Universals Of Free Radical Αντιδράσεις

Η διάσπαση των χημικών δεσμών παράγει ελεύθερες ρίζες. Οι αντιδράσεις που προκαλούνται από ελεύθερες ρίζες ονομάζονται αντιδράσεις ελεύθερων ριζών ή αλυσιδωτές αντιδράσεις τύπου ελεύθερων ριζών. Οι ριζικές αντιδράσεις γενικά περνούν από τρία στάδια: έναρξη αλυσίδας, διάδοση αλυσίδας ή σχηματισμός αλυσίδας και τερματισμός αλυσίδας. Το στάδιο έναρξης της αλυσίδας είναι το στάδιο παραγωγής ελεύθερων ριζών. Εφόσον η ομόλυση του δεσμού απαιτεί ενέργεια, η φάση έναρξης της αλυσίδας απαιτεί θερμότητα ή φως.
Ορισμένες ενώσεις είναι πολύ δραστικές και παράγουν εύκολα ελεύθερες ρίζες ενεργών σωματιδίων, οι οποίες ονομάζονται εκκινητές. Οι ελεύθερες ρίζες μπορούν μερικές φορές να παραχθούν από αντιδράσεις REDOX μεταφοράς ενός ηλεκτρονίου. Το στάδιο μεταφοράς αλυσίδας είναι το στάδιο μετασχηματισμού από μια ελεύθερη ρίζα σε μια άλλη ελεύθερη ρίζα, όπως μια κούρσα αναμετάδοσης, οι ελεύθερες ρίζες μεταβιβάζονται συνεχώς, όπως μια αλυσίδα μία προς μία, γι 'αυτό ονομάζεται αλυσιδωτή αντίδραση. Το στάδιο τερματισμού της αλυσίδας είναι το στάδιο της εξαφάνισης των ελεύθερων ριζών. Οι ελεύθερες ρίζες ζευγαρώνουν μεταξύ τους για να σχηματίσουν δεσμούς. Όλες οι ελεύθερες ρίζες έχουν φύγει και η αντίδραση των ελεύθερων ριζών σταματά.
Η αντίδραση ελεύθερων ριζών χαρακτηρίζεται από μη εμφανή επίδραση διαλύτη, το οξύ, η βάση και άλλοι καταλύτες δεν έχουν εμφανή επίδραση στην αντίδραση, όταν υπάρχει οξυγόνο στο σύστημα αντίδρασης (ή υπάρχουν κάποιες ακαθαρσίες που μπορούν να παγιδεύσουν ελεύθερες ρίζες), η αντίδραση συχνά έχει μια περίοδο εισαγωγής.
Αντίδραση θερμικής πυρόλυσης
Απουσία οξυγόνου, ο δεσμός άνθρακα-άνθρακα σπάει στα αλκάνια σε υψηλές θερμοκρασίες (γύρω στους 800 βαθμούς C) και οι μεγάλες μοριακές ενώσεις μετατρέπονται σε μικρές, μια αντίδραση που ονομάζεται πυρόλυση. Μετά την επεξεργασία του πετρελαίου, εκτός από τη βενζίνη, υπάρχουν παραφίνη με σχετικά μεγάλο μοριακό βάρος όπως η κηροζίνη και το ντίζελ. Μέσω της αντίδρασης θερμικής πυρόλυσης, μπορεί να μετατραπεί σε μικρομοριακές ενώσεις όπως βενζίνη, μεθάνιο, αιθάνιο, αιθυλένιο και προπυλένιο. Η διαδικασία είναι πολύ περίπλοκη και τα προϊόντα είναι επίσης πολύπλοκα. Τόσο οι δεσμοί άνθρακα-άνθρακα όσο και οι δεσμοί άνθρακα-υδρογόνου μπορούν να σπάσουν και η θραύση μπορεί να συμβεί στο μέσο του μορίου ή στη μία πλευρά του μορίου. Όσο μεγαλύτερο είναι το μόριο, τόσο πιο εύκολο είναι να σπάσει, και το μόριο μετά από θερμό ράγισμα μπορεί επίσης να σπάσει ξανά εν θερμώ. Ο μηχανισμός αντίδρασης της αντίδρασης θερμής πυρόλυσης είναι η αντίδραση ελεύθερων ριζών υπό τη δράση της θερμότητας και η πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται είναι ένα μείγμα.
Οι ελεύθερες ρίζες που παράγονται μετά τη θερμική πυρόλυση μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους. Οι ελεύθερες ρίζες που παράγονται από τη θερμική πυρόλυση μπορούν επίσης να διασπαστούν μέσω δεσμών CH για να παραχθούν αλκένια.
Το συνολικό αποτέλεσμα είναι η θερμική διάσπαση μεγάλων μορίων αλκανίων σε μικρότερα αλκάνια και αλκένια. Αυτή η αντίδραση είναι δύσκολο να πραγματοποιηθεί στο εργαστήριο, αλλά πολύ σημαντική στη βιομηχανία. Στη βιομηχανική θερμή πυρόλυση, η παραφίνη αναμιγνύεται με υδρατμούς σε ένα σωλήνα μέσω μιας συσκευής θέρμανσης περίπου 800 μοιρών, και στη συνέχεια ψύχεται στους 300 ~ 400 βαθμούς, η οποία ολοκληρώνεται σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο, και στη συνέχεια τα προϊόντα θερμής πυρόλυσης διαχωρίζονται με μέθοδος κατάψυξης. Μέσω αυτής της αντίδρασης μπορούν να ληφθούν πρώτες ύλες όπως πλαστικά, καουτσούκ και ίνες.
Για παράδειγμα, η αντίδραση θερμικής πυρόλυσης με έναν καταλύτη μπορεί να μειώσει τη θερμοκρασία, αλλά ο μηχανισμός αντίδρασης δεν είναι μια αντίδραση ελεύθερης ρίζας αλλά μια ιοντική αντίδραση.
Αντίδραση οξείδωσης και καύση
Στη ζωή, συναντάμε συχνά αυτό το φαινόμενο, οι άνθρωποι έχουν ρυτίδες όταν είναι γερασμένοι, τα προϊόντα από καουτσούκ γίνονται σκληρά και κολλώδη μετά από πολύ καιρό, τα πλαστικά προϊόντα γίνονται σκληρά και εύκολο να σπάσουν μετά από πολύ καιρό και το βρώσιμο λάδι αλλοιώνεται μετά από πολύ καιρό. Αυτά τα φαινόμενα ονομάζονται γήρανση. Η διαδικασία γήρανσης είναι πολύ αργή και ο λόγος της γήρανσης είναι ότι το οξυγόνο του αέρα εισέρχεται σε διάφορα μόρια με ενεργό υδρογόνο και συμβαίνει αυτοξείδωση και στη συνέχεια συμβαίνουν άλλες αντιδράσεις.
Όλα τα αλκάνια μπορούν να καούν, και όταν καούν πλήρως, τα αντιδρώντα καταστρέφονται εντελώς, σχηματίζοντας διοξείδιο του άνθρακα και νερό και απελευθερώνοντας πολλή θερμότητα.
Όταν καίγεται, η φλόγα είναι ανοιχτό μπλε, όχι φωτεινή.