тивним центрам, а інші продовжують стару ланцюг.
Приклад розгалуженої ланцюгової реакції - реакція утворення води з простих речовин:
Теорія розгалужених ланцюгових реакцій була висунута М.М. Семеновим в 20-х роках XX століття при вивченні кінетики різноманітних процесів. Теорія ланцюгових реакцій є науковою основою для галузей техніки. Ядерні ланцюгові реакції теж відносяться до ланцюговим процесам.
ланцюгова реакція - хімічні реакції, що йдуть шляхом послідовності одних і тих же елементарних стадій, на кожній з яких виникає одна або декілька активних частинок (Атомів, вільних радикалів, іонів, іон-радикалів). За ланцюговому механізму протікають реакції крекінгу, горіння, полімеризації і ряд інших реакцій
Ланцюги Боденштейна - Нернста. До кінця 19 в. була розроблена найважливіша глава фізичної хімії - вчення про равновесиях хімічних реакцій (хімічна термодинаміка). Стало можливим розраховувати, на яку максимально можливу глибину може пройти конкретна реакція за даних умов. Одночасно створювалося вчення про швидкості хімічних процесів - хімічна кінетика. Накопичені до другої половині 19 в. численні експериментальні дані можна було пояснити на підставі закону діючих мас і рівняння Арреніуса. У той же час з'являлися факти, які неможливо було пояснити жодної з існуючих теорій. Однією з найзагадковіших виявилася дуже проста на вигляд реакція водню з хлором: H2 + Cl2 В® 2HCl.
У 1845 англійський хімік Джон Дрепер виявив, що під дією сонячного світла хлор набуває особливу активність в реакції з воднем (див. фотохімії). Ще більш дивний факт виявили в 1857 німецький хімік Роберт Бунзен і його учень з Англії Генрі Роско. Виявилося, що деякі домішки навіть у малих концентраціях можуть надати величезний вплив на швидкість цієї реакції. Наприклад, малі добавки кисню сповільнювали її в сотні разів. Це був парадоксальний результат, так як кисень сам прекрасно реагує з воднем. Виявилися й інші незрозумілі явища. Наприклад, швидкість реакції залежала від матеріалу стінки судини і навіть від його розмірів. У стрункому, здавалося б, вченні про швидкостях реакцій з'явився пролом, і ніхто не знав, як з нею впоратися.
А реакція водню з хлором підносила вченим все нові сюрпризи. На початку 20 в. Альберт Ейнштейн сформулював закон, згідно з яким кожен поглинений квант світла (фотон) викликає зміни лише в одній молекулі. Експериментально нескладно виміряти число прореагували (або утворилися) молекул і число поглинених в реакції квантів світла. Ставлення цих величин називається квантовим виходом реакції. Так, якщо на кожен поглинений реагентами квант світла утвориться одна молекула продукту, то квантовий вихід такої реакції дорівнює одиниці. Однак експериментально виміряні квантові виходи багатьох реакцій не відповідали законом квантової еквівалентності. У 1913 один з основоположників хімічної кінетики німецький хімік Макс Боденштейн виміряв квантовий вихід фотохімічної реакції водню з хлором H2 + Cl2 В® 2HCl. Результат виявився неймовірним: число молекул HCl, що утворилися при поглинанні сумішшю одного кванта світла, в деяких умов досягав мільйона! Боденштейн пояснив цей вражаючий результат єдиним розумним методом: кожен поглинений квант світла В«ЗапускаєВ» довгий ланцюжок перетворень, в якій реагують сотні тисяч молекул вихідних речовин (H2 і Cl2), перетворюючись на молекули продукту реакції (HCl). Це схоже на те, як вишикувані в ряд кісточки доміно швидко, як по команді, падають одна за одною, якщо вдало штовхнути першу з них.
Боденштейном були сформульовані і основні принципи протікання нового типу хімічних перетворень - ланцюгових реакцій. Ці реакції обов'язково мають три стадії: 1) зародження ланцюга, коли відбувається утворення активних частинок; 2) продовження (розвиток) ланцюга; 3) обрив ланцюга. Зародження ланцюгів в тепловій реакції відбувається в результаті дисоціації молекул при нагріванні. У фотохімічної реакції зародження ланцюгів відбувається при поглинанні кванта світла. На стадії продовження ланцюги утворюються молекули продуктів реакції і одночасно з'являється нова активна частка, здатна продовжувати ланцюг. На стадії обриву відбувається зникнення (дезактивація) активної частинки.
При сильному нагріванні або при інтенсивному освітленні ультрафіолетовим світлом ланцюгова реакція водню з хлором йде з вибухом. Але якщо температура не дуже висока або інтенсивність світла невелика, реакція йде спокійно. Грунтуючись на цьому факті, Боденшт Ейн висунув дуже важливий принцип стаціонарної концентрації проміжних продуктів ланцюгових реакцій. У відповідності з цим принципом, швидкість генерування активних частинок на стадії зародження дорівнює швидкості їх зникнення на стадії обриву. Дійсно, якби швидкість обриву була більше швидкості зародження ланцюгів, число активних частинок знизилося б до нуля, і реакція припинилася б сама собою. У випадку ж переважання швидко...
