Reaksiya dərəcəsi müəyyən vaxt ərzində reaktivlərin konsentrasiyasının dəyişməsini göstərən dəyərdir. Onun ölçüsünü qiymətləndirmək üçün prosesin ilkin şərtlərini dəyişdirmək lazımdır.
Homojen qarşılıqlı əlaqə
Eyni məcmu formada olan bəzi birləşmələr arasında reaksiya sürəti alınan maddələrin həcmindən asılıdır. Riyazi nöqteyi-nəzərdən homojen prosesin sürəti ilə konsentrasiyanın vahid vaxtda dəyişməsi arasında əlaqəni ifadə etmək mümkündür.
Belə qarşılıqlı təsirə misal azot oksidinin (2) azot oksidinə (4) oksidləşməsidir.
Heterojen proseslər
Müxtəlif birləşmə vəziyyətlərində başlanğıc maddələr üçün reaksiya sürəti vahid vaxtda vahid sahəyə düşən başlanğıc reagentlərin mollarının sayı ilə xarakterizə olunur.
Heterojen qarşılıqlı təsirlər müxtəlif ümumi vəziyyətləri olan sistemlər üçün xarakterikdir.
Ümumiləşdirərək qeyd edirik ki, reaksiya sürəti ilkin reagentlərin (reaksiya məhsulları) mol sayının dəyişməsini nümayiş etdirir.vaxt müddəti, vahid interfeys və ya vahid həcm üzrə.
Konsentrasiya
Reaksiya sürətinə təsir edən əsas amilləri nəzərdən keçirək. Konsentrasiyadan başlayaq. Belə bir asılılıq kütləvi hərəkət qanunu ilə ifadə edilir. Qarşılıqlı təsir göstərən maddələrin konsentrasiyalarının onların stereokimyəvi əmsalları baxımından alınan hasili ilə reaksiyanın sürəti arasında düz mütənasib əlaqə vardır.
aA + bB=cC + dD tənliyini nəzərdən keçirək, burada A, B, C, D mayelər və ya qazlardır. Yuxarıdakı proses üçün kinetik tənlik hər qarşılıqlı təsir üçün öz dəyəri olan mütənasiblik əmsalı nəzərə alınmaqla yazıla bilər.
Sürətin artmasının əsas səbəbi kimi, vahid həcmdə reaksiya verən hissəciklərin toqquşmalarının sayında artım qeyd etmək olar.
Temperatur
Temperaturun reaksiya sürətinə təsirini nəzərdən keçirin. Homojen sistemlərdə baş verən proseslər yalnız hissəciklər toqquşduqda mümkündür. Lakin bütün toqquşmalar reaksiya məhsullarının əmələ gəlməsinə səbəb olmur. Yalnız hissəciklərin artan enerjisi olduğu halda. Reagentlər qızdırıldıqda hissəciklərin kinetik enerjisinin artması müşahidə olunur, aktiv molekulların sayı artır, buna görə də reaksiya sürətinin artması müşahidə olunur. Temperatur indeksi ilə proses sürəti arasındakı əlaqə Vant Hoff qaydası ilə müəyyən edilir: hər temperaturun 10°C artması proses sürətinin 2-4 dəfə artmasına səbəb olur.
Katalizator
Reaksiya sürətinə təsir edən amilləri nəzərə alaraq prosesin sürətini artıra bilən maddələrə, yəni katalizatorlara diqqət yetirək. Katalizatorun və reaktivlərin birləşmə vəziyyətindən asılı olaraq bir neçə kataliz növü fərqləndirilir:
- reaktivlərin və katalizatorun eyni birləşmə vəziyyətinə malik olduğu homojen forma;
- reaktivlər və katalizator eyni fazada olduqda heterojendir.
Nikel, platin, rodium, palladium qarşılıqlı təsirləri sürətləndirən maddələrə misal olaraq seçilə bilər.
İnhibitorlar reaksiyanı yavaşlatan maddələrdir.
Əlaqə sahəsi
Reaksiya sürətini başqa nə müəyyənləşdirir? Kimya bir neçə bölməyə bölünür, onların hər biri müəyyən proseslərin və hadisələrin nəzərdən keçirilməsi ilə məşğul olur. Fiziki kimya kursu təmas sahəsi ilə prosesin sürəti arasındakı əlaqəni araşdırır.
Reagentlərin təmas sahəsini artırmaq üçün müəyyən ölçüdə əzilir. Ən sürətli qarşılıqlı təsir məhlullarda baş verir, buna görə də bir çox reaksiyalar sulu mühitdə aparılır.
Batı maddələri üyüdərkən ölçüyə əməl edilməlidir. Məsələn, pirit (dəmir sulfit) toza çevrildikdə, onun hissəcikləri sobada sinterlənir ki, bu da bu birləşmənin oksidləşmə prosesinin sürətinə mənfi təsir göstərir və kükürd dioksidin məhsuldarlığı azalır.
Reagentlər
Hansı reagentlərin qarşılıqlı təsirindən asılı olaraq reaksiya sürətini necə təyin edəcəyimizi anlamağa çalışaq? Məsələn, Beketov elektrokimyəvi seriyasında hidrogendən əvvəl yerləşən aktiv metallar turşu məhlulları ilə qarşılıqlı təsir göstərə bilir, H2-dən sonra olanlar isə belə qabiliyyətə malik deyillər. Bu fenomenin səbəbi metalların müxtəlif kimyəvi aktivliyindədir.
Təzyiq
Reaksiya sürəti bu dəyərlə necə əlaqəlidir? Kimya fizika ilə sıx bağlı olan bir elmdir, ona görə də asılılıq düz mütənasibdir, qaz qanunları ilə tənzimlənir. Kəmiyyətlər arasında birbaşa əlaqə var. Kimyəvi reaksiyanın sürətini hansı qanunla müəyyən etdiyini başa düşmək üçün aqreqasiya vəziyyətini və reagentlərin konsentrasiyasını bilmək lazımdır.
Kimyada sürət növləri
Ani və orta dəyərləri ayırmaq adətdir. Kimyəvi qarşılıqlı təsirin orta sürəti müəyyən müddət ərzində reaktivlərin konsentrasiyalarındakı fərq kimi müəyyən edilir.
Alınan dəyər konsentrasiya azaldıqda mənfi, qarşılıqlı təsir məhsullarının konsentrasiyası artdıqda müsbətdir.
Əsl (ani) dəyər müəyyən zaman vahidində belə nisbətdir.
SI sistemində kimyəvi prosesin sürəti [mol×m-3×s-1] ilə ifadə edilir..
Kimyada problemlər
Sürətin müəyyən edilməsi ilə bağlı bəzi problemlərin nümunələrinə baxaq.
Nümunə 1. Inxlor və hidrogen bir qabda qarışdırılır, sonra qarışıq qızdırılır. 5 saniyədən sonra hidrogen xlorid konsentrasiyası 0,05 mol/dm3 dəyər qazandı. Hidrogen xloridin orta əmələ gəlməsi sürətini hesablayın (mol/dm3 s).
Qarşılıqlı təsirdən 5 saniyə sonra hidrogen xlorid konsentrasiyasının dəyişməsini son konsentrasiyadan ilkin dəyəri çıxmaqla müəyyən etmək lazımdır:
C(HCl)=c2 - c1=0.05 - 0=0.05 mol/dm3.
Hidrogen xloridin orta əmələ gəlməsi sürətini hesablayın:
V=0,05/5=0,010 mol/dm3 ×s.
Misal 2. Həcmi 3 dm3 olan qabda aşağıdakı proses baş verir:
C2H2 + 2H2=C2 H6.
Hidrogenin ilkin kütləsi 1 q-dır. Qarşılıqlı təsir başlanandan iki saniyə sonra hidrogenin kütləsi 0,4 q dəyər qazanmışdır. Etan istehsalının orta sürətini hesablayın (mol/dm 3×s).
Reaksiyaya girən hidrogenin kütləsi ilkin dəyərlə son ədəd arasındakı fərq kimi müəyyən edilir. 1 - 0,4=0,6 (q) təşkil edir. Hidrogenin mol sayını müəyyən etmək üçün onu verilmiş qazın molyar kütləsinə bölmək lazımdır: n \u003d 0,6/2 \u003d 0,3 mol. Tənliyə əsasən, 2 mol hidrogendən 1 mol etan əmələ gəlir, buna görə də 0,3 mol H2-dən 0,15 mol etan alırıq.
Nəticədə karbohidrogenin konsentrasiyasını təyin edin, 0,05 mol/dm3 alırıq. Sonra onun əmələ gəlməsinin orta sürətini hesablaya bilərsiniz:=0,025 mol/dm3 ×s.
Nəticə
Kimyəvi qarşılıqlı təsirin sürətinə müxtəlif amillər təsir edir: reaksiya verən maddələrin təbiəti (aktivləşmə enerjisi), onların konsentrasiyası, katalizatorun olması, üyüdülmə dərəcəsi, təzyiq, şüalanma növü.
XIX əsrin ikinci yarısında professor N. N. Beketov ilkin reagentlərin kütlələri ilə prosesin müddəti arasında əlaqənin olduğunu irəli sürdü. Bu fərziyyə 1867-ci ildə Norveç kimyaçıları: P. Vayc və K. Quldberq tərəfindən yaradılmış kütləvi hərəkət qanununda təsdiq edilmişdir.
Fiziki kimya müxtəlif proseslərin mexanizmini və sürətini öyrənir. Bir mərhələdə baş verən ən sadə proseslərə monomolekulyar proseslər deyilir. Mürəkkəb qarşılıqlı təsirlər bir neçə elementar ardıcıl qarşılıqlı əlaqəni əhatə edir, buna görə də hər mərhələ ayrıca nəzərdən keçirilir.
Minimum enerji xərcləri ilə reaksiya məhsullarının maksimum məhsuldarlığını əldə etmək üçün prosesin gedişatına təsir edən əsas amilləri nəzərə almaq vacibdir.
Məsələn, suyun sadə maddələrə parçalanması prosesini sürətləndirmək üçün katalizator lazımdır, onun rolunu manqan oksidi (4) yerinə yetirir.
Reagentlərin seçimi, optimal təzyiq və temperaturun seçilməsi, reagentlərin konsentrasiyası ilə bağlı bütün nüanslar kimyəvi kinetikada nəzərə alınır.
