ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние диффузии на скорость химических реакций из "Методы физико-химической кинетики" Часто химические реакции протекают настолько медленно, что распределение реагирующих частиц по энергиям близко к равновесному и исходные частицы и продукты реакции равномерно распределены в пространстве, т. е. нет корреляции во взаимном расположении реагирующих частиц. Однако при очепь быстрых реакциях от таких равновесных распределений реагирующих частиц могут наблюдаться отклонения. [c.97] При химических реакциях в газовой фазе может наблюдаться отклонение от больцмановского распределения частиц по энергиям. Для теоретического определения функции распределения частиц по энергиям и вычисления скорости такой быстрой реакции необходимо регаить соответствующее кинетическое уравнение. При этом необходимо знать поперечные сечения реакции как функцию, энергии сталкивающихся частиц. С таким описанием химических реакций мы познакомимся в следующих главах. [c.97] При быстрых реакциях в растворах может наблюдаться отклонение от равномерного распределения частиц в пространстве. Наличие молекул растворителя в этом случае обеспечивает равновесное распределение частиц по энергиями, но диффузия реагирующих частиц друг к другу может быть настолько медленной.по сравнению со скоростью химической реакции, что пространственное распределение реагирующих частиц не будет равномерным. Близко расположенные реагирующие частицы быстро вступают в реакцию друг с другом и, наоборот, те частицы, которые не имеют по соседству другой частицы, с которой они могли бы прореагировать, в реакцию вступают позже [6]. Поэтому около непрореагировавших частиц возникают зоны, обедненные способными к реакции частицами, т. е. возникает ситуация, сходная с той, о которой мы говорили при рассмотрении поглощения частиц зерном сорбента и в теории коагуляции. Для количественного описания распределения частиц по объему мы можем, как и в теории коагуляции, найти из уравнения диффузии концентрацию способных к реакции частиц с как функцию расстояния г от центра избранной частицы и времени I. Между коагуляцией и бимолекулярными реакциями в растворах имеются, однако, и существенные различия. Применимость уравнения диффузии к коагуляции в растворах и к коагуляции достаточно крупных аэрозольных частиц (с размерами больше длины свободного пробега) не вызывает сомнений. Однако в бимолекулярной реакции линейные размеры зон с обедненной концентрацией реагирующих частиц оказываются сравнимыми с размерами молекулы. Использование уравнения диффузии для такого случая вызывает некоторые возражения. Тем не. менее обычно считают возможным пользоваться уравнением диффузии в задачах о столкновениях молекул, приводящих к реакции. [c.97] В выражении (IV.23) са и Св равноправны, т. е. мы получили бы этот же результат, если бы первоначально рассматривали поток диффузии молекул В к одной из молекул А. [c.99] До сих пор мы говорили о стационарной скорости химической реакции, которая реализуется при определенной корреляции во взаимном расположении молекул. Если молекулы распределены в пространстве каким-либо иным способом, скорость будет другой и будет зависеть от времени. Общий случай первоначально равномерного распределения молекул в пространстве, когда скорость реакции зависит от времени, рассмотрен в работе [6], и мы не будем на нем останавливаться. Заметим лишь, что при к = О начальная скорость реакции при граничном условии (1У.21) оказывается конечной в отличие от начальной скорости диффузии в обсужденном ранее случае поглощающей сферы ( 12), в котором она была бесконечно большой. При достаточно больших значениях t первоначально равномерное распределение приводит к стационарному распределению молекул. [c.99] Вернуться к основной статье