Biz doimo turli xil kimyoviy o'zaro ta'sirlarga duch kelamiz. Tabiiy gazning yonishi, temirning zanglashi, sutning qaynashi maktab kimyo kursida batafsil o'rganiladigan barcha jarayonlardan uzoqdir.
Ba'zi reaktsiyalar soniyalarning kasrlarini oladi, ba'zilari esa kunlar yoki haftalarni oladi.
Reaksiya tezligining harorat, konsentratsiya va boshqa omillarga bogʻliqligini aniqlashga harakat qilaylik. Yangi ta'lim standartida ushbu masala uchun minimal o'quv vaqti ajratilgan. Yagona davlat imtihonining testlarida reaktsiya tezligining haroratga, konsentratsiyaga bog'liqligi bo'yicha topshiriqlar mavjud va hatto hisoblash vazifalari taklif etiladi. Ko'pgina o'rta maktab o'quvchilari ushbu savollarga javob topishda muayyan qiyinchiliklarga duch kelishadi, shuning uchun biz ushbu mavzuni batafsil tahlil qilamiz.
Koʻrib chiqilayotgan masalaning dolzarbligi
Reaksiya tezligi haqidagi ma'lumotlar katta amaliy va ilmiy ahamiyatga ega. Masalan, ma'lum bir narsadan moddalar va mahsulotlar ishlab chiqarishdaqiymat to'g'ridan-to'g'ri uskunaning ishlashiga, mahsulot narxiga bog'liq.
Davom etuvchi reaktsiyalar tasnifi
Birlamchi komponentlar va kimyoviy jarayon davomida hosil boʻlgan mahsulotlarning yigʻilish holati oʻrtasida toʻgʻridan-toʻgʻri bogʻliqlik mavjud: heterojen oʻzaro taʼsirlar.
Tizim odatda kimyoda modda yoki ularning birikmasi sifatida tushuniladi.
Bir hil sistema bir fazadan tashkil topgan tizimdir (bir xil yig’ilish holati). Misol tariqasida gazlar, bir nechta turli suyuqliklar aralashmasini keltirishimiz mumkin.
Heterojen - bu reaktivlar gazlar va suyuqliklar, qattiq va gazlar shaklida bo'lgan tizim.
Reaksiya tezligi nafaqat haroratga, balki tahlil qilinayotgan oʻzaro taʼsirda ishtirok etuvchi komponentlar qoʻllanilish fazasiga ham bogʻliq.
Bir hil kompozitsiya butun hajm boʻylab jarayonning borishi bilan tavsiflanadi, bu uning sifatini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Agar boshlang’ich moddalar turli faza holatida bo’lsa, bu holda maksimal o’zaro ta’sir fazalar chegarasida kuzatiladi. Masalan, faol metall kislotada eritilganda mahsulot (tuz) hosil bo'lishi faqat ularning aloqa yuzasida kuzatiladi.
Jarayon tezligi va turli omillar o'rtasidagi matematik bog'liqlik
Kimyoviy reaksiya tezligining haroratga nisbatan tenglamasi qanday ko’rinishga ega? Bir hil jarayon uchun stavka miqdori bilan belgilanadivaqt birligida tizim hajmida reaksiyaga kirishuvchi yoki hosil boʻladigan modda.
Heterojen jarayon uchun tezlik minimal vaqt davomida birlik maydonda reaksiyaga kirishuvchi yoki jarayonda hosil boʻladigan moddaning miqdori orqali aniqlanadi.
Kimyoviy reaksiya tezligiga ta'sir qiluvchi omillar
Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiati jarayonlarning har xil tezligining sabablaridan biridir. Masalan, ishqoriy metallar xona haroratida suv bilan ishqorlar hosil qiladi va bu jarayon gazsimon vodorodning intensiv evolyutsiyasi bilan kechadi. Nodir metallar (oltin, platina, kumush) xona haroratida ham, qizdirilganda ham bunday jarayonlarga qodir emas.
Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiati kimyo sanoatida ishlab chiqarish rentabelligini oshirish uchun hisobga olinadigan omil hisoblanadi.
Reagentlar konsentratsiyasi va kimyoviy reaksiya tezligi oʻrtasidagi bogʻliqlik aniqlandi. U qanchalik baland bo'lsa, shuncha ko'p zarralar to'qnashadi, shuning uchun jarayon tezroq davom etadi.
Matematik shakldagi massalar ta'sir qonuni boshlang'ich moddalar konsentratsiyasi va jarayon tezligi o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri proportsional bog'liqlikni tavsiflaydi.
XIX asrning o'rtalarida rus kimyogari N. N. Beketov tomonidan ishlab chiqilgan. Har bir jarayon uchun harorat, konsentratsiya yoki reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiatiga bog‘liq bo‘lmagan reaksiya konstantasi aniqlanadi.
Kimgaqattiq modda ishtirokidagi reaksiyani tezlashtirish uchun uni kukun holiga keltirish kerak.
Bu holda sirt maydoni ortadi, bu jarayonning tezligiga ijobiy ta'sir qiladi. Dizel yoqilg'isi uchun maxsus inyeksiya tizimi qo'llaniladi, buning natijasida u havo bilan aloqa qilganda, uglevodorodlar aralashmasining yonish tezligi sezilarli darajada oshadi.
Isitish
Kimyoviy reaksiya tezligining haroratga bog’liqligi molekulyar kinetik nazariya bilan izohlanadi. Bu ma'lum sharoitlarda reagentlar molekulalari o'rtasidagi to'qnashuvlar sonini hisoblash imkonini beradi. Bunday ma'lumotlar bilan qurollangan holda, normal sharoitda barcha jarayonlar bir zumda davom etishi kerak.
Ammo reaksiya tezligining haroratga bogʻliqligining aniq misolini koʻrib chiqsak, oʻzaro taʼsir oʻtkazish uchun atomlardan yangi moddalar hosil qilish uchun birinchi navbatda atomlar orasidagi kimyoviy bogʻlanishlarni uzish kerakligi maʼlum boʻladi. Bu katta miqdorda energiya talab qiladi. Reaksiya tezligining haroratga bog'liqligi qanday? Faollashtirish energiyasi molekulalarning yorilishi ehtimolini belgilaydi, jarayonlarning haqiqatini tavsiflaydi. Uning birliklari kJ/mol.
Agar energiya yetarli boʻlmasa, toʻqnashuv samarasiz boʻladi, shuning uchun u yangi molekula hosil boʻlishi bilan birga boʻlmaydi.
Grafik tasvir
Kimyoviy reaksiya tezligining haroratga bogʻliqligini grafik koʻrinishda tasvirlash mumkin. Qizdirilganda zarralar orasidagi to'qnashuvlar soni ortadi, bu esa o'zaro ta'sirning tezlashishiga yordam beradi.
Reaksiya tezligi va harorat grafigi qanday ko'rinishga ega? Molekulalarning energiyasi gorizontal ravishda chiziladi va yuqori energiya zaxirasiga ega bo'lgan zarralar soni vertikal ravishda ko'rsatiladi. Grafik - bu ma'lum bir o'zaro ta'sir tezligini baholash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan egri chiziq.
O'rtachadan energiya farqi qanchalik katta bo'lsa, egri chiziqning nuqtasi maksimaldan shunchalik uzoqroq bo'ladi va molekulalarning kichikroq foizida bunday energiya zaxirasi mavjud.
Muhim jihatlar
Reaksiya tezligi konstantasining haroratga bog’liqligi tenglamasini yozish mumkinmi? Uning ortishi jarayon tezligining oshishida namoyon bo`ladi. Bunday bog'liqlik jarayon tezligining harorat koeffitsienti deb ataladigan ma'lum bir qiymat bilan tavsiflanadi.
Har qanday oʻzaro taʼsir uchun reaksiya tezligi konstantasining haroratga bogʻliqligi aniqlangan. Agar u 10 darajaga oshirilsa, jarayon tezligi 2-4 barobar ortadi.
Bir jinsli reaksiyalar tezligining haroratga bogʻliqligini matematik shaklda ifodalash mumkin.
Xona haroratidagi koʻpgina oʻzaro taʼsirlar uchun koeffitsient 2 dan 4 gacha boʻlgan oraliqda boʻladi. Masalan, 2,9 harorat koeffitsienti bilan haroratning 100 darajaga oshishi jarayonni deyarli 50 000 marta tezlashtiradi.
Reaksiya tezligining haroratga bog'liqligini faollashtirish energiyasining turli qiymatlari bilan osongina tushuntirish mumkin. U faqat kationlar va anionlarning o'zaro ta'siri bilan belgilanadigan ion jarayonlarida minimal qiymatga ega. Ko'plab tajribalar bunday reaktsiyalarning bir zumda sodir bo'lishidan dalolat beradi.
Aktivizatsiya energiyasi yuqori bo'lganda, zarralar orasidagi oz sonli to'qnashuvlar o'zaro ta'sirni amalga oshirishga olib keladi. O'rtacha faollanish energiyasi bilan reaktivlar o'rtacha tezlikda o'zaro ta'sir qiladi.
Reaksiya tezligining konsentratsiya va haroratga bogʻliqligi boʻyicha topshiriqlar faqat taʼlimning yuqori bosqichida koʻrib chiqiladi, bu koʻpincha bolalar uchun jiddiy qiyinchiliklar tugʻdiradi.
Jarayon tezligini o'lchash
Muhim faollanish energiyasini talab qiladigan jarayonlar dastlabki moddalardagi atomlar orasidagi bog'lanishning dastlabki uzilishi yoki zaiflashishini o'z ichiga oladi. Bunday holda, ular faollashtirilgan kompleks deb ataladigan ma'lum bir oraliq holatga o'tadilar. Bu beqaror holat bo'lib, tezda reaksiya mahsulotlariga aylanadi, jarayon qo'shimcha energiya chiqishi bilan birga keladi.
Oddiy shaklda faollashtirilgan kompleks eski aloqalari zaiflashgan atomlar konfiguratsiyasidir.
Inhibitorlar va katalizatorlar
Enzimatik reaksiya tezligining o'rta haroratga bog'liqligini tahlil qilaylik. Bunday moddalar tezlatuvchi vazifasini bajaradijarayon.
Ularning o'zlari o'zaro ta'sir ishtirokchilari emas, jarayon tugagandan keyin ularning soni o'zgarishsiz qoladi. Agar katalizatorlar reaksiya tezligini oshirsa, inhibitorlar, aksincha, bu jarayonni sekinlashtiradi.
Buning mohiyati oraliq birikmalarning hosil boʻlishidan iborat boʻlib, buning natijasida jarayon tezligining oʻzgarishi kuzatiladi.
Xulosa
Dunyoda har daqiqada turli xil kimyoviy oʻzaro taʼsirlar sodir boʻladi. Reaksiya tezligining haroratga bog'liqligini qanday aniqlash mumkin? Arrhenius tenglamasi tezlik konstantasi va harorat o'rtasidagi munosabatlarning matematik izohidir. Bu molekulalardagi atomlar o'rtasidagi aloqalarni yo'q qilish yoki zaiflashtirish, zarrachalarni yangi kimyoviy moddalarga taqsimlash mumkin bo'lgan faollashuv energiyasining qiymatlari haqida tasavvur beradi.
Molekulyar-kinetik nazariya tufayli boshlang'ich komponentlar orasidagi o'zaro ta'sir ehtimolini oldindan aytish, jarayon tezligini hisoblash mumkin. Reaksiya tezligiga ta'sir qiluvchi omillar orasida harorat indeksining o'zgarishi, o'zaro ta'sir qiluvchi moddalarning foiz kontsentratsiyasi, aloqa yuzasi maydoni, katalizator (ingibitor) mavjudligi, shuningdek, o'zaro ta'sir qiluvchi komponentlarning tabiati alohida ahamiyatga ega..
