Teoria reactiilor inlantuite ii apartine lui Semionov; cu ajutorul teoriei se calculeaza viteza de reactie in fct de viteza de formare a centrilor activi si in fct de probabilitatea de intrerupere a lantului.
Lungimea medie a unui lant "l" este data de rap dintre lungimea totala a lanturilor "L" si nr verigilor din toate lanturile "z": l=L/z
Daca notam cu - probabilitatea de propagare a lantului ,adik fractiunea de centri activi care declanseaza o noua veriga ,atunci probabilitatea de intrerupere a lantului - va fi : B=1--
l=1/(1-- )=1/-
Lungimea medie a lantului cinetic este = cu valoarea reciproca a probabilitatii de intrerupere a reactiei si se exprima prin nr de molecule transformate in unitatea de timp ; r- viteza de reactie (pt reactii inlantuite) , ri - viteza de obtinere a initiatorilor (a centrilor activi)
r=ril - r=ri/B.
ri este functie de conc reactantilor inca netransformata scazand in tp reactiei ,in tp ce "l" creste.La inceput viteza este f mica datorita lungimii nesemnificative a lantului ,iar apoi creste o data cu acesta ,si dup ace trece printr-un maxim ,scade din nou din cauza consumarii subst si a reducerii vit de initiere.
In unele cazuri perioada de inductie este f lunga si apparent nu se intampla nimic ,apoi spontan se declanseaza procesul.Perioada de inductie poate fi prelungita de prezenta unor subst capabile sa capteze radicalii liberi ,sustrangandu-I de la reactie.Procesul va continua doar cand aceste subst s-au consumat.
Reactii cu lanturi ramificate
Ramificarea se poate produce la fiecare veriga caz in care se numeste ramificare deasa sau se poate produce numai la anumite verigi ,caz in care avem ramificare rara.
Ramificarea actioneaza in sesn opus cu interruperea lantului motiv pt care va afecta lungimea medie a acestuia.Pt ca probabilitatea de interrupere a lantului e diminuata de probabilitatea de ramififcare l=1/(- -- ) , unde - - probabilitatea de ramificare a lantului In acest caz r=ri/(- -- ).
Pt o probabilitate de ramificare mica , vit reactiei va fi finite si va avea caracteristicile unei reactii cu lant drept.Pt valori ale lui - - - ,numitorul devine 0 sau negative ,iar viteza infinita.Reactia se transforma in explozie
Exemple tipice de reactii in lant ramificat care pot duce la explozii sunt arderile.Urmarind vit react unui amestec de reactanti la diferite presiuni se constata ca la pres mici reactia e lenta.Daca mentinem temp ct si crestem presiunea se atinge o val a vit de recatie la care se declanseaza explozia.Acest moment reprez limita inferioara de explozie.
La pres mai inalte vit de reactie revine la valori mai mici.Presiunea care corespunde trecerii de la explozie la reactie lenta se numeste limita superioara de explozie.Daca se creste in continuare pres ,la valori f ridicate ale acesteia apare o a 2-a explozie atunci cand se depaseste a 3-a limita de explozie.
Repetand masuratorile la o alta temp , se observa o deplasare a limitelor de explozie.Astfel, la temp joase explozia nu se produce ,iar la temp ridicate exista o sg limita de explozie.
Explicarea acestor limite se poate calitativ pornind de la constatarea ca - e format la randul lui din 2 termeni : - g - probabilitatea de intrerupere a lantului in faza gazoasa prin intermediul ciocnirilor trimolec , si - s- probabilitatea de intrerupere a lantului prin ciocnirile la perete
r=ri/[(- g+- s)-- ]
La pres f joase liberul (drumul) parcurs al moleculelor e mare astfel ca se ciocnesc frecvent de perete motiv pt care probabilitatea de intrerupere a lantului este mare.
Pierderea radicalilor liberi prin recombinare la perete nu poate fi compensate de formarea lor prin bifurcarea lantului.Reactia este lenta Pe masura ce creste pres scade dist dintre molec si in acelasi tp scade probabilitatea de a ciocni peretele.
- s scade , - g e neglijabil pana la pres mai inalte ,astfel ca probabilitatea de intrerupere este mai mica decat probabilitatea de bifurcare (ramificare).Cand - s=- se atinge limita inf de explozie ,iar la limita sup se ajunge la pres la care - g devine egal cu - iar - s neglijabil.
Dezactivarea prin ciocniri trimolec depaseste generarea radicalilor noi, iar explozia degenereaza in reactie lenta.Un argument in favoarea acestei explicatii il ofera si faptul ca prima limita de explozie depinde si de natura supraf si de marimea ei precum si de acei parametric ai gazului inert adaugat pt cresterea presiunii.
Limita a 2a de explozie corepsunde unei explozii termice, adica se dat caldurii mari de reactie care nu poate fi sufiecient de rapid transmisa mediului si care duce la cresterea temp accelerand recatia pana la proportiile unei explozii.Ridicand in continuare temp si mentinand pres ct se atinge val care delimiteaza domeniul exploziei de domeniul reactiei lente ,temp numita temp de aprindere.
In afara de temp si pres ,aparitia exploziei este det si de compozitia amestecului ,limitele acestuia numindu-se limita de inflamabilitate.
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.