Badania mechanizmu reakcji chemicznych prowadzą do wniosku, że w wielu ważnych reakcjach chemicznych, które niejednokrotnie zapisuje się prostym równaniem chemicznym, np. w procesie łączenia się tlenu 16 Podstawowe problemy i proces chemiczny rozwija się łańcuchowo prowadząc do powstawania coraz to nowych trwałych cząsteczek produktu reakcji.
Procesy łańcuchowe mogą jednak rozwijać się nie tylko w gazach. Olbrzymie znaczenie przemysłowe mają łańcuchowe procesy polimeryzacji w cieczach prowadzące do powstawania cząsteczek olbrzymów i wykorzystywane w produkcji mas plastycznych. Reakcję takiej łańcuchowej polimeryzacji rozpoczyna oddziaływanie jakiegoś wprowadzonego do roztworu lub wytworzonego w nim wolnego rodnika z cząsteczką substancji ulegającej polimeryzacji. Taką pojedynczą cząsteczkę substratu nazywamy monomerem. W wyniku oddziaływania rodnika i cząsteczki monomeru powstaje wodny rodnik monomeryczny. Rodnik ten reaguje podobnie z inną cząsteczką monomeru dając rodnik podwójny. Ten reaguje dalej z cząsteczkami monomeru dając rodniki potrójne, poczwórne itd. Powstają w ten sposób rodniki olbrzymy zawierające po kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt tysięcy cząsteczek monomeru. Proces kończy się, gdy na drodze narastającego rodnika stanie jakiś inny rodnik, zamiast kolejnej cząsteczki monomeru. W przypadku takim nie powstaje jeszcze większy rodnik, ale trwała i nie ulegająca dalszemu wzrostowi cząsteczka. Rolę inicjujących polimeryzację rodników w praktyce spełniają najczęściej wolne rodniki organiczne, które wytwarzają się pod wpływem podwyższonej temperatury z substancji organicznych dodanych jako katalizatory polimeryzacji. Rolę rodników zakończających polimeryzację najczęściej spełniają inne narastające rodniki polimeru. Inicjowanie procesu polimeryzacji może jednak równie dobrze zostać wywołane jakimikolwiek innymi wytworzonymi w układzie rodnikami. Mogą to być np. rodniki wytwarzane przez oddziaływanie promieniowania.
Innym bardzo ważnym przykładem reakcji chemicznych, w których rodniki odgrywają podstawową rolę, są reakcje biochemiczne, które zachodzą w żywych organizmach i stanowią istotę procesu przemiany materii. W procesach tych zasadniczą rolę grają tzw. enzymy katalizujące poszczególne etapy procesów, jak np. przekazywanie atomów tlenu, budowa skomplikowanych cząsteczek białkowych i wiele innych. Zgodnie z współczesnymi teoriami działania enzymów zachodzą w nich w toku procesu przemiany nadające im postać rodnikową i pozwalające na inicjowanie pożądanych procesów łańcuchowych utleniania, polimeryzacji białek lub innych. Istotny dla życia jest skomplikowany stan równowagi dynamicznej powiązanych ze sobą i równocześnie przebiegających w tym samym środowisku reakcji chemicznych, w których decydującą rolę grają liczne specyficzne katalizatory – enzymy – przyjmujące w toku procesów postaci rodników. Zaburzenie równowagi dynamicznej wywołane np. wytworzeniem w środowisku innych silnie działających rodników ma dla życia zgubne następstwa. Zaburzenie takie wywołuje oddziaływanie odpowiednio silnego promieniowania, ponieważ promieniowanie, jak wiemy, wywołuje powstawanie licznych rodników.
Leave a reply