n 阶和自催化反应简介
2.均相反应体系
2.均相反应体系
均相反应体系是一种理想的反应体系,反应物分子在体系中均匀分布。 从宏观意义上讲,不同区域没有明显的浓度差异。 在每个时间点上,整个体系的反应速率都是相同的。在这种反应体系中,除温度外,影响反应速率的唯一主导因素是分子浓度及其变化。
相反,异质(有时也称为不均匀)反应体系则有明确的反应界面概念。 分子反应只发生在这类界面上。在这种体系中,浓度变化不再是影响反应速率的主要因素。
事实上,在界面外,反应物始终保持初始浓度,反应速率始终为零。除了温度,对界面反应速率起主导作用的因素仅仅是界面 本身的几何特性 ,以及它随时间 (膨胀、收缩、增厚)和空间 (一维、二维、三维)的演变。
均相系统和异相系统都是理想的数学模型。但对于小规模反应(如约 10 毫克样品量的热分析测量),在理想化传质和传热的假设下,大多数反应都可以归结为这两种体系中的一种。
在热分析领域,通常均匀的液相反应(如溶液中的反应)可归类为均相 反应,而涉及多相(气/固、液/固、气/液、固/固、液/液)的反应应为异相反应。但一些没有明确反应界面概念的均匀固相反应有时也可简化为均相模型。
一旦获得了小规模反应系统的动力学模型,就必须对传质和传热进行进一步修正,以便在实际工业应用中进行放大。
注:这里的 "均相 "和 "异相 "仅指反应物和生成物的相态。材料成分是否为化学纯物质并不重要。
其中一个例子是固体的结晶 :尽管材料在化学意义上可能是 "纯 "的,但如果结晶区域的相态与无定形区域的相态不同,反应就是异质的。
另一个例子是纤维增强树脂的固化。虽然从宏观上看,这种材料是一种包含各种成分(树脂、纤维等)的复合材料,但在较小的范围内,纤维的分布也可能不那么均匀。但是,如果忽略树脂和纤维之间的相互作用,假设固化反应只发生在液态树脂中,那么它仍然可以被归类为均匀 反应。
