Явление энергетического разветвления цепей в химических реакциях
«Явление энергетического разветвления цепей в химических реакциях» - научное открытие, одним из авторов которого является физик Н.Н. Семенов. Занесено в Государственный реестр открытий СССР под № 172 с приоритетом от 1962 г.
Открытие
Открытие цепных и в особенности цепных разветвленных процессов явилось важным этапом в развитии теории химического превращения.
Для того чтобы цепная реакция осуществлялась, необходимо появление в исходной смеси некоторых активных частиц. В газовых реакциях такими частицами обычно служат атомы и радикалы. Эти осколки молекул обладают высокой химической активностью и являются промежуточными краткоживущими частицами. Скорость химической реакции зависит от того, сколько активных частиц образуется и какова их активность.
Ранее при рассмотрении механизмов разветвленно-цепных реакций исходили из представления о том, что размножение активных частиц может осуществляться лишь в реакциях атомов и радикалов. В наиболее хорошо изученной разветвленно-цепной реакции окисления водорода разветвления осуществляются с участием атомарного водорода.
В ходе цепного превращения может происходить размножение активных частиц в реакциях молекул продуктов, несущих на себе избыточную энергию. Поясним это на примере реакции фтора с водородом. В звене цепи фторирования водорода F+H2=HF+H; H+F2=HF+F во второй стадии образуются высококолебательновозбужденные молекулы фтористого водорода. Энергии таких молекул достаточно, чтобы при столкновении с молекулами фтора последние распались на атомы, т. е. чтобы произошло размножение активных частиц в системе. Новый, неизвестный ранее тип разветвлений получил название энергетических".
Было показано, что в ряде случаев нет необходимости в передаче энергии с возбужденной молекулы продукта на исходную молекулу для того, чтобы произошло энергетическое разветвление. Достаточно, чтобы в самой возбужденной молекуле имелся атом, слабо связанный с ней. В этом случае возбужденная молекула способна распасться на атом и радикал, т. е. может произойти размножение активных частиц.
Были получены первые экспериментальные доказательства существования энергетических разветвлений в реакции фтора с водородом. В дальнейших работах, проводимых под руководством и при участии авторов открытия, были детально изучены механизмы газофазного фторирования водорода, дейтерия, йодистого метила, фтор- и хлорзамещенных метанов, этана и т. д. При этом были обнаружены и исследованы разные типы энергетических разветвлений. Было показано, что реакция с энергетическими разветвлениями - это новый обширный класс химических процессов. Авторы открытия доказали, что явление энергетических разветвлений широко распространено в газофазных экзотермических реакциях. Основные положения открытия вошли в современные учебники и монографии.
Открытие нашло обширное практическое применение. Так, при создании лазерных установок, работающих на смеси фтора с водородом и фтора с дейтерием, решение ряда вопросов, в частности взрывобезопасности, базируется на использовании теории энергетических разветвлений. Первая такая установка была создана именно в Институте химической физики АН СССР.
Ссылки
http://nplit.ru/books/item/f00/s00/z0000060/st064.shtml
Литература
Журнал «Томский политехник». Издание Ассоциации выпускников ТПУ. № 10, 2004 – 199стр.