Ланцюгові реакції

Молекула А:В з ковалентним типом зв’язку між атомами в активованому стані може розпадатися: а) на іони: А:В  А⁺ + :В^– ; б) на атоми (чи вільні радикали): А:В  А + В . В реакції (а) розрив зв’язку називається гетеролітичним або іонним, в реакції (б) – гомолітичним або радикальним.

При гомолітичному розриві ковалентного зв’язку утворюються атоми або групи атомів (вільні радикали) з підвищеною реакційною здатністю, обумовленою наявністю неспарених електронів •. Ланцюгова реакція завжди починається гомолітичним розривом зв’язку в одній із реагуючих молекул. Для ланцюгових реакцій характерні три стадії:

1. стадія зародження ланцюга:

Cl₂ + h Cl• + Cl•

2. cтадія розвитку ланцюга:

Рис.6. Схема реакції

З розгалуженими ланцюгами

Cl• + Н₂  Н Cl + Н•

Н• + Cl₂  НCl + Cl• і т.д.

3. стадія обриву ланцюга (зіткнення двох атомів):

Н• + Н•  Н₂

Cl• + Cl•  Cl₂

Н• + Cl•  НCl

Існують два типи ланцюгових реакцій: з нерозгалуженим і розгалуженим ланцюгами. При розгалуженні ланцюгові реакції проходять так, що кожна активна частка (атом або вільний радикал) породжує не одну, як в нерозгалуженому ланцюгу, а мінімум дві нові активні частки.. Схема розгалуженої ланцюгової реакції приведена на рис.6.

Оборотні та необоротні реакції

Хімічні реакції можна розділити на необоротні і оборотні. Необоротними називають реакції, що проходять в одному напрямку: з вихідних речовин утворюються продукти реакції. Ознаками необоротності є: виділення газу, випадання осаду, утворення малодисоційованої речовини і виділення великої кількості тепла. Оборотними називаються хімічні реакції, що проходять в двох взаємно протилежних напрямках. Їх особливість полягає в тому, що вони не йдуть до кінця, в системі завжди знаходяться як вихідні речовини, так і продукти реакції:

Хімічна рівновага

Якщо в системі швидкість прямої реакції (_пр.) дорівнює швидкості оборотної реакції (_об.), то такий стан системи називають хімічною рівновагою: _пр. = _об. – конечна умова хімічної рівноваги; G_p,T = 0 – термодинамічна умова хімічної рівноваги.

Величина, що дорівнює відношенню добутку рівноважних концентрацій продуктів реакції до добутку рівноважних концентрацій вихідних речовин у степенях їх стехіометричних коефіцієнтів, називається константою хімічної рівноваги (К_С). К_С = для реакції, рівняння якої має виглядаА+bB  mM+nN. Константа рівноваги залежить від природи реагуючих речовин; час, необхідний для досягнення рівноваги, залежить від температури і концентрації вихідних речовин.

Концентрації речовин у випадку реакції між газоподібними речовинами можуть бути замінені рівноважними тисками газів: К_р = ;

Якщо оборотна реакція проходить в гетерогенній системі (FeO_(кр.)+CO_(газ)  Fe_(кр.)+CO_2(газ)), то К_р рівна відношенню рівноважних парціальних тисків газоподібних речовин (CO₂ і CO) і не залежить від кількості речовин, що знаходяться в кристалічній (твердій) фазі і К_р = р_СО/р_СО.