Kirish II. Asosiy qism

Kirish: qaytar reaksiyalar va kimyoviy muvozanat

Qaytar reaksiyalarda bir vaqtning oʻzida ham toʻgʻri reaksiya, ham teskari reaksiya ketishi mumkin. Koʻpchilik reaksiyalar nazariy jihatdan qaytar reaksiyalar hisoblanadi. Baʼzi reaksiyalar esa reaksiya mahsuloti va reagenti xossalariga koʻra orqaga qaytmaydi, yaʼni qaytmas reaksiyalar hisoblanadi. Qaytar reaksiyalarni tenglashtirishda 2 ta qarama-qarshi yarim yoy (⇋⇋\leftrightharpoons) belgisidan foydalanamiz. Bu belgi bizga reaksiya ham mahsulot tomonga (toʻgʻri reaksiya), ham chap tomonga (teskari reaksiya) ketishi mumkinligini koʻrsatadi. Qaytar reaksiyani azot tetraoskiddan (N2O4N2​O4​start text, N, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 4, end subscript) azot dioksidi (NO2NO2​start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript) hosil boʻlishi misolida koʻrib chiqamiz:
N2O4(�)⇋2NO2(�)N2​O4​(g)⇋2NO2​(g)start text, N, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 4, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis, \leftrightharpoons, 2, start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis
Tasavvur qiling, rangsiz gaz boʻlgan N2O4(�)N2​O4​(g)start text, N, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 4, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis moddasidan maʼlum miqdorini ogʻzi yopiq shisha idishga xona temperaturasida joylashtirildi. Soʻngra uni kuzatsak, maʼlum vaqtdan soʻng shisha idishdagi gaz rangi oʻzgarib sargʻish rangga kiradi va yana vaqt oʻtgan sari rangi toʻqlashib boradi. Ushbu jarayonda NO2NO2​start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript va N2O4N2​O4​start text, N, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 4, end subscript konsentratsiyalarining oʻzgarishini quyidagi grafik orqali koʻrishingiz mumkin.

Y oʻqida konsentratsiya va x oʻqidagi vaqt. Azot dioksidining konsentratsiyasi noldan boshlanadi va vaqt oʻtishi bilan muvozanat konsentratsiyasiga yetgunicha oshib boradi. Azot qoʻsh oksidining dastlabki konsentratsiyasi muvozanat konsentratsiyasiga yetgunicha kamayib boradi. Muvozanat qaror topgandan soʻng, vaqt oʻtishi bilan azot dioksidi va azot qoʻsh oksidining konsentratsiyalari oʻzgarmaydi.
NO2NO2​start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript va N2O4N2​O4​start text, N, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 4, end subscript ning bir-biriga aylanish reaksiyasining konsentratsiya va vaqtga bogʻliqlik grafigi. Punktir chiziq bilan koʻrsatilgan soha 2 ta moddaning ham konsentratsiyasi oʻzgarmas va reaksiyada muvozanat qaror topgan sohadir. Rasm Graph modified OpenStax Chemistryʼdan olingan, CC BY 4.0.
Dastlab idishda faqat N2O4N2​O4​start text, N, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 4, end subscript bor edi va NO2NO2​start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript ning konsentratsiyasi 0 M ga teng edi (yaʼni idishda NO2NO2​start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript yoʻq). N2O4N2​O4​start text, N, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 4, end subscript gazi NO2NO2​start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript ga aylanib borgan sari N2O4N2​O4​start text, N, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 4, end subscript ning konsentratsiyasi kamayib boradi va aksincha NO2NO2​start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript ning konsentratsiyasi oshib boradi. Buni grafikda ham koʻrishimiz mumkin. Qizil chiziq NO2NO2​start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript ning konsentratsiyasini ifodalaydi. Qizil chiziq pastdan koʻtarilib maʼlum nuqtaga yetganda toʻxtaydi va doimiy holatga keladi. Koʻk chiziq esa N2O4N2​O4​start text, N, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 4, end subscript ning konsentratsiya oʻzgarishini ifodalaydi. Koʻrib turganingidek, koʻk chiziq borgan sari pasayib maʼlum nuqtaga yetganda doimiy holatga oʻtadi. NO2NO2​start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript va N2O4N2​O4​start text, N, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 4, end subscript larning konsentratsiyalari oʻzgarmas holatga kelganda reaksiyada muvozanat qaror topadi.
Barcha muvozanatda turgan reaksiyalarda ham toʻgʻri reaksiya, ham teskari reaksiya bir xil tezlikda sodir boʻladi. Toʻgʻri va teskari reaksiya tezliklari bir xil boʻlgani sababli reaktivlar va mahsulotlar konsentratsiyasi doimiydir. Unutmang!!! Muvozanat qaror topganda reaksiyalar toʻxtamaydi, balki davom etib turadi. Bunda qancha reagent reaksiyaga kirishsa, shuncha reagent hosil boʻladi (teskari reaksiya hisobiga!). Shuning uchun kimyoviy muvozanat dinamik muvozanat (harakatdagi muvozanat) deb ham ataladi.
Muvozanatda turgan reaksiyaning barcha komponentlarining muvozanat konsentratsiyalaridan foydalanib muvozanat doimiysi (�cKc​K, start subscript, start text, c, end text, end subscript) ini aniqlay olamiz. �cKc​K, start subscript, start text, c, end text, end subscript baʼzan �MKM​K, start subscript, start text, M, end text, end subscript yoki �KK kabi yoziladi. Indeksdagi ccstart text, c, end text konsentratsiyani ifodalaydi, chunki muvozanat doimiysi topilishida muvozanatda turgan reaksiyaning komponentlarining aniq bir temperaturadagi molyar konsentratsiyasi (molllmol​start fraction, start text, m, o, l, end text, divided by, start text, l, end text, end fraction) dan foydalaniladi. Muvozanat doimiysi muvozanatdagi reaksiyaning reagentlari va mahsulotlarining konsentratsiyalari nisbatini ifodalaydi. Yaʼni bu nisbat bizga reaksiya olib boriladigan idishda mahsulotlar yoki reagentlar miqdori bir-biriga nisbatan koʻpligini koʻrsatib beradi. Shuningdek, muvozanat doimiysi ( �cKc​K, start subscript, start text, c, end text, end subscript) dan sistema muvozanatga kelgan-kelmaganini aniqlashda ham foydalaniladi.

�cKc​K, start subscript, start text, c, end text, end subscript qanday hisoblanadi?

Quyida muvozanatda turgan qaytar reaksiya berilgan:
aA+bB⇋cC+dDaA+bB⇋cC+dDstart text, a, A, end text, plus, start text, b, B, end text, \leftrightharpoons, start text, c, C, end text, plus, start text, d, D, end text
Agar reaksiyada qatnashuvchi har bir moddaning molyar konsentratsiyasini bilsak, quyidagi bogʻliqlik orqali �cKc​K, start subscript, start text, c, end text, end subscript ni qiymatini topa olamiz.
�c=[C]c[D]d[A]a[B]bKc​=[A]a[B]b[C]c[D]d​K, start subscript, start text, c, end text, end subscript, equals, start fraction, open bracket, start text, C, close bracket, end text, start superscript, start text, c, end text, end superscript, start text, open bracket, D, close bracket, end text, start superscript, start text, d, end text, end superscript, divided by, open bracket, start text, A, end text, close bracket, start superscript, start text, a, end text, end superscript, open bracket, start text, B, end text, close bracket, start superscript, start text, b, end text, end superscript, end fraction
Bu yerda [C][C]open bracket, start text, C, close bracket, end text va [D][D]start text, open bracket, D, close bracket, end text reaksiya mahsulotlarining muvozanat konsentratsiyasi; [A][A]open bracket, start text, A, end text, close bracket va [B][B]open bracket, start text, B, end text, close bracket reagentlarning muvozanat konsentratsiyasi; aastart text, a, end text, bbstart text, b, end text, ccstart text, c, end text va ddstart text, d, end text lar esa reaksiyani tenglashtiruvchi stexiometrik koeffitsiyentlardir. Odatda molyar konsentratsiyadan foydalaniladi. Molyar konsentratsiyaning birligi molllmol​start fraction, start text, m, o, l, end text, divided by, start text, l, end text, end fraction dir.

Ranglari turlicha boʻlgan 5 ta shisha ampula. Eng chapdagi shisha idish muzlagan va rangsiz. Ikkinchisida toʻq sariq suyuqlik va gaz bor. Uchinchi, toʻrtinchi va beshinchi ampulalarda suyuqlik va gazning rangi rangi tobora toʻqlashib boryapti.
Azot tetraoksid azot dioksid bilan muvozanatda turibdi. Azot tetraoksid rangsiz suyuqlik yoki gaz, azot dioksid esa qoʻngʻir rangli gaz. Muvozanat doimiysi va muvozanat konsentratsiyalari temperaturaga bogʻliq! Ampulalarning temperaturalari (chapdan oʻngga): -196 ∘∘degreesC, 0 ∘∘degreesC, 23 ∘∘degreesC, 35 ∘∘degreesC va 50 ∘∘degreesC. Rasm Wikimedia Commonsʼdan olingan, muallif: Eframgoldberg, CC BY-SA 3.0.
�cKc​K, start subscript, start text, c, end text, end subscript ni hisoblayotganda quyidagi muhim qoidalarni esda saqlash talab etiladi:

• 
  �cKc​K, start subscript, start text, c, end text, end subscript maʼlum bir reaksiya uchun faqat ayni bir temperaturadagina oʻzgarmasdir. Temperatura oʻzgarsa, �cKc​K, start subscript, start text, c, end text, end subscript ham boshqa qiymatga oʻzgaradi.
  
• 
  Qattiq moddalar va erituvchilar qatoriga kiruvchi moddalar muvozanat tenglamasida ifodalanmaydi.
  
• 
  �cKc​K, start subscript, start text, c, end text, end subscript darsliklarda odatda birliksiz holatda ishlatiladi.
  
• 
  �cKc​K, start subscript, start text, c, end text, end subscript ning aniq qiymatini aniqlash uchun muvozanatda turgan reaksiya koeffitsiyentlar yordamida tenglashtirilgan boʻlishi kerak. Bunda koeffitsiyentlar oʻzaro qisqarmaydigan butun sonlar boʻlishi shart.