В цепных реакций относятся химические процессы
, в которых активные частицы (свободные радикалы, атомы или ионы) с ненасыщенными валентностями, вступая в реакции, способствующие возникновению новых активных частиц, которые могут вновь взаимодействовать с молекулами. Повторение таких циклов дает реакционный цепь. Теория цепных реакций сложная. Начинали ее академик Н.Н. Семенов и английский ученый Хиншелвуд. Любая цепная реакция масс три стадии: зарождение, развитие и обрыв цепи.
Зарождение цепи начинается с образования активного центра (частицы со свободными валентностями). Такие частицы могут образоваться при термическом разложении отдельных молекул па атомы или радикалы, при освещении системы или действия элементарных частиц с большой энергией. Реакционная способность активных частиц одинакова. Она тем больше, чем больше энергии потрачено на образование частицы.
Хорошо изучены цепную реакцию водорода с хлором. В темноте эта реакция не происходит, но при освещении смеси водорода и хлора (хотя бы на короткое время) реакция протекает со взрывом. Зарождение цепи наступает при поглощении молекулой С12 кванта энергии hv. Такие реакции называют реакциями с неразветвленным цепью. Во время каждого элементарного акта взаимодействия свободного радикала с молекулой образуется только один новый свободный радикал. Если в элементарном химическом акте возникает два или более новых свободных радикалов, имеем реакцию с разветвленной цепью. Цепь может оборваться так же, как и в реакциях с неразветвленным цепью, в результате рекомбинации свободных радикалов в молекулу. Если цепь не обрывается, реакция развивается лавинообразно и приводит к взрыву.
В цепных реакций относятся реакции полимеризации. Для получения полимерных материалов часто в систему вводят вещества (так называемые инициаторы), которые легко распадаются на свободные радикалы. Это переоксиды бензоила (С6Н5СОО) 2, ацетилена (СН3СОО) 2, водорода Н2О2 и др.. Итак, персоксид бензоила распадается на радикалы, которые по месту двойной связи присоединяются к мономера, образуя новую частицу со свободной валентностью. Реакция продолжается, пока цепь не оборвется по тем или иным причинам.