Реферат: Дискриминация гипотез по кинетическим экспериментам
, (1)
Поскольку , получим
, (2)
где Xk – степень конверсии k-того реагента.
Дифференциальная селективность sik определяется уравнением (3)
, (3)
где Rj – скорость реакции j, bij – стехиометрические коэффициенты i-того продукта в j-той реакции, bkj – тоже для k-того исходного реагента в j-той реакции. Величина sik > 0, так как bkj < 0. В стационарном реакторе полного смешения sik = Sij.
Анализ изменений селективности от концентраций реагентов (или от степени превращения Xk) полезен для предварительной дискриминации гипотез.
Пример. Рассмотрим две параллельные реакции и скорости R1 и R2 по итоговым уравнениям двух маршрутов в проточном реакторе полного смешения:
Рассмотрим селективность расходования реагента А по первой реакции
(4)
(,,).
(5)
Если реакции имеют простую кинетику, например, и ,
(6)
Поскольку , то из уравнения (6) следует, что sАА будет не зависеть от XA при n2 = n1, расти с увеличением XA при n2 > n1 и падать с ростом XA при n2 < n1.
Как видно из уравнений (5) и (6) при анализе зависимостей sik от Ck (XA) мы имеем дело с изменением отношения скоростей реакций (или сумм отношений скоростей в более сложных случаях). Отношения скоростей в многомаршрутных процессах с линейными механизмами в стационарных и квазистационарных условиях всегда существенно проще, чем выражения для Rp, поскольку многочленные полиномы, стоящие в знаменателе кинетических уравнений () при этом сокращаются. Рассмотрим этот вопрос подробнее.
Анализ узлов сопряжения
Все интермедиаты в реакционной сети, которые превращаются по двум и более стадиям, не считая обратной стадии образования интермедиата, образуют так называемые узлы сопряжения. Простейший узел – параллельно-последовательная реакция
Более сложный узел включает дополнительные интермедиаты:
Во всех случаях отношение R1/R2 намного более информативно для целей дискриминации, чем сами скорости R1 и R2.
Рассмотрим узел сопряжения (7)
, (7)
где wj – веса стадий j.
В стационарных условиях