призведе до зменшення товщини ПГС і збільшення коефіцієнта массотдачі, так як b = D е / d .
Перехід з внутрідіффузіонной області під внутрікінетіческую відбувається із збільшенням радіуса пір і зменшенням розміру частинок каталізатора, що полегшує доступ молекул газу до внутрішньої поверхні пор каталізатора.
Взагалі, при проведенні лабораторних досліджень гетерогенно-каталітичних реакцій треба прагнути до проведення роботи у кінетичних областях, коли можна достовірно оцінити вид кінетичного рівняння і його активаційні параметри.
2. Некаталітичного гетерогенні процеси в системі газ? Тверде тіло
гетерогенний каталізатор реакційний кінетичний
У хімічній технології досить поширені процеси, в яких беруть участь тверді і газоподібні реагенти. До таких процесів відносяться горіння твердого палива, газифікація, реакції, що відбуваються при коксоутворення, формування плівок вуглецю на поверхнях і багато інших. Часто реакції, в яких бере участь, як мінімум, одне тверде вихідна речовина або один твердий продукт, називають Топохимічеськие. Ці реакції протікають на межі розділу фаз, як і у випадку гетерогенно-каталітичних реакцій, але вони мають і низку важливих особливостей. Головна з них - витрачання або накопичення твердого тіла в міру протікання реакції, яке супроводжується і зміною фізико-хімічних властивостей його поверхні. У зв'язку з цим в більшості випадків неможливо вважати процес стаціонарним по твердій фазі. Швидкість її перетворення завжди набагато вище, ніж швидкість зміни концентрацій газоподібного реагенту в потоці. Більше того, якщо мова йде про перетворення неплоских частинок кінцевого розміру, їх лінійний розмір швидко знижується. Це призводить до ще більш швидкого зменшення величини реакційної поверхні. Таким чином, ми приходимо до завдання, в якій завжди присутні дві незалежні змінні - пов'язаний з часом реакції розмір часток і відстань між ядром конвективного потоку реагенту і реакційної поверхнею. Зауважимо, що на практиці часто застосовують деякі припущення та спрощення, що дозволяють уникнути застосування рівнянь в приватних похідних. p align="justify"> Слід зауважити, що є реакції твердих речовин з утворенням твердих або газоподібних і рідких продуктів, які протікають у всьому обсязі твердого тіла, наприклад, термічна деструкція кам'яного вугілля без утворення пластичного шару. Такі реакції, мабуть, не слід відносити до Топохимічеськие. При математичному моделюванні процесів такого роду застосовують модель поступового перетворення. Вона передбачає перетворення твердого реагенту відразу по всьому об'єму частинки. Якщо температура частинки однакова за об'ємом, то концентрація реагенту в обраний момент часу також постійна за обсягом і падає в часі від початкового значення до нуля (рис. 16). Час повного перетворення частинки позначимо t п . За цей час у твердій фазі не залишиться вихідної речовини, і вона буде складатися тільки з твердого продукту. Розмір частки може змінюватися відносно мало, якщо утвориться трохи летких продуктів, або знижуватися до нуля, якщо твердих продуктів не утворюється.
Рис. 16. Еволюція твердої частинки згідно моделі поступового перетворення
Зауважимо, що формально подібні з термодеструкцію твердих тіл процеси можуть здійснюватися як Топохимічеськие. Наприклад, графітуванні карбонізованого матеріалу або поліморфне перетворення В«графіт-алмазВ». У цих процесах у твердому матеріалі можуть бути присутніми одночасно дві різні кристалічні фази, і перетворення речовин протікає на межі розділу двох твердих фаз. p align="justify"> Общая послідовність протікання топохимической реакції з утворенням твердого продукту така: спочатку на активних центрах поверхні вихідної речовини відбувається взаємодія реагенту, наприклад газоподібного, з твердим тілом. Активний центр, як і у випадку каталізатора при гетерогенному каталізі, володіє б Гі льшим запасом енергії, ніж інша поверхня. Такий активний центр часто називають зародком. Реакція призводить до зміни структури твердої речовини навколо зародка, при цьому виникають нові активні центри (ядро продуктів реакції). Газоподібні реагенти дифундують через що утворився шар продуктів реакції до поверхні (кордоні) розділу двох твердих фаз і там вступають в хімічну взаємодію. У результаті цього ядра продуктів реакції ростуть в усіх напрямках, хоча і з різною швидкістю.
Принаймні перебігу процесу поверхню розділу двох тверди...
