Khái niệm phản ứng pha rắn Một số loại phản ứng có sự tham gia của chất rắn (bao gồm phản ứng biến đổi đa hình, biến đổi cấu trúc, kết khối) Arắn + B rắn, lỏng, khí ABrắn + CDrắn ABrắn + Crắn Arắn Arắn
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Kỹ thuật tổng hợp vật liệu vô cơ - Chương 3
- CHƯƠNG 3 – PHẢN ỨNG PHA RẮN
1. Khái niệm phản ứng pha rắn.
2. Nhiệt động học của các phản ứng pha rắn.
3. Cơ chế của phản ứng pha rắn
4. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng hóa học pha rắn
5. Quá trình kết tinh từ pha rắn
6. Quá trình tái kết tinh
12/7/2010 1
604006 - chương 3
- PHẢN ỨNG HÓA HỌC PHA RẮN
1. Khái niệm phản ứng pha rắn
Một số loại phản ứng có sự tham gia của chất rắn
(bao gồm phản ứng biến đổi đa hình, biến đổi cấu
trúc, kết khối)
Arắn + B rắn, lỏng, khí ABrắn
ABrắn + CDrắn ADrắn + BCrắn Chương này chỉ xét
các phản ứng chỉ có
ABrắn + Crắn ACrắn + Bk
pha rắn không có
Arắn Brắn + Ckhí sự tham gia của các
pha khác
Arắn Brắn + Crắn
12/7/2010 2
604006 - chương 3
- PHẢN ỨNG HÓA HỌC PHA RẮN
Chất rắn A + chất rắn B sản phẩm rắn C
Rắn A Rắn B
Phản ứng chỉ xảy ra ở bề mặt tiếp xúc hai pha.
Chú ý: Về mặt nhiệt động học: phản ứng xảy ra
Về mặt động học: tốc độ phản ứng ở nhiệt độ
thường rất thấp Đến khi đạt nhiệt độ cao nhất
định: hình thành lớp sản phẩm mỏng ở chỗ tiếp xúc
hai pha. quá trình tạo mầm
quá trình phát triển tinh thể sản phẩm
12/7/2010 3
604006 - chương 3
- Thảo luận
1. Nhiệt động học của phản ứng pha rắn
2. Cơ chế của phản ứng pha rắn : tạo mầm và phát
triển tinh thể sản phẩm
3. Đặc điểm phản ứng pha rắn.
12/7/2010 4
604006 - chương 3
- CƠ CHẾ PHẢN ỨNG PHA RẮN
Phản ứng chỉ xảy ra tại bề mặt tiếp xúc giữa hai pha.
1. Quá trình tạo mầm
Đứt các liên kết cũ trong chất phản ứng
hình thành liên kết mới trong sản phẩm
Phản ứng chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao: các ion mới đủ
năng lượng để dịch chuyển
12/7/2010 5
604006 - chương 3
- Phản ứng MgO + Al2O3 MgAl2O4
12/7/2010 6
604006 - chương 3
- Quá trình tạo mầm phụ thuộc:
Cấu trúc tinh thể của chất phản ứng và sản phẩm
- giống nhau: dễ tạo mầm
- khác nhau: khó tạo mầm
Pha cũ và pha mới (sản phẩm) có thông số mạng
gần nhau dễ tạo mầm
( Thông số mạng khác nhau nhỏ hơn 15%)
12/7/2010 7
604006 - chương 3
- a. Bề mặt kết hợp
b. Bề mặt bán kết hợp (xê dịch)
c. Bề mặt không kết hợp.
Hình - Tạo mầm trong pha rắn
12/7/2010 8
604006 - chương 3
- 2.Quá trình phát triển tinh thể sản phẩm
Khi đã có một lớp mầm tinh thể phát triển lớp
tinh thể.
Để có sự phát triển tinh thể : phải có sự khuếch
tán ngược chiều của các ion qua lớp sản phẩm
Xảy ra phản ứng hóa học
12/7/2010 9
604006 - chương 3
- Chất phản ứng là khối cầu
Quá trình lớn dần chất sản phẩm
12/7/2010 10
604006 - chương 3
- Phản ứng MgO + Al2O3 MgAl2O4
12/7/2010 11
604006 - chương 3
- Kết luận:
Phản ứng pha rắn có thể xảy ra theo 2 cơ chế:
-Cơ chế động học: giai đoạn phản ứng là giai đoạn
chậm nhất
-Cơ chế khuếch tán: giai đoạn khuếch tán chậm
nhấT
Tùy thuộc nhiệt độ mà phản ứng có thể xảy ra
theo cơ chế động học hay cơ chế khuếch tán.
(khảo sát bằng thực nghiệm)
12/7/2010 12
604006 - chương 3
- CHUẨN BN
1.Quá trình tái kết tinh
2.Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng pha rắn:
+ Ảnh hưởng của chất phản ứng:
- trạng thái “hoạt động”
- các phương pháp hoạt hóa chất rắn
- Vai trò của chất khoáng hóa.
+ Ảnh hưởng của nhiệt độ
+ Ảnh hưởng của áp suất
+ Ảnh hưởng của môi trường khí
3.Các phản ứng pha rắn có mặt pha lỏng, khí.
12/7/2010 13
604006 - chương 3
- QUÁ TRÌNH TÁI KẾT TINH
Khái niệm: hình thành và lớn lên của tinh thể mới ít
khuyết tật và có định hướng tối ưu trong chất rắn bị biến
dạng dẻo.
Tinh thể biến dạng có năng lượng cao xu hướng
sắp xếp lại trật tự
12/7/2010 14
604006 - chương 3
- Tạo mầm:
-T0 tái kết tinh : xuất hiện mầm tinh thể mới
T0TKT = a. T0nc
- Tâm kết tinh xuất hiện ở biên giới của các hạt bị biến
tâm kết tinh ↑)
dạng (biến dạng càng cao
12/7/2010 15
604006 - chương 3
- Phát triển tinh thể:
-Mầm tinh thể lớn lên: nguyên tử chuyển dịch từ
vùng biến dạng vùng hoàn thiện
Một số hạt dần nhỏ mất đi, một số hạt lớn lên.
Kết tinh lại lần thứ nhất: thay thế tinh thể biến
dạng bằng tinh thể mới
Kết tinh lại lần hai: tăng nhiệt độ hay thời gian
nung các tinh thể mới lớn lên
12/7/2010 16
604006 - chương 3
- a. Tinh thể biến dạng b.Tạo mầm
c. Kết tinh lại lần thứ nhất d,e . Kết tinh lại lần hai
Quá trình tái kết tinh
12/7/2010 17
604006 - chương 3
- CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHẢN ỨNG PHA
RẮN
1. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT PHẢN ỨNG
-Phản ứng pha rắn chịu ảnh hưởng của thành phần
hóa học, thành phần pha và khuyết tật trong tinh thể.
Trang thái “hoạt động”: tinh thể có khuyết tật
không cân bằng (lệch mạng, nứt rạn…)
Trước khi phản ứng : hoạt hóa chất rắn tham gia thành
trạng thái “hoạt động” tạo khuyết tật
12/7/2010 18
604006 - chương 3
- Các phương pháp hoạt hóa chất rắn
-Chế hóa nhiệt:
-Thêm phụ gia vi lượng:
-Phương pháp cơ học: nghiền hay phương pháp phân tán
CHẤT KHOÁNG HÓA
Chất khoáng hóa làm thay đổi làm thay đổi chiều hướng
và cường độ của phản ứng, thay đổi tính chất sản phẩm
ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ
ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT
ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG KHÍ
12/7/2010 19
604006 - chương 3
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
