Диффузионно-химическое взаимодействие

Диффузионно-химическое взаимодействие наблюдается между металлами и твердыми покрытиями в отсутствие жидкой фазы, а также между металлами и расплавленными неионными металлическими и металлоподобными покрытиями. [c.257]

Диффузионно-химическое взаимодействие [c.211]

Еслп оперировать единственно общепринятыми в настоящее время терминами кинетическая и диффузионная области , то следует все физико-химические процессы разбить на две неравные группы. При этом термин кинетическая область обозначает, что скорость возникновения энтропии лимитируется скоростью химического взаимодействия. Термин же диффузионная область означает, что скорость возникновения энтропии лимитируется скоростью одного из физических процессов. Вопрос о том, какой именно из физических процессов является в этом случае лимитирующей стадией, представляет самостоятельную задачу. Практически кинетическая область имеет место, когда все физические процессы протекают вблизи от равновесия. Обычно при этом имеют в виду наличие теплового и фазового равновесия. Диффузионная же область имеет место вблизи от положения химического равновесия в реакционной фазе. [c.18]

Образование твердых растворов и соединений между твердым и жидким металлом происходит в результате протекания диффузионных процессов в твердой фазе — атомной и реактивной диффузии — и является весьма нежелательным явлением, так как образующийся слой твердого раствора или интерметаллического соединения обычно бывает хрупким, что снижает пластичность всего изделия. Возможны также частные случаи химического взаимодействия жидкометаллической среды с компонентами твердого металла взаимодействие щелочных металлов с растворенным в твердых металлах кислородом, лития — с углеродом, серой и [c.144]

Из внешних причин, влияющих на физико-химические взаимодействия между частицами первого уровня, существенный вклад вносят эффекты воздействия окружающей среды, т. е. эффекты вышестоящих ступеней иерархии ФХС. Они проявляются в виде кинетических, диффузионных, термодинамических и топологических эффектов типа воздействия активаторов и ингибиторов образования донорно-акцепторных комплексов при радикальной полимеризации сольватации первичных и вторичных солевых эффектов при реакциях между ионами в растворах вырожденной передачи цепи на компоненты среды клеточных эффектов и эффектов близости кинетических изотопных эффектов индуктивных и мезомерных эффектов воздействия на свободные радикалы изменения физико-химических свойств среды влияния макромоле-кулярных матриц, фазовых переходов и т. д. [3, 4, 7, 10—14]. [c.25]

Для оценки эффективности возможных путей воздействия на скорость гетерогенной реакции очень важно знать, какая из стадий ее является в данных условиях наиболее медленной и, следовательно, определяющей скорость реакции в целом. В одних случаях этой стадией являются процессы диффузии того или другого компонента реакции из объема фазы к поверхности раздела или наоборот. В других —само химическое взаимодействие на поверхности раздела. Различие между этими случаями наиболее сильно проявляется в зависимости скорости реакции от температуры. Скорость диффузионных процессов изменяется с температурой сравнительно слабо (примерно на 1—3% на градус), а скорость химического взаимодействия—значительно сильнее (примерно на 10—30% на градус, в зависимости от энергии активации). [c.489]

Характерной особенностью гетерогенного катализа является высокая концентрация атомов и молекул катализатора и реагирующих веществ в пограничном реакционном объеме. Так, концентрация поверхностных атомов никеля, отнесенная к объему ш, будет соответствовать приблизительно 20 М раствору, а реагирующих веществ в тем же объеме со при пределе адсорбции — 10 М раствору. Хотя особенность элементарного химического акта в гетерогенном катализе определяется главным образом спецификой химического взаимодействия реагирующих молекул с поверхностью катализатора, процессы адсорбции и диффузионного переноса могут играть существенную роль. [c.637]

По своей природе различают два вида абсорбции физическую, при которой извлечение компонентов из газа происходит благодаря их растворимости в абсорбентах и химическую хемосорбцию), основанную на химическом взаимодействии извлекаемых компонентов с активной частью абсорбента. Скорость физической абсорбции определяется диффузионными процессами, скорость хемосорбции зависит от скорости диффузии и химической реакции. [c.192]

Скорость всего процесса в целом зависит от наиболее медленной стадии реакции, которая и является определяющей. Если определяющей стадией является сам акт химического взаимодействия между реагирующими молекулами, а процесс отвода и подвода компонентов практически не влияет на ее скорость, то такую реакцию называют протекающей в кинетической области. Если определяющей стадией является скорость подвода реагирующих веществ, то реакцию называют протекающей в диффузионной области. Если же скорости как самой реакции, так и процессов диффузии соизмеримы, то скорость всего процесса является функцией кинетических и диффузионных явлений и процесс протекает в переходной области. [c.628]

В кинетической области скорость собственно химического взаимодействия меньше скорости массопередачи и поэтому лимитирует скорость всего процесса. В диффузионной области лимитирующей является скорость диффузии компонентов в зоне реакции, которая зависит от гидродинамики и физических свойств фаз и определяется по общему уравнению массопередачи. [c.441]

Первая реакция протекает в кинетической, вторая — в диффузионной области, так как температурный коэффициент скорости химической реакции всегда в 2—3 раза больше соответствующего коэффициента скорости диффузии. 1.4. Согласно представлениям Баландина, лимитирующими при гетерогенном каталитическом взаимодействии могут быть или адсорбция исходных веществ на поверхности катализатора, или десорбция с этой иоверхности продуктов реакции сам же процесс химического взаимодействия не является замедленным. [c.114]

Индикатором характера процесса служит влияние на него температуры. Дело в том, что энергия активации диффузионных процессов Е 30 кДж) гораздо меньше энергии активации химического взаимодействия Е 5 40 кДж). Следовательно, константа скорости химической реакции гораздо чувствительнее к изменению температуры, чем коэффициент диффузии. Действительно, если на каждый градус скорость взаимодействия изменяется на 10—30%, то скорость транспорта веществ изменяется всего лишь на 1—3%. Поэтому понижение температуры нередко приводит к смещению процесса из диффузионной области в кинетическую. [c.154]

Реакции типа Атв=г Втв+Сгаз, У которых химическое взаимодействие не осложнено диффузионными процессами на поверхности, называют топохимическими. Для топохимических реакций характерно нарастание скорости реакций в начальные моменты процесса и достижение ею предельного значения с последующим постепенным спадом до нуля. Внешним признаком топохимических реакций служит 5-образный вид кинетической кривой (рис. 166). Для топохимических реакций выражение скорости реакции через концентрации непригодно, так как процесс идет не в объеме, а на поверхности раздела фаз. Поэтому принимают за скорость реакции изменение во времени степени превращения а вещества (глубины превращения) [c.408]

Скорости подвода реагентов к реакционной поверхности и отвода от нее продуктов реакции (стадии переноса вещества) определяются процессами конвекции и диффузии они зависят от вязкости среды и других факторов, которые не учитываются законом действия масс. Поэтому часто к гетерогенным взаимодействиям закон действия масс неприменим, о если лимитирующей стадией гетерогенной реакции является само химическое взаимодействие, а не диффузионные или какие-либо иные сопутствующие процессы, можно ожидать совпадения между измеренной скоростью реакции и вычисленной по закону действия масс. [c.119]

В зависимости от того, в одной или нескольких фазах находятся компоненты, реакции, различают кинетику гомогенных реакций и кинетику гетерогенных реакций. В гетерогенных системах процесс в целом состоит по меньшей мере из двух последовательных стадий диффузии реагирующих веществ к поверхности раздела фаз и химической реакции на поверхности. Разница между скоростями каждой стадии может быть очень большой. В этом случае скорость процесса в целом определяется скоростью наиболее медленной стадии, которая называется лимитирующей, или определяющей стадией. Если скорость процесса определяется химическим взаимодействием веществ на поверхности, то говорят, что реакция протекает в кинетической области. Если же определяющая стадия — подвод реагирующего вещества в зону реакции за счет диффузии, то считается, что реакция протекает в диффузионной области. Скорости реакции и диффузии могут быть соизмеримы. Тогда скорость всего процесса представляет собой сложную функцию кинетических и диффузионных явлений, и процесс протекает в переходной области. [c.228]

Таким образом, скорость реакции образования сульфоалюмината кальция, представляющей собой взаимодействие твердых фаз, лимитируется как кинетикой химического взаимодействия, так и скоростью диффузионного процесса на энергию активации этой реакции оказывает влияние реакционная способность реагирующих компонентов, состояние их поверхности, соотношение исходных компонентов. [c.181]

В гомогенных системах (газы, жидкие растворы) молекулярная или турбулентная диффузия, обеспечивающая массопередачу компонентов и их контакт, происходит быстро, и процессы лимитируются скоростью химических взаимодействий (кинетический режим). Для гетерогенных систем (газ—жидкий раствор Г—Ж, газ—твердое вещество Г—Т, жидкость—твердое вещество Ж—Т и для более сложной системы газ—раствор—твердое вещество) чаще лимитирует скорость процесса диффузия — процесс протекает в диффузионном режиме. Причем, по маршруту протекания процесса выделяют стадию с меньшим коэффициентом диффузии, значение которого определяет константу скорости [c.195]

ПОЛЯ. На эту картину накладываются ограничения общего порядка, характерные для любого агрегатного состояния и заключающиеся в наличии химического взаимодействия между основным веществом и диффундирующей примесью. В зависимости от типа диффузионного смещения можно представить следующие основные виды механизма диффузии 1) обмен местами (по узлам решетки) 2) прямая диффузия по междоузлиям 3) диффузия по вакансиям в решетке. Эти варианты могут встречаться в различных комбинациях. [c.155]

Очень часто гетерогенные реакции совершаются в потоке, т. е. жидкие или газовые реагенты омывают твердую поверхность. В этом случае скорость химической реакции зависит от скорости потока и его характера (ламинарный или турбулентный поток). Ламинарный поток — поток параллельных струй. Он не исключает диффузионных процессов, так как при этом на твердой стенке остается неподвижным слой жидкости большей или меньшей толщины. Турбулентный поток образует завихрения на стенке, и процесс диффузии заменяется вихревым переносом, значительно ускоряя процесс химического взаимодействия (коррозия трубопроводов, разгар сопл двигателей и т.д.). Кроме того, на ход реакции влияет угол направления потока с поверхностью, так как в зависимости от этого угла разрушаются защитные слои, если они возникают на поверхности. Таким образом, скорости химических реакций сильно зависят от внешних условий (размешивание). [c.131]

Ламинарный поток — поток параллельных струй. Он не исключает диффузионных процессов, так как при этом на твердой стенке остается неподвижным слой жидкости большей или меньшей толщины. Турбулентный поток образует завихрения на стенке и процесс диффузии заменяется вихревым переносом, значительно ускоряя процесс химического взаимодействия (коррозия трубопроводов, разгар сопл двигателей и т. д.). Кроме того, на ход реакции влияет угол направления потока с поверхностью, так как в зависимости от этого угла разрушаются защитные слои, если они возникают на поверхности. Таким образом, скорости химических реакций сильно зависят от внешних условий (размешивание). [c.136]

Если бы унос массы графита был обусловлен только химическим взаимодействием углерода с газом, то экспериментальные кривые 7П = / (Ту) в диффузионной области (Г , > 2000° К) должны совпадать, так как в этой области скорость гетерогенного реагирования не зависит от природы (кинетики взаимодействия) [c.109]

Рассмотрению химического производства как сложной системы посвящены работы В. В. Кафарова, показывающие пути исследования и оптимизации ХТС. А именно принимается, что химическое предприятие можно представить в виде отдельных систем (подсистем), взаимодействие между которыми соответствует иерархической структуре, изображенной на рис. 47. Первая ступень иерархии— типовые технологические процессы механические, гидромеханические, тепловые, диффузионные, химические. Вторая ступень — химико-технологические системы, соответствующие цехам или участкам. Третья ступень — сложные химико-технологические системы, отвечающие производствам целевых или промежуточных продуктов. Четвертая ступень — химическое предприятие в целом. [c.120]

Общая скорость гетерогенного каталитического процесса определяется относительными скоростями отдельных стадий и может лимитироваться наиболее медленной из них. Иногда наиболее медленной стадией оказывается одно из химических взаимодействий на поверхности катализатора, а иногда диффузионные процессы. [c.227]

Кинетика абсорбции, сопровождаемой химической реакцией (хемосорбция). Химическая реакция, сопровождающая процесс абсорбции, может оказывать существенное влияние на кинетику процесса. При этом скорость процесса абсорбции определяется не только интенсивностью массопереноса, но также и скоростью протекания химической реакции. Если реакция идет в жидкой фазе, то часть газообразного компонента переходит в связанное состояние. При этом концентрация свободного (т. е. не связанного с поглощенным газом) компонента в жидкости снижается, что приводит к ускорению процесса абсорбции по сравнению с абсорбцией без химического взаимодействия фаз, так как увеличивается движущая сила процесса. В общем случае скорость хемосорбции зависит как от скорости реакции, так и от скорости массопереноса между фазами. В зависимости от того, какая скорость определяет общую скорость процесса переноса массы, различают кинетическую и диффузионную области процессов хемосорбции. [c.53]

Характер лимитирующей стадии — диффузионной или кинетической — определяется условиями проведения процесса. На практике процесс газификации может протекать в промежуточной области. Поскольку скорость химического взаимодействия быстро нарастает с повыщением температуры, процесс газификации по мере роста температуры сдвигается в диффузионную область. Здесь основным фактором увеличения интенсивности процесса является скорость потока в слое, а в кинетической области условия интенсификации процесса отсутствуют. [c.68]

Во многих практически важных процессах абсорбции поглощение газа жидкостью сопровождается химическим взаимодействием фаз. При этом поглощаемый компонент, достигнув границы раздела фаз, вступает в химическую реакцию с абсорбентом или с его активной частью. В этом случае концентрация ПК в фазе х по нормали п от межфазной границы к ядру жидкостного потока будет уменьшаться более интенсивно, чем при физической абсорбции. На рис. 11.23, а представлены кривые распределения концентраций ПК в диффузионных пограничных пленках со стороны газа толщиной и со стороны жидкости (5д) — как для физической абсорбции (кривая 1 — штриховая линия), так и для хемосорбции (кривая 2 — сплошная). [c.945]

По своей природе различают два вида абсорбции физическую и химическую (хемосорбцию). При последней абсорбируемые компоненты вступают в химическое взаимодействие с абсорбентом. Скорость физической абсорбции определяется диффузионными про- [c.13]

Интенсивное диффузионно-химическое взаимодействие на границе раздела отчетливо обнаруживается с помощью металлогра- [c.214]

Уравнения, полученные в главах III и V, относятся к процессам, протекающим в диффузионной пленке близ поверхности жидкости. Именно эти процессы и определяют обычно скорость абсорбции. Но диффузионная пленка граничит с основным объемом, или массой жидкости, или органически входит в этот объем (если использовать представления соответственно пленочной модели и моделей обновления поверхности), значит состав массы жидкости является одним из граничных условий, определяющих перенос и химическое взаимодействие в пленке. Однако состав массы жидкости зависит от процесса абсорбции, поэтому целью настоящей главы является исследование взаимосвязи между этим составом и абсорбцией газа в различных случаях. При этом необходимо различать периодические, или беспроточные, и непрерывные, или п р о т о ч -н ы е, процессы абсорбции. В периодических процессах состав массы жидкости в абсорбере постоянно изменяется по мере абсорбции газа. В непрерывных процессах, характеризуемых постоянными и одинаковыми расходами жидкости на входе и выходе из абсорбера, такого изменения состава во времени нет при условии неизменности состава питающих аппарат потоков взаимодействующих в нем жидкости и газа. [c.153]

Реакция озонирования циклододецена (первого порядка по цик-лододецену) имеет очень большую константу скорости /Ср 10 с , что приводит к чисто диффузионному механизму протекания процесса в барботажной колонне. Необходимая высота реактора может быть вычислена по скорости массопередачи, осложненной химической реакцией. Так как скорость химического взаимодействия очень велика, то для расчета можно использовать формулу (12.95) [c.310]

Гетерогенные реакции сопровождаются транспортными явлениями внутри фаз и между ними. Это реакции в системах газ— жидкость, жидкость—жидкость, газ—твердое тело, жидкость— твердое тело, газ—жидкость—твердое тело (катализатор), причем они могут протекать в сплошной, дисперсной фазе или одновременно в обеих фазах. Совокупность факторов, которые необходимо учитывать при проектировании гетерогенных реакторов, весьма обширна и разнообразна в зависимости от фазового состояния реагентов и продуктов реакции, их аппаратурного оформления. Поскольку химическому превращению предшествует стадия транспортирования вещества из фазы в зону реакции и отвод продуктов реакции, скорость протекания собственно химического взаимодействия будет определяться соотношением скоростей химического превращения и массоиереноса, и в зависимости от превалирования одной из составляющих она будет протекать или в диффузионной, или в кинетической области. Отсюда следует важность обеспечения необходимых условий массоиереноса за счет гидродинамических факторов, т. е. состояния фаз, а также за счет аг-J)eгaтнoгo состояния реагентов (например, распределения частиц -ПО размерам в случае реакций с твердой фазой). [c.82]

Гетерогенная каталитическая реакция, осуществляемая в присутствии твердых пористых катализаторов, состоит из следующих стадий внешней диффузии реагирующих молекул из объема к частице катализатора, внутренней диффузии через норы к новерхности катализатора, адсорбции молекул поверхностью, химической реакции между адсорбированными молекулами, десорбции образующихся продуктов реакции и их диффузии в обратном направлении. Скорость всего ироцесса в целом зависит от наиболее медленной стадии, которая и является определяющей. Если определяющей стадией является сам акт химического взаимодействия между реагирующими молекулами, а процесс отвода и подвода компонентов практически ие влияет на ее скорость, то такая реакция протекает в кинетической области. Если определяющей стадией яиляется скорость подвода реагирующих веществ, то в этом случае реакция протекает в диффузионной области. Если скорости как самой реакции, так и процессов диффузии соизмеримы, то и этом случае скорость всего ироцесса является функцией кинетических и диффузионных явлений Рис. 22. 1. Занисимость коп- ц процесс протекает в переходной об-стапты скорости реакции от ттяр-гг, тсмператури. [c.596]

Большинство технологических процессов, совершающихся в печах, происходит при таких температурах, которые позволяют пренебрегать длительностью самого акта химического взаимодействия, т. е. позволяют считать, что процессы идут в диффузионной области, и поэтому темп процесса зависит от темпа смесеобразования, от быстроты контактиромния реагента с сырьевым материалом или топливом. В рамках общей теории печей технологический процесс рассматривается только с позиции его энергетической сущности. С этой точки зрения является безразличным, как в зону технологического процесса введена необходимая энергия — с сырьевыми материалами или с топливом, ибо если в зоне возникло одно и то же удельное количество тепла, [c.48]

Реакции типа В, + Сгая- у которых химическое взаимодействие не осложнено диффузионными процессами, называются топохимическими. Для топохимических реакций характерно нарастание скорости реакций в начальные моменты процесса и достижение ею предельного значения с последующим постепенным спадом до нуля (см. рис. 180, кривая 2). Внешним признаком топохимических реакций служит 5-образный вид кинетической кривой (см. рис. 180, кривая /). [c.428]

Бимолекулярной реакции предшествует встреча двух частиц, которая происходит в результате их диффузионного перемеш,ения. Большинство химических реакций протекает с заметной энергией активации, и поэтому осуществлению элементарного процесса предшествует огромное число встреч. Такие реакции в жидкости называют медленными, их протекание определяется всецело спецификой химического взаимодействия частиц и не зависит от константы скорости диффузионных встреч. Например, для бимолекулярной реакции, протекающей с константой скорости k= 10 ехр ( — 571RT), отношение k/ko = 0 при комнатной температуре и йд = 10 л/ (моль с). [c.117]

Как видно из табл. 6.1, наименьший коэффициент вариации константы скорости образования сульфоалюмината кальция получен при определении его по уравнению Таммана —Фишбека (6.43), описывающему процесс, в котором лимитирующей стадией является как непосредственно химическое взаимодействие компонентов смеси твердых веществ, так и диффузионные явления. [c.181]

Возможно деление реакций (простых и сложных) по скорости их протекания на медленные и быстрые. Скорость лстрых диффузионно-контролируемых) реакций зависит от частоты встреч частиц-реагентов. К таким реакциям относятся простые реакции, протекающие при невысокой температуре без энергии активации (точнее, с Е< RT или Е Ец, Eq, -энергия активации диффузии). Медленные реакции лимитируются химическим взаимодействием частиц, которое протекает значительно медленнее диффузии реагентов. [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология