Reaktsiya tezligi - ma'lum vaqt davomida reaktivlar konsentratsiyasining o'zgarishini ko'rsatadigan qiymat. Uning hajmini hisoblash uchun jarayonning dastlabki shartlarini o'zgartirish kerak.
Bir hil oʻzaro taʼsirlar
Bir xil agregat shakldagi ba'zi birikmalar orasidagi reaksiya tezligi olingan moddalar hajmiga bog'liq. Matematik nuqtai nazardan, bir jinsli jarayon tezligi va vaqt birligidagi konsentratsiyaning o'zgarishi o'rtasidagi bog'liqlikni ifodalash mumkin.
Bunday o'zaro ta'sirga misol sifatida azot oksidi (2) ning azot oksidi (4) ga oksidlanishini keltirish mumkin.
Heterojen jarayonlar
Agregatsiyaning turli holatlaridagi boshlangʻich moddalarning reaksiya tezligi vaqt birligidagi maydon birligiga toʻgʻri keladigan boshlangʻich reagentlarning mollari soni bilan tavsiflanadi.
Heterojen o'zaro ta'sirlar turli agregat holatlarga ega bo'lgan tizimlarga xosdir.
Xulosa qilib shuni ta'kidlaymizki, reaktsiya tezligi dastlabki reagentlar (reaktsiya mahsulotlari) mollari sonining o'zgarishini ko'rsatadi.vaqt davri, interfeys birligi yoki birlik hajmi uchun.
Konsentratsiya
Reaksiya tezligiga ta'sir qiluvchi asosiy omillarni ko'rib chiqamiz. Keling, konsentratsiyadan boshlaylik. Bunday qaramlik massa ta'siri qonuni bilan ifodalanadi. Sterekimyoviy koeffitsientlari nuqtai nazaridan olingan o'zaro ta'sir qiluvchi moddalar konsentratsiyasining mahsuloti va reaksiya tezligi o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri proportsional bog'liqlik mavjud.
aA + bB=cC + dD tenglamasini ko'rib chiqing, bu erda A, B, C, D suyuqliklar yoki gazlardir. Yuqoridagi jarayon uchun kinetik tenglama har bir oʻzaro taʼsir uchun oʻz qiymatiga ega boʻlgan proportsionallik koeffitsientini hisobga olgan holda yozilishi mumkin.
Tezlikning oshishiga asosiy sabab sifatida reaksiyaga kirishuvchi zarrachalarning birlik hajmdagi toʻqnashuvlari sonining koʻpayishini qayd etish mumkin.
Harorat
Haroratning reaksiya tezligiga ta'sirini ko'rib chiqing. Bir jinsli tizimlarda sodir bo'ladigan jarayonlar faqat zarralar to'qnashganda mumkin. Ammo barcha to'qnashuvlar reaktsiya mahsulotlarining shakllanishiga olib kelmaydi. Faqat zarrachalar kuchaygan energiyaga ega bo'lganda. Reagentlar qizdirilganda zarrachalarning kinetik energiyasining ortishi kuzatiladi, faol molekulalar soni ortadi, shuning uchun reaksiya tezligining oshishi kuzatiladi. Harorat indeksi va jarayon tezligi o'rtasidagi bog'liqlik van't-Xoff qoidasi bilan belgilanadi: haroratning har bir 10°C ga oshishi jarayon tezligini 2-4 marta oshishiga olib keladi.
Katalizator
Reaksiya tezligiga ta’sir etuvchi omillarni hisobga olib, jarayon tezligini oshirishi mumkin bo’lgan moddalarga, ya’ni katalizatorlarga to’xtalib o’tamiz. Katalizator va reaktivlarning agregatsiya holatiga qarab katalizning bir necha turlari ajratiladi:
- bir hil shakl, bunda reaksiyaga kirishuvchi moddalar va katalizator bir xil agregat holatiga ega;
- reaktivlar va katalizator bir fazada boʻlganda heterojen.
Nikel, platina, rodiy, palladiyni oʻzaro taʼsirni tezlashtiradigan moddalarga misol qilib koʻrsatish mumkin.
Inhibitorlar reaksiyani sekinlashtiradigan moddalardir.
Aloqa maydoni
Reaksiya tezligini yana nima belgilaydi? Kimyo fani bir necha bo'limlarga bo'lingan bo'lib, ularning har biri muayyan jarayon va hodisalarni ko'rib chiqish bilan bog'liq. Fizik kimyo kursi kontakt sohasi va jarayon tezligi o'rtasidagi bog'liqlikni o'rganadi.
Reagentlarning aloqa maydonini oshirish uchun ular ma'lum hajmgacha maydalanadi. Eng tez o'zaro ta'sir eritmalarda sodir bo'ladi, shuning uchun ko'p reaktsiyalar suvli muhitda amalga oshiriladi.
Qattiq moddalarni maydalashda o'lchovga rioya qilish kerak. Misol uchun, pirit (temir sulfit) changga aylantirilganda, uning zarralari pechda sinterlanadi, bu ushbu birikmaning oksidlanish jarayoni tezligiga salbiy ta'sir qiladi va oltingugurt dioksidining unumi kamayadi.
Reagentlar
Qaysi reagentlar oʻzaro taʼsir qilishiga qarab reaksiya tezligini qanday aniqlashni tushunishga harakat qilaylik? Masalan, Beketov elektrokimyoviy qatorida vodoroddan oldin joylashgan faol metallar kislota eritmalari bilan ta'sir o'tkazishga qodir, H2 dan keyin bo'lganlar esa bunday qobiliyatga ega emas. Bu hodisaning sababi metallarning turli kimyoviy faolligidadir.
Bosim
Reaksiya tezligi bu qiymatga qanday bog'liq? Kimyo fizika bilan chambarchas bog'liq bo'lgan fan, shuning uchun bog'liqlik to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir, u gaz qonunlari bilan tartibga solinadi. Miqdorlar o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlik mavjud. Kimyoviy reaksiya tezligini qaysi qonun belgilashini tushunish uchun esa agregatsiya holati va reagentlarning konsentratsiyasini bilish kerak.
Kimyoda tezlik turlari
Bir lahzali va o'rtacha qiymatlarni ajratib ko'rsatish odatiy holdir. Kimyoviy oʻzaro taʼsirning oʻrtacha tezligi maʼlum vaqt oraligʻidagi reaktivlar konsentratsiyasidagi farq sifatida aniqlanadi.
Olingan qiymat konsentratsiya pasayganda manfiy, oʻzaro taʼsir qiluvchi mahsulotlar kontsentratsiyasi ortganda ijobiy boʻladi.
Haqiqiy (lahzali) qiymat ma'lum vaqt birligidagi shunday nisbatdir.
SI tizimida kimyoviy jarayon tezligi [mol×m-3×s-1] da ifodalanadi..
Kimyodan muammolar
Tezlikni aniqlash bilan bogʻliq muammolarning ayrim misollarini koʻrib chiqaylik.
1-misol. Inxlor va vodorod idishda aralashtiriladi, keyin aralash isitiladi. 5 soniyadan so'ng vodorod xlorid konsentratsiyasi 0,05 mol/dm3 qiymatiga ega bo'ldi. Vodorod xloridning o'rtacha hosil bo'lish tezligini hisoblang (mol/dm3 s).
Vodorod xlorid kontsentratsiyasining o'zgarishini o'zaro ta'sirdan 5 soniya o'tgach, yakuniy konsentratsiyadan boshlang'ich qiymatni ayirish kerak:
C(HCl)=c2 - c1=0,05 - 0=0,05 mol/dm3.
Vodorod xloridning oʻrtacha hosil boʻlish tezligini hisoblang:
V=0,05/5=0,010 mol/dm3 ×s.
2-misol. Hajmi 3 dm3 bo'lgan idishda quyidagi jarayon sodir bo'ladi:
C2H2 + 2H2=C2 H6.
Vodorodning dastlabki massasi 1 g. Oʻzaro taʼsir boshlanganidan ikki soniya oʻtgach, vodorod massasi 0,4 g qiymatga ega boʻldi. Etan hosil boʻlishining oʻrtacha tezligini hisoblang (mol/dm 3×s).
Reaksiyaga kirishgan vodorodning massasi dastlabki qiymat va yakuniy son oʻrtasidagi farq sifatida aniqlanadi. Bu 1 - 0,4=0,6 (g) ni tashkil qiladi. Vodorodning mol sonini aniqlash uchun uni ma'lum bir gazning molyar massasiga bo'lish kerak: n \u003d 0,6/2 \u003d 0,3 mol. Tenglamaga ko'ra, 2 mol vodoroddan 1 mol etan hosil bo'ladi, shuning uchun 0,3 mol H2 dan biz 0,15 mol etan olamiz.
Olingan uglevodorodning konsentratsiyasini aniqlang, biz 0,05 mol/dm3 olamiz. Keyin uning hosil bo'lishining o'rtacha tezligini hisoblashingiz mumkin:=0,025 mol/dm3 ×s.
Xulosa
Kimyoviy oʻzaro taʼsir tezligiga turli omillar taʼsir qiladi: reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiati (aktivlanish energiyasi), ularning konsentratsiyasi, katalizator mavjudligi, maydalanish darajasi, bosim, nurlanish turi.
XIX asrning ikkinchi yarmida professor N. N. Beketov boshlang’ich reagentlar massalari va jarayonning davomiyligi o’rtasida bog’liqlik mavjudligini taklif qildi. Bu gipoteza 1867 yilda Norvegiya kimyogarlari: P. Vayj va K. Guldberg tomonidan asos solingan massa ta'siri qonunida tasdiqlangan.
Fizik kimyo turli jarayonlarning mexanizmi va tezligini o'rganadi. Bir bosqichda sodir bo'ladigan eng oddiy jarayonlar monomolekulyar jarayonlar deb ataladi. Murakkab o'zaro ta'sirlar bir nechta elementar ketma-ket o'zaro ta'sirlarni o'z ichiga oladi, shuning uchun har bir bosqich alohida ko'rib chiqiladi.
Reaksiya mahsulotlarining maksimal rentabelligini minimal energiya sarfi bilan olish uchun jarayonning borishiga ta'sir qiluvchi asosiy omillarni hisobga olish kerak.
Masalan, suvning oddiy moddalarga parchalanish jarayonini tezlashtirish uchun katalizator kerak, uning rolini marganets oksidi (4) bajaradi.
Reagentlarni tanlash, optimal bosim va haroratni tanlash, reagentlar konsentratsiyasi bilan bog'liq barcha nuanslar kimyoviy kinetikada hisobga olinadi.
