Особенности реакций разложения твердых веществ. Дегидратация кристаллогидратов. Реакции разложения бинарных соединений и гидроксидов. Разложение солей металлов.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.


ПРОГРАММА

специального курса
«Кинетика твердофазных реакций»

для студентов
IV

курса химического факультета

(специальность 2018)


Пояснительная записка


Настоящий курс, предназначенный для изучения в седьмом семестре, посвящен ра
с-
смотрению особенностей ки
нетики и механизма термостимулированных реакций в тве
р-
дом теле, теоретического аппарата, используемого для описания указанных процессов, и
принципов решения обратных кинетических задач, а также основных экспериментальных
методов исследования реакций в твер
дых телах. Изложение кинетической теории химич
е-
ских пр
е
вращений в твердом теле дополнено рассмотрением большого числа конкретных
экспериментальных примеров, как для модельных систем (разложение карбонатов, терм
о-
инд
у
цированные превращения в фосфатах, др.),
так и для практически
-
важных случаев
(синтез ферритов, др.).

Программа курса составлена на базе программ аналогичных специальных курсов, на
протяжении многих лет читавшихся на кафедре неорганической химии; при этом она
ско
р
ректирована с учетом достигнутого

прогресса в развитии экспериментальной базы, а
также особенн
о
стей специализации студентов старших курсов химического факультета.

При изложении закономерностей протекания химических реакций в твердой фазе
н
а
стоящий курс отталкивается от основных представле
ний, фундаментальных положений
и формально
-
кинетических описаний, которые излагаются в базовом курсе «Химическая
кинетика» (см.
Программы дисциплин по учебным планам специальности Н

03.01.00 «Х
и-
мия»



Мн.: БГУ, 2001.


С. 103
-
104
).

Изучение курса «Кинетика

твердофазных реакций» не только призвано дать предста
в-
ление о теоретических и методических основах изучения кинетики и механизма химич
е-
ских превращений в твердом теле, но также позволяет познакомить студентов специал
и-
зации «неорганическая химия» и «химия
твердого тела и полупроводников» с методами
термического ан
а
лиза, широко используемыми в настоящее время для идентификации
различных химических систем, оценки их термостабильности и решения других химич
е-
ских з
а
дач.

ПРОГРАММА КУРСА «КИН
ЕТИКА ТВЕРДОФАЗНЫХ Р
ЕАКЦИЙ»


Введение

Предмет и задачи курса «Кинетика твердофазных реакций». Локализованные химич
е-
ские и физические процессы. Предмет и отличительные признаки топохимии, история с
о-
з
дания и основные этапы развития топохимии как науки. Характерные особенности и

кла
с
сификация химических реакций в твердотельных системах. Характеристика реагентов
(понятие о нормальном и активном состоянии твердых тел; факторы, определяющие а
к-
тивность твердофазных реагентов; характеристика основных способов активирования
твердых тел
, влияние структурно
-
размерных характеристик твердой фазы на ее акти
в-
ность).



1
. Теоретические основы кинетического анализа твердофазных реакций

Основные кинетические характеристики (скорость реакции, удельная скорость реа
к-
ции, индукционный период, темпе
ратура разложения, формы лок
а
лизации твердофазной
реакции и др.; понятие о макрокинетике тве
р
дофазных реакций). Кинетические кривые.
Особенности кинетики реакций с участием твердых фаз. Сопоставление кинетических х
а-
рактеристик твердофазных и газофазных реа
кций. Модели зародышеобразования. Дифф
у-
зионные модели (кин
е
тические уравнения для диффузионно
-
контролируемых реакций).
Кинетика твердофазных реакций в полидисперсных системах. Модели реакций, лимит
и-
руемых процессами на границе раздела фаз. Кинетические мод
ели для реа
к
ций «цепного»
типа (в частности, для реакций с резко ускоряющимся зародышеобразов
а
нием). Понятие о
стадийности твердофазных реакций. Параллельные реакции. Последовательные тверд
о-
фазные реакции (последовательность необратимых стадий, последовате
льность обрат
и-
мых стадий, разветвленные последовательности, многостадийные последов
а
тельности).
Кинетика сложных реакций.

Основные принципы анализа кинетических данных, полученных в неизотермических
условиях.

Механизм важнейших твердофазных реакций. Физик
о
-
химические факторы, влия
ю-
щие на механизм реакций с участием твердых тел.



2.
Экспериментальные методы исследования кинетики твердофазных реакций

Понятие о непрерывных и периодических методах исследования кинетики реакций с
участием твердых тел. Изотерми
ческие и неизотермические методы. Дифракционные м
е-
тоды (методы рентгенографии и электронографии). Микроскопические методы (оптич
е-
ская и электронная микроскопия). Анализ выделяющегося газа. Спектроскопические м
е-
тоды (инфракрасная спектроскопия, ядерный магн
итный резонанс, электронный парама
г-
нитный резонанс, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, мессбауэровская спе
к-
троскопия). Термические методы анализа (термогравиметрия, термогравиметрия по пр
о-
изводной (дифференциальная термогравиметрия), дифференциал
ьный термический ан
а-
лиз, дифф
е
ренциальная сканирующая калориметрия). Газоаналитические методы (масс
-
спектрометрия, газовая хроматография).



3
.
П
ланирование кинетического исследования и интерпретация полученных

р
е
зультатов

Приготовление образцов и их предв
арительная обработка. Постановка кинетических
экспериментов. Влияние атмосферы на результаты кинетического анализа.

Основные кинетические уравнения, обычно используемые при анализе изотермич
е-
ских реакций с участием твердых веществ. Проверка адекватности оп
исания изотермич
е-
ских кинетических данных теоретическими уравнениями. Выбор кинетического уравн
е-
ния. Применение кинетических уравнений к описанию отдельных участков кривой «ст
е-
пень превращения
-

время». Интерпретация кинетических наблюдений. Влияние давлен
ия
на скорость твердофазных реакций. Зависимость скорости реакции от температуры. Ф
и-
зический смысл и расчет значение аррениусовских пар
а
метров.

Сравнительный анализ результатов кинетического исследования, полученных с пом
о-
щью изотермических и неизотермических методов исследования. Надежность кинетич
е-
ских параметров, полученных из данных неизотермических измерений.



4.
Общая характеристика и кинетические параметры некоторых твердофазных
реакций

Особенности реакций разложени
я твердых веществ. Дегидратация кристаллогидратов.
Реакции разложения бинарных соединений и гидроксидов. Разложение солей металлов.
Разложение аммонийных солей. Разложение координационных соединений. Разложение
твердых растворов и двойных солей.

Разложение

твердых веществ, катализируемое твердой фазой.

Характеристика и механизмы реакций взаимодействия твердых веществ.

Особенности кинетики реакций в системе «газ

-

твердое тело». Кинетика реакций с
нулевой начальной скоростью (восстановление оксидов металлов,

окисление металлов,
сульфидирование металлов и солей и др.). Кинетика реакций с ненулевой начальной ск
о-
ростью (восстановление оксидов металлов, окисление солей, сульфидирование солей, м
е-
таллов и оксидов, окисление металлов и сплавов).

Особенности кинетики

реакций, локализованных на границе «твердое тело
-
жидкость».
Кинетические закономерности и механизмы фотохимических и радиационно
-
химических
превращений, а также сопряженных с ними термоиндуцированных реакций в твердотел
ь-
ных си
с
темах.

ТЕМЫ СЕМИНАРСКИХ ЗАН
ЯТИЙ

1.

Сопоставление кинетических особенностей твердофазных реакций и реакций в г
а-
зовой фазе.

2.

Теоретические модели реакций в твердой фазе.

3.

Исследование кинетики твердофазных реакций и комплексный термический ан
а-
лиз.

4.

Планирование и постановка кинетического эк
сперимента в случае твердофазных
реакций.

5.

Применение основных алгоритмов кинетического анализа к исследованию тверд
о-
фазных реакций (на примере модельных реакций: термического разложения мон
о-
аммиаката бромида лития, сульфида меди (
II
), кристаллогидратов дит
ионатов ма
г-
ния, кальция, стронция и бария, а также дегидратации смешанных гидрокс
и
дов).



ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.

Браун

М., Доллимор Д., Галвей А. Реакции твердых тел.


М.: Мир, 1983.


360

с.

2.

Третьяков Ю.Д. Твердофазные реакции.


М.: Химия, 1978.


360

с.

3.

Продан Е.А. Неорганическая топохимия.


Мн.: Наука и техника, 1986.


240

с.

4.

Дельмон Б. Кинетика гетерогенных реакций.


М.: Мир, 1972.


555

с.

5.

Розовский А.Я. Гетерогенные химические реакции.


М.: Наука, 1980.


323

с.

6.

Барре П. Кинетика гетерогенных проц
ессов.


М.: Мир, 1976.


400

с.

7.

Яцимирский К.Б. Кинетические методы анализа.


М.: Химия, 1967.


200

с.

8.

Экспериментальные методы химической кинетики / Под. ред. Н.М.

Эмануэля,
М.Г.

Кузьмина.


М.: Издательство Московского университета, 1985.


385

с.

9.

Уэн
дландт У. Термические методы анализа.


М.: Мир, 1978.


526

с.

10.

Шестак Я. Теория термического анализа.


М.: Мир, 1987.


456

с.

11.

Химия твердого состояния / Под. ред. В.Гарнера.


М.: Издательство иностранной
литературы, 1961.


545

с.

12.

Гилевич М.П., Покровс
кий И.И. Химия твердого тела.


Мн.:Университетское,
1985.


192

с.

13.

Александров

Л.Н.

Кинетика образования и структуры твердых слоев.


Новос
и-
бирск: Наука (Сибирское отделение), 1972.


228 с.

14.

Болдырев В.В. Реакционная способность твердых веществ (на пример
е реакций те
р-
мического разложения).


Новосибирск.: Издательство Сибирского отделения РАН, 1997.


303

с.



ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

ЛИТЕРАТУРА

1.

Погорелов

А.Г.

Обратные задачи нестационарной химической кинетики.


М.:
На
у
ка, 1988.


392 с.

2.

Рябых С.М. Химия твердого т
ела.


Кемерово. Издательство КемГУ. 1980.


90

c.

3.

Киперман

С.Л. Введение в кинетику гетерогенных каталитических реакций.


М.:
Наука, 1964.


605

с.

4.

Захарьевский

М.С.

Кинетика химических реакций.


Лени
н
град:

Изд
-
во ЛГУ, 1959.


167 с.

5.

Шмид Р., Сапунов

В.
Н. Неформальная кинетика.


М.: Мир, 1985.


263

с.

6.

Будников

П.П.,

Гинстлинг А.М. Реакции в смесях твердых веществ.


М: Госстро
й-
издат, 1961.


424 с.

7.

Гетерогеннные реакции и реакционная способность / Под. ред. М.М.

Павлюченко,
И.Г.

Тищенко.


Мн.: Издате
льство «Высшая школа», 1964.


300

с.

8.

A collection of invited papers on celebration of Volume 200 of Thermochimica Acta //
Therm
o
chimica Acta / Ed. by W.W.Wendlandt.


1993.


Vol. 200.


498 p.

9.

Кинетика и механизм реакций в твердой фазе // Сборник научных

трудов.


Кем
е-
рово: изд
-
во Кемеровского госуниверситета, 1982.


223 с.

10.

Химия твердого состояния // Межвузовский сборник трудов.


Кемерово:Изд
-
во
Кемеровского госуниверситета, 1982.


215 с.

11.

Тезисы докладов VIII совещания по кинетике и механизму химиче
ских реакций в
твердом теле. Черноголовка, 1982.


337 с.

12.

Тезисы докладов X совещаний по кин
е
тике и механизму химических реакций в
твердом теле. Черноголовка, 1989.


Т.I.


224 с.

13.

Тезисы докладов X совещаний по кинетике и механизму химических реакций в
твердом теле. Черноголовка, 1989.


Т.II.


260 с.

14.

Тезисы докладов XI совещаний по кинетике и механизму химических реакций в
твердом теле. Черноголовка, 1992.


Т.I.


224 с.

15.

Тезисы докладов XI совещаний по кинетике и механизму химических реакций в
тверд
ом теле. Черноголовка, 1992.


Т.II.


368 с.

16.

Кинетика и механизм химических реакций в твердом теле // Шестое Всесоюзное С
о-
вещание по кинетике и механизму химических реакций в твердом теле: Расшире
н-
ные тезисы докладов. Минск 10
-
13 сентября 1975

г.


Минск,

1975.


405

с.

17.

Башкиров Л.А., Паньков В.В. Механизм и кинетика образования ферритов.


Мн.:
Наука и техника, 1988.


262

с.

18.

Диффузия, сорбция и фазовые превращения в процессах восстановления мета
л
лов /
Под. ред. Н.В.

Агеева.


М.: Наука, 1981.


227

с.

19.

Фа
ст

Дж.Д. Взаимодействие м
е
таллов с газами.


М.: Металлургия, 1975.


350

с.

20.

Кофстад

П. Высокотемпературное окисление металлов.


М.: Мир, 1969.


392

с.

21.

Криохимия / Под. ред. М.

Московиц, Г.

Озина.


М.: Мир, 1979.


595

с.



Приложенные файлы

  • pdf 34339677
    Размер файла: 258 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий