Изучение гетерогенных некаталитических химических процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изучение гетерогенных некаталитических химических процессов



Содержание

Введение

1. Гетерогенные некаталитические химические процессы

1.1 Основные понятия химической кинетики

1.2 Гомогенные и гетерогенные системы

1.3. Гетерогенные процессы

1.3.1 Механизм гетерогенных процессов

1.3.2 Равновесие гетерогенных процессов

1.3.3 Гетерогенный процесс в системе жидкость -- твердое

1.3.4 Реакторы для процессов в системе Ж-Т

2. Расчет кривых ликвидуса по исходным данным для системы «ВеF2 - CaF2»

2.1 Расчет кривых ликвидуса по уравнению Шредера-Ле-Шателье

2.2 Расчет кривых ликвидуса по уравнению Эпстейна-Хоуленда.

2.3 Расчет кривых ликвидуса по методу С.А. Суворова

3. Изучение фазового превращения в системе «СаО - МоО₃»

3.1 Оценка термодинамической вероятности образования химического соединения СаО - МоО₃

3.2 Описание диаграммы состояния двухкомпонентной системы СаО - МоО3

Заключение

Список использованных источников



Введение

Химическая кинетика - это учение о скоростях химических реакций, о факторах, определяющих эти скорости, а также о механизме химических реакций. Рассматривает количественное описание хода химической реакции во времени при постоянной температуре в зависимости от концентрации реагирующих веществ.

Знание кинетических характеристик химических процессов имеет большое практическое и теоретическое значение, так как позволяет рассчитывать реакторы и различную химическую аппаратуру, находить наиболее общие методы выяснения механизма реакции, изучать поведение участвующих в реакции атомов, радикалов и комплексов.

В отношении кинетики химические реакции разделяют или по признаку молекулярности реакции или по признаку порядка реакции.

Различают гомогенные гетерогенные реакции.

Гетерогенные химико-технологические процессы основаны на реакциях между реагентами , находящихся в различных фазах. Большинство промышленных химико-технологических процессов относится к гетерогенным. Огромное разнообразие гетерогенных процессов затрудняет их классификацию. В соответствии с принятой классификацией некаталитические гетерогенные процессы делят по фазовому состоянию реагентов на процессы в системах Г - Ж, Ж - Т, Г - Т и т.п.



1. Гетерогенные некаталитические химические процессы

1.1 Основные понятия химической кинетики

Химическая реакция состоит в превращении одного или нескольких химических веществ, называемых исходными веществами, в одно или несколько других химических веществ, называемых продуктами реакции.

Химические реакции, как правило, являются сложными, т. е. протекают через ряд элементарных стадий. Элементарная стадия является наиболее простой составной частью сложной реакции: каждый акт элементарной стадии представляет собой результат непосредственного взаимодействия и превращения нескольких частиц. Совокупность реакций из элементарных стадий называется механизмом реакции. При протекании реакции по стадиям получаются и расходуются промежуточные вещества.

Промежуточными веществами обычно являются активные частицы с не спаренными электронами, так называемые радикалы. Сложные реакции могут состоять из двусторонних, параллельных и последовательных элементарных стадий. Все элементарные стадии являются двусторонними, т.е. - состоят из двух взаимно противоположных элементарных реакций, которые одновременно протекают в прямом и обратном направлениях, но с разной скоростью. При параллельном протекании нескольких элементарных стадий данное вещество одновременно расходуется по нескольким путям с образованием разных продуктов. При последовательном протекании элементарных стадий промежуточное вещество, полученное в одной стадии, расходуется другой. Механизм большинства реакций точно не известен, так как промежуточные вещества обычно очень неустойчивы и доказать экспериментально их существование довольно сложно. Поэтому, как правило, у сложных реакций промежуточные вещества неизвестны, а известен только наиболее вероятный механизм, т. е. предполагаемый механизм протекания реакции по стадиям, на основе которого можно получить закономерность, адекватно отражающую основные черты реального процесса.

Таким образом, элементарной стадией химической реакции называется сумма актов химического превращения при одновременном сближении (столкновении) нескольких (обычно двух) частиц; при этом энергия связей перераспределяется между атомами с образованием активированного комплекса с его последующим распадом и получением новых частиц. В случае мономолекулярного акта образование активированного комплекса происходит за счет перераспределения энергии между связями атомов внутри молекулы, как следствие ее активации в результате внешних воздействий.

Важным понятием химической кинетики является скорость химической реакции.

Скорость химической реакции равна изменению количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства. В зависимости от типа химической реакции (гомогенной или гетерогенной) меняется характер реакционного пространства.

Все химические реакции протекают с различными скоростями. Некоторые из них полностью заканчиваются за малые доли секунды, другие осуществляются за минуты, часы, дни, также известны реакции, требующие для своего протекания несколько лет, десятилетий и еще более длительных отрезков времени. Кроме того, одна и та же реакция может в одних условиях, например, при повышенных температурах, протекать быстро, а в других, например, при охлаждении - медленно, при этом различие в скорости одной и той же реакции может быть очень большим.

Скорость гомогенной реакции равна изменению концентрации любого из исходных веществ или продуктов реакции во времени. Различают среднюю и мгновенную скорости реакций. Средняя скорость реакции:

Мгновенная скорость реакции:

Константа скорости реакции -- коэффициент пропорциональности в кинетическом уравнении.

Величина константы скорости k, зависит от природы реагирующих веществ, от температуры и от присутствия катализаторов, но не зависит от концентраций веществ.

Порядок реакции -- это показатель степени при концентрации этого вещества в кинетическом уравнении реакции.

Для многостадийных реакций порядки реакции по реагентам, как правило, не совпадают со стехиометрическими коэффициентами, а общий порядок реакции не равен сумме стехиометрических коэффициентов. В этом случае для расчёта скорости реакции используют кинетическое уравнение.

Наиболее часто встречаются реакции первого, второго и иногда третьего порядка. Некоторые реакции имеют дробный порядок (0.5, 1.5). Реакции более высокого порядка чем третий не известны.

Итак, порядок простой (одностадийной) реакции равен сумме стехиометрических коэффициентов, а сложной (многостадийной) реакции ниже этой суммы.

Молекулярность элементарной реакции -- число частиц, которые, согласно экспериментально установленному механизму реакции, участвуют в элементарном акте химического взаимодействия.

Мономолекулярные реакции -- реакции, в которых происходит химическое превращение одной молекулы (изомеризация, диссоциация).

Бимолекулярные реакции -- реакции, элементарный акт которых осуществляется при столкновении двух частиц (одинаковых или различных):

Тримолекулярные реакции -- реакции, элементарный акт которых осуществляется при столкновении трех частиц.

Реакции с молекулярностью более трёх неизвестны.

Для элементарных реакций, проводимых при близких концентрациях исходных веществ, величины молекулярности и порядка реакции совпадают. Чётко определенной взаимосвязи между понятиями молекулярности и порядка реакции нет, так как порядок реакции характеризует кинетическое уравнение реакции, а молекулярность -- механизм реакции.

1.2 Гомогенные и гетерогенные системы

При рассмотрении вопроса о скорости реакции необходимо различать реакции, протекающие в гомогенной системе (гомогенные реакции), и реакции, протекающие в гетерогенной системе (гетерогенные реакции).

Гомогенной называется система, состоящая из одной фазы, гетерогенной-система, состоящая из нескольких фаз. Фазой называется часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства изменяются скачком.

Гетерофазным называться процесс, в котором входные вещества, стабильные промежуточные вещества и продукты реакции образуют более чем одну фазу.

Понятия гомо- и гетерофазности совершенно независимы от понятия гомо- и гетерогенности. Так, нейтрализация кислоты щелочью валяется гомогенным гомофазным процессом, рассмотренное выше гидрирование этилена - гомофазным гетерогенным процессом. Окисление углеводорода в жидкой фазе газообразным кислородом представляет собой гомогенный гетерофазный процесс.



1.3 Гетерогенные процессы

1.3.1 Механизм гетерогенных процессов

Гетерогенный процесс- это совокупность взаимосвязанных физико-химических явлений и химических реакций. Для количественной характеристики сложного технологического процесса допустимо расчленение его на отдельные стадии и анализ каждой из них. Такой анализ позволяет, например, установить, в какой области -- диффузионной или кинетической -- идет процесс, и при расчете пренебречь той стадией, которая оказывает малое влияние, если только скорости диффузии и химических реакций не соизмеримы.

Многие гетерогенные процессы не связаны с химическими реакциями и основаны только на физико-химических явлениях. К таким процессам можно, например, отнести испарение без изменения состава, конденсацию, перегонку, растворение и экстрагирование, не сопровождающиеся химическими реакциями, кристаллизацию без гидратации и т.п. Химические гетерогенные процессы включают как одну из стадий химические реакции, которые идут в одной из фаз после перемещения туда реагентов или на поверхности раздела фаз.

Важными технологическими показателями промышленных процессов служат равновесный выход продукта, определяемый равновесием при данных условиях, и фактический выход продукта, определяемый равновесием и скоростью процесса. Изыскание путей и способов увеличения равновесного и фактического выхода продукта химических процессов является важнейшей задачей химической технологии. Определение максимального равновесного выхода продукта гетерогенных процессов и возможностей его повышения основано на анализе равновесия в данной гетерогенной системе. На гетерогенные равновесия влияют температура, давление, концентрации реагентов и продуктов реакции.



1.3.2 Равновесие гетерогенных процессов

Равновесие гетерогенных процессов определяется константой равновесия химических реакций, законом распределения компонентов между фазами и правилом фаз. Равновесие между исходными реагентами и продуктами химической реакции, происходящей в одной из фаз, определяется константой равновесия. Равновесные концентрации компонентов в соприкасающихся фазах определяются законом распределения вещества, который устанавливает постоянное соотношение между равновесными концентрациями вещества в двух фазах системы при определенной температуре. Постоянство соотношения не нарушается при изменении начальной концентрации компонента или общего давления в системе. На законе Распределения основаны такие промышленные процессы, как абсорбция газов жидкостями, десорбция газов, экстрагирование и т. п.

Равновесие фаз определяется правилом фаз. На основании правила фаз производят расчеты фазовых равновесий в различных гетерогенных системах и определяют количественный эффект изменения температуры, давления, концентрации реагентов.

Правило фаз позволяет вычислять степени свободы, которое можно изменять независимо друг от друга без изменения числа фаз в двух- и многофазных системах:

С = к + п - ф

Где с -- число степеней свободы или вариантность системы; к -- число независимых химических компонентов в системе; п -- число внешних параметров, влияющих на равновесие фаз; ф -- число фаз. Как правило, из внешних условий на равновесие влияют температура t и давление Р; следовательно, п = 2. Если рассматривают взаимодействующую систему при постоянном давлении, то п = 1.



1.3.3 Гетерогенный процесс в системе жидкость -- твердое (ж - т)

Процессы с участием твердых и жидких реагентов служат основой многих химических производств. К таким процессам относятся растворение твердых веществ и кристаллизация из растворов, экстрагирование и выщелачивание, плавление твердых тел и кристаллизация из расплавов, полимеризация в среде жидких мономеров с образованием твердых полимеров, поликонденсация в жидкой фазе с образованием твердых высокомолекулярных продуктов.

Растворение физическое и химическое. Физическое растворение, при котором происходит лишь разрушение кристаллической решетки, обратимо. Химическое необратимое растворение сопровождается такого рода взаимодействиями растворенного вещества с растворителем или с химически активными веществами, присутствующими в растворе, при котором меняется природа растворенного вещества, и его кристаллизация в первоначальном виде невозможна. Наибольшее применение в технике имеет экстрагирование или выщелачивание.

Экстрагированием называется разделение твердых или жидких смесей обработкой их растворителями, в которых компоненты смеси растворяются неодинаково. Твердые вещества экстрагируют из смеси органическими растворителями, минеральными кислотами, щелочами и водой. При выщелачивании в качестве растворителя часто используются вода и оборотные водные растворы. Процессы растворения, экстрагирования, выщелачивания чаще всего сопровождаются кристаллизацией из растворов. Кристаллизация служит для разделения веществ из водных растворов, а также для очистки этих веществ. Кристаллизацию твердых веществ из водных растворов производят различными способами, в зависимости от этих способов различают несколько видов кристаллизации:

Политермическая кристаллизация осуществляется охлаждением насыщенных растворов и применяется для веществ, растворимость которых при повышенных температурах выше, чем при низких.

Изотермическая кристаллизация, производимая испарением воды из растворов при постоянной температуре, используется для солей, растворимость которых мало зависит от температуры. Иногда кристаллизацию осуществляют введением в раствор веществ, понижающих растворимость основной соли. Такой тип кристаллизации называется высаливанием. Кристаллизация из растворов -- типичный процесс химической технологии, особенно характерный для производства солей и минеральных удобрений, гидрометаллургических процессов, а также для производства ряда органических полупродуктов и продуктов.

Равновесие в системе Ж-Т основано на правиле фаз и выражается при помощи диаграмм фазового состояния. Анализ диаграмм позволяет определять равновесный выход продукта и максимальное приближение реального производственного процесса к равновесию.

Для обратимых процессов между твердыми и жидкими реагентами подвижное равновесие можно охарактеризовать при помощи константы равновесия реакции в жидкой фазе. При этом применяют упрощенные выражения константы равновесия, включающие только концентрации основных компонентов, находящихся в жидкой фазе.

Кинетика взаимодействия в системе Ж-Т рассматривается на примере процессов растворения и выщелачивания. Обычно процессы растворения идут в диффузионной или переходной области. При физическом обратимом растворении разрушается кристаллическая решетка и частицы твердого вещества переходят в раствор. Скорость физического растворения для данной пары реагентов (Ж -- Т) определяется в основном законами диффузии и поверхностью соприкосновения фаз. Скорость растворения и уменьшается при повышении концентрации растворенного вещества С в жидкой фазе по логарифмическому закону в соответствии с кинетическим уравнением физического растворения:

Где k -- коэффициент скорости растворения. Коэффициент скорости физического растворения иногда выражают следующим образом:

Где D -- коэффициент диффузии растворенного вещества; -- условная толщина пограничного диффузионного слоя.

Kритериальное уравнение для скорости растворения взвешенных кристаллов соли выражается следующим образом:

Где l -- средний линейный размер частицы; v -- кинематический коэффициент вязкости жидкости; р_т, р_ж -- плотности твердой частицы и жидкости (растворителя); А -- постоянный коэффициент.

Для реакторов с мешалками коэффициент массопередачи k можно определить по уравнению

Где А и В -- коэффициенты, характеризующие тип мешалки; n -- число оборотов мешалки, об/с.

Кинетика растворения, сопровождающегося химическими реакциями, определяется двумя одновременно протекающими взаимосвязанными стадиями: а) процессы на поверхности твердого вещества; б) диффузионный процесс. Скорость химического растворения выражается различным образом в зависимости от характера движущей силы процесса и преимущественного влияния на коэффициент скорости растворения химических или физико-химических факторов. Если на поверхности твердого вещества идет быстрая химическая реакция и в раствор диффундируют только продукты реакции, то движущей силой процесса является концентрация активного вещества растворителя Ср: химический кинетика гетерогенный ликвидус

U=kfcp.

Такой вид кинетического уравнения характерен для растворения металлов. Возможны и другие типы химического растворения, описываемые более сложными кинетическими уравнениями. При выщелачивании растворимой части пород скорость процесса замедляется в результате дополнительной стадии внутренней диффузии растворителя в поры твердого вещества.

Интенсификацию процессов растворения, выщелачивания, экстрагирования осуществляют увеличением поверхности соприкосновения фаз F, измельчением твердого вещества, увеличением его пористости, повышением относительной скорости перемещения твердой и жидкой фаз.

Повышение температуры также может служить одним из наиболее эффективных приемов ускорения процессов растворения и выщелачивания как в кинетической, так и в диффузионной области. Для процессов растворения в диффузионной области преимущественным приемом интенсификации может быть интенсивное перемешивание, которое ускоряет диффузию, выравнивает концентрацию, а при химическом растворении способствует удалению твердых продуктов реакции с поверхности растворяемого вещества. Для химического растворения, интенсивность перемешивания ускоряет процесс повышение температуры. При выщелачивании для повышения средней движущей силы процесса применяют противоток твердого материала и растворителя.



1.3.4 Реакторы для процессов в системе Ж-Т

Реакторы для процессов в системе Ж-Т представляют собой типовую аппаратуру, в которой производят физические процессы и операции (физическое растворение, экстрагирование, кристаллизация) и химические процессы. Большинство химических процессов Ж -- Т идет в диффузионной области, поэтому в реакторах используют разнообразные приемы развития межфазной поверхности и повышают относительную скорость перемещения обеих фаз. Эти приемы сводятся в основном к пропусканию жидкости через фильтрующий или взвешенный слой твердого материала, или к различным способам перемешивания.

Реакторы с фильтрующим слоем обычно состоят из полого цилиндрического корпуса, внизу которого укреплена горизонтально или наклонно ситчатая или колпачковая тарелка. На тарелке расположен слой пористого твердого материала (гранулы адсорбента или куски спека), через который пропускают жидкость. Величина межфазной твердой поверхности возрастает с увеличением пористости материала; внутренняя поверхность пор в сотни и тысячи раз превышает внешнюю поверхность. Основное сопротивление диффузии жидкого реагента оказывают внутренние каналы пор. Направление потока жидкости и его скорость зависят от высоты фильтрующего слоя и размеров гранул. Чаще всего поток жидкости проходит в реакторе сверху вниз. В реакторах с фильтрующим слоем осуществляют различные адсорбционные процессы, ионообмен, выщелачивание спеков в технологии солей, щелочей, глинозема и т. п.

На рисунке 1.1 представлена батарея реакторов для выщелачивания пористых спеков так называемых диффузоров. Такие каскады диффузоров работают по принципу противотока, т. е. самый концентрированный раствор отводят из последнего по ходу жидкости диффузора и в него же загружают свежий спек. Из первого диффузора выгружают отработанный спек, а в него подают наиболее слабый раствор (воду), который укрепляется по мере прохождения через батарею реакторов.

Рисунок 1.1-Реакторы для выщелачивания пористых спеков

Реакторы со взвешенным слоем зернистого твердого материала в жидкости, работающие непрерывно, все больше применяются для процессов адсорбции и ионообмена, заменяя малоинтенсивные, периодически работающие реакторы с фильтрующим слоем. Реакторы с обычным взвешенным слоем пригодны при значительной разности плотностей жидкого и твердого реагентов и при крупных зернах последнего. Если разность плотностей фаз невелика и размеры гранул малы, то целесообразно применять реакторы с фонтанирующим слоем (рисунок 2).

Фонтанирующий слой -- разновидность взвешенного слоя. Его применение особенно целесообразно при обработке твердых материалов и когда из-за агрессивной реакционной среды недопустимо наличие металлической решетки реактора.

В реакторе с фонтанирующим слоем линейная скорость составляет десятки см/с, в то время как в обычном взвешенном слое Т -- Ж она не превышает нескольких мм/с. Поэтому реактор с фонтанирующим слоем работает с большей интенсивностью и более производителен. Чтобы обеспечить создание фонтанирующего слоя, диаметр нижней части реактора d_а (рисунок 1.2) не должен превышать диаметр трубопровода d_т (d_а d_т). В области фонтана диаметр реактора D_ad_т. Скорость жидкости в фонтане w_ф превышает скорость, соответствующую уносу частиц w_y (w_фw_у).

Рисунок 1.2- Реактор с фонтанирующим слоем

При проведении в реакторе с фонтанирующим слоем ионообменного процесса, пропускают жидкость через реактор снизу вверх до насыщения ионита катионами. Регенерацию ионита ведут при том же направлении регенерирующей жидкости с получением концентратов редких металлов.

Реакторы с механическими мешалками, а также с пневматическим перемешиванием широко применяются для процессов в системе Ж -- Т, в частности для растворения, экстрагирования, выщелачивания, полимеризации, в гидрометаллургии, в производстве органических веществ.



2. Расчет кривых ликвидуса по исходным данным для системы «»

Диаграммы состояния позволяют решать технологические задачи, связанные с производством материала.

Экспериментальные данные для построения диаграмм состояния получают с помощью динамического метода кривых нагревания и охлаждения, часто эти данные отсутствуют, поэтому прибегают к расчетным методам, которые применимы только для систем в которых не образуется химическое соединение.

2.1 Расчет кривых ликвидуса по уравнению Шредера-Ле-Шателье

В основе расчета кривых ликвидуса положено уравнение Шредера-Ле-Шателье.

-молярная доля i-го компонента.

- температура ликвидуса.

- температура плавления i-го компонента.

изменение энтропии плавления i-го компонента.

Если известны теплоты плавления , то уравнение Шредера-Ле-Шателье будет иметь вид.

Определяем для следующих молярных долей компонентов.

По рассчитанным данным построим диаграмму и определим эвтектику по пересечении линий ликвидуса.

Исходные данные

: ,

:,

2.2 Расчет кривых ликвидуса по уравнению Эпстейна-Хоуленда

Используется при отсутствии значения т.е. энтальпии плавления, в виде допущения Эпстейна-Хоуленда, которое выражается зависимостью между энтропией плавления соединения и числа атомов в молекуле.

- это число атомов в молекулярной формуле компонента А.

- это число атомов в молекулярной формуле компонента А.

По указанным формулам рассчитаем для следующих молярных долей компонентов.

Строим диаграмму состояния в том же масштабе, что и в первом методе и эвтектику находим по пересечению кривых ликвидуса.

2.3 Расчет кривых ликвидуса по методу С.А. Суворова

Приближенный расчет температуры ликвидуса, состава и температуры эвтектики двухкомпонентной системы можно выполнить используя имперические уравнения Суворова. В основе которых лежит учет соотношения между числом атомов в молекулярных формулах обоих компонентов.

Исходными данными для расчета являются: температура плавления чистого компонента А, температура плавления чистого компонента В, число атомов в молекулярной формуле А, число атомов в молекулярной формуле В, а также сумма этих чисел.

При расчете возможны 4 варианта

1. Если и , то состав эвтектики определяется следующим образом.

молярные доли компонентов в точке эвтектики.

Находим

2. Если и , то состав эвтектики рассчитывается по следующей формуле.

3. Если , то состав эвтектики рассчитывается по следующей формуле.

4. Если в системах с более сложных соединений, то состав эвтектики рассчитывается по следующей формуле.

Для ориентировочных расчетов температур эвтектики пользуются уравнения.

После вычисления и и вычислить и по методу Шредера-Ле-Шателье и рассчитывать температуру для тех же молярных долей компонента.

Проводим сравнение всех трех рассчитанных диаграмм.Для этого все три диаграммы наносим на один график.

По справочнику находим ту же диаграмму состояния, построенную динамическим методом и проводим сравнительный анализ.

1.

По полученным данным строим диаграмму по тем же масштабам, подписать поля.

Рисунок 2.1-Диаграмма состояния системы построенная по методу Шредера-Ле-Шателье. Состав эвтектики 61% и 39%, =1180 К.

Рисунок 2.2- Диаграмма состояния системы построенная по методу Эпетейна-Хоуленда. Состав эвтектики 54% и 46% , =1345 К.

Рисунок 2.3- Диаграмма состояния системы построенная по методу С. А. Суворова. Состав эвтектики 52% и 48% , =1149 К.

Рисунок 2.1 - Диаграмма состояния системы построенная по методу Шредера-Ле-Шателье.

Рисунок 2.2 - Диаграмма состояния системы построенная по методу Эпетейна-Хоуленда.

Рисунок 2.3 - Диаграмма состояния системы построенная по методу С.А.Суворова.

Проводим сравнение всех трех рассчитанных диаграмм. Для этого все три диаграммы наносим на один график.(рисунок 2.4)

Рисунок 2.4 - Диаграмма состояния системы построенная по 3 методам.

3. Изучение фазового превращения в системе «СаО - МоО₃»

3.1 Оценка термодинамической вероятности образования химического соединения СаО - МоО₃

Исходные данные:

СаО:

МоО₃:

СаМоО₄:

Расчет химического соединения.

Составляем уравнение реакции: СаО+МоО₃=СаМоО₄

Определяем изменение энтальпии реакции образования химического соединения.

Определяем изменение энтропии реакции образования химического соединения.

Вычисляем энтальпию для всех температур интервала

+

+

Вычисляем энтропию для всех температур интервала

Рассчитываем изменение энергии Гиббса для всех температур интервала

По полученным данным строим график зависимости от Т (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1- График зависимости от Т

По результатам термодинамического расчета установлено, что в интервале заданных температур меньше 0 для химического соединения, что свидетельствует о термодинамической возможности его образования.

3.2 Описание диаграммы состояния двухкомпонентной системы СаО - МоО₃

Диаграмма состояния системы «СаО - МоО₃» изображена на рисунке 3.2

Рисунок 3.2 - Диаграмма состояния системы СаО - МоО₃

1. Ликвидус PEHE₁F

Солидус aEbcE₁d

2. т. Е₁: 3 фазы в равновесии, с=0, Т=1000К, ж.р., СаОМоО₃, МоО₃, состав 19,4% МоО₃, 80,6% СаОМоО₃.

т. Р - точка плавления СаО, Т=2873К.

т. F - точка плавления МоО₃, Т=1068К.

3. В системе образуется одно химического соединение СаОМоО₃ , которое плавиться конгруэнтно.

СаОМоО₃: 50% СаО, 50% МоО₃.

Конгруэнтно - компоненты образуют химическое соединение, которое плавится без разложения.

Химическое соединение - образуется если элементы сплава взаимодействуют с образованием нового химического вещества.

Точка эвтектики - это точка, в которой пересекаются линии ликвидуса и солидуса и при охлаждении одновременно выпадают два вида кристаллов А и В.



Заключение

Целью данной курсовой работы являлось изучение гетерогенных некаталитических химических процессов. В первой части были рассмотрены основные понятия химической кинетики: скорость химической реакции, молекулярность, константа скорости реакции, механизм гетерогенных процессов, равновесие гетерогенных процессов. Изучен гетерогенный процесс в системе жидкость - твердое, который используется для реакторов.

Во второй части работы был проведен расчет кривых ликвидуса по данным в двухкомпонентной системе «ВеF₂-СaF₂» по методам Шредера-Ле-Шателье, Эпстейна-Хоуленда и С.А. Суворова. По соответствующим расчетам построены диаграммы состояния данной двухкомпонентной системы и определены температуры эвтектики.

В третьей части изучено фазовое превращение в системе

«СаО - МоО₃», с описанием данной двухкомпонентной системы. Оценена термодинамическая вероятность образования химического соединения СаМоО₄. По результатам термодинамического расчета установлена возможность образования данного соединения, что показано на графике зависимости ?G(Т).



Список использованных источников

1. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. - М.: Химия, 2008. 624с.

2. Мухленов И.П. Общая химическая технология. - М.: Высшая школа, 1984. - 256с.

3. Панченко Г.М., Лебедев В.П. Химическая кинетика и катализ. - М.: Химия, 2010. - 592с.

4. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. - М.: Высшая школа, 2009. - 480с.

5. Торопов Н.А. Диаграмма состояния двухкомпонентных силикатных Систем: Справочник. - М.: 1971. - Вып. 1-4

Размещено на Allbest.ru

...