Процессы лимитируемые скоростью образования зародышей . Часть 1

 

Образование зародышей новых фаз является обязательной стадией очень многих реакций в твердой фазе и часто может определять их кинетику. Это относится прежде всего к реакциям разложения карбонатов, сульфатов и т. д., изучению которых большое внимание уделяется в СССР, в частности Болдыревым и Павлюченко

[333, 334]. Эти реакции являются автокаталитическими и относятся к классу так называемых быстрых реакций в твердых телах, многие из которых, особенно если они сопровождаются выделением энергии, протекают взрывообразно.

Для описания кинетики реакций разложения, контролирующихся скоростью образования зародышей, в разное время предлагались различные уравнения.

Льюис, затем Центнершвер и Брюсе, Макдональд и Хиншель-вуд безуспешно пытались распространить на эти процессы уравнения кинетики гомогенных, в частности гомогенных автокаталитических, реакций.

Рогинский и Шульц [285], считая, что 1) скорость реакции в твердых телах, идущей через возникновение и рост ядер кристаллического продукта, пропорциональна межфазовой поверхности, на которой локализуется процесс, и 2) площадь этой поверхности пропорциональна произведению площадей поверхности исходного

вещества и продукта, а также полагая,что S = KV2/3 (где S — площадь поверхности и V — объем фазы), получили для описания кинетики этой реакции выражение

(129)

где G — доля прореагировавшего вещества.

Справедливость уравнения (129) была подтверждена для процессов разложения КМn04 [285],

СаС03-6Н20 [370], оксалата цинка [371] и некоторых других веществ. Тем самым был подтвержден факт локализации подобного рода процессов на поверхности раздела фаз.

Впоследствии Ерофеевым [372] было показано, что уравнение [129] не является универсальным и справедливым для всех реакций, идущих через возникновение и рост ядер твердого продукта.

Для описания кинетики таких реакций Ерофеев [286, 372., 373] предложил уравнение

(130)

которое можно приблизительно выразить также в виде

(131)

Эти уравнения выведены в предположении, что процесс возникновения начальных центров реакции может быть многостадийным, т. е. что скорость этого возникновения может зависеть от времени (поскольку концентрация реагирующего вещества не остается постоянной в процессе реакции).

Уравнение (130) в развернутом виде выглядит следующим образом:

(130а)

где v0 — число потенциальных мест, на которых могут возникать начальные центры реакции; о — число промежуточных стадий в процессе образования начальных центров; U — линейная скорость роста ядер реакции; Ki, К2..... Кσ — константы, характеризующие кинетический порядок промежуточных стадий образования начальных центров реакции.

 

Другие части:

Процессы лимитируемые скоростью образования зародышей . Часть 1

Процессы лимитируемые скоростью образования зародышей . Часть 2

Процессы лимитируемые скоростью образования зародышей . Часть 3

Процессы лимитируемые скоростью образования зародышей . Часть 4

 

 

Содержание