Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Механизм протекания цепных реакций

Читайте также:
  1. I тон сердца. Механизм образовани, диагностическое значение.
  2. II. МЕТОДЫ (МЕТОДИКИ) ПАТОПСИХОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДИКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНИМАНИЯ И СЕНСОМОТОРНЫХ РЕАКЦИЙ
  3. III. Механизм назначения повышенной стипендии
  4. IV. Механизмы реализации Стратегии
  5. Активизация и использование ментальных механизмов как сущность подхода Эриксона; как успокоить пациента, "излучая" одобрение и поддержку
  6. Алгоритм 4. Устранение цепных правил
  7. Анализ объема производства начинается с изучения динамики валовой (товарной) продукции на основе расчета базисных и цепных темпов роста и прироста.

Цепные реакции представляют из себя последовательность реакций с участием свободных радикалов. Например, H2+Cl2=2HCl.

Радикалы отличаются от молекул наличием одной или нескольких свободных валентностей, приводящих к большой реакционной способности.

Способы получения радикалов:

1) Под действием излучения (света);

2) Термическое разложение органических и металлоорганических соединений;

3) Фотохимическое разложение альдегидов и кетонов;

4) Реакции, протекающие в электрическом разряде;

5) Действие металлов на органические галогенпроизводные.

В цепном распаде молекулы определяются степенью полярности ее связи и может приводить к образованию двух атомов или ионов (гетеролитический или гомолитический распады).

(C6H6)3C-C(C6H5)3-(гомолитический распад)->2(С6Н5)3.

В гомолитическом распади образуются только атомы и радикалы, молекулы.

Гетеролитический распад характерен для растворов, в которых особую роль играет диэлектрическая проницаемость растворителя. (Только ионы и радикалы).

Так как образовавшиеся радикалы являются активными центрами и затем соединяются в цепи, эта стадия носит название зарождение цепи (стадия получения радикалов).

Обратный процесс – образование молекул из радикалов может протекать по двум механизмам:

1) Стабилизация путём излучения избыточной энергии;

2) Стабилизация путём столкновения с третьей частицей или поверхностью твёрдого тела:

A.+B.+MàAB+M

Т.к. эта элементарная стадия приводит к гибели радикалов, активных центров цепных реакций, то её называют стадией обрыва цепи или гибели радикалов: Cl.+Cl.+màCl2+M.

Цепные реакции протекают циклически. Радикалы, соединяясь с атомами и молекулами, образует новые активные центры, происходит развитие цепи.

.CH3+O2àCH3COO.

CH3COO+CH4à.CH3+CH3COOH

Число циклов от момента зарождения цепи до её обрыва называется длиной цепи.



Если в результате одного элементарного акта возникают два и более активных центра, то такой процесс называется разветвлённым.

Схема разветвлённого цепного процесса:

1) Сильно разветвлённый цепной процесс:

 

2) Слабо разветвлённый цепной процесс:

 

По цепному механизму могут протекать реакции горения, окисления, крекинга, полимеризации и др.

При 500®С происходит разложения ацетальдегида на метал и угарный газ:

1) СН3СНОà.CH3+CHO. - зарождение цепи.

2) CH3CHO+.CH3àCH4+CH3CO. -стадия развития цепи

CH3CO. à.CH3+CO

3) .CH3+.CH3 àC2H6 -обрыв

Общие кинетические закономерности протекания цепных реакций:

1. Лимитирующей стадией является стадия зарождения цепи.

2. Цепные реакции, как правило, являются реакциями 1-го порядка, но в этом случае рассчитанная скорость реакции сказывается во много раз меньше, чем определённая экспериментальным путём.

3. В некоторых случаях появление радикалов не приводит к последующему развитию цепи. Существует малоактивный радикал.

4. Для описания кинетики цепных реакций часто применяется метод стационарных концентраций Боденшейтна.

Принцип независимых и принцип стационарных концентраций Боденштейна являются главными принципами для описания механизмов сложных реакций.

Принцип независимости: если в системе протекает несколько химических реакций, то каждая из них протекает независимо от другой и подчиняется закону действующих масс (ЗДМ).

Принцип (метод) стационарных концентраций Боденштейна. Если в реакции образуется промежуточные частицы, то в системе устанавливается стационарное состояние, то есть состояние при котором скорость образования и скорость расходования промежуточных частиц становится равными друг другу.

Метод Боденштайнера применяют когда не действует принцип независимости (например, в сопряжённых реакциях).

Химическая индукция – процесс ускорения одной реакции другой.

А+ИàК актор –А;

К+ИàВ индуктор –И;

К+СàД+В акцептор –С;

Метод позволяет:

1) Упростить кинетические расчёты за счёт замены системы дифференциальных уравнений на систему алгебраических.

2) Определить предположительный механизм процесса.

Метод применим к «быстрым» химических процессам всех типов.

Применим принцип Боденштейна для реакций:

2N2O5ßà4NO+O2 k

a) N2O5ßàNO2+NO3 k1,k2

b) NO2+NO3àNO+NO2+O2 k3

c) NO+NO3àN2O4 k4 - лим.стадия

d) N2O4ßà2NO2 k5, k6

а) Рассмотрим стационарное состояние по [NO3], для него верно: d[NO3]/dt=0

VNO3=2k1[N2O5]-2k2[NO2][NO3]-k3[NO2][NО3]-k4[NO][NO3]=0 (1)

б) Рассмотрим стационарное состояние по [NO], для него верно d[NO]/dt=0

VNO=k3[NO3][NO2]-k4[NO][NO3]=0 (2)

Vсум=VNO3+VNO=k3[NO2][NO3]+K4[NO][NO3] (3)

Выразим из (1) концентрацию [NO3], из (2) концентрацию [NO] и подставим в уравнение (3)

Vсум=k[N2O5] (4) ,где

k=2k1k3/k2+k3

Из уравнения (4) следует, что реакция подчиняется кинетическим закономерностям реакции 1-го порядка.

План лекции №4


Дата добавления: 2015-07-11; просмотров: 318 | Нарушение авторских прав


 

 

Читайте в этой же книге: Физическая теория образования растворов | Уравнение Гиббса-Дюгема (вывод) | Перегонка с водяным паром | Экстремумы на кривых полного давления отвечают такого равновесию раствора и насыщенного пара, при котором составы обеих фаз одинаковы. | Теория растворов слабых электролитов | Гальванические элементы; | Стандартный электродный потенциал (водородный электрод) | Электроиз. | Закон Фарадея | Скорость химической реакции |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Описание химических уравнений 2го порядка.| Теория активного комплекса

mybiblioteka.su - 2015-2022 год. (0.037 сек.)