Элементарные процессы на границе раздела фаз

Первичной стадией элементарного каталитического акта в гетерогенном катализе является адсорбция реагирующих молекул из газовой фазы или из раствора на поверхности катализатора. Адсорбцией называется процесс самопроизвольного изменения концентрации вещества на границе раздела фаз. Различают два вида адсорбции физическую адсорбцию и хемосорбцию (химическую адсорбцию). Физическая адсорбция обусловливается силами межмолекулярного взаимодействия, возникающими между молекулами (атомами) твердой фазы, находящимися на поверхности, и молеку- [c.637]

В первом разделе книги излагаются методы изучения и современные представления о строении границ раздела металлических или полупроводниковых электродов с ионными системами (растворами, расплавами), а также границы раствор — воздух. Значительное внимание уделено термодинамике поверхностных явлений на электродах, адсорбирующих водород и кислород, и современной теории адсорбции органических соединений на электродах. Во втором разделе подробно анализируются закономерности стадии подвода реагирующих частиц к поверхности электрода, методы изучения этой стадии и приводятся примеры использования явлений массопереноса при конструировании хемотронных устройств и новых источников тока. Третий раздел посвящен изложению закономерностей стадии переноса заряженных частиц через границу электрод — раствор и физических основ элементарного акта электрохимических реакций. При этом рассматриваются такие важные в теоретическом отношении вопросы, как роль работы выхода электрона и энергии сольватации ионов в электродной кинетике. Теории двойного слоя, массопереноса и элементарного акта, по образному выражению А. Н. Фрумкина, — те три кита , на которых базируется мощное и стройное здание кинетики электродных процессов. [c.3]

При соблюдении условия (11.16) процесс межфазного массопереноса состоит из двух элементарных процессов 1) переноса вещества к границе раздела фаз 2) отвода вещества от границы раздела фаз. При этом [c.198]

Как уже упоминалось, развернутая диаграмма диффузионных явлений в элементарном объеме гетерофазной системы включает три части 1) диаграмму связи процессов переноса в несущей (сплошной) среде 2) диаграмму связи процессов в дисперсной фазе 3) диаграмму связи процессов на границе раздела фаз. [c.164]

Причины медленного протекания стадии разряда — ионизации связаны с квантово-механической природой перехода заряженных частиц через границу раздела электрод/раствор. В самом деле, согласно принципу Франка — Кондона, безызлучательный процесс перехода электрона с металла на частицу Ох в реакции (А) или обратно с частицы Red на металл возможен лишь при условии, если полные энергии электрона в начальном и конечном состояниях приблизительно одинаковы. Для реализации этого условия необходимо изменить ориентацию диполей растворителя вблизи реагирующей частицы, что требует затраты определенной энергии активации. Кроме того, вероятность элементарного акта разряда—ионизации при выполнении принципа Франка—Кондона в общем случае не равна единице она зависит от перекрывания волновых функций начального и конечного состояний, а потому резко убывает с удалением реагирующей частицы от поверхности электрода. В результате принимают (или отдают) электроны только адсорбированные на электроде частицы Ох (или Red). [c.215]

В настоящее время под термином водородное перенапряжение понимают замедленное протекание элементарного электродного акта разряда ионов водорода, возникающее вследствие торможения процесса переноса заряда через границу раздела металл — полярная жидкость. Константа скорости электродного процесса при этом зависит от потенциала электрода. Подобные реакции в газовых средах протекают мгновенно, при гетерогенной же электрохимической реакции на скорость перехода заряда через фазовую границу существенно влияют структура электрода, его физико-химические свойства и свойства полярной жидкости — электролита. [c.327]

Для элементарного слоя пласта можно с достаточной степенью точности заменить наклонную границу раздела нефть — вода вертикальной. Тогда расчет процесса обводнения каждого слоя можно производить по вышеизложенным формулам. Заметим, что в этих формулах (8), (13), (17) числитель первого слагаемого в правой части представляет собой не что иное, как абсолютный запас нефти, заключенный соответственно между начальной границей раздела и первым рядом, между первым и вторым, между вторым и третьим рядами скважин. В соответствии с этим подсчитаем начальные [c.135]

На базе ур-ний для функций Р(д,1) строят кинетич. ур-ния для л-частичных ф-ций распределения, к-рые получают путем усреднения по расположениям всех остальных N — п) частиц. Для малых л кинетич. ур-ния м. б. решены аналитически или численно и с их помощью м. б. получены коэф. диффузии, самодиффузии, сдвиговой вязкости, подвижности и т. п. Такой подход применим к процессам переноса в-ва в моноатомных кристаллах, сплавах, оксидных кристаллах, ионитах и т.д., к процессам переноса в-ва через границу с твердым телом, роста кристаллов, фазовым превращениям и т. п. Для межфазного переноса, из-за различий в характерных временах протекания элементарных процессов миграции частиц, важную роль играет вид граничных условий на границах раздела фаз. [c.420]

Такое отставание в исследовании механизма процесса объясняется прежде всего тем, что в случае эмульсионной полимеризации трудно определить место протекания отдельных стадий полимеризационного процесса. В гомогенной системе все стадии протекают равномерно во всем объеме. При наличии гетерогенности не исключена возможность, что отдельные элементарные акты или даже весь полимери-зационный процесс целиком локализуется в какой-нибудь фазе или на границе раздела фаз. Естественно, что в этом случае для объяснения кинетики и механизма процесса в первую очередь необходимо определить место его протекания. [c.28]

Характер стадий при протекании таких реакций зависит от ряда факторов природы центрального иона, лиганда, субстрата, реагента, типа растворителя, температуры, а также от электронных и стерических факторов. Одной из особенностей комплексных катализаторов является относительная легкость определения их структуры и электронного строения и возможность выяснить основные факторы, определяющие природу отдельных элементарных стадий. Например, можно думать, что, сравнивая активированную адсорбцию На на поверхности металла и реакцию окислительного присоединения водорода к комплексу того же металла в низкой степени окисления, удастся объяснить сложные процессы, происходящие на границе раздела. [c.292]

Описанный механизм тепло- и массопередачи не был подтвержден соответствующим экспериментальным изучением элементарных актов процесса, поэтому его следует рассматривать как некоторую ус- ловную математическую модель, отражающую отмеченную выше гипотезу о наличии дополнительного сопротивления массопередаче на границе раздела фаз при ректификации в барботажном слое. [c.110]

Принцип действия. Коррозия происходит химическим и электрохимическим путем. В первом случае процесс протекает при непосредственном воздействии на металлы химически активных соединений, изначально содержащихся в топливах или образующихся при их окислении. Это агрессивные соединения серы (меркаптаны, сероводород, элементарная сера) и органические кислоты. Этот вид коррозии и соответствующие присадки мы не рассматриваем. В автомобильных топливах присадки этого типа не используются. Просто топлива не должны содержать коррозионно-агрессивных компонентов. Электрохимическая коррозия протекает на границе раздела фаз под действием сконденсировавшейся воды. [c.179]

Столь огромные успехи в большой мере стали возможными благодаря широкому распространению техники ультравысокого вакуума. Впервые появилась возможность точно определять строение границы раздела фаз и выполнить очень важные намерения на образцах с поверхностью меньше квадратного сантиметра. В результате этого был достигнут значительный прогресс в понимании связи между структурой поверхности и скоростями важных элементарных процессов при адсорбции. [c.103]

Группа В — органические вещества, способные вступать в химическое взаимодействие с цементным камнем. Механизм коррозионного действия и химическая активность по отношению к цементным материалам агрессивных сред этой группы могут быть весьма разнообразны. Наряду с элементарными обменными реакциями, итог которых можно легко предсказать, возможны и более сложные процессы, такие как взаимодействие на границе раздела фаз, реакции с длительным индукционным периодом, многостадийные превращения с неожиданным конеч-ным результатом. Агрессивные среды этой группы делятся на три подгруппы, [c.126]

Итак, элементарный акт процесса флотации — закрепление частиц на поверхности пузырька — обусловливается смачиванием и адгезией на границе раздела твердое тело — жидкость и твердое тело — жидкость — газ. Изменяя смачивание и адгезионное взаимодействие, можно направленно влиять на эффективность флотации. [c.313]

Все физические методы разделения веществ основаны на использовании кинетических явлений или фазовых равновесий. Фазовые равновесия лежат в основе таких методов разделения, как дистилляция, сублимация, кристаллизация, экстракция, адсорбция из газообразной или жидкой фазы и т. д. При этом молекулы разделяемых веществ постоянно переходят через границу раздела фаз в обоих направлениях, стремясь к такому состоянию распределения, при котором, несмотря на продолжающееся движение молекул через границу, в каждой фазе устанавливается постоянная концентрация составляющих смесь веществ. Если разделяемые компоненты мало различаются в отношении свойств, которые для выбранного метода разделения являются решающими (например, давление пара, растворимость или размеры молекул), то концентрирования веществ в одной из фаз практически не происходит. В этом случае достаточного разделения можно достигнуть путем многократного повторения элементарного акта разделения. Наглядным примером такого процесса, в частности лежащего и в основе хроматографии, может служить многократная экстракция. [c.92]

Вернемся к рассмотрению системы, когда один из сомономеров фиксирован на поверхности. Локализация одного из сомономеров Н9 границе раздела фаз влечет за собой повышение роли диффузионного контроля в элементарных стадиях процесса при- [c.245]

С другой стороны, нормальная кинетика может быть нарушена в этих процессах элементарными реакциями, протекающими на границе раздела фаз (инициирование в поверхностном слое капелек при эмульсионной полимеризации, обрыв цепей при попарных столкновениях бисерин и т. п.). Эти нарушения характерны уже для второго статистического класса. [c.255]

Однако из-за сложности элементарных явлений, протекающих внутри зерна ионита на молекулярном уровне, и недостаточности информации о них, использование таких моделей для практических целей в настоящее время весьма затруднительно. Развитие элементарных явлений внутри отдельно взятых частиц ионита при неизменных внешних условиях будет неодинаковым, даже при допущении, что эти частицы во время их пребывания в аппарате не подвергнутся механической деструкции. По этой причине на втором этапе, как правило, используют обобщенную усредненную кинетическую модель ионного обмена на зерне ионита. Последняя характеризует перенос массы, энергии и импульса в гетерогенной системе через границу раздела взаимодействующих фаз и учитывает такие эффекты, как формирование и развитие пограничного слоя, изменение физико-химических характеристик фаз, которые вызывают обновление межфазной поверхности и, таким образом, интенсифицируют процессы межфазного переноса массы и определяют гидродинамическую обстановку в элементарном объеме. [c.93]

При моделировании процесса ионного обмена, по какому бы из указанных выше направлений не велось исследование, один из самых его ответственных этапов — это качественный и количественный учет неравновесности ионного обмена, обусловленный элементарными диффузионными процессами как в пограничном слое, окружающем зерно ионита, так и внутри самого зерна, а также собственно химическим актом между обменивающимися ионами и матрицей ионита (см. гл. И). Учет этот может быть осуществлен различными путями либо кинетическим анализом процесса и его механизма — путем использования экспериментальных данных и зависимостей для установления численных значений отдельных параметров модели и связи между ними, либо непосредственной оценкой перечисленных выше факторов неравновесности при составлении системы дифференциальных уравнений описывающих процесс. Широкое использование ЭВМ позволяет объединить эти пути, не упрощая при этом излишне модели, например, при описании переноса вещества через пограничный диффузионный слой. Так, модель массопереноса при ионном обмене включает в общем случае описание диффузии внутри ионита, переноса вещества на границе раздела взаимодействующих фаз, конвективной диффузии в сплошной фазе с учетом гидродинамической обстановки в слое ионита и т. д. [c.94]

Прежде чем перейти к обсуждению условий образования новой фазы при протекании электрохимического процесса, напомним некоторые представления о механизме образования новой фазы из пересыщенных растворов, не сопровождающегося переходом электричества через границу раздела. Основы этого направления пауки были заложены работами Дж. Гиббса [1]. Для теории зарождения и роста кристаллов большое значение имели работы Г. Вульфа [2], а в последние десятилетия — М. Фольмера, И. Странского, Р. Каишева и др. Здесь мы сможем коснуться лишь немногих, самых элементарных сторон этого вопроса и ддя углубленного ознакомления отсылаем читателя к монографиям М. Фольмера [3] и Б. Хоннг-мана [4]. [c.6]

Процесс смешения сыпучих материалов является сложным механическим процессом, механизм действия которого зависит главным образом от конструкции смесителя. Складывается он пз следующих элементарных процессов 1) перемещение группы смежных частиц из одного места смеси в другое внедрением, вмятием, скольжением слоев (процесс конвективного смешения) 2) постепенное перераспределение частиц различных компонентов через свежеобразованную границу их раздела (процесс диффузионного смешения) 3) сосредоточение частиц, имеющих одинаковую массу, в соответствующих местах смесителя под действием гравитационных или инерционных сил (процесс сегрегации). [c.85]

В первом — освещаются вопросы кинетики катодного и анодного процессов, особенности электрокристаллизации металлов и сплавов в компактной и порошкообразной форме. Во второй раздел вошли статьи, касающиеся вопросов выделения коллоидно-диспергированных гидроокисей, элементарных металлов и неметаллов в виде тонких пленок, образующихся на границе раздела фаз Ж—Г, Ж— Ж. Обсуждаются особенности химического осаждения на стекло зеркальных пленок кобальта, никеля и меди. В последних статьях этого раздела излагаются вопросы термодинамического анализа условий осаждения труднорастворимых сульфидов тиомочевиной из водных растворов как в виде осадков, так и в виде хорошо сформированных пленок на твердых подложках. [c.5]

Современные экспериментальные методы анализа структуры и поверхностных явлений позволяют достичь атомного уровня и получить точные экспериментальные данные об элементарных процессах на границе раздела. Таким образом, эти методы являются необходимым условием прогресса в химии твердого тела. [c.82]

Что касается адсорбции, десорбции и самодиффузии, модели этих процессов, даже упрощенные, на которых основан вывод уравнений скорости, нашли свое подтверждение в многочисленных прямых экспериментальных наблюдениях. Далеко не так просто обстоят дела, когда речь идет об элементарных реакциях на границе раздела фаз, поскольку их редко удается выделить в чистом виде или наблюдать экспериментально. Поэтому полезно всегда учитывать в известной степени гипотетический характер основных молекулярных моделей, привлекаемых обычно для описания элементарных процессов на поверхности раздела. [c.251]

А. Элементарные процессы на границе раздела при окислении металлов (с образованием защитного слоя) [c.251]

Удельная скорость элементарного процесса на границе раздела запишется в виде [c.253]

Б. Элементарные процессы на границе раздела в отсутствие защитного слоя продукта реакции [c.278]

В неоднородных многофазных системах существуют границы раздела фаз, условия вза/имодействия на которых определяются параметрами самого процесса. Границы раздела могут быть дискретными, замкнутыми и разомкнутыми, площадь поверхности и число дискретных элементов могут меняться вследствие процессов дробления, разрыва, коагуляции и т. п. Можно четко сформулировать условия вза1Имодействия на элементарных площадках таких границ, но нельзя волею экспериментатора независимо управлять ими в любом месте системы. Такие условия иногда называются неуправляемыми. [c.16]

Характерной особенностью процесса ректификации является то, что паровая и жидкая фазы находятся в состоянии насыщения. Причем температура пара Тт выше температуры жгщкости Т], что означает наличие одновременно протекающих процессов конденсации и испарения в элементарном объеме, при этo i из.менение температур фаз происходит по линии насыщения. Это позволяет сделать вывод, что вследствие того, что Т2>Т1, на границе раздела фаз пар конденсируется, отдавая тепло жидкой фазе, в результате чего жидкость испаряется. Поскольку из.менение внутренней энергии системы происходит только за счет внешнего воздействия, 1ю никак не за счет внутренних процессов перехода вещества из фазы в фазу, то. можно записать [c.234]

Напомним, что существуют переохлажденный пар (используется, например, в камере Вильсона для наблюдения треков заряженных, в том числе элементарных, частиц) и перегретая жидкость (применяется в пузырьковых камерах для тех же целей). Оуществование таких метастабильных состояний (перегретых и переохлажденных) объясняется необходимостью эародышеобразования новой фазы, для чего требуется затрата энергии на создание новой поверхности — границы раздела между фазами. Кроме того, в принципе при температуре равновесного сосуществования фаз невозможен процесс, так как его движущая сила — изменение свободной энергии (см. след, гл.) — равна нулю. Необходим перегрев для перехода в высокотемпературное состояние и переохлаждение — в низкотемпературную фазу. [c.157]

Схема процесса взаимодействия газа с жидкостью при всех способах их контакта может быть представлена следующим образом (рис. 2.28) соприкасаются потоки газа и жидкости имеется граница раздела фаз компоненты переносятся через поверхность раздела фаз реакция протекает в одной из фаз или в обеих. В пределах выделенного элемента концентрации компонентов в каждой из фаз одинаковы. В качестве такого элемента можно вьщелить газовый пузырь с некоторым объемом жидкости вокруг него каплю в газовом объеме или элементарный участок пленочного газожидкостного потока. [c.79]

Для определения АС1 использовали зависимость между процессами обмена на границе раздела фаз и составом образующихся продуктов, которую определяли по количеству хемосорбированного сульфоагента на элементарном участке пленки [c.335]

Основой хроматографических методов является процесс распределения одного или нескольких веществ между дву.мя фазами, oтдeлeнны н друг от друга физической границей раздела. Поскольку вводимое вещество или смесь веществ находится в виде одной фазы (газ, жидкость нл 1 твердое тело), вторую фазу приходится создавать искусственно. Следует отметить, что нр цнп создания каким-либо образом двухфазной системы с иере.меще-нием этих фаз относительно друг друга с целью умножошя элементарных эффектов разделения является основой почти, всех физических методов разделения. [c.6]

Уравнения (1)—(4) вместе с дополнительными соотношениями, касающимися других процессов передачи цепи, оказались полезными не только при количественной трактовке многочисленных экспериментальных результатов, но и послужили ценной и гибкой основой для решения проблемы й более сложных згсловиях. Это стало очевидным, когда столкнулись с некоторыми аномалиями , происходившими из-за появления границы раздела фаз в гетерогенной полимеризующейся системе. Поскольку большинство новых катализаторов имеет гетерогенный характер, целесообразно показать, как осаждение в ходе реакции нерастворимого полимера в виде гелеобразной или порошкообразной твердой фазы влияет на дальнейшее протекание реакции и как это изменение отражается на кинетике процесса. Общая основа идей и выражений оказалась также полезной для описания в совершенно адекватном виде явлений таких истинно гетерогенных процессов, как реакции суспензионной и эмульсионной полимеризации. В этих случаях необходимо только ввести соответствующие ограничения и условия, касающиеся геометрических позиций, в которых были бы возможны различные элементарные реакции или по крайней мере там, где они могли бы иметь место с наибольшей вероятностью. [c.20]

Теория обновления поверхности (Хигби, Данквертса, Кишиневского) рассматривает процесс межфазной диффузии как неустано-вившийся, характеризующийся непрерывным обновлением поверхности. В результате турбулизации потока элементарные объемы жидкости или газа на границе раздела фаз заменяются новыми, приходящими из ядра потока. Таким образом, массопередача происходит не только за счет молекулярной диффузии, но и за счет перемешивания (турбулизации потока). Время нахождения элементарного объема жидкости на границе раздела фаз названо временем контакта или возрастом элемента т. [c.407]

Наиболее важная специфика электродных процессов связана, как известно, с передачей электронов между электродной поверхностью и реагирующими частицами. Поэтому логично, что первая глава книги, написанная Сэчером и Лейдлером, посвящена теории элементарных реакций, протекающих с электронным переносом в более простых гомогенных условиях. Авторы сосредоточили основное внимание на рассмотрении теоретических аспектов окислительно-восстановительных реакций в водных растворах, протекающих между частицами одного и того же типа, такими, например, как ионы Ре + и Ре +. При этом детально проанализированы адиабатический и неадиабатический механизмы переноса электрона в таких системах, а также поведение сольватной оболочки и ее реорганизация в процессе электронного переноса. Сделаны выводы о значении предложенных трактовок для понимания механизма и общих закономерностей более сложных окислительно-восстановительных реакций, в том числе и реакций, протекающих на границе раздела металл — раствор. [c.6]

Рассматриваемые в книге процессы условно можно разделить на две группы полимеризация на границе раздела твердое тело-пары мономера, так называемая полимеризация из паровой фазы полимеризация на границе твердого тела с жидким мономером или его раствором, так называемая полимеризация из жидкой фазы. Процессы полимеризации из паровой фазы рассмотрены в книге более подробно. Это обусловлено прежде всего тем, что в этой области к настоящему времени удалось продвинуться глубже в понимании механизмов элементарных стадий полимеризации на поверхности. Значительную роль сыграли также научные пристрастия авторов книги, основная часть работ которых вьшолнена в области полимеризации из паровой фазы. [c.5]

В первом случае концентрация в пробе определенного объема в поперечном сечении на входе сильно варьирует от точки к точке. Цель смешения заключается в том, чтобы обеспечить снижение этих вариаций концентрации на выходе из смесителя до пренебрежимо малых значений в поперечном сечении. Это достигается деформацией массы материала—относительным движением границ системы по мере прохождения материала от входа к выходу. Границы раздела компонентов в начале процесса должны быть так ориентированы относительно направления потока, чтобы при прохождении через смеситель поверхность каждого элемента объема значительно увеличивалась, а для этого необходимо пересечение этих поверхностей всеми линиями тока при прохождении в смесителе. Оптимальные условия течения достигаются тогда, когда каждый поступающий в смеситель элемент объема подвергается одинаковой деформации сдвига, причем направление деформации каждого элементарного олъе.ма оптимально относительно исходного расположения компонентов и не изменяет знака во все вре. я смешения. [c.148]

Как видно из разобранного нами примера, для того чтобы понять и количественно охватить явления газового разряда, необходимо иззп1ить имеющие место в разряде элементарные атомарные процессы. Среди этих процессов наиболее существенное значение имеют процессы ионизации газа. Эти процессы можно разделить на два больших класса элементарные процессы ионизации в объёме газа — объёмная ионизация и элементарные процессы на границе между газом и твёрдым или жидким электродом — поверхностная ионизация. [c.22]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология