Без темы
<<  КВН «Сохраним природу Земли» Класс кишечно Полостные  >>
Кинетика твердофазных реакций многостадийность
Кинетика твердофазных реакций многостадийность
Повторение
Повторение
Виды диффузионных процессов
Виды диффузионных процессов
Массоперенос
Массоперенос
Массоперенос
Массоперенос
6
6
Коэффициент диффузии зависит от состава, концентрации и свойств
Коэффициент диффузии зависит от состава, концентрации и свойств
Обозначения элементов структуры (Крёгер
Обозначения элементов структуры (Крёгер
9
9
3 Нарисовать кинетическую кривую
3 Нарисовать кинетическую кривую
Эффекты в транспортной зоне:
Эффекты в транспортной зоне:
1) Локальные концентрации твердых веществ не меняются в ходе реакции,
1) Локальные концентрации твердых веществ не меняются в ходе реакции,
Стадии реакций в твёрдой фазе
Стадии реакций в твёрдой фазе
Обязательные стадии химического твердофазного процесса
Обязательные стадии химического твердофазного процесса
Стадии реакций в твёрдой фазе
Стадии реакций в твёрдой фазе
Смачивание
Смачивание
Для взаимно нерастворимых твердых тел
Для взаимно нерастворимых твердых тел
Демонстрация
Демонстрация
Для взаимно нерастворимых твердых тел
Для взаимно нерастворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
Припекание взаимно растворимых твердых тел
Припекание взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
Припекание взаимно растворимых твердых тел
Припекание взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
26
26
Для взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
Для взаимно растворимых твердых тел
30
30
Энергия активации твердофазных процессов
Энергия активации твердофазных процессов
Кинетика твердофазных реакций многостадийность
Кинетика твердофазных реакций многостадийность

Презентация: «Кинетика твердофазных реакций многостадийность». Автор: Виктор. Файл: «Кинетика твердофазных реакций многостадийность.ppt». Размер zip-архива: 165 КБ.

Кинетика твердофазных реакций многостадийность

содержание презентации «Кинетика твердофазных реакций многостадийность.ppt»
СлайдТекст
1 Кинетика твердофазных реакций многостадийность

Кинетика твердофазных реакций многостадийность

Лекция 6 Химический факультет ННГУ 4 курс, 9 семестр Федосеев Виктор Борисович профессор кафедры физического материаловедения физического факультета ННГУ fedoseev@phys.unn.ru

2 Повторение

Повторение

1) химические и псевдоморфные превращения минералов (выветривание, дегидратация); 2) электрохимические реакции; 3) локализованные реакции в животных и растительных организмах …

2

К топохимическим реакциям относят Химические превращения, в которых основным реагентом является твердая фаза, а превращения локализованы внутри твердой фазы или на ее границе

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

3 Виды диффузионных процессов

Виды диффузионных процессов

3

– Самодиффузия (диффузия частиц однородного вещества при отсутствии градиентов движущих сил); – концентрационная диффузия (перемещение частиц под воздействием градиента концентрации, частицы переходят из области с высокой концентрацией вещества в область, где концентрация этого вещества низка; другое название – нисходящая диффузия, в противном случае – восходящая диффузия); – реактивная диффузия (диффузионный процесс сопровождается химическими реакциями); – перекрестная диффузия (возникает при наличии корреляции между градиентами движущих сил различной термодинамической природы);

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

4 Массоперенос

Массоперенос

1-ой закон Фика

4

Движущей силой массопереноса является разность химических потенциалов

К прошлой лекции !!!

F – коэффициент трения частицы

Уравнение Эйнштейна

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

5 Массоперенос

Массоперенос

2-ой закон Фика

5

Уравнение Стокса - Эйнштейна u – подвижность = отношение стационарной скорости перемещения частицы в вязкой среде к величине движущей силы (либо равной ей силе вязкого трения)

Уравнение Нернста – Эйнштейна для заряженных частиц

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

6 6

6

Перенос вещества в реальных растворах

При

диффузия не всегда подчиняется закону Фика

Закон Фика, выраженный через мольные доли и химические потенциалы для неидеального раствора

Направление диффузионного потока определяют и градиент концентрации, и градиент коэффициента активности, если второе слагаемое больше по абсолютной величине и противоположно по знаку, то

Двухкомпонентная система

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

7 Коэффициент диффузии зависит от состава, концентрации и свойств

Коэффициент диффузии зависит от состава, концентрации и свойств

компонентов

7

Перенос вещества в реальных растворах

Закон Фика, выраженный через мольные доли и химические потенциалы для идеального многокомпонентного раствора

F – коэффициент трения тоже зависит от состава…

Направление потоков может определяться распределениями любых других компонентов

Суммируется по N -1 компонентам (по независимым)

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

8 Обозначения элементов структуры (Крёгер

Обозначения элементов структуры (Крёгер

Химия несовершенных кристаллов.)

— Атомы или ионы в узлах = AA, BB, AB, BA — атомы или ионы в междоузлиях = ai, bi — незанятые узлы = VA, VB — чужеродные атомы = FA, FB X – нейтральный, ? положительный, ‘ отрицательный

8

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

9 9

9

Перенос ионов и электронов

уравнение Вагнера для потока заряженных частиц в химическом и электрических полях Для заряженных частиц к разности химических потенциалов добавлена разность электрического потенциала!!!

Из условия стационарности JF=Je (сохранения заряда) Находим градиент электрического потенциала

U – подвижность

С учетом (4), (5) и (6)

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

10 3 Нарисовать кинетическую кривую

3 Нарисовать кинетическую кривую

1 Написать уравнение диффузии для одного из компонентов

2 проинтегрировать

10

Повторение вывод параболического закона

Скорость реакции зависит от скорости диффузии реагентов навстречу друг другу

Линейный случай

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

11 Эффекты в транспортной зоне:

Эффекты в транспортной зоне:

11

а) эффект Соре = появление диффузионного потока при наличии градиента температуры ( P = const ). б) эффект Дюфура. Противоположен эффекту Соре = возникновение градиента температуры при наличии концентрационного градиента ( P = const ).

Термофорез (от термо + гр. phoresis — несение, перенесение), = направленное движение коллоидных частиц или макроионов под действием перепада температур В каком направлении (Эйнштейн, Эпштейн) Пыль отталкивается теплым телом ? слой без пыли Фотофорез = направленное движение коллоидных частиц или макроионов под действием света положительный по направлению лучей отрицательный–против Диффузиофорез = направленное движение коллоидных частиц или макроионов у поверхности испаряющейся жидкости

Эффект Киркендалла

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

12 1) Локальные концентрации твердых веществ не меняются в ходе реакции,

1) Локальные концентрации твердых веществ не меняются в ходе реакции,

реакции нулевого порядка … 2) Скорость твердофазных реакций зависит от времени, ? реакции не нулевого порядка … 3) Многостадийность = процесс имеет ряд последовательно протекающих элементарных стадий, отличающихся по своей природе и скорости. Стадию, имеющую наименьшую скорость, принято называть лимитирующей

Гетерогенные реакции особенности

12

Химическое взаимодействие протекает на границах раздела фаз в окрестности границ раздела фаз

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

13 Стадии реакций в твёрдой фазе

Стадии реакций в твёрдой фазе

13

1) поверхностная диффузия ("смачивание") 2) Образование поверхностных молекулярных пленок промежуточного или конечного продукта в местах контакта. 3) Возникновение дефектов, разрыхление кристаллических решеток. 4) Образование и распад твердых растворов 5) Диффузия 6) Спекание и рекристаллизация исходных веществ и продукта. 7) Отжиг дефектов в кристаллической решетке продукта. 8) Возгонка 9) Диссоциация 10) Возникновение и рост зародышей фазы продукта 11) Собственно химическое взаимодействие

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

14 Обязательные стадии химического твердофазного процесса

Обязательные стадии химического твердофазного процесса

Диффузия - зародышеобразование собственно химическое взаимодействие. Разрыхление кристаллических решеток реагентов

14

Остальные стадии могут отсутствовать, либо протекать как параллельные процессы.

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

15 Стадии реакций в твёрдой фазе

Стадии реакций в твёрдой фазе

1) поверхностная диффузия ("смачивание") 2) Образование поверхностных молекулярных пленок промежуточного или конечного продукта в местах контакта (спекание). 3) Возникновение дефектов, разрыхление кристаллических решеток. 4) Образование и распад твердых растворов 5) Диффузия 6) Спекание и рекристаллизация исходных веществ и продукта. 7) Отжиг дефектов в кристаллической решетке продукта. 8) Возгонка 9) Диссоциация 10) Возникновение и рост зародышей фазы продукта 11) Собственно химическое взаимодействие

15

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

16 Смачивание

Смачивание

16

Условия смачивания поверхности

B

A

Механизм поверхностной диффузии, либо испарения-конденсации

А – исходное состояние; б – обволакивание; в – припекание; г – зонально - оболоченная структура

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

17 Для взаимно нерастворимых твердых тел

Для взаимно нерастворимых твердых тел

время полного покрытия поверхности фазы А слоем вещества В ? Ds = 10-5 см/сек – коэффициент поверхностной диффузии, r – радиус частиц, x = ?r – диффузионный путь

17

Почему не 2D? как в уравнении Эйнштейна-Смолуховского

Для r = 0.001 см

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

18 Демонстрация

Демонстрация

18

Броуновское движение – "проверка" уравнения Эйнштейна-Смолуховского (MathCAD броуновское движение.xmcd )

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

19 Для взаимно нерастворимых твердых тел

Для взаимно нерастворимых твердых тел

Конечное состояние будет каким?

19

Неполное смачивание

Работа когезии и работа адгезии – дать определения

проверить уравнение Юнга в случае сферических поверхностей, Меняется ли краевой угол ИПФ РАН Задача - пузырёк в пульсирующем капилляре (кровеносном сосуде)

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

20 Для взаимно растворимых твердых тел

Для взаимно растворимых твердых тел

20

Подобно спеканию твердых тел А + А Особенности 1) Образование новой фазы – твердого раствора

Диаграмма с непрерывным твердым раствором

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

21 Припекание взаимно растворимых твердых тел

Припекание взаимно растворимых твердых тел

Что будет, если поверхностная диффузия велика?

21

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

22 Для взаимно растворимых твердых тел

Для взаимно растворимых твердых тел

Разная скорость диффузии DA?DB Как изменится правая картинка?

22

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

23 Припекание взаимно растворимых твердых тел

Припекание взаимно растворимых твердых тел

Разная скорость диффузии DA?DB Что будет, если поверхностная диффузия велика?

23

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

24 Для взаимно растворимых твердых тел

Для взаимно растворимых твердых тел

24

Диаграмма с эвтектикой

Х

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

25 Для взаимно растворимых твердых тел

Для взаимно растворимых твердых тел

Разная скорость диффузии DA?DB Как изменится правая картинка?

25

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

26 26

26

Для взаимно растворимых твердых тел Образование новых фаз

Диаграмма с химическим соединением АВ и двумя эвтектиками

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

27 Для взаимно растворимых твердых тел

Для взаимно растворимых твердых тел

Разная скорость диффузии DA?DB Как изменится правая картинка?

27

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

28 Для взаимно растворимых твердых тел

Для взаимно растворимых твердых тел

Что будет, когда в газовой фазе находится третий реагент?

28

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

29 Для взаимно растворимых твердых тел

Для взаимно растворимых твердых тел

Что будет, когда в порошке есть третий компонент? Если третий компонент – дефекты

29

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

30 30

30

Задачи для взаимно нерастворимых твердых тел

Как химическая реакция меняет картину? Рассмотреть (нарисовать) варианты процесса Компонент А а) полностью, б) неполностью, в) не- смачивает В АВ взаимно растворимо в А, но нерастворимо в В АВ взаимно растворимо в А и В АВ растворимо только в А, А нерастворимо в АВ Взаимная нерастворимость АВ в А и В вариант с обволакиванием компонента В продуктом Дополнительные условия Продукт АВ а) полностью, б) неполностью, в) не- смачивает — Компонент В — Компонент А — Оба компонента

B

A

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

31 Энергия активации твердофазных процессов

Энергия активации твердофазных процессов

31

ХТТ кинетика начало 2010 ХФ ННГУ

32 Кинетика твердофазных реакций многостадийность
«Кинетика твердофазных реакций многостадийность»
http://900igr.net/prezentacija/biologija/kinetika-tverdofaznykh-reaktsij-mnogostadijnost-144442.html
cсылка на страницу

Без темы

1004 презентации
Урок

Биология

136 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по биологии > Без темы > Кинетика твердофазных реакций многостадийность