Перейти до основного вмісту
Вся хімія

10.6. Ланцюгові реакції

Лайнус Полінг, Пітер Полінг — Хімія

У результаті ретельного дослідження реакції

H2 (г.) + Br2 (г.) → 2HBr (г.)

виконаного приблизно 50 років тому, було встановлено, що її швидкість не пропорційна добутку [H2][Br2], як слід було очікувати [рівняння (10.6)]. Натомість на початкових стадіях реакції, коли концентрація [HBr] невелика, швидкість реакції, що спостерігається, пропорційна [H2] [Br2]½

$-\frac{d[H_{2}]}{dt}=-\frac{d[Br_{2}]}{dt}$ = k[H2] [Br2]½

Такий результат спостережень було пояснено, виходячи з припущення, що реакція відбувається поетапно. Першою стадією реакції є дисоціація молекул брому

Br2 → 2Br

Потім іде низка реакцій, які називаються ланцюговими:

Br + H2 → HBr + H

H + Br2 → HBr + Br

Br + H2 → HBr + H

H + Br2 → HBr + Br

       ......

Ланцюг остаточно обривається внаслідок взаємодії

2Br → Br2

Вибухи

Суміш водню і хлору під час підпалювання вибухає. Сумарна реакція H2 + Cl2 → 2HCl, що відбувається за ланцюговим механізмом, аналогічна реакції H2 + Br2. У результаті реакції вивільняється така велика кількість теплоти, що газ починає розігріватися замість того, щоб розсіювати теплоту в навколишнє середовище. Потім реакція прискорюється, температура зростає різкіше, і настає процес дуже швидкої взаємодії, який називається тепловим вибухом.

Вибух суміші водню з киснем має інший характер; він називається розгалужено-ланцюговим вибухом. За початковою реакцією за участю атома Оксигену (або Гідрогену) йдуть дві реакції, за ними три, а потім п'ять і 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

                                     ......

Дуже важливими ланцюговими реакціями, які за певних умов призводять до вибуху, є процеси поділу й синтезу атомних ядер (підрозд. 20.22).


* При цьому відбуваються також інші реакції за участю радикала HO2.