Eine Kettenreaktion ist eine Folge von Reaktionen, wo ein reaktives Produkt oder Nebenprodukt zusätzliche Reaktionen verursachen stattzufinden. In einer Kettenreaktion führt positives Feed-Back zu einer ausführlicher selbsterläuternden Kette von Ereignissen.

Kettenreaktionen sind ein Weg in der Systeme sind die im thermodynamischen Nichtgleichgewicht kann Energie veröffentlichen oder Wärmegewicht vergrößern, um einen Staat des höheren Wärmegewichtes zu erreichen. Zum Beispiel kann ein System nicht im Stande sein, einen niedrigeren Energiestaat durch die Ausgabe der Energie in die Umgebung zu erreichen, weil es irgendwie daran gehindert wird, den Pfad zu nehmen, der auf die Energieausgabe hinauslaufen wird. Wenn eine Reaktion auf ein kleines Energieausgabe-Bilden Weg für mehr Energieausgaben in einer dehnbaren Kette hinausläuft, dann wird das System normalerweise explosiv zusammenbrechen bis viel oder die ganze versorgte Energie ist veröffentlicht worden.

Eine macrosopic Metapher für Kettenreaktionen ist so ein Schneeball, der größeren Schneefall bis schließlich verursacht, eine Lawine resultiert ("Domino-Effekt"). Das ist ein Ergebnis der versorgten gravitaional potenziellen Energie, einen Pfad bei der Ausgabe über die Reibung suchend. Chemisch ist die Entsprechung zu einer Schnee-Lawine ein Funken, der ein Waldfeuer verursacht. In der Kernphysik kann ein einzelnes Streuneutron auf ein schnelles kritisches Ereignis hinauslaufen, das schließlich sein kann, für ein Kernreaktor-Schmelzen oder (in einer Bombe) eine Kernexplosion energisch genug sein. Jedoch kann diese Reaktion nicht umgekehrt werden.

Chemische Kettenreaktionen

1913 hat der deutsche Chemiker Max Bodenstein zuerst hervor die Idee von chemischen Kettenreaktionen gestellt. Wenn zwei Moleküle, nicht reagieren, werden nur Moleküle der Endreaktionsprodukte gebildet, sondern auch einige nicht stabile Moleküle, das Eigentum des im Stande Seins habend, weiter mit den Elternteilmolekülen mit einer viel größeren Wahrscheinlichkeit zu reagieren, als die anfänglichen Reaktionspartner. In der neuen Reaktion weiter werden nicht stabile Moleküle außer den stabilen Produkten und so weiter gebildet.

1923 haben dänische und holländische Wissenschaftler Christian Christiansen und Hendrik Anthony Kramers, in einer Analyse der Bildung von Polymern, darauf hingewiesen, dass solch eine Kettenreaktion mit einem Molekül nicht anzufangen braucht, das durch das Licht aufgeregt ist, aber auch mit zwei Molekülen anfangen konnte, die gewaltsam auf die traditionelle Weise klassisch vorher kollidieren, die für die Einleitung von chemischen Reaktionen, durch den Kombi' t Hoff vorgeschlagen ist.

Christiansen und Kramers haben auch bemerkt, dass, wenn, in einer Verbindung der Reaktionskette, zwei oder mehr nicht stabile Moleküle erzeugt werden, die Reaktionskette Zweig würde und wachsen. Das Ergebnis ist tatsächlich ein Exponentialwachstum, so explosive Zunahmen in Reaktionsraten, und tatsächlich zu chemischen Explosionen selbst verursachend. Das war der erste Vorschlag für den Mechanismus von chemischen Explosionen.

Eine quantitative Kette chemische Reaktionstheorie wurde vom sowjetischen Physiker Nikolay Semyonov 1934 geschaffen. Semyanov hat den Nobelpreis 1956 mit Herrn Cyril Norman Hinshelwood geteilt, der unabhängig viele derselben quantitativen Konzepte entwickelt hat.

Die Hauptschritte der Kettenreaktion sind das folgende.

• Einleitung (an diesem Schritt wird eine aktive Partikel, häufig ein freier Radikaler, erzeugt);
• Fortpflanzung (kann mehrere elementare Schritte, als, zum Beispiel, Reaktion elementare Taten umfassen, wo die aktive Partikel durch die Reaktion eine andere aktive Partikel bildet, die die Reaktionskette durch das Eingehen in den folgenden elementaren Schritt fortsetzt); besondere Fälle sind:

:: * das Kettenausbreiten (der Fall der Fortpflanzung gehen, wenn neuere aktive Partikel-Form im Schritt als darin eingehen);

:: * Kettenübertragung (der Fall, in dem aktive Partikel in eine elementare Reaktion mit der untätigen Partikel eingeht, die infolgedessen eine andere aktive Partikel zusammen mit dem Formen einer anderen untätigen Partikel von der anfänglichen aktiven wird);

• Beendigung (elementarer Schritt, in dem aktive Partikel seine Tätigkeit verliert, ohne die Kette zu übertragen; zum Beispiel Wiederkombination der freien Radikalen).

Kernkettenreaktionen

Eine Kernkettenreaktion wurde von Leó Szilárd 1933 vorgeschlagen, kurz nachdem das Neutron entdeckt wurde, aber mehr als fünf Jahre bevor Atomspaltung entdeckt wurde. Szilárd hat von chemischen Kettenreaktionen gewusst, und er hatte über eine energieerzeugende Kernreaktion gelesen, die mit energiereichen Protonen verbunden ist, die Lithium bombardieren, das von John Cockcroft und Ernest Walton 1932 demonstriert ist. Jetzt hat Szilárd vorgehabt, Neutronen zu verwenden, die von bestimmten Kernreaktionen in leichteren Isotopen theoretisch erzeugt sind, weitere Reaktionen in leichten Isotopen zu veranlassen, die mehr Neutronen erzeugt haben. Das würde in der Theorie, eine Kettenreaktion am Niveau des Kerns erzeugen. Er hat sich Atomspaltung als eine dieser neutronerzeugenden Reaktionen nicht vorgestellt, seitdem diese Reaktion zurzeit nicht bekannt war. Experimente er hat vorgehabt, Beryllium und Indium zu verwenden, haben gescheitert.

Später, nachdem Atomspaltung 1938 entdeckt wurde, hat Szilárd sofort die Möglichkeit begriffen, neutronveranlasste Spaltung als die besondere für eine Kettenreaktion erforderliche Kernreaktion zu verwenden, so lange Spaltung auch Neutronen erzeugt hat. 1939, mit Enrico Fermi, hat Szilárd diese neutronmultiplizierende Reaktion in Uran bewiesen. In dieser Reaktion verursacht ein Neutron plus ein fissionable Atom eine Spaltung, die auf eine größere Zahl von Neutronen hinausläuft als das einzelne, das in der anfänglichen Reaktion verbraucht wurde. So ist die praktische Kernkettenreaktion durch den Mechanismus der neutronveranlassten Atomspaltung geboren gewesen.

Spezifisch, wenn ein oder mehr von den erzeugten Neutronen selbst mit anderen fissionable Kernen aufeinander wirken, und diese auch Spaltung erleben, dann gibt es eine Möglichkeit, dass die makroskopische gesamte Spaltungsreaktion nicht anhalten, aber überall im Reaktionsmaterial weitergehen wird. Das ist dann ein selbst fortpflanzender und so selbststützende Kettenreaktion. Das ist der Grundsatz für Kernreaktoren und Atombomben.

[Die obengenannte Beschreibung wird etwas vereinfacht. Das entscheidende Problem ist, ob genug von jenen sekundären Neutronen selbst eine weitere Spaltung erzeugen. Die Kernkettenreaktion wird in bedeutsam mehr Detail im Artikel über Stan Ulam beschrieben, der "entdeckt" hat oder die Details des Erweiterungskonzepts begriffen hat, als die Spaltung durch schnelle Spaltungsneutronen der Mechanismus war.]

Die Demonstration einer selbststützenden Kernkettenreaktion wurde von Enrico Fermi und anderen, in der erfolgreichen Operation des Chikagoer Stapels 1, der erste künstliche Kernreaktor gegen Ende 1942 vollbracht.

Elektronlawine in Benzin

Eine Elektronlawine geschieht zwischen zwei unverbundenen Elektroden in einem Benzin, wenn ein elektrisches Feld einen bestimmten theshold überschreitet. Zufällige Thermalkollisionen von Gasatomen können auf einige freie Elektronen und positiv beladene Gasionen, in einem Prozess genannt Einfluss ionizaton hinauslaufen. Die Beschleunigung dieser freien Elektronen in einem starken elektrischen Feld veranlasst sie, Energie zu gewinnen, und wenn sie andere Atome zusammenpressen, verursacht die Energie Ausgabe von neuen freien Elektronen und Ionen (Ionisation), die demselben Prozess Brennstoff liefert. Wenn dieser Prozess schneller geschieht, als er durch das Ion-Wiederkombinieren natürlich gelöscht wird, multiplizieren die neuen Ionen in aufeinander folgenden Zyklen, bis das Benzin unten in ein Plasma zerfällt und Strom frei in einer Entladung fließt.

Elektronlawinen sind für den dielektrischen Durchbruchsprozess innerhalb von Benzin notwendig. Der Prozess kann in Korona-Entladungen, Luftschlangen, Führern, oder in einem Funken oder dauerndem elektrischem Kreisbogen kulminieren, der völlig die Lücke überbrückt. Der Prozess kann, sich bis zu riesige Funken ausstrecken — Luftschlangen in Blitzentladungen pflanzen sich durch die Bildung von Elektronlawinen fort, die im hohen potenziellen Anstieg vor den zunehmenden Tipps der Luftschlangen geschaffen sind. Einmal begonnen werden Lawinen häufig durch die Entwicklung von Photoelektronen infolge der Ultraviolettstrahlung verstärkt, die durch die Atome des aufgeregten Mediums im Achtern-Tipp-Gebiet ausgestrahlt ist. Die äußerst hohe Temperatur des resultierenden Plasmas knackt die Umgebungsgasmoleküle und die freie Ion-Wiedervereinigung, um neue chemische Zusammensetzungen zu schaffen.

Der Prozess kann auch verwendet werden, um Radiation zu entdecken, die den Prozess als der Durchgang einer Single beginnt, können Partikeln verstärkt zu großen Entladungen. Das ist der Mechanismus eines Geigerzählers und auch der Vergegenwärtigung, die mit einem Funken-Raum und anderen Leitungsräumen möglich ist.

Lawine-Depression in Halbleitern

Ein Lawine-Durchbruchsprozess kann in Halbleitern geschehen, die in mancher Hinsicht Elektrizität analog zu einem mild ionisierten Benzin führen. Halbleiter verlassen sich auf freie Elektronen, die aus dem Kristall durch das Thermalvibrieren für die Leitung geschlagen sind. So, verschieden von Metallen, werden Halbleiter bessere Leiter höher die Temperatur. Das lässt sich nieder Bedingungen für denselben Typ des positiven Feed-Backs — heizen von der aktuellen Fluss-Ursache-Temperatur, um sich zu erheben, der Anklage-Transportunternehmen vergrößert, Widerstand senkend, und aktueller veranlassend, zu fließen. Das kann zum Punkt der ganzen Depression des normalen Widerstands an einem Halbleiter-Verbindungspunkt und Misserfolg des Geräts weitergehen (das kann vorläufig oder je nachdem dauerhaft sein, ob es Sachschaden zum Kristall gibt). Bestimmte Geräte, wie Lawine-Dioden, machen absichtlich von der Wirkung Gebrauch.

Kettenreaktionen in der Volkswirtschaft

1963 haben Friedman und Schwartz eine positive Feed-Back-Schleife als ein Mechanismus für katastrophale Misserfolge in der Volkswirtschaft vorgeschlagen: "Es geschieht, dass eine Liquiditätskrise in einer Einheit Bruchreservebanksystem ist genau die Art des Ereignisses, die auslösen - und häufig - eine Kettenreaktion ausgelöst haben. Und Wirtschaftszusammenbruch hat häufig den Charakter eines kumulativen Prozesses. Lassen Sie es einen bestimmten Punkt übertreffen, und es wird einige Zeit dazu neigen, Kraft von seiner eigenen Entwicklung als seine Effekten-Ausbreitung zu gewinnen und zurückzukehren, um den Prozess des Zusammenbruchs zu verstärken".

Weitere Beispiele

• Zum Beispiel in einer chemischen Reaktion jeder Schritt von H + verbraucht Kettenreaktion der Kl. ein Molekül von H oder Kl., einem freiem radikalem H · oder Kl. · das Produzieren eines HCl Moleküls und eines anderen freien Radikalen.
• Ein fallender Misserfolg, ein Misserfolg in einem System von miteinander verbundenen Teilen, zum Beispiel ein Energieübertragungsbratrost, wo der zur Verfügung gestellte Dienst von der Operation eines vorhergehenden Teils und dem Misserfolg eines vorhergehenden Teils abhängt, können den Misserfolg von aufeinander folgenden Teilen auslösen.
• Kettenreaktion von Polymerase, eine in der molekularen Biologie verwendete Technik, um ausführlicher zu erläutern (machen viele Kopien), ein Stück der DNA durch in der vitro enzymatischen Erwiderung mit einer DNA polymerase.

Außenverbindungen

• IUPAC Goldbuch - Kettenreaktion