13) Диффузия. Законы Фика.

Диффузия — процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму.

Согласно первому закону Фика, диффузионный поток вещества через данное сечение в единицу времени прямо пропорционален градиенту концентраций dC/dx и площади сечения S:

Изменение концентрации диффундирующего вещества со временем в некоторой области пространства описывается вторым законом Фика:

где dC/dx - градиент концентрации (определяется распределением концентрации (dC) по расстоянию (dx)); S - площадь сечения образца, на которой происходит диффузионный перенос вещества; d- время; D - коэффициент диффузии,

соответствующий количеству вещества, продиффундировавшего за 1 с через площадку 1 см2 при градиенте концентрации dС/dx, равном 1; размерность коэффициента диффузии см2/с.

12) Механизм и кинетика взаимодействия компонентов в гомогенных газообразных средах. Молекулярность и порядок реакций.

Под механизмом химической реакции понимают те промежуточные реакции, которые протекают при превращении исходных веществ в продукты реакции.

В зависимости от механизма все химические реакции классифицируют на простые (элементарные) и сложные. Простыми называются реакции, протекающие в одну стадию за счёт одновременного столкновения молекул, записанных в левой части уравнения. В простой реакции могут участвовать одна, две или, что встречается крайне редко, три молекулы. Поэтому простые реакции классифицируют на мономолекулярные, бимолекулярные и тримолекулярные реакции. Так как с точки зрения теории вероятности одновременное столкновение четырёх и более молекул маловероятно, реакции более высокой, чем три, молекулярности не встречаются.

Гомогенными химическими реакциями называются реакции, в которых реагирующие вещества находятся в одной фазе. Это могут быть реакции между газообразными веществами или реакции в водных растворах. Для таких реакций средняя скорость (равна изменению концентрации любого из реагирующих веществ в единицу времени)

Δc – единица концентрации Δτ – время

Молекулярность реакции – это минимальное число молекул, участвующих в элементарном химическом процессе. По молекулярности элементарные химические реакции делятся на молекулярные (А →) и бимолекулярные (А + В →); тримолекулярные реакции встречаются чрезвычайно редко.

Если реакция протекает последовательно через несколько гомогенных или гетерогенных элементарных стадий, то суммарная скорость всего процесса определяется самой медленной его частью, а молекулярность заменяется порядком реакции – формальным показателем при концентрации реагирующих веществ. Поэтому весь процесс в целом лучше характеризует порядок реакции.

Порядок р-ции определяется опытным путем.

Для 1 порядка:

период полупревращения:

Для 2 порядка: