Kinetika: Kmyoviy reaksiyalarning tezliklari va mexanizmlari

16.1 bo‘limga xulosa

• 
  Kimyoviy kinetika reaksiya tezligini, vaqt mobaynida konsentratsiyaning o‘zgarishini o‘rganadi.
  
• 
  Berilgan sharoitlarda har bir reaksiya o‘zining tezligiga ega.
  
• 
  Reagent molekulalari orasidagi to‘qnashuv chastotasini orqali konsentratsiya reaksiya tezligiga ta’sir ko‘rsatadi.
  
• 
  Reagentlar qanday aralasha olishini aniqlash orqali fizik holat tezlikka ta’sir ko‘rsatadi.
  
• 
  Reagent molekulalari orasidagi to‘qnashuv chastotasini va energiyasiga ta’sir qilish orqali temperatura tezlikka ta’sir qiladi.
  

16.2 Reaksiya tezligining ifodalanishi Tezlik bu o‘zgaruvchining vaqt birligi ichida o‘zgarishidir. Masalan, biz yugiruvchining boshlang‘ich joyi x1 ni t1 o‘lchasak va oxirgi joyi x2 ni t2 da o‘lchasak, unda o‘rtacha tezlik quyidagi ko‘rininshga keladi: Reaksiyaning tezligi uchun biz reagentlarning yoki mahsulotlar konsentratsiyalarining vaqt birligi ichida o‘lchaymiz. A→V umumiy reaksiya uchun boshlang‘ich modda konsentratsiyasinin (A1) t1 vaqtda o‘lchaymiz, so‘ngra bir qancha muddat reaksiya amalga oshishi uchun qo‘yib beramiz va so‘nggida zudlik bilan so‘nggi konsentratsiyani (A2) ni t2 vaqtda o‘lchaymiz. Konsentratsiyalar farqini vaqt farqiga bo‘lsak tezlikni olamiz: Ifodada manfiy ishora turishiga sabab reaksiya tezligi musbat qiymatga ega bo‘lishi kerak, sababi A2 ning konsentratsiyasi A1 ga nisbatan kamroq (chunki A modda kamaymoqda) va ular bir-biridan ayirilganda manfiy ishora kelib chiqadi. Kvadrat qavslar [ ] konsentratsiya mol bo‘lingan litrda ifodalanishini bildiradi. Masalan, [A] A ning mol/l dagi ifodasi bo‘lib, tezlik esa quyidagicha bo‘ladi: (16.1) Tezlik uchun reaksiya birligi bu mol bo‘lingan litr va sekund (mol/l*s) va bu erda vaqt o‘zgarishi mumkin (minutlar, yillar va x.k.). Agar biz reaksiya tezligini mahsulot V konsentratsiya orqali ifodalamoqchi bo‘lsak, aniqlanadiki, V2 ning konsentratsiyasi V1 dan har doim kattaroq bo‘ladi. SHu sababdan, mahsulot konsentratsiyasining farqi musbat va tezlik unda quyidagi ko‘rinishga keladi: (Odatda musbat ishora borligi bilinadi va yozilmaydi). O‘rtacha, oniy va boshlang‘ich reaksiya tezliklari Ko‘p hollarda reaksiya amalga oshayotganida tezlik o‘zgaradi. Misol uchun gaz fazasidagi etilen va ozon orasidagi qaytar reaksiyani olaylik (smog hosil bo‘lishidagi reaksiyalardan biri): C2H4(g)+ O3(g) = C2H4O(g) + O2(g) Reaksiya tenglamasidan ko‘rinib turibdiki, har bir reaksiyaga kirishayotgan S2N4 molekulasiga O3 molekulasi to‘g‘ri keladi. SHu sababdan, [O3] va [S2N4] bir vaqtning o‘zida kamayadi:

16.1 jadval. O3 konsentratsiyasining S2N4 bilan reaksiya natijasida, turli vaqtlarda, 303 K da o‘zgarishi.

Ma’lum [O3] konsentratsiya bilan 30^0S (303 K) da reaksiyani boshlaymiz va S2N4 qo‘shilgandan so‘ng [O3] ni 10.0 s intervallarda oshirib boramiz va 16.1 jadvaldagi ma’lumotlarga va 16.3 rasmda [O3] ning grafigiga ega bo‘lamiz. Bunda muhimi shuki: 16.3 rasmdagi egri chiziq tezlik o‘zgarishini bildiradi (tekis chizik esa tezlik konstantaligini bildiradi) Reaksion jarayon mobaynida tezlik tushishining sababi grafikda biz O3 konsentratsiyasini ifodalaymiz, u esa vaqt o‘tgan sari kamayib boradi va kam molekulalar S2N4 bilan to‘qnashadi, shu tufayli reaksiya tezligi kamayadi. Rasmda uch turdagi reaksiya tezliklari keltirilgan: o‘rtacha tezlik. Umumiy berilgan vaqt mobaynida, grafikda chizikning bosh va oxirgi uchlarini tutashtiruvchi, o‘zgarishdir. 60.0 s mobaynidagi o‘rtacha tezlikni topish uchun konsentratsiyalar farqini ushbu vaqtga bo‘lamiz (16.3 rasm. a chiziq). mol/l*s demak, o‘rtacha tezlik har bir sekundda mol/l*s ga o‘zgaradi. Ammo, masalan siz kichik masofalarga mashina xaydayotganingizda tezlik o‘rtacha tezlikdan yuqori yoki quyi bo‘lishi mumkin. SHunga ko‘ra, O3 ning o‘rtacha tezligi turli vaqtlarda turlicha bo‘ladi va o‘rtacha tezlikdan katta va kichik bo‘lishi mumkin. Masalan, 0.0 s va 10.0 s orasidagi birinchi 10.0 s bo‘yicha o‘rtacha tezlikni hisoblaymiz: mol/l*s va, ohirgi 10.0 s, 50.0 s va 60.0 s orasidagi, uchun o‘rtacha tezlikni hisoblaymiz: mol/l*s boshlang‘ich reaksiya tezligi oxirgi reaksiya tezligidan 6 barobar tezroq ekan. 16.3 –rasm. O3 va S2N4 orasidagi reaksiyaning uch xil reaksion tezliklari