Xem mẫu
- LOGO 1
CHƢƠNG 6:
CƠ CHẾ PHẢN ỨNG PHA RẮN
- 2
- 3
Khuếch tán là quá trình tự diễn biến tải vật chất để
tạo nên sự phân bố cân bằng nồng độ vật chất.
Nguyên nhân:
+ Do nhiệt độ
+ Do điện trường
+ Do từ trường
→ phụ thuộc nồng độ
sai sót cấu trúc
→ luôn tồn tại trong
tinh thể
- 4
+ Khuếch tán qua cát nút mạng: các ion từ vị trí xen
kẽ này đến vị trí xen kẽ khác
+ Khuếch tán qua các nút trống cation hay anion: ion
tới nút trống, để lại nút trống mới
- 5
Chuyển chất tới vùng phản ứng : miền khuếch tán
Thực hiện phản ứng trên bề mặt : miền động học
→ Giai đoạn chậm nhất quyết định tốc độ phản ứng
- 6
Định luật Fick I :
Định luật Fick II:
C: nồng độ cấu tử bị khuyếch tán
t: thời gian khuyếch tán
x: phương khuyếch tán
D : hệ số khuếch tán
J : lượng chất khuếch tán
qua một đơn vị bề mặt
- 7
Định luật Fick I :
Định luật Fick II:
- 8
Phương trình Nerst-Eistein
+ Trong phản ứng hóa học:
với Di = kT.Bi
Bi : độ di chuyển dưới ảnh hưởng của điện trường
+ Độ dẫn điện ion: σi là độ dẫn ; z: điện tích
- 9
+ Dòng khuếch tán lỗ trống :
D = α.ao2.ω.C
α : hệ số phụ thuộc dạng hình học tinh thể
ao : hằng số chuyển chất
ω : tần số chuyển nguyên tử từ vị trí cân bằng vào lỗ
trống
C : nồng độ lỗ trống
- 10
A+B=C+D
→ Muốn phản ứng xảy ra A & B phải tiếp xúc nhau
Các mô hình tiếp xúc:
→ Khi tiếp xúc nhau, thực hiện quá trình trao đổi chất
và điện tử
- 11
Ít xảy ra ở nhiệt độ thường, xảy ra ở nhiệt độ cao
Điểm bắt đầu phản ứng tại những vị trí khuyết tật,
sai lệch trên bề mặt.
Tốc độ phản ứng tỉ lệ với bề mặt tiếp xúc chung
Tùy thuộc vào độ linh động của các ion và khả năng
tạo dung dịch rắn của các chất
Cấu trúc mới có thể phá vỡ hay hình thành cơ sở cấu
trúc củ của nguyên liệu
- 12
VD: Hòa tan kim loại trong axit mạnh, phá mẫu bằng
axit hay kiềm, phản ứng ở trạng thái nóng chảy.
- Phụ thuộc tốc độ hòa tan của
chất rắn
- Phản ứng khơi nguồn tại vị trí
khuyết tật, sai sót bề mặt
- Tốc độ phản ứng phụ thuộc
vào diện tích tiếp xúc bề mặt
- 13
Ví dụ: kim loại tác dụng phi kim, phản ứng phân hủy
- Tạo lớp sp trên bề mặt phân pha
- Có ít nhất một phản ứng di chuyển qua sp
VD: oxi hóa Cu tạo Cu2O
O2 = 2O + 4VCu-+ 4h+
Dòng di chuyển từ II I : VCu-
và h+
VD: oxi hóa Zn tạo ZnO
ZnO = Zni2+ + e- + ½O2
Dòng di chuyển từ I II gồm
Zni2+ và e-
- 14
Mô hình của Wagner & Smalsrid
VD: mô hình phản ứng tạo spinel
NiO+ Al2O3 = NiAl2O4
3Ni2+ và 2Al3+ khuếch tán ngược chiều nhau
Trên mặt biên giới NiO/NiAl2O4:
2Al3+ + 4NiO → NiAl2O4 + 3Ni2+
Trên mặt biên giới Al2O3/NiAl2O4:
3Ni2+ + 4Al2O3 → 3NiAl2O4 +2Al3+
- 15
TH1: Các ion A2+, O2- khuếch tán qua sản phẩm tạo lớp sản
phẩm phía B2O3
TH2: Các ion B3+, O2- khuếch tán qua sản phẩm tạo lớp sản
phẩm phía AO
TH3: Sản phẩm tạo thành ở 2 phía do sự khuếch tán ngược
của các ion
- 16
CaO + SiO2 = CaSiO3
Cơ chế:
khuếch tán cation Ca2+ và e- qua lớp sp
O2 khuếch tán ở dạng khí : O2- = 1/2O2 + 2e-
Các phản ứng cùng cơ chế:
R2O3 + Fe2O3 = 2RFeO3 (R: La, Nd) ion kt R3+
MO + Fe2O3 = MFe2O4 (R: Mg, Cu, Rb) ion kt M2+
ZnO + Al2O3 = ZnAl2O4 ion kt Zn2+
Ag2S + Sb2S3 = 2AgSbS2 ion kt Ag+
NiO + Cr2O3 = NiCr2O4 ion kt Cr3+
- 17
BaO + BaWO4 = Ba2WO5
Cơ chế:
Khuếch tán cation ngƣợc chiều nhau (Ba2+ và W6+)
Các phản ứng cùng cơ chế:
CoO + Al2O3 = CoAl2O4
MO + ZnFe2O4 = MAl2O4 + ZnO (M: Ni, Mg)
ion kt M2+ và Zn2+
MgO + Fe2O3 = MgFe2O4
- 18
2PbO + Nb2O5 = Pb2Nb2O7
Cơ chế:
Khuếch tán cation và anion qua lớp sp(Pb2+ và O2-)
Các phản ứng cùng cơ chế:
(W6+ và O2-)
WO3 + CaO = CaWO4
ZnO + Al2O3 = ZnAl2O4 (Zn2+ và O2-)
- 19
BaO + WO3 = BaWO4
Cơ chế:
Khuếch tán pha hơi qua lớp sp (WO3)
Các phản ứng cùng cơ chế:
hơi kt BaO
BaO + Ba2WO5 = Ba3WO6
hơi kt Fe2O3
MgO + Fe2O3 = MgFe2O4
- 20
Mô hình phản ứng trao đổi
AX + BY = AY + BX
Mô hình Iosita: Sản phẩm tạo thành nằm giữa lớp tác
nhân phản ứng
→ Tốc độ phản ứng chậm, sp chủ yếu do sự khuếch tán
của các cation. quá trình khuếch tán A+ trong BX và B+
trong AY gặp khó khăn
nguon tai.lieu . vn
