Динамика химических реакций

Изучение динамических режимов химического процесса включает изучение вопросов и динамики химических реакций, в том числе нестационарной кинетики, т.е. скорости реакции при любых изменениях условий протекания процесса (переходные режимы, случайные или принудительные возмущения в условиях процесса). Встречается способ построения динамической модели, заключающийся. в том, что к уравнению, описывающему стационарный режим, дописывают инерционный член, характеризующий накопление вещества и тепла. В этом случае общая структура явлений сложного процесса сохраняется. Но в многостадийной каталитической реакции в переходном режиме меняются также концентрации промежуточных веществ. Тогда нестационарная кинетическая модель будет отличаться от стационарной, поскольку последняя построена на основе теории стационарных скоростей реакции. Покажем это на простейшем примере [317] гетерогенно-каталитической реакции [c.240]

Система уравнений (5.19), называемая основной системой кинетических уравнений, описывает динамику химической реакции как в стационарной, так и в нестационарной областях ее протекания. Размерность (5.19) равна М, так как она определяется размерностью вектора молекулярных видов М . При этом количество дифференциальных уравнений в системе может быть понижено с использованием химических инвариантов реагирующей системы. [c.245]

Анализ кинетических закономерностей каталитических процессов не может быть полным, если не учитывать возможные нестационарные изменения в ходе реакций и влияния на их протекание отклонений от стационарных режимов. Этот вопрос частично уже рассматривался выще при обсуждении влияния реакционной системы на катализатор. Нарушения стационарных режимов, в частности, обусловлены разработкой катализаторов, постепенным блокированием поверхности побочными продуктами, изменениями, связанными с переходами к другим режимам, а также другими факторами, вызывающими колебания или закономерные изменения активности катализаторов. Отмечается возможность возникновения неравновесного состояния катализатора в ходе процесса с возрастанием активности на несколько порядков (для реакции изотопного обмена кислорода на N 0 [565]). Необходимость детального рассмотрения различных нестационарных эффектов расширяет границы кинетики до выяснения закономерностей возможной эволюции химических систем с использованием наряду с обычными кинетическими уравнениями также и динамических уравнений математической физики. В связи с этим предлагается [365] именовать этот раздел общей теории динамикой химической реакции. [c.286]

Количественная характеристика динамики химической реакции — сечение процесса, которое в общем виде является функцией относительной энергии реагентов, их квантовых состояний, взаимной ориентации при столкновении и определяет относительную энергию и углы разлета продуктов взаимодействия. Определение сечения взаимодействия как функции всех перечисленных параметров позволяет с большой подробностью восстановить последовательность событий при столкновении частиц и предсказать исход этого столкновения и зависимость от начальных условий. [c.302]

Общим уравнением динамики химической реакции , протекающей в потоке в режиме идеального вытеснения, является уравнение, выражающее закон сохранения вещества. Это уравнение в теоретической физике называют уравнением неразрывности, а в технике — уравнением материального баланса. [c.45]

Отличие нестационарной кинетики от стационарной настолько существенно, что для их различения небезосновательно предлагаются разные названия. Хотя и не следует переоценивать важность терминологической чистоты,— пишут М. Г. Слинько и Г. С. Яблонский,— представляется целесообразным различать термины химическая кинетика и химическая динамика ... Под динамикой химических реакций нами понимается раздел общей теории, изучающий эволюцию химических систем на основе кинетических уравнений и динамических уравнений математической физики [28, с. 154]. [c.207]

ППЭ И ДИНАМИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ [c.161]

Во второй части книги сделана попытка отразить суть новых публикаций, рассматривающих колебания в аспекте динамики химических реакций, В этой части книги мы сохранили то же построение материала, что и в предыдущей части. Кроме того, в разд, 3.12 — 3,14 включены отдельные недавно опубликованные работы, которые также относятся к рассматриваемой области исследований. [c.89]

Динамика химических реакций 174 [c.3]

Представление о координатах реакции и их построение позволяют наглядно представить поведение реагентов до и после достижения переходного состояния и дают таким образом специфическую информацию, которая не предоставляется самой теорией абсолютных скоростей реакций. В этом иногда усматривают обоснованность выбранного пути реакции. В связи с этим укажем, что теория абсолютных скоростей реакций (учитывая ее статистико-механические основы) не требует такой детализации, а, напротив, допускает любой путь, ведущий от реагентов к переходному состоянию. При выборе только одного из бесконечного множества таких путей мы нарушаем элементарное предположение, лежащее в основе теории абсолютных скоростей реакций, — предположение о равновесном распределении состояний. Представление о пути реакции действительно важно для теории абсолютных скоростей реакций при соотнесении [162] переходного состояния с реагентами и продуктами реакции при помощи нормальной координаты, соответствующей мнимой колебательной частоте активированного комплекса. И хотя между каким-либо из предложенных путей реакции и динамикой химической реакции не обнаружено ни одной непосредственной связи, считается [221], что выбранный путь реакции должен лежать поблизости от средней или наиболее правдоподобной классической траектории (полученной при наиболее правдоподобных начальных условиях). Благодаря этому предположению мы [c.70]

Вернемся, однако, к первой схеме. В соответствии с ней учение о динамике химических реакций разделяют на две крупные области термодинамику, связанную с изучением равновесия химических превращений, тепловых эффектов, сопровождающих эти превращения, и кинетику, которая изучает скорость этих превращений. [c.21]

Общим уравнением динамики химической реакции , протекающей в потоке в режиме идеального вытеснения, является уравнение, выражающее закон сохранения вещества. Это уравнение [c.55]

Любые химические превращения происходят в результате соударений взаимодействующих частиц. Закономерности соударений реагирующих частиц, а также поля, в области действия которых эти частицы находятся, определяют динамику химических реакций. [c.353]

Важной составной частью в рассматриваемом круге вопросов является проблема построения и анализа математических моделей динамики химических реакций [436] Эти модели представляют собой системы дифференциальных уравнений, в большинстве случаев нелинейных. К настоящему [c.21]

Как показывают исследования [107,298], даже малые флуктуации могут оказывать существенное влияние на особенности динамического поведения системы. Наиболее наглядно это влияние для систем, характеризующихся критическими эффектами — в окрестности бифуркации (вблизи критических значений параметров) флуктуации могут привести к коренной перестройке наблюдаемых стационарных и динамических характеристик системы. В данном параграфе будет проанализировано влияние флуктуаций на динамику химической реакции, имеющей в качестве стационарного состояния безразличное равновесие . [c.192]

Каковы особенности условий динамики химических реакций в области высоких энергий Следует отметить, что изучение соударений, приводящих к химической реакции, хотя и тесно связано с кинетикой, но уже теперь есть все основания выделить его в отдельную научную область, назвав ее, например, квантовой динамикой химических реакций , изучающей собственно так называемый элементарный акт , в отличие от кинетики, которая является частью статистической физики [11]. [c.96]

Динамика химических реакций определяется закономерностями столкновений реагирующих частиц и полями, в области действия которых они находятся. Суммарный (зачастую сильно сглаженный) результат изучения динамики реакций может быть представлен в виде функции а е). [c.96]

Один из аспектов динамики химических реакций связан с предсказанием качественной динамики реакционной смеси на основе информации о топологии реакционной сети и зависимости скоростей от концентраций различных соединений. Для этой проблемы естественным оказывается теоретико-графовый подход, поскольку структура реакционной сети может быть закодирована в направленном графе, ребра которого взвешены в соответствии с внутренними скоростями реакций. Это в свою очередь приводит к факторизации управляющих уравнений, в результате которой эффекты стехиометрии, структуры сети и феноменология скорости реакции могут быть изучены раздельно. На этой основе легко получить некоторые результаты, связанные с динамикой нестационарных и стационарных состояний, при использовании известных или легко доказываемых результатов теории графов. В частности, возможно классифицировать стационарные состояния и разработать алгоритм для определения того, какие из различных типов стационарных состояний, если они вообще возможны, могут существовать в данной системе. Этот подход ведет также к полному описанию глобальной динамики подмножества того, что называется вершинноуправляемыми сетями. Может быть показано, что уравнения для таких систем всегда имеют единственное стационарное состояние, являющееся глобально асимптотически устойчивым. Кроме того, когда такой тип системы периодически возмущается внешним источником, отклик всегда асимптотически периодичен с периодом, равным периоду возмущающей функции. Следовательно, система этого типа может служить в качестве совершенного преобразователя частоты — свойство, необходимое при решении многих биологических задач. [c.322]

Когда специалист по химической кинетике предлагает новый механизм реакции, он обычно прибегает к компьютерному моделированию для того, чтобы понять динамику. Лучщйм подходом было бы использование общей теории динамики химической реакции, которая определяет основные особенности динамики для данного множества стехиометрий реакции и уравнений скорости реакции [1-10]. [c.367]

Одна из возможностей теоретического исследования реакций состоит в построении классических траекторий движения по различным поверхностям потенциальной энергии (при этом предполагается адиабатичность реакции по электронным состояниям). На основании такого исследования можно определить наиболее существенные черты динамики химической реакции. Такие работы были проведены Воллом, Хиллером и Мазуром [8], Блайсом и Банкером [9]. Однако подобный подход не может быть всеобщим, поскольку специфические квантовые эффекты, которые существенны во многих химических реакциях, в рамках такого исследования не могут быть учтены. Кроме того, ограничение лишь адиабатическими по электронным состояниям реакциями значительно сокращает область использования [c.168]

Построение количественной теории гетерогенных процессов геохимической миграции, осуществляемое в данной книге, возможно благодаря значительным достижениям физической химии за последние 10—20 лет, особенно в таких разделах ее, как кинетика и динамика адсорбции, ионного обмена и химических реакций. В развитии учснпя о кинетике и динамике адсорбции и ионного обмена внесли существенный вклад Мартин, Бойд, Бзррер, Глюкауф, Шилов, Дубинин, Жуховицкнй и др. Задача динамики химических реакций сформулирована Панченковым для гетерогенных реакций она решалась Томасом. Вальтером и др. [c.6]

Для описания динамики химических реакций представляется перспективным язык теории графов, который получил широкое распространение при исследовании линейных химических систем в стационарных условиях. В общем нелинейном случае сложной химической реакции соответствует некоторый двудольный граф. Анализу систем обыкновенных дифференциальных уравнений на графах посвящен цикл работ Вольперта с сотр. [143, 145], а также Хорна [493], Кларка [471] [c.23]

Для ряда авторов (Крамбек [508], Файнберг [477] и др.) оказалась привлекательной программа построения теории химической динамики, которая основана на аксиоме, родственной аксиоматике неравновесной термодинамики. Анализ показывает [13], что эти подходы приводят к результатам либо тождественным, либо (в большинстве случаев) к существенно более ограниченным, чем результаты, полученные методами качественной теории дифференциальных уравнений. Можно констатировать, что последняя является сейчас наиболее эффективным инструментом исследования динамики химической реакции, так как охватывает область как вблизи, так и вдали от равновесия. [c.27]

Реализация методов генерирования пучков атомов, как видно из изложенного выше, представляет в ряде случаев значительные технические трудности. Тем не менее, существующий арсенал методов позволяет получать пучки большинства элементов Периодической системы и их соединений с интенсивностями, достаточными для проведения экспериментов с молекулярными пучка ми. В работе [121] разработан и использован для исследования динамики химических реакций источник молекулярного пучка молекул НА1, содержащих изотоп 2l7дt с временем жизни 0,032 с. Синтез этого изотопа осуществляется в последовательных реакциях [c.165]