ВЛИЯНИЕ АВТОКАТАЛИТИЧЕСКИХ СТАДИЙ НА ДИНАМИКУ СОПРЯЖЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

  • Vladislav Kh. Fedotov Чувашский госуниверситет им. И.Н. Ульянова
  • Nikolay I. Kol'tsov Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
  • Petr M. Kosianov Тюменского индустриального университета в г. Нижневартовске
Ключевые слова: автокаталитические стадии, сопряженные химические реакции, динамика, положительный автокатализ, автоингибирование

Аннотация

Химические реакции, протекающие по нелинейным механизмам, содержащим стадии взаимодействия различных реагентов (обратные связи), могут демонстрировать необычные кинетические свойства - множественность равновесий (гистерезисы различной формы на зависимостях «скорость-параметр»), изменение времени движения к равновесиям (медленные или быстрые релаксации), незатухающие колебания (регулярные, нерегулярные) и др. Все эти критические явления, как правило, связаны с возникновением неустойчивых равновесий в исследуемых реакциях. С кинетической точки зрения одной из основных причин неустойчивости является наличие в механизме реакции автокаталитических стадий. Поэтому представляет интерес исследовать влияние автокаталитических стадий на кинетику химических реакций, особенно вдали от равновесия. В связи с этим в данной работе сопоставлены динамические характеристики типовых сопряженных реакций, протекающих по неавтокаталитическим и автокаталитическим механизмам в изотермическом реакторе идеального смешивания в одинаковых условиях. Показано, что кинетика этих реакций отличается: автокатализ может сдвигать равновесие, изменять время релаксации и скорость типовых реакций. В необратимой последовательной реакции (вдали от равновесия) автокатализ сдвигает равновесие в сторону увеличения доли занятой поверхности катализатора и скорости реакции - преобладает положительный автокатализ. По мере нарастания обратимых процессов равновесие сдвигается в другую сторону, реакция замедляется и начинает преобладать автоингибирование. В параллельных сопряженных реакциях отрицательный автокатализ не наблюдается. В обоих типах рассмотренных сопряженных реакций максимальное положительное изменение концентраций и скорости за счет автокатализа наблюдается, когда эти реакции необратимы.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Литература

Denisov Е.Т. Kinetics of homogeneous chemical reactions. М.: Vyssh. Shk. 1988. 391 p. (in Russian).

Slesarev V.I. Chemistry: Basics of chemistry of life. SPb: Khimizdat. 2000. 768 p. (in Russian).

Romanovsky B.V. Basics of chemical kinetics. М.: Examen. 2006. 415 p. (in Russian).

Prigozhin I., Condepudi D. Modern thermodynamics. From heat engines to dissipative structures. М.: Mir. 2002. 461 p. (in Russian).

Bykov V.I., Tsybenova S.B. Nonlinear models of chemical kinetics. М.: KRASAND. 2011. 400 p. (in Russian).

Bykov V.I. Modeling of critical phenomena in chemical kinetics. М.: URSS. 2014. 328 p. (in Russian).

Bykov V.I., Tsybenova S.B., Yablonsky G.S. Chemical complexity via simple models. Berlin. New York: Germany. De Gruyter. 2018. 364 p.

Alexeev B.V., Kol'tsov N.I. Criterion for the multiplicity of steady states of single-path catalytic reactions with several conservation laws. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2007. V. 5. N 2. P. 82-85 (in Russian).

Fedotov V.Kh., Kol'tsov N.I. Extended kinetic portrait of a linear two-stage reaction. Vestn. Kazan Gos. Tekhn. Un-ta. 2013. V. 16. N 24. P. 17-22 (in Russian).

Fedotov V. Kh., Kol'tsov N.I. Full kinetic portrait of a two-stage catalytic reaction. Vestn. Kazan Gos. Tekhn. Un-ta. 2014. V. 17. N 9. P. 12-16 (in Russian).

Fedotov V. Kh., Kol'tsov N.I. Kinetics of reduced models of catalytic reactions. Khim. Fizika. 2015. V. 34. N 11. P. 18-26 (in Russian).

Fedotov V. Kh., Kol'tsov N.I. Kinetics of redused models of catalytic reactions. Rus. Journ. Phys. Chem. B. 2015. V. 10. N 6. P. 875-883.

Кольцов Н.И. Chaotic oscillations in a four-stage chemical reaction. Khim. Fizika. 2017. V. 36. N 11. P. 79-80 (in Russian).

Kol'tsov N.I. Chaotic oscillation in for-step chemical reaction. Rus. Journ. Phys. Chem. B. 2017. V. 11. N 6. P.1047-1048.

Fedotov V. Kh., Kol'tsov N.I. Chaotic oscillations in a simple heterogeneous catalytic reaction. Butlerov Soob-shch. 2017. V. 50. N 6. P. 30-33 (in Russian).

Fedotov V.Kh., Kol'tsov N.I. The simplest one-dimensional models of chaos. Vestn. Tekhnol. Un-ta. 2017. V. 20. N 19. P. 103-106 (in Russian).

Koltsov N.I. Chaotic oscillations in a simplest chemical reaction. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2018. V. 61. N 4-5. P. 133-135 (in Russian).

Fedotov V. Kh., Kol'tsov N.I. Two-dimensional chaos in a chemical reaction. Khim. Fizika. 2018. V. 37. N 6. P. 91-93 (in Russian).

Fedotov V. Kh., Kol'tsov N.I. Two dimensional chaos in chemical reaction. Rus. Journ. Phys. Chem. B. 2018. V. 12. N 3. P. 590-592.

Fedotov V. Kh., Kol'tsov N.I. Evaluation of nonlinear times of relaxation of catalytic reactions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2014. V. 57. N 2. P. 63-67 (in Russian).

Fedotov V. Kh., Kol'tsov N.I. Estimates of relaxation times of multi-route catalytic reactions. Khim. Fizika. 2014. V. 33. N 6. P. 18-26 (in Russian).

Fedotov V.Kh., Kol'tsov N.I. Relaxation time estimates for multipath catalytic reactions. Rus. Journ. Phys. Chem. B. 2014. V. 8. N 3. P. 309-316.

Zeldovich Y.B. Proof of the uniqueness of the solution of the equations of the law of masses. Zhurn. Fiz. Khim. 1938. V. 11. N 5. P. 685-687 (in Russian).

Опубликован
2020-02-08
Как цитировать
Fedotov, V. K., Kol’tsov, N. I., & Kosianov, P. M. (2020). ВЛИЯНИЕ АВТОКАТАЛИТИЧЕСКИХ СТАДИЙ НА ДИНАМИКУ СОПРЯЖЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 63(2), 14-20. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20206302.6053
Раздел
ХИМИЯ неорганич., органич., аналитич., физич., коллоидная, высокомол. соединений

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)