Дәріс 4 . Химиялық кинетика. Химиялық тепе-теңдік

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 59Следующая ⇒

             Мазмұны:

1. Химиялық реакциялар жылдамдығы.

2. Массалар әсерлесу заңы. Температура әсері

3. Гетерогенді және гомогенді жүйелердегі химиялық тепе-теңдік.

4. Ле-Шателье принципі.

1. Химиялық реакцияның жылдамдығы- реакцияға түсетін не алынатын заттардың концентрациясының уақыт бірлігінде белгілі бір көлемде (гомогенді) не қатты заттың бетінде (гетерогенді реакция) өзгеруі. Реакция жылдамдығы әрекеттесетін заттардың табиғатына, концентрациясына, температураға, қатысатын катализаторларға байланысты. Қатты заттар реакцияға түскенде, реакция жылдамдығы қатты заттың бетінің көлеміне, газдар үшін- қысымға байланысты.

V = +/- ΔС/ Δt – гомогенді реакция үшін,

V = +/- Δn/(S Δt) – гетерогенді реакция үшін.

Егер реакция жылдамдығын реакция негізінде алынған заттардың концентрациясының өзгеруімен есептесе плюс кояды, реакцияға түсетін заттардың концентрациясының өзгеруімен есептесе минус қояды.

ТҰРАҚТЫ ТЕМПЕРАТУРАДАҒЫ ХИМИЯЛЫҚ РЕАКЦИЯНЫҢ ЖЫЛДАМДЫҒЫ СТЕХИОМЕТРИЯЛЫҚ КОЭФФИЦИЕНТТЕРІ ДӘРЕЖЕ КӨРСЕТКІШ ТҮРІНДЕ КӨРСЕТІЛГЕН ӘРЕКЕТТЕСУШІ ЗАТТАРДЫҢ КОНЦЕНТРАЦИЯЛАРЫНЫҢ КӨБЕЙТІНДІСІНЕ ТУРА ПРОПОРЦИОНАЛ БОЛАДЫ (массалар әрекеттесу заңы, оны 1867 жылы К.Гульдберг пен П.Вааге ашқан) Мынадай гомогенді реакция үшін:

4 NH₃(г) +5O₂(г) = 4NO₂(г) +6H₂O(г)

Массалар әсерлесу заңы бойынша, бұл реакцияның жылдамдығының математикалық өрнегі мынадай болады.

υ= k[NH₃]⁴∙[O₂]⁵

k- жылдамдық константасы, ол әрекеттесетін заттардың табиғатына байланысты. Гетерогенді жүйеде реакция жылдамдығы қатты заттың концентрациясына байланысты емес.

Мынандай гетерогенді реакция үшін:

CuO(қ) + H₂(г) = Cu(қ) + H₂O(г)

υ= k[H₂]∙S_CuO

Реакция жылдамдығына температураның әсерін Я.Вант-Гофф ережесі анықтайды.

ТЕМПЕРАТУРАНЫ 10⁰-қа ӨСІРГЕНДЕ РЕАКЦИЯЛАР ЖЫЛДАМДЫҒЫ 2-4 ЕСЕ АРТАДЫ. Бұл заттың математикалық өрнегін былай көрсетуге болады.

 υ _Т2 = υ_Т1 γ ^(Т1-Т2)/10

γ- температуралық коэффициент

γ- тәжірибе жүзінде анықталады және оның мәні 2-4 аралығында болуы мүмкін.

Химиялық реакциялар жылдамдығының арнаулы заттардың (катализаторлар) әсерінен арту құбылысын катализ деп атайды.

Көптеген катализаторлар реакция жылдамдығын арттырады, тек кейбір катализаторлар реакция жылдамдығын азайтады.

3. Көптеген химиялық реакциялар қайтымды болады да екі бағытта жүреді. Тура реакцияның жылдамдығы кері реакцияның жылдамдығына тең болатын қайтымды реакцияның күйін химиялық тепе-теңдік дейді. Қайтымды реакцияның мысалы ретінде азот пен сутегінің аммиак түзуінің процессін келтірейік:

N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃

Тура және кері реакциялардың жылдамдығын былай жазуға болады:

U = k₁ [N₂][H₂]³ – тура реакция жылдамдығы.

U = k₂ [NH₃]² – кері реакция жылдамдығы.

Химиялық тепе-теңдік кезінде тура және кері реакциялардың жылдамдықтары өзара тең болғандықтан, теңдеуді былай жазуға болады:

k₁ [N₂][H₂]³ = k₂ [NH₃]² немесе

k₁/k₂ =[NH₃]²/[N₂][H₂]³

Тура реакция мен кері реакциялардың жылдамдығының константаларының қатынасы да тұрақты болады:

К = k₁/k₂ =[NH₃]²/[N₂][H₂]³

Және оны осы реакцияның тепе-теңдік константасы деп атайды.

Сыртқы жағдай (температура, қысым, концентрация) өзгермесе, химиялық тепе-теңдік ұзақ уақыт сақталады. Сыртқы жағдайлардың өзгеруі тура реакция мен кері реакцияның жылдамдығына түрліше әсер ететіндіктен, тепе-теңдік реакция тура реакцияның немесе кері реакцияның бағытына қарай ығысады. Сыртқы жағдайдың өзгеруіне байланысты химиялық тепе-теңдік белгісі бір бағытқа ығысуын Ле-Шателье принципіанықтайды.

4.ТЕПЕ-ТЕҢДІК КҮЙДЕ ТҰРҒАН ЖҮЙЕНІҢ СЫРТҚЫ ЖАҒДАЙЛАРЫНЫҢ БІРІ ӨЗГЕРСЕ ТЕПЕ-ТЕҢДІК СОЛ ӨЗГЕРІСКЕ ҚАРСЫ ӘСЕР ЕТЕТІН ПРОЦЕСТІҢ БАҒЫТЫНА ҚАРАЙ ЫҒЫСАДЫ.

N₂(г) + 3H₂(г) ↔ 2NH₃ (г) + Q

Тура реакция жылу бөліп шығара жүретін (экзотермиялық), ал кері реакция жылу сіңіре жүретін (эндотермиялық) екені көрсетілген. Сондықтан температураны жоғарылатса, Ле-Шателье принципі бойынша, химиялық тепе-теңдік бұл өзгеріске қарсы әсер ететін бағытта, яғни температураны төмендететін эндотермиялық реакцияның бағытына қарай ығысады. Егер жүйенің температурасын төмендетсе, онда химиялық тепе-теңдік оны төмендететін, яғни жылу шығара жүретін NH₃-тің түзілу бағытына қарай ығысады.

Ле-Шателье принципі бойынша, жүйенің қысымын жоғарылатса, химиялық тепе-теңдік осы қысымды азайтатын, яғни газдардың көлемдері немесе моль сандары аз заттар түзілетін реакцияның бағытына қарай ығысады, яғни NH₃ түзілу бағытына қарай ығысады.

Ле-Шателье принципі бойынша бір заттың концентрациясының кебеюі химиялық тепе-теңдікті сол заттың концентрациясын азайтатын реакцияның бағытына қарай ығысады.

Ле-Шателье принципіне сәйкес аммиакты алу реакцияны тура бағытта, яғни қайтымсыз етіп жүргізу үшін, оны жоғары қысымда, төмен температурада және N₂ мен H₂ жеткілікті мөлшерде, ал NH₃-ті бөліп алу арқылы азайта отырып, жүргізу керек.

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Қандай реакцияларды гомогенді, гетерогенді деп атайды?

2. Химиялық реакциялардың жылдамдығы дегеніміз не?

3. Гомогенді, гетерогенді реакциялардың жылдамдығы қандай факторларға байланысты?

4. Массалар әсерлесу заңын оқыңдар. Жылдамдық қонстантасының мәнін анықтаңдар.

5. Химиялық реакциялардың жылдамдығы температураға байланысты неге және қалай өзгереді?

6. Активтену энергиясы деген не?

7. Химиялық тепе-теңдік дегеніміз не? Тепе-теңдіктің ығысуына қандай факторлар әсер етеді? Мысал келтіріңдер.

8.Ле-Шателье принципінің маңызы.

Ұсынылған әдебиеттер:

1.Омаров Т.Т.,Танашева М.Р. Бейорганикалық химия (таңдамалы тараулар) Алматы,2008ж,-543 б                                                                                 2.Шоқыбаев Ж.Ә. Бейорганикалық және аналитикалық химия. Алматы, «Білім» 2004 ж,-316 б.                                                                                        3. Ділманов Б.М.,Ділманова З.Б. Жалпы химияның теориялық негіздері.                                Аматы,2009ж, -194 б.                                                                                         4. Яшкарова М.Г.,Омарова Н.М., Кабдулкаримова К.К., Мусабаева Б.Х. Бейорганикалық хмиядан зертханалық жұмыстар.Семей,2007,-79б.            5. Шоқыбаев Ж.Ә.,Өнербаева З.О. т.б. Бейорганикалық химия практикумы. Алматы,2004 ж,-164 б.

6. Бишімбаева Г.Қ. Жалпы химия.Студенттердің өздік жұмыстарына арналған оқу-әдістемелік құрал.Алматы,2007 ж, -39 б.                                           7. Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М. Студенттің өздігінен орындауына арналған әдістемелік құрал.Семей, 2007, -39 б.                          8.Д.Шрайвер.,П.Эткинс. Неорганическая химия.1,2 том.Москва«Мир»                                                                                           2009г

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров