ОҚулық Өңделіп, толықтырылып 2-Оисылуы •


§ 8 .  АКТИВТЕНУ  ЭНЕРГИЯСЫ  ЖӘНЕ  АКТИВТЕНУ



Pdf көрінісі
бет15/18
Дата27.03.2017
өлшемі28,51 Mb.
#10553
түріОқулық
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18
§ 8 .  АКТИВТЕНУ  ЭНЕРГИЯСЫ  ЖӘНЕ  АКТИВТЕНУ
ЭНТРОПИЯСЫ
Химиялық  реакциялардың  жүруіне  және  жылдам- 
дығын  арттыруға  активтену  энергиясы  мен  активтену
энтропиясының  маңызы  зор.
Активтену  энергиясы  әрекеттесетін  молекулаларды 
актив  күйге  кеятіру  үшін  жүмсалады.  Активтену  энер- 
гиясы  әрекеттесетіЦ  молекулалардағы  атомдардың  ара- 
сындағы  ескі  байланыстардың  үзіпуі  үшін,  реакцияның 
нәтижесінде  алынған  заттар  атомдарының  арасында  жаңа 
байланыстар  түзілу  үшін  қажет.
Аралық  қосылыс  теориясы  бойынша  әрекеттесетін  за- 
ттардың  молекулалары  активтену  энергиясын  сіңіріп 
алып  аралық  қосылыс  немесе  активтелген  кешен  түзеді. 
Активтелген  кешенде  ескі  байланыстар  әлсіреген  жаңа 
байланыстар  түзіле  бастаган  күйде  болады.  Бүл  күйде 
активтелген  кешен  өте  аз  уақыт  болады  да,  сіңірген 
энергиясының  біразын  бөліп  шығарып  жаңа  заттарға 
айналады.  Мысал  ретінде  сутегі  мен  иодтан  иодсутек 
молекуласының  түзілу  сызба-нүсқасын  келтіруге  болады:
Н 
1
 
Н ------ I 
Н 
-  
і


-*• 

-*
Н 
I
 
Н  —  
3
 
Н 
-   I
Баспшқы  заттар  Активтелген  кешен  Түзілген  заттар
Бүл  реакцияда  әрекеттесетін  сутегі  және  иод  моле- 
кулалары  активтену  энергиясын  сіңіріп  алып,  түрақсыз 
активтелген  кешенге  айналады.  Мүндағы  ескі  байланы- 
стардың  алсірегені,  жаңа  байланыстардың  түзіле  бас- 
тағаны  пунктирлі  сызықтармен  көрсетілген.
Б  
175

I
%
ч!
Активтелген 
кешен 
(АК) 
тура 
реакция 
жүргевде 
де, 
кері 
реакция 
жүргевде 
де 
түзіледі 
(44-сурет). 
Энергия 
жағынан  бастапқы  заттармен 
(Б.  3)  салыстырғавда  актив- 
телген  кешеннің  (АК)  энер- 
гиясы  тура  реакцияны  актив-
44-сурет.
 
теуге  кеткен  энергияга  (Е  тр)
Кайтымды  реакцияның 
артық  болады,  түзілген  заттар- 
энергетикалық  сызба-нүсқасы 
мен  (ТЗ)  салыстырганда  кері
реакцияны 
активтеуге 
жүм-
салган  энергиядай  (Е  кр)  ар- 
тық  болады.  Тура  реакция  мен  кері  реакцияны  активте- 
уге  кеткен  энергиялардың  айырмасы  осы  реакцияның 
жылу  эффектісіне  (РЖЭ)  тең  болады.
Активтену  энтропиясы  әрекеттесетін  молекулалардың 
бір-бірімен  соқтығысар  кезівде  қолайды  бағытталулары- 
ның  сандық  мөлшерін  көрсетеді.  Жүйедегі  әрекеттесетін 
заттар  молекулаларының  өзара  қолайлы  бағытталулары 
неғүрлым  көп  болса,  активтендіру  энтропиясының  гяндыіг 
мәні  де  солғүрлым  жоғары  болады,  яғни  реакция  жыл- 
дам  жүреді.  Активтендіру  энтропиясы  А5акт  жүйедегі
қолайлы  бағытталулар  санын  жалпы  багытталулар  сан- 
ына  бөлгенге  тең:
а
  с  
_   қолайлы бағытталулар саны
жалпы бағытталулар саны
Мысалы  жоғарыда  келтірілген  активтелген  кешенде 
соқтығысар  алдывда  сутегі  мен  оның  молекулаларының 
өзара  орналасу  реті  төмевдегідей  екен  дейік.
Қарастырылып  отырған  сутек  пен  иод  молекулалары- 
ның  арасывда  жүретін  реакция  үшін  активтелген  моле- 
кулалардың  қолайлы  соқтығысуларының  гдны  жалпы 
соқтығысулар  санының  0,1  бөліміне  тең  болады.  Сон-
дықтан  бүл  реакцияньі  жүргізуге  қажетті  активтендіру 
энергиясының 
төмендігіне  қарамастан  процесс  баяу
жүреді.
Сонымен  кез  келген  химиялық  реакцияны  жүргізу 
үшін  оған  қатысатын  молекулалардың  (бөлшектердің) 
энергия 
қоры 
жоғары 
болумен 
қатар 
бір-бірімен 
соқтығысар  кездегі  өзара  қолайлы  орналасу  реттерінің 
савдары  да  көп  болулары  керек.
176

§ 9 .  ХИМИЯЛЫҚ  РЕАКЦИЯНЫҢ  ЖЫЛДАМДЫҒЫНА
ӘРЕКЕТТЕСУШІ 
ЗАТТАРДЫҢ  КОНЦЕНТРАЦИЯСЫНЫҢ  ӘСЕРІ
Реакцияласушы  заттардың  арасында  жүретін  химия- 
лық  әрекеттесулердің  саны  активтелген  молекулалардың 
соқтығысуларының  жалпы  санына  пропорционал  екені 
жоғарыда  (§ 43)  айтылды.  Белгілі  бір  көлемде  әрекетте- 
суші  заттардың  концентрациясы  артқан  сайын  олардың 
молекулаларының  (атомдарының)  саны  да  артады,  ал 
мүның  өзі  бөлшектердің  соқтығысуларының  санын  артгы- 
ратындықтан,  реакцияның  жылдамдығы  да  артады.
Химиялық  реакциялардың  жылдамдықтарының  кон- 
центрацияға  байланысты  артуының  мәнін  химиялық  ки- 
нетиканың  негізгі  заңы  түсіндіріп  береді.
Бүл  заң  туралы  гылыми  болжауды  1865  жылы  орыс 
галымы  Н.  Н.  Бекетов  айтты,  ал  1867  жылы  норвег  хи- 
миктері  К.  Гулдьберг  пен  П.  Вааге  оны  дәлелдеді.
Химиялық  кинетиканың  немесе  әрекеттесуші  масса- 
лар  заңының  қазіргі  кездегі  анықтамасы  мынадай:
Турақт ы  температурадаеы  химиялык,  реакцияның 
жылдамдыгы 
стехиометр 
коэффициенттёрі 
дәреже 
көрсеткіші  турінде  көрсетілген  әрекеттесуші  заттар- 
дың  концентрацияларының  көбейтіндісіне  тура  про- 
порционалдық  тәуелділікте  болады.
Мынадай 
гомогендік 
реакцияның 
жалпы 
түрдегі 
теңдеуін  жазайық:
тА
 + 
пС
 = 
АС
Химиялық  кинетиканың  заңы  бойынша  бүл  реакция 
жылдамдыгының  математикалық  өрнегі  мынадай  болады:
V  = 
К   \А
  ]м  •  [с  Г*
мүндағы 
V
 — реакция 
жылдамдыгы, 
К
 — жылдамдық 
константасы,  [Л ]  мен  [С ]  сәйкес 
А
  және  С  заттарының 
концентра цияла ры, 
т
  және 
п — А
  және  С  заттарының
стехиометриялық  коэффициенттері.
Жылдамдық  константасының  мәні  әрекеттесетін  зат- 
тардың  табиғатына,  температураға,  катализаторға  байла- 
нысты,  бірақ  концентрацияға  байланысты  емес.
Егер  әрекеттесетін  заттардың  концентрацияларының 
әркайсысы  бірге  тең  болса,  жылдамдық  константасы  ре- 
ягпиа  жылдамдығына  тең  болады,  мысалы:
177

Соңғы  теңдеу  жылдамдық  константасының  физика- 
лық  мәнін  көрсетеді,  яғни  жылдамдық  константасы  де-
геніміз  әрекеттесуші  заттардың  концентрациялары  бірге
тең  болғандағы  реакция  жылдамдығы.
Нақты  мысал  ретінде  көміргегі  (II)  оксидінің  оттегі 
арқылы  тотығын  көміртегі  (IV)  оксидіне  айналу  реак-
циясының  теңдеуін  келтіріп,  оның 
ж ы лдямды гы н  х и м и я-
лық  кинетикалық  заңын  қолдану  арқылы  көрсетейік:
2СӨ  +   0 2 =   2СОг
V =   К[СО]2.  [0 2]
Химиялық 
кинетиканың 
негізгі 
заңы 
немесе
әрекеттесупп  массалар  заңы  бір  сатыда  жүретін  газдар
арасындағы  немесе  сүйытылған  ерітіңділердегі  реакция-
ларға  қолданылады.  Бірнеше  сатыдан  түратын  күрделі
реакция  үшін  бүл  заң  оның  әрбір  сатысы  үшін  жеке 
қолданылады.
8  10.  ХИМ ИЯЛЫ Қ  РЕАКЦИЯНЫ Ң  Ж ЫЛДАМДЫҒЫНА
ТЕМПЕРАТУРАНЫҢ  ӘСЕРІ
Т емператураның  жоғарылауына  байланысты  химия- 
лық  реакцияның  жылдамдығы  өте  көп  артады.  Мысалы,
сутегі  мен  оттегі  кәдімгі  температура  (20°С  шамасында) 
іс  жүзінде  әрекеттеспейтіні,  ал  630°С  мөлшерінде  өте 
тез  қопарылыс  бере  әрекеттескені  жоғарыда  айтылды  (§ 
42).  Мүның  өзі  реакция  жылдамдығына  температураның 
әсері  өте  үлкен  екенін  көрсетеді.
Реакция  жылдамдығына  температураның  әсерін  жуық 
мөлшермен  Я.  Вант-Гофф  ережесі  анықтайды.
Температураны  10  -қа  өсіргенде  реакция  жылдам 
дыеы  2—4  есе  артады.
Бүл  заңның  математикалық  өрнегін  былай  көрсетуге 
бсшады:
%
  =
Мүндағы  і»і  және 
г>2  сәйкес 
і\
  және 
Һ
  температурала- 
рындағы  реакция  жылдамдықтары, 
ү —
 температуралық 
коэффициент.  Температуралық  коэффициент  тәжірибе
[А ] =  [С ] =  1  моль/л  болса, 
V = К.
178

жүзінде  анықталады  және  оның  мәні  2,  3,  4  болуы 
мүмкін.
Мысалы,  реакцияның  температуралық  коэффицненті
2-ге  тең  болып  температураны  100°-қа  арттырғанда  ре- 
акция  жылдамдыгы  1024  есе  артады:
1 0 0
V,
  = 
V*
  * 
у
 10  =  V*,  •  2  =  V*  •  1024.
Т емператураның  жогарылауына  байланысты  реакция 
жылдамдыгының  артуын  әрекеттесетін  заттар  молекула- 
ларының  жиі  соқтығысуларынан  болады  деп  жорамал- 
дауға  болар  еді.  Бірақ  есептеулер  температураны  100° 
арттырғанда  молекулалар  арасындағы  соқтығысу  1,07  есе 
ғана  артатынын,  ал  реакция  жылдамдығы  1000  есеге 
жуық  артатынын  көрсетеді.  Температураны  арттырудың 
нәтижесінде  әрекеттесетін  молекулалардың  соқтығысуы- 
ның  жиілеуі  реакция  жылдамдығын  арттыруға  аздап
әсер  етеді,  бірақ  шешуші  фактор  бсша  алмайды.
Т емператураның  жоғарылауына  байланысты  реакция
жылдамдығының  артуына  активтену  энергиясы  үлкен 
әсер  етеді.
Химиялық  реакциялардың  жылдамдығына  температу-
раның  әсерін  швед  ғалымы  С.  Аррениустың  теңдеуі  то-
лыгырақ  және^дәлірек  түсіндіреді:
К
  = 
2
  • 
е ят
  • 
е  *
мүндағы 
Е,
 — активтену  энергиясы,  А5„ — активтену  эн-
тропиясы, 
К
 — жылдамдық  константасы  немесе  әрекет- 
тесуші  заттар  концентрациялары  1-ге  тең  болғандағы 
реакция  жылдамдығы, 
2
 — бір  секундта  молекулалар 
арасында  болатын  соқтығысулардың  жалпы  саны, 
К
 — 
универсал  газ  түрақтысы, 
Т
 — абсолютгі  температура, 
е 
— натурал  логарифмнің  негізі. 
*
Бүл  теңдеу 
ж ылдямды қ 
константасының  мәніне  (ре- 
я у п и я
 
жылдамдыгына)  бөлшектердің  соқтығысуларының
жалпы  саны,  әсіресе,  активтену  энергиясы,  активтену 
энтропиясы  әсер  ететінін  көрсетеді.  Мүнда  тепература 
дәреже  көрсеткішінің  қүрамына  кіретіндіктен  температу-
раның  өзгеруі  реакция  жылдамдығына  күшті  әсер  етеді.
Түрліше 
реакциялардың 
әр  түрлі 
жылдамдықпен 
жүруі 
олардьш 
табиғатына 
байланысты. 
Реакцияға 
қатысатын  заттардың  табигаты  олардың  активтену  энер-
179

1
* .  * 
ч#
гиясы 
(Еа)
  мен  активтену  энтропиясына  (Д50)  байланы- 
сты  болады.
Реакцияға  қатысатын  заттардың  қолайлы  бағытталуы 
неғүрлым  көп  болса,  олардың  активтену  энтропиясы  да 
(Д $,)  көп  болады,  соған  сәйкес  реакцияның  жылдам- 
дығы  да  артады.
Әр  түрлі  реакциялардың  активтену  энергиялары  да 
түрліпіе  болады.  Активтену  энергиясы  аз  реакциялардың 
жылдамдығы  жоғары  болады,  ал  активтену  энергиясы 
көп  реакциялардың  жылдамдығы  төмен  болады  немесе 
кәдімгі  температурада  іс  жүзінде  әрекеттеспейді.
Активтену  энергиясы  40  кДж/моль-ден  аз  болатын 
реакцияларды  активтену  энергиялары  төмен  реакциялар 
дейді.  Мүидай  реакцияға  қатысатын  бөлшектердің  ара-
сындағы  соқтығысулардың  көбі 
химиялтлқ 
әрекеттесумен 
аяқталды  да  реакцияның  жылдамдығы  жоғары  болады. 
Бүларға  иондық  реакциялар  жатады,  мысалы:
Ва  +  2С1  +  2Ка+ +  
8
О
4
  =   Ва304 
і  
+   2Ыа+ +   2С1_
Активтену  энергиясы  120  кДж/моль-ден  көп  болатын
процестер  активтену  энергиясы  жоғары  реакцияларға 
жатады,  олардың  жылдамдығы  өте  төмен  болады.  Мысал 
ретінде  су  молекуласы  синтезін  келтіруге  болады:
2Н2 + 0 2 = 2Н20
Активтену  энергиясы  40  кДж/моль  мен  120  кДж/моль 
арасында  бсшатын  процестерді  активтену  энергиясы  орта- 
ша  реакциялар  деп  атайды.  Мүндай  реакциялар  орташа 
жылдамдықпен  жүреді,  олардың  жылдамдығын  өлшеуге 
болады.  Мысал  ретінде  натрий  тиосульфаты  мен  күкірт 
қышқылының  әрекеттесуін  келтіруғе  болады:
К а 28 20 3 
+  НгЗО^  =  N 
а 28 0 4 

8 4  

8 0 2
|   +  
Н 20
§  11.  КАТАЛИЗ
Химиялық  реакциялардың  жүру  жылдамдықтарын 
арттыру  әдістерінің  біріне  катализ  жатады. 
Катализ  деп 
арнаулы  заттардың  әсерінен  химиялық  реакциялар 
жылдамдыгының  арту  қүбылысын  айтады.
Реакция 
жылдамдығын  өзгертетін, 
бірақ  реакция 
нәтижесінде  түзілген  заттардың  қүрамына  кірмейтін  за- 
ттарды  катализаторлар  дейді.  Кейбір  катализаторлар  ре- 
акция 
жылдамдығын 
азайтады, 
ал 
көптеген 
ката-
1 8 0

лизаторлар  реакция  жылдамдығын  арттырады.  Осыған 
сәйкес  реакция  жылдамдығын  арттыратын  катализатор- 
ларды — он,  ал  оны  төмендететін  катализаторларды — 
теріс  деп  атайды.  Мысалы,  сутегі  мен  хлордан  хлорсу- 
тек  алу  реакциясы  кезінде  оттегі  қатысса,  ол  теріс  ка- 
тализатор  ретінде  әсер  етеді,  яғни  хлорсутек  түзіпу 
реакциялар  жылдамдығын  төмендетеді.  Теріс  катализа- 
торлардан  басқа  реакциялар  жылдамдығын  төмендету 
үшін  ингибиторлар  қолданылады.  Теріс  катализаторлар- 
дан 
ингибиторлардың 
айырмасы  сол — олар 
реакция 
нәтижесінде  түзілген  заттардың  қүрамына  кіреді.  Мыса- 
лы,  кальций  гидрокарбонаты  темір  коррозиясының  инги- 
биторы  болады,  өйткені  ол  темірмен  әрекеттесіп,  оныц 
бетінде 
ерімейтін 
темір 
(II) 
карбонатының 
тығыз 
қабатын  түзеді  де,  оны  ары  қарай  тотығудан  сақтайды.
Қазір  химия  өнеркәсібінде,  катализаторлар  қатысуы- 
мен  жүретін  реакциялар  кең  қолданылады.  Негізгі  хими- 
ялық  өнімдер  өндіру  процестеріні н  90  процентке  жуығы 
каталитикалық  реакцияларға  жатады.
Катализаторлар  изобара-изотермалық  потенциалдары
азаюы  бағытында  жүретін  (Д 
С
 < 
О)
  реакциялардың  гана
жылдамдықтарын  арттырады.
Реакциялар  жылдамдығына  әсер  етуі  жағынан  әрбір 
катализаторлардың  өзіне  ғана  тән  сипаты  болады,  яғни 
бір  катализатор  барлық  реакциялардың  жылдамдықтарын 
арттыра  бермейді,  тек  белгілі  бір  үқсас  реакциялар  то- 
бының  немесе  бір  ғана  реакцияның  жылдамдығын  артты- 
рады.  Мысалы,  жанасу  беті  үлкен  өте  үсақталған  никель
гидрогендеу 
реакцияла рының 
көпшілігінің 
жылдам- 
дықтарын  арттырса,  ванадий  (V)  оксиді  кептеген  тотығу 
реакцияларының  (аммиактың  немесе  күкірт  (IV)  ок- 
сидінің  тотығуы)  жылдамдығын  арттырады.  Әрбір  реак- 
цияның 
жылдамдығын  белгілі  бір  катализатор  ғана 
өзгертетінінің  мысалы  ретінде  этил  спиртінің  ьідырау  ре- 
акциясын  келтіруге  болады.  Этил  спиртін  қыздырғанда 
уплтядяй  екі  реакция  қатар  жүреді:
Н2С=СН2 + Н20
I
ХчН+ н2
II
Егер  осы  реакдияға  катализатор  ретінде  алюминий 
оксидін  қолданса,  бірінші  (I)  реакцияның  жылдамдығы,
п
г
4
II»

I  . 
&шмтш

ал  мысты  қолданса,  екінші  (II)  реакцияның  жылдам- 
дығы  артады.
Реакцияға  қатысатын  заттардың  және  катализатор-
лардың  агрегаттық  күйіне  байланысты  каталитикалық
реакциялар  гомогендік  және  гетерогендік  катализ  болып 
бөлінеді.
Реакцияға  қатысатын  заттар  мен  катализатор  бірдей 
агрегаттық  күйде  (газ  немесе  сүйық)  болатын  каталити- 
калық  реакцияларды 
гомогендік  катализ,
  ал  қатысатын 
заттар  және  катализатор  әр  түрлі  агрегаттық  күйде  бо- 
латын  қаталитикалық  реакцияларды 
гетерогендік  ката- 
лиз
  дейді.  Гомогендік  катализде  реакция  белгілі  бір 
көлем  кеңістігінде  жүреді,  ал  гетерогендік  катализде  ре- 
акция  катализатордың  бетінде  жүреді.
Гомогендік  катализде  катализатордың  реакция  жыл-
дамдығына  әсерін 
аральщ  крсъиіыс  теориясы
  түсіндіреді.
Бүл  теория  бойынша  катализатор  бастапқы  заттың 
біруімен 
әрекеттесіп 
өте  түрақсыз 
аралық 
қосылыс 
түзеді.  Бүл  аралық  қосылыс  бастапқы  екінші  затпен  тез 
әрекеттесіп  реакция  нәтижесінде  алынуға  тиісті  затты 
түзеді. 
Бүл 
айтылғандарды 
жалпы 
процесс 
түрінде 
көрсетіп,  мынадай  негізгі  реакцияны  жүргізу  керек:
А + В = АВ.
Бүл 
реакция 
активтену 
энергиясы 
жоғары 
бол- 
ғандықтан  өте  баяу  жүреді.  Сондықтан  реакцияны  ртез- 
дету  үшін,  яғни,  активтену  энергиясын  төмендету  үшін 
катализатор 
К
  қолданылады.  Катализатор 
К
  бастапқы 
заттың  біреуімен  мысалы, 
В
-мен  әрекетгесіп  түрақсыз 
аралық  қосылыс 
КВ
  түзеді.
К  + В ~ К В
 
(К  + В = К...В)
Түзілген  аралық  қосылыс  КВ  екінші  бастапқы  зат  А- 
мен  тез  әрекеттесіп  негізгі  зат 
АВ-иы
  түзеді  де,  катали- 
затор  жеке  бөлініп  шығады:
А + КВ = АВ + К   (А + КВ = А...В...К  = А В  + К).
Сонымен  негізгі  қосылысты  алу  процесі  аралық 
қосылыс  түзілу  арқылы  жүретін  екі  сатыдан  түрады.  Бүл 
екі 
сатыға 
қатысатын 
заттардың 
табиғаты 
әсер 
ететіндіктен  (активтену  энтропиясы)  және  екі  процестің 
де  активтену  энергиялары  азаятындықтан,  катализатор 
катысуымен  жүретін  жалпы  реакцияның  жылдамдығы 
артады.  Жоғарыда  келтірілген  екі  теңдеуді  мүшелеп 
қосып  реакцияның  жалпы  теңдеуін  жазамыз:
182

К  +  В  т  КВ
А   +  КВ
  =  
А В   +  К
А   +  К В  +  К +   В
  =  
А В   +  К  +  КВ
  ’
А  + В
  =  
АВ  .
Гомогендік  катализдің  нақты  мысалы  ретінде  күкірт 
қышқылын  нитроздық  әдіспен  өндіру  кезінде  күкірг  (IV) 
оксидінің 
күкірт 
(VI) 
оксидіне 
тотығу 
реакциясын 
келтіруге  болады:
8
О
2
 + 
1
/
2
О
2
  —  8 0 3
Бүл  реакция  өте  баяу  жүретіндіктен  катализатор 
ретінде  азот  (II)  оксидін  N 0  қолдану  арқылы  реакция 
жылдамдығын  аргтырады:
^ 0  + ^ 0 2  =   Ш 2 
(К + В + К В
)
8
О
2
 + 
-  80з + N 0 
(
А + КВ = АВ + Ю .
Гетерогендік  катализдің  көпшілігінде  әрекеттесетін
заттар  не  газ,  не  сүйық  күйде,  катализатор  қатты  күйде 
болады  да  әрекеттесу  катализатордың  бетінде  жүреді. 
Сондықтан  реакцияның  жылдамдығының  артуы  катализа- 
тор  бетінің  ауданына,  тазалығына,  қүрылысына  байланы- 
сты. 
Гетерогендік 
катализде, 
гомогендік 
катализдегі 
сияқты,  катализатордың  қатысуымен  жүретін  реакция- 
лардың  активтену  энергиясы  төмендеуінің  нәтижесінде 
негізгі  реакцияның  жалпы  жылдамдығы  аргады.
Гетерогендік  катализде  реакция  жылдамдығына  ката- 
лизатордың  әсерін 
адсорбция  теориясы
  түсіндіреді.  Бүл 
теория  бойышпа  катализатордың  бетінде  активті  орта- 
лықтар  болады  да,  оларда  каталитикалық  реакциялар 
жүреді.  Әрекеттесетін  заттар  осы  активті  орталықтарда
адсорбцияланудың 
нәтижесінде 
олардың 
катализатор 
бетіндегі  концентрациялары  артады,  ал  мүның  өзі  белгйгі 
мөлшерде  реакция  жылдамдығын  аргтырады.  Гетеро- 
гендік  катализде  реакция  жылдамдығы  артуының  басты 
себебі — ол  активтелген  молекулалары  катализатор  атом- 
дары  арасында  белгілі  тәртіппен  орналасып  жаңа  химия- 
лық  байланыстар  түзу  үпгіи  қолайлы  түрде  бағыт- 
талулары  керек.  Бүдан  соң  катализатор  атомдарының 
әсерінен  бастапқы  молекулапардағы  атомдардың  арасын- 
дағы  ескі  байланыстар  әлсіреп,  түзілетін  молекулапар 
атомдарының  арасында  жаңа  байланыстар  пайда  бола 
бастайды,  яғни  катализатор  атомдарымен  әрекеттесетін
183

молекулалар  арасында  арапық  қосылыс  түзіліп  реакция- 
ның  активтену  энергиясын  төмендетеді.  Активтену  энер- 
гиясының  төмендеуі  реакция  жылдамдыгын  көп  есе 
арттырады.  Түзілген  молекулалар  диффузия  арқылы  ка- 
тализатор  бетінен  кетеді  де  олардың  орнын  жаңадан
әрекеттесетін  молекулалар  басады.
Гетерогендік  катализдің  мысалы  ретінде  күкірт  қыш- 
қылын  контактылық  әдіспен  өндіруде  күкірт  (IV)  оксидін 
күкірт  (VI)  оксидіне  тотықтыру,  азот  пен  сутегінен  ам- 
миак  синтездеу  реакцияларын  келтіруге  болады:
^ 20з(қатты)
2502(газ)  +  0 2(газ) 
-----------------  2802(газ)
Ғе(қатты)
М2(газ)  +  ЗН2(газ) 
------------------   2ЫН2(газ)
Катализаторлардың  активтігін  арттыратын  заттарды — 
промоторлар  дейді.  Мысалы,  ванадий  (V)  оксиді  катали- 
заторларының  промоторы  натрий  сульфаты.
Катализаторлардың  активтігін  кемітетін  немесе  жү- 
мысын 
мүлде 
тоқтататын 
заттарды — ка талитикалық 
улар  деп  атайды,  мысалы,  аталған  катализатордың  ула- 
рына  мышьяк  (III)  оксиді,  циан  қышқылы  т.  б.  жатады.
Гетерогеңдік  катализде  химиялық  реакциялар  қатты 
күйдегі  катализаторлардың  бетінде  жүретіндіктен,  ката- 
лизатор  бетінщ  ауданы  үлкен  болуы  керек.  Сондықтан 
катализатор  ретіңде  металдар  мен  олардың  оксидтерін 
кесек  күйінде  қолданбайды,  оларды  үнтақтайды  да  кеуек 
заттьщң  бетін  қаптау  арқылы  ауданын  үлкейтеді.
Катализатордың  беті  неғүрлым  үлкен  болса,  сол- 
ғүрлым  адсорбция — процесі  көбірек  жүреді,  көптеген 
молекулалар  активтеледі  және  соған  сәйкес  реакция 
жылдамдығы  да  артады.
Катализ  тірі  дүниеде — өсімдіктер,  жануарлар,  адам- 
дар  организмдерінде  үлкен  рол  атқарады.
Адамдар  мен  жануарлардың  тіршілігі  үшін  қажетті 
қан  жүру,  ас  қорыту  жүйелершде,  клеткаларда  жүретін 
процестердің  көбі  каталитикалық  реакцияларға  жатады 
да  биологиялық  катализаторлардың — ферменттердің  қа- 
тысуымен  жүреді.  Мысалы,  сілекейде  болатын  фермент 
питалин  тағамдық  заттағы  крахмалды  қантка  айналдыра-
ды,  ал  қарында  болатын  фермент  катализатор — пепсин 
белок  заттарының  ыдырауын  тездетеді.
184

Катализдің  өнеркәсіпте,  әсіресе,  химия  енеркәсібінде 
еңбек  өнімділігін  арттыруға,  заттардың  өзіндік  қүнын 
төмендетуде  маңызы  зор.


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   18




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет