ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Цепные реакции из "Взрывобезопасность паро-газовых систем в технологических процессах" Цепные реакции. Специфическая особенность протекания химической реакции при самовоспламенении заключается в ее автоускорении, связанном с накоплением в системе тепла, выделяющегося при реакции горючей среды. Существует и другая возможность автоускорения процесса, в принципе осуществимого и при изотермическом режиме. Она связана с развитием цепной реакции. [c.23] Как известно, химическое взаимодействие между двумя соударяющимися молекулами становится возможным в том случае, если их суммарный запас энергии не меньше энергии активации. Этот запас энергии (который во многих случаях должен быть весьма значительным) необходим для разрыва или ослабления существующих связей между атомами молекул исходных компонентов, без чего невозможно их перераспределение — химическая реакция. [c.23] Непосредственно после химического взаимодействия продукты реакции несут на себе большой запас энергии, полученный за счет теплоты экзотермического превращения и первоначально затраченной энергии активации. Эта энергия в одних случаях может рассеиваться в окружающем пространстве при соударениях молекул или в результате излучения и расходуется на разогрев реагирующей среды. Такой случай и был рассмотрен при описании теплового воспламенения. [c.24] Существует, однако, и другая возможность перераспределения избыточной энергии. Запас энергии, сосредоточенный на молекуле продукта первичной реакции, вместо рассеивания передается одной из реагирующих молекул непосредственио, как говорится, элементарным актом, приводя к ее активированию. Подобные условия гораздо более благоприятны для протекания реакции, чем условия, при которых химическая энергия взаимодействия переходит в энергию теплового хаотического движения. [c.24] При таком механизме передачи активации реакция приводит к образованию новой активной молекулы (одной или нескольких), способной к новому взаимодействию. Так возникает цепь реакций, в которой активация передается эстафетой от одной молекулы к другой. При цепном механизме реакции возникновение одной активной молекулы ведет к образованию более или менее длинной цепи реакций, вследствие чего скорость взаимодействия соответственно возрастает. [c.24] Передающаяся энергия активных молекул обычно принимает вид химической энергии неустойчивых, химически ненасыщенных промежуточных продуктов, атомов или так называемых свободных радикалов. Таковы, например, атомарные водород, кислород, хлор, радикалы гидроксил ОН, нитроксил HNO, метил СНз и т. д. Все эти вещества благодаря своей химической ненасыще нно-сти отличаются высокой реакционной способностью (именно поэтому они неустойчивы и неспособны к длительному существованию) и могут реагировать с исходными компонентами, образуя, в свою очередь, свободные радикалы и атомы. Химически активные частицы. [c.24] Характер протекания цепной реакции существенно различен в зависимости от того, сколько вторичных активных центров образуется при элементарной реакции акшиного центра (на одном звене цепи) один или больще одного. В первом случае общее число активных центров остается неизменным, реакция протекает с постоянной (для данных температуры и концентрации) скоростью, т. е. стационарно. Во втором случае число активных центров непрерывио возрастает, и реакция само-ускоряется. Цепные реакции первого типа называются неразветвленными, второго — разветвленными. [c.25] Типичным примером неразветвленной цепной реакции является взаимодейств1ие хлора с водородом. Прямая реакция при парных соударениях молекул обоих элементов маловероятна — она требует очень значительной энергии активации. Однако химическсе превращение оказывается возможным с помощью другого механизма. [c.25] Активные центры цепной реакции — атомы водорода и хлора —не расходуются, их концентрации здесь остаются неизменными. [c.25] Вероятность протекания такой реакции, а значит и ее скорость, очень мала, но это никак ие влияет на развитие последующих процессов. [c.26] один сходный активный центр — атом водорода, вступив в реакцию, вызвал образование, кроме двух молекул конечного продукта — воды, трех новых активных центров. В реакциях (VII) и (VIII) происходили разветвления цепи. Количество активных центров при таком механизме прогрессивно возрастает. При этом скорость началиного генерирования активных центров по реакции (V) может не влиять на суммарную скорость взаимодействия. [c.26] Вернуться к основной статье