Kinetics of Multistep Reactions pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Helfferich, Friedrich G.

出品人:

页数:508

译者:

出版时间:2004-11

价格:$ 423.75

装帧:HRD

isbn号码:9780444516534

丛书系列:

图书标签:

化学动力学
多步反应
反应机理
速率常数
过渡态理论
化学反应
物理化学
催化
模型
模拟

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具体描述

This book addresses primarily the engineer in industrial process development, the research chemist in academia and industry, and the graduate student intending to become a reaction engineer. In industry, competitive pressures put a premium on scale-up by large factors to cut development time. To be safe, such development should be based on 'fundamental' kinetics that reflect the elementary steps of which the reaction consists. The book forges fundamental kinetics into a practical tool by presenting new, effective methods for elucidation of mechanisms and reduction of complexity without unacceptable sacrifice in accuracy: fewer equations (lesser computational load), fewer coefficients (fewer experiment to determine them). For network elucidation, new rules relating network configurations to observable kinetic behavior allow incorrect networks to be ruled out by whole classes instead of one by one. For modeling, general equations and algorithms are given from which equations for specific networks can be recovered by simple substitutions. The procedures are illustrated with examples of industrial reactions including, among others, paraffin oxidation, ethoxylation, hydroformylation, hydrocyanation, shape-selective catalysis, ethane pyrolysis, styrene polymerization, and ethene oligomerization. Many of the rate equations have not been published before. The expanded edition of the 2001 title, "Kinetics of Homogeneous Multistep Reactions" includes new chapters on heterogeneous catalysis and periodic and chaotic reactions; new sections on adsorption, statistical methods, and lumping; and other new detail. This book contains new chapters on heterogeneous catalysis, oscillations and chaos. It includes new sections on statistical methods, lumping adsorption and software and databases. It provides a better understanding of complex reaction mechanisms.

好的，这是一份关于一本虚构图书的详细简介，旨在避免提及您提供的书名《Kinetics of Multistep Reactions》，并以自然、专业的风格撰写，字数控制在1500字左右。 --- 《复杂系统中的时间演化与速率调控：从微观机制到宏观现象的统一视角》导言：超越平衡态的动态化学在自然科学的宏大叙事中，我们常常倾向于描述物质世界处于静止或平衡的状态。然而，真实宇宙的运转——从恒星的诞生到生命体的代谢，从材料的合成到环境的净化——无不依赖于持续的、非平衡的动态过程。本书深入探讨了这些时间依赖性现象背后的核心原理，聚焦于过程速率的精确量化、影响因素的辨识，以及通过调控关键路径实现目标结果的科学方法。本书的宗旨是为读者构建一个全面的、跨越不同尺度和学科的动力学框架。我们不再将化学反应视为简单的A到B的转化，而是将其视为一系列相互关联、彼此影响的中间步骤集合。理解这些“多级串联”的复杂性，是实现对系统行为的有效预测和精准控制的基石。第一部分：速率分析的基础构建本部分奠定理解复杂动力学系统的数学与物理基础。我们从最基础的速率定律和反应级数概念出发，逐步过渡到处理更具挑战性的、包含多个反应物和中间体的体系。第一章：速率测定与基本定律本章详细阐述了现代实验技术在速率测定中的应用，包括瞬态吸收光谱、弛豫技术以及高时间分辨率的监测方法。重点在于如何从原始数据中提取出可靠的速率常数。我们探讨了阿伦尼乌斯方程在不同温度范围内的适用性，并引入了过渡态理论的初步概念，强调活化能屏障的物理意义。第二章：平衡与非平衡的边界许多看似简单的反应体系，在深入分析后会暴露出中间产物的短暂存在。本章深入讨论了稳态近似（Steady-State Approximation, SSA）的建立条件及其局限性。随后，我们引入了更严格的准平衡近似（Quasi-Equilibrium Approximation, QEA），并对比了这两种常用近似方法在处理不同特征时间尺度下的反应序列时的优劣。通过对反应机理的深入剖析，读者将学会如何识别体系中真正起决定性作用的“限速步骤”。第三章：酶催化与催化剂效率的动力学解释将动力学原理应用于生物和材料科学领域是理解其功能性的关键。本章专注于酶促反应，详细解析了米氏方程的推导和应用。我们不仅关注最大速率 ($V_{max}$)，更着重于考察催化剂对反应自由能剖面的塑形作用，特别是如何降低活化能的机制。同时，讨论了抑制剂（包括竞争性、非竞争性及混合型）对催化效率的定量影响，为药物设计和过程优化提供理论支持。第二部分：多步骤系统的解析与耦合当反应路径不再是一条直线，而是交织成网时，传统的单步分析方法便失效了。本部分致力于揭示多路径耦合、连锁反应以及复杂反馈机制如何塑造系统的整体时间行为。第四章：链式反应与分支过程链式反应，如自由基聚合或燃烧过程，是具有高度非线性和潜在危险性的系统。本章剖析了链引发、传播和终止这三个核心阶段的动力学方程组。我们应用林纳斯（Lindemann）机制来解释单分子反应中的活化过程，并着重分析了分支因子在决定反应是趋于稳定还是指数爆炸中的决定性作用。第五章：连锁机构与逐步累积本章探讨了反应物经过一系列连续步骤逐步转化为最终产物的情况，例如聚合反应或多阶段的有机合成。我们将介绍巴斯德-亨利（Basden-Henry）关系，并演示如何通过矩阵方法，对包含多个相互依赖中间体的线性微分方程组进行求解，从而精确预测不同阶段产物的累积曲线。第六章：耦合反应网络的能级图与路径选择当反应可以通过多条路径到达同一产物时，动力学控制（Kinetic Control）和热力学控制（Thermodynamic Control）的区别变得至关重要。本章利用势能面图（Potential Energy Surface）的概念，将反应坐标与能量变化联系起来。我们探讨了如何通过温度、溶剂极性或催化剂选择，偏转反应流，使其倾向于能量要求较低但可能不是最终最稳定的产物（动力学产物），还是倾向于能量最低的最终状态（热力学产物）。第三部分：从微观方程到宏观现象的尺度过渡动力学研究的最终目标是将微观层面的分子碰撞规律转化为宏观可观测的现象，例如扩散限制、时空分布和系统稳定性。第七章：扩散限制与介质效应在许多实际体系（如高浓度溶液、多孔介质或细胞内部）中，物质传输的速度可能慢于化学反应本身的速度。本章引入了Peclet数和Damköhler数，用以量化反应速率与扩散速率的相对重要性。我们详细分析了笼效应（Cage Effect）对第二定律速率常数的影响，并讨论了如何利用反应-扩散模型来模拟不均匀体系中的空间动力学行为。第八章：非线性动力学与自催化本部分转向处理显著的非线性效应。自催化反应（如Belousov-Zhabotinsky振荡反应）展示了系统如何自发地从均匀状态转变为周期性振荡甚至空间图案。本章介绍了法勒（Faller）模型和通量平衡分析，帮助读者理解稳态分析如何被破坏，以及系统如何进入极限环振荡状态，这对于理解生物节律和化学振荡器具有重要意义。第九章：速率调控的工程应用本书的最后一部分将理论应用于实践。我们考察了如何通过改变操作参数（如压力、流速、光照强度）来优化特定反应的选择性与产率。重点讨论了光化学反应中的能级激发与寿命控制，以及在连续流反应器（Flow Chemistry）中实现对瞬态中间体精确控制的技术，为高效和安全的化学过程设计提供了具体的动力学指导原则。总结《复杂系统中的时间演化与速率调控》旨在提供一个统一的、深入的动态分析工具箱。它要求读者跳出对单一速率常数的关注，转而审视整个速率网络，理解中间步骤的命运如何决定最终的宏观走向。本书适合高年级本科生、研究生以及致力于反应工程、生物物理和材料科学领域的研究人员，是掌握现代动态过程控制技术的关键参考书。