Kimyoviy kinetika va Kimyoviy reaksiya

Kimyoviy kinetika

vaqt o'tishi bilan kimyoviy reaktsiyalarning qonuniyatlarini o'rganadigan kimyo bo'limi.

Kimyoviy reaksiyaning elementar bosqichi

Kimyoviy reaksiya jarayonida mavjud kimyoviy bog'lanishlar uzilib, yangilari hosil bo'ladi. Bunday jarayonni amalga oshirish uchun quyidagilar zarur:

reaksiyaga kirishuvchi zarralarning (atomlar, ionlar, molekulalar) to'qnashuvi;
reaksiyaga kirishuvchi zarralar uchun yetarli energiya zaxirasining mavjudligi;
kosmosda reaksiyaga kirishuvchi zarralarning optimal o'zaro joylashishi.
Kimyoviy reaksiya sodir bo'lishi uchun etarli energiyaga ega ikki yoki undan ortiq zarrachalar to'qnashishi kerak. Bunday holda, elektron qobiqlarning elektrostatik repulsiyasi engib o'tiladi, bu kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishi uchun zarur bo'lgan aloqa darajasini ta'minlaydi.

Qoida tariqasida, kimyoviy reaktsiya bir necha bosqichda yoki bosqichlarda davom etadi.

Kimyoviy reaksiyaning elementar bosqichi

yangi mahsulot yoki oraliq birikma (oraliq) hosil bo'lishiga olib keladigan kimyoviy bog'lanishlarning yagona shakllanishi yoki yorilishi.

Bosqichlar soniga ko'ra barcha kimyoviy reaktsiyalar oddiy va murakkab bo'linadi.

Reaksiyaga kirishuvchi zarrachalarning bir marta toʻgʻridan-toʻgʻri toʻqnashuvi (bir elementar bosqich) natijasida sodir boʻladigan reaksiya oddiy deb ataladi.

Agar yakuniy mahsulot oraliq mahsulot hosil bo'lishi bilan davom etadigan bir necha elementar bosqichlar natijasida hosil bo'lsa, reaktsiya murakkab deb ataladi.

Molekulyarlik tushunchasi va kimyoviy reaksiya mexanizmi

Kimyoviy reaksiyaning elementar bosqichlarini tasniflashda molekulyarlik tushunchasidan foydalaniladi. Elementar aktdagi zarrachalar soniga qarab reaksiyalar quyidagilarga bo'linadi:

monomolekulyar - elementar aktda bitta zarrachaning o'zgarishi sodir bo'ladi;

bimolekulyar - ikkita zarracha to'qnashganda elementar harakat amalga oshiriladi;
trimolekulyar - elementar harakat uchta molekulaning bir vaqtning o'zida to'qnashuvi bilan amalga oshiriladi; bu elementar reaksiyalarning eng kam uchraydigan turi.
Masalan, yorug'lik ta'sirida xlor molekulasining parchalanish reaktsiyasi monomolekulyar reaktsiyaga misol bo'ladi:

Bimolekulyar reaksiyaga misol sifatida azot oksidining (IV) dimerlanishini keltirish mumkin:

Trimolekulyar reaktsiyaga misol sifatida azot oksidi (II) ning xlor bilan reaksiyasi odatda berilgan:

Ko'pgina kimyoviy reaktsiyalar murakkab va bir necha elementar bosqichlarni o'z ichiga oladi. "Molekulyarlik" tushunchasi murakkab reaktsiyalar uchun qo'llanilmaydi - murakkab reaktsiyaning har bir elementar bosqichi o'z molekulyarligiga ega.

Murakkab kimyoviy reaksiya tezligi faqat uning bosqichlaridan birining tezligiga bog'liq bo'lishi mumkin. Bu bosqich cheklovchi bosqich deb ataladi. Tezlikni cheklash bosqichi butun reaksiya tezligini belgilaydi.

reaktsiya mexanizmi

kimyoviy reaksiya jarayonida yuzaga keladigan elementar bosqichlar majmui.

Mexanizmga ko'ra murakkab reaktsiyalar ketma-ket, parallel, zanjirli va konjugatlarga bo'linadi.

Ketma-ket reaktsiyalar
Bir elementar bosqichning mahsulotlari boshqasi uchun boshlang'ich reagent bo'lib xizmat qiladigan reaktsiyalar. Ketma-ket reaksiyalarda tezlikni cheklovchi bosqich eng sekin elementar bosqichdir.

Tert-butil bromidning gidroksidi suvli eritmasi bilan o'zaro ta'siri ketma-ket reaktsiyaga misol bo'ladi:

Birinchi bosqichda organik molekula ionlarga parchalanadi:

Ikkinchi bosqich - kationning gidroksid ioni bilan o'zaro ta'siri:

Ketma-ket reaktsiyalarning alohida holati zanjirli reaktsiyalardir.

zanjir reaktsiyalari

dastlabki reaktivlar oraliq faol zarrachalar (radikallar) hosil bo'lishi bilan transformatsiyalar zanjiriga kiradigan reaktsiyalar. Ushbu turdagi reaktsiyalarning xususiyati erkin radikallar ishtirokidagi elementar bosqichlarning takroriy takrorlanishidir.

Zanjir reaktsiyasi bir necha bosqichlarni o'z ichiga oladi:

zanjirning kelib chiqishi;
zanjirning davom etishi (rivojlanishi);
zanjir uzilishi.
Qizdirilganda gazsimon xlor va vodorodning o'zaro ta'siri misolida zanjir reaktsiyasini ko'rib chiqing:

Birinchi bosqichda erkin xlor radikallari hosil bo'ladi (zanjir boshlanishi)

Olingan radikallar vodorod molekulalari bilan o'zaro ta'sir qiladi:

Olingan vodorod radikallari, o'z navbatida, ajratilmagan xlor molekulalari bilan reaksiyaga kirishadi:

Bu ikki reaksiya juda ko'p marta takrorlanishi mumkin; birgalikda ular zanjirning rivojlanish bosqichini tashkil qiladi.

Zanjirni tugatish bosqichida radikallar bir-biri bilan to'qnashuvi natijasida yo'qoladi:

Parallel reaktsiyalar

bir xil reaktivlardan bir vaqtning o'zida bir nechta turdagi mahsulotlar hosil bo'ladigan reaktsiyalar. Parallel reaksiyalarning tezlikni cheklovchi bosqichi ularning eng tezi hisoblanadi.

Parallel reaktsiyaning klassik misoli, masalan, toluolning nitrlanishi, bu jarayon davomida orto va para hosilalari bir vaqtning o'zida hosil bo'ladi.

Tegishli reaktsiyalar
ikkita reaksiya, ulardan biri faqat ikkinchisi sodir bo'lganda sodir bo'lishi mumkin. Bu odatda bitta reaksiyaning oraliq mahsuloti uning konjugat reaktsiyasi uchun boshlang'ich reaktiv bo'lishi bilan bog'liq.

Ma'lumki, benzol vodorod peroksidning suvli eritmasi bilan reaksiyaga kirishmaydi. Biroq, temir (II) tuzi qo'shilganda, reaktsiya davom etadi:

Keyinchalik, fenol hosil bo'lishining radikal reaktsiyasi davom etadi:

Shunday qilib, temir (II) ionlarining oksidlanish reaktsiyasi va benzolning vodorod peroksid bilan oksidlanish reaktsiyasi konjugatdir.

Gomogen va geterogen reaksiyalar

Reaksiyalarning tezligi haqidagi savolni ko'rib chiqishda bir jinsli va geterogen reaktsiyalarni farqlash kerak. Faza tushunchasi bu tushunchalar bilan chambarchas bog'liq.

Bosqich
tizimning boshqa qismlaridan interfeys orqali ajratilgan qismi, u orqali o'tayotganda xususiyatlar keskin o'zgaradi, lekin fazaning o'zida intensiv xususiyatlar doimiy bo'lib qoladi yoki sakrashlarsiz silliq o'zgaradi.