V – Ma’ruza. Kimyoviy kinеtika va kimyoviy muvozanat

Katalizator ta`siri. Katalitik reaksiyalar.
Shunday reaksiyalar borki, agar ikkala asosiy dastlabki moddalar (A + V) 
o`zaro ta`sir ettirilsa, ular o`zaro ta`sirlashmaydilar. Chunki, ular o`rtasida 
boruvchi reaksiyaning aktivlanish energiyasi E
akt
> 120 kj/mol. Lekin, bu 
sistemaga uchinchi (K) modda kiritilsa (A + B + K) aralashmada juda tezlik bilan 
reaksiya boradi, AV - modda hosil bo`ladi va K moddasi o`zgarishsiz ajralib 
chiqadi: A+B+K 
AB+K.
Bu keltirilgan misoldan ko`rinib turibdiki, reaksiyalar tezligi asosiy 
moddalardan tashqari uchinchi modda ishtirokiga ham bog`liq ekan. Bunday 
moddalar katalizatorlardir.
Katalizator - reaksiyaga kirishib, reaksiya tezligini o`zgartirib, reaksiyadan 
so`ng o`zgarishsiz ajralib chiqadigan kimyoviy moddalardir.
Katalizator ishtirok etadigan reaksiyalar katalitik reaksiyalar deyiladi.
Katalizator ta`sirida reaksiya tezligini o`zgarish hodisasi kataliz deb aytiladi.
Katalizatorlar ikki xil bo`ladi: Ijobiy katalizator, ya`ni reaksiya tezligini 
oshiruvchi moddalar. Ingibitorlar - reaksiya tezligini sekinlashtiruvchi katalizator 
moddalar. Ingibitorlar, Fe korroziyasini sekinlashtirish uchun anilin yoki 
Ca(HCO
3
)
2
ingibitor bo`lsa, HCI sintezini O
2
- ingibitori ta`sirida sekinlashtirish 
mumkin.
Reaksiyada ishtirok etuvchi moddalar va kattalizatorlarning agregat holatiga 
ko`ra gomogen va geterogen kataliz bo`lishi mumkin. Gomogen kataliz - 
reaksiyaga kirishuvchi moddalar va katalizator bir agregat holatda boradigan 
katalitik reaksiyalardir.
CO(g) + O
2
(g) 
CO
2
. CO gazini CO
2
gazi gacha 
oksidlanishi suv bug`i katalizatori ta`sirida boradi.
2SO
2
+ O
2
2SO
3
reaksiyada NO - nitrozo gazi-katalizatordir.
H
2
O
2
H
2
O + O
2
reaksiyasi eritmada boruvchi 
gomogen katalitik reaksiyadir.
Gomogen katalizga tirik organizimda boruvchi barcha katalitik reaksiyalarni 
kiritish mumkin. M:
Kraxmal 
Qand.
Tirik organizmda faoliyat ko`rsatuvchi katalizatorlarni biokatalizatorlar yoki 
fermentlar deb aytiladi. Shunday fermentlar qatoriga "PTIALIN" dan tashqari 
"pepsin" moddasi ham kiradi. Bu katalizator oshqozonda oqsilli moddalarni tezroq 
parchalanishiga yordam beradi.

---

Eritmalarda boradigan katalitik reaksiyalarda ko`pchilik hollarda erituvchi 
molekulalari katalizator vazifasini o`taydi. Bu jarayonlarda ba`zan H
+
(H
3
O)
+
va 
OH
-
ionlari ham ishtirok etishi mumkin.
Geterogen kataliz - katalizator va reaksiyalarga kirishuvchi moddalar turli 
agregat holatlarda boradigan katalitik reaksiyalar. Bu kataliz turiga ammiak sintezi:
N
2
(g) + 3H
2
(g) 
2NH
3
katalizator qattiq holda. kontakt 
usulida sulfat kislota sintezida:
2SO
2 
+ O
2 
2SO
3
ham katalizator qattiq modda.
Shunday reaksiyalar borki, ularda alohida katalizator qo`llanilmaydi. Lekin, 
reaksiya davomida hosil bo`ladigan moddalardan birortasi katalizator vazifasini 
bajaradi. Bu jarayonni "avtokataliz" deyiladi. M: permanganat ion MnO
4 
-
bilan 
boradigan (pH < 7) oksidlanish - qaytarilish reaksiyalari avval sekinrok borib, bir 
oz vaqtdan so`ng juda tezlashib ketadi:
MnO
4
- 
+ 8H
+ 
+ 5e
-
Mn
2+
+ 4H
2
O Chunki, reaksiya natijasida hosil 
bo`luvchi Mn
2+
ioni katalizator vazifasini bajarib, reaksiyani tezlashuviga sabab 
bo`ladi.
Ko`pchilik hollarda katalizator nima sababdan reaksiya tezligini oshiradi 
degan savol turadi. Bu savolga javob berish uchun katalitik reaksiyalarning 
energetik xususiyatlari va mexanizmini bilish zarur.
12-rasmga e`tibor berilsa, A + V 
AV reaksiya bormaydi. Chunki bu 
reaksiyaning E
akt
juda katta qiymatga ega. Agar ularga katalizator qo`shilsa, bu 
moddalardan biri katalizator bilan (E
akt
ancha kichik bo`lgani uchun) juda tez 
reaksiyaga kirishib, A+K --E
1 
AK moddasi oralik mahsulotni hosil qiladi. 
Keyingi bosqichda AK - oraliq mahsulot V moddasi bilan ta`sirlashadi:
AK + B 
[B... A - - - K] 
AB + K
aktiv kompleks
AB - asosiy mahsulotni hosil qiladi va katalizator erkin holda katalizator 
ajaralib chiqadi. Bu reaksiyaning ham aktivlanish energiyasi juda kichik, shu 
sababli reaksiya juda tez amalga oshadi.
Demak, katalizatorning asosiy vazifasi reaksiyalarning aktivlanish 
energiyasini kamaytirishdan iborat.
Buning isboti sifatida quyidagi dalillarni keltirish mumkin.
2HJ 
H
2
+ J
2
reaksiyani tahlil etib ko`raylik.
Agar reaksiyada katalizator ishlatilmasa E
akt
= 168 kj/mol. Agar katalizator - 
Au (oltin) bo`lsa, E
akt
= 105 kj/mol; agar katalizator – Pt (platina) bo`lsa, E
akt
= 59 
kj/mol bo`ladi.
Katalizator "selektivlik" (tanlovchanlik) xossasiga ega. Chunki, aynan 2 ta 
bir xil modda o`rtasida boruvchi katalitik reaksiyada katalizatorlarni o`zgartirish 
bilan turli reaksiya mahsulotlari hosil qilish mumkin:

---

Umuman, katalitik reaksiyalarning kinetik tenglamasidan kelib chiqqan holda
ifodasini e`tiborga olsak, E
akt
qiymati eksponensialning manfiy ishorali darajasida 
turibdi. Shunga ko`ra har qanday reaksiyaning E
akt
qiymatining ozgina kamayishi 
K-ning qiymatini keskin ortishiga, boshqacha aytganda reaksiya tezligini ortishiga 
olib keladi.
Shunday moddalar ham borki, ularning o`zlari katalizatorlik qila 
olmasalarda, 
biror 
katalizatorning 
aktivligini 
oshiradilar. 
Bunday 
moddalarni "promotor" lar deb aytiladi. M:V
2
O
5
katalizatorning promotori 
Na
2
SO
4
tuzidir.
Aksincha, katalizator aktivligini keskin kamaytirib yuboruvchi moddalar 
"katalizator zahari" deyiladi. Bular - HCN, As
2
O
3
, SO
2
va boshqa moddalar.
O`zaro ta`sirlashuvchi moddalarning tabiatiga, "elementar akt" da 
qatnashuvchi zarrachalar (atom, molekula, radikallar, ionlar) holatiga ko`ra 
quyidagi reaksiya turlari mavjud.
Oddiy reaksiyalar - bu molekulalar o`rtasida boruvchi kimyoviy 
o`zgarishlardir:
N
2
+ 3H
2
2NH
3
CaO + CO
2
CaCO
3
2NO + Cl
2 
2NOCl
2KCl + PtCl
4
K
2
[PtCl
6
]
Bunday reaksiyalar valentliklari to`yingan zarrachalar o`rtasida borib, 
ularning aktivlanish energiyasi (E
akt
= 150-450 kj/mol) juda yuqori bo`lgani uchun 
ancha qiyinchilik bilan sodir bo`ladi va maxsus sharoitlarda boradi.
Aksariyat hollarda moddalar erituvchida eritilib, reaksiya eritmada boradi. 
Eritmada moddalar ionlarga parchalangani uchun ionlar o`rtasida o`zaro 
ta`sirlashuv E
akt
< 80 kj/mol bo`lgani uchun juda tez boradi. Masalan:
Ag
+
+ Cl
-
AgCl va
Va
2+
+ SO
4
2-
BaSO
4
Ba`zi hollarda: elektrorazryad, qizdirish, nurlanish va mexanik ta`sir 
natijasida moddalar elektron chiqarishi tufayli molekulyar ionlar hosil bo`ladi. 
Bunday reaksiyalar juda tez boradi. M:
H
2
O + J
H
2
O
+
+ e
-
va
CH
4 
+ J 
CH
4
+
+ e
-
J - ionlanish uchun zarur bo`lgan energiya.
Yuqoridagi ta`sirlar natijasida molekulalar tarkibidagi bog`larni hosil 
qiluvchi elektronlar jufti ikkala atomlar o`rtasida teng taqsimlanmaydi. Bu 
geterolitik parchalanish deyiladi. Shunday reaksiyalar ham borki, ularda kimyoviy 

---

bog`ni hosil qilgan elektron jufti atomlar o`rtasida teng taqsimlanadi, ya`ni 
gomolitik ajralish natijasida valent to`yinmagan aktiv zarrachalar - radikallar hosil 
bo`ladi. Ko`pchilik reaksiyalar radikal mexanizmida boradi va bu reaksiyalar 
(E
akt
< 40 kj/mol) juda tezlik bilan boradilar.
Radikallar hosil bo`lishiga misollar: H:OH 
H
*
+ OH
*
H:NH
2
H
*
+ NH
2
*
R-O:O-R 
R-O
*
+ 
*
O-R
Radikal mexanizmida ko`pchilik polimerlanish reaksiyalari va zanjir 
reaksiyalari boradi.