Стационарные концентрации в открытых системах

Следует заметить серьезные осложнения, которые возникают при применении термодинамики к биохимическим процессам. Это связано с тем, что, как правило, термодинамика имеет дело с закрытыми системами, находящимися в равновесии, а живые организмы относятся к открытым системам, в которых равновесие обычно отсутствует. Они находятся в так называемом стационарном состоянии, когда концентрация частиц поддерживается постоянной за счет непрерывного притока и оттока веществ из системы любая клетка в равновесном состоянии — это уже мертвая клетка. Для рассмотрения открытых систем требуются методы термодинамики необратимых процессов, обсуждение которых выходит за рамки данного учебника. Однако следует особо подчеркнуть, что в пределах термодинамики обратимых процессов возможно решение многих важных частных теоретических и прикладных задач биохимии. [c.51]

Рис. 112. Зависимость стационарной концентрации гидроперекисей от скорости подачи н-декана при окислении н-декана в открытой системе при 140°С (по данным 3. К. Майзус, И. П. Скибиды, Н. М. Эмануэля)

Существенно, что стационарные концентрации не зависят от начальных концентраций веществ А и В в открытой системе, а определяются величиной константы скорости химической реакции, кон- [c.381]

Сказанное выше является общим свойством открытых систем. В случае, если в открытую систему осуществляется непрерывная подача с постоянной скоростью (или, в случае диффузии, при постоянном коэффициенте диффузии) исходных веществ, то в системе спустя некоторое время устанавливаются стационарные концентрации всех исходных и промежуточных веществ, а также продуктов реакции. Стационарные концентрации определяются константами скоростей реакций, идущих в открытой системе, концентра циями компонентов реакции в окружающ,ей среде и параметрами, характеризующими интенсивность материального обмена открытой системы со средой. Стационарные концентрации компонентов реакции, устанавливающиеся в открытой системе, не зависят от начальных концентраций компонентов реакции в открытой системе. [c.382]

Для открытой системы, в которой быстрая подсистема реакций подстраивается к медленной таким образом, что по некоторым концентрациям устанавливается стационарность, систему уравнений (3.59) можно записать в ином виде [c.162]

Одной из наиболее характерных особенностей реакций в открытых системах является то обстоятельство, что спустя некоторое время в открытой системе устанавливаются постоянные концентрации всех компонентов реакции, включая исходные вещества и конечные продукты, т. е. устанавливается стационарный режим. Например, из уравнений (Х.6) и (Х.7) нетрудно видеть, что в случае односторонней реакции первого порядка при достаточно больших / (г >1/( +а ) для А и />1/(й+а1), 1/ 2 для В) концентрации А и В становятся равными [c.381]

Отношение стационарных концентраций А и В при проведении обратимых реакций в реакторе идеального смешения не равно константе равновесия, т. е. в открытой системе, несмотря на протекание в ней обратимого химического процесса, могут сколь угодно долго поддерживаться термодинамически неравновесные концентрации веществ. [c.181]

Стационарные концентрации А и В, устанавливающиеся в открытой системе при = о. =а, определяются из системы уравнений [c.387]

Как было показано в 3 гл. IV на примере реакции первого порядка, при протекании реакции в открытой системе через некоторое время устанавливается стационарный режим реакции, при котором концентрация компонентов в реакторе перестает изменяться. Установление стационарного режима имеет место и в случае сложных реакций. При этом система дифференциальных уравнений (У.109) превращается в систему алгебраических уравнений- относительно неизвестных величин [c.237]

Отношение стационарных концентраций А и В, следовательно, не равно константе равновесия реакции К — к к. Таким образом, в открытой системе, несмотря на протекание в ней химического процесса, могут сколь угодно долго поддерживаться термодинамически неравновесные концентрации веществ. Это положение, показанное на простейшем примере обратимой реакции первого порядка, сохраняется и в случае сложных химических процессов. Оно имеет исключительно важное значение для понимания процессов в живых организмах, которые представляют собой термодинамически неравновесные системы, сохраняющиеся в стационарном состоянии только благодаря наличию обмена веществ с окружающей средой. [c.387]

Существенно, что величина стационарной концентрации определяется только константами скоростей реакций, концентрациями веществ в подаваемом в реактор растворе, скоростью обмена открытой системы со средой и и объемом реактора V и не зависит от начальной концентрации компонентов реакции в открытой системе. [c.164]

Как следует из соотношения (IV.76), величина стационарной концентрации [А],.. , должна зависеть от скорости обмена открытой системы со средой (рис. 52), [c.164]

Зависимость стационарной концентрации от скорости подачи реагентов является одной из существенных характеристик процесса в открытой системе. [c.164]

Например, в стационарном состоянии открытой химически реакционноспособной системы постоянны во времени концентрации промежуточных продуктов-интермедиатов, устанавливающиеся за счет внутренних процессов. Таким образом, в стационарном СОСТОЯНИИ скорость изменения концентрации промежуточных продуктов (потоки этих параметров) равна нулю. Стационарное состояние такой системы достигается при определенных соотношениях [c.338]

В открытой системе концентрация вещества изменяется н вследствие химической реакции, и вследствие массопереноса (поступления в реактор новых количеств вещества). Если реактор — реактор идеального смешения (см. гл. IV) и в нем установился стационарный режим, т. е. сравнялись скорости подачи вещества и его химического превращения, то в этом случае [c.14]

Вернемся теперь к закрытой системе, в которой проходит реакция (18.25)7но рассмотрим случай, когда достаточно велика, и максимальная концентрация промежуточной частицы достигается, если относительное изменение концентрации исходного вещества очень мало. Это математически эквивалентно варианту, рассмотренному для открытой системы, т. е. накопление Р можно описывать тем же уравнением (18.27). Следовательно, за короткое время, в течение которого содержание исходного вещества практически не изменилось, устанавливается равенство скорости образования и дальнейшего превращения промежуточных частиц Р. Так как реакция превращения А и Р все же идет, и концентрация 1А1 хоть и медленно, но падает, такой режим является не совсем стационарным и его принято называть квазистацио-нарным. [c.301]

Одной из наиболее характерных особенностей реакций в открытых системах является установление в системе через некоторое время после начала реакции стационарных концентраций всех компонентов реакции, включая исходные вещества и продукты реакции (стационарный режим). [c.216]

Рис. 23. Проведение процесса окисления в открытых системах а — стационарные концентрации адипиновой кислоты при окислении циклогексанона при разных удельных скоростях подачи циклогексанона (в час- ) / — 0,039 г — 0,078 Л — 0,118 4 — 0,24 5—0,35 6 — 0,47 Г — 0,55 — 0,78 9— 1,17. Температура 110° С. б — зависимость стационарной кон-

Колебания концентраций промежут. соед.-относительно редкое явление, наблюдаемое в ходе нек-рых сложных р-ций. Элементарные хим. р-ции являются релаксац. процессами, обеспечивающими монотонное приближение реагирующей системы к состоянию термодинамич. равновесия. Для возникновения колебаний в ходе гомог. изотермич. р-цт необходимо наличие промежут. соед. и взаимодействие между ними. В открытых системах существуют стационарные состояния, в к-рых концентрация с(0 /-го промежут. соед. не зависит от времени (с, = ср). При небольших отклонениях системы от стационарного состояния изменение с, описывается суммой экспонент с комплексными показателями [c.428]

Приведенные выше данные по кинетике реакций относятся к случаю проведения процессов в реакционных аппаратах смешения периодического действия либо в реакторах вытеснения. В аппаратах смешения непрерывного действия (открытая система) при условии, что т Vг где — объем реактора Уs — объем сырья, поступающего в единицу времени (объемная скорость), устанавливается стационарный режим, являющийся особенностью таких процессов. В этом случае нахождение стационарных концентраций исходного, промежуточных и конечных веществ может быть выполнено без интегрирования уравнений кинетики, путем приравнивания к нулю производных от концентраций компонентов реакционной смеси. [c.745]

При проведении процесса окисления в открытой системе, когда в реакционное пространство непрерывно подается углеводород с ингибитором и продукты реакции непрерывно выводятся из сосуда, критические явления наблюдаются в более медленных реакциях (см. рис. 20) [33], когда в замкнутой системе они не имеют места. Из анализа кинетической схемы непрерывного процесса следует, что эти явления связаны с переходом фактора автоускорения от отрицательных к положительным значениям при критической концентрации ингибитора. В непрерывном процессе при концентрации ингибитора больше критической реакция развивается при отрицательном значении фактора автоускорения неограниченно долгое время. Это является причиной очень резкого характера критических явлений в непрерывном процессе по сравнению с периодическим, где стационарное развитие реакции ограничено временем израсходования ингибитора до критической величины [32]. Критическая концентрация ингибитора в непрерывном процессе равна [c.399]

По предложению Темкина [3], различие в способах достижения стационарных концентраций отдельных веществ в открытой системе, [c.27]

Кроме стационарности по промежуточным веществам, может быть реализован режим, при котором равны нулю и производные по времени от концентраций участников реакции. В закрытой системе (У = = V — 0) это означает конец процесса или достижение некоторого равновесного состояния в случае открытой системы уравнение (11,12) переходит в Следующее [c.29]

Оценим время установления стационарных концентраций по промежуточным веществам и участникам реакции в открытой системе, рассмотрев простейший механизм изомеризации а-бутилена в р-бутилен [c.30]

Используемый здесь принцип до некоторой степени подобен принципу метода проточной открытой системы. Реагирующее вещество добавляют с постоянной скоростью, не разбавляя раствор, что можно осуществить, получая его электролитически. Устанавливается стационарное состояние. Рассмотрим реакцию первого порядка А продукты. Пусть концентрация А в момент времени t будет а. Если добавлять А с постоянной скоростью р моль сек), то скорость исчезновения А будет [c.36]

Для реакций в открытых системах характерно установление стационарных концентраций продуктов. При этом для конечного продукта величина стационарной концентрации будет тем выше, чем меньше удельная скорость подачи исходных веществ V, т. е. чем дольше реагирующая смесь пребывает в реакторе Примером [c.401]

Это положение, по-иидимому, является истинным только для относительно простых систем. В более сложных случаях система уравнений может иметь несколько имеющих физический смысл решений, т. е. несколько стационарных режимов, и в зависимости от начальных условий будет достигаться то или иное из возможных стационарных состояний. Так, в реакции ингибированного а-нафтолом окисления я-декана в открытой системе было установлено, что стационарные концентрации продукта реакции (гидроперекиси) и ингибитора зависят от начальной концентрации ингибитора в системе. [c.382]

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]

А] и [В] достигают предельных постоянных значений. Это означает, что сумма скоростей расходования А за счет химической реакции и увода А вместе с реакционной смесью из реактора уравнивается со скоростью его поступления в реактор. Аналогично для В установление постоянной концентрации означает, что скорость его накопления в результате образования из А уравнивается со скоростью его увода из реактора. Такой режим получил название стационарного режима. Концентрации компонентов в стационарном режиме называются стационарными концентрациями и в дальнейшем обозначаются индексом ст . Установление стационарного режима является важнейгией особенностью процессов, протекающих в открытых системах при постоянной скорости массопередачи. [c.215]

В аппаратах смешения непрерывного действия (открытая система) при условии, что Уг где — объем реактора У — объем сырья, поступающего в единицу времени (объемная скорость), устанавливается стационарный режим, являющийся особенностью таких процессов. В этом случае нахождение стационарных концентраций исходного, промежуточных и конечных веществ выполняетя без интегрирования уравнений кинетики, путем приравнивания к нулю производных от концентраций компонентов реакционной смеси. [c.779]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология