ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Цепные реакции из "Краткий курс физ. химии" Как показали исследования последнего времени, цепные реакции являются весьма распространенными и играют большую роль во многих практически важных процессах, например при сгорании горючего в цилиндрах моторов, в процессах крекинга, полимеризации и др. [c.482] Первоначальное возбуждение такой цепи, т. е. образование активных частиц, может осуществляться различными путями. [c.483] В результате изучения цепных реакций было показано, что важнейшая роль в них часто принадлежит тем или другим чрезвычайно нестойким и вследствие этого очень короткоживущим частицам (свободным валентно ненасыщенным атомам и радикалам, возбужденным молекулам, промежуточным соединениям и пр.). Эти частицы, участие которых в реакции не отражается уравнением последней, являются вместе с тем особенно реакционноспособными и благодаря этому обеспечивают химические превращения молекул исходных веществ. [c.483] Шиловым в его теории сопряженных реакций ( 196) были введены (1905) представления о цепном механизме течения и развития химических реакций. Для частного случая процессов окисления подобные же представления в качественной форме были еще ранее введены (1897) А. Н. Бахом согласно его теории, образование нестойких перекисей является промежуточной реакцией в этих процессах. [c.483] Позднее было установлено, что при фотохимическом проведении реакции взаимоде1 ствия хлора с водородом на каждый поглощенный квант света в реакцию может вступить не по одной только молекуле хлора и водорода, а значительно большее число их. Это означало, что энергия, поглощенная первоначально одной молекулой, передавалась продуктами взаимодействия новым молекулам. [c.483] Энгельс, Диалектика природы, М., 1965, стр. 127. [c.483] Ввиду того что диссоциация молекул брома происходит значительно легче, чем молекул водорода, первым звеном является именно диссоциация молекул брома. Последующие реакции (б), (в), (г) и (д) благодаря общей экзотермичности всего процесса в целом обеспечивают дальнейшее течение реакции. Отсюда видно, что достаточно единичного акта возбуждения реакции, чтобы дальнейшее течение могло продолжаться без поддержки извне, пока не произойдет обрыв цепи в результате рекомбинации атомов брома в молекулу Вга или другим путем. Подобным же механизмом могут обладать реакции взаимодействия водорода с хлором, окисления углеводородов и многие другие реакции. [c.484] По мнению Н. И. Семенова, цепные реакции протекают обычно через образование и взаимодействие радикалов или свободных атомов с ненасыщенной валентностью. Этот путь взаимодействия является преимущественным по сравнению с взаимодействием валентно насыщенных -молекул, потому что свободная валентность придает радикалу (или атому) весьма высокую реакционную способность, что дает ему возможность легко вовлекать во взаимодействие и валентно насьпценные молекулы, как, например, в реакциях (б), (в) и (д) ргссмотренного процесса. [c.484] С ЭТОЙ точки зрения зарождение цепи всегда заключается в реакции образования атома или радикала с ненасыщенной валентностью, как, например, в реакции (а). Это может происходить в результате термической диссоциации какой-нибудь легко распадающейся молекулы (например, 12ч=г 1 + 1), при столкновении двух молекул, обладающих повышенной энергией, при ударе молекулы о стенку сосуда или в особенности при химическом взаимодействии ее с атомами или ионами (поверхности стенки или находящимися в объеме сосуда), способными вызвать при этом образование радикала, В разных реакциях, а также в зависимости от условий, температуры и пр, тот или другой из этих путей приобретает главную роль. [c.485] Одной из важнейших характеристик цепных реакций, сильно влияющих на скорость реакции, является длина цепи ее, т. е. число молекул данного исходного вещества, прореагировавших в результате одного акта зарождения цепи. В этом отношении различные реакции различаются в очень широких пределах, причем, длина цепи может сильно зависеть от условий проведения реакции. Известны реакции, в которых длина цепи очень невелика, равняясь всего 2—3 звеньям. С другой стороны, известны реакции, у которых длина цепи достигает нескольких тысяч (и больше) звеньев. [c.485] Длина цепи данной реакции зависит от соотношения между числом активных частиц, образующихся в единицу времени, и числом таких частиц, расходуемых на образование продуктов реакции и на другие процессы. Иначе говоря, длина цепи зависит от соотношения между числом цепей, возникающих в единицу времени, и числом цепей, ликвидирующихся в тот же промежуток времени. [c.485] Рассмотрим, как происходит последнее явление. [c.485] Цепные реакции весьма чувствительны к изменениям концентрации как самих реагирующих веществ, так и посторонних газов. В частности, это приходится учитывать при изучении процессов сгорания горючего в цилиндрах моторов двигателей. [c.486] Количественная теория цепных реакций довольно сложна. [c.486] Цепные реакции являются очень распространенными. По цепному механизму, на-Рис. 165. Схема развет- пример, могут совершаться многие реак-вляю щихся цепей. ции окисления углеводородов, в частности — важные в техническом отношении реакции получения альдегидов, спиртов, кислот, кетонов, перекисей и др. Н. Н. Семеновым было показано, что многие особенности процессов сгорания горючего в цилиндрах моторов двигателей внутреннего сгорания обусловлены цепным механизмом процесса. Процессы полимеризации, играющие важную роль в образовании высокомолекулярных соединений, большей частью протекают по типу цепных реакций, (В. А. Каргин, С. С. Медведев и др.) Большую роль цепные реакции играют в биологических процессах. Хорошо известно, что и процессы деления атомных ядер в кинетическом отношении могут протекать по типу цепных реакций. [c.486] Вернуться к основной статье