Кинетика гетерогенных реакций. Миттова И.Я - 28 стр.

UptoLike

Рубрика: 

28
Анти- Гинстлинга
() ()
τααα kF =++=
3/2
1
3
2
1
(112)
Анти- Картера- Валенси
()
(
)
τ
α
αα k
z
z
z
F =
+
+=
3/2
1
3
21
(113)
6. Модель Вагнера исходит из предположения , что продукт образуется
путем противодиффузии частиц реагентов через слой продукта. В этом случае
кинетика реакции зависит от соотношения двух величин :
γ
отношения объе-
мов продукта реакции, образовавшегося на внешней и внутренней поверхно-
стях слоя АВ за счет диффузии реагентов А и В соответственно, z отношение
эквивалентных объемов продукта и реагента А .
Рис.5 Схема твердофазного взаимодействия по Вагнеру
1) Если
1
=
γ
, то кинетика описывается уравнением Картера Валенси .
2) При
1
0
<
γ
реакция протекает преимущественно за счет диффузии
компонента В ; кинетика также описывается уравнением Картера Валенси .
3) При
γ
весь продукт образуется на внешней поверхности слоя АВ за
счет односторонней диффузии А , то есть реализуется модель анти- Яндера.
4) При
z
>
>
γ
реакция протекает преимущественно за счет диффузии А ,
а так как объем вещества А , диффундирующего наружу, больше объема про-
дукта, образованного на границе А /АВ за счет диффузии В , сплошной кон -
такт частиц на границе фаз А / АВ нарушается , и не прореагировавший оста-
ток зерен А оказывается на дне сферических пустот (пунктир на схеме). Ки-
нетика реакции описывается уравнением
()
τ
γ
γα
γγ
α
γ
γγ
γα k
zz
z
zF =
+
+−
+
−−
++
=
3/23/2
1
1
1
1
1
11
,,
, (114)
которое при z = 1 упрощается до
()()
τ
γ
αγ
γγ
α
γ
γ
γγα kF =
+
+−
+
−−
+
+=
3/23/2
1
1
1
1
1
1
1,
(115)
Этим упрощенным уравнением можно достаточно точно описать любые
реакции, протекающие по механизму Вагнера.
                                             28
                                             2
    Анти-Г инстл инга            F (α ) = 1 + α − (1 + α )2 / 3 = k τ                             (112)
                                             3
     Анти-К артера-В ал енсиF (α ) = 1 + 2 α − (1 + α z )
                                                                    2/3
                                                          = kτ             (113)
                                      z 3            z
     6.      Модел ь В агнераисходит из предпол ож ения, что продукт образуется
путем противодиф ф узии частиц реагентов через сл ой продукта. В этом сл учае
кинетикареакции зависит от соотношения двух вел ичин: γ – отношения объе-
м ов продукта реакции, образовавшегося на внешней и внутренней поверхно-
стях сл оя А В за счет диф ф узии реагентов А и В соответственно, z – отношение
эквивал ентны х объем ов продуктаи реагентаА .




               Рис.5 С хем атвердоф азного взаим одействия по В агнеру

  1) Е сл и γ = z − 1, то кинетикаописы вается уравнением К артера– В ал енси.
  2) П ри 0 ≤ γ < z − 1 реакция протекает преим ущ ественно за счет диф ф узии
  ком понентаВ ; кинетикатакж еописы вается уравнением К артера– В ал енси.
  3) П ри γ → ∞ весь продукт образуется навнешней поверхности сл оя А В за
  счетодносторонней диф ф узии А , то есть реал изуется м одел ь анти-Я ндера.
  4) П ри ∞ > γ > z реакция протекает преим ущ ественно за счет диф ф узии А ,
  атак как объем вещ естваА , диф ф ундирую щ его наруж у, бол ь шеобъем апро-
  дукта, образованного на границе А /А В за счет диф ф узии В , спл ошной кон-
  такт частиц на границе ф аз А /А В нарушается, и не прореагировавший оста-
  ток зерен А оказы вается на дне сф ерических пустот (пунктир насхем е). К и-
  нетикареакции описы вается уравнением
                     1+ γ   1 + γ        αz     
                                                       2/3
                                                              1      α zγ     
                                                                                    2/3
    F (α , z , γ ) =             −  1 −                 −  1 +                 = kτ ,   (114)
                      z      γ      1+ γ                  γ  1+ γ                
котороепри z = 1 упрощ ается до
                         1 + γ        α    
                                                  2/3
                                                          1      αγ      
                                                                               2/3
    F (α , γ ) = (1 + γ )     −  1 −                −  1 +                   = kτ       (115)
                          γ      1+ γ                 γ  1+ γ                  
    Э тим упрощ енны м уравнением м ож но достаточно точно описать л ю бы е
реакции, протекаю щ иепо м еханизм уВ агнера.