什麼是「自由基」及其「鏈式反應」,燃燒的本質是什麼

2021-01-07 一葉輕舟雙槳驚鴻

一級消防工程師的學習,最基礎的也是最先要掌握的就是燃燒章節,在各大院校消防工程專業中也是有單獨的一門課程叫消防燃燒學,網校中也有不少的老師是化學相關專業畢業的對於燃燒肯定也是很熟悉。

掌握好燃燒原理會幫助我們更好地理解各個章節,但其並不是考試考察的重點,只在實務中佔4-5分,所以建議大家以理解為主,現在幫助大家先入個門。

現在我們對燃燒的研究,有了更深刻的認識,認為燃燒是一種自由基的鏈式反應,即在瞬間進行的循環連續反應,形成了燃燒的鏈式反應理論。

下面我們用通俗易懂的方法來講解到底什麼是自由基和鏈式反應。

我們都知道正常的物質是由原子核和其軌道上的電子構成的。原子核由質子和中子組成,其質子帶正電,軌道上的電子帶負電,二者穩定狀態時電荷相等,而原子是由原子核和電子構成的。

當物質受到光照、加熱、輻射等能源輸入時,會使軌道上的電子活躍度增加,出現逃離現象,這樣物質內就會出現一些游離的電子和帶正電的原子核,這些物質就叫離子,並且離子不成中性是帶電荷的。

以上是離子,那什麼是自由基呢?

化合物或者單質分子中的共價鍵在外界因素,如光照、加熱、輻射等的影響下分裂而成含有不成對價電子的原子或原子團,我們稱之為自由基。

書中給的概念有些繞,我們通過和上面的離子進行對比來講解自由基。

首先二者最明顯的區別就是離子帶電荷,而自由基不帶電荷是中性的。

自由基的定義中,共價鍵是保證原子團中的各個原子最外層軌道上的電子數達到8個,這個最穩定的狀態,稱為電子飽和狀態,並且其兩兩成對,如果最外層出現了單獨的電子,即不成對電子,他會想辦法從其他地方搶奪電子來達到最穩定狀態。

電子飽和狀態

這時如果共價鍵斷裂正好是把成對電子分開,那麼分開的原子或原子團,就是自由基,由於自由基是帶著自己的電子離開的,所以其成中性不帶電荷。

共價鍵

分開後的原子或原子團,由於其最外層電子不成對,想恢復成穩定的成對電子,就會瘋狂掠奪其他物質的最外層電子,造成周圍其他原子或原子團共價鍵斷裂,這樣就形成了多米諾效應,這樣循環連續的反應,就是我們說的鏈式反應。

自由基很活躍

鏈式反應分為三個階段:鏈引發、鏈傳遞和鏈中止,這些以後我會給大家具體講解。

之前聽過有網課的老師把「離子和自由基」混淆來講,本篇文章的目的也是提醒大家二者在本質上是不同的,網課老師這樣講有可能也是照顧大部分考生的理解,希望本篇對大家有幫助,一定加要「關注」我會努力更新的,謝謝!

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