ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Цепные реакции из "Введение в теорию химических процессов" В химии очень распространены так называемые цепные реакции. К ним относятся многие процессы, имеющие большое значение для промышленности. Эти реакции вызываются свободными радикалами — активными частицами, за счет которых происходит превращение неактивных молекул в активные в результате возникновения реакционноспособной частицы в каждом акте процесса. Теория цепных реакций создана трудами академика Н. Н. Семенова, Хин-шельвуда (Англия) и других ученых. [c.126] Примерами процессов с неразветвленными цепями служат также реакции хлорирования углеводородов (в частности, метана), разложения органических соединений (например, СН3СОН), полимеризация (хлоронрена) и др. [c.127] Образующиеся в реакциях (XIII) и (XIV) радикалы обеспечивают развитие неразветвленной цепи, а атом кислорода, обладающий двумя свободными валентностями, входя в реакцию (XV), образует два добавочных радикала, начинающих разветвление. Так возникает огромное количество свободных радикалов. Этим рассматриваемые реакции отличаются от процессов первого типа, в которых концентрации радикалов невелики. Размножение радикалов приводит к лавинообразному течению процесса, которое может вызвать взрыв. Однако и в этих процессах происходят обрывы цепей. Причем лишь в том случае, когда темп разветвления опережает темп обрыва, происходит бурное увеличение скорости процесса. [c.128] Темп разветвления определяется числом встреч реакционноспособных частиц с молекулами исходного вещества, т. е. пропорционален концентрации вещества и объему сосуда. Скорость обрыва складывается из скорости этого процесса на частицах примесей (она пропорциональна концентрации последних) и скорости обрыва на стенках (пропорциональна поверхности сосуда). Из этого следует существование некоторых предельных (критических) условий. Изменение давления, температуры и т. п. вызывает внезапный переход от медленного течения процесса к взрыву. Чем меньше скорость разветвления, тем менее резок этот переход. [c.128] Если привести в соприкосновение два или несколько веществ, то можно получить либо новые соединения, либо неоднородную смесь (которую можно вновь разделить на составные части с помощью механических или простых физических методов), либо, наконец, однородную систему. В первом случае протекает химическая реакция, во втором — механический процесс (в результате которого получается смесь, причем ее неоднородность будет определяться лишь усилиями, приложенными при перемешивании). Третий же случай — процесс образования раствора — является промежуточным между химическим и механическим процессами. Состав растворов в некотором интервале концентраций, температур и давлений может меняться непрерывно. Отсутствием у них постоянства состава и неприменимостью к ним закона кратных отношений и закона эквивалентов растворы приближаются к механическим смесям. С химическими соединениями их роднит однородность (часть тождественна целому) другим общим признаком являются довольно значительные объемные и энергетические эффекты, сопровождающие процесс растворения многих веществ. [c.129] Первые обширные работы по свойствам растворов принадлежат М. В. Ломоносову. Им же была намечена программа исследования растворов, сохранившая актуальность и до настоящего времени. [c.129] Различают истинные и коллоидные растворы. В первых вещества распадаются на частицы, равные размерам молекул или ионов (10 —10 см). Коллоидные системы лежат между истинными растворами и механической смесью это микрогетерогенные высокодисперсные системы (радиус частиц 10 —10 см) и грубодисперсные системы (радиус частиц 10 —10 см). Они агрегативно неустойчивы, так как без специальной (дополнительной) стабилизации коллоидные частицы объединяются и оседают. [c.130] Грубодисперсные системы обычно бывают либо в виде суспензий — твердые частицы в жидкостях, либо в виде эмульсий — жидкие частицы одного вещества в другом жидком веществе (при сохранении гетерогенности). [c.130] Примерами коллоидных систем служат растворы клея и желатины (коллоидные растворы или золи от греческого слова olla — клей), туман и дым (аэрозоли, т. е. твердые или жидкие частицы в газе), некоторые цветные стекла. Типичной эмульсией является молоко, в котором мелкие шарики масла плавают в жидкости. Суспензии получаются, например, при взбалтывании глины в воде. В последнем случае твердые частицы со временем оседают на дно сосуда. [c.130] Коллоидные растворы отличаются от истинных тем, что их частицы сильно рассеивают проходящий через них свет и делают заметным путь пропущенного светового луча эффект Тиндаля). [c.130] Мы остановимся только на истинных растворах. Учение о коллоидных растворах обычно рассматривается отдельно. [c.130] Большое значение имеют жидкие растворы. Поэтому на них мы сосредоточим основное внимание. В этих растворах обычно протекает большинство реакций, так как имеются весьма благоприятные условия как для перемещения молекул, так и для тесного их сближения, необходимого для химического взаимодействия. [c.131] Наибольшее значение имеют водные растворы, так как вода — самый распространенный и универсальный растворитель. Она играет очень важную роль в нашей жизни и обладает рядом особенностей, обусловленных наличием различных структур, отличающихся как энергетически, так и химически. Важно также следующее так как водные растворы обычно изучаются при температурах, близких к температуре замерзания воды, то ее структурность выражена весьма четко. [c.131] Растворитель и растворенные вещества. Эти понятия в известной степени условны. Какое вещество, например, считать растворителем в смеси, состоящей наполовину из воды и спирта Иногда за растворитель принимают то вещество, которое при охлаждении раствора кристаллизуется первым. Так, из водно-спиртового раствора сначала выделяется вода ее можно считать здесь растворителем. Но, например, из многих водно-солевых растворов кристаллизуется сначала соль, а иногда одновременно и соль и лед. Можно принять за растворитель и то вещество, которое находится в преобладающем количестве, но при этом надо иметь в виду, что нередко оно при охлаждении раствора отвердевает не первым. Если одним из составляющих раствор веществ является жидкость, а другими — газы или твердые вещества, то растворителем обычно считают жидкость. [c.131] Обозначения свойств составных частей принято сопровождать индексами 1, 2, 3. причем для растворителя обычно используют индекс 1. [c.131] Концентрация. Наряду с температурой и давлением, концентрация является основным параметром состояния раствора. [c.131] Весовой процент — число весовых частей растворенного вещества в 100 весовых частях раствора. [c.132] Аналогично определяются весовая и объемная доли. [c.132] Моляльность (т) — число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя. [c.132] Вернуться к основной статье