ДӘРІС № 6 тақырыбы: Химиялық кинетика және тепе-теңдік. Химиялық реакция жылдамдығына температураның әсері. Вант-Гофф ережесі

ДӘРІС тезистері: Өндірісте химиялық өнімдерді тез және таза алу үшін реакцияларды басқара білу керек. Химиялық кинетика деп реакцияның жүру механизмін және жылдамдығын зертейтін ғылымды айтады.

Қайтымсыз реакциялар дегеніміз реакция тек бір бағытта жүретін және реакцияға түсетін заттар толығымен шығатын затқа айналады. Ол үшін

1. 
   тұнба түседі не газ бөлінеді
   
2. 
   су диссац. зат бөлінеді (H₂O, H₂, SiO₃, H₂, S т.б.)
   
3. 
   реакция кезінде көп жылу бөледі.
   

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + HCl

Mg + O₂ = MgO H= - 601,0 кДж

Қайтымдыреакциядепреакцияаяғынадейінж/майтынжәнетүзілгензаттарқайтаданбастапқызатқаыдырайды.

N_2(г) + 3Н_2(г) 2NH_3(г)

^{реак.түсетін түзілген­}

2. Химиялық реакцияның жылдамдығына әрекеттесетін заттардың концентрациялық әсері (Гульдберг пен Вааге, 1887ж.).

Бастапқы заттың бөлшектері бір-бірімен әрекеттесу үшін олар соқтығысуы қажет. Осы жағдайда ғана электрондардың ауысуы болып реакция жүруі мүмкін. Сонымен химиялық реакциялар жылдамдығы соқтығысуға тура пропорционал. Ол концентрацияға тәуелді болады. Концентрация жоғары болған сайын соқтығысу көп болады.

Тұрақты температурада химиялық реакция жылдамдығы стехмаметриялық коэффициенттердің дәреже түрінде көрсетілген әрекеттесуші заттардың концентарцияларының көбейтіндісіне тура пропорционалдық тәуелділікте болады.

Жылдамдық констансасы дегеніміз әрекеттесуші заттардың концентрациялары бірге тең болғандағы реакция жылдамдығы К – мәні зат. табиғатына, температураға, катализат., қатысуына байланысты, бірақ концентрацияға байланысты емес. Мысалы 508⁰С – та реакция мына теңдеу бойынша жүреді. H_{2­ +} J₂ = 2HJ. Реакция жылд. константасы 0,16. Әрекеттесуші зат. концентарциясы [H₂] = 0,04 моль/л [J₂] = 0,05 моль/л  - тап.

= R [H₂] [J₂] = 0,16 ^. 0,04^. 0,05=0,0032 моль/л =3,2 ^. 10^-4
Тура реакцияның жылдамдығы кері реакцияның жылдамдығына тең күйді химиялық тепе-теңдік деп атайды.

СН₃СООН_(C) + С₂Н₅ОНСН₃ООС₂Н_{5 (C)}+Н₂О_(C)

Тепе-теңдік күйге әр түрлі жолмен жетуге болады. Химиялық тепе-теңдік кезінде реакциялар тоқталмайды, тек қана қарама-қарсы реакциялардың жылдамдықтары теңесетін болғандықтан оны динамикалық тепе-теңдік дейміз.

Тепе-теңдік күйді тепе-теңдік константасымен сипаттайды.

mA + nD rC + gD;

V₁ = k₁ [A]^m [B] ⁿ, - тура реакцияның жылдамдығы

V₂ = k₂ [Ñ]^r [D] ^g, - кері реакцияның жылдамдығы

Тепе-теңдік шарты бойынша V₁= V₂

k₁ [A]^m [B] ⁿ = k₂ [Ñ]^r [D] ^g,

, K_T – тепе-теңдік константасы

Берілген жағдайда әрбір қайтымды реакция үшін К_Т тепе-теңдік константасы тұрақты шама болады. Ол әрекеттесетін заттардың концентрацияларына тәуелді емес және тек температурадан өзгереді. Түзілген заттардың концентрацияларын және тепе-теңдік константасының мәнін біле отырып, тепе-теңдік концентрацияларын есептеуге болады, яғни химиялық тепе-теңдікте болатын барлық заттардың концентрациялары. Керісінше, тепе-теңдік концентрациялары бойынша тепе-теңдік константасын және заттардың реакцияға қажет бастапқы концентрацияларын оңай есептеуге болады. Бұл жағдайда тепе-теңдік константасын К_Т­ шартты белгімен (символымен) белгілейді;

Н₂(г) + I₂(г) 2HI(г)

Гетерогенді реакцияның константасы:

900 ⁰С

СаСО₃ (қ) СаО(қ) + СО₂(қ)

K_Т = (г).

Заттардың концентрациясын, қысымды, температураны өзгерту арқылы химиялық тепе-теңдікті реакцияның оң немесе сол жағына ығыстыруға болады.