젤도비치 메커니즘

젤도비치 메커니즘은 질소와 NO_x 형성의 산화를 기술하는 화학적 메커니즘으로 1946년 러시아 물리학자 야코프 보리스비치 젤도비치가 처음 제안했다.^[1][2][3][4] 반응 메커니즘은 다음과 같이 판독된다.

${\displaystyle {\ce {{N2}+ O <->[k_1] {NO}+{N}}}}}$

${\displaystyle {\ce {{N}+ O2 <->[k_2] {NO}+ {O}}}}}$

여기서 $k{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {1\mathrm{}}_{}}$ ${\$및 ${\displaystyle k_{}}$ 2 ${\$}}는 아르헤니우스 법칙의 반응률 상수다$$. 전반적인 글로벌 반응은 다음과 같다.

${\displaystyle {\ce {{N2}+ {O2}<->[k] 2NO.}}}$

2차 반응은 1차 반응보다 훨씬 빠르고 1차 반응 직후 발생하기 때문에 전체 반응률은 대부분 1차 반응(즉, 요율 결정 반응)에 의해 좌우된다. 연료가 풍부한 환경에서는 산소 부족으로 인해 반응 2가 약해지기 때문에 세 번째 반응이 확장된 젤도비치 메커니즘(세 가지 반응 모두 포함)으로 알려진 메커니즘에 포함된다.^[5][6]

${\displaystyle {\ce {{N}+ {OH}<->[k_3] {NO}+ {H}}}}$

반응의 선도율 상수는 다음과 같다^[7].

${\displaystyle {\begin{aligned}k_{1f}&=1.47\times 10^{13}\,T^{0.3}\mathrm {e} ^{-75286.81/RT},\\k_{2f}&=6.40\times 10^{9}\,T\mathrm {e} ^{-6285.5/RT},\\k_{3f}&=3.80\times 10^{13},\end{aligned}}}$

여기서 전유전인자를 cm, mol, s, K 단위로 측정하고, 켈빈 단위로 측정하며, cal/mol 단위로 활성화 에너지를 측정한다. R은 보편적 기체 상수다.

NO 포메이션

NO 농도 상승률은 다음과 같다.

${\displaystyle {\frac {d[\mathrm {NO} ]}{dt}}=k_{1f}[\mathrm {N} _{2}][\mathrm {O} ]+k_{2f}[\mathrm {N} ][\mathrm {O} _{2}]+k_{3f}[\mathrm {N} ][\mathrm {OH} ]-k_{1b}[\mathrm {NO} ][\mathrm {N} ]-k_{2b}[\mathrm {NO} ][\mathrm {O} ]-k_{3b}[\mathrm {NO} ][\mathrm {H} ].}$

N형성

마찬가지로 N 농도 상승률은

${\displaystyle {\frac {d[\mathrm {N} ]}{dt}}=k_{1f}[\mathrm {N} _{2}][\mathrm {O} ]-k_{2f}[\mathrm {N} ][\mathrm {O} _{2}]-k_{3f}[\mathrm {N} ][\mathrm {OH} ]-k_{1b}[\mathrm {NO} ][\mathrm {N} ]+k_{2b}[\mathrm {NO} ][\mathrm {O} ]+k_{3b}[\mathrm {NO} ][\mathrm {H} ].}$

참조