ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие к французскому изданию из "Кинетика гетерогенных процессов" Во все времена химическая кинетика составляла значительную часть того раздела науки, который мы обычно называем физической химией. Стоит подчеркнуть, что физическая химия теряет свою специфичность все больше и больше по мере того, как все определеннее становится предмет химической науки как целого. [c.9] Среди многих проблем для химика существует одна из важнейших— определение времени, необходимого для протекания превращений в наблюдаемых системах. Знание этого времени особенно важно для инженеров, в чью задачу входит производство новых химических материалов за определенные промежутки времени, но не решение вопроса о механизме реакций, используемых в том или ином производстве. Именно инженеры чаще всего должны быть уверены в том, что применяемый ими материал не подвергнется никаким спонтанным превращениям в течение предполагаемого времени его использования, несмотря на термодинамическую нестабильность этого материала в условиях его применения. [c.9] Если проанализировать фундаментальные работы по кинетике, выполненные в течение последних десятилетий, то обращает на себя внимание то обстоятельство, что значительная часть из них относится к гомогенной кинетике, т. е. к кинетике, рассматривающей практически единственную газообразную или жидкую фазу. Гораздо меньшее число кинетических исследований может быть отнесено к изучению гетерогенных систем. Легко убедиться, что эта относительная непопулярность обусловлена отнюдь не отсутствием оригинальных исследований, которыми изобилует эта область, и еще в меньшей степени — недостатком проблем, требующих решения. Скорее разнообразие и сложность ситуаций, с которыми приходится сталкиваться в гетерогенной кинетике, обескураживают исследователей, пытающихся сформулировать основы достаточно общей теории в этой области. [c.9] Среди множества процессов с участием твердых тел реакции газов с твердыми телами стали предметом наибольшего числа теоретических и экспериментальных исследований. Тем не менее слишком часто встречаются еще белые пятна — теории, требующие для своего завершения введения многочисленных упрощающих предположений, что, в конце концов,/делает их неприменимыми к большинству реальных систем. [c.10] В этой области, которая, как известно каждому, имеет большое значение для техники, поскольку включает среди прочих проблемы химической стойкости металлов и сплавов при повышенных температурах, имеется совокупность данных, достаточно согласующихся между собой, чтобы попытаться создать теорию, согласующуюся с экспериментальными данными и объясняющую их. Эту важную задачу и пытается решить профессор Барре, известный своими работам , выполненными в его лаборатории в Дижонском университете. [c.10] Написанная им книга подводит определенный итог его деятельности, который, несомненно, будет оценен по достоинству и теми, кого интересуют общие проблемы химической кинетики, и теми, кто, занимаясь конкретными задачами, пожелает обратиться к фундаментальным механизмам, лежащим в основе взаимодействия газ — твердое тело. [c.10] Весьма приятно также, что издательство Готье-Виллар приняло решение обратиться вновь, спустя десять лет после публикации монографии по окислению металлов, к этой области, имеющей столь важное значение как в научном, так и в прикладном аспекте. [c.10] Хочу выразить искреннюю признательность моим сотрудникам О. Морель и Д. Бертранд аа их вклад в создание этой книги. [c.11] Во время работы над этой книгой мы ставили задачу выдвинуть, по крайней мере в области кинетики гетерогенных реакций газ — твердое тело, единую концепцию, которая, не маскируя особенности этого раздела химической кинетики, способствовала бы упорядочению различных ее частей в единую логическую конструкцию. Мы также стремились подчеркнуть те аналогии, которые имеются между кинетикой гомогенных и кинетикой гетерогенных реакций. [c.11] В книге опущены специфические особенности кинетики реакций в системах твердое тело — твердое тело, твердое тело — жидкость или жидкость — газ. Мы сочли не относящимися к обсуждаемому предмету и гомогенные реакции, катализируемые на контакте с другими фазами. Хотя этот класс реакций имеет много общего с реакциями газ — твердое тело в той части, которая касается стадии адсорбции газа, его обычно относят к области гетерогенного катализа. [c.11] Мы считаем более целесообразным глубже рассмотреть специфические проблемы какой-то одной категории систем, чтобы сформулировать метод и придать нашим построениям некую единую форму, нежели описывать частные случаи, относящиеся ко всевозможным типам гетерогенных систем. Читатель при желании сам сможет перенести все наши рассуждения на те системы, которые интересуют его больше других. [c.11] Однако, ограничивая свои намерения таким образом, мы вынуждены были опустить многие важные вопросы. Поэтому некоторые экспериментальные результаты просто процитированы без какой-либо попытки их анализа. [c.11] Предметом наших рассмотрений мы решили сделать простейший случай изолированной реакции, которая может быть разбита на элементарные стадии. [c.11] Как отмечал Барк ), наиболее удовлетворительный для понимания путь состоит в трактовке превращений в гетерогенных химических системах как проблемы динамики частиц и в создании термодинамики необратимых процессов, включая в нее равновесные состояния в качестве граничных условий. Применение этих методов к относительно сложным гетерогенным реакциям, по-видимому, не носило еще систематического характера. [c.12] За неимением феноменологической кинетики исследование механизмов реакций методом квазиравновесий при сохранении в качестве основы концепции переходного состояния остается фундаментом современных теорий как в гетерогенной, так и в гомогенной кинетике. [c.12] Оригинальность поведения многих гетерогенных систем заключается большей частью в том, что в ходе самой реакции в результате зародышеобразования возникает новая зона реакции на границе раздела между растущим зародышем и реагентом. В итоге реакционное пространство может оказаться разбитым на отдельные островки или разделенным на зоны в направлении пространствен-щ)го развития реакции, каждая из которых отвечает локализации одной элементарной стадии. Эти однородные расширяющиеся области связаны между собой посредством диффузии активных компонентов под воздействием градиентов концентраций. [c.12] Если воспользоваться морфологическими моделями, учитывающими распределение твердого продукта в матрице исходного твердого реагента, то размеры этих зон можно выразить в виде функции полной степени превращения некоторой системы. [c.12] Другими словами, явление, которому обычно уделяется внимание при изучении зависимости скорости реакции от времени в гетерогенной системе, есть не что иное, как прямое проявление квазистационарного режима в данной системе. [c.13] Две другие особенности еще более усложняют изучение кинетики реакций в гетерогенных системах. Первая из них — это большое число элементарных микроскопических процессов, участвующих в таких реакциях. Они имеют активационную природу и, как правило, не могут быть выделены в чистом виде или наблюдаться экспериментально. [c.13] Это часто приводит к построению более или менее вероятных моделей процесса на молекулярном уровне, которые основаны на классических представлениях физики твердого тела и в которых для простоты рассмотрены только предельные случаи. Анализ последовательности стадий, записанных таким образом, позволяет предсказать, в рамках сделанных предположений, зависимость скорости роста зародышей от давления и состава газовой фазы. [c.13] Вернуться к основной статье