Kimyəvi reaksiyaların sürəti




Yüklə 44.95 Kb.
tarix24.04.2016
ölçüsü44.95 Kb.
Kimyəvi reaksiyaların sürəti
Kimyəvi reaksiyaların başa çatması üçün sərf edilən vaxt müxtəlifdir. Məsələn, neytrallaşma və partlayışla gedən reaksiyalar - ani, sink parçasının duru xlorid turşusunda həll olması bir neçə dəqiqə, dəmirin nəm havada paslanması bir neçə gün ərzində başa çatır. Digər tərəfdən kömür, kükürd və ya fosfor havada, yaxud saf oksigendə yandıqda eyni maddələr – oksidlər əmələ gəlir. Lakin, reaksiya oksigen mühitində daha sürətlə gedir. Deməli, kimyəvi reaksiyaların sürəti şəraitdən asılı olaraq müxtəlif olur.

Reaksiyaların sürətindən və mexanizmindən bəhs edən təlimə kimyəvi kinetika deyilir.

Kimyəvi kinetika homogenheterogen sistemlərdə öyrənilir. Homogen reaksiyaların əsas xüsusiyyəti odur ki, reaksiya sistemin bütün həcmində gedir. Misal olaraq qazlar və mayelər arasında gedən reaksiyaları göstərmək olar.

Heterogen reaksiyalar – yəni qarşılıqlı təsirdə olan maddələr müxtəlif aqreqat halında olduqda – görünə bilən fazalar sərhəddində gedir. Turşu ilə metal arasında gedən reaksiyalar yalnız səthdə baş verdiyi üçün heterogen prosesə aiddir.

Kimyada məhdud həcmdə götürülmüş maddə və ya maddələr qarışığına sistem deyilir. Sistem bircinsli olduqda homogen ( eyni fazalı), müxtəlif cinsli olduqda heterogen ( müxtəlif fazalı) olur. Heterogen sistemin görünən səthdə bir-birindən ayrılan tərkib hissələrinə faza deyilir. Buzun əriməsi prosesində sistem bərk və maye olmaqla iki fazadan ibarətdir:


Homogen reaksiyalar sistemin bütün həcmində, heterogen reaksiyalar isə fazalar sərhəddində getdiyi üçün onların sürətlərinin təyin olunması da müxtəlifdir.

Homogen reaksiyaların sürəti vahid zamanda sistemin vahid həcmində reaksiyaya daxil olan və ya reaksiya zamanı alınan maddənin miqdarı ilə ölçülür.

Heterogen reaksiyanın sürəti isə vahid zamanda sistemin bərk fazasının vahid səthində reaksiyaya daxil olan və ya reaksiyadan alınan maddələrin miqdarı ilə təyin edilir.

Bərk cismin səth sahəsini ölçmək həmişə mümkün olmadığından, bəzən heterogen reaksiyanın sürəti bərk fazanın vahid kütləsinə aid edilir.



Homogen reaksiyanın sürətini: Vhomogen, heterogen reaksiyanın sürətini Vheterogen, reaksiya zamanı alınan maddə mollarının sayını n, sistemin həcmi V, zaman t, faza səthinin sahəsi s, dəyişilmə fərqini ilə işarə etsək ; olduqda hər iki reaksiyanın sürətini riyazi olaraq belə ifadə etmək olar;
Δ n Δ n

υhomogen ═ ────; υheterogen ═ ────

V· Δt S · Δt
Maddə molları sayının, sistemin vahid həcminə nisbəti onun molyar qatılığını (C) ifadə etdiyindən:

n Δ n


──── ═ C; buradan ──── ═ ΔC o zaman

V V
ΔC

υhomogen ═ ─── olar.

Δt
Sonuncu tənliyə əsasən reaksiyaların sürətinə aşağıdakı tərifi vermək olar:



Homogen reaksiyanın sürəti reaksiyaya daxil olan və ya reaksiyadan alınan maddələrdən birinin qatılığının vahid zamanda dəyişilməsi ilə ölçülür.

Adətən kimyəvi kinetikada qatılıq ─ C məhlulun bir litrində olan molların sayı ilə (mol/1), zaman isə saniyə və ya dəqiqə ilə ölçülür.

Tutaq ki, reaksiyaya daxil olan maddələrini birinin ilk qatılığı 1 mol/1, 4 saniyə keçdikdən sonra isə 0,6 mol/l-dir. Onda reaksiyanın orta sürəti

V = (1 – 0,6) : 4 = 0,1 mol/l san olar. Reaksiyaların gedişində qatılıq

reaksiyaya daxil olan maddələrin qatılığı tədricən azalır, alınan

maddələrin qatılığı isə artır. Nəticədə reaksiyanın sürəti azalır

(şəkil 1). C2

Tutaq ki, sabit həcm və sabit temperaturda reaksiyaya daxil

olan maddələrdən birinin qatılığı t1 zamanda C1 və t2 zamanda isə zaman

C2 olmuşdur. Onda Δt = t2 – t1 müddəti ərzində qatılığın dəyişməsi ΔC = C2 – C1 olar və reaksiyanın orta sürəti belə ifadə olunar:
C2 ─ C1 Δ C

υ ═ ───── ═ - ───



t2 ─ t1 Δ t



Reaksiyaların sürətini ilkin maddələrin qatılığının azalmasına əsasən hesab-

ladıqda C2 < C1 olduğundan tənlikdə mənfi işarə, əmələ gələn maddələrin qatılı-ğının artmasına görə hesabladıqda isə C2> C1 olduğu üçün tənlikdə müsbət işarə yazılır. Deyilənlərə əsasən reaksiyanın orta sürəti ümumi şəkildə aşağıdakı tənliklə ifadə olunur:

Δ C


υ═ ± ───

Δ t


Reaksiyanın sürəti arası kəsilmədən dəyişərsə, ani sürəti, yəni həqiqi sürəti bilmək lazımdır.

C2 - C1 fərqi nə qədər kiçik vaxt ərzində ölçülərsə, yəni t sıfıra yaxınlaşdıqdca ,

(Δt 0) reaksiyanın orta sürəti də bir o qədər həqiqi sürətə yaxınlaşar:
Δ C d C

υhəqiqi ═ ± ─── ═ Δ t 0 ± ───

Δ t d t


Reaksiyanın sürətinə aşağıdakı faktorlar təsir edir.


  1. Reaksiyaya daxil olan maddələrin təbiəti

  2. Qatılıq

  3. Temperatur

  4. Katalizator

  5. Təzyiq (maddə qaz halında olarsa)

  6. Xırdalanma dərəcəsi (maddə bərk haldadırsa)

  7. Mühit (reaksiya məhlulda gedərsə)

  8. İşığın intensivliyi ( fotokimyəvi reaksiyalarda)

  9. Elektrod potensialı ( elektrokimyəvi reaksiyalarda)

  10. Qarışıqlar və onların qatılığı·

Maddənin təbiəti dedikdə, onların kimyəvi tərkibi, quruluşu, rabitə növü, reaksiya qabiliyyəti və s. nəzərdə tutulur.


Qatılığın reaksiya sürətinə təsiri.
Təcrübələr göstərir ki, hər hansı iki maddə qarşılıqlı təsirdə olduqda, reaksiyanın getməsi üçün onların molekulları bir-biri ilə toqquşmalıdır. Toqquşmaların sayı artdıqca reaksiya sürətlənir.

Deməli, qarşılıqlı təsirdə olan maddələrin qatılıqlarının artmasından asılı olaraq effektiv toqquşmaların sayı artır, bu isə reaksiyanın sürətlənməsinə səbəb olur.

Bu asılılığı ilk dəfə bir-birindən asılı olmayaraq Norveç alimi Quldberq və Vaage 1867-ci ildə müşahidə etmiş və kimyəvi kinetikanın əsas qanunu olan kütlələrin təsiri qanununu kəşf etmişlər: Kimyəvi reaksiyanın sürəti reaksiyaya daxil olan maddələrin qatılığı ilə düz mütənasibdir.
A + B = C + D
Qanunu bu tənliyə tətbiq etsək yazırıq:
υ═k [A] [B] və ya υ═ k CA· CB
Burada k-mütənasiblik əmsalı, yaxud sürət sabitidir.[A] və[B] isə A və B maddələrinin qatılığıdır. Konkret misallarda yazaq:
H2+ J2 ═ 2HJ

υ═k [ H2] [J2]; υ ═ k CH· CJ

yaxud:

2 NO + Cl2= 2 NOCl


V ═ k [NO]2 [Cl2]; υ ═ k C· C

Əgər reaksiyaya daxil olan maddələrin qatılığı 1mol/l olarsa, onda υ ═ k olar, yəni reaksiyanın sürəti sürət sabitinə bərabər olar. Sürət sabiti maddələrin təbiətindəntemperaturdan asılıdır. Bu qanun qaz fazada və duru məhlullarda gedən reaksiyalar üçün özünü doğruldur.

Əgər maddələrdən biri bərk halda olarsa, ( məs. kömürün oksigendə yanması:C + O2= CO2) bu zaman reaksiyanın sürəti ancaq oksigenin qatılığından asılı olacaq. Çünki proses qatılığı sabit olan bətk maddənin səthində baş verir.

Onda bu proses üçün yazarıq:


υ═ k [O2]
Temperaturun reaksiya sürətinə təsiri.
Reaksiya sürətinin temperaturdan asılılığını ilk dəfə Holland alimi Vant - Hoff 1874-cü ildə müşahidə etmiş və aşağıdakı qaydanı irəli sürmüşdür: Temperatur hər 100 C artdıqda reaksiyanın sürəti 2-4 dəfə artır. Qanunun riyazi ifadəsi belədir;

t2-t1



10

υt═ υt·

Burada υt və υt ─ reaksiyanın başlanğıc və son temperaturlarına müvafiq sürətləridir. ─ temperatur əmsalıdır.

Qanunun qrafiki ifadəsi:




V3
V. Hoff qaydası ancaq endotermik proseslər üçün özünü doğruldur.

R


V1

v2

t1

t2

t3
eaksiyanın sürətinin temperaturdan asılılığı S.Arreniusun aktivləşmə nəzəriyyəsi ilə izah olunur. Nəzəriyyəyə görə reaksiyaya ancaq aktiv molekullar daxil olur.

Qeyri-aktiv molekulları aktivləşdirmək üçün onlara əlavə enerji vermək lazımdır. Bu proses aktivləşmə, sərf olunan enerji isə aktivləşmə enerjisi ( Ea , kC/mol ilə ifadə olunur) adlanır.

HJ molekulunun əmələgəlmə mexanizmini nəzərdən keçirək:

HJ

H2

→ →

J2 I II III

Aktiv komponentlər


Aktivləşmə enerjisi nə qədər az olarsa, reaksiya bir o qədər sürətli gedər.
Reaksiya sürəti həmçinin molekulların toqquşma ardıcıllığından da asılıdır. Toqquşmalar effektiv və qeyri –effektiv olur. Ancaq effektiv toqquşmalar reaksiyanın getməsinə səbəb olur. Əgər hər toqquşma effektli olsaydı, bütün reaksiyalar partlayışla gedərdi.


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azrefs.org 2016
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə