1. Жанудың түрлері

19
 
 
 
 
 
 
2.11 Тізбекті реакциялар 
2.11.1 Тармақталмаған тізбекті реакциялар 
Тәжірибе өзінің дамуы үшін алдын – ала айтарлықтай қыздыруды қажет етпейтін 
химиялық реакциялардың болатындығын көрсетті. Бұл реакциялар кенеттен пайда болады, 
төменгі температураларда изотермиялық сипатта өтеді және осыған қоса едәуір үлкен 
жылдамдықтарымен ерекшеленеді. Осындай реакциялардың қатарына, мысалы, эфирдің, 
фосфордың және түрлі көмірсутектердің буларының төменгі температураларда тотығуы 
барысындағы суық жалын құбылысын жатқызуға болады.
Химиялық процестердің өзге ерекше қасиеттерінің арасынан төмендегідей қасиеттер де 
табылды:
- қоспалардың шексіз аз мөлшерінің күшті тежелу немесе үдетілу құбылысы;
- реакцияның соңғы өнімдерінің реакциясына үдетудің әсер ету құбылысы;
- фотохимиялық реакциялар құбылысы, әсіресе, жарылыс типіндегі фотохимиялық 
реакциялар, мысалы, мына реакция: H
2
+ Cl
2. 
Осы құбылыстардың барлығы дерлік көрсеткендей, осындай жағдайда активация 
термиялық активацияның қарапайым механизмі арқылы жүзеге аса алмайды екен. Бұл 
қарапайым әдіс белсенді молекулалар жылулық қозғалыс арқылы келеді, ал олардың саны 
Максвелл заңымен анықталады деп тұжырымдайды. Дегенмен де активацияның өзге себебі 
мен көзі бар екен. Ол реакция барысында пайда болып, әсерлесетін жүйені алдын-ала 
қыздыруды талап етпеген.
Осы көзқарас тұрғысынан реакциялардың кинетикасын жасау жаңа типті кинетиканың 
– тізбекті реакциялар мен автокатализдің кинетикасының тууына себеп болды.
Молекулалардың белсенділігі Максвелл үлесуінің «соңында» жүретін энергияға бай 
бөлшектердің есебінен ғана артып қоймайды екен. Осындай үлесу оларға жарық энергиясын 
беру арқылы да жүзеге асырылады екен. Молекула жұтқан жарықтың әрбір кванты оған 
өзінің энергиясын 
h

 
береді. Егер кванттың энергиясы жеткілікті болса (бұл оның жиілігімен 
анықталады), онда молекуланың белсенділігі артып, ол реакцияға түседі. Осындай жағдайда 
біз термиялық емес, фотохимиялық реакция жөнінде сөз қозғаймыз. Осылайша, әрбір квант 
бір ауысу көрінісін береді немесе көпшілік жағдайда айтылатындай, осы кездегі кванттық 
шығарылу бірге тең.
Алайда, бұл әрқашанда орындала бермейді. Энергияның әр түрлі шығыны салдарынан 
кванттық шығарылу бірден кіші болуы да мүмкін.
1913 жылы Боденштейн газ тәрізді хлор мен сутегіден хлорсутектің түзілу 
реакциясының кванттық шығуын зерттей отырып, кенеттен қызықты жағдайды көзі шалады. 
Осы кезде кванттық шығу 10
5 
мәніне жетіп, одан асып та кеткен. Басқаша айтқанда, бір 
кванттың жұтылуы нәтижесінде жүз мыңдаған өнім молекулаларын - хлорсутекті беретін 
жүз мыңдаған реакциялар пайда болады екен. Осы ашылудан көрініп тұрғанындай, жарық 
арқылы қоздырылған 
Cl
2 
молекуласы 
Н
2
әсерлескеннен соң ендігі кезекте жарықтың 
қатысуынсыз-ақ өтетін ауысыулардың ұзын тізбегі пайда болған. Осы жерден алғаш рет 
«тізбекті реакция» термині де дүниеге келген. Бірақ, бұл қалай болғаны? 
H
2
+ 
Cl
2 
қарапайым реакциясы 
H
2
+ 
J
2 
реакциясына ұқсас бимолекулалық механизм 
бойынша жүруі тиіс еді және осы реакциялардың жылдамдықтары жуық болуы керек еді. 
Шындығында бірінші реакцияның жылдамдығы екіншісінен бірнеше мыңға көп болады. 
Реакцияға қажетті атомдық хлор жарық кванты жұтылғанда немесе температураны 
жоғарылатқанда хлор молекулаларының диссоциациясы нәтижесінде және осы хлор 

20
молекулалары кез келген жеткілікті түрде жылдам М молекуласымен соқтығысқанда оңай 
түзіледі:
Cl
2 
+ h

 

 Cl + Cl
(28) 
немесе 
 
Cl
2
 + M 

 Cl + Cl +M.
(29) 
Содан соң атомдық хлор сутегі молекуласымен мына реакция арқылы оңай әсерлеседі:
Cl + H
2
 = HCl + H.
(30)
 
Осы процестің активация энергиясы көп емес, 24000 
Дж
/
моль
 
шамасындай, сондықтан 
ол әдеттегі реакцияға қарағанда жылдам жүреді:
 
Cl
2
 + H
2 

 2HCl,
 
бұл қарапайым реакция үшін 
Е

16000 
Дж
/
моль
.
Хлор атомдарының концентрациясы айтарлықтай үлкен болмағандықтан, ал (30) 
реакцияның активация энергиясы 24000 
Дж
/
моль
 
болатындықтан, атомдық хлор тез 
шығындалып кетуі тиіс еді. Бұған, алайда, келесі реакциялар кедергі жасайды, олар бұдан 
үлкен жылдамдықпен жүреді, нәтижесінде қайтадан хлор атомы түзіледі:
Н
 + Cl
2 
= 
НС
l + Cl
(31)
 
және реакция
 Cl
атомының тұрақты және аз мөлшерінде жалғаса береді. Осындай 
механизмнің арқасында реакция өте үлкен жылдамдықпен өтеді. Әрбір жеке элементар 
реакцияның нәтижесінде 
HCl 
молекуласы түзіледі және 
Н
немесе 
Cl
еркін атомы қайта пайда 
болады. 
Cl + Cl = Cl
2
немесе 
Н
+Cl
= 
Н
Cl 
қосылысының немесе қабырғамен әсерлесудің 
нәтижесінде тізбек үзілмегенше процесс жалғаса береді.
Аралық реакция өнімдері – соңғы өнімнің
 
Н
Cl
түзілуін жеделдететін және 
катализаторлардың рөлін атқаратын хлор мен сутегі атомдары 

жүктеу/скачать 323,87 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: