Динамика двухстадийных каталитических реакций с кинетикой Марселина-Де Донде в открытой системе

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Динамика химических реакций зависит от кинетического закона и характеризуется временами релаксации, которые позволяют определить скорость и длительность их осуществления. М.И. Темкин проанализировал время релаксации простейшей двухстадийной каталитической реакции, протекающей квазистационарно в открытой изотермической системе по идеальному закону действующих масс. В данной статье исследованы особенности релаксационных процессов двухстадийных каталитических реакций, протекающих по неидеальному кинетическому закону Марселина-Де Донде, связывающему скорости реакции с химическими потенциалами реагентов.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Н. И. Кольцов

Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова

Author for correspondence.
Email: koltsovni@mail.ru
Russian Federation, Чебоксары

References

  1. Prigogine I., Defey R. Chemical thermodynamics. London. New York. Toronto: Longmans green and Co., 1954. [Пригожин И., Дефей Р. Химическая термодинамика. Новосибирск: Наука, 1966.]
  2. Киперман С.Л. Основы химической кинетики в гетерогенном катализе. М.: Химия, 1979.
  3. Marcelin R. Contribution à l’etude de la cinétique physico-chimique //Ann. Phys. 1915. V.3. № 9. P. 120.
  4. Donder T.D., Rysselberghe P. Thermodynamic theory of affinity. Stanford University Press, 1936. [Де Донде Т., Ван Риссельберг П. Термодинамическая теория сродства. М.: Металлургия, 1984.]
  5. Horn F., Jackson R. General mass action kinetics //Arch. Rat. Mech. Anal. 1972. V.47. P. 81.
  6. Feinberg M. On chemical kinetics of a certain class // Arch. Rat. Месh. Аnal. 1972. V.46. № 1. P. 1.
  7. Яблонский Г.С, Быков В.И., Горбань А.Н. Кинетические модели каталитических реакций. Новосибирск: Наука, 1983.
  8. Горбань А.Н. Обход равновесия (уравнения химической кинетики и их термодинамический анализ). Новосибирск: Наука, 1984.
  9. Горбань А.Н., Быков В.И., Яблонский Г.С. Очерки о химической релаксации. Новосибирск: Наука, 1986.
  10. Быков В.И., Цыбенова С.Б. Нелинейные модели химической кинетики. М.: КРАСАНД, 2011.
  11. Быков В.И. Моделирование критических явлений в химической кинетике. М.: URSS, 2014.
  12. Bykov V.I., Tsybenova S.B., Yablonsky G.S. Chemical complexity via simple models. Berlin. New York: Germany. De Gruyter, 2018.
  13. Акрамов Т.А., Быков В.И., Яблонский Г.С. Об исследовании динамических свойств неидеальных химических систем // Математические проблемы химии. Ч. 1. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1975. С. 206.
  14. Снаговский Ю.С. Общая форма кинетического закона и особенности вывода кинетических уравнений для области средних покрытий биографически неоднородной поверхности // Кинетика и катализ. 1980. Т. 21. № 1. С. 189.
  15. Чумаков Г.А., Слинько М.Г., Беляев В.Д. Сложные изменения скорости гетерогенных каталитических реакций // Докл. Акад. наук СССР. 1980. Т. 253. № 3. С. 653.
  16. Зыскин А.Г., Снаговский Ю.С., Слинько М.Г. Исследование динамических свойств гетерогенных каталитических систем. Замкнутая система, поверхность катализатора биографически неоднородна // Кинетика и катализ. 1981. Т. 22. № 4. С. 1031.
  17. 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. № 2. P. 23. https://doi.org/ 10.1134/S0012501619020039. [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 https://doi.org/10.31857/S0869-56524844441-446].
  18. Темкин М.И. Релаксация скорости двухстадийной каталитической реакции // Кинетика и катализ. 1976. Т. 17. № 5. С. 1095.
  19. Кольцов Н.И. Математическое моделирование каталитических реакций. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2007.
  20. Fedotov V.Kh., Kol’tsov N.I. Relaxation time estimates for multipath catalytic reactions // Russ J. Phys. Chem. B. 2014. V. 8. № 3. P. 309]. https://doi.org/:10.1134/S1990793114030191 [Федотов В.Х., Кольцов Н.И. Оценки времен релаксации многомаршрутных каталитических реакций // Хим. физика. 2014. Т.33. № 6. С. 18. https://doi.org/ 10.7868/S0207401X14060041.]
  21. Быков В.И., Горбань А.Н., Пушкарева Т.П. Особенности времен релаксации в реакции окисления СО на платине // Теоретич. и эксперимент. химия. 1982. Т. 18. № 4. С. 431.
  22. Шуб Ф.С., Кузнецов А.Д., Болышева Т.В., Темкин М.И. Процесс установления стационарной скорости синтеза метанола на цинкхромовом катализаторе // Кинетика и катализ. 1983. Т. 24. № 2. С. 385.
  23. Шапатина Е.Н., Кучаев В.Л., Темкин М.И. Релаксация скорости синтеза аммиака // Кинетика и катализ. 1985. Т. 26. № 3. С. 660.
  24. Fedotov V.Kh., Kol’tsov 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. № 5. P. 719. https://doi.org/10.1134/S1070427216050062 [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 // Журн. прикл. химии. 2016. Т. 89. № 5. С. 582.]
  25. Kol’tsov N.I. Relaxation Times of Chemical Reactions with Arbitrary Kinetics // Russ. J. Appl. Chem. 2022. V. 95. № 4. P. 499. https://doi.org/10.1134/S1070427222040048 [Кольцов Н.И. Времена релаксации химических реакций с произвольной кинетикой // Журн. прикл. химии. 2022. Т. 95. № 4. С. 437. https://doi.org/ 10.31857/ S004446182204003X]
  26. Kol’tsov N.I. Relaxation invariants of chemical reactions // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. 2022. V.135. № 5. P. 2307. https://doi.org/10.1007/s11144-022-02253-3
  27. Жоров Ю.М. Изомеризация углеводородов. М.: Химия, 1983.
  28. Рогинcкий С.3. Адсорбция и катализ на неоднородных поверхностях. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1948.
  29. 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 concentrations of intermediates of reaction (1) with kinetics of ZDM (x, z) at α = 0 and MDD (x*, z*) at α = β = 1 > 0 : 1 – z; 2 – x; 3 – z*; 4 – x*

Download (14KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dynamics of concentrations of intermediates of reaction (1) with kinetics of ZDM (x, z) at α = 0 and MDD (x*, z*) at α = β = –1 < 0: 1 – z; 2 – x; 3 – z*; 4 – x*.

Download (2KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dynamics of concentrations of intermediates of reaction (1) with kinetics of ZDM at α = 0 and MDD (x*, z*) at γ = 1.4286 > 0: 1 – z; 2 – x; 3 – z*; 4 – x*.

Download (2KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dynamics of concentrations of intermediates of reaction (1) with kinetics of ZDM at α = 0 and MDD (x*, z*) at γ = –1.4286 < 0: 1 – z; 2 – x; 3 – z*; 4 – x*.

Download (2KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dynamics of concentrations of intermediates of reaction (1) with kinetics of ZDM at α = 0 and MDD (x*, z*) at a11 = 2; a12 = 0; a21 = 0; a22 = 1: 1 – z; 2 – x; 3 – z*; 4 – x*.

Download (2KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dynamics of concentrations of intermediates of reaction (1) with kinetics of ZDM at α = 0 and MDD (x*, z*) at a11 = 0; a12 = 5; a21 = 0; a22 = 0: 1 – z; 2 – x; 3 – z*; 4 – x*.

Download (14KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dynamics of concentrations of intermediates of reaction (28) with kinetics of ZDM at α = 0 and MDD (x*, z*) at a11= 1, a12= 2: 1 – z; 2 – x; 3 – z*; 4 – x*.

Download (2KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Dynamics of concentrations of intermediates of reaction (28) with kinetics of ZDM at α = 0 and MDD (x*, z*) at a11= –1, a12= –2: 1 – z; 2 – x; 3 – z*; 4 – x*.

Download (2KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences