Химия синфи 11
 

► Боби I. Аминҳо. Аминокислотаҳо. Пайвастагиҳои ҳетеросиклии нитрогендор

► Боби II. Сафедаҳо ва кислотаҳои нуклеинӣ

► Боби III. Ферментҳо ва витаминҳо

► Боби IV. Синтези моддаҳои калонмолекула ва масолеҳи полимерӣ дар асоси онҳо

► Боби V. Ҷамъбасти омӯзиши курси химияи органикӣ

► Боби VI. Қонуни даврӣ ва системаи даврии элементҳои химиявии Д.И. Менделеев дар асоси таълимот оид ба сохти атом

► Боби VII. Сохти модда


► Боби VIII. Реаксияҳои химиявӣ


► Боби IX. Ғайриметаллҳо

► Боби X. Металлҳо

► Боби XI. Нақши химия дар ҳаёти ҷомеа

СУРЪАТИ РЕАКСИЯҲОИ ХИМИЯВИ

     Ҳангоми омӯхтани хосиятҳои модда ё маҷмӯи моддаҳо, дар байни онҳо ва моддаҳои онҳоро иҳотакунананда фарқ мегузоранд. Модда ё маҷмӯи моддаҳои омӯхташавандаро система меноманд. Моддаҳое, ки системаро иҳота кардаанд, муҳит меноманд. Система метавонад аз як ё якчанд қисмҳо, ки онҳоро фазаҳо меноманд, иборат бошад. 0н қисми якҷинсаи системаро, ки аз қисмҳои дигари система бо сатҳи расиш ҷудо шудааст ва ҳангоми аз ин сатҳ гузаштан хосиятҳои он куллан тағйир меёбад, фаза номида мешавад. Масалан, об аз як фаза иборат аст. 0мехтаи бензин ва об аз ду фаза иборат аст. Системаҳое, ки аз газҳо иборатанд, як фазаро ташкил мекунанд. Системаи иборат аз як модда метавонад то се фаза дошта бошад. Масалан, системаи яху об ду фаза дорад, ки онҳо танҳо бо зичии худ аз якдигар фарқ мекунанд. Системае, ки аз як фаза иборат аст, системаи ҳомогенӣ, вале системае, ки аз якчанд фаза иборат аст, системаи ҳетерогенӣ номида мешавад. Бо системаҳои ҳомогенӣ ва ҳетерогенӣ шумо дар ҳаёт бисёр вохӯрдаед. 0б, омехтаи дилхоҳи газҳо, намак, қанд мисоли системаҳои ҳомогенӣ мебошанд. 0бу ях, маҳлули сершудаи қанд бо таҳшинаш, ангишт ва оҳан дар ҳаво мисоли системаҳои ҳетерогенӣ мебошанд. Дар мисоли охир система аз се фаза иборат аст: ду фазаи сахт ва як фазаи газӣ.
    Реаксияҳое, ки дар муҳити ҳомогенӣ мегузаранд, реаксияҳои ҳомогенӣ номида мешаванд:

    Реаксияҳое, ки дар муҳити ҳетерогенӣ мегузаранд, реаксияҳои ҳетерогенӣ номида мешаванд:

    Дар ин мисол моддаҳои ба реаксия доҳилшуда ва маҳсули реаксия фазаҳои гуногунро ташкил мекунанд. Масалан, руҳ (Zn) моддаи сахт, НС1 ва ZnCl маҳлулҳо, ҳидроген (H2) газ мебошанд.
    Дар ҷараёни реаксияи химиявӣ миқдори як ё якчанд моддаҳо (моддаҳои ба реаксия дохилшаванда) кам шуда, дар айни замон миқдори як ё якчанд моддаҳои дигар (моддаҳои дар натиҷаи реаксия ҳосилшуда) зиёд мешавад. Суръати реаксияро мо метавонем ба воситаи тағйирёбии миқдори яке аз моддаҳои система дар воҳиди вақт тавсиф кунем. Агар n(t) миқдори яке аз моддаҳои система дар лаҳзаи вақти t бошад, пас аз гузаштани фосилаи вақти t миқдори он ба n(t+∆t) баробар мешавад. 0н гоҳ бузургии (n(t+∆t)-n(t))/t тағйирёбии миқдори моддаро дар фосилаи вақти t нишон медиҳад. Фосилаи вақти t-ро чӣ қадар камтар гирем, ҳамон қадар ин бузургӣ дақиқтар муайян карда мешавад. Шумо аз курси математика медонед, ки:

    Таърифи суръати реаксияи химиявӣ дар системаҳои ҳомогенӣ ва ҳетерогенӣ гуногун мебошад. Аз ин сабаб ин системаҳоро алоҳида дида мебароем.
   Дар системаҳои ҳомогенӣ моддаҳо дар тамоми ҳаҷми система баробар ҷойгир шудаанд. Аз ин сабаб суръати реаксияи химиявиро чун тағйирёбии миқдори дар воҳиди ҳаҷм будаи яке аз моддаҳои система дар воҳиди вақт дидан мумкин аст. Агар ҳаҷми системаро бо V ишора кунем, он гоҳ суръати реаксияи химиявиро чунин ифода кардан мумкин аст:

    Азбаски воҳидҳои миқдори модда мол, вақт - с(сония) ва ҳаҷм - л(литр) мебошанд, бинобар ин воҳиди суръати реаксияи химиявӣ мол/(л·с) аст.
    Суръати реаксияи ҳомогенӣ ба миқдори яке аз моддаҳои дар воҳиди вақт ва воҳиди ҳаҷм ба реаксия дохилшуда ё дар натиҷаи реаксия ҳосил шуда баробар аст.
   Азбаски дар системаҳои ҳомогенӣ микдори моддаро ба воситаи консентратсияи молярии он тавсиф мекунанд, таърифи суръати реаксияи химиявиро низ бо консентратсияи молярӣ ифода кардан мумкин аст. Агар консентратсияи молярии моддаро бо с ишора намоем, он гоҳ мувофиқи таърифи консентратсияи молярӣ

    Инро ба ҳисоб гирифта, суръати реаксияи ҳомогениро боз ба таври зерин ифода кардан мумкин аст:

    Суръати реаксияи ҳомогенӣ ба тағйирёбии консентратсияи молярии яке аз моддаҳои ба реаксия дохилшуда, ё дар натиҷаи реаксия ҳосилшу да дар воҳиди вақт баробар аст.
   Дар ин ҷо бояд қайд намоем, ки суръати реаксия химиявиро, хусусан барои системаҳои ҳомогенӣ, ба воситаи тағйирёбии миқдори моддаи дилҳоҳи система ифода карда метавонем. Аз ин сабаб қимати суръати реаксия аз моддаи интихобшуда вобаста аст. Масалан, реаксияи зеринро мебинем:

   Аз ин мисол равшан аст, ки қимати суръати реаксияро мо бояд аз рӯи тағйирёбии миқдори N2, H2 ё NH3 ҳисоб кунем. Таносуби миқдори моддаҳои N2, H2 ва NH3 мувофиқан ба 1:3:2 баробар аст. Пас таносуби суръатҳои реаксия, ки аз рӯи тағйирёбии миқдори N2, H2 ё NH3 ҳисоб карда шудаанд, мувофиқан   аст.

    Дар системаҳои ҳетерогенӣ реаксия танҳо дар сатҳҳои расиши фазаҳо меравад. Масалан, ҳалшавии оҳан дар кислота, ки реаксияи он чунин аст:

дар сатҳи оҳан ба амал меояд. Зеро дар ин ҷо оҳан ва кислота ба ҳам мерасанд. Аз ин сабаб, таърифи суръати реаксияи химиявӣ дар системаҳои ҳетерогенӣ дигаргунтар аст. Агар дар реаксияҳои ҳомогенӣ суръати реаксия ба воситаи миқдори модда дар воҳиди ҳаҷм ифода ёбад, пас дар реаксияҳои ҳетерогенӣ суръати реаксия ба воситаи миқдори модда дар воҳиди сатҳи расиши фазаҳо ифода карда мешавад. Масалан, дар мисоли дар боло овардашуда сатҳи расиши фазаҳо ба сатҳи оҳан баробар аст. Агар сатҳи расиши фазаҳоро бо S ишора намоем, он гоҳ суръати реаксияи ҳетерогениро чунин ифода кардан мумкин аст:

    Суръати реаксияи ҳетерогенӣ бо миқдори яке аз моддаҳои дар воҳиди вақт ва воҳиди сатҳи расиши фазавӣ ба реаксия дохилшаванда ё дар натиҷаи реаксия ҳосилшаванда баробар аст.
    Воҳиди суръати реаксияи ҳетерогенӣ аз воҳиди суръати реаксияи ҳомогенӣ фарқ мекунад. Воҳиди суръати реаксияи ҳетерогенӣ ба мол/ (см2·с) баробар аст.
    Суръати реаксияи химиявӣ аз бисёр омилҳо вобаста аст. Вале дар поён вобастагии суръати реаксияро аз се омили муҳимтарин дида мебароем.
    Барои он ки дар байни зарраҳои (ионҳо, молекулаҳо) система таъсири мутақобили химиявӣ ба амал ояд, ин зарраҳо бояд бо ҳам бархӯранд. Суръати реаксияи химиявӣ ба миқдори бархӯрди зарраҳои система мутаносиби роста аст. Аз тарафи дигар, миқдори бархӯрди молекулаҳои моддаҳои ба реаксия дохилшуда ва дар натиҷаи он ҳосилшуда аз консентратсияи молярии онҳо низ вобаста мебошад. Дар системаҳои ҳомогенӣ вобастагии суръати реаксия аз консентратсияи молярии моддаҳои ба реаксия дохилшуда дар асоси қонуни асосии кинетикаи химияӣ муайян карда мешавад:
    Суръати реаксияи ҳомогенӣ дар ҳарорати доимӣ ба ҳосили зарби консентратсияи молярии моддаҳои ба реаксия дохилшуда, ки ба дараҷаҳои зарибҳои стехиометриашон бардошта шудаанд, баробар аст.
    Агар реаксияи химиявӣ шакли зерин дошта бошад:

он гоҳ дар асоси қонуни асосии кинетикаи химиявӣ суръати реаксияи ҳомогениро чунин навишта метавонем:

     Дар ин ҷо n, m ва d зарибҳои стехеометрии моддаҳо, к - доимиест, ки собити суръати реаксия ном дорад.
    Бояд эзоҳ диҳем, ки зарибҳои стехиометрӣ аз муодилаҳои реаксияҳои химиявӣ бевосита гирифта намешаванд. Дар асл механизми реаксияҳо хеле мураккаб аст ва онҳо дар чанд марҳила мегузаранд.
    Дар системаҳои ҳетерогенӣ вобастагии суръати реаксия танҳо аз консентратсияи он моддаҳое вобаста аст, ки дар фазаи газӣ ё моеъгӣ мебошанд. Консентратсияи моддаҳои дар фазаи сахт мавҷуд буда, аслан, бузургии доимианд ва аз ин сабаб ба собити суръат дохил мешаванд. Масалан, ҳангоми пурра сӯхтани ангишт:

қонуни асосии кинетикаи химиявӣ чунин навишта мешавад:

дар ин ҷо C0 консентратсияи молярии O2.
     Суръати реаксияи химиявӣ аз табиати моддаҳои ба реаксия дохилшаванда ва ҳарорат низ вобастгӣ дорад. Аслан барои он ки молекулаи моддаҳои ба реаксия дохилшаванда бо ҳамдигар таъсири мутақобил намуда, молекулаҳои нав ҳосил кунанд, онҳо бояд як ҳадди энергиеро, ки онро энергияи фаъолшавӣ Еф меноманд, бартараф намоянд. Энергияи фаъолшавӣ Еф аз табиати моддаҳои ба реаксия дохилшаванда вобаста аст. Бо сабаби мавҷуд будани энергияи фаъолшавӣ на ҳамаи молекулаҳои бархӯранда молекулаи нав ҳосил карда метавонанд. Ғайр аз ин, таҷрибаҳои бисёре нишон доданд, ки ҳангоми ба ҳар даҳ дараҷа зиёд намудани ҳарорати системаи ҳомогенӣ суръати реаксияи химиявӣ ду-чор маротиба зиёд мешавад (қоидаи Вант-Гофф). Ифодаи математикии ин қоида чунин аст:

     Дар ин формула v(t2) ва v(t1) суръати реаксия дар ҳароратҳои t2 ва t1, γ - собити ҳароратии реаксия мебошанд.
    Яъне, агар зиёдшавии ҳарорат прогресси арифметикиро ташкил намояд, зиёдшавии суръати реаксия прогресси геометриро ташкил менамояд. Ин вобастагии суръати реаксияро аз ҳарорат олими швед С.Аррениус шарҳ дода тавонист. Вай нишон дод, ки миқдори бархӯрдҳои муфид, ки ба ҳосилшавии молекулаҳои нав оварда мерасонад, аз рӯи формулаи зерин ёфта мешаванд:

    Дар ин формула NM - адади бархӯрдҳои муфид, N - адади умумии бархӯрдҳо, R - собити универсалии газӣ, T  -ҳарорати мутлақро ифода мекунанд.
   Аз сабаби он, ки адади умумии бархӯрдҳо ба ҳосили зарби консентратсияи молярии моддаҳои ба реаксия дохилшаванда мутаносиби роста аст, аз қонуни асосии кинетикаи химиявӣ бармеояд, ки суръати реаксияи ҳомогенӣ аз ҳарорат чунин вобастагӣ дорад:

    Дар ин ҷо А бузургии доимӣ аст.
   Аз ин формула аён аст, ки суръати реаксия бо баланд шудани ҳарорат бисёр зуд меафзояд. Барои ба шумо равшан шудани ин масъала, фарз мекунем, ки энергияи фаъолшавӣ ба 100 кҶ/мол баробар бошад. Агар ҳарорати система аз T1= 300К то T2 = 310К зиёд шавад, суръати реаксияи химиявӣ чӣ гуна тағйир меёбад? Мувофиқи формулаи дар боло овардашуда:

    Агар қимати энергияи фаъолшавӣ ва ҳароратҳоро ба ин формула гузорем, он гоҳ ҳосил мекунем:

   Ҳамин тавр, даҳ дараҷа зиёд шудани ҳарорат, ба 3,65 маротиба афзудани суръати реаксия оварда мерасонад. Ин вобастагии суръати реаксия аз ҳарорат дар доираи қоидаи Вант-Гофф қарор мегирад.










 

 
DIAMOND ©  Ҳамаи ҳуқуқҳо ҳифз карда шудаанд
Hosted by uCoz