ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение высокого давления для изучения механизма химических реакций из "Высокие и сверхвысокие давления в химии" В настоящее время установлено, что далеко не все химические реакции происходят в результате взаимодействия молекул реагирующих веществ. Дело в том, что молекулы в определенных условиях диссоциируют, т. е. отщепляют атомы или группы атомов с образованием ионов — электрически заряженных частиц — или свободных радикалов — нестойких незаряженных частиц. [c.26] Способность к диссоциации присуща многим веществам. При этом ионы одних веществ могут вступать в реакцию с ионами или молекулами других веществ. Такие реакции называются ионными. [c.26] С другой стороны, многие органические соединения при высоких температурах, а также при действии некоторых веществ — инициаторов расщепляются с образованием радикалов. Рассмотрим это на примере молекулы бензола. [c.26] Реакции радикалов друг с другом (одинаковых или различных) и радикалов с молекулами называются радикальными реакциями. Наконец, реакции между самими молекулами носят название молекулярных реакций. [c.28] Вопрос о том, является ли реакция ионной, радикальной или молекулярной, имеет большое значение, так как каждой из них присущи свои особенности, знание которых позволяет исследователю управлять химическим процессом. Конечно, вопрос о механизме реакции не исчерпывается знанием того, к какому из перечисленных типов она относится. Очень многие реакции протекают через ряд промежуточных стадий, выяснение и исследование которых также необходимо для осуществления процесса в наиболее выгодных условиях. [c.28] Чрезвычайно важное место в химии занимают так называемые цепные реакции, в изучении которых выдающаяся роль принадлежит Н. Н. Семенову и его сотрудникам. Не имея возможности подробно остановиться на этом интереснейшем явлении, приведем лишь один пример для уяснения сущности цепных реакций. [c.28] Таким образом снова образуется атом хлора, способный вступить во взаимодействие с молекулой водорода и т. д. Следовательно, достаточно одной лишь молекуле хлора распасться на атомы под действием света, как начнется длинная цепь реакций с участием атомов и молекул хлора и водорода. Проведенные исследования показали, что распад одной молекулы хлора приводит к образованию приблизительно ста тысяч молекул хлористого водорода, чем и объясняется столь быстрое течение этой реакции. [c.29] Рассмотренная нами реакция протекает по радикально-цепному механизму. Многие процессы полимеризации, например получение полиэтилена и политетрафторэтилена, о которых говорилось выше (стр. 22), принадлежат к этому же тилу реакций. [c.29] изучение механизма химического процесса необходимо для того, чтобы научиться управлять им. Для этой цели применяются многочисленные методы исследования. В числе этих методов видное место занимает изучение влияния различных факторов (например, температуры и давления) на скорость и направление реакции. [c.29] Выше мы рассмотрели некоторые основные закономерности влияния давления на протекание химических процессов. [c.29] Зная эти (и другие) закономерности, можно на основании результатов исследования той или иной реакции под высоким давлением сделать в ряде случаев важные выводы о ее механизме. Рамки настоящей брошюры не позволяют нам подробно рассмотреть этот вопрос. Поэтому мы ограничимся лишь несколькими примерами. [c.29] При невысоких температурах (50—100°) указанные выше реакции изомеризации протекают только в присутствии некоторых катализаторов, к числу которых, в частности, относится хлористый алюминий. [c.30] Приведем другой пример. Исследование деструктивной гидрогенизации уже известных нам ароматических углеводородов — толуола, изопропилбензола и тетрали-на — в отсутствие катализаторов при температуре 450— 500° и давлениях водорода от 300 до 1200 ат, проведенное в Институте органической химии им. Н. Д. Зелинского АН СССР, позволило установить, что этот процесс протекает по радикально-цепному механизму. Оказалось, что молекулы исследованных ароматических углеводородов в указанных условиях взаимодействуют не с молекулами водорода (как это предполагалось прежде), а с атомами водорода. Этот вывод позволил объяснить многие закономерности изученной реакции и дал возможность сознательно управлять ею. [c.31] Мы привели эти примеры, чтобы показать, что высокое давление не только ускоряет многие реакции и обеспечивает рост выхода целевых продуктов за счет смещения химического равновесия, но может играть большую роль и при изучении механизма химических реакций. [c.32] На этом мы заканчиваем рассмотрение отдельных примеров применения в химии давлений порядка десятков и сотен атмосфер. Число этих примеров могло бы быть легко умножено. Они наглядно показывают роль высоких давлений в химии и широкое применение их в химической промышленности. [c.32] Вернуться к основной статье