11.Цепные реакции. Экологическое значение ц.Р. Озоновый слой. Возникновение и разрушение озонового слоя планеты.

Существуют химические реакции, в которых взаимодействие между компонентами происходит довольно просто. Существует весьма обширная группа реакций, протекающих сложно. В этих реакциях каждый элементарный этап связан с предыдущим, без выполнения которого дальнейшая реакция невозможна. В таких реакциях образование продукта реакции являет собой результат цепи элементарных этапов реакции, что называется цепными реакциями, которые проходят при участии активных центров – атомов, ионов или радикалов (осколков молекул).

Радикал – осколок молекулы, имеющий неспаренные электроны и проявляющий высокую реакционную активность (H, Cl, O, OH, CH3).

При взаимодействии активных центров с молекулами исходных компонентов происходит образование продуктов реакции и новых активных частиц, способствующих новому этапу взаимодействия. Активные центры способствуют и создают цепи последовательных превращений веществ.

В качестве примера цепной реакции можно привести реакцию синтеза хлористого водорода:

Эту реакцию провоцирует свет. Молекула хлора поглощает квант лучистой энергии hv и приходит в возбуждение, то есть атом в ней начинает энергично колебаться. Когда энергия колебаний превышает энергию связи, то происходит распад молекулы (фотохимическая диссоциация):

Обрыв цепи – окончание цепи, характеризующееся соударением двух активных частиц и одной неактивной, результатом которой является образование молекулы и унос выделившейся энергии неактивной частицей.

Цепные реакции делятся на:

1) неразветвленные цепные реакции;

2) разветвленные цепные реакции.

Неразветвленная цепная реакция характеризуется тем, что при каждом элементарном взаимодействии один активный центр образует молекулу продукта реакции и один новый активный центр. Разветвленная цепная реакция характеризуется тем, что по ходу взаимодействия свободного радикала с молекулой исходного реагента происходит образование нескольких новых активных центров, одни из которых дают начало новым активным центрам, а другие продолжают старую цепь.

Пример разветвленной цепной реакции – реакция образования воды из простых веществ:

---

 Атмосфера   Земли  содержит одно- и двухатомные молекулы кислорода О и О₂ и еще один аллотроп – озон О₃ . Озон – светло-синий газ с характерным запахом – образуется  в  атмосфере при ультрафиолетовом облучении и грозовых разрядах.

Он сконцентрирован в основном над тропосферой, в   атмосфере  и наблюдается от поверхности  Земли  до высот 80– 90 км.

Цепные   реакции  в атмосфере Земли, инициируемые солнечным светом, имеют огромное  экологическое   значение. 

Разрушение озона осуществляется в результате  цепной   реакции , в которой одна примесная молекула может разрушить много тысяч молекул озона прежде, чем попадет в более плотные слои  атмосферы  и достигнет поверхности  Земли  вместе с осадками.

При попадании оксида азота NО  в   атмосферу  начинается  цепная   реакция оксид азота реагирует с озоном. Образуется диоксид азота NО₂, который вступает в  реакцию  с атомами кислорода, регенерируя NО.

Предполагается, что рассмотренный каталитический цикл с участием оксидов азота – главный механизм разрушения озона, в результате которого возникают озоновые дыры.