Динамика химической реакции с кинетикой Марселина–Де Донде в закрытом реакторе

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследованы закономерности релаксационных процессов одностадийной химической реакции, протекающей в закрытом изотермическом реакторе идеального смешения с неидеальной обобщенной кинетикой Марселина–Де Донде, описывающей скорость реакции через термодинамические функции — химические потенциалы и функции неидеальности регентов. Найдены условия, при которых даже при линейных поправках на неидеальность длительность релаксации изменяется по сравнению с идеальной кинетикой закона действующих масс.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Николай Иванович Кольцов

Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова

Author for correspondence.
Email: koltsovni@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2264-1370

д.х.н., проф.

Russian Federation, 428015, г. Чебоксары, Московский пр., д. 15

References

  1. Пригожин И., Дефей Р. Химическая термодинамика / Пер. с англ. под ред. В. А. Михайлова. Новосибирск: Наука, 1966. 510 с. [Prigogine I., Defey R. Chemical thermodynamics. London; New York; Toronto: Longmans green and Co., 1954. 480 p.].
  2. Киперман С. Л. Основы химической кинетики в гетерогенном катализе. М.: Химия, 1979. 352 с.
  3. Marcelin R. Contribution à lʹetude de la cinétique physico-chimique // Ann. Phys. 1915. V. 3. N 9. P. 120–231.
  4. Де Донде Т., Ван Риссельберг П. Термодинамическая теория сродства / Пер. с англ. под ред. В. М. Глазова. М.: Металлургия, 1984. 134 с. [De Donde T., Van Risselberg P. Thermodynamic theory of affinity. M.: Metallurgy, 1984. 134 p.].
  5. Horn F., Jackson R. General mass action kinetics // Arch. Rat. Mech. Anal. 1972. V. 47. P. 81–116.
  6. Feinberg M. On chemical kinetics of a certain class // Arch. Rat. Месh. Аnal. 1972. V. 46. N 1. P. 1–41.
  7. Bykov V. I., Tsybenova S. B., Yablonsky G. S. Chemical complexity via simple models. Berlin; New York: Germany. De Gruyter, 2018. 364 p.
  8. Горбань А. Н. Обход равновесия (уравнения химической кинетики и их термодинамический анализ). Новосибирск: Наука, 1984. 226 c.
  9. Горбань А. Н., Быков В. И., Яблонский Г. С. Очерки о химической релаксации. Новосибирск: Наука, 1986. 320 с.
  10. Быков В. И., Цыбенова С. Б. Нелинейные модели химической кинетики. М.: КРАСАНД, 2011. 400 с.
  11. Быков В. И. Моделирование критических явлений в химической кинетике. М.: URSS, 2014. 328 с.
  12. Варфоломеев С. Д., Семенова Н. А., Быков В. И., Цыбенова С. Б. Kинетика химических процессов в мозге человека. Триггер-эффект и автостабилизация n-ацетиласпарагиновой кислоты // Докл. Акад. наук СССР. 2019. Т. 484. № 4. С. 441–446. https://doi.org/10.31857/S0869-56524844441-446 [Varfolomeev S. D., Semenova N. A., Bykov V. I., Tsybenova S. B. Kinetics of chemical processes in the human brain. Trigger effect and self-stabilization of n-acetylaspartic acid // DAN USSR. 2019. V. 484. N 2. P. 23–27. https://doi.org/].
  13. Кольцов Н. И., Федотов В. Х., Алексеев Б. В. Сложная кинетика химических реакций. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2023. 252 с.
  14. Федотов В. Х., Кольцов Н. И. Оценки времен релаксации многомаршрутных каталитических реакций // Хим. физика. 2014. Т. 33. № 6. С. 18–26. https://doi.org/10.7868/S0207401X14060041 [Fedotov V. Kh., Kolʹtsov N. I. Relaxation time estimates for multipath catalytic reactions // Russ J. Phys. Chem. B. 2014. V. 8. N 3. P. 309–316]. https://doi.org/10.1134/S1990793114030191].
  15. Федотов В. Х., Кольцов Н. И., Гайдай Н. А., Агафонов Ю. А., Ботавина М. А., Лапидус А. Л. Исследование адсорбции диоксида углерода на хромоксидном катализаторе по линейному времени релаксации // ЖПХ. 2016. Т. 89. № 5. С. 582–591 [Fedotov V. Kh., Kolʹtsov N. I., Gaidai N. A., Agafonov Yu. A., Botavina M. A., Lapidus A. L. Study of carbon dioxide adsorption on chromium oxide and gallium oxide catalysts on the basis of linear relaxation times // Russ. J. Appl. Chem. 2016. V. 89. N 5. P. 719–726. https://doi.org/10.1134/S1070427216050062].
  16. Федотов В. Х., Кольцов Н. И. Оценки нелинейных времен релаксации каталитических реакций // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2014. Т. 57. № 2. С. 63–67. ID 21314856.
  17. Кольцов Н. И. Исследование адсорбции CO2 на хромоксидном катализаторе по нелинейным временам релаксации // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. № 2. С. 46–52. https://doi.org/10.6060/tcct.20186102.5584
  18. Кольцов Н. И. Кинетические особенности быстрых релаксаций химических реакций // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 9. С. 23–30. https://doi.org/10.31857/S0207401X2009006X [Kolʹtsov N. I. Kinetic characteristic features of the fast relaxations of chemical reactions // Russ. J. Phys. Chem. B. 2020. V. 14. N 5. Р. 765–772. https://doi.org/10.1134/S1990793120050061].
  19. Кольцов Н. И. Времена релаксации химических реакций с произвольной кинетикой // ЖПХ. 2022. Т. 95. № 4. С. 437–443. https://doi.org/10.31857/ S004446182204003X [Kolʹtsov N. I. Relaxation times of chemical reactions with arbitrary kinetics // Russ. J. Appl. Chem. 2022. V. 95. N 4. P. 499–505. https://doi.org/10.1134/S1070427222040048].
  20. Kolʹtsov N. I. Relaxation invariants of chemical reactions // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. 2022. V. 135. N 5. P. 2307–2321. https://doi.org/10.1007/s11144-022-02253-3
  21. Жоров Ю. М. Изомеризация углеводородов. М.: Химия, 1983. 306 с.
  22. Андреева Т. Г. Математика: Специальные функции и некоторые приложения. СПб: РГГМУ, 2013. С. 9.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dynamics of reaction (1) with the kinetics of the law of mass action at α = 0, a11 = a21 = a12 = a22 = 0 (τ = 1/2, τε ≈ 3.17).

Download (32KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dynamics of reaction (1) with Mracelin–De Donde kinetics at α = 0, a11 = a21 = a12 = a22 = 0 (τ* ≈ 0.18, τ*ε ≈ 1.02).

Download (29KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dynamics of reaction (1) with Marcelin–De Donde kinetics at a < 0, a11 = a21 = a12 = a22 = -1 (t* ≈ 1.36, t*e ≈ 9.84).

Download (29KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dynamics of reaction (1) with Marcelin–De Donde kinetics at a11 = 1, a12 = 2, a21 = 1, a22 = 2 (t* ≈ 0.11, t*e ≈ 0.72).

Download (31KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences