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实验室磁力反应釜的自催化反应和扩散控制
点击次数:848 发布时间:2014-11-25
   当这一类反应在连续搅拌釜式实验室磁力反应釜中进行时,其所需容积能予减少甚至低于管式实验室反应釜所需的容积,从而显示其优越性。这类反应即是自催化反应,其中反应产物会加快反应速率。

  严格地讲,如果反应是自催化的,则当产物一点也不存在时,反应速率应为零,也就是代表开始时的反应速率P点应该在横轴上。换句话说,反应永远不能开始。然而常常有某些其它非催化反应的途径在起作用,它将持续到形成足够的产物以致使右的进一步作用和自催化途径相比可以忽略不计为止。实际上,将前一批生产的少zui产物留在实验室反应釜中,足以使反应再次进行,而在任何情况下,通常可以把反应产物加在进料中。

  连续搅拌釜的优点是未反应的进料和产物能连续地混合,这样就可能使釜内在所有时间内均处于zui高速率点也就是在点Q操作,因而所V的容积要比间歇式或管式实验室反应釜为小,因为后者的反应速率处在zui高速率以外任何一侧的范围内。

  我们已经看到许多实验室磁力反应釜当温度升至足够高时便变成为扩散控制。现在还将证明,在向扩散控制方式过渡时,也能导致s形的放热曲线,所以也能得到反应的上部和下部的稳定状态。

  考虑某一涉及气体在固体表面的放热反应。在这样的反应中,固体的作用可能只作为催化剂存在(例如氨在铂网上的氧化反应),或者是固体也可能参与了反应,并生成新的固相产物或全部转化为气体产物。在足够低的温度下,上述所有过程中zui缓慢的一步可能是在表面进行的化学反应。

  但是,在化学反应发生之前,气体首先必须扩散到达固体表面,这个扩散可能包括通过固体产物层的扩散(如上例中的ZnO)或通过存在于系统中的其它气体的扩散。在所有这些例子中,其中一个扩散过程应在化学反应过程之前发生,而另一个扩散过程,也就是反应的气体产物向外扩散的过程,紧接在反应之后。由于扩散的温度系数通常比化学反应的沮度系数小得多,因而在足够高的温度下,通常是扩散过程真正慢于表面反应,这就导致扩散控制方式。其结果是得到反应放热速率为一S形的曲线。


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