Диффузия осложненная химической реакцие

Особый интерес представляют некоторые особенности диффузии и реакций в гелях. В водных студнях, в которых содержание воды доходит до 99% их массы, диффузия происходит почти с такой же скоростью, как в чистой воде. Однако явление диффузии в гелях в чистом виде наблюдается сравнительно редко. Обычно оно осложняется адсорбционными, электрическими или химическими явлениями. Рассмотрим кратко основные факторы, влияющие на скорость диффузии в гелях. [c.394]

Строгое решение математической задачи, связанной с установлением аналитического выражения для потока массы, в большинстве-случаев встречает значительные трудности. Даже для численного-решения многих диффузионных задач, особенно, если диффузия осложнена химической реакцией, нельзя обойтись без упрощающих допущений. [c.151]

Вопрос о причинах селективного действия контактов до сих пор не решен, хотя и является одним из основных в промышленности органического синтеза. Согласно одной точке зрения, образование различных продуктов происходит по независимым, параллельным путям избирательность зависит от того, по какому пути катализатор направляет реакцию. В этом случае избирательность определяется химическим составом катализатора, соотношением адсорбционных характеристик компонентов реакции и составом реакционной смеси. Согласно другой точке зрения, продукты с более глубокой степенью окисления образуются путем последовательного превращения менее окисленных соединений селективность определяется соотношением скоростей лимитирующих стадий последовательных реакций. В этом случае селективность зависит не только от состава катализатора и реакционной смеси, но и от условий ведения процесса (время контактирования, температура и др.). Возможны случаи, когда протекание процесса по параллельной схеме осложняется вторичной реакцией окисления целевого продукта. Доля этого вторичного процесса может быть различной в зависимости от температуры, соотношения скоростей реакции, диффузии и теплопередачи, размеров реакционного сосуда и т. п. В результате истинная селективность катализатора данного химического состава может быть искажена чисто внешними условиями осуществления процесса. [c.71]

В ряде случаев процессы диффузии в чистом виде выделить невозможно, так как они осложняются химической реакцией, благодаря которой диффундирующие компоненты необратимо связываются. [c.139]

Во многих практически важных случаях абсорбции поглощаемый компонент вступает в химическую реакцию с поглотителем (или с его активной частью). При этом абсорбция осложняется химической реакцией в жидкой фазе, и возникает необходимость совместного рассмотрения уравнений диффузии и химической кинетики. Общая скорость процесса определяется в рассматриваемом случае скоростью [c.128]

Поскольку абсорбция диоксида серы осложняется протеканием химической реакции, скорость этого процесса зависит как от диффузии ЗОг через газовую и жидкостную пленки, так и от скорости реакции в жидкой фазе. Влияние каждого из этих факторов проявляется в определенных условиях и пределах, поэтому для установления оптимальных условий процесса следует учитывать каждый из них в отдельности и во взаимосвязи с другими факторами. [c.250]

Теория двойного слоя, диффузионная кинетика и теория стадии разряда — ионизации являются той основой, на которой базируется современная электрохимическая кинетика. Однако электродные процессы, при которых наблюдается лишь сочетание диффузионной стадии со стадией разряда — ионизации, относятся к числу наиболее простых электродных процессов. Часто электрохимические реакции осложняются рядом других стадий, например химическими реакциями, протекающими на поверхности электрода или в объеме раствора, стадиями образования новой фазы, поверхностной диффузии и др. [c.298]

Однако на опыте доказательство замедленной поверхностной диффузии при помощи импедансных измерений осложняется необходимостью учета медленного встраивания адатома в место роста. При встраивании адатом окончательно теряет свою сольватную оболочку, что связано с затратой энергии. Эту стадию электрокристаллизации можно рассматривать как гетерогенную последующую химическую реакцию. Обратный процесс — выход адатомов из мест роста и последующая их ионизация — характеризуется некоторой предельной анодной плотностью тока. Импеданс стадии медленного вхождения адатома в места роста моделируется параллельным соединением емкости и сопротивления электрокристаллизации, для которых сохраняются те же самые выражения, что и для медленной гетерогенной химической реакции (см. 59). [c.326]

Часто электрохимические реакции осложняются рядом других стадий, например, химическими реакциями, протекающими на поверхности электрода или в объеме раствора, стадиями образования новой фазы, поверхностной диффузии и др. [c.312]

Стадия превращения вещества А в вещество О называется предшествующей химической реакцией, а стадия превращения R в В — последующей химической реакцией. Часто электродные процессы осложняются стадией образования новой фазы. Так, при электроосаждении металлов реализуется стадия образования кристаллических зародышей, а при электрохимическом выделении газов — стадия зарождения пузырьков газа. В ходе электрохимического процесса может происходить перемещение частиц по поверхности электрода (стадия поверхностной диффузии) от центров, на которых идет разряд, до некоторых других, где продукту реакции находиться энергетически наиболее выгодно. Если поверхность электрода несет заряд, одинаковый с зарядом реагирующей частицы, то электрическое поле двойного слоя препятствует адсорбции этой частицы и необходимо учитывать стадию вхождения реагирующей частицы в двойной электрический слой. [c.202]

Скорости электродных процессов рассматриваются обычно с применением тех же приемов, что и скорость химических реакций. Но при этом, однако, нужно иметь в виду сложность протекания большинства электрохимических превращений по сравнению с химическими, а также то, что решающая роль здесь принадлежит плотности тока . Процесс разряда ионов, как известно, происходит на фазовой границе электрод — электролит. Таким образом, электродные реакции являются гетерогенными процессами, кинетика которых определяется многими специфическими затруднениями. Помимо собственно разряда, т. е. перехода ионов из одной фазы (раствора) в другую (газ, металл), процесс обычно включает в себя миграцию, диффузию и конвекцию частиц, совместный разряд ионов примесей, некоторое растворение (коррозию) уже осажденного ранее металла и другие, сопутствующие процессу разряда явления, которые осложняют суммарный эффект. Реальная электрохимическая система не может быть правильно истолкована без учета всех явлений, предшествующих элементарному акту разряда и сопровождающих его. Электродная реакция может быть представлена рядом последовательных стадий, через которые она проходит. Такими стадиями являются [c.240]

Если диффузия осложняется одновременно протекающими адсорбционными процессами и химическими реакциями между частицами геля или студня с диффундирующим веществом, то закон Фика здесь уже не приложим — вместо постепенного перехода концентраций наблюдается резкий скачок. Так, например, когда диффундирует в студень желатина соляная кислота, образуется соль — хлористый желатин. Глубину проникновения кислоты в студень легко обнаружить, так как резко меняется светопреломляющая способность полученного соединения. [c.237]

Предполагается, что катодные пики всех редкоземельных элементов обусловлены восстановлением молекул воды, входящих в состав комплексной частицы. Найдены коэффициенты диффузии, коэффициенты переноса, константы скорости электродных процессов. Процессы являются необратимым и осложнены предшествующими химическими реакциями. [c.23]

Разумеется, в реальных условиях при нагреве нефтяных коксов происходят более сложные физико-химические процессы. Кроме того, стадии процесса облагораживания могут осложняться теплотехническими и гидродинамическими факторами, влияющими на суммарную (эффективную) константу скорости реакции. Вследствие отставания при повышенных температурах скорости диффузии от скорости химической реакции суммарная скорость гетерогенного процесса начинает лимитироваться диффузионными факторами. С учетом указанных сложностей предлагается [47, 172] представить механизм облагораживания коксов в следующем виде. [c.200]

Химическая реакция взаимодействия водорода с углеродом стали осложнена целым рядом физических процессов. Так, при обезуглероживании стали протекают как диффузионные процессы, так и химические. Однако, как было отмечено выше, скорость проникновения и насыщения стали водородом, т.е. диффузионные процессы, не определяют скорость обезуглероживания. Скорость диффузии углерода в зоне реакции (границы зерен металла) на первый взгляд, также могла бы быть лимитирующей стадией в процессе обезуглероживания стали, особенно в области сравнительно низких температур, когда коэффициент диффузии углерода имеет небольшие значения. Однако и это не согласуется с экспериментальными наблюдениями. [c.168]

Кинетика твердофазового спекания. В реальных технологических условиях спекание представляет собой сложный физический, а часто (особенно в многокомпонентных системах) и физико-хими-ческий процесс, включающий в себя перенос вещества, физические явления на границе фаз, фазовые превращения, химические реакции и т. д. Сложность этого процесса затрудняет его кинетическое описание, т. е. установление зависимости скорости спекания от различных определяющих его факторов. Таких факторов (часто взаимосвязанных) можно назвать очень много природа спекающегося материала, температура, коэффициент диффузии, дисперсность спекающихся частиц, величина пор и их распределение по размеру, поверхностное натяжение и вязкость конденсированной фазы, степень дефектности решетки и т. д. Влияние всех этих факторов на скорость спекания в реальных процессах осложняется тем, что в одном и том же случае может реализоваться несколько механизмов спекания, каждый из которых имеет свои кинетические особенности кроме того, кинетика спекания может быть неодинаковой на его различных стадиях. [c.338]

Диффузия электролитов в полимерах может осложняться протеканием химической реакции. Козлов [48] [c.9]

Сложность химических процессов и многообразие влияющих на их протекание факторов затрудняют прямое моделирование процесса в целом. Химический процесс не может быть описан простыми дифференциальными уравнениями. Законы кинетики химических реакций несравненно сложнее чем законы теплопроводности или диффузии.Обычно мы имеем дело со сложными реакциями, протекающими в несколько последовательных стадий. Эти реакции могут быть обратимыми, и тогда наряду с кинетикой для их протекания будут существенны и условия равновесия. Поскольку мы говорим о процессах гетерогенного катализа, задача исследователя осложняется еще и адсорбционными явлениями. Ясно, что полностью учесть столь сложные и многообразные зависимости посредством полного моделирования очень трудно. И действительно, такое полное прямое моделирование химического процесса вместе со всеми осложняющими его физическими процессами удается только в отдельных частных случаях. [c.363]

Скорость сгорания распыленного жидкого топлива в двигателе зависит не только от химической реакции окисления, но и от чисто физических процессов, к которым в первую очередь относятся испарение и диффузия. Франк-Каменецкий [2] считает, что при гетерогенном процессе горения жидкого распыленного топлива всегда могут быть выделены две предельные области кинетическая и диффузионная. Области же высоких температур, где скорость химической реакции чрезвычайно велика, суммарная скорость гетерогенной реакции будет определяться только скоростью диффузии паров топлива и кислорода воздуха. Диффузия осложняется конвекционными потоками, вызванными разностью температур в различных участках камеры сгорания и вихревыми движениями воздуха. [c.301]

Различные трансформанты, приведенные ниже, описывают свойства весьма общей схемы реакции, которая может включать множество реакций переноса заряда, сопряженных прямо или косвенно с одной или несколькими химическими реакциями, последующими или предшествующими, причем все эти реакции могут осложняться адсорбцией реагентов на поверхности раздела фаз. Рассматриваемые в работе трансформанты относятся главным образом к системам с линейной диффузией. Поскольку диффузионное поле, как правило, обладает некоторой кривизной даже в случае ртутного электрода (и особенно для твердых шероховатых электродов), то приводятся также приближенные выражения для трансформант сферической и цилиндрической диффузий. В некоторых случаях известно, что электродная реакция протекает преимущественно на активных центрах. Поэтому дается приближенная трансформанта для полусферической диффузии [5, которая в действительности сменяется линейной диффузией в объеме раствора. [c.65]

Поскольку абсорбция сернистого ангидрида осложняется протеканием химической реакции, скорость этого процесса зависит как от диффузии ЗОг через газовую и жидкостную пленки, так и от скорости реакции в жидкой фазе. Это подтверждается результатами многочисленных исследований влияния линейной скорости газа, плотности орошения, концентрации серной кислоты, температуры и других факторов на скорость поглощения сернистого ангидрида нитрозой в абсорбционных башнях. Влияние каждого [c.335]

Преимущества кинетического, метода становятся очевидными при переходе к системам, в которых химические реакции осложняются процессами переноса вещества и тепла. Именно такие системы представляют наибольший интерес в химической технологии, где задачи расчета и оптимизации промышленных реакторов связаны с решением соответствующих уравнений диффузии и теплопроводности, химические превращения в которых описываются соответствующими членами, называемыми кинетическими функциями. Конкретный вид кинетических функций, т. е. их зависимость от концентраций реагентов и температуры определяется кинетикой реакций в аппарате. [c.43]

Топохимические реакции продолжают интенсивно изучаться. Многие вопросы, связанные с характерными особенностями их протекания, остаются дискуссионными. Такое положение определяется в первую очередь тем, что собственно химические реакции в топохимическом процессе осложнены рядом физических явлений разрушением кристаллической решетки исходной фазы и созданием решетки новой фазы, рекристаллизацией, агрегированием частиц из-за протекания процессов старения в системе, сопутствующими процессами диффузии, адсорбции, десорбции и т. д. [c.47]

Осмотические явления имеют место также в гелях, в ионообменных адсорбентах и в других системах в связи с ограниченной способностью коллоидных частиц к диффузии. В организмах осмотические явления играют важную роль в жизнедеятельности всех н<ивых клеток,, но в этом случае они осложняются сопряженными химическими реакциями в клетках, вследствие чего наблюдаемые распределения веществ могут значительно отличаться от равновесных условий. [c.207]

Особый интерес представляют некоторые особенности диффузии и реакций в гелях. В водных студнях с содержанием воды до 99% их массы диффузия происходит почти с такой же скоростью, как и в чистой воде. Однако явление диффузии в гелях в чистом виде наблюдается сравнительно редко. Обычно оно осложняется адсорбционными, электрическими или химическими явлениями. [c.230]

Использование изменения соотношения объемов фаз в качестве критерия осложняется необходимостью того, чтобы реакция полностью протекала в одной фазе. Если отношение, при котором реак-( ия протекает в двух фазах, остается постоянным, можно изменять время пребывания в реакторе с целью проверки кинетической модели. Если процесс контролируется химической кинетикой, подстановка измеряемых скоростей в уравнение скорости реакции позволяет вычислить константу скорости. Однако меняющаяся кажущаяся константа скорости не всегда говорит о процессе, контролируемом диффузией. В случае нитрования, например, доля реакции в органической фазе, вероятно, возрастает с увеличением степени превращения, так как в присутствии нитросоединений увеличивается растворимость азотной кислоты в органической фазе. Однако, Вильсон [311, применивший этот критерий, смог показать, что возрастание доли реакции в органической фазе, которое было необходимо принять для того, чтобы полученные результаты удовлетворяли принятой модели, выходи.ло за пределы возможностей процесса, контролируемого диффузией. [c.375]

Рпс. 21. Диффузионная кривая = = г (1-е- ) ЛЛе-диффузия не осложнена химической реакцией AB DEF—диффузия сопровождается химической реакцией между диффундирующей жидкостью (газом) и полимером. [c.81]

Кинетические и термические соотношения, на основе которых был бы возможен вывод закономерностей, позволяющих определить размеры р.еакционных элементов контактных аппаратов, чрезвычайно сложны. Поэтому до настоящего времени не удалось создать общую теорию контактных аппаратов и разработать об- цие методы их расчета. Б большинстве случаев к гетерогеннокаталитическим процессам неприменимы об1цечзвестные уравнения химической кинетики, так как в этих условиях протекание химических реакций значительно осложняется различными физическими процессами, в первую очередь диффузией. [c.409]

Моделирование взаимосвязанных процессов тепло- массопереноса в химических реакторах осложняется тем, что физико-химические и кинетические характеристики сред, включая константу скорости химической реакции, зависят от температуры. Однако сопоставление характерных масштабов переноса тепла и вещества в нестационарных условиях, определяемых в рамках модели обновления поверхности, позволяет существенно упростить задачу [12,13]. Характерные значения коэффициентов температурощзоводности жидкостей щ)имерно на два порядка превосходят характерные значения коэффициентов молекулярной диффузии. Поэтому глубина проникновения тепла за промежуток времени, в течение которого элемент жидкости находится у границы ра.здела фаз, значительно превосходит глубину проникновения вещества. Это обстоятельство позволяе г при выводе выражений для источников субсташщй брать значения константы скорости реакции, коэффициента распределения и массоотдачи при температуре на границе раздела фаз. В свою очередь, эту температуру можно определить, записывая закон сохранения тепла в предположении о том, что источник, создающий дополнительный тепловой поток за счет теплового эффекта химической реакции, находится на границе. [c.81]

Любая электрохимическая реакция протекает на поверхности раздела фаз электрод — раствор и является гетерогенной. Как гетерогенная химическая реакция она также является стадийной, текущей через ряд последовательных стадий 1) транспорт вещества к электроду — к зоне реакции 2) собственный электрохимический акт взаимодействия реагирующей частицы с электродом (стадия разряда — ионизация) 3) отвод образовавшихся продуктов реакции от поверхности электрода. Первая и третья стадии имеют одни и те же закономерности и. чазываются стадиями мас-сопереноса, осуществляемыми за счет малых коэффициентов миграции и конвекции. Для всех электродных процессов наличие этих трех стадий обязательно. Однако наряду с этим ряд электрохимических процессов может осложняться предшествующими и последующими химическими реакциями, протекающими в объеме раствора или на поверхности электрода. Кроме того, в ходе электрохимической реа1 ции может происходить передвижение частиц по поверхности электрода (стадия поверхностной диффузии). Скорость электрохимического процесса, состоящего из ряда последовательных стадий, определяется наиболее замедленной, лимитирующей стадией. Для установления природы лимитирующей стадии, скорости ее течения, механизма электродного процесса, необходимо знать закономерности, которым подчиняются поляризационные характеристики / и Л . [c.458]

При высоких температурах процесс реагирования нротекает с большой скоростью, не успевает проникнуть внутрь и сосредоточивается на внешней поверхности. Это дает возможность пренебречь влиянием внутриобъемного реагирования. Но процесс реагирования при более высоких температурах осложняется сильным влиянием диффузии и в связи с этим — скорости н гидродинамики потока газа, а также вторичных реакций. Поэтому при исследовании реакций при высоких температурах большое значение имеет отделение влияния физических факторов, в основном диффузии, от чисто химических. Для того, чтобы наиболее просто и правильно выявить взаимосвязь между диффузией и кинетикой, исследование гетерогенных реакций и в особенности процесса горения углерода и, сопутствующих ему вторичных реакций проводилось в определенных простейших геометрических формах шарик, обтекаемый реагирующим газом (так называемая внешняя задача), канал, стенки которого реагируют с протекающим внутри пего газом (так называемая внутренняя задача), слой из шариков, продуваемый реагирующим газом, и т. д. Применяя для описания процесса дифференциальные уравнения диффузии совместно с граничными условиями, выражающими прямую связь между количеством диффундирующего газа и скоростью реакции на поверхности шарика, канала и т. п. (см. гл. VI), удалось получить хорошее соответствие теории с многочисленными экснериментальными данными [59] и др. В особенности большой вклад в разработку диффузионно-кинетической теории гетерогенного горения внесли Нредводителев и его сотрудники [59], а также Чуханов, Франк-Каменецкий [87], Зельдович и другие советские ученые. Но следует заметить, что математическая обработка экспериментальных данных с помощью диффузионно-кинетической теории горения отнюдь не даст возможности судить об элементарных химических актах (адсорбции, собственно химической реакции и т. д). На основе ее мы можем получить только суммарные константы скорости реакций (включая адсорбцию и внутриобъемное реагирование) и соответствующие величины видимых энергий активаций й суммарного порядка реакции. [c.161]

Следует еще упомянуть исследования Гриневич [288], ] родзовс1сого и Иитина [289]. Данные о них не приводим, так как они были осложнены влиянием ряда физических факторов, в частности, диффузии. Поэтому по ним трудно судить о ходе химической реакции Реакция взаимодействия углерода с водяным наром С- -Н. О = СОНд сопровождается увеличением объема газа, так же как и реакция восстановления двуокиси углерода. Для расчета распределения концентраций в реакторе (слое или канале) в этом случае надо воспользоваться выведенным нами уравнением (3. 19), но с учетом порядка реакции, в данном случае отличного от первого. Федосеевым и Бойковым в вышеуказанной работе это сделано для первого порядка, что не годится для рассмотренной нами реакции. Кроме того, авторы приписывают формулу (3. 19) Викке при наличии этого вывода в нашей, значительно более ранней работе [270]. [c.224]

Взаимная диффузия паров топлива и кислорода осложняется конвекционными потоками, вызванными разностью температур в различных участках камеры сгорания и вихревыми движениями воздуха, образующимися благодаря большой скорости движения капелек топлива, впрыскиваемого под большим давлением. И, наконец, на дальнейшее нагревание паров топлива и на скорость химических реакций влияют температура, концентрация, физические и химические свойства реагирующих веществ. Поэтому давно пытались производить математические расчеты отдельных процессов, складывающихся в совокупности в сложное явление запаздывания самовоспламепения, чтобы таким образом учесть их удельный вес. [c.281]

Методики анализа результатов исследований реакций, проте-каюпдих в неизотермических условиях, подробно рассматриваются в [54]. Отметим, что графоаналитический метод, заключающийся в подстановке опытных данных в уравнения, представленные в табл. 1.10, и построении графика в координатах 1п [/(т]) ] — 1/Г, позволяет исключить неточность эксперимента и установить одновременно механизм процесса и значения кинетических констант. Данные исследований могут быть применены для расчета реального технологического процесса, в котором химические реакции осложнены диффузией и теплообменом. В практике вычислений для этого чаще всего используются численные методы решений уравнений (3) на ЭВМ. [c.71]

В которой процессы зародышеобразования, описываемые уравнением Ерофеева — Аврами, осложнены диффузией газообразного реагента в глубь слоя. Условия протекания реакции изотермические. Если предположить, что в первом приближении скорость химической реакции не зависит от радиуса цилиндра и тг = 1, то искомую зада- [c.72]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология