24. Особенности и стадии протекания твердофазных реакций. Формальное ур-е кинетики твердофазных реакций.
В
случае если реагируют газообразные или
жидкие в-ва они легко смешиваются,
отдельные частицы в-в находятся в
хаотическом тепловом движении, часто
сталкиваясь друг с другом,что при наличии
благоприятных условий приводит к
протеканию химической реакции. Очевидно,
что чем больше концентрация ч-ц, тем
больше частота столкновений и выше
скорость реакции. В случае твердых тел
свободно движущихся ч-ц нет. Твердые
тела не перемешиваются, что бы ч-цы
быстро встретились необходимо создать
контакт реагирующих твердых в-в, т.е.
твердофазные реакции протекают не во
всем объеме тв. тел, а строго в местах
контакта взаимодействующих фаз. Скорость
топохимических реакций(твердофазн
реакций) не постоянна во времени, выделяют
3 стадии топохимических
реакций:1.Начальная.2.Основная.3.Заключительная.
Xпрод-толщина слоя продукта. t-время реакции. На начальной стадии выделяют 2 участка а и б. б-собственно начальная стадия. а-индукционный период, во время которого слой продукта растет очень медленно,скорость р-ии очень мала т.к. 1)из-за шероховатости контактирующей поверхности реакция идет только в нескольких соприкасающихся точках. 2) Поверхность тверд. в-ва покрыта пленкой адсорбентов газа. 3)ф-х состояние поверхности неблагоприятствует протеканию реакции(отсутствуют активные центры р-ии). Фактически на участке а происходит установление хорошего контакта между реагирующими вещ-вами . На уч б происходит быстрый рост скорости р-ии и быстрое увеличение толщины слоя продукта.Начальная стадия переходит в основную когда выросший на границе раздела слой продуктов становится заметным препятствием между реагирующими в-вами,меняется скорость р-ии и закон ее описывающий. Основная стадия переходит в заключительную когда слой продуктов становится на столько толстым,что ч-цы реагирующих веществ фактически перестают встречаться. Ур-е формальной кинетики твердофазных р-й. (kоснX2)+(kначX)=t, kнач=-Rконт/ΔGi, kосн=-ρ/2ΔGi. Не всегда удобно характеризовать скорость твердофазн р-ии через толщину слоя продуктов.Можно характеризовать через степень превращения. (dα/dt)=k(1-α)n, 1-α=(Nисх-N)/Nисх, Nисх-ч-ло молей до р-ии. N-ч-ло прореагировавших молей. k- эффективная константа скорости реакции.n-любое необязательное целое число.