Bài giảng Đại học: Động học dị thể

Nguyễn Văn Khánh Lớp: Hoá Dầu 1 Trường: Đại Học Bách Khoa Hà Nội Động học các quá trình dị thể Mở đầu quá trình dị thể Tính nhiều giai đoạn trong quá trình dị thể Khái niệm miền động học, miền khuếch tán và miền quá độ Khuếch tán trong quá trình dị thể Các định luật khuếch tán Khuếch tán ngoài, khuếch tán trong Quan hệ trở lực khuếch tán và trở lực phản ứng I. Mở đầu về quá trình dị thể. Quá trình dị thể là những quá trình xảy ra trên bề mặt phân chia pha. Các phản ứng đốt cháy nhiên liệu rắn, lỏng, quá trình oxy hoá bởi oxy trong không khí, các phản ứng xảy ra trên bề mặt chất xúc tác, nhiều quá trình hoà tan khí, rắn vào dung dịch đều là quá trình dị thể. VD: SO 2 + O 2 SO 3 V 2 O 5 Các quá trình dị thể không những xảy ra trên bề mặt phân chia pha mà còn xảy ra trong một vùng nhất định của thể tích một pha. Ví dụ như trong phản ứng của 2 chất rắn sẽ có một vùng làm vùng trung gian để phản ứng. Lúc này các phân tử sẽ khuếch tán lẫn nhau các phân tử chất rắn còn lại đóng vai trò làm môi trường, phản ứng khi này gọi là phản ứng vùng. Mở đầu ý nghĩa phản ứng dị thể Phản ứng dị thể Mở đầu Nhìn chung quá trình dị thể là quá trình gồm nhiều giai đoạn. Giai đoạn khuếch tán: Giai đoạn chuyển chất tham gia tới bề mặt phản ứng và chuyển chất tạo thành ra xa bề mặt phản ứng. Giai đoạn động học: Sau giai đoạn khuếch tán các chất phản ứng được hấp thụ trên bề mặt, phản ứng giữa các chất với nhau trên bề mặt phản ứng và khử các chất ra khỏi bề mặt phản ứng. Mở đầu Và như vậy thì quá trình nào có vận tốc chậm nhất sẽ quyết định tới vận tốc của toàn bộ quá trình. Vì thế ngư ời ta gọi giai đoạn chậm nhất là giai đoạn khống chế (hoặc giai đoạn quyết định động học) của quá trình phản ứng. Nếu quá trình có vận tốc của miền khuếch tán thấp (chậm) thì gọi là quá trình xảy ra ở miền khuếch tán. Nếu quá trình động học có vận tốc thấp thì gọi quá trình xảy ra ở miền động học. Nếu quá trình động học và quá trình khuếch tán có vận tốc tương đương nhau thì gọi phản ứng xảy ra ở miền quá độ. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ các miền phản ứng Sù khuÕch t¸n Më ®Çu VËy khuÕch t¸n lµ g×? ? KhuÕch t¸n [...]... so với tốc độ khuếch tán Và ta gọi nó là phản ứng xảy ra ở miền động học Và khi k1 thì vận tốc quá trình phụ thuộc cả vào 2 quá trình Khi này ta gọi là phản ứng xảy ra ở miền quá độ Tng kt Lm quen quá trình dị thể Tính nhiều giai đoạn trong quá trình dị thể Khái niệm miền động học, các miền động học Khuếch tán trong quá trình dị thể Các định luật khuếch tán Khuếch tán ngoài, khuếch tán trong... rất phức tạp nên ta sẽ không xét Cách giải các bạn có thể tham khảo trong Hoá lý và hoá keo của thầy Nguyễn Hữu Phú (Trang 273) Khái niệm về khuếch tán ngoài và khuếch tán trong a.Khuếch tán ngoài Quá trình dị thể khi có dòng chất lỏng hoặc khí chảy qua lớp xúc tác thì ở gần bề mặt luôn có một lớp biên trong đó chất lỏng (khí) hầu như không chuyển động, bề dày lớp biên này tuỳ thuộc chế độ chảy và tuỳ... dần, tốc độ khuếch tán cũng do đó mà chậm dần ; Gọi Re là hệ số khuếch tán trong thì ta có: D xốp của chất xúc tác [0,3-0,8]; : độ Re = ; : Hệ số hình học [0,3-0,6]; a.Khuếch tán trong Quan hệ trở lực khuếch tán và trở lực phản ứng Trong phản ứng dị thể, khi trạng thái phản ứng đạt được ổn định khi đó tốc độ giai đoạn phản ứng trên bề mặt cũng bằng tốc độ giai đoạn khuếch tán các chất tới bề mặt,... .S.(C0 - Cs) (6) S: bề mặt ngoài của hạt xúc tác = D ; D: Hệ số khuếch tán; : độ dày lớp biên xung quanh các hạt xúc tác, nó phụ thuộc chế độ chảy của dòng b Khuếch tán trong Khi các chất xúc tác dị thể có cấu trúc xốp, cấu trúc xốp là cấu trúc tương đối phức tạp; nó gồm các loại mao quản có kích thước không bằng nhau; ta chia làm 3 loại mao quản: - Mao quản lớn: d 1000 - Mao quản trung: 1000 ... mao quản Khi các phân tử khuếch tán trong mao quản lớn, trong quá trình chuyển động các phân tử va chạm với nhau nhiều hơn va chạm với thành mao quản Vì thế cơ chế khuếch tán trong trư ờng hợp này là khuếch tán phân tử a.Khuếch tán trong So sánh? a.Khuếch tán trong Khi kích thước mao quản trung hoặc bé thì trong quá trình dịch chuyển các phân tử va chạm với thành bình nhiều hơn với nhau, nên các phân...Khuếch tán Vậy khuếch tán là gì? Khuếch tán là quá trình chuyển chất từ nơi có nồng độ cao xuống nơi có nồng độ thấp, để thiết lập sự đồng đều về nồng độ trong toàn bộ thể tích Và gồm 2 loại khuếch tán: Khuếch tán ổn định: Khuếch tán không ổn định: Khuếch tán Khuếch tán ổn định là dòng khuếch tán có nồng độ của chất khuếch tán ở mọi điểm trong không gian khuếch tán... tác thì ở gần bề mặt luôn có một lớp biên trong đó chất lỏng (khí) hầu như không chuyển động, bề dày lớp biên này tuỳ thuộc chế độ chảy và tuỳ thuộc bề mặt chất xúc tác, khi vận tốc nhỏ như không chuyển động thì các chất lỏng (khí) bắt đầu khuếch tán qua lớp biên tới bề mặt xúc tác, quá trình đó gọi là khuếch tán ngoài a.Khuếch tán ngoài a.Khuếch tán ngoài Giả sử nồng độ chất tan trong dòng là C0, nồng... Vkt là tốc độ khuếch tán qua tiết diện S thì ta có: Vkt = => D = dm dc D ìS ì dt = dx dm dx 1 ì ì dt dc S => [D] = (2) (3) L2 t L: là độ dài [cm]; t: thời gian [s]; Định luật Fick I Từ (2) ta có thể định nghĩa hệ số khuếch tán: là tốc độ khuếch tán chất tan qua một đơn vị tiết diện trong điều kiện gradien nồng độ = -1; D đặc trưng cho tốc độ của quá trình khuếch tán, vậy nó phụ thuộc vào gì? . Trường: Đại Học Bách Khoa Hà Nội Động học các quá trình dị thể Mở đầu quá trình dị thể Tính nhiều giai đoạn trong quá trình dị thể Khái niệm miền động học, . này gọi là phản ứng vùng. Mở đầu ý nghĩa phản ứng dị thể Phản ứng dị thể Mở đầu Nhìn chung quá trình dị thể là quá trình gồm nhiều giai đoạn. Giai đoạn