Активтелген комплекс теориясы
жүктеу/скачать 19,03 Kb.
|
лекция 13
|
Активтелген комплекс теориясы. Активтелген комплекс теориясы бойынша соқтығысу нәтижесінде әрекеттесуші атомдардың алғашқы конфигурациясы ӛнімдер конфигурациясына біртіндеп ауысады. Осы ауысу нәтижесінде атомдар арасындағы қашықтық өзгереді. Бастапқы заттар реакция өнімдеріне айналудан бұрын әуелі тұрақсыз уақытша комплекс түзеді, оны активтелген комплекс деп атайды. Активтелген комплекс түзілу үшін энергия жұмсалынуы қажет. Сол энергияны активтендіру энергиясы деп атайды. Мына реакцияның үлгісімен активтелген комплекстің түзілуін қарастырайық: Н2+І2↔ 2НІ Бұл реакцияның энергиясының өзгеруі 600-8000С термпература аралығында болады. Реакцияның жүруін энергетикалық диаграмма түрінде де бейнелеуге болады Активтелген комплекстің түзілуін сутек пен иодтың әрекеттесіп, иодты суек түзу реакциясынан көруге болады. Бұл реакцияны былай екі сатымен қарастыруға болады (тура және керісінше): А) экзотремиялық реакция Тура бағыттағы реакция бойынша: активті молекулалар Н2 және І2 соқтығысып аралық активтелген комплекс Н2.......І2 түзеді. Активтелген комплексте жаңа байланыс Н.....І түзілуі, ескі байланыстар Н-Н және І - І үзілуімен қатар жүреді. Демек, Н2 және І2 молекулалары толық атомдарға ыдырауы бітпей, жаңа байланыс Н.....І түзіле бастайды. Ол себептен активтелген комплекс (басқаша активтелген ауыспалы комплекс) түзілуі үшін энергияның шамасынан (5.19-суретте кӛрсетілгендей) біршама аз болады. Керісінше, реакцияның жүруіне 2НІ→Н2 + І2 өте үлкен активтендіру энергиясы қажет (бұл эндотермиялық реакция) Егер активтілік энергиясы өте кіші болса (40 кДж/мольдан аз), онда реакцияның жылдамдығы өте үлкен болады. Мұндай реакцияның мысалдары ретінде ертінідіде өтетін ионды реакцияларды жатқызуға болады. 25 Керісінше, егер активтілік энергиясы ӛте үлкен болса (120 кДж/мольден кӛп), онда ол реакциялардың жылдамдықтары өте аз болады. Егер активтілік энергиясы да аз емес, көп те емес орталық шамада болса (40-120кДж/моль) , онда ол реакциялардың жылдамдығын ӛлшеуге болады. Активтілік энергияның шамасы Еа реакцияға қатысатын заттардың табиғатына байланысты және ол реакцияның мінездемесі болп табылады. Бӛлшектерді активтендіру үшін әртүрлі әдістерді қолданады: қыздыру, сәулелендіру, катализаторлар және басқалары. Температураны ӛсіргенде немесе сәулелендіргенде активті бӛлшектердің саны жылдам ӛседі, демек реакция жылдамдығы өседі. Швед ғалымы Арренус активтендіру энергиясы мен жылдамдық константасының байланысын көрсететін теңдеуді ұсынды: -Eaкт / RT К = A e мұндағы, К-реакция жылдамдығының консантасы, А-тұрақты шама, R-универсалды газ тұрақтылығы, Т-абсолютті температура, Е-активтілік энергиясы. Көптеген маңызды химиялық реакциялар катализатор қатысуы нәтижесінде іске асырылады. Химиялық реакциялардың өзгеруіне әсер етіп, бірақ өзі алынған химиялық заттардың құрамына кірмейтін заттарды катализатор дейді. Катализаторлардың қатысуы нәтижесінде химиялық реакциялардың жылдамдығының ӛзгеру процесін катализ дейді. Бұл айтылғандарды мынадай жалпы түрде кӛрсетуге болады. А және В затының әрекеттесуі нәтижесінде АВ заты алынуы керек А+В =AB. Бірақ бұл реакция өте баяу жүретіндіктен жүйеге катализатор (К) қосылады. Катализатор реакцияға қатысатын заттың біреуімен тұрақсыз аралық қосылыс түзеді. B+K=BK. Түзілген ВК қосылысы реакцияға қатысатын заттың екіншісімен өте тез әрекеттесіп, негізгі затты түзеді де, катализатор бӛлініп шығады. A+BK=AB+K Гомогенді катализ: 2СО + О2→ 2СО3 (катализатор судың буы) Реакция жылдамырақ жүру үшін судың буын катализатор ретінде қолданады. Бұл кезде катализатор да, әрекеттесуші заттар да бір фазада болады, олар гомогенді жүйе түзеді. Гетерогенді катализ: 2SO2 + O2 → 2SО3 (катализатор – платина) Бұл реакцияда катализатор Pt немесе V2О5 - қатты заттар, ал реакцияласушы заттар SO2 , O2 , SО3 олар газдар, яғни гетерогенді катализ түрі. Химиялық реакциялар қайтымсыз және қайтымды болып екі топқа бӛлінеді. Нәтижесінде тұнба түсетін, газ бӛлінетін, немесе су түзілетін реакциялар қайтымсыз реакцияларға жатады. Көптеген химиялық реакциялар қайтымды болып келеді. Мұндай реакциялар бір мезгілде екі бағытта жүреді. Мысалы: H2+J2 ↔ 2HJ Тура реакцияның жылдамдығы кері реакцияның жылдамдығына тең болатын қайтымды реакцияның күйін химиялық тепе-теңдік дейді. Ле-Шателье принцпі немесе химиялық тепе-теңдіктің ығысуы принципі сыртқы жағдайлардың өзгеруінің тепе-теңдікке тигізетін әсерін көрсетеді. Бұл принципті 1847 жылы француз ғалымы Ле-Шателье былай деп тұжырымдады. Егер жүйе химиялық тепе-теңдік күйде тұрған жағдайда оның сыртқы жағдайларының біреуін, мысалы концентрацияны, температураны немесе қысымды өзгертсе, онда тепе-теңдік осы өзгеріске қарсы тұратын реакцияның бағытына қарай ығысады. Химиялық тепе-теңдіктің ығысуына концентрацияның, температураның және қысымның әсерін азот пен сутек әрекеттесуінен аммиак түзілу реакциясын мысалға келтіруге болады: 2 N2 + 3H2 = 2NH3 ΔH = -92 кДЖ Концентрацияның тепе-теңдікке әсері. Тұрақты температурада және қысымда азоттың немесе сутектің концентрациясын көбейтсе, химиялық тепе-теңдік бұл заттардың концентрациясының кему жағына қарай, яғни аммиак түзілу бағытына қарай ауысады. Егер азоттың немесе сутектің концентрациясын азайтса, химиялық тепе-теңдік бұл заттардың концентрацияларының көбею жағына қарай, яғни аммиактың сутек пен азотқа ыдырау бағытына қарап ауысады. Температураның тепе-теңдікке әсері. Жүйенің температурасын арттырғанда химиялық тепе-теңдік жылу сіңіре жүретін реакцияның бағытына қарай ауысады. Аммиак түзілу реакциясы жылу шығара жүретіндіктен жүйенің температурасын арттырғанда химиялық тепе-теңдік аммиактың азот пен сутекке ыдырау бағытына қарай ауысады, ал бұл жағдай температураның жоғарылауына қарсы әсер етеді. Жүйенің температурасын төмендеткенде тепе-теңдік жылу бӛле жүретін реакцияның бағытына қарай, яғни аммиактың түзілу бағытына қарай ығысады, ал мұның өзі температураның төмендеуіне қарсы әсер етеді. 1. Сонымен жүйенің қысымын күшейткенде химиялық тепе-теңдік көлемі аз заттар түзілетін реакцияның бағытына қарай ығысады 2. Ал жүйенің қысымын азайтқанда тепе-теңдік көлемі көп заттар түзілетін реакцияның бағытына қарай ығысады. 3. Жүйедегі реакцияға қатысқан заттар көлемдері өзара тең болса, қысымның өзгеруі реакцияның тепе-теңдігіне әсер етпейді. Мысалы: N2 + O2 = 2NO жүктеу/скачать 19,03 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|