Як показують дослідження, будь-гетерогенний процес в загальному випадку складається з декількох стадій:
- дифузія реагенту до поверхні розділу фаз (в зону реакції);
- адсорбція реагенту на реакційної поверхні;
- власне хімічний акт взаємодії вихідних речовин;
- десорбція продуктів реакції з кордону розділу фаз; - дифузія продуктів взаємодії із зони реакції.
Розшифровка всіх елементарних стадій гетерогенного і (в окремих випадках, наприклад в ланцюгових реакціях) гомогенного процесів, закономірний-ностей, яким ці стадії підкоряються, дає можливість судити про ме-механізмі хімічних реакцій.
Загальна швидкість гетерогенного процесу визначається зазвичай скоро-стю найбільш повільної (лімітуючої) стадії. Якщо найбільш мед-ленній є дифузійна стадія, то говорять про диффузионном харак-тере процесу, про те, що він лімітується дифузією, протікає в Діффі-Зіон області. Якщо найбільш повільними є адсорбційно десорбціонную-хімічні стадії, то говорять про кінетичному характері процесу, про його протіканні в кінетичної області. При зразковому ра-венства швидкостей дифузійного і хімічної взаємодії процес знаходиться в перехідній області.
До гетерогенним реакціям в кінетичної області можуть бути при-менени рівняння гомогенних реакцій з тією відмінністю, що діє концентрацією є не об'ємна, а поверхнева. Поведінка гетеро-генних реакцій в дифузійної області підпорядковується основним законо-мірності дифузійних процесів.
Дифузійну і кінетичну області реакцій можна відрізнити за рядом ознак. Ось деякі з них:
А) величини енергії активації, які в дифузійної області не перевищують 30 кДж / моль, в кінетичної становлять не менше 40 кДж / моль;
Б) перемішування, турбулізація і т. П. Впливають на швидкість реакції в дифузійної області і не позначаються на ній при кінетичному харак-тере процесу;
В) температура набагато істотніше впливає на швидкість реакції в кінетичній області (зміна в 2.4 рази на кожні 10 ° С);
Г) завжди перший порядок реакції в дифузійної області і вироб-вільний (від 0 до 2) - в кінетичної.
В якій області (кінетичної, дифузійної, перехідний) протека-ет процес, визначається як його природою, так і умовами осуществле-ня (температурою, інтенсивністю перемішування та ін.). Змінюючи їх, можна перевести процес з однієї області в іншу. Високотемператур-ні процеси, наприклад, за участю розплавів, йдуть зазвичай в дифузії-ційної області, низькотемпературні можуть мати сильні кінетичні утруднення. Підвищення температури призводить, в кінцевому рахунку, до пе-РЕВОД процесу з кінетичного режиму в дифузний внаслідок більшого впливу цього фактора на власне хімічний акт взаємо-дії в порівнянні з дифузією.
Знання режиму, в якому протікає реакція, має важливе практиче-ське значення. Це дозволяє грамотно визначити параметри, найбільш ефективно впливають на швидкість гетерогенного процесу в цілому (уско-ряющий або уповільнює його).
У кінетичної області вельми продуктивно зміна температу-ри і малоефективні заходи, пов'язані з інтенсифікацією пере-мешіванія, зі швидкістю 'підведення реагентів і т. П. В дифузійної області вплив розглянутих факторів протилежно.