Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Посмотреть оригинал

Механизм и последовательность реакций в твердом состоянии

При взаимодействии частиц в твердой фазе реакция протекает сначала по поверхности раздела фаз и зависит от пространственного расположения, в результате образуются фазы переменного химического состава. По Г. Ф. Хюттигу, процесс взаимодействия реагентов в смеси разделяется на шесть основных периодов:

  • 1. Прикрывание — соприкосновение зерен и образование первичных продуктов, затрудняющих доступ реагента к местам взаимодействия.
  • 2. Активирование — образование оболочек из ионов более подвижного компонента на поверхности зерен менее подвижного компонента.
  • 3. Дезактивация — уменьшение поверхности частиц в образовавшихся оболочках в результате усиления их связи с решеткой покрываемого компонента и насыщения поверхности частиц этого компонента.
  • 4. Второе активирование — начало диффузии более подвижного компонента внутрь решетки менее подвижного компонента.
  • 5. Образование кристаллического продукта реакции, решетка которого имеет много дефектов структуры.
  • 6. Залечивание дефектов решетки образовавшегося соединения.

В некоторых случаях взаимодействия твердых тел зафиксированы не все перечисленные периоды.

Исследование процессов образования новой фазы при реакциях в твердой фазе показало, что важной стадией является возникновение и скорость роста зародышей кристаллического новообразования. В целом процесс заключается в образовании начальных центров реакции, развитии в них устойчивых ядер продукта и пространственного роста образовавшихся ядер с созданием границы между старой и новой фазами. Возникновение и рост зародышей новой фазы, а следовательно, и скорость протекания твердофазовых реакций в значительной мере определяются наличием или образованием при нагревании дефектов кристаллической решетки, снижающих энергию активации диффузии и облегчающих ее протекание.

Основные положения о механизме и специфических особенностях протекания реакций в кристаллических твердых телах сформулированы Г. Тамманом и Д. А. Хедвалом. Они сводятся к следующему:

  • 1. Реакции, возникающие при нагревании смесей кристаллических веществ, протекают за счет непосредственного взаимодействия между зернами. Роль жидких и газообразных веществ в этих реакциях исключается.
  • 2. Реакции между твердыми веществами являются экзотермическими, т. е. идут с выделением теплоты.
  • 3. Достижение равновесия в системах практически невозможно.
  • 4. Температура начала реакции соответствует температуре интенсивного обмена местами элементов кристаллических решеток реаги- руемых веществ и температуре их спекания.
  • 5. При полиморфном превращении одного из компонентов при относительно низкой температуре химическая реакция начинается и интенсивно протекает в точке этого полиморфного превращения.

Многочисленными исследованиями, в том числе К. Вагнера, П.Л. Будникова, А. С. Бережного, А. М. Гинстлинга, В. Ф. Журавлева, Н. А. Торопова, установлено, что в общем случае процесс физикохимических превращений в смеси твердых веществ может включать в себя и такие основные элементарные процессы, как:

  • — возникновение дефектов, разрыхление кристаллической решетки;
  • — перестройку решетки вследствие полиморфных превращений;
  • — образование и распад твердых растворов;
  • — диффузию внешнюю, внутреннюю, поверхностную;
  • — спекание, «отдых» — залечивание дефектов решетки, рекристаллизацию, плавление, растворение;
  • — кристаллизацию, возгонку, диссоциацию;
  • — собственно химическое взаимодействие.
 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы