II.5. Цепные реакции

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

Химические процессы, в которых периодически повторяются элементарные реакции с участием свободных атомов, радикалов или иных активных частиц называются цепными реакциями. По цепному механизму протекают процессы горения, крекинга нефти, многие фотохимические реакции (образование НСl, НВr, СОСl₂ и др.), цепные ядерные реакции (распад урана-235 или плутония в ядерном реакторе или бомбе), реакции полимеризации и конденсации при производстве пластмасс и т.д.

Процесс образования свободных атомов или радикалов требует большой энергии активации, но их высокая реакционная способность и возникновение новых активных частиц при реакциях с насыщенными молекулами приводят к тому, что скорость цепных реакций оказывается обычно значительно выше скорости не цепных реакций.

В любой цепной реакции можно выделить три стадии: зарождение цепи, развитие цепи и обрыв цепи. Примером цепной реакции может служить реакция образования хлороводорода из водорода и хлора, схема механизма которой была предложена Нернстом:

Эта реакция диссоциации молекулы хлора на атомы может происходить при поглощении света

термическим путем – при столкновении, например, двух молекул хлора с повышенной энергией:

химическим путем – например, при взаимодействии молекулы хлора с атомом натрия, пары которого введены в систему.

Образующиеся атомы хлора обладают высокой реакционной способностью и вступают в дальнейшее взаимодействие с исходными веществами, протекает вторая группа реакций – развитие цепи:

В результате первой реакции появляется атом водорода, который легко вступает во взаимодействие с молекулой хлора, в результате чего образуется хлороводород и регенерируется атом хлора, который дает начало следующему звену:

и так далее. В результате возникают последовательно идущие один за другим циклы – развивается цепь реакций

При благоприятных условиях такая цепь может состоять из многих тысяч звеньев. В результате на одну первоначально активированную молекулу хлора образуется не две молекулы HCl, как при обычной бимолекулярной реакции, а десятки тысяч молекул. Для приведенной реакции характерным является то, что на одну вступающую в реакцию активную частицу Сl или Н вновь образуется одна активная частица. Такие реакции называют неразветвленными. Если число активных частиц в цепи увеличивается - разветвленные цепные реакции.

Реакции обрыва цепи, приводящие к гибели активных частиц при соударении с какой-либо третьей частицей М или стенкой сосуда S:

В присутствии, например, кислорода обрыв цепи может происходить в результате реакции

Образующийся малоактивный радикал

гибнет на стенках сосуда или по реакции

При низких давлениях активные центры гибнут в основном на стенках сосуда, а при высоких давлениях происходит тримолекулярный обрыв в объеме. Поэтому для цепных реакций характерны особенности протекания:

· Большая чувствительность скорости этих реакций к наличию некоторых примесей. Смесь водорода с хлором не реагирует в темноте при комнатной температуре, но быстро реагирует при введении в систему малых количеств паров натрия. В других случаях присутствие примесей приводит к резкому снижению скорости реакции. Например, при фотохимическом инициировании реакции водорода с хлором скорость образования хлороводорода уменьшается примерно в тысячу раз в присутствии одного процента кислорода.

· Влияние формы и материала сосуда на скорость многих газовых реакций. Обычно реакции замедляются при увеличении отношения S / V (S - площадь поверхности сосуда, V - его объем). Это отношение практически можно изменять, вводя в сосуд осколки материала сосуда - стекла, кварца и т.п.

· Резкое увеличение скорости процесса при определенных значениях давления. Первоначально не идущая реакция с повышением давления может принять взрывной характер, но при еще больших давлениях опять прекратиться. Это объясняется тем, что при малых давлениях столкновения между частицами газа редки, а активные частицы, достигая стенок сосуда, поглощаются ими. С другой стороны, при слишком высоких давлениях часто происходят тройные столкновения, также приводящие к прекращению реакции. И лишь только в некотором интервале средних давлений обрывы цепей как на стенках сосуда, так и в объеме смеси малы и в реакцию может вовлечься большое число молекул реагентов (характерно для разветвленных реакций). Давления, при которых происходит резкое увеличение скорости цепных реакций, называются верхним и нижним пределами самовоспламенения или взрываемости. Воспламенение смеси происходит только в условиях, соответствующих на рисунке заштрихованной площади, которая получила название полуострова воспламенения. Вне пределов полуострова воспламенения не происходит и реакция идет с малой скоростью или практически вовсе не происходит.