МНОГОСТАДИ́ЙНЫЕ ХИМИ́ЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

МНОГОСТАДИ́ЙНЫЕ ХИМИ́ЧЕСКИЕ РЕ­АКЦИИ, от­но­сят­ся к слож­ным хи­ми­че­ским ре­ак­ци­ям. М. х. р. счи­та­ет­ся хи­мич. ре­ак­ция, в ко­то­рой об­ра­зу­ет­ся по край­ней ме­ре один про­ме­жу­точ­ный про­дукт и ко­то­рая со­сто­ит по край­ней ме­ре из двух по­сле­до­ва­тель­ных эле­мен­тар­ных (од­но­ста­дий­ных, про­стых) ре­ак­ций.

Наи­бо­лее на­гляд­на взаи­мо­связь отд. эле­мен­тар­ных ста­дий по­сле­до­ва­тель­ных М. х. р. В по­сле­до­ва­тель­ной ре­ак­ции про­дукт пер­вой ста­дии яв­ля­ет­ся реа­ген­том сле­дую­щей и т. д. Про­стей­шая по­сле­до­ва­тель­ная ре­ак­ция име­ет вид: $A \xrightarrow{k_1} X \xrightarrow{k_2} B$, где $A$ – ис­ход­ный реагент, $X$ – про­ме­жу­точ­ный про­дукт, $B$ – ко­неч­ный про­дукт, $k_1$ и $k_2$ – кон­стан­ты ско­ро­сти. Ес­ли $k_2≫k_1$, то в замк­ну­той ре­ак­ци­он­ной сис­те­ме очень бы­ст­ро (за вре­мя $τ∼k_2^{–1}$) ус­та­нав­ли­ва­ет­ся ква­зи­ста­цио­нар­ная кон­цен­тра­ция про­ме­жу­точ­но­го про­дук­та: $[X]_{ст}=(k_1/k_2)[A]$, ко­то­рая во вре­ме­ни плав­но умень­ша­ет­ся по ме­ре рас­хо­до­ва­ния А. При­мер по­сле­до­ва­тель­ной ре­ак­ции – соль­во­лиз 2-ме­тил-2-хлор­про­па­на: $\ce{(CH_3)_3CCl→(CH_3)_3C^+ +Cl^{-}, (CH_3)_3C^+ + OH^{–}→(CH_3)_3COH}$. К по­сле­до­ва­тель­ным ре­ак­ци­ям от­но­сят­ся та­кие важ­ные хи­мич. про­цес­сы, как по­ли­ме­ри­за­ция, тер­мич. кре­кинг уг­ле­во­до­ро­дов, хло­ри­ро­ва­ние уг­ле­во­до­ро­дов и др.

В од­ной и той же сис­те­ме од­но­вре­мен­но мо­гут про­те­кать неск. па­рал­лель­ных М. х. р., что при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию сме­си разл. про­дук­тов. Па­рал­лель­ные ре­ак­ции, в ко­то­рых од­на и та же час­ти­ца реа­ги­ру­ет по двум (или не­сколь­ким) на­прав­ле­ни­ям, на­зы­ва­ют­ся кон­ку­ри­ру­ю­щи­ми. Па­рал­лель­ные ре­ак­ции час­то встре­ча­ют­ся сре­ди ра­ди­каль­ных ре­ак­ций. Это свя­за­но с на­ли­чи­ем в мо­ле­ку­ле ис­ход­но­го реа­ген­та не­сколь­ких ре­ак­ци­он­ных цен­тров. Напр., в мо­ле­ку­ле про­пи­ле­на $\ce{CH_3CH=CH_2}$ два ре­ак­ци­он­ных цен­тра, ко­то­рые мо­гут быть ата­ко­ва­ны ра­ди­ка­ла­ми: двой­ная связь и сла­бая $\ce{C-H}$-связь метильной груп­пы. Ра­ди­кал, напр. ме­тиль­ный, всту­па­ет в од­ну из двух па­рал­лель­ных ре­ак­ций: $\ce{C^{•} H_3 + CH2═ CHCH_3→ CH_3CH_2C^{•} HCH_3}$ и $\ce{C^{•} H_3 + CH_3CH═ CH_2→ CH_4 + CH_2═ CHC^{•} H_2}$. Ре­ак­ции, бу­ду­чи па­рал­лель­ны­ми от­но­си­тель­но од­ной из взаи­мо­дей­ст­вую­щих час­тиц, яв­ля­ют­ся по­сле­до­ва­тель­ны­ми от­но­си­тель­но дру­гой час­ти­цы. Осо­бое ме­сто сре­ди М. х. р. за­ни­ма­ют хи­мич. цеп­ные ре­ак­ции, у ко­то­рых по­сле­до­ва­тель­ные ре­ак­ции про­дол­же­ния це­пи мно­го­крат­но по­вто­ря­ют­ся. Ре­аль­ные М. х. р. мо­гут иметь в сво­ём со­ста­ве од­но­вре­мен­но по­сле­до­ва­тель­ные и па­рал­лель­ные ре­ак­ции, об­ра­ти­мые эле­мен­тар­ные ста­дии, а так­же со­пря­жён­ные хи­ми­че­ские ре­ак­ции, ха­рак­те­ри­зую­щие­ся тем, что од­на из ре­ак­ций, про­те­каю­щих в сис­те­ме, ус­ко­ря­ет дру­гую.