Zahiriddin muhammad bobur nomidagi
Download 1.24 Mb. Pdf ko'rish
|
katalitik reaksiyalar va ularning amaliy ahamiyati (1)
- Bu sahifa navigatsiya:
- Umumiy kimyo kafedrasi
- Andijon-2015 yil
- 3 SO’Z BOSHI
- Maqsad va vazifalari.
- Mavzuning ilmiy amaliy ahamiyati.
- Mavzuning o`rganilish darajasi
- ASOSIY QISM I. Kinetik jarayonlar haqida umumiy tushuncha
- 1.Temperatura; 2.Bosim; 3.Reaksiyaga kiruvchi moddalarning konsentratsiyalari; 4.Katalizatorlar.
- 1. Reaksiyaning tezligi reaksiyaga kirishayotgan moddalarning konsentratsiyalari ko‘paytmasiga proporsional bo‘ladi (massalar ta‘sir qonuni).
|
1
MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI ZAHIRIDDIN MUHAMMAD BOBUR NOMIDAGI ANDIJON DAVLAT UNIVERSITETI Umumiy kimyo kafedrasi
Qo’lyozma huquqida Abbosov Sardorbek Sultonbek o’g’li KATALITIK REAKSIYALAR VA ULARNING AMALIY AHAMIYATI 5140500-kimyo Kimyo ta’lim yo’nalishi bo’yicha bakalavr akademik darajasini olish uchun yozilgan BITIRUV MALAKAVIY ISH
Ish rahbari: k.f.d., prof I.A.Abdugafurov Andijon-2015 yil 2
So’z boshi …………………………………………………………......................3 Kirish……………………………………………………………...………….…..6 Asosiy qism: I. Kinetik jarayonlar haqida umumiy tushuncha……………………………..…..8 I.1. Katalizning klassifikatsiyasi (tasnifi)........................................................17 I.2.Katalizning umumiy xususiyatlari...................................................... .... 17 I.3.Katalizatorlarning rеaksiya muvozanatiga ta'sir………..…......................18 I.4 Katalizator ta'sirida qaytar rеaksiyalarining tеzlanishi..............................23 I.5. Kataliz va uning mеxanizimi............................................................... ....23 I.6 Katalizning turlari......................................................................................28 a) gomogеn kataliz..................................................................................28 b)gеtеrogеn kataliz................................................................................33 II. Katalizning asosiy nazariyalari ……….............. . ...................... .... .…..….38 II.1.Katalizning fizikaviy nazariyasi ……...……..……………......................38 II.2. Kataliz multiplеt nazariyasi…...………………….………………..........42 II.3. Enеrgiyaviy muvofiqlik nazariyasi………..……….……………...........44 III.Kataliz va uning ahamiyati……………………………………………...........49 III.3. Katalitik jarayonlarni kimyo sanoatidagi o’rni……..…………………...49 III.4. Katalitik rеaktorlar. Ularning ishlash prinsiplari ………..…………......51 IV.Biologik kataliz ............................................…....…………….….................. 54 IV.1Fеrmеntlarning sinflanishi……………...........….….…............................54 IV.2. Fеrmеntativ kataliz mеxanizmi………………….……...……………....58 IV.3. Fеrmеntativ rеaksiyalar kinеtikasi.……….…………………………….60 IV.4.Fеrmеnt ingibitorlari.................................................................................63 Taklif va mulohazalar…………………………………………......................... 70
Foydalanilgan adabiyotlar………………………………………….................…72 3
1991-yil xalqimiz uchun buyuk tarixiy voqea, Mustaqillikni qo’lga kiritgandan so’ng fan texnika, ayniqsa yoshlarga e’tibor kuchaydi. O`tgan davr mobaynida xalqimizning milliy qadryatlari tiklandi. Ma’naviy xayotimizda uyg’onish yuz berdi [1] . O`zbekiston konistitutyasini qabul qilganligini 15 yilligiga bag`ishlab o`tkazilgan tantanali marosimda Prizentimiz I. A. Karimov “ Farzandlarimiz yoshlarimiz bizni nafaqat ishonchimiz va kelajagimiz,yoshlarimiz bugungi va ertangi kunimizni xal qiluvchi kuchdir”–deb takidladi. Bugungacha o`tgan davrda 100 dan ortiq yoshlarga oid turli qonunlar qabul qilindi. Bunga misol qilib Prizidentimiz tomondan 2008-yil Yoshlar yili deb e’lon qilindi, xatto yoshlarni o’qishiga katta imkoniyatlar yaratildi, Kamolot yoshlar tashkiloti tashkil qilindi. Talabalar o’z iqtidorini namoish etish uchun “Fund Forum” tashkil qilinib xozirda ko`plab yoshlar o’z iqtidori bo`yicha g`oliblikni qolga kiritishmoqda. Bundan tashqari ta’lim sohasida ham keskin o’zgarishlar yuz berdi. Shu jumladan kimyo fani va kimyo sanoati rivojlanishi uchun juda katta imkoniyatlar ochildi. O`zbekiston Fanlar Akademiyasi umumuiy noorganik kimyo insitituti, biorganik kimyo insitituti va bir qator ilmiy-tadqiqot labaratoriyalarida, oliy o`quv yurtlarining kimyo fakulteti va kafedralarida kimyo sohasining turli yo`nalishlari boyicha ilmiy tadqiqotlar olib borilmoqda. Biz mustaqillika erishganimizdan so`ng, ta’lim o`zbek xalqi ma’naviyatida yaratuvchanlik faolligini avj oldirdi. O`sib kelayotgan biz yosh avlodga barcha eng yaxshi imkonyatlarimizni, kasb maxoratimizni uzluksiz takomillashishiga turtki bo`ldi. Buni ko`magida yoshlarning iqtidorligi va bilim olishga chanqoqligidan ta’lim tarbiyani, ma’naviyatni tushinib yetish boshlandi. Ta’limni yangi modeli ishga tushgach, insonning hayotidagi o`z o’rnini topish jarayoni tezlashadi va
jamiyatda mustaqil fikrlovchi erkin shaxsning shakllanishiga olib keldi. U jamiyatimizning potensial kuchlar ro`yobga chiqarishda juda katta ahamyat kasb etdi. Ta’lim tizimini tubdan qayta islox qilish, chuqur bilimlarni egallash
4
imkonyatlarini kengaytirish, yangi zamonaviy texnalogiyalarda ishlashga qobil ishchi va mutaxassislarni tayyorlash yo`lga qo’yildi. Umumiy o`rta talim maktablaridagi kimyo talim pedagogik jarayonning ajralmas tarkibiy qismi bolib talimning umumiy maqsadlariga muvofiq o`quvchi shaxsini tarbiyalashga xizmat qiladi. Respublikamiz mustaqilligini dastlabki yillarida ta’lim tarbiya sohasini islox qilish natijasida to`plangan tajribalar chiqarilgan bir qator xulosalar asosida amalyotdagi ta’lim tarbiya tizimini hozirgi taraqiyotini va kelgusi talablar darajasiga ko`tarishga uni takomillashtirishga jiddiy e’tibor berish zarurligi va ta’lim tarbiyani uzliksizligini taminlashdan kelib chiqib ,,Kadrlar tayyorlash milliy dasturi va ta’lim tog’risidagi” qonun O’zbekiston Respublikasi Oliy majlisning IX sessiyasida muxokama qilinadi va tasdiqlanadi. Shu munosabat bilan barcha o`quv predmetlari qator kimyo oldiga ham aniq vazifa qo`ydi. Ta’lim tog`risidagi qonunga muvofiq : 1)Umumiy o’rta ta’lim maktablarining kimyo ta’limi konsepsiyasini qayta ishlab chiqish. 2) Umumiy o’rta ta’lim maktablarining kimyo ta’lim konsepsiyasidan kelib chiqib, uning standartlarini ishlab chiqishni taqazo qiladi. Shu jumladan prezidentimiz I. A. Karimov o’zining “Barkomol avlod orzusi” asarida eng avvalo, biz ta’lim tizimiga bo`lgan munosabatimizni tubdan o`zgartirishimiz kerak ta’lim isloxoti bizni demokratik o`zgarishlar yangi jamiyat borpo etish yolida dadil yetaklovchi , barchamizni xarakantlanturuvchi ishchi kuch bolmogi zarur. Har birimizga besh barmoqday eskicha aytganda toqqis pulday ayom bolsinkim “ta’lim tarbiya tizimini o’zgartirmasdan turib odamlar ongini demakki, ularni turmush tarzini ham tubdan o’zgartirish mumkin emas”degan fikrni aytgan [2] . 1997-yilda zamonaviy talablarga javob beradigan kadrlar tayyorlash masalasiga aloxida e’tibor berildi . Shuning uchun ta’lim soxasida belgilanayotgan isloxotlarni hayotga bosqichma bosqich o`tkazishga yo`l qo`yildi. Ma’lumki, xalq ta’limining asosiy bo`g`inini uzliksiz ta’limni davlat ta’lim standartlari va tegishli
5
ta’lim standartlari va tegishli ta’lim dasturlari bilan taminlashda avvalo, uning jaxon talablari darajasida bo`lishiga, yuksak ma’naviyat zaminida qurilganiga aloxida e’tibor berish kerak. Shuning uchun ham umumiy ta’lim dasturlarini maktabgacha tarbiya, boshlang’ich umumiy ta’lim va maktabdan tashqari ta’lim tarzida tuzilgan[4]. Talim isloxoti har bir soxaga aloxida e’tibor qaratilgan bo`lib, bunda kimyo fani ham aloxida o’rin tutadi. Masalan I.A. Karimov asarida yozishicha, O’zbekiston zaminida ulkan noyob, hali ijtimoiy ishlab chiqarishga jalb etilmagan mineral xom ashyo resurslari bor edi. Hozirgacha respublajimizda mineral xom ashyoning 95 turi aniqlangan. Bu mineral xom ashyoning 700 ta koni mavjud. Amalda Mendelev jadvalidagi hamma element respublikamizda mavjud . Ulardan bir yil ichida qazib olinayotgan tog’ jinslari hajmi 200 million tonnadan oshdi. Respublikamiz mustaqil bo`lgandan so’ng kimyo sanoati keng rivojlandi. Nafaqat kimyo sanoati balki, Au, Ag, U, Cu, Mo, Zn va boshqa qimmatbaxo va nodir metallar zaxirasi bo’yicha dunyoda yetakchi o’rinda turibdi. Respublikamizda gaz zaxiralari 2trilion m 3 ga yaqin gaz ko’mir konlarida esa 2 milliard tonnadan ortiq ko’mir , 350 million tonna neft zaxiralari mavjud , 95 xildan ortiq xom ashyo konlari ochilgan .Bu esa yurtimizni yuksalishiga bir zamin bo’lmoqda . Bizni oldimizda turgan vazifamiz bunday tengi yoq boyliklarni qadriga yetib ulardan oqilona foydalanishimiz darkor . Buning uchun bizdan talab qilinadigon masala yaxshi o’qib vatanimizga nafi tegadigan kadr bo’lib yetishimiz darkor[4].
6
Mavzuning dolzarbligi. Kimyo fanida kimyoviy kinetika va kimyoviy reaksiyalarning tezligi mavzusiga kam vaqt ajratilgan. O’quvchi bu mavzuni o’rganishi uchun avvalo fizika fanida o’rgangan tezlik mavzusini esga olishi zarur bo’ladi. Fizikada tezlik vaqt birligi ichiga bosib o’tilgan yo’ldan iborat bo’lganligini o’quvchi yaqqol tassavvur qila oladi, lekin kimyo fanida reasiya tezligini o’rganishda moddalar ma’lum vaqt ichida xech qanday masofani bosib o’tmaydilar. Aksincha, moddalar konsentratsiyasida o’zgarishlar sodir bo’ladi. Buni ko’z bilan ko’rib bo’lmagani uchun o’quvchi tassavvur qilishi qiyin. Shuning uchun, kimyoviy tajribalarni amalga oshirilishi natijasida rang o’zgarishi, ya’ni modda konsentratsiyasini kamayishini rang intensivligini kamayishi hisobiga tassavvur hosil qilish mumkin. Shuning uchun ushbu mavzuni o’quvchilar ongiga singdirish o’qituvchidan katta mas’uliyat va tajriba talab etiladi. Buning uchun o’qituvchi mavzuga mos bo’lgan va o’quvchilarni faollashtiradigan metodlardan foydalanishi maqsadga muvofiqdir. Ma’lumki, har qanday kimyoviy hodisa natijasida bir modda boshqa moddaga aylanadi. Bu ma’lum vaqt mobaynida dastlabki modda miqdorining kamayishi va yangi hosil bo’layotgan modda miqdorining ortib borishi bilan ro’y beradi, ya’ni har bir reaksiya ma’lum tezlik bilan boradi. Ushbu mulohazadan kelib chiqib kimyoviy reaksiya tezligiga baho beraylik. Maqsad va vazifalari. Ushbu bitiruv malakaviy ishining oldiga qo`yilgan asosiy maqsad katalitik reaksiyalar mavzusiga oid nazariy bilimlarni to`liq yoritish va amaliy ahamiyatini izohlash hamda mavzuni o`qitishda hozirgi kunda samara berayotgan zamonaviy pedagogik texnologiyalar, inovatsion loyihalar, multimediaviy dasturlardan foydalangan holda dars tashkil etishni ishlab chiqish uni keng amaliyotga tadbiq etishning imkoniyatlari va yuzaga keladigan muammmolarni yoritib berish, ana shu muammolarni ma`lum darajada yechish yo`llarini topishdan iborat.
7
”Katalitik reaksiyalar va ularning amaliy ahamiyati”mavzusi keng va tushunarli yoritish hamda uni o`quvchilarga yetkazib berishda zamonaviy ta`lim texnologiyalaridan foydalanishni tadbiq qilish mavzuning ilmiy va amaliy ahamiyati hisoblanadi Mavzuning o`rganilish darajasi. Kimyoviy reaksiyalarning kinetikasini tekshirish reaksiyalarning qanday yo‘llar bilan borishini ya‘ni ularning mexanizmini o‘rganishga yordam beradi. Bu esa kimyoviy reaksiyalarning yo‘nalishini va ularning tezligini boshqarishga imkoniyat tug‘diradi.1867-yilda nemis olimlar Gulberg va Vaage tomonida reksiya tezligiga moddalar massalari tasirini o’rgandilar. Shundan keyin “massalar ta’siri qununi” yaratdilar. Kimyoviy reaksiyalar tezligi o‘rganishga, asosan XIX asrning oxirlaridan boshlab alohida ahamiyat beriladigan bo‘ldi. Dastlab, kimyoviy reaksiyalarning klassifikatsiya qilishga va ularning borishini ifodalaydigan tenglamalarni topishga qaratilgan. Bu sohaning taraqqiy ettirishda M.N.Semenov, V.N.Kondratev, N.F.Shilov, Ginshelvud kabilarning xizmatlari g‘oyat kattadir. Katalizator yuzasida atom – molekulalarning haqiqatan ham siljishi elektron mikroskop yordamida tasdiqlandi. Umuman aytganda, atomlarning yuzada siljishi bug‘ va eritmadan kristallar hosil bo‘lishida yuz beradi deb faraz qilingan edi. Bu masla bilan olimlar N.N.Semenov va Ya.I.Frenkel o‘z shogirdlari bilan birlikda shug‘ullandilar.
8
I. Kinetik jarayonlar haqida umumiy tushuncha Kimyo kinetika kimyoviy reaksiyalarning tezliklari haqidagi ta‘limot bo‘lib, tezliklari, kinetikadagi reaksiyalarning tezliklari, ularga ta‘sir qiluvchi omillar o‘rganiladi. Kimyoviy reaksiyalarni tekshirishda ikki amaliy masala muhim amaliy ahamiyatga ega. Bularning birinchisi reaksiyaning muvozanati qaror topgandagi unumi, ya‘ni ayni sharoitda dastlabki moddalarning oxirgi mahsulotlarga o‘tishining maksimal darajasi va ikkinchisi reaksiyaning borish tezligidir. Reaksiyaning muvozanat holatidagi unumini hisoblashni termodinamika o‘rganiladi.Lekin jarayonning qancha davom etishi kimyoviy kinetikada tekshiriladi. Kimyoviy jarayonlarni boshqaruvchi muhim omillar to‘rtta:
Bu to‘rtta omilning uchtasi reaksiyaning kuzatiladigan tezligiga ham, muvozanatiga ham ta‘sir etadi: to‘rtinchisi esa faqat reaksiya tezligiga ta‘sir etadi. Ba‘zi reaksiyalar (H 2 +Cl
2 =2HCl) tezligiga yorug‘lik ham ta‘sir qiladi, shu bilan birga jarayonni boshqaruvchi muhim omillardan biri moddalarning tabiatidir. Kimyoviy kinetika qonunlari eritmalarda boradigan reaksiyalarni tekshirish natijasida topilgan quyidagi ikki prinsipga asoslanadi:
Kimyoviy kinetikaning nazariy va amaliy ahamiyati juda katta: kinetikani tekshirish reaksiyalarning qanday yo‘llar bilan borishini ya‘ni molekulalar, atomlar
9
va radikallarning o‘zaro ta‘sir etish mexanizmini o‘rganishga yordam beradi. Shu bilan birga reaksiyalarning yo‘nalishini va ularning tezligini boshqarishga imkon beradi.
Asosan, XIX asr oxirlaridan boshlab reaksiyalarning tezligini o‘rganishga ahamiyat beriladigan bo‘ldi.[6] Bunga asosiy e‘tibor reaksiyalarni sinflarga ajratishga va molekulyar kinetik nazariyaga asoslanib, reaksiyalarning borishini ifodalaydigan tenglamalarni topishga qaratildi. Turli kimyoviy reaksiyalarning tezligi turlicha bo’ladi. Masalan, portlash jarayonlari sekundning o’n mingdan bir ulushda borsa, ba‘zi reaksiyalar bir necha soatlar, reaksiyalar davom etadi. Geokimyoviy reaksiyalar, yer bag’rida boradigan reaksiyalar uzoq yillar va asrlar davom etishi mumkin. Sanoatda biror mahsulot olish uchun o’tkaziladigan reaksiyaning qanday tezlikda borishi katta iqtisodiy ahamiyatga ega. Kerakli reaksiyaning tezligini oshirish va halal beradigan yonaki reaksiyalarning tezliklarini kamaytirish sanoatning ishlab chiqarish unumini oshirishga, xom ashyodan to’laroq foydalanishga, kam vaqt ichida ko’p mahsulot ishlab chiqarishga imkon beradi. Shu sababli reaksiyalarning qaysi sharoitda tez yoki sekin borishini aniqlashning va shunga qarab ularning tezliklarini o’zgartira bilishning ahamiyati g‘oyat katta. Kimyoviy reaksiyalarning kinetikasini tekshirish reaksiyalarning qanday yo‘llar bilan borishini ya‘ni ularning mexanizmini o‘rganishga yordam beradi. Bu esa kimyoviy reaksiyalarning yo‘nalishini va ularning tezligini boshqarishga imkoniyat tug‘diradi. Kimyoviy reaksiyalar tezligi o‘rganishga, asosan XIX asrning oxirlaridan boshlab alohida ahamiyat beriladigan bo‘ldi. Dastlab, kimyoviy reaksiyalarning klassifikatsiya qilishga va ularning borishini ifodalaydigan tenglamalarni topishga qaratilgan. Bu sohaning taraqqiy ettirishda M.N.Semenov, V.N.Kondratev, N.F.Shilov, Ginshelvud kabilarning xizmatlari g‘oyat kattadir. [7].
10
Kimyoviy reaksiyalarning tezligi-reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasining vaqt birligi ichida o‘zgarishi reaksiyaning tezligi deb ataladi. Reaksiya kirishayotgan moddalarning konsentratsiyasi vaqt o‘tishi bilan kamayib boradi. Buning natijasida reaksiyaning tezligi ham har xil vaqtda turlicha bo‘ladi. Shuning uchun
haqiqiy tezlik
reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasining cheksiz kichik miqdoriga teng bo‘ladi: dt dC v
v – reaksiyaning haqiqiy tezligi C –konsentratsiya t – vaqt Moddalar reaksiyaga ekvivalent miqdorlarda kirishganligi sababli, reaksiya tezligi reaksiyaga kirishuvchi moddalar yoki reaksiya natijasida hosil bo‘layotgan moddalardan birortasi konsentratsiyasini vaqtga qarab o‘zgarishi mumkin. Qaysi modda miqdorini o‘lchash oson bo‘lsa, reaksiyaning tezligi shu modda konsentratsiyasining o‘zgarishi bilan o‘lchanadi. Lekin reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentratsiyasi esa, aksincha, ko‘payib boradi. Reaksiya tezligi ( ) ikkala holda o‘lchanganda ham musbat qiymatli bo‘lishi uchun, dastlabki moddalar konsentratsiyasining o‘zgarishi o‘lchanganda dt dC oldiga
manfiy, reaksiya mahsulotlari konsentratsiyasining o‘zgarishi o‘lchanganda esa musbat ishorasi qo‘yiladi. Shunday qilib:
bo‘ladi. Reaksiyaga kirishuvchi moddalar o‘zaro ta‘sir etishi uchun, ularning molekulalari bir-biri bilan to‘qnashishi kerak. Lekin, haqiqatda molekula yoki atomlar bir-biri bilan to‘qnashmaydi, balki ma‘lum masofagacha o‘zaro yaqinlashadi. Bu vaqtda bir atomning elektronlari boshqa bir atomning elektr maydoni ta‘siri doirasida bo‘ladi. Shuning natijasida bir modda ikkinchi moddaga o‘tishi, yangi moddalar hosil bo‘ladi. Lekin to‘qnashishlarning hammasi ham kimyoviy reaksiyalarga olib kelavermaydi.
11
Vaqt birligi ichida yuz beradigan to‘qnashuvlarning soni to‘qnashuvchi zarralarning konsentratsiyasiga proporsional. Bu massalar ta‘siri qonuni bilan ifodalanadi:
Reaksiyaning tezlik massalar ta‘siri qonuniga muvofiq
b a B A k
ko’rinishida yoziladi. k-proportsionallik koeffitsenti bo‘lib tezlik konstantasi deb ataladi. Agar reaksiyaga kirishuvchi moddalarni konsentrattsiyalari birga teng bo‘lsa:
v=k Demak, tezlik konstantasi (k) reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentratsiyalari birga teng bo‘lgandagi reaksiya tezligidir. Shu sababli, k-solishtirma tezlik deb ham ataladi. Reaksiyalarning tezligi kuzatilgan tezlik (v) ning qiymati bilan emas, balki tezlik konstantasi (k) ning qiymati bilan solishtiriladi. Tezlik konstantasining qiymati reaksiyaga, temperaturaga va katalizatorlarga bog‘liq bo‘lib, reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentratsiyasiga (parsial bosimiga) bog‘liq bo‘lmaydi. Barcha reaksiyalar ikki sinfga gomogen va geterogen reaksiyalarga bo‘linadi. Agar reaksiya birgina fazada (gaz muhitda yoki eritmada) sodir bo‘lsa uni gomogen reaksiya deyiladi. Agar reaksiya bir necha fazada borsa (masalan, gazlar bilan qattiq jismlar yoki suyuqliklar reaksiyaga kirishsa) bunga geterogen reaksiya deyiladi. Shuningdek reaksiyalar ikki gruppaga bo‘linadi: qaytmas reaksiyalar- oxirigacha boruvchi reaksiyalar.
Download 1.24 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|