Биз ар кандай химиялык өз ара аракеттенишүүлөргө дайыма туш болобуз. Жаратылыш газынын күйүшү, темирдин дат басышы, сүттүн кычкылданышы мектептеги химия курсунда майда-чүйдөсүнө чейин изилденген бардык процесстерден алыс.
Кээ бир реакциялар секунданын бөлчөктөрүн алат, ал эми кээ бир аракеттерге күн же жума талап кылынат.
Реакция ылдамдыгынын температурага, концентрацияга жана башка факторлорго көз карандылыгын аныктоого аракет кылалы. Жаңы билим берүү стандартында бул маселеге окуу убактысынын минималдуу көлөмү бөлүнгөн. Бирдиктүү мамлекеттик экзамендин тесттеринде реакциянын ылдамдыгынын температурага, концентрацияга көз карандылыгы боюнча тапшырмалар, ал тургай эсептик тапшырмалар сунушталат. Көптөгөн жогорку класстын окуучулары бул суроолорго жооп табууда кыйынчылыктарга туш болушат, андыктан биз бул теманы кеңири талдап чыгабыз.
Каралып жаткан маселенин актуалдуулугу
Реакциянын ылдамдыгы жөнүндөгү маалыматтын практикалык жана илимий зор мааниси бар. Мисалы, белгилүү бир өндүрүштө заттар жана буюмдарнарк түздөн-түз жабдуулардын иштешине, товарлардын баасына жараша болот.
Учурдагы реакциялардын классификациясы
Химиялык процесстин жүрүшүндө пайда болгон баштапкы компоненттердин жана продуктулардын агрегациясынын абалынын ортосунда түз байланыш бар: гетерогендүү өз ара аракеттешүү.
Система көбүнчө химияда зат же алардын айкалышы катары түшүнүлөт.
Бир тектүү система – бул бир фазадан турган система (бир эле агрегация абалы). Мисал катары биз газдардын, бир нече түрдүү суюктуктардын аралашмасын айта алабыз.
Гетерогендик - бул реагенттер газдар жана суюктуктар, катуу заттар жана газдар түрүндө болгон система.
Реакциянын ылдамдыгынын температурага гана эмес, ошондой эле анализделген өз ара аракеттенүүгө катышкан компоненттер колдонулган фазага да көз карандылыгы бар.
Бир тектүү состав процесстин бүткүл көлөмү боюнча агымы менен мүнөздөлөт, бул анын сапатын бир топ жакшыртат.
Эгерде баштапкы заттар ар кандай фазалык абалда болсо, бул учурда максималдуу өз ара аракеттенүү фаза чегинде байкалат. Мисалы, активдүү металл кислотада эригенде продуктунун (туздун) пайда болушу алардын контактынын бетинде гана байкалат.
Процесстин ылдамдыгы менен ар кандай факторлордун ортосундагы математикалык байланыш
Химиялык реакциянын ылдамдыгынын температурага карата теңдемеси кандай болот? Бир тектүү процесс үчүн чен өлчөмү менен аныкталатубакыт бирдигинде системанын көлөмүндө реакция учурунда өз ара аракеттенүүчү же пайда болгон зат.
Гетерогендүү процесс үчүн ылдамдык минималдуу убакыт аралыгындагы бирдикте процессте реакцияга кирген же өндүрүлгөн заттын саны аркылуу аныкталат.
Химиялык реакциянын ылдамдыгына таасир этүүчү факторлор
Реакциялашуучу заттардын табияты процесстердин ар кандай ылдамдыгынын себептеринин бири болуп саналат. Мисалы, щелочтуу металлдар бөлмө температурасында суу менен щелочторду пайда кылат жана процесс газ түрүндөгү суутектин интенсивдүү эволюциясы менен коштолот. Асыл металлдар (алтын, платина, күмүш) бөлмө температурасында да, ысыганда да мындай процесстерге жөндөмдүү эмес.
Реактивдүү заттардын табияты химиялык өнөр жайда өндүрүштүн рентабелдүүлүгүн жогорулатуу үчүн эске алынган фактор болуп саналат.
Реагенттердин концентрациясы менен химиялык реакциянын ылдамдыгынын ортосундагы байланыш аныкталды. Ал канчалык жогору болсо, ошончолук көп бөлүкчөлөр кагылышып, процесс ылдамыраак болот.
Математикалык формадагы массалардын аракет мыйзамы баштапкы заттардын концентрациясы менен процесстин ылдамдыгынын ортосундагы түз пропорционалдык байланышты сүрөттөйт.
Он тогузунчу кылымдын ортосунда орус химиги Н. Н. Бекетов тарабынан формулировкаланган. Ар бир процесс үчүн температурага, концентрацияга же реагенттердин табиятына байланышпаган реакция константасы аныкталат.
Кимгекатуу зат катышкан реакцияны тездетүү үчүн, аны майдалап майдалашыңыз керек.
Мында беттин аянты көбөйөт, бул процесстин ылдамдыгына оң таасирин тийгизет. Дизель майы үчүн атайын инжектордук система колдонулат, анын аркасында ал аба менен тийгенде, углеводороддор аралашмасынын күйүү ылдамдыгы бир топ жогорулайт.
Жытуу
Химиялык реакциянын ылдамдыгынын температурага көз карандылыгы молекулярдык кинетикалык теория менен түшүндүрүлөт. Белгилүү шарттарда реагенттердин молекулаларынын кагылышууларынын санын эсептөөгө мүмкүндүк берет. Кадимки шарттарда мындай маалымат менен куралданган бардык процесстер заматта жүрүшү керек.
Бирок реакциянын ылдамдыгынын температурага көз карандылыгынын конкреттүү мисалын карай турган болсок, өз ара аракеттенүү үчүн атомдордон жаңы заттарды пайда кылуу үчүн адегенде алардын ортосундагы химиялык байланыштарды үзүү керек экен. Бул энергиянын олуттуу көлөмүн талап кылат. Реакция ылдамдыгынын температурага көз карандылыгы кандай? Активдештирүү энергиясы молекулалардын жарылуу мүмкүнчүлүгүн аныктайт, процесстердин реалдуулугун мүнөздөйт. Анын бирдиктери кДж/моль.
Эгер энергия жетишсиз болсо, кагылышуу натыйжасыз болот, ошондуктан ал жаңы молекуланын пайда болушу менен коштолбойт.
Графикалык көрсөтүү
Химиялык реакциянын ылдамдыгынын температурага көз карандылыгын графикалык түрдө көрсөтүүгө болот. Ысытылганда бөлүкчөлөрдүн ортосундагы кагылышуулардын саны көбөйөт, бул өз ара аракеттенүүнүн тездешине өбөлгө түзөт.
Реакция ылдамдыгы менен температура графиги кандай болот? Молекулалардын энергиясы туурасынан, ал эми энергия запасы жогору болгон бөлүкчөлөрдүн саны вертикалдуу түрдө көрсөтүлөт. График – белгилүү бир өз ара аракеттенүүнүн ылдамдыгын баалоо үчүн колдонула турган ийри сызык.
Орточо көрсөткүчтөн энергиянын айырмасы канчалык чоң болсо, ийри сызыктын чекити максимумдан ошончолук алыс болот жана молекулалардын азыраак пайызы мындай энергия запасына ээ.
Маанилүү аспектилер
Реакция ылдамдыгынын константасынын температурага көз карандылыгы үчүн теңдеме жазууга болобу? Анын көбөйүшү процесстин ылдамдыгынын жогорулашынан көрүнүп турат. Мындай көз карандылык процесстин ылдамдыгынын температуралык коэффициенти деп аталган белгилүү бир чоңдук менен мүнөздөлөт.
Ар кандай өз ара аракеттешүү үчүн реакция ылдамдыгынын константасынын температурага көз карандылыгы аныкталган. Ал 10 градуска жогорулатылса, процесстин ылдамдыгы 2-4 эсеге жогорулайт.
Бир тектүү реакциялардын ылдамдыгынын температурадан көз карандылыгын математикалык түрдө көрсөтүүгө болот.
Бөлмө температурасындагы өз ара аракеттешүүлөрдүн көбү үчүн коэффициент 2ден 4кө чейинки диапазондо болот. Мисалы, 2,9 температуралык коэффициент менен температуранын 100 градуска жогорулашы процессти дээрлик 50 000 эсе тездетет.
Реакция ылдамдыгынын температурадан көз карандылыгын активдештирүү энергиясынын ар кандай мааниси менен оңой эле түшүндүрүүгө болот. Ал катиондор менен аниондордун өз ара аракеттенүүсү менен гана аныкталуучу иондук процесстер учурунда минималдуу мааниге ээ. Көптөгөн эксперименттер мындай реакциялардын бир заматта пайда болгонун далилдейт.
Активдештирүү энергиясы жогору болгондо, бөлүкчөлөрдүн ортосундагы аз сандагы кагылышуулар гана өз ара аракеттенүүнүн ишке ашуусуна алып келет. Орточо активдештирүү энергиясы менен реактивдер орточо ылдамдыкта өз ара аракеттенишет.
Реакциянын ылдамдыгынын концентрацияга жана температурага көз карандылыгы боюнча тапшырмалар билим берүүнүн жогорку деңгээлинде гана каралат, бул көбүнчө балдар үчүн олуттуу кыйынчылыктарды жаратат.
Процесстин ылдамдыгын өлчөө
Колдонуучу активдештирүү энергиясын талап кылган процесстер баштапкы заттардын атомдорунун ортосундагы байланыштардын алгачкы үзүлүшүн же алсыроосун камтыйт. Бул учурда алар активдештирилген комплекс деп аталган белгилүү бир аралык абалга өтөт. Бул туруксуз абал, тез эле реакция продуктыларына айланат, процесс кошумча энергиянын бөлүнүп чыгышы менен коштолот.
Жөнөкөй түрдө активдештирилген комплекс - бул эски байланыштары начар атомдордун конфигурациясы.
Ингибиторлор жана катализаторлор
Ферменттик реакциянын ылдамдыгынын орточо температурага көз карандылыгын талдап көрөлү. Мындай заттар тездетүүчү ролду ойнойтпроцесс.
Алар өз ара аракеттенүүнүн катышуучулары эмес, процесс аяктагандан кийин алардын саны өзгөрүүсүз калат. Эгер катализаторлор реакциянын ылдамдыгын жогорулатса, ингибиторлор тескерисинче бул процессти жайлатышат.
Мунун маңызы ортодогу кошулмалардын пайда болушунда, анын натыйжасында процесстин ылдамдыгынын өзгөрүшү байкалат.
Тыянак
Дүйнө жүзүндө ар кандай химиялык өз ара аракеттешүү ар бир мүнөт сайын болуп турат. Реакция ылдамдыгынын температурага көз карандылыгы кантип аныкталат? Аррениус теңдемеси ылдамдыктын константасы менен температуранын ортосундагы байланыштын математикалык түшүндүрмөсү. Бул молекулалардагы атомдордун ортосундагы байланыштардын бузулушу же алсырашы, бөлүкчөлөрдүн жаңы химиялык заттарга бөлүштүрүлүшү мүмкүн болгон активдештирүү энергиясынын маанилери жөнүндө түшүнүк берет.
Молекулярдык-кинетикалык теориянын аркасында баштапкы компоненттердин өз ара аракеттенүү ыктымалдыгын алдын ала айтууга, процесстин ылдамдыгын эсептөөгө болот. Реакциянын ылдамдыгына таасир этүүчү факторлордун ичинен өзгөчө мааниге ээ: температура индексинин өзгөрүшү, өз ара аракеттенүүчү заттардын пайыздык концентрациясы, контакттык бетинин аянты, катализатордун (ингибитордун) болушу, ошондой эле өз ара аракеттенүүчү компоненттердин табияты..
