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Shrinking-Core-Modell

Reaktionsgeschwindigkeit der Teilschritte

Abb.1

Die auf den vorhergehenden Seiten aufgezeigten Reaktionszeiten sind darauf bezogen, dass nur sie allein - also unabhängig voneinander - die Reaktionsgeschwindigkeit bestimmen.

In einer realen Reaktion ändert sich allerdings während des Reaktionsverlaufs der jeweilige geschwindigkeitsbestimmende Teilschritt. Bei einer Abreaktion eines Feststoffteilchens unter Bildung einer Produktschicht ist der Stoffübergang von der fluiden Phase zum Feststoffteilchen konstant. Da aber am Anfang der Reaktion noch keine Produktschicht vorhanden ist, ändert sich der Einfluss der Porendiffusion im Laufe der Reaktion, da die Produktschicht immer dicker wird.

Eine allgemeine Betrachtung des Reaktionsverlaufes eines nicht-porösen Feststoffteilchens, bei dem kein Teilschritt allein geschwindigkeitsbestimmend ist, führt zu einem wie oben gezeigten Diagramm.

Man kann die einzelnen geschwindikeitsbestimmenden Teilschritte als Widerstände auffassen. So können die verschiedenen Reaktionszeiten, analog einer Reihenschaltung, addiert werden und ergeben eine Gesamtreaktionszeit tgesamt:

t gesamt = t Stoffübergang + t chem. Reaktion + t Diffusion

Das Gleiche gilt für die vollständige Abreaktion des Feststoffes τgesamt:

τ gesamt = τ Stoffübergang + τ chem. Reaktion + τ Diffusion
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