منو
 کاربر Online
317 کاربر online
تاریخچه ی: واکنش زنجیری

تفاوت با نگارش: 2

Lines: 1-76Lines: 1-75
-
 
-||واکنشی را که دارای چندین مرحله است و در هر مرحله آن یک جسم واکنش پذیر بوجود می‌آید که موجب اجرا شدن مرحله بعدی می‌شود، __~~green:واکنش زنجیری~~__ می‌نامند. گرچه ممکن است واکنشهای زنجیری در جزئیات با یکدیگر تفاوتهای زیادی داشته باشند، همگی در بعضی ویژگیهای اساسی وجه مشترک دارند.||

 
 
 
 
 
  
 
 
 {img src=img/daneshnameh_up/2/26/fission.gif} {img src=img/daneshnameh_up/2/26/fission.gif}
  
 
 
 
 
  
 
 
  
 شکافت ، نمونه‌ای از واکنشهای زنجیری شکافت ، نمونه‌ای از واکنشهای زنجیری
  
  
  
 
 
 
 
 +||واکنشی را که دارای چندین مرحله است و در هر مرحله آن یک جسم واکنش پذیر بوجود می‌آید که موجب اجرا شدن مرحله بعدی می‌شود، __~~green:واکنش زنجیری~~__ می‌نامند. گرچه ممکن است واکنشهای زنجیری در جزئیات با یکدیگر تفاوتهای زیادی داشته باشند، همگی در بعضی ویژگیهای اساسی وجه مشترک دارند.||

 -=کلراسیون متان ، یک واکنش زنجیری=- -=کلراسیون متان ، یک واکنش زنجیری=-
 !مرحله آغاز زنجیر !مرحله آغاز زنجیر
 نخستین مرحله در واکنشهای زنجیری ، مرحله آغاز زنجیر است که در آن ، انرژی جذب می‌شود و یک ذره واکنش پذیر بوجود می‌آید. این مرحله ، در واکنش کلراسیون متان ، گسستن مولکول کلر به اتمهای کلر است.

 نخستین مرحله در واکنشهای زنجیری ، مرحله آغاز زنجیر است که در آن ، انرژی جذب می‌شود و یک ذره واکنش پذیر بوجود می‌آید. این مرحله ، در واکنش کلراسیون متان ، گسستن مولکول کلر به اتمهای کلر است.

 ~~brown:::گرما یا نور::~~ ~~brown:::گرما یا نور::~~
 ~~brown:::{TEX()} {Cl_2 \rightarrow 2Cl^0} {TEX}::~~ ~~brown:::{TEX()} {Cl_2 \rightarrow 2Cl^0} {TEX}::~~
 !مرحله انتشار زنجیر !مرحله انتشار زنجیر
 چند مرحله انشتار زنجیر وجود دارد در هر یک از این مراحل ، یک ذره واکنش پذیر مصرف می‌شود و ذره‌ای دیگر بوجود می‌آید، در واکنش کلراسیون متان ، این مراحل عبارتند از واکنشهای اتمهای کلر با متان:

 چند مرحله انشتار زنجیر وجود دارد در هر یک از این مراحل ، یک ذره واکنش پذیر مصرف می‌شود و ذره‌ای دیگر بوجود می‌آید، در واکنش کلراسیون متان ، این مراحل عبارتند از واکنشهای اتمهای کلر با متان:

 ~~brown:::{TEX()} {Cl^0 + CH_4 \rightarrow HCl + CH_3^0} {TEX}::~~

 ~~brown:::{TEX()} {Cl^0 + CH_4 \rightarrow HCl + CH_3^0} {TEX}::~~

 و واکنش رادیکالهای متیل به مولکول کلر:



 و واکنش رادیکالهای متیل به مولکول کلر:



 ~~brown:::{TEX()} {CH_3^0 + Cl_2 \rightarrow CH_3Cl + Cl^0} {TEX}::~~

 ~~brown:::{TEX()} {CH_3^0 + Cl_2 \rightarrow CH_3Cl + Cl^0} {TEX}::~~

 !مرحله پایان زنجیر !مرحله پایان زنجیر
 سرانجام مراحل پایان زنجیر وجود دارند. در این مراحل ، ذرات واکنش پذیر مصرف می‌شوند، ولی بوجود نمی‌آیند. در کلراسیون متان ، این مراحل شامل اتحاد دو ذره واکنش پذیر یا جذب یکی از آنها بوسیله دیواره‌های ظرف واکنش است.

 سرانجام مراحل پایان زنجیر وجود دارند. در این مراحل ، ذرات واکنش پذیر مصرف می‌شوند، ولی بوجود نمی‌آیند. در کلراسیون متان ، این مراحل شامل اتحاد دو ذره واکنش پذیر یا جذب یکی از آنها بوسیله دیواره‌های ظرف واکنش است.

 ~~brown:::{TEX()} {Cl^0 + Cl^0 \rightarrow Cl_2} {TEX}::~~>~~brown:::{TEX()} {CH_3^0 + Cl^0 \rightarrow CH_3Cl} {TEX}::~~

 ~~brown:::{TEX()} {Cl^0 + Cl^0 \rightarrow Cl_2} {TEX}::~~>~~brown:::{TEX()} {CH_3^0 + Cl^0 \rightarrow CH_3Cl} {TEX}::~~

 در شرایط معین به ازای هر ((فوتون|کوانتوم نور)) (فوتون) جذب شده ، در حدود 10000 مولکول متیل کلرید تشکیل می‌شود. هر فوتون موجب گسستن یک مولکول کلر به دو اتم کلر می‌شود و هر اتم کلر یک زنجیر آغاز می‌کند، بطور میانگین هر زنجیر پیش از آنکه در نهایت پایان پذیرد، در چرخه انتشار زنجیر 5000 بار تکرار می‌شود. در شرایط معین به ازای هر ((فوتون|کوانتوم نور)) (فوتون) جذب شده ، در حدود 10000 مولکول متیل کلرید تشکیل می‌شود. هر فوتون موجب گسستن یک مولکول کلر به دو اتم کلر می‌شود و هر اتم کلر یک زنجیر آغاز می‌کند، بطور میانگین هر زنجیر پیش از آنکه در نهایت پایان پذیرد، در چرخه انتشار زنجیر 5000 بار تکرار می‌شود.
 !!واکنش گاز {TEX()} {H_2} {TEX} و گاز {TEX()} {Br_2} {TEX} !!واکنش گاز {TEX()} {H_2} {TEX} و گاز {TEX()} {Br_2} {TEX}
 واکنش بین گاز و بخار {TEX()} {Br_2} {TEX} ، در {TEX()} {C^0} {TEX} 200 نمونه‌ای دیگر از واکنش زنجیری است. می‌توان مراحل این نوع واکنش را بصورت زیر نشان داد:

 واکنش بین گاز و بخار {TEX()} {Br_2} {TEX} ، در {TEX()} {C^0} {TEX} 200 نمونه‌ای دیگر از واکنش زنجیری است. می‌توان مراحل این نوع واکنش را بصورت زیر نشان داد:

 *__مرحله آغاز زنجیر:__ برخی از مولکولهای {TEX()} {Br_2} {TEX} به اتمهای آن تفکیک می شود:

 *__مرحله آغاز زنجیر:__ برخی از مولکولهای {TEX()} {Br_2} {TEX} به اتمهای آن تفکیک می شود:

 :: ~~brown:{TEX()} {Br_2 \rightarrow 2Br^0} {TEX}~~::

 :: ~~brown:{TEX()} {Br_2 \rightarrow 2Br^0} {TEX}~~::

 *__مرحله انتشار زنجیر:__ رادیکالهای {TEX()} {Br} {TEX} ، واسطهای فعالی هستند که پیشبرنده‌های زنجیر نامیده می‌شوند. یک رادیکال ~~green:Br~~ با یک مولکول {TEX()} {H_2} {TEX} ترکیب می‌شود:

 *__مرحله انتشار زنجیر:__ رادیکالهای {TEX()} {Br} {TEX} ، واسطهای فعالی هستند که پیشبرنده‌های زنجیر نامیده می‌شوند. یک رادیکال ~~green:Br~~ با یک مولکول {TEX()} {H_2} {TEX} ترکیب می‌شود:

 ::~~brown:{TEX()} {Br^0 + H_2 \rightarrow HBr + H^0} {TEX}~~::

در این واکنش ، یک مولکول محصول {TEX()} {HBr} {TEX} ، و یک پیشبرنده دیگر ، یک اتم {TEX()} {H^0} {TEX} (رادیکال) ، تولید می‌شود. رادیکال {TEX()} {H^0} {TEX} با مولکول {TEX()} {Br_2} {TEX} ترکیب می‌شود:

 ::~~brown:{TEX()} {Br^0 + H_2 \rightarrow HBr + H^0} {TEX}~~::

در این واکنش ، یک مولکول محصول {TEX()} {HBr} {TEX} ، و یک پیشبرنده دیگر ، یک اتم {TEX()} {H^0} {TEX} (رادیکال) ، تولید می‌شود. رادیکال {TEX()} {H^0} {TEX} با مولکول {TEX()} {Br_2} {TEX} ترکیب می‌شود:

 ~~brown:::{TEX()} {H^0 + Br_2 \rightarrow HBr + Br^0} {TEX}::~~

در این واکنش یک مولکول دیگر {TEX()} {HBr} {TEX}و یک رادیکال {TEX()} {Br^0} {TEX} که پیشبرنده اصلی زنجیر است، تولید می‌شود. اتم {TEX()} {Br} {TEX} با یک مولکول دیگر {TEX()} {H_2} {TEX} ترکیب می‌شود و این چرخه مجددا آغاز می گردد. این دو مرحله ، چندین بار تکرار می‌شود.

 ~~brown:::{TEX()} {H^0 + Br_2 \rightarrow HBr + Br^0} {TEX}::~~

در این واکنش یک مولکول دیگر {TEX()} {HBr} {TEX}و یک رادیکال {TEX()} {Br^0} {TEX} که پیشبرنده اصلی زنجیر است، تولید می‌شود. اتم {TEX()} {Br} {TEX} با یک مولکول دیگر {TEX()} {H_2} {TEX} ترکیب می‌شود و این چرخه مجددا آغاز می گردد. این دو مرحله ، چندین بار تکرار می‌شود.

 *__مرحله بازداری زنجیر:__ با برخورد یک رادیکال {TEX()} {H^0} {TEX} با یک مولکول {TEX()} {HBr} {TEX} ، واکنشها رخ می‌دهد که بازدارنده واکنش کل است:

 *__مرحله بازداری زنجیر:__ با برخورد یک رادیکال {TEX()} {H^0} {TEX} با یک مولکول {TEX()} {HBr} {TEX} ، واکنشها رخ می‌دهد که بازدارنده واکنش کل است:

 ~~brown:::{TEX()} {H^0 + HBr \rightarrow H_2 + Br^0} {TEX}::~~

چون در این مرحله ، یک مولکول محصول ({TEX()} {HBr} {TEX}) مصرف شده و یک مولکول واکنش دهنده ({TEX()} {H_2} {TEX}) تولید می‌گردد، این مرحله واکنش کل را آهسته می‌کند، ولی موجب گسسته شدن زنجیر یا توقف واکنش نمی‌شود. زیرا پیشبرنده زنجیر ({TEX()} {Br} {TEX}) نیز در این مرحله تولید می‌شود.

 ~~brown:::{TEX()} {H^0 + HBr \rightarrow H_2 + Br^0} {TEX}::~~

چون در این مرحله ، یک مولکول محصول ({TEX()} {HBr} {TEX}) مصرف شده و یک مولکول واکنش دهنده ({TEX()} {H_2} {TEX}) تولید می‌گردد، این مرحله واکنش کل را آهسته می‌کند، ولی موجب گسسته شدن زنجیر یا توقف واکنش نمی‌شود. زیرا پیشبرنده زنجیر ({TEX()} {Br} {TEX}) نیز در این مرحله تولید می‌شود.

-*__مرحله پایان زنجیر:__ وقتی دو پیشبرنده بهم می‌رسند، انتهای دو زنجیر بسته می‌شود:

 
-~~brown:::{TEX()} {2Br^0 \rightarrow Br_2} {TEX}::~~

 
-~~brown:::{TEX()} {2H^0 \rightarrow H_2} {TEX}::~~

 
-~~brown:::{TEX()} {H^0 + Br^0 \rightarrow HBr} {TEX}::~~

باور بر این است که مکانیسم واکنش {TEX()} {Cl_2(g)} {TEX} و {TEX()} {H_2(g)} {TEX} نظیر این مکانیسم باشد مخلوطی از این دو گاز را می‌توان در دمای معمولی و در تاریکی به مدت مدیدی نگهداری کرد، بدون اینکه باهم ترکیب شوند. ولی اگر این مخلوط در معرض نور قرار گیرد، واکنشی بسیار سریع صورت می‌گیرد. باور بر این است که مولکولهای {TEX()} {Cl_2} {TEX} در معرض نور به اتمهای کلر تفکیک شده و واکنش زنجیری را آغاز می‌کنند. واکنش {TEX()} {B_r2} {TEX} و {TEX()} {H_2} {TEX} نیز به نور حساسیت دارد ولی این واکنش در دمای معمولی آهسته‌تر است.
 
 
 
 
 
  
 
 
 {img src=img/daneshnameh_up/3/35/fission.jpg} {img src=img/daneshnameh_up/3/35/fission.jpg}
  
 
 
 
 
  
 
 
  
 شکافت هسته‌ای شکافت هسته‌ای
  
  
  
 
 
 
 
 +*__مرحله پایان زنجیر:__ وقتی دو پیشبرنده بهم می‌رسند، انتهای دو زنجیر بسته می‌شود:

 +~~brown:::{TEX()} {2Br^0 \rightarrow Br_2} {TEX}::~~

 +~~brown:::{TEX()} {2H^0 \rightarrow H_2} {TEX}::~~

 +~~brown:::{TEX()} {H^0 + Br^0 \rightarrow HBr} {TEX}::~~

باور بر این است که مکانیسم واکنش {TEX()} {Cl_2(g)} {TEX} و {TEX()} {H_2(g)} {TEX} نظیر این مکانیسم باشد مخلوطی از این دو گاز را می‌توان در دمای معمولی و در تاریکی به مدت مدیدی نگهداری کرد، بدون اینکه باهم ترکیب شوند. ولی اگر این مخلوط در معرض نور قرار گیرد، واکنشی بسیار سریع صورت می‌گیرد. باور بر این است که مولکولهای {TEX()} {Cl_2} {TEX} در معرض نور به اتمهای کلر تفکیک شده و واکنش زنجیری را آغاز می‌کنند. واکنش {TEX()} {B_r2} {TEX} و {TEX()} {H_2} {TEX} نیز به نور حساسیت دارد ولی این واکنش در دمای معمولی آهسته‌تر است.
 !بازدارنده‌های واکنش زنجیری !بازدارنده‌های واکنش زنجیری
 هر جسمی که حتی به مقدار کم از سرعت یک واکنش بکاهد و یا آن را متوقف کند، بازدارنده نامیده می‌شود. مدت زمانی را که در جریان آن عمل بازدارندگی طول می‌کشد و بعد از آن ، واکنش بطور عادی پیشرفت می‌کند، __دوره بازداری__ می‌نامند. بازداشتن بوسیله مقدار نسبتا" کم از یک ماده افزودنی ، یکی از ویژگیهای انواع واکنشهای زنجیری است و اغلب یکی از سرنخهایی است که در مراحل ابتدایی به ما می‌گوید با یک واکنش زنجیری سر و کار داریم.

فهمیدن این مطلب که چگونه شمار کمی مولکول می‌توانند از واکنش آن همه مولکول جلوگیری کنند، دشوار است. به عنوان مثال مقدار کمی اکسیژن از سرعت واکنش کلراسیون متان برای مدتی ، که به مقدار اکسیژن بستگی دارد، می‌کاهد و بعد از آن واکنش با سرعت معمولی خود پیش می رود. تصور می‌رود که اکسیژن با رادیکال متیل می‌دهد و یک رادیکال جدید بوجود می‌آورد:

 هر جسمی که حتی به مقدار کم از سرعت یک واکنش بکاهد و یا آن را متوقف کند، بازدارنده نامیده می‌شود. مدت زمانی را که در جریان آن عمل بازدارندگی طول می‌کشد و بعد از آن ، واکنش بطور عادی پیشرفت می‌کند، __دوره بازداری__ می‌نامند. بازداشتن بوسیله مقدار نسبتا" کم از یک ماده افزودنی ، یکی از ویژگیهای انواع واکنشهای زنجیری است و اغلب یکی از سرنخهایی است که در مراحل ابتدایی به ما می‌گوید با یک واکنش زنجیری سر و کار داریم.

فهمیدن این مطلب که چگونه شمار کمی مولکول می‌توانند از واکنش آن همه مولکول جلوگیری کنند، دشوار است. به عنوان مثال مقدار کمی اکسیژن از سرعت واکنش کلراسیون متان برای مدتی ، که به مقدار اکسیژن بستگی دارد، می‌کاهد و بعد از آن واکنش با سرعت معمولی خود پیش می رود. تصور می‌رود که اکسیژن با رادیکال متیل می‌دهد و یک رادیکال جدید بوجود می‌آورد:

 ~~brown:::{TEX()} {CH_3^0 + O_2 \rightarrow CH_3-O-O^0} {TEX}::~~ ~~brown:::{TEX()} {CH_3^0 + O_2 \rightarrow CH_3-O-O^0} {TEX}::~~
 رادیکال {TEX()} {CH_3OO^0} {TEX} خیلی واکنش ناپذیرتر از رادیکال {TEX()} {CH_3^0} {TEX} است و برای ادامه زنجیر ، کارآیی چندانی ندارد. وقتی یک مولکول اکسیژن با یک رادیکال متیل ترکیب می شود، یک زنجیر را می‌شکند و به این ترتیب از تشکیل شدن هزاران مولکول متیل کلرید جلوگیری می‌کند. البته این کار فوق‌العاده از ((سرعت واکنش)) می‌کاهد. بعد از آنکه تمام مولکولهای اکسیژن موجود با رادیکالهای متیل ترکیب شدند، واکنش آزاد است که با سرعت معمولی خود پیشرفت کند.  رادیکال {TEX()} {CH_3OO^0} {TEX} خیلی واکنش ناپذیرتر از رادیکال {TEX()} {CH_3^0} {TEX} است و برای ادامه زنجیر ، کارآیی چندانی ندارد. وقتی یک مولکول اکسیژن با یک رادیکال متیل ترکیب می شود، یک زنجیر را می‌شکند و به این ترتیب از تشکیل شدن هزاران مولکول متیل کلرید جلوگیری می‌کند. البته این کار فوق‌العاده از ((سرعت واکنش)) می‌کاهد. بعد از آنکه تمام مولکولهای اکسیژن موجود با رادیکالهای متیل ترکیب شدند، واکنش آزاد است که با سرعت معمولی خود پیشرفت کند.
 !مباحث مرتبط با عنوان !مباحث مرتبط با عنوان
 *((انرژی فعالسازی)) *((انرژی فعالسازی))
 *((سرعت واکنش)) *((سرعت واکنش))
 *((کلراسیون متان)) *((کلراسیون متان))
 *((گرمای واکنش)) *((گرمای واکنش))
 *((واکنش جانشینی)) *((واکنش جانشینی))
 *((واکنش شیمیایی)) *((واکنش شیمیایی))
 *((واکنش گرمازا)) *((واکنش گرمازا))
 *((واکنش گرماگیر)) *((واکنش گرماگیر))

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 شنبه 28 آبان 1384 [11:53 ]   3   فیروزه نجفی      جاری 
 شنبه 28 آبان 1384 [11:50 ]   2   فیروزه نجفی      v  c  d  s 
 شنبه 18 تیر 1384 [15:48 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..