Reaksiya dərəcəsi sabiti. reagentə görə reaksiya sırası anlayışı. Kimyəvi reaksiyanın sürəti Kimyəvi reaksiyanın sürət sabiti ondan asılı deyil

1. Kimyəvi kinetikanın əsas anlayışları və postulatları

Kimyəvi kinetika kimyəvi reaksiyaların sürətlərini öyrənən fiziki kimyanın bir sahəsidir. Kimyəvi kinetikanın əsas vəzifələri: 1) reaksiya sürətlərinin hesablanması və kinetik əyrilərin təyini, yəni. reaktivlərin konsentrasiyalarının zamandan asılılığı ( birbaşa vəzifə); 2) kinetik əyrilərdən reaksiya mexanizmlərinin təyini ( tərs problem).

Kimyəvi reaksiyanın sürəti vahid vaxtda reaktivlərin konsentrasiyalarının dəyişməsini təsvir edir. Reaksiya üçün

a A+ b B+... d D+ e E+...

reaksiya sürəti aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

kvadrat mötərizədə maddənin konsentrasiyası göstərilir (adətən mol/l ilə ölçülür), t- vaxt; a, b, d, e- reaksiya tənliyində stokiometrik əmsallar.

Reaksiya sürəti reaktivlərin təbiətindən, konsentrasiyasından, temperaturundan və katalizatorun mövcudluğundan asılıdır. Reaksiya sürətinin konsentrasiyadan asılılığı kimyəvi kinetikanın əsas postulatı ilə təsvir olunur - kütləvi hərəkət qanunu:

Zamanın hər anında kimyəvi reaksiyanın sürəti müəyyən güclərə yüksəldilmiş reaktivlərin cari konsentrasiyasına mütənasibdir:

,

Harada k- sürət sabiti (konsentrasiyadan asılı olmayaraq); x, y- çağırılan bəzi nömrələr maddəyə görə reaksiya sırası Müvafiq olaraq A və B. Ümumiyyətlə, bu rəqəmlərin əmsallarla heç bir əlaqəsi yoxdur a Və b reaksiya tənliyində. Göstəricilərin cəmi x+ yçağırdı ümumi reaksiya sırası. Reaksiya sırası müsbət və ya mənfi, tam və ya kəsr ola bilər.

Əksər kimyəvi reaksiyalar adlanan bir neçə mərhələdən ibarətdir elementar reaksiyalar. Elementar reaksiya, adətən, bir keçid kompleksinin meydana gəlməsi ilə davam edən kimyəvi bir əlaqənin meydana gəlməsi və ya parçalanmasının tək bir aktı kimi başa düşülür. Elementar reaksiyada iştirak edən hissəciklərin sayı deyilir molekulyarlıq reaksiyalar. Elementar reaksiyaların yalnız üç növü var: monomolekulyar (A B + ...), bimolekulyar (A + B D + ...) və trimolekulyar (2A + B D + ...). Elementar reaksiyalar üçün ümumi sıra molekulyarlığa, maddə üzrə sıralar isə reaksiya tənliyindəki əmsallara bərabərdir.

NÜMUNƏLƏR

Misal 1-1. 2NOBr (g) 2NO (g) + Br 2 (g) reaksiyasında NO əmələ gəlmə sürəti 1,6-dır. 10 -4 mol/(l.s). Reaksiya sürəti və NOBr istehlak dərəcəsi nədir?

Həll. Tərifə görə reaksiya sürəti:

Mol/(l.s).

Eyni tərifdən belə çıxır ki, NOBr istehlak sürəti əks işarə ilə NO əmələ gəlmə sürətinə bərabərdir:

mol/(l.s).

Misal 1-2. 2-ci dərəcəli A + B D reaksiyasında A və B maddələrinin ilkin konsentrasiyaları müvafiq olaraq 2,0 mol/L və 3,0 mol/L-ə bərabərdir. Reaksiya sürəti 1,2-dir. [A] = 1,5 mol/l-də 10 -3 mol/(l.s). [B] = 1,5 mol/L-də sürət sabitini və reaksiya sürətini hesablayın.

Həll. Kütləvi hərəkət qanununa görə, istənilən vaxt anında reaksiya sürəti bərabərdir:

.

[A] = 1,5 mol/l, 0,5 mol/l A və B maddələri reaksiyaya girdikdə, [B] = 3 – 0,5 = 2,5 mol/l olur. Tezlik sabiti belədir:

L/(mol. s).

[B] = 1,5 mol/l, A və B maddələrinin 1,5 mol/l reaksiyaya girdiyi vaxta qədər [A] = 2 – 1,5 = 0,5 mol/l olur. Reaksiya sürəti belədir:

Mol/(l.s).

VƏZİFƏLƏR

1-1. Ammonyak sintez reaksiyasının sürəti 1/2 N 2 + 3/2 H 2 = NH 3 azot və hidrogenin konsentrasiyası ilə necə ifadə edilir? (cavab)

1-2. Reaksiya tənliyi N 2 + 3H 2 = 2NH 3 kimi yazılsa, ammonyak sintezi reaksiyasının sürəti 1/2 N 2 + 3/2 H 2 = NH 3 necə dəyişəcək? (cavab)

1-3. Elementar reaksiyaların ardıcıllığı necədir: a) Cl + H 2 = HCl + H; b) 2NO + Cl 2 = 2NOCl? (cavab)

1-4. Aşağıdakı kəmiyyətlərdən hansı a) mənfi; b) fraksiya qiymətləri: reaksiya sürəti, reaksiya sırası, reaksiya molekulyarlığı, sürət sabiti, stoxiometrik əmsal? (cavab)

1-5. Reaksiya sürəti reaksiya məhsullarının konsentrasiyasından asılıdırmı? (cavab)

1-6. Təzyiq 3 dəfə artdıqda A = 2D qaz fazasının elementar reaksiyasının sürəti neçə dəfə artacaq?

1-7. Sürət sabitinin ölçüsü l 2 / (mol 2 . s) olarsa, reaksiyanın ardıcıllığını təyin edin. (cavab)

1-8. 25 o C-də 2-ci dərəcəli qaz reaksiyasının sürət sabiti 10 3 l/(mol.s)-ə bərabərdir. Kinetik tənlik atmosferlərdə təzyiqlə ifadə edilirsə, bu sabit nəyə bərabərdir?

1-9. Qaz faza reaksiyası üçün n nA B sırası, B-nin əmələ gəlmə sürətini ümumi təzyiqlə ifadə edin (cavab).

1-10. İrəli və əks reaksiyalar üçün sürət sabitləri 2,2 və 3,8 l/(mol.s) təşkil edir. Bu reaksiyalar aşağıdakı mexanizmlərdən hansı ilə baş verə bilər: a) A + B = D; b) A + B = 2D; c) A = B + D; d) 2A = B.(cavab)

1-11. 2HI H 2 + I 2 parçalanma reaksiyası sürət sabiti ilə 2-ci sıraya malikdir k= 5.95. 10 -6 l/(mol. s). 1 atm təzyiq və 600 K temperaturda reaksiya sürətini hesablayın. (cavab)

1-12. 2-ci dərəcəli A + B D reaksiyasının sürəti 2,7-dir. A və B maddələrinin konsentrasiyalarında müvafiq olaraq 10 -7 mol/(l.s), 3.0. 10 -3 mol/l və 2,0 mol/l. Sürət sabitini hesablayın.(cavab)

1-13. 2-ci dərəcəli A + B 2D reaksiyasında A və B maddələrinin ilkin konsentrasiyaları 1,5 mol/l-ə bərabərdir. Reaksiya dərəcəsi 2.0-dır. [A] = 1,0 mol/l-də 10 -4 mol/(l.s). [B] = 0,2 mol/L-də sürət sabitini və reaksiya sürətini hesablayın. (cavab)

1-14. 2-ci dərəcəli A + B 2D reaksiyasında A və B maddələrinin ilkin konsentrasiyaları müvafiq olaraq 0,5 və 2,5 mol/l-ə bərabərdir. [A] = 0,1 mol/l-də reaksiya sürəti ilkin sürətdən neçə dəfə azdır? (cavab)

1-15. Qaz-faza reaksiyasının sürəti tənliklə təsvir edilmişdir w = k. [A] 2. [B]. A və B konsentrasiyaları arasında hansı nisbətdə ilkin reaksiya sürəti sabit ümumi təzyiqdə maksimum olacaqdır? (cavab)

2. Sadə reaksiyaların kinetikası

Bu bölmədə, kütlələrin hərəkəti qanununa əsaslanaraq, bütöv bir nizamın geri dönməz reaksiyaları üçün kinetik tənliklər tərtib edib həll edəcəyik.

0-cı dərəcəli reaksiyalar. Bu reaksiyaların sürəti konsentrasiyadan asılı deyil:

,

burada [A] başlanğıc maddənin konsentrasiyasıdır. Sıfır sırası heterojen və fotokimyəvi reaksiyalarda baş verir.

1-ci dərəcəli reaksiyalar. A-B tipli reaksiyalarda sürət konsentrasiya ilə düz mütənasibdir:

.

Kinetik tənlikləri həll edərkən tez-tez istifadə edirlər aşağıdakı təyinatlar: ilkin konsentrasiya [A] 0 = a, cari konsentrasiya [A] = a - x(t), Harada x(t) reaksiyaya girən A maddəsinin konsentrasiyasıdır. Bu qeyddə 1-ci dərəcəli reaksiya və onun həlli üçün kinetik tənlik formaya malikdir:

Kinetik tənliyin həlli də reaksiya sırasını təhlil etmək üçün əlverişli olan başqa bir formada yazılmışdır:

.

A maddəsinin yarısının parçalandığı vaxta yarımxaricolma dövrü t 1/2 deyilir. tənliyi ilə müəyyən edilir x(t 1/2) = a/2 və bərabərdir

2-ci dərəcəli reaksiyalar. A + B D + ... tipli reaksiyalarda sürət konsentrasiyaların məhsulu ilə düz mütənasibdir:

.

Maddələrin ilkin konsentrasiyaları: [A] 0 = a, [B] 0 = b; cari konsentrasiyalar: [A] = a- x(t), [B] = b - x(t).

Bu tənliyi həll edərkən iki hal fərqləndirilir.

1) A və B maddələrinin eyni ilkin konsentrasiyası: a = b. Kinetik tənliyin forması var:

.

Bu tənliyin həlli müxtəlif formalarda yazılır:

A və B maddələrinin yarı ömrü eyni və bərabərdir:

2) A və B maddələrinin ilkin konsentrasiyaları fərqlidir: a b. Kinetik tənliyin forması var:
.

Bu tənliyin həlli aşağıdakı kimi yazıla bilər:

A və B maddələrinin yarı ömrü fərqlidir: .

N-ci dərəcəli reaksiyalar n A D + ... Kinetik tənliyin forması var:

.

Kinetik tənliyin həlli:

. (2.1)

A maddəsinin yarımxaricolma müddəti tərs mütənasibdir ( n-1) ilkin konsentrasiyanın dərəcəsi:

. (2.2)

Misal 2-1. 14 C radioaktiv izotopunun yarımparçalanma müddəti 5730 ildir. Arxeoloji qazıntılar zamanı 14 C-nin normanın 72%-ni təşkil edən ağac tapılıb. Ağacın neçə yaşı var?
Həll. Radioaktiv parçalanma 1-ci dərəcəli reaksiyadır. Tezlik sabiti belədir:

Ağacın ömrünü [A] = 0,72 olduğunu nəzərə alaraq kinetik tənliyin həllindən tapmaq olar. [A] 0:

Misal 2-2. Müəyyən edilmişdir ki, 2-ci dərəcəli reaksiya (bir reagent) 0,24 M ilkin konsentrasiyada 92 dəqiqə ərzində 75% tamamlanır. Eyni şəraitdə reagentin konsentrasiyasının 0,16 M-ə çatması nə qədər vaxt aparacaq?
Həll. Bir reagentlə 2-ci dərəcəli reaksiya üçün kinetik tənliyin həllini iki dəfə yazaq:

,

harada, şərtlə, a= 0,24 M, t 1 = 92 dəq, x 1 = 0,75. 0,24 = 0,18 M, x 2 = 0,24 - 0,16 = 0,08 M. Bir tənliyi digərinə bölək:

Misal 2-3. Elementar reaksiya üçün n A B biz A-nın yarı ömrünü t 1/2, A-nın parçalanma müddətini isə 75% t 3/4 ilə ifadə edirik. t 3/4 / t 1/2 nisbətinin ilkin konsentrasiyadan asılı olmadığını, yalnız reaksiya sırası ilə təyin olunduğunu sübut edin. n.Həll. Reaksiya üçün kinetik tənliyin həllini iki dəfə yazaq n- bir reagent ilə sıra:

və bir ifadəni digərinə bölmək. Sabitlər k Və a hər iki ifadə ləğv ediləcək və biz alırıq:

.

Bu nəticə, çevrilmə dərəcəsinin a və b olduğu vaxtların nisbətinin yalnız reaksiyanın ardıcıllığından asılı olduğunu sübut etməklə ümumiləşdirilə bilər:

.

VƏZİFƏLƏR

2-2. Birinci dərəcəli reaksiya 7 dəqiqə ərzində 30% davam edir. Reaksiya 99% tamamlanana qədər nə qədər vaxt lazımdır? (cavab)

2-3. Çernobıl qəzası nəticəsində atmosferə daxil olan 137 Cs radioaktiv izotopunun yarımparçalanma müddəti 29,7 ildir. Nə vaxtdan sonra bu izotopun miqdarı orijinalın 1%-dən az olacaq? (cavab)

2-4. Nüvə sınaqları zamanı atmosferə daxil olan 90 Sr radioaktiv izotopunun yarımparçalanma müddəti 28,1 ildir. Tutaq ki, yeni doğulmuş uşağın orqanizmi bu izotopun 1,00 mq-ni udur. a) 18 il, b) 70 ildən sonra bədəndə nə qədər stronsium qalacaq, əgər onun bədəndən xaric olmadığını fərz etsək (cavab)

2-5. Birinci dərəcəli reaksiya SO 2 Cl 2 = SO 2 + Cl 2 üçün sürət sabiti 2,2-dir. 320 o C-də 10 -5 s -1. Bu temperaturda 2 saat saxladıqda SO 2 Cl 2 neçə faiz parçalanır? (cavab)

2-6. 1-ci dərəcəli reaksiya sürəti sabiti

2N 2 O 5 (q) 4NO 2 (q) + O 2 (q)

25 o C-də 3,38-ə bərabərdir. 10 -5 s -1 . N 2 O 5-in yarı ömrü nə qədərdir? İlkin təzyiq 500 mm Hg olarsa, a) 10 s, b) 10 dəqiqədən sonra sistemdə təzyiq nə qədər olacaq? İncəsənət. (cavab)

2-7. Birinci dərəcəli reaksiya müxtəlif miqdarda başlanğıc materialla aparılır. Kinetik əyrilərin ilkin hissələrinə toxunan xətlər x oxunun bir nöqtəsində kəsişəcəkmi? Cavabınızı izah edin (cavab).

2-8. Birinci dərəcəli reaksiya A 2B qaz fazasında baş verir. İlkin təzyiqdir səh 0 (B yoxdur). Ümumi təzyiqin zamandan asılılığını tapın. Hansı vaxtdan sonra təzyiq orijinalla müqayisədə 1,5 dəfə artacaq? Bu zamana qədər reaksiyanın gedişatı necədir? (cavab)

2-9. İkinci dərəcəli reaksiya 2A B qaz fazasında baş verir. İlkin təzyiqdir səh 0 (B yoxdur). Ümumi təzyiqin zamandan asılılığını tapın. Hansı vaxtdan sonra təzyiq orijinal ilə müqayisədə 1,5 dəfə azalacaq? Bu zamana qədər reaksiyanın gedişatı necədir? (cavab)

2-10. A maddəsi B və C maddələri ilə 1 mol/l bərabər konsentrasiyada qarışdırılmışdır. 1000 s-dən sonra A maddəsinin 50%-i qalır, əgər reaksiya: a) sıfır, b) birinci, c) ikinci, c) üçüncü ümumi sıraya malik olsa, 2000 s-dən sonra nə qədər A maddəsi qalacaq?

2-11. Maddələrin ilkin konsentrasiyaları 1 mol/l olarsa və mol/l və s ilə ifadə olunan bütün sürət sabitləri 1-ə bərabər olarsa, reaksiyalardan hansı - birinci, ikinci və ya üçüncü dərəcəli - daha tez başa çatacaq? (cavab)

2-12. Reaksiya

CH 3 CH 2 NO 2 + OH - H 2 O + CH 3 CHNO 2 -

ikinci sıraya və sürət sabitinə malikdir k= 39,1 l/(mol. dəq) 0 o C. Tərkibində 0,004 M nitroetan və 0,005 M NaOH olan məhlul hazırlanmışdır. Nitroetanın 90%-nin reaksiya verməsi nə qədər vaxt aparacaq?

2-13. 298 K-də H + və FG - (fenilqlioksinat) ionlarının UFG molekuluna rekombinasiyası üçün sürət sabiti bərabərdir. k= 10 11,59 l/(mol.s). Hər iki ionun ilkin konsentrasiyası 0,001 mol/L olarsa, reaksiyanın 99,999% başa çatması üçün lazım olan vaxtı hesablayın. (cavab)

2-14. 1-butanolun hipoklor turşusu ilə oksidləşmə sürəti spirtin konsentrasiyasından asılı deyil və 2 ilə mütənasibdir. İlkin məhlulda 0,1 mol/L HClO və 1 mol/L spirt olarsa, 298 K-da oksidləşmə reaksiyasının 90%-ni tamamlaması nə qədər vaxt aparacaq? Reaksiya sürəti sabitdir k= 24 l/(mol min). (cavab)

2-15. Müəyyən temperaturda 0,01 M etil asetat məhlulu 0,002 M NaOH məhlulu ilə 23 dəqiqə ərzində 10% sabunlaşır. Neçə dəqiqədən sonra 0,005 M KOH məhlulu ilə eyni dərəcədə sabunlaşacaq? Nəzərə alın ki, bu reaksiya ikinci dərəcəlidir və qələvilər tamamilə dissosiasiya olunur (cavab).

2-16. İkinci dərəcəli reaksiya A + B P ilkin konsentrasiyaları [A] 0 = 0,050 mol/L və [B] 0 = 0,080 mol/L olan məhlulda aparılır. 1 saatdan sonra A maddəsinin konsentrasiyası 0,020 mol/l-ə qədər azaldı. Hər iki maddənin sürət sabitini və yarı ömrünü hesablayın.

Kimyəvi reaksiyanın sürətini eksperimental olaraq müəyyən etmək üçün zamanla ilkin və ya son maddələrin konsentrasiyasının dəyişməsi haqqında məlumatlara sahib olmaq lazımdır. Bunun edilə biləcəyi üsullar bölünür kimyəvi Və fiziki-kimyəvi.

Kimyəvi üsullar reaksiya qabında bir maddənin miqdarının və ya konsentrasiyasının birbaşa təyin edilməsinə əsaslanır.

Çox vaxt bu məqsədlər üçün titrimetriya və qravimetriya kimi kəmiyyət analizinin növləri istifadə olunur. Reaksiya yavaş gedirsə, reagentlərin sərfinə nəzarət etmək üçün müəyyən fasilələrlə reaksiya mühitindən nümunələr götürülür. Sonra istənilən maddənin tərkibi müəyyən edilir. Məsələn, qələvi ilə titrləmə reaksiyanın gedişində sistemdəki turşunun miqdarını təyin edir

R 1 – COOH + R 2 – OH → R 1 – COO – R 2 + H 2 O

Reaksiya yüksək sürətlə davam edərsə, nümunə götürmək üçün qəfil soyudulması, katalizatorun sürətlə çıxarılması, seyreltilməsi və ya reagentlərdən birinin qeyri-reaktiv vəziyyətə keçirilməsi ilə dayandırılır.

Kimyəvi analiz üsulları sadəliyi, əlçatanlığı və yaxşı dəqiqliyi ilə xarakterizə olunur.

Müasir eksperimental kinetikada ən çox istifadə edirlər analizin fiziki-kimyəvi üsulları . Onlar bir maddənin konsentrasiyasındakı dəyişiklikləri birbaşa reaksiya zamanı, onu dayandırmadan və ya nümunə götürmədən idarə etməyə imkan verir. Bu üsullar sistemin zamanla dəyişən və onun tərkibindəki müəyyən birləşmənin kəmiyyət tərkibindən asılı olan hər hansı fiziki xassəsinin ölçülməsinə əsaslanır; məsələn: təzyiq (əgər qazlar reaksiyada iştirak edirsə), elektrik keçiriciliyi, sınma indeksi, ultrabənövşəyi, görünən və ya infraqırmızı bölgələrdə reagentin və ya reaksiya məhsulunun udulma spektri. Elektron paramaqnit rezonans (EPR) və nüvə maqnit rezonansı (NMR) spektrlərindən geniş istifadə olunur.

Spektral metodlardan istifadə elektromaqnit şüalarının udulmasının maddənin miqdarına və ya onun sistemdəki konsentrasiyasına mütənasib olmasına əsaslanır.

Adətən reaksiyalar qapalı sistemdə (yəni sabit həcmdə) eksperimental olaraq öyrənilir və nəticələr qrafik olaraq sözdə ifadə şəklində təqdim olunur. kinetik əyri, reagentin və ya reaksiya məhsulunun konsentrasiyasının zamandan asılılığını ifadə edir. Bu asılılığın analitik forması deyilir kinetik əyri tənliyi. Əsas kinetik tənlikdən fərqli olaraq, reaksiya verən maddələrin (və ya reaksiya məhsullarının yığılması) istehlak əyriləri üçün tənliklər parametrlər kimi t = 0 zamanında komponentlərin ilkin konsentrasiyalarını (C 0) ehtiva edir.

Bu tənliklərdən reaksiya sürətinin sabitini və hesablamaq üçün düsturlar alınır yarım ömrü(t½) - hansı müddət ərzində alınan başlanğıc maddənin yarısı istehlak edilir, yəni. onun konsentrasiyası 2 dəfə azalacaq və C-yə bərabər olacaqdır O /2.

Sıfır dərəcəli reaksiyalarda başlanğıc maddənin konsentrasiyası zamanla xətti şəkildə azalır (şək. 37).

düyü. 37. Sıfır dərəcəli reaksiyada başlanğıc maddənin konsentrasiyasının zamanla dəyişməsi

Riyazi olaraq bu xətti əlaqə aşağıdakı kimi yazıla bilər:

Haradak– sürət sabiti, C 0 – reagentin ilkin molar konsentrasiyası, C – zamanda konsentrasiyasıt.

Ondan sıfır dərəcəli kimyəvi reaksiyanın sürət sabitini hesablamaq üçün düstur əldə edə bilərik.

k = (C 0 – C).

Sıfır sıra sürət sabiti mol/l ∙ s (mol l) ilə ölçülür -1 · Ilə -1 ).

Sıfır nizamlı reaksiya üçün yarım çevrilmə müddəti başlanğıc materialın konsentrasiyası ilə mütənasibdir.

Birinci dərəcəli reaksiyalar üçün C, t koordinatlarında kinetik əyri eksponensial xarakter daşıyır və belə görünür (şək. 38) Riyazi olaraq bu əyri aşağıdakı tənliklə təsvir olunur.

C = C 0 e - kt

düyü. 38. Birinci dərəcəli reaksiyada başlanğıc maddənin konsentrasiyasının zamanla dəyişməsi

Praktikada birinci dərəcəli reaksiyalar üçün kinetik əyri ən çox ℓnC,t koordinatlarında qurulur. Bu zaman ℓnС-nin ​​zamandan xətti asılılığı müşahidə olunur (şək. 39).

ℓnС = ℓnС 0 –kt

düyü. 39. Birinci dərəcəli reaksiya üçün reagent konsentrasiyasının loqarifminin baş vermə vaxtından asılılığı

Müvafiq olaraq, sürət sabitinin dəyəri və yarım çevrilmə vaxtının dəyəri aşağıdakı düsturlardan istifadə etməklə hesablana bilər

k = ℓn və ya k= 2.303ℓg

(onluq loqarifmadan natural birinə keçərkən).

Birinci dərəcəli reaksiya sürəti sabiti ölçüyə malikdir t –1 , yəni. 1/s və konsentrasiya vahidlərindən asılı deyil. Vahid vaxtda reaksiya verən molekulların nisbətini göstərir ümumi sayı sistemdəki reagent molekulları. Beləliklə, birinci dərəcəli reaksiyalarda başlanğıc maddənin alınan miqdarının bərabər fraksiyaları bərabər vaxt ərzində istehlak edilir.

Birinci dərəcəli reaksiyaların ikinci fərqləndirici xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, onlar üçün t ½ reagentin ilkin konsentrasiyasından asılı deyil, yalnız sürət sabiti ilə müəyyən edilir.

İkinci dərəcəli reaksiyalar üçün konsentrasiyanın zamandan asılılığının tənliyinin formasını yalnız ən sadə hal üçün nəzərdən keçirəcəyik, o zaman ki, elementar aktda 2 eyni molekul və ya müxtəlif maddələrin molekulları iştirak edir, lakin onların ilkin konsentrasiyaları (C 0) bərabərdir. Bu zaman 1/C,t koordinatlarında xətti asılılıq müşahidə olunur (şək. 40). Bu əlaqə üçün riyazi tənlik aşağıdakı kimi yazılacaqdır:

düyü. 40. İkinci dərəcəli reaksiya üçün reagentin tərs konsentrasiyasının vaxtından asılılığı

Sabit sürət düsturla hesablanır

və hp ilə ölçülür -1 ∙mol -1 , yəni. onun ədədi dəyəri maddənin konsentrasiyasının ölçüldüyü vahidlərdən asılıdır.

İkinci dərəcəli reaksiyaların yarı ömrü reaktivin ilkin konsentrasiyası ilə tərs mütənasibdir.

Bunun səbəbi, ikinci dərəcəli reaksiyaların sürətinin vahid vaxtda reaksiya verən maddələrin molekulları arasındakı toqquşmaların sayından güclü şəkildə asılı olmasıdır, bu da öz növbəsində vahid həcmə düşən molekulların sayı ilə mütənasibdir, yəni. maddənin konsentrasiyası. Beləliklə, sistemdə bir maddənin konsentrasiyası nə qədər çox olarsa, molekullar bir o qədər tez-tez bir-biri ilə toqquşur və onların yarısının reaksiya vermə vaxtı bir o qədər az olar.

Üçüncü dərəcəli reaksiyalar, əvvəllər qeyd edildiyi kimi, olduqca nadirdir və praktiki maraq doğurmur. Ona görə də bu baxımdan biz onları nəzərə almayacağıq.

Sual № 3

Kimyəvi reaksiyanın sürət sabiti hansı amillərdən asılıdır?

Reaksiya dərəcəsi sabiti (xüsusi reaksiya dərəcəsi) kinetik tənlikdə mütənasiblik əmsalıdır.

Reaksiya sürəti sabitinin fiziki mənası k Kütləvi hərəkət qanununun tənliyindən belə çıxır: k reaksiya verən maddələrin hər birinin 1 mol/l-ə bərabər konsentrasiyasında reaksiya sürətinə ədədi olaraq bərabərdir.

Reaksiya sürətinin sabiti temperaturdan, reaksiya verənlərin təbiətindən, sistemdə katalizatorun mövcudluğundan asılıdır, lakin onların konsentrasiyasından asılı deyil.

1. Temperatur. Temperaturun hər 10°C artması ilə reaksiya sürəti 2-4 dəfə artır (vant Hoff qaydası). Temperatur t1-dən t2-yə qədər artdıqca reaksiya sürətinin dəyişməsini aşağıdakı düsturla hesablamaq olar: (t2 - t1) / 10 Vt2 / Vt1 = g (burada Vt2 və Vt1 müvafiq olaraq t2 və t1 temperaturlarında reaksiya sürətləridir; g bu reaksiyanın temperatur əmsalıdır). Van't Hoff qaydası yalnız dar bir temperatur diapazonunda tətbiq olunur. Arrhenius tənliyi daha dəqiqdir: k = A e –Ea/RT burada A reaktivlərin təbiətindən asılı olaraq sabitdir; R universal qaz sabitidir; Ea aktivləşmə enerjisidir, yəni toqquşmanın kimyəvi çevrilməsinə səbəb olması üçün toqquşan molekulların malik olması lazım olan enerjidir. Kimyəvi reaksiyanın enerji diaqramı. Ekzotermik reaksiya Endotermik reaksiya A - reaktivlər, B - aktivləşdirilmiş kompleks (keçid vəziyyəti), C - məhsullar. Aktivləşdirmə enerjisi Ea nə qədər yüksək olarsa, temperaturun artması ilə reaksiya sürəti bir o qədər artır. 2. Reaksiyaya girən maddələrin təmas səthi. Heterojen sistemlər üçün (maddələr müxtəlif aqreqasiya vəziyyətlərində olduqda) təmas səthi nə qədər böyük olarsa, reaksiya bir o qədər sürətlə gedir. Bərk maddələrin səthi onları üyütməklə, həll olunan maddələr üçün isə həll etməklə artırıla bilər. 3. Kataliz. Reaksiyalarda iştirak edən və sürətini artıran, reaksiyanın sonunda dəyişməz qalan maddələrə katalizatorlar deyilir. Katalizatorların təsir mexanizmi aralıq birləşmələrin əmələ gəlməsi səbəbindən reaksiyanın aktivləşmə enerjisinin azalması ilə bağlıdır. Homojen katalizdə reagentlər və katalizatorlar bir faza təşkil edir (eyni birləşmə vəziyyətindədir), heterogen katalizdə isə müxtəlif fazalardır (müxtəlif birləşmə vəziyyətlərindədir). Bəzi hallarda arzuolunmaz kimyəvi proseslərin baş verməsi reaksiya mühitinə inhibitorlar əlavə etməklə ("mənfi kataliz" fenomeni) kəskin şəkildə yavaşlatıla bilər.

Sual № 4

Reaksiya üçün kütlələrin hərəkət qanununu tərtib edin və yazın:

2 NO+O2=2NO2

KÜTƏLƏRİN TƏSİLİ QANUNU: kimyəvi reaksiyanın sürəti reaksiya verən maddələrin konsentrasiyalarının hasilinə mütənasibdir. 2NO + O2 2NO2 reaksiyası üçün kütlənin təsir qanunu aşağıdakı kimi yazılacaq: v=kС2(NO)·С (O2), burada k reaksiyaya girən maddələrin təbiətindən və temperaturdan asılı olaraq sürət sabitidir. Bərk cisimlərin iştirak etdiyi reaksiyalarda sürət yalnız qazların və ya həll olunmuş maddələrin konsentrasiyası ilə müəyyən edilir: C + O2 = CO2, v = kCO2

Laboratoriya işləri üçün təlimatlar

Tələbələr üçün “Kimya” fənnindən

Tərtib edən V.S. Aksenov

Rəyçi

Kimya elmləri doktoru, professor F.F. Niyazi

Kimyəvi reaksiyaların sürəti: "Kimya" fənni üzrə laboratoriya işi üçün təlimatlar / Kursk. dövlət texnologiya. Universitet; Komp. V.S.Aksenov. Kursk, 2003. 20 s.

“Kimyəvi reaksiyaların sürəti” mövzusunun öyrənilməsi, kimyəvi reaksiyalarda sürətlərin hesablanması və laboratoriya işlərinin yerinə yetirilməsi üçün metodiki materiallar təqdim edilmişdir.

Ümumi kimya üzrə təhsil alan bütün ixtisasların tələbələri üçün nəzərdə tutulmuşdur

Cədvəl 2. İl. 2.

10.12.01-ci il tarixli 06430 nömrəli şəxsiyyət vəsiqəsi.

Çap üçün imzalanmışdır. Format 60x84 1/16. Ofset çap. Cond.bake.l. 1.16. Akademik-red.l. 1.05. Tiraj 50 nüsxədir. Sifariş verin

Kursk Dövlət Texniki Universiteti.

Kursk Dövlət Texniki Universitetinin nəşriyyat-poliqrafiya mərkəzi. 305040 Kursk, st. Oktyabrın 50 illiyi, 94.

Mövzu üzrə təhlükəsizlik sualları

1. Kimyəvi reaksiyanın sürəti nədir? Hansı vahidlərlə ölçülür?

2. Həqiqi və orta reaksiya dərəcəsi nədir?

3. Reaksiyanın kinetik tənliyi (kütləvi hərəkət qanunu) nədir?

4. Homojen reaksiyanın kinetik tənliyi necə yazılır?

5. Heterojen reaksiyaların xüsusiyyətləri hansılardır?

6. Heterojen reaksiyalarda kinetik, diffuziya və qarışıq nəzarət nədir?

7. Heterogen reaksiyaların kinetik tənlikləri üçün hansı yazı formaları mövcuddur?

8. Reaksiya sürəti sabiti nədir? Hansı reaksiya şərtləri sürət sabitinə təsir edir, hansıları təsir etmir?

10 . Təzyiq kimyəvi reaksiyanın sürətinə nə vaxt təsir edir?

12 . Temperatur kimyəvi reaksiyanın sürətinə necə təsir edir? Van't Hoff tənliyini verin.

13 . Reaksiya temperatur əmsalı nədir?

14 . kataliz nədir? Katalizator hansı proses parametrlərinə təsir edir?

Kimyəvi reaksiyaların sürəti.

Kinetika - sürətin öyrənilməsi müxtəlif proseslər kimyəvi reaksiyalar da daxil olmaqla. Əsas anlayışlardan biri kimyəvi kinetika reaksiya sürətidir.

Kimyəvi reaksiyanın sürəti V çağırdı vahid reaksiya məkanında vahid vaxtda reaktivin miqdarının dəyişməsi.

Homojen sistemdə reaksiya məkanı qarşılıqlı təsirin baş verdiyi qabın həcmidir və vahid həcmdə olan maddənin miqdarı adlanır. konsentrasiyaİLƏ və ifadə olunur mol/l.

Buna görə də, sabit həcmdə baş verən homojen prosesdə, homojen kimyəvi reaksiyanın sürəti zaman vahidində reaksiya verən maddələrdən hər hansı birinin konsentrasiyasının dəyişməsi ilə ölçülür..

Adətən vaxt τ saniyələrlə ifadə edilir, buna görə də reaksiya sürətinin ölçüsü adətən olur mol/l san. Kimyəvi qarşılıqlı təsir zamanı başlanğıc maddələrin hər birinin konsentrasiyası zamanla azalır (İLƏ 2 <С 1 , ΔС<0) , və hər bir reaksiya məhsulunun konsentrasiyası artır (İLƏ 2 >C 1 , ΔС>0) . Zamanla başlanğıc maddələrin və reaksiya məhsullarının konsentrasiyalarının dəyişməsi Şəkil 1-də göstərilmişdir. Kimyəvi kinetikada orta və həqiqi (və ya ani) reaksiya sürətləri arasında fərq qoyulur. orta sürəti v nisbətinə bərabərdir ΔС/Δτ (ΔС = С 2 -İLƏ 1 , Δτ = τ 2 -τ 1 ) . Sürət dəyərinin həmişə müsbət olmasını təmin etmək üçün fraksiyanın qarşısında “±” işarələri qoyulur.

V = ± ---

Δτ

Kimyəvi reaksiyanın həqiqi sürəti V ist nisbətin meyl etdiyi həddi ilə müəyyən edilir ΔС/Δτ saat τ → 0, yəni. konsentrasiyanın zamana görə törəməsi:

V ist = ± -–-

dτ

Reaksiya sürətinin reagentlərin konsentrasiyasından asılılığı. Molekullar arasında kimyəvi qarşılıqlı təsir aktının həyata keçirilməsi üçün zəruri şərt onların toqquşması olmalıdır. Müəyyən bir reaksiya məkanında müəyyən bir temperaturda molekulların toqquşması daha tez-tez baş verir, bu molekulların sayı nə qədər çox olarsa. Buna görə kimyəvi reaksiyanın sürəti reaktivlərin konsentrasiyasından asılıdır. Başlanğıc maddələrin konsentrasiyası zamanla azaldıqca (şəkil 1, əyri 1) reaksiya sürəti azalır.

Reaksiya sürətinin reaktivlərin konsentrasiyasından kəmiyyət asılılığı ifadə edilir kütləvi hərəkət qanunu müasir tərtibatda bu kimi görünür:

sabit bir temperaturda kimyəvi reaksiyanın sürəti reaksiya tənliyində stokiometrik əmsallara bərabər gücdə qəbul edilən reaktivlərin konsentrasiyalarının məhsulu ilə düz mütənasibdir..

Reaksiya üçün A A+b B →m M+n N

Kütləvi hərəkət qanununun riyazi ifadəsi:

V=k İLƏ A A · İLƏ IN b (1)

Harada V - sürət reaksiyası; İLƏ A Və İLƏ IN— reagentlərin konsentrasiyası A Və IN;A , b — reaksiya tənliyində stokiometrik əmsallar; k - kimyəvi reaksiyanın sürət sabiti adlanan mütənasiblik əmsalı. Sürət sabitinin ölçüsü stoxiometrik əmsalların qiymətləri ilə müəyyən edilir A Və b və sürəti belə qalır V ölçüsü var idi mol/l∙san. Dəqiq məlumat yoxdursa, ölçü k qəbul et san ―1 . At İLƏ A = C IN = 1 mol/lk ədədi olaraq bərabərdir V . İfadə (1) da çağırıb reaksiyanın kinetik tənliyi.

Faiz sabiti kimyəvi reaksiya k reaksiya verən maddələrin təbiəti ilə müəyyən edilir və temperaturdan, katalizatorun mövcudluğundan asılıdır, lakin reaksiyada iştirak edən maddələrin konsentrasiyasından asılı deyildir.

Misal 1 . Həcmi 2 litr olan reaksiya qabına 0,06 mol A maddəsi və 0,02 mol B maddəsi qoyulur, bu temperaturda A + 2B = AB 2 reaksiyası baş verir əgər A və B maddələrinin verilmiş konsentrasiyalarında reaksiya sürəti 6·10 -7 olarsa mol/(l san).

Həll: Reaksiyaya girən maddələrin miqdarını və sistemin həcmini bilməklə, reaktivlərin molar konsentrasiyalarını tapırıq:

İLƏ A= 0,06/2 = 0,03 = 3·10 ―2 mol/l; İLƏ IN = 0,02/2 = 0.01 = 10 ―2 mol/l

Reaksiya sürətini reaktivlərin konsentrasiyası ilə əlaqələndirən kinetik tənliyin ifadəsini yazaq:

V=k İLƏ A · İLƏ IN 2

V 6.10 ―7

Buradan: k = ----- = ------- = 0,2 l 2 /(mol) 2 ∙san

İLƏ A · İLƏ IN 2 · 3 10 ―2 (10 ―2) 2

Kütləvi təsir qanunu yalnız onların mexanizmində qazlarda və ya seyreltilmiş məhlullarda baş verən ən sadə qarşılıqlı təsirlər üçün etibarlıdır. Mürəkkəb reaksiyalar bir sıra paralel və ya ardıcıl proseslər ola bilər. Kütləvi təsir qanunu reaksiyanın hər bir fərdi mərhələsi üçün etibarlıdır, lakin bütövlükdə bütün qarşılıqlı təsir üçün deyil. Sürəti minimal olan prosesin həmin mərhələsi ümumilikdə reaksiya sürətini məhdudlaşdırır. Buna görə də, prosesin ən yavaş (məhdud) mərhələsi üçün yazılmış kütləvi hərəkət qanununun riyazi ifadəsi eyni vaxtda bütövlükdə bütün reaksiyaya şamil edilir.

Əgər reaksiya iki və ya daha çox maddəni əhatə edirsə, onda reaksiyanın sürəti prosesin ən yavaş mərhələsində iştirak edən onlardan yalnız birinin konsentrasiyasından asılı ola bilər, digərlərinin konsentrasiyasından asılı olmaya bilər.

Heterojen kimyəvi reaksiyaların sürəti. Texnologiyada böyük əhəmiyyət kəsb edən bir çox kimyəvi proseslər heterojen reaksiyalar kimi təsnif edilir. Bir və ya bir neçə proses komponenti qatılaşdırılmış, adətən bərk fazadadır. Bərk konsentrasiyalar kinetik tənliyə yazılmır (kütləvi hərəkət qanunu). Şərti olaraq, bu konsentrasiyalar sabit və 1-ə bərabər qəbul edilir. Bu birinci heterojen reaksiyaların xüsusiyyəti. Onlar reaksiya məkanı olan faza interfeysinə keçirlər. Buna görə də ikinci Bu reaksiyaların kinetikasının bir xüsusiyyəti reaksiyanın səth sahəsinin reaksiya sürətinə təsiridir. Beləliklə, reaksiya üçün:

Fe 2 HAQQINDA 3(K) + 3СО (G) → 2Fe + 3СО 2(G)

kinetik tənliyi belə yazmaq olar: V = k∙С 3 CO ∙S, Harada İLƏ CO— dəm qazının molar konsentrasiyası CO (G), reaksiya verən başlanğıc materialların yeganə qaz komponenti, S- reaksiyanın baş verdiyi səth sahəsi. möhkəm Fe 2 HAQQINDA 3(K) kinetik tənliyə yazılmır. Heterojen kimyəvi reaksiyaların sürətləri ölçüyə malikdir mol/l∙san∙m 2

Lakin əksər hallarda reaksiya səthinin sahəsini ölçmək praktiki olaraq qeyri-mümkündür və kinetik tənlikdə (kütləvi hərəkət qanunu) birbaşa görünmür. O

sürət sabitində "gizlənir" k və bu, sürət sabitinin ölçüsündə nəzərə alınır.

Misal 2 . Reaksiya üçün: Si (TV) + 2H 2 HAQQINDA (G)  SiO 2(TV) + 2H 2(G) kinetik tənlik üçün ifadə yazın.

Həll: Bu reaksiya heterojendir və faza sərhədində baş verir. Reaksiyaya girən maddələrdən su qaz halında reaksiyada iştirak edir, tənlikdə onun qarşısındakı əmsal 2-yə bərabərdir (…+ 2H 2 HAQQINDA (G) ). silikon ( Si (TV) ) bərk maddədir, ona görə də kinetik tənlikdə onun konsentrasiyasını nəzərə almırıq. Beləliklə, bu reaksiya üçün kinetik tənlik (kütləvi hərəkət qanunu) ola bilər: V = k·С 2 N 2 HAQQINDA. Bu vəziyyətdə sürət sabitinin ölçüsü l/mol∙san∙m 2 .

Reaksiya zamanı C S reaksiya zonasında reagentin konsentrasiyası onun C V həcmində konsentrasiyası ilə müqayisədə reagentin sərfi hesabına azalır. Buna görə də heterogen kimyəvi reaksiyanın sürəti kimyəvi reaksiya zonasına reagentlərin tədarükü sürətindən asılıdır.,

Yəni üçüncü bu reaksiyaların xüsusiyyətləri.

Reagent konsentrasiyasında ən böyük dəyişiklik reaksiya səthinə yaxın nazik təbəqədə baş verir, adlanır diffuziya O m təbəqə. Burada maddənin ötürülməsi əsasən diffuziya hesabına baş verir.

Diffuziya sürəti yüksək olarsa daha çox sürət reaksiyalar ( V D >> V), sonra reagentlər problemsiz reaksiya məkanına, səthə verilir, konsentrasiyanın yuxarıda təsvir edilən sürətə təsirinin bütün qanunları müşahidə olunur. Belə hallar üçün bir ifadə var " kinetik reaksiyaya nəzarət" Kimyəvi reaksiya və diffuziya sürətləri müqayisə edilə bilərsə, onda qarışıq nəzarət. Və nəhayət, diffuziya sürəti reaksiya sürətindən çox az olduqda ( V D << V ) sonra reaksiyanın diffuziya nəzarətindən danışırlar.

IN
Bu halda bütün reaktivlər üçün sıfır dərəcəli reaksiya müşahidə oluna bilər. Bu o deməkdir ki, koordinatlarda V― C sürət reagentlərin konsentrasiyalarından asılı deyil, kinetik tənliyə daxil olmayan diffuziya sürətindən, səthin sahəsindən və temperaturdan asılıdır. Bu fenomen yüksək viskoziteli maye mühitdə bərk səthdə reaksiya verərkən baş verə bilər. Bununla belə, əksər heterojen reaksiyalar sıfırdan başqa bir sıraya malikdir, çox vaxt fraksiyadır. Şəkildə. Şəkil 2-də reaksiya sürətinin reagentlərin konsentrasiyalarından mümkün asılılıqlarının qrafik formaları göstərilir.

Reaksiya sürətlərinin sistemdəki təzyiqdən asılılığı. Reaksiyaya girən maddələr arasında qazların olduğu hallarda reaksiyaların sürəti sistemdəki təzyiqdən asılıdır. Təzyiq artdıqca, vahid həcmdə qaz molekullarının sayı mütənasib olaraq artır, bu da verilmiş qazın konsentrasiyasının artmasına bərabərdir.

Misal 3. Reaksiya sürəti necə dəyişəcək? 2NO + O 2 → 2NO 2 sabit temperaturda qapalı sistemin həcmi iki dəfə azaldıqda?

Həll. Qapalı sistemdə həcmin azalması təzyiqin mütənasib artmasına bərabərdir, çünki Mendeleyev-Kliperon qanununa görə RW = νRT.(Burada W- sistemin həcmi.)

Bu reaksiyanın kinetik tənliyi: V=k İLƏ 2 YOX · İLƏHAQQINDA 2

Sistemin həcmi iki dəfə azaldıqda və əlaqəli təzyiq iki dəfə artırıldıqda, reaktivlərin konsentrasiyası da iki dəfə artır: İLƏ" YOX = 2C YOX İLƏ"HAQQINDA 2 = 2CHAQQINDA 2

Yeni reaksiya sürəti:

V" =k İLƏ" YOX 2 ·İLƏ"HAQQINDA 2 = k (2 İLƏ YOX ) 2 ·(2СHAQQINDA 2 ) = 8 k İLƏ YOX 2 · İLƏHAQQINDA 2 = 8V

Nəticə. Sabit bir temperaturda qapalı sistemin həcmi iki dəfə azaldıqda bu reaksiyanın sürəti 8 dəfə artır.

Reaksiya sürəti sabitinin temperaturdan asılılığı. Əksər reaksiyalar qızdırma ilə sürətlənir. Temperatur birbaşa sürət sabitinə təsir göstərir k . Qoy V 1 - temperaturda reaksiya sürəti T 1 , A V 2 — temperaturda eyni reaksiyanın sürəti T 2 (T 1 <Т 2 ) . Bu vəziyyətdə Van't Hoffun əsas qaydası tətbiq olunur.

Harada γ – temperatur 10 0 C artdıqda reaksiya sürətinin neçə dəfə artacağını göstərən temperatur əmsalı. Otaq temperaturuna yaxın temperaturlarda əksər reaksiyalar üçün, γ 2-4 bal gücündədir.

Vant Hoff tənliyi geniş istifadə olunur, lakin yadda saxlamaq lazımdır ki, bu təcrübi təxminidir və yalnız göstərici hesablamalar üçün istifadə edilə bilər.

Misal 4. 100 0 C-də bəzi reaksiyalar 20 dəqiqəyə başa çatır. Reaksiya sürətinin temperatur əmsalının götürülməsi γ = 3.5, 60 0 C-də reaksiyanın başa çatması üçün nə qədər vaxt lazım olduğunu hesablayın

Həll. Reaksiya sürəti, hər hansı bir prosesin sürəti kimi, prosesin vaxtı ilə tərs mütənasibdir. Beləliklə, V 2 /V 1 = τ 1 /τ 2 . Qoy T 1 , V 1 Və τ 1 yavaş (aşağı temperatur) prosesin parametrləridir və T 2 , V 2 Və τ 2 — yüksək temperatur prosesinin parametrləri. Mövcud məlumatları Van't Hoff tənliyinə əvəz edirik:

V 2 /V 1 = 3,5 (100 - 60)/10 = (3,5) 4 = 150. V 2 /V 1 = τ 1 /τ 2 = 150,

τ 1 /τ 2 = τ 1 /20 τ 1 = 150·20 = 3000 dəq = 50 saat.

Kimyəvi reaksiyanın sürətləndirilməsi üsullarından biridir kataliz, reaksiyanın sürətini artıran, lakin baş verməsi nəticəsində istehlak edilməyən maddələrin (katalizatorların) köməyi ilə həyata keçirilir. Artan temperaturda olduğu kimi, katalizatorun daxil olması da artır reaksiya sürətinin sabiti. Katalizatorun təsir mexanizmi reaksiyanın aktivləşmə enerjisinin azalmasına qədər azaldılır, yəni. aktiv molekulların orta enerjisi (aktiv kompleks) ilə başlanğıc maddələrin molekullarının orta enerjisi arasındakı fərqin azalmasına. Kimyəvi reaksiyanın sürəti kəskin şəkildə artır

Sistemlər. Lakin bu dəyər reaksiyanın baş verməsinin real ehtimalını əks etdirmir, onun sürət və mexanizm.

Kimyəvi reaksiyanı tam başa düşmək üçün onun həyata keçirilməsi zamanı hansı vaxt nümunələrinin mövcud olduğunu bilməlisiniz, yəni. kimyəvi reaksiyanın sürəti və onun ətraflı mexanizmi. Reaksiya sürətini və mexanizmini öyrənin kimyəvi kinetika- kimyəvi proses haqqında elm.

Kimyəvi kinetika baxımından reaksiyaları təsnif etmək olar sadə və mürəkkəb.

Sadə reaksiyalar– ara birləşmələrin əmələ gəlməsi olmadan baş verən proseslər. Onda iştirak edən hissəciklərin sayına görə onlar bölünür monomolekulyar, bimolekulyar, trimolekulyar. 3-dən çox hissəciklərin toqquşması ehtimalı azdır, ona görə də trimolekulyar reaksiyalar olduqca nadirdir, dörd molekullu reaksiyalar isə məlum deyil. Kompleks reaksiyalar– bir neçə elementar reaksiyadan ibarət proseslər.

İstənilən proses müəyyən bir müddət ərzində baş verən dəyişikliklərlə müəyyən edilə bilən özünəməxsus sürətlə gedir. Orta kimyəvi reaksiyanın sürəti maddənin miqdarının dəyişməsi ilə ifadə edilir n t vahid vaxtda V vahid həcmdə istehlak edilən və ya alınan maddə.

υ = ± dn/ dt· V

Bir maddə istehlak olunursa, o zaman "-" işarəsi qoyuruq;

Sabit həcmdə:

υ = ± DC/ dt,

Reaksiya sürətinin vahidi mol/l s

Ümumiyyətlə, υ sabit dəyərdir və izlədiyimiz reaksiyada hansı maddənin iştirakından asılı deyil.

Bir reagentin və ya məhsulun konsentrasiyasının reaksiya müddətindən asılılığı formada təqdim olunur kinetik əyri, bu kimi görünür:

Yuxarıdakı ifadələr aşağıdakı ifadəyə çevrilərsə, eksperimental məlumatlardan υ hesablamaq daha rahatdır:

Kütləvi hərəkət qanunu. Reaksiya qaydası və sürət sabiti

Tərkiblərdən biri kütləvi hərəkət qanunu belə səslənir: Elementar homojen kimyəvi reaksiyanın sürəti reaktivlərin konsentrasiyalarının məhsulu ilə düz mütənasibdir.

Tədqiq olunan proses aşağıdakı formada təqdim olunursa:

a A + b B = məhsullar

onda kimyəvi reaksiyanın sürəti ifadə edilə bilər kinetik tənlik:

υ = k [A] a [B] b və ya

υ = k·C a A ·C b B

Burada [ A] Və [B] (C A VəC B) - reagentlərin konsentrasiyası,

a vəb- sadə reaksiyanın stoxiometrik əmsalları,

k- reaksiya sürətinin sabiti.

Kəmiyyətin kimyəvi mənası k- Bu sürət reaksiyası tək konsentrasiyalarda. Yəni A və B maddələrinin konsentrasiyaları 1-ə bərabərdirsə, o zaman υ = k.

Nəzərə almaq lazımdır ki, mürəkkəb kimyəvi proseslərdə əmsallar a vəb stoxiometrik olanlarla üst-üstə düşmür.

Kütləvi hərəkət qanunu bir sıra şərtlər yerinə yetirildikdə təmin edilir:

• Reaksiya termal olaraq aktivləşdirilir, yəni. istilik hərəkətinin enerjisi.
• Reagentlərin konsentrasiyası bərabər paylanır.
• Proses zamanı ətraf mühitin xüsusiyyətləri və şərtləri dəyişmir.
• Ətraf mühitin xüsusiyyətləri təsir etməməlidir k.

Mürəkkəb proseslərə kütləvi hərəkət qanunu tətbiq edilə bilməz. Bu, mürəkkəb prosesin bir neçə elementar mərhələdən ibarət olması və onun sürətinin bütün mərhələlərin ümumi sürəti ilə deyil, yalnız bir ən yavaş mərhələ ilə müəyyən ediləcəyi ilə izah edilə bilər. məhdudlaşdıran.

Hər reaksiyanın özünəməxsusluğu var sifariş. Müəyyənləşdirmək şəxsi (qismən) sifariş reagent və ümumi (tam) sifariş. Məsələn, bir proses üçün kimyəvi reaksiyanın sürətini ifadə edərkən

a A + b B = məhsullar

υ = k·[ A] a·[ B] b

a- reagentlə sifariş A

b — reagentlə sifariş edin IN

Ümumi prosedur a + b = n

üçün sadə proseslər reaksiya sırası reaksiya verən növlərin sayını göstərir (stexiometrik əmsallarla üst-üstə düşür) və tam qiymətlər alır. üçün mürəkkəb proseslər reaksiyanın ardıcıllığı stokiometrik əmsallarla üst-üstə düşmür və istənilən ola bilər.

Kimyəvi reaksiyanın sürətinə təsir edən amilləri müəyyən edək υ.

1. Reaksiya sürətinin reaktivlərin konsentrasiyasından asılılığı

   Kütləvi hərəkət qanunu ilə müəyyən edilir: υ = k[ A] a·[ B] b

Aydındır ki, reaksiya verən maddələrin artan konsentrasiyası ilə υ artır, çünki kimyəvi prosesdə iştirak edən maddələr arasında toqquşmaların sayı artır. Üstəlik, reaksiyanın ardıcıllığını nəzərə almaq vacibdir: əgər varsa n=1 bəzi reagentlər üçün, onda onun sürəti bu maddənin konsentrasiyası ilə düz mütənasibdir. Əgər hər hansı reagent üçün n=2, onda onun konsentrasiyasının iki dəfə artırılması reaksiya sürətinin 2 2 = 4 dəfə artmasına, konsentrasiyanın 3 dəfə artırılması isə reaksiyanın 3 2 = 9 dəfə artmasına səbəb olacaqdır.