反应机理与催化
链反应(chain reaction)
想象一排多米诺骨牌,推倒一张就会撞倒下一张,再撞倒再下一张。最初的一推很小,但它会一张接一张地自行传播下去,无需你再添任何力气。化学的链反应遵循同样的自我维持原理:一个活泼物种生成一个产物,并在此过程中生成一个新的活泼物种,把反应继续传递下去。
更准确地说,链反应是通过一个重复循环的步骤进行的反应,其中一个活泼的中间体——通常是自由基——在某一步中被消耗,又在另一步中被再生,于是它让这个循环一圈又一圈地转下去。这类反应有三个标志性阶段:引发,即第一个活泼物种被生成(常由光或热引起);增长,那个自我重复、真正干活的循环;终止,即两个活泼物种结合、把链熄灭。
为什么重要:链反应解释了极其广泛的过程——燃料的燃烧、塑料的制造、烟雾和臭氧层的化学,以及(在核的意义上)反应堆与炸弹的能量。对化学而言,诚实的提醒是:这里的「链反应」指的是化学步骤自我传播的循环;它与核链反应是不同的概念,尽管两者都共享「一个事件触发下一个」的意象。
在黑暗中把氢气和氯气混在一起,什么也不会发生;闪一道强光,它们就爆炸性地反应。光把一个氯分子裂成两个活泼的氯原子(引发)。每个氯原子进攻氢,生成产物和一个氢原子,氢原子再进攻氯,生成产物和又一个氯原子——一圈又一圈(增长),直到原子两两配对而停下(终止)。
先引发,接着是自我重复的增长循环,最后由终止结束。
那些自由基「链载体」是中间体,在机理内部被生成又被消灭。在支链链反应中,一个链载体会生成两个,从而可能失控成爆炸。
又称
另见