젤도비치 메커니즘 문서 원본 보기

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'''젤도비치 메커니즘'''({{llang|en|Zel'dovich mechanism}})은 질소의 산화와 [[NOx|NO<sub>''x''</sub>]]의 형성을 설명하는 화학 반응으로, 러시아 과학자 [[야코프 보리소비치 젤도비치]]와 [[다비트 알베르토비치 프란크카메네츠키]], 그리고 P. Ya. Sadovnikov가 1947년에 제안했다.<ref>Zeldovich, Y. A., D. Frank-Kamenetskii, and P. Sadovnikov. Oxidation of nitrogen in combustion. Publishing House of the Acad of Sciences of USSR, 1947.</ref><ref>Williams, Forman A. "Combustion theory". (1985).</ref><ref>Zeldovich, I. A., Barenblatt, G. I., Librovich, V. B., Makhviladze, G. M. (1985). Mathematical theory of combustion and explosions.</ref> 반응 메커니즘은 다음과 같다:

:<chem>{N2} + O <->[k_1] {NO} + {N},</chem>
:<chem>{N} + O2 <->[k_2] {NO} + {O},</chem>

이 때, <math>k_1</math>과 <math>k_2</math>는 [[아레니우스 방정식]]의 반응 속도 상수이다. 전체 반응은 다음과 같다:

:<chem> {N2} + {O2} <->[k] 2NO.</chem>

전체 반응 상수는 첫 번째 반응에 의해 결정된다(즉, [[속도 결정 단계|속도 결정 반응]]이다), 두 번째 반응이 첫 번째 반응보다 훨씬 빠르기 때문에 첫 번째 반응이 일어나자마자 두 번째 반응이 일어난다. 연료가 충분한 상황에서는 산소의 부족으로 인해, 두 번째 반응이 약해져 세 번째 반응이 메커니즘에 추가되며, 이는 '''확장된 젤도비치 메커니즘'''({{llang|en|extended Zel'dovich mechanism}})이라고도 알려져 있다:<ref>Lavoie, G. A., Heywood, J. B., Keck, J. C. (1970). Experimental and theoretical study of nitric oxide formation in internal combustion engines. Combustion science and technology, 1(4), 313–326.</ref><ref>Hanson, R. K., Salimian, S. (1984). Survey of rate constants in the N/H/O system. In Combustion chemistry (pp. 361–421). Springer, New York, NY.</ref>

:<chem>{N} + {OH} <->[k_3] {NO} + {H}.</chem>

반응의 정반응 [[반응 속도 상수|속도 상수]]는 다음과 같이 주어진다:<ref>{{웹 인용|url=http://web.eng.ucsd.edu/mae/groups/combustion/mechanism.html |title=San Diego Mechanism}}</ref>
:<math>\begin{align}
k_{1f} &= 1.47\times 10^{13} \, T^{0.3} e^{-75286.81/RT},\\
k_{2f} &= 6.40\times 10^9 \, T e^{-6285.5/RT}, \\
k_{3f} &= 3.80\times 10^{13},
\end{align}</math>
이 때 [[지수 앞 인자]]의 단위는 cm, mol, s 그리고 K로 측정되며, 온도([[켈빈]])와 [[활성화 에너지]](cal/mol)로 이루어져 있고, ''R''은 [[기체 상수]]이다.

==NO 형성==
[[일산화 질소|NO]]의 생성 속도는 다음과 같다

:<math>\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}].</math>

== 각주 ==
{{각주|30em}}

[[분류:연소]]
[[분류:반응 메커니즘]]
[[분류:화학 반응]]
[[분류:화학반응속도론]]
[[분류:오염원]]