Параллельные, последовательные и цепные реакции

Параллельными реакциями называют связанную систему реакций, имеющих одни и те же исходные вещества, но различные продукты реакции, например:

Скорость системы параллельных реакций равна сумме скоростей отдельных стадий: v = v1 + v2. Понятно, что общая скорость параллельных реакций определяется скоростью самой быстрой стадии. Например, при термическом разложении KClO₃ в присутствии катализатора MnO₂ предпочтителен первый путь (v1≫v2). Поэтому скорость превращеня KClO₃ практически определяется скоростью v1.

Последовательными реакциями называют связанную систему отдельных стадий процесса, протекающих последовательно (одна за другой), причем продукты одной стадии являются исходными веществами другой: и .

Общая скорость такого сложного процесса определяется самой медленной (лимитирующей) стадией.

Цепной реакцией называется сложная реакция, где периодически повторяется несколько элементарных стадий, в которых расходуются и вновь возникают химически активные частицы (чаще всего – радикалы).

Большой вклад в развитие учения о цепных реакциях сделал советский ученый Н.Н. Семенов.

Семёнов Николай

Николаевич

(15.IV.1896 - 25.IX.1986)

Рассмотрим реакцию 2H₂ + O₂ = 2H₂O, которая происходит по цепному механизму. Зарождение цели – стадия образования свободных радикалов из молекул

H₂ + O₂ = 2•OH

Далее следует продолжение цели за счет

•OH + H₂ → H₂O + •H

и процессы разветвления

•H + O₂ → •O• + •OH

•O• + H₂ → •H + •OH,

которые могут привести к лавинообразному процессу и даже взрыву.

Наконец, обрыв цепи – это элементарная стадия цепной реакции, приводящая к исчезновению радикалов:

•H + •H + M = H₂,

где M – стенка сосуда или новая неактивная частица.

Бурное со взрывом взаимодействие H₂ + O₂ (взрыв гремучей смеси) протекает в определенных условиях.

Пределы воспламенения (взрыва) для реакции
H₂ + 1/2O₂ = H₂O.