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消防燃烧学:链锁反应、阶段与终止

时间:2023-09-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:当反应物中一旦被引发产生少量的自由基后,便相继发生一系列的链锁反应,在反应中自由基始终交替生成和消失,使反应不断地自动循环发展,直至反应物全部反应完为止。链锁反应过程由3个阶段组成:链引发、链传递、链终止。(一)链引发链锁反应中初始产生自由基的阶段称为链引发。(三)链终止在链终止阶段,自由基如果与自由基碰撞或与容器壁、其他惰性分子碰撞后,可以失去能量从而成为稳定分子,自由基消失,则链锁反应终止。

消防燃烧学:链锁反应、阶段与终止

链锁反应又叫链式反应,即反应过程中,当一个分子被活化后,会引起许多分子连续不断地进行化学反应,每个基元反应可形象化地看成链锁一样一环扣一环。链锁反应最大的特点是在反应过程中存在一种特殊的活性中间物——游离基,只要游离基不消失,反应就一直进行下去,直到反应完成。

游离基又称自由基,是单质或化合物分子中的共价键在外界能量(如光、热等)的作用下分裂而成的含有不成对价电子原子或原子团。如氢原子(H·)、氢氧基(HO·)、甲基(·CH3)等。由于自由基比分子有更多的活化能,活性非常强,一般在普通条件下是不能稳定存在的,很容易自行结合成稳定的分子,或与其他分子碰撞产生新的自由基。当反应物中一旦被引发产生少量的自由基后,便相继发生一系列的链锁反应,在反应中自由基始终交替生成和消失,使反应不断地自动循环发展,直至反应物全部反应完为止。当自由基全部消失时,链锁反应就会中断,燃烧也就停止。

链锁反应过程由3个阶段组成:链引发、链传递、链终止。

(一)链引发

链锁反应中初始产生自由基的阶段称为链引发。要使分子分解产生自由基,就要使分子中较稳定的化学键断裂,这需要很大的能量,因此,链引发是一个比较困难的过程。引发的方法很多,常用的有热引发、光引发、氧化还原引发以及引发剂引发等。

(二)链传递

在链传递阶段,自由基不断与反应物分子碰撞反应,在生成产物的同时,能够再生成新的自由基,因此,可以使反应一个传一个,不断地进行下去。链传递阶段是链锁反应的主体阶段,自由基等活泼粒子是反应链的传递物。

(三)链终止(www.xing528.com)

在链终止阶段,自由基如果与自由基碰撞或与容器壁、其他惰性分子碰撞后,可以失去能量从而成为稳定分子,自由基消失,则链锁反应终止。

例如,H2+Br2→2HBr由以下反应构成:

从链锁反应的3个阶段及其特点可以看出:链引发,要依靠外界提供能量;链传递,可以自动发展;链终止,只要销毁一个自由基就可以销毁一连串的链传递。因此,在消防工作中可以得到以下启示:

(1)着火源可以提供和引发自由基产生,因此,控制和消除着火源是防火的关键

(2)当可燃物已经着火时,应立即采取措施破坏能量的继续提供和链传递条件,中断链的传递。

(3)不断探索和改革工艺设备,增加自由基与容器壁碰撞概率,使自由基失去能量;不断研究阻燃技术和新型灭火剂,使其有效地抑制自由基,使链终止,燃烧迅速熄灭。

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