Презентация, доклад по химии на тему Взрыв метана (моделирование цепной реакции горения метана)

класс
Руководитель: Борисова Г.В., учитель химии и биологии МБОУ «Гимназия №12» г. Ленинска-Кузнецкого

активной частицы вызывает большое число превращений неактивных частиц вследствие регенерации активной частицы в каждом элементарном акте реакции) включает в себя этапы:
1) зарождение цепи;
2) продолжение цепи;
3) разветвление цепи;
4) обрыв цепи.
Метан является простейшим насыщенным углеводородом и важнейшим газообразным топливом. Брутто-процесс записывается простой реакцией:
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
Однако механизм этой реакции очень сложный.

воды. При их отсутствии радикалы образуются при распаде молекулы метана: СН4 + М* = .СН3 + Н. + М

быстрой реакции разложения молекул воды: М* + Н2О = ОН. + Н.

метильный радикал .СН3 или гидроксил-радикал ОН.) мог бы столкнуться со стенкой сосуда, где происходит реакция (стеной, крепежом в шахте), и произошел бы обрыв цепной реакции. Но вероятность этого мала; скорее всего свободный радикалы столкнется с какой-либо молекулой – и цепная реакция продолжится: Н. + О2 = ОН. + О: Эта реакция является реакцией разветвления цепи, так как один свободный радикал инициирует появление нескольких радикалов (гидроксил-радикала и бирадикала кислорода).

в двух параллельных реакциях, образуя метильный радикал: СН4 + ОН. = .СН3 + Н2О СН4 + О: = .СН3 + ОН.

радикал также участвует в двух реакциях. В первой из этих реакций образуется метиленовый бирадикал (карбен): .СН3 + ОН. = :СН2 + Н2О

– формальдегид: .СН3 + О2 = Н2СО + ОН. Формальдегид является одним из продуктов реакций разветвления метана и других углеводородов. Поэтому он присутствует в автомобильных выхлопах и приводит к загрязнению окружающей среды.

реакций продолжения цепи происходит последовательная потеря углеродом атомов водорода и превращения метана по цепочке: СН4 → .СН3 → :СН2 → НСО. → СО → СО2

стенкой сосуда, где происходит данная цепная реакция, либо при столкновении и взаимодействии двух свободных радикалов, например, при столкновении двух метильных радикалов (образуется углеводород этан С2Н6):

Москва) — советский физико-химик. Лауреат Нобелевской премии по химии за разработку теории теплового взрыва и теории цепных реакций (1956 год).

которых появление одной активной частицы вызывает большое число превращений неактивных частиц вследствие регенерации активной частицы в каждом элементарном акте реакции) включает в себя этапы: 1) зарождение цепи;
2) продолжение цепи;
3) разветвление цепи;
4) обрыв цепи.
Метан является простейшим насыщенным углеводородом и важнейшим газообразным топливом. Брутто-процесс записывается простой реакцией:
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
Однако механизм этой реакции очень сложный. В реакции зарождения цепи важную роль играют пары воды. При их отсутствии радикалы образуются при распаде молекулы метана, а в присутствие воды – при более быстрой реакции разложения молекул воды.
Зарождение цепи.
СН4 + М* = .СН3 + Н. + М
М* + Н2О = ОН. + Н.
Продолжение цепи.
Н. + О2 = ОН. + О:
Эта реакция является реакцией разветвления цепи.
Далее молекулы СН4 участвуют в двух параллельных реакциях, образуя метильный радикал:
СН4 + ОН. = .СН3 + Н2О
СН4 + О: = .СН3 + ОН.
В свою очередь, метильный радикал также участвует в двух реакциях:
.СН3 + ОН. = :СН2 + Н2О
.СН3 + О2 = Н2СО + ОН.
В первой из этих реакций образуется метиленовый бирадикал (карбен), а во второй – формальдегид.
Формальдегид является одним из продуктов реакций разветвления метана и других углевородов. Поэтому он присутствует в автомобильных выхлопах и приводит к загрязнению окружающей среды.
Формальдегид образуется и из карбена:
:СН2 + О2 = Н2СО + О:
Формальдегид принимает участие в двух реакциях продолжения цепи:
Н2СО + О: = СО + Н2О
Н2СО + ОН. = НСО. + Н2О
а радикал НСО. дает еще одну реакцию разветвления:
НСО. + О2 = СО + О: + ОН.
Оксид углерода реагирует по двум параллельным реакциям с образованием конечного продукта окисления углерода:
О: + СО = СО2
ОН. + СО = СО2 + Н.
Таким образом, в процессе протекания реакций продолжения цепи происходит последовательная потеря углеродов атомов водорода и превращения метана по цепочке: СН4 → .СН3 → :СН2 → НСО. → СО → СО2.
Обрыв цепи.
Реакции обрыва аналогичны таковым при горении водорода и СО.