Процесс растворения (часть 1)

С точки зрения химической кинетики процесс растворения соли в жидкости можно рассматривать как гетерогенную реакцию, происходящую на границе раздела двух фаз (твердое тело — жидкость). Гетерогенная реакция растворения включает процессы: поступления растворителя к поверхности растворяемого вещества, взаимодействия растворителя и растворяемого вещества (межфазные процессы); удаления растворенного вещества от поверхности растворяемого вещества (диффузионный процесс).
При растворении всегда имеется перемещение жидкой фазы относительно твердой поверхности растворяемого вещества. Даже в случае отсутствия внешних причин, вызывающих движение жидкой фазы, происходит естественная конвекция жидкости, обусловленная тем, что плотность жидкой фазы неодинакова в разных точках внутри раствора. Независимо от характера движения жидкости у границы раздела фаз всегда существует пограничный слой жидкости, который оказывает сопротивление диффузии частиц растворимого вещества в массу раствора.
Скорость диффузионного процесса растворения определяется разностью концентрации растворяемого вещества на контакте между пограничным слоем насыщенного рассола, образующимся на поверхности растворения, и общей массой растворителя. По мере повышения концентрации растворяемого вещества в жидкой фазе скорость растворения уменьшается по логарифмическому закону, т. е. она пропорциональна насыщенности раствора (разности между растворимостью и текущей концентрацией растворенного вещества). Под скоростью растворения понимается количество соли, растворяемой в единицу времени с единицы поверхности (массовая скорость растворения), или расстояние, на .которое распространяется растворение (линейная скорость растворения). Как показали многочисленные исследования, скорость растворения не является постоянной даже при постоянстве температуры, начальной концентрации и т. д. Следовательно, одного уравнения скорости недостаточно, чтобы описать явления, происходящие при растворении.
Справедливо возникает вопрос, какие же еще явления должны быть присоединены к явлениям диффузии, если считать, что условия химического взаимодействия на скорость растворения влияния не оказывают. В результате изучения растворимости каменной соли П. А. Кулле пришел к выводу, что для точного описания процесса должны учитываться гидродинамические параметры движения жидкости, зависящие от таких важных факторов, как ее вязкость и влияние силы тяжести. Было отмечено, что скорость растворения в значительной степени зависит от угла наклона поверхности соли и температуры (рис. 3.1). В зависимости от изменения температуры воды растворимость галита и сильвина изменяется различно (рис. 3.2). При совместном их растворении в растворе наблюдается определенное суммарное их количество и определенное количество каждого из них в отдельности.

---