Расчет состава исходной смеси

Компонент	Мольная доля	Массовая часть	Массовый процент, %	Состав смеси, г
СаСO3	1	100	45,43	4,54
SiO2	2	120,12	54,57	5,46
Всего		220,12	100	10,00

2. Тигель с навеской помещают в печь.

3. Стрелку потенциометра устанавливают на заданную температуру Т и фиксируют тот момент времени, когда температура в печи достигнет заданной; одновременно фиксируют показание торсионных весов, соответствующее моменту разогрева печи до заданной температуры Т. Последующие замеры изменения массы образца проводят через каждые 10 минут в течение 1,5 – 2 часа. Полученные данные сводят в таблицу 6.3.

4. Допустим, что первым соединением, образующимся в результате твердофазовой реакции в системе МеО - SiO₂ является ортосиликат 2МеО·SiO₂:

2МеСО₃ + SiO₂ → 2МеО·SiO₂: + 2СО₂

60,06 → 2^.44

М → Δτ

Уменьшение массы исследуемого образца (Δτ), фиксируемое в процессе проведения эксперимента, обусловлено процессом декарбонизации карбоната и удалением СО₂. Воспользовавшись соотношением молекулярных масс SiO₂ и СО₂ в реакции, из соответствующей пропорции находят значение коэффициента М, соответствующего потере массы исследуемого образца при Δτ=1:

5. Известно, что в твердофазовых реакциях, протекающих с смесях карбонат – кремнезем, покрываемым компонентом является кремнезем. В соответствии с этим рассчитывают значения концентрации SiO₂ в исследуемой смеси.

В исследуемой смеси молярное соотношение МеCO₃ : SiO₂ = 1:2, тогда как при образовании продукта реакции их соотношение равно 2:1. Следовательно, в исследуемой смеси имеется избыток кремнезема и при расчете концентрации покрываемого компонента (С) следует воспользоваться следующими соотношениями, данными в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Соотношения компонентов

Компонент	Количество молей	Массовая часть	Массовый процент, %
МеCO3	1	100	45,43
SiO2(стех)	0,5	30,03	13,64
SiO2(изб)	1,5	90,09	40,93
Всего		220,12	100

Индекс (стех) – стехиометрическое количество кремнезема по реакции, а индекс (изб) – избыточное количество кремнезема в исследуемой смеси.

Следовательно концентрация покрываемого компонента С – составляет 54,57 мас.%.

6. Использовав найденные значения Рн и экспериментальные данные о потере массы исследуемого образца в процессе изотермической выдержки, рассчитывают степень превращения покрываемого компонента у, значение параметра , константы скорости твердофазовой реакции К, полученные данные вносят в таблицу 6.3.

Таблица 6.3

Результаты опыта и расчетов

Температура синтеза Т, °С	Время синтеза τ, с	Потеря массы Δτ, г	Степень превращения покрываемого компонента у, %	I·103	K·104
850
900
950

Представив график зависимости значений I от времени и проанализировав полученные значения константы скорости твердофазовой реакции, необходимо сделать вывод.

Контрольные вопросы:

1. Основные процессы, протекающие при взаимодействии веществ в твердой фазе.

2. Термодинамический анализ протекания твердофазовых реакций.

3. Роль диффузии при взаимодействии веществ в твердой фазе.

4. Виды диффузии, энергия активации процесса, механизм диффузии в кристаллической решетке вещества.

5. Основные положения теории Таммана – Хедвала.

6. Характерные особенности твердофазовых реакций.

7. Кинетические уравнения Яндера, Гинстлинга – Броунштейна.

8. Технологические факторы для регулирования скорости твердофазовых реакций.

9. Механизм действия добавок, вводимых для ускорения процесса взаимодействия веществ в твердой фазе.