Особенности кинетики цепных реакций

Многие реакции, протекающие в живых организмах (окис­ление, полимеризация), имеют цепной механизм. К этим реак­циям неприменимы обычные закономерности химической ки­нетики, в частности закон действующих масс. Для всех цепных реакций характерны три стадии: зарождение цепи, развитие цепи, обрыв цепи.

Стадия зарождения цепи. На этой стадии происходит образо­вание промежуточных активных частиц под воздействием света, радиоактивного излучения или температуры. Их роль могут вы­полнять радикалы, а также молекулы и ионы.

Стадия развития цепи. На этой стадии каждая активная частица, вступая во взаимодействие с молекулами реагентов, способствует появлению новых активных частиц. При этом раз­витие процесса может происходить: а) без разветвления цепи, когда одна частица вызывает появление только одной новой частицы; б) с разветвлением цепи, когда одна частица вызывает появление двух или более новых активных частиц. Стадия раз­вития в цепных реакциях повторяется многократно и приводит к образованию конечных продуктов и промежуточных активных частиц.

Стадия обрыва цепи. На этой стадии происходит оконча­тельное расходование активных частиц за счет их столкновения друг с другом. Цепная реакция может оборваться самопроиз­вольно или под действием ингибиторов.

В начале процесса, когда концентрация активных частиц ничтожна по сравнению с концентрацией молекул, преобладает стадия развития цепи. Скорость цепной реакции на этой стадии сильно возрастает. При этом одна активная частица способству­ет образованию 10⁴ - 10⁶ молекул конечного продукта. На за­ключительной стадии, когда процессы обрыва цепи преоблада­ют, скорость цепной реакции резко падает.

По цепному механизму развиваются процессы свободнора-дикального окисления в организме (разд. 9.3.9), а также про­цессы, происходящие под действием радиационного облучения. Для защиты организма от лучевого поражения или других про­цессов, сопровождающихся появлением радикалов, используют соединения, способные активно взаимодействовать с ними и нейтрализовать их, т. е. соединения с антиоксидантными свой­ствами (разд. 9.3.9).