Математичне і комп’ютерне моделювання кінетики електроаналітичних реакцій при виділенні суми основ алкалоїдів методом електролізу

Abstract

Проведено комплекс експериментальних досліджень та математичне моделювання основних хімічних та електрохімічних процесів, які відбуваються на катоді при виділенні алкалоїдів методом електролізу. Побудовано нову математичну модель нелінійної кінетики реакцій у таких умовах. Розвинено теорію впливу добавок індиферентних електролітів, при електрохімічному розкладанні яких виділяється декілька ОН - -іонів (β > 1), на швидкість катодного виділення алкалоїдів чистотілу. Результати математичного та комп’ютерного моделювання дали змогу з’ясувати вплив поверхневих електрохімічних стадій нелінійного «джерела» ОН - на умови виникнення і характер розвитку концентраційних структур, швидкість осадження AlkOH та вихід продукту. Установлено, що при β > 1 на поверхні катода існує просторовий масштаб («фундаментальна довжина»), що визначає розмір області, у якій відбувається метастабільна локалізація речовини і на асимптотичній стадії процесу виникає локалізована метастабільна дисипативна структура, що розвивається в режимі із загостренням. За допомогою обчислювального експерименту доведено, що саме наявність таких дисипативних структур, які утворюються завдяки додатковому «джерелу» ОН - , приведе до локального зростання швидкості виділення алкалоїдів на поверхні електрода. The complex of experimental researches and mathematical design of basic chemical and electrochemical processes which take place on a cathode during the selection of alkaloids by the method of electrolysis are conducted. The new mathematical model of nonlinear kinetics of reactions is built in such terms. Developed theory of influence of additions of indifferent electrolytes at electrochemical decomposition of which a few are distinguished ОН- -ions (β > 1) on speed of cathode selection of alkaloids to the Chelidonium majum. The results of mathematical and computer design allowed to find out influence of the superficial electrochemical stages nonlinear «source» of ОН- on the terms of origin and character of development of concentration structures, speed of besieging of AlkOH and exit of product. Set, that at β > 1 on the surface of cathode exists spatial scale («fundamental length»), which determines size area, at which metastable localization of substance takes place and on asymptotic the stages of process there is a noncommunicative metastable dissipative structure which develops in the mode with intensifying. By means of calculable experiment it is wellproven that exactly presence of such dissipative structures which appear due to the additional «source» of ОН-lead to the local increase of speed of selection of alkaloids on the surface of electrode.