Sistemler. Ancak bu de?er, reaksiyonun ger?ek olas?l???n? yans?tmaz, onun h?z ve mekanizma.

Bir kimyasal reaksiyonun tam bir temsili i?in, uygulanmas? s?ras?nda hangi zamansal kal?plar?n var oldu?u hakk?nda bilgi sahibi olunmal?d?r, yani. kimyasal reaksiyon h?z? ve ayr?nt?l? mekanizmas?. Reaksiyon ?al??malar?n?n h?z? ve mekanizmas? kimyasal kinetik kimyasal s?re? bilimi.

Kimyasal kinetik a??s?ndan reaksiyonlar s?n?fland?r?labilir basit ve karma??k hale.

basit reaksiyonlar- ara bile?iklerin olu?umu olmadan meydana gelen s?re?ler. Kat?lan par?ac?klar?n say?s?na g?re, ayr?l?rlar. monomolek?ler, bimolek?ler, trimolek?ler. 3'ten fazla par?ac???n ?arp??mas? olas? de?ildir, bu nedenle trimolek?ler reaksiyonlar olduk?a nadirdir ve d?rt molek?ler olanlar bilinmemektedir. karma??k reaksiyonlar- birka? temel reaksiyondan olu?an s?re?ler.

Herhangi bir s?re?, belirli bir zaman diliminde meydana gelen de?i?ikliklerle belirlenebilen do?al h?z?yla ilerler. orta kimyasal reaksiyon h?z? bir maddenin miktar?ndaki de?i?iklik olarak ifade edilir n birim hacim ba??na t?ketilen veya al?nan madde V birim zamanda t.

y = ± dn/ dt· V

Madde t?ketilirse, birikirse "-" i?aretini koyar?z - "+"

Sabit hacimde:

y = ± DC/ dt,

Reaksiyon h?z? birimi mol/l s

Genel olarak y sabit bir de?erdir ve reaksiyonda hangi maddeyi takip etti?imize ba?l? de?ildir.

Reaktifin veya ?r?n?n konsantrasyonunun reaksiyon s?resine ba??ml?l??? ?u ?ekilde sunulur: kinetik e?ri, ?una benziyor:

Yukar?daki ifadeler a?a??daki ifadeye d?n??t?r?l?rse, deneysel verilerden y'yi hesaplamak daha uygundur:

Aktif k?tleler yasas?. Tepkimenin mertebesi ve h?z sabiti

ifadelerden biri kitle eylemi yasas? kula?a ??yle geliyor: Bir temel homojen kimyasal reaksiyonun h?z?, reaktanlar?n konsantrasyonlar?n?n ?r?n? ile do?ru orant?l?d?r.

?ncelenen s?re? ?u ?ekilde temsil edilirse:

a A + b B = ?r?nler

o zaman bir kimyasal reaksiyonun h?z? ifade edilebilir kinetik denklem:

u = k [A] a [B] b veya

u = k C a A C b B

Burada [ A] ve [B] (CA veCB) - reaktiflerin konsantrasyonu,

bir veb basit bir reaksiyonun stokiyometrik katsay?lar?d?r,

k reaksiyon h?z? sabitidir.

Miktar?n kimyasal anlam? k- bu h?z reaksiyonu tek konsantrasyonlarda. Yani, A ve B maddelerinin konsantrasyonlar? 1'e e?itse, o zaman y = k.

Karma??k kimyasal i?lemlerde katsay?lar?n dikkate al?nmas? gerekir. bir veb stokiyometrik olanlarla e?le?mez.

Kitle eylemi yasas? bir dizi ko?ul alt?nda yerine getirilir:

• Reaksiyon termal olarak aktive edilir, yani. termal hareket enerjisi.
• Reaktiflerin konsantrasyonu e?it olarak da??t?l?r.
• ??lem s?ras?nda ortam?n ?zellikleri ve ko?ullar? de?i?mez.
• ?evre ?zellikleri etkilememelidir k.

Karma??k s?re?ler i?in kitle eylemi yasas? uygulanamaz. Bu, karma??k bir s?recin birka? temel a?amadan olu?mas? ve h?z?n?n t?m a?amalar?n toplam h?z?yla de?il, yaln?zca en yava? a?amalardan biri taraf?ndan belirlenece?i ger?e?iyle a??klanabilir. s?n?rlay?c?.

Her reaksiyonun kendi emir. Belirlemek ?zel (k?smi) sipari? reaktif taraf?ndan ve genel (tam) sipari?. ?rne?in, bir i?lem i?in kimyasal reaksiyon h?z? ifadesinde

a A + b B = ?r?nler

y = k·[ A] a·[ B] b

a– reaktife g?re sipari? ANCAK

b — reaktife g?re sipari? AT

Genel sipari? a + b = n

??in basit s?re?ler reaksiyon s?ras?, reaksiyona giren par?ac?klar?n say?s?n? g?sterir (stoikiometrik katsay?larla ?ak???r) ve tamsay? de?erleri al?r. ??in karma??k s?re?ler reaksiyonun s?ras?, stokiyometrik katsay?larla ?rt??mez ve herhangi biri olabilir.

Bir kimyasal reaksiyonun y h?z?n? etkileyen fakt?rleri belirleyelim.

1. Reaksiyon h?z?n?n reaktanlar?n konsantrasyonuna ba??ml?l???

   kitle eylemi yasas? taraf?ndan belirlenir: y = k[ A] a·[ B] b

A??k?as?, artan reaktan konsantrasyonlar? ile y artar, ??nk? kimyasal s?rece kat?lan maddeler aras?ndaki ?arp??ma say?s? artar. Ayr?ca, reaksiyonun s?ras?n? dikkate almak ?nemlidir: e?er n=1 baz? reaktifler i?in oran?, bu maddenin konsantrasyonu ile do?ru orant?l?d?r. E?er herhangi bir reaktif i?in n=2, daha sonra konsantrasyonunun iki kat?na ??kar?lmas?, reaksiyon h?z?nda 2 2 \u003d 4 kat art??a yol a?acak ve konsantrasyonu 3 kat art?rmak, reaksiyonu 3 2 \u003d 9 kat h?zland?racakt?r.

Kimyasal d?n???mlerin mekanizmalar? ve h?zlar? kimyasal kinetik ile incelenir. Kimyasal i?lemler zaman i?inde farkl? oranlarda ilerler. Baz?lar? hemen, neredeyse an?nda ger?ekle?irken, di?erlerinin ger?ekle?mesi ?ok uzun zaman al?r.

H?z reaksiyonu- birim hacim ba??na reaktiflerin t?ketilme h?z? (konsantrasyonlar? azal?r) veya reaksiyon ?r?nlerinin olu?ma h?z?.

Bir kimyasal reaksiyonun h?z?n? etkileyebilecek fakt?rler

A?a??daki fakt?rler bir kimyasal etkile?imin ne kadar h?zl? ger?ekle?ti?ini etkileyebilir:

• maddelerin konsantrasyonu;
• reaktiflerin do?as?;
• s?cakl?k;
• bir kataliz?r?n varl???;
• bas?n? (gaz halindeki bir ortamdaki reaksiyonlar i?in).

B?ylece, bir kimyasal s?recin seyri i?in belirli ko?ullar? de?i?tirerek, s?recin ne kadar h?zl? ilerleyece?ini etkilemek m?mk?nd?r.

Kimyasal etkile?im s?recinde, reaksiyona giren maddelerin par?ac?klar? birbirleriyle ?arp???r. Bu t?r ?ak??malar?n say?s?, reaksiyona giren kar???m?n hacmindeki madde par?ac?klar?n?n say?s? ile orant?l?d?r ve dolay?s?yla reaktiflerin molar konsantrasyonlar? ile orant?l?d?r.

Hareket eden k?tleler yasas? reaksiyon h?z?n?n reaksiyona giren maddelerin molar konsantrasyonlar?na ba??ml?l???n? a??klar.

Temel bir reaksiyon i?in (A + B -> ...), bu yasa a?a??daki form?lle ifade edilir:

y \u003d k ?С A ?С B,

burada k h?z sabitidir; C A ve C B, A ve B reaktanlar?n?n molar konsantrasyonlar?d?r.

Reaksiyona giren maddelerden biri kat? haldeyse, etkile?im aray?zde meydana gelir ve bu nedenle kat? maddenin konsantrasyonu, hareket eden k?tlelerin kinetik yasas?n?n denklemine dahil edilmez. H?z sabitinin fiziksel anlam?n? anlamak i?in, C, A ve C B'yi 1'e e?it almak gerekir. O zaman h?z sabitinin, birli?e e?it reaktif konsantrasyonlar?nda reaksiyon h?z?na e?it oldu?u anla??l?r.

Reaktiflerin do?as?

Etkile?im s?recinde reaksiyona giren maddelerin kimyasal ba?lar? yok edildi?inden ve reaksiyon ?r?nlerinin yeni ba?lar? olu?tu?undan, bile?iklerin reaksiyonuna kat?lan ba?lar?n do?as? ve reaksiyona giren maddelerin molek?llerinin yap?s? bir rol oynayacakt?r. ?nemli rol.

Reaktiflerin temas etti?i y?zey alan?

Kat? reaktiflerin y?zey temas alan? gibi bir ?zellik, bazen olduk?a ?nemli ?l??de reaksiyonun seyrini etkiler. Bir kat?y? ???tmek, reaktiflerin temas y?zey alan?n? art?rman?za ve dolay?s?yla s?reci h?zland?rman?za olanak tan?r. ??z?nen maddelerin temas alan?, maddenin ??z?nmesiyle kolayca artar.

reaksiyon s?cakl???

S?cakl?k artt?k?a, ?arp??an par?ac?klar?n enerjisi artacakt?r, s?cakl?ktaki bir art??la kimyasal s?recin kendisinin h?zlanaca?? a??kt?r. S?cakl?ktaki bir art???n maddelerin etkile?im s?recini nas?l etkiledi?ine dair a??k bir ?rnek, tabloda verilen veriler olarak kabul edilebilir.

Tablo 1. S?cakl?k de?i?iminin su olu?um h?z?na etkisi (О 2 +2Н 2 ->2Н 2 О)

S?cakl???n maddelerin etkile?im oran?n? nas?l etkileyebilece?inin nicel bir a??klamas? i?in van't Hoff kural? kullan?l?r. Van't Hoff'un kural?, s?cakl?k 10 derece y?kseldi?inde 2-4 kat h?zlanma olmas?d?r.

Van't Hoff kural?n? a??klayan matematiksel form?l a?a??daki gibidir:

Burada g, kimyasal reaksiyon h?z?n?n s?cakl?k katsay?s?d?r (g = 2-4).

Ancak Arrhenius denklemi, h?z sabitinin s?cakl??a ba??ml?l???n? ?ok daha do?ru bir ?ekilde tan?mlar:

R'nin evrensel gaz sabiti oldu?u yerde, A reaksiyon tipine g?re belirlenen bir fakt?rd?r, E, A aktivasyon enerjisidir.

Aktivasyon enerjisi, bir kimyasal d?n???m?n ger?ekle?mesi i?in bir molek?l?n kazanmas? gereken enerjidir. Yani, ba?lar? yeniden da??tmak i?in reaksiyon hacminde ?arp??an molek?ller taraf?ndan a??lmas? gereken bir t?r enerji bariyeridir.

Aktivasyon enerjisi d?? etkenlere de?il, maddenin do?as?na ba?l?d?r. Aktivasyon enerjisinin 40 - 50 kJ/mol'e kadar olan de?eri, maddelerin birbirleriyle olduk?a aktif bir ?ekilde reaksiyona girmesini sa?lar. Aktivasyon enerjisi 120 kJ/mol'? a?arsa, o zaman maddeler (normal s?cakl?klarda) ?ok yava? reaksiyona girer. S?cakl?ktaki bir de?i?iklik, aktif molek?llerin, yani aktivasyon enerjisinden daha b?y?k bir enerjiye ula?an ve dolay?s?yla kimyasal d?n???m yapabilen molek?llerin say?s?nda bir de?i?ikli?e yol a?ar.

Kataliz?r eylemi

Kataliz?r, bir s?reci h?zland?rabilen ancak ?r?nlerinin bir par?as? olmayan bir maddedir. Kataliz (kimyasal d?n???m?n seyrinin h?zlanmas?) · homojen, · heterojen olarak ikiye ayr?l?r. Reaktanlar ve kataliz?r ayn? k?melenme durumundaysa, katalize homojen, farkl? durumlardaysa heterojen denir. Kataliz?rlerin etki mekanizmalar? ?e?itlidir ve olduk?a karma??kt?r. Ek olarak, kataliz?rlerin, eylem se?icili?i ile karakterize edildi?ine dikkat edilmelidir. Yani, bir reaksiyonu h?zland?ran ayn? kataliz?r, di?erinin h?z?n? hi?bir ?ekilde de?i?tiremez.

Bask? yapmak

D?n???me gaz halindeki maddeler kat?l?yorsa, i?lemin h?z? sistemdeki bas?n?taki bir de?i?iklikten etkilenecektir. . Bu olur ??nk? gaz halindeki reaktanlar i?in, bas?n?taki bir de?i?iklik, konsantrasyonda bir de?i?ikli?e yol a?ar.

Kimyasal reaksiyon h?z?n?n deneysel olarak belirlenmesi

Birim zamanda reaksiyona giren maddelerin veya ?r?nlerin konsantrasyonunun nas?l de?i?ti?ine dair veriler elde edilerek kimyasal d?n???m?n h?z?n? deneysel olarak belirlemek m?mk?nd?r. Bu t?r verileri elde etme y?ntemleri a?a??dakilere ayr?lm??t?r:

• kimyasal,
• fiziksel ve kimyasal.

Kimyasal y?ntemler olduk?a basit, uygun maliyetli ve do?rudur. Onlar?n yard?m? ile h?z, bir maddenin veya ?r?nlerin konsantrasyonunun veya miktar?n?n do?rudan ?l??lmesiyle belirlenir. Yava? bir reaksiyon durumunda, reaktifin nas?l t?ketildi?ini izlemek i?in numuneler al?n?r. Bundan sonra numunedeki reaktifin i?eri?i belirlenir. D?zenli aral?klarla ?rnekleme yaparak, etkile?im s?ras?nda bir maddenin miktar?ndaki de?i?im hakk?nda veri elde etmek m?mk?nd?r. En s?k kullan?lan analiz t?rleri titrimetri ve gravimetridir.

Reaksiyon h?zl? bir ?ekilde devam ederse, numune almak i?in durdurulmas? gerekir. Bu so?utma ile yap?labilir. kataliz?r?n aniden ??kar?lmas?, reaktiflerden birini seyreltmek veya reaktif olmayan bir duruma aktarmak da m?mk?nd?r.

Modern deneysel kinetikte fizikokimyasal analiz y?ntemleri, kimyasal olanlardan daha s?k kullan?l?r. Onlar?n yard?m?yla, madde konsantrasyonlar?ndaki de?i?imi ger?ek zamanl? olarak g?zlemleyebilirsiniz. Reaksiyonu durdurmaya ve numune almaya gerek yoktur.

Fiziko-kimyasal y?ntemler, sistemdeki belirli bir bile?i?in nicel i?eri?ine ba?l? olan ve zamanla de?i?en fiziksel bir ?zelli?in ?l??lmesine dayan?r. ?rne?in, reaksiyonda gazlar varsa, bas?n? b?yle bir ?zellik olabilir. Maddelerin elektriksel iletkenli?i, k?r?lma indisi ve absorpsiyon spektrumlar? da ?l??l?r.

kinetik- kimyasal reaksiyonlar?n oranlar?n?n bilimi.

Bir kimyasal reaksiyonun h?z?- birim hacim ba??na (homojen) veya birim y?zey ba??na (heterojen) birim zamanda meydana gelen temel kimyasal etkile?im eylemlerinin say?s?.

Ger?ek reaksiyon h?z?:

Homojen, heterojen reaksiyonlar i?in:

1) reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonu;

2) s?cakl?k;

3) kataliz?r;

4) ?nleyici.

Sadece heterojen i?in:

1) aray?ze reaktan besleme h?z?;

2) y?zey alan?.

Ana fakt?r, reaksiyona giren maddelerin do?as?d?r - reaktan molek?llerdeki atomlar aras?ndaki ba??n do?as?.

NO 2 - nitrik oksit (IV) - tilki kuyru?u, CO - karbon monoksit, karbon monoksit.

Oksijen ile oksitlenirlerse, ilk durumda reaksiyon an?nda ilerler, kab?n t?pas?n? a?maya de?er, ikinci durumda reaksiyon zamanla uzar.

Reaktanlar?n konsantrasyonu a?a??da tart???lacakt?r.

Mavi opalesans, k?k?rt?n ??kelme an?n? g?sterir, konsantrasyon ne kadar y?ksek olursa, oran da o kadar y?ksek olur.

Pirin?. on

Na 2 S 2 O 3 konsantrasyonu ne kadar b?y?k olursa, reaksiyon o kadar az zaman al?r. Grafik (?ekil 10) do?rudan orant?l? bir ili?kiyi g?stermektedir. Reaksiyon h?z?n?n, reaktanlar?n konsantrasyonuna nicel ba??ml?l???, MMA (k?tle etkisi yasas?) ile ifade edilir: kimyasal reaksiyonun h?z?, reaktanlar?n konsantrasyonlar?n?n ?arp?m? ile do?ru orant?l?d?r.

Yani, temel kinetik yasas? deneysel olarak olu?turulmu? bir yasad?r: reaksiyon h?z?, reaktanlar?n konsantrasyonu ile orant?l?d?r, ?rne?in: (yani reaksiyon i?in)

Bu reaksiyon i?in H2 + J2 = 2HJ - h?z, maddelerin herhangi birinin konsantrasyonundaki bir de?i?iklik olarak ifade edilebilir. Reaksiyon soldan sa?a do?ru ilerlerse H2 ve J2 konsantrasyonu azalacak, reaksiyon s?ras?nda HJ konsantrasyonu artacakt?r. Anl?k reaksiyon h?z? i?in a?a??daki ifadeyi yazabilirsiniz:

k??eli parantezler konsantrasyonu g?sterir.

fiziksel anlam k– molek?ller s?rekli hareket halindedir, ?arp???r, da??l?r, kab?n duvarlar?na ?arpar. HJ olu?umunun kimyasal reaksiyonunun ger?ekle?mesi i?in H2 ve J2 molek?llerinin ?arp??mas? gerekir. Bu t?r ?arp??malar?n say?s? daha b?y?k olacak, hacimde daha fazla H 2 ve J 2 molek?l? bulunacak, yani [Н 2 ] ve . Ancak molek?ller farkl? h?zlarda hareket eder ve ?arp??an iki molek?l?n toplam kinetik enerjisi farkl? olacakt?r. En h?zl? H 2 ve J 2 molek?lleri ?arp???rsa, enerjileri o kadar y?ksek olabilir ki, molek?ller iyot ve hidrojen atomlar?na ayr?l?r, bunlar birbirinden ayr?l?r ve daha sonra di?er H 2 + J 2 molek?lleri ile etkile?ime girer. > 2H+2J, sonra H + J2 > HJ + J. ?arp??an molek?llerin enerjisi daha az, ancak H - H ve J - J ba?lar?n? zay?flatacak kadar b?y?kse, hidrojen iyot olu?um reaksiyonu ger?ekle?ir:

?arp??an molek?llerin ?o?u i?in enerji, H2 ve J2'deki ba?lar? zay?flatmak i?in gerekenden daha azd?r. Bu t?r molek?ller "sessizce" ?arp???r ve ayn? zamanda "sessizce" da??l?rlar, H2 ve J2 olduklar? gibi kal?rlar. Bu nedenle, ?arp??malar?n t?m? de?il, yaln?zca bir k?sm? kimyasal reaksiyona yol a?ar. Orant?l?l?k katsay?s? (k), [H 2 ] = = 1 mol konsantrasyonlar?nda reaksiyona yol a?an etkili ?arp??malar?n say?s?n? g?sterir. De?er k–sabit h?z. H?z nas?l sabit olabilir? Evet, d?zg?n do?rusal hareketin h?z?na, v?cudun herhangi bir zaman periyodundaki hareketinin bu aral???n de?erine oran?na e?it bir sabit vekt?r miktar? denir. Ama molek?ller rastgele hareket ediyor, ?yleyse h?z nas?l sabit olabilir? Ancak sabit bir h?z yaln?zca sabit bir s?cakl?kta olabilir. S?cakl?k artt?k?a, ?arp??malar? bir reaksiyona yol a?an h?zl? molek?llerin oran? artar, yani h?z sabiti artar. Ancak h?z sabitindeki art?? s?n?rs?z de?ildir. Belirli bir s?cakl?kta, molek?llerin enerjisi o kadar b?y?k olacakt?r ki, neredeyse t?m reaktant ?arp??malar? etkili olacakt?r. ?ki h?zl? molek?l ?arp??t???nda, ters bir reaksiyon meydana gelir.

H2 ve J2'den 2HJ olu?um ve ayr??ma oranlar?n?n e?it olaca?? bir an gelecek, ancak bu zaten bir kimyasal dengedir. Reaksiyon h?z?n?n reaktanlar?n konsantrasyonuna ba??ml?l???, bir sodyum tiyos?lfat sol?syonunun bir s?lf?rik asit sol?syonu ile etkile?iminin geleneksel reaksiyonu kullan?larak izlenebilir.

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3, (1)

H 2 S 2 O 3 \u003d Sv + H 2 O + SO 2 ^. (2)

Reaksiyon (1) neredeyse an?nda ilerler. Reaksiyon h?z? (2), sabit bir s?cakl?kta reaktant H2S2O3 konsantrasyonuna ba?l?d?r. G?zlemledi?imiz bu reaksiyondur - bu durumda, oran, ??zeltilerin d?k?lmesinin ba?lang?c?ndan opakl???n g?r?n?m?ne kadar ge?en s?re ile ?l??l?r. Makalede L.M. Kuznetsova sodyum tiyos?lfat?n hidroklorik asit ile etkile?iminin reaksiyonu anlat?lm??t?r. ??zeltiler bo?ald???nda opalesans (bulan?kl?k) meydana geldi?ini yaz?yor. Ancak L. M. Kuznetsova'n?n bu ifadesi yanl??t?r, ??nk? opakl?k ve bulan?kl?k farkl? ?eylerdir. Opalescence (opal ve Latince'den asil- zay?f eylem anlam?na gelen son ek) - optik homojen olmamalar? nedeniyle bulan?k ortam taraf?ndan ???k sa??lmas?. ???k sa??lmas?- ortamda yay?lan ???k ???nlar?n?n orijinal y?nden her y?ne sapmas?. Kolloidal par?ac?klar ????? da??tabilir (Tyndall-Faraday etkisi) - bu, kolloidal ??zeltinin opakl???n?, hafif bulan?kl???n? a??klar. Bu deneyi yaparken, mavi opakl??? ve ard?ndan kolloidal k?k?rt s?spansiyonunun p?ht?la?mas?n? hesaba katmak gerekir. S?spansiyonun ayn? yo?unlu?u, yukar?dan ??zelti tabakas? boyunca g?zlemlenen herhangi bir desenin (?rne?in, kab?n alt?ndaki ?zgara) g?r?n?r ?ekilde kaybolmas?yla not edilir. Zaman, bo?altma an?ndan itibaren bir kronometre ile say?l?r.

??z?mler Na 2 S 2 O 3 x 5H 2 O ve H 2 SO 4.

?lki, 0,3 M konsantrasyona tekab?l eden 100 ml H2O i?inde 7,5 g tuzun ??z?lmesiyle haz?rlan?r. Ayn? konsantrasyonda bir H2S04 ??zeltisi haz?rlamak i?in 1.8 ml H2S04 (k) ?l?mek gerekir, ? = = 1.84 g / cm3 ve 120 ml H 2 O i?inde ??z?n. Haz?rlanan Na 2 S 2 O 3 ??zeltisini ?? barda?a d?k?n: ilk - 60 ml, ikinci - 30 ml, ???nc? - 10 ml. ?kinci barda?a 30 ml dam?t?lm?? H 2 O ve ???nc? barda?a 50 ml ekleyin. B?ylece, her ?? bardakta da 60 ml s?v? olacakt?r, ancak ilkinde tuz konsantrasyonu ?artl? olarak = 1, ikinci - 1/2 ve ???nc? - 1/6'd?r. ??zeltiler haz?rland?ktan sonra, 60 ml H2S04 ??zeltisini tuz ??zeltisi olan birinci barda?a d?k?n ve kronometreyi a??n vs. Na 2 S 2 O 3 ??zeltisinin seyreltilmesi ile reaksiyon h?z?n?n d??t???n? g?z ?n?nde bulundurarak, zamanla ters orant?l? bir de?er olarak belirlenebilir v= bir/? ve apsis ?zerindeki konsantrasyonu ve ordinat ?zerindeki reaksiyon h?z?n? ?izerek bir grafik olu?turun. Bu sonu?tan - reaksiyon h?z?, maddelerin konsantrasyonuna ba?l?d?r. Elde edilen veriler Tablo 3'te listelenmi?tir. Bu deney, b?retler kullan?larak ger?ekle?tirilebilir, ancak bu, sanat??n?n ?ok fazla pratik yapmas?n? gerektirir, ??nk? program bazen yanl?? olabilir.

Tablo 3

H?z ve tepki s?resi

Guldberg-Waage yasas? onayland? - kimya profes?r? Gulderg ve gen? bilim adam? Waage).

Bir sonraki fakt?r? d???n?n - s?cakl?k.

S?cakl?k artt?k?a, ?o?u kimyasal reaksiyonun h?z? artar. Bu ba??ml?l?k van't Hoff kural?yla a??klan?r: "S?cakl?k her 10 °C'de bir y?kseldi?inde, kimyasal reaksiyonlar?n h?z? 2-4 kat artar."

nerede ? – 10 ° C s?cakl?ktaki bir art??la reaksiyon h?z?n?n ka? kat artt???n? g?steren s?cakl?k katsay?s?;

v 1 - s?cakl?kta reaksiyon h?z? t1 ;

v 2 - s?cakl?kta reaksiyon h?z? t2.

?rne?in, 50 °C'deki reaksiyon iki dakika i?inde ilerler, s?cakl?k katsay?s? e?er 70 °C'de i?lem ne kadar s?rede biter? ? = 2?

1 = 120 sn = 2 dk; 1 = 50 °С; t2 = 70 °C

S?cakl?ktaki hafif bir art?? bile, aktif molek?ler ?arp??malar?n reaksiyon h?z?nda keskin bir art??a neden olur. Aktivasyon teorisine g?re, yaln?zca enerjisi molek?llerin ortalama enerjisinden belirli bir de?erden daha b?y?k olan s?rece sadece bu molek?ller kat?l?r. Bu fazla enerji aktivasyon enerjisidir. Fiziksel anlam?, molek?llerin aktif ?arp??mas? (y?r?ngelerin yeniden d?zenlenmesi) i?in gerekli olan enerjidir. Aktif par?ac?klar?n say?s? ve dolay?s?yla reaksiyon h?z?, h?z sabitinin s?cakl??a ba??ml?l???n? yans?tan Arrhenius denklemine g?re ?stel bir yasaya g?re s?cakl?kla artar.

nerede ANCAK - Arrhenius orant?l?l?k fakt?r?;

k– Boltzmann sabiti;

EA - aktivasyon enerjisi;

R- Gaz sabiti;

T- s?cakl?k.

Kataliz?r, reaksiyonun h?z?n? art?ran ancak kendisi t?ketilmeyen bir maddedir.

Kataliz- bir kataliz?r varl???nda reaksiyon h?z?nda bir de?i?iklik olgusu. Homojen ve heterojen katalizi ay?rt eder. Homojen- reaktanlar ve kataliz?r ayn? k?melenme durumundaysa. Heterojen– reaktanlar ve kataliz?r farkl? k?melenme durumlar?ndaysa. Kataliz hakk?nda ayr?ca bkz.

inhibit?r Bir reaksiyonun h?z?n? yava?latan bir madde.

Bir sonraki fakt?r y?zey alan?d?r. Reaktant?n y?zeyi ne kadar b?y?k olursa, h?z o kadar y?ksek olur. ?rne?in, da??lma derecesinin reaksiyon h?z? ?zerindeki etkisini d???n?n.

CaCO 3 - mermer. D??enmi? mermeri hidroklorik asit HCl'ye indiririz, be? dakika bekleriz, tamamen erir.

Toz mermer - onunla ayn? prosed?r? yapaca??z, otuz saniye i?inde ??z?ld?.

Her iki i?lemin denklemi ayn?d?r.

CaC03 (tv) + HCl (g) \u003d CaCl2 (tv) + H20 (l) + CO2 (g) ^.

Bu nedenle, toz mermer eklerken, ayn? k?tleye sahip karo mermer eklerken zaman daha azd?r.

Fazlar aras?ndaki aray?zde bir art??la, heterojen reaksiyonlar?n h?z? artar.

Bir kimyasal reaksiyonun h?z?, reaktanlar?n do?as?, reaktanlar?n konsantrasyonu, s?cakl?k ve kataliz?rlerin varl??? dahil olmak ?zere bir?ok fakt?re ba?l?d?r. Bu fakt?rleri ele alal?m.

1). Reaktanlar?n do?as?. ?yonik ba?a sahip maddeler aras?nda bir etkile?im varsa, reaksiyon kovalent ba?a sahip maddelerden daha h?zl? ilerler.

2.) reaktan konsantrasyonu. Bir kimyasal tepkimenin ger?ekle?ebilmesi i?in tepkimeye girenlerin molek?llerinin ?arp??mas? gerekir. Yani molek?ller birbirine o kadar yak?n olmal?d?r ki, bir par?ac???n atomlar? di?erinin elektrik alanlar?n?n hareketini deneyimler. Sadece bu durumda elektronlar?n ge?i?leri ve buna kar??l?k gelen atomlar?n yeniden d?zenlenmesi, hangi yeni maddelerin molek?llerinin olu?mas?n?n bir sonucu olarak m?mk?n olacakt?r. Bu nedenle, kimyasal reaksiyonlar?n h?z?, molek?ller aras?nda meydana gelen ?arp??malar?n say?s? ile orant?l?d?r ve ?arp??malar?n say?s?, s?rayla, reaktanlar?n konsantrasyonu ile orant?l?d?r. Deneysel materyal temelinde, Norve?li bilim adamlar? Guldberg ve Waage ve onlardan ba??ms?z olarak, 1867'de Rus bilim adam? Beketov, kimyasal kinetik temel yasas?n? form?le etti - kitle eylemi yasas?(ZDM): sabit bir s?cakl?kta, bir kimyasal reaksiyonun h?z?, reaktanlar?n konsantrasyonlar?n?n ?arp?m? ile stokiyometrik katsay?lar?n?n g?c? ile do?ru orant?l?d?r. Genel durum i?in:

kitle eylemi yasas? ?u ?ekildedir:

Belirli bir tepkime i?in k?tle etki yasas?na denir. reaksiyonun ana kinetik denklemi. Temel kinetik denklemde k, reaktanlar?n do?as?na ve s?cakl??a ba?l? olan reaksiyon h?z? sabitidir.

?o?u kimyasal reaksiyon geri d?n???ml?d?r. Bu t?r reaksiyonlar s?ras?nda ?r?nleri biriktik?e birbirleriyle reaksiyona girerek ba?lang?? maddelerini olu?tururlar:

?leri reaksiyon h?z?:

Geri bildirim oran?:

Denge an?nda:

Buradan, bir denge durumunda hareket eden k?tleler yasas? ?u ?ekli alacakt?r:

,

burada K, reaksiyonun denge sabitidir.

3) S?cakl???n reaksiyon h?z?na etkisi. Kural olarak kimyasal reaksiyonlar?n h?z?, s?cakl?k a??ld???nda artar. Bunu hidrojenin oksijenle etkile?imi ?rne?ini kullanarak d???nelim.

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

20 0 C'de reaksiyon h?z? neredeyse s?f?rd?r ve etkile?imin %15 oran?nda ge?mesi 54 milyar y?l alacakt?r. 500 0 C'de suyun olu?mas? 50 dakika s?rer ve 700 0 C'de reaksiyon an?nda devam eder.

Reaksiyon h?z?n?n s?cakl??a ba??ml?l??? ifade edilir van't Hoff kural?: s?cakl?kta yakla??k 10 art?? ile reaksiyon h?z? 2 - 4 kat artar. Van't Hoff kural? ??yle yaz?l?r:

4) Kataliz?rlerin etkisi. Kimyasal reaksiyonlar?n h?z? ?u ?ekilde kontrol edilebilir: kataliz?rler- reaksiyonun h?z?n? de?i?tiren ve reaksiyondan sonra de?i?meden kalan maddeler. Kataliz?r varl???nda tepkimenin h?z?ndaki de?i?ime kataliz denir. Ay?rt etmek pozitif(reaksiyon h?z? artar) ve olumsuz(reaksiyon h?z? azal?r) kataliz. Bazen reaksiyon s?ras?nda kataliz?r olu?ur, bu t?r i?lemlere otokatalitik denir. Homojen ve heterojen katalizi ay?rt eder.

saat homojen Katalizde kataliz?r ve reaktanlar ayn? fazdad?r. ?rne?in:

saat heterojen Katalizde, kataliz?r ve reaktanlar farkl? fazlardad?r. ?rne?in:

Heterojen kataliz, enzimatik s?re?lerle ili?kilidir. Canl? organizmalarda meydana gelen t?m kimyasal s?re?ler, belirli ?zel i?levlere sahip proteinler olan enzimler taraf?ndan katalize edilir. Enzimatik s?re?lerin yer ald??? ??zeltilerde, a??k?a tan?mlanm?? bir faz ara y?z?n?n olmamas? nedeniyle tipik bir heterojen ortam yoktur. Bu t?r i?lemlere mikroheterojen kataliz denir.

Kimyasal Y?ntemler

Fiziksel Y?ntemler

Reaksiyon h?z?n? ?l?mek i?in y?ntemler

Yukar?daki ?rnekte, kalsiyum karbonat ve asit aras?ndaki reaksiyon h?z?, zaman?n bir fonksiyonu olarak geli?en gaz?n hacmi incelenerek ?l??lm??t?r. Reaksiyon h?zlar? ile ilgili deneysel veriler, di?er miktarlar ?l??lerek elde edilebilir.

Reaksiyon s?ras?nda gaz halindeki maddelerin toplam miktar? de?i?irse, gaz?n bas?nc? sabit bir hacimde ?l??lerek seyri g?zlemlenebilir. Ba?lang?? maddelerinden birinin veya reaksiyon ?r?nlerinden birinin renklendi?i durumlarda, ??zeltinin rengindeki de?i?im g?zlemlenerek reaksiyonun ilerleyi?i izlenebilir. Di?er bir optik y?ntem, ?????n polarizasyon d?zleminin d?n???n?n ?l??lmesidir (ba?lang??taki maddeler ve reaksiyon ?r?nleri farkl? d?nme yeteneklerine sahipse).

Baz? reaksiyonlara ??zeltideki iyon say?s?nda bir de?i?iklik e?lik eder. Bu gibi durumlarda, ??zeltinin elektriksel iletkenli?i ?l??lerek reaksiyon h?z? incelenebilir. Bir sonraki b?l?mde, reaksiyon h?zlar?n? ?l?mek i?in kullan?labilecek di?er baz? elektrokimyasal y?ntemler tart???lacakt?r.

Reaksiyonun ilerleyi?i, ?e?itli kimyasal analiz y?ntemleri kullan?larak reaksiyondaki kat?l?mc?lardan birinin zaman i?indeki konsantrasyonu ?l??lerek izlenebilir. Reaksiyon, termostatl? bir kap i?inde ger?ekle?tirilir. Belirli aral?klarla kaptan ??zelti (veya gaz) ?rne?i al?n?r ve bile?enlerden birinin konsantrasyonu belirlenir. G?venilir sonu?lar elde etmek i?in analiz i?in al?nan numunede reaksiyon olmamas? ?nemlidir. Bu, reaktiflerden birinin kimyasal ba?lanmas?, h?zl? so?utma veya ??zeltinin seyreltilmesi ile elde edilir.

Deneysel ?al??malar, reaksiyon h?z?n?n birka? fakt?re ba?l? oldu?unu g?stermektedir. ?nce bu fakt?rlerin etkisini niteliksel d?zeyde ele alal?m.

1.Reaktanlar?n do?as?. Laboratuvar uygulamas?ndan biliyoruz ki, bir asidin bir baz taraf?ndan n?tralizasyonu

H + + OH - ® H 2 O

az ??z?n?r bir bile?i?in olu?umu ile tuzlar?n etkile?imi

Ag + + Cl – ® AgCl

ve elektrolit ??zeltilerindeki di?er reaksiyonlar ?ok h?zl? ger?ekle?ir. Bu t?r reaksiyonlar?n tamamlanmas? i?in gereken s?re milisaniye ve hatta mikrosaniye cinsinden ?l??l?r. Bu olduk?a anla??l?r, ??nk? bu t?r reaksiyonlar?n ?z?, y?kl? par?ac?klar?n z?t i?aretli y?klere yakla?mas? ve birle?imidir.

?yonik reaksiyonlar?n aksine, kovalent olarak ba?l? molek?ller aras?ndaki etkile?im genellikle ?ok daha yava? ilerler. Ger?ekten de, bu t?r par?ac?klar aras?ndaki reaksiyon s?ras?nda, ba?lang?? maddelerinin molek?llerindeki ba?lar?n kopmas? gerekir. Bunu yapmak i?in, ?arp??an molek?llerin belirli bir miktarda enerjiye sahip olmas? gerekir. Ayr?ca molek?ller yeterince karma??ksa, aralar?nda bir reaksiyonun olu?abilmesi i?in uzayda belirli bir ?ekilde y?nlendirilmeleri gerekir.

2. reaktan konsantrasyonu. Bir kimyasal reaksiyonun h?z?, ceteris paribus, reaksiyona giren par?ac?klar?n birim zamandaki ?arp??ma say?s?na ba?l?d?r. ?arp??ma olas?l???, birim hacimdeki par?ac?k say?s?na ba?l?d?r, yani. konsantrasyondan. Bu nedenle, artan konsantrasyonla reaksiyon h?z? artar.

3. Maddelerin fiziksel hali. Homojen sistemlerde reaksiyon h?z?, par?ac?k ?arp??malar?n?n say?s?na ba?l?d?r. ??zelti hacmi(veya gaz). Heterojen sistemlerde kimyasal etkile?im meydana gelir. aray?zde. Bir kat?n?n ???t?lmesi s?ras?nda y?zey alan?ndaki bir art??, reaksiyona giren par?ac?klar?n kat? par?ac?klar?na eri?imini kolayla?t?r?r, bu da reaksiyonun ?nemli bir h?zlanmas?na yol a?ar.

4. S?cakl?k?e?itli kimyasal ve biyolojik s?re?lerin oran? ?zerinde ?nemli bir etkiye sahiptir. S?cakl?ktaki bir art??la par?ac?klar?n kinetik enerjisi artar ve sonu? olarak enerjisi kimyasal etkile?im i?in yeterli olan par?ac?klar?n oran? artar.

5. sterik fakt?r reaksiyona giren par?ac?klar?n kar??l?kl? y?nelimi ihtiyac?n? karakterize eder. Molek?ller ne kadar karma??ksa, do?ru y?nlenme olas?l?klar? o kadar d???k, ?arp??malar?n etkinli?i de o kadar d???k olur.

6. Kataliz?rlerin mevcudiyeti.Kataliz?rler, bir kimyasal reaksiyonun h?z?n? de?i?tiren maddelerdir. Reaksiyon sistemine k???k miktarlarda dahil edilen ve reaksiyondan sonra de?i?meden kalanlar, i?lemin h?z?n? a??r? derecede de?i?tirme yetene?ine sahiptirler.

Reaksiyon h?z?n?n ba?l? oldu?u ana fakt?rler a?a??da daha ayr?nt?l? olarak tart???lacakt?r.