Химиялық термодинамиканың негізі § термодинамиканың бірінші заңы термодинамикалық түсініктер мен анықтамалар
жүктеу/скачать 0,9 Mb.
|
Микро сож соож
| § 3. АКТИВТЕНДІРУ ЭНЕРГИЯСЫ
Химиялық реакция жылдамдығын өрнектейтін өлшемдердің арасындағы маңызды шамалардың бірі — жылдамдық константасы. Ол, әсіресе, реакция жүретін ортаның температурасына тікелей байланысты. Температура реагент концентрациясына, ал, реакция реттілігі температура аса көп жоғарыламаран жағдайда өзгеріссіз қалады. Тәжірибе көрсетіп отырғандай, температура. жоғарылаған сайын, реакцияның жылдамдығы артып, жылдамдық константасы өседі. Жалпы реакция температурасын әрбір он градусқа көтергенде гомогенді реакцияның жылдамдығы 2—4 еседей артады. Мұны Вант-Гофф ережесі дейді және оны келесі теңдеумен өрнектейді: Бұдан температураны 100°С көтергенде, температуралық коэффициент γ = 2, реакция жылдамдығы шамамен мың еседей артады, ал γ = 4 болғанда ол бір миллиондай есе артады. Кейбір биологиялық процестердің температуралық коэффициенті 6-таблицада келтірілген. Жылдамдық константасының температураға тәуелділігін тәжірибе кезінде табылып, тұжырымдалған Аррениус теңдеуі дәлірек өрнектейді: (3.1) Бұл теңдеу түзу сызықты кескіндейтін болғандықтан, ондағы реакция жылдамдығының логарифмдік константасы, осы реакция температурасының кері қатынасына тура пропорционалды немесе түзу сызықты тәуелділікте болады. А және В тұрақты шама және оның мәнін тәжірибе кезінде әр түрлі температурада өлшеп тапқан жылдамдық константаларының мәні бойынша есептеп табады.Бұл (145) теңдеу бойынша көптеген химиялық реакциялардың шарты дәл орындалып, есептеуі тура шығады. 34-суретте газды фазада жүретін сутекті иодтың сутек пен иодқа ыдырау реакциясына тиісті есептеулер мен графиктер (145) теңдеу бойынша жүргізілген. Ординатаға әр түрлі кері температураға сәйкес келетін осы реакция жылдамдығының логарифмдік константасы өрнектелсе, абсциссаға кері температура мәні жазылған. Мұндағы кері температура — абсолюттік температура. Абсцисса осіне көлбеу болып қиылысатын tgα бұрышын анықтау үшін активтендіру энергиясы (Е) жайлы түсінік енгізеді. Молекулалар реакцияға түсу үшін олар әуелі бірімен-бірі кездесіп, қақтығысуы керек. Қысымы аса аз емес газды ортадағы молекулалар арасындағы кақтығысуды есептегенде, олардың өте көп екені байқалады. Барлық қақтығысудың нәтижесінде химиялық әрекеттесу болса, онда реакция лезде бітер еді. Ендеше кез келген қақтығысу әсерлі емес екен. Олай болса осы кақтығыскан молекулалардың арасында жоғары энергиясы барлары ғана әрекеттеседі. Әрбір реакцияға тән активтендіру энергиясы болып және ол энергия молекулалардағы орташа шамадан біршама жоғарылау мәнге иеленіп, реакция жүруін қамтамасыз етуі керек. Мұндағы активтендіру энергиясы әрекеттесетін заттың моліне есептеледі. Активті молекулаларды сипаттау үшін ішкі энергияның ерекше түрлері жоқ. Активті молекулада ілгерілемелі не айналмалы қозғалыстың жоғарылаған кинетикалық энергиясы, атом немесе атом топтарындағы тербелмелік энергияның басымырақ электрондар энергиясының артықтау болуы мүмкін. Артық энергия алудың жолдары мен көздері сан алуан: экзотермиялық реакция кезінде бөлінетін жылу не реакция жүретін ортаға тыстан енгізілген жылу әсерінен пайда болатын термиялық активтендіру; әр түрлі жарықтың сәуле таратуы арқылы активтендіру (сәуле, радиация, ультрадыбыс); ядролық ыдырау не электр разряды кезінде пайда болатын, аса жылдам бөлшектер әсерінен туындайтын активтендіру нәтижесінде энергия алынады. Алдымен термиялық жолмен активтендіру энергиясын карастырайық. Мұндай жағдайда системада молекулаларды жылдамдық пен энергия бойынша әр кез таратып отыратын максвелл-больцмандық үлес және оны сүйемелдейтін жағдай бар деп есептейді. Бұл айтылғанға сәйкес газды системадағы молекула-лардың әйтеуір белгілі бір бөлігінде артық энергия болады. Егер молекуланың энергиясы оның активтендіру энергиясынан артық не тең болса, онда е-Е/RT болады. Система температурасын жоғарылатқанда бұл энергияны молекулалар арасында тең таралып, оның үлесі артады. С. Аррениус активтендіру энергиясының жай қатынас арқылы қарапайым ғана байланыста болатынын көрсетті: жүктеу/скачать 0,9 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|