提问9链式反应理论
§11.9 链反应
所以这个速率方程是没有意义的。 假定反应进行一段时间后，系统基本上处
于稳态，各中间产物的浓度可认为不随时间而
变化，这种近似处理的方法称为稳态近似，一
般活泼的中间产物可以采用稳态近似。 2014-4-27
5
稳态近似(Steady State Approximation)
(1) Cl2 M 2Cl M
H2 (g) Cl2 (g) 2HCl(g)
1 d[HCl] r k[H 2 ][Cl2 ]1/ 2 2 dt
Ea /kJ mol1
实验测定的速率方程
推测反应机理为： 链引发 链传递
(1) Cl2 M 2Cl M
243
(2) Cl H2 HCl H
§11.9 链反应
直链反应(H2和Cl2反应的历程)——稳态近似法
支链反应——H2和O2反应的历程
2014-4-27
1
何谓链反应？
用热、光、辐射等方法使反应引发，反应便能
通过活性组分相继发生一系列的连续反应，像链条 一样使反应自动发展下去，这类反应称之为链反应 （1）链引发（chain initiation） 处于稳定态的分子吸收了外界的能量，如加热、 光照或加引发剂，使它分解成自由原子或自由基等
使反应像树枝状支链的形式迅速传递下去。
反应速率急剧加快，引起支链爆炸
2014-4-27 9
支链反应(Chain-Branching Reaction)
1.链的开始：
H2
H + O2 O + H2
H2 O2 H2
H + H
2.支链：
OH + O OH + H
+
链反应
自由基本身复合为分子，使链中止，第四步是销毁 自由基的过程，自由基的销毁必须有第三体转移能量， 这可以是气相其它分子，也可以是器壁，因此有气相 销毁和器壁销毁之分。
“直链反应”： 反应迅速，但 较平稳
“支链反应”： 自由基数目急剧增加，即反应 链数急剧增加，往往异常剧烈， 甚至发生爆炸。
① 链引发 Cl2 Cl + Cl
② 链传递 Cl +H2 HCl + H
③
H +Cl2 HCl +Cl
④链终止 2 Cl +M Cl2 +M
链反应有如下规律: （1）链引发（chain initiation）①
引发方式：热引发，引发剂引发，辐射引发等 （2）链传递（ chain proragation）②③
§11.9 链反应
1. 链反应
2. 直链反应(H2和Cl2反应的历程) ——稳态近似法
3. 支链反应——H2和O2反应的历程
链反应（Chain Reaction）
化学反应动力学研究的大师谢苗诺夫
Nikolay Semyonov 1896～ 1986
尼古拉依·尼古拉那维奇·谢苗诺夫是杰出的 苏联化学家、是苏联建国后第一个获得诺贝尔 奖的学者。
反应速率急剧加快，引起支链爆炸
氢与氧气生成水汽的反应
2H2(g)+O2(g)→2H2O(g) (总反应) 这个反应看似简单，但反应机理很 复杂，至今尚不十分清楚。但知道反应 中有以下几个主要步骤。
氢与氧气生成水汽的反应
链引发
H2 O2 2 OH H2 M 2H O2 O2 O3 O
2.11链式化学反应
3
链式反应过程的特性
- 12 -
d[ N ] k1 [ N 2 ][O] k2 [ N ][O 2 ] dt
应用QSS近似，得
k1 [ N 2 ][O ] d[ N ] 0 [ N ]qss dt k2 [O2 ]
在感应期及活性中间体的积累期内不适用；
局限：很难进行严格的验证——对简单反应机理，可与分析解精 确值比较；对复杂反应机理，进行计算机模拟以提供比较基础；
- 5 -
1
链式反应的特点
分枝链锁反应——爆炸反应定义：反应在生成最终产物的同时，新 生成的活性中心多于起始反应的活性中心，称为分枝链锁反应。
- 6 -
氢氧的化学反应：
2 H 2 O2 2 H 2O
2
链式反应机理
链式反应机理
- 7 -
A 是一种或多种反应物质（例如H2或O2） P 是稳定的生成物（例如H2O） R 是活性物质（例如H，O，或OH） X 称为分支因子
d [ R] r0 ( x 1)k1[ R] k2[ R] dt
d [ R] r0 ( k1 k2 )[ R] 1 xk1 / ( k1 k2 ) dt
k1 k2 ktotal
α k1 / ktotal
d [ R] [ R](1 αx ) r0 ktotal dt
- 3 -
1
链式反应的特点
链式反应（也叫链锁反应）
一种在反应历程中含有被称为链载体（活性中心）的低浓度自由基
或自由离子的反应
- 4 -
链式反应步骤
Title 1. 链的 in 产生 here Title 2. 链的 in 传播
聚合链式反应
聚合链式反应聚合链式反应，简称聚合反应，是一种重要的化学反应类型，由同一种单体分子通过形成链式结构，转化为大分子的反应过程。
聚合反应广泛应用于化学、材料、生物等领域。
下面将从反应原理、反应类型、应用等方面进行详细解析。
反应原理聚合反应的原理是单体之间通过分子间的共价键相互连接，构成不同长度的线性或分支结构，最终生成高分子化合物。
聚合反应分为两个阶段：第一阶段是聚合的开始，即引发或起始聚合，其目的是使第一步单体生成自由基、离子等聚合活性中心；第二阶段是聚合的增长，即聚合活性中心与其他单体相互连接形成长链，不断增长直至合成所需高分子。
反应类型聚合反应按照不同的反应过程、物种多样性、产物特性等，可分为不同类型。
1.自由基聚合反应常见的自由基聚合反应是在一些高分子中发生的。
在荧光摄影中使用的乳化剂聚合物，就是通过类似自由基聚合反应产生的。
此类反应是以自由基为催化剂的和反应的。
其反应中单体通过溶剂与自由基相遇，形成自由基-单体加成物，从而启动聚合反应。
其聚合产物多为线性、分支、交替等。
2. 阳离子聚合反应阳离子聚合是一种基于螺旋手性的聚合反应。
此类反应是以阳离子为催化剂的和反应的。
对具有阴离子交联功能的单体进行聚合，可以得到高分子化合物，产品中水和其他化合物的交联是非常强的。
此类反应适用于合成聚合物，如聚糖、聚醚、聚亚胺等。
3. 阴离子聚合反应阴离子聚合是通过阴离子为催化剂的进行的聚合反应。
其反应的自由基活动中心与阴离子反应，在化学反应过程中不需要共价键，产生一定的物种多样性。
在生物化学领域中，磷酸化反应并不需要共价键，依然可以发生。
此类聚合反应比阳离子聚合反应更强。
应用聚合反应有着广泛的应用领域。
1.材料科学聚合反应主要用于制备高分子材料，如聚乳酸、聚丙烯酰胺、聚酯等。
这些高分子材料广泛用于玩具、涂层、塑料等行业。
聚合反应可控程度高，可以得到合成材料中结构分布均匀的高分子产品。
2.药物化学聚合反应可以制备一系列的药物载体、给药制剂，如聚酮、聚酰胺等。
化学反应动力学-第四章-链反应动力学 南宁
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(6)链载体是非常活泼的,它对反应容器十分敏 感。容器的材料、形状、甚至大小不同都会对
反应有所影响。
(7)惰性添加物也可能起到产生或消灭链载体的
作用,故链式反应对惰性添加物也敏感。这时,
惰性添加物起的是能量传递作用,即它本身成为 能量的施主或受体,以碰撞物的形式出现。 (8)链式反应的速率方程和动力学方程都很复杂
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(3)反应的速率曲线有不同特征。
①反应物及产物的动力学曲线(浓度随时间变化
的曲线)表现不同。一般反应物及产物的浓度随 时间的延长而以简单形式下降及上升, 而链式 反应的相应曲线则呈S形下降及上升。 ②反应速率随时间的变化曲线具有不同的特征,
如图所示。
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非链反应、直链反应与支链反应的速率曲线
一般说来比较困难。
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⑵高能引发——通过高能辐射使稳定分子吸收高
能活化而产生链载体。常用的高能辐射有光照
射、光电、超声、激光以及α、β、γ射线和x
射线等。这是引发链反应的最通用方法。
最常见的是利用光照射下的引发,这类引发过程可
表示为:
XYh X Y
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上述列举的链式反应的特征从链载体的存在及 作用的角度是不难理解的。但要确定一个反应
是不是链反应, 不能简单地从一些个别现象得
出结论。例如有些比较缓和的链反应,其反应速
率曲线有的和非链反应的速率曲线相似,诱导期
很短而不易察觉。甚至有时与一般的非链反应 的热爆炸或自动催化反应相混淆。热爆炸和链 爆炸虽都是爆炸,但其机理不尽相同。
燃烧链式反应机理
燃烧链式反应机理燃烧是我们日常生活中常见的现象，无论是炉火中的燃烧还是火柴点燃后的燃烧，都是由一系列复杂的化学反应组成的。
这些反应按照特定的顺序依次进行，形成了燃烧链式反应机理。
燃烧链式反应机理可以分为三个步骤：引发步骤、传递步骤和终止步骤。
在引发步骤中，外部能量的输入引发了一个自由基的生成。
自由基是一个高度活跃的分子，它具有未配对的电子，非常容易与其他分子发生反应。
在传递步骤中，自由基与氧气分子反应生成氧化自由基，并释放出大量的热能。
这个过程会不断重复，形成一个连锁反应。
最后，终止步骤中，反应中的自由基与其他分子结合，形成稳定的产物，终止了连锁反应。
燃烧链式反应机理的关键是自由基的生成和消耗。
在引发步骤中，外部能量的输入可以是热能、火花或光线等。
这些能量会打破化学键，从而生成自由基。
在传递步骤中，自由基与其他分子发生反应，将自由基的活性传递给下一个分子，并释放出热能。
这个过程会不断进行，直到反应物全部消耗或自由基被消耗殆尽。
在终止步骤中，反应中的自由基与其他分子结合，形成稳定的产物，从而终止了连锁反应。
燃烧链式反应机理在火灾的研究中起着重要的作用。
火灾是一种快速的燃烧过程，如果不能及时控制，会造成严重的人员伤亡和财产损失。
了解火灾的燃烧链式反应机理，可以帮助我们更好地预防和控制火灾。
除了火灾，燃烧链式反应机理在工业生产中也有广泛的应用。
许多化学反应都是通过控制燃烧链式反应机理来实现的。
例如，聚合反应是一种通过连锁反应不断增长聚合物链的过程。
了解燃烧链式反应机理，可以帮助我们设计更高效的聚合反应，提高生产效率。
燃烧链式反应机理是研究燃烧过程的重要工具。
通过了解燃烧链式反应机理，我们可以更好地理解燃烧的本质，预防和控制火灾，提高工业生产效率。
希望今天的文章能够让大家对燃烧链式反应机理有更深入的了解。
链式反应与自由基机理的探索
05
链式反应与自由基机理 的研究进展
链式反应与自由基机理的理论研究
添加 标题
链式反应的原理：链式反应是一种化学反应机制，其中反应的速率受限于一个或多个中间步骤，这些步骤称 为链式反应的速率控制步骤。
添加 标题
自由基的生成：自由基是指具有一个或多个不配对电子的分子或原子，这些分子或原子在反应中可以独立存 在，并且具有很高的化学反应活性。
自由基在化学反应中的作用
自由基是化学反应中的重要活性中间体，具有不稳定的特性，可以与其他分子发生反应。 自由基具有很高的反应活性，可以在分子间传递电子，从而引发链式反应。 自由基在有机合成中扮演着重要的角色，可以通过自由基反应合成许多有机化合物。 自由基还可以参与生物体内的氧化反应，是生物体内重要的代谢过程之一。
04
链式反应与自由基的关 系
链式反应中的自由基
自由基是链式反应中的重要组分，可以引发链式反应的进行。
自由基的稳定性决定了链式反应的速率和产物的性质。 链式反应中，自由基与其他分子碰撞时，会产生新的自由基，从而加速 反应的进行。 自由基的浓度和反应条件对链式反应的结果有重要影响。
自由基在链式反应中的作用
研究成果与发现
链式反应与自由基机理在 化学反应中的重要性
近年来的研究进展和突破
链式反应与自由基机理在 工业生产中的应用
对未来研究的展望和挑战
当前研究面临的挑战与未来发展方向
挑战：如何提 高链式反应与 自由基机理的 预测精度和可
靠性
挑战：如何揭 示链式反应与 自由基机理的 微观机制和动
态过程
未来发展方向： 加强跨学科合 作，整合理论 计算和实验手
段
未来发展方向： 利用人工智能 和大数据技术， 深入挖掘链式 反应与自由基 机理的规律和
链式反应原理
链式反应原理
链式反应原理是指，在一个系统中，当某个物质发生了改变，会
引起其他物质发生相应的改变，这些改变会不断地影响其他物质，进
而引发连锁反应，直到系统达到新的平衡状态。
例如，核裂变产生的
自由中子会撞击其他原子核，使它们发生裂变，释放出更多自由中子，导致更多的原子核发生裂变，这样就会形成一条连锁反应链，释放出
巨大能量。
在生物学中，疾病的传播也是一种链式反应，感染者会传
染给其他人，进而形成一个传播链。
因此，了解链式反应原理，对于
预防和控制灾难、疫病等具有重要意义。
链反应机理与燃烧半岛现象
04
链反应与燃烧半岛现象的实际应用
在能源领域的应用
核能发电
链反应是核能发电的核心原理，通过 控制链式反应的速率，实现高效、清 洁的能源生产。
燃料电池
链反应机理也被应用于燃料电池技术 中，通过电化学反应将化学能转化为 电能。
在环保领域的应用
污水处理
利用微生物的链式反应，降解有机污染物，实现污水的净化处理。
燃烧链反应
燃烧链反应是燃烧过程中常见的链反 应类型，其中燃料与氧化剂之间发生 一系列连锁反应，产生大量热量和气 体。
链反应的能量来源
化学能
在燃烧链反应中，化学能是主要的能量来源，通过燃料的氧 化产生大量热量和气体。
核能
在核链反应中，核能是主要的能量来源，通过重核裂变产生 大量能量。
02
燃烧半岛现象
链反应机理与燃烧半岛现 象
• 链反应机理概述 • 燃烧半岛现象 • 链反应与燃烧半岛现象的关系 • 链反应与燃烧半岛现象的实际应用 • 链反应与燃烧半岛现象的未来发展
01
链反应机理概述
定义与特点
定义
链反应是一种化学反应，其中反应的 速率受中间产物影响，这些中间产物 又可进一步与其他物质发生反应，从 而加速整个反应过程。
定义与特点
定义
燃烧半岛现象是指在燃烧过程中，火焰传播速度与燃烧速度之间的不匹配，导 致火焰呈现曲折、分叉或蔓延的现象。
特点
燃烧半岛现象通常出现在燃料供应不均匀或燃烧条件不稳定的情况下，火焰传 播路径呈现不规则的形状，可能形成多个火源或燃烧区域。
燃烧半岛现象的成因
01Байду номын сангаас
02
03
燃料分布不均
燃料在燃烧区域内的分布 不均匀，导致火焰传播速 度在不同区域有所不同， 形成燃烧半岛现象。
质子质子链式反应
质子质子链式反应质子质子链式反应是一种在核能反应中发生的重要过程，对于理解原子核结构、能量释放和核反应性质具有重要意义。
本文将介绍质子质子链式反应的原理、机制、影响因素以及在实际应用中的指导意义。
质子质子链式反应是指两个质子相互碰撞并发生核反应，产生新的质子和中子，从而形成更重的原子核。
在这个过程中，一个质子被激发，通过与另一个质子碰撞，引发了新的反应，这就是链式反应。
这个过程一直持续下去，能量不断释放，并且会产生大量中子，这些中子在后续的反应中又会继续参与。
质子质子链式反应的机制可以简单地描述为以下几个步骤：首先，两个质子碰撞，并且其中一个质子被激发，进入激发态；接着，激发态质子会进一步分解成一个质子和一个中子；这个中子能够继续与其他质子相互碰撞，并引发新的反应。
这样的反应链会不断延续下去，直到能量足够低，反应停止。
影响质子质子链式反应的因素有很多，包括质子能量、密度、温度和反应介质等。
质子能量的增加会增加反应的几率，但同时也会增加质子之间的斥力，使得碰撞发生的概率降低。
质量较大的质子也更容易引起链式反应。
此外，密度和温度也会影响质子之间的碰撞频率和反应速率。
反应介质的选择和环境条件的控制也会直接影响到质子质子链式反应的发生与否。
质子质子链式反应在许多实际应用中具有重要的指导意义。
例如，在核能反应堆中，质子质子链式反应是产生核裂变能量的关键。
了解和控制质子质子链式反应的条件，可以帮助我们优化核能反应堆的设计和运行，提高能源利用效率。
同时，质子质子链式反应也是核武器爆炸的基础，了解其机制可以帮助制定有效的防范和控制措施，维护全球安全稳定。
总之，质子质子链式反应是一种核反应中重要的过程，对于核能和核武器等领域具有重要意义。
通过深入研究和理解质子质子链式反应的原理和机制，可以为相关领域的科学研究和实际应用提供重要的指导意义，不仅有助于推动核能技术的发展，还可以维护全球安全稳定。
链式反应机理以及对消防安全管理工作的启示
链锁反应过程大致可分为三个阶段：
（一）链引发
链引发即生成游离基，是链式反应开始。生成的方法有热分解、光化法、放射线照射法、氧化——换元法、催化法等。
（二）链传递
游离基作用于其他参与反应的物质分子，产生新的游离基。
（三）链终止
链终止即游离基消失，使链的反应终止。终止的原因一般是因杂志的影响、抑制的渗入或游离基撞击器壁等。
现代链锁反应理论认为燃烧是一种游离基的链锁反应。链锁反应也称为链式反应，即在瞬间进行的循环连续反应。游离基又称自由基，是化合物或单质分子中的共价键在外界因素（如光、热）的影响下，分裂为含有不成对电子的原子或原子团，他们的化学活性非常强，在一般条件下是不稳定的，容易自行结合成稳定的分子或与其他物质分子反应生成新的游离基。当反应物产生少量的活化中心——游离基时，即可发生链锁反应。反应一经开始，就会经过许多链锁步骤自行加速发展下去，直至反应物燃尽为止。当活化中心全部消逝时，链锁反应就会终止。
链式反应机理以及对消防安全管理工作的启示
为进一步强化大家的消防安全意识，学习普及消防安全知识，掌握更多的消防常识、自救、逃生、灭火方法，助力消防安全工作，清大东方消防培训学校整理了消防安全知识中的燃烧本质中的链锁反应理论，希望能帮助大家增强消防安全意识，同时也对消防安全知识和消防工作的重要性有新的认识。
链式效应 磁吸效应
链式效应磁吸效应
链式效应是指一种事件或行为引发一系列相关事件或行为的连
锁反应。
这种效应可以在各个领域中观察到，包括社会学、心理学、经济学等。
在物理学中，链式效应也可以指一种粒子或波的传播方式，其中一个粒子或波激发了另一个粒子或波，从而引发了一系列
类似的事件。
在核反应中，链式反应是指一个裂变引发了更多的裂变，导致核反应不可控地加速。
而磁吸效应则是指磁性物质在外加磁场的作用下被吸引的现象。
在物理学中，磁吸效应是由于外加磁场改变了物质中原子或分子的
磁矩方向，使得物质相互之间产生吸引力。
这种效应在电磁学、磁
性材料研究以及磁性储存等领域都有重要应用。
从物理学角度来看，链式效应和磁吸效应都是描述一种因果关
系或相互作用的现象。
链式效应强调了事件之间的相互影响和连锁
反应，而磁吸效应则描述了磁场对物质的作用和吸引效应。
这两种
效应都在物理学和其他学科中有着重要的应用和意义。
在工程和技术领域，我们常常会遇到链式效应和磁吸效应的影响。
比如在核反应堆设计中，需要考虑如何控制链式反应以避免事
故发生；在电磁设备设计中，需要考虑磁吸效应对设备性能的影响。
因此，对这两种效应的深入理解和研究对于解决实际问题具有重要
意义。
总的来说，链式效应和磁吸效应都是物理学中重要的概念，它
们描述了一些重要的自然现象和物质行为。
通过深入研究这些效应，我们能够更好地理解自然规律，并应用于工程技术和其他领域中。
链式裂变反应的名词解释
链式裂变反应的名词解释在核物理学中，链式裂变反应是一种通过核裂变反应迅速释放巨大能量的过程。
这种反应是以放射性同位素的自发裂变为起点，通过一个引发裂变的中子，从而引发下一次裂变，如此循环不已，形成一个连续的链式反应。
链式裂变反应发生在重元素的原子核中，其中的中子是非常重要的媒介。
在起始阶段，一个放射性同位素如铀-235（U-235）或钚-239（Pu-239）会经历自发核裂变，分裂成两个或更多的轻元素和散裂中子。
这些中子是非常高能且具有较大的运动能力。
当其中一个中子与周围的原子核相撞时，它会在核表面被吸收，并导致该原子核裂变成两个或更多的新核。
在裂变过程中，释放出的中子将继续传播并与其他原子核相互作用，进而引发更多的裂变。
这种反应会迅速扩大，产生大量的能量和中子。
这些中子会抵达附近的原子核，继续产生更多的裂变，形成一个像链条一样的反应。
链式裂变反应的连锁反应主要依赖两个关键因素：裂变产物的中子释放和中子的几率引发其他的核裂变。
通过控制这两个因素，可以调节连锁反应的速度和能量释放。
在核反应堆中使用链式裂变反应非常重要。
通过合理的设计和控制，可以实现稳定的裂变反应，从而产生大量的热能，用于发电和其他工业应用。
然而，如果连锁反应失去控制，可能会导致严重的核事故，如切尔诺贝利核事故和福岛核事故。
为了确保连锁反应的可控性，核反应堆中会引入缓冲材料，如水或重水，以减缓中子的能量，使其更容易被吸收。
同时，通过控制控制棒的位置和控制剂的投入量，可以调节中子的释放和吸收，以维持连锁反应的稳定。
除了核反应堆，链式裂变反应还在核弹和核武器中得到应用。
通过控制链式反应的速度，可以在极短的时间内释放巨大的能量，造成毁灭性的爆炸。
这也是为什么核武器的一级引爆器中需要使用高精度的爆炸装置，以确保链式裂变反应能够在合适的时刻发生。
总之，链式裂变反应是一种以核裂变为基础的连锁反应，通过中子的释放和吸收，引发连续的核裂变，释放出巨大的能量。
燃烧中的链式反应你知道吗？
燃烧中的链式反应你知道吗（题目或者：链式反应---燃烧进行的第四要素）上海市市西中学徐娟摘要：燃烧进行需要几大要素，隔离、减少某一要素可进行灭火。
本文介绍了除可燃物、助燃气、着火点之外的燃烧又一要素—链式反应。
并在此基础上说明了可使燃烧中的链式反应停止从而起到灭火作用的卤代烷灭火剂的灭火原理。
一、前言大家都知道，燃烧作为一种剧烈的化学反应，是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发热、发光或发烟现象。
可燃物燃烧导致的火灾会给国家、给社会带来巨大的损害，所以，研究人员一直在致力于研究、开发不同种类的灭火剂，对付不同形式的火灾。
通常灭火剂的制造原理，围绕着隔离、除去、减少某一燃烧要素而进行。
在中学化学教材中，认为燃烧的要素是：①可燃物、②氧化剂、③温度（引火源）。
所以在灭火的过程中，采取的主要措施是：冷却灭火，将可燃物冷却到其燃点或闪点以下，使燃烧中止；窒息灭火，燃烧都必须最低氧气浓度以上进行，因此，通过降低燃烧物周围的氧气浓度可以起到灭火的作用；隔离灭火，把可燃物与引火源或氧气隔离开来，燃烧反应就会自动中止。
但是，这些灭火的原理却不能够用来解释现在利用越来越广泛的卤代烷灭火剂的灭火原理。
看来，支持燃烧，还有我们不知道的要素在其中，它就是——链式反应。
二、链式反应1、链式反应：链式反应是化学反应历程中非常重要的一种，它包括三个基本过程：链引发、链增长、链终止。
2、链式反应的基本过程链引发：反应物在一定外界条件作用下，产生具有高度活泼化学形态的自由基的过程。
条件A-A 2A·……链增长：高度活泼的自由基与反应物继续反应，持续不断的生成新的物质与活泼的自由基。
A· + B-C A-B + C·C· + A-A A-C + A·A· + B-C A-B + C·C· + A-A A-C + A·……链终止：活泼自由基与其他活泼微粒结合，形成较稳定的化合物，从而通过自由基的减少，使反应停止。
2.11链式化学反应
x 1
[ A][ M ] kw / kg kb[ A] / kg
δ （爆炸条件）
可爆炸与不可爆炸区域之间的界限称为爆炸极限。
大 爆炸不易发生 小 爆炸易发生
p : 某些高压极限下，链分支爆炸不可能发生 p 0： 在真空中，链分支爆炸不可能发生
- 5 -
1
链式反应的特点
分枝链锁反应——爆炸反应定义：反应在生成最终产物的同时，新 生成的活性中心多于起始反应的活性中心，称为分枝链锁反应。
- 6 -
氢氧的化学反应：
2 H 2 O2 2 H 2O
2
链式反应机理
链式反应机理
- 7 -
A 是一种或多种反应物质（例如H2或O2） P 是稳定的生成物（例如H2O） R 是活性物质（例如H，O，或OH） X 称为分支因子
- 14 -
[ R] [r0 exp(t / )]
t ,[R ] r0 const
t , [ R] r0 t
d[ P ] r0 t ktotal dt
产物的生成速率在反应初期 是随时间线性增加的
d [ P] r0 /(1 x) 常数 r0 dt
1
链式反应的特点 链式反应分两大类
不分枝链锁反应(直链反应)定义：在链锁反应的基元反应中， 若消耗活性中心的数量同新生成的活性中心数量相等，即称为 不分枝链反应。 . . . H 2 HCl H . Cl2 HCl Cl 氢与氯在光的作用下合成氯化氢： H2 H 2 Cl2 2 HCl
能根据一套经实验验证的复杂机理模式，导出某些组分的反应速 率的封闭表达式，很有用。
3
链式反应过程的特性
链式反应
第十二章 D 重核裂变链式反应一、教学任务分析本节课的主要内容为核力、核能、重核裂变和链式反应等。
是对原子核式结构、天然放射性等知识的深化、总结和应用。
本节内容的学习对学生认识核能开发利用、建立社会责任感有重要的意义。
学习本节内容需要有库仑定律、万有引力、原子核式结构等方面的知识基础。
本节的教学内容包含三大部分：核力核能、重核裂变和链式反应。
这三部分内容在逻辑关系上是层层递进的，穿插它们的主线是“人们如何利用核能”。
教学中教师应根据学生实际，对知识做适当的补充和拓展，使学生对本节所学的内容更容易理解。
通过教学，不仅要学生了解什么是核能、如何利用核能，更重要的要让学生感悟为什么要利用核能、如何和平的利用核能等科学态度问题。
建立正确的核利用伦理观，同时增强社会责任感。
二、教学目标1．知识与技能（1）知道核力与核能。
（2）知道重核裂变是获取核能的有效途径之一。
（3）知道链式反应和产生链式反应的条件。
2．过程与方法通过核能、链式反应等学习过程，感受类比和虚拟实验的方法。
3．情感、态度与价值观通过本节的学习，懂得科学技术是一把双刃剑，感悟核能的开发与利用对建立一个和平、和谐社会的重要意义。
三、教学重点和难点重点：重核裂变、链式反应。
难点：重核裂变是如何产生核能的。
四、教学器材和课件“核爆炸”演示录像；相关图片。
五、教学设计思路本节包含三部分内容：核能、重核裂变和链式反应。
第一部分内容的教学主要解决什么是核能的问题，后两部分的教学主要解决如何利用核能的问题。
本教学设计以壮观的核爆炸的录像作为情景引入，在学生感受核爆炸无与伦比的威力同时，产生探究什么核能、如何利用核能的欲望。
若要学生较清晰的理解什么是核能、以及如何利用核能，需要对核力的知识进行适当介绍。
在本教学设计的开始特别的提供了一些数据，目的为了让学生更好的感受核力的特点。
在介绍核力的基础上，再通过类比的方法，从而使学生较容易理解核能。
在了解了核能后，通过如何利用核能的设问过渡到重核裂变内容的学习。
链反应机理与燃烧半岛现象
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烃类氧化的链反应
烃类的高温气相氧化有诱导期。表现出明显的阶 段性，即在着火前常出现冷焰的现象。与着火时 的热焰比较，温度较低，辉光较弱，产生的热量 很少，这种现象是烃类气相氧化的特点之一。
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烃类的氧化过程
首先生成的烃的过氧化物或过氧化物的自由基 （R-O-O），而氧化物也会分解为自由基。
压力再升高，又会发生新的链锁反应：
H·+ O2+M→HO2·+M HO2·+ H2 →H2O+ HO· 导致自由基增长速度增大，于是又能发生爆炸—— ——第三极限。
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链锁反应热爆炸理论
1.反应的初期可能是链锁反应。 2.随着反应的进行放出热量，并自动加热。 3.最后变成纯粹的热爆炸。
行链反应。
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着火半岛现象
对氢氧的混合气体， 氢氧反应有三个着火 极限。
P
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在第一、二极限之间的爆炸区内有一点P
保持系统温度不变而降低压力，P点则向下垂直 移动，自由基器壁消毁速度加快，当压力下降到 某一数值以后，f<g，ψ<0————第一极限。
保持系统温度不变而升高压力，P点则向上垂直 移动，自由基器壁消毁速度加快，当压力升高到 某一数值以后， f<g，ψ<0————第二极限。
两种方式：直链反应 支链反应
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直链反应：氯与氢
链的开始：Cl2→2Cl· 链的传递：Cl·+H2→HCl+H·
H·+Cl2→HCl+Cl· H·+HCl→H2+Cl· 链的终止：H·+ Cl·→HCl H·+ H·→H2 Cl·+ Cl·→Cl2
链式反应——精选推荐
链式反应链式反应：有焰燃烧都存在链式反应。
当某种可燃物受热，它不仅会汽化，而且该可燃物的分子会发生热烈解作用从而产生自由基。
自由基是一种高度活泼的化学形态，能与其他的自由基和分子反应，而使燃烧持续进行下去，这就是燃烧的链式反应。
在物理学中,铀核裂变的假说一经提出，所有的物理实验室立刻沸腾起来了，对这一现象展开了紧张的研究。
在不到一年的时间内，所发表的有关核裂变的科学论文，总共达一百多篇，这在物理史上是没有前例的。
在很短的时期内，不但搞清楚了核裂变的基本特性，并且揭示了这一发现的深刻意义。
铀核吸收一个中子以后，按三十多种不同的方式发生裂变，生成的碎片又发生一系列的β衰变，因此，一共产生三十多种元素的近三百种同位素。
难怪费米、伊伦·居里、哈恩等当时第一流的科学家都被这种现象迷惑了那么长的时间。
旁图所示是铀235裂变碎片的质量分布曲线。
从图中可以清楚地看到，分布曲线有两个峰，一个在质量数95附近，一个在质量数138附近。
双峰曲线表示，铀核裂变时，绝大部分是不对称裂变，对称裂变的几率是很小的(质量数118附近)。
这种不对称裂变，在裂变现象发现后不久就通过各种实验方法得到确证，但是在核理论已经取得巨大进展的今天，这种不对称裂变的原因，依然是一个谜。
铀核裂变时，分裂成两个碎片的情况是最常见的，也曾Array观察到分裂成三个(甚至四个)碎片的情况，不过发生的几率很小，只有千分之几。
这种所谓“三裂变”现象，是我国著名核物理学家钱三强、何泽慧夫妇于1946年首先发现的。
三裂变的几率虽然很小，但由于它能更清楚地说明裂变机制，所以目前仍在对它进行研究。
核裂变所生成的碎片一般都是中子过剩的，它们以发射电子(β衰变)的方式逐渐将过剩的中子转变成质子，即通过一连串的β衰变而到达稳定状态。
由于这个缘故，大多数裂变产物通常都是β放射性同位素。
为什么核裂变产生的碎片通常是中链式反应子过剩的呢？为什么不是缺少中子或中子数与质子数正合适呢？我们知道，原子核是由质子和中子(统称核子)组成的。
核能链式反应体系的基本原理早在放射性研究的初级
第十二章核能第一节 链式反应体系的基本原理早在放射性研究的初级阶段，就设想有可能利用核过程来大规模产生动力，但只有在发现裂变之后，这种应用才真正可行。
裂变反应之所以可用作一种实际的能源，是因为在每次中子诱发的裂变中要放出和几个中子这一特点，这使链式反应成为可能。
一、链式反应保持一个链式反应的条件是，在一次裂变过程中，平均至少要产生一个中子，并能引起另一次裂变。
这一条件通常用增殖因子k 表示，其定义为由某一代中子所产生的裂变数与为产生这代中子所需要的裂变数之比。
若k 〈1，则自持链式反应不可能发生；若k=1，则链式反应保持在一稳定水平上；若k 〉1，则中子数目以及由中子诱发的裂变数一代一代地增加，从而使得链式反应成为发散。
若ｋ＝１，那么称可裂变材料装置处于临界状态；若ｋ＞１，则称为超临界。
为了使链式反应传递下去，每次裂变用去上一代裂变产生的一个中子，所以每一代中子数增长ｋ－１倍。
这样，一个链式反应中中子数目的变化率为：dt dN=()τ1-k N 式中，τ为相继的两中子代之间的平均时间。
将上式积分后，得到ｔ时刻的中子数目为N=N 0e （k-1）t/τ (12—1)式中，Ｎo 是ｔ＝０时的中子数目。
若τ很短（例如不用减速剂及快中子裂变时即为如此），并且使ｋ值突然显著地大于１，则链式反应有可能爆炸式地进行，在原子弹中就是如此。
核反应堆是一种可裂变物质装置，该装置中235Ｕ（可用天然铀，也可用浓缩铀）、 239Pu 或233Ｕ这类易裂变材料被排列得当，从而使受控的自持链式反应保持下去。
在核反应堆中，为了实现稳态运行，要使ｋ值保持１。
然而，一个反应堆必须设计成可使ｋ值稍大于１（例如1.01或1.02），以允许中子注量率和因此产生的功率升到所需的水平。
反应堆的控制（例如通过移动吸收中子的控制棒）只有当τ值不太短时才可能。
假定τ=10-3s （大致为热中子的石墨或重水中的概率寿命），且k=1.001,则根据（6—1）式，N=N O e t (t 以s 为单位)，于是中子数目每秒将增加e —1倍；换言之，在10秒内，将增加约2×104倍。