Kimyoviy reaktsiyalar turli tezlikda boradi: past tezlikda - stalaktitlar va stalagmitlar hosil bo'lganda, o'rtacha tezlikda - ovqat pishirishda, bir zumda - portlash paytida. Suvli eritmalardagi reaktsiyalar juda tez.
Kimyoviy reaksiya tezligini aniqlash, shuningdek, uning jarayon sharoitlariga bog'liqligini aniqlash kimyoviy kinetikaning vazifasi - kimyoviy reaksiyalarning vaqt bo'yicha borishini tartibga soluvchi qonunlar haqidagi fandir.
Agar kimyoviy reaksiyalar bir hil muhitda, masalan, eritma yoki gaz fazasida sodir bo'lsa, u holda reaksiyaga kirishuvchi moddalarning o'zaro ta'siri butun hajmda sodir bo'ladi. Bunday reaktsiyalar deyiladi bir hil.
(v homog) - vaqt birligidagi modda miqdorining hajm birligiga o'zgarishi sifatida aniqlanadi:
Bu erda Dn - bitta moddaning mollari sonining o'zgarishi (ko'pincha boshlang'ich, lekin u reaktsiya mahsuloti ham bo'lishi mumkin); Dt - vaqt oralig'i (s, min); V - gaz yoki eritmaning hajmi (l).
Modda miqdorining hajmga nisbati molyar konsentratsiya C bo'lgani uchun, demak
Shunday qilib, bir hil reaksiya tezligi moddalardan birining kontsentratsiyasining vaqt birligidagi o'zgarishi sifatida aniqlanadi:
agar tizimning hajmi o'zgarmasa.
Agar reaksiya turli agregat holatidagi moddalar (masalan, qattiq va gaz yoki suyuqlik o'rtasida) yoki bir hil muhit hosil qila olmaydigan moddalar o'rtasida (masalan, aralashmaydigan suyuqliklar o'rtasida) sodir bo'lsa, u faqat sodir bo'ladi. moddalarning aloqa yuzasida. Bunday reaktsiyalar deyiladi heterojen.
U sirt birligi uchun vaqt birligidagi modda miqdorining o'zgarishi sifatida aniqlanadi.
Bu erda S - moddalarning teginish yuzasi (m 2, sm 2).
Reaksiya tezligi aniqlanadigan moddaning miqdorining o'zgarishi tadqiqotchi tomonidan kuzatilgan tashqi omil hisoblanadi. Aslida, barcha jarayonlar mikro darajada amalga oshiriladi. Shubhasiz, ba'zi zarralar reaksiyaga kirishishi uchun ular birinchi navbatda to'qnashishi va samarali to'qnashishi kerak: to'plar kabi turli yo'nalishlarda tarqalib ketmaslik, balki zarrachalardagi "eski aloqalar" yo'q bo'lib ketishi yoki zaiflashishi va " yangilari" hosil bo'lishi mumkin." va buning uchun zarralar etarli energiyaga ega bo'lishi kerak.
Hisoblangan ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, masalan, gazlarda, atmosfera bosimida molekulalarning to'qnashuvi 1 soniyada milliardlab, ya'ni barcha reaktsiyalar bir zumda ketishi kerak edi. Ammo bu unday emas. Ma'lum bo'lishicha, molekulalarning juda kichik qismigina samarali to'qnashuv hosil qilish uchun zarur energiyaga ega.
Samarali to'qnashuv sodir bo'lishi uchun zarracha (yoki zarralar jufti) ega bo'lishi kerak bo'lgan minimal ortiqcha energiya deyiladi. faollashtirish energiyasi Ea.
Shunday qilib, barcha zarrachalarning reaktsiyaga kirish yo'lida E a faollashuv energiyasiga teng energiya to'sig'i mavjud. Kichkina bo'lsa, uni engib o'tadigan ko'plab zarralar mavjud va reaktsiya tezligi yuqori. Aks holda, "surish" talab qilinadi. Spirtli chiroqni yoqish uchun gugurt olib kelganingizda, siz spirt molekulalarining kislorod molekulalari bilan samarali to'qnashuvi (to'siqni engib o'tish) uchun zarur bo'lgan qo'shimcha energiya E a ni berasiz.
Kimyoviy reaksiya tezligi ko'pgina omillarga bog'liq. Ulardan asosiylari quyidagilardir: reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiati va konsentratsiyasi, bosim (gazlar ishtirokidagi reaksiyalarda), harorat, katalizatorlar ta’siri va geterogen reaksiyalarda reaksiyaga kirishuvchi moddalar yuzasi.
Harorat
Harorat ko'tarilgach, ko'p hollarda kimyoviy reaktsiya tezligi sezilarli darajada oshadi. 19-asrda Gollandiyalik kimyogari J. X. Van't Xoff qoidani ishlab chiqdi:
Har 10 ° C uchun haroratning oshishi haroratning oshishiga olib keladireaktsiya tezligi 2-4 marta(bu qiymat reaksiyaning harorat koeffitsienti deb ataladi).
Haroratning oshishi bilan molekulalarning o'rtacha tezligi, ularning energiyasi va to'qnashuvlar soni biroz oshadi, lekin reaktsiyaning energiya to'sig'ini engib o'tadigan samarali to'qnashuvlarda ishtirok etadigan "faol" molekulalarning ulushi keskin ortadi. Matematik jihatdan bu bog'liqlik quyidagi munosabat bilan ifodalanadi:
bu yerda v t 1 va v t 2 mos ravishda yakuniy t 2 va boshlang‘ich t 1 haroratlarda reaksiya tezligi, g esa reaksiya tezligining harorat koeffitsienti bo‘lib, har bir 10 ° C ga ko‘tarilganda reaksiya tezligi necha marta oshishini ko‘rsatadi. haroratda.
Biroq, reaktsiya tezligini oshirish uchun haroratni ko'tarish har doim ham qo'llanilmaydi, chunki boshlang'ich materiallar parchalana boshlaydi, erituvchilar yoki moddalarning o'zi bug'lanishi mumkin va hokazo.
Endotermik va ekzotermik reaksiyalar
Ma'lumki, metanning atmosfera kislorodi bilan reaksiyasi katta miqdorda issiqlik chiqishi bilan birga keladi. Shuning uchun u kundalik hayotda ovqat pishirish, suvni isitish va isitish uchun ishlatiladi. Uylarga quvurlar orqali yetkazib beriladigan tabiiy gaz 98% metandan iborat. Kaltsiy oksidi (CaO) ning suv bilan reaktsiyasi ham ko'p miqdorda issiqlik chiqishi bilan birga keladi.
Bu faktlar nima deyishi mumkin? Reaktsiya mahsulotlarida yangi kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lganda, Ko'proq reaktivlardagi kimyoviy bog'lanishlarni uzish uchun zarur bo'lgan energiyadan ko'ra. Ortiqcha energiya issiqlik va ba'zan yorug'lik shaklida chiqariladi.
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + Q (energiya (yorug'lik, issiqlik));
CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + Q (energiya (issiqlik)).
Bunday reaktsiyalar osongina davom etishi kerak (tosh osongina pastga aylanganidek).
Energiya ajralib chiqadigan reaksiyalar deyiladi EKSOTERMIK(lotincha "exo" dan - tashqariga).
Masalan, ko'pgina oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari ekzotermikdir. Ushbu go'zal reaktsiyalardan biri bir xil tuz - ammoniy bixromat (NH 4) 2 Cr 2 O 7 ichida sodir bo'ladigan molekulyar oksidlanish-qaytarilishdir:
(NH 4) 2 Cr 2 O 7 \u003d N 2 + Cr 2 O 3 + 4 H 2 O + Q (energiya).
Yana bir narsa - orqaga qaytish. Ular toshni tepaga dumalab tashlashga o'xshaydi. CO 2 va suvdan metan olish hali ham mumkin emas va kaltsiy gidroksid Ca (OH) 2 dan so'nmas ohak CaO olish uchun kuchli isitish kerak. Bunday reaktsiya faqat tashqaridan doimiy energiya oqimi bilan sodir bo'ladi:
Ca (OH) 2 \u003d CaO + H 2 O - Q (energiya (issiqlik))
Bu shuni ko'rsatadiki, Ca(OH) 2 dagi kimyoviy bog'larning uzilishi CaO va H 2 O molekulalarida yangi kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lganda ajralib chiqadigan energiyadan ko'proq energiya talab qiladi.
Energiya yutiladigan reaksiyalar deyiladi ENDOTHERMIK("endo" dan - ichkarida).
Reaktiv kontsentratsiyasi
Reaksiyada gazsimon moddalar ishtirokida bosimning o'zgarishi ham ushbu moddalar kontsentratsiyasining o'zgarishiga olib keladi.
Zarrachalar o'rtasida kimyoviy o'zaro ta'sir bo'lishi uchun ular samarali to'qnashishi kerak. Reaktivlarning kontsentratsiyasi qanchalik katta bo'lsa, to'qnashuvlar shunchalik ko'p bo'ladi va shunga mos ravishda reaktsiya tezligi shunchalik yuqori bo'ladi. Masalan, atsetilen sof kislorodda juda tez yonadi. Bu metallni eritish uchun etarli haroratni rivojlantiradi. Katta miqdordagi tajriba materiallari asosida 1867 yilda norvegiyaliklar K. Guldenberg va P. Vaage va ulardan mustaqil ravishda 1865 yilda rus olimi N. I. Beketov reaksiyaning bog'liqligini o'rnatuvchi kimyoviy kinetikaning asosiy qonunini tuzdilar. reaksiyaga kirishuvchi moddalar kontsentratsiyasining tezligi.
Kimyoviy reaksiya tezligi reaksiya tenglamasida ularning koeffitsientlariga teng quvvatda olingan reaktivlar konsentrasiyalarining mahsulotiga mutanosibdir.
Bu qonun ham deyiladi ommaviy harakatlar qonuni.
A + B \u003d D reaktsiyasi uchun ushbu qonun quyidagicha ifodalanadi:
2A + B = D reaktsiyasi uchun bu qonun quyidagicha ifodalanadi:
Bu erda C A, C B - A va B moddalarining konsentratsiyasi (mol / l); k 1 va k 2 - reaksiya tezligi konstantalari deb ataladigan proportsionallik koeffitsientlari.
Reaktsiya tezligi konstantasining jismoniy ma'nosini aniqlash oson - bu reaktivlarning konsentratsiyasi 1 mol / l yoki ularning mahsuloti birga teng bo'lgan reaktsiya tezligiga son jihatdan teng. Bunday holda, reaksiyaning tezlik konstantasi faqat haroratga bog'liq va moddalar konsentratsiyasiga bog'liq emasligi aniq.
Harakat qiluvchi massalar qonuni qattiq holatda reaktivlarning konsentratsiyasini hisobga olmaydi, chunki ular sirtlarda reaksiyaga kirishadi va ularning konsentratsiyasi odatda doimiydir.
Masalan, ko'mirning yonish reaktsiyasi uchun reaktsiya tezligining ifodasi quyidagicha yozilishi kerak:
ya'ni reaktsiya tezligi faqat kislorod kontsentratsiyasiga proportsionaldir.
Agar reaksiya tenglamasi faqat bir necha bosqichda sodir bo'ladigan umumiy kimyoviy reaksiyani tasvirlasa, unda bunday reaksiya tezligi murakkab tarzda boshlang'ich moddalar kontsentratsiyasiga bog'liq bo'lishi mumkin. Bu qaramlik taklif qilingan reaksiya mexanizmi asosida eksperimental yoki nazariy jihatdan aniqlanadi.
Katalizatorlarning harakati
Reaksiya mexanizmini o'zgartiruvchi va uni faollashtirish energiyasi kamroq bo'lgan energetik jihatdan qulayroq yo'lga yo'naltiradigan maxsus moddalar yordamida reaktsiya tezligini oshirish mumkin. Ular katalizatorlar deb ataladi (lotincha kataliz - yo'q qilish).
Katalizator tajribali gid vazifasini bajaradi, sayyohlar guruhini tog'lardagi baland dovondan emas (uni engib o'tish juda ko'p kuch va vaqtni talab qiladi va hamma uchun ochiq emas), balki unga ma'lum bo'lgan aylanma yo'llar bo'ylab harakat qiladi. siz tog'ni ancha oson va tezroq engishingiz mumkin.
To'g'ri, aylanma yo'lda siz asosiy dovon olib boradigan joyga borolmaysiz. Ammo ba'zida bu sizga kerak bo'lgan narsadir! Selektiv deb ataladigan katalizatorlar shunday ishlaydi. Ammiak va azotni yoqishning hojati yo'qligi aniq, ammo azot oksidi (II) nitrat kislota ishlab chiqarishda foydalanishni topadi.
Katalizatorlar- Bular kimyoviy reaksiyada ishtirok etuvchi va uning tezligini yoki yo'nalishini o'zgartiradigan, lekin reaktsiya oxirida miqdoriy va sifat jihatidan o'zgarmagan moddalardir.
Kimyoviy reaksiya tezligini yoki uning yo‘nalishini katalizator yordamida o‘zgartirish kataliz deyiladi. Katalizatorlar turli sanoat tarmoqlarida va transportda keng qo'llaniladi (avtomobil chiqindi gazlaridagi azot oksidlarini zararsiz azotga aylantiruvchi katalitik konvertorlar).
Katalizning ikki turi mavjud.
bir hil kataliz, bunda katalizator ham, reaksiyaga kirishuvchi moddalar ham bir xil agregatsiya holatida (faza).
heterojen kataliz katalizator va reaktivlar turli fazalarda bo'ladi. Masalan, qattiq marganets (IV) oksidi katalizatori ishtirokida vodorod peroksidning parchalanishi:
Reaksiya natijasida katalizatorning o'zi iste'mol qilinmaydi, lekin uning yuzasida boshqa moddalar adsorbsiyalangan bo'lsa (ular katalitik zaharlar deb ataladi), u holda sirt ishlamay qoladi va katalizatorning qayta tiklanishi talab qilinadi. Shuning uchun, katalitik reaktsiyani o'tkazishdan oldin, boshlang'ich materiallar yaxshilab tozalanadi.
Masalan, kontakt usuli bilan sulfat kislota ishlab chiqarishda qattiq katalizator - vanadiy (V) oksidi V 2 O 5 ishlatiladi:
Metanol ishlab chiqarishda qattiq "sink-xrom" katalizatori ishlatiladi (8ZnO Cr 2 O 3 x CrO 3):
Biologik katalizatorlar - fermentlar juda samarali ishlaydi. Kimyoviy tabiatiga ko'ra, bu oqsillardir. Ular tufayli tirik organizmlarda past haroratlarda murakkab kimyoviy reaktsiyalar yuqori tezlikda boradi.
Boshqa qiziqarli moddalar ma'lum - inhibitorlar (lotincha inhibere - kechiktirish). Ular faol zarrachalar bilan yuqori tezlikda reaksiyaga kirishib, nofaol birikmalar hosil qiladi. Natijada reaktsiya keskin sekinlashadi va keyin to'xtaydi. Inhibitorlar ko'pincha kiruvchi jarayonlarning oldini olish uchun turli moddalarga maxsus qo'shiladi.
Misol uchun, vodorod periks eritmalari inhibitorlar bilan stabillashadi.
Reaktivlarning tabiati (ularning tarkibi, tuzilishi)
Ma'nosi faollashtirish energiyasi reaksiyaga kirishuvchi moddalar tabiatining reaksiya tezligiga ta'siriga ta'sir qiluvchi omildir.
Agar faollashtirish energiyasi past bo'lsa (< 40 кДж/моль), то это означает, что значительная часть столкновений между частицами реагирующих веществ приводит к их взаимодействию, и скорость такой реакции очень большая. Все реакции ионного обмена протекают практически мгновенно, ибо в этих реакциях участвуют разноименно заряженные ионы, и энергия активации в данных случаях ничтожно мала.
Agar faollashtirish energiyasi yuqori bo'lsa(> 120 kJ/mol), bu o'zaro ta'sir qiluvchi zarralar o'rtasidagi to'qnashuvlarning arzimas qismigina reaksiyaga olib kelishini anglatadi. Shuning uchun bunday reaktsiyaning tezligi juda sekin. Masalan, oddiy haroratda ammiak sintezi reaksiyasining borishini sezish deyarli mumkin emas.
Agar kimyoviy reaksiyalarning faollashuv energiyalari oraliq qiymatlarga ega bo'lsa (40120 kJ/mol), unda bunday reaktsiyalarning tezligi o'rtacha bo'ladi. Bunday reaksiyalarga natriyning suv yoki etil spirti bilan taʼsiri, bromli suvning etilen bilan rangsizlanishi, ruxning xlorid kislota bilan oʻzaro taʼsiri va boshqalar kiradi.
Reaktivlarning aloqa yuzasi
Moddalar yuzasida sodir bo'ladigan reaktsiyalar tezligi, ya'ni geterogen, boshqa narsalar teng bo'lganda, bu sirtning xususiyatlariga bog'liq. Ma'lumki, chang bo'r xlorid kislotada teng massali bo'rga qaraganda tezroq eriydi.
Reaksiya tezligining oshishi, birinchi navbatda, tufayli boshlang'ich moddalarning aloqa yuzasining oshishi, shuningdek, bir qator boshqa sabablar, masalan, "to'g'ri" kristall panjaraning tuzilishini buzish. Bu hosil bo'lgan mikrokristallar yuzasidagi zarralar "silliq" sirtdagi bir xil zarrachalarga qaraganda ancha reaktiv bo'lishiga olib keladi.
Sanoatda heterojen reaktsiyalarni amalga oshirish uchun reaktivlarning aloqa yuzasini oshirish, boshlang'ich materiallarni etkazib berish va mahsulotlarni olib tashlash uchun "suyuqlangan to'shak" ishlatiladi. Masalan, "suyuqlangan to'shak" yordamida sulfat kislota ishlab chiqarishda pirit qovuriladi.
Sinovdan o'tish uchun ma'lumotnoma materiallari:
Mendeleev jadvali
Eruvchanlik jadvali
Bosimning reaksiya tezligiga ta'siri quyidagilarga bog'liq buyurtma reaktsiyalar. Agar harorat o'zgarishsiz qolsa va boshlang'ich gaz aralashmasining tarkibi berilgan bo'lsa, u holda har bir konsentratsiya uchun holat tenglamasiga ko'ra quyidagilarni yozishimiz mumkin: p a=aR m T, pb=bR m T. Bu yerga A, b,…, molyar konsentratsiyalar va p a, pb, ..., - mos keladigan gazlarning qisman bosimlari. Agar hajm birligidagi mollarning umumiy soni bo'lsa z, keyin xuddi shu tarzda yozish mumkin p=zR m T, Qayerda R- umumiy bosim. Demak, , … va hokazo. Qadriyatlar ... va boshqalar. nisbiy hajmli konsentratsiyalardir. Ularni bilan belgilash A, IN... va hokazo, biz olamiz: p a=Ap,
Qaerda; pb =Bp, . O'ylab ko'ring monomolekulyar jarayon tenglama bilan tavsiflanadi:
bu holda moddaning aylanish tezligi bosimga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir: ~ p.
Uchun bimolekulyar reaktsiyalar:
ya'ni ~ p 2. Shunga ko'ra, uchun trimolekulyar Biz olgan reaktsiyalar:
Qayerda k reaksiya tezligi konstantasi hisoblanadi.
2.2. Faollashtirish energiyasi. Arrenius qonuni
Reaksiya qiluvchi molekulalarning o'zaro to'qnashuvlari soni ~ ortadi, bu reaktsiya tezligining o'sishiga yordam beradi. Misol uchun, ko'p reaktsiyalar uchun haroratning atigi 10 ° C ga oshishi tezlik konstantasining 2-4 marta oshishiga olib keladi.
Misol. Vodorod yodidning yarim yemirilish davri 2HJ→H 2 +J 2 tenglamasiga muvofiq. Da T = 373K yarimparchalanish davri 314000 yil, da T\u003d 666K, u 1,3 soatgacha kamayadi va da T=973K t 1/2 = 0,12 soniya.
Arrhenius: kimyoviy reaksiya sodir bo'lishi uchun barqaror molekulaning ichki aloqalarining dastlabki zaiflashishi yoki uzilishi kerak, buning uchun ma'lum miqdorda energiya sarflanishi kerak. E . To'qnashuvchi molekulalarning issiqlik energiyasi qanchalik katta bo'lsa, ichki bog'lanishlarning qayta joylashishi va yangi molekulalarning paydo bo'lish ehtimoli shunchalik yuqori bo'ladi. Da E= reaksiya bilan tugaydigan to'qnashuvlar chastotasi ga nisbatan ancha tez o'sadi .
Reaksiyaga kirishuvchi molekulalarning yaqinlashishiga va reaksiya mahsulotlari hosil bo‘lishiga to‘sqinlik qiluvchi energiya to‘sig‘ini yengish uchun zarur bo‘lgan energiya deyiladi. faollashtirish energiyasi E a. Shunday qilib, kimyoviy reaktsiyaning elementar akti faqat kinetik energiyasi katta bo'lgan molekulalarning to'qnashuvida sodir bo'ladi. E a.
Faollashtirish energiyasi E a odatda molekulalarning issiqlik harakatining o'rtacha energiyasidan yuqori. Faollashtirish energiyasi qanchalik past bo'lsa, molekulalarning to'qnashuvi shunchalik tez-tez sodir bo'ladi, bu reaksiya mahsulotlarining paydo bo'lishiga olib keladi, kimyoviy reaktsiya tezligi shunchalik yuqori bo'ladi. Kattalashtirish; ko'paytirish T dan ortiq energiyaga ega bo'lgan molekulalar sonining ko'payishiga olib keladi E a. Bu harorat oshishi bilan kimyoviy reaksiya tezligining oshishini tushuntiradi (2.1-rasm).
Guruch. 2.1. Yonish issiqligi Q va faollashtirish energiyasi E=u maksimal - u 1
Eng oddiy hollarda kimyoviy reaksiyalarning tezlik konstantalarini molekulyar kinetik nazariyaning umumiy munosabatlari asosida aniqlash mumkin (qarang, masalan, ).
tomonidan belgilang p A Va p c 1 sm 3 dagi A va B molekulalari soni . Reaktsiya tezligi raqamga teng bo'ladi Z energiya aktivlanish energiyasidan katta bo'lgan vaqt birligida A va B molekulalarining shunday to'qnashuvi E . Ideal gaz uchun Z Maksvell-Boltzman energiya taqsimoti qonuni asosida aniqlanadi:
Bu erda to'qnashuvchi molekulalarning o'rtacha samarali diametri, kamaytirilgan molekulyar og'irlik, R m = 8,315∙10 7 erg/deg - universal gaz doimiysi, m A, m B - molekulyar og'irliklar.
Aksariyat hollarda eksperimental qiymatlar nazariy qiymatlardan ancha kichikdir. Shuning uchun hisoblash formulasiga ehtimollik yoki sterik koeffitsient deb ataladigan narsa kiritiladi R. Natijada, bimolekulyar reaktsiya tezligini hisoblash formulasi deyiladi Arrhenius formulasi, quyidagi shaklni oladi:
Olingan formulani (2.8) tenglama bilan ikkinchi tartibli reaksiyalar uchun solishtirib, ushbu reaksiyaning tezlik konstantasi uchun ifodani olishimiz mumkin:
Reaksiya tezligiga haroratning kuchli ta'siri asosan Arrenius omili bilan izohlanadi. Shuning uchun taxminiy hisob-kitoblarda koʻrsatkichdan oldingi omil koʻpincha T ga bogʻliq emas deb hisoblanadi.
(2.12) formulani tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, T o'sishi bilan W o'sish tezligi birinchi navbatda ortadi, ma'lum bir maksimal qiymatga etadi va keyin kamayadi, boshqacha aytganda, T ga nisbatan W egri chizig'i burilish nuqtasiga ega. V ning T ga nisbatan ikkinchi hosilasini nolga tenglashtirib, burilish nuqtasiga mos keladigan haroratni topamiz:
Bu harorat ancha yuqori ekanligini ko'rish oson. Masalan, E=20000kal/(g-mol) da Tp=5000K. Raqamli hisob-kitoblar uchun formuladan (2.12) foydalanilganda, unga kiritilgan miqdorlarning o'lchamlarini hisobga olish kerak.
Formula (2.12) quyidagicha yozilishi mumkin:
ko'rsatkichdan oldingi omil qaerda, ya'ni. n A =n B =1 molekula/sm 3 da to'qnashuvlarning umumiy soni. Ba'zan R preeksponensial omilga ham kiradi.
Reaksiya tezligining tartibini taxminiy hisob-kitoblar uchun, qiymat k Harorat uchun 0 ni olish mumkin T\u003d 300K 10 -10 sm 3 / (molekula ∙ sek) ga teng (d cf »4 ∙ 10 -8 va m A \u003d m B »30 uchun).
Kimyoviy reaksiya tezligi reaksiya fazosining birligida vaqt birligidagi modda miqdorining o'zgarishiga teng Kimyoviy reaksiyaning turiga (bir jinsli yoki geterogen) qarab reaksiya fazosining tabiati o'zgaradi. Reaksiya maydoni odatda kimyoviy jarayon lokalizatsiya qilingan maydon deb ataladi: hajm (V), maydon (S).
Gomogen reaksiyalarning reaksiya maydoni reagentlar bilan to'ldirilgan hajmdir. Bir modda miqdorining hajm birligiga nisbati konsentratsiya (c) deb ataladiganligi sababli, bir jinsli reaksiya tezligi vaqt o‘tishi bilan boshlang‘ich moddalar yoki reaksiya mahsulotlari konsentratsiyasining o‘zgarishiga teng bo‘ladi. O'rtacha va oniy reaktsiya tezligini farqlang.
O'rtacha reaktsiya tezligi:
Bu erda c2 va c1 - t2 va t1 vaqtlarida boshlang'ich moddalarning konsentratsiyasi.
Ushbu ifodadagi minus belgisi "-" reaktivlar konsentratsiyasining o'zgarishi orqali tezlikni topishda qo'yiladi (bu holda, Ds).< 0, так как со временем концентрации реагентов уменьшаются); концентрации продуктов со временем нарастают, и в этом случае используется знак плюс «+».
Vaqtning ma'lum momentidagi reaksiya tezligi yoki oniy (haqiqiy) reaksiya tezligi v ga teng:
SI dagi reaksiya tezligi [mol×m-3×s-1], boshqa miqdor birliklari [mol×l-1×s-1], [mol×sm-3×s-1], [mol] ga ega. ×sm –3×min-1].
Geterogen kimyoviy reaksiya tezligi v fazalarni ajratish (S) birligi uchun vaqt birligida (Dt) reaktiv (Dn) miqdorining o'zgarishi deb ataladi va formula bilan aniqlanadi:
yoki hosila orqali:
Geterogen reaksiya tezligining birligi mol/m2 s.
1-misol. Xlor va vodorod idishda aralashtiriladi. Aralash isitiladi. 5 soniyadan so'ng idishdagi vodorod xlorid konsentratsiyasi 0,05 mol/dm3 ga teng bo'ldi. Xlorid kislotaning o'rtacha hosil bo'lish tezligini (mol/dm3 s) aniqlang.
Yechim. Reaksiya boshlanganidan 5 s o'tgach, idishdagi vodorod xlorid konsentratsiyasining o'zgarishini aniqlaymiz:
bu erda c2, c1 - HCl ning yakuniy va dastlabki molyar konsentratsiyasi.
DC (HCl) \u003d 0,05 - 0 \u003d 0,05 mol / dm3.
(3.1) tenglamadan foydalanib, vodorod xloridning o'rtacha hosil bo'lish tezligini hisoblang:
Javob: 7 \u003d 0,01 mol / dm3 × s.
2-misol 3 dm3 hajmli idishda quyidagi reaksiya sodir bo'ladi:
C2H2 + 2H2®C2H6.
Vodorodning dastlabki massasi 1 g. Reaksiya boshlanganidan keyin 2 s oʻtgach, vodorodning massasi 0,4 g boʻladi.C2H6 ning oʻrtacha hosil boʻlish tezligini (mol/dm“×s) aniqlang.
Yechim. Reaksiyaga kirgan vodorodning massasi (mpror (H2)) vodorodning boshlang‘ich massasi (mref (H2)) va reaksiyaga kirishmagan vodorodning oxirgi massasi (tk (H2)) o‘rtasidagi farqga teng:
tpror.(H2) \u003d tis (H2) - mk (H2); tpror (H2) \u003d 1-0,4 \u003d 0,6 g.
Vodorod miqdorini hisoblaymiz:
= 0,3 mol.
Biz hosil bo'lgan C2H6 miqdorini aniqlaymiz:
Tenglama bo'yicha: 2 mol H2 dan ® 1 mol C2H6 hosil bo'ladi;
Shartga ko'ra: 0,3 mol H2 dan ® x mol C2H6 hosil bo'ladi.
n(S2N6) = 0,15 mol.
Biz hosil bo'lgan S2N6 konsentratsiyasini hisoblaymiz:
C2H6 kontsentratsiyasining o'zgarishini topamiz:
0,05-0 = 0,05 mol / dm3. Biz (3.1) tenglama yordamida C2H6 hosil bo'lishning o'rtacha tezligini hisoblaymiz:
Javob: \u003d 0,025 mol / dm3 × s.
Kimyoviy reaksiya tezligiga ta'sir qiluvchi omillar . Kimyoviy reaksiya tezligi quyidagi asosiy omillar bilan belgilanadi:
1) reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiati (aktivlanish energiyasi);
2) reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentratsiyasi (massalar ta'siri qonuni);
3) harorat (van't-Xoff qoidasi);
4) katalizatorlarning mavjudligi (aktivlanish energiyasi);
5) bosim (gazlar ishtirokidagi reaksiyalar);
6) silliqlash darajasi (qattiq moddalar ishtirokida sodir bo'ladigan reaktsiyalar);
7) nurlanish turi (ko'rinadigan, UV, IQ, rentgen).
Kimyoviy reaksiya tezligining konsentratsiyaga bog'liqligi kimyoviy kinetikaning asosiy qonuni - massalar ta'siri qonuni bilan ifodalanadi.
Harakat qiluvchi massalar qonuni . 1865 yilda professor N. N. Beketov birinchi marta reaksiyaga kirishuvchi moddalarning massalari va reaksiya vaqti o‘rtasidagi miqdoriy bog‘liqlik haqida gipotezani bayon qildi: “... tortishish ta’sir etuvchi massalar mahsulotiga proporsionaldir”. Bu gipoteza 1867 yilda ikki norveg kimyogarlari K. M. Guldberg va P. Vaage tomonidan asos solingan massalar ta'siri qonunida tasdiqlangan. Ommaviy harakat qonunining zamonaviy formulasi quyidagicha: doimiy haroratda kimyoviy reaksiya tezligi reaksiya tenglamasida stexiometrik koeffitsientlarga teng quvvatda olingan reaktivlar konsentrasiyalari mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.
aA + bB = mM + nN reaktsiyasi uchun massalar ta'siri qonunining kinetik tenglamasi quyidagi ko'rinishga ega:
, (3.5)
reaksiya tezligi qayerda;
k- kimyoviy reaksiyaning tezlik konstantasi deb ataladigan proportsionallik koeffitsienti (= 1 mol/dm3 k da son jihatdan teng); - reaksiyada ishtirok etuvchi reaktivlar konsentratsiyasi.
Kimyoviy reaksiyaning tezlik konstantasi reagentlar konsentratsiyasiga bog‘liq emas, balki reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiati va reaksiyalar sodir bo‘lish shartlari (harorat, katalizator mavjudligi) bilan belgilanadi. Berilgan sharoitda davom etayotgan muayyan reaksiya uchun tezlik konstantasi doimiy qiymatdir.
3-misol Reaksiya uchun massa ta’sir qonunining kinetik tenglamasini yozing:
2NO (g) + C12 (g) = 2NOCl (g).
Yechim. Berilgan kimyoviy reaksiya uchun (3.5) tenglama quyidagi ko'rinishga ega:
.
Geterogen kimyoviy reaktsiyalar uchun massalar qonunining tenglamasi faqat gaz yoki suyuqlik fazalarida bo'lgan moddalarning kontsentratsiyasini o'z ichiga oladi. Qattiq fazadagi moddaning konsentratsiyasi odatda doimiy bo'lib, tezlik konstantasiga kiradi.
4-misol Reaksiyalar uchun massalar ta’sir qonunining kinetik tenglamasini yozing:
a) 4Fe(t) + 3O2(g) = 2Fe2O3(t);
b) CaCO3 (t) \u003d CaO (t) + CO2 (g).
Yechim. Ushbu reaktsiyalar uchun tenglama (3.5) quyidagi ko'rinishga ega bo'ladi:
Kaltsiy karbonat qattiq modda bo'lgani uchun uning kontsentratsiyasi reaksiya jarayonida o'zgarmaydi, ya'ni bu holda ma'lum bir haroratda reaktsiya tezligi doimiy bo'ladi.
5-misol Agar reagentlar konsentratsiyasi ikki baravar oshirilsa, azot oksidi (II) ning kislorod bilan oksidlanish reaksiya tezligi necha marta ortadi?
Yechim. Reaksiya tenglamasini yozamiz:
2NO + O2= 2NO2.
Reagentlarning dastlabki va oxirgi konsentrasiyalarini mos ravishda c1(NO), cl(O2) va c2(NO), c2(O2) deb belgilaymiz. Xuddi shunday, biz boshlang'ich va yakuniy reaktsiya tezligini belgilaymiz: vt, v2. Keyin (3.5) tenglamadan foydalanib, biz quyidagilarni olamiz:
.
Shart bo'yicha c2 (NO) = 2c1 (NO), c2 (O2) = 2c1 (O2).
Biz v2 =k2 ×2cl(O2) topamiz.
Reaksiya tezligi necha marta oshishini toping:
Javob: 8 marta.
Bosimning kimyoviy reaksiya tezligiga ta'siri gazlar bilan bog'liq jarayonlar uchun eng muhim hisoblanadi. Bosim n marta o'zgarganda hajm kamayadi va konsentratsiya n marta ortadi va aksincha.
6-misol Agar tizimdagi bosim ikki baravar oshirilsa, A + B \u003d C tenglamasi bo'yicha reaksiyaga kirishadigan gazsimon moddalar o'rtasidagi kimyoviy reaktsiya tezligi necha marta oshadi?
Yechim. (3.5) tenglamadan foydalanib, bosimni oshirishdan oldin reaksiya tezligini ifodalaymiz:
.
Bosim oshirilgandan keyin kinetik tenglama quyidagi ko'rinishga ega bo'ladi:
.
Bosimning 2 marta oshishi bilan Boyl-Mariott qonuniga (pY = const) muvofiq gaz aralashmasining hajmi ham 2 marta kamayadi. Shuning uchun moddalarning konsentratsiyasi 2 barobar ortadi.
Shunday qilib, c2 (A) = 2c1 (A), c2 (B) = 2c1 (B). Keyin
Bosim ortishi bilan reaksiya tezligi necha marta oshishini aniqlang.
Hayotda biz turli xil kimyoviy reaktsiyalarga duch kelamiz. Ulardan ba'zilari, temirning zanglashi kabi, bir necha yil davom etishi mumkin. Boshqalar, masalan, shakarni alkogolga aylantirish, bir necha hafta davom etadi. Pechdagi o'tin bir necha soatda yonadi, dvigateldagi benzin esa bir soniyada yonib ketadi.
Uskunalar xarajatlarini kamaytirish uchun kimyoviy zavodlar reaktsiyalar tezligini oshiradi. Va ba'zi jarayonlar, masalan, oziq-ovqatning buzilishi, metall korroziyasi, sekinlashishi kerak.
Kimyoviy reaksiya tezligi sifatida ifodalash mumkin vaqt birligida materiya miqdorining (n, modul) o'zgarishi (t) - fizikada harakatlanuvchi jismning tezligini koordinatalarning vaqt birligidagi o'zgarishi sifatida solishtiring: y = Dx/Dt . Tezlik reaksiya sodir bo'lgan idishning hajmiga bog'liq bo'lmasligi uchun biz ifodani reaksiyaga kirishuvchi moddalar hajmiga (v) bo'lamiz, ya'ni olamiz. Birlik hajmdagi moddaning vaqt birligidagi miqdorining o'zgarishi yoki vaqt birligida moddalardan birining konsentratsiyasining o'zgarishi:
n 2 - n 1
υ = –––––––––– = –––––––– = Ds/Dt (1)
(t 2 - t 1) v Dt v
Bu erda c = n / v - moddaning konsentratsiyasi,
D ("delta" deb talaffuz qilinadi) - bu kattalikning o'zgarishi uchun umumiy qabul qilingan belgi.
Agar moddalar tenglamada turli koeffitsientlarga ega bo'lsa, ularning har biri uchun ushbu formula bo'yicha hisoblangan reaktsiya tezligi boshqacha bo'ladi. Masalan, 2 mol oltingugurt dioksidi 1 litrda 10 soniyada 1 mol kislorod bilan toʻliq reaksiyaga kirishdi:
2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3
Kislorod tezligi quyidagicha bo'ladi: y \u003d 1: (10 1) \u003d 0,1 mol / l s
Nordon gaz tezligi: y \u003d 2: (10 1) \u003d 0,2 mol / l s- buni yodlab olish va imtihonda gapirish shart emas, agar bu savol tug'ilsa, chalkashmaslik uchun misol keltiriladi.
Geterogen reaktsiyalar tezligi (qattiq moddalar ishtirokida) ko'pincha kontakt yuzalarining birlik maydoni uchun ifodalanadi:
Dn
y = –––––– (2)
DtS
Agar reaktivlar turli fazalarda bo'lsa, reaksiyalar geterogen deyiladi:
- qattiq boshqa qattiq, suyuq yoki gaz bilan,
- ikki aralashmaydigan suyuqlik
- gazli suyuqlik.
Xuddi shu fazadagi moddalar o'rtasida bir jinsli reaktsiyalar sodir bo'ladi:
- yaxshi aralashadigan suyuqliklar orasida,
- gazlar,
- eritmalardagi moddalar.
Kimyoviy reaksiyalar tezligiga ta'sir qiluvchi shartlar
1) Reaktsiya tezligi quyidagilarga bog'liq reaktivlarning tabiati. Oddiy qilib aytganda, turli moddalar har xil tezlikda reaksiyaga kirishadi. Masalan, rux xlorid kislotasi bilan kuchli reaksiyaga kirishadi, temir esa sekin reaksiyaga kirishadi.
2) Reaktsiya tezligi qanchalik katta bo'lsa, shuncha yuqori bo'ladi diqqat moddalar. Yuqori darajada suyultirilgan kislota bilan sinkning reaksiyaga kirishishi ancha uzoq davom etadi.
3) Reaksiya tezligi ortishi bilan sezilarli darajada oshadi harorat. Masalan, yoqilg'ini yoqish uchun uni yoqish, ya'ni haroratni oshirish kerak. Ko'pgina reaktsiyalar uchun haroratning 10 ° C ga oshishi tezlikning 2-4 marta oshishi bilan birga keladi.
4) Tezlik heterojen reaktsiyalar ortishi bilan ortadi reaktivlarning sirtlari. Buning uchun qattiq moddalar odatda eziladi. Masalan, temir va oltingugurt kukunlari qizdirilganda reaksiyaga kirishishi uchun temir mayda talaş shaklida bo'lishi kerak.
E'tibor bering, bu holda formula (1) nazarda tutilgan! Formula (2) maydon birligiga to'g'ri keladigan tezlikni ifodalaydi, shuning uchun u maydonga bog'liq bo'lishi mumkin emas.
5) Reaksiya tezligi katalizatorlar yoki inhibitorlar mavjudligiga bog'liq.
Katalizatorlar Kimyoviy reaktsiyalarni tezlashtiradigan, lekin o'zlari iste'mol qilinmaydigan moddalar. Bunga misol sifatida vodorod peroksidning katalizator - marganets (IV) oksidi qo'shilishi bilan tez parchalanishi mumkin:
2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2
Marganets (IV) oksidi pastki qismida qoladi va uni qayta ishlatish mumkin.
Inhibitorlar- reaktsiyani sekinlashtiradigan moddalar. Masalan, quvurlar va batareyalarning ishlash muddatini uzaytirish uchun suv isitish tizimiga korroziya inhibitörleri qo'shiladi. Avtomobillarda korroziya inhibitörleri tormoz suyuqligiga qo'shiladi.
Yana bir nechta misol.
Gazsimon tizimlar uchun kinetik reaksiya tenglamasini yozishda konsentratsiya (C) o'rniga reaktivlarning bosimi (P) yoziladi, chunki tizimdagi bosimning o'zgarishi konsentratsiyaning o'zgarishiga o'xshaydi. Tizimdagi bosimning oshishi tizim hajmining bir xil faktorga kamayishiga olib keladi, reagentlar kontsentratsiyasi esa hajm birligida xuddi shunday ortadi. Bosimning pasayishi bilan tizimning hajmi ortadi, birlik hajmdagi konsentratsiya esa mos ravishda kamayadi.
Misollar va muammolarni hal qilish.
1-misol
Birinchi reaksiya natijasida birlik hajmda vaqt birligida 9 g suv bug‘i, ikkinchi reaksiya natijasida 3,65 g vodorod xlorid hosil bo‘lgan bo‘lsa, qaysi reaksiya tezligi katta bo‘ladi?
Reaksiya tezligi birlik vaqt ichida birlik hajmda hosil bo'lgan moddaning mollari soni bilan o'lchanadi. Suvning molyar massasi Vodorod xloridning molyar massasi 
keyin birinchi reaksiya tezligi,
mol/l×s,
va ikkinchi reaksiya tezligi
bo'ladi 
mol/l.
Suv bug'ining hosil bo'lish tezligi kattaroqdir, chunki suv bug'ining hosil bo'lish mollari soni vodorod xlorid hosil bo'lishining mollari sonidan kattaroqdir.
2-misol
A va B moddalar orasidagi reaksiya tenglama bilan ifodalanadi: A + 2B®C. A moddaning dastlabki konsentratsiyasi 0,3 mol/l, B moddaniki esa 0,5 mol/l. Tezlik konstantasi 0,4 ga teng. A moddaning konsentratsiyasi 0,1 mol/l ga kamayganda ma’lum vaqtdan keyin reaksiya tezligini aniqlang.
A moddasining konsentratsiyasi 0,1 mol/l ga kamaydi. Shuning uchun, reaktsiya tenglamasiga asoslanib, B moddasining konsentratsiyasi 0,2 mol / l ga kamaydi, chunki B moddasi 2 koeffitsientga ega. Keyin A moddasining konsentratsiyasi bir muncha vaqt o'tgach 0,3-0,1 \u003d 0,2 mol / ga teng bo'ladi. l, va B konsentratsiyasi 0,5-0,2 \u003d 0,3 mol / l ni tashkil qiladi.
Reaktsiya tezligini aniqlang:
mol/l×s
3-misol
Reaksiya tezligi qanday o'zgaradi: NO konsentratsiyasi 3 marta oshsa? Massa ta'siri qonuniga ko'ra, reaktsiya tezligining ifodasini yozamiz:
.
NO kontsentratsiyasining 3 baravar oshishi bilan reaktsiya tezligi quyidagicha bo'ladi:
Reaksiya tezligi 9 barobar ortadi.
4-misol
Reaktsiya tezligi qanday o'zgarishini aniqlang 
agar siz tizimdagi bosimni 2 barobar oshirsangiz.
Tizimdagi bosimning 2 baravar oshishi tizim hajmining 2 baravar kamayishiga olib keladi, reaktivlarning kontsentratsiyasi esa 2 barobar ortadi.
Massalar ta'siri qonuniga ko'ra, biz dastlabki reaktsiya tezligini yozamiz 
va bosim ikki baravar oshirilganda:
, .
Reaksiya tezligi 8 barobar ortadi.
5-misol
A + 3B \u003d 2C tizimidagi A va B moddalarining dastlabki kontsentratsiyasini hisoblang, agar A moddalarining muvozanat konsentratsiyasi 0,1 mol / l, B moddalari 0,2 mol / l, C moddalari - 0,7 mol / l bo'lsa.
Reaksiyaga sarflangan A moddasining kontsentratsiyasini reaksiya tenglamasi bo‘yicha nisbatni topamiz:
1 mol/l A dan olingan 2 mol/l S,
0,7 mol/l C®x mol/l × A.
mol/l A.
Shunday qilib, A moddaning dastlabki konsentratsiyasi quyidagilarga teng:
0,1 + 0,35 = 0,45 mol / l.
Reaksiyada sarflangan B moddaning konsentratsiyasini toping.
Reaksiya tenglamasiga muvofiq nisbatni tuzamiz:
3 mol/l B dan olingan 2 mol/l S
0,7 mol/l C ® x mol/l B
x \u003d mol / l A.
U holda B moddasining dastlabki konsentratsiyasi quyidagilarga teng bo'ladi:
mol/l.
6-misol
40 0 S haroratda 0,5 mol/l A moddasi hosil bo’ldi.Harorat 80 0 S ga ko’tarilsa necha mol/l A hosil bo’ladi? Reaksiyaning harorat koeffitsienti 2 ga teng.
Van't-Xoff qoidasiga ko'ra, 80 0 S da reaktsiya tezligining ifodasini yozamiz:
.
Muammo ma'lumotlarini tenglamaga almashtirib, biz quyidagilarni olamiz:
80 0 S da 8 mol/l A moddasi hosil bo'ladi.
7-misol
Faollanish energiyasi 191 kJ/mol bo‘lgan reaksiya tezligi 330 dan 400 K gacha ko‘tarilganda tezlik konstantasining o‘zgarishini hisoblang.
Masalaning sharti uchun Arrenius tenglamasini yozamiz:
bu yerda R universal gaz konstantasi 8,32 J/k(K×mol) ga teng.
Tezlik konstantasining o'zgarishi qaerdan bo'ladi:
Nazorat vazifalari
61. Kimyoviy reaksiya tezligi
2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g)
reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentrasiyalarida =0,3 mol/l va =0,15 mol/l 1,2 10-3 mol/(l s) ni tashkil etdi. Reaksiya tezligi konstantasining qiymatini toping.
62. Undagi reaksiya tezligi 30 marta (= 2,5) ortishi uchun tizim haroratini necha darajaga oshirish kerak?
63. Tizimdagi karbon monoksit konsentratsiyasini necha marta oshirish kerak
2CO \u003d CO2 + C,
reaksiya tezligini 4 marta oshirish uchun?
64. NO2 hosil bo'lish reaksiya tezligi reaksiyaga ko'ra bo'lishi uchun bosimni necha marta oshirish kerak
1000 marta oshdi?
65. Reaksiya tenglamaga muvofiq davom etadi
2NO(g) + Cl2(g) = 2NOCl(g).
Reaksiya boshlanishidan oldin boshlang'ich moddalarning konsentratsiyasi: =0,4 mol/l; \u003d 0,3 mol / l. Azot oksidining yarmi reaksiyaga kirishishga ulgurgan vaqtda reaksiya tezligi dastlabkisiga nisbatan necha marta o‘zgaradi?
66. Harorat 40 ga ko'tarilganda, agar \u003d 3,2 bo'lsa, kimyoviy reaksiya tezligi konstantasi necha marta ortadi?
67. Bir jinsli sistemada sodir boʻladigan kimyoviy reaksiya tezligini tenglama boʻyicha ifodasini yozing.
va bu reaksiya tezligi necha marta oshishini aniqlang, agar:
a) konsentratsiya A 2 marta kamayadi;
b) konsentratsiya A 2 marta ortadi;
v) B ning konsentratsiyasi 2 marta ortadi;
d) ikkala moddaning konsentratsiyasi 2 marta ortadi.
68. Tizimdagi vodorod konsentratsiyasini necha marta oshirish kerak
N2 + 3H2= 2NH3,
reaksiya tezligini 100 marta oshirish uchun?
69. Reaksiya tezligining harorat koeffitsientini hisoblang, agar uning 100 C da tezlik konstantasi 0,0006, 150 C da 0,072 bo'lsa.
70. Azot oksidi (II) va xlor o'rtasidagi reaksiya tenglama bo'yicha boradi
2NO + Cl2= 2NOCl.
Reaktsiya tezligi ortishi bilan qanday o'zgaradi:
a) azot oksidi konsentratsiyasi 2 marta;
b) xlor kontsentratsiyasi 2 marta;
v) ikkala moddaning konsentratsiyasi 2 marta?
KIMYOVIY MUVOZANAT
Muammoni hal qilishga misollar
Kimyoviy muvozanat - bu to'g'ridan-to'g'ri va teskari kimyoviy reaktsiyalarning tezligi teng bo'lgan va reaktivlarning kontsentratsiyasi vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydigan tizimning shunday holati.
Kimyoviy muvozanatning miqdoriy xarakteristikasi muvozanat konstantasidir. Doimiy haroratdagi muvozanat konstantasi reaksiya mahsulotlarining muvozanat konsentrasiyalari mahsulotining ularning stexiometrik koeffitsientlari darajasida olingan boshlang'ich moddalarning muvozanat konsentrasiyalari mahsulotiga nisbatiga teng va doimiy qiymatdir.
Umumiy holatda bir jinsli reaksiya uchun mA+ nB« pC+qD
muvozanat konstantasi:
Bu tenglama teskari reaktsiya uchun massa ta'siri qonuni bilan ifodalanadi.
Tashqi sharoitlar o'zgarganda, kimyoviy muvozanatning siljishi sodir bo'ladi, bu boshlang'ich moddalar va reaktsiya mahsulotlarining muvozanat konsentratsiyasining o'zgarishida ifodalanadi. Muvozanatning siljish yo'nalishi Le Shatelye printsipi bilan belgilanadi: agar muvozanatdagi tizimga tashqi ta'sir ko'rsatilsa, u holda muvozanat tashqi ta'sirni zaiflashtiradigan tomonga siljiydi.
Kimyoviy muvozanat reaktivlar kontsentratsiyasi, harorat, bosimning o'zgarishi ta'sirida o'zgarishi mumkin.
Boshlang'ich moddalar kontsentratsiyasining ortishi bilan muvozanat Le Chatelier printsipiga muvofiq reaktsiya mahsulotlariga va mahsulotlar kontsentratsiyasining oshishi bilan boshlang'ich moddalarga o'tadi.
Haroratning o'zgarishi (uning oshishi) bilan muvozanat endotermik reaktsiyaga (D H > 0) o'tadi, bu issiqlikning yutilishi bilan davom etadi, ya'ni. oldinga siljish reaksiyasining tezligi ortadi va muvozanat reaksiya mahsulotlari tomon siljiydi. Ekzotermik reaksiya (D H > 0) sodir bo'lganda, haroratning oshishi bilan teskari reaksiya tezligi oshadi, bu issiqlikning yutilishini ta'minlaydi va muvozanat boshlang'ich moddalar tomon siljiydi.
Agar gaz holatidagi moddalar reaksiyada ishtirok etsa, bosimni o'zgartirish orqali kimyoviy muvozanatni o'zgartirish mumkin. Bosimning oshishi reaksiyaga kirishuvchi moddalar kontsentratsiyasining oshishiga teng. Bosim ortishi bilan muvozanat kamroq mol gazsimon moddalar bilan reaksiyaga, bosimning pasayishi bilan esa ko'p mol gazsimon moddalar bilan reaksiyaga siljiydi.
1-misol
Agar muvozanat konsentratsiyalari A = 0,1 mol / l, B = 0,2 mol / l, C = 0,7 mol / l bo'lsa, A + 3B - 2C bir jinsli sistemada A va B moddalarining dastlabki konsentratsiyasini hisoblang.
Ma'lumki, moddaning dastlabki kontsentratsiyasi muvozanat konsentratsiyasi va reaktsiyaga kirgan konsentratsiya yig'indisiga teng, ya'ni. munosabat bildirdi:
Topish uchun siz A moddasining qancha reaksiyaga kirishganini bilishingiz kerak.
Reaksiya tenglamasiga muvofiq nisbatni tuzib hisoblaymiz:
1 mol/l A dan olingan 2 mol/l S
0,7 mol/l C ––––––––x mol/l A,
x \u003d (0,7 × 1) / 2 \u003d 0,35 mol / l
B moddaning dastlabki kontsentratsiyasini hisoblaymiz:
Keling, nisbatni hisoblaylik:
3 mol/l B dan olingan 2 mol/l S
0,7 mol/l C ––––––––––––x mol/l B
x \u003d (0,7 × 3) / 2 \u003d 1,05 mol / l
U holda boshlang'ich konsentratsiya B ga teng bo'ladi:
2-misol.
A + B "C + D" tizimidagi moddalarning muvozanat konsentratsiyasini hisoblang, agar moddalarning dastlabki konsentratsiyasi: A \u003d 1 mol / l, B \u003d 5 mol / l bo'lsa. Muvozanat konstantasi 1 ga teng.
Faraz qilaylik, A moddaning muvozanat vaqtiga kelib, x mol reaksiyaga kirishdi. Reaksiya tenglamasiga asoslanib, muvozanat konsentratsiyasi quyidagicha bo'ladi:
;
chunki B moddaning reaktsiyasi tenglamasiga ko'ra, reaktsiya A moddaning reaktsiyasi kabi ko'p oldi.
Muvozanat konsentrasiyalarining qiymatlarini muvozanat konstantasiga almashtiramiz va x ni topamiz.
Keyin: 
3-misol
Tizimda muvozanat o'rnatildi: 2AB + B 2 “2AB; D H > 0.
Harorat pasayganda muvozanat qaysi tomonga siljiydi?
Bu to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya endotermik, ya'ni. issiqlikning yutilishi bilan ketadi, shuning uchun tizimdagi harorat pasayganda, Le Chatelier printsipiga muvofiq muvozanat chapga, ekzotermik bo'lgan teskari reaktsiyaga o'tadi.
4-misol.
A + B "AB" tizimining muvozanati quyidagi moddalar konsentratsiyasida o'rnatildi: C (A) \u003d C (B) \u003d C (AB) \u003d 0,01 mol / l. Muvozanat konstantasini va moddalarning dastlabki konsentrasiyalarini hisoblang. 72. Tizimda azot oksidi (II) va xlorning boshlang'ich konsentratsiyasi
2NO + Cl2 2NOCl
mos ravishda 0,5 mol/l va 0,2 mol/l. Muvozanatga erishilgunga qadar 20 ta azot oksidi (II) oksidi reaksiyaga kirishgan bo‘lsa, muvozanat konstantasini hisoblang.
73. Muayyan haroratda teskari kimyoviy reaktsiya reagentlarining muvozanat konsentratsiyasi
2A(g)+B(g) 2C(g)
[A]=0,04 mol/l, [B]=0,06 mol/l, [C]=0,02 mol/l edi. A va B moddalarning muvozanat konstantasini va boshlang‘ich konsentrasiyalarini hisoblang.
74. Muayyan haroratda tizimdagi muvozanat konsentratsiyalari
mos ravishda: = 0,04 mol/l, = 0,06 mol/l,
0,02 mol/l. Muvozanat konstantasini va boshlang'ich konstantasini hisoblang.
oltingugurt oksidi (IV) va kislorod konsentratsiyasi.
75. Tizim muvozanat holatida bo'lganda
ishtirok etgan moddalarning konsentratsiyasi: = 0,3 mol/l; = =0,9 mol/l; = 0,4 mol/l. Agar bosim 5 marta oshirilsa, to'g'ri va teskari reaksiyalarning tezligi qanday o'zgarishini hisoblang. Muvozanat qaysi tomonga siljiydi?
76. Qaytariladigan reaksiyaning muvozanat konstantasini hisoblang
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g),
agar muvozanat konsentratsiyasi \u003d 0,04 mol / l va moddalarning dastlabki konsentratsiyasi \u003d 1 mol / l, \u003d 0,8 mol / l bo'lsa.
77. Tizim muvozanati
CO + Cl2 COCl2,
reaksiyaga kirishuvchi moddalarning quyidagi konsentrasiyalarida aniqlandi: [CO] = = [Sl2] = = 0,001 mol/l. Muvozanat konstantasini va uglerod oksidi va xlorning dastlabki konsentrasiyalarini aniqlang.
78. Uglerod oksidi (II) va suv bug'ining dastlabki kontsentratsiyasi teng va 0,03 mol / l ni tashkil qiladi. Tizimdagi CO, H2O va H2 ning muvozanat konsentrasiyalarini hisoblang
CO + H2O CO2 + H2,
agar CO2 ning muvozanat konsentratsiyasi 0,01 mol / l ga teng bo'lsa. Muvozanat konstantasini hisoblang.
79. Tizimdagi vodorodning muvozanat konsentratsiyasini aniqlang
agar HJ ning dastlabki konsentratsiyasi 0,05 mol/l, muvozanat konstantasi K=0,02 bo'lsa.
80. Tizim muvozanat konstantasi
CO + H2O CO2 + H2
ma'lum haroratda 1. Agar CO va H2O ning boshlang'ich konsentratsiyasi har biri 1 mol/L bo'lsa, muvozanatdagi aralashmaning foiz tarkibini hisoblang.
