диффузионно-кинетическая теория растворения

1,11 Mb. страница7/18Дата конвертации01.10.2011Размер1,11 Mb.Тип Смотрите также:             7           ^ ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА Поскольку в гетерогенных реакциях взаимодействующие молекулы переносятся из одной фазы в другую, то скорость переноса будут зависеть от площади поверхности раздела. Поэтому, очевидно, в реакциях с твердыми телами мелкие частицы будут реагировать быстрее, чем крупные, так как у мелких частиц площадь поверхности раздела больше. В системе жидкость газ, жидкость жидкость две фазы обычно хорошо смешиваются, так что образуются небольшие пузырьки газа или маленькие капельки жидкости, при этом скорость реакции увеличивается.^ ГЕОМЕТРИЯ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА Форма твердого вещества, вступающего в реакцию с жидкостью или газом, играет важную роль в определении скорости процесса. Если твердое вещество имеет форму пластинки или диска, то площадь поверхности в течение реакции будет неизменной, поэтому скорость реакции будет постоянной. При условии пренебрежения реакции на торцах. Если образец имеет форму цилиндра или шара, то по мере протекания реакции площадь поверхности и соответственно скорость реакции будет меняться. Рассмотрим реакцию системы твердое тело жидкость, например растворение металла в кислоте. Допустим, что концентрация кислоты остается постоянной в течение всей реакции, тогда (46) где ^ M- масса твердого тела в момент времени ; F площадь его поверхности; С концентрация кислоты; k - константа скорости. Отрицательный знак показывает на убывании массы при растворении. При изменении геометрии твердого тела получаются различные кинетические уравнения. ^ Плоский образец (пластинка). Площадь поверхности F будет постоянна в течение всего процесса растворения: , (47) и (48) Следовательно, график зависимости M0 M от должен быть прямой линией с наклоном равным kFC, из которого можно вычислить k. Образец в форме шара. Площадь поверхности будет убывать во времени: (49) где r радиус, а - плотность. Следовательно: и , , , (50) Следовательно, график зависимости от или M^ 1/3 от должен быть прямой линией. Образец в виде цилиндра или проволоки. Пренебрегая реакцией на концах и считая длину цилиндра или проволоки l= const, получим следующие уравнения: (51) Следовательно , , , , (52) Следовательно, график зависимости (M01/2 M1/2) от или M1/2 от должен быть прямой линией. Образец в форме куба. В этом случае используем уравнения: (53) Следовательно: (54) Получаем уравнение такое же, как для шара. ^ Уравнения скорости, выраженные в прореагировавших долях. Прореагировавшая доля (степень превращения) твердого вещества задается выражением . Кинетические уравнения для образцов различной формы приведены ниже: Шар , Для расчетов используем уравнения (49). Получаем: , , , , (55) График зависимости 1-(1- )1/3 от дает прямую линию. Куб , Для расчетов используем уравнение скорости (46). Получаем: , , , (56) Следовательно, график зависимости 1-(1- )1/3 от дает прямую линию. Цилиндр. , . , , , ,

Лекция 1 1 1 чел. помогло.

ПЛОЩАДЬ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА - Лекция 1 1