КнигоПровод.Ru25.11.2024

/Наука и Техника/Физика

Кинетика химических реакций: Учебное пособие — Семиохин И. А., Страхов Б. В., Осипов А. И.
 Кинетика химических реакций: Учебное пособие
Семиохин И. А., Страхов Б. В., Осипов А. И.
год издания — 1995, кол-во страниц — 351, ISBN — 5-211-03051-6, тираж — 2000, язык — русский, тип обложки — твёрд., масса книги — 390 гр., издательство — МГУ
КНИГА СНЯТА С ПРОДАЖИ
Сохранность книги — хорошая

Р е ц е н з е н т ы:
д-р хим. наук, проф. В. И. Цирельников
каф. физической химии МХТУ им. Д. И. Менделеева

Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Московского университета

Формат 60x90 1/16. Бумага офс. кн.-жур. Печать офсетная
ключевые слова — кинетик, каталит, неупруг, неравновесн, молекул, воспламенен, вытеснен, перемешиван, диполь, квадруполь, леннард-джонс, больцман, распределен, пробег, перенос, теплопроводн, вязкост, диффуз, траутца-льюис, адиабатическ, туннелиров, колебатель, термодинам

В учебном пособии излагаются основные разделы обычной (феноменочогической) кинетики с применением к реакциям в различных агрегатных состояниях, современные представления теории химической кинетики, основы кинетики элементарных процессов, кинетика каталитических реакций, включая реакции в потоке, кинетика реакций с нетермическим характером активации.

Для студентов химических факультетов университетов, химико-технологических институтов.

Предлагаемое учебное пособие написано на основе лекций по кинетике химических реакций и элементарных процессов, читаемых авторами студентам и аспирантам химического и физического факультетов МГУ, а также слушателям ФПК, проходящим стажировку на этих факультетах.

Цель учебного пособия — дать студентам и аспирантам представление о теоретических основах и современном состоянии кинетики химических реакций. В связи с этим основное внимание уделено таким вопросам, как основы феноменологической кинетики в применении к гомогенным и гетерогенным реакциям, каталитическим реакциям и реакциям с нетермической активацией. На примере простейших необратимых реакций рассмотрена кинетика реакций в потоке. Значительную часть пособия занимает обсуждение процессов обмена энергией при неупругих столкновениях и химических превращениях. Обстоятельно рассмотрены методы расчёта поверхностей потенциальной энергии и констант скорости реакций.

Задача учебного пособия — сформировать у студентов и аспирантов современные представления о кинетике и механизмах химических реакций, о методах расчёта констант скорости различных (включая и кинетически неравновесные) процессов, путём сопоставления скоростей термических и нетермических реакций дать возможность рационально применять последние для осуществления ряда процессов, не реализуемых в термических условиях…

ПРЕДИСЛОВИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие3
 
РАЗДЕЛ I
ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА
 
Глава 1. Основные понятия4
§ 1. Предмет химической кинетики4
§ 2. Скорость химической реакции5
§ 3. Основной постулат химической кинетики6
§ 4. Элементарные реакции. Молекулярность процесса7
§ 5. Кинетическое уравнение сложной химической реакции8
§ 6. Зависимость скорости реакции от температуры. Энергия
активации9
 
Глава 2. Кинетический анализ простых необратимых реакций11
§ 1. Реакции первого порядка11
§ 2. Реакции второго порядка14
§ 3. Реакции третьего порядка16
§ 4. Реакции n-то порядка17
§ 5. Реакции нулевого порядка18
§ 6. Методы определения порядка и констант скорости реакций
по экспериментальным данным18
 
Глава 5. Кинетический анализ сложных реакций23
§ 1. Принцип независимости элементарных реакций23
§ 2. Обратимые реакции первого порядка24
§ 3. Параллельные реакции первого порядка26
§ 4. Последовательные реакции первого порядка28
§ 5. Механизм сложных реакций. Принцип стационарных
концентраций32
 
Глава 4. Цепные реакции37
§ 1. Основные понятия37
§ 2. Классификация элементарных стадий38
§ 3. Неразветвлённые цепные реакции39
    1. Кинетика неразветвлённых цепных реакций40
    2. Обрыв цепей41
§ 4. Разветвлённые цепные реакции42
    1. Предельные явления42
    2. Кинетика разветвлённых цепных реакций43
    3. Механизм разветвлённой цепной реакции. Метод
       частично-стационарных концентраций Н. Н. Семёнова44
    4. Верхний и нижний пределы воспламенения. Их зависимость
       от температуры46
    5. Реакции с вырожденным разветвлением цепей48
§ 5. Самовоспламенение49
    1. Цепной взрыв49
    2. Тепловой взрыв50
    3. Третий предел воспламенения53
§ 6. Энергетические цепи54
 
Глава 5. Кинетика реакций в потоке55
§ 1. Режимы идеального вытеснения и перемешивания55
§ 2. Общие уравнения динамики и кинетики реакций в режиме
идеального вытеснения56
§ 3. Кинетическое уравнение необратимой реакции первого
порядка в режиме идеального вытеснения59
§ 4. Кинетика реакций в режиме идеального перемешивания61
§ 5. Кинетическое уравнение необратимой реакции первого
порядка в режиме идеального перемешивания63
 
РАЗДЕЛ II
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ
 
Глава 6. Динамика двойного столкновения66
§ 1. Классификация реакций в химической кинетике66
§ 2. Типы двойных столкновений67
§ 3. Упругое центральное столкновение68
§ 4. Неупругое центральное столкновение70
§ 5. Упругое столкновение в лабораторной системе координат и
в системе центра масс72
§ 6. Энергия межмолекулярного взаимодействия73
    1. Взаимодействие двух ионов74
    2. Ион-дипольное взаимодействие74
    3. Взаимодействие двух диполей75
    4. Ион-квадрупольное и диполь-квадрупольное взаимодействия75
    5. Взаимодействие неполярных молекул с ионами, диполями и
       квадруполями76
§ 7. Потенциальная энергия изолированной пары частиц77
    1. Молекулярные модели77
    2. Уравнение Ми. Потенциал Леннард-Джонса79
 
Глава 7. Элементы кинетической теории газов81
§ 1. Распределение молекул по энергетическим состояниям. Закон
Больцмана81
§ 2. Распределение молекул идеального газа по скоростям
поступательного движения. Закон Максвелла-Больцмана85
§ 3. Кинематические характеристики молекулярного движения88
    1. Эффективное сечение столкновений. Средняя длина
       свободного пробега88
    2. Частота столкновений в системе упругих шаров89
    3. Средняя длина пробега молекул в данном направлении после
       последнего столкновения91
§ 4. Процессы переноса в газах93
    1. Общее уравнение переноса93
    2. Теплопроводность94
    3. Вязкость94
    4. Диффузия газов95
    5. Связь между коэффициентами переноса97
 
Глава 8. Теория столкновений и бимолекулярные реакции98
§ 1. Статистическая (макроскопическая) константа скорости98
    1. Статистическая, микроскопическая и уровневая константы
       скорости98
    2. Опыты с рассеянием молекулярного пучка99
    3. Различные выражения для статистической константы скорости100
    4. Модель упругих шаров (жёстких сфер). Уравнение
       Траутца-Льюиса102
    5. Энергия активации. Нормальные реакции104
    6. Реакции, сечения которых слабо зависят от температуры105
    7. Процессы с участием электронов105
§ 2. Кинетическое уравнение Больцмана106
    1. Неравновесная функция распределения106
    2. Интеграл столкновений107
    3. Уравнение Больцмана с учётом химических превращений109
 
Глава 9. Методы расчёта поверхностей потенциальной энергии и
констант скорости реакций		111
§ 1. Поверхности потенциальной энергии (ППЭ)111
    1. Адиабатическое приближение111
    2. Характеристика методов расчёта ППЭ112
    3. Полуэмпирические методы расчёта ППЭ11&
    4. Общие принципы неэмпирических методов расчёта ППЭ122
    5. Роль симметрии системы в кинетике реакций127
    6. Распределение энергии среди продуктов обменной реакции
       типа A+BC  AB + C129
§ 2. Статистические методы расчёта констант скорости132
    1. Основные методы132
    2. Метод переходного состояния (МПС)133
    3. Явление туннелирования в химических реакциях136
    4. Влияние колебательного возбуждения частиц на скорость
       обменной реакции А+ВС140
    5. Изотопные эффекты в скоростях реакций141
    6. Сравнение метода переходного состояния с теорией
       столкновений144
       А. Взаимодействие двух атомов144
       Б. Другие типы реакций145
    7. Термодинамический аспект метода переходного состояния146
    8. Статистическая теория Лайта147
    9. Динамический метод149
    10. Сравнение метода переходного состояния с динамическим
       методом расчёта150
    11. Неадидбатические процессы151
 
Глава 10. Мономолекулярные реакции152
§ 1. Введение152
§ 2. Теория Линдемана153
§ 3. Теория Хиншельвуда155
§ 4. Теория Касселя и Слэтера158
§ 5. Теория Маркуса-Раиса160
    1. Основные предпосылки160
    2. Классификация энергий и степеней свободы160
    3. Вычисление dk1/dk2162
    4. Константа скорости образования активированных комплексов162
    5. Эффективная константа kI165
 
Глава 11. Тримолекулярные реакции167
§ 1. Введение167
§ 2, Химическая активация167
§ 3. Рекомбинация атомов169
§ 4. Реакции ассоциации с участием молекул171
§ 5. Реакции между валентно-насыщенными молекулами172
    1. Теория столкновений172
    2. Теория активированного комплекса174
 
РАЗДЕЛ III
КИНЕТИКА РЕАКЦИЙ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ ФАЗАХ
 
Глава 12. Реакции в растворах176
§ 1. Простейшая молекулярная модель жидкостей176
§ 2. Энергия взаимодействия в жидких системах178
§ 3. Образование ионных пар в водных растворах178
§ 4. Число столкновений между ионами в растворе179
§ 5. Применение теории столкновений179
§ 6. Применение теории активированного комплекса181
    1. Соотношение между константами скорости181
    2. Энергии активации в газовой фазе и в растворе182
§ 7. Ионные реакции. Уравнение Бренстеда-Бьеррума184
 
Глава 13. Быстрые реакции в растворах187
§ 1. Введение187
§ 2. Энергетика быстрых реакций188
    1. Критическая энергия188
    2. Вклады различных факторов в критическую энергию188
§ 3. Реакции, лимитируемые диффузией190
    1. Диффузия нейтральных частиц190
    2. Диффузия заряженных частиц192
    3. Туннельный эффект в реакциях переноса протона193
§ 4. Времена релаксации, их связь с константами скорости
реакций194
    1. Реакция первого порядка194
    2. Реакция A+B  C196
§ 5. Механизмы быстрых реакций в водных растворах197
 
Глава 14. Гетерогенные реакции199
§ 1. Скорость диффузии199
§ 2. Скорость растворения твёрдых тел200
§ 3. Диффузионная и кинетическая области гетерогенного
процесса201
§ 4. Роль адсорбции в поверхностной реакции202
§ 5. Представление о кинетике кристаллизации204
§ 6. Кинетика топохимических реакций205
 
РАЗДЕЛ IV
КИНЕТИКА КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
 
Глава 15. Гомогенные каталитические реакции209
§ 1. Кинетика гомогенных каталитических реакций209
§ 2. Автокаталитические реакции211
§ 3, Ферментативные реакции214
1. Уравнение Михаэлиса-Ментен214
2. Определение кинетических параметров по экспериментальным
данным215
3. Ингибирование ферментативных реакций216
 
Глава 16. Кислотно-основной катализ221
§ 1. Специфический кислотный катализ222
§ 2. Кинетика реакций специфического кислотного катализа224
§ 3. Общий кислотный катализ226
§ 4. Кинетика реакций общего кислотного катализа227
§ 5. Специфический основной катализ227
§ 6. Кинетика реакций специфического основного катализа229
§ 7. Общий основной катализ230
§ 8. Кинетика реакций общего основного катализа231
§ 9. Соотношения Бренстеда232
 
Глава 17. Гетерогенные каталитические реакции233
§ 1. Процессы активации233
§ 2. Кинетические уравнения элементарных реакций233
§ 3. Кинетические уравнения химических реакций на однородных
поверхностях235
§ 4. Кинетические уравнения химических реакций на
неоднородных поверхностях237
§ 5. Роль диффузии в кинетике гетерогенных каталитических
реакций238
    1. Внешняя диффузионная область239
    2. Внутренняя диффузионная область. Уравнения Зельдовича
       и Тиле240
    3. Параметр Тиле как критерий перехода реакции в
       кинетическую область243
§ 6. Кинетика гетерогенных каталитических реакций в потоке.
Режим идеального вытеснения246
 
РАЗДЕЛ V
КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ ОБМЕНА ЭНЕРГИЕЙ
 
Глава 18. Релаксационные процессы в газах249
§ 1. Время релаксации. Простейшее релаксационное уравнение249
§ 2. Поступательная релаксация250
§ 3. Вращательная релаксация252
§ 4. Колебательная релаксация255
§ 5. Время установления равновесной диссоциации262
 
Глава 19. Обмен энергией при столкновениях263
§ 1. Введение263
§ 2. Обмен колебательной и поступательной энергиями263
§ 3. Колебательно-вращательные переходы266
§ 4. Межмолекулярный колебательный обмен267
§ 5. Внутримолекулярный колебательный обмен269
 
Глава 20. Кинетика колебательных переходов270
§ 1. Общий вид кинетических уравнений для VT-процессов270
§ 2. Кинетические уравнения для VV-обмена271
§ 3. Свойства кинетических уравнений272
    1. Сохранение числа частиц при VT-процессах272
    2. Сохранение числа частиц при VV-обмене273
    3. Стационарное состояние при VT-процессах274
    4. Стационарное состояние при VV-обмене274
§ 4. Релаксация колебательной энергии277
    1. Одноквантовые переходы в системе с гармоническими
       осцилляторами277
    2. Учёт ангармоничности278
 
Глава 21. Кинетика распределения молекул по колебательным уровням279
§ 1. Вид кинетических уравнений в системе гармонических
осцилляторов при одноквантовых переходах279
    1. VT-процессы279
    2. VV-обмен280
    3. Общий случай VT- и VV-процессов281
§ 2. Ангармонические осцилляторы282
§ 3. Стационарные распределения молекул в неизолированных
системах283
    1. Радиационные осцилляторы283
    2. Системы с источниками колебательно-возбуждённых частиц284
    3. Поле резонансного лазерного излучения285
 
РАЗДЕЛ VI
КИНЕТИКА РЕАКЦИЙ С НЕТЕРМИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРОМ
АКТИВАЦИИ
 
Глава 22. Фотохимические реакции287
§ 1. Основные законы фотохимии287
§ 2. Квантовый выход и классификация фотохимических процессов288
§ 3. Процессы, протекающие при фотовозбуждении молекул289
§ 4. Пути первичного превращения электронно-возбуждённой
молекулы291
§ 5. Кинетика флуоресценции293
§ 6. Вторичные процессы при фотохимических реакциях294
§ 7. Кинетика реакций фотопереноса протона296
§ 8. Различие в кинетике фотохимических и термических реакций298
§ 9. Основные типы фотохимических превращений299
 
Глава 23. Селективное действие ИК-лазерного излучения на
молекулярные системы		300
§ 1. Система гармонических осцилляторов300
§ 2. Система ангармонических осцилляторов302
§ 3. Столкновительная диссоциация302
§ 4. Пороговые эффекты в столкновительных лазеро-химических
реакциях303
§ 5. Бесстолкновительная (когерентная) диссоциация304
§ 6. Радиационно-столкновительная диссоциация305
§ 7. Лазерное разделение изотопов306
    1. Столкновительные процессы306
    2. Радиационно-столкновительные процессы306
 
Глава 24. Кинетика реакций в электрических разрядах308
§ 1. Электронное возбуждение молекул308
§ 2. Константы скорости электронного возбуждения и ионизации
молекул310
§ 3. Возбуждение колебаний и вращений молекул электронным
ударом311
§ 4. Основные типы электрического разряда. Плазменное
состояние материи311
§ 5. Основные принципы кинетики химических реакций в разрядах314
§ 6. Энергетическая эффективность химического действия разряда316
§ 7. Теория «энергетического катализа»317
§ 8. Кинетика ионизации молекулярного водорода в плазме
импульсного разряда318
 
Глава 25. Кинетика радиационно-химических реакций324
§ 1. Введение324
§ 2. Первичные процессы радиационно-химических реакций325
§ 3. Вторичные процессы328
§ 4. Особенности кинетики радиационно-химических реакций329
§ 5. Примеры некоторых радиационно-химических реакций в
газовой фазе332
 
Литература334
Предметный указатель336
Оглавление342

Книги на ту же тему

  1. Химическая и биологическая кинетика: избранные труды: в 2 томах (комплект из 2 книг), Эмануэль Н. М., 2006
  2. Экспериментальные методы химической кинетики: Учебное пособие для университетов, Сергеев Г. Б., Казанская Н. Ф., Ужинов Б. М., Паписова B. И., Гурман В. С., Мелузова Г. Б., Зенин C. В., Романов В. В., 1971
  3. Кинетика дезактивации катализаторов: Математические модели и их применение, Островский Н. М., 2001
  4. Экспериментальные методы химической кинетики. Учебное пособие для студентов вузов, Эмануэль Н. М., Сергеев Г. Б., ред., 1980
  5. Кинетика модельных реакций гетерогенного катализа, Яблонский Г. С., Быков В. И., Елохин В. И., 1984
  6. Теория цепных процессов, Акулов Н. С., 1951
  7. Макромолекулярные реакции в расплавах и смесях полимеров: теория и эксперимент, Платэ Н. А., Литманович А. Д., Кудрявцев Я. В., 2008
  8. Сборник примеров и задач по физической химии. Учебное пособие для химико-технологических вузов. — 4-е изд., доп. и перераб., Киселева Е. В., Каретников Г. С., Кудряшов И. В., 1976
  9. Устойчивость химических реакторов, Перлмуттер Д., 1976
  10. Механизм реакций и строение органических соединений, Ингольд К. К., 1959
  11. Физическая химия, Стромберг А. Г., Семченко Д. П., 1973
  12. Начала современной химии, Рэмсден Э. Н., 1989
  13. Возбуждённые частицы в химической кинетике, Бамфорд К., Типпер К., ред., 1973
  14. Физика химически активной плазмы, Русанов В. Д., Фридман А. А., 1984
© 1913—2013 КнигоПровод.Ruhttp://knigoprovod.ru