Общие закономерности гетерогенных процессов. Равновесие и скорость гетерогенных процессов

В гетерогенных реакциях исходные вещества и продукты находятся в разных фазах. Типы гетерогенных систем: 1) Г-Ж 2) Т-Ж 3) Ж-Ж(несмеш) 4) Г-Т 5) Т-Т 6) Многофазные системы Г-Ж-Т, Ж-Ж-Г.

Реакции в этом случае протекает в одной из фаз или на границе фаз. Задачей исследования гетерогенного химического процесса - установление влияния условий взаимодействия фаз (скорость параллельных и противоположных потоков, форма поверхности, вязкость, теплопроводность) на скорость этих реакций.

Для гетерог. химических процессов вводятся понятие лимитирующая стадия, определяемых скоростью всего процесса. Скорость гетерогенной химической реакции: w=±dn/dt*S, где dn/dt-бесконечно малое изменение частиц, S-площадь поверхности раздела фаз.

Система Г(Ж)-Т

Стадии:

1) перенос компонентов из Г(Ж) из потока к поверхности частицы. Лимитирующая стадия: перенос компонента через пограничную пленку. Меры по увеличению скорости: а) увел. скорости потока б) дробление частиц в) увеличение концентр. комп. в Г(Ж)

2) Перенос комп. Г(Ж) из потока к внутр. поверхности. Лимитирующей стад: диффузия внутри твердого тела. Меры по увел. скорости: те же но дробление действует еще лучше, чем для 1 стадии.

3) Химическая реакция. Лимит. стадия она же. Меры по увел. скорости: увел. температуры, т.к. сильно изменяется константа скорости реакции. Выделение продукта происходит в обратном направлении.

Система Г(Ж₁)-Ж₂

Стадии:

1) Перенос комп. из Г(Ж₁) через пограничную пленку к поверхности раздела фаз. Лимит. стад.: диффузия через пленку(погран.) Меры по увеличению скорости: а) увел. скорости потоков, турбулизация. б) увел. удельной поверхности контакта. в) увел. расторенного Г в Ж.

2) Перенос через поверхности раздела фаз. Лимитирующей стадией: дифф. через поверхности раздела фаз.

3) Перенос в слой жидкости

4) Реакция в объеме жидкости