ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетическая и диффузионная области гетерогенно-каталитического процесса из "Курс физической химии (том 2)" Гетерогенная химическая реакциа—мвжет протекать только в б м случае, если происходит непрерывная молекулярная или конвективная диффузия реагирующих веществ к поверхности, на которой идет данная реакция, и непрерывная обратная диффузия продуктов реакции. [c.311] При изменении температуры на 10° С скорость диффузии, как показывает опыт, изменяется приблизительно в 1,2 раза, а скорость химической реакции — в 3—4, раза. Поэтому при понижении температуры скорость химической реакции убывает быстрее, чем скорость диффузии, и прн низких температурах процесс чаще протекает в кинетической области. [c.312] Для теоретического определения области протекания процесса необхо-димс оценивать скорости диффузии и химической реакции отдельно, как скорость независимых процессов. Отношение определенных таким образом скоростей указывают область протекания процесса в целом. Так следует поступать потому, что при установившемся течении реакции скорость диффузии становится равной скорости реакции, независимо от режима процесса, т. е. это равенство наблюдается в кинетической, диффузионной и переходной Областях. При стационарном протекании реакции термин диффузионная область вовсе не означает, следовательно, что действительная скорость реакции на реакционной поверхности больше скорости диффузии к этой поверхности. Обе эти скорости равны, но благодаря медленному притоку веществ к поверх 10сти скорость химической реакции на поверхности принудительно становится равной скорости диффузии. Концентрация вещества на поверхности прн этом мала, а градиент концентрации вблизи поверхности оказывается большим. И, наоборот, в кинетической области, где независимо определенная скорость диффузии значительно превышает скорости реакции, равенство скоростей диффузии и реакции наблюдается при мало отличающихся значениях концентраций реагирующих веществ в объеме и на поверхности. [c.313] Скорость процесса диффузии V, прямо пропорциональна градиенту концентрации с — С (где с — концентрация вещества в объеме, з С1 — на по-вер,хностн), т. е. [c.313] Скорость химической реакции является некоторой функцией концентрации вещества на поверхности, т. е. [c.313] В стационарном состоянии обе эти скорости должны быть равны, т. е. [c.313] Таким образом, прн этих условиях макроскопическая скорость реакции также соответствует скорости реакции первого порядка по концентрации реагирующего вещества, т. е. [c.314] Последнее выражение показывает, что если реакция на иоверхности протекает как реакция первого порядка, складываются обратные величины констант скорости реакции на поверхности и скорости диффузии,. [c.314] Это соотношение концентраций в объеме и на поверхности характерно для диффузионной области. [c.314] Как видно, для всех реакций, порядок которых выше первого, соотношение между константами получается очень сложным. [c.315] Если не все участки поверхности, на которой протекает реакция, в равной степени доступны для реагирующих молекул, то часто оказывается, что на части поверхности реакция протекает в кинетической области, а на остальной части — в диффузионной. Наиболее доступной является внещияя поверхность твердого катализатора, наименее доступной — поверхность его пор. Поэтому если реакция на внешней поверхности протекает в кинетической области, а внутри пор — в диффузионной области, то говорят, что процесс лежит во внутренней диф(11узионной области. [c.315] И В объеме равны, но реакция протекает только на внешней поверхности катализатора. Кинетика процесса при этом определяется кинетикой химической реакции. [c.316] Во внешней кинетической области скорость процесса зависит от величины внешней поверхности катализатора, а во внутренней кинетической области — от всей поверхности катализатора (внешней поверхности катализатора и внутренней,которая соответствует поверхности пор, доступной для молекул реагирующего вещества). [c.316] Вернуться к основной статье