Оқулық "Білім беруді дамытудың федералды институты"

186
жылдамдық константасы мен реагенттің бастапқы концентрациясына кері 
пропорционал 
7.3.Кҥрделі реакциялардың кинетикасы 
Егер жҥйеде бірдей реагенттердің қатысуымен бір емес бірнеше (кем 
дегенде екі) реакция жҥретін болса, ол күрделі реакция деп аталады.
Кҥрделі 
реакцияларға 
қайтымды, 
параллель, 
ретті 
(бірізді)
реакцияларды т.б. жатқызады.
Кҥрделі реакцияларды зерттеу барысында химиялық кинетиканың 
негізгі қағидасы жеткіліксіз болмақ. Бҧл жағдайда қосымша қағидалар мен 
әдістерді пайдаланады. Осындай қағидалардың бірі – қарапайым жеке 
реакциялардың тәуелсіздігі ұстанымы: кҥрделі химиялық ҥдерістің әрбір 
жеке реакциясы басқаларына тәуелсіз дербес жҥреді және олар химиялық 
кинетика қағидасына бағынады.
Тәуелсіздік ҧстанымының негізінде жҥйедегі тҧтас ӛзгерісті жекелеген 
элементар реакциялардың нәтижесіндегі ӛзгерістердің жиынтығы ретінде 
қарастыруға болады.
Қайтымды (екіжақты) реакциялар деп, бір уақытта қарама-қарсы 
бағытта жҥретін реакцияларды айтамыз. Барлық химиялық реакциялар 
қайтымды деп айтуға болады. Белгілі бір реакцияларды біржақты 
реакцияларға жатқызу тепе-теңдіктің ӛнімге қарай ауытқығаны соншалық, 
бастапқы заттардың қоспасын анықтау мҥмкін емес деген сӛз. Кейде, 
мысалы, нәтижесінде тҧнба немесе газ пайда болатын кері реакциялардың 
жылдамдығы тура реакцияның жылдамдығымен салыстырғанда ӛте тӛмен. 
Қайтымды реакциялар ҥшін динамикалық тепе-теңдіктің сақталуы тура 
және кері реакциялардың жылдамдықтары ӛзара тең болғанда мҥмкін.
Тепе-теңдік жағдайында реагенттердің концентрациясы ӛзгермейді және 
әрекеттесуші массалар термодинамика заңына бағынады. Бастапқы 
заттарының концентрациясы нолге ҧмтылатын біржақты реакциялардан 
қайтымды реакциялардың айырмашылығы бҧл концентрациялар тепе-
теңдікке ҧмтылады. Тура және кері реакциялардың жылдамдық 
константасының қатынасы реакцияның тепе-теңдік константасы. А В 
титпес қайтымды реакциялар ҥшін:
(7.14) 
Мҧнда А — бастапқы зат; В — ӛнім; k
1
k
2
— сәйкесінше тура және кері 
реакциялардың жылдамдық константасы; K— тепе-теңдік константасы; 
СДр, C
Bp
— реагенттер концентрациясының тепе-теңдігі. 
Ретті (бірізді) реакция бірінен кейін бірі ретпен жҥретін бірнеше 
кезеңнен тҧрады. Осылайша, бастапқы заттардың ӛнімге айналуы аралық 
заттардың пайда болуы арқылы жҥзеге асады. Ретті реакцияның 
қарапайым мысалы ретінде А бастапқы затының С ӛніміне В аралық 

187
затының тҥзілуі арқылы жетуді алауға болады: 
В заты тҧрақты молекула, ион не еркін радикал болуы мҥмкін. В 
аралық заты бірінші кезеңнің (жылдамдық константасы к
х
) ӛнімі және 
екінші кезеңнің (жылдамдық константасы к
2
)
бастапқы ӛнімі бола алады. 
Реакцияға тҥсетін ҥш заттың кез келгеніне кинетикалық теңдеу қҧруға 
болады. Тіпті ретті реакциялардың осындай қарапайым тҥріне арналған 
дифференциалды теңдеулерді шешу ӛте қиын. Ретті реакциялардың 
кинетикалық теңдеулерінің дәл математикалық шешімін табу ең 
қарапайым жағдайларда ғана мҥмкін. Ретті реакциялардың қарапайым 
тҥрінің мысалында кинетикалық теңдеулерді шешуде қолданылатын 
кейбір химиялық кинетика әдістерін қарастырайық.
Жылдамдықтары әртҥрлі бірнеше ретті кезеңнен тҧратын кез келген 
ҥдерістің жылдамдығын ең баяу жҥретін кезеңнің жылдамдығын анықтау 
арқылы білеміз. (Бҧл телеграмманың адресатына жеткізілу уақытын 
негізінен пошташының жолға жҧмсаған уақытымен есепетейтіні тәрізді 
қҧбылыс). 
Егер қарастырылып отырған kj» к
ъ
реакциясының В аралық заты С 
аяққы ӛнімге ӛте жылдам айналатын болса, онда С-ның тҥзілуіне кеткен 
уақыт толықтай В-ның тҥзілуіне кеткен уақытпен анықталады: 
Осылайша, С ӛнімінің тҥзілу жылдамдығы реакциялардың жылдамдық 
константаларының ең тӛменгісіне (ең баяу жҥретін реакцияның) 
байланысты. Сол себепті ең кіші константалы кезеңді лимиттеуші деп 
атайды.
Егер 
к2> къ 
болып, ал олардың ҥлкен айырмашылығы болмаса, яғни аралық 
заттың тҥзілу жылдамдығы оның жҧмсалу жылдамдығына мӛлшермен тең 
болса, жҥйеде аралық заттың реакция уақытының кӛп бӛлігінде ӛзгеріссіз 
қалатын стационар концентрациясы орнайды. Ҥдерістің ондай режимін 
стационар деп атайды. (Мағынасы жағынан, су қҧбырынан тҧрақты 
жылдамдықпен аққан су ыдысқа қҧйылып, тура сол жылдамдықпен су 
ағардан су ағып шығатынын еске тҥсіреді). 
Стационарлық 
шартын 
жҥйедегі 
бастапқы 
заттардың 
концентрациясымен салыстырғанда концентрациясы ӛте аз бӛлшектерге 
қатысты қолданылады.
Егер стационарлық шартын қолданса, яғни аралық заттардың тҥзілу 
және шығындалу жылдамдығын теңестірсе, дифференциалды теңдеудің 
орнына алгебралық теңдеу алуға болады.
Аталмыш реакцияның В аралық заты ҥшін аламыз 

188
,немесе 
W тҥзілу=
W шығындалу ■ 
Алгебраикалық теңдеулердің кӛмегімен белсенді аралық бӛлшектердің 
концентрациясын бастапқы заттардың концентрациясы арқылы беруге 
болады. Стационар концентрациялар әдісін қолдану мысалдары тізбекті 
және каталикалық реакцияларды қарастыру барысында келтірледі.

жүктеу/скачать 9,08 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: