Простейшие представления о кинетике химических реакций

нескольким путям одновременно, называют параллельной.
-В последовательной реакции продукт, образующийся в одной стадии, является реагентом в другой.
-Если две стадии реакции противоположного направления происходят с соизмеримой вероятностью, то такую реакцию называют обратимой.
Существуют сложные реакции, сочетающие в себе два или все три названных типа.

Уравнения (1), полученные на основе анализа экспериментальных данных или на основе формальной кинетики, имеют физический смысл, если порядки реакции – простые положительные числа. Дробные порядки оказываются «кажущимися» и есть следствие сложного механизма реакции, не описываемого простой реакционной схемой.

(1)

(определенную совокупность стадий)
На основе схему формулируют математическую модель реакции (определяют число участников, число реакций и взаимосвязи между ними)
Решают полученную систему дифференциальных уравнений и получают кинетические кривые

Обратная задача химической кинетики

По экспериментальным данным рассчитывают кинетические параметры реакций (порядки реакций по реагентам, константы скоростей реакций. Т.е. задача состоит в том, чтобы установить механизм реакции.

в виде

(15)

(16)

Независимы только два уравнения. Первое уравнение интегрируется сразу

(17)

Из двух других следует

Уравнение материального баланса

(18)

(19)

(20)

Кинетические уравнения для продуктов интегрируются непосредственно

исключить выражение в квадратных скобках с помощью (17). Найдем

(21)

протекает в несколько стадий, то законы справедливы для каждой из стадий, а скорость сложного химического процесса определяется скоростью наиболее медленной реакцией. Эту реакцию называют лимитирующей стадией всего процесса.
Наиболее медленной стадией реакции может быть процесс иной природы

может быть следствием процессов на микроуровне

2.Эксперимент 3.Независимые модели

Эксперимент и ТНП:
Скорость химической реакции пропорциональна химическому сродству реакции

Изменения чисел молей веществ связаны стехиометрией

- химическая переменная, или степень полноты реакции, степень превращения

Химические сродство:

Химические потенциалы зависят от температуры, давления (напряжений), структурных параметров

Теплофизические и механические свойства: эксперимент; микромеханика

(1)

(2)

(3)

(4)

Диффузия и теплопередача в химической кинетике
3.Коробов В.И., Очков В.Ф. Химическая кинетика: введение с Mathcad/Maple/MCS, М.: Горячая линия – Телеком, 2009, 384 С.

реакция

Эндотермическая реакция

и изменение объема в ходе реакций

Изменение хода кривых при изменении температуры спекания

Условия спекания

(Ta= 1200, 1300, 1350, 1400 C)

определить характер распространения фронта горения; установить возможность стационарных режимов, исследовать их устойчивость; изучить структуру волны горения и др.

Простейшие модели основаны на следующих предположениях:
1) поле температур в волне горения одномерно; температура изменяется только в направлении перемещения фронта горения; температурные неоднородности, связанные с гетерогенностью системы, несущественны; 2) диффузионный перенос продукта горения в направлении перемещения фронта горения отсутствует и важен только для вида кинетической функции, определяющей характер тепловыделения; 3) скорость тепловыделения в зависимости от температуры при горении определяется обычными законами, справедливыми и для гомогенных реакций; в зоне реакции вещества не плавятся; 4) физические параметры не изменяются в ходе процесса [14, 15].

В.Е., Дураков В.Г., Прибытков Г.А., Белюк С.И., Свитич Ю.В., Голобоков Н.Н., Дехонова С.З. Электронно-лучевая наплавка износостойких композиционных покрытий на основе карбида титана // ФХОМ.1997, №2, с. 54-58

состояния Al+Cu

(10)

Добавляются уравнения химической кинетики

(9)

(11)