Etilatsetatning sovunlanish reaksiyasi tezlik konstantasi va aktivlanish energiyasini aniqlash

Etilatsetatning sovunlanish reaksiyasi tezlik konstantasi va aktivlanish energiyasini aniqlash

Kimyoviy reaksiyalar gomogen va geterogen reaksiyalarga bo’linadi. Gomogen reaksiyalarda reaksiyaga kirishiyotgan moddalar bilan reaksiya natijasida hosil bo’ladigan moddalar fazasi bir xil – suyuq yoki gaz holatda bo’ladi. Geterogen reaksiyalarda ta’sirlashadigan moddalar har xil fazada bo’ladi va kimyoviy reaksiya shu fazalar chegarasida sodir bo’ladi.

Kimyoviy reaksiyaning tezligi konsentratsiya, temperatura, katalizator kabi omillarga bog’liq. Ammo bu omillar gomogen va geterogen kimyoviy reaksiyalar tezligiga turlicha ta’sir qiladi. Shuning uchun reaksiya tezligini o’rganishda har doim bu ikki xildagi kimyoviy jarayon orasidagi farq hisobga olinadi.

Gomogen kimyoviy reaksiya tezligiga juda katta ta’sir ko’rsatadigan omillardan biri reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentratsiyasidir. Kimyoviy reaksiya tezligining vaqt birligi ichida o’zgarishi reagentlar konsentratsiyasining o’zgarishi birgalikda sodir bo’ladi. Odatda o’rtacha va haqiqiy reaksiya tezligi farqlanadi. Kimyoviy reaksiya tezligi vaqt birligi ichida reaksiyaga kirishayotgan moddalar yoki reaksiya natijasida hosil bo’layotgan moddalar miqdorining ogarishi bilan o’lchanadi. Bunda konsentratsiyani mol/l da, vaqtni sekundlarda ifodalash qabul qilingan.

Reaksiyaning o’rtacha tezligi deb, vaqt oralig’ida reaksiyaga kirishayotgan moddalar konsentratsiyasining kamayishi yoki mahsulot konsentratsiyasi ortishining shu o’tgan vaqtga bo’lgan nisbatiga aytiladi.

Agar reaksiyaga kirishayotgan moddaning konsentratsiyasini t₁ vaqtda c₁ kattalik, t₂ vaqtda esa c₂ kattalik bilan belgilasak, unda reaksiyaning o’rtacha tezligi quyidagi tenglik bilan ifodalanadi:

Haqiqiy reaksiya tezligi reaksiyaga kirishayotgan modda konsentratsiyasining juda kichik vaqt ichida o’zgarishidir. Uni quyidagi tenglama bilan ifodalash mumkin:

Manfiy ( – ) ishora yuqoridagi tenglama bo’yicha reaksiyaga kirishayotgan moddalar konsentratsiyasining kamayishini, shuningdek, reaksiya tezligining ham kamayib borishini ko’rsatadi.

Kimyoviy reaksiya tezligining ta’sirlashuvchi moddalarning konsentratsiyaga bog’liqligini A + B ↔ C tenglama uchun quyidagi tenglik bilan ifodalash mumkin:

 = K [A][B]

Bunda [A] va [B] – reaksiyaga kirishayotgan moddalrning konsentratsiyalari; K – proporsionallik koeffitsiyenti. Proporsionallik koeffitsiyenti reaksiyaga kirishayotgan moddalarning konsentratsiyasiga bog’liq emas. Uni reaksiyaning tezlik konstantasi deb ham ataladi.

Reaksiyaning tezlik konstantasi reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiatiga, temperaturaga hamda katalizatorga bog’liq.

Kimyoviy reaksiya tezligining konstantasi A va B modda molekulalarining qancha miqdori kimyoviy ta’sirlashganini ko’rsatadi. Agar reaksiya mahsuloti A moddaning 1 ta molekulasidan, B moddaning ham 1 ta molekulasidan hosil bo’lsa, u holda reaksiyaning tezligi A va B moddalarning konsentratsiyasiga proporsional bo’ladi. Agar kimyoviy jarayonda bir vaqtda 2 yoki 3 ta bir xil molekulalar to’qnashsa, u holda reaksiyaning tezligi bu moddalar konsentratsiyasining kvadratiga yoki kubiga to’g’ri proporsional bo’ladi. Qatnashayotgan molekulalar soniga qarab reaksiyalar monomolekulyar, bimolekulyar, trimolekulyar va hokazo bo’lishi mumkin.

Uch yoki undan ko’p molekulalarning to’qnashish ehtimolligi 2 ta molekulaning to’qnashishiga nisatan kam uchraydi. Shuning uchun trimolekulyar reaksiyalarning ehtimolligi bimolekulyar reaksiyalarga nisbatan kam. Agar reaksiyada 3 tadan ortiq molekula qatnashsa, u hoda reaksiya bosqichma-bosqich boradi. Har bir bosqichda 1-2 ta molekula qatnashadi. Reaksiya tezligi va reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasining bog’liqligi tenglamasiga muvofiq birinchi, ikkinchi va uchinchi tartibli reaksiyalarga bo’linadi. Reaksiyaning tartibi uning molekulyarligi bilan hamma vaqt ham to’g’ri kelmaydi. Monomolekulyar reaksiyalar, ya’ni qandaydir moddaning faqatgina 1 molekulasini hosil qilishga qaratilgan reaksiyalar uchun reaksiya tezligi shu vaqtdagi modda konsentratsiyasiga proporsional bo’ladi va quyidagicha ifodalanadi:

, (1)

bu yerda a – moddaning boshlang’ich konsentratsiyasi; x – hosil bo’lgan modda konsentratsiyasi; a-x – qandaydir vaqt oralig’ida sarflangan boshlang’ich modda konsentratsiyasining o’zgarishi.

Birinchi tartibli reaksiyalarning o’rtacha kimyoviy tezlik konstantasi quyidagiga teng:

, (2)

Reaksiyaning istalgan holatida tajribada olingan natijalar asosida tenglamaning o’ng tomoni yechimidan tezlik konstantasining bir xil qiymati kelib chiqadi.

Bimolekulyar reaksiyaning tezligi ikkita reagentning konsentratsiyasi ko’paytmasiga proporsional bo’ladi:



a va b – A va B moddalarning boshlang’ich konsentratsiyalari; x –vaqt (t) davomida reaksiyaga kirishgan moddaning mol miqdori.

Birinchi holatdagi kabi ikkinchi tartibli reaksiyalar uchun tezlik konstantasi quyidagi ifodaga teng bo’ladi:

, (3)
Agar bimolekulyar reaksiyada boshlang’ich moddalardan birining konsentratsiyasi boshqa moddaning konsentratsiyasidan ko’p bo’lsa, reaksiya vaqtida ortiqcha miqdorda olingan moddaning konsentratsiyasi amalda doimiy qoladi. Shuning uchun konsentratsiyaning doimiyligi bilan reaksiyaning tezlik konstantasini birlashtirib, yagona konstanta hosil qilish mumkin. Bunda birinchi tartibli reaksiyaning tezlik konstantasi (2) tenglamasiga o’xshagan ifoda olinadi. Shunga ko’ra ta’sirlashadigan moddalarning biridan ortiqcha miqdorda olinganda boradigan bimolekulyar reaksiyalar uchun tezlik konstantasini birinchi tartibli reaksiya uchun berilgan (2) tenglamadan hisoblab topish mumkin. Bunday reaksiyalarni psevdomolekulyar reaksiyalar deb atash qabul qilingan.

Shuni ta’kidlash joizki, ko’pgina reaksiyalar bir necha oraliq bosqichlar bilan boradi va reaksiya tartibi juda kam hollarda reaksiyaga kirishadigan molekulalar miqdoriga to’g’ri keladi. Murakkab reaksiyaning umumiy tezligini reaksiyaning sekin boradigan bosqichi tezligi bilan aniqlash mumkin.

Yuqorida aytilganidek, gomogen reaksiyalarning tezligi temperaturaga bog’liq. Bu bog’liqlikni Vant-Goff qonuni bilan ifodalash mumkin: temperatura har 10C ga ko’tarilganda gomogen reaksiyaning tezligi 2-4 marta ortadi. Temperatura har 10C ga ko’tarilganda reaksiya tezligining necha marta ortganligini ko’rsatadigan songa reaksiya tezligining temperatura koeffitsiyenti (γ) deyiladi. γ indeksidagi 10 konstantaga to’g’ri keladigan temperaturani ifodalaydi:

(4)

Kimyoviy reaksiya tezligining temperaturaga bog’liqligini Arrenius tenglamasi bilan aniqroq ifodalash mumkin:

(5)

bu yerda, K – reaksiya tezligining konstantasi; R – universal gaz doimiysi; T – absolyut temperatura; E – aktivlanish energiyasi.