12.1 гетерогенні процеси: загальні уявлення

 

На сьогодні теорія гетерогенних реакцій розроблена значно слабше,  ніж теорія гомогенних реакцій, хоча гетерогенні реакції мають дуже велике практичне значення.

 

Гетерогенними    називаються  реакції, в яких

реагуючі речовини перебувають у різних фазах,

тобто сама   реакція    проходить    на    межі

розподілу фаз.

 

                До гетерогенних відносяться також процеси розчинення, кристалізації, випаровування,  конденсації, електрохімічні процеси на границі електрод - розчин електроліту, гетерогенний каталіз.

                Прикладом гетерогенної реакції є реакція розчинення речовини А у речовині В :

 

                                А(тв) + В(p)  АВ (р-р).

 

Ця реакція проходить на межі поділу фаз А (тв) - розчин.

                У загальному випадку гетерогенна реакція - це послідовність п’яти стадій (рис. 12.1), кожна з яких має свої особливості:

I - доставка речовини з глибини фази на поверхню поділу;

ІІ - адсорбція вихідних речовин на поверхні поділу;

ІІІ - власне хімічна реакція на поверхні поділу;

ІV - десорбція    продуктів реакції    з     поверхні поділу;

                                                       

                                                         В                                  АВ

       

V -  відведення продуктів                                                 

        реакції із зони реакції              І                                V

        углиб фази.                                                            

                Кожна   з   цих   стадій

може бути лімітуючою, тобто                     

мати дуже    малу   константу               ІІ        III         ІV

швидкості і найбільш чинити                             

опір  процесу.  Для більшості       Рисунок 12.1  - Схема

гетерогенних  реакцій найпо-      гетерогенної реакції

вільнішою стадією, яка виз-

начає сумарну швидкість процесу, є підведення реагуючих речовин у реакційну зону. Дуже часто стадії ІІ - ІV об’єднують і розглядають як кінетичну область гетерогенної реакції.

                Транспорт реагуючих речовин може здійснюватися конвекцією або дифузією. Конвекцією називають переміщення  всього середовища в цілому. Конвекція розчину на границі з твердою поверхнею може відбуватися внаслідок переміщення твердого тіла або, частіше всього, через переміщення розчину.

                Виключне значення при проходженні  гетерогенних реакцій має дифузія. Тому зупинимося докладніше на загальному описі дифузійних процесів.