Метод квазистационарности Боденштейна - Семенова

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

 «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВИРСИТЕТ»

Химический факультет

Кафедра физической химии

Тема реферата

Реферат по физической химии

Студент 1 группы 2 курса                                      

Руководитель: д.х.н., доц.        Козадёров Олег Александрович

Воронеж 2018

Оглавление

Введение        3

Метод квазистационарности Боденштейна-Семенова        4

Вывод        6

Список литературы        7

Введение

Чтобы кинетически описать даже простейшую одностороннюю двухстадийную молекулярную реакцию следует составить и решить систему дифференциальных уравнений. Если число стадий будет более двух и некоторые будут являться бимолекулярными или тримолекулярными, то математические соотношения усложнятся. В связи с этим  в химической кинетике используются приближенные методы, которые позволяют упростить математические расчеты. Таким методом является метод стационарных концентраций Боденштейна. Этот метод, несмотря на появившуюся возможность численного интегрирования системы уравнений с помощью ЭВМ не утратил своего значения. Но при использовании данного подхода уравнения становятся приближенными,  неизбежна потеря информации. Впервые он был применен в 1913 году Максом  Боденштейном.

Данный метод применяется при изучении последовательных, последовательно-параллельных и цепных реакций, если промежуточные частицы, которые возникают в ходе процесса, обладают высокой реакционной способностью. В химии такие процессы широко распространены, а именно: каталитические реакции и реакции с участием свободных радикалов.

Характерной особенностью сложных реакций, идущих с участием активных промежуточных частиц, является быстрое установление в системе стационарного режима, когда разность между скоростями возникновения и расходования промежуточных частиц становится малой по сравнению с этими скоростями. Концентрация промежуточных частиц, отвечающая этому режиму, называется стационарной. Принимается, что концентрация стационарна на протяжении всего процесса. Метод стационарных состояний позволяет заменить дифференциальные уравнения для концентраций промежуточных частиц алгебраическими.

Метод квазистационарности Боденштейна-Семенова.

Если решение нельзя получить в аналитическом виде, то вывод кинетического уравнения возможен, если искать решение используя  приближенные методы квазистационарных и квазиравновесных концентраций.

1. Приближение квазистационарных концентраций используют, когда в ходе реакции образуются неустойчивые промежуточные вещества. Если скорость распада этих веществ намного превышает скорость их образования, то концентрация этих веществ в любой момент времени мала. Если концентрация мала, то будет и скорость ее изменения мала.
2. Квазиравновесное приближение используют в том случае, если  одна из реакций – обратимая и равновесие устанавливается быстро и медленно нарушается.

Из этого следует, если скорости расходования и образования всех промежуточных веществ равны, в течение всего времени протекания процесса в стационарном режиме, то

 Ci = const; d Ci /dt = 0,

где Ci – концентрация промежуточного соединения в момент времени t.

Метод квазистационарных или квазиравновесных концентраций, разработанный Боденштейном и развитый Семеновым позволяет убрать из рассмотрения промежуточные вещества и тем самым привести систему из дифференциальных к алгебраическим кинетическим уравнениям.