Сопряженные реакции

Сопряженные реакции – это две реакции, одна (I) из которых может протекать совместно с другой (II), т.е. она индуцируется последней:

А + В → М (I) 2HI + H₂O₂ = 2H₂O + I₂

A + C → N (II) 2FeSO₄ + H₂O₂ = 2Fe(ОН)SO₄

Вещество С (FeSO₄) служит индукторомпервой реакции. Механизм химической индукции заключается в участии одних и тех же промежуточных . активных частиц в каждой из двух сопряженных реакций. Одна из реакций порождает такие частицы в количестве, достаточном для квазистационарного течения обеих реакций. Реакцию ведут радикалы , образующиеся при окислении пероксидом Fe²⁺ до Fe³⁺ . В этом примере сопряженная реакция - окисление HI и окисление Fe²⁺ , обе реакции идут с участием . Полная схема механизма взаимодействия:

Окисление иода

Реакция (II) может индуцировать протекание других реакций окисления. Например, взаимодействие бензола с перекисью водорода протекает с участием в качестве индуктора сульфата железа, аналогичным образом генерирующего гидроксид-радикалы:

Цепные реакции

Реакции, в которых возможность протекания каждого элементарного акта взаимодействия между активными молекулами реагирующих веществ обусловлена успешным исходом предыдущего акта и, в свою очередь, обусловливает возможность последующего называются цепными.

К ним относят реакции, протекающие с образованием свободных радикалов, способных превращать реагенты в конечные продукты, поддерживая постоянство свободных радикалов или даже увеличивая их (разветвленная цепная реакция).

В цепных реакциях выделяют три стадии: зарождение (иницирование) цепи, ее развитие (продолжение, рост) и обрыв. Зарождение происходит под воздействием светового, радиационного, термического или другого воздействия.

Примером неразветвленной цепной реакции,в которой взаимодействие инициированного радикала с молекулой вещества приводит к возникновению одного нового, может служить H₂ + Br₂ = 2HBr. Зарождение цепи осуществляется термо- и фотодиссоциацией:

зарождение цепи:

рост цепи (развитие):

обрыв цепи:

Акт последовательности (I) + (II), называемый звеном цепи, продолжается дальше и число звеньев может достигать сотен тысяч (длина цепи). Стадия цепного процесса, приводящая к исчезновению радикалов, называется обрывом цепи. Цепь может оборваться в результате соударения двух радикалов (III) или в результате взаимодействия радикала с поверхностью стенки сосуда.

По цепному механизму протекает реакция хлорирования углеводородов:

Cl₂ + → 2Cl

В разветвленных цепных реакциях взаимодействие свободного радикала с молекулой исходного вещества приводит к образованию не одного а двух и большего числа новых. Один из них продолжает старую цепь, а другие дают начало новым; цепь разветвляется, и реакция прогрессивно ускоряется. Горение водорода относится к разветвленным цепным реакциям: