Поверхность раздела фаз и градиенты концентраций

С5 МОЖНО выразить через концентрацию сд реагента А на поверхности раздела фаз газ —внешняя поверхность таблетки катализатора. Концентрацию сд можно определить через скорость внешней диффузии реагента А к поверхности таблетки, воспользовавшись уравнением Фика. Примем, что градиент концентрации в области пограничного слоя постоянен и равен (сз — Сд )/б, где б — толщина пограничного слоя. Тогда скорость внешней диффузии к поверхности таблетки катализатора будет равна [c.651]

У поверхности жидкости градиенты концентраций всех компонентов, кроме абсорбируемого газа, будут равны нулю, если эти компоненты не испаряются или не вступают в мгновенные реакции на поверхности. Это является следствием того, что, за исключением растворяемого газа, ни один компонент не переносится через поверхность раздела фаз, т. е. диффузионный поток каждого из этих ком- [c.23]

Коэффициент (7/3) = 1,53 появляется из-за движения жидкости, которое обусловливается расширением сферы. Увеличение потока переносимой массы происходит вследствие того, что скорость вблизи поверхности раздела фаз больше, чем в объеме жидкости на некотором удалении от пузыря, что вызывает сжатие диффузионного слоя по мере того как он распространяется вокруг сферической поверхности. Поэтому градиенты концентрации становятся более резкими и массообмен возрастает. Общая скорость массопередачи, полученная умножением N а из уравнения (е) на площадь поверхности 4я/ , увеличивается пропорционально [c.89]

Градиент концентрации на поверхности раздела находится непосредственно по уравнению (17) в форме [c.18]

Если в результате недостаточно интенсивного перемешивания или недостаточной скорости диффузии реагентов к поверхности раздела фаз и продуктов реакции от поверхности раздела фаз в системе возникает градиент концентрации реагентов или продуктов, то скорость может оказаться и не пропорциональной 5/1/. Поэтому строго можно утверждать лишь, что скорость гетерогенного гомофазного процесса зависит от отношения величины поверхности раздела фаз, на которой проходит химическое превращение, к объему реакционной смеси, не оговаривая при этом вид зависимости. [c.36]

Действительная глубина проникновения почти равна (О/р) / . В самом деле, химическая реакция всегда вызывает более крутое увеличение градиента концентраций на единице расстояния вблизи поверхности раздела фаз. [c.23]

Ион Н5- не может десорбироваться в газовую фазу, так что его поток к поверхности раздела равен нулю. Если подразумевается, что градиент концентраций Н5- на поверхности равен нулю (что является упрощением в случае иона), то имеем [c.158]

Прн анализе процессов переноса тепла и массы в зерне катализатора необходимо учитывать как наличие, так и отсутствие межфазных градиентов на поверхности раздела жидкость—катализатор. Предполагается, что концентрация и температура реагентов в жидкой фазе известны. Тогда общая степень внутреннего использования поверхности катализатора 1] представляется как функция степени внутреннего использования поверхности катализатора 11 и двух безразмерных комплексов, содержащих критерии 1Чи и ЗЬ. При таких исследованиях устанавливаются оптимальные размеры зерен катализатора и выявляются причины [c.28]

В этом случае химический процесс лимитируется процессами диффузии (массопереноса) компонентов к поверхности раздела фаз и обратно и ускоряется факторами, влияющими на диффузию повышение градиента концентрации (ДС), перемешивание, гомогенизация системы. Принято говорить, что [c.98]

При непрерывной абсорбции одного газа из газовой смеси, которая постоянно обновляется, устанавливается некое равновесие с постоянным градиентом концентрации. Перенос молекул газа осуществляется уже не путем простой диффузии (как в случае покоящегося газа) для восстановления концентрации молекул, удаляемых с поверхности раздела фаз. [c.105]

Каждая клетка организма представляет сложнейшую систему различных веществ (систему фаз), существенно влияющую на направление и скорость диффузии различных веществ. Изменение функционального состояния клетки, тесно связанное с общими регуляторными механизмами живых организмов, сопровождается изменением состояния фаз, их объемов, величины поверхности раздела между ними. Все это приводит к определенным изменениям в диффузии различных веществ. Интенсивность обменных реакций также оказывает регулирующее влияние на диффузию. Повышение обменных процессов усиливает использование диффундирующих реагентов и ведет к накоплению продуктов реакций, что, в свою очередь, повышает градиенты их концентраций и увеличивает диффузию. Понижение интенсивности обменных процессов действует в обратном направлении. [c.22]

Скорость окисления цинка почти не зависит от давления О , так как концентрация промежуточных ионов цинка на границе раздела кислород — оксид очень мала и дальнейшее ее снижение вследствие повышения давления Ог лишь незначительно влияет на градиент концентрации между границей раздела и поверхностью металла, где концентрация в междоузлиях наибольшая. [c.198]

Вследствие теплового движения макромолекул в растворе происходит перемещение (диффузия) растворенного вещества в направлении от большей концентрации к меньшей. Если осторожно наслоить на поверхность раствора полимера с концентрацией С[ растворитель (Со), то постепенно граница раздела А-А будет размываться (рис. 1.11). Молекулы растворителя будут диффундировать в направлении х в раствор, а макромолекулы - в противоположном направлении, в слой растворителя. Изменение концентрации на отрезке dx называется градиентом концентрации. Скорость изменения концентрации в результате диффузии (скорость диффузии) описывается соотношением [c.38]

В случае гетерогенного гомофазного процесса, идущего на поверхности раздела фаз, изменение объема реагентов само по се,бе не изменяет числа актов химического превращения. В этом случае скорость реакции обратно пропорциональна объему системы. В то же время увеличение поверхности 5 раздела фаз должно привести к увеличению числа актов химического превращения, т. е. к увеличению скорости реакции. Если в системе обеспечено достаточно интенсивное перемешивание и не создается градиента концентрации в пределах реактора, то скорость должна быть пропорциональна 5. Следовательно, в такой системе [c.36]

Система имеет точные пространственные границы, отделяющие ее от окружающей среды. Границами системы могут служить реальные физические поверхности раздела или воображаемая математическая поверхность. Система может быть однородной или неоднородной, причем в последнем случае макро- и микронеоднородной (либо состоящей из отдельных однородных тел, либо имеющей непрерывно изменяющуюся степень однородности, например градиент концентрации). [c.6]

Поскольку точное значение градиента концентрации на поверхности раздела фаз найти нельзя, принимают, что [c.294]

Экстремальная зависимость ценообразования от концентрации низкомолекулярных поверхностно-активных веществ может быть объяснена следующим образом. При больших концентрациях поверхностно-активного вещества, т. е. при предельном насыщении поверхностного слоя молекулами поверхностно-актив-ного вещества, градиент концентрации между поверхностным слоем и объемом раствора наименьший. Таким образом, растяжение поверхности пузырька или отток жидкости к углам в эффекте Марангони — Гиббса не приводит к значительному увеличению о, а следовательно, отсутствует сила, препятствующая утончению поверхностного слоя жидкости. Наоборот, при меньших концентрациях, когда поверхностный слой еще не является насыщенным и существует значительный градиент концентрации поверхностно-активного вещества между поверхностью и объемом жидкости, отток жидкости приводит к более резкому возрастанию о на поверхности раздела пузырек — раствор, а следовательно, появляется сила, препятствующая такому оттеканию. [c.169]

Перенос реагирующих веществ в условиях электрохимической реакции может осуществляться по трем механизмам. Основным механизмом является молекулярная диффузия, т. е. перемещение частиц вещества под действием градиента концентрации. При прохождении через границу электрод — раствор электрического тока концентрация реагирующих веществ у поверхности падает и одновременно растет концентрация продуктов реакции. Возникают градиенты концентрации, которые приводят к диффузии разряжающегося вещества из объема раствора к электроду, а продуктов реакции — от поверхности электрода в объем раствора или в объем металлической фазы (например, при образовании амальгамы в ходе разряда ионов Т1+ на ртутном электроде). Поскольку концентрационные изменения вблизи поверхности электрода всегда сопутствуют протеканию электрохимической реакции, то молекулярная диффузия наблюдается во всех без исключения электродных процессах, тогда как другие механизмы массопереноса могут накладываться на процесс диффузии или же отсутствовать вовсе. Поэтому раздел электрохимической кинетики, в котором рассматриваются закономерности стадии массопереноса, называют диффузионной кинетикой. [c.172]

Если реакция протекает на поверхности раздела фаз, уравнение (6.18) будет описывать кинетику реакции первого порядка (с заменой константы равновесия Кр на константу скорости реакции к)] для полного описания кинетики процесса следует еще учесть скорость обратной реакции и скорость отвода продукта в объем жидкости за счет диффузии. Последняя может быть учтена при использовании уравнения (6.15), в которое войдет градиент концентрации продукта. [c.164]

Скорость молекулярной диффузии дс прямо пропорциональна градиенту концентрации вещества С в направлении оси х, перпендикулярной поверхности раздела фаз, т. е. [c.17]

Силой, вызывающей и поддерживающей градиент концентрации на межфазной поверхности, является сила, притягивающая поверхностные молекулы в объем жидкости. Так, при появлении "свежей" поверхности раздела, состав ее вблизи межфазной границы будет идентичен составу в объеме жидкости. Затем молекулы с поверхности раздела втягиваются внутрь жидкости. [c.9]

Величины VI в уравнениях (61) и (62) определяются через градиенты концентрации на поверхности либо при помощи уравнения (7), в котором последние три члена опущены, либо, если сделаны дополнительные упрощающие предположения (см. 4), при помощи закона Фика. Величина ди в уравнении (61) учитывает радиационный вклад в поток тепла д этот член здесь сохранен вследствие того, что радиационные тепловые потери с поверхностей раздела часто оказываются существенными. Уравнение (60) в дальнейшем непосредственно использоваться не будет, тогда как уравнения (59), (61) и (62) будут часто использоваться в качестве граничных условий для уравнений (1) — (4). Подробное обсуждение значения отдельных членов уравнений (59) — (62) в различных частных случаях можно найти в литературе ). [c.35]

Из рис. 12 видно, что в окрестности границы раздела наблюдается некоторое истощение жидкого реагента, но значение Ь в жидкой фазе повсюду конечно. На поверхности раздела градиент концентраций с1Ь1с1х = О, так как жидкий реагент тредпола-гается нелетучим. [c.68]

Наиболее распространенным методом создания контакта между углеводородами (нефтяной фракцией) и карбамидом (независимо от агрегатного состояния последнего) как в лабораторных условиях, так и в промышленном масштабе, обеспечивающим успешное проведение комплексообразования, является перемешивание. При перемешивании кристаллического карбамида в нефтепродукте резко возрастает число столкновений кристаллов карбамида с молекулами активатора, благодаря чему, во-первых, освобождается поверхность карбамида от молекул ингибитора, а во-вторых, несколько повышается растворимость карбамида в углеводородной фазе. При перемешивайии же углеводородной фазы и водного раствора карбамида нарушается кристаллическая решетка на границе раздела фаз и повышается градиент концентрации активных углеводородов в слоях углеводородной фазы, прилегающих к границе раздела фаз [127]. Кроме того, при интенсивном перемешивании скорость развития поверхности раздела фаз превышает скорость покрытия ее адсорбирующимися на ней ингибиторами, что приводит к увеличению поверхности раздела фаз, свободной от адсорбированных молекул ингибиторов, и к сокращению индукционного периода. Естественно, при большей скорости вращения мешалки обеспечивается более быстрый рост поверхности, не занятой ингибиторами, что способствует сокращению индукционного периода (рис. 29). В. В. Клименок с сотр. [12, 66, 127] показали зависимость индукционного периода от скорости вращения мешалки (рис. 30). Установлено также, что с возрастанием интенсивности перемешивания минимум температуры застывания депарафината достигается быстрее, по величина температуры застывания практически не зависит от интенсивности перемешивания, что показано на рис. 31. [c.71]

Шервуд и Вей [4] установили, что для ионных компонентов движущая сила массопередачн не адекватна просто градиенту концентраций. В этом случае условия отсутствия массопереноса. могут создаться при конечном градиенте концентраций на поверхности раздела. [c.24]

Следует особенно отметить возбуждение турбулентности путем перемешивания или какими-либо другими методами. Турбулентность влияет не только на величину поверхности раздела фаз, но и позволяет устранить влийние малых градиентов концентрации, что в противном случае могло бы привести к снижению скорости диффузии. При выводе выражения Для суммарной скорости гетерогенной реакции необходимо учитывать как скорость массо- [c.173]

Третье граничное условие вытекает из факта (принимаемого в большинстве случаев) нелетучести реагента, который таким образом не переходит через границу раздела из жидкости в газовую фазу. Следовательно, согласно уравнению (1,1), градиент концентрации реагента должен быть равен нулю при д = 0. Единственное исключение возможно при условии, что реагент мгновенно прореагирует по достижении поверхности. Тогда, как уже говорилось выше, у границы раздела фаз будет скачок градиента концентрации компонента, т. е. градиент может быть конечным в любой точке, не лежахцей на поверхности, но обращается в нуль на самой поверхности (см., например, раздел III-5-6). [c.24]

В начальный момент времени т,, градиент концентрации по толщине пластины d jdx = О (С = onst = С ) и вещество начинает перемещаться в омывающую фазу из твердой фазы только из объема, непосредственно примыкающего к поверхности раздела фаз. В омывающей фазе концентрация изменяется от У до У или от 6V <, = С до Ср. [c.275]

С помощью гидродинамических уравнений, составленных из условий движения жидкости в диффузионных ячейках вбли и плоской поверхности, рассчитывали поле скоростей. Из уравнений диффузии вычисляли градиенты концентрации растворенных веществ, которые пропорциональны изменению поверхностного натяжения. На поверхности раздела происходят одновременно гидродинамический и диффузионный процессы, которые могут контролировать механизм массопереноса. В ряде случаев оба процесса идут в одном направлении, скорости движения частиц складываются, и результирующая скорость значительно возрастает. Такое состояние аналогично нестабильности Бенарда (см. стр. 30), что приводит к турбулентности. [c.64]

Трудно в настоящее время определить относительный вклад эффектов Гиббса и Марангони в реальных системах. Пленочный эффект Гиббса можно вычислить, но проблематичным остается наличие градиента поверхностного натяжения. Эластичность Гиббса практически должна быть равна нулю для концентрированных растворов ПАВ, так как а/с с О при концентрации ПАВ выше ККМ. Однако такие растворы являются сильно эластичными. Исследования ио затуханию волн позволят, вероятно, разъяснить эту проблему. Когда волна проходит вдоль жидкой поверхности раздела, наблюдается некоторое затухание амплитуда колебаний уменьшается из-за разности значений вязкйсти по объему жидкости. Затухание значительно усиливается, если жидкость является раствором ПАВ или имеется нерастворимый ыопослой. В этом случае волны расширяют и сжимают поверхность, вызывая противосилы, которые отсутствуют в чистых жидкостях. [c.88]

Образо11ание тонких слоев этих соединений на поверхности металла вызывает яоявленне цветов побежалости, увеличение толщины слоя продуктов реакции лриводит к окалине. Стадии этого довольно сложного процесса включают адсорбцию газа на поверхности, реакции на поверхности раздела, фаз, образование зародышей кристаллов, образование поверхностного слоя и про-дессы диффузии подвижных частиц сквозь этот слой в обоих направлениях. Это движение обусловлено уменьшением концентрации реагирующих частиц на поверхности и возникшим вследствие этого градиентом концентрации диффундирующих по ионным вакансиям катионов металла (например, Си+) и одновременным движением дефектов электронов (дырок) (например, Си +) к поверхности раздела твердых фаз. На поверхности протекает окислительно-восстановительная реакция с образованием нового твердого вещества. Для системы Си/Оа происходит, например, образование оксида меди(1) [c.436]

Примером твердофазных реакций, скорость которых ограничивается диффузией реагентов, являются процессы гзысокотемпературиого окисления металлов и сплавов. По мере развития окисления и утолщения оксидной пленки па поверхности металла путь диффузии реагентов к границе раздела фаз увеличивается и скорость процесса уменьшается. Если реакция определяется скоростью диффузии кислорода из газовой фаы через пленку образовавшегося оксида толщиной /1, то скорость роста этой пленки при стационарном режиме пропорциональна градиенту концентрации кислорода и коэффициенту его диффузии, т. е. [c.511]

Смысл последнего уравнения заключается п лeдyющevI. Если компонент имеет тенденцию накан.шватьсн на поверхности раздела, то его избыточная поверхностная концентрация положительна. Чтобы удовлетворить последнему уравнению, градиент (ду1дсп)г должен быть отрицательны.м. Следовательно, когда растворенное вещество накапливается на поверхности, поверхностное натяжение уменьшается. В свою очередь, еслн известна концентрационная зависимость поверхностного натяжения, то можио рассчитать избыточную поверхностную концентрацию растворенного вещества. Примеры расчетов такого типа будут даны в задачах 8.43 и 8.44. [c.267]

Используя склонность высокомолекулярных РНК к агрегации в крепких солевых растворах, чему, по-видимому, способствует соседство сорбирующей поверхности раздела фаз, Мицутани удавалось проводить грубое фракционирование высокомолекулярных РНК на колонке пористого стекла типа PG-10 (240 А) в снижающемся (от 5 М до нуля) градиенте концентрации Na l [Mizutani, 1983]. [c.247]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология