链反应

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链式反应是一系列反应,其中反应产物或副产物导致发生其他反应。在连锁反应中,正反馈会导致事件的自我放大链。 链反应是不处于热力学平衡的系统可以释放能量或增加熵以达到更高熵状态的一种方式。例如,系统可能无法通过将能量释放到环境中来达到较低的能量状态,因为它以某种方式受到阻碍或阻止,无法采取导致能量释放的路径。如果反应导致小的能量释放让位于膨胀链中更多的能量释放,那么系统通常会爆炸性地崩溃,直到大部分或...

简介

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链式反应是一系列反应,其中反应产物或副产物导致发生其他反应。 在连锁反应中,正反馈会导致事件的自我放大链。

链反应是不处于热力学平衡系统可以释放能量或增加熵以达到更高熵状态的一种方式。 例如,系统可能无法通过将能量释放到环境中来达到较低的能量状态,因为它以某种方式受到阻碍或阻止,无法采取导致能量释放的路径。 如果反应导致小的能量释放让位于膨胀链中更多的能量释放,那么系统通常会爆炸性地崩溃,直到大部分或全部储存的能量被释放。

因此,连锁反应的宏观隐喻是一个雪球导致更大的雪球,直到最终导致雪崩(雪球效应)。 这是存储的重力势能寻求通过摩擦释放的路径的结果。 在化学上,相当于雪崩的火花会引发森林火灾。 在核物理学中,单个杂散中子会导致迅速的临界事件,最终可能具有足够的能量导致核反应堆熔毁或(在炸弹中)发生核爆炸。许多连锁反应可以用基于马尔可夫链的数学模型表示。

化学链式反应

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历史

1913年,德国化学家Max Bodenstein首先提出化学链式反应的思想。 如果两个分子发生反应,不仅会形成最终反应产物的分子,还会形成一些不稳定的分子,这些分子可以比初始反应物大得多的概率进一步与母体分子发生反应。

1918年,瓦尔特·能斯特提出和氯之间的光化学反应是链式反应,以解释所谓的量子产率现象。 这意味着一个光子负责形成多达 106 个分子的产物 HCl。 能斯特认为,光子将一个 Cl2 分子分解成两个 Cl 原子,每个 Cl 原子都会引发形成 HCl 的长链反应步骤。

1923年,丹麦和荷兰科学家Christian Christiansen和Hendrik Anthony Kramers在分析聚合物的形成时指出,这种链式反应不必从一个被光激发的分子开始,也可以从两个分子剧烈碰撞开始,因为将热能转化为热能,如先前提出的用于引发化学反应。

Christiansen 和 Kramers 还指出,如果在反应链的一个环节中,产生了两个或更多不稳定的分子,反应链就会分支并增长。 结果实际上是呈指数增长,从而引起反应速率的爆炸性增加,并且实际上导致化学爆炸本身。 这是化学爆炸机理的xxx个提议。

典型步骤

链式反应中的主要步骤类型有以下类型。

  • 引发(在热或光化学步骤中形成活性粒子或链载体,通常是自由基
  • 传播(可能包含一个循环中的几个基本步骤,其中通过反应的活性粒子形成另一个活性粒子,通过进入下一个基本步骤继续反应链)。 实际上,活性粒子充当传播循环的整个反应的催化剂。 具体情况是:

链反应

* 链支化(一个增长步骤,其中一个活性粒子进入该步骤并形成两个或更多个);* 链转移(一个增长步骤,其中活性粒子是增长的聚合物链,反应形成非活性聚合物,其增长被终止 和活性小颗粒(如自由基),然后可以反应形成新的聚合物链)。

  • 终止(活性粒子失去活性的基本步骤;例如,通过两个自由基的重组)。

链长定义为传播循环重复的平均次数,等于总反应速率除以引发速率。

一些链式反应具有具有分数阶或混合阶动力学复杂速率方程

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  1. 简介
  2. 化学链式反应
  3. 历史
  4. 典型步骤

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