Ланцюгова реакція

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Ланцюгова реакція — реакція, продукти якої, своєю чергою, вступають у взаємодію з висхідними продуктами. Це хімічні і ядерні реакції, у яких поява проміжної активної частки (радикала, атома або збудженої молекули — у хімічних, нейтрона — у ядерних процесах) викликає велике число (ланцюг) перетворень вихідних молекул або ядер внаслідок регенерації активної частки в кожному елементарному акті реакції (у кожній ланці ланцюга).

[ред.] Хімія

У вивчених нерозгалужених хімічних ланцюгових реакціях активні центри — вільні атоми й радикали, здатні легко, з малою енергією активації реагувати з вихідними молекулами, породжуючи поряд з молекулою продукту також новий активний центр. У розгалужених хімічних ланцюгових реакціях як активні центри можуть виступати також збуджені молекули, а в т.зв. вироджено-розгалужених реакціях (див. нижче) — також нестабільні молекули проміжних речовин.

Хімічні процеси з нерозгалуженими ланцюгами можна розглянути на прикладі фотохімічної реакції між воднем і хлором. У цій ланцюговій реакції молекула хлору, поглинаючи квант світла, розпадається на два атоми. Кожний з атомів хлору, що утворилися, починає ланцюг хімічних перетворень; у цьому ланцюзі атоми хлору й водню виступають як активні частки. Довжина ланцюга може бути дуже велика — число повторюваних елементарних реакцій продовження ланцюга на один зароджений активний центр може досягати десятків і сотень тисяч. Обрив ланцюгів відбувається в результаті рекомбінації атомів в об'ємі реактора, захоплення атомів його стінкою з наступною рекомбінацією на стінці, утворення неактивного радикала при реакції активних центрів з молекулами завжди присутніх домішок [наприклад, при реакції між атомарним воднем і молекулами кисню (домішками) з утворенням радикала HO₂; цей радикал в умовах не дуже високих температур не реагує з вихідними молекулами].

[ред.] Ядерна фізика

У ядерній фізиці ланцюгові реакції виникають при поділі ядра, викликаному захопленням ядром нейтрона. Поділ відбувається з вивільненням кількох, здебільшого 2-3 нейтронів, які в свою чергу можуть ініціювати поділ іншого ядра. Ймовірність захоплення ядром нейтронів залежить від їхньої швидкості, тому для підтримування ланцюгової реакції нейтрони необхідно сповільнювати.

Оскільки частина нейтронів, утворених при реакції поділу, втрачається, поглинаючись без поділу іншими ядрами або вилітаючи за межі реактора, ланцюгову реакцію характеризують ефективним коефіцієнтом розмноження k - кількістю новостворених нейтронів при одиничному акті поділу, які в свою чергу викликають поділ інших ядер. Якщо ефектривний коефіцієнт розмноження більший за одиницю, то число актів поділу збільшується, реакція розганяється, вивільнюючи дедалі більше енергії. Така реакція називається надкритичною. Якщо k менший від одиниці, реакція затухає з часом. Такий режим називається підкритичним. При k = 1 протікання реакції стабільне. Саме такий критичний режим використовується в ядерних реакціях.

Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.

Це незавершена стаття з хімії. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.