Цепные реакции. Тепловой и разветвленно-цепной взрывы

Зависимость электродных потенциалов от концентрации. Уравнение Нерста. Расчет энергии Гиббса окислительно-восстановительных процессов по ЭДС гальванического элемента.

Билет 20

Зависимость электродного потенциала от концентраций дает уравнение Нернста.

Гальванические элементы – это устройства, в которых химическая энергия превращается в электрическую. В работающем элементе происходит гетерогенная, окислительно-восстановительная, токообразующая реакция. Вещества электродов (активные массы) разделены пространственно. На отрицательном электроде-аноде (А) происходит реакция окисления, а освободившиеся за счет этого электроны переходят по внешней цепи на положительный электрод-катод (К), где происходит реакция восстановления. Работа гальванического элемента, протекающая обычно в изотермических условиях, т.е. при постоянном давлении и температуре, является само произвольным процессом. Поэтому в ходе его происходит уменьшение энергии Гиббса (Δ G), равное максимальной работе элемента (Ам)

Ам = nFE0,

где Е0 – стандартная ЭДС гальванического элемента.

Ам = – ΔG,

где ΔG0 – энергия Гиббса в стандартных условиях.

–ΔG0 = nFE0,

Е0 = –ΔG0/nF.

Используя табличные значения ΔG0 для веществ - участников реакций, можно рассчитать энергию Гиббса и ЭДС для любой окислительно-восстановительной системы.

Тепловой взрыв - резкое самоускорение экзотермической химической реакции, начальная стадия горения. Происходит при определённых (критических) условиях (температура, размеры реакционного сосуда и др.) из-за того, что тепловыделение в ходе реакции больше теплоотвода в окружающую среду.

Радикально-цепные реакции, для которых характерно самоускорение.Для таких реакций обычно не наблюдается перехода в режим самовоспламенения или взрыва. По достижении некоторой макс. скорости такие реакции замедляются.С этим связано второе назв. таких реакций - вырожденный цепной взрыв. Характерное время их ускоренного протекания - не доли секунды, а десятки минут и часов. Различие величин j определяет различие механизмов.

Цепные реакции — химические и ядерные реакции, в которых появление активной частицы (свободного радикала или атома в химических, нейтрона в ядерных процессах) вызывает большое число (цепь) последовательных превращений неактивных молекул или ядер. Свободные радикалы и многие атомы, в отличие от молекул, обладают свободными ненасыщенными валентностями (непарным электроном), что приводит к их взаимодействию с исходными молекулами. При столкновении свободного радикала (R^•) с молекулой происходит разрыв одной из валентных связей последней, и, таким образом, в результате реакции образуется новый свободный радикал, который, в свою очередь, реагирует с другой молекулой — происходит цепная реакция.

К цепным реакциям (в химии) относятся процессы окисления (горение, взрыв), крекинга, полимеризации и другие, широко применяющиеся в химической и нефтяной промышленности.

Дата добавления: 2015-04-23