Химический состав смеси. Ускорители. . Часть 1
Скорость реакции в твердой смеси, естественно, зависит от ее химического состава, или, иначе, от содержания в ней реагирующих веществ и инертных примесей.
Однако в отличие от реакций в жидких фазах и газах в данном случае речь идет не о привычном для химиков характере связи между скоростью реакции и концентрацией реагентов в объеме. В случае взаимодействия в кристаллической смеси механизм влияния ее химического состава на кинетику процесса обычно оказывается значительно сложнее.
Рассмотрим вначале условия, возникающие в смесях, не содержащих химически инертных примесей. При этом возможны различные случаи в зависимости от количества соединений, образуемых компонентами смеси, соотношения между средними размерами зерен различных компонентов, от их физических свойств, формы и свойств поверхностей и т. д.
В простейшем случае образования только одного соединения АВ между компонентами А и В в их практически монодисперсной смеси, состоящей из зерен одинаковой формы и прочности, изменение соотношения А : В в смеси меняет толщину диффузионного слоя продукта, возникающего в процессе реакции (если удельные веса компонентов А и В различны), площадь реакционной поверхности и площадь поперечного сечения диффузионного потока. При этом увеличение содержания, например, «покрываемого» компонента в смеси, естественно, уменьшает общую толщину диффузионного слоя продукта и соответственно сказывается на кинетике процесса [420].
Экспериментальные данные многих авторов [420—422 и др. ] подтверждают это положение.
В случае, если размеры зерен А и В различны, скорость процесса может по-разному меняться с изменением соотношения А : В в зависимости от различия в подвижности компонентов А и В или элементов их решеток. Если компонент А является «покрываемым» компонентом и размер его зерен больше, чем зерен В, то увеличение содержания А в смеси особенно существенно сказывается на скорости процесса (на ней отразится в значительно меньшей степени увеличение содержания «покрываемого» компонента в смеси).
В свете сказанного ясно, что встречающееся иногда (см., например, работу [422]) объяснение возникающих в описанном случае изменений кинетики процесса только увеличением начальной поверхности контакта между зернами является недостаточным, так как оно не полностью учитывает условия диффузии.
Обратимся к рассмотрению влияния естественных примесей кристаллических реагентов и специально вводимых в их смеси добавок-ускорителей (так называемых минерализаторов) на рассматриваемые реакции. В данном случае речь идет о примесях и добавках, химически инертных по отношению к реакционной смеси, т. е. в условиях ведения процесса практически не вступающих в химическое взаимодействие с ее исходными компонентами, а также с промежуточными и конечными продуктами.
Присутствие каждой такой примеси или добавки изменяет условия реакции по сравнению с ее протеканием в смеси абсолютно чистых реагентов и, естественно, оказывает влияние на реакцию, в частности, на ее скорость и свойства получаемого продукта. Это влияние, в зависимости от свойств реагентов и примесей (или добавок), а также от условий процесса, может быть весьма разнообразным как по своему характеру и направлению, так и по интенсивности.
Другие части:
Химический состав смеси. Ускорители. . Часть 1
Химический состав смеси. Ускорители. . Часть 2
Химический состав смеси. Ускорители. . Часть 3
Химический состав смеси. Ускорители. . Часть 4