ҚҰлажанов қ. С., Таусарова б. Р
жүктеу/скачать 0,92 Mb.
|
V dc
d (7.1)
«+» белгісі заттың концентрациясының ұлғаюын, «-» белгісі азаятынын көрсетеді. Реагенттердің концентрациясының уақыттан тәуелділігінің сызбалық бейнеленуі кинетикалық қисық деп аталады. (сурет 7.1). Сур. 7.1 Реакцияның бастапқы заттары (А) және өнімдерінің кинетикалық қисықтары Реакцияның жылдамдығы: әрекеттесетін заттардың табиғатына, олардың концентрациясына, температурасына, қысымға, еріткіш табиғатына (реакция ерітіндіде өтсе), катализатордың болуына тәуелді. Реакция жылдамдығының әрекеттесетін заттардың концентрациясына тәуелділігі массалар әрекеттесуші массалар заңымен бейнеленеді: Химиялық реакциялардың жылдамдығы реакция теңдеуіндегі сәйкес заттардың стехиометриялық коэффициенттерінің дәрежесімен алынған әрекеттесуші заттардың концентрацияларының туындысына тура пропорционал. aA + bBcC + dD реакциясы үшін: V = k[cA]a[cB]b cA; cB- А, В заттардың берілген уақыттағы концентрациялары, моль/л. k – реакция жылдамдығының константасы. Тұрақты температурада реакция жылдамдығының константасы – тұрақты шама, бірге тең бастапқы заттар концентрацияларының реакция жылдамдығына сандық жағынан теңдігі. Реакция жылдамдығының әрекеттесетін заттардың концентрацияға тәуелділігі тәжірибе жүзінде анықталады және химиялық реакциялардың кинетикалық теңдеуі деп аталады. Жүру механизміне қарай барлық химиялық реакциялар 3 топқа бөлінеді: мономолекулалы, екімолекулалы және үш молекулалы. Мономолекулалы реакция дегеніміз өзара әрекеттесудің элементарлық актісінде бір ғана молекула қатынасады: А В; АВ+С; CH3COCH3C2H4 + H2 + CO Оларға: айырылу, изомерлену, элементтердің радиоактивті ыдырауы, құрақ қантының инверсия реакциясы т.б. жатады. Мономолекулалы реакциялардың жылдамдығы заттардың концентрациясына тура пропорционал: V=k1[сA] k1 – реакция жылдамдығының константасы, с – A затының концентрациясы. Бимолекулалы реакция дегеніміз өзара әрекеттесудің элементарлық актісінде екі молекула қатынасады: А+ВC+D ; H2 + J2 2HJ 2A C + D; 2CO CO2 + C Бимолекулалы реакциялардың жылдамдығы екі әрекеттесетін А және В заттардың концентрацияларының туындысына тура пропорционал: V=k2[cA] [cB] Егер болса, ондаV=k2[cA]2 k2 – екімолекулалы реакцияның жылдамдық константасы, cA,cB – әрекеттесетін заттардың концентрациясы. Үшмолекулалы реакция дегеніміз өзара әрекеттесудің элементарлық актісінде үш молекула қатынасатын реакция: А+В+СD A + 2В C + D 2А + В 2NO + O2 2NO2 Үшмолекулалы реакциялардың жылдамдығы үш әрекеттесетін заттардың cA,cB, сС концентрацияларының туындысына тура пропорционал V = k3[cA] [cB][cC] (7.2) Егер cA = cB = cС болса, V=k3[cA]3, k2 – жылдамдық константасы. Реакция реті реакция жылдамдығының кинетикалық теңдеуіне кіретін концентрация кезінде дәреже көрсеткіштерінің қосындысымен анықталады. Реакциялар бірінші (V= kс), екінші (V= kс2), үшінші (V= kс3), нөлдік және бөлшектік ретті болып бөлінеді. Бөлшектік ретті аралық стадиялар арқылы өтетін күрделі реакцияларға тән. Процесс жылдамдығы концентрацияға тәуелсіз реакциялар бірінші түрдегі реакциялар (V= k) болып табылады. Реті мен молекулалығы қарапайым бір стадиялы реакцияларға сәйкес келеді. Бірінші, екінші, үшінші ретті реакциялардың жылдамдық константасын есептеу үшін дифференциалдық теңдеуді интегралдайды. Бірінші ретті реакция үшін: k 1 ln c0 2,3 lg c (7.3) 1 c c k1 – бірінші ретті реакциялардың жылдамдық константасы, c0 – уақыттың алғашқы кезіндегі бастапқы заттардың концентрациясы, c – τ уақыт кезіндегі реакция басынан бастапқы заттардың концентрациясы. Екінші ретті реакция үшін: 1 k2 ln c01 c1 2,3 lg c01 c1 (7.4) c01 c02 c02 c2 c01 c02 c02 c2 k2 – екінші ретті реакциялардың жылдамдық константасы, c01, с02 – әрекеттесетін заттардың бастапқы концентрациялары, c1, с2 – τ уақыт кезіндегі реакция басынан бірінші және екінші заттардың концентрациясы. Егер заттардың бастапқы концентрациялары бірдей болса, онда теңдеу былай болады: 2 k 1 с0 с с0с Бірдей концентрациялы үшінші ретті реакциялар үшін әрекеттесетін заттардың теңдеуі келесі түрде болады: k3 1 с 2 с 2 0 0 с 2с2 (7.5)
Реакция жылдамдығын τ1/2 жартылай ыдырау периоды бойынша да сипаттайды. Жартылай ыдырау периоды дегеніміз бастапқы заттардың концентрациялары екі есеге азаятын кездегі уақыт аралығы: τ1/2 үшін τ1/2=c0/2. Бірінші ретті реакция үшін жартылай айналу периоды бастапқы концентрацияға тәуелсіз. 11/2 = 1/k1ln[c0/(c0/2)] =1/k1ln2 Екінші ретті реакция үшін жартылай айналу периоды алғашқы концентрацияға кері пропорционал: 1/2 2 0 0 0 0 2 0 II = 1/k [(c -c /2)/(c c /2)] =1/(k c ) Үшінші ретті реакция үшін жартылай айналу периоды екінші дәрежелі алғашқы концентрацияға кері пропорционал: III1/2 = 1/k3 (3/2c20) жүктеу/скачать 0,92 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|