История изучения кинетики . Часть 1

Кинетика реакций в кристаллических смесях относится к наиболее важным и сложным вопросам их теории. Между тем исследованием закономерностей, управляющих скоростью этих реакций, до последнего времени занимались сравнительно мало.

Первые попытки установления зависимостей в этой области были предприняты Тамманом.

Изучая взаимодействия между тонкими пластинками окисей меди и вольфрама, Тамман [228] установил, что скорость этого процесса может быть выражена уравнением

(87 — 88)

или

(89)

где х — толщина слоя продукта; т — время; К — константа, зависящая от свойств реагентов и условий процесса.

Несколько позднее Яндер [237, 351], исходя из того, что лимитирующей стадией твердофазового процесса является диффузия реагента через слой продукта, условно считая диффузионные слои на поверхностях зерен порошкообразных реагентов плоскими и пользуясь в связи с этим известным выражением Фика для скорости диффузии через плоские слои, указал, что в изотермических условиях скорость такого процесса должна подчиняться уравнению

(90) или

(91)

При этом

где К' — константа, зависящая от свойств реагентов и условий процесса; С0 — концентрация диффундирующего реагента на внешней поверхности диффузионного слоя продукта; D — коэффициент диффузии этого реагента в указанном слое; R3 — начальный радиус зерен реагента, покрываемого слоем продукта в процессе реакции.

Следует отметить, что уравнение (91) было получено ранее Тамманом [352, 353] для расчета скорости превращения пластинок серебра, меди и свинца в воздушной среде, содержащей галогены. . В связи с затруднительностью экспериментального определения толщины х слоя продукта в порошкообразных смесях Яндер выразил ее через степень химического превращения реагента, покрываемого слоем продукта в процессе реакции. Таким образом, возникло уравнение

I

где у — степень превращения указанного реагента в продукт в %.

Яндер экспериментально проверил справедливость уравнения (93) для взаимодействий углекислого бария и углекислого кальция с окисью кремния, а также углекислого кальция с окисью молибдена.

При этом в опытах Яндера кислотный окисел был взят в 10-кратном стехиометрическом избытке по отношению к карбонату,

а значения функциибыли вычислены по степени

превращения последнего. Таким путем справедливость уравнения (93) Яндера, как показывают рис. 55, а к б, заимствованные из его работы, была подтверждена экспериментально.

Следует отметить, что Яндер в рассматриваемой работе проверил справедливость своего уравнения преимущественно для малых степеней превращения реагентов. В значительном числе его опытов степень превращения карбоната была менее 25%, в подавляющем большинстве опытов она находилась в пределах 40% и ни разу не

 

Другие части:

История изучения кинетики . Часть 1

История изучения кинетики . Часть 2

История изучения кинетики . Часть 3

История изучения кинетики . Часть 4

История изучения кинетики . Часть 5

История изучения кинетики . Часть 6

 

 

Содержание