38. Механізми хімічних реакцій.

Механізм реакцій розглядає всі зіткнення індивідуальних частинок, які відбуваються одночасно або послідовно. Реакція газоподібних водню з йодом Н₂ (г) + I₂ (г) = 2НI (г) є прикладом бімолекулярний реакції другого порядку, вона має складний характер і складається з 3 елементарних реакцій: I₂ = 2I; 2I = I₂; 2I + H₂ = 2HI. Хоча реакція формально може бути віднесена до тримолекулярного, її швидкість описується кінетичним рівнянням, що нагадує рівняння реакції другого порядку.

Паралельними реакціями називають реакції, що мають одні й ті ж вихідні реагенти, яким відповідають різні продукти. Швидкість паралельних реакцій дорівнює сумі швидкостей окремих реакцій. Це правило застосовується і для молекулярних паралельних хімічних реакцій.

Послідовно-паралельними реакціями називають реакції, що мають одні й ті ж вихідні реагенти, які можуть реагувати по двох шляхах (механізмам) і більше, в тому числі з різною кількістю проміжних стадій.

Сполученими реакціями називають складні реакції, в яких одна реакція протікає тільки в присутності іншої. У сполучених реакціях проміжне речовина служить зв’язуючою ланкою між первинним і вторинним процесами і обумовлює протікання обох.

Ланцюгова реакція називають хімічні і ядерні реакції, в яких поява активної частки (вільного радикала або атома в хімічних, нейтрона в ядерних процесах) викликає велике число (ланцюг) послідовних перетворень неактивних молекул або ядер. За ланцюговому механізму протікають багато фотохімічні реакції, процеси окислення (горіння, вибух), полімеризації, крекінгу. Розрізняють два типи ланцюгових реакцій: реакції з нерозгалуженими і з розгалуженими ланцюгами. Особливість ланцюгових реакцій полягає в тому, що один первинний акт активації приводить до перетворення величезної кількості молекул вихідних речовин. Біохімічні реакції вільно-радикального окислення є ланцюговими.

Періодичними реакціями називають складні багатостадійні реакції за участю декількох речовин, в яких відбувається періодичне коливання концентрацій окисленої і відновленої форм. Частота і форма коливань залежать від концентрацій вихідних речовин, кислотності, температури. Прикладом таких реакцій може бути взаємодія броммалоновой кислоти з броматом калію в кислому середовищі, каталізатором служить сіль церію (III). Періодичні реакції мають велике значення для біологічних об’єктів, де реакції подібного роду широко поширені.

Реакції твердофазного горіння (реакції високотемпературного синтезу, СВС) Суть методу полягає в тому, що після локального ініціювання реакції взаємодії реагентів фронт реакції горіння мимовільно поширюється по всій системі завдяки теплопередачі від гарячих продуктів до вихідних речовин, ініціюючи протікання в них реакції взаємодії. Таким чином, здійснюється процес горіння, який є і причиною, і наслідком протікання реакції. Механізм протікання реакцій СВС є досить складним і включає в себе процеси реакційної дифузії. Термін «реакційна дифузія» визначає сукупність явищ, що відбуваються при взаємодії двох хімічно різних компонентів, здатних утворювати хімічні сполуки у вигляді твердих фаз. Продукти хімічної взаємодії утворюють суцільний шар, що відрізняється за своєю будовою від вихідних компонентів, але не заважає протіканню подальшої взаємодії.