非均相反应

一种或多种反应物在界面上进行的化学反应的总称

非均相反应（Heterogeneous reaction）又称“多相反应”，反应物是两相或两相以上的组分（固体和气体、固体和液体、两种互不混溶的液体），或者一种或多种反应物在界面上（如固体催化剂表面上）进行的化学反应的总称。环境中的非均相催化过程，如大气中的二氧化硫在与颗粒物表面上含有的锰、铁等金属离子接触时，会发生催化氧化作用而生成硫酸盐；二氧化硫对金属材料、建筑物的氧化腐蚀作用等都为非均相反应。

简介

非均相反应，即在多相物系的各相间进行的化学反应。一般在两相的界面上进行。按相界面的类型不同有以下几种反应：（1）气-固相反应。如工业上的碳和水蒸气作用制取一氧化碳和氢以及气-固相催化反应等；（2）液-固相反应。如水和碳化钙作用制取乙炔的反应；（3）气-液相反应，如用水吸收三氧化硫制造硫酸；（4）液-液相反应。如用硫酸处理石油产品；（5）固-固相反应。如陶瓷的烧结。

对于多相反应，反应物向界面扩散是必不可少的步骤，而相界面的大小（可用分散度来衡量）和性质，是影响多相反应的重要因素。但多相反应一般由好几个步骤组成，扩散只是其中一步，反应往往由最慢的一步控制。

气-固相反应机理

在大气中，气体分子在颗粒物表面的非均相反应机理一般有6种类型。图1描述了这6种反应机理。

（1）机理（a）是气体分子G在表面的非反应性的可逆吸附。假设吸附符合简单的朗格缪尔（Langmuir）吸附机理，则G分子的覆盖度将取决于G分子在大气中的分压P、温度和朗格缪尔平衡常数K。

（2）机理（b）代表了气体分子的可逆吸附和随后的表面反应，这种情况下，要考虑吸附的限制，由于反应后与表面键合的生成物可能阻碍了活性位，反应会随之减弱。该机理主要应用于O 3在有机物附着的烟炱表面的反应，对矿物颗粒表面的反应也能适用。

（3）机理（c）代表了气体分子的可逆吸附和随后的表面反应，反应可能生成新的气相产物，同时表面的产物进入颗粒物的体相中。该机理中，表面反应位得到再生，颗粒物的反应性将由其总体积决定，而不仅仅是表面反应位。

（4）机理（d）代表气体分子吸附在矿物颗粒物表面的潮解液膜中，随后经过溶解、扩散进入液相并在液膜中反应，反应可能生成新的气相产物。这种反应与气体分子在含有相似组成的液滴中的反应相似。

（5）机理（e）代表催化反应。该机理的反应能够连续地发生，表面不会达到饱和。对于催化反应，反应摄取系数在达到稳态之前也随着时间下降，因为表面的一些活性强的吸附位随着时间而减弱，如臭氧在沙尘颗粒上的降解反应。但随着反应的进行，一些活性位可能失去部分活性，所以反应摄取系数会一直降低，直到达到一个稳态摄取系数值。

（6）机理（f）代表一种更加复杂的情况，表面形成了多层覆盖，可以发生协同吸附，即一种吸附分子通过提供反应位或介质来帮助其他分子的吸附。

在大气化学模式中，一般需要分析某一特定气体物种与颗粒物相互作用的具体讨程．然后选择相应的机理讲行讨论。

多相催化反应过程

固体燃烧反应属于非均相化学反应。非均相反应涉及的物质存在不同的物态，即气液反应或气固反应。整个多相催化反应过程可概括为以下七个步骤：

（1）反应组分从流体主体向固体催化剂外表面传递；

（2）反应组分从外表面向催化剂内表面传递；

（3）反应组分在催化剂表面的活性中心上吸附；

（4）在催化剂表面上进行化学反应；

（5）反应产物在催化剂表面上脱附；

（6）反应产物从催化剂内表面向外表面传递；

（7）反应产物从催化剂的外表面向流体主体传递。

以上七个步骤中，（1）和（7）是气相主体通过气膜与颗粒外表面进行物质传递，称为外扩散过程；（2）和（6）是颗粒内的传质，称为内扩散过程；（3）、（4）、（5）分别是在颗粒表面上进行吸附、化学反应、脱附的过程统称为化学动力学过程。