ҚҰлажанов қ. С., Таусарова б. Р
жүктеу/скачать 0,92 Mb.
|
| А + В → С
Бөлшектердің химиялық өзара әсерлесуі ескі химиялық байланыстардың үзілуімен және жаңа байланыстардың пайда болуымен байланысты болғандықтан, әрбір элементар реакция активтелген комплекс (белсендірілген кешен) деп аталатын кейбір тұрақсыз аралық қосылыс түзілуі арқылы өтеді: А → K* → B Активтелген комплекстің (белсендірілген кешен) түзілуі энергияның кейбір мөлшерінің шығындалуын талап етеді, ол біріншіден, бөлшектер жақындасқанда электрондық қабық пен атом ядросының тебілуінен, екіншіден, активтелген комплекстегі (белсендірілген кешен) атомдардың кеңістіктегі белгілі бір конфигурациясын құру қажеттігінен және электрондық тығыздықтың қайта таралуынан туындаған. Осылай, жүйе бастапқы жағыдайдан соңғы жағыдайының жолында энергетикалық кедергіден өтуі керек. Реакцияның активтену энергиясы шамамен активтелген кешеннің орташа энергиясының реагенттер энергиясының орташа деңгейінен асып түскендігіне тең. Егер тура жүретін реакция экзотермиялық болса, онда тура жүретін реакцияның активтену энергиясына EA қарағанда, кері жүретін реакцияның активтену энергиясы Е'Ажоғары екендігі сөзсіз. Тура және кері реакцияның активтену энергиясы реакция жүру барысында ішкі энергия өзгерісі арқылы бір-бірімен байланысты. Жоғарыда айтылғанды химиялық реакциялардың энергетикалық диаграммалар көмегімен көрсетуге болады (сур.7.2). Сур. 7. 2 Химиялық реакциялардың энергетикалық диаграммасы Eбаст.– бастапқы заттар бөлшектерінің орташа энергиясы, Eөнім – реакция өнімі бөлшектерінің орташа энергиясы Температура бөлшектердің орташа кинетикалық энергиясының шамасы болғандықтан, энергиясы активтену энергиясына тең немесе көп болатын температураны жоғарылату бөлшектер үлесінің көбеюіне, ол реакция жылдамдығы константасының жоғарылауына әкеледі. Дәлірек жылдамдық константасының температураға тәуелділігі Арренуис теңдеуімен бейнеленеді: k = Ae–Ea/RT (7.8) мұнда A – экспотенциал алды көбейткіш, e – натурал логарифм негізі, Ea – активтену энергиясы, R – универсал газ тұрақтысы, Т – абсолюттік температура. Реакция жылдамдығы константасының температураға тәуелділігі мен активтену энергиясының шамасы - Арренуис теңдеуін сипаттайтын теңдеудің термодинамикалық шешімін қарастырайық. Вант-Гофф изобарасы теңдеуіне сәйкес: (7.9)
(7.10) Реакция энтальпиясының өзгерісін ΔHº E1және E2 екі шаманың айырымы түрінде қарастырсақ, келесіні аламыз: (7.11) (7.12)
мұнда С – кейбір константа. С = 0 Постулат етіп ала отырып, онда Аррениус теңдеуін аламыз, мұнда EA – активтену энергиясы:
(7.14)
Аналитикалық әдіс Т1 ден Т2 аралығында Аррениус теңдеуін интегралдасақ: ln k 2 Ea T2 T1 E RT1T2 ln k2 2,3T1T2 lg k2 k 1 R T1 T2 T2 T1 k1 T2 T1 k1 a (7.15) шамасы үлкен болған сайын, реакция жылдамдығы аз болады. Сызба әдісі. Аррениус теңдеуін логарифмдесек ln ln A E 1 (7.16) R T Әр түрлі температурадағы жылдамдық константаларының қатарлары белгілі болғанда графикті lnk және 1/Т координаталарында тұрғызады. Сур.7.3 - Химиялық реакция жылдамдығы константасының логарифмінің кері температураға тәуелділігі. Жылдамдық константасының логарифмі кері температураға сызықтық тәуелді екені көрінеді (сур.3); активтену энергисы шамасынEAжәне экспотенциал алды көбейткішА логарифмін сызба арқылы анықтауға болады (абсцисса осіне түскен түзу бұрышының тангенсі және ордината осін қиып өтетін үзік сызықты түзу). Әр түрлі температураларда tg Ea 2,3R Eа 2,3Rtg (7.17) Реакцияның активтену энергиясын және қандай-да бір температурада T1жылдамдық константасын біле отырып, Аррениус теңдеуі бойынша кез-келген температурада T2 жылдамдық константасының шамасын есептеуге болады: (7.18)
жүктеу/скачать 0,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|