ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие к третьему изданию из "Курс химической кинетики" Химическая кинетика — учение о химическом процессе, его механизме и закономерностях протекания во времени. [c.3] Начало систематических исследований скорости химических превращений положено работами Н. А. Меншуткина в конце 70-х годов XIX в. Е 80-х годах Я. Вант-Гофф и С. Аррениус сформулировали основные законы, управляющие протеканием простых химических реакций, и дали трактовку этих законов, исходя из молекулярно-кинетической теории. Дальнейшее развитие этих работ привело к созданию в 30-х годах XX в. Г. Эйрингом и М. Поляни на базе квантовой механики и статистической физики теории абсолютных скоростей реакций, открывающей перспективы расчета скоростей простых (элементарных) реакций, исходя из свойств реагирующих частиц. [c.3] Параллельно с этим с начала XX в. развивались работы по изучению кинетики сложных реакций. Среди первых работ в этой области были исследования А. Н. Баха и Н. А. Шилова по реакциям окисления. Большую роль в разработке общих методов изучения сложных химических реакций сыграли работы М. Боденштейна. Предложенный им метод квазистационарных концентраций лежит в основе математического анализа большого числа классов сложных химических реакций, в том числе цепных неразветвленных процессов. Выдающимся достижением теории сложных химических процессов явилась созданная в 30-х годах XX в. акад. Н. Н. Семеновым общая теория цепных реакций. Широкие исследования механизма сложных кинетических процессов, особенно цепных реакций, были выполнены С. Н. Хиншель-вудом. [c.3] В природе и технике протекает огромное количество разнообразных химических процессов — начиная от простейших реакций веществ в лабораторных условиях и кончая сложнейшими процессами, протекающими в живых организмах. Вместе с тем число известных в настоящее время партнеров элементарных реакций сравнительно невелико. Это молекулы, свободные радикалы и атомы, ионы и комплексы различного химического состава и строения. Свойства этих частиц в основном и определяют особенности механизма и закономерности развития химических процессов. Именно этим обусловлена возможность создания общих теоретических основ химической кинетики, позволяющих с единой точки зрения рассматривать разнообразные процессы органической, неорганической и биологической химии. [c.3] Химическая кинетика представляет не только научный интерес, но имеет и большое практическое значение. Она открывает возможность сознательного управления промышленными процессами, позволяет решать вопросы интенсификации технологических процессов. [c.3] Химическая кинетика приобретает большое значение при изучении сложных явлений, включающих химическое превращение в качестве одного из основных элементов (процессы горения, биологические процессы). [c.4] Е последние годы опубликовано несколько монографий по химической кинетике. В Советском Союзе изданы монографии Н. Н. Семенова О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности (1958) и В. Н. Кондратьева и Е. Е. Никитина Кинетика и механизм газофазных реакций (1974), В русском переводе вышла книга С. Бенсона Основы химической кинетики (1964). Эти обширные монографии дают достаточно полное представление о ряде важнейших направлений научных исследований в области химической кинетики. Однако, поскольку они содержат большое количество специального и зачастую дискуссионного материала, изучение этих монографий требует от читателя знакомства с основами химической кинетики. В то же время учебная литература по химической кинетике все еще немногочисленна. Особенно ощущался недостаток в учебнике по современным основам химической кинетики. По-видимому, вследствие этого оба предыдущих издания настоящего Курса химической кинетики , вышедшие в 1962 и 1969 гг., разошлись очень быстро и возникла необходимость в выпуске третьего издания. По сути дела Курс химической кинетики на протяжении уже десятилетия является учебником в первую очередь для университетов. Поэтому настоящее издание приведено в соответствие с программами курсов химической кинетики, читаемых в университетах страны. [c.4] В предлагаемом курсе изложены теоретические основы кинетики гомогенных химических реакций. [c.4] Основное внимание уделено возможно более полному и строгому выявлению физического смысла рассматриваемых явлений и закономерностей, строгому изложению основных понятий, определений и выводов. В курсе, как правило, не фигурируют не апробированные мировой наукой предварительные выводы из научных исследований. [c.4] Все основные теоретические положения и расчетные методы химической кинетики, излагаемые в курсе, иллюстрируются конкретными примерами. В основу этих примеров положены экспериментальные данные различных авторов. Однако численные результаты расчетов могут отличаться от результатов, полученных в оригинальных работах. Это объясняется тем, что в оригинальных публикациях зачастую используются специальные, не общепринятые приемы обработки данных, вводятся нетипичные эмпирические поправки и т. п. Поэтому в настоящем курсе проведена необходимая корректировка методов обработки. [c.4] Поскольку курс посвящен изложению теоретических основ химической кинетики, то изложение данных по кинетике и механизму конкретных химических реакций носит в основном иллюстративный характер. С многочисленными исследованиями кинетики различных классов химических превращений, а также с разнообразными дискуссионными вопросами читатели могут ознакомиться по рекомендованной в курсе литературе. [c.4] Во-первых, авторы сочли целесообразным не выделять в отдельную главу вопрос о кинетическом уравнении химического процесса. Содержавшиеся ранее в этой главе параграфы, посвященные изложению общих принципов составления и использования кинетических уравнений для одностадийных и многостадийных реакций, предпосланы в виде отдельных параграфов в главах, посвященных рассмотрению кинетики реакций простых типов и кинетики сложных реакций. Вопрос о соответствии кинетического и стехиометрического уравнения реакции вынесен в гл. 11, в которой, как и в предыдущих изданиях, излагаются основные понятия химической кинетики. [c.5] Во-в 1 орых, ввиду все более и1ирокого использования открытых систем для изучения кинетики реакций, в частности для измерения скоростей процессов в реакторах идеального смешения по концентрации компоне тов в стационарном режиме, уже в гл. II вводится понятие открытой системы. Поэтому кинетические закономерности реакций в открытых системах рассматриваются параллельно с соответствующими закономерностями для реакций простых типов и сложных реакций в гл. IV и V нового издания, а не объединены в одну главу. [c.5] Существенно изменена компоновка материала и в пределах отдельных глав. В гл. IV, V и в гл. VII, посвященной цепным реакциям, проведено четкое разграничение между методами решения прямой и обратной задачи. При решении обратной задачи значительное внимание уделено непосредственному использованию зависимости скорости реакции от концентращш компонентов для вычисления кинетических параметров. Это связано с тем, что скорость реакции становится значительно более доступной для определения величиной, что объясняется, с одной стороны, возможностью аналитического дифференцирования экспериментальных данных по кинетике реакции, значительно более точного и объективного, чем графическое дифференцирование, и ставшего вполне доступным с применением современной вычислительной техники, и, с другой стороны, широким применением определения скорости по стационарной концентрации компонента в реакторе идеального смешения, которое всюбще не требует проведения дифференцирования. [c.5] Авторы стремились также по возможности четко разграничить рассмотрение кинетических уравнений и уравнений кинетических кривых, Это объясняется тем, что вид кинетических уравнений и значения входящих в них кинетических параметров одинаковы для процесса в замкнутой и открытой системе, т. е. кинетические уравнения значительно бо.тее универсальны, чем уравнения кинетических кривых. Кроме того, в случае полного экспериментального описания процесса (измерения всех независимых концентраций и скоростей) эти уравнения линейны относительно кинетических параметров,что облегчает их определение. [c.5] В третьем издании курса рассмотрены вопросы, которые приобрели фундаментальное значение, но не затрагивались в прежних изданиях. В гл. III ( Элементарные химические реакции ) введен параграф, посвященный вычислению констант скоростей с помощью корреляционных соотношений, рассматриваемые типы элементарных реакций дополнены реакциями переноса электронов, лежащими в основе большого числа окислительно-восстановительных процессов. В параграфе, посвященном методу квазисгяционарных концентраций, подробно рассмотрена общая теория стационарных реакций, введено понятие маршрута и с этих позиций рассмотрены кинетические схемы основных типов сложных реакций — сопрялжнных, каталитических и цепных. [c.6] Наряду с этим, стараясь сохранить прежний объем курса, авторы стремились в еще большей мере избавиться от рассмотрения частных и узко специальных вопросов. В связи с этим из нового издания изъято рассмотрение таких вопросов, как детальный анализ перехода цепных разветвленных реакций через критическую область, частные случаи кинетики вырожденно-разветвленных цепных реакций, некоторые частные подходы к определению кинетического изотопного эффекта и некоторые другие. [c.6] Поскольку в настоящее время все основные курсы физической химии содержат изложение основ статистической термодинамики, авторы сочли целесообразным не вводить приложение, посвященное изложению вопроса о статистических суммах. [c.6] В работе над рукописью третьего издания большое участие приняли И. П. Скибида и В. А. Курбатов. Новые материалы раздела, посвященного гомогенному катализу, были обсуждены с В. М. Бердниковым и М. И. Винником. Пользуемся возможностью выразить всем им нашу искреннюю благодарность. [c.6] Любой атом состоит из положительно заряженного ядра и некоторого, определениого для атомов данрюго элемента, числа электронов. Электронам принадлежит определяющая роль в химических превращениях. Ядра атомов при химических превращениях не претерпевают практически никаких изменений. [c.7] Вернуться к основной статье