Время релаксации и его связь с константами скоростей

Как видно, времена релаксации связаны с элементарными константами уравнениями (5.210), (5.212), (5.213) и непосредственное определение элементарных констант по времени релаксации невозможно. Однако некоторые функции времен релаксации связаны с элементарными константами скорости процесса простыми соотношениями [c.209]

Время релаксации и его связь с константами скоростей [c.70]

Релаксационным методом или по форме линии излучения измеряется время релаксации разницы населенностей рабочих уровней и осциллирующей магнитной поляризации при столкновениях атомов водорода с исследуемыми молекулами в газовой фазе. Соответствующие константы скорости процессов изменения сверхтонкого состояния атома водорода при его взаимодействии с молекулой М и потери атомом когерентности при этом взаимодействии Л, связаны с характеристическими временами релаксации [c.303]

Уменьшение степени гидролиза при переходе сверху вниз по группе элементов симбатно уменьшению времени, необходимому для обмена молекул НгО, непосредственно связанных с ионом металла, с другими, несвязанными молекулами НгО. Времена половинного обмена во всех случаях меньше 1 сек, так что для исследования таких процессов нужно пользоваться специальными методами. Один из таких методов основан на изучении ядерного магнитного резонанса О - (см. стр. 170). Если в этих опытах молекула воды, связанная с ионом, обменивается за время не меньше 10 сек, то линию ЯМР О такой молекулы можно отличить от линии О в объеме растворителя. Такая линия была обнаружена для гидратированного иона Ве +, что указывает на обмен со временем половинного обмена больше 10 сек. Однако отсутствие такой линии в случае Mg + показывает, что время половинного обмена должно быть меньше 10 сек. Более точные количественные данные можно получить с помощью релаксационно-спектральных измерений по Эйгену, хотя эти опыты являются менее непосредственными. В интересующем нас методе используется поглощение звука. Акустические времена релаксации связаны с константами скоростей, так что по изменению частот поглощения звука можно получить кинетические данные. Такие опыты с растворами электролитов позволяют получать сведения о скоростях ассоциации катионов с анионами. Интерпретация данных основывается на разумном предположении о том, что сначала гидратированный катион и анион образуют ионную пару, содержащую молекулу воды между двумя ионами. Затем ионная пара перегруппировывается, при этом удаляется промежуточная молекула воды, и эта стадия является определяющей скорость [c.190]

Нестационарные состояния приповерхностного слоя катализатора, вызывающие изменения констант скорости элементарных этапов. Эти изменения связаны с побочными взаимодействиями, не входящими в каталитический цикл. Как правило, энергии активации этих взаимодействий достаточно велики, а скорости малы, поэтому время релаксации побочных взаимодействий много больше времени релаксации в каталитическом цикле. В обоих случаях нестационарность определяется отклонением свойств катализатора от стационарных характеристик, отвечающих усредненным по времени значениям параметров газовой фазы. [c.28]

Молекулы высших алканов (Л Ю) представляют собой почти свободное сочленение двух более коротких цепей. Каждая такая цепь участвует в реакциях переноса водородных связей С-Н...С независимо от остальной части молекулы. Диэлектрическая релаксация и процессы перестройки структуры жидких алканов при П 9-1.0 не зависят от длины углеводородной цепи. Этим можно объяснить практически постоянное значение времени релаксации в высших алканах, а также, то, что значение /1// оказывается близким к значению 4// н-пентана. Wo TpY высших алканов не равно tpj н-пентана. По-видимому, время релаксации, наблюдаемое в наших опытах, определяется константой скорости лимитирующей реакции, т.е. той, в которой участвует наиболее длинный участок молекулы, > [c.172]

Зная время релаксации, можно определить и константы скорости ку и кг, так как кроме уравнения (Х1.61) они связаны еще соотношением к 1к2=К, где К — константа равновесия. В настоящее время разработаны методы измерения даже очень малых времен релаксации и тем самым открыты возможности для измерения констант скоростей так называемых сверхбыстрых реакций . На- [c.318]

Если какая-либо из протекающих в среде р-ций сопровождается поглощением теплоты и (или) изменением объема системы, то >0. Такие р-ции проявляются в акустич. спектре, по к-рому можно сделать выводы об их механизме. Время zps связано с константами скорости р-ций и концентрациями реагентов, оно зависит от кинетики и механизма этих р-ций. В более общем случае в спектре наблюдается неск. релаксац. полос поглощения (на графиках зависимости С от v-неск. релаксац. ступенекХ Время релаксации Vj характеризует положение j-гой полосы поглощения на графиках a=/(v). Если соседние tj различаются менее чем в 5 раз, то соответствующие им простые области дисперсии расшифровать трудно. [c.80]

Для изучения очень быстрых"химических реакций, а также для установления короткоживущих промежуточных продуктов применяется метод парамагнитного электронного резонанса. К наиболее быстрым химическим реакциям, для которых константа скорости практически идентична числу столкновений (йл Ю 2 С ), относятся реакции переноса протона, а также различные реакции с электронными переходами. Совсем недавно для определения констант скорости с большим успехом применяют релаксационные методы. В самом общем виде сущность этих методов состоит в том, что на систему, находящуюся в состоянии термодинамического равновесия, оказывают кратковременное воздействие, выводящее ее из равновесия (например, воздействуют ультразвуком). Скорость установления нового равновесного состояния регистрируется, например, на осциллографе. Время, необходимое для перехода к новому состоянию, называют временем релаксации оно количественно связано с константой скорости реакции. Для нарушения равновесия используют также кратковременное повышение температуры. [c.168]

Времена колебательной релаксации для молекул - гармонических осцилляторов связаны с константами скорости VT- и VV-обмена следующими соотношениями [c.103]

РЕКУПЕРАЦИЯ, см. Теплообменные аппараты. РЕЛАКСАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ в кинетике, используют для изучения процессов, в к-рых быстро устанавливается равновесие. При этом на сист. оказывают воздействие, возмущающее равновесие, и измеряют время релаксации х. Значение х связано с константами скорости прямой А1 и обратной А 1 р-ций. Так, для р-ции Л В /г = k + Л 1. [c.505]

Если за время порядка времени релаксации в остальных стадиях относительные изменения концентрации всех компонентов — как участвующих, так и не участвующих в быстро устанавливающемся равновесии, незначительны, то произведение реакции для рассматриваемой обратимой стадии на протяжении основной части процесса будет практически равно константе равновесия. Это дает дополнительную (помимо условий материального баланса) алгебраическую связь между концентрациями компонентов, а тем самым и между скоростями по отдельным компонентам. Следовательно, уменьшается и число дифференциальных уравнений, необходимых для описания кинетики сложного процесса. В общем случае схема может содержать несколько обратимых стадий с быстро устанавливающимся равновесием, и число дифференциальных уравнений,описывающих кинетику процесса, уменьшается на число таких стадий. [c.280]

Уравнения 1УП.4.21), 1УП.4.25), напротив, являются строгим следствием термодинамической теории релаксационных процессов. Параметры этих уравнений (времена релаксации, релаксационные силы) связаны как со строением жидких систем, свойствами составляющих их молекул (концентрации ассоциатов, дипольные моменты), так и с кинетическими характеристиками процессов перестройки ее структуры (константы скоростей молекулярных процессов). Применение соотношений (УП.4.21), (УП.4.25) при расшифровке диэлектрических спектров открывает широкие возможности для понимания молекулярных механизмов дипольной поляризации жидких систем /1,41/. [c.124]

Кинетическая (механическая) гибкость. Во внешнем, обычно гидродинамическом, поле макромолекула может проявлять подвижность (включая изменение формы или размеров) в целом или на отдельных участках цепи. Определяя минимальный участок цепи, способный при внешнем воздействии изменять форму, т. е. проявлять гибкость, как кинетический сегмент, можно охарактеризовать ответ изолированной макромолекулы на внешнее воздействие целым спектром времен запаздывания, или релаксации (см. Релаксационные явления). Ситуация здесь аналогична разложению функции, описывающей сложное колебательное движение, в ряд Фурье. Участки струны, соответствующие гармоникам или обертонам, аналогичны участкам макромолекулы, перестройка к-рых определяет перестройку макромолекулы в целом. С деформацией малых участков связаны малые времена релаксации и т. д. Но отсюда уже видно, что, в отличие от статистич. сегмента, длина кинетич. сегмента даже у изолированной молекулы не является константой и зависит от скорости воздействия. В квазиравновесных условиях (очень медленная деформация) она близка к длине статистич. сегмента при очень быстрой деформации вся макромолекула ведет себя как абсолютно жесткая ( превращается в один кинетич. сегмент), ибо не успевает деформироваться. Поэтому более или менее однозначная оценка кинетич. сегмента изолированных макромолекул и вообще кинетич. гибкости м. б. произведена лишь В экспериментах, где цепи деформируются в стационарном режиме. Мерой кинетич. гибкости является в этом случае внутренняя вязкость В, определяемая из соотношения [c.306]

Для объяснения особенностей низкотемпературной механодеструкции было высказано предположение о том, что энергия упругой деформации связей переходит на внутренние степени свободы, образуя неравновесные, колебательно-возбужденные состояния связей, ответственные за распад макромолекул. Эта идея подтверждается также тем, что константа скорости деструкции не зависит от температуры, что образующиеся радикалы имеют, по-видимому, избыток энергии и легко отщепляют мономерные звенья (деполимеризация при механодеструкции), а также быстро превращаются во вторичные радикалы. Кроме того, поскольку время релаксации к достаточно велико — порядка 10—10 сек, то скорость деструкции должна зависеть от временного режима деструкции — прерывного или непрерывного. Такая зависимость действительно наблюдалась экспериментально [c.433]

В настоящее время, однако, в силу ограниченности информации о сечениях химических реакций, неравновесная химическая кинетика не может основываться на общем подходе, который формулируется в виде системы кинетических уравнений для заселенностей различных квантовых состояний молекул при учете конкуренции химической реакции и процессов релаксации. В связи с этим остается вопрос о возможности более простого описания неравновесных эффектов, использующего те или иные соотношения между микроскопическими (и макроскопическими) константами скорости реакции и релаксации. Для качественного [c.52]

Более подробно остановимся на так называемых релаксационных методах. Их принцип заключается в следующем. На систему, находящуюся в равновесии, оказывают какое-либо воздействие например, резко изменяют температуру или давление. Новым условиям отвечает иное равновесное состояние. Однако оно достигается с некоторым запаздыванием, зависящим От скоростей прямой и обратной реакции. Время, в течение которого отклонение от равновесного состояния уменьшается в е раз, называется временем релаксации оно связано с константами скоростей. Рассмотрим эту связь на простых примерах. [c.368]

Кинетические процессы, соответствующие конформационным изменениям в нуклеиновых кислотах, характеризуются широким диапазоном времен релаксации. Образование изолированных пар оснований и стэкинга оснований происходит за время порядка наносекунд. Короткие двойные спирали могут образовываться с константой скорости около 10 М с При этом быстро образуется неустойчивый зародыш спирали, а лимитирующей стадией является, по-видимому, образование второй или третьей пары затем происходит быстрый рост спирали. Кинетика денатурации коротких спиралей оказывается очень быстрой и характеризуется высокой энергией активации. Напротив, кинетика плавления ДНК очень сложна и может быть очень медленной. Это связано с расплетанием частично денатурированной двойной спирали, которое лимитируется трением. [c.380]

Назовите основные методы релаксационной кинетики. 2. Напишите уравнения релаксационной кинетики комплексообразования фермента с субстратом для случая одного промежуточного соединения, нескольких промежуточных соединений. 3. Какие экспериментальные методы релаксационной кинетики вы знаете 4. Что такое спектр времени релаксации 5. Как время релаксации связано с кинетическими константами скоростей элементарных стадий 6. Каковы кинетические схемы катализа аспартатаминотрансферазой и рибонуклеазой [c.185]

Равновесие по хим. составу, к к-рому приводят хим. р-ции, как правило, достигается за времена, значительно большие по сравнению со временем колебат. релаксации. Однако при достаточно высоких т-рах константы скорости р-ций сильно возрастают как по абс. величине (см. Аррениуса уравнение), так и в сравнении с временами др. релаксационных процессов, и в системе создаются условия, при к-рых возмущения, вызываемые хим. р-цией, релаксировать не успевают. Это относится в особенности к релаксации тех энергетич. состояний, от заселенности к-рых зависит скорость р-ции. В результате скорость р-цин становится зависящей от времен колебат. релаксации, а иногда, в предельных случаях сильной неравновесности, и от времен вращат. и поступат. релаксаций. Иными словами, устанавливается отрицат. обратная связь между скоростью р-ции и теми возмущениями, к-рые она вызывает, что можно рассматривать как одно из проявлений Ле Шателье-Брауна принципа. Зависимость скорости р-ции от становится при этом более слабой. Так, в сильных ударных волнах константа диссоциации прн высоких Т (в условиях > 0/17, где О-энергия диссоциации) обычно выражается соотношением [c.218]

РЕЛАКСАЦИбННЫЕ МЕТОДЫ в химической кинетике, методы изучения хим. р-ций, основанные на выведении исследуемой системы из состояния термодинамич. равновесия с послед, контролем за процессом релаксации-возвращением системы к этому состоянию равновесия. Обычно рассматривают явления вблизи состояния равновесия. Тогда время релаксации х при фиксир. внеш. условиях связано с константами скорости соответствующих хим. процессов. Система, в к-рой возможно неск. типов равновесий, характеризуется набором времен релаксации. [c.235]

Наконец, мы должны заметить, что спиновое эхо также используется при изучении динамических процессов, поскольку амплитуда эха связана с поперечной релаксацией. Уменьщение Гг в результате химического обмена не имеет большого значения, если время пребывания ядра в положениях с разными ларморовыми частотами велико по сравнению с временем задержки между импульсами т. Однако для быстрых реакций или при более длинных интервалах между импульсами амплитуда эха спадает более быстро, чем в случае не возмущенной обменом поперечной релаксации. Если определить зависимость этого спада как функцию т, то можно рассчитать константу скорости при температуре проведения эксперимента. Преимущество этого метода в том, что его можно использовать в широком интервале температур и на него не оказывает влияние спин-спиновое взаимодействие. Однако до сих пор его использовали лишь в редких случаях. [c.260]

Если в Процессе восстановления равновесия участвует более чем одиа химическая реакция, каждой из их соответствует оное характерное ремя релаксации. Когда эти времена примерно одинаковы, определить их по отдельности довольно трудно, одяако, кш правило, времена релаксации разных химических реакций различаются на порядок и даже -более. Таким образам, для исследуемой системы часто удается измерить два и больше времен релаксации. В отдельных случаях эти времена можно прямо связать с константами скорости отдельных стадий. Например, Эйген наблюдал за скоростью взаимодействия Н+ с ОН , регистрируя изменение электропроводности воды вслед за температурным скачком [10]. При 23 °С величина т составляла 37-10 с. Константа скорости процесса [c.26]

Раствор ОП-4 в гексане. При разбавлении ОП-4 гексаном полосы поглощения в акустических и диэлектрических спектрах уширяются, величины tg б и а Л уменьшаются. Как видно из рис. 4, асимметрия полосы поглощения растет с уменьшением концентрации ОП-4. Следовательно, наблюдается увеличение роли процессов, которым соответствуют большие времена релаксации и малые константы скорости ассоциации молекул ОП-4. Это могут быть реакции одновременного разрыва нескольких слабых Н-связей вида С — Н...С и С — Н...0, соединяющих друг с другом растворенные молекулы АФПЭГ. [c.156]

Шульман н сотр. [ИЗ—115] исследовали активный центр карбоксипептидазы А путем измерения релаксации малых молекул, связанных с этим ферментом. Карбоксипептидаза является протео-литическим металлсодержащим ферментом, который катализирует расщепление С-концевой пептидной связи в пептидах и белках. Она имеет молекулярную массу 34600 и содержит 1 атом цинка на молекулу, который обусловливает каталитическую активность, но фермент остается активным при замене 20 + на ионы Мп + или Со2+ [116]. Кристаллическая структура фермента известна [117, 118]. С атомом металла координированы три белковых лиганда, и имеются свободные положения по меньшей мере еще для двух лигандов. Связывание растворителя (НгО) [ИЗ], ингибиторов [114] или фторид-иона [115] на активном центре Мп2+-фермента влияет на релаксацию связанных ядер не только потому, что белок имеет длинное время корреляции, но также вследствие наличия парамагнитного иона металла. Уширение резонансных сигналов растворителя было объяснено тем, что одна молекула воды связывается с ионом Мп2+. Как следует из измерения уширения пиков метильных или метиленовых протонов конкурирующих ингибиторов — индо-лилуксусной, г/7ег-бутилуксусной, бромуксусной и метоюсиуксус-ной кислот — и одновременного определения времен корреляции взаимодействия протонов ингибитора с металлом, релаксация определяется главным образом временем обмена комплекса белок — ингибитор. Используя известные константы Михаэлиса — Ментен и эти данные, можно определить константы скорости всех отдельных стадий реакции фермента с субстратом. [c.393]

Эти методы должны быть применимы для исследования реакций с полу-периодами порядка 10" сек. Во всех случаях положение химического равновесия нарушается быстрым изменением какого-либо физического параметра, например температуры, давления или напряженности электрического поля. Происходящие вследствие этого химические реакции отстают от быстро изменяющегося внешнего параметра на время релаксации (или ланжевеновское время ) т, и поэтому происходит доступное наблюдению результирующее смещение равновесия. Пригодные для этого физические методы были разработаны Эйгеном [244], показавшим, что наблюдаемое смещение равновесия может быть связано с константами скоростей химических реакций при применении трех релаксационных методов. [c.95]

Диссоциация в инертной среде (см. 4—6) и в двухтемпературной среде собственного газа (см. 11, 12) соответствует двум предельным случаям обмена колебательными квантами — бесконечно медленного и бесконечно быстрого. Второй предельный случай может быть экспериментально реализован лишь приближенно, так как характерное время обмена колебательными квантами при термической диссоциации в той области температур, где Т заметно отличается от Т, меньше времени колебательной релаксации во многих случаях всего лишь на 1 —1,5 порядка. Кроме того, характерное время обмена колебательными квантами может быть увеличено путем уменьшения относительной концентрации молекулярной компоненты газовой смеси. Поэтому представляет интерес исследовать константу скорости диссоциации при произвольной интенсивности обмена квантами. В частности, интересно выяснить, приводит ли обмен колебательными квантами при прочих равных условиях обязательно к увеличению константы скорости диссоциации Нетривиальность последнего вопроса связана с тем. [c.69]

Зависимость величины изотопного обмена вулкапизатов от степени сульфидности их структуры отчетливо проявляется при сопоставлении скорости обмена со скоростью релаксации напряжения при нагревании вулкапизатов при 130° в условиях строгой изоляции от кислорода. Как вытекает из теории высокоэластичпости, величина напряжения (модуль Еа,) является линейной функцией числа отрезков цепей между поперечными химическими связями ( < = 1МкТ). Распад химических связей приводит к падению напряжения, которое следует мономолекулярному закону. Константа скорости релаксации напряжения может служить мерой устойчивости химических связей в вулканизате. Из рис. 3 видно соответствие между скоростью изотопного обмена и скоростью релаксации напряжения для вулкапизатов из СКС-ЗО с различными ускорителями. Вулканизат, полученный с применением тетраметилтиурамдисульфида (без серы), который по механизму действия последнего содержит только связи—С—С— и —С—3—С—, не обменивается с серой и показывает наименьшую скорость релаксации напряжения. В то же время он обменивается в тех же условиях с тетраметилтиурамдисульфидом, что указывает на наличие в структуре вулканизата присоединенных группировок ускорителя. Вулканизат, полученный с применением дифенилгуанидина и элементарной серы, показывает высокую скорость и степень обмена с серой и наибольшую скорость распада вулканизационных связей при термомеханическом воздействии. Это значит, что этот вулканизат содержит менее [c.77]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология