Столкновения диффундирующих частиц

КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ СТОЛКНОВЕНИЯМИ ДИФФУНДИРУЮЩИХ ЧАСТИЦ [c.91]

Имеется ряд физико-химических процессов, скорость которых зависит от числа столкновений диффундирующих частиц. Простейшим примером такого процесса является коагуляция. Взвешенные в жидкостях или газах мелкие частицы, если только они не несут больших одноименных зарядов, благодаря броуновскому движению могут сталкиваться и при столкновениях слипаться, образуя более крупные агрегаты. Этот процесс называется коагуляцией. Основы теории коагуляции были развиты в классических работах Смолуховского [1], который указал также на возможность перенесения методов теории коагуляции на теорию гомогенных реакций в растворах. [c.91]

В результате фотохимических и радиационно-химических реакций радикалы и ионы часто образуются не равномерно но пространству. Процесс рекомбинации частиц, неравномерно распределенных в пространстве, будет рассмотрен нами в 19. В последних параграфах рассмотрены более сложные процессы, связанные со столкновениями диффундирующих частиц. [c.91]

Описаны способы приближенного вычисления кинетических коэффициентов. Рассмотрены методы описания кинетики сорбционных процессов, а также процессов, определяемых числом столкновений диффундирующих частиц (коагуляция, рекомбинация и т. д.). [c.280]

СТОЛКНОВЕНИЯ ДИФФУНДИРУЮЩИХ ЧАСТИЦ [c.30]

Самопроизвольное выравнивание концентрации —диффузия — вызывается блужданием диффундирующих частиц. Механизм этих блужданий может быть самым разнообразным. При диффузии газа его молекулы меняют направление своего движения при столкновении с другими молекулами. [c.261]

Поскольку радиус столкновения двух частиц одинакового размера равен удвоенному радиусу частицы, эффективный объем, захватываемый двумя частицами, будет в четыре раза превышать объем, определяемый уравнением (6-30). Так как диффундируют обе частицы, эффективный коэффициент диффузии вдвое больше того коэффициента диффузии, который фигурирует в уравнении (6-25). В результате эффективный объем, захватываемый частицей за 1 с, будет в восемь раз превышать объем, рассчитанный по формуле (6-30). Объем, захватываемый одним молем частиц, равен ко (напомним, что константа скорости второго порядка имеет размерность л-моль -с ). Таким образом, если выражение (6-30) умножить на 8 и перейти к молярной концентрации, то оно будет идентично уравнению Смолуховского (6-27). [c.16]

Теперь мы имеем возможность рассмотреть влияние ряда факторов на процесс коагуляции аэрозолей в результате диффузии частиц. Их можно разде.пить на две группы. К первой относятся те факторы, которые влияют на вероятность столкновения между частицами, например, размер, распределение по размерам и распределение электрических зарядов частиц, а также температура и давление газа. Ко второй относятся форма и структура частиц и влияние адсорбированных на частицах паров, т. е. факторы, от которых зависит, слипаются ли диффундирующие частицы при столкновении или нет. Влияние электрических зарядов частиц и перемешивания на коагуляцию, а также акустическая коагуляция для удобства будут рассмотрены отдельно. [c.151]

Эти результаты довольно неожиданны, поскольку гелю, который не может течь под влиянием напряжения сдвига, по определению должна быть приписана бесконечная вязкость. Ясно, однако, что физический смысл вязкости различен в случаях, когда мы рассматриваем макроскопическое течение системы или же перемещение малых молекулярных частиц через ту же среду. Это заставляет проводить различие между макроскопической вязкостью , описывающей текучие свойства системы в целом, и микроскопической вязкостью , которая характеризует сопротивление движению молекулярной частицы и которая зависит от размеров этой частицы. В разделе В-2 будет показано, что вязкость растворов цепных молекул зависит от их длины, однако очевидно, что уменьшение скорости диффузии небольшой частицы в результате столкновений с сегментами полимерной цепи не будет зависеть от длины цепи, к которой присоединены эти сегменты. Даже образование трехмерной сетки не скажется заметным образом на препятствии, создаваемом малым диффундирующим частицам, хотя макроскопическое течение при этом будет невозможно. [c.240]

Как видно из (11.36) и как уже отмечалось в 1.2, размерность коэффициента диффузии О равна м с, т. е. совпадает с размерностью кинематической вязкости V и температуропроводности а. Отличие Л от V возникает прн различиях массы диффундирующей частицы от массы молекулы жидкости в процессе диффузии. Общность процессов диффузии и вязкости состоит в том, что в обоих случаях имеет место передача импульса при столкновениях. [c.171]

Разумеется, эта скорость должна быть мала по сравнению с хаотически направленной скоростью частиц диффундирующего вещества между столкновениями с частицами жидкости, т. е. тепловой скоростью. [c.172]

При диффузионном механизме сближения частиц радиусов и Я 2 число их столкновений в единицу времени принято характеризовать диффузионным потоком частиц одного размера на частицу другого размера. Для определенности будем говорить, что частицы диффундируют на частицы Этот поток при единичной концентрации частиц Я 2 является ядром коалесценции К (Яъ Яч) и определяется из решения стационарного диффузионного уравнения [c.90]

Поступательная диффузия в трехмерной изотропной среде. Образовавшаяся пара частиц либо реагирует при столкновении с константой скорости /2р, либо диффундирует диффузия описывается [c.93]

Повышение концентрации частиц (молекул) при данной температуре увеличивает вероятность их столкновения и, следовательно, превращения. В результате беспорядочного движения молекул они изменяют свое состояние — смешиваются, рассеиваются, диффундируют. Изолированная система при всяком самопроизвольном изменении переходит от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному. Энтропия при этом, как следует из статистических закономерностей, увеличивается. [c.42]

Какие факторы определяют величину ki в уравнении (6-14) Эта константа скорости характеризует процесс, в ходе которого субстрат и фермент находят друг друга, соответствующим образом ориентируются и связываются с образованием комплекса ES. Если ориентация и связывание происходят достаточно быстро, то скорость реакции будет определяться скоростью сближения молекул за счет диффузии. Из-за частых столкновений с молекулами растворителя расстояния, на которые могут свободно перемещаться в растворе молекулы растворенного вещества, не превышают ничтожных долей их диаметра. Диффундирующие молекулы поворачиваются, вращаются, протискиваются между другими молекулами. Визуально этот процесс проявляется в броуновском движении микроскопических частиц, суспендированных в жидкости. Наблюдая за индивидуальной частицей, можно увидеть, что она случайно блуждает в растворе, двигаясь то в одном, то в другом направлении. Эйнштейн показал, что если измерить расстояние Ах, на которое перемещается частица за интервал времени At, то средний квадрат смещения Ах (lA ) будет пропорционален At [c.14]

Чтобы оценить константу скорости реакции, которая контролируется частотой столкновения частиц, мы должны определить, сколько раз в секунду одна из п частиц соударяется с другой в результате броуновского движения. Впервые подход к решению этого вопроса был разработан в 1917 г. Смолуховским [15, 16], оценившим скорость, с которой частица В диффундирует ко второй частице А и вступает с ней в реак-цию. Используя закон диффузии Фика, Смолуховский пришел к заключению, что число активных соударений в 1 мл за 1 с равно [c.15]

В случае монодисперсной системы (Я] = Й2) выражение для частоты столкновений нужно разделить на 2, поскольку учет столкновений производится дважды — один раз частица считается пробной, а второй — диффундирующей [c.216]

Из наклона кривой а на рис. VII-3 найдено, что — 0,9, а из кривой б определены = 0,2 и а = 2,2. В случае колонок со стеклянными шариками коэффициент а принимается равным 1, Этот коэффициент соответствует тому расстоянию, выраженному через dp, которое проходит диффундирующий газ между столкновениями с жидкой фазой па поверхности частицы, имеющей губчатую структуру, и внутри нее. Он характеризует достигающую очень значительной величины извилистость или многообразие взаимосвязанных путей, по которым газ может диффундировать внутри частицы. [c.163]

Нижний и верхний пределы воспламенения находят следующее качественное объяснение. При давлениях, меньших соответствующих нижнему пределу, активные частицы легко диффундируют к стенкам сосуда, где и гибнут. Обрыв цепей на стенках преобладает над разветвлением, и быстрая реакция не развивается. По мере повышения давления диффузия к стенкам становится всё более затрудненной, а число двойных столкновений типа 2) и 3), ведущих к разветвлению цепей, возрастает. При давлениях выше определенного критического [c.239]

При давлениях 10 мм один монослой водорода, окиси углерода, этилена или ацетилена адсорбировался меньще, чем за 6 сек. Авторы определяют монослой как слой, в котором на каждый поверхностный атом вольфрама приходится один адсорбированный атом или одна молекула. Когда давление было увеличено с 10 до 10 мм, дополнительная адсорбция составляла меньше 20%. Из этих данных мы рассчитали, что коэффициент прилипания для внешней поверхности образцов должен был быть около 0,1. Механизм адсорбции на губчатых пленках, конечно, более сложен, чем на простых твердых поверхностях, и потому точную величину рассчитать невозможно. При давлении 10 мм за 6 сек. о внешнюю поверхность ударяется число молекул, соответствующее около 1000 слоям. Бели адсорбируется одна молекула из десяти, то образуются 100 слоев. Эти молекулы должны быстро мигрировать или диффундировать внутрь пор и после многих столкновений с внутренними поверхностями окажутся адсорбированными. В любой момент времени концентрация адсорбированных частиц вблизи внешней поверхности должна быть больше, чем в более глубоко расположенных участках. Молекула, проникающая внутрь поры, должна совершить большое число столкновений с поверхностью, прежде чем она сможет десорбироваться. [c.238]

Стефан установил, что с различных частей круга малого диаметра этот процесс идет неодинаково. С периферии поверхности малых отверстий пар диффундирует со значительно большей скоростью, чем с внутренних участков. Причина заключается в том, что в первом случае молекулы пара диффундируют в воздух более свободно, не сталкиваясь или менее сталкиваясь с диффундирующими одновременно другими частицами пара. Эти столкновения сильно задерживают диффузию молекул пара, отрывающихся от внутренних частей малой круглой поверхности, в результате чего снижается скорость испарения в целом (рис. 102). [c.339]

Третья глава монографии посвящена диффузии в сорбционных процессах. В этой главе рассмотрена классическая диффузионная задача о поглощающем центре, которая является основой для теоретического описания кинетики сорбции и десорбции, а также описания процессов, определяемых числом столкновений диффундирующих частиц (коагуляция, рекомбинация, лимитируемая диффузией химическая реакция). Эти процессы разбираются в четвертой главе. Одним из сравнительно новых вопросов в теории диффузии является теория процессов, зависяпщх от траекторий блуждающих частиц, например хроматографии. Математическое описание процессов, зависящих от траекторий блуждающих частиц, имеет в настоящее время значение и для химической технологии. [c.5]

Для многих вопросов физико-химической кинетики важно знать вероятность достижения частицей границ некоторой области за определенное время. Впервые эта задача была поставлена в связи с опытами Бриллуена он определял число частиц, нопадаюпщх из раствора, содержащего взвешенные частицы, на стенку, к которой прилипают все частицы, коснувшиеся ее. Бриллуеном теория вопроса была рассмотрена неточно. Правильное решение было дано Смолуховским. В дальнейшем задача о достижении границ возникла в теории коагуляции, поскольку необходимо было вычислить число столкновений диффундирующих частиц, и в целом ряде других задач. [c.14]

В газах элементарный акт бимолекулярной реакции осуществляется при столкновении двух частиц-реагентов, если избыточная энергия столкнувщихся частиц превышает активационный барьер, а конфигурация образовавшейся пары удобна для осуществления реакции. В жидкости (растворе) бимолекулярный акт происходит несколько иначе. Сначала частицы-реагенты, диффундируя в растворе, попадают в одну клетку, некоторое время соседствуя, сталкиваются в ней и в одном из столкновений претерпевают превращение, если выполняются те же условия, что и для бимолекулярной реакции в газовой фазе. Несколько сложнее обстоит дело в тех случаях, когда между молекулами в растворе возникают молекулярные комплексы или электростатические юанмодействия, что будет рассмотрено в следующей главе. Время пребывания частицы в клетке в низковязких жидкостях при комнатной температуре составляет с, одно столкновение между соседними [c.205]

Если две частицы при каждом столкновении реагируют друг с другом, то скорость соответствующих химических процессов определяется только скоростью, с какой эти частицы способны диффундировать навстречу друг другу. В отличие от газовой фазы, в растворе в течение одного столкновения может происходить множество соударений. Рассмотрим две молекулы сразу после их столкновения или (что в рассматриваемом аспекте эквивалентно) только что образовавшиеся при распаде другой исходной молекулы. Эти пары молекул могут разделиться только в результате диффузии через инертный растворитель. Если в растворе диффузия происходит сравнительно медленно, то именно она определяет наблюдаемые экспериментально скорости реакций, поскольку результирующая скорость всего процесса всегда лимитируется наиболее медленной из ряда последовательных стадий. Такие реакции называют контролируемыми диффузией (или столкновениями) [408, 409, 409а], В принципе константы скорости таких реакций второго порядка можно рассчитать из законов диффузии. [c.384]

Другая попытка теоретически истолковать данные, полученные при умеренных концентрациях, была предпринята Виноградом и Мак-Бэном [118]. Эти исследователи не учитывали коэффициенты активности и влияние столкновений частиц при всех концентрациях, а также распространили классическое соотношение Нернста [107, 119] на смеси электролитов. В полученных ими уравнениях интегральный коэффициент диффузии любого данного иона выражен через подвижности и градиенты концентраций каждого из ионов. Непосредственное влияние градиентов концентраций в этих уравнениях четко отделено от влияния диффузионного потенциала. Если последний равен нулю, то ионы диффундируют со свойственной каждому [c.177]

Источник с тлеющим разрядом представляет собой простое двухэлектродное пространство, заполненное благородным газон при давлеш1и 10-1000 Па. Напряжение, равное нескольким сотням вольт, подаваемое на электроды, вызывает пробой газа и образование ионов, электронов и других частиц. Положительные ионы газа, ускоряясь в электрическом поле, бомбардируют катод, который испускает различные вторичные частицы — ионы и атомы анализируемого вещества. При напряжении 500 В и дав-тении 100 Па средний свободный пробег атомов находится в пределах 0,1-0,05 мм, что предполагает частые столкновения входящих в катод и выходящих из него частиц. Это приводит к потере энергии ионами аргона, но оставшейся энергии вполне достаточно для распыления большого количества пробы. Относительное количество распыленных нейтральных атомов и молекул больше, чем ионизированных, и они диффундируют в пространство между анодом и катодом, где в электронно-ионной плазме подвергаются ионизации. Тлеющий разряд не только атомизирует твердую пробу, но и представляет собой средство, с помощью которого ионизируются эти атомы. [c.850]

Общий принцип, который лежит в основе применения электрохимических методов для измерения скорости реакций в растворе, можно проиллюстрировать на примере полярографии. К ячейке, на катоде которой электрохимически восстанавливается некоторое вещество О О + ге К, прикладывают напряжение. Если эта электродная реакция быстрая, то ток в ячейке определяется скоростью, с которой восстанавливаемое вещество О диффундирует к катоду. Предположим, что О может участвовать в химическом равновесии типа А + В О, где А и В не восстанавливаются на катоде. Тогда О будет образовываться по прямой реакции и удаляться из раствора в результате электрохимического восстановления. Эти два процесса противоположны друг другу скорость прямой реакции влияет на поток О вблизи элек )о-да и, следовательно, может определять наблюдаемый ток. Уравнение диффузии, которая сопровождается реакцией, можно решить для идеальных условий, например для линейной или сферической диффузии в бесконечную глубину раствора реальные экспериментальные условия менее просты, но теоретические выражения для тока являются очень хорошими приближениями. (То н<е верно, конечно, когда электродная реакция является окислением.) Это лимитирование тока диффузией, которое связано с движением некоторого рода частиц к электроду, нужно, очевидно, отличать от лимитирования диффузией скорости реакции (гл. 1), когда реагирующие молекулы встречаются в результате диффузии и реагируют при каждом столкновении. [c.171]

Стадии 2, 3 и 4 совпадают с рассмотренными н гл. ХХП. Стадии 1 и 6 имеют чдесь большое значение в связи с тем, что диссоциация молекул представляет собой бимолекулярный процесс и что соединение атомов брома в гомогенной фазе происходит только при тройных столкновениях с участием третьей частицы М. Реакция 5 введена потому, что атомы брома, особенно при низких давлениях, могут диффундировать и исчезать на стенках сосуда. Собственно фотохимической является реакция 7, где /с- или / представляет 006011 число квантов, поглощаемых молекулами брома н единице объема за единицу времени. Стационарная концентрация атомов брома теперь выразится с.чедующим образом [c.541]

Эти молекулы, покидая поверхность, диффундируют в газовую фазу и за счет столкновения с другими частицами переходят в состояние N2 (5 П ). Этот переход вероятнее всего должен приводить к образованию N2 (ВЩд) и = 8 и 6, так как кривые потенциальной энергии термов N2 (5 П ) и N2 ( 2и) пересекаются вблизи г/ = 8 и 6. Образующиеся молекулы N2 ( П ) V = 8 и 6 немедленно излучают 1-ю положительную группу полос N2, переходя в состояние N2 Кинетика этого процесса изучена в Институте химической физики АН СССР. [c.248]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология