Аналитический подход к моделированию. Физико-химическое моделирование

В химической кинетике реакции, протекающие в растворах, в которых отсутствуют изменения ковалентных связей, характеризуются как очень быстрые реакции. Скорость протекания такого типа реакций зависит главным образом от подвода реагирующих веществ друг к другу – перемешивания, конвекции, диффузии. Таким образом, для таких реакций наиболее целесообразно использовать термодинамический подход:
Примеры таких реакций:
Термодинамический подход при моделировании гомогенных химических реакций, протекающих в растворах по ионному механизму.

Пример 1. Рассчитать ионно-молекулярный состав системы в присутствии цианида калия KCN, растворённого в количестве С0 = 10-5 моль/л

Методика моделирования равновесного состава в растворе
Записать уравнения предполагаемых химических реакций;
Записать константы равновесия для протекающих химических реакций;
Записать уравнения материального баланса для веществ, находящихся в различных химических формах;
Записать уравнение электронейтральности;

Методика моделирования равновесного состава в растворе
Сопоставить количество неизвестных и уравнений (должно быть равное количество).
Привести систему нелинейных уравнений к многочлену, например, от концентрации [H+]; / (Решить численно систему нелинейных уравнений);
Решить многочлен несколькими численными методами;
Рассчитать концентрации ионов, участвующих в термодинамическом равновесии.

Полное ионное уравнение:

Пример 2. Рассчитать ионно-молекулярный состав раствора в присутствии растворённой углекислоты воздуха.
Сумма углеродсодержащих компонентов в воде, находящегося в контакте с воздухом С0, за счёт растворения углекислого газа, равна 10-5 моль / л.

Пример 3. Рассчитать концентрацию ионов СО32- в растворе, значение pH которого регулируется изменением концентрации соды.
Автопротолиз воды:
Диссоциация соды:
Гидролиз:

Пример 3. Рассчитать концентрацию ионов СО32- в растворе, значение pH которого регулируется изменением концентрации соды.
Гидролиз:
Уравнения (3) и (4), которые можно свести к уравнениям (1), (2) из предыдущего примера:

Пример 3. Рассчитать концентрацию ионов СО32- в растворе, значение pH которого регулируется изменением концентрации соды.
Материальный баланс:
Уравнение электронейтральности: