ВЛИЯНИЕ ВИДА КИНЕТИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ НА ЧИСЛО ВНУТРЕННИХ СТАЦИОНАРНЫХ СОСТОЯНИЙ РЕАКЦИИ, ПРОТЕКАЮЩЕЙ ПО ЛИНЕЙНОЙ СТАДИЙНОЙ СХЕМЕ

B. V. Alekseev; N. I. Kol’tsov

doi:10.6060/rcj.2026702.11

B. V. Alekseev Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова
N. I. Kol’tsov Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2026702.11

Ключевые слова: линейная реакция, множественность и число внутренних стационарных состояний, закон действующих масс, неидеальная кинетика

Аннотация

Основной причиной возникновения критических явлений в химических реакциях является множественность внутренних стационарных состояний (ВСС), в которых концентрации всех участвующих в реакции веществ не равны нулю. В рамках идеального кинетического закона действующих масс множественность ВСС может возникать в реакциях с участием бимолекулярных стадий взаимодействия реагентов. Если стационарных состояний несколько, то они делятся на чередующиеся устойчивые и неустойчивые состояния. Известно, что для реакций, протекающих по типовым нелинейным двух- и трехстадийным схемам, число ВСС не может быть больше пяти. Реакции, протекающие по линейным стадийным схемам, характеризуются единственным стационарным состоянием и для описания множественности в таких реакциях необходимо использовать дополнительные предположения, вносящие нелинейность в их кинетические модели. При изучении некоторых химических реакций обнаружено нарушение закона действующих масс и существование нескольких ВСС, а также различных форм проявления множественности стационарных состояний и критических явлений типа автоколебаний. В связи с этим представляет интерес исследовать, как влияет неидеальная кинетика на число стационарных состояний химических реакций. В качестве неидеальной кинетики нашел применение кинетический закон (функция) Марселина-Де Донде, который позволил описать множественность с тремя и пятью стационарными состояниями в линейной обратимой двухстадийной реакции. В данной статье исследовано число ВСС для реакции, протекающей по линейной стадийной схеме, в связи с видом неидеальной кинетической функции. Установлено, что, если кинетическая функция монотонна, то множественность ВСС невозможна. Выявлен простейший вид неидеальной кинетической функции, допускающей девять ВСС.

Для цитирования:

Алексеев Б.В., Кольцов Н.И. Влияние вида кинетической функции на число внутренних стационарных состояний реакции, протекающей по линейной стадийной схеме. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2026. Т. LXX. № 2. С. 84-90. DOI: 10.6060/rcj.2026702.11.

Литература

Кольцов Н.И. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 8. С. 6-21. DOI: 10.6060/ivkkt.20236608.6793.

Яблонский Г.С., Быков В.И., Горбань А.Н. Кинетические модели каталитических реакций. Новосибирск: Наука. 1983. 254 с.

Быков В.И. Моделирование критических явлений в химической кинетике. М.: URSS. 2014. 328 с.

Constales D., Yablonsky G.S., D'hooge D.R., Thybaut J.W., Marin G.B. Advanced data analysis and modelling in chemical engineering. Amsterdam: Netherlands. Elsevier Inc. 2016. 399 p.

Bykov V.I., Tsybenova S.B., Yablonsky G.S. Chemical complexity via simple models. Berlin, New York: De Gruyter. 2018. 364 с. DOI: 10.1515/9783110464948.

Marin G.B., Yablonsky G.S., Constales D. Kinetics of Chemical Reactions: decoding complexity. Wienheim, Germany: Wiley-VCH. 2019. 464 p. DOI: 10.1002/9783527808397.

Кольцов Н.И., Федотов В.Х., Алексеев Б.В. // Журн. физ. химии. 1988. Т. 62. № 7. С. 1973-1975.

Кольцов Н.И., Алексеев Б.В., Кожевников И.В. Моделирование критических явлений в каталитических реакциях. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та. 1998. 185 с.

Marcelin R. // Ann. Phys. 1915. V. 3. N 9. P. 120-231. DOI: 10.1051/anphys/191509030120.

Van Rysselberghe Р. // J. Chem. Phys. 1958. V. 29. P. 640-647. DOI: 10.1063/1.1744552.

Horn F, Jackson R. // Arch. Rat. Mech. Anal. 1972. V. 47. P. 81-116. DOI: 10.1007/BF00251225.

Де Донде Т., Ван Риссельберг П. Термодинамическая теория сродства. М.: Металлургия. 1984. 134 с.

Быков В.И., Иванова А.Н. // Кинетика и катализ. 1986. Т. 27. № 1. С. 73-79.

Кольцов Н.И. // Журн. прикл. химии. 2021. Т. 94. №. 4. С. 535-539. DOI: 10.31857/S0044461821040137.

Кольцов Н.И. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 4. С. 404-409. DOI: 10.31857/S0453881121040055.

Кольцов Н.И. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 1. С. 3-8. DOI: 10.31857/S0207401X22010083.

Кольцов Н.И. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2022. Т. 66. № 1. С. 10-16. DOI: 10.6060/rcj.2022661.2.

Кольцов Н.И. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2022. Т. 66. № 2. С.3-7. DOI: 10.6060/rcj.2022662.1.

Кольцов Н.И. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 6. С. 724-726. DOI: 10.31857/S0453881122060065.

Кольцов Н.И. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2023. Т. 67. № 2. С. 21-27. DOI: 10.6060/rcj.2023672.2.