Reakcje wieloetapowe
Większość reakcji chemicznych przebiega wieloetapowo, co oznacza, że szybkość procesu chemicznego jest wynikiem przebiegu wielu reakcji elementarnych i zależy od ich wzajemnej sekwencji, czyli uszeregowania poszczególnych reakcji elementarnych w czasie.
W reakcjach wieloetapowych można wyróżnić następcze i równoległe reakcje elementarne.
Równanie kinetyczne dla reagenta A ma postać:
Równanie kinetyczne dla reagenta B ma postać:
Równanie kinetyczne dla reagenta C ma postać:
W reakcjach łańcuchowych można wyróżnić kilka etapów takich jak inicjacja reakcji, propagacja (rozwijanie) łańcucha, hamowania, terminacja (zakończenia) łańcucha.
Reakcja łańcuchowa może również przebiegać wybuchowo. Do nagłego przyspieszenia reakcji może dojść na skutek wzrostu temperatury. W przypadku, gdy wydzielającej się energii w przebiegu reakcji egzotermicznej jest znacznie więcej niż jest odprowadzane do otoczenia, dochodzi do zwiększenia szybkości reakcji chemicznej, dalszego wzrostu temperatury i w konsekwencji wybuchu. Pojawienie się w reakcji etapów, podczas których łańcuch ulega rozgałęzieniu (liczba nośników łańcucha wzrasta wykładniczo) może doprowadzić do eksplozji.
Przykład reakcji łańcuchowej, reakcja pomiędzy cząsteczką wodoru i bromu:
Przykład reakcji wieloetapowej, składającej się z łańcucha reakcji elementarnych (synteza bromowodoru, reakcja łańcuchowa):
\( \\ \text{inicjacja: } \ce{Br_2 \rightarrow 2Br^• } \)
\( \\ \text{propagacja: } \ce{Br^• + H_2 \rightarrow HBr + H^• } \)
\( \\ \text {hamowanie: } \ce{H^• + Br_2 \rightarrow HBr + Br^• } \)
\( \\ \text {terminacja: } \ce{2Br^• \rightarrow Br_2} \)
W takim przypadku zanik substratu A można zapisać następującym równaniem:
Równanie kinetyczne dla reagenta A ma postać:
Równanie kinetyczne dla reagenta B ma postać:
Równanie kinetyczne dla reagenta C ma postać: