Колебательные химические реакции. Холодные пламена.

Впервые колебательную химическую реакцию, проявляющуюся в виде периодических вспышек при окислении паров фосфора, наблюдал Роберт Бойль в конце XVII века. Эти повторяющиеся вспышки затем неоднократно описывали многие исследователи. В XIX веке были обнаружены и другие колебательные реакции. Однако они не привлекли особого внимания, поскольку химическая кинетика как наука еще не существовала, и никто не имел представления о том, как должна идти химическая реакция. Лишь во второй половине XIX века возникли термодинамика и химическая кинетика, положившие начало специфическому интересу к колебательным реакциям и методам их анализа.

Было установлено, что химическую реакцию можно описать некоторой системой уравнений, решения которой должны согласоваться с экспериментально наблюдаемым поведением данной химической системы. Кроме того, если некоторые решения будут описывать не наблюдавшееся поведение системы, разумно поставить эксперимент так, чтобы получить предсказываемое моделью поведение системы и тем самым возможно подтвердить правильность математической модели реакции. Динамические системы, такие, как химические реакции, моделируются дифференциальными уравнениями. Состояние химического равновесия представляет собой устойчивые особые точки, соответствующие решениям системы дифференциальных уравнений, моделирующих реакцию. Кроме решений, описывающих устойчивые состояния, могут быть и решения периодические, которые соответствуют только некоторым из наблюдаемых колебаний.

Колебательные реакции представляют собой циклические процессы. Циклическим называют процесс, который складывается из многократных повторений одного и того же превращения. На молекулярном уровне цикличность лежит в основе протекания обширного класса химических процессов, в том числе и каталитических.

Колебательные реакции - это периодические процессы, характеризующиеся колебаниями концентраций некоторых промежуточных соединений и соответственно скоростей превращения. Наблюдаются такие процессы в газовой и жидкой фазах и особенно часто на границе раздела этих фаз с твердой фазой. Колебательными чаще всего бывают редокс-реакции, а также реакции, сопровождающиеся появлением новой фазы вещества. Причиной возникновения колебаний концентрации является наличие обратных связей между отдельными стадиями сложной реакции: положительных и отрицательных.

Холодные пламена являются основной формой нетеплового самоускоряющегося режима реакции. Возможность инициирования горячего пламени при умеренных температурах определяет существующую опасность; рост давления на собственно холоднопламенной стадии обычно невелик.

Холодные пламена характеризуются очень длинными периодами индукции. Период индукции между голубым пламенем и истинным взрывом увеличивается в пределах той же области температур от 0, 2 до 2 сек.

Холодное пламя возникает при накоплении некоторой критической концентрации органических перекисей, при которой происходит их взрывной распад.