Цепные реакции

Цепные реакции – особый класс сложных многостадийных реакций, в которых появление промежуточной активной частицы (атома, содержащего неспаренный электрон, свободного радикала, иона) вызывает цепь превращений исходных веществ в продукты реакции.

К цепным реакциям относятся горение топлива, взрывы, окисление, хлорирование и бромирование соединений, реакции в атмосфере, полимеризация, крекинг нефтепродуктов, ядерные цепные реакции.

В сложном цепном процессе можно выделить следующие стадии:

1) инициирование (зарождение цепи), при котором образуются активные частицы - переносчики цепи;

2) рост цепи (продолжение цепи), активные частицы вступают в химическое взаимодействие с исходными веществами, в результате чего образуются новые активные частицы;

3) обрыв цепи – гибель активных частиц.

Зарождение цепи может происходить в результате диссоциации молекул под действием тепла, излучения или с помощью инициаторов – веществ, которые легко распадаются на свободные радикалы.

Свободным радикалом называется нестойкая частица, образующаяся из молекулы при разрыве одной или нескольких химических связей и обладающая одним или несколькими неспаренными электронами, которые обусловливают высокую химическую активность радикалов (H·, Cl·, Н₃С· и др.).

Обрыв цепи может произойти в результате рекомбинации (образования ковалентной связи путем обобществления двух неспаренных электронов, принадлежащих разным частицам), взаимодействия активных частиц со стенками реакционного сосуда (для отвода избыточной энергии) или их взаимодействия со специальными веществами (замедлителями или ингибиторами).

Энергии активации отдельных стадий с участием активных частиц обычно во много раз меньше, чем энергии активации обычных молекулярных реакций, что способствует протеканию цепных реакций с большой скоростью.