7-mаvzu. Kimyoviy reaksiyalar kinеtikаsi. Kimyoviy muvоzаnаt. Reja: Kimyoviy kinetika

Gomogen sistemalarda kimyoviy

7-MАVZU. KIMYOVIY REAKSIYALAR KINЕTIKАSI.
KIMYOVIY MUVОZАNАT.
Reja:

1. 
   
   Kimyoviy kinetika.
   
2. 
   
   Gomogen sistemalarda kimyoviy reaksiya tezligi.
   
3. 
   
   Geterogen sistemalarda kimyoviy reaksiya tezligi.
   
4. 
   
   Kataliz haqida tushuncha. Gomogen va geterogen kataliz. Katalizatorlar va ingibitorlar.
   
5. 
   
   Kinyoviy muvozanat. Qaytar va qaytmas reaksiyalar. Kimyoviy muvozanat konstantasi, Le-Shatelé printspi.
   

Tayanch so’zlar: sistema, gomogen sistemalarda kimyoviy reaksiya tezligi, Geterogen sistemalarda kimyoviy reaksiya tezligi. Katalizatorlar va ingibitorlar. Muvozanat.
O‟quv mashgúlotining maqsadi: Kimyoviy raeksiyalar tezligiva unga ta‘sir etuvchi faktorlar haqida tushunchalarni shakllantirish. Kimyoviy muvozanat haqida tushunchalarni o‘rgatish.
Reaksiyaning tezligi bu reagent konsentriyasining mahsulot tomonga, vaqt birligi ichida o’zgarishiga aytiladi. Reaksiyalaring tezliklari keng diapazonga ega, ammo har bir reaksiya berilgan sharoitlar ostida maxsus tezlikka ega bo’ladi. Reagentlar reaksiyaga butunlay kirishishi uchun tezlik konsentratsiya va reagentlarning fizik holatiga bog’liq bo’ladi. Bundan tashqari, tezlik temperaturaga bog’liq bo’ladi, chunki moddalar etarli kinetik energiya bilan reaksiyaga kirishishi kerak.
Reaksiya agar boshida tez boshlansa, reagentning konsentratsiyasi maksimal bo’lsa va oxirida minimal bo’lsa tezlik o’zgaradi. Konsentratsiyaning umumiy vaqt bo’ylab o’zgarishiga o’rtacha tezlik deb ataladi, oniy tezlik esa har qanday vaqtdagi o’zgarishidir.
Moddalar almashinuvi tezligi jarayoni sovuq mijozli hayvonlarda, cho‘ldagi toshbaqada kunning yarmigacha haroratning ko‘tarilishini ta‘sirini olishimiz mumkin. Bu bobda reaksiya tezligiga harorat va boshqa ayrim faktorlarni ta‘sirini ko‘rib chiqamiz
Reaksiya tezligi tezlik qonuni (yoki tezlik tenglamasiga) bo’ysunadi. Ushbu tenglamaga temperaturaga bog’liq bo’lgan tezlik konstantasi va eksponensial o’zgaruvchan, bir yoki undan ko’p konsentratsiya kiradi (boshqacha aytganda reaksiya tartibi deyiladi va u reagentnin konsentratsiyasi qanday qilib tezlikka ta‘sir qilishini ko’rsatib beradi). Tezlik qonunini faqat tajribadan topish mumkin va bunda hech qanday nazariy xisoblashlar yordam bermaydi.
Umumiy tezlik qonunida o’zgaruvchanlar sifatida faqat konsentratsiya va vaqt mavjud. Shuningdek, reaksiya tartibini topish uchun reagentlarning yarim emirilishi ishlatiladi (yarim emirilish – reagentning yarmi ishlatib bo’linishi uchun ketgan vaqt). Birinchi tartibli reaksiyaning yarim emirilishi reagentning konsentratsiyaga bog’liq emas.
To’qnashuvlar nazariyasi ta‘kidlashicha, molekulalar reaksiyaga kirishishi uchun minimum energiya, faollanish energiyasi (E_A), bilan to’qnashishi kerak. Temperatura
bilan tezlikning o’sishi va E_a bilan kamayishini Arrenius tenglamasi ko’rsatadi. Yuqori temperaturalarda to’qnashuvlar soni ortada va, eng muhimi, to’qnashuvlar energiyasi E_a dan yuqori bo’ladi. To’qnashuvlar effektiv bo’lishi uchun to’qnashayotgan molekulalardagi atomlar bir-biri bilan to’g’ri yo’nalishda joylashishlari kerak.
O’tish holati nazariyasi ta‘kidlashicha, bir onda hosil bo’luvchi molekulalarning (asosan parchalangan bog’li zarrachalar tutishadi) paydo bo’lishi uchun E_a kerak bo’ladi. Reaksiyaning har bir bosqichi o’tish xolatiga (faollashgan kompleks) ega bo’ladi.
Kimyogarlarning fikriga ko’ra, butun reaksiya uchun reaksiya tezligini ifodalash uchun uning har bir elementar bosqichlarini bilish kerak va ularning har biri o’z tezligiga ega, elementar bosqichlar summasi balansli umumiy reaksiya tenglamasini berishi kerak. Bunda eng sekin reaksiya bosqichining tezligi (tezlikni aniqlovchi bosqich) bo’yicha umumiy reaksiya tezligi aniqlanadi.
Katalizator bu reaksion aralashmadagi modda bo’lib, reaksiya tezligi oshiradi va o’zi sarflanmaydi. Katalizator eng sekin bosqichning E_a sini kamaytirib beradi. Katalizator reagentlar va mahsulotlar bilan bir xil (gomogen) yoki turli (geterogen) agRejat holatlarda bo’lishi mumkin. Ular barcha sanoat reaksiyalari, hamda biologik reaksiyalarning asosiy mahsulotlari hisoblanishadi.
Kimyoviy rеаksiyalаr tеzligi to‘g‘risidаgi tа`limоt kimyoviy kinеtikа dеb аtаlаdi. Mа`lumki bа`zi rеаksiyalаr judа tеz sоdir bo‘lаdi, mаsаlаn: mоddаlаrning pоrtlаshi bir оndа tаmоm bo‘lаdi, bа`zi rеаksiyalаr esа sоаtlаr, оylаr vа hаttо yillаr bo‘yi dаvоm etаdi.
Kimyoviy rеаksiyalаr tеzligi rеаksiyagа kirishаyotgаn mоddаlаrning tаbiаtigа, haroratigа, dаstlаbki mоddа kоnsеntrаtsiyalаrigа, bоsimgа, kаtаlizаtоrning ishtirоk etish-etmаsligi, erituvchi tаbiаtigа (аgаr ulаr eritmаdа kеtsа) yorug‘lik tа`sirigа vа bоshqа ko‘pginа fаktоrlаrgа bоg‘liq. Umumаn оlgаndа «kimyoviy rеаksiyaning tеzligi rеаksiyagа kiruvchi mоddаlаr kоnsеntrаtsiyalаrining vаqt birligi ichrа o‘zgаrishi bilаn o‘lchаnаdi». Аgаr rеаksiyaning tеzligi 0,3 mоl/l bo‘lsа, bir minutdа hаr bir mоddаdаn 0,3 mоl rеаksiyagа kirishgаn bo‘lаdi.
Rеаksiya tеzligigа haroratining tа`siri.
Kimyoviy reaksiyada reagentlar mahsulotlarga aylanadi. Ushbu o’zgarish qanday tez bo’lganini o’rganuvchi, kimyoviy kinetika reaksiya tezligiga (reagentlar konsentratsiyasi o’zgarishining vaqtga nisbatan funksiyasi) urg’u beradi. Turli reaksiyalar turli tezliklarga ega bo’lishadi: tezroq reaksiyalarda (kattaroq tezlik)reashent konsentratsiyasi tez kamaysa, sekinrok reaksiyada (kichikroq tezlik) u sekinlik bilan kamayadi

Tezroq reaksiya (yuqorida) va sekinroq reaksiya (quyida). Reaksiya mobaynida reagentning konsentratsiyasi kamayadi va mahsulotniki ortali.

Har qanday berilgan sharoitlarda moddaning tabiati tezlikni aniqlaydi. Masalan, xona temperaturasida vodorod ftor bilan juda tez, ammo azot juda sekin reaksiyaga kirishadi:
H_2(g)+F_2(g) = 2HF_(g) (juda tez)
3H_2(g)+N_2(g)=2NH_3(g) (juda sekin)
Demak, har qanday reaksiya turli sharoitlarda turli tezliklarga ega.
Kimyoviy jarayonlar juda keng tezliklar diapazonlariga ega bo’lishi mumkin. Masalan, neytralizatsiya, portlashga bir necha sekund ketishi mumkin. Mevalarning chirishiga o’xshash, bir necha bosqichga ega reaksiyalarning ketishi uchun kunlar va oylar ketishi mumkin.
Albatta hech kim o’lgan o’simliklardan million yil mobaynida ko’mir bo’lishini kutishni xoxlamaydi. Reaksiya tezligini bilish hayot va o’lim orasidagi farqni, sanoatda mahsulot hosil bo’lishi uchun ketgan vaqt orasidagi farqni bilishga yordam beradi.
Biz tezlikka ta‘sir qiluvchi 4 faktorni nazorat qila olamiz: reagentlar konsentratsiyasi, fizik holat, reaksiya temperaturasi va katalizator. Biz bu bo’limda birinchi uchtasini ko’rib chiqamiz va oxirgi to’rtinchisini ko’rib chiqamiz.

1.