химический каталог




Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая

Автор А.Г.Касаткин

й) образования зародышей облегчается. Это явление объясняется понижением энергетического барьера ДФмгН(. в результате адсорбции молекул исходной фазы на указанных поверхностях раздела. В данном случае ДФм»кс = = фАФмакс, где 0 < ф < 1. Величина ф зависит от сродства свойств межфазной поверхности и кристаллической фазы. В случае расплавов величина ф зависит от угла смачивания межфазной поверхности 0, стремясь к нулю при 9 —-> 0 и к единице при 9 —» -. 180°.

Наконец, процесс зарождения кристаллов ускоряется при воздействии таких внешних факторов, как перемешивание, вибрация, ультразвуковые колебания, магнитные и электрические поля, радиация и т. д.

3. Рост кристаллов

Разделение процесса кристаллизации на стадии зарождения и роста кристаллов является в известной мере условным. Дело в том, что образование устойчивых зародышей (критического размера) связано с их ростом, а в условиях массовой кристаллизации обе стадии протекают одновременно. Тесная связь и невозможность разграничения указанных стадий затрудняет теоретическое изучение процесса кристаллизации и его строгое математическое описа685

ние. Этим объясняется существование ряда гипотетических теорий роста кристаллов, хотя пи одна из них не дает исчерпывающего описания механизма процесса кристаллизации и его кинетики. Рассмотрим некоторые из этих теорий, представляющих, по крайней мере, качественный интерес, как в случае растворов, так и расплавов.

Теория поверхностного натяжения постулирует, что кристалл в процессе роста стремится к форме, соответствующей минимуму поверхностной энергии при данном объеме. При этом скорость роста отдельных граней пропорциональна их удельной свободной энергии, а последняя пропорциональна длинам нормалей к этим граням. Так как длины нормалей неодинаковы для различных граней, то рост последних должен происходить с различными скоростями. Объясняя форму кристаллов, данная теория не дает количественных закономерностей. Она не согласуется также с наличием ряда кристаллических модификаций одного и того же вещества.

Диффузионная теория описывает процесс роста кристаллов уравнением массообмена: —^-= $F (а —о,,), где dM —количество закристаллизовавшегося вещества за время dx на межфазной поверхности F; а и о„ — концентрации кристаллизующегося вещества в пересыщенной исходной фазе и в состоянии насыщения; р — коэффициент массопередачи.

Перенос вещества из исходной фазы к растущему кристаллу

представляется двухстадийным: 1) диффузия молекул вещества

к межфазной поверхности и 2) закономерное расположение этих

молекул на поверхности растущего кристалла («реакция» на

поверхности). Обозначив коэффициенты массоотдачи для этих

двух стадий соответственно через рд и Р„, можно, написать следуюdM „ . , с dM а / „ \ v

щие уравнения: = рд (а — а:) F; = рп (а, — ан) F,

где а, — концентрация исходной фазы в пограничном слое, примыкающем к кристаллу.

dM dx

= S(a-aH)F

Решая последние уравнения относительно а —at и at —ан и складывая их по частям, получим:

F(a — а„) 1/Вд+ 1/Pr.

где В = 1/(1/рд+ 1/Рп) — коэффициент массопередачи.

Опытами установлено, что величина (5 различна для разных граней. Отсутствие обобщенных зависимостей для расчета величины р исключает пока возможность практического применения рассматриваемой теории. Использование последней, очевидно, невозможно в случае однокомпонентных расплавов, где а —ан = = 0. Наконец, известно, что между скоростью роста и пересыщением часто наблюдается нелинейная связь.

Молекулярно-кинетическая теория рассматривает процесс роста кристаллов как последовательное образование слоев молекул, или так называемых двухмерных зародышей. Выделяющееся при этом количество энергии зависит от условий присоединения двухмерного зародыша к грани, допускающих три варианта: 1) присоединение в торец ряда; 2) образование нового ряда; 3) присоединение

Рис. XV-3. К молекулярно-кинетнческой теории роста кристаллов.

к поверхности грани (рис. XV-3, а). Максимальное количество энергии выделяется в первом варианте, минимальное — в третьем, причем преобладает третий вариант. Представляется, что сначала оседает на поверхности грани один двухмерный зародыш, а затем идет построение рядов, причем каждый новый ряд и новая грань образуются лишь после построения предыдущих. Скорость роста кристалла ц„ выражается уравнением:

ик = А-екр ( — U/RT) ехр ( — Da/T ДГ)

где А и D — постоянные величины; о — поверхностное натяжение на гранях двухмерных зародышей; U — энергия активации молекул.

Зависимость vK = j (ДТ) по этому уравнению имеет экстремальный характер; максимальная скорость роста достигается при определенном переохлаждении (рис. XV-3, б). Как показали экспериментальные исследования, последнее уравнение лишь качественно подтверждается, так как оно не учитывает ряда факторов, влияющих в реальных условиях на скорость роста кристаллов (перемешивание исходной фазы, наличие в ней примесей и др.). Заметим, что скорости роста кристаллов разных веществ могут сил

страница 123
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

Скачать книгу "Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая" (4.14Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
кресло сеньор
курсы где учат делать бухгалтерскую отчетность
pos материалы для столов
сиденье для гироскутера в алматы

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)