Küsimus:
Mis on minimaalne, kuid keemiliselt tähenduslik kineetiline süsteem võnkuvaks reaktsiooniks?
F'x
2012-05-06 00:49:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Võnkuvad reaktsioonid on keemia naljakas aspekt. Olen püüdnud leida erinevaid lihtsustatud kineetilisi mudeleid võnkuvate reaktsioonide kohta, näiteks Belouzov-Zhabotinsky, Briggs – Rauscheri või Bray – Liebhafsky reaktsioonid, et oleks võimalik neid uurida. Seni leitud mudelid on aga kas liiga keerulised (arvestatakse 8 või enama liigiga) või on neil on keemiline tähtsus vähe. Teise juhtumi näitel vastab Balli 1994. aasta mudel [1] järgmisele:

enter image description here

enter image description here

Kuigi see on kasulik ja toob mudelisse kena ringikujulisuse, luues võimaliku tagasiside, on see kaotanud igasuguse keemilise mõistuse - see tähendab, et selle mudeli liikide ja tõelise võnkesüsteemi vahel ei saa mingit vastavust tuvastada.

Niisiis, minu küsimus on järgmine: mis on kõige lihtsam teadaolev keemiliselt tähenduslik võnkumisreaktsiooni mudel?


[1 ] Ball, P. 1994 Molekulaarmaailma kujundamine: keemia piiril . Princeton, NJ: Princetoni ülikooli kirjastus.

"Keemiliselt tähenduslik" pole võib-olla hea väljend. Samuti on enamik orgaanilisi ja anorgaanilisi reaktsioone palju (palju) keerulisemad kui õpikutes näete, seega on 8 liigiga reaktsioonisüsteem väga lihtne ...
Kolm vastused:
#1
+17
Nathaniel
2012-05-06 19:17:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ma pole kindel, kas see on see, mida otsite (see võib siiski olla liiga abstraktne), kuid võnkumisi võib esineda Gray-Scotti süsteemis, mis on $ $ A + 2B \ kuni 3B \\ B \ kuni P, $$, kus $ P $ on inertne toode, ja eeldatakse, et reaktsioon toimub voolureaktoris, mis varustab A, andes dünaamika $$ \ begin {align} \ frac { \ mathrm da} {\ mathrm dt} & = f (1-a) - ab ^ 2; \\\ frac {\ mathrm db} {\ mathrm dt} & = ab ^ 2 - (f + k) b, \ \\ end {align} $$ kus $ f $ on voolureaktori poolt määratud kiirus, $ k $ on reaktsiooni $ B \ kuni P $ kiirus ja autokatalüütilise reaktsiooni kiiruskonstant on seatud väärtusele 1 ilma üldise kaotuseta, skaleerides $ f $ ja $ k $ selle suhtes.

Parameetrite $ f $ ja $ k $ sobiva valiku korral võib võnkumine juhtuda, kuna $ B $ kontsentratsioon suureneb autokatalüütiliselt, kuid siis ületab see oma toiduallikat (st A kontsentratsiooni), mis seejärel koguneb uuesti, võimaldades tsükkel korduda.

See ei pruugi teile meeldida trimolekulaarset sammu, kuid olen leidnud, et teil on tavaliselt sarnane käitumine, kui jagate selle millekski näiteks $$ A + B \ kuni C + B \\ B + C \ kuni 2B \\ B \ kuni P. $$ ( Lihtsalt $ A + B \ kasutamine 2B $ -ni ei toimi, kuna selle kineetikal pole õiget sorti mittelineaarsust.)

Ma ütleksin, et sellel on Palli mudeli ees eelis, mida te postitatud, et see järgib termodünaamika seadusi. (Vähemalt sellest, mida näitasite oma küsimuses, tundub mulle, et Balli mudel võnkub ainult seetõttu, et vastupidised reaktsioonid on unarusse jäetud, ja kui neid ei oleks, peaks see minema tasakaalu, sest see on suletud süsteem.) See teeb selgeks, et teil on vaja võnkumiseks toiteallikat ($ A $) ja illustreerib võnkekäitumise ja autokatalüütilise kineetika vahelist seost.

Ma arvan, et saate seda muuta suletud süsteemiks, kusjuures $ A $ pakkumine tuleb mõnede eelkäijate liikide lagunemisest - nii umbes $ R \ kuni A; $ $ A + 2B \ kuni 3B; $ $ A \ P-le; $ $ B \ P-le. Kui alustate suure algse $ R $ pakkumisega, peaks olema režiim, milles $ B $ kõigub, kui $ R $ laguneb.
Reaktsioonisüsteem $ A + 2B \ rightleftharpoons 3B; B \ rightleftharpoons P $ nimetatakse ka Schlögli mudeliks ja seda on [üsna ulatuslikult uuritud] (http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/6/39/925.abstract?sid=70d862c2-4d60-4434- b7ad-b2675143a0fb) hästi segatud tingimustes. Selle reaktsiooni väikesed modifikatsioonid võivad panna selle võnkuma.
#2
+8
F'x
2012-05-15 01:05:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pärast mõningaid täiendavaid uuringuid näib Oregonator olevat "kõige lihtsam realistlik mudel võnkuva Belousovi-Zhabotinski (BZ) reaktsiooni keemilisest dünaamikast" või mõni muu võnkuv reaktsioon, mille ma võiksin üles otsida. Seda kirjeldatakse artiklis Field and Noyes (1974) [1] ja selle nimi on võetud Oregoni ülikoolist, kus need teadlased töötasid.

Seda kirjeldavad järgmised reaktsioonid:

enter image description here

kus iga üksus vastab reaalses süsteemis olevale keemilisele liigile: X = HBrO 2 , Y = Br - , Z = Ce (IV), A = BrO 3 - , B = CH 2 (COOH) 2 ja P = HOBr või BrCH (COOH) 2 .


[1] RJ Field, RM Noyes, „Võnkumised keemilistes süsteemides IV. Piirake tsükli käitumist reaalse keemilise reaktsiooni mudelis ”, J. Chem. Phys. 60 (1974) 1877–844.

#3
+2
edison1093
2014-05-26 19:37:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

@ F'x: Balli süsteemi kolme reaktsiooni korral ei saa kuidagi määrata liikidele $ A $, $ B $, $ C $ tasuta energiaväärtusi, et reaktiivliikide vaba energia kokku on alati suurem kui tooteliigi kombineeritud vaba energia.

nt Proovige seda saidil Wolfram Alpha: lahendage (A + B)> 2A, (B + C)> 2B, (C + A)> 2C

Seetõttu ütleksin termodünaamika seisukohast, et palli reaktsioonisüsteem on vale.



See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...