МАКРОКИНЕ́ТИКА
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
МАКРОКИНЕ́ТИКА (химическая кинетика макроскопических процессов), раздел физич. химии и химич. физики, описывающий закономерности протекания химич. превращений в их взаимосвязи с процессами переноса вещества (массы), энергии, электрич. заряда, импульса и др., вызванными различием условий протекания химич. реакции в разл. точках макроскопич. системы или условиями на её границах. М. включает в себя теорию диффузионно-контролируемых реакций (диффузионная кинетика), теорию химич. реакторов, теорию горения и взрыва, кинетику гетерогенно-каталитич. реакций на пористых катализаторах и др. Методы анализа М. используются и развиваются в химич. технологии для проектирования аппаратов и моделирования технологич. процессов (растворение, кристаллизация, сушка, обжиг, полимеризация и др.), в электрохимии (электрохимич. кинетика), в материаловедении (коррозия металлов, деструкция полимеров), при описании химич. превращений в биологич. объектах (мембранах, клетках, органах и др. биологич. структурах), а также в экологии, химии атмосферы и гидросферы.
Макрокинетич. анализ основан на рассмотрении систем уравнений, которые описывают изменение в пространстве и во времени таких переменных, как концентрации реагентов и продуктов реакции, темп-ра, давление, электрохимич. потенциал, интенсивность электромагнитного излучения и др. Каждый процесс, протекающий в системе, описывается с помощью введения в уравнения членов, построенных в соответствии с известными закономерностями – законом действующих масс для химич. реакций, уравнением Фика для диффузии, законом Фурье для теплопроводности и т. д. Макрокинетич. уравнения записывают с учётом кинетич. схемы реакций, а также материального и теплового балансов. В ходе макрокинетич. анализа выявляют характерное время и характерный пространственный масштаб каждого процесса. Полученные величины используют для приведения макрокинетич. уравнений к безразмерному виду. При этом выявляют безразмерные параметры (критерии), численная величина которых определяет поведение системы. Для предсказания возможных режимов протекания процесса в макроскопич. системе производят качественный анализ макрокинетич. уравнений. При этом определяют число и устойчивость стационарных состояний системы, возможные типы динамич. режимов, а также критические (бифуркационные) значения параметров, при которых происходит смена режимов. Для описания реальных макроскопич. объектов и определения оптим. условий проведения реакции экспериментально определяют количественные характеристики отд. процессов (константы скорости и энергии активации реакций, коэффициенты массо- и теплопереноса и др.) и производят численное решение макрокинетич. уравнений. Активно развивается область М. нелинейных процессов, которые могут демонстрировать множественность стационарных состояний, колебательное и хаотич. поведение, а также спонтанное возникновение пространственных неоднородностей (т. н. диссипативных структур) в исходно однородных средах – структур Тьюринга, стоячих и бегущих волн и др.