Химия № Атом молекулалық ілімінің пайда болуы және дамуы туралы жазыңыз. М. В. Ломонсовтың, Дальтонның жұмыстарынан мысалдар жазыңыз
Гиббс энергиясы - күй функциясы; изобара- изотермиялык процес кезiнде химиялык реакцияның өздігінен жүру қабілетін көрсетедi
жүктеу/скачать 24,01 Mb.
|
ХИМИЯ 50 СУРАК !!!
- Бұл бет үшін навигация:
- 39. Реакция жалдамдығының температураға тәуелділігі, реакцияның температуралық коэффициенті сипаттаңыз. Активті энергиясы және үрдістің активтену молекулалар туралы ұғымын жазыңыз.
| Гиббс энергиясы - күй функциясы; изобара- изотермиялык процес кезiнде химиялык реакцияның өздігінен жүру қабілетін көрсетедi
Формула Химиялық реакциялар қосылу айырылу орын басу алмасу изомерлену болып бөлінеді. Айырылу реакциясында бір зат екі немесе одан да көп затқа айналады; мысалы: 2HgO=2Hg+O2. Орын басу реакциясында бастапқы жай және күрделі заттардан жаңа жай не күрделі зат түзіледі; мысалы: Zn+H2SO4=ZnSO4+H2. Алмасу реакциясында екі күрделі зат құрам бөліктерімен алмасады; мысалы: BaCl2+H2SO4= =BaSO4+2HCl. Изомерлену кезінде молекула құрамындағы атомдар орындарын алмастырып, заттың жаңа изомері түзіледі. Химиялық құбылыстар химиялық реакциялар деп аталады. Химиялық реакциялар нәтижесінде жаңа заттар түзіледі, олардың қасиеттері реакцияға түскен заттардың қасиеттерінен өзгеше болады. Сендер күнделікті өмірде химиялық реакцияларды жиі кездестіресіңдер, мысалы, отын мен май шамның жануын қарастырсак, реакция барысында жылу мен жарык бөлінетінін көреміз, ал реакция басталу үшін шырпымен от қоямыз. Темірден жасалған бұйымдардың (шелек, күрек, шылапшын) механикалык әсерден бүлінген жерлері қызыл-күрең ұнтақпен қапталып, біртіндеп тесіліп қалатыны белгілі. Ұзақ сақталған жұмыртқаны жарғанда жағымсыз иіс байқалады, яғни шіру де химиялық реакцияға жатады. Сол сиякты сүттің ашуы нәтижесінде сары су пайда болатынын да білесіңдер. Әшекейлік күміс бұйымдардың күңгірттенуі де химиялық реакцияға мысал болады. Химиялық реакциялардың жүру белгілері: 1. Жарык пен жылудың бөлінуі, не сіңірілуі; 2. Заттың түсінің өзгеруі; 3. Тұнба түзілуі немесе оның еріп кетуі; 4. Газдың сіңірілуі немесе оның бөлінуі; 5. Иістің пайда болуы мен оның жойылуы. Осы белгілердің барлығы реакция нәтижесінде жаңа заттардың түзілгендігіне дәлел болады. Көпшілік химиялык реакциялар өздігінен жүрмейді, оларды жүргізу үшін арнайы жағдай жасау қажет. Реакцияның жүру жағдайлары: 1. Қатты заттардың әрекеттесуін жүзеге асыру үшін оларды ұнтақтау керек, сонда олардың жанасу бетінің ауданы артады. 2. Газ күйіндегі заттардың әрекеттесуін жүзеге асыру үшін сығып, көлемдерін азайтып, көлем бірлігіндегі бөлшектердің санын арттыру қажет. 3. Ерітінділердің арасында жүретін реакцияларды іс жүзінде жүзеге асыру үшін ерітіндідегі еріген заттардың мөлшерін арттыру керек. 4. Қайсыбір реакциялар тек қыздырғанда немесе жарықпен әсер еткенде ғана жүреді. 5. Кейбір заттар реакцияның жүруін тездетеді, олар - өршіткілер (катализаторлар), ал тежесе - ингибитор деп аталады. Химиялык реакциялар өндірісте әр түрлі халық шаруашылығына қажетті өнімдер алуға мүмкіндік береді: тыңайтқыштар, дәрі-дәрмектер, құрылыс материалдары, жанар және жағар майлар, бояғыш заттар, металдар, пластмассалар, талшықтар, каучуктер, т.б. №34. . Химиялық термодинамика - физикалық химияның бірыңғай бөлігі, химиялық процестердің тепловы мен энергиялы аспекттерін зерттеу, олардың өзара байланыстарын, температура мен тым-тамыздың әсерін тексеру үшін қолданылады. Химиялық термодинамиканың мақсаты - химиялық реакциялардың тепкісінің тағамдары мен энергиялы қасиеттерін анықтау және келесі параметрлер бойынша олардың энергетикалық қасиеттерін есептеу. Термодинамиканың түрлері: Классикалық термодинамика: Термодинамиканың негізгі закондары мен системаның ішкі энергиясы, жұмыс жасау және қалдықты қазіргі жағдайда несіз болу туралы бағаланатын энергияні жасау және жылжымалу туралы негіздерді талап етеді. Статистикалық термодинамика: Зат ереулер мен атомдардың жөнінде қозғалатын тұрмыстыктар мен жатамдарға байланысты статистикалық көмектемелерде негізілген. Термодинамиканың бірінші басшысы (Энергия сақтау законы): Δ � = � − � ΔU=Q−W Мұнынан: Δ
� Q - системаға берілген немесе оның бойынша баруы келеуі топтырылған жылжымалы, � W - системаның бойынша немесе системаға жұмыс жасау туралы істіме. Термодинамиканың екінші басшысы (Энтропия законы): Δ � ≥ � � ΔS≥ T Q Мұнынан: Δ
� Q - системаға берілген жылжымалы, � T - системаның кельвинде температурасы. Бұл закон барлық системада энтропияның өзгергенде оның артатуы келісімді, және термодинамикалық процестердегі энтропияның артатуы, кемесіздігіне байланысты тиіссіз. Изотермалды процестер: Системаның температурасын ( � = � � � � � T=const) сақтаудың процестері. Идеальді газда бұл жылжымалуды өзара бойынша үйлесімін өзгертмей температурасын ауыстырарымызды көрсететін. Изохорлық процестер: Системаның өлшемін ( � = � � � � � V=const) сақтаудың процестері. Идеальді газда бұл көлемді өзгертмей температурасын ауыстырарымызды көрсететін. Изотермалды процестінің мисалы: Тепловы тапшырып теңізде ідеалді газды кіріп алу. Изохорлық процестінің мисалы: Система өздігінде көлемін өзгертмей отырады дайын крепостьте салынған кегенде. №35 №36 №37 Н.Н. Бекетов (1865ж.) реакция жылдамдығына әрекеттесуші заттар концентрацияларының әсер ететіндігін алғаш рет айтқан. Кейін Норвегия ғалымдары Гульдберг пен Вааге (1867ж.) мынадай қорытынды жасаған: химиялық реакцияның жылдамдығы реакцияласушы заттар концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорционал (әрекеттесуші массалар заңы). Бұл заң тА+пВ=рС реакциясын мына қатынаста түсіндіреді: υ=k[A]m • [B]n, мұндағы [A], [B] – А, В заттардың молярлық концентрациялары, т, п – реакция теңдеуіндегі коэффициенттер, k – жылдамдық константасы (пропорционалдық коэффициенті). Жылдамдық константасы k әрекеттесуші заттардың табиғатына және температураға тәуелді. Мысалдар: H2 + J2 2HJ, υ= k[H2][J2]. 2NO + O2 2NO2, υ= k[NO]2[O2]. N2 + 3H2 2NH2, υ= k[N2][H2]3. Егер алынған теңдікте [A]=[B]=1 болса, онда υ= k болады. Бұл жағдайда оны реакция жылдамдығының константасы деп те атайды. Егер реакцияға қатты заттар алынған болса, олар әрқашан массасымен емес, сыртқы бетімен ғана әрекеттеседі, сондықтан қатты заттың концентрациясы есепке алынбайды. Газ күйіндегі және еріген заттардың концентрациялары ғана есептеледі. Мысалы С+СО2=2СО реакциясының жылдамдығы былай жазылады: υ = k[СО2]. Егер реакцияға заттың бірнеше молекуласы түссе, олардың санын концентрациясының дәрежесі арқылы көрсетеді. Мысалы: мынадай реакция үшін: 2A+B=A2B жылдамдықтың өрнегі былай жазылады ʋ=k[A]2[B] . Химиялық реакция жүрген кезде әрекеттесетін молекулалар санын реакцияның молекулалығы деп атайды. Егер қарапайым актіге бір ғана молекула қатысса, реакцияны мономолекулалық деп атайды, сол сияқты екі молекула қатысса, реакция − бимолекулалық, ал үш молекула қатысатын реакциялар тримолекулалық деп аталады Гомогенді жүйе бір ғана фазадан тұрады, мұндай жүйеде жүретін реакция оның бүкіл көлемінде өтеді. Гомогенді реакцияның жылдамдығы деп кесімді уақыт ішінде жүйенің кесімді көлемінде реакцияға қатысатын немесе түзілетін заттың мөлшерін айтады. ʋгом= ∆n/V∆τ, мұндағы: ʋгом – гомогенді реакцияның жылдамдығы, V-жүйенің кесімді көлемі: мл, л; ∆n − реакцияға қатысатын немесе түзілетін заттардың мөлшері, ∆τ- кесімді уақыт: секунда, минут, сағат. №38 38.Химиялық реакциялар жылдамдығын сипаттаңыз. Гетерогенді реакциялар үшін реакция жылдамдығын жазыңыз. Химиялық реакцияларға әсер ететін факторларды жазыңыз. Химиялық реакция жылдамдығына температураның тәуелділігіне мысалдар келтіріп, Вант-Гофф ережесін сипаттаңыз. Реакция жылдамдығы — гомогенді жүйелер үшін реакция жылдамдығы деп уақыт бірлігінде реагенттер мен өнімдер концентрациясының өзгеруін айтады. Әр түрлі реакциялар әр түрлі жылдамдықпен жүреді. Кейбір реакциялар өте жай жүреді, ал басқа біреулері өте тез қопарылыс беріп жүреді. Бір реакцияның өзі жағдайларға байланысты әр түрлі жылдамдықпен жүреді. Мысалы, сутегі мен оттегінің қоспасы қалыпты температурада әрекеттеспей көп уақыт өзгеріссіз қала береді, ал енді осы қоспаны 630°С–ға дейін қыздырса немесе қыздырмай – ақ тиісті катализатор қолданса, реакция қопарылыс беріп, су түзіледі. Химиялық реакцияның жылдамдығы реакцияның қаншалықты жылдам немесе баяу жүретінін білдіреді. Бұл әрекеттесуші заттардың немесе өнімдердің концентрациясының уақыт бірлігіндегі өзгерісінің өлшемі. Гетерогенді реакциялар үшін реакция жылдамдығы: Химиялық реакциялардың жылдамдығына бірнеше факторлар әсер етеді: Әрекеттесуші заттардың концентрациясы: Әдетте әрекеттесуші заттардың концентрациясы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым реакция жылдамырақ болады. Себебі жоғары концентрация реакцияға түсетін бөлшектердің көбірек болуын білдіреді, бұл олардың арасындағы соқтығысу ықтималдығын арттырады. Температура: Температураны арттыру әдетте реакция жылдамдығын арттырады. Бұл жоғары температура бөлшектердің үлкен кинетикалық энергиясына әкеліп соқтыратындығымен түсіндіріледі, нәтижесінде жиі және энергетикалық соқтығыстар болады. Бетінің ауданы: Қатты заттардың қатысуымен болатын реакциялар үшін қатты дененің бетінің ауданын ұлғайту реакция жылдамдығын арттыруы мүмкін. Себебі үлкенірек бет ауданы бөлшектер арасындағы соқтығысуға көбірек мүмкіндіктер береді. Қысым: Газдармен жүретін реакциялар үшін қысымды арттыру реакция жылдамдығын арттыруы мүмкін. Себебі жоғары қысым газ бөлшектерінің жоғары концентрациясына әкеледі, бұл жиі соқтығыстарға әкеледі. Катализаторлар: катализаторлар - бұл процесте тұтынылмай, реакцияны тездететін заттар. Олар белсендіру энергиясы төмен баламалы реакция жолын қамтамасыз ету арқылы жұмыс істейді. Катализаторлар реакция жылдамдығын айтарлықтай арттыра алады. Реактивтердің табиғаты: реакцияға қатысатын арнайы молекулалар жылдамдыққа әсер етуі мүмкін. Күрделі молекулалар қатысатын реакциялар қарапайым молекулаларға қарағанда баяу жүруі мүмкін. Активтену энергиясы: Бұл реакцияның жүруіне қажетті энергияның ең аз мөлшері. Төмен белсендіру энергиясы бар реакциялар әдетте жылдамырақ жылдамдықпен жүреді. Ингибиторлардың болуы: Ингибиторлар – реакция жылдамдығын төмендететін заттар. Олар реакция механизміне кедергі келтіруі немесе әрекеттесуші заттардың тиімді концентрациясын төмендетуі мүмкін. Химиялық реакцияның жылдамдығы жиі әрекеттесуші заттардың концентрацияларымен жылдамдықты байланыстыратын жылдамдық теңдеуі арқылы өрнектеледі. Жылдамдық концентрацияның уақыт бойынша өзгеруін бақылау арқылы немесе газдың бөлінуі немесе түсінің өзгеруі сияқты реакцияның басқа бақыланатын қасиеттерін өлшеу арқылы анықталуы мүмкін. Температура жоғарылаған сайын химиялық реакциялар жылдамдығы артады. Температура өскен сайын жылдамдық константасының мәні демек, реакцияның да жылдамдығы артады. Егер де kt – арқылы берілген реакцияның температурадағы жылдамдық константасын, ал kТ+10к – арқылы сол реакцияның (Т + 10К) температурадағы жылдамдық константасын белгілесек, екінші мәнінің бірінші мәнеге қатынасы реакция жылдамдығының температуралық коэффициентін бередіγ = kТ+10к/ kt Вант-Гофф жақындатылған (импирикалық) ережесі брйынша температуралық коэффициент γ-мәні 2-4 шегінде болады, яғни температураны 10К –ге жоғарылатқанда реакция жылдамдығы 2-4 есе артады. Мысалы: температуралық коэффициент 2-ге тең болғанда температураны 100К –ге өсіру реакция жылдамдығын 1024 есе арттырады. kТ+10к/ kt =210=1024 Демек, температураның арифметикалық прогрессияда өсуі реакция жылдамдығының геометриялық прогрессияда арттырады. .Вант –Гофф ережесі: . №39. Реакция жалдамдығының температураға тәуелділігі, реакцияның температуралық коэффициенті сипаттаңыз. Активті энергиясы және үрдістің активтену молекулалар туралы ұғымын жазыңыз. Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі: Химиялық реакцияның жылдамдығы канстантасы температураға өте тәуелді.Бұл температураға тәуелділік Аррениус теңдеуімен сипатталады: . Аррениус теңдеуі дәлірек және химиялық реакция жылдамдығының температураға тәуелділігін анықтайды. Ол негізінен күрделі заттарға қолданылады және химиялық реакция ортасының салыстырмалы жоғары температурасында да дұрыс болады. Бұл химиялық кинетиканың негізгі теңдеулерінің бірі және температураны ғана емес, сонымен қатар молекулалардың өзіндік ерекшеліктерін, олардың минималды кинетикалық активтендіру энергиясын ескереді. Сондықтан оны қолдану арқылы нақты заттарға қатысты нақты деректерді алуға болады. Вант-Гофф ережесі Температура жоғарылаған сайын химиялық реакциялар жылдамдығы артады. Температура өскен сайын жылдамдық константасының мәні демек, реакцияның да жылдамдығы артады. Егер де kt – арқылы берілген реакцияның температурадағы жылдамдық константасын, ал kТ+10к – арқылы сол реакцияның (Т + 10К) температурадағы жылдамдық константасын белгілесек, екінші мәнінің бірінші мәнеге қатынасы реакция жылдамдығының температуралық коэффициентін береді. γ = kТ+10к/ kt . Вант-Гофф жақындатылған (импирикалық) ережесі брйынша температуралық коэффициент γ-мәні 2-4 шегінде болады, яғни температураны 10К –ге жоғарылатқанда реакция жылдамдығы 2-4 есе артады. Тиісінше, керісінше ереже де қолданылады: температура төмендеген сайын химиялық реакция жылдамдығы баяулайды. Бұл ереже тек кішігірім температура диапазонында (0 ° -дан 100 ° C аралығында) және қарапайым қосылыстар үшін ғана дұрыс. Алайда реакция жылдамдығының температураға тәуелділік принципі кез-келген ортадағы заттардың барлық түрлері үшін өзгеріссіз қалады. Бірақ температураның едәуір жоғарылауымен немесе төмендеуімен реакция жылдамдығы тәуелді болудан қалады, яғни температура коэффициенті бірлікке тең болады. . Активті молекулаларды сипаттау үшін ішкі энергияның ерек-ше түрлері жоқ. Активті молекулада ілгерілемелі не айналмалы қозғалыстың жоғарылаған кинетикалық энергиясы, атом немесе атом топтарындағы тербелмелік энергияның басымырақ, элек-трондар энергиясының артықтау болуы мүмкін. Артық энергия алудьщ жолдары мен көздері сан алуан: экзо-термиялық реакция кезінде бөлінетін жылу не реакция жүретін ортаға тыстан енгізілген жылу әсерінен пайда болатын термиялық активтендіру; әр түрлі жарықтың сәуле таратуы арқылы ак-тивтендіру (сәуле, радиация, ультрадыбыс); ядролык ыдырау не электр разряды кезінде пайда болатын, аса жылдам бөлшектер әсерінен туындайтын активтендіру нәтижесінде энергия алынады. Алдымен термиялық жолмен активтендіру энергиясын карас-тырайық. Мұндай жағдайда системада молекулаларды жылдам-дық пен энергия бойынша әр кез таратып отыратын максвелл-больцмандық үлес және оны сүйемелдейтін жағдай бар деп есептейді. Бұл айтылғанға сәйкес газды системадағы молекулалардың әйтеуір белгілі бір бөлігінде артық энергия болады. Егер молекуланың энергиясы оның активтендіру энергиясынан артық не тең болса, онда е~ЕІКТ болады. Система температурасын жоға-рылатқанда бұл энергияны молекулалар арасында тең таралып, оның үлесі артады. Активті молекулалар: Реакция кинетикасының контекстінде «белсенді молекулалар» активтену энергиясына тең немесе одан жоғары энергиясы бар молекулаларды білдіреді (ЕаЕа.). Тек осы молекулалар энергетикалық кедергіні жеңіп, реакцияға түсу үшін жеткілікті энергияға ие. Энергияға тең немесе одан көп молекулалардың үлесі ЕаЕа температура қатты әсер етеді. Температура жоғарылаған сайын молекулалық энергиялардың таралуы жоғары энергияларға қарай ығысады, нәтижесінде энергиялары активтену энергиясынан асатын молекулалар көп болады. Бұл белсенді молекулалар санының жоғарылауы реакция жылдамдығының жоғарылауына әкеледі. Активтену энергиясы: Активтену энергиясы (ЕаЕа.) химиялық реакцияның жүруіне қажетті ең аз энергия. Ол реакцияның жүруі үшін әрекеттесуші молекулалар еңсеру керек болатын энергетикалық кедергіні білдіреді. Аррениус теңдеуі активтену энергиясы мен температура арасындағы байланысты бейнелейді, жоғары активтену энергиялары берілген температурада реакция жылдамдығының төмендігіне сәйкес келетінін және керісінше.ЕаЕа.реакцияның кинетикасын түсінудегі шешуші параметр болып табылады және температураның өзгеруіне реакцияның сезімталдығы туралы түсінік береді. №40 Қайтымсыз және қайтымды химиялық реакцияларға мысалдар келтіріңіз. Химиялық үрдістердің қайтымдылық және қайтымсыздықтарының шартын анықтаңыз. Химиялық тепе- теңдік ұғымын сутеттеңіз. Химиялық тепе-теңдік константасына мысалдар келтіріп жазыңыз. Бір бағытта жүретін химиялық реакциялар қайтымсыз реакциялар деп аталады. Бір мезгілде және кері бағытта жүретін реакциялар қайтымды реакциялар деп аталады .Қайтымды реакциялар соңына дейін жүре алмайды. жүктеу/скачать 24,01 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|