Макет страницы
Чередование элементарных реакций (3) и (4) дает реакцию распада этана по стехиометрическому уравнению:
C2Ha=C2H4 + H2
Чередование реакций (3) и (4) может оборваться при реакциях:
2C2H5. —* C4H10 (C2H6+C2H4 (5)
C2H5.+ H —► C2H6 (C2H4 + H2) (6)
2Н + С2Н6 —► H2+ C2H6 (7)
Реакция (1)—реакция инициирования цепи. Неповторяющаяся реакция продолжения цепи (2) называется, для отличия от повторяющихся реакций продолжения цепи (3) и (4), реакцией передачи цепи. Совокупность реакций (3) и (4) является звеном цепи. Реакции (5)—(7)—реакции квадратичного обрыва цепи.
2.6.2. Кинетика неразветвленных реакций
Рассмотрим особенности кинетики неразветвленных цепных реакций на примере термического распада этана. Этан расходуется в реакциях (1), (2) и (4) и регенерируется в реакциях (5) и (6). Полагая, что вероятность прохождения реакций (5) и (6) с образованием этана равна а, можем записать:
~ Л [^Нб1 = *'[С2Нб] + **[СНз *] [С2Нб] + kl {Щ [С2Нб] ~
- аА5 [C2H5 .]2 - аА6 [H] [C2H5.]
Запишем кинетические уравнения образования всех радикалов:
^1™3*1 = 2kx [C2H6] - A2 [CH3 •] [C2H6]
d [C}H*'] = A2 [CH3 •] [C2H6] - A3 [C2H5 •] + A4 [H] [C2H6] - dx
- 2A5 [C2H5 -]2 - A5 [H] [C2H5 •]
= A3 [C2H5 •] - A4 [H] [C2H6] - A6 [H] [C2H5.] - 2A7 [H]2 [C2H6]
dx
Поскольку радикалы вступают в реакции с очень большой скоростью, обычно за очень малое время от начала реакции достигается равенство скоростей образования и гибели всех участвующих в реакции радикалов, в результате этого их концентрации практически на всем протяжении процесса постоянны, т. е. d[R-]/di = 0 (принцип стационарности), и дифференциальные уравнения можно заменить алгебраическими:
2A1 [C2H6] — A2 [CH3 •] [C2H6] = О' A2 [CH3 •] [C2H6I - A3 [C2H5 •] + A4 [H] [C2H6] -- 2A5 [C2H5 .]2 - A6 [C2H5 1 [H] = О A3 [C2H5 •] - A4 [H] [C2H6] - A6 [H] [C2H5 •] - 2A7 [H]2 [C2H6] = О
Складывая эти уравнения, получаем:
2A1 [C2H8] = 2A5 [C2H5 .у + A6 [H] [C2H5 •] + 2A7 [H]2 [C2H6]
