Механизм гетерогенных процессов сложнее гомогенных, так как реагирующие вещества находятся в разных фазах и подвод их к поверхности раздела фаз, где и происходит химическое взаимодействие, а также массообмен между фазами осуществляются в результате молекулярной конвективной диффузии, которые накладываются на основной химический процесс. Усложняет гетерогенные процессы химическое взаимодействие, а также теплообмен.
По виду участвующих в процессе фаз различают следующие гетерогенные системы:
а) «газ-твердое» к этому виду процессов относят адсорбцию и десорбцию газов, обжиг руд, окисление металлов, восстановление твёрдых оксидов, горение твёрдых топлив;
б) «жидкость-твердое» - адсорбция, растворение, выщелачивание, экстракция, кристаллизация;
в) «газ-жидкость» - абсорбция, конденсация, перегонка жидких смесей, дистилляция, ректификация;
г) несмешивающаяся система «жидкость-жидкость» - жидкостная экстракция;
д) «твердое-твердое» - спекание, получение цемента, керамики, высокотемпературный синтез неорганических металлов;
е) многофазные системы – «газ-жидкость-твердое», «жидкость-жидкость(несмешивающаяся) –газ» и т.п.
Предметом дальнейшего рассмотрения будут происходящие в этих системах химические превращения.
Условия гетерогенного процесса - состояние каждой из фаз и параметры их взаимодействия.
Реагенты переносятся к месту протекания реакции, где условия (условия реакции) отличаются от созданных извне.
Скорость превращения вещества определяется условиями реакции, которые являются результатом перераспределения концентраций и температур из-за одновременного протекания химической реакции и явлений переноса.
Зависимость скорости превращения от условий гетерогенного процесса называю наблюдаемой скоростью превращения WН.
Наблюдаемая скорость превращения зависит от условий взаимодействия фаз ( скорости направления потоков, конфигурации поверхности) и их транспортных свойств( диффузия, теплопроводность, вязкость).
Гетерогенный процесс является многостадийным и поэтому вводится понятие: Лимитирующая стадия – это стадия, имеющая максимальную интенсивность процесса, которая определяется коэффициентами:
- Для химических реакций – константа равновесия (Кр)
- Для массообменных процессов: коэффициенты массопередачи и массоотдачи.