при изучении локализации веществ в различных органах и тканях растительного и животного организмов в гистохимии при исследовании процессов обмена веществ в тонких гистологических структурах, в отдельных органеллах клетки в металлургии при изучении распределения веществ в сплавах, при исследовании процессов диффузии в твердых телах в химии высокомолекулярных соединений при анализе пластмасс, процессов вулканизации каучука в силикатной промышленности при анализе цементов и в ряде других аналогичных случаев. [c.204]

Различие в подвижности молекул обусловливает разный механизм диффузии в жидком и твердом состояниях. Так, для жидкого и газообразного состояний характерен так называемый групповой механизм диффузии, заключающийся в том, что молекулы перемещаются вместе с соседними молекулами, которые могут одновременно раздвигаться и предоставлять место другим молекулам. В твердых телах диффузия осуществляется только путем элементарных / перескоков атомов на соседние свободные места, которые всегда имеются в теле вследствие несовершенства строения реальных кристаллов. Поэтому процессы диффузии в твердых телах протекают значительно медленнее, чем в жидкостях и газах. Коэффициент диффузии при испарении веществ меняется очень незначительно, а при плавлении — в сотни тысяч раз. [c.134]

Напротив, удельные скорости реакции на поверхности раздела твердых фаз в подавляющем большинстве случаев могут быть однозначно определены из данных о кинетике суммарного процесса (с той или иной степенью приближения). Следует, правда, иметь в виду, что кинетика топохимической реакции может осложняться влиянием процессов диффузии в твердом теле, поэтому предпочтительным является проведение кинетических оценок при малых степенях превращения твердого реагента, когда влияние диффузионного торможения относительно мало. [c.56]

Внешнекинетическая область может иметь место в начальный период развития топохимической реакции (до максимума скорости реакции) [21]. Наиболее медленная стадия — процесс диффузии в твердом теле. В то же время скорость собственно реакции намного меньше скорости остальных стадий (за исключением стадии диффузии в твердом теле). Тогда реакция в начальный период (до максимума скорости реакции) протекает [c.95]

Таким образом, для топохимических реакций возможны шесть предельных макрокинетических областей при квазистационар-ном режиме. Перечислим эти области внешнедиффузионная, адсорбционная, область растворения, диффузионная (лимитируют процессы диффузии в твердом теле), кинетическая и внешнекинетическая. При наличии внутридиффузионного торможения квазистационарный режим не устанавливается рассмотрение в стационарном приближении можно вести в области максимума скорости реакции, причем реакция в указанной области в основном протекает в тонком слое вблизи геометрической поверхности зерна, и поле концентраций существенно отличается от наблюдающегося в стационарной системе. [c.96]

Рассмотрим кратко особенности макрокинетики топохимических реакций, связанные с процессами диффузии в твердом теле. Легко показать, что область протекания реакции в этом случае определяется соотношением между удельной скоростью реакции и скоростью диффузии через слой твердого продукта. Толщина слоя твердого продукта в ходе реакции возрастает, и значение указанного отношения падает, что соответствует увеличению вероятности перехода реакции в диффузионную область. [c.97]

При протекании реакции окисления в диффузионной области возможны также механизмы, включающие, например, стадию диффузии ионов железа по вакантным узлам решетки. Остановимся прежде всего на возможности реализации этих диффузионных механизмов. В указанном случае реакция будет заметно тормозиться за счет процессов диффузии в твердом теле. Тогда в начальный период реакция должна протекать во внешнекинетической области, для которой характерны быстрый рост скорости и последующий быстрый спад, так что максимальная скорость реакции достигается при весьма малых степенях превращения— порядка монослоя (см. 4.3.8), [c.120]

Рисунок наглядно показывает, что значения наблюдаемой энергии активации остаются постоянными для всего интервала степеней превращения. Соответствующий расчет по уравнению Аррениуса приводит к значению 14 ккал/моль, равному энергии активации, определенной по удельным скоростям реакции. Учитывая, что энергия активации диффузии железа составляет око-ко 30 ккал/моль-, можно сделать вывод, что влияние процессов диффузии в твердом теле на кинетику реакции не наблюдается и после образования сплошного слоя твердого продукта реакции. [c.123]

Таким образом, процессы диффузии в твердом теле не влияют на наблюдаемую кинетику реакции окисления железа водой, хотя при окислении водяным паром их влияние весьма существенно. Эти же данные показывают, что процессы диффузии водорода через слой твердого продукта к внешней поверхности зерен (от поверхности раздела твердых фаз) также не влияют на наблюдаемую кинетику реакции окисления железа водой. [c.123]

Каков механизм диффузии в твердых телах Привести уравнения, описывающие процесс диффузии в твердых телах. [c.264]

Очевидно, что здесь реализуется внешнекинетическая область протекания топохимической реакции, рассмотренная в гл.- 4. Переход от быстрого спада скорости реакции к медленному соответствует, следовательно, переходу в диффузионную область, в которой скорость реакции определяется скоростью процессов диффузии в твердом теле. [c.142]

Реакция карбидирования протекает в диффузионной области после максимума скорости. (Скорость суммарного процесса в диффузионной области определяется скоростью процессов диффузии в твердом теле. В нашем случае следует рассматривать процессы диффузии через слой карбида железа к поверхности раздела твердых фаз —железа и его карбида. Этими процессами могут являться диффузия окиси углерода через слой карбида железа к поверхности раздела твердых фаз (и соответственно, диффузия двуокиси углерода в обратном направлении) — механизм 1 диффузия карбидного углерода в глубь зерна — механизм 2. [c.148]

Рассмотрим для этой цели особенности влияния разбавления исходного газа двуокисью углерода на скорость реакции карбидирования на различных этапах. Напомним, что в начальный период реакция карбидирования железа окисью углерода протекает в поверхностном монослое, так что процессы диффузии в твердом теле не играют существенной роли в наблюдаемой кинетике реакции. После максимума скорости реакции скорость суммарного процесса складывается главным образом из скорости диффузии карбидного углерода (Ус) в глубь зерна (миграция углерода по междоузлиям) и скорости диффузии СО (соответственно СОг) через слой карбида железа (l/ oj. [c.154]

Представляет интерес сделать некоторые числовые оценки, характеризующие процесс диффузии в твердых телах. Как бу- [c.220]

Скорость твердофазной реакции лимитируется наиболее медленным из процессов, определяющих данную реакцию. Так как процесс диффузии в твердых телах протекает крайне медленно, то скорость большинства твердофазных реакций определяется скоростью диффузии компонентов через слой продуктов реакции. Исторически сложилось так, что кинетика твердофазных реакций создана фактически для случая, когда лимитирующей стадией является массоперенос. Характерно, что этот случай наиболее важен в техническом отношении, так как соответствует реакциям между порошками, смешанными механическим путем, т. е. охватывает различные области керамической, огнеупорной технологии и др. [c.42]

В настоящее время все большее внимание уделяется кинетическим исследованиям различных процессов, происходящих в твердых телах. Такие исследования позволяют выяснить процессы диффузии в твердых телах, глубже проникнуть в механизмы различных релаксационных процессов и понять взаимосвязь между структурой твердых тел и химическими реакциями, происходящими в них. [c.49]

Теорию абсолютных скоростей реакции можно применить для анализа процесса диффузии в твердых телах таким же образом, как это было сделано для диффузии в жидкостях (стр. 495), и при этом так же, как и выше, можно получить уравнение D=) k. Константа скорости k выражается формулой, аналогичной (105) (ср. уравнение 111) [c.512]

Несовершенствами кристаллов вызываются процессы диффузии в твердых телах. [c.181]

Твердые тела. Один из компонентов твердого тела будет диффундировать сквозь другие с измеримой скоростью, если существует надлежащий градиент концентрации, а температура достаточно высока. Процессы диффузии в твердых телах играют большую роль в металлургии. Как уже говорилось раньше, глубина, на которую углерод в процессе цементации проникнет в глубь стали за данное время, определяется законами диффузии. Скорость некоторых химических реакций определяется диффузией в твердом теле, но число важных для химика-технолога процессов диффузии Б твердом теле меньше числа процессов, связанных с диффузией в жидкостях и газах. Коэффициенты диффузии для небольшого числа систем с твердыми телами приведены в табл. 31. 1. Величина коэффициента диффузии значительно изменяется при переходе от одной системы к другой. Коэффициент D для многих систем сильно зависит от концентрации. [c.448]

Для решения большинства практических задач, связанных с процессами диффузии в твердых телах, где глубина проницания вещества относительно небольшая, может быть использована модель полуограничен-ного тела. Начальные и граничные условия в случае задачи о диффузионном извлечении вещества из одномерного полуограниченного образца (примером является задача о выщелачивании стекла) для гиперболического уравнения диффузии (5.6,1.15) формулируется следующим образом [87] [c.300]

Возможность расчета условий равновесия между твердым раствором и газом по составу конгруэнтно испаряющегося раствора представляет большой интерес в связи с трудностью экспериментального исследования фазового равновесия в системах такога типа. Основная трудность заключается в определении состава равновесной твердой фазы, поскольку установление этого состава лимитируется весьма медленным процессом диффузии в твердом теле. [c.265]

Особенностью процессов разложения солей органических кислот является твердофазный, топохимический процесс разложения (исключение-м являются соли металлов I группы, которые разлагаются в расплаве). В процессе разложения исчезает твердая фаза соли органической кислоты и возникает твердая ф.аза карбоната (или окисла). Встает волрос, в какой степени кинетические закономерности и величина энергии активации, наблюдаемые в топонимическом процессе, определяются протеканием собственно реакции, а не такими факторами, как распространение реакционной зоны, образование центров реакции, процессы диффузии в твердом теле. Кинетика большинства реакций термического разложения солей карбоновых кислот, в частности ацетатов, хорошо описывается обобщенным топокине-тическим уравнением Ерофеева [c.167]

Общие закономерности, которым подчиняются процессы диффузии в твердьих телах, весьма заметно проявляются в металлах. При низких температурах в поликристаллических образцах наблюдается структурно-чувствительная диффузия, происходящая, по-видимому, по граням кристаллических зерен. Металлы, кристаллическая ячейка которых представляет собой гранецент-рированный куб, характеризуются высокой энергией активации, составляющей около /з теплоты испарения. В этом случае справедливо правило Бугакова, согласно которому энергия активации процесса самодиффузии пропорциональна абсолютной температуре плавления [c.743]

Интересно отметить, что поскольку скорость реакции зависит от процесса диффузии в твердом теле, примеси, которые изменяют условия диффузии, должны приводить к соответствующему изменению скорости реакции окисления. Это наблюдалось в реакции серебра с бромом, приводящей к образованию AgBr. Если к серебру добавить кадмий, он также входит в состав продукта взаимодействия, причем на каждый ион приходится вакантный узел, ранее занятый серебром (по условию электронейтральности). Это приводит к снижению концентрации ионов Ag+ в междоузлиях и дырок, а в итоге, как следует из данных анализа, аналогичного рассмотренному выше, и к уменьшению скорости окисления чистого серебра. Соотношение скоростей окисления серебра с добавкой кадмия и без добавок приблизительно равно (1—2Kf" [ d]), где Kf—константа равновесия для дефектов по Френкелю (5.27). [c.167]

Описаная область протекания реакции была названа внешнекинетической областью [21] по аналогии с внешнекинетической областью Зельдовича. Область Зельдовича долл на была бы реализоваться за счет быстрой диффузии газа к внешней поверхности зерна и ничтожной диффузии в поры, так что реакция практически протекала бы на геометрической поверхности зерна. Рассматриваемая здесь внешнекинетическая область (относительно процессов диффузии в твердом теле) реализуется за счет быстрой диффузии газа к внешней и внутренней поверхности зерна и медленной диффузии в объеме твердого материала, так что реакция практически протекает в поверхностном монослое твердого реагента. Аналогия моделей очевидна. Однако поскольку коэффициенты диффузии в газовой и твердой фазах различаются на несколько порядков, реализация внешнекинетической области (относительно процессов диффузии в твердом теле) вероятна и даже обязательна для процессов, в которых стадии диффузии в твердом теле затруднены. [c.96]

Возможность образования диффузионных покрытий теснейшим образом связана с процессом диффузии в твердых телах. Согласно Хевеши, процесс диффузии в твердых телах совершается за счет прямого обмена атомами. Однако такой механизм диффузии требует больших энергетических затрат и связан с мгновенным искажением решетки, что практически мало вероятно. Н. С. Горбунов считает, что наиболее физически обоснованным следует считать механизл диффузии в твердых телах, предложенный Я. Н. Френкелем, согласно которому ато.мы металла могут покидать свои места в кристаллической решетке в результате тепловых колебаний и миграции, образуя вакант- [c.153]

Метод меченых атомов используется при исследовательских работах в области биологии и медицины, в различных областях техники, при исследовании качества некоторых материалов и др. Он успешно применяется и в различных химических исааедованиях, например при изучении взаимодействия катализаторов с реагирующими веществами, взаимодействия между молекулами реагирующих веществ при различных химических реакциях, взаимодействия между осадком и раствором, при изучении строения молекул, процессов диффузии в твердых телах и др. [c.468]

Теория иерёхс його состояния может быть П1Ш1 йена также длй лвэа процесса диффузии в твердых телах. [c.335]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология