Tezlikning haroratga bog'liqligi. Kimyoviy reaksiya tezligining haroratga bog'liqligi. Van't Xoff qoidasi. Reaksiya tezligining harorat koeffitsienti. Aktivlanish energiyasi, reaksiyaning faollashuv entropiyasi. Arrhenius tenglamasi bosim o'zgarishining p ga ta'siri

Da Haroratning oshishi bilan ko'pchilik kimyoviy reaktsiyalarning tezligi sezilarli darajada oshadi va bir hil reaktsiyalar uchun har o'n daraja qizdirilganda reaktsiya tezligi 2-4 marta ortadi.

Tizimdagi zarrachalarning umumiy soni (N) egri chiziq ostidagi maydonga teng. Ea dan katta energiyaga ega bo'lgan zarralarning umumiy soni soyali maydonga teng.

2-rasmdan ko'rinib turibdiki, harorat oshishi bilan zarrachalarning energiya taqsimoti o'zgaradi, shuning uchun yuqori energiyaga ega bo'lgan zarrachalar ulushi ortadi. Shunday qilib, kimyoviy reaktsiya uchun muhim tushuncha - bu faollashuv energiyasi.

Faollashtirish energiyasi - bu zarrachalarning o'zaro ta'siri kimyoviy reaktsiyaga olib kelishi uchun bo'lishi kerak bo'lgan energiya. Aktivatsiya energiyasi kJ/molda ifodalanadi. Sezilarli tezlikda sodir bo'ladigan reaktsiyalar uchun faollashuv energiyasi 50 kJ / mol dan oshmaydi (ion almashish reaktsiyalari uchun Ea » 0); agar Ea > 100 kJ/mol bo'lsa, reaksiya tezligi beqiyos past bo'ladi.

1889 yilda S.Arrenius kimyoviy reaksiya tezligi konstantasining haroratga bog'liqligi tenglamasini berdi:

k = Ae - Ea/RT

qaerda, A - reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiatiga qarab ekspopotentsialdan oldingi omil;

R- gaz doimiy = 8,314 J/(mol? K);

Ea- faollashtirish energiyasi.

Arrhenius tenglamasidan kelib chiqadiki, aktivlanish energiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, kerakli reaktsiya tezligini saqlab turish uchun haroratni oshirish kerak bo'ladi.

3-rasmda reaksiyaga kirishuvchi sistemaning potentsial energiyasi o‘zgarishining reaksiya yo‘liga bog‘liqligi ko‘rsatilgan. Yuqoridagi rasmdan ko'rinib turibdiki, ekzotermik reaksiya uchun (issiqlik ajralib chiqishi bilan sodir bo'ladi) faol molekulalarning yo'qolishi reaksiya davomida ajralib chiqadigan energiya bilan to'ldiriladi. Endotermik reaktsiya bo'lsa, kerakli reaktsiya tezligini saqlab turish uchun issiqlik talab qilinadi.


Ekzotermik reaksiya	Endotermik reaksiya

10.3-rasm Kimyoviy reaksiyaning energiya diagrammasi

A - reaktivlar, C - mahsulotlar.

2.4 Chet moddalarning ta'siri

Begona moddalar, ta'siriga qarab, reaktsiyalarni tezlashtirishi mumkin - katalizatorlar yoki ularni sekinlashtiradi - inhibitorlar.

Katalizatorlar- bular kimyoviy reaktsiyalarni tezlashtiradigan, ammo reaksiyadan keyin o'zgarmagan moddalardir.

Inhibitorlar - bular reaksiyalarni sekinlashtiruvchi moddalardir.Amalda ba'zan reaksiyalarni sekinlashtirish kerak (metallarning korroziyasi va boshqalar) bunga reaksiya tizimiga ingibitorlarni kiritish orqali erishiladi. Masalan, natriy nitrit, kaliy xromat va dixromat metallarning korroziya tezligini pasaytiradi.

Promouterlar- katalizator faolligini oshiradigan moddalar. Bunday holda promotorlarning o'zlari katalitik xususiyatga ega bo'lmasligi mumkin.

Katalitik zaharlar- katalizator faolligining qisman yoki to'liq yo'qolishiga olib keladigan reaktsiya aralashmasidagi begona aralashmalar. Shunday qilib, mishyak va fosfor izlari H 2 SO 4 hosil qilish uchun kontakt usulida V 2 O 5 katalizatori tomonidan tez faollikni yo'qotadi.

3. Kimyoviy muvozanat

Kimyoviy reaktsiyalarda boshlang'ich moddalar har doim ham to'liq reaktsiya mahsulotlariga aylanmaydi. Buning sababi shundaki, reaktsiya mahsulotlari to'planganda, teskari reaktsiya paydo bo'lishi uchun sharoitlar yaratilishi mumkin. Ko'pgina kimyoviy reaktsiyalar teskari bo'ladi.

Misol tariqasida, sanoat uchun juda muhim bo'lgan azot va vodoroddan ammiak sintezining teskari reaktsiyasini tahlil qilaylik:

to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya -2N 2 + 3H 2 →2NH 3 ,

teskari reaktsiya - 2NH 3 →N 2 + 3H 2,

qaytariladigan reaksiya - 2N 2 + 3H 2« 2NH 3.

To'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalar tegishli kinetik tenglamalari, ta'sir qilishdan oldingi omillari, faollashuv energiyalari va boshqalar bilan alohida reaktsiyalardir.

Qaytariladigan reaksiyalarning muhim miqdoriy xarakteristikasi bu muvozanat konstantasi bo'lib, u tizim kimyoviy muvozanatga kelganda aniqlanadi - bu to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligi teng bo'lgan holat. Ommaviy harakatlar qonunini (LMA) qo'llash misollari.

Ammiak sintez reaksiyasi misolida muvozanat konstantasini chiqaramiz.

Oldinga reaktsiyaning kinetik tenglamasi

N 2 +3H 2 →2NH 3

Vpr = Kpr 3 ko'rinishiga ega.

Teskari reaksiyaning kinetik tenglamasi

2NH 3 →N 2 + 3H 2

Vobr = Cobr 2 ko'rinishiga ega.

Kimyoviy muvozanat holatida Vpr = Vbr.

To'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalar tezligi uchun ifodalarni kimyoviy muvozanat holatiga qo'yib, quyidagi Kpr 3 = Cobr 2 tengligini olamiz.

Transformatsiyadan keyin biz olamiz

4. Le Chatelier printsipi

Agar kimyoviy muvozanat holatidagi tizim har qanday tashqi ta'sirga duchor bo'lsa, u holda tizimda sodir bo'ladigan jarayonlar natijasida muvozanat shunday siljiydiki, ta'sir kamayadi.

4.1 Konsentratsiyalarning o'zgarishining muvozanatga ta'siri

Reaksiyada ishtirok etuvchi har qanday moddaning kontsentratsiyasi oshganda, muvozanat shu moddaning iste'moli tomon siljiydi, u kamayganida esa ushbu moddaning hosil bo'lishi tomon siljiydi.

1-misol. Agar muvozanat tizimida bo'lsa

2N 2 + 3H 2« 2NH 3

N 2 yoki H 2 qo'shing, keyin Le Chatelier printsipiga muvofiq, bu moddalarning konsentratsiyasini kamaytirish uchun muvozanat o'ngga siljishi kerak, NH 3 ning rentabelligi ortadi. NH 3 konsentratsiyasi ortishi bilan muvozanat mos ravishda chapga siljiydi.

4.2 Bosim o'zgarishining muvozanatga ta'siri

Yopiq reaksiya tizimidagi bosim undagi gazsimon moddalar mavjudligi bilan belgilanadi: ular qanchalik ko'p bo'lsa, bosim shunchalik katta bo'ladi. Shuning uchun tashqi bosimning o'zgarishi muvozanatga faqat gazsimon moddalar ishtirok etgan va to'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarda ularning miqdori har xil bo'lgan hollarda ta'sir qiladi.

Agar kimyoviy muvozanat holatida bo'lgan tizimda bosim oshirilsa, unda asosan reaktsiya sodir bo'ladi, buning natijasida gazsimon moddalar miqdori kamayadi; bosim pasayganda, reaksiya afzallik bilan yuzaga keladi, buning natijasida gazsimon mahsulotlar miqdori ortadi.

1-misol. Reaksiyadagi mahsulotlarning unumini bosimni o'zgartirish orqali oshirish mumkinmi? CO 2 (g) + H 2 (g)« CO (g) + H 2 O (g).

Yechim: Reaksiya aralashmasi gazsimon reagentlarni o'z ichiga oladi, ammo ularning reaktsiyadagi miqdori o'zgarmaydi: bir mol CO 2 (g) va bir mol H2 (g) dan bir mol CO (g) va H 2 O (g) dan iborat. olingan. Shu sababli bosimning o'zgarishi muvozanat holatiga ta'sir qilmaydi.

2-misol. Tizimdagi bosim ortishi bilan reaksiyaga kirishuvchi moddalarning muvozanat kontsentratsiyasi qanday o'zgaradi? N 2 + 3H 2 « 2NH 3 ?

Reaktsiya tenglamasidan ko'rinib turibdiki, 4 mol boshlang'ich mahsulotlar gazidan 2 mol reaktsiya mahsulotlari gazi hosil bo'ladi. Shunday qilib, bosimning oshishi bilan muvozanat oldinga reaktsiyadan siljiydi, chunki bu bosimning pasayishiga olib keladi.

4.3 Harorat o'zgarishining kimyoviy muvozanatga ta'siri

Ko'pgina kimyoviy reaktsiyalar issiqlikning chiqishi yoki yutilishi bilan sodir bo'ladi. Birinchi holda, aralashmaning harorati oshadi, ikkinchisida u pasayadi.

Agar kimyoviy muvozanat holatidagi reaksiya aralashmasi qizdirilsa, u holda Le Chatelier printsipiga muvofiq, asosan reaktsiya sodir bo'lishi kerak, buning natijasida issiqlik so'riladi, ya'ni. endotermik reaktsiya; Aralash sovutilganda, asosan, reaktsiya paydo bo'lishi kerak, buning natijasida issiqlik chiqariladi, ya'ni. endotermik reaksiya.

Kimyoviy muvozanat holatidagi sistemada harorat oshirilsa, muvozanat endotermik reaksiyaga, harorat pasayganda esa ekzotermik reaksiya tomon siljiydi.

Misol: 2N 2 + 3H 2« 2NH3,H0 = - 92 kJ

Reaksiya ekzotermikdir, shuning uchun harorat oshishi bilan muvozanat chapga, harorat pasayganda esa o'ngga siljiydi.

Bundan kelib chiqadiki, ammiakning hosildorligini oshirish uchun haroratni pasaytirish kerak. Amalda ular 500 0C haroratni saqlab turadilar, chunki pastroq haroratda to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya tezligi keskin pasayadi.

Kimyoviy muvozanat tabiatan dinamikdir: to'g'ri va teskari reaktsiyalar muvozanatda to'xtamaydi.

Muvozanat konstantasi reaksiyaga kirishuvchi moddalarning harorati va tabiatiga bog'liq. Muvozanat konstantasi qanchalik katta bo'lsa, muvozanat shunchalik ko'p to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya mahsulotlarini hosil qilish tomon siljiydi.

Le Shatelier printsipi universaldir, chunki u nafaqat sof kimyoviy jarayonlarga, balki qattiq jismlardagi kristallanish, erish, qaynash va fazaviy o'zgarishlar kabi fizik-kimyoviy hodisalarga ham tegishli.

Reaktsiya tezligining haroratga bog'liqligi taxminan Van't-Xoffning empirik qoidasi bilan aniqlanadi: Haroratning har 10 daraja o'zgarishi bilan ko'pchilik reaktsiyalarning tezligi 2-4 marta o'zgaradi.

Matematik jihatdan Vant-Xoff qoidasi quyidagicha ifodalanadi:

bu yerda v(T2) va v(T1) mos ravishda T2 va T1 (T2> T1) haroratlarda reaksiya tezligi;

g-reaksiya tezligining harorat koeffitsienti.

Endotermik reaksiya uchun g ning qiymati ekzotermik reaktsiyaga qaraganda yuqori. Ko'pgina reaksiyalar uchun g 2-4 oralig'ida yotadi.

g qiymatining jismoniy ma'nosi shundaki, u har 10 daraja harorat o'zgarishi bilan reaksiya tezligi necha marta o'zgarishini ko'rsatadi.

Kimyoviy reaksiyaning reaksiya tezligi va tezlik konstantasi to‘g‘ridan-to‘g‘ri proportsional bo‘lgani uchun (3.6) ifoda ko‘pincha quyidagi ko‘rinishda yoziladi:

(3.7)

bu yerda k(T2), k(T1) mos ravishda reaksiya tezligi konstantalari

T2 va T1 haroratlarda;

g - reaksiya tezligining harorat koeffitsienti.

8-misol. Reaksiya tezligini 27 marta oshirish uchun haroratni necha darajaga oshirish kerak? Reaksiyaning harorat koeffitsienti 3 ga teng.

Yechim. Biz (3.6) ifodadan foydalanamiz:

Biz olamiz: 27 = , = 3, DT = 30.

Javob: 30 daraja.

Reaksiya tezligi va uning sodir bo'lish vaqti teskari proportsionaldir: v qanchalik katta bo'lsa, shuncha ko'p.

t dan kam. Matematik jihatdan bu munosabat bilan ifodalanadi

9-misol. 293 K haroratda reaksiya 2 daqiqada davom etadi. Agar g = 2 bo'lsa, bu reaksiya 273 K haroratda qancha vaqt ichida sodir bo'ladi.

Yechim. (3.8) tenglamadan kelib chiqadi:

Biz (3.6) tenglamadan foydalanamiz, chunki Biz olamiz:

min.

Javob: 8 min.

Van't-Xoff qoidasi cheklangan miqdordagi kimyoviy reaktsiyalar uchun qo'llaniladi. Haroratning jarayonlar tezligiga ta'siri ko'pincha Arrhenius tenglamasi yordamida aniqlanadi.

Arrenius tenglamasi . 1889 yilda shved olimi S.Arre-1ius tajribalar asosida uning nomi bilan atalgan tenglamani chiqardi.

bu yerda k - reaksiya tezligi konstantasi;

k0 - eksponentdan oldingi omil;

e - natural logarifmning asosi;

Ea - faollashtirish energiyasi deb ataladigan doimiy bo'lib, reaktivlarning tabiati bilan belgilanadi:

R - 8,314 J/mol×K ga teng universal gaz konstantasi.

Kimyoviy reaksiyalar uchun Ea qiymatlari 4 dan 400 kJ/mol gacha.

Ko'pgina reaktsiyalar ma'lum bir energiya to'sig'i bilan tavsiflanadi. Uni engib o'tish uchun faollashuv energiyasi kerak - ma'lum bir ortiqcha energiya (ma'lum bir haroratda molekulalarning zararli energiyasiga nisbatan), molekulalarning to'qnashuvi samarali bo'lishi uchun, ya'ni yangi energiya hosil bo'lishiga olib kelishi kerak. modda. Haroratning ko'tarilishi bilan faol molekulalar soni tez o'sib boradi, bu esa reaktsiya tezligining keskin oshishiga olib keladi.

Umuman olganda, agar reaksiya harorati T1 dan T2 gacha o'zgarsa, logarifmdan keyin (3.9) tenglama quyidagi shaklni oladi:

. (3.10)

Bu tenglama harorat T1 dan T2 gacha o'zgarganda reaksiyaning faollanish energiyasini hisoblash imkonini beradi.

Kimyoviy reaksiyalar tezligi katalizator ishtirokida ortadi. Katalizatorning ta'siri shundaki, u reagentlar bilan beqaror oraliq birikmalar (faollashtirilgan komplekslar) hosil qiladi, ularning parchalanishi reaktsiya mahsulotlari hosil bo'lishiga olib keladi. Bunda aktivlanish energiyasi pasayadi va katalizator bo'lmaganda reaksiyani amalga oshirish uchun energiyasi yetarli bo'lmagan molekulalar faollashadi. Natijada faol molekulalarning umumiy soni ortadi va reaksiya tezligi oshadi.

Katalizator ishtirokida reaktsiya tezligining o'zgarishi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

, (3.11)

bu yerda vcat va Ea(mushuk) katalizator ishtirokidagi kimyoviy reaksiyaning tezligi va faollanish energiyasi;

v va Ea - katalizatorsiz kimyoviy reaksiyaning tezligi va aktivlanish energiyasi.

10-misol. Katalizator bo'lmaganda ma'lum reaksiyaning faollanish energiyasi 75,24 kJ/mol, katalizator bilan - 50,14 kJ/mol. Agar reaksiya 298 K haroratda kechsa, katalizator ishtirokida reaksiya tezligi necha marta ortadi? Yechim. (3.11) tenglamadan foydalanamiz. Ma'lumotlarni tenglamaga almashtirish

№2 chipta

1) NOORGANIK BIRIKMALARNING ASOSIY SINFLARI: Asoslar, oksidlar, kislotalar, tuzlar.

2) Be - berilliy.

Kimyoviy xossalari: berilliy xona haroratida nisbatan kam reaktivdir. O'zining ixcham shaklida, hatto qizil issiqlik haroratida ham suv va bug 'bilan reaksiyaga kirishmaydi va 600 ° C gacha havo bilan oksidlanmaydi. Yontirilganda berilliy kukuni yorqin olov bilan yonib, oksid va nitrid hosil qiladi. Galogenlar berilliy bilan 600 °C dan yuqori haroratlarda reaksiyaga kirishadi, xalkogenlar esa undan ham yuqori haroratni talab qiladi.

Jismoniy xususiyatlar: Beriliy nisbatan qattiq, ammo mo'rt kumush-oq metalldir. U elastiklikning yuqori moduliga ega - 300 GPa (po'latlar uchun - 200-210 GPa). Havoda u doimiy oksidli plyonka bilan faol qoplanadi

Magniy (Mg). Jismoniy xususiyatlar: Magniy kumush-oq metall bo'lib, olti burchakli panjarali, kosmik guruhi P 63/mmc, panjara parametrlari a = 0,32029 nm, c = 0,52000 nm, Z = 2. Oddiy sharoitlarda magniy yuzasi bardoshli himoya plyonka bilan qoplangan. magniy oksidi MgO dan iborat bo'lib, u havoda taxminan 600 ° C gacha qizdirilganda vayron bo'ladi, shundan so'ng metall magniy oksidi va Mg3N2 nitridi hosil qilish uchun ko'r-ko'rona oq olov bilan yonadi.

Kimyoviy xossalari: Kaliy permanganat KMnO4 bilan kukunli magniy aralashmasi - portlovchi

Issiq magniy suv bilan reaksiyaga kirishadi:

Mg (dec.) + H2O = MgO + H2;

Ishqorlar magniyga ta'sir qilmaydi, u kislotalarda oson eriydi va vodorodni chiqaradi:

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2;

Havoda qizdirilganda magniy oksid hosil qilish uchun yonadi; azot bilan oz miqdorda nitrid ham hosil bo'lishi mumkin:

2Mg + O2 = 2MgO;

3Mg + N2 = Mg3N2

№3 chipta. Eruvchanlik- moddaning boshqa moddalar bilan bir hil sistemalar hosil qilish qobiliyati - modda alohida atomlar, ionlar, molekulalar yoki zarralar shaklida bo'lgan eritmalar.

To'yingan eritma- berilgan sharoitda erigan moddaning maksimal konsentratsiyasiga erishgan va endi erimaydigan eritma. Ushbu moddaning cho'kmasi eritmadagi modda bilan muvozanatda bo'ladi.

To'yinmagan eritma- erigan moddaning kontsentratsiyasi to'yingan eritmaga qaraganda kamroq bo'lgan va berilgan sharoitlarda uning bir qismi ko'proq eritilishi mumkin bo'lgan eritma.

O'ta to'yingan eritmalar- ulardagi erigan moddaning miqdori ma'lum sharoitlarda uning normal eruvchanligiga mos keladiganidan ko'p bo'lishi bilan tavsiflangan eritmalar.

Genri qonuni- doimiy haroratda gazning ma'lum suyuqlikdagi eruvchanligi ushbu gazning eritma ustidagi bosimiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'lgan qonun. Qonun faqat ideal echimlar va past bosim uchun javob beradi.

Genri qonuni odatda quyidagicha yoziladi:

Bu erda p - eritma ustidagi gazning qisman bosimi,

c - molning fraktsiyalarida eritmadagi gaz konsentratsiyasi,

k - Genri koeffitsienti.

Ekstraksiya(kech lotincha ekstraksiyadan - ekstraktsiya), ekstraktsiya, selektiv erituvchilar (ekstraktorlar) yordamida suyuq yoki qattiq moddalar aralashmasini ajratish jarayoni.

Chipta № 4. 1)Massa ulushi Bu erigan moddaning massasining eritmaning umumiy massasiga nisbati. Ikkilik yechim uchun

ō(x) = m(x) / (m(x) + m(s)) = m(x) / m

bu yerda ō(x) - erigan X moddaning massa ulushi

m(x) - erigan moddaning massasi X, g;

m(s) - erituvchining massasi S, g;

m = m(x) + m(s) - eritmaning massasi, g.

2)alyuminiy- atom raqami 13 bo'lgan D. I. Mendeleyev kimyoviy elementlar davriy tizimining uchinchi davri uchinchi guruhining asosiy kichik guruhi elementi.

Tabiatda topish:

Tabiiy alyuminiy deyarli butunlay yagona barqaror izotopdan iborat 27Al, izlari 26Al bo'lgan radioaktiv izotop argon yadrolari kosmik nurlar protonlari tomonidan bombardimon qilinganda atmosferada hosil bo'lgan yarimparchalanish davri 720 000 yil.

Kvitansiya:

U alyuminiy oksidi Al2O3 ni eritilgan kriolit Na3AlF6da eritishdan iborat, so'ngra sarflanadigan koks yoki grafit elektrodlari yordamida elektroliz qilinadi. Ushbu ishlab chiqarish usuli juda ko'p elektr energiyasini talab qiladi va shuning uchun faqat 20-asrda mashhur bo'ldi.

Aluminotermiya- metallar, metall bo'lmaganlar (shuningdek, qotishmalar) oksidlarini metall alyuminiy bilan kamaytirish orqali olish usuli.

Chipta № 5. NOELEKTROLITLARNING ERITMALARI, ikkilik yoki ko'p komponentli mol. tarkibi doimiy ravishda o'zgarishi mumkin bo'lgan tizimlar (hech bo'lmaganda ma'lum chegaralarda). Elektrolitlar eritmalaridan farqli o'laroq, noelektrolitlar (mol. eritmalar) eritmalarida sezilarli konsentratsiyalarda zaryadlangan zarrachalar mavjud emas. noelektrolitlarning eritmalari qattiq, suyuq va gazsimon bo'lishi mumkin.

Raulning birinchi qonuni

Raulning birinchi qonuni eritma ustidagi to‘yingan bug‘ bosimini uning tarkibiga bog‘laydi; u quyidagicha tuzilgan:

Eritma komponentining to'yingan bug'ining qisman bosimi uning eritmadagi mol ulushiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir, proportsionallik koeffitsienti sof komponent ustidagi to'yingan bug' bosimiga teng.

Raulning ikkinchi qonuni

Eritma ustidagi bug' bosimining sof erituvchi ustidagi bug' bosimidan farq qilishi kristallanish va qaynash jarayonlariga sezilarli ta'sir qiladi. Raulning birinchi qonunidan eritmalarning muzlash haroratining pasayishi va qaynash haroratining oshishi bilan bog'liq ikkita natija olinadi, ular birlashtirilgan shaklda Raulning ikkinchi qonuni deb nomlanadi.

Krioskopiya(yunoncha kryos - sovuq va scopeo - qarayman) - sof erituvchiga nisbatan eritmaning muzlash haroratining pasayishini o'lchash.

Vant-Xoff qoidasi - Har 10 daraja harorat oshishi uchun bir jinsli elementar reaktsiyaning tezlik konstantasi ikki-to'rt marta ortadi.

Suvning qattiqligi- gidroksidi tuproq metallarining, asosan, kaltsiy va magniyning erigan tuzlari tarkibi bilan bog'liq bo'lgan suvning kimyoviy va fizik xususiyatlari to'plami.

Chipta № 6. ELEKTROLITLAR Eritmalari, erigan moddaning molekulalarining elektrolitik dissotsiatsiyasi natijasida hosil bo'lgan ion-kationlar va anionlarning sezilarli konsentratsiyasini o'z ichiga oladi.

Kuchli elektrolitlar- suyultirilgan eritmalardagi molekulalari deyarli to'liq ionlarga ajraladigan kimyoviy birikmalar.

Zaif elektrolitlar- kimyoviy birikmalar, ularning molekulalari, hatto juda suyultirilgan eritmalarda ham, dissotsilanmagan molekulalar bilan dinamik muvozanatda bo'lgan ionlarga to'liq ajralmaydi.

Elektrolitik dissotsiatsiya- elektrolit qutbli erituvchida eriganida yoki erish paytida uning ionlarga parchalanish jarayoni.

Ostvaldning suyultirish qonuni- ikkilik kuchsiz elektrolitning suyultirilgan eritmasining ekvivalent elektr o'tkazuvchanligining eritma konsentratsiyasiga bog'liqligini ifodalovchi munosabat:

4-guruh P-elementlar– uglerod, kremniy, germaniy, qalay va qo‘rg‘oshin.

Chipta № 7. 1) Elektrolitik dissotsilanish- Bu qutbli erituvchi molekulalari ta'sirida moddaning ionlarga parchalanishi.

pH = -lg.

Bufer yechimlari- bu kislotalar yoki ishqorlar qo'shilganda, ularning pH biroz o'zgargan eritmalar.

Karbon kislotasi hosil bo'ladi:

1) o'rta tuzlar (karbonatlar),

2) kislotali (gidrokarbonatlar).

Karbonatlar va gidrokarbonatlar termal jihatdan beqaror:

CaCO3 = CaO + CO2^,

Ca(HCO3)2 = CaCO3v + CO2^ + H2O.

Natriy karbonat (sodali suv) kimyo sanoatining asosiy mahsulotlaridan biridir. Suvli eritmada reaksiyaga ko'ra gidrolizlanadi

Na2SO3 > 2Na+ + SO3-2,

CO3-2 + H+-OH- - HCO3- + OH-.

Natriy bikarbonat (pishirish soda) - oziq-ovqat sanoatida keng qo'llaniladi. Gidroliz tufayli eritma ishqoriy muhitga ham ega

NaHCO3 > Na+ + HCO3-,HCO3- + H-OH - H2CO3 + OH-.

Soda va pishirish soda kislotalar bilan o'zaro ta'sir qiladi

Na2SO3 + 2NCl - 2NaSl + SO2^ + N2O,

2Na+ + SO3-2 + 2N+ + 2Sl- - 2Na+ + 2Sl- + SO2^ + N2O,

CO3-2 + 2H+ - CO2^ + H2O;

NaHCO3 + CH3COON - CH3COONa + CO2^ + H2O,

Na+ + HCO3- + CH3COOH - CH3COO- + Na+ + CO2^ + H2O,

HCO3- + CH3COOH - CH3COO- + CO2^ + H2O.

Chipta № 8. 1) eritmalardagi ion almashinuvi:

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O

2Na + CO3 + 2H + SO4 → 2Na + SO4 + CO2 + H2O

CO3 + 2H → CO2 + H2O

C gazining evolyutsiyasi: Na2CO3 + 2HCl = CO2 + H2O + 2NaCl

2) Azotning kimyoviy xossalari. Nisbatan past haroratlarda qizdirilganda, azot faqat litiy, kaltsiy, magniy kabi faol metallar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Azot yuqori haroratlarda va katalizatorlar ishtirokida boshqa elementlarning ko'pchiligi bilan reaksiyaga kirishadi. Kislorod N2O, NO, N2O3, NO2 va N2O5 bilan azotli birikmalar yaxshi o'rganilgan.

Azotning fizik xossalari. Azot havodan bir oz engilroq; zichligi 1,2506 kg / m3 (0 ° C va 101325 n / m2 yoki 760 mm Hg), erish nuqtasi -209,86 ° S, qaynash nuqtasi -195,8 ° S. Azot qiyinchilik bilan suyultiriladi: uning kritik harorati ancha past (-147,1 ° S) va kritik bosimi yuqori 3,39 Mn/m2 (34,6 kgf/sm2); Suyuq azotning zichligi 808 kg/m3. Azot suvda kislorodga qaraganda kamroq eriydi: 0°C da 23,3 g azot 1 m3 H2O da eriydi. Azot baʼzi uglevodorodlarda suvga qaraganda yaxshiroq eriydi.

Chipta № 9. Gidroliz (yunoncha gidro - suv, lizis - parchalanish) moddaning suv bilan parchalanishini bildiradi. Tuz gidrolizi - tuzning suv bilan teskari reaktsiyasi bo'lib, zaif elektrolit hosil bo'lishiga olib keladi.

Suv, ozgina bo'lsa ham, ajralib chiqadi:

H 2 O H + + OH –.

Natriy xlorid H2O H+ + OH–,

Na+ + Cl– + H2O Na+ + Cl– + H+ + OH–,

NaCl + H2O (reaksiya yo'q) Neytral

Natriy karbonat + HOH + OH–,

2Na+ + + H2O + OH–,

Na2CO3 + H2O NaHCO3 + NaOH Ishqoriy

Alyuminiy xlorid Al3+ + HOH AlOH2+ + H+,

Al3+ + 3Cl– + H2O AlOH2+ + 2Cl– + H+ + Cl–,

AlCl3 + H2O AlOHCl2 + HCl kislota

Kimyoviy reaksiya tezligining haroratga bog'liqligi.

Geterogen reaksiyalar tezligi.

Geterogen tizimlarda reaktsiyalar interfeysda sodir bo'ladi. Bunday holda, qattiq fazaning konsentratsiyasi deyarli doimiy bo'lib qoladi va reaktsiya tezligiga ta'sir qilmaydi. Geterogen reaksiya tezligi faqat suyuqlik yoki gazsimon fazadagi moddaning kontsentratsiyasiga bog'liq bo'ladi. Shuning uchun qattiq jismlarning kontsentratsiyasi kinetik tenglamada ko'rsatilmagan, ularning qiymatlari konstantalar qiymatlariga kiritilgan. Masalan, heterojen reaksiya uchun

kinetik tenglamani yozish mumkin

O'RNAK 4. Xrom va alyuminiy o'rtasidagi reaksiyaning kinetik tartibi 1. Reaksiyaning kimyoviy va kinetik tenglamalarini yozing.

Alyuminiy va xlor o'rtasidagi reaksiya geterogen emas, kinetik tenglamani yozish mumkin

O'RNAK 5. Reaksiyaning kinetik tenglamasi

kabi ko'rinadi

Tezlik konstantasining o'lchamini aniqlang va kislorod Pa qisman bosimi va kaliy siyanid konsentratsiyasi 0,055 mol/l bo'lganida kumushning erish tezligini hisoblang.

Konstantaning o'lchami muammo bayonida berilgan kinetik tenglamadan aniqlanadi:

Muammo ma'lumotlarini kinetik tenglamaga almashtirib, kumushning erish tezligini topamiz:

O'RNAK 6. Reaksiyaning kinetik tenglamasi

kabi ko'rinadi

Simob xlorid (M) kontsentratsiyasi va oksalat konsentratsiyasi ikki baravar kamaysa, reaksiya tezligi qanday o'zgaradi? – ionlar ikki baravar ko'payadimi?

Boshlang'ich moddalarning konsentratsiyasini o'zgartirgandan so'ng, reaktsiya tezligi kinetik tenglama bilan ifodalanadi

Taqqoslash va, reaksiya tezligi ga ortganini topamiz 2 marta.

Haroratning oshishi bilan kimyoviy reaktsiya tezligi sezilarli darajada oshadi.

Reaksiya tezligining haroratga miqdoriy bog'liqligi Vant-Xoff qoidasi bilan aniqlanadi.

Kimyoviy reaktsiya tezligining (tezlik konstantasi) haroratga bog'liqligini tavsiflash uchun reaksiya tezligining harorat koeffitsienti (), Van't Hoff koeffitsienti deb ham ataladi. Reaksiya tezligining harorat koeffitsienti reaksiyaga kirishuvchi moddalarning harorati 10 gradusga oshishi bilan reaksiya tezligi necha marta oshishini ko'rsatadi.

Matematik jihatdan reaksiya tezligining haroratga bog'liqligi munosabat bilan ifodalanadi

Qayerda – tezlikning harorat koeffitsienti;

– T;

–– haroratda reaksiya tezligi doimiy T+ 10;

–– haroratdagi reaktsiya tezligi T+ 10.

Hisoblash uchun tenglamalardan foydalanish qulayroqdir

shuningdek, bu tenglamalarning logarifmik shakllari

Haroratning oshishi bilan reaksiya tezligining oshishi tushuntiriladi faollashtirish nazariyasi. Bu nazariyaga ko'ra, reaksiyaga kirishuvchi moddalarning zarralari to'qnashganda, ular itaruvchi kuchlarni yengib, eski kimyoviy bog'larni zaiflashtirishi yoki uzishi va yangilarini hosil qilishi kerak. Buning uchun ular ma'lum energiya sarflashlari kerak, ya'ni. qandaydir energiya to'sig'ini engib o'tish. Energiya to'sig'ini yengish uchun ortiqcha energiyaga ega bo'lgan zarracha deyiladi faol zarralar.

Oddiy sharoitlarda tizimda faol zarrachalar kam bo'lib, reaksiya sekinroq davom etadi. Ammo faol bo'lmagan zarralar, agar siz ularga qo'shimcha energiya bersangiz, faollashishi mumkin. Zarrachalarni faollashtirish usullaridan biri haroratni oshirishdir. Haroratning ko'tarilishi bilan tizimdagi faol zarrachalar soni keskin ortadi va reaktsiya tezligi oshadi.

Massalar ta'siri qonuni muvozanat holatidagi kimyoviy reaksiyalarda reaksiyaga kirishuvchi moddalar massalari o'rtasidagi munosabatni o'rnatadi. Ommaviy harakatlar qonuni 1864-1867 yillarda tuzilgan. K. Guldberg va P. Vaage. Ushbu qonunga ko'ra, moddalarning bir-biri bilan reaksiyaga kirishish tezligi ularning konsentratsiyasiga bog'liq. Massalar ta'siri qonuni kimyoviy jarayonlarning turli xil hisoblarida qo'llaniladi. Bu reaksiyaga kirishuvchi moddalar kontsentratsiyasining ma'lum nisbatida ko'rib chiqilayotgan reaksiyaning o'z-o'zidan borishi qaysi yo'nalishda mumkinligi, kerakli mahsulotning qanday unumini olish mumkinligi haqidagi savolni hal qilish imkonini beradi.

Savol 18. Van't Xoff qoidasi.

Vant-Xoff qoidasi empirik qoida boʻlib, birinchi taxmin sifatida haroratning kichik harorat oraligʻida (odatda 0 °C dan 100 °C gacha) kimyoviy reaksiya tezligiga taʼsirini baholash imkonini beradi. Van't Xoff ko'plab tajribalar asosida quyidagi qoidani ishlab chiqdi: Haroratning har 10 gradus ortishi bilan bir jinsli elementar reaktsiyaning tezlik konstantasi ikki-to'rt marta ortadi. Ushbu qoidani tavsiflovchi tenglama:

V = V0 * Y(T2 - T1) / 10

Bu erda V - ma'lum haroratdagi reaktsiya tezligi (T2), V0 - T1 haroratdagi reaktsiya tezligi, Y - reaktsiyaning harorat koeffitsienti (agar u 2 ga teng bo'lsa, masalan, reaktsiya tezligi 2 marta ortadi. harorat 10 darajaga ko'tarilganda).

Shuni esda tutish kerakki, Van't Xoff qoidasi cheklangan qo'llanish doirasiga ega. Ko'p reaktsiyalar unga bo'ysunmaydi, masalan, yuqori haroratda sodir bo'ladigan reaktsiyalar, juda tez va juda sekin reaktsiyalar. Vant-Xoff qoidasi biologik tizimlardagi oqsillar kabi katta hajmli molekulalar ishtirokidagi reaksiyalarga ham taalluqli emas. Reaksiya tezligining haroratga bog'liqligi Arrhenius tenglamasi bilan to'g'riroq tasvirlangan.

V = V0 * Y(T2 - T1) / 10

19-savol. Faollashtirish energiyasi.

Faollashtirish energiyasi kimyo va biologiyada reaktsiya sodir bo'lishi uchun tizimga berilishi kerak bo'lgan minimal energiya miqdori (kimyoda har bir mol uchun joulda ifodalangan). Bu atama 1889 yilda Svante Avgust Arrhenius tomonidan kiritilgan. Reaksiya energiyasining odatiy belgisi Ea.

Fizikada faollashuv energiyasi - bu o'tkazuvchanlik zonasiga kirish uchun donor nopoklik elektronlari olishi kerak bo'lgan minimal energiya miqdori.

Faol to'qnashuvlar nazariyasi (TAC) deb nomlanuvchi kimyoviy modelda reaktsiya paydo bo'lishi uchun uchta shart zarur:

Molekulalar to'qnashishi kerak. Bu muhim shart, ammo bu etarli emas, chunki to'qnashuv har doim ham reaktsiyaga olib kelmaydi.

Molekulalar zarur energiyaga (aktivlanish energiyasi) ega bo'lishi kerak. Kimyoviy reaksiya jarayonida o'zaro ta'sir qiluvchi molekulalar oraliq holatdan o'tishi kerak, bu esa ko'proq energiyaga ega bo'lishi mumkin. Ya'ni, molekulalar energiya to'sig'ini engib o'tishlari kerak; agar bu sodir bo'lmasa, reaktsiya boshlanmaydi.

Molekulalar bir-biriga nisbatan to'g'ri yo'naltirilgan bo'lishi kerak.

Past (ma'lum reaksiya uchun) haroratda ko'pchilik molekulalar faollashuv energiyasidan kamroq energiyaga ega va energiya to'sig'ini engib o'ta olmaydi. Biroq, moddada har doim energiyasi o'rtacha qiymatdan sezilarli darajada yuqori bo'lgan individual molekulalar bo'ladi. Hatto past haroratlarda ham ko'pchilik reaktsiyalar davom etadi. Haroratni oshirish energiya to'sig'ini engish uchun etarli energiyaga ega bo'lgan molekulalarning ulushini oshirishga imkon beradi. Bu reaktsiya tezligini oshiradi.

Matematik tavsif

Arrhenius tenglamasi aktivlanish energiyasi va reaktsiya tezligi o'rtasidagi bog'liqlikni o'rnatadi:

k - reaksiya tezligi konstantasi, A - reaksiya chastotasi omili, R - universal gaz konstantasi, T - kelvindagi harorat.

Harorat ko'tarilgach, energiya to'sig'ini engib o'tish ehtimoli ortadi. Umumiy qoida: haroratning 10K ga oshishi reaktsiya tezligini ikki baravar oshiradi

O'tish holati

Katalizator ishtirokida va yo'qligida reaksiyaning (DH) faollashuv energiyasi (Ea) va entalpiyasi (entropiyasi) o'rtasidagi bog'liqlik. Energiyaning eng yuqori nuqtasi energiya to'sig'ini ifodalaydi. Katalizator ishtirokida reaktsiyani boshlash uchun kamroq energiya talab qilinadi.

O'tish holati - bu aloqani yo'q qilish va yaratish muvozanatli bo'lgan tizimning holati. Tizim qisqa vaqt ichida (10-15 s) o'tish holatida. Tizimni o'tish holatiga keltirish uchun sarflanishi kerak bo'lgan energiya faollashtirish energiyasi deb ataladi. Bir nechta o'tish holatlarini o'z ichiga olgan ko'p bosqichli reaktsiyalarda faollashuv energiyasi eng yuqori energiya qiymatiga mos keladi. O'tish holatini yengib chiqqandan so'ng, molekulalar eski bog'lanishlarning yo'q qilinishi va yangilarining paydo bo'lishi yoki asl bog'larning o'zgarishi bilan yana tarqaladi. Ikkala variant ham mumkin, chunki ular energiya chiqishi bilan sodir bo'ladi (bu rasmda aniq ko'rinadi, chunki ikkala pozitsiya ham faollashtirish energiyasidan energiya jihatidan past). Berilgan reaksiya uchun aktivlanish energiyasini kamaytiradigan moddalar mavjud. Bunday moddalar katalizatorlar deyiladi. Biologlar bunday moddalarni fermentlar deb atashadi. Qizig'i shundaki, katalizatorlar reaktsiyani o'zlari ishtirok etmasdan tezlashtiradilar.