ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Цепные реакции из "Химия" Скорость химических реакций не всегда уменьшается со временем, а может в ряде случаев возрастать весьма интенсивно. Увеличение скорости со временем наблюдается в так называемых цепных реакциях. [c.129] Цепной реакцией называется процесс химического взаимодействия, в котором активная частица (возбужденный атом, молекула с незамкнутыми связями — радикал) может вызвать не одно химическое превращение, а несколько, передавая свою энергию возбуждения вновь образовавшимся частицам. Число превращений, вызванных одной активной частицей, определяющее длину цепи, может исчисляться сотнями и даже тысячами. [c.129] Механизм цепных реакций очень сложен, так как на развитие реакции влияет скорость зарождения активных частиц, скорость разветвления цепи (зарождение новых активных частиц), скорость обрыва цепи (время жизни активных частиц), а также внешние физические факторы — давление, температура, скорость отвода тепла. Математическая теория и физические основы течения цепных реакций получили свое развитие в работах Н. Н. Семенова, Н. М. Эммануэля, Хиншельвуда и др. В настоящее время создана стройная теория цепных реакций различного вида и проведена опытная проверка, так как современные методы физико-химического эксперимента позволяют регистрировать частицы, участвующие даже в очень быстро протекающих процессах. Теоретические результаты получили ши,-рокое применение в современной технике и энергетика. [c.129] Все реакции полимеризации, используемые для синтеза промышленно важных полимеров (полиэтилен, полипропилен, тефлоны, кау-чуки, полистирол и т. д.), идут по механизму цепных реакций (см. гл. XV). [c.130] Для того чтобы использовать цепные реакции в стационарных условиях, необходимо уметь управлять ими и регулировать процесс в соответствии с заданным режимом. Основные элементы управления заключены в самой природе этих процессов и сводятся к следующему 1) регулировать число активных центров 2) соразмерять скорость цепного процесса с общей скоростью химической реакции. [c.130] Рассмотрим эти два принципа на самом простом примере — конструкции газовой горелки для сварки или резки металлов (рис, 77). Кислород и ацетилен подаются к месту горения по тонким трубкам из хорошо проводящего тепло металла (медь). Благодаря их малым диаметрам создается большая удельная поверхность стенки, которая является местом исчезновения активных центров, что необходимо для того, чтобы не пропустить развитие цепной реакции внутрь прибора ( проскок ). [c.130] Если скорость истечения газовой смеси из сопла приблизительно равна скорости распространения фронта пламени, мы получим стабильное горение (рис. 79, а). Если скорость истечения выше, чем скорость горения, то пламя сорвется с горелки и будет гореть на некотором расстоянии от среза сопла (рис. 79,6) или вообще исчезнет. Если скорость истечения газов меньше скорости горения, то пламя затягивается внутрь ( проскок ). [c.131] Нормальное пламя не является однородным. На рис. 79, а показаны его отдельные зоны. [c.131] Зона / — место зарождения активных центров за счет диссоциации молекул и их возбуждения. Температура в этой зоне не высокая, так как развиваются в ней, главным образом, эндотермичные процессы. Это голубой конус обычных газовых горелок лабораторного и бытового назначения. В ацетилено-кислородном пламени он не виден, так как находится внутри зоны 2. [c.131] Зона 3 — область догорания или ореол пламени с постепенно понижающейся температурой. [c.132] Температура самовоспламенения является функцией давления (р) и при малых давлениях для самовоспламенения требуется более высокая температура, так как, несмотря на большую продолжительность жизни активной частицы, число ее активных столкновений будет мало. Однако и при больших давлениях для самовоспламенения все равно требуется высокая температура, так как возрастание концентрации газовых молекул увеличивает вероятность обрыва цепи за счет большего числа столкновений и уменьшает продолжительность жизни активной частицы. [c.132] На рис. 80 приведена типичная кривая зависимости температуры самовоспламенения гремучего газа 2Н2+О2 от давления газовой смеси ( полуостров воспламенения ). Аналогичные кривые построены и для других горючих газовых смесей. Рассмотрение хода кривых на рис. 80 показывает невозможность самовоспламенения в вакууме. [c.133] Вернуться к основной статье