Реакция ылдамдыгы – белгилүү бир убакыт аралыгындагы реагенттердин концентрациясынын өзгөрүшүн көрсөткөн чоңдук. Анын өлчөмүн баалоо үчүн процесстин баштапкы шарттарын өзгөртүү керек.
Бир тектүү өз ара аракеттешүүлөр
Бир эле агрегаттык формадагы кээ бир кошулмалардын ортосундагы реакциянын ылдамдыгы алынган заттардын көлөмүнө жараша болот. Математикалык көз караштан алганда, бир тектүү процесстин ылдамдыгы менен убакыт бирдигиндеги концентрациянын өзгөрүшүнүн ортосундагы байланышты туюндуруу мүмкүн.
Мындай өз ара аракеттенүүнүн мисалы катары азот оксидинин (2) азот оксидине (4) кычкылданышы кирет.
Гетерогендүү процесстер
Агрегациянын ар кандай абалындагы башталгыч заттар үчүн реакция ылдамдыгы убакыт бирдигиндеги бирдик аянттагы баштапкы реагенттердин моль саны менен мүнөздөлөт.
Гетерогендүү өз ара аракеттешүү ар кандай агрегаттык абалдарга ээ болгон системаларга мүнөздүү.
Жыйынтыктап айтканда, реакциянын ылдамдыгы баштапкы реагенттердин (реакция продуктыларынын) моль санынын өзгөрүшүн көрсөтөт.убакыт аралыгы, интерфейс бирдигине же көлөм бирдигине.
Концентрация
Келгиле, реакциянын ылдамдыгына таасир этүүчү негизги факторлорду карап көрөлү. Концентрациялоодон баштайлы. Мындай көз карандылык массалык аракеттин мыйзамы менен туюнтулган. Алардын стереохимиялык коэффициенттери боюнча алынган өз ара аракеттенүүчү заттардын концентрацияларынын продуктусу менен реакциянын ылдамдыгынын ортосунда түз пропорционалдык байланыш бар.
aA + bB=cC + dD теңдемесин карап көрөлү, мында A, B, C, D суюктуктар же газдар. Жогорудагы процесс үчүн кинетикалык теңдеме ар бир өз ара аракеттенүү үчүн өз маанисине ээ болгон пропорционалдык коэффициентти эске алуу менен жазылышы мүмкүн.
Ылдамдыктын жогорулашынын негизги себеби катары көлөм бирдигине реакцияга кирген бөлүкчөлөрдүн кагылышууларынын санынын көбөйүшүн белгилесе болот.
Температура
Температуранын реакциянын ылдамдыгына тийгизген таасирин карап көрөлү. Бир тектүү системаларда жүрүүчү процесстер бөлүкчөлөр кагылышыганда гана мүмкүн болот. Бирок бардык кагылышуулар реакция продуктыларынын пайда болушуна алып келбейт. бөлүкчөлөр көбөйгөн энергияга ээ болгон учурда гана. Реагенттерди ысытканда бөлүкчөлөрдүн кинетикалык энергиясынын өсүшү байкалат, активдүү молекулалардын саны көбөйөт, демек реакциянын ылдамдыгынын жогорулашы байкалат. Температуранын индекси менен процесс ылдамдыгынын ортосундагы байланыш Вант-Хофф эрежеси менен аныкталат: температуранын ар бир 10°C жогорулашы процесстин ылдамдыгынын 2-4 эсеге жогорулашына алып келет.
Катализатор
Реакциянын ылдамдыгына таасир этүүчү факторлорду эске алып, процесстин ылдамдыгын жогорулата ала турган заттарга, башкача айтканда катализаторлорго токтололу. Катализатордун жана реакцияга кирүүчү заттардын агрегациясынын абалына жараша катализдин бир нече түрлөрү бөлүнөт:
- реагенттер менен катализатордун агрегациясынын бирдей абалына ээ болгон бир тектүү форма;
- реактивдер менен катализатор бир фазада болгондо гетерогендүү.
Никель, платина, родий, палладий өз ара аракеттенүүнү тездетүүчү заттардын мисалы катары айырмаланат.
Ингибиторлор - реакцияны жайлатуучу заттар.
Байланыш аймагы
Ракциянын ылдамдыгын дагы эмне аныктайт? Химия бир нече бөлүмдөргө бөлүнөт, алардын ар бири белгилүү процесстерди жана кубулуштарды кароого багытталган. Физикалык химия курсу байланыш аймагы менен процесстин ылдамдыгынын ортосундагы байланышты карайт.
Реагенттердин контакт аянтын көбөйтүү үчүн алар белгилүү өлчөмдө майдаланат. Эң ылдам өз ара аракеттенүү эритмелерде болот, ошондуктан көптөгөн реакциялар суулуу чөйрөдө жүрөт.
Катуу заттарды майдалоодо чараны сактоо керек. Мисалы, пирит (темир сульфити) чаңга айланганда, анын бөлүкчөлөрү меште агломерацияланат, бул бул кошулманын кычкылдануу процессинин ылдамдыгына терс таасирин тийгизип, күкүрт кычкыл газынын чыгышы төмөндөйт.
Реактивдер
Келгиле, кайсы реагенттердин өз ара аракеттенишине жараша реакциянын ылдамдыгын кантип аныктоону түшүнүүгө аракет кылалы? Маселен, Бекетов электрохимиялык катарларында водородго чейин жайгашкан активдүү металлдар кислота эритмелери менен өз ара аракеттенүүгө жөндөмдүү, ал эми H2 кийин болгондор мындай жөндөмгө ээ эмес. Бул көрүнүштүн себеби металлдардын ар кандай химиялык активдүүлүгүнө байланыштуу.
Басым
Реакция ылдамдыгы бул мааниге кандай байланыштуу? Химия физика менен тыгыз байланышта болгон илим, ошондуктан көз карандылык түз пропорционалдуу, ал газ мыйзамдары менен жөнгө салынат. Сандардын ортосунда түз байланыш бар. Ал эми химиялык реакциянын ылдамдыгы кайсы мыйзам менен аныкталаарын түшүнүү үчүн, агрегациянын абалын жана реагенттердин концентрациясын билүү зарыл.
Химиядагы ылдамдыктын түрлөрү
Бир заматта жана орточо маанилерди бөлүп көрсөтүү адатка айланган. Химиялык өз ара аракеттенүүнүн орточо ылдамдыгы белгилүү бир убакыт аралыгындагы реагенттердин концентрацияларынын айырмасы катары аныкталат.
Алынган маани концентрация азайганда терс, өз ара аракеттенүү продуктуларынын концентрациясы жогорулаганда оң болот.
Чыныгы (бир заматта) маани – бул белгилүү бир убакыт бирдигиндеги ушундай катыш.
SI системасында химиялык процесстин ылдамдыгы [моль×m-3×s-1] менен туюнтулган..
Химиядагы көйгөйлөр
Келгиле, ылдамдыкты аныктоого байланышкан көйгөйлөрдүн айрым мисалдарын карап көрөлү.
Мисал 1. Inхлор менен суутек идиште аралаштырылат, андан кийин аралашма ысытылат. 5 секунддан кийин хлордуу суутектин концентрациясы 0,05 моль/дм3 мааниге ээ болду. Хлорид суутекинин пайда болушунун орточо ылдамдыгын эсептеңиз (моль/дм3 с).
Өз ара аракеттенүүдөн 5 секунддан кийин хлорсутектин концентрациясынын өзгөрүшүн акыркы концентрациядан баштапкы маанини алып салуу менен аныктоо керек:
C(HCl)=c2 - c1=0,05 - 0=0,05 моль/дм3.
Хлорид суутектин пайда болуусунун орточо ылдамдыгын эсептегиле:
V=0,05/5=0,010 моль/дм3 ×s.
Мисал 2. Көлөмү 3 dm3 идиште төмөнкү процесс жүрөт:
C2H2 + 2H2=C2 H6.
Суутектин баштапкы массасы 1 г. Өз ара аракеттенүү башталгандан эки секунд өткөндөн кийин суутектин массасы 0,4 г мааниге ээ болду. Этан өндүрүүнүн орточо ылдамдыгын эсептеңиз (моль/дм 3×s).
Реакцияга кирген суутектин массасы баштапкы маани менен акыркы сандын ортосундагы айырма катары аныкталат. Бул 1 - 0,4=0,6 (г). Суутектин моль санын аныктоо үчүн аны берилген газдын молярдык массасына бөлүү керек: n \u003d 0,6/2 \u003d 0,3 моль. Теңдеме боюнча 2 моль суутектен 1 моль этан түзүлөт, демек, 0,3 моль H2ден 0,15 моль этан алабыз.
Алынган углеводороддун концентрациясын аныктап, 0,05 моль/дм3 алабыз. Андан кийин анын пайда болушунун орточо ылдамдыгын эсептей аласыз:=0,025 моль/дм3 ×s.
Тыянак
Химиялык өз ара аракеттенүү ылдамдыгына ар кандай факторлор таасир этет: реакцияга кирүүчү заттардын табияты (активдөө энергиясы), алардын концентрациясы, катализатордун болушу, майдалануу даражасы, басым, нурлануунун түрү.
Он тогузунчу кылымдын экинчи жарымында профессор Н. Н. Бекетов баштапкы реактивдердин массалары менен процесстин узактыгынын ортосунда байланыш бар деп сунуш кылган. Бул гипотеза 1867-жылы норвегиялык химиктер: П. Ваге жана К. Гулдберг тарабынан негизделген массалардын аракет мыйзамында ырасталган.
Физикалык химия ар кандай процесстердин механизмин жана ылдамдыгын изилдейт. Бир стадияда жүргөн эң жөнөкөй процесстер мономолекулалык процесстер деп аталат. Татаал өз ара аракеттешүүлөр бир нече элементардык ырааттуу өз ара аракеттенүүнү камтыйт, андыктан ар бир этап өзүнчө каралат.
Энергияны аз сарптоо менен реакция продуктыларынын максималдуу түшүмүн алуу үчүн процесстин жүрүшүнө таасир этүүчү негизги факторлорду эске алуу маанилүү.
Мисалы, суунун жөнөкөй заттарга ажыроо процессин тездетүү үчүн катализатор керек, анын ролун марганец оксиди (4) аткарат.
Реагенттерди тандоого, оптималдуу басымды жана температураны тандоого, реагенттердин концентрациясына байланышкан бардык нюанстар химиялык кинетикада каралат.
