稳态近似

化学学科名词

稳态近似是一种对不稳定中间产物的化学反应动力学近似处理的方法。

简介

此法假定对不稳定中间产物的净生成反应速率可近似取为零。如果不稳定中间产物的净生成反应速率为零，则其浓度应不随时间而变化，而达到稳态；但按稳态近似处理时，不稳定中间产物的浓度是随时间而变化的，只是其变化率与中间产物的总生成反应速率以及总消耗反应速率相比都小得多。事实上，其净生成反应速率是其总生成反应速率与总消耗反应速率之差，是两个大数之差，其差值与大数本身相比很小，所以可以略去不计。

以最简单的连续进行的一级反应为例：

式中k1和k2分别为相应的一级反应速率常数。如果中间产物B的净生成反应速率为：

式中k1【A】与k2【B】分别为B生成和消耗的反应速率。当中间产物B不稳定时，引用稳态近似，取为零，可解得：

在这里,浓度【A】是随时间t变化的（等于），因此，中间产物 B的浓度也是在变化的，并未达到真正的稳态。B的浓度似稳定而非稳定,故这种近似方法常被称为似稳定浓度法。

稳态近似方法在化学反应动力学的研究中常被使用，尤其是链反应的动力学。

相关研究

在化学动力学中,稳态近似和平衡态近似是处理复杂反应机理的两种常用方法。提出这两种方法已有数十年历史了,但有关它们的特性,应用条件以及相互关系的论述仍是混乱的。

例如,对于稳态近似,有把中间物浓度远小于反应物浓度,且不随时间而变作为两个必要条件的。也有只提前一条件,而把后者作为前者的一个推论。有人认为平衡态近似使稳态近似条件进一步受到限制。也有人认为这种近似是有其独立根据的。值得注意的是,上述论述都是从各个近似的基本假设出发,这样做的局限性在于,尽管基本假设不同,但有时可得出形式相同的结果。可以设想,既然这两种近似都属于经典动力学范畴,而经典动力学又是以稳态概念为基础,因此有可能从稳态概念出发进行分析。

在通常用来研究藕合物质迁移和水一岩相互作用的径流压热器中,流体成分的变化本质上能用一种准稳态近似模拟。在准稳态中,恒温流径上的点所对应的矿物溶速假定仅随孔隙度、渗透性和矿物反应表面积的变化而变化.当一种稳定状态存在于受平流支配的开放系统中,矿物和液相间的物质传递,用拉格朗日参照系计算一个反应路径来模拟。

这一反应路径记录了一部分流体穿越流径时的成分变化。流体的容积流速不同的多次试验中的流出物成分与单一计算反应路径时的成分达到很理想的一致.计算反应路径与流体在试验中滞留时间等效。

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