Reacțiile chimice care apar la interfața a două faze sunt numite eterogene.
Procesele heterogene sunt larg răspândite în natură și sunt adesea folosite în practică. Exemplele includ procesele de dizolvare, cristalizare, evaporare, condensare, reacție chimică la interfața dintre cele două faze, cataliză eterogenă și altele. Dificultatea în studierea reacțiilor eterogene datorită naturii solidelor (pentru una și aceeași viteză proces de sistem depinde de structura solidă, prezența defectelor în rețeaua cristalină și conținutul de diferite impurități).
În reacțiile eterogene, de regulă, se pot distinge cel puțin trei etape:
1) transferul substanțelor care reacționează la interfața de fază, adică în zona de reacție;
2) interacțiunea chimică adecvată;
3) transferul produselor de reacție din zona de reacție.
Pot exista alte etape, de exemplu
Adsorbție și desorbție;
· Transformări chimice suplimentare ale produsului de reacție la suprafața solidului;
· Complexarea, dimerizarea, protonarea.
Viteza întregului proces este determinată de stadiul de limitare (cel mai lent). Dacă viteza interacțiunii chimice efective mult mai multă viteză alimentarea reactanților în zona de reacție și îndepărtarea produselor din aceasta, viteza generală a procesului se va potrivi cu viteza de transport a reactanților și a produselor, precum și pentru reacțiile spontane inițiate termic se determină substanțele procese de difuzie. În acest caz, se spune că reacția are loc în modul de difuzie sau în regiunea de difuzie.
Transferul materiei până la limita dintre faze poate fi realizat prin convecție și difuzie. Convecția se referă la mișcarea întregului mediu în ansamblu. Convecția unei soluții la limita cu o suprafață solidă poate apărea datorită densității diferite în volumul soluției și în apropierea suprafeței solidului, care este cauzată de o concentrație sau temperatură inegală a soluției. Convecția poate fi de asemenea creată prin mutarea unui solid într-o soluție sau soluție în apropierea suprafeței unui solid (rotirea solidului, amestecarea soluției).
Difuzia este mișcarea direcționată a materiei dintr-o regiune cu o concentrație mai mare într-o regiune cu o concentrație mai mică. Difuzarea materiei este determinată de prima lege a lui Fick. prin care: substanța cantitate dn difuzând prin zona S, într-o direcție perpendiculară pe fluxul de la mare la concentrație scăzută, timp dt este proporțională cu gradientul de concentrație și
(dC \ dx) dn = - DS (dC \ dx) dt
unde coeficientul D este numit coeficientul de difuzie. Depinde de natura substanței difuzate și a mediului, precum și de temperatura.
În cazul în care interacțiunea chimică reală este cea mai lentă etapă, adică difuzia are loc relativ repede, ei ard, reacția continuă în regim cinetic sau este în regiunea cinetică. În cazul în care ratele de reacție și difuzie sunt aproximativ egale, se vorbește despre regimul de tranziție sau despre regiunea de tranziție a reacției eterogene. Cu o creștere a temperaturii, stadiul de limitare și, în consecință, mecanismul reacției eterogene se pot schimba. Aceasta se datorează naturii diferite a dependenței constantei de viteză a reacției chimice k și a coeficientului de difuziune la temperatură.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: