消防燃烧学：链锁反应分类及作用机制

链锁反应可分为直链反应和支链反应。一般情况下，碳氢化合物的燃烧大多属于支链反应。

（一）直链反应

直链反应是指在链传递过程中每消耗一个自由基的同时又生成一个新的自由基，直至链终止。例如：

上述链锁反应中，一旦形成Cl·自由基，就会按反应（2）、（3）不断反复进行。在整个链传递中，自由基的数目始终保持不变。

在直链反应的链传递过程中，虽然自由基的数目保持不变，但链传递的速度却是非常快的。据统计，每产生一个Cl·自由基往往能循环反应生成10⁴～10⁶个HCl分子，才能终止直链反应，而这一循环一般发生在不到1s的时间内，所以直链反应的速度也是非常快的。

（二）支链反应

支链反应指一个自由基在链传递过程中，生成最终产物的同时产生2个或2个以上的自由基。自由基的数目在反应过程中随时间而增加，因此，反应速率是加速的。例如：

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将反应式（2）、（3）、（4）、（5）相加得：

H·+3H₂+O₂→2H₂O+3H·

这就是说，一个H·自由基参加反应后，经过一个链传递形成最终产物H₂O的同时产生了3个H·自由基。这3个H·自由基又开始形成另外3个链，而每个链又将产生3个H·自由基。这样，随着反应的进行，H·自由基的数目不断增多，因此，支链反应不断加速，如图4-8所示。

图4-8 支链反应中氢原子数目增加示意图

自由基在链传递过程前后的数目之比称为倍增因子，用α表示。显然在直链反应中α=1，在支链反应中α＞1，而在氢氧反应中α=3。