我们已经看到许多实验室反应釜当温度升至足够高时便变成为扩散控制。现在还将证明,在向扩散控制方式过渡时,也能导致s形的放热曲线,因之,也能得到反应的上部和下部的稳定状态。
考虑某一涉及气体在固体表面的放热反应。在这样的反应中,固体的作用可能只作为催化剂存在(例如氨在铂网上的氧化反应),或者是固体也可能参与了反应,并生成新的固相产物或全部转化为气体产物。
在足够低的温度下,上述所有过程中缓慢的一步可能是在表面进行的化学反应。但是,在化学反应发生之前,气体首先必须扩散到达固体表面,这个扩散可能包括通过固体产物层的扩散(如上例中的ZnO)或通过存在于系统中的其它气体的扩散。在所有这些例子中,其中一个扩散过程应在化学反应过程之前发生,而另一个扩散过程,也就是反应的气体产物向外扩散的过程,必盆紧接在反应之后。由于扩散的温度系数通常比化学反应的沮度系数小得多,因而在足够高的温度下,通常是扩散过程真正慢于表面反应,这就导致扩散控制方式。其结果是得到反应放热速率为一S形的曲线,
这样的情况可根据模型加以说明。为简化计,设反应速率正比于在气固表面上气相的单一组分浓度的一次方。且假定反应只在固体的几何表面上进行(也就是它的内部多孔性是不重要的)。
考虑某一涉及气体在固体表面的放热反应。在这样的反应中,固体的作用可能只作为催化剂存在(例如氨在铂网上的氧化反应),或者是固体也可能参与了反应,并生成新的固相产物或全部转化为气体产物。
在足够低的温度下,上述所有过程中缓慢的一步可能是在表面进行的化学反应。但是,在化学反应发生之前,气体首先必须扩散到达固体表面,这个扩散可能包括通过固体产物层的扩散(如上例中的ZnO)或通过存在于系统中的其它气体的扩散。在所有这些例子中,其中一个扩散过程应在化学反应过程之前发生,而另一个扩散过程,也就是反应的气体产物向外扩散的过程,必盆紧接在反应之后。由于扩散的温度系数通常比化学反应的沮度系数小得多,因而在足够高的温度下,通常是扩散过程真正慢于表面反应,这就导致扩散控制方式。其结果是得到反应放热速率为一S形的曲线,
这样的情况可根据模型加以说明。为简化计,设反应速率正比于在气固表面上气相的单一组分浓度的一次方。且假定反应只在固体的几何表面上进行(也就是它的内部多孔性是不重要的)。