www.wikidata.uk-ua.nina.az

Ланцюгова реакція У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна Ланцюго ва реа кція хімічна або ядерна реакція в

Ланцюгова реакція

У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Ланцюгова реакція.

Ланцюго́ва реа́кція — хімічна або ядерна реакція, в якій поява проміжної активної частинки (радикала, атома або збудженої молекули — у хімічних, нейтрона — у ядерних процесах) викликає велику кількість (ланцюг) перетворень початкових молекул або ядер внаслідок регенерації активної частинки в кожному елементарному акті реакції (у кожній ланці).

Хімія Редагувати

Проста ланцюгова реакція — ланцюгова реакція, яка проходить без розгалуження ланцюга реакції, тобто в усіх елементарних реакціях росту ланцюга з однієї активної частинки утворюється лише одна інша активна частинка.

У вивчених нерозгалужених хімічних ланцюгових реакціях активні центри — вільні атоми й радикали, здатні легко, з малою енергією активації реагувати з початковими молекулами, утворюючи поряд з молекулою продукту також новий активний центр. У розгалужених хімічних ланцюгових реакціях як активні центри можуть виступати також збуджені молекули, а у так званих 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 частинки.

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].

Таким чином, реакція перебігає стадійно:

Ініціювання породжує певну кількість циклів де - потужність каскаду, або довжина ланцюга:

Подібні каскади мають скінченну довжину, оскільки відбуваються процеси, які приводять до зв'язування (знищення атомів ), як наслідок, ланцюг обривається. Ці процеси не потребують порогової енергії для ініціювання, однак для їх перебігу потрібна присутність третьої частинки у момент зіткнення, яка б відбирала надлишкову енергію. Потрійні зіткнення за розрідженості не є частими; із підвиженням тиску їх кількість зростає, а значить зростає і ймовірність обриву ланцюга. Процеси обриву легше відбуваються на стінках посудини, де енергія, яка виділяється, може передаватися стінці. Ефективність цього процесу залежить від числа ступенів вільності твердого тіла.


Ядерна фізика Редагувати

1939 року було з'ясовано, що ланцюгові реакції виникають під час поділу ядра, зумовленому нейтроном. Такий поділ відбувається з вивільненням кількох, здебільшого 2—3 нейтронів, які, у свою чергу, можуть ініціювати поділ інших ядер. Імовірність захоплення ядром нейтронів залежить від їхньої швидкості, тому для підтримання ланцюгової реакції вивільнені нейтрони необхідно сповільнювати.

Оскільки частина нейтронів, утворених під час поділу, втрачається, поглинаючись без поділу іншими ядрами або вилітаючи за межі реактора, ланцюгову реакцію характеризують ефективним коефіцієнтом розмноження  — кількістю новостворених нейтронів під час одиничного акту поділу, які, у свою чергу, викликають поділ інших ядер. Якщо ефективний коефіцієнт розмноження більший за одиницю, то число актів поділу збільшується, реакція розганяється, вивільняючи дедалі більше енергії й може завершитися вибухом. Така реакція називається надкритичною, вона застосовується в ядерній зброї. Якщо менший від одиниці, реакція згасає з часом. Такий режим називається підкритичним. Для = 1 перебіг реакції залишається незмінним. Саме такий критичний режим застосовується в ядерних реакторах.

Залежність кількості актів ділення від часу виражається формулою - повне число актів ділення, які здійснюються за час від початку реакції, - число ядер, які зазнали ділення у першому поколінні, - коефіцієнт розмноження, - середній час між послідовними актами ділення (складає близько ).

Ефект ділення урану:

- перетин урану, - число актів ділення урану, - чисельність α-частинок за дезінтеграції бору, - число атомів бору, число атомів урану, - перетин дезінтеграції бору, см2. Перетин ділення урану на повільних нейтронах приблизно дорівнює см2 (за точності ).

Джерела Редагувати

  • Павлович В. М. (2009). Фізика ядерних реакторів. Чорнобиль: НАН України. Інститут проблем безпеки АЕС. ISBN 978-966-02-5204-2. 
  • Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0


Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Lancyugova reakciya Lancyugo va rea kciya himichna abo yaderna reakciya v yakij poyava promizhnoyi aktivnoyi chastinki radikala atoma abo zbudzhenoyi molekuli u himichnih nejtrona u yadernih procesah viklikaye veliku kilkist lancyug peretvoren pochatkovih molekul abo yader vnaslidok regeneraciyi aktivnoyi chastinki v kozhnomu elementarnomu akti reakciyi u kozhnij lanci Himiya RedaguvatiProsta lancyugova reakciya lancyugova reakciya yaka prohodit bez rozgaluzhennya lancyuga reakciyi tobto v usih elementarnih reakciyah rostu lancyuga z odniyeyi aktivnoyi chastinki utvoryuyetsya lishe odna insha aktivna chastinka U vivchenih nerozgaluzhenih himichnih lancyugovih reakciyah aktivni centri vilni atomi j radikali zdatni legko z maloyu energiyeyu aktivaciyi reaguvati z pochatkovimi molekulami utvoryuyuchi poryad z molekuloyu produktu takozh novij aktivnij centr U rozgaluzhenih himichnih lancyugovih reakciyah yak aktivni centri mozhut vistupati takozh zbudzheni molekuli a u tak zvanih virodzheno rozgaluzhenih reakciyah div nizhche takozh nestabilni molekuli promizhnih rechovin Himichni procesi z nerozgaluzhenimi lancyugami mozhna rozglyanuti na prikladi fotohimichnoyi reakciyi mizh vodnem i hlorom U cij lancyugovij reakciyi molekula hloru poglinayuchi kvant svitla rozpadayetsya na dva atomi Kozhnij z atomiv hloru sho utvorilisya pochinaye lancyug himichnih peretvoren u comu lancyuzi atomi hloru j vodnyu vistupayut yak aktivni chastinki Cl2 2Cl Cl H2 HCl H H Cl2 HCl Cl Dovzhina lancyuga mozhe buti duzhe velika chislo povtoryuvanih elementarnih reakcij prodovzhennya lancyuga na odin zarodzhenij aktivnij centr mozhe dosyagati desyatkiv i soten tisyach Obriv lancyugiv vidbuvayetsya v rezultati rekombinaciyi atomiv v ob yemi reaktora zahoplennya atomiv jogo stinkoyu z nastupnoyu rekombinaciyeyu na stinci utvorennya neaktivnogo radikala pri reakciyi aktivnih centriv z molekulami zavzhdi prisutnih domishok napriklad pri reakciyi mizh atomarnim vodnem i molekulami kisnyu domishkami z utvorennyam radikala HO2 cej radikal v umovah ne duzhe visokih temperatur ne reaguye z vihidnimi molekulami Takim chinom reakciya perebigaye stadijno C l 2 2 C l Iniciyuvannya displaystyle mathrm Cl 2 rightarrow mathrm 2Cl quad quad text Iniciyuvannya nbsp C l H 2 H C l H H C l 2 H C l C l Kaskad displaystyle begin cases mathrm Cl H 2 rightarrow HCl H mathrm H Cl 2 rightarrow HCl Cl end cases quad quad text Kaskad nbsp 2 C l M C l 2 M 2 H M H 2 M Zavershennya ostannogo ciklu displaystyle begin cases mathrm 2Cl M rightarrow Cl 2 M mathrm 2H M rightarrow H 2 M end cases quad quad text Zavershennya ostannogo ciklu nbsp Iniciyuvannya porodzhuye pevnu kilkist cikliv f t X T X displaystyle varphi t X times T rightarrow X nbsp de c a r d f t displaystyle mathrm card varphi t nbsp potuzhnist kaskadu abo dovzhina lancyuga C l H 2 H C l 2 C l H 2 H C l 2 C l displaystyle mathrm Cl overset H 2 rightarrow H overset Cl 2 rightarrow Cl overset H 2 rightarrow H overset Cl 2 rightarrow Cl rightarrow nbsp Podibni kaskadi mayut skinchennu dovzhinu oskilki vidbuvayutsya procesi yaki privodyat do zv yazuvannya znishennya atomiv H C l displaystyle mathrm H Cl nbsp yak naslidok lancyug obrivayetsya Ci procesi ne potrebuyut porogovoyi energiyi dlya iniciyuvannya odnak dlya yih perebigu potribna prisutnist tretoyi chastinki M displaystyle M nbsp u moment zitknennya yaka b vidbirala nadlishkovu energiyu Potrijni zitknennya za rozridzhenosti ne ye chastimi iz pidvizhennyam tisku yih kilkist zrostaye a znachit zrostaye i jmovirnist obrivu lancyuga Procesi obrivu legshe vidbuvayutsya na stinkah posudini de energiya yaka vidilyayetsya mozhe peredavatisya stinci Efektivnist cogo procesu zalezhit vid chisla stupeniv vilnosti tverdogo tila Yaderna fizika RedaguvatiDokladnishe Lancyugova yaderna reakciya1939 roku bulo z yasovano sho lancyugovi reakciyi vinikayut pid chas podilu yadra zumovlenomu nejtronom Takij podil vidbuvayetsya z vivilnennyam kilkoh zdebilshogo 2 3 nejtroniv yaki u svoyu chergu mozhut iniciyuvati podil inshih yader Imovirnist zahoplennya yadrom nejtroniv zalezhit vid yihnoyi shvidkosti tomu dlya pidtrimannya lancyugovoyi reakciyi vivilneni nejtroni neobhidno spovilnyuvati Oskilki chastina nejtroniv utvorenih pid chas podilu vtrachayetsya poglinayuchis bez podilu inshimi yadrami abo vilitayuchi za mezhi reaktora lancyugovu reakciyu harakterizuyut efektivnim koeficiyentom rozmnozhennya k displaystyle k nbsp kilkistyu novostvorenih nejtroniv pid chas odinichnogo aktu podilu yaki u svoyu chergu viklikayut podil inshih yader Yaksho efektivnij koeficiyent rozmnozhennya bilshij za odinicyu to chislo aktiv podilu zbilshuyetsya reakciya rozganyayetsya vivilnyayuchi dedali bilshe energiyi j mozhe zavershitisya vibuhom Taka reakciya nazivayetsya nadkritichnoyu vona zastosovuyetsya v yadernij zbroyi Yaksho k displaystyle k nbsp menshij vid odinici reakciya zgasaye z chasom Takij rezhim nazivayetsya pidkritichnim Dlya k displaystyle k nbsp 1 perebig reakciyi zalishayetsya nezminnim Same takij kritichnij rezhim zastosovuyetsya v yadernih reaktorah Zalezhnist kilkosti aktiv dilennya vid chasu virazhayetsya formuloyu N N 0 exp k 1 T t displaystyle N N 0 exp k 1 T tau nbsp N displaystyle N nbsp povne chislo aktiv dilennya yaki zdijsnyuyutsya za chas T displaystyle T nbsp vid pochatku reakciyi N 0 displaystyle N 0 nbsp chislo yader yaki zaznali dilennya u pershomu pokolinni k displaystyle k nbsp koeficiyent rozmnozhennya t displaystyle tau nbsp serednij chas mizh poslidovnimi aktami dilennya skladaye blizko 10 8 displaystyle 10 8 nbsp Efekt dilennya uranu s U n U n B A B A U s B displaystyle sigma U frac n U n B cdot frac A B A U cdot sigma B nbsp s U displaystyle sigma U nbsp peretin uranu n U displaystyle n U nbsp chislo aktiv dilennya uranu n B displaystyle n B nbsp chiselnist a chastinok za dezintegraciyi boru A B displaystyle A B nbsp chislo atomiv boru A U displaystyle A U nbsp chislo atomiv uranu s B displaystyle sigma B nbsp peretin dezintegraciyi boru 500 10 24 displaystyle 500 cdot 10 24 nbsp sm2 Peretin dilennya uranu na povilnih nejtronah priblizno dorivnyuye s U 4 7 10 24 displaystyle sigma U 4 7 cdot 10 24 nbsp sm2 za tochnosti 10 displaystyle approx 10 nbsp Dzherela RedaguvatiPavlovich V M 2009 Fizika yadernih reaktoriv Chornobil NAN Ukrayini Institut problem bezpeki AES ISBN 978 966 02 5204 2 Glosarij terminiv z himiyi J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Doneck Veber 2008 758 s ISBN 978 966 335 206 0 nbsp Ce nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi nbsp Ce nezavershena stattya z himiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Lancyugova reakciya amp oldid 31208590