Влияние концентрации на скорость химической реакции

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ сформулирована в законе действующих масс : “ При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам”

Например: для реакции mA + nB → pAB

математическое выражение закона действующих масс:

υ = k [A] m ∙ [B] n (иначе– кинетическое уравнение реакции),

где [A] и [B] концентрации реагирующих веществ А и В; m и n – стехиометрические коэффициенты; k – коэффициент пропорциональности, названный константой скорости.

Физический смысл константы скорости заключается в том, что при концентрациях реагирующих веществ равных 1,0 моль/л([A]=[B] = 1моль/л), скорость химической реакции равна константе скорости (υ=k). Константа скорости зависит только от природы реагирующих веществ и от температуры, но не зависит от концентрации веществ.

Математическая запись закона действующих масс для гомогенных и гетерогенных систем имеет некоторые отличия. Для гетерогенных реакций в кинетическое уравнение входят концентрации только тех веществ, которые находятся в системе в растворе или в газовой фазе. Концентрация же веществ, находящихся в твердом состоянии на поверхности в течение реакции остается постоянной, поэтому ее величина учитывается в константе скорости реакции.

Например: для гомогенной реакции 2H 2(г) + O 2(г) = 2H 2 O (г)

выражение закона: υ = k ∙ 2 ∙ ;

для гетерогенной реакции С (тв) +O 2(г) =СО 2(г)

выражение закона υ = k эф ∙ ,

где: k эф – эффективная константа скорости, равная k ∙ [С тв ]

Задача

Как изменится скорость реакции 2H 2(г) + O 2(г) = 2H 2 O (г) при увеличении концентрации исходных веществ в два раза?

Решение

Зависимость скорости реакции от концентрации (кинетическое уравнение) запишется: υ = k ∙ 2 ∙

Если концентрации исходных веществ увеличить в 2 раза, то кинетическое уравнение имеет вид: υ" = k ∙ 2 ∙ , тогда υ"/υ = 8 – скорость данной реакции возросла в 8 раз.

Зависимость скорости реакции от давления описывается выражением аналогичным закону действующих масс, где вместо концентраций веществ используют парциальные давления реагирующих газов.

Например: для реакции 2H 2(г) + O 2(г) = 2H 2 O (г) зависимость скорости реакции от давления запишется: υ = k ∙ Р H 2 2 ∙ Р O 2

Задача

Как изменится скорость реакции, если общее давление в системе CH 4(г) + 2O 2(г) = CO 2(г) + 2H 2 O (г), если общее давление в системе уменьшить в 5 раз?

Решение

Зависимость скорости реакции от давления запишется:

υ = k ∙ Р CH 4 ∙Р 2 O 2 . При уменьшении общего давления в системе уменьшится парциальное давления каждого газа, то есть υ" = k ∙ Р CH 4 /5 ∙(Р O 2 /5) 2 . Тогда υ"/υ = 1/5∙5 2 =1/125 - скорость реакции уменьшилась в 125 раз

Давление сильно влияет на скорость реакций с участием газов, потому что оно непосредственно определяет их концентрации.

В уравнении Менделеева-Клапейрона:

перенесем V в правую часть, а RT - в левую и учтем, что n/V = c :

Давление и молярная концентрация газа связаны прямо пропорционально. Поэтому в закон действующих масс мы можем подставлять вместо концентрации p/RT.

Влияние давления на скорость химической реакции

Цепные реакции включают в свой механизм множество последовательно повторяющихся однотипных элементарных актов (цепь).

Рассмотрим реакцию:

Она состоит из следующих стадий, общих для всех цепных реакций:

1) Инициирование , или зарождение цепи

Распад молекулы хлора на атомы (радикалы) происходит при УФ-облучении или при нагревании. Сущность стадии инициирования - образование активных, реакционноспособных частиц.

2) Развитие цепи

Cl· + H2 = HCl + H·

H· + Cl2 = HCl + Cl·

В результате каждого элементарного акта развития цепи образуется новый радикал хлора, и эта стадия повторяется вновь и вновь, теоретически - до полного расходования реагентов.

• 3) Рекомбинация , или обрыв цепи
• 2Cl· = Cl2
• 2H· = H2

H· + Cl· = HCl

Радикалы, оказавшиеся рядом, могут рекомбинировать, образуя устойчивую частицу (молекулу). Избыток энергии они отдают "третьей частице" - например, стенкам сосуда или молекулам примесей.

Рассматриваемая цепная реакция является неразветвленной , поскольку в элементарном акте развития цепи количество радикалов не возрастает. Цепная реакция взаимодействия водорода с кислородом является разветвленной , т.к. число радикалов в элементарном акте развития цепи увеличивается:

H· + O2 = OH· + O·

O· + H2 = OH· + H·

OH· + H2 = H2O + H·

К разветвленным цепным реакциям относятся многие реакции горения. Неконтролируемый рост числа свободных радикалов (как в результате разветвления цепи, так и для неразветвленных реакций в случае слишком быстрого инициирования) может привести к сильному ускорению реакции и взрыву. Казалось бы, чем больше давление, тем выше концентрация радикалов и вероятнее взрыв. Но на самом деле для реакции водорода с кислородом взрыв возможен лишь в определенных областях давления: от 1 до 100 мм рт.ст. и выше 1000 мм рт.ст. Это следует из механизма реакции. При малом давлении большая часть образующихся радикалов рекомбинирует на стенках сосуда, и реакция идет медленно. При повышении давления до 1 мм рт.ст. радикалы реже достигают стенок, т.к. чаще вступают в реакции с молекулами. В этих реакциях радикалы размножаются, и происходит взрыв. Однако при давлении выше 100 мм рт.ст. концентрации веществ настолько возрастают, что начинается рекомбинация радикалов в результате тройных соударений (например, с молекулой воды), и реакция протекает спокойно, без взрыва (стационарное течение). Выше 1000 мм рт.ст. концентрации становятся очень велики, и даже тройных соударений оказывается недостаточно, чтобы предотвратить размножение радикалов.

Вам известна цепная разветвленная реакция деления урана-235, в каждом элементарном акте которой захватывается 1 нейтрон (играющий роль радикала) и испускается до 3 нейтронов. В зависимости от условий (например, от концентрации поглотителей нейтронов) для нее также возможно стационарное течение или взрыв. Это еще один пример корреляции кинетики химических и ядерных процессов.

Увеличение давления в системе в 3 раза равносильно уменьшению объема системы в 3 раза. При этом концентрации реагирующих веществ возрастут в 3 раза. Согласно закону действующих масс, начальная скорость реакции равна:

После увеличения давления в 3 раза концентрации NO и O 2 увеличатся в 3 раза, и скорость реакции давление станет равна:

Отношение конечной скорости реакции давление к начальной скорости реакции давление показывает, как изменится скорость реакции после изменения давления.

Следовательно, получаем скорость реакции давление :

Ответ:

скорость реакции увеличится в 27 раз.

1. Во-первых:2NO + O2 = 2NO2, а не то, что Вы написали.

   Давление сильно влияет на скорость реакций с участием газов, потому что оно непосредственно определяет их концентрации.
   По принципу Ле-Шателье увеличение давления (для газов) смещает равновесие в сторону реакции, ведущей к уменьшению объема (т. е. к образованию меньшего числа молекул) , это значит, что в нашем случае увеличится скорость ПРЯМОЙ реакции.

   Скорость химических реакций, протекающих в однородной среде при постоянной температуре, прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов.

   До изменения давления реакция описывается кинетическим уравнением:
   V1 = k *2 · ;
   При увеличении давления в 4 раза концентрации реагентов увеличатся в 4 раза. После увеличения давления в 4 раза реакция описывается кинетическим уравнением:
   V2 = k (4)*2 · 4= 64 k *2 · ;
   Находим изменение скорости реакции при P2=4P1:
   V2 / V1 = 64

   Скорость увеличится в 64 раза.

2. V1=k*C(N2)*C(H2)^3
   2/ V2=k*C(N2)*(xC(H2))^3, где х- число, показывающее, во сколько раз необходимо увеличить концентрацию водорода
   3. V2/V1=100, откуда х^3=100, x=4,65
   ответ: концентрацию водорода необходимо увеличить в 4,65 раз
3. Скорость реакции N2+ 3H2 = 2NH3 рассчитывается по формуле: v = K**^3,
   где концентрации реагентов - в степени, равной коэффициентам в уравнении. Значит, нужно возвести в 3-ю степень:
   2^3 = 8 во столько раз увеличится скорость
4. овышения давления в 3 раза скорость простой реакции 2NO+O2=2NO2 возрастёт 1)в 3 раза 2)в 9 раз... 4)в 18 раз 2.Температурный коэффициент реакции равен 2.при нагревании от 20 градусов до 50 скорость реакции возрастает 1)в 2 раза 2)в 4 раза 3)в 6 раз 4)в 8 раз 3.изменение давления влияет на скорость химической реакции 1)между... и гидроксидом калия 4.к каталитическим процессам относится реакция между 1)натрием и водой 2)бутеном-1 и водой... и водой 4)оксидом меди(2) и водородом 5.скорость реакции цинка с раствором серной кислоты не зависит... протекает реакция 1)Ag+Cl 2)Fe+O2 3)N2+O2 4)Cl2+Fe 9.при нагревании на каждые 10 градусов цельсия скорость
5. aA + bB = cC + dD
   В этом уравнении строчными буквами обозначены стехиометрические коэффициенты, а прописными - формулы веществ. Для этого общего случая скорость прямой реакции определяется следующим уравнением:
   Vпр = k1()
   b) K= /(* )
   c) По идее, нечего писать, ибо газообразных в-в в системе нет.
   d) K=

   При записи кинетического уравнения реакции для газообразных систем вместо концентрации (С) пишут давление (Р) реагентов, так как изменение давления в системе аналогично изменению концентрации. Увеличение давления в системе вызывает уменьшение объема системы во столько же раз, при этом концентрация реагентов в единице объема увеличивается так же. При уменьшении давления происходит увеличение объема системы, при этом концентрации в единице объема уменьшится соответственно.

   Примеры и решения задач.

   Пример 1.

   Скорость какой реакции больше, если за единицу времени в единице объема образовалось в результате первой реакции 9г водяного пара, в результате второй реакции – 3,65г хлористого водорода?

   Скорость реакции измеряется количеством молей вещества, которое образуется в единице объема за единицу времени. Молярная масса воды молярная масса хлористого водорода тогда скорость первой реакции,

   Моль/л×с,

   а скорость второй реакции

   будет моль/л.

   Скорость образования водяных паров больше, так как число молей образования водяного пара больше, чем число молей образования хлористого водорода.

   Пример 2.

   Реакция между веществами А и В выражается уравнением: А+2В®С. Начальная концентрация вещества А равна 0,3 моль/л, а вещества В–0,5 моль/л. Константа скорости равна 0,4. Определить скорость реакции по истечении некоторого времени, когда концентрация вещества А уменьшается на 0,1 моль/л.

   Концентрация вещества А уменьшилась на 0,1 моль/л. Следовательно, исходя из уравнения реакции, концентрация вещества В уменьшилась на 0,2 моль/л, так как перед веществом В стоит коэффициент 2. Тогда концентрация вещества А через некоторое время станет равной 0,3-0,1=0,2 моль/л, а концентрация В – 0,5-0,2=0,3 моль/л.

   Определяем скорость реакции:

   Моль/л×с

   Пример 3.

   Как изменится скорость реакции: если увеличить концентрацию NO в 3 раза? Согласно закону действующих масс запишем выражение для скорости реакции:

   .

   При увеличении концентрации NO в 3 раза скорость реакции будет:

   
   
   

   

   Скорость реакции увеличится в 9 раз.

   Пример 4.

   Определите, как изменится скорость реакции, если увеличить давление в системе в 2 раза.

   Увеличение давления в системе в 2 раза вызовет уменьшение объема системы в 2 раза, при этом концентрации реагирующих веществ возрастут в 2 раза.

   Согласно закону действующих масс запишем начальную скорость реакции и при увеличении давления в 2 раза:

   , .

   Скорость реакции увеличится в 8 раз.

   Пример 5.

   Рассчитайте исходные концентрации веществ А и В в системе А+3В=2С, если равновесные концентрации веществ А равна 0,1 моль/л, веществ В равна 0,2 моль/л, вещества С–0,7 моль/л.

   Находим концентрацию вещества А, израсходованную на реакцию, составляя пропорцию по уравнению реакции:

   2 моль/л С получено из 1 моль/л А,

   0,7 моль/л С ®х моль /л × А.

   моль/л А.

   Следовательно, исходная концентрация вещества А равна:

   

   0,1 + 0,35 = 0,45 моль/л.

   Находим концентрацию вещества В, израсходованную на реакцию.

   Составляем пропорцию по уравнению реакции:

   2 моль/л С получено из 3 моль/л В

   0,7 моль/л С ® х моль/л В

   х= моль/л А.

   Тогда исходная концентрация вещества В равна:

   

   моль/л.

   Пример 6.

   При температуре 40 0 С образовалось 0,5 моль/л вещества А. Сколько моль/л А образуется, если повысить температуру до 80 0 С? Температурный коэффициент реакции равен 2.

   По правилу Вант-Гоффа запишем выражение скорости реакции при 80 0 С:

   .

   Подставив в уравнение данные задачи, получим:

   При 80 0 С образуется 8 моль/л вещества А.

   Пример 7.

   Рассчитайте изменение константы скорости реакции, имеющей энергию активации 191 кДж/моль, при увеличении температуры от 330 до 400 К.

   Запишем уравнение Аррениуса для условия задачи:

   

   где R – универсальная газовая постоянная, равная 8,32 Дж/к(К×моль).

   

   откуда изменение константы скорости будет:

   Контрольные задания

   61. Скорость химической реакции

   2NO(г) + O2(г) = 2NO2(г)

   при концентрациях реагирующих веществ =0,3 моль/л и =0,15 моль/л составила 1,2·10-3 моль/(л·с). Найдите значение константы скорости реакции.

   62. На сколько градусов следует повысить температуру системы, чтобы скорость протекания в ней реакции возросла в 30 раз (=2,5)?

   63. Во сколько раз следует увеличить концентрацию оксида углерода в системе

   2СО = СО2+ С,

   чтобы скорость реакции увеличилась в 4 раза?

   64. Во сколько раз следует увеличить давление, чтобы скорость реакции образования NО2по реакции

   возросла в 1000 раз?

   65. Реакция идет согласно уравнению

   2NO(г) + Cl2(г) = 2NOCl(г).

   Концентрации исходных веществ до начала реакции составляли: =0,4 моль/л; =0,3 моль/л. Во сколько раз изменится скорость реакции по сравнению с первоначальной в тот момент, когда успеет прореагировать половина оксида азота?

   66. Во сколько раз увеличится константа скорости химической реакции при повышении температуры на 40, если =3,2?

   67. Напишите выражение для скорости химической реакции, протекающей в гомогенной системе по уравнению

   и определите, во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если:

   а) концентрация А уменьшится в 2 раза;

   б) концентрация А увеличится в 2 раза;

   в) концентрация В увеличится в 2 раза;

   г) концентрация обоих веществ увеличится в 2 раза.

   68. Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода в системе

   N2 + 3H2= 2NН3,

   чтобы скорость реакции возросла в 100 раз?

   69. Вычислите температурный коэффициент скорости реакции, если константа скорости ее при 100 С составляет 0,0006, а при 150 С 0,072.

   70. Реакция между оксидом азота (II) и хлором протекает по уравнению

   2NO + Cl2= 2NOCl.

   Как изменится скорость реакции при увеличении:

   а) концентрации оксида азота в 2 раза;

   б) концентрации хлора в 2 раза;

   в) концентрации обоих веществ в 2 раза?

   ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

   Примеры решения задач

   Химическим равновесием называется такое состояние системы, при котором скорости прямой и обратной химических реакций равны, и концентрации реагирующих веществ не изменяются с течением времени.

   Количественной характеристикой химического равновесия является константа равновесия. Константа равновесия при постоянной температуре равна отношению произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ, взятых в степенях их стехиометрических коэффициентов, и является величиной постоянной.

   В общем случае для гомогенной реакции mA+ nB« pC+qD

   константа равновесия равна:

   Это уравнение выражаем законом действующих масс для обратимой реакции.

   При изменении внешних условий происходит смещение химического равновесия, выражающееся в изменении равновесных концентраций исходных веществ и продуктов реакции. Направление смещения равновесия определяется принципом Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказывается внешнее воздействие, то равновесие смещается в том направлении, которое ослабляет внешнее воздействие.

   Химическое равновесие можно сместить влиянием изменения концентрации реагирующих веществ, температуры, давления.

   При увеличении концентрации исходных веществ равновесие сместится в соответствии с принципом Ле-Шателье в сторону продуктов реакции, а при увеличении концентраций продуктов – в сторону исходных веществ.

   При изменении температуры (ее увеличении) равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (D H > 0), идущей с поглощением тепла, т.е. увеличивается скорость прямой реакции, и равновесие смещается в сторону продуктов реакции. В случае экзотермической реакции (D H > 0), при увеличении температуры увеличится скорость обратной реакции, которая будет обеспечивать поглощение тепла, и равновесие сместится в сторону исходных веществ.

   Если в реакции участвуют вещества в газообразном состоянии, то химическое равновесие можно сместить изменением давления. Увеличение давления равносильно увеличено концентрации реагирующих веществ. При увеличении давления равновесие смещается в сторону реакции с меньшим числом молей газообразных веществ, а при уменьшении давления – в сторону реакции с большим числом молей газообразных веществ.

   Пример 1.

   Рассчитайте исходные концентрации вещества А и В в гомогенной системе А+3В«2С, если равновесные концентрации А=0,1 моль/л, В=0,2 моль/л, С= 0,7 моль/л.

   Известно, что исходная концентрация вещества равна сумме равновесной и концентрации, ушедшей на реакцию, т.е. прореагировавшей:

   Чтобы найти надо знать, сколько вещества А прореагировало.

   Рассчитываем , составляя пропорцию по уравнению реакций:

   2моль/л С получено из 1 моль/л А

   0,7 моль/л С ––––––––х моль/л А,

   х= (0,7×1)/2= 0,35 моль/л

   

   Рассчитываем исходную концентрацию вещества В:

   

   Для нахождения составим пропорцию:

   2 моль/л С получено из 3моль/л В

   0,7 моль/л С –––––––––––––х моль/л В

   х = (0,7×3)/2 = 1,05 моль/л

   Тогда исходная концентрация В равна:

   Пример 2 .

   Рассчитайте равновесные концентрации веществ в системе А+В «С+Д при условии, что исходные концентрации веществ: А=1 моль/л, В= 5 моль/л. Константа равновесия равна 1.

   Предположим, что к моменту равновесия вещества А прореагировало х молей. Исходя из уравнения реакции, равновесные концентрации будут:

   ;

   так как по уравнению реакции вещества В ушло на реакции столько же, сколько прореагировало вещества А.

   Подставляем значения равновесных концентраций в константу равновесия и находим х.

   

   Тогда:

   

   Пример 3.

   В системе установилось равновесие: 2АВ+В 2 «2АВ; D H > 0.

   В каком направлении сместится равновесие при уменьшении температуры?

   Данная прямая реакция является эндотермической, т.е. идет с поглощением тепла, поэтому при уменьшении температуры в системе, равновесие в соответствии с принципом Ле-Шателье сместится влево, в сторону обратной реакции, которая является экзотермической.

   Пример 4 .

   Равновесие системы А + В « АВ установилось при следующих концентрациях веществ: С(А)=С(В)=C(АВ)=0,01моль/л. Рассчитайте константу равновесия и исходные концентрации веществ.72. Исходные концентрации оксида азота (II) и хлора в системе

   2NO + Cl2 2NOCl

   составляют соответственно 0,5 моль/л и 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20 оксида азота (II).

   73. При некоторой температуре равновесные концентрации реагентов обратимой химической реакции

   2А(г)+В(г) 2С(г)

   составили [А]=0,04 моль/л, [В]=0,06 моль/л, [C]=0,02 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходные концентрации веществ А и В.

   74. При некоторой температуре равновесные концентрации в системе

   составляли соответственно: = 0,04 моль/л, = 0,06 моль/л,

   0,02 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходные кон-

   центрации оксида серы (IV) и кислорода.

   75. При состоянии равновесия системы

   концентрации участвующих веществ были: = 0,3 моль/л; = =0,9 моль/л; = 0,4 моль/л. Рассчитайте, как изменятся скорости прямой и обратной реакции, если давление увеличится в 5 раз. В каком направлении сместится равновесие?

   76. Вычислите константу равновесия обратимой реакции

   2SO2(г) + O2(г) 2SO3(г),

   если равновесная концентрация =0,04 моль/л, а исходные концен-трации веществ =1 моль/л, =0,8 моль/л.

   77. Равновесие системы

   CO + Cl2 COCl2,

   установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [СО] = =[Сl2] = = 0,001 моль/л. Определите константу равновесия и исходные концентрации окиси углерода и хлора.

   78. Исходные концентрации оксида углерода (II) и паров воды равны и составляют 0,03 моль/л. Вычислите равновесные концентрации СО, Н2О и Н2в системе

   CO + H2O CO2+ H2,

   если равновесная концентрация СО2оказалась равной 0,01 моль/л. Вычислите константу равновесия.

   79. Определите равновесную концентрацию водорода в системе

   если исходная концентрация HJ составляла 0,05 моль/л, а константа равновесия К=0,02.

   80. Константа равновесия системы

   СО + Н2О СО2+ Н2

   при некоторой температуре равна 1. Вычислите процентный состав смеси в состоянии равновесия, если начальные концентрации СО и Н2О составляют по 1 моль/л.

   Чтобы вещества прореагировали, необходимо, чтобы их молекулы столкнулись. Вероятность столкновения двух людей на оживленной улице гораздо выше, чем на пустынной. Так и с молекулами. Очевидно, что вероятность столкновения молекул на рисунке слева выше, чем справа. Она прямо пропорциональна количеству молекул реагентов в единице объема, т.е. молярным концентрациям реагентов. Это можно продемонстрировать с помощью модели.

   В середине XIX в. (1865 г. - Н.Н.Бекетов, 1867 г. - К.Гульдберг, П.Вааге) был сформулирован основной постулат химической кинетики, называемый также законом действующих масс :

   Числа n, m в выражении закона действующих масс называются порядками реакции по соответствующим веществам. Это экспериментально определяемые величины. Сумма показателей степеней n , m называется общим порядком реакции .

   Обратите внимание, что степени при концентрациях А и В в общем случае не равны стехиометрическим коэффициентам в реакции! Они становятся численно равными только в том случае, если реакция протекает именно так, как записывается (такие реакции называются простыми или элементарными и достаточно редки). В большинстве случаев уравнение реакции отражает лишь суммарный результат химического процесса, а не его механизм.

   Коэффициент пропорциональности k называется константой скорости реакции . Значение константы скорости реакции постоянно для данной реакции при данной температуре.

   *В закон действующих масс не входят концентрации твердых веществ, т.к. реакции с твердыми веществами протекают на их поверхности, где "концентрация" вещества постоянна.

   C тв +O 2 =CO 2 , v=k[C] m n =k" n ; k"=k[C] m

   Влияние давления на скорость химической реакции.

   Давление сильно влияет на скорость реакций с участием газов, потому что оно непосредственно определяет их концентрации.

   В уравнении Менделеева-Клапейрона:

   pV = n RT

   перенесем V в правую часть, а RT - в левую и учтем, что n /V = c :

   p/RT = c

   Давление и молярная концентрация газа связаны прямо пропорционально. Поэтому в закон действующих масс мы можем подставлять вместо концентрации p/RT.

   

   Влияние давления на скорость химической реакции. (Дополнительный материал).

   Цепные реакции включают в свой механизм множество последовательно повторяющихся однотипных элементарных актов (цепь).

   Рассмотрим реакцию:

   H 2 + Cl 2 = 2HCl

   Она состоит из следующих стадий, общих для всех цепных реакций:

   1) Инициирование , или зарождение цепи

   Cl 2 = 2Cl·

   Распад молекулы хлора на атомы (радикалы) происходит при УФ-облучении или при нагревании. Сущность стадии инициирования - образование активных, реакционноспособных частиц.

   2) Развитие цепи

   Cl· + H 2 = HCl + H· H· + Cl 2 = HCl + Cl·

   В результате каждого элементарного акта развития цепи образуется новый радикал хлора, и эта стадия повторяется вновь и вновь, теоретически - до полного расходования реагентов.

   3) Рекомбинация , или обрыв цепи

   2Cl· = Cl 2 2H· = H 2 H· + Cl· = HCl

   Радикалы, оказавшиеся рядом, могут рекомбинировать, образуя устойчивую частицу (молекулу). Избыток энергии они отдают "третьей частице" - например, стенкам сосуда или молекулам примесей.

   Рассматриваемая цепная реакция является неразветвленной , поскольку в элементарном акте развития цепи количество радикалов не возрастает . Цепная реакция взаимодействия водорода с кислородом является разветвленной , т.к. число радикалов в элементарном акте развития цепи увеличивается :

   H· + O 2 = OH· + O· O· + H 2 = OH· + H· OH· + H 2 = H 2 O + H·

   К разветвленным цепным реакциям относятся многие реакции горения.Неконтролируемый рост числа свободных радикалов (как в результате разветвления цепи, так и для неразветвленных реакций в случае слишком быстрого инициирования) может привести к сильному ускорению реакции и взрыву.

   Казалось бы, чем больше давление, тем выше концентрация радикалов и вероятнее взрыв. Но на самом деле для реакции водорода с кислородом взрыв возможен лишь в определенных областях давления: от 1 до 100 мм рт.ст. и выше 1000 мм рт.ст. Это следует из механизма реакции. При малом давлении большая часть образующихся радикалов рекомбинирует на стенках сосуда, и реакция идет медленно. При повышении давления до 1 мм рт.ст. радикалы реже достигают стенок, т.к. чаще вступают в реакции с молекулами. В этих реакциях радикалы размножаются, и происходит взрыв. Однако при давлении выше 100 мм рт.ст. концентрации веществ настолько возрастают, что начинается рекомбинация радикалов в результате тройных соударений (например, с молекулой воды), и реакция протекает спокойно, без взрыва (стационарное течение). Выше 1000 мм рт.ст. концентрации становятся очень велики, и даже тройных соударений оказывается недостаточно, чтобы предотвратить размножение радикалов.

   Вам известна цепная разветвленная реакция деления урана-235, в каждом элементарном акте которой захватывается 1 нейтрон (играющий роль радикала) и испускается до 3 нейтронов. В зависимости от условий (например, от концентрации поглотителей нейтронов) для нее также возможно стационарное течение или взрыв. Это еще один пример корреляции кинетики химических и ядерных процессов.