Об изменении химического сродства в ходе реакции

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Приведен краткий обзор и анализ работ в области исследований взаимосвязи химического сродства с кинетическими характеристиками химических реакций. Отмечается недостаток экспериментальных данных, необходимых для развития теории, в том числе, для установления корреляций между сродством и скоростью химического процесса. На примере полученных авторами экспериментальных данных о системе с реакцией синтеза сложного эфира рассмотрены некоторые закономерности изменения химического сродства, а также кинетических коэффициентов, связывающих ход реакции и сродство. Отмечены возможности развития исследований в данной области.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. М. Тойкка

Санкт-Петербургский государственный университет

Author for correspondence.
Email: a.toikka@spbu.ru
Russian Federation, 198504, Санкт-Петербург

Г. Х. Мисиков

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: a.toikka@spbu.ru
Russian Federation, 198504, Санкт-Петербург

Н. Ю. Володина

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: a.toikka@spbu.ru
Russian Federation, 198504, Санкт-Петербург

А. А. Самаров

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: a.toikka@spbu.ru
Russian Federation, 198504, Санкт-Петербург

References

  1. Prigogine I., Defay R. Chemical Thermodynamics. Harlow, UK: Longmans, Green and Co., 1954. 533 p.
  2. Prigogine I. Introduction to Thermodynamics of Irreversible Processes. 2nd Ed. N.-J., London: Interscience Publishes, Division John Wiley & Sons, 1961. 119 p.
  3. Nicolis G., Prigogine I. Self-Organization in Nonequilibrium Systems: From Dissipative Structures to Order Through Fluctuations. N.-J., London, Sydney, Toronto: Interscience Publishes, a Division of John Wiley & Sons, 1977. 491 p.
  4. Kondepudi D., Prigogine I. Modern Thermodynamics: From Heat Engines to Dissipative Structures. Chichester, West Sussex, United Kingdom: ‎John Wiley & Sons, Ltd, 2015. 523 p.
  5. Prigogine I., Outer P., Herbo Cl. // J. Phys. Colloid. Chem. 1948. V. 52. P. 321. doi: 10.1021/j150458a004.
  6. Marcelin R. // Ann. Phys. (Paris). 1915. V. III. P. 120.
  7. Haaze R.Z. // Phys. Chem. 1981. V. 128. P. 225.
  8. Van Risselberg P. // J. Chem. Phys. 1958. V. 29. P. 640.
  9. Яблонский Г.С., Быков В.И., Горбань А.Н. Кинетические модели каталитических реакций. Новосибирск: Наука, 1983. 254 с.
  10. Dimitrov V.I., Bykov V.I., Gorban A.N. Reaction Kinetics and Catalysis Letters. 1979. V. 12. P. 36. doi: 10.1007/BF02071419
  11. Первухин О.К. // Журн. физ. химии. 1989. Т. 63. № 8. С. 2067.
  12. Starostin I.E., Bykov V.I. Kinetic Theorem of Modern Non-Equilibrium Thermodynamics. Raleigh, North Carolina, USA: Open Science Publishing, 2017. 229 p.
  13. Povarov V.G., Sokolova O.B., Karpova I.L. // Russ. J. Phys. Chem. 2006. V. 80. P. 1874. doi: 10.1134/S0036024406110355
  14. Crundwell F.K. ACS Omega. 2017. V. 2. P. 4845. doi: 10.1021/acsomega.7b00344
  15. Arato E., Morro A.Z. // Phys. Chem. 2014. V. 228. P. 793. doi: 10.1515/zpch-2014-0531.
  16. Pekar M. // СhemPhysChem. 2016. V. 17. P. 3333. doi: 10.1002/cphc.2016 00528
  17. Fleming R.M.T., Thiele I., Provan G., Nasheuer H.P. // J. Theor. Biol. 2010. V. 264. P. 683. doi: 10.1016/j.jtbi.2010.02.044
  18. Jenkinson G., Goutsias J. Thermodynamically Consistent Model Calibration in Chemical Kinetics. BMC Syst Biol. 2011. V. 5, 64. doi: 10.1186/1752-0509-5-64
  19. Glansdorff P., Prigogine I. Thermodynamic theory of Structure, Stability and Fluctuations. London: Wiley, 1971. 306 p.
  20. Pekar M.Z. // Naturforsch. 2009. V. 64a. P. 289.
  21. Первухин О.К., Жаров В.Т. Вопросы термодинамики гетерогенных систем и теории поверхностных явлений. Вып. 5. Л.: Изд-во ЛГУ, 1979. С. 3.
  22. Первухин О.К., Виграненко Ю.Т., Жаров В.Т. //Вестн. Ленингр. ун-та. Физика, химия. 1975. № 22. С. 119.
  23. Первухин О.К., Жаров В.Т. // Там же. 1976. № 16. С. 113.
  24. Bunnet J.F., Davis J.T. // J. Am. Chem. Soc. 1960. V. 82. P. 665.
  25. Первухин О.К. Термодинамическое и кинетическое исследование систем с реакциями аминолиза и этерификации. Дисс… канд. хим. н. Л.: ЛГУ, 1976.
  26. Golikova A., Shasherina A., Anufrikov Y, et al. // Intern. J. Molecular Sci. 2023. V. 24(6). Article 5137. doi: 10.3390/ijms24065137
  27. Toikka M., Smirnov A., Trofimova M., et al. // J. Chem. Eng. Data. 2023. V. 68(5). P. 1145. doi: 10.1021/acs.jced.3c00009.
  28. Samarov A., Toikka M., Toikka A. // Fluid Phase Equilibria. 2015. V. 385. P. 129. doi: 10.1016/j.fluid.2014.11.004
  29. Samarov A,, Naumkin P., Toikka A. // Ibid. 2015. V. 403. P. 10. doi: 10.1016/j.fluid.2015.06.001.
  30. Toikka A.M., Toikka M.A., Pisarenko Yu.A., Serafimov L.A. // Theor. Found. Chem. Eng. V. 43(2). P. 129. doi: 10.1134/S004057950902002X
  31. Toikka A.M., Samarov A.A., Toikka M.A. //Russ. Chem. Rev. 2015. V. 84. № 4. P. 378.
  32. Grob S., Hasse H. // J. Chem. Eng. Data. 2005. V. 50. P. 92. doi: 10.1021/je0498199.
  33. Tsvetov N.S., Pervukhin O.K., A.M. Toikka. // Theor. Found. Chem. Eng. 2015. V. 49(3). P. 297. doi: 10.1134/S0040579515030148.
  34. Коган Г.С. Гетерогенные равновесия. Л.: Изд-во “Химия”, 1968. 432 с.
  35. Маркузин Н.П. // Журн. прикл. химии. 1966. Т. 39. № 8. С. 1769.
  36. Marek J., Standart G. // Coll. Czech. Chem. Commun. 1954. V. 19(6). P. 1074.
  37. Лазеева М.С., Маркузин Н.П. // Журн. прикл. химии. 1973. Т. 46. № 2. С. 360.
  38. Первухин О.К. // Журн. общ. химии. 1999. Т. 69. № 1. С. 117.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependences of the aminolysis reaction rate (w, mol l–1 h–1) on the variable part of chemical affinity (A – A°, kJ mol–1), for two reaction lines: black curve a – ratio of mole fractions diethylamine: ethyl formate = 52.5: 22.5, red curve β = 22.5: 52.5.

Download (69KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of vapor pressure on liquid composition along the reaction line corresponding to an equimolar mixture of acid and alcohol, 323.15 K.

Download (51KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependences of the vapor composition on the liquid composition on the reaction line corresponding to an equimolar mixture of acid and alcohol at 323.15 K, mole fractions (yi): • – acetic acid, ▲ – n-butyl alcohol, 🔹 – n-butyl acetate, ★ – water, ■, ■, ■, ■ – calculation from approximation dependencies, ξeq – composition of the chemically equilibrium mixture (according to data from [27, 29, 32]).

Download (141KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependences of the variable part of chemical affinity, A – A°, kJ mol–1, and chemical affinity A (red curve) on the composition (ξ) during a chemical reaction in an equimolar mixture of acetic acid and n-butyl alcohol, 323.15 K.

Download (82KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of composition (ξ) on time (t, h) along the reaction line corresponding to equimolar concentrations of the starting substances at 323.15 K: • – experimental data, (–) – calculation according to equation (16).

Download (56KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependence of the reaction rate (w, h–1) on the chemical affinity (A, kJ mol–1) in the acetic acid – n-butyl alcohol – n-butyl acetate – water system (reaction of an equimolar mixture of acid and alcohol at 323.15 K).

Download (46KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Change in the kinetic coefficient (L, kJ mol–1 h–1) during a chemical reaction in an equimolar mixture of acetic acid and n-butyl alcohol at 323.15 K: a – depending on chemical affinity (A, kJ mol–1), b – depending on composition (ξ).

Download (106KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences