Если в результате одного элементарного акта химической реакции возникает два или более свободных радикалов, то такой процесс называется разветвленно-цепным.
Число радикалов, а вместе с ним и скорость химического превращения возрастают в начальном периоде реакции. Достигнув максимума, скорость реакции затем снижается, поскольку снижаются концентрации исходных веществ.
Пример: взрыв смеси водорода и кислорода (гремучий газ)
Цепи зарождаются в момент соударения молекул исходных веществ:
H2 + O2 → *OH + *OH
Радикал *OH, взаимодействуя с водородом, дает молекулу конечного продукта воды и свободный атом водорода:
*OH + H2 → H2O + *H
В последующих элементарных актах возникает по два новых радикала на каждый исчезнувший:
*H + O2 → *OH + *O*
*O*+ H2→ *OH + *H
Число свободных радикалов лавинообразно возрастает, придавая реакции взрывной характер.
Свободные радикалы и ионы могут зарождаться под действием на вещество света различных длин волн. Реакции, протекающие под действием видимых, инфракрасных и ультрафиолетовых лучей света, называются фотохимическими. Основным законом фотохимии является закон Эйнштейна (1912), согласно которому один поглощенный квант энергии вызывает превращение одной молекулы.
Любой фотохимический процесс слагается из:
1. Первичного, связанного с диссоциацией молекулы на свободные атомы и радикалы, и
2. Вторичного, протекающего с участием ранее образовавшихся атомов и радикалов.
Если вторичные процессы вовлекают большое число молекул веществ, то начинается цепная реакция.
Например, смесь водорода с хлором может долго оставаться неизменной, но под действием ультрафиолетовых лучей взрывается.
Результатом поглощения кванта света является диссоциация молекул хлора (зарождение цепи): Cl2+hυ→ *Cl +*Cl
Следующие стадии обеспечивают поддержание цепной реакции без участия светового излучения:
*Cl + H2→ HCl +*H *H + Cl2→ HCl +*Cl
Обрыв цепи: *Cl +*Cl→ Cl2 и *H +*H → H2 происходит после многократного повторения этих стадий, когда на каждый поглощенный квант приходится до 105 молекул образовавшегося хлороводорода.
Еще более сильное действие на молекулы оказывают рентгеновские лучи и ядерные излучения. Возникновение свободных радикалов — основная причина пагубного воздействия радиации на живые организмы. Благодаря развитию разветвлено-цепных реакций радикалы быстро поражают важные компоненты живых клеток и изменяют в них генетическую программу роста.
Для защиты от лучевых поражений в организм вводят вещества, которые дезактивируют радикалы и тем самым прекращают развитие новых цепей.
Аналогичен принцип действия огнетушащих составов, которые прекращают развитие радикальных цепей реакции горения.
Ваша оценка?
