Процесс самодиффузии в газах

Самодиффузия простого газа внутри капилляра при постоянном давлении. Самодиффузия внутри капилляра при очень низком давлении в отсутствие градиента давления есть не что иное, как взаимная диффузия молекул простого газа внутри капилляра, а потому процесс самодиффузии можно рассматривать как результат сложения процесса самодиффузии в неограниченном пространстве с процессом кнудсеновской диффузии, обусловленной столкновениями молекул со стенками. [c.70]

Процесс самодиффузии — это процесс диффузии молекул вещества в газе, состоящем из таких же или почти таких же молекул (например, диффузия орто- и параводорода, диффузия изотопов и т. п.). [c.453]

При разборе места цепных реакций в катализе заслуживают внимания и процессы приготовления катализаторов и их изменения во время работы. Для твердого тела и его поверхности число типов активных форм, могущих участвовать в цепных реакциях, гораздо больше, чем для газа и раствора. В решетке реального твердого тела имеются различные нарушения идеального порядка. Это пустые места — пробелы Френкеля и Шоттки, которые в сложном теле могут быть нескольких типов, ионные пробелы по определенным элементам кристаллической решетки, свои атомы, внедренные в междоузлия, дислокации, чужеродные атомы в твердом растворе. По пробелам и междоузлиям происходят перемещения частиц, образующих решетку, при диффузии, фазовых превращениях и реакциях с газами и твердыми телами. Пробелы и атомы в междоузлиях являются активными центрами многих химических реакций. Они перемещаются на один атомный шаг при заполнении их соседними атомами. Повторение создает эстафетные цепи в решетке, которые встречаются уже в простейших процессах самодиффузии и очень типичны для более сложных процессов в твердых телах. При этом возможно образование и обрыв центров на внешних и межкристаллитных поверхностях, их размножение и уничтожение. Это же относится к первичным стадиям таких химических процессов, как обезвоживание кристаллогидратов и гидроокисей. Распространение таких цепей связано с затратой сравнительно больших энергий активации. Во время реакции концентрация пробелов [c.374]

Рассмотрим в качестве примера процесс самодиффузии в металле [18]. В последнее время процессы самодиффузии исследованы в большинстве простых тел с помощью радиоактивных изотопов — меченых атомов. Будем исходить из неравновесных условий для дырок и рассмотрим уравнение непрерывности для дырочного газа [c.44]

Рассмотрев движение, вызванное диффузией молекул газа с одинаковым молекулярным весом, и обсудив процесс самодиффузии, роль которой повышается при наличии градиента давления, в однокомпонентном течении газов, необходимо теперь возвратиться к проблеме диффузии при постоянном общем давлении в бинарной смеси газов разных молекулярных весов. [c.92]

ПРОЦЕСС САМОДИФФУЗИИ В ГАЗАХ [c.69]

Ускорение самодиффузии газов — это равноценно созданию диффузного слоя, т.к. приход-уход молекул происходит не одновременно, а сначала уход, затем через какое-то время приход. Между этими процессами есть какой-то промежуток времени. [c.317]

При самодиффузии газов у стенки сосуда между процессом ухода молекулы от стенки и приходом к стенке других молекул есть определенный промежуток времени, когда никаких молекул еще у стенки нет — вакуум. Поэтому чем скорее молекула удаляется от стенки, тем, соответственно скорее должна на ее место придти друга молекула. По это значит, что количество уходов-приходов молекул в единицу времени возрастает, значит, увеличивается количество тех мгновений, когда у стенки возникает вакуум. Чем больше таких мгновений, тем как будто дальше молекулы [c.317]

Собственно в любом равновесном состоянии газа постоянно происходит самодиффузия — непрерывное перемешивание частей газообразной фазы. Но по термодинамической интерпретации подобные процессы соответствуют представлению о термодинамическом состоянии,ик таким процессам теорема о возрастании энтропии не имеет никакого отношения. Чтобы теорема (7.123) была применима, должно существовать качественное отличие смешивающихся газов они должны различаться химически, или по массе молекул, как изотопы, или по иному объективно констатируемому признаку. Но хотя требуется указанное качественное отличие смешивающихся газов, однако количественно энтропия смешения по (7.123) ни в какой мере не зависит от физико-химических свойств компонентов смеси. Энтропия [c.259]

Как соотносится диффузия и самодиффузия Молекулы испытывающие диффузию в процессе соударения друг с другом расширяются как расширяющийся газ с силой. Самодиффузия свойственна только молекулам воды, вмещающими растворенные вещества или просто любым молекулам, которые образуют сплошной непрерывный континуум, как растворитель. Т.е. диффузия свойственна веществам, которые составляют меньше 50% раствора, а самодиффузия свойственна растворителю, вмещающему это вещество. Молекулы растворителя никуда не расширяются, т.к. они не знают куда им расширяться, а растворенные молекулы расширяются в сторону, где их меньше. Поэтому в микропорах вода никуда не стремится уйти, а растворенные вещества с силой стремятся удалиться из микропор [c.335]

Босанке [3.107] рассмотрел такое сложение двух диффузионных процессов с точки зрения броуновского движения молекул. Полная частота столкновений vлi = г7Д.u складывается из частоты столкновений молекул со стенкой к = о/ кк и частоты межмолекулярных столкновений v = г /A, [см. (,3.2,3)], где %м, кк и А,— соответствующие длины среднего свободного пробега. Поскольку соответствующие им коэффициенты диффузии 1) и коэффициент самодиффузии в неограниченном пространстве Пп пропорциональны vлi, VJi и V (дифс )узионные уравнения Эйнштейна), то из формулы v. f=vк-fv следует, что коэффициент самодиффузии газа внутри капилляра есть гармоническое среднее из О к и Ои. [c.70]

Если бы мы применили указанный выше способ рассмотрения процессов самодиффузии и диффузии самой примеси к взаимной диффузии двух различных газов, паходяш,ихся в соизмеримых количествах, то при постоянном давлении смеси получили бы различные потоки диффузии и соответственно коэффициенты диффузии для каждого из газов. Такая ситуация привела бы к нарушению постоянства давления в смеси [1, 2], что противоречит опыту. Правильная теория должна давать одно и то же значение коэффициента взаимной диффузии для обоих диффундирующих газов. Однако коэффициент взаимной диффузии может зависеть от состава газовой смеси, т. е. зависеть от координаты. При элементарном рассмотрении взаимной диффузии Майер (1877) [3] предположил, что постоянство давления поддерживается течением газа как целого. Учет этого течения приводит к тому, что коэффициенты диффузии обоих газов одинаковы, но зависят от состава смеси, и поэтому изменяются от места к месту. Стефан (1872) [4] вывел формулу для коэффициента взаимной диффузии, предполагая, что оба диффундирующих газа движутся навстречу друг другу и действуют друг на друга с силой, пропорциональной произведению плотностей и относительной скорости. При этом оказалось, что коэффициент взаимной диффузии не зависит от отношения, в котором смешаны газы. Однако Стефан предполагал, что у диффундирующих газов — равновесное распределение скоростей это вносит некоторую погрешность. [c.38]

Применения радиохимических методов для изучения самих инертных газов описаны в других главах. Химические свойства радона изложены в гл. VII, стр. 167 распределение радона между различными жидкостями и воздухом описано в гл. VI, стр. 127 процесс самодиффузии аргона рассмотрен в гл. IV, стр. 69 изучению диффузии радона в водороде, гелии, неоне, аргоне и воздухе посвящена работа Хирста и Гаррисона [Н90]. [c.231]

Нафиков Э. М., Усманов А. Г., Труды Казанск. хим.-технол. ин-та, вып. 31, 1963, стр. 36. Обобщение опытных данных по процессам диффузии и самодиффузии газов. [c.692]

В процессе диффузии происходит перемещение частиц газа в полимере, а в процессе теплового движения — са-модиффузионное перемещение звеньев цепи полимера. В обоих случаях перемещение частиц связано с преодолением энергетических барьеров. Чем сильнее межмолекулярные связи, тем больше энергетический барьер, тем выше энергия активации диффузии или самодиффузии. Следовательно, более сильным межмолекулярным связям в полимере должны соответствовать меньшие значения газопроницаемости и более высокие температуры стеклования. [c.78]

Процесс взаимного проникновения частиц двух или нескольких веществ, граничащих друг с другом, называется диффузией. Диффузия в химически однородной системе называется самодиффузией. Диффузия и самодиффузия наблюдаются в газах, жидкостях и твердых веществах. Движущей силой диффузии в химически неоднородной системе является разность концентраций диффундируе-мого вещества в различных частях системы. Чем больше разность концентраций данного вещества в разных частях системы, тем интенсивнее происходит переход частиц этого вещества от участков с большей концентрацией к участкам с меньшей концентрацией. Во многих случаях этот переход связан с преодолением пограничного слоя соприкасающихся фаз. Например, при диффузии между газом и жидкостью частицы веществ преодолевают пограничный слой, состоящий из двух тонких пленок — жидкостной, в которой концентрация газа больше, чем в глубине жидкости, и газовой, в которой концентрация жидкости больше, чем в остальной массе газа. Такой слой оказывает существенное сопротивление процессу диффузии. Для уменьшения этого сопротивления процесс диффузии проводят так, чтобы площадь межфазного контакта была как можно больше. [c.198]

Исследуемое с помощью М. а. м. явление самодиффузии никакими иными методами, за редким исключением, не может быть изучено. В процессе исследования фазовых гетерогенных равновесий учитывают то обстоятельство, что удельная радиоактивность пара над веществом, в которое введена изотопная метка, пропорциональна внешнему давлению. Особенно широко М. а. м. применяют для изучения равновесий твердая фаза — пар, поскольку давление пара над кристаллическим телом обычно мало и химико-аналитические методики оказываются недостаточно чувствительными для его онределения. Статические методы определения давления пара сводятся к определению радиоактивности газовой фазы над веществом, в к-рое введено известное количество радиоактивного изотопа. К ним относится и метод точки кипения, основанный на том, что скорость испарения вещества при достижении точки кипения существенно изменяется. Вследствие этого кривая, выражающая зависимость радиоактивности пара от времени, характеризуется изломом, приходящимся на т-ру кипения. Поскольку пар при т-ре кипения жидкости является насыщенным, анализ кривой радиоактивность пара — время позволяет определить давление насыщенного пара. Динамические методы определения давления пара основаны на определении количества вещества, уносимого потоком химически индифферентного газа, проходящего над образцом. Измеряя радиоактивность уносимого вещества при различных скоростях и экстраполируя величину радиоактивности на нулевую скорость, устанавливают количество пара, находящегося в равновесии над твердым образцом, выдерживаемым при определенной т-ре. В радиометрическом варианте метода Лэнгмюра определяют уменьшение радиоактивности меченного радиоизотопом материала. Эта величина пропорциональна потере массы образца потеря же массы, в свою очередь, пропорциональна давлению насыщенного пара. Разработано несколько вариантов приложения М. а. м. к изучению различных характеристик поверхностп материала и, прежде всего, истин- [c.813]

Простейшим примером реакций в твердом состоянии служит обмен между атомами одного и того же элемента (самодиффузия). Такие обменные реакции могут быть изучены наиболее изящным и точным современным методом исследования — методом радиоактивных индикаторов, который подробно описал Цименс . Скорость таких простейших реакций существенно зависит от следующих процессов 1) от диффузии (О ) через слой газа или раствора, адсорбированного твердым веществом (см. С. I, 7 и ниже) 2) от химического взаимодействия на границе фаз 3) от диффузии ( > ), идущей в самом твердом веществе в ту или иную сторону от границы раздела фаз. Для этих процессов найдены законы, определяющие влияние времени (для обратимых реакций) кроме того, ведутся поиски призна- [c.704]

Теории диффузии обычно предполагают, что в процессе миграции диффузионных единиц должен преодолеваться некоторый барьер, что требует энергии активации. Согласно этой концепции экспериментально получена зависимость между О и 1/Т, которая в некоторых случаях близка к линейной и которая была интерпретирована по аналогии с уравнением Аррениуса для химических реакций. Из наклона зависимости была вычислена энергия активации. Однако Хильде-брандтом с сотр. [56в] было отмечено, что в простых жидкостях, состоящих из сферических молекул, и в газах, плотность которых выше критической, явление диффузии можно объяснить без предположения о энергетическом барьере, создаваемом квазикристаллической структурой. Согласно теории Хильдебрандта, в таких жидкостях все молекулы участвуют в тепловом движении. Это приводит к максимальному беспорядку. Среднее смещение молекул в таких жидкостях частично зависит от температуры, частично от отношения межмолекулярного объема V к объему сжатой жидкости Уо, в которой молекулы упакованы плотно и диффузия становится невозможной. Даймонд [56г] на основе молекулярно-динамических представлений показал, что отношение можно точно вычислить из коэффициентов самодиффузии систем, состоящих из жестких сфер. [c.219]

В таблицу не включены данные об адсорбции радиоактивных инертных газов, но на стр. 23f часть, 1 приведены некоторые ссылки на литературу по этому вопросу. Результаты работ п изучению распределения радона между различными жидкостями и воздухом приведены в табл. 2 на стр. 128, часть I, данные о самодиффузии инертных газов — в табл. IVA о процессе диффузи радона в другие газы см. [Н90]. [c.468]

В микронорах, хотя одновременно присутствующих молекул небольшое количество, но они наиболее часто соударяются со стенками микроноры и стремясь скорее покинуть микропору, способствует этим самым привпосу новых молекул из-за пределов микропор. Молекула, попадая сюда, в процессе соударения стремится покинуть микропору, а па их место приходят новые молекулы, которые опять чаще соударяясь со стенками, стремятся уйти из микропор. Так происходит ускоренная самодиффузия молекул, которая является главной особенностью молекул одного сорта, т.е. газа или жидкости. Именно эта ускоренная самодиффузия способствует увеличению числа наиболее часто соударяющихся молекул. Этой ускоренной самодиффузии достаточно для объяснения ускорения химических реакций в ультратонких норах, но недостаточно для объяснения самоноддержания пористости на определенном уровне, т.к. здесь чем меньше диаметр поры, тем более ускоренная самодиффузия и тем неограпичеппо быстрее скорость химической реакции. Т.е. этот фактор не накладывает ограничение на скорость химической реакции, т.к. в самых узких микронорах скорость должна была бы неограниченно быстро возрастать. Но [c.246]

В газовой фазе невозможна саморегуляция размеров микропор в горных породах при метасоматических процессах, т.к. по мере уменьшения диаметра микронор здесь не происходит уменьшения количества нривноса растворенных в газе компонентов, как это происходит в жидкости. Поэтому в газах с уменьшением нор продолжается интенсивное реагирование растворенных молекул со стенками микропор, причем еще более иптепсивпое реагирование, т.к. нри этом частота соударений молекул со стенками микропор возрастает, а относительное их количество не уменьшается. Поэтому микропоры могут быстро прекратить свое существование, т.е. просто быстро закупориться продуктами реакции, которые хотя и быстро выносятся, но также быстро и привносятся в процессе обычной самодиффузии. Т.е. ускоряется самодиффузиоппое движение растворенных веществ и скорость их реакции со стенками, что должно [c.279]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология