Grigoriy Yablonsky (o Yablonskii) (en ruso : Григорий Семенович Яблонский ) es un experto en el área de la cinética química y la ingeniería química , particularmente en la tecnología catalítica de oxidación completa y selectiva, que es una de las principales fuerzas impulsoras del desarrollo sostenible.
Grigoriy Yablonsky | |
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![]() Grigoriy Yablonsky, 2004 | |
Nació | |
alma mater | Maestría (Química), Universidad Técnica Nacional de Ucrania (Instituto Politécnico de Kiev) , Ph.D. (Química Física) ( Instituto Boreskov de Catálisis , Novosibirsk, URSS), Sc.D. (Instituto de Catálisis de Boreskov, Novosibirsk, URSS) |
Conocido por | Teoría de reacciones catalíticas complejas no lineales |
Premios | Premio James B. Eads a través de la Academia de Ciencias (2013), Premio a la Trayectoria (Matemáticas en Cinética e Ingeniería Química, MaCKiE-2013) |
Carrera científica | |
Instituciones | Parks College of Engineering, Aviation and Technology |
Su teoría de reacciones catalíticas complejas en estado estacionario y no estacionario, [1] es ampliamente utilizada por equipos de investigación en muchos países del mundo (EE.UU., Reino Unido, Bélgica, Alemania, Francia, Noruega y Tailandia).
Ahora, Grigoriy Yablonsky sirve como Profesor Asociado de Investigación de Química de la Universidad de Saint Louis ‘s Parques Facultad de Ingeniería, Aviación y Tecnología y la Facultad de Artes y Ciencias de SLU.
Desde 2006, Yablonsky es editor del almanaque ruso-estadounidense "Medio Oeste" .
Algunos logros científicos recientes
Yablonsky - junto con Lazman, desarrolló la forma general de descripción cinética de estado estacionario ('polinomio cinético') que es una generalización no lineal de muchas expresiones teóricas propuestas previamente (ecuaciones de Langmuir-Hinshelwood y Hougen-Watson). [2] Yablonsky también creó una teoría de caracterización precisa del catalizador para la avanzada técnica experimental mundial ( análisis temporal de productos ) desarrollada por John T. Gleaves, Universidad de Washington en St. Louis. [3]
En 2008-2011, Yablonsky, junto con Constales y Marin ( Universidad de Gante , Bélgica) y Alexander Gorban (Universidad de Leicester, Reino Unido), obtuvo nuevos resultados sobre coincidencias e intersecciones en dependencias cinéticas, y encontró un nuevo tipo de relaciones de simetría entre datos cinéticos observables e iniciales. [4] [5] [6]
Recientemente junto con Alexander Gorban desarrolló la teoría de la termodinámica química y el equilibrio detallado en el límite de reacciones irreversibles. [7] [8]
Disparador catalítico y oscilador catalítico
Bykov, Yablonskii y Kim propusieron en 1978 un esquema simple de las oscilaciones cinéticas no lineales en reacciones catalíticas heterogéneas. [9] Los autores partieron del disparador catalítico (1976 [10] [11] ), una reacción catalítica más simple sin autocatálisis que permite multiplicidad de estados estacionarios.
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Luego, han complementado este mecanismo de adsorción clásico de oxidación catalítica mediante un paso de "amortiguación".
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Aquí, y AB son gases (por ejemplo, y ), Z iz el "lugar de adsorción" en la superficie del catalizador sólido (por ejemplo, Pt), AZ y BZ son los intermedios en la superficie (adatoms, moléculas adsorbidas o radicales) y (BZ) es un intermedio que no participar en la reacción principal
Deje que la concentración de los componentes gaseosos sea constante. Entonces, la ley de acción de masas da para este mecanismo de reacción un sistema de tres ecuaciones diferenciales ordinarias que describen la cinética en la superficie.
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donde z = 1 - ( x + y + s ) es la concentración de los lugares libres de adsorción en la superficie ( "por un centro de adsorción"), x y y son las concentraciones de AZ y BZ , correspondientemente (también normalizado "per un centro de adsorción ") y s es la concentración del componente tampón ( BZ ).
Este sistema tridimensional incluye siete parámetros. El análisis detallado muestra que hay 23 retratos de fase diferentes para este sistema, que incluyen oscilaciones, multiplicidad de estados estacionarios y varios tipos de bifurcaciones . [12]
Reacciones sin interacción de diferentes componentes.
Deje que el mecanismo de reacción consista en reacciones
dónde son símbolos de componentes, r es el número de la reacción elemental yson los coeficientes estequiométricos (normalmente son números enteros). (No incluimos los componentes que están presentes en exceso y los componentes con concentraciones casi constantes)
El mecanismo de oxidación de CO de Eley-Rideal en Pt proporciona un ejemplo simple de un mecanismo de reacción de este tipo sin interacción de diferentes componentes en la superficie:
- .
Deje que el mecanismo de reacción tenga la ley de conservación
y deje que la velocidad de reacción satisfaga la ley de acción de masas :
dónde es la concentración de . Entonces, la dinámica del sistema cinético es muy simple: los estados estacionarios son estables [13] y todas las soluciones con el mismo valor de la ley de conservación convergen monótonamente en la ponderación norma: la distancia entre tales soluciones ,
Disminuye monótonamente en el tiempo. [14]
Esta propiedad cuasitermodinámica de los sistemas sin interacción de diferentes componentes es importante para el análisis de la dinámica de reacciones catalíticas: los pasos no lineales con dos (o más) reactivos intermedios diferentes son responsables de efectos dinámicos no triviales como multiplicidad de estados estacionarios, oscilaciones o bifurcaciones. Sin interacción de diferentes componentes, las curvas cinéticas convergen en una norma simple incluso para sistemas abiertos.
El principio ampliado del equilibrio detallado
El mecanismo detallado de muchos sistemas complejos físico-químicos reales incluye reacciones tanto reversibles como irreversibles. Tales mecanismos son típicos en la combustión homogénea, oxidación catalítica heterogénea y reacciones enzimáticas complejas. La termodinámica clásica de los sistemas perfectos se define para la cinética reversible y no tiene límite para las reacciones irreversibles. [8] Por el contrario, la ley de acción de masas da la posibilidad de escribir las ecuaciones cinéticas químicas para cualquier combinación de reacciones reversibles e irreversibles. Sin restricciones adicionales, esta clase de ecuaciones es extremadamente amplia y puede aproximarse a cualquier sistema dinámico con preservación de la positividad de concentraciones y las leyes de conservación lineal. (Este teorema de aproximación general se demostró en 1986. [15] ) El modelo de sistemas reales debería satisfacer algunas restricciones. Bajo el requisito estándar de reversibilidad microscópica , estas restricciones deben formularse de la siguiente manera: Un sistema con algunas reacciones irreversibles debe ser un límite de los sistemas con todas las reacciones reversibles y las condiciones de equilibrio detalladas. [7] Estos sistemas se describieron completamente en 2011. [7] El principio extendido de equilibrio detallado es la propiedad característica de todos los sistemas que obedecen a la ley de acción de masas generalizada y son los límites de los sistemas con equilibrio detallado cuando parte de la reacción las constantes de velocidad tienden a cero (el teorema de Gorban-Yablonsky ).
El principio ampliado del equilibrio detallado consta de dos partes:
- La condición algebraica : El principio de equilibrio detallado es válido para la parte reversible. (Esto significa que para el conjunto de todas las reacciones reversibles existe un equilibrio positivo donde todas las reacciones elementales están equilibradas por sus reacciones inversas).
- La condición estructural : El casco convexo de los vectores estequiométricos de las reacciones irreversibles tiene una intersección vacía con el espacio lineal de los vectores estequiométricos de las reacciones reversibles. (Físicamente, esto significa que las reacciones irreversibles no pueden incluirse en rutas cíclicas orientadas).
El vector estequiométrico de la reacción. es el vector de ganancia menos pérdida con coordenadas.
(Puede ser útil recordar la convención formal: el intervalo lineal del conjunto vacío es {0}, el casco convexo del conjunto vacío está vacío).
El principio extendido del equilibrio detallado da una respuesta definitiva y completa al siguiente problema: ¿Cómo deshacerse de algunas reacciones inversas sin violar la termodinámica y la reversibilidad microscópica? La respuesta es: el casco convexo de los vectores estequiométricos de las reacciones irreversibles no debe cruzarse con el intervalo lineal de los vectores estequiométricos de las reacciones reversibles y las constantes de velocidad de reacción de las reacciones reversibles restantes deben satisfacer las identidades de Wegscheider .
Carrera profesional
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/d/da/VolpertBykovGorbanYablonskyIvanova1980.png/300px-VolpertBykovGorbanYablonskyIvanova1980.png)
De 1997 a 2007, Yablonsky estuvo en el Departamento de Energía, Ingeniería Ambiental y Química de la Universidad de Washington en St. Louis como profesor asociado de investigación. Desde 2007, Yablonsky se convirtió en profesor asociado en la Facultad de Ingeniería, Aviación y Tecnología de Parks de la Universidad de Saint Louis, así como en el Departamento de Química.
Durante su carrera, G. Yablonsky ha organizado numerosas conferencias y talleres a nivel nacional e internacional. Siempre está en el centro del diálogo interdisciplinario entre matemáticos, químicos, físicos e ingenieros químicos.
Yablonsky fue seleccionado en 2013 para el premio James B. Eads , [16] [17] que reconoce a un individuo distinguido por logros sobresalientes en ingeniería o tecnología.
Honores y premios
- Lifetime Achievement Award, en reconocimiento a las contribuciones destacadas al campo de investigación de la cinética química, Matemáticas en cinética e ingeniería química, MaCKiE, 2013
- Premio James B. Eads, Premio al Científico Destacado de la Academia de Ciencias de St. Louis (2013) [18]
- Doctor honoris causa por la Universidad de Gante, Bélgica (2010) [19]
- Cátedra de la Cátedra Chevron en el Instituto Indio de Tecnología (IIT), Madrás (2011)
- Miembro honorario del Instituto Australiano de Materiales de Alta Energía, Gladstone, Australia (2011)
Asociaciones y afiliaciones profesionales
Yablonsky cuenta con numerosas designaciones internacionales como profesor honorario, miembro, doctor y miembro de prestigiosas academias y universidades de ciencias en Bélgica, India, China, Rusia y Ucrania.
- 1996 - presente: Instituto Americano de Ingenieros Químicos
- 2011-presente: American Chemical Society
- 2011 - presente: Miembro del Consejo Científico de Catálisis de la Academia de Ciencias de Rusia
- 2013 - presente: Miembro de la Academia de Ciencias de St. Louis
Publicaciones destacadas
Yablonsky es autor de siete libros, el más reciente de "Kinetics of Chemical Reactions: Decoding Complexity" Wiley-VCH (2011) (junto con Guy B. Marin) y más de 200 artículos.
- Yablonsky, GS; VI Bykov; AN Gorban '; VI Elokhin (1991). Modelos cinéticos de reacciones catalíticas . Ámsterdam – Oxford – Nueva York – Tokio: Elsevier.
- Marin, GB; GS Yablonsky (2011). Cinética de reacciones complejas. Decodificación de la complejidad . Wiley-VCH. pag. 428. ISBN 978-3-527-31763-9.
- Estathiou, AM; GS Yablonsky; Gleaves, JT (2012). "Técnicas transitorias: análisis temporal de productos y análisis cinético transitorio isotópico de estado estacionario". Técnicas transitorias: análisis temporal de productos (TAP) y análisis cinético transitorio isotópico en estado estacionario (SSITKA) . 1 y 2. págs. 1013–1073. doi : 10.1002 / 9783527645329.ch22 . ISBN 9783527645329.
- Gleaves, JT; GS Yablonsky; P. Phanawadee; Y. Schuurman (14 de octubre de 1997). "TAP-2. Enfoque de cinética interrogativa". Catálisis aplicada A: General . 160 (1): 55–88. doi : 10.1016 / S0926-860X (97) 00124-5 .
- Grigoriy, Yablonsky; M. Olea; G. Marin (mayo-junio de 2003). "Análisis temporal de productos: principios básicos, aplicaciones y teoría". Revista de catálisis . 216 (1-2): 120-134. doi : 10.1016 / S0021-9517 (02) 00109-4 .
- Yablonsky, Grigoriy; IMY Mareels; M. Lazman (noviembre de 2003). "El principio de simplificación crítica en cinética química". Ciencias de la Ingeniería Química . 58 (21): 4833–4842. doi : 10.1016 / j.ces.2003.08.004 .
- Feres, R .; GS Yablonsky (2004). "Difusión de Knudsen y billar aleatorio". Ciencias de la Ingeniería Química . 59 (7): 1541-1556. doi : 10.1016 / j.ces.2004.01.016 .
Ver también
- Análisis temporal de productos
- Teoría de la red de reacción química
- Saldo detallado
Referencias
- ^ Yablonsky, GS; VI Bykov; AN Gorban '; VI Elokhin (1991). Modelos cinéticos de reacciones catalíticas . Ámsterdam – Oxford – Nueva York – Tokio: Elsevier.
- ^ M. Lazman y GS Yablonsky, "Ecuación de la tasa de reacción general de la reacción catalítica de ruta única" , Avances en ingeniería química, 34 : 47-102, 2008
- ^ SO Shekhtman, GS Yablonsky, S. Chen, JT Gleaves, "Reactor TAP de zona fina: teoría y aplicación" , Ciencias de la ingeniería química, 54 : 4371-7378, 1999
- ^ GS Yablonsky, D. Constales, G. Marin, "Coincidencias en cinética química: noticias sorprendentes sobre reacciones simples" , Ciencias de la ingeniería química, 65 : 6065-6076, 2010
- ^ GS Yablonsky, D. Constales, G. Marin, "Relaciones de equilibrio para dependencias químicas de no equilibrio" , Ciencias de la ingeniería química, 66 : 111-114, 2011
- ^ GS Yablonsky, AN Gorban, D. Constales, V. Galvita y GB Marin, "Relaciones recíprocas entre curvas cinéticas" , Europhysics Letters, 93 : 2004-2007, 2011; arXiv : 1008.1056
- ^ a b c A. N. Gorban y GS Yablonsky, "Balance detallado extendido para sistemas con reacciones irreversibles" , Ciencias de la ingeniería química , 66 : 5388–5399, 2011
- ^ a b A.N. Gorban, EM Mirkes, GS Yablonsky, "Termodinámica en el límite de reacciones irreversibles" , Physica A 392 (2013) 1318-1335.
- ^ VI Bykov, GS Yablonskii, VF Kim, "Sobre el modelo simple de auto-oscilaciones cinéticas en la reacción catalítica de oxidación del CO", Doklady AN USSR (Química) 242 (3) (1978), 637-639.
- ^ MG Slin'ko, VI Bykov, GS Yablonskii, TA Akramov, "Multiplicidad del estado estacionario en reacciones catalíticas heterogéneas", Dokl. Akad. Nauk SSSR 226 (4) (1976), 876.
- ^ Bykov, VI; Elokhin, VI; Yablonskii, GS (1976). "El mecanismo catalítico más simple que permite varios estados estacionarios de la superficie". Cinética de reacción y letras de catálisis . 4 (2): 191-198. doi : 10.1007 / BF02061998 . S2CID 98269577 .
- ^ AI Khibnik, VI Bykov y GS Yablonski, "23 retratos de fase del oscilador catalítico más simple", J. Fiz. Khim. 61 (1987), 1388-1390 [en ruso]. Traducción al inglés en Russian Journal of Physical Chemistry , Volumen 61 (1987), 722–723.
- ^ VI Bykov, TA Akramov y GS Yablonskii, "Estudios de las propiedades dinámicas de los sistemas catalíticos", En Mathematicheskie problemy khimii [Problemas matemáticos de la química], Parte 1, 1975, Centro de Computación Academia de Ciencias de la URSS, Rama Siberiana, Novosibirsk ( en ruso), págs. 199-206.
- ^ AN Gorban, VI Bykov, GS Yablonskii, "Análogo de función termodinámica para reacciones que se desarrollan sin interacción de diversas sustancias" , Ciencia de la ingeniería química 41 (11) (1986), 2739-2745.
- ^ AN Gorban, VI Bykov, GS Yablonskii, Ensayos sobre relajación química , Nauka, Novosibirsk, 1986.
- ^ "Los profesores de la Universidad de Saint Louis reciben honores por sus contribuciones a la ciencia" . Universidad de Saint Louis . Consultado el 25 de abril de 2013 .
- ^ "Academia de Ciencias honra a Yablonsky con el premio al científico destacado" . Parks College . Consultado el 25 de abril de 2013 .
- ^ "Premios destacados de científicos de St. Louis" . Academia de Ciencias. Archivado desde el original el 3 de mayo de 2013 . Consultado el 25 de abril de 2013 .
- ^ "Dr. Yablonsky Recibe Doctorado Honoris Causa" . Parks College . Consultado el 25 de abril de 2013 .
enlaces externos
- Perfil de la facultad de Yablonsky en Parks College of Engineering, Aviation and Technology
- Cuenta de Yablonsky en Google Scholar