ОСОБЕННОСТИ КИНЕТИКИ БИМОЛЕКУЛЯРНЫХ РЕАКЦИЙ В НЕОДНОРОДНЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ. СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРИИ ПРОТЕКАНИЯ, МОДЕЛИ РОУЗА-ФАУЛЕРА-ВАЙСБЕРГА И МЕТОДА МОНТЕ-КАРЛО

Посошков И.В., Клочихин В.Л.

ГНЦ РФ Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова.

Кинетика многих диффузионно-контролируемых процессов, протекающих в твердой фазе (особенно при низких температурах), не описывается обычными кинетическими уравнениями. Такие процессы характеризуются 'заторможенной' кинетикой, проявляющейся в кажущейся кинетической остановке процесса, что выражается в степенной зависимости глубины превращения от времени. Особенности такой кинетики могут быть обусловлены пространственной неоднородностью среды. В настоящее время не существует точных решений для описания диффузионно-контролируемых процессов в неупорядоченных средах, что явилось причиной создания ряда приближенных методов. Один из них - модель Роуза-Фаулера-Вайсберга, предложенная для описания радиационно-стимулированной электропроводности. В последнее время для описания процессов переноса в неупорядоченных средах также используется теория протекания.

В работе исследуется кинетика бимолекулярной реакции А + В между подвижным А и неподвижным В частицами в условиях, когда транспорт частиц А осуществляется в выраженном дисперсионном режиме. Кинетика рассчитывается в рамках трех теоретических моделей: теории протекания, теории Роуза-Фаулера-Вайсберга и с помощью компьютерного эксперимента методом Монте-Карло.

Показано, что все три метода дают одинаковую асимптотику временной зависимости на больших временах, c(t)/c₀ ~ (n₀t)^-a , a = T/T₁ , где T - температура, T₁ - параметр энергетического распределения спектра ловушек. Обсуждаются причины расхождения решений в рассмотренных моделях в предэкспоненциальном множителе и во временной зависимости на малых временах.