Цепная реакция (химия)

Поскольку в цепных реакций с энергетич. Работы по разветвленным цепным реакциям имели большое значение и в другом отношении. В 30-х гг. Н. Н. Семенов предложил механизм цепных реакций с участием ион-радикалов и возбужденных молекул. В основе закономерностей этого процесса лежит введенное нами представление о разветвленных цепных реакциях.

Найденные зависимости привели Семёнова и его коллег к открытию гибели активных частиц на стенках сосуда и понятия о разветвлённых цепных реакциях. Цепная реакция протекает с участием активных центров — свободных радикалов, атомов, возбуждённых молекул, которые участвуют в цепном процессе. В отличие от катализаторов, инициаторы расходуются в ходе реакции.

Кроме всех стадий, характерных для неразветвлённых цепных реакций, разветвлённые цепные реакции имеют одну и более стадий разветвления цепей, которые могут протекать по разным механизмам. Для разветвлённых цепных реакций характерны стационарный и нестационарный режимы её протекания.

Цепные реакции относятся к сложным реакциям и могут состоять из мн. элементарных стадий. Многие атмосферные процессы относятся к цепным реакциям. Выше упоминался О2, дезактивирующий переводом его в форму В случае введения в хим. систему т. наз. слабого ингибитора цепная реакция длительное время протекает медленнее, чем в его отсутствие.

По мере расходования In, протекающего практически со скоростью инициирования wi, скорость цепной реакции в присут. Расчет скорости цепных реакций в общем случае производится по методу квазистационарных концентраций (см. Квазистационарности приближение).

Термин предложен Н. Н. Семеновым для открытых им (1926-28) цепных реакций с критич. До тех пор пока g > f, будет наблюдаться цепная реакция, кинетика к-рой не отличается от неразветвленных цепных реакций. Самоускорение цепных реакций с разветвлением цепей, описываемое ур-нием Семенова, обусловлено переходом энергии экзотермич. Лазеры химические).Разветвленно-цепные р-ции могут протекать стационарно, если g > f, и с самоускорением, если f > g. Значения=f — g таковы, что вся р-ция протекает за доли секунды.

ROOH. Подобным образом протекает и окислениесероводорода.Большой вклад в изучение этих р-ций был сделан А. Б. Налбандяном и Н. М. Эмануэлем. Мы занимаемся кинетикой полимеризации, или кинетикой биохимических процессов, или кинетикой реакций в ионосфере. В 1925 году мы занялись проблемой самовоспламенения газов, способных к горению и взрыву. И даже позднее, когда были открыты ядерные взрывы, оказалось, что они тоже подразделяются на два этих типа: на термоядерные и на разветвленно-цепные.

В тепловом взрыве источником выделения тепла является химическая реакция, скорость которой очень быстро растет с увеличением температуры. Математически этот процесс характеризуется некоторым критерием, включающим начальную температуру камеры, давление газа, кинетические постоянные скорости реакции и тепловые константы вещества.

В наших работах в основу явления горения была положена химическая кинетика, осложненная выделением тепла и наличием обратной связи между ростом температур и ходом реакции. Вскоре после нашей первой работы Хиншельвуд изучил явление верхнего предела самовоспламенения и показал, что оно также объясняется разветвленным характером цепной реакции.

Как известно, неразветвленные цепные реакции были открыты в 1913 году немецким химиком Боденштейном на примере фотохимического образования хлористого водорода. В неразветвленной цепной реакции радикал первого вида, взаимодействуя с молекулой исходного вещества, родит радикал второго вида и молекулу конечного продукта (схема вверху).

Цепная реакция (химия)

В этом и заключается разгадка предельных явлений. Но по формальным закономерностям эти реакции оказались почти идентичными химическим разветвленным цепным реакциям. Введенные нами понятия о вырожденных разветвлениях вызвали широкий резонанс, и механизм этих реакций стал широко обсуждаться. Основополагающие работы по механизму этих реакций были сделаны профессором Норришем.

Выводы Семёнова, опубликованные в 1927 г., были признаны Боденштейном, а в 1928 г. Семёнов и Рябинин обнаружили аналогичное поведение паров серы в кислороде. В этом же году С. Хиншелвуд опубликовал работу по исследованию верхнего предела при окислении смесей водорода с кислородом.

О времени и о себе

В первом случае скорость стадии обрыва цепей выше скорости стадии разветвления, поэтому квазистационарная концентрация активных центров при небольшой глубине реакции сравнительно постоянна. Н2О2 в присут. Cu2+ и каталитич.

В 1925—1926 годах Ю. Б. Харитоном и мной были обнаружены критические явления цепного воспламенения на примере окисления паров фосфора

В отд. группу выделяют ингибиторы цепного окисления орг. в-в — т. наз. антиоксиданты. Эффективными прир. антиоксидантами являются аскорбиновая к-та и токоферол. В начальный момент времени концентрация переносчиков цепи в реагирующей хим. системе равна нулю. При введении инициатора или при энергетич.

Ее скорость равна скоростям всех остальных р-ций ЦПЦ wпр, но концентрация радикалов, участвующих в этой лимитирующей стадии, наибольшая. Расход ингибитора будет происходить со скоростью, меньшей wi, а т. к. его начальная концентрация 0 -существенная величина, ее уменьшение в ходе р-ции м. б. небольшим. 0 и затем рассчитывают w. Так, для вышеупомянутого разложения Н2О2 в присуг. Семеновым, Ю. Б. Харитоном и 3. Ф. Вальта при окислениипаровфосфора.

Вот здесь-то мы и ввели представление о разветвленных цепных реакциях, которые сегодня общеизвестны. Активные частицы, участвующие в цепной реакции, являются весьма активными и быстро реагируют с молекулами реагентов и друг с другом.

Популярное:

  • Переломы шейных позвонковПереломы шейных позвонков 4) В анатомии - кольцевидный первый шейный позвонок у человека и высших позвоночных, сочленяющийся с черепом. В результате травмы резкое сгибание шеи приводит к чрезмерному […]
  • Информационные технологииИнформационные технологии В широком понимании ИТ охватывают все области создания, передачи, хранения и восприятия информации, не ограничиваясь только компьютерными технологиями. Информационные технологии […]
  • ГПОД (грыжа пищеводного отверстия диафрагмы)ГПОД (грыжа пищеводного отверстия диафрагмы) Года 3 назад поставили диагноз ГПОД. Врач сказала, что операция только в крайнем случае и то, не поможет. Кроме того, томография при грыже пищеводного отверстия диафрагмы √ это […]