Презентация на тему "Основные представления теории цепных реакций"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Основные представления теории цепных реакций

  Лекция 3. Теория горения и взрыва БДЖ-09

• 
  Слайд 2

  Сущность тепловой цепной теории горения:

  инициированная химическая реакция приводит к образованию активных центров; активные центры вызывают химические превращения, которые вновь создают активные центра; возникает цепная реакция

• 
  Слайд 3

  Ионная теория искового зажигания:

  механизм и эффективность зажигания газовых смесей зависит от силы тока в сети перед ее размыканием; основная роль в процессе зажигания принадлежит активным частицам, которые инициируют реакцию горения

• 
  Слайд 4

  Тепловая теория зажигания

  зажигающая способность искры пропорциональна квадрату силы тока, так как количество тепла, выделяющееся в электрической цепи, пропорциональна квадрату силы тока: Q=I2·R·t; критерием зажигания является условие распространения фронта пламени; критическая энергия зажигания – мощность электрической искры.

• 
  Слайд 5

  Основные закономерности кинетики цепных процессов

  Простая цепная реакция: dn/dt=n0-nβ/tср Стационарное состояние простой цепной реакцииdn/dt=0 nст=n0tср/β vст=n0/β Реакция с разветвляющимися цепями: dn/dt=n0-nβ/tср+nδ/tср Стационарное состояние реакции с разветвляющимися цепями возможно только при β>δ: nст=(n0tср·exp((δ-β)·t/tср)) /(δ-β) v=(n0·exp((δ-β)t)/tср)(δ-β)

• 
  Слайд 6

  Начальное инициирование активных центров

  Начальное инициирование осуществляют с помощью: электрический разряд; облучение; присутствие инициаторов – веществ, в молекулах которых энергия разрыва химических связей меньше, чем в молекулах исходных веществ (это органические пероксиды и гидропероксиды).

• 
  Слайд 7
  

  Переносчики цепи образуются при последующих реакциях с молекулами реагентов: R· + Cl2→RCl +Cl· или R· +CH2=CH2→RCH2CH2· В газофазных системах инициирование может протекать на стенке сосуда в результате хемосорбции реагента: Cl2 + S→Cl2S→SCl· +Cl· Энергия активации этой реакции меньше, чем реакции в объёме на величину адсорбции Cl· и Cl2. Инициатором многих цепных реакций служит реактив H2O2 + FeSO4: активной частицей является ОН· Инициаторы ускоряют образование активных частиц, но в отличие от катализаторов химических реакций расходуются в процессе цепных реакций

• 
  Слайд 8
  

  Кинетика цепных реакций водорода с кислородом, окисление углерода и углеводородов

• 
  Слайд 9
  

  Высокотемпературное горение углеводородов имеет весьма сложный характер и связано с образованием активных частиц в виде атомов и радикалов, а также промежуточных молекулярных соединений. В качестве примера приводятся реакции горения простейшего углеводорода — метана:

  1. Н· + О2 → ОН· + О· СН4 + ОН· → СН3 + Н2ОСН4 + О· → СН2· + Н2О2. СН3· + О2 → НСНО + ОН·СН2· + О2 → НСНО + О·3. НСНО + ОН· →НСО· + Н2ОНСНО + О· → СО· + Н2ОНСО· + О2 → СО· + О· + ОН·4. СО· + О· → СО2СО· + ОН· → СО2 + Н·Итог единичного цикла:2СН4 + 4О2 →2СО2 + 4Н2О

• 
  Слайд 10

  Механизм действия ингибиторов цепных реакций

  При введении ингибитора In возникает канал гибели переносчиков цепи и скорость цепной реакции принимает вид: v'=k·v[A]/(k0+kIn[In]) v/v‘=1+(kIn[In]/k0) Расход ингибитора будет происходить со скоростью меньше v, так как начальная концентрация [In] существенная величина и в ходе реакции уменьшается не существенно Если константа скорости kInдостаточна велика, то в течение некоторого времени скорость образования продукта реакции будет ничтожно мала по сравнению со скоростью цепной реакции в отсутствие ингибитора. По мере расходования In, протекающего со скоростью инициирования, скорость цепной реакции в присутствии ингибитора достаточно быстро достигает скорости цепной реакции.

• 
  Слайд 11

  Условия ускорения реакций и обрыв цепи

  Причиной самоускорения реакций является накопление в системе тепла химической реакции и тепла активных молекул. Цепной механизм осуществляется за счет перераспределения избыточной энергии – запас химической энергии передается одной из реагирующих молекул, которая переходит в химически активное состояние Цепные реакции протекают в зависимости от того сколько активных вторичных центров образуется на каждый израсходованный активный центр Если образуется один активный центр, то реакция протекает с постоянной скоростью – стационарно Если число активных центров непрерывно возрастает, то цепная реакция самоускоряется Если число активных центров уменьшается, то происходит обрыв цепи