В результате тщательного исследования реакции
Н2 (г.) + Вr2 (г.) → 2НВr (г.)
выполненного примерно 50 лет назад, было установлено, что скорость ее не пропорциональна произведению [Н2][Вr2], как следовало ожидать [уравнение (10.6)]. Вместо этого на начальных стадиях реакции, когда концентрация [НВr] невелика, наблюдаемая скорость реакции пропорциональна [Н2] [Вr2]½
$-\frac{d[H_{2}]}{dt}=-\frac{d[Br_{2}]}{dt}$ = k[Н2] [Вr2]½
Такой результат наблюдений был объяснен исходя из предположения, что реакция протекает по этапам. Первой стадией реакции является диссоциация молекул брома
Br2 → 2Br
Затем следует ряд реакций, называемых цепными:
Br + H2 → HBr + H
H + Br2 → HBr + Br
Br + H2 → HBr + H
H + Br2 → HBr + Br
......
Цепь окончательно обрывается в результате взаимодействия
2Br → Br2
Взрывы
Смесь водорода и хлора при поджигании взрывается. Суммарная реакция Н2 + Сl2 → 2НСl, протекающая по цепному механизму, аналогична реакции H2 + Br2. В результате реакции высвобождается такое большое количество теплоты, что газ начинает разогреваться вместо того, чтобы рассеивать теплоту в окружающую среду. Затем реакция ускоряется, температура возрастает более резко и наступает процесс очень быстрого взаимодействия, называемый тепловым взрывом.
Взрыв смеси водорода с кислородом имеет другой характер; он называется разветвленно-цепным взрывом. За начальной реакцией с участием атома кислорода (или водорода) следуют две реакции, за ними три, а затем пять и т. д. *
O + H2 → OH + H
OH + H2 → H2O + O H + O2 → OH + O
O + H2 → OH + H OH + H2 → H2O + O O + H2 → OH + H
......
Очень важными цепными реакциями, которые при определенных условиях приводят к взрыву, являются процессы деления и синтеза атомных ядер (разд. 20.22).
* При этом происходят также другие реакции с участием радикала НO2.