8-mavzu. Nazorat savollari

8-MAVZU.NAZORAT SAVOLLARI

1. Kimyoviy kinetika nimalarni o’rgatadi?

2. Tezlik konstantasi nima va uning qiymati nimalarga bog’liq bo’ladi?

3. Gomogen va geterogen sistemalarni izoxlang.

4. Reaksiya tezligiga kontsentrantsiyaning ta‘sir etish sababi nimada?

5. Massalar ta‘siri qonunini ta‘riflang va uning matematik ifodasini ko’rsating

6. Reaksiya tezligiga temperaturaning ta‘sir etish sababi nimadan iborat?

7. Vant-Goff qoidasini tushuntiring va u qanday ifodalanishini ko’rsating.

8. Reaksiya tezligiga haroratning ta‘siri to’g’risida misollar keltiring.

9. Aktivlanish nazariyasi to’g’risida qisqacha ma‘lumot bering.

10. Katalizatorlar nima? Kataliz qanday turlarga bo’linadi.

11. Promotorlar va katalitik zaharlar to’g’risida qisqacha ma‘lumot bering

12. Kataliz qanday ahamiyatga ega?
JAVOBLARI

1 Kimyoviy kinetika (yun. Kinetikos — harakatlanuvchi), kimyoviy reaksiyalar kinetikasi — fizik kimyoning kimyoviy reaksiyalarni vaqt mobaynida kechadigan jarayon sifatida oʻrganadigan boʻlimi. Bu jarayon mexanizmi uni amalga oshiradigan sharoitlarga bogʻliq. K.k. kimyoviy reaksiyalarning tezligi, yoʻnalishi, oʻtkazish sharoitlari orasidagi oʻzaro bogʻliqlik qonuniyatlari va ularga taʼsir etuvchi omillarni tadqiq qiladi. Murakkab kimyoviy reaksiyalar mexanizmini oʻrganish kechayotgan jarayon qanday elementar bosqichlardan iboratligini va bu bosqichlar oʻzaro qay tarzda bogʻliqligini, qanday oraliq mahsulotlar hosil boʻlishini va b.ni aniqlashga imkon beradi. K.k. elementar reaksiyalarni faol zarrachalar (erkin atomlar va radikallar, ionlar va ion radikallar, taʼsirlangan molekulalar va b.) ishtirokida oʻrganadi. Molekulalar va kimyoviy bogʻlar tuzilishini kinetik tadqiq qilish natijalaridan foydalanib K.k. molekulalar reagentlarining tuzilishi hamda ularning reaksiyaga kirishish krbiliyatini aniqlaydi. K.k.ning faol toʻqnashish va faol kompleks nazariyalari mavjud. Faol toʻqnashish nazariyasiga koʻra, kimyoviy oʻzgarish boʻlishi uchun toʻqnashuvchi molekulalarning energiya zahirasi maʼlum minimumdan kam boʻlmasligi shart. Bunday molekulalar faol molekulalar deyiladi    2 Tezlik konstantasi reaksiyaga kirishuvchi moddalar Pontsenrasiyalari 1 ga teng bo’lgan paytdagi reaksiyaning tezligini ko’rsatadi. Tezlik konstantasining qiymati moddalarning tabiatiga, haroratga, katalizatorga og’liq  bo’lib,  ularning kontsentrasiyalariga bog’liq emas.  Reaksiya tezligiga haroratning ta’siri.  Kimyoviy reaksiya sodir bo’lishi uchun molekulalar bir-biri bilan to’qnashishlari kerak.  Lekin har bir to’qnashish ham reaksiyaga olib kelavermaydi.  Masalan, vodorod va kislorod aralashmasi uzoq vaqt saqlanganda ham ular orasida sezilarli reaksiya sodir bo’lmaydi. Reaksiya sodir bo’lishi uchun dastlabki moddalar molekulalaridagi atomlar  orasidagi  bog’  bo’shashishi yoki uzilishi darkor.  Buning uchun molekulalar ma’lum energiyaga egabo’lishlari lozim. Molekulaning reaksiya sodir  bo’lishi  uchun  zarur bo’lgan energiya qiymatiga faollanish energiyasi  E_a  deyiladi.  Bunday energiyaga ega bo’lgan molekulalar faol  molekulalar deyiladi. Harorat ortishi bilan faol molekulalar soni ortadi, shu sababli reaksiya tezlashadi. Reaksiya tezligining haroratga bog’liqligi Vant-Goff qoidasi bilan ifodalanadi:  "Harorat har 10^oС  ga oshirilganda reaksiya tezligi 2-4 marta tezlashadi".

3 Modda va moddalar yigindisiga kimyoda sistema deyiladi. Sistemalar gomogen va geterogen sistemalarga bo’linadi.Bir xil fazadan tashkil topgan sistema gomogen, xar xil fazadan tashkil topgan sistema geterogen sistema deb ataladi. Sistemaning boshqa kismlaridan chegara sirtlari bilan ajralib turuvchi kismiga faza deb ataladi. Gomogen sistemaga gazlar aralashmasi, chin eritmalar, metallarning kotishmasini, geterogen sistemalarga esa dagal dispers sistemalar, aralashmalar va xokazolar misol bo’ladi.Gomogen sistemada boradigan (gomogen reaksiyalar) va geterogen sistemada boradigan (geterogen reaksiyalar) reaksiyalar bir birlaridan fark kiladi.Gomogen sistemada reaksiya sistemaning butun xajmi buyicha ketadi. Masalan, sulfat kislotasiga natriy tiosulfat eritmasi aralashtirilsa, butun xajmi buyicha oltingugurt xosil bo’lib, eritmaning loykalanishi kuzatiladi:

Geterogen sistemalarda esa, sistemani tashkil etuvchi fazalar sirtidagina reaksiya amalga oshadi. Masalan, metallning kislotada erishi:Bu reaksiya fakat metall sirtida sodir bo’ladi, chunki reaksiyaga kirishuvchi ikkala modda shu sirtda bir biri bilan tuknashadi.Gomogen reaksiya tezligi geterogen reaksiya tezligidan fark kiladi va ular xar xil aniklanadi. Gomogen reaksiyaning tezligi reaksiyaga kirishayetgan yoki xosil bulayetgan moddalardan birortasining konsentratsiyasini vakt birligi ichida uzgarishi bilan aniklanadi. Geterogen reaksiyaning tezligi esa vakt birligi ichida faza sirtining yuza birligida reaksiyaga kirishgan yoki xosil bo’lgan moddalarning mikdori bilan aniklanadi. Gomogen reaksiya tezligini matematik usulda kuyidagicha ifodalanadi.

V_gomogen = C/ t

Geterogen reaksiya tezligi: V_geterogen = n/S* t

Har qanday reaksiyaning tezligi reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiatiga, konsentrasiyasiga, haroratga, qattiq moddalarning sirt yuzasiga va maydalanish darajasiga, bosimga, katalizatorning ishtirok etish-etmasligiga bog'liq bo'ladi.

4 Reaksiyaga kirishayotgan moddalar konsentratsiyalarining 
ta’siri. A va В moddalar o'zaro kimyoviy reaksiyaga kirishishi uchun
ularning molekulalari (zarrachalari) bir-biri bilan to'qnashishi
 kerak. To'qnashuvlar qancha ko'p bo'lsa, reaksiya shuncha tez
 ketadi. Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentratsiyasi qancha 
yuqori bo'lsa, to'qnashuvlar soni shuncha ko'p bo'ladi. Shu
 mulohazalar va ko'p tajribalar ma’lumotlari asosida kimyoviy
 kinetikaning asosiy qonuni ta’riflangan; bu qonun reaksiya
tezligining reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasiga
 bog'liqligini belgilab beradi:

Kimyoviy reaksiyaning tezligi reaksiyaga kirishayotgan
 moddalar konsentratsiyalari ko‘paytmasiga proporsionaldir.

Reaksiyaning tezlik konstantasi k reaksiyaga kirishayotgan
 moddalarning tabiatiga va temperaturaga bog'liq, lekin moddalarning
konsentratsiyasiga bog'liq emas.

Reaksiya tezligini reaksiyaga kirishayotgan moddalarning 
konsentratsiyasi bilan bog'laydigan  tenglama reaksiyaning
kinetik tenglamasi deyiladi. Agar reaksiyaning kinetik tenglamasi 
tajriba yo'li bilan aniqlangan bo'lsa, u holda reaksiyaga kirishayotgan 
o'sha moddalarning boshqa konsentratsiyalardagi reaksiya tezligini
 shu tenglama yordamida hisoblab topish mumkin.

Temperaturaning ta’siri. Reaksiya tezligining temperaturaga 
bog'liqligi Vant-Goff qoidasi bilan aniqlanadi:

temperatura har 10° ga ko‘tarilganda ko‘pchilik reaksiyalarning tezligi 2—4 marta ortadi.

Vant-Goff qoidasi taqribiy bo‘lib, uni reaksiyaning tezligiga
 temperaturaning ta’sirini taxminiy baholash zarur bo‘lgandagina
 qo‘llash mumkin. Temperatura kimyoviy reaksiyaning tezligiga ta’sir
 etib, tezlik konstantasini oshiradi.

5 Anorganik kimyo fanidan ma’lumki, kimyoviy reaksiya tezligiga

har xil omillar ta’sir qiladi: reaksiyaga kirishayotgan moddalarning

tabiati; konsentratsiya; harorat; bosim; katalizator va

boshqalar.

Kimyoviy reaksiya tezligining konsentratsiyaga bog‘liqligini

birinchi marta N.N. Beketov o ‘rgangan.

Bu bog‘lanishni norvegiyalik olimlardan (1867-y.) Guldberg

va Vaage massalar ta’siri qonuni deb, quyidagicha ta’rifladilar:

kimyoviy reaksiya tezligi massalar ta ’siriga, ya ’ni reaksiyaga k i rishayotgan

moddalar konsentratsiyasiga to'g'ri proporsional

bog'langan.

6 Kimyoviy reaksiya sodir bo'lishi uchun zarrachalar o'zaro tuknashishi kerak. Molekulyar kinetik nazariyaga muvofiq, molekulalar orasida bo'ladigan tuknashishlar soni absolyut temperaturaning kvadrat ildiziga tugri proporsionaldir; shunng uchun 10°S da boradigan reaksiyani 20°S da utkazilsa tezlik taxminan 2% ortishi kerak edi. Ammo reaksiya tezligi temperaturaning kutarilishi bilan juda tez ortadi; temperatura 10°S kutarilganda tezlik 100-200 % ga ortadi. Undan tashqari ba'zi moddalar odatdagi temperaturada uzoq vaqt aralash xolda bulsa xam, ular orasida kimyoviy reaksiya sodir bo'lmaydi. Lekin aralashma kizdirilsa reaksiya ancha tez boradi. Bunda turli reaksiyalarning tezligi turlicha bo'ladi. Agar molekulalar orasida bo'ladigan xar qaysi tuknashish natijasida kimyoviy reaksiya borsa, barcha reaksiyalar xam tez sodir bo'lishi kerak edi. Bularning xammasi e'tiborga olinib, massalar ta'siri qonuniga kushimcha sifatida, aktivlanish nazariyasi deb ataladigan nazariya kiritildi. U nazariyaga binoan, molekulalar orasidagi bo'ladigan tuknashuvlar natijasida kimyoviy reaksiya vujudga kelavermaydi, faqat ortikcha energiyaga ega bo'lgan aktiv molekulalar orasidagi tuknashuvlar reaksiyani vujudga keltiradi. Bu nazariyani D.V.Alekseyev, S.Arrenius va boshqa olimlar rivojlantirgan.

7 Massalar ta'siri qonunidan foydalanib, konsentrasiyaning o'zgarishi bilan reaksiya tezligining o'zgarishini hisoblab topish mumkin.Reaksiya tezligiga haroratning ta'siri, Vant-Goff qoidasi. Haroratning ortishi, odatda reaksiya tezligining keskin ortishiga sabab bo'ladi. Reaksiya tezligining haroratga miqdoriy bog'liqligini Vant-Goff qoidasi bilan aniqlanadi: harorat har 10⁰C ga ko'tarilganda reaksiya tezligi 2-4 marta ortadi. Kimyoviy reaksiya tezligi, massalar ta'siri qonuni, Vant-Goff qoidasi, katalizatorlar, gomogen kataliz, geterogen kataliz, qaytar va qaytmas reaksiyalar, kimyoviy muvozanat, muvozanat konstantasi, Le-Shatelye prinsipi, muvozanatni siljishi.

8 Kimyoviy reaksiya – toʻgʻri va teskari reaksiyalar tezligi tenglashgan holat. Mac, N2+3H2 p±2NH3 reaksiyasida azotning vodorod bilan birikish (toʻgʻri reaksiya) tezligi ammiakning azot va vodorodga parchalanish (teskari reaksiya) tezligiga teng . K.m. sodir boʻlganda reaksiya goʻyoki toʻxtab qolgandek koʻrinadi, aslida ikkala reaksiya ham davom etadi, biroq bu reaksiyalarning biri ikkinchisining natijasini yoʻqqa chiqaradi. Mohiyatiga koʻra, K.m. dinamik muvozanatdir. Oʻzgarmas muhit (kislotali yoki asosli) va sharoitda (temperatura, bosim) reaksiyaga kirishayotgan moddalar konsentratsiyasining oʻzgarmasligi K.m.ning muhim belgisidir. K.m.ni oʻrganish nazariy tadqiqotlar va turli amaliy masalalarni hal qilishda katta ahamiyatga ega

9 Molekulalar  orasida  bo’ladigan  har  qanday  to’qnashish  natijasida kimyoviy reaksiya vujudga kelavermaydi. To’qnashishlarning juda kam qismi reaksiyani vujudga keltiradi. Aktivlanish  nazariyasida  shunday  deyiladi:  hamma  molekulalar 
orasida  bo’ladigan  to’qnashuvlar  natijasida  kimyoviy  reaksiya  vujudga kelavermaydi,  reaksiya  ortiqcha  energiyaga  ega  bo’lgan  aktiv molekulalar orasidagi to’qnashuvlar natijasida maydonga keladi. Ayni  reaksiya  amalga  oshishi  uchun  zarur  bo’lgan  eng  kichik qo’shimcha energiya miqdori aktivlanish energiyasideyiladi. Kimyoviy reaksiya tezligi aktiv va aktivmas molekulalar orasidagi nisbatga  bog’liq

10 KATALIZ (yun. katalysis — buzilish, parchalanish) — kimyoviy reaksiyalar tezligining baʼzi moddalar (katalizatorlar) taʼsirida oʻzgarishi. Katalizator reaksiyaga kirishuvchi modda (reagent)lar b-n bir qancha oraliq birikmalar hosil qilib, reaksiya nihoyasida miqdori va tarkibi oʻzgarmasdan ajralib chiqadi. Katalizator sifatida turli xil moddalar (gaz, suyuqliklar va qattiq moddalar) ishlatilishi mumkin. Reagentlar va katalizatorlarning fazaviy holatiga qarab katalitik jarayonlar, asosan, gomogen va geterogen Katalizga boʻlinadi. Bundan tashqari, mikrogeterogen, fermentativ katalitik jarayonlar ham mavjud. Gomogen Katalizda reagentlar bilan katalizator bir jinsli aralashma hosil qiladi. Reaksiya gaz yoki suyuq fazada boradi. Katalizator sifatida atomlar, ionlar, molekulalar ishtirok etishi mumkin. Bunday katalitik jarayon mexanizmini sharxlash uchun oraliq moddalar nazariyasi ishlab chiqilgan. Bu nazariyaga asosan, reagentlar katalizator bilan beqaror oraliq moddalar hosil qiladi. Soʻngra bu moddalar parchalanib katalizator qayta tiklanadi (regeneratsiya). Suyuq fazadagi kislotaasosli Kataliz mexanizmi reagentlar bilan katalizator oʻrtasidagi proton almashinishiga asoslangan. Mas: R-CH=CH2+HA -» R-CH2-CH2++A~ R-CH2-CHj+H+OH^R-CH2CH2OH+H+ N+ + A – > NA Gomogen katalitik jarayonning tezligi juda koʻp omillarga, xususan, reagentlar va katalizatorlar konsentratsiyasi, t-ra, bosim va aralashtirish darajasiga bogʻliq. Bu jarayonning asosiy kamchiligi mahsulot tarkibidan katalizatorni ajratib olish (tozalash) zarur boʻladi. Geterogen Katalizda katalizator sifatida qattiq moddalar ishlatiladi. Ularning sharsimon, granulasimon, spiralsimon va b. turlari maʼlum. Shuningdek, bu katalizatorlar tarkibiga koʻra, bir, ikki yoki koʻp komponentli, holatiga qarab oksidsimon, metallsimon boʻladi. Geterogen Kataliz baʼzan kontakt K. deb ham ataladi. Bu jarayon nihoyasida mahsulotdan (suyuq yoki fazadagi) katalizator oson ajratib olinadi. Shu sababli geterogen Kataliz sanoatda keng qoʻllaniladi. Mikrogeterogen Katalizda reaksiya suyuq fazada boradi, katalizator sifatida kolloid zarrachalar ishtirok etadi. Fermentativ Kataliz oʻsimlik yoki hayvon toʻqimalarida sodir boʻladi, bu reaksiyada katalizator sifatida kolloid holdagi oqsil zarrachalari — fermentlar xizmat qiladi. Baʼzi moddalar kimyoviy reaksiya tezligini susaytiradi yoki toʻxtatadi. Bunday moddalar antikatalizator yoki ingibitorlar deb ataladi. Bu holatni manfiy Kataliz deyiladi. Sanoatda, asosan, musbat Kataliz katta ahamiyatga ega. Katalizator qoʻllanganga bir vaqtda borishi mumkin boʻlgan parallel reaksiyalardan faqat birining tezligi ortadi. Boshqalari esa toʻxtaydi (selektiv Kataliz). Mas: [Ad] SN2—SN2 [Pd] [Si] K. jarayonida hosil boʻladigan oraliq kompleks birikmalar bilan dastlabki moddalar energiyasi orasidagi farq aktivlanish energiyasi deyiladi. Kimyoviy reaksiyalar tezligi, asosan, shu energiyaning mikdoriga bogʻliq boʻlib, unga teskari proporsionaldir. Katalitik jarayonning aktivlanish energiyasi qancha kam boʻlsa, reaksiya tezligi shuncha yuqori boʻladi. Kataliz jarayonida qoʻllaniladigan katalizatorning roli kimyoviy reaksiyalar aktivlanish energiyasini kamaytirishdan iborat boʻlib, buning natijasida reaksiya yoʻlini oʻzgartiradi yoki uni zanjirsimon mexanizmga oʻtkazadi. Kataliz borish mexanizmiga qarab, asosan, ikkiga boʻlinadi: kislota-asos katalizi va oksidlanish-qaytarilish katalizi. Kislota-asos Katalizda kislota-asoslar katalizator boʻladi. Bu reaksiyalarda proton almashinishi roʻy beradi, yaʼni proton katalizatordan reagentga yoki, aksincha, reagentdan katalizatorga oʻtadi. Kataliz jarayoni keyingi bosqichda polimerlanish, izomerlanish: kreking jarayonlari alyuminiy silikat taʼsirida shu kislotaasos katalizi mexanizmi bilan boradi. Oksidlanish-qaytarilish katalizida metall, metall oksidlari, tuzlar katalizator boʻlib xizmat qiladi. Bunday Katalizda elektron almashadi, elektron katalizatorlardan reagentga yoki, aksincha, reagentdan katalizatorga oʻtadi. Shunday qilib, ok-sidlanish — qaytarilish jarayoni sodir boʻladi. Maʼlum katalizator yoki katalizatorlar guruhi kimyoviy reaksiyaning maʼlum yoʻnalishinigina oʻzgartiradi, tezlatadi, xolos. Shunga koʻra, muayyan reaksiya uchun katalizator tanlash amaliy ahamiyatga ega boʻlgan asosiy va muhim vazifadir. Hoz. vaqtda Katalizning umumlashgan yagona nazariyasi mavjud boʻlmasada, uning baʼzi tomonlarini eʼtiborga olgan ayrim nazariyalar bor. Rus kimyogarlari N. I. Kobozevning faol ansambl, A. A. Balandinning multiplet Katalizning elektron va zanjir nazariyalari shular jumlasidandir.