Kontseptsiyani aniqlashda kimyoviy reaksiya tezligi bir jinsli va geterogen reaksiyalarni farqlash kerak. Agar reaksiya bir hil sistemada, masalan, eritmada yoki gazlar aralashmasida davom etsa, u holda u tizimning butun hajmida sodir bo'ladi. Gomogen reaksiya tezligi reaksiyaga kiradigan yoki tizimning birlik hajmida vaqt birligida reaktsiya natijasida hosil bo'lgan moddaning miqdori deyiladi. Moddaning mollari sonining u tarqalgan hajmga nisbati moddaning molyar kontsentratsiyasi bo'lganligi sababli, bir hil reaksiya tezligini ham aniqlash mumkin. har qanday moddalarning kontsentratsiyasining vaqt birligidagi o'zgarishi: dastlabki reagent yoki reaksiya mahsuloti. Hisoblash natijasi reagent yoki mahsulot tomonidan ishlab chiqarilganmi yoki yo'qmi, har doim ijobiy bo'lishini ta'minlash uchun formulada "±" belgisi qo'llaniladi:

Reaksiyaning tabiatiga qarab, vaqt SI tizimi talab qiladigan soniyalarda emas, balki daqiqalar yoki soatlarda ham ifodalanishi mumkin. Reaksiya jarayonida uning tezligining qiymati doimiy emas, balki doimiy ravishda o'zgaradi: u kamayadi, chunki boshlang'ich moddalarning konsentratsiyasi pasayadi. Yuqoridagi hisob ma'lum vaqt oralig'idagi reaksiya tezligining o'rtacha qiymatini beradi Dt = t 2 – t 1 . Haqiqiy (lahzali) tezlik D nisbati bo'lgan chegara sifatida aniqlanadi FROM/ Dt da Dt -> 0, ya'ni haqiqiy tezlik konsentratsiyaning vaqt hosilasiga teng.

Tenglamasi birlikdan farq qiluvchi stexiometrik koeffitsientlarni o'z ichiga olgan reaktsiya uchun turli moddalar uchun ifodalangan tezlik qiymatlari bir xil emas. Masalan, A + 3B \u003d D + 2E reaktsiyasi uchun A moddasining iste'moli bir mol, B moddasi uch mol, E moddasining kelishi ikki mol. Shunung uchun y (A) = 1/3 y (B) = y (D)= 1/2 y (E) yoki y (E) . = 2/3 y (DA) .

Agar reaksiya geterogen sistemaning turli fazalarida bo'lgan moddalar o'rtasida kechsa, u faqat shu fazalar orasidagi chegarada sodir bo'lishi mumkin. Masalan, kislota eritmasi va metall bo'lagining o'zaro ta'siri faqat metall yuzasida sodir bo'ladi. Geterogen reaksiya tezligi reaksiyaga kiradigan yoki fazalar orasidagi interfeys birligi uchun vaqt birligida reaktsiya natijasida hosil bo'lgan moddaning miqdori deyiladi:

.

Kimyoviy reaksiya tezligining reaktivlar kontsentratsiyasiga bog'liqligi massa ta'siri qonuni bilan ifodalanadi: doimiy haroratda kimyoviy reaksiya tezligi reaksiya tenglamasidagi ushbu moddalar formulalaridagi koeffitsientlarga teng kuchga ko'tarilgan reaktivlarning molyar kontsentratsiyasi mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.. Keyin reaktsiya uchun

2A + B -> mahsulotlar

nisbati y ~ · FROM A 2 FROM B va tenglikka o'tish uchun proportsionallik koeffitsienti kiritiladi k, chaqirildi reaksiya tezligi konstantasi:

y = k· FROM A 2 FROM B = k[A] 2 [V]

(formulalardagi molyar konsentratsiyalar harf sifatida belgilanishi mumkin FROM mos keladigan indeks va kvadrat qavs ichiga olingan moddaning formulasi bilan). Reaksiya tezligi konstantasining fizik ma'nosi barcha reaktivlarning 1 mol/l ga teng konsentratsiyasidagi reaksiya tezligidir. Reaksiya tezligi konstantasining o'lchami tenglamaning o'ng tomonidagi omillar soniga bog'liq va -1 dan bo'lishi mumkin; s –1 (l/mol); s –1 (l 2 / mol 2) va boshqalar, ya'ni har qanday holatda ham, hisob-kitoblarda reaktsiya tezligi mol l -1 s -1 da ifodalanadi.

Geterogen reaksiyalar uchun massalar qonunining tenglamasi faqat gaz fazasida yoki eritmada bo'lgan moddalarning kontsentratsiyasini o'z ichiga oladi. Qattiq fazadagi moddaning konsentratsiyasi doimiy qiymat bo'lib, tezlik konstantasiga kiradi, masalan, ko'mirning yonish jarayoni uchun C + O 2 = CO 2, massa ta'sir qonuni yoziladi:

y = kI const = k·,

qayerda k= kI const.

Bir yoki bir nechta moddalar gaz bo'lgan tizimlarda reaktsiya tezligi bosimga ham bog'liq. Masalan, vodorod yod bug'i H 2 + I 2 \u003d 2HI bilan o'zaro ta'sirlashganda, kimyoviy reaktsiya tezligi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

y = k··.

Agar bosim, masalan, 3 marta oshirilsa, u holda tizim egallagan hajm bir xil miqdorda kamayadi va shuning uchun har bir reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentratsiyasi bir xil miqdorda ortadi. Bu holda reaksiya tezligi 9 barobar ortadi

Reaksiya tezligining haroratga bog'liqligi Van't-Xoff qoidasi bilan tavsiflanadi: haroratning har 10 daraja oshishi uchun reaktsiya tezligi 2-4 barobar ortadi. Bu shuni anglatadiki, harorat eksponensial ravishda oshgani sayin, kimyoviy reaktsiya tezligi eksponensial ravishda oshadi. Progressiya formulasining asosi reaksiya tezligi harorat koeffitsienti g, haroratning 10 darajaga ko'tarilishi bilan berilgan reaktsiya tezligi necha marta ortishini (yoki bir xil bo'lsa, tezlik konstantasi) ko'rsatadi. Matematik jihatdan Vant-Xoff qoidasi quyidagi formulalar bilan ifodalanadi:

yoki

qayerda va reaksiya tezligi, mos ravishda, boshlang'ich t 1 va yakuniy t 2 harorat. Van't-Xoff qoidasini ham quyidagicha ifodalash mumkin:

; ; ; ,

bu yerda va mos ravishda haroratdagi reaksiya tezligi va tezlik konstantasi t; va haroratda bir xil qiymatlar t +10n; n"o'n darajali" intervallar soni ( n =(t 2 –t 1)/10) harorat o'zgargan (butun yoki kasr son, musbat yoki manfiy bo'lishi mumkin).

Muammoni hal qilishga misollar

1-misol Bosim ikki barobar oshirilsa, yopiq idishda 2SO + O 2 = 2SO 2 reaksiya tezligi qanday o'zgaradi?

Yechim:

Belgilangan kimyoviy reaksiya tezligi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

y boshlash = k· [CO] 2 · [O 2 ].

Bosimning oshishi ikkala reagent konsentratsiyasining 2 marta oshishiga olib keladi. Buni hisobga olib, biz massalar harakati qonunining ifodasini qayta yozamiz:

y 1 = k 2 = k 2 2 [CO] 2 2 [O 2] \u003d 8 k[CO] 2 [O 2] \u003d 8 y erta

Javob: Reaksiya tezligi 8 barobar ortadi.

2-misol Reaksiya tezligining harorat koeffitsienti qiymatini 3 ga teng deb hisoblab, tizimning harorati 20 °C dan 100 °C ga ko'tarilsa, reaksiya tezligi necha marta oshishini hisoblang.

Yechim:

Ikki xil haroratda reaktsiya tezligining nisbati quyidagi formula bo'yicha harorat koeffitsienti va harorat o'zgarishi bilan bog'liq:

Hisoblash:

Javob: Reaksiya tezligi 6561 marta ortadi.

3-misol A + 2B = 3D bir jinsli reaksiyani o'rganayotganda, reaksiya sodir bo'lgandan keyin 8 minut ichida reaktordagi A moddasining miqdori 5,6 moldan 4,4 molgacha kamayganligi aniqlandi. Reaksiya massasining hajmi 56 l ni tashkil etdi. A, B va D moddalar uchun o'rganilgan vaqt davri uchun kimyoviy reaksiyaning o'rtacha tezligini hisoblang.

Yechim:

Biz formuladan "kimyoviy reaktsiyaning o'rtacha tezligi" tushunchasining ta'rifiga muvofiq foydalanamiz va A reaktivining o'rtacha tezligini olgan holda raqamli qiymatlarni almashtiramiz:

Reaksiya tenglamasidan kelib chiqadiki, A moddani yo'qotish tezligi bilan solishtirganda, B moddaning yo'qolishi tezligi ikki baravar, D mahsulot miqdorining o'sish tezligi esa uch baravar ko'p. Natijada:

y (A) = 1/2 y (B)= 1/3 y (D)

undan keyin y (B) = 2 y (A) \u003d 2 2,68 10 -3 \u003d 6. 36 10 -3 mol l -1 min -1;

y (D)=3 y (A) = 3 2,68 10 -3 = 8,04 10 -3 mol l -1 min -1

Javob: u(A) = 2,68 10 -3 mol l -1 min -1; y (B) = 6,36 10-3 mol l-1 min-1; y (D) = 8,04 10-3 mol l-1 min-1.

4-misol Bir jinsli reaksiya A + 2B -> mahsulotlarning tezlik konstantasini aniqlash uchun B moddaning turli konsentratsiyasida ikkita tajriba o'tkazildi va reaksiya tezligi o'lchandi.

Kimyoviy reaksiya tezligi

Kimyoviy reaksiya tezligi- reaksiya fazo birligida vaqt birligida reaksiyaga kirishuvchi moddalardan birining miqdorining o'zgarishi. Bu kimyoviy kinetikaning asosiy tushunchasi. Kimyoviy reaktsiya tezligi har doim ijobiy bo'ladi, shuning uchun agar u boshlang'ich modda bilan aniqlansa (reaksiya paytida uning kontsentratsiyasi kamayadi), natijada olingan qiymat -1 ga ko'paytiriladi.

Masalan, reaktsiya uchun:

tezlik ifodasi quyidagicha ko'rinadi:

. Vaqtning har bir nuqtasida kimyoviy reaktsiya tezligi reaktivlarning kontsentratsiyasiga mutanosib bo'lib, ularning stexiometrik koeffitsientlariga teng kuchga ko'tariladi.

Elementar reaktsiyalar uchun har bir moddaning konsentratsiya qiymatidagi ko'rsatkich ko'pincha uning stexiometrik koeffitsientiga teng bo'ladi, murakkab reaktsiyalar uchun bu qoidaga rioya qilinmaydi. Kimyoviy reaktsiya tezligiga kontsentratsiyadan tashqari quyidagi omillar ta'sir qiladi:

• reaktivlarning tabiati,
• katalizator mavjudligi
• harorat (van't-Xoff qoidasi),
• bosim,
• reaktivlarning sirt maydoni.

Agar biz eng oddiy kimyoviy reaktsiya A + B -> C ni ko'rib chiqsak, buni sezamiz bir zumda kimyoviy reaksiya tezligi doimiy emas.

Adabiyot

• Kubasov A. A. Kimyoviy kinetika va kataliz.
• Prigojin I., Defey R. Kimyoviy termodinamika. Novosibirsk: Nauka, 1966. 510 b.
• Yablonskiy G. S., Bykov V. I., Gorban A. N., Katalitik reaktsiyalarning kinetik modellari, Novosibirsk: Nauka (Sibir filiali), 1983.- 255 p.

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Boshqa lug'atlarda "Kimyoviy reaksiya tezligi" nima ekanligini ko'ring:

Kimyoviy kinetikaning asosiy tushunchasi. Oddiy bir hil reaktsiyalar uchun kimyoviy reaktsiya tezligi reaksiyaga kirishayotgan moddaning mollari sonining o'zgarishi (tizimning doimiy hajmida) yoki har qanday boshlang'ich moddalar kontsentratsiyasining o'zgarishi bilan o'lchanadi ... Katta ensiklopedik lug'at

KIMYOVIY REAKSIYA TEZ- kimyo haqidagi asosiy tushuncha. kinetik, reaksiyaga kirishgan moddaning miqdori (mollarda) o'zaro ta'sir sodir bo'lgan vaqt uzunligiga nisbatini ifodalaydi. O'zaro ta'sir jarayonida reaktivlarning kontsentratsiyasi o'zgarganligi sababli, tezlik odatda ... Katta politexnika entsiklopediyasi

kimyoviy reaksiya tezligi- kimyoviy reaksiyaning intensivligini tavsiflovchi qiymat. Reaktsiya mahsulotining hosil bo'lish tezligi - bu mahsulotning birlik hajmiga (agar reaksiya bir hil bo'lsa) yoki ... uchun birlik vaqtdagi reaktsiya natijasidagi miqdori.

Kimyoviy kinetikaning asosiy tushunchasi. Oddiy bir hil reaktsiyalar uchun kimyoviy reaktsiya tezligi reaksiyaga kirishayotgan moddaning mollari sonining o'zgarishi (tizimning doimiy hajmida) yoki har qanday boshlang'ich moddalar kontsentratsiyasining o'zgarishi bilan o'lchanadi ... ensiklopedik lug'at

Kimyoviy reaksiya intensivligini tavsiflovchi qiymat (Qarang: Kimyoviy reaksiyalar). Reaktsiya mahsulotining hosil bo'lish tezligi - bu mahsulotning birlik hajmdagi birlik vaqtidagi reaktsiya natijasida hosil bo'lgan miqdori (agar ... ...

Asosiy kimyo tushunchasi. kinetika. Oddiy bir jinsli reaksiyalar uchun S. x. R. Va (tizimning doimiy hajmida) reaksiyaga kirgan moddalarning mollari sonining o'zgarishi yoki reaktsiya ichidagi yoki reaktsiya mahsulotlarining har qanday kontsentratsiyasining o'zgarishi bilan o'lchanadi (agar tizim hajmi ...

Bir nechtadan iborat murakkab reaktsiyalar uchun. bosqichlar (oddiy yoki elementar reaktsiyalar), mexanizm bosqichlar to'plami bo'lib, buning natijasida va dagi boshlang'ichlar mahsulotga aylanadi. Ushbu reaktsiyalarda sizdagi oraliq moddalar molekulalar rolini o'ynashi mumkin, ... ... Tabiiy fan. ensiklopedik lug'at

- (inglizcha nukleofil o'rnini bosish reaksiyasi) o'rin almashish reaktsiyalari, bunda hujum taqsimlanmagan elektron juftini olib yuruvchi nukleofil reagenti tomonidan amalga oshiriladi. Nukleofil almashinish reaksiyalarida chiqib ketuvchi guruh nukleofug deyiladi. Hammasi ... Vikipediya

Kimyoviy tarkibi yoki tuzilishi jihatidan asl moddadan farq qiladigan bir moddaning boshqasiga aylanishi. Har bir berilgan element atomlarining umumiy soni, shuningdek moddalarni tashkil etuvchi kimyoviy elementlarning o?zlari R. x da qoladi. o'zgarmagan; bu R. x ... Buyuk Sovet Entsiklopediyasi

chizish tezligi- matritsadan chiqishda metall harakatining chiziqli tezligi, m/s. Zamonaviy chizma mashinalarida chizish tezligi 50-80 m/s ga etadi. Shu bilan birga, simni chizish paytida ham tezlik, qoida tariqasida, 30-40 m / s dan oshmaydi. Da… … Metallurgiya ensiklopedik lug'ati

Ba'zi kimyoviy reaktsiyalar deyarli bir zumda sodir bo'ladi (kislorod-vodorod aralashmasining portlashi, suvli eritmada ion almashinuvi reaktsiyalari), ikkinchisi - tez (moddalarning yonishi, ruxning kislota bilan o'zaro ta'siri) va boshqalar - sekin (temirning zanglashi, organik qoldiqlarning parchalanishi). Shunday qilib, sekin reaktsiyalar ma'lumki, odam ularni sezmaydi. Masalan, granitning qum va loyga aylanishi ming yillar davomida sodir bo'ladi.

Boshqacha qilib aytganda, kimyoviy reaktsiyalar boshqacha davom etishi mumkin tezlik.

Lekin nima tezlik reaktsiyasi? Bu miqdorning aniq ta'rifi va eng muhimi, uning matematik ifodasi qanday?

Reaksiya tezligi deganda bir birlik hajmdagi modda miqdorining vaqt birligidagi o'zgarishi tushuniladi. Matematik jihatdan bu ifoda quyidagicha yoziladi:

Qayerda n 1 van 2 - hajmli tizimda mos ravishda t 1 va t 2 vaqtidagi moddaning miqdori (mol) V.

Tezlik ifodasi oldida qaysi ortiqcha yoki minus belgisi (±) turishi biz qaysi moddaning - mahsulot yoki reaktivning miqdori o'zgarishini ko'rib chiqayotganimizga bog'liq.

Shubhasiz, reaksiya jarayonida reaktivlar sarfi sodir bo'ladi, ya'ni ularning soni kamayadi, shuning uchun reagentlar uchun (n 2 - n 1) ifoda har doim noldan kichik qiymatga ega. Tezlik manfiy qiymat bo'lishi mumkin emasligi sababli, bu holda ifodadan oldin minus belgisi qo'yilishi kerak.

Agar biz reagent emas, balki mahsulot miqdorining o'zgarishiga qaraydigan bo'lsak, unda tezlikni hisoblash uchun ifodadan oldin minus belgisi kerak emas, chunki bu holda ifoda (n 2 - n 1) har doim ijobiy bo'ladi. , chunki reaksiya natijasida mahsulot miqdori faqat ortishi mumkin.

Moddaning miqdori nisbati n moddaning bu miqdori bo'lgan hajmga, molyar konsentratsiya deb ataladi FROM:

Shunday qilib, molyar konsentratsiya tushunchasidan va uning matematik ifodasidan foydalanib, reaktsiya tezligini aniqlashning boshqa usulini yozishimiz mumkin:

Reaktsiya tezligi - kimyoviy reaksiya natijasida moddaning molyar kontsentratsiyasining bir birlik vaqt ichida o'zgarishi:

Reaksiya tezligiga ta'sir qiluvchi omillar

Ko'pincha ma'lum bir reaktsiya tezligini nima aniqlayotganini va unga qanday ta'sir qilishni bilish juda muhimdir. Misol uchun, neftni qayta ishlash sanoati tom ma'noda vaqt birligi uchun mahsulotning har yarim foizi uchun kurashadi. Axir, qayta ishlangan neftning katta miqdorini hisobga olsak, hatto yarim foiz ham katta yillik moliyaviy foyda keltiradi. Ba'zi hollarda har qanday reaktsiyani, xususan, metallarning korroziyasini sekinlashtirish juda muhimdir.

Xo'sh, reaksiya tezligi nimaga bog'liq? Bu, g'alati darajada, juda ko'p turli parametrlarga bog'liq.

Bu masalani tushunish uchun, birinchi navbatda, kimyoviy reaksiya natijasida nima sodir bo'lishini tasavvur qilaylik, masalan:

A + B -> C + D

Yuqorida yozilgan tenglama A va B moddalar molekulalari bir-biri bilan to?qnashib, C va D moddalar molekulalarini hosil qilish jarayonini aks ettiradi.

Ya'ni, shubhasiz, reaktsiya sodir bo'lishi uchun, hech bo'lmaganda, boshlang'ich moddalar molekulalarining to'qnashuvi kerak. Shubhasiz, agar biz birlik hajmdagi molekulalar sonini ko'paytirsak, to'qnashuvlar soni gavjum avtobusda yo'lovchilar bilan to'qnashuvingizning chastotasi yarmi bo'sh avtobusga nisbatan ko'payadi.

Boshqa so'zlar bilan, reaksiya tezligi reaktivlar konsentratsiyasi ortishi bilan ortadi.

Agar reaktivlarning bir yoki bir nechtasi gaz bo'lsa, reaktsiya tezligi bosim oshishi bilan ortadi, chunki gazning bosimi har doim uning tarkibiy molekulalarining kontsentratsiyasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Biroq, zarrachalarning to'qnashuvi reaktsiyaning davom etishi uchun zarur, ammo etarli shart emas. Gap shundaki, hisob-kitoblarga ko'ra, reaksiyaga kirishuvchi moddalar molekulalarining o'rtacha konsentratsiyasida to'qnashuvlari soni shunchalik kattaki, barcha reaktsiyalar bir zumda davom etishi kerak. Biroq, bu amalda sodir bo'lmaydi. Nima bo'ldi?

Gap shundaki, reaktiv molekulalarning har bir to'qnashuvi samarali bo'lishi shart emas. Ko'pgina to'qnashuvlar elastik - molekulalar to'p kabi bir-biridan sakrab tushadi. Reaksiya sodir bo'lishi uchun molekulalar etarli kinetik energiyaga ega bo'lishi kerak. Reaksiya sodir bo'lishi uchun reaksiyaga kirishuvchi moddalar molekulalari ega bo'lishi kerak bo'lgan minimal energiya aktivlanish energiyasi deb ataladi va E a bilan belgilanadi. Ko'p sonli molekulalardan tashkil topgan tizimda molekulalarning energiya taqsimoti mavjud bo'lib, ularning ba'zilari kam energiyaga ega, ba'zilari yuqori va o'rta energiyaga ega. Bu barcha molekulalardan molekulalarning faqat kichik bir qismi aktivlanish energiyasidan kattaroq energiyaga ega.

Fizika kursidan ma'lumki, harorat aslida moddani tashkil etuvchi zarrachalarning kinetik energiyasining o'lchovidir. Ya'ni, moddani tashkil etuvchi zarralar qanchalik tez harakat qilsa, uning harorati shunchalik yuqori bo'ladi. Shunday qilib, aniqki, haroratni oshirish orqali biz molekulalarning kinetik energiyasini sezilarli darajada oshiramiz, buning natijasida E a dan ortiq energiyaga ega bo'lgan molekulalarning ulushi ortadi va ularning to'qnashuvi kimyoviy reaktsiyaga olib keladi.

Haroratning reaktsiya tezligiga ijobiy ta'siri haqiqati 19-asrda Gollandiyalik kimyogari Van't Xoff tomonidan empirik tarzda aniqlangan. O'z tadqiqotiga asoslanib, u hali ham o'z nomini olgan qoidani ishlab chiqdi va u quyidagicha ko'rinadi:

Har qanday kimyoviy reaksiya tezligi haroratning 10 darajaga ko'tarilishi bilan 2-4 barobar ortadi.

Ushbu qoidaning matematik ko'rinishi quyidagicha yoziladi:

qayerda V 2 va V 1 - mos ravishda t 2 va t 1 haroratdagi tezlik va g - reaksiyaning harorat koeffitsienti, uning qiymati ko'pincha 2 dan 4 gacha.

Ko'pincha foydalanish orqali ko'plab reaktsiyalar tezligini oshirish mumkin katalizatorlar.

Katalizatorlar reaksiyani iste'mol qilmasdan tezlashtiradigan moddalardir.

Ammo katalizatorlar reaksiya tezligini qanday oshirishi mumkin?

Aktivatsiya energiyasini eslang E a . Energiyalari aktivlanish energiyasidan kam bo'lgan molekulalar katalizator bo'lmaganda bir-biri bilan o'zaro ta'sir qila olmaydi. Katalizatorlar reaksiya davom etadigan yo'lni o'zgartiradilar, xuddi tajribali gid ekspeditsiya marshrutini to'g'ridan-to'g'ri tog' orqali emas, balki aylanib o'tish yo'llari yordamida qanday qilib ochadi, buning natijasida hatto sun'iy yo'ldoshlar ham etarli bo'lmagan. toqqa chiqish uchun energiya uning boshqa tomoniga o'tishi mumkin bo'ladi.

Reaksiya jarayonida katalizator iste'mol qilinmasligiga qaramay, u reagentlar bilan oraliq birikmalar hosil qilib, unda faol ishtirok etadi, ammo reaktsiya oxirida u dastlabki holatiga qaytadi.

Reaksiya tezligiga ta'sir qiluvchi yuqoridagi omillarga qo'shimcha ravishda, agar reaksiyaga kirishuvchi moddalar o'rtasida interfeys mavjud bo'lsa (heterojen reaktsiya), reaktsiya tezligi reaktivlarning aloqa maydoniga ham bog'liq bo'ladi. Misol uchun, xlorid kislotaning suvli eritmasi bo'lgan probirkaga tushirilgan metall alyuminiy granulasini tasavvur qiling. Alyuminiy oksidlanmaydigan kislotalar bilan reaksiyaga kirisha oladigan faol metalldir. Xlorid kislotasi bilan reaksiya tenglamasi quyidagicha:

2Al + 6HCl -> 2AlCl 3 + 3H 2

Alyuminiy qattiq moddadir, ya'ni u faqat yuzasida xlorid kislota bilan reaksiyaga kirishadi. Shubhasiz, agar biz avval alyuminiy granulasini folga solib, sirt maydonini oshirsak, biz kislota bilan reaksiyaga kirishish uchun mavjud bo'lgan ko'proq alyuminiy atomlarini ta'minlaymiz. Natijada reaktsiya tezligi oshadi. Xuddi shunday, qattiq jismning sirtini ko'paytirish uni kukunga maydalash orqali erishish mumkin.

Shuningdek, qattiq moddaning gazsimon yoki suyuqlik bilan reaksiyaga kirishadigan geterogen reaksiya tezligiga aralashtirish ko'pincha ijobiy ta'sir ko'rsatadi, bu aralashtirish natijasida reaksiya mahsulotlarining to'plangan molekulalarining zarrachadan ajralib chiqishi bilan bog'liq. reaksiya zonasi va reaktiv molekulalarining yangi qismi "tarbiyalanadi".

E'tiborga olish kerak bo'lgan oxirgi narsa, shuningdek, reaktsiya tezligiga va reagentlarning tabiatiga katta ta'sir ko'rsatadi. Masalan, ishqoriy metall davriy sistemada qanchalik past bo'lsa, u suv bilan tezroq reaksiyaga kirishadi, ftor barcha galogenlar orasida vodorod gazi bilan tezroq reaksiyaga kirishadi va hokazo.

Xulosa qilib aytganda, reaktsiya tezligi quyidagi omillarga bog'liq:

1) reagentlar konsentratsiyasi: qanchalik yuqori bo'lsa, reaktsiya tezligi shunchalik yuqori bo'ladi

2) harorat: harorat oshishi bilan har qanday reaksiya tezligi ortadi

3) reaktivlarning aloqa maydoni: reaktivlarning aloqa maydoni qanchalik katta bo'lsa, reaktsiya tezligi shunchalik yuqori bo'ladi.

4) aralashtirish, agar reaksiya qattiq va suyuqlik yoki gaz o'rtasida sodir bo'lsa, aralashtirish uni tezlashtirishi mumkin.

Kimyoviy kinetikaning asosiy tushunchasini - kimyoviy reaksiya tezligini aniqlaymiz:

Kimyoviy reaksiya tezligi - bu birlik hajmda (bir hil reaksiyalar uchun) yoki birlik yuzada (heterojen reaksiyalar uchun) vaqt birligida sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyaning elementar harakatlari soni.

Kimyoviy reaksiya tezligi - vaqt birligida reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasining o'zgarishi.

Birinchi ta'rif eng qat'iydir; Bundan kelib chiqadiki, kimyoviy reaksiya tezligi tizim holatining istalgan parametrining vaqt o'zgarishi sifatida ham ifodalanishi mumkin, bu har qanday reaksiyaga kirishuvchi moddaning zarrachalari soniga qarab, hajm yoki sirt birligiga tegishli - elektr o'tkazuvchanligi, optik zichligi, dielektrik o'tkazuvchanligi va boshqalar. va h.k. Biroq, ko'pincha kimyoda reaktivlar konsentratsiyasining vaqtga bog'liqligi ko'rib chiqiladi. Bir tomonlama (qaytarib bo'lmaydigan) kimyoviy reaktsiyalar (bundan buyon matnda faqat bir tomonlama reaktsiyalar ko'rib chiqiladi) bo'lsa, boshlang'ich moddalarning kontsentratsiyasi vaqt o'tishi bilan doimiy ravishda pasayib borishi aniq (DE ref.< 0), а концентрации продуктов реакции увеличиваются (DС прод >0). Reaksiya tezligi ijobiy deb qabul qilinadi, shuning uchun matematik ta'rif o'rtacha reaktsiya tezligi Dt vaqt oralig'ida quyidagicha yoziladi:

(II.1)

Turli vaqt oralig'ida kimyoviy reaksiyaning o'rtacha tezligi turli qiymatlarga ega; haqiqiy (oniy) reaktsiya tezligi konsentratsiyaning vaqtga nisbatan hosilasi sifatida aniqlanadi:

(II.2)

Reagentlar konsentratsiyasining vaqtga bog'liqligining grafik tasviri kinetik egri chiziq (2.1-rasm).

Guruch. 2.1 Boshlang'ich materiallar (A) va reaksiya mahsulotlari (B) uchun kinetik egri chiziqlar.

Haqiqiy reaksiya tezligini kinetik egri chiziqqa tangens chizish orqali grafik tarzda aniqlash mumkin (2.2-rasm); ma'lum bir vaqtdagi haqiqiy reaktsiya tezligi mutlaq qiymatda tangens qiyaligining tangensiga teng:

Guruch. 2.2 Grafik ta'rif V ist.

(II.3)

Shuni ta'kidlash kerakki, agar kimyoviy reaksiya tenglamasida stexiometrik koeffitsientlar bir xil bo'lmasa, reaktsiya tezligi qaysi reagentning konsentratsiyasining o'zgarishiga bog'liq bo'ladi. Shubhasiz, reaktsiyada

2H 2 + O 2 -> 2H 2 O

vodorod, kislorod va suvning kontsentratsiyasi turli darajada o'zgaradi:

DC (H 2) \u003d DAC (H 2 O) \u003d 2 DC (O 2).

Kimyoviy reaksiya tezligi ko'pgina omillarga bog'liq: reaktivlarning tabiati, ularning konsentratsiyasi, harorati, erituvchining tabiati va boshqalar.

Kimyoviy kinetika oldida turgan vazifalardan biri har qanday vaqtda reaksiya aralashmasining tarkibini (ya'ni barcha reaktivlarning kontsentratsiyasini) aniqlashdir, buning uchun reaksiya tezligining konsentratsiyalarga bog'liqligini bilish kerak. Umuman olganda, reaksiyaga kirishuvchi moddalar kontsentratsiyasi qanchalik ko'p bo'lsa, kimyoviy reaksiya tezligi shunchalik yuqori bo'ladi. Kimyoviy kinetikaning asosi deyiladi. kimyoviy kinetikaning asosiy postulati:

Kimyoviy reaksiya tezligi ma'lum darajada olingan reaktivlar konsentratsiyasining mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

ya'ni reaktsiya uchun

AA + bB + dD + ... -> eE + ...

Yozilishi mumkin

(II.4)

Proportsionallik koeffitsienti k kimyoviy reaksiya tezligi konstantasi. Tezlik konstantasi 1 mol/l ga teng barcha reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasidagi reaksiya tezligiga son jihatdan teng.

Reaksiya tezligining reaksiyaga kirishuvchi moddalar kontsentratsiyasiga bog'liqligi tajriba yo'li bilan aniqlanadi va deyiladi kinetik tenglama kimyoviy reaksiya. Shubhasiz, kinetik tenglamani yozish uchun reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentrasiyalaridagi tezlik konstantasi va ko‘rsatkichlarni tajriba yo‘li bilan aniqlash zarur. Kimyoviy reaksiyaning kinetik tenglamasidagi reaktivlarning har birining konsentratsiyasidagi ko‘rsatkich ((II.4) tenglamada mos ravishda x, y va z) shaxsiy buyurtma reaktsiyasi ushbu komponent uchun. Kimyoviy reaksiya (x + y + z) uchun kinetik tenglamadagi darajalar yig'indisi umumiy reaktsiya tartibi . Shuni ta'kidlash kerakki, reaktsiya tartibi faqat eksperimental ma'lumotlar asosida aniqlanadi va reaksiya tenglamasidagi reaktivlarning stexiometrik koeffitsientlari bilan bog'liq emas. Stokiometrik reaktsiya tenglamasi moddiy muvozanat tenglamasi bo'lib, hech qanday tarzda bu reaktsiyaning tabiatini vaqt ichida aniqlay olmaydi.

Kimyoviy kinetikada reaksiyalarni reaksiyaning umumiy tartibiga ko'ra tasniflash odatiy holdir. Nol, birinchi va ikkinchi darajali qaytarilmas (bir tomonlama) reaktsiyalar uchun reaktivlar konsentratsiyasining vaqtga bog'liqligini ko'rib chiqaylik.

Kimyoviy reaksiya tezligi ko'pgina omillarga, jumladan, reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiatiga, reaktivlarning konsentratsiyasiga, haroratga va katalizatorlarning mavjudligiga bog'liq. Keling, ushbu omillarni ko'rib chiqaylik.

1). Reaktivlarning tabiati. Agar ion aloqasi bo'lgan moddalar o'rtasida o'zaro ta'sir mavjud bo'lsa, u holda reaktsiya kovalent bog'li moddalarga qaraganda tezroq ketadi.

2.) Reaktiv kontsentratsiyasi. Kimyoviy reaksiya sodir bo'lishi uchun reaksiyaga kirishuvchi moddalar molekulalari to'qnashishi kerak. Ya'ni, molekulalar bir-biriga shunchalik yaqin bo'lishi kerakki, bir zarraning atomlari ikkinchisining elektr maydonlarining ta'sirini boshdan kechiradi. Faqat bu holatda elektronlarning o'tishlari va atomlarning mos ravishda qayta joylashishi mumkin bo'ladi, buning natijasida yangi moddalar molekulalari hosil bo'ladi. Shunday qilib, kimyoviy reaksiyalarning tezligi molekulalar o'rtasida sodir bo'ladigan to'qnashuvlar soniga, to'qnashuvlar soni esa, o'z navbatida, reaktivlarning konsentratsiyasiga proportsionaldir. Tajriba materiali asosida norvegiyalik olimlar Guldberg va Vaage va ulardan mustaqil ravishda rus olimi Beketov 1867 yilda kimyoviy kinetikaning asosiy qonunini tuzdilar. ommaviy harakatlar qonuni(ZDM): doimiy haroratda kimyoviy reaksiya tezligi reaktivlar konsentratsiyasining ularning stexiometrik koeffitsientlari kuchiga mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Umumiy holat uchun:

Ommaviy ta'sir qonuni quyidagi shaklga ega:

Berilgan reaksiya uchun massa ta'sir qonuni deyiladi reaksiyaning asosiy kinetik tenglamasi. Asosiy kinetik tenglamada k - reaksiya tezligi konstantasi, bu reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiatiga va haroratga bog'liq.

Ko'pgina kimyoviy reaktsiyalar teskari bo'ladi. Bunday reaktsiyalar jarayonida ularning mahsulotlari to'planib, bir-biri bilan reaksiyaga kirishib, boshlang'ich moddalarni hosil qiladi:

Oldinga reaktsiya tezligi:

Fikr-mulohaza darajasi:

Muvozanat vaqtida:

Bu erdan muvozanat holatidagi harakatlanuvchi massalar qonuni quyidagi shaklni oladi:

,

bu yerda K - reaksiyaning muvozanat konstantasi.

3) Reaksiya tezligiga haroratning ta'siri. Kimyoviy reaktsiyalar tezligi, qoida tariqasida, harorat oshib ketganda ortadi. Keling, buni vodorodning kislorod bilan o'zaro ta'siri misolida ko'rib chiqaylik.

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

20 0 S haroratda reaktsiya tezligi deyarli nolga teng va o'zaro ta'sirning 15% ga o'tishi uchun 54 milliard yil kerak bo'ladi. 500 0 S da suv hosil qilish uchun 50 minut vaqt ketadi, 700 0 S da reaksiya bir zumda davom etadi.

Reaksiya tezligining haroratga bog'liqligi ifodalangan Van't Xoff qoidasi: haroratning 10 ga oshishi bilan reaksiya tezligi taxminan 2 - 4 marta oshadi. Van't Xoff qoidasi shunday yozilgan:

4) Katalizatorlarning ta'siri. Kimyoviy reaktsiyalar tezligini nazorat qilish mumkin katalizatorlar- reaksiya tezligini o'zgartiruvchi va reaksiyadan keyin o'zgarishsiz qoladigan moddalar. Katalizator ishtirokida reaksiya tezligining o'zgarishi kataliz deyiladi. Farqlash ijobiy(reaktsiya tezligi ortadi) va salbiy(reaktsiya tezligi pasayadi) kataliz. Ba'zan reaksiya jarayonida katalizator hosil bo'ladi, bunday jarayonlar avtokatalitik deb ataladi. Gomogen va geterogen katalizni farqlang.

Da bir hil Katalizda katalizator va reaktivlar bir fazada bo'ladi. Masalan:

Da heterojen Katalizda katalizator va reaktivlar turli fazalarda bo'ladi. Masalan:

Geterogen kataliz fermentativ jarayonlar bilan bog'liq. Tirik organizmlarda sodir bo'ladigan barcha kimyoviy jarayonlar ma'lum maxsus funktsiyalarga ega bo'lgan oqsillar bo'lgan fermentlar tomonidan katalizlanadi. Enzimatik jarayonlar sodir bo'lgan eritmalarda aniq belgilangan faza interfeysi yo'qligi sababli tipik heterojen muhit mavjud emas. Bunday jarayonlar mikrogeterogen kataliz deb ataladi.