 |
Равновесие химических реакций.
|
|
|
|
Химическое равновесие — состояние химической системы, в которой протекает одна или несколько химических реакций, причём скорости в каждой паре прямой-обратной реакции равны между собой. Для системы, находящейся в химическом равновесии, концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем[1].
А2 + В2 ⇄ 2AB
Типовые процессы технологии силикатных материалов.
В производстве силикатных материалов используются типовые технологические процессы, что обусловлено близостью физико-химических основ их получения.
В самом общем виде производство любого силикатного материала состоит из следующих последовательных стадий(рис. 11.2):
Первая стадия – подготовка шихты.
Эта стадия включает в себя механические операцииподготовки твёрдого сырья: измельчения, (иногда - фракционирование), сушки, смешения компонентов.
Вторая стадия– стадия формования.
!!! Операция формования должна обеспечить изготовление изделия заданной формы и размеров, с учётом изменения их на последующих операциях сушки и высокотемпературной обработки.
Формованиевключает:
а)увлажнениематериала (шихты);
б)брикетированиеили придания материалу определённой формы в зависимости от назначенияизделия.
Третья стадия – сушка изделия.
!!! Сушка изделия проводится для сохранения изделием приданной ему формы перед и во время операции высокотемпературной обработки.
Четвёртая стадия - высокотемпературная обработкаизделия или шихты.
1) На этой стадии происходит синтез из компонентов шихты минералов определённой природы и состава.
2) В зависимости от назначения и свойств получаемого материала высокотемпературная обработка заключается в обжиге изделия или варке шихты.
|
|
|
В процессе высокотемпературной обработки в шихте при повышении температуры последовательнопротекают следующиепроцессы:
- удаление воды, сначала физической, затем кристаллизационной;
- кальцинациякомпонентов шихты, т.е. выделениеиз них конституционной воды (входящей в кристаллическую решётку в виде ионов OH-) и оксида углерода(IV);
- полимерные превращенияв компонентах шихты и перестройкаих кристаллической решётки;
- образованиеновых химических соединенийв виде твёрдых растворов.
На этой стадии компоненты шихты - карбонаты металлов, гидроксиды металлов и алюмосиликатыпревращаются в кислотные оксиды: SiO2, B2O3,Al2O3, Fe2O3и основные оксиды: Na2O, K2O, CaO, MgO,которые вступают в реакциюс друг с другом;
- спекание компонентов шихты.
Спеканиеможет протекать:
в твёрдой фазепри температуре нижетемпературы плавлениякомпонентов;
или в жидкой фазе, при температуре вышеих плавления.
- охлаждения массы с образованием жидкойи аморфнойфаз.
Способы смещения равновесия химических реакций. Зависимость константы равновесия от температуры.
Положение равновесия всегда зависит от внешних условий, а так как внешние условия не могут сохраняться неизменными, то равновесие рано или поздно нарушается (смещается). Влияние изменения внешних условий на положение равновесия - принцип смещения равновесия, или принцип Ле – Шателье: если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, оказать внешнее воздействие, то система отреагирует на это воздействие так чтобы уменьшить его. Влияние давления.
Влияние инертного газа. Введение инертного газа в систему при р =const подобно эффекту уменьшения общего давления.
Влияние концентрации. В соответствии с принципом Ле Шателье введение в равновесную систему дополнительных количеств какого-либо вещества вызывает смещение равновесия в том направлении, при котором концентрация этого вещества уменьшается.
|
|
|
Влияние температуры. Направление смещения равновесия при изменении температуры зависит от знака теплового эффекта реакции. Повышение температуры всегда благоприятствует накоплению веществ, образующихся в данной реакции с поглощением теплоты, т. е усиливает эндотермическое направление процесса. Понижение температуры действует в противоположную сторону, т. е. усиливает экзотермическое направление.
Следует отметить, что при изменении температуры равновесие смещается тем сильнее, чем большим тепловым эффектом сопровождается та или иная химическая реакция.
Производство портландцемента.
Основные понятия химической кинетики.
Химическая кинетика рассматривает и устанавливает зависимости скорости химических реакций от концентраций реагентов, температуры и других внешних условий.
Основные понятия химической кинетики:
- стехиометрическое уравнение химической реакции – показывает количественные соотношения реагентов и продуктов химической реакции. Количества веществ принято измерять в молях. При необходимости через них выражают иные массовые характеристики системы. Использование стехиометрических уравнений является основным способом описания химических реакций в классической химии. Однако стехиометрическое уравнение не описывает механизма реакции.
- скорость химической реакцииw по компоненту – изменение его количества, происходящее за единицу времени t в единице объема V (для гомогенных реакций) или на единице поверхности раздела фаз S (для гетерогенных реакций).
w=±dn/Vdt
Выражается в единицах концентрации, отнесенных к единице времени: кмоль/м3ч; моль/л с и т.д.
Скорость химической реакции зависит от концентрации исходных веществ, от температуры, времени, катализатора и природы веществ.
Процесс производства стекла.
|
|
|
