Grigoriy Yablonsky

Grigoriy Yablonsky
Grigoriy Yablonsky, 2004
Рожденный	( 1940-09-07 ) 7 сентября 1940 г. Yessentuki , Stavropol'skij kraj, USSR ( Russian Federation )
Альма-матер	Магистр химии, Национальный технический университет Украины (Киевский политехнический институт) , доктор философии (физическая химия) (Институт катализа имени Борескова), Новосибирск, СССР), доктор медицинских наук (Институт катализа имени Борескова, Новосибирск, СССР)
Известный	Теория сложных нелинейных каталитических реакций
Награды	Премия Джеймса Б. Идса Академии наук (2013 г.), Премия за заслуги перед жизнью (математика в химической кинетике и инженерии, MaCKiE-2013)
Научная карьера
Учреждения	Парксский колледж инженерии, авиации и технологий

Григорий (или Яблонский ) , в Семенович Яблонский — эксперт в области химической кинетики и химической технологии частности, в области каталитической технологии полного и селективного окисления, которая является одной из основных движущих сил устойчивого развития.

Его теория сложных стационарных и нестационарных каталитических реакций. широко используется исследовательскими коллективами во многих странах мира (США, Великобритании, Бельгии, Германии, Франции, Норвегии и Таиланде).

Яблонский работает доцентом-исследователем химии в Университета Сент-Луиса Парковом колледже инженерии, авиации и технологий и колледже искусств и наук.

С 2006 года Яблонский — редактор журнала «Русско-Американский Ближний Запад» .

Научный вклад

Яблонский совместно с Лазманом разработал общую форму стационарного кинетического описания («кинетический полином»), которая представляет собой нелинейное обобщение многих теоретических выражений, предложенных ранее (уравнения Ленгмюра – Хиншельвуда и Хогена – Ватсона). Яблонский также создал теорию точных характеристик катализаторов для передовой всемирной экспериментальной техники ( временной анализ продуктов ), разработанной Джоном Т. Гливсом в Вашингтонском университете в Сент-Луисе.

В 2008–2011 годах Яблонский совместно с Консталесом и Марином ( Гентский университет , Бельгия) и Александром Горбаном (Лестерский университет, Великобритания) получили новые результаты о совпадениях и пересечениях в кинетических зависимостях и нашли новый тип соотношения симметрии между наблюдаемые и исходные кинетические данные.

Вместе с Александром Горбань Яблонский разработал теорию химической термодинамики и подробный баланс в пределе необратимых реакций.

Каталитический триггер и каталитический генератор

Простая схема нелинейных кинетических колебаний в гетерогенных каталитических реакциях была предложена Быковым, Яблонским и Кимом в 1978 году. Авторы начали с каталитического триггера (1976 г.). ), простейшая каталитическая реакция без автокатализа , допускающая множественность стационарных состояний.

${\ce {{A2}+2Z <=> 2AZ}}$ ( 1 )

${\ce {{B}+Z <=> BZ}}$ ( 2 )

${\ce {{AZ}+BZ -> {AB}+2Z}}$ ( 3 )

Затем они дополнили этот классический адсорбционный механизм каталитического окисления «буферной» стадией.

${\ce {{B}+Z\rightleftharpoons (BZ)}}$ ( 4 )

Здесь A ₂ , B и AB — газы (например, O ₂ , CO и CO ₂ ), Z — «место адсорбции» на поверхности твердого катализатора (например, Pt), AZ и BZ — интермедиаты на поверхности (адатомы, адсорбированные молекулы или радикалы), а (BZ) — интермедиат, не участвующий в основной реакции.

Пусть концентрация газообразных компонентов постоянна. Тогда закон действия масс дает для этого механизма реакции систему трех обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих кинетику на поверхности.

${\dot {x}}=2q_{1}z^{2}-2q_{5}x^{2}-q_{3}xy$ ( 5 )

${\dot {y}}=q_{2}z-q_{6}y-q_{3}xy$ ( 6 )

${\dot {s}}=q_{4}z-kq_{4}s$ ( 7 )

где z = 1 − ( x + y + s ) — концентрация свободных мест адсорбции на поверхности («в расчете на один адсорбционный центр»), x и y — концентрации AZ и BZ соответственно (также нормированные «на один центр адсорбции»). один адсорбционный центр»). – s концентрация буферного компонента ( BZ ).

Эта трехмерная система включает семь параметров. Детальный анализ показывает, что для этой системы существует 23 различных фазовых портрета , включая колебания, множественность установившихся состояний и различные типы бифуркаций .

Реакции без взаимодействия разных компонентов

Пусть механизм реакции состоит из реакций.

$\alpha _{r}A_{i_{r}}\to \sum _{j}\beta _{rj}A_{j}\,,$

где $A_{i}$ – символы компонентов, r – номер элементарной реакции, $\alpha _{r},\beta _{rj}\geq 0$ – стехиометрические коэффициенты (обычно целые числа). (Компоненты, присутствующие в избытке, и компоненты с практически постоянными концентрациями не учитываются.)

Механизм окисления СО на ФТ Эли –Ридила представляет собой простой пример такого механизма реакции без взаимодействия различных компонентов на поверхности:

${\ce {2Pt(+O2)<=>2Pt;\;\;{PtO}+CO<=>{Pt}+CO2\!\uparrow }}$.

Пусть механизм реакции имеет закон сохранения

$\alpha _{r}m_{i_{r}}=\sum _{j}\beta _{rj}m_{j}{\text{ for some }}m_{j}>0{\text{ and all }}r,$

и пусть скорость реакции удовлетворяет закону действующих масс :

$W_{r}=k_{r}c_{i_{r}}^{\alpha _{r}},$

где $c_{i}$ это концентрация $A_{i}$.Тогда динамика кинетической системы очень проста: стационарные состояния стабильны. и все решения $\mathbf {c} (t)=(c_{i}(t))$ с тем же значением закона сохранения $m(\mathbf {c} )=\sum m_{i}c_{i}$ монотонно сходятся во взвешенном $l_{1}$ норма: расстояние между такими решениями $\mathbf {c} ^{(1)}(t),\mathbf {c} ^{(2)}(t)$,

$\|\mathbf {c} ^{(1)}-\mathbf {c} ^{(2)}\|=\sum _{i}m_{i}|c_{i}^{(1)}-{c}_{i}^{(2)}|,$

монотонно убывает во времени.

Это квазитермодинамическое свойство систем без взаимодействия различных компонентов важно для анализа динамики каталитических реакций: нелинейные стадии с двумя (или более) разными промежуточными реагентами ответственны за нетривиальные динамические эффекты, такие как множественность стационарных состояний, колебания или бифуркации. . Без взаимодействия между различными компонентами кинетические кривые сходятся к простой норме даже для открытых систем.

Расширенный принцип детального баланса

Детальный механизм многих реальных физико-химических сложных систем включает как обратимые, так и обратимые процессы.и необратимые реакции. Такие механизмы типичны для гомогенного горения.гетерогенное каталитическое окисление и сложные ферментативные реакции. Классическийтермодинамика совершенных систем определяется для обратимой кинетики и не имеет предела длянеобратимые реакции. Напротив, закон действующих масс дает возможность записать химические кинетические уравнения для любыхсочетание обратимых и необратимых реакций. Без дополнительных ограничений,этот класс уравнений чрезвычайно широк и может аппроксимировать любую динамическую систему. с сохранением положительности концентраций и линейных законов сохранения. (ЭтотОбщая аппроксимационная теорема была доказана в 1986 году. ) Модельреальных систем должны удовлетворять некоторым ограничениям. В соответствии со стандартными требованиями микроскопической обратимости эти ограничения должны быть сформулированы следующим образом: Aсистема с некоторыми необратимыми реакциями должна находиться на пределе систем со всеми обратимыми реакциями и подробными условиями равновесия. Такие системы были полностью описаны в 2011 году. Расширенный принцип детального баланса – этохарактерное свойство всех систем, подчиняющихся обобщенному закону действующих масс и являющеесяпредел систем с детальным балансом, когда некоторые константы скорости реакциистремятся к нулю ( теорема Горбана-Яблонского ).

Расширенный принцип детального баланса состоит из двух частей:

• Алгебраическое условие : Для обратимой части справедлив принцип детального баланса. Это означает, что для множества всех обратимых реакций существует положительное равновесие, при котором все элементарные реакции уравновешиваются своими обратными реакциями.
• Структурное условие состоит в том, что выпуклая оболочка стехиометрических векторов необратимых реакций имеет пустое пересечение с линейной оболочкой стехиометрических векторов обратимых реакций. (Физически это означает, что необратимые реакции не могут быть включены в ориентированные циклические пути.)

Стехиометрический вектор реакции $\sum _{i}\alpha _{i}A_{i}\to \sum _{j}\beta _{j}A_{j}$ вектор выигрыша минус потери с координатами $\gamma _{i}=\beta _{i}-\alpha _{i}$.

(Возможно, будет полезно вспомнить формальное соглашение: линейная длина пустого множества равна 0;выпуклая оболочка пустого множества пуста.)

Расширенный принцип детального баланса дает окончательный и полный ответ на следующую проблему: как отказаться от некоторых обратных реакций, не нарушая при этом термодинамики и микроскопической обратимости? Ответ заключается в том, что выпуклая оболочка стехиометрических векторов необратимых реакций не должна пересекаться с линейной оболочкой стехиометрических векторов обратимых реакций, а константы скоростей остальных обратимых реакций должны удовлетворять тождествам Вегшайдера .

Карьера

Программный комитет Российской конференции «Математические методы в химической кинетике», Шушенское , Красноярский край , 1980 г. Слева направо: А.И. Вольперт , В.И. Быков, А.Н. Горбань , Г.С. Яблонский, А.Н.Иванова.

С 1997 по 2007 год Яблонский был доцентом-исследователем кафедры энергетики, окружающей среды и химического машиностроения Вашингтонского университета в Сент-Луисе . С 2007 года Яблонский является доцентом Паркового колледжа инженерии, авиации и технологий Университета Сент-Луиса, а также кафедры химии.

За свою карьеру Яблонский организовал множество конференций и семинаров на национальном и международном уровнях. Яблонский часто участвует в междисциплинарных диалогах с участием математиков, химиков, физиков и инженеров-химиков.

Яблонский был выбран в 2013 году на премию Джеймса Б. Идса . которая признает выдающегося человека за выдающиеся достижения в области техники или технологий.

Почести и награды

• Премия за заслуги перед жанром в знак признания выдающегося вклада в область исследований химической кинетики, математика в химической кинетике и инженерии, MaCKiE, 2013 г.
• Премия Джеймса Б. Идса, Премия Академии наук Сент-Луиса выдающемуся ученому (2013 г.).
• Степень почетного доктора Гентского университета, Бельгия (2010 г.).
• Профессорство кафедры Chevron в Индийском технологическом институте (IIT), Мадрас (2011 г.)
• Почетный член Австралийского института высокоэнергетических материалов, Гладстон, Австралия (2011 г.)

Профессиональное членство и ассоциации

Яблонский имеет многочисленные международные звания почетного профессора, научного сотрудника, доктора и члена престижных академий наук и университетов Бельгии, Индии, Китая, России и Украины.

• 1996 – настоящее время: Американский институт инженеров-химиков.
• 2011 – настоящее время: Американское химическое общество.
• 2011 – настоящее время: Член Научного совета по катализу РАН .
• 2013 – настоящее время: научный сотрудник Академии наук Сент-Луиса.

Известные публикации

Яблонский — автор семи книг, последней из которых является Кинетика химических реакций: расшифровка сложности Wiley-VCH (2011) (совместно с Гаем Б. Марином) и более 200 статей.

• Яблонский Г.С.; В.И. Быков; А.Н. Горбань; В.И. Елохин (1991). Кинетические модели каталитических реакций . Амстердам – Оксфорд – Нью-Йорк – Токио: Elsevier.
• Марин, Великобритания; Г.С. Яблонский (2011). Кинетика сложных реакций. Сложность декодирования . Вайли-ВЧ. п. 428. ИСБН  978-3-527-31763-9 .
• Эстатиу, AM; Г.С. Яблонский; Гливс, Джей Ти (2012). «Методы переходных процессов: временной анализ продуктов и стационарный изотопный переходный кинетический анализ». Методы переходных процессов: временной анализ продуктов (TAP) и стационарный изотопный переходный кинетический анализ (SSITKA) . Том. 1 и 2. стр. 1013–1073. дои : 10.1002/9783527645329.ch22 . ISBN  9783527645329 .
• Гливс, Джей Ти; Г.С. Яблонский; П. Фанавади; Ю. Шурман (14 октября 1997 г.). «ТАП-2. Вопросительно-кинетический подход». Прикладной катализ А: Общие сведения . 160 (1): 55–88. дои : 10.1016/S0926-860X(97)00124-5 .
• Григорий, Яблонский; М. Олеа; Г. Марин (май – июнь 2003 г.). «Временной анализ продуктов: основные принципы, приложения и теория». Журнал катализа . 216 (1–2): 120–134. дои : 10.1016/S0021-9517(02)00109-4 .
• Яблонский, Григорий; ИМИ Марилс; М. Лазман (ноябрь 2003 г.). «Принцип критического упрощения в химической кинетике». Химико-техническая наука . 58 (21): 4833–4842. Бибкод : 2003ЧЭнС..58.4833Г . дои : 10.1016/j.ces.2003.08.004 .
• Ферес, Р.; Г.С. Яблонский (2004). «Диффузия Кнудсена и случайный бильярд». Химико-техническая наука . 59 (7): 1541–1556. дои : 10.1016/j.ces.2004.01.016 .

См. также

• Теория сетей химических реакций

Внешние ссылки

• Профиль профессорско-преподавательского состава Яблонского в Парковом колледже инженерии, авиации и технологий