§  12.  ХИМИЯЛЫҚ  РЕАКДИЯЛАРДЫҢ  МОЛЕКУЛАЛЫҒЫ

I
Реакциялардың  молекулалығы  мен  реті  көп  жағдайда 
бірдей  болмайды,  олар  тек  бір  стадиялы  қарапайым  ре-
акцияларда  ғана  бірдей  болады.
Бірінші  ретті 
мынадай  болады:
реакциялардың  кинетикалық  теңдеуі
V
К
  • 
С
і
Бірінші  ретті  реакциялардың  мысалдары  ретінде  иод- 
тың  және  азот  (V)  оксидінің  ыдырау  реакцияларын 
келтіруге  болады:
/ 2
/  +  /
2Ы205 = 4 Ш 2 + 0 2
V
V
К
  •  С12
К
 •  СічгО'
Азот  (V)
ІІІІ
оксидшің  ыдырау  теңдеуше  қарап  еків 
ретп  реакцияға  жатады  деп  жорамалдауға  болады,  бірақ 
бүл  реакция  бірінші  реттіғе  жатады.  Оның  себебі  азот 
(V)  оксидінен  азот  (IV)  оксиді  түзілуі 
мы нядя й  
екі  са- 
тыдан  түрады.
N^05 -  N,03 + 0 2 
N,05 + N,03 = 2 Ш
(I  саты) 
(II  саты)
Реакцияның  жалпы  жылдамдығын  баяу  жүретін  І-са- 
тының 
жылдамдығы 
анықтайтындықтан, 
бүл 
бірінші 
ретті  реакцияға  жатады.  Сонымен  бүл  реакция  екі  мо- 
лекулалы  бірінші  ретті  реакцияға  жатады.
Е
к і е
а  ретті  реакцияларды 
мынядя
кинетикалық
теңдеу  сипаттаиды
V
к
 • с,  •  с
Мүндай  реакциялардың  мысалы  ретінде  иод  пен  су- 
тегінің  әрекеттесіп  иодсутек  түзу  реакциясын  келтіруге
болады.
Н2 + Д2 = 2Ш
V
К
  •  С
Н2
с
ч
Бүл  реакцш
і
:
і г і
молекулалыгы  мен  реті
пероксиді  мен  иодсутектің  әрекеттесу  реакци-
ясы  да  екішпі  реттіге  жатады,  өйткені  реакция  екі  са-
тыдан  түрады  да,  оның  жалпы  жылдамдығын  екіі 1111
1 8 6

ретті  реакцияға  жататын  сатысының  жылдамдығы  анық- 
тайды.
V
  =  
к
 
•  [Н
2
О
2
ІВД 
Н
2
О
2
 
+  
2 Ш  
=  
2НгО 
+ 
іг 
V 
=  К   ■
 
СңгОг 
*  С ш
V  =  
К -  
С \ С і
  =  
С 2)
Үшінші  ретті  химиялық  реакцияларды  мынадай  кине- 
тикалық  теңдеу  сипаттайды:
V 
= 
К
  •  С, 
• 
С
2
 
• 
Сз 
немесе 
(С, 
= 
С
2
 
= 
Сз) 
V
  =  К  • 
С 3.
Үшінші  ретті  реакцияның  нақты  мысалы  ретінде  азот 
(II) 
оксиді  мен  хлор  әрекеттесіп  хлорлы  нитрозил 
түзілуін  келтіруте  болады:
2*Ю  + С1
2
 =  
2
N
001
 
V
  =  
К
  •  Ско  •  С а
2
$ 13.  ЖАЙ  ЖӘНЕ  КҮРДЕЛІ  РЕАКЦИЯЛАР
Жай  реакциялар  бір  ғана  сатыда  жүреді  және  кине- 
тикалық  теңдеуінде  бір  ғана  жылдамдық  константасы  бо- 
лады.
Күрдеяі  реакциялар  бірнеше  жай  реакциялардың  жи- 
ынтығынан  түрады  және  кинетикалық  теңдеуі  бірнеше 
жылдамдық  константаларынан  түрады.  Күрделі  реакция- 
ларға  қайтымды,  параплель,  кезекті,  қатар  жүретін,
тізбекті  реакциялар  жатады.
Қайтымды  реакциялар  екі  бағытта  жүреді — бастапқы 
заттар  әрекеттесіп  жаңа  заттар  түзеді,  ал  бүлар  қайта- 
дян 
әрекеттесіп  бастапқы  заттарға  айналады.  Мысал  ре- 
тінде  иод  пен  сутегінен  иодсутек  түзілу  реакциясын 
келтіруге  болады.  Иод  пен  сутегі  әрекеттесіп  иодсутек 
түзеді,  ал  иодсутектің  концентрациясы  артуына  байланы- 
сты  ол  иод  пен  сутегіне  ыдырайды.
VI (К,)
Н2 + 
һ
 
2 Ш
Уг(Кг)
187

>'^Ь
^і  мен 
К\
  және 
ь2  мен  Кг
  сәйкес  тура  және  кері  ре- 
акциялардың  жылдамдықтары  мен 
ж ы лдя м дыгқ  
констан-
талары.
Параллель 
реакциялар 
бір 
мезгілде 
әр 
түрлі 
бағыттарда  жүреді.  Мысал  ретінде  калий  хлоратының 
ыдырауын  келтіруге  болады:
К,
бКСШз 
'
 
2КСЬ +   3 0 2
У2 
К2
  ЗКСШ 4  +  КСЬ
Кезекті  реакциялар  бірінен  кейін  бірі  кезектесіп 
жүретш  бірнеше  сатылардан  түрады.  Оны  мынадай  сыз- 
ба-нүсқа  арқылы  көрсетуге  болады:
VI 
К\ 
Х)2 
К2
А 
В  ---------   С,
мүндағы, 
А
 — бастапқы, 
В
 — аралық,  С — түзілген  зат- 
тар.
Қатар  жүретін  реакцияларға  бір  реакцияның  жүруі 
екінші  реакцияның  қатар  жүруіне  байланысты  болатын 
күрделі  процесгер  жатады.  Мысалы,  сутегі  пероксиді 
иодсутекпен  әрекеттеспейді,  ал  егер  иодсутек  ерітіндісіне 
темір  (II)  ионын  қосса,  сутегі  пероксиді  мен  темір  (II) 
ионы  тотығумен  қатар  иодсутек  те  тотығады.
Кезекті,  параллель  және  қатар  жүретін  реакциялар-
дың  және  радикалдардың  қатысуымен  жүретін  күрделі 
реакцияларды 
тізбекті  реакциялар
  дейді.
Ж ану,  тотығу,  қопарылу,  фотохимиялық  реакциялар
сияқты  аса  маңызды  процестер  тізбекті  реакция  меха-
низмі 
бойынша 
жүреді. 
Химияда 
және 
басқа 
да
ғылымдар  саласында,  техникада  тізбекті 
реакітияля р ды ң
маңызы  өте  зор.  Тізбекті  реакцияларды  орыс  ғалымы  Н.
А.  Шилов  ашты,  ал  оны  ары  қарай  зерттеуде  орыс
ғалымы  Н.  Н.  Семенов,  ағылшын  ғалымы  С.  Н.  Хин- 
шельвуд  зор  еңбек  сіңірді.
ц Т ізбекті  реакцияның  негізгі  ерекшелігіне  тізбектің 
пайда  болуы,  оның  дамуы  және  үзілуі  жатады.  Тізбек 
пайда  болу  үшін  әрекеттесетін  заттарға  жоғары  темпера- 
тура,  жарық  сәулесі  т.  б.  әсер  етуі  керек.  Осындай 
әсерлердің  нәтижесшде  тізбекті  реакцияның  бірінші  са- 
тысы  тізбек  пайда  болады,  яғни  бастапқы  заттардан  ва- 
ленттілік  байланыстары  қанықпаған  бейтарап  атомдар
1 8 8

немесе  атомдар  тобы  үзіледі.  Мысалы,  хлор  мен  сутеп 
қоспасына  (СЬ+Н 2)  сәуле  түсіргенде  хлор  молекуласы 
квант  түрінде 
(һ 
у
)
  энергия  сіңіріп  алып,  хлордың  бейта-
рап  атомдарына — радикалдарға  айналады:
С12 + 
Һ
у
  =  С1  •  +  С1
Тізбекті  реакцияның  екінші  сатысы  тізбектің  дамуы 
кезінде  негізгі  зат  түзілуімен  қатар  бос  байланысы 
(канықпаған)  бар  атомдардың  саны  өзгермей  қалып  оты- 
рады.  Хлорсутек  түзілуі  кезінде  тізбектің  дамуын  мына- 
дай  қарапайым  сатылар  арқылы  көрсетуге  болады:
Н2 + СЬ  •  =  НСІ +  Н  •
Н  •  + С12  =  НСІ + С1  • 
т.  т.
Тізбекті  реакцияның  үшінші  сатысы  тізбектің  үзілуі
— бос  байланысты  атомдар — радикалдар  түзілуі  тоқта- 
латын  және  олар  жоқ  болатын  ақырғы  үшшші  кезеңі. 
Тізбектің  үзілуі  бос  байланысты  атомдар — радикалдар- 
дың  ыдыстың  қабырғасьімен  немесе  бөгде  заттармен  не- 
месе  басқа  радикалдармен  әрекеттесуіне  байланысты 
болады.  Мысалы,  хлорсутек  түзілуі  кезіндегі  тізбектің 
үзілуі  сутегі  мен  хлор  атомдары  өзара  әрекеттесуден  бо- 
луы  мүмкін
Н  •  +  •  Н  =   Н2 
Н  •  +  •  С1  =   НСІ
Сонымен  хлор  мен  сутегі  әрекеттесуі  кезінде  жүретін 
тізбекті  реакцияның  жалпы  сызба-нүсқасын  былай  көрсе-
туге  болады:
С12  + 
Һ
у
  =   С1  •+  С1  •+  Н2  =  НСІ +  Н  • + С12 -♦ НСІ  +
і_________________ і 
і____________ і
+С1  •  +  Н2 -* НСІ  +  Н  •
I____________I
Мүндай  тізбекті  реакцияның  үзындығы  әдетте  өте 
үлкен  болады.  Мысалы,  молекула  бір  квант  энергия 
сіңіргенде 
100000-ға 
дейін 
хлорсутек 
молекуласы 
түзіледі.  Сутегі  мен  хлордан  хлорсутек  молекулаларлы- 
ның 
түзілуі 
кезінде 
жүретін 
реакцияны 
радикалды 
тізбекті  реакция
  дейді.  Көмірсутектерін,  мысалы  мета- 
нды  хлорлау,  полимерлену  реакциялары  да — радикалды 
тізбекті  реакцияға  жатады.
189

Радикалды-тізбекті  реакциядан  баска  тармақталған- 
тізбекті  реакциялар  жиі  кездеседі.
Та рмақталған-тізбекті  реакцияларда  бос  байланысты 
бір  атом-радикал  молекуламен  әрекеттескенде  екі  немесе 
одан  да  көп  бос  байланысты  атомдар — радикалдар  тү- 
зіледі.  Тармақталған  тізбекті  реакцияның  мысалы  ретін- 
де  сутегі  мен  оттегі  молекулаларынан  су  түзілу  процесін 
келтіруге  болады.  Мүңда  оір  радикалдар  тізбекті  дамыт- 
са,  екіншілері  жаңа  тізбектерді  бастайды:
■
Н2 +  0 2  +  
Һ
у
  =  
•  ОН  +  •  ОН
Будан  кейін  тізбек  тарамдала  бастайды:
•  ОН  +  Н2  =  Н20   +  Н  •
•  Н  +   0 2  =  •  ОН  +  •  О  •
•  О  •  +   Н2  =  •  ОН +   Н  • 
•  ОН  +   Н2  =   Н20   +  Н  • 
т.  б.
Сонымен  тармақты  тізбектелген  реакция  жүрген  кез- 
де  актив  бөлшектер — радикалдардың  еселеп  көбеюі  нә- 
тижесшде  реякция  жылдамдыты  өте  артып,  процесс  қо- 
парылыспен  аяқталуы  мүмкін.  Сондықтан  сутегі  мен  от-
тегшің  қоспасын  қыздырғанда  олар  қопарылыс  жасай 
әрекеттесіп  су  буын  түзеді.
Тізбекті  реакцияларға  фотохимиялық  реакциялар  да 
жатады.  Жарық  сәулесін  сіңіру  арқылы  жүретін  реакци- 
яларды 
фотохимиялық  реакциялар
  дейді. 
Жоғарыда 
келтірілген  хлорсутек  синтезі  фотохимиялық  реакцияға 
жатады.  Мүнда  жарық  сәулесі  реакцияның  басталуы 
үшін  қажет,^  ал  ары  қарай  процесс  өздігінен  жүретіні 
жоғарыда  айтылды.  Кейбір  фотохимиялық  реакциялар 
жүргенде  түзілетін  заттың  мөлшері  сіңірілген  сәуленің 
мөлшеріне  байланысты.  Бүларға  күміс  галогендерінің  жа- 
Рық 
сәулесінен 
ыдырауы 
және 
табиғатта 
жасыл 
өсімдіктердің  жапырақтарында  жүретін  фотосинтез  про- 
цесі  мысал  болады:
2 
А^Вг  + 
Һ V
 =  2А^ +  Вгг 
6С 02 
+  
6Н20  
+  
һ V
  =  
СбН,2Об 
+  
6 0 2
АН  =  — 2820  кДж
Бірінші 
реакция 
фотографияда 
қолданылады, 
ал 
соңғы  жиынтық  теңдеу  жасыл  жапырақтарда  көміртегі
190

(IV)  оксиді  мен  судан  глюкозаның  түзілу  процесін
көрсетеді.
Фотосинтез  процесін  орыстың  атақты  ғалымы  К.  А. 
Тимирязев  зерттеп,  түзілген  органикалық  заттың  мөл- 
шері  сіңірілген  сәуле  мөлшеріне  пропорционал  екенін 
далелдеді.
9 14.  ХИМИЯЛЫҚ  ТЕПЕ-ТЕҢДІК
т
г
 
- V ^   ^ 
; •:.;•  , і у
'М
 - ’ 
” ^
/  Химиялық  реакциялар  қайтымсыз  және  қайтымды 
болып  екі  топқа  балінеді.  Қайтымсыз  реакциялар  бас- 
тапқы  заттардың  біреуі  немесе  екеуі  де  таусылғанша 
яқмры на 
дейін  жүредЬ/  Олардың  ақырына  дейін  бір 
бағытта  жүруіне  реакцияға  қатысатын  заттардың  та- 
биғаты  және  жоғарыда  келтірілген  әр  түрлі  факторлар 
(41—47)  әсер  етеді.
Қайтымсыз  реакцияның  мысалы  ретінде  калий  хло- 
ратының  ыдырау  реакциясын  келтіруге  болады^/
2КСЮ3  =   2КС1 +  302 
Д Н  < 0;  Д 8  > 0;  Д С < 0 .
Бүл  реакциянын  нәтижесінде  жүйенің  энтальпиясы 
азаяды,  энтропиясы  көбейеді,  соның  салдарынан  изобара- 
изотермалық  потенциалда  өте  азаятындықтан,  реакция 
бір  багытта  қайтымсыз  жүреді.
Көптеген  химиялық  реакциялар  қайтымды  болады  да 
екі  бағытта  жүреді.  Химиялық  реакцияның  қай  бағытта
жүруі  изобара-изотермалық  потенциалдың  мәніне  байла- 
нысты  екені  жоғарыда  айтылды,  ал  оның  мәні  энтальпи- 
ялық  және  энтропиялық  факторларға  тәуелді  екені  де 
белгілі.  Сондықтан  қайтымды  реакциялардың  екі  бағытта 
тура  және  кері  бағыттарда  жүруі  осы  факторларға  бай- 
ланысты  болады.  Қайтымды  реакцияның  мысалы  ретінде 
азот  пен  сутегінен  аммиак  түзілу  процесін  келтірейік:
Д Н < 0 ,   Д 8  < 0,  Д О < 0 
И2 +  ЗН2 
2КН3
Д Н > 0 ,   Д 8  > 0,  Д О < 0
Д Н  =   -  92  кДж
Бүл  теңдеудегі  оңға  қарай  бағытталған  стрелка  тура 
реакцияның  бағытын,  ал  солға  қарай  бағытталган  стрел- 
ка  кері  реакцияның  бағытын  көрсетеді.  Аммиак  синтезі
191

реакциясының  термохимиялық  теңдеуі — тура  реакция
жылу  шығару  және  газдар  көлемінщ  азаюы  арқылы,
яғни  энтальпияның  да,  энтропияның  да  азаюы  арқылы
жүретінін,  ал  кері  реакция  жылу  сіңіру  және  газдар 
көлемінің  көбеюі  арқылы,  яғни  энтальпияның  да,  энтро- 
ішяның  да  көбеюі  арқылы  жүретінін  көрсетеді.  Қай  ре- 
акция  болса  да  өздігінен  изобара-изотермалық  потен- 
циалын  азайту  бағытында  жүреді.
Тура 
реакцияның 
жүруіне 
энтропияның 
азаюы 
(Д 8  <  0)  кедергі  жасайды,  ал  энталышяның  азаюы 
(Д Н  <  0)  керісінше,  көмектеседі.  Сондықтан  процестің 
бас  кезінде  энтальпияның  азаюы  есебінен  изобара-изо- 
термалық  потенциал  азаяды  да,  реакция  тура  бағытта
жүреді.
Кері  реакцияның  жүруіне  энталышяның  көбеюі  ке- 
дергі  жасайды,  ал  энтропияның  көбеюі,  керісінше,  кө- 
мектеседі.  Реакция  басталганнан  кейін  аммиак  молеку- 
лаларының  түзілуіне,  оның  азот  пен  сутегі  молекулала- 
рына  ыдырауына  байланысты  жүйенің  энтропиясы  көбей- 
еді  және  соған  сәйкес  кері  реакцияньің  изобара-изотер- 
малық  потенциалының  мәні  азаяды  да,  процесс  кері 
бағытта  жүреді,  яғни  кері  реакция  энтропиялық  фактор- 
дың  есебінен  жүреді.
Сонымен  аммиак  синтезі  процесіндегі  тура  реакция 
энтальпияның  азаюы  есебінен,  кері  реакция  энтропияның
көбеюі  есебінен  жүреді.
Кез  келген  өздігінен  жүретін  химиялық  реакция 
өзінің  бос  энергиясын  немесе  изобара-изотермалық  по- 
тенциалын 
шегіне  дейін 
азайтуға 
тырысатындықтан, 
белгілі  бір  уақыт  өткеннен  кейін  тура  реакцияның  да, 
кері  реакцияның  да  изобара-изотермалық  потенциалдары 
нөлге  теңеседі:
Д С , . р   =   Д О к .р  ( Д С   =   0)
Реакцияның  изобара-изотермалық  потенциалы  нөлге 
тең  болғанда  оның  мәніне  әсер  ететін  энтальпиялық 
және  энтропияльіқ  факторлар  да  өзара  теңесіп  жүйе  хи- 
миялық  тепе-теңдік  күйге  келеді:
ДН  =   т  •  Д 8
Тура 
реакцияның 
жылдамдыгы 
кері 
реакцияның 
жылдамдыгына  тең  болатын  қайтымды  реакцияның 
куйін  химиялық  тепе-теңдік
  дейді.
192

Химиялық  тепе-теңдік  кезінде  белгілі  бір  уақыт 
бірлігі  ішінде  тура  реакцияның  нәтижесінде  қанша  моле- 
кула  түзілсе,  қайтымыд  реакцияның  нәтижесінде  де  сон- 
ша  молекула  түзіледі.  Химиялық  тепе-теңдік  кезінде 
бастапқы  және  түзілген  заттардың  концентрациялары  өз- 
гермейді  және  оларды  тепе-теңдік  концентрациялары
дейді.
Химиялық  тепе-теңдікті  сан  жағынан  тепе-теңдік
константасы  сипаттайды.
Тепе-теңдік  константасын  жогарыда  келтірілген  ам-
миак  синтездеу  реакциясын  мысалга  алып  қарастырайық.
ів
N
2
  +   З Н
2
 
2М Н
3
Химиялық  кинетиканың  заңы  бойынша  тура  және 
кері  реакциялардың  жылдамдықтарын  былай  жазуға  бо-
лады:
V,  =  
К\
  - 
] [Н
2
1
3
«2
  =  
Кг  ■
  [ Ш
3
 
Ү
Химиялық  тепе-теңдік  кезінде  тура  және  кері  реак- 
циялардың  жылдамдықтары  өзара  тең  болатындықтан, 
теңдеуді  былай  жазамыз:
/С, [N
2
 ] [Н
2
1
3
  =  
Кг
 [ІЧН з
]2
немесе
Ъ  _
 
[МН3]2 
Кг
 
[N
2
] [Н213
Тура  реакция  мен  кері  реакцияньщ  жылдамдық  кон- 
станталарының  қатынасы  да  түрақты  болады  және  оны 
осы  реакцияның  тепе-теңдік  константасы  деп  атайды.
К
 
-
 
Ъ
 
-
 
[
N
»
3
1
2
К*
 
[N
2
] [Н212
Мынадай  жалпы  түрдегі  қайтымды  реакдия  тепе- 
теңдік  күйде  дейік:
аА +  6В 
с С   +  с/Э
Бүл  реакцияның  тепе-теңдік  константасын  (К)  мына- 
дай  теңдеу  түрінде  жазуға  болады:
7—1443
193

Г
  _   ІСІсІРІс»
Л  
[А]а[В]Ь
лағы 
[А],  [В],  [С],  [ й
} -  
А,  В,  С,  О
  заггарынвд
тепе-теңдік  концентрациялары, 
а,  Ь,  с,  а
  сәикес 
л ,  в , 
С,  О  заттарының  алдындавы  коэффициенттер.
Келтірілген  тендеу  тепе-теңдік  күйдегі  қайтымды  ре- 
акцияға 
қсшданылған 
химиялық 
кинетика 
непзп 
заңының  математикалық  көрінісі
Түрақты  температурада  осы  қаитымды  реакция  \  
теңдеудегі  заттардың  алдындағы  коэффициенттері  дәреже 
көрсеткіші  түрінде  көрсетілген,  түзілген  заттардың  кон-
центрацияларының  көбейтіндісінің  бастапқы  заттардың
концентраци яларының  көбейтіндісіне  қатынасы  түрақты
ама  болады
Қайтымды  реакцияға  қатынасатын  заттардың  концет- 
трациялары  1-ге  тең  болғанда  (мысалы  [ А ] = [ В ] = [ С ]  =
[Ә ] = 1  моль/л)  тепе-теңдік  контстантасы  тура  реакция-
нмң  кері  реакциядан  неше  есе  жылдам  жүретінш  көрсе-
теді.  Бүл  сан  тепе-теңдік  константасының  физикалық
мәнін  көрсетеді.
Газ  тәрізді  заттардьщ  арасында  жүретш  қаитымды
реакцияның  тепе-теңдік  константасын  көрсету  \ 
тардың  тепе-теңдік  концентрацияларының  орнына  ол
газдардың  парциальды  қысымдарьш  жазу  жш  кездеседі. 
Мысалы,  жоғарыдағы  жалпы  реакция  үпгін  тепе-теңдпс 
константасы  былай  жазылады:
г   -  
к   -
Қайтымды  реакцияның  тепе-теңдік  константасының 
мәні  әрекеттесетін  заттардың  табиғаты  мен  температура- 
сына 
байланысты, 
бірақ  концентрацияға  байланысты
емес.
Тепе-теңдік  константасы  мен  изобара-изотермалық
потенциалдың  арасындағы  баиланысты  мынадай  теңдеу 
арқылы  көрсетеміз:
ДС  =  
—ЯТ \пК
Температура  298  К  болғанда  келтірілген  теңдеуді 
былай  жазамыз:
ДС298 =   —5,71 1^298
Келтірілген  теңдеу  изобара-изотермальіқ  потенциал-
дың  гяядтлс  мәні  арқылы  тепе-теңдік  контстантасының
194

мәнін,  сонан  соң  реакцияға  қатысатын  заттардың  тепе- 
теңдік  концентрацияларын  табуға  болатынын  көрсетеді.
Түзілген  заттардың  изобара-изотермалық  потеициаш 
мәні  неғүрлым  аз  болса,  Кж   тепе-теңдік  константасы- 
ның  мәні  солғүрлым,  яғни  тепе-теңдік  қоспада  түзілген 
заттардың  концентрациялары  көп  болады,  ап  бастапқы 
заттардың  концентрациялары  аз  болады  және  керісінше 
ДС  көп  болса,  К  аз  болады.
Изобара-изотермалық  потенциал  мен  тепе-теңдік  кон- 
стантасының  арасындағы  байланыс  былай  жазылады:
Д О   =  Д Я - Т Д 5   = 
- К Т
1 
пК
Бүл  теңдеуден  тепе-теңдік  константасын  былай  таба- 
мыз:
,  „  
Д
С
 
ДНТ  .  Д5т
“
“ я т " "   я т   + _ Г
Мүндағы  Д Нт — Т  температурада  жүйенің  энтальпи-
ясының  стандартты  өзгеруі,  Д 8т — температурадағы  энт-
ропияның  стандартты  өзгеруі.
Бүл  теңдеуден  егер  тура  реакция  энтальпияның 
азаюы  (Д Н  <  0)  арқылы  жүретін  экзотермиялық  процесс 
болса,  тепе-теңдік  константасы  азаятыны,  егер  тура  ре-
акция  энтальпия  өсу  арқылы  (Д Н  > 0)  жүретін  эндотер-
м иялы қ 
реакция  болса, 
тепе-теңдік  константасы 
өсетіні  байқалады.
1 15.  ХИМИЯЛЫҚ  ТЕПЕ-ТЕҢДІКТТҢ  ЫҒЫСУЫ.
ЛЕ-ШАТЕЛЬЕ  ПРИНДИПІ
Жүйенің  сыртқы  жағдайы  өзгермесе,  оның  тепе- 
теңдік  күйі  үзақ  уақыт  сақталады.  Сыртқы  жағдайдың 
өзгеруі  тура  реакция  мен  кері  реакцияның  жылдам- 
дығына  түрліше  әсер  ететіндіктен  тепе-теңдік  тура  реак- 
цияның  немесе  кері  реакцияның  багытына  қарай  ығы- 
сады.  Сыртқы  жағдайдың  өзгеруіне  байланысты  химия- 
лық  тепе-теңдіктің  белгілі  бір  бағытқа  ыгысуын  Ле-Ша- 
телье  принципі  анықтайды.
Тепе-теңдік 
күйде 
тұреан 
жуйенің 
сыртқы 
жаедайларының  бірі  өзгерсе,  тепе-теңдік  сол  өзгеріске 
қарсы  әсер  ететін  процестің  багытына  қарай  ьігыса- 
ды.
Химиялық 
тепе-теңдіктің 
ыгысуына 
температура, 
қысым  (газдар  үпгін)  және  заттардың  концентрациясы
195

Ч*
әсер  етеді.  Енді  Ле-Шателье  прющипі  түрғысьшан  тепе- 
теңдіктің  ығысуына  осы  жағдайлардың  эсерін;  күирт
(IV)
  оксиді  мен  оттегінің  әрекеттесуінен  күкірт 
(VI)
  ок- 
сиді  түзілу  реакциясын  мысалға  алып  қарастырайық.
Д Н   =   —396 кД^/мОЛЬ
Реакцияның  термодинамикалық  теңдеуі  тура  реакция 
жылу 
бөліп  пшғара  жүретін  экзотермиялық,  ал  кері  ре- 
акция 
жылу 
сіңіре 
жүретін  эндотермиялық 
процесс
екенін  көрсетеді.
Сондықтан  жүйенің  температурасын  жоғарылатса, 
л е -  
Шателье  принципі  бойынпіа  химиялық  тепе-теңдік  бүл 
өзгеріске  қарсы  әсер  ететін  бағытта,  яғни  температураны
төмендететін  эндотермиялық  реакцияның  бағытьіна  қараи 
ығысады. 
Келтірілген 
реакцияның 
температурасын 
жоғарылатса,  химиялық  тепе-тендік  оны  төмендететш,
яғни  жылу  сініру  арқылы  жүретін  80з-тің 
8
О
2
  мен  Ог-ге 
айырылу  бағытына  қарай  ығысады.  Егер  жүйенің  темпе-
ратурасын  төмендетсе,  онда  химиялық  тепе-тендік  оны 
төмендететін,  яғни  жылу  шығара  жүретш  80з-тің  түзшу
бағытына  қарай  ығысады.
Ле-Шателье  принципі  бойынша  жүйенің  қысымын
төмендетсе,  химиялық  тепе-теңдік  осы  қысымды  азайта- 
тын,  яғни  газдардың  көлемдері  немесе  моль  сандары  аз 
заттар  түзілетін  реакцияның  бағытына  қарай  ығысады. 
Жоғарыда  келтірілген  реакция  теңдеуінен  тура  реакция 
нәтижесінде  газдардың  көлемі  азаятыны,  ал  кері  реакци- 
яның  нәтижесінде  олардың  көлемдері  көбейетіш  көрінеді. 
Олай  болса,  қысымды  жоғарылатқанда  химиялық  тепе-
теңдік  оны  темендететін  бағытта,  яғни  күкірт  (IV)  ок- 
гиді 
мен  оттегінен  көлемі  немесе  моль  саны  аз  80з 
түзілу  бағытына  қарай  ығысады.  Қысымдьі  төмендетсе 
химиялық 
тепе-теңдік 
оны 
жоғарылататьш 
бағытта, 
яғни, 
көлемдері 
немесе 
моль 
сандары 
көп 
газдар 
түзілетін,  атап  айтқанда,  80з-тің 
8
О
2
  мен 
0 2
  ыдырау
бағытына  қарай  ьіғысады.
Әрекеттесетін  заттардың  концентрацияларының  тепе- 
теңдіктің  ығысуына  әсерін  қарастырайьіқ.  Ле-Шателье 
принципі 
бойынша 
бір 
заттың 
концентрациясының
көбеюі  химиялық  тепе-теңдікті  сол  заттьіқ  концентра- 
циясын  азайтатын  реакцияның  бағытына  қарай  ығысты- 
рады.  Сондықтан  жоғарыда  келтірілген  реакцияға  қаты-
сатын  8 0 2-нің  немесе 
0
2-нін  немесе  екеуінің  де  концен-
196

тацияларын  арттыру  химиялық  тепе-теңдікті  сол  заттар- 
дың  концентрацияларының  азаю,  яғни  күкірт  (IV)  ок- 
сиді  мен  оттегінен  күкірт  (VI)  оксиді  түзілу  бағытына 
қарай  ығыстырады.  Керісінше,  80з-тің  концентрациясын 
көбейтсе,  химиялық  тепе-теңдік  осы  заттың  концентра-
циясының  азаюына,  яғни  80з-тің  80г  мен  Ог-ге  ыдырау 
бағытына  қарай  ығысады.  Реакцияға  қатысатын  заттар- 
дың,  яғни  күкірт  (IV)  оксиді  мен  оттегінің  концентра- 
цияларын  азайтса,  химиялық  тепе-теңдік  олардың  кон- 
центрацияларының  көбеюіне,  80з-тің  80г  мен  Ог  ыдырау 
бағытына  қарай  ығысады.
Ле-Шателье  приципіне  сәйкес  осы  реакцияны  тура 
бағытта  қайтымсыз  етіп  жүргізу  үшін  оны  жоғары  қы- 
сымда,  төмен  температурада  және  8 0 2  мен  Ог  жеткілікті 
мөлшерде,  ал  80з-ті  бөліп  алу  арқылы  азайта  отырып 
жүргізу  керек.
Сонымен  Ле-Шателье  принципін  қолданып,  көптеген 
реакцияларды  өнеркәсіпте  және  лабораторияда  қайтым- 
сыз  етуге  болады.
616.  ГЕТЕРОГЕНДІК  РЕАКЦИЯЛАР  ЖЫЛДАМДЫҒЫ.
ЛЕ-ШАТЕЛЬЕ  ПРИНЦИПІ
Г е т е р о г е н д ік  
р е а к ц и я п а р д а  
ә р е к е т т е с у ш і 
з а Т т а р  
ә р  
т ү р л і  а г р е г а т т ы қ   к ү й д е   б о л а т ы н д ы қ т а н ,  х и м и я л ы қ   п р о - 
ц е с с ,  к ө б ін е с е ,  қ а т т ы   з а т т ы ң   б е т ін д е   ж ү р е д і.
Гетерогендік  реакцияның  жалпы  жылдамдығы  оны 
қүрайтын  жеке  сатылардың  жылдамдығына  байланысты. 
Қатты  заттың  бетінде  жүретін  негізгі  химиялық  реакция 
тез  жүргенмен  баяу  болады.  Сондықтан  көптеген  гетеро- 
гендік  химиялық  реакцияпардың  жылдамдығы  диффузия- 
ның  жылдамдығына  байланысты  болады.
Әрекеттесетін  заттардың  диффузиясының  жылдам- 
дығы 
көптеген  факторларга  байланысты,  оны  мына 
теңдеуден  көреміз:
мүидағы 
ь 0
 — диффузия  жылдамдығы, 
Ғ
 — диффузияла- 
натын  қатты  заттың  беті, 
Д
 — диффузия  коэффициенті, 
Ск
 — еріген  заттың  маңайындағы  қаныққан  ерітіндінін 
концентрациясы,  Сг — жүйенің  көлеміндегі  заттың  кон- 
центрациясы, 
6
 — диффузия  қабатының  қалыңдағы.
197

Тендеүден  диффузияның  жылдамдығына  еритін  зат-
тың  беті  үлкен  болуы  (Ғ),  температураның  жоғарылауы
(Д  
— температураға  байланысты),  конценграциялар 
маларының  болуы  (С, - Ск)  және  диффузия  қабатшшн 
қалыңдығын  азайту  (араластыру)  керек  екенш  баиқауға
болады.
Ал  енді  қатты  заттың  бетіндегі  негізп  химиялық  ре-
акцияның 
жылдамдығы 
әрекеттесетін 
заттардың 
та- 
биғатына,  қатты  заттың  бетінхң  квлемше,  температураға, 
газ  және  сүйық  заттардың  концентрацияларына  баила- 
нысты  болады  да,  қатгы  затгың  концентрациясына  баи-
ланысты  емес. 
/тт.
Гетерогендік  реакцияның  мысалы  ретшде  мыс  (ііі
оксиді  мен  сутегінің  әрекеттесу  реакциясын  аламыз:
СиО  +  Н2  =   Си  +  Н20
Бүл  реакциядағы  мыс  (II)  оксиді  мен  мыс  қатты  за- 
тгар,  сутегі  мен  су  газ  тәрізді  заттар.  Бүл  реакцияның
жылдамдығын  әрекеттесуші  массалар  заңына  сәикес  бы-
жазады
V  =   К  [Н2  ]
Реакцияның  жылдамдығына  қатты  заттың  концентра- 
циясы  әсер  етпейтіндіктен,  теңдеуге  мыс  (ІІ)оксидінщ
концентрациясы  кірмейді,  яғни  реакцияның  жылдамдығы
тек  сутегінің  концентрациясына  гана  баиланысты.
Ле-Шателье  принципін  гетерогендік  реарщ м арға  да
қолдануға  болады.  Мысал  ретінде  көміртегі  (  )  оксиді 
мен  көміртегінің  жоғары  температурада  әрекеттесу  реак-
циясын  келтірейік:
С 02 +  С  =   2СО
Д 
Н  =   +172,4 кДж
Жүйедегі  химиялық  тепе-теңдіктің  ығысуына  темпе- 
ратураның,  қысымның  әсерін  қарастыраиық.
Бул  реакция  жылу  сіңіре  жүретіндіктен,  температу- 
раны  жоғарылатқанда  тепе-теңдік  СО  түзілетін  реакция
бағытына  қарай  ығысады. 
* - 
^ 
я 
.
Қысымда  арттырғанда  тепе-теңдік  көлемі  аз  заттар
түзілетін  жаққа  қарай,  яғни  С 0 2  түзілетін  бағьггқа
қарай, 
ал  қысымды  азайтқанда  көлемі  көп 
заттар
198

түзілетін  жаққа  қарай,  ягни  СО  түзілетін  бағытқа  қарай 
ығысады.
Химияльіқ  тепе-теңдіктің  ығысуына  жүйедегі  газдар- 
дың  концентрациялары  ғана  әсер  етеді.  Көміртегі  (IV) 
оксиді  концентрациясын  өсіру,  не  көміртегі  (II)  окснді 
концентрациясын  кеміту  немесе  жүйеден  бөліп  алу 
аркылы  тепе-теңдікті  тура  жүретін  реакцияның  бағытына 
қарай  ығыстыруга  болады.
7-ТАРАУ.
ЕРІТІНДІЛЕР
8  1.  ДИСПЕРСТІК  ЖҮЙЕЛЕР  ТУРАЛЫ  ЖАЛПЫ  ТҮСППК
Бір  немесе  бірнеше  заттардың  үсақ  бөлшектерінің 
екінші  бір  заттың  үсақ  бөлшектерінің  арасында  таралуын 
дисперстік  жүйенің  түзілуі  дейді,  ал  соған  сәйкес  екі 
немесе  одан  да  көп  заттардан  түратын  жүйені 
дис- 
перстік  жуйе
  дейді.  Агрегаттық  күйі  дисперстік  жүйенің 
күйіндей  болатын  затты  дисперстік  орта,  ал  сол  ортада 
таралатын  затты  (немесе  заттарды) 
дисперстік  фаза
  деп 
атайды.
Дисперстік  фазалар  мен  дисперстік  ортаның  агрегат- 
тық  күйлеріне  байланысты  дисперстік  жүйенің  9  түрі  бо- 
лады. 
Бүл 
жүйелер  дисперстік 
ортаның  агрегаттық 
күйіне  сәйкес  3  түрлі  агрегаттық  күйде — газ,  сүйық 
және  қатты  күйлерде  болады.  Мысалы,  ауа,  түман,  түтін
— газ,  эмульсиялар,  қанттың  судағы  ерітіндісі,  сүйық  әр 
түрлі  металдардың  қүймалары  қатты  дисперстік  жүйенің 
мысалдары  болады.
Дисперстік  ортада  таралған  дисперстік  фазалардың
мөлшерлеріне  байланысты  дисперстік  жүйеяер  үш  топқа 
бөлінеді.  Дисперстік  ортада  таралған  бөлшектерінің  ради- 
устары 
10-5 — 10-7  м  болатын  дисперстік  жүйелерді 
жүзгіндер
,  радиустары  10  7 — 10“9  м-ға  дейін  болатында-
рын 
коллоидты  ерітінділер,
  радиустары  10  9 — 10  1  м 
болатыңдарын 
шын  ерітінділер
  немесе 
ерітінділер
  деп 
атайды.  Жүзгіндер  мен  коллоидты  ерітінділер  гетерогенді 
дисперстік  жүйелерге  жатады  және  түрақсыз  болады.
Жүзгіндер 
суспензиялар 
және 
эмульсиялар 
болып 
бөлінеді.  Қатты  заттың  бөлшектері  сүйықта  таралуынан 
суспензия  түзіледі,  мысалы  оған  лай  суды  келтіруге  бо- 
лады.  Сүйық  зат  бөлшектерінің  сүйықта  таралуынан
199

1
эмульсия  түзіледі.  Мысалы,  сүтте  сүйық  май  бөлшектері
сүйықта  таралған.
Коллоид  ерітінділерінін,  мысалы  ретіңде  жүмыртқа
белогының 
ерітіндісін, 
желімді, 
желатина 
ерітіндісін
келтіруге  болады.

жүктеу/скачать 28,51 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: