СЛОЖНЫЕ РЕАКЦИИ

СЛОЖНЫЕ РЕАКЦИИ, такие реакции химические, элементарные акты к-рых различны. В противоположность С. р. элементарные акты простых реакций не отличаются один от другого природой участвующих в них веществ, а лишь, возможно,- направлением превращения, если реакция обратима (в последнем случае нек-рые авторы реакцию также называют сложной). С. р. можно рассматривать как совокупность простых реакций, к-рые в этом случае наз. стадиями сложной реакции. Иногда все образующиеся в ходе С. р. вещества являются её продуктами в том смысле, что они могут быть получены в количествах, сравнимых с затраченными количествами исходных веществ. Таковы, в частности, последовательные реакции и параллельные реакции. Более распространён, однако, тип химических реакций, иллюстрируемый примером гомогенного распада закиси азота N₂O. Эта реакция происходит в две стадии:

Под чертой приведено итоговое ур-ние реакции, выражающее её конечный результат, устанавливаемый с помощью хим. анализа или каким-либо иным сравнительно грубым методом, напр. по изменению давления, если реакцию проводят в замкнутой системе. Чтобы получить итоговое ур-ние суммированием хим. уравнений стадий 1 и 2, эти ур-ния надо предварительно умножить на числа, написанные справа от них. Такие числа наз. стехиометрическими числами. Вещества, образующиеся и расходующиеся на разных стадиях, но не входящие в итоговые ур-ния, наз. промежуточными веществами (атомный кислород, напр.,- промежуточное вещество распада N₂O).

Наиболее важные типы С. р.- каталитические реакции (см. Катализ) и цепные реакции. Особенность тех и других - циклическое образование и расходование промежуточных веществ; осн. различие состоит в характере этих промежуточных веществ. При катализе промежуточные вещества - устойчивые образования, способные сами по себе, в отсутствие реакции, существовать неопределённо долго. Промежуточные вещества цепных реакций - атомы, свободные радикалы или возбуждённые молекулы - могут существовать только короткое время.

Если С. р. происходит в открытой системе, при непрерывной подаче с постоянной скоростью исходных веществ и с непрерывным удалением продуктов реакции, то реакция может происходить стационарно. Каждое промежуточное вещество тогда образуется и расходуется с одинаковой скоростью, так что его кол-во в системе не изменяется со временем. Реакция в замкнутой системе может происходить квазистационарно, если среднее время жизни промежуточных веществ мало по сравнению со временем, за к-рое происходит существенное изменение состава реагирующей смеси. При этом течение реакции в каждый момент практически не отличается от стационарного.

Важнейшим случаем нестационарных реакций являются реакции с разветвляющимися цепями, теория к-рых была создана Н. Н. Семёновым. Скорость отдельных стадий С. р. определяется действующих масс законом, на основе к-рого можно получить ур-ния, описывающие течение С. р. Задача значительно упрощается, если реакция стационарна или квазистационарна.

Лит.: Эмануэль Н. М., К н о р р е Д. Г., Курс химической кинетики, 3 изд., М., 1974; Механизм и кинетика сложных каталитических реакций, М., 1970.

М. И. Тёмкин.