ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ
Свободными радикалами называются частицы, которые содержат хотя бы один неспаренный электрон и поэтому обладающие ненасыщенными валентностями. Цепными реакциями называются химические реакции, в которых появление активной частицы вызывает большое число превращений неактивных молекул вследствие регенерации активной частицы в каждом элементарном акте реакции. Активный центр (активная частица). Активными частицами могут служить свободные атомы, ионы, радикалы и возбужденные молекулы. Наиболее часто – это свободный радикал с высокой реакционной способностью. К цепным реакциям относятся: 1) Термический и инициированный крекинг или пиролиз всех классов органических соединений. 2 )Реакции галогенирования предельных углеводородов. 3) Многие реакции окисления неорганических и органических соединений в газовой и жидкой фазах. 4 )Реакции полимеризации и поликонденсации. 5) Процессы горения. 6) К цепным процессам можно отнести и некоторые явления, не связанные с химией: термоядерный синтез, развитие опухолей, размножение вирусов и другие явления химии, физики, биологии, медицины и пр.
Три стадии цепных реакций: 1) Зарождение (инициирование) цепи. 2 ) Рост цепи. 3 ) Обрыв цепи. Зарождение цепи начинается с возникновения частиц со “свободными валентностями” – радикалов, атомов, ионов. Например: CBr 4 CBr 3 + Br . Стадия роста цепи. На этой стадии промежуточные продукты реагируют с исходными реагентами, образуя новые интермедиаты и конечные продукты. Длиной цепи называется число молекул данного исходного вещества, которые прореагировали в результате одного элементарного акта зарождения цепи. Она может составлять 104 -107. Звено цепи (рассмотрим на примере реакции Cl + H 2 H + Cl 2 + H 2 h 2 НС 1) HCl + H HCl + Cl Стадия обрыва цепи. На этой стадии происходит окончательное расходование промежуточных продуктов или их разрушение.
Рассмотрим цепную реакцию на примере взаимодействия водорода с хлором в газовой фазе. На этом примере цепные реакции и были обнаружены в 1913 году Боденштейном. Зарождение цепи Рост цепи { Cl 2 Cl + H 2 H + Cl 2 H Обрыв цепи Cl + Cl h HCl + H HCl + Cl + H H 2 + Q Cl + Cl 2 + Q H + Cl HCl + Q Q – энергия, которая выделяется в ходе реакции.
Известны две разновидности цепных реакций: с неразветвленными и разветвленными цепями. Первые возникают в том случае, если одна активная частица при своем взаимодействии вызывает образование только одной новой активной частицы. В данном случае число радикалов в системе остается постоянным. А В С А А - это радикал, который начинает и заканчивает звено. В и С - различные промежуточные радикалы. Конкретный пример неразветвленной цепи – реакция образования фосгена: 2 Сl Сl 2 СО + Сl СОСl + – Процесс зарождения цепи; СОСl С 12 СО + Сl СОСl + С 1 Сl + Сl СОСl 2 + Сl. Рост цепи СОСl 2 Обрыв цепи Скорость образования фосгена определяется эмпирическим уравнением:
![d[COCl 2] = k[CO][Cl 2]3/2 (6. 1) dt Если в результате элементарного акта регенерируются](https://present5.com/presentation/80636875_108909533/image-6.jpg "d[COCl 2] = k[CO][Cl 2]3/2 (6. 1) dt Если в результате элементарного акта регенерируются")
d[COCl 2] = k[CO][Cl 2]3/2 (6. 1) dt Если в результате элементарного акта регенерируются две или более активных частиц, то осуществляется реакция с разветвленными цепями. Примером может служить реакция кислорода с водородом. Н 2 + О 2 2 ОН ОН + Н 2 О + Н Н + О 2 ОН + О О + Н 2 ОН + Н Цепи, в которых число образующихся радикалов превышает число радикалов исчезнувших, носят название разветвленных. Если разветвление происходит не при каждом элементарном акте реакции, то имеет место реакция с редкоразветвленной цепью. Примером такой реакции может служить реакция окисления водорода при высоком давлении и температуре около 500 о. С.
Н + НО 2 НО 2 + Н 2 Н + О 2 ОН + Н 2 О + Н 2 Иногда радикалы могут образовываться в результате распада малоустойчивых молекул промежуточного продукта реакции. Такие реакции называются реакциями с вырожденным разветвлением. Н 2 О 2 + Н ОН + О Н 2 О + Н ОН + Н Примером такой реакции является: СН Однако, образующийся пероксид может распадаться и другим путем. СН 3 ООН СН 2 О + Н 2 О 3 + О 2 СН 3 СОО СН 3 ОО + СН 4 СН 3 ООН + СН 4 3 СН 3 О + ОН (разветвление) СН 3 О + СН 4 ОН + СН СН 3 ОН 3 + Н 2 О + СН 3
Скачать презентацию ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ Свободными радикалами называются частицы которые
ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ.ppt