Неразветвленные цепные реакции

Если во время реакции роста цепи не происходит увеличения общего количества радикалов, то цепная реакция называется неразветвленной (рис.12 а).

Рис.12. Неразветвленная (а) и разветвленная (б) цепные реакции

Рассмотрим реакцию синтеза хлороводорода под действием света

H ₂ + Cl ₂ = 2 HCl

1. Зарождение цепи. Поглощая квант лучистой энергии hn, молекула хлора распадается. Этот процесс фотохимической диссоциации можно выразить уравнением

Cl ₂ + hn = 2 Cl·

При хлорировании водорода инициирование цепи начинается именно с гомолитического разрыва связей в молекулах хлора (Е _св = 243 кДж/моль), так как в молекуле водорода связь между атомами более прочная (Е _св = 435 кДж/моль).

2. Рост цепи. В результате взаимодействия радикалов с молекулами образуются продукты реакции и новые активные частицы

Cl· + H ₂ = HCl + H·

H· + Cl ₂ = HCl + Cl·

3. Обрыв цепи. В результате взаимодействия радикалов друг с другом

H· + H· = H₂

Cl· + Cl· = Cl ₂

H· + Cl· = HCl.

Обрыв цепей может произойти в результате столкновения активных частиц со стенкой сосуда или при соударении двух активных частиц и одной неактивной М. Выделяющаяся энергия поглощается стенкой сосуда или уносится неактивной частицей в возбужденном состоянии М ^*:

Cl· + Cl· + поверхность = Cl _{2 адс}(поверхность)

Cl· + Cl· + М = Cl ₂ + М^*.

Этим объясняется влияние объема и природы сосуда, инертных примесей и других факторов, влияющих на скорость цепных реакций.