ХИМИЯЛЫҚ КИНЕТИКА ЖӘНЕ КАТАЛИЗ

177
яғни химиялық ҥдерістің қандай қарапайым кезеңдерден тҧратынын, ол 
кезеңдердің ӛзара байланысын, реакцияға қандай аралық бӛлшектер 
қатысатынын анықтауға ҧмтылады.
Химиялық кинетикада қолданылатын негізгі ҧғымдарды қарастырайық.
Химиялық реакцияның элементар актісі (элементар кезең) – ӛзара 
байланысқа тҥскен бір немесе бірнеше бӛлшектердің (молекула, радикал, 
иондардың) 10-
13 
с. уақыт аралығында басқа бӛлшектерге айналуы. 
Химиялық реакцияның механизмі - дегеніміз бастапқы заттардың 
(реагенттердің) ақырғы заттарға (ӛнімдерге) айналу ҥдерісінің элементар 
кезеңдердің жиынтығы. 
Химиялық реакцияның кинетикалық сызбасы – қорытынды химиялық 
ҥдерісті қҧрайтын болжалды элементар кезеңдердің жиынтығы. 
Қарапайым реакция – біркезеңнен тҧратын, бірбағыттағы химимялық 
ҥдеріс; қарапайым реакцияда бір энергетикалық кедергіден ӛту арқылы 
молекуларлардың арасындағы байланыстың элементарлы актісі жҥзеге 
асады. Қарапайым реакция бірыңғай элементар актілерден қҧралады.
Аралық бөлшектер – химимялық ҥдерістің бір кезеңінде тҥзіліп, екінші 
кезеңінде ыдырайтын бӛлшектер. Тҧрақты молекулалар мен иондар, 
тҧрақсыз еркін радикалдар мен ион-радикалдар аралық бӛлшектер бола 
алады.
Бастапқы заттар мен реакция ӛнімдерінің фазалық қалпына 
байланысты гомогенді және гетрогенді реакцияларды ажыратады.

178
(7.1) 
Гомогенді 
химиялық реакция: газ қоспаларында, сҧйық ерітіндіде 
немесе қатты фазада бір фазалы болады. 
Гетрогенді химиялық реакция фазалардың бӛліну шекарасынд: екі 
қатты, қатты және сҧйық, қатты және газтектес, екі сҧйық, сҧйық 
және газтектес.
Гомогенді-гетерогенді 
химиялық реакцияның бір кезеңдері 
гомогенді, ал енді бір кезеңдері – гетрогенді болады. Одан бӛлек, 
химиялық 
кинетикада 
реакцияларды 
молекулярлық 
деген 
кинетикалық параметр бойынша да жіктейді.
Реакциялардың молекулярлығы - химиялық реакцияның элементар 
актісіне қатысатын бӛлшектер саны.
Мономолекулярлы реакция – элементарлы актісіне бір ғана бӛлшек 
қатысатын қарапайым реакция. Мысалы, бҧл ацетонның C3H6O^ 
C2H4+ H2+ CO ыдырау реакциясы.
Бимолекулярлы реакция — элементарлы актісіне екі бӛлшек 
қатысатын қарапайым реакция.Мысалы, 2HI^ H2+ I2. 
Тримолекулярлы реакция — элементарлы актісіне екі бӛлшек 
қатысатын қарапайым реакция.Мысалы, 2NO+ O2^ 2NO2. Бҧдан 
артық молекулалардың бір элементар актіге қатысу ықтималдығы 
тӛмен.
Химимялық реакцияның жылдамдығы – көлем бірлігіндегі уақыт 
бірлігі ішінде реакцияға түсетін немесе реакция нәтижесінде түзілетін 
заттардың мөлшерінің өзгеруі:  
мҧндағы Hj— моль саны (немесе молекула саны) компонента iв V 
көлеміндегі. 
(7.1) теңдеуін егер жылдамдықты реакция нәтижесінде тҥзілген зат 
бойынша анықтаса плюс таңбасын пайдаланады, ал егер жылдамдықты 
реагент (бастапқы зат) бойынша анықтаса минус таңбасын қолданады.
(7.1) теңдеуі реакция жылдамдығын анықтаудың жалпы жағдайда 
ауыспалы кӛлем жҥйесіне пайдалануға болатын белгілі бір компоненті 
бойынша анықтайтын қатаң анықтауышы. Оны ауыспалы кӛлем ҥшін де 
пайдалануға болады.
Тҧрақты кӛлемде щ /V = C — i омпонентінің молярлы концентрациясы. 
Осылайша, тҧрақты кӛлемде жабық жҥйеде ӛтетін гомогенді химиялық 
реакцияның жылдамдығы белгілі бір компонент бойынша сол 
компоненттің уақыттық концентрациясының кӛбейтіндісі ретінде 
есептелуі мҥмкін:
(7.2) 

179
Жалпы реакцияның жылдамдығы w , реакцияны бір стехиометриялық 
теңдеумен сипаттауға болатын жағдайдағы i жеке компонентіні бойынша 
жылдамдығы wi болғанда тӛмендегідей байланысады:
w = Wi /v,, 
(7.3) 
м
ҧндағы v, — химиялық реакцияның теңдеуіндегі i компонентінің 
стехиометриялық коэффициенті.
Мысалы, реакция жылдамдығы: 
(7.4) 
сәйкес заттардың концентрациясы арқылы берілуі мҥмкін:
__
Егер жабық жҥйеде тҧрақты кӛлемде бір ғана стехиометриялық
теңдеумен сипатталатын гомогенді реакция жҥрсе, оның жылдамдығын 
дәлме-дәл 
анықтау 
ҥшін 
оның 
белгілі 
бір 
компонентінің 
концентрациясының ӛзгеруін қадағаласа жеткілікті.
Реакцияның басқа қатысушыларының концентрациясының ӛзгеруін 
стехиометриялық коэффициенттердің қатынасы арқылы табуға болады. 
Қарастырылып отырған реакцияның А компоненті бойынша 
жылдамдығы:
dt басқа компоненттер бойынша жылдамдықтарының қатынасы басқаша 
байланысты 
Осылайша, реакцияның жылдамдығын кез келген зат бойынша 
бақылауға болады. Қай зат бойынша бақылау жҥргізілетіні оны ӛлшеудің 
қолайлылығына баланысты.
Реакция 
барысында 
реакцияға 
қатысатын 
компоненттерінің 
концентрациясын немесе қасиеттеріне уақыттың белгілі бір мезеттеріндегі 
олардың концентрациясына пропорционал ӛлшейді 
Химиялық 
және 
физикалық 
әдістерді 
қолдануға 
болады. 
Концентрацияны анықтаудың химиялық әдістерін (мысалы титрлеу) 
пайдалану кезінде реакцияны тоқтатуға болады. Физикалық әдістер (электр 
ӛткізгіштікті, жазық беттің айналу бҧрышы, поляризация т.б.) реакцияны 
қажет етпейтіндіктен ыңғайлырақ.
Компоненттің концентрациясын анықтау ҥдерісінде уақыттың әртҥрлі 
сәттерінде С = f(t) тәуелділігін алады.

180
C
реагентінің немесе ӛнімнің уақытқа тәуелділік сызбасын 
кинетикалық қисық сызық деп атайды. Кинетикалық қисық сызық ты 
әдетте концентрация – уақыт С=f (t) координаттары аралығында тҥзеді 
немесе концентрация – уақыт функциясы lnC= f (t), 1/C = f (t). 
Концентрацияның уақытқа эксперименталды тәуелділігін кинетикалық 
қисық сызық теңдеуі - аналитикалық теңдеу тҥрінде де жазуға болады.
Берілген компонент бойынша уақыттың белгілі бір сәтіндегі 
(дифференциалды, 
шынайы 
жылдамдық) 
реакция 
жылдамдығын 
тәуелділікті С=f(t) дифференцациялау арқылы анықтайды.
Егер С = f(t) тәуелділігі сызба арқылы берілсе, онда белгілі бір 
компонент бойынша реакцияның шынайы жылдамдығы кинетикалық 
қисықтың 
жанасу 
бетінің 
таңдалған 
уақытқа 
жауап 
беретін 
нҥктесіндегібҧрышының тангенсіне тең
7.1. суретте А ^ В кинетикалық қисық сызықтары берілген. Бастапқы 
А затының концентрациясы (1 қисық сызығы) уақыт бойынша кемиді, В 
ӛнімнің концентрациясы (2 қисық сызығы ) белгілі бір шектік мәнге дейін 
ӛседі. Егер В заты уақыттың бастапқы сәттерінде реакция қоспасының 
қҧрамында болса, онда кинетикалық қисық сызық В компонентінің 
бастапқы концентрациясына жауап беретін мәннен басталады. (7.2) 
теңдеуіне сәйкес:
w орташа жылдамдық, мысалы, A реагенті бойынша (t
2
- ti) уақыт 
интервалында тең 
 
мҧндағы С
2
, С — сәйкесінше А реагентінің t
2 жән е 
t
l 
уақыт аралығындағы
концентрациясы. 
Реакцияның жылдамдығын белгілі бір компонент бойынша (7.3) қатынасы 
арқылы анықтап алған соң жалпы реакцияның жылдамдығын есептеп 
шығарады.
Химиялық 
реакцияның 
жылдамдығының 
реагенттердің 
концентрациясына тәуелділігін білдіретін математикалық қатынасты 
химиялық реакцияның кинетикалық теңдеуі деп атайды: w= f(Cl, С2, ..., 
Сп). Реакцияға байланысты функция кҥрделі немесе жеңіл болуы мҥмкін. 
Элементар реакциялар ҥшін реакция жылдамдығының реакция 
қоспасының қҧрамына тәуелділігін 
теориялық 
қатынасын 
білдіретін 
кинетикалық 
теңдеу 
әрекеттесуші 
массалар заңы аталады.
7.1 – сурет. Бастапқы зат 
концентрациясы (1) мен реакция
ӛнімінің (2) уақытқа тәуелділігі 

жүктеу/скачать 9,08 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: