1. Термодинамика және статистикалық физика макроскопиялық жүйелерде болатын физикалық процестерді зерттейді. Макроскопиялық жүйе
жүктеу/скачать 0,78 Mb.
|
1. Òåðìîäèíàìèêà æ?íå ñòàòèñòèêàëû? ôèçèêà ìàêðîñêîïèÿëû? æ?éåëå
- Бұл бет үшін навигация:
- Кинетикалық теңдеулер.
| Дәріс №9
Тақырыбы: Кинетиканың негізгі түсініктері. Реакциялардың кинетикалық жіктелуі. Химиялық кинетика деп химиялық реакциялардың механизмдері жайлы ілімді айтады. Химиялық реакцияларды кинетикасын зерттеудің практикалық маңызы өте зор. әрбір реакцияны қажетті жылдамдықпен жүргізе алатын болсақ, онда оның тиімділігі мол болады. Формальдық кинетикада реакция жылдамдығынан әрекеттесетін заттардың концентрациясына тәуелділігі қарастырылады. Ол, аса маңызды деп есептелетін химиялық кинетика заңына системадағы химиялық реакцияның тәуелсіздік жағдайда жүретін шарты мен реагенттердің материалдық балланс теңдеуіне және көптеген жағдайларға негіделеді. Хмимялық реакция жылдамдығының концентрацияға тәуелділігін көрсететін шама (өлшем) негізінен химиялық кинетика посьулаты арқылы айқындалады: тұрақты температурадағы гомогенді реакциялардың жылдадығы әрекеттесетін заттар концентрацияларының көбейтіндісіне пропорционалды. Химиялық реакция теңдеуіндегі әрбір зат алдында тұрған коэффицент сол зат концентрациясының дәреже көрсеткішін көрсетеді. Бұл ережені Н.Н. Бекетов (1865), сосын К. Гульберг пен Вааге (1867) тұжырымдаған. Сондай-ақ оны тепе-теңдік констатасындағыдай массалық әсер заңы деп те атайдыү.Оны аА+bB+…өнім сияқты берілген химиялық реакцияға қолдансақ, онда негізгі постулат бойынша: υ=−dCA/dt=k CaA*CbB Кинетикалық теңдеулер. Реттілігі бүтін сан болатын реакцияны қарастырайық. Реттілігі нөл болатын реакциялардың жылдамдығы концентрацияға тәеуліз: υ=k немесе −dC∕dt=k Химиялық реакция кезіндегі әрекеттесетін заттың кемуі басқа фазадан келетін зат есебінен толықтырылып тұратын кезде орындалады. Бүған суда өте нашар еритін күрделі эфир қабаты молырақ болған жағдайдағы оның сумен сабындалу реакциясына түсуі мысал болады. Сондай-ақ процесс жылдамдығы сырттан берілетін энергия мөлшерімен анықталса мұндай реакциялардың реттілігі нөл болады, яғни оны нөлдік реттіліктегі реакция дейді. Бұған фотохимиялық реакциялар мысал болады. Өйткені мұндағы реакциялардың жылдамдығы концентрация мөлшерімен емес, осы процеске берілетін сәуле қуатымен, оның әсер ететін уақытымен анықталады. Сол сияқты катализатордың қатысуымен жүретін реакциялар да реагент концентрациясына тәуелсіз, тек катализатор мөлшеріне, активтілігіне байланысты. Бірінші ретті реакциялардың жылдамдығы: υ=k∙С немесе − dC∕dt = k∙C Бірінші ретті реакция жылдамдығының теңдеуі арқылы ьір молекулалық (мономолекулалық) реакциялардың, сол сияқты күрделі механизм бойынша жүретін кейбір реакциялардың, мысалы фруктоза мен глюкоза молекулаларына ыдырайтын сахарозаның гидролиздену реакциясы жылдамдықтары өрнектеледі. Соңғы реакция екі молекулалық (бимолекулалық) болса да, онда су өте көп болғандықтан бұл реакцияның жылдамдығы тек сахароза концентрациясымен анықталады. Екінші ретті реакция жылдамдығы: υ=k∙С1∙С2 С1=С2 болса, υ=k∙С2 Жылдамдығы екінші ретті реакция теңдеуімен анықталатын реакцияларға мыналар жатады: галогендердің сутекпен әрекеттесіп, галогенсутек түзуі; ацетосірке эфирінің саьындалуы; кез келген екі химиялық элементтің өзара әрекеттесуә, т. б. Үшінші ретті реакция жылдамдығы: υ=k∙С1∙С2∙С3 С1=С2= С3 болса, υ=k∙С3 Мысалы, азот (II) оксидінің тотығу реакциясы үшінші ретті реакция болады: 2NO+O2—›2NO2 Нөлдік, бірінші, екінші, үшінші және одан да жоғарғы ретті реакцияларға арналған концентрацияның уақытқа байланысын көрсету үшін С=С0 және t=0 шартындағы бұл реакциялардың дифференциалды түрдегі жылдамдығын интегралдау қажет. Нөлдік ретті реакция(135) теңдеуді интегралдасақ: С0−С=k∙t Бұдан әрекеттесетін зат концентрациясы уақыт өткен сайын түзу сызықты байланыс бойынша кемитіні көрінеді. Мұндағы константа өлшемі жылдамдық өлшемімен бірдей.(135а) теңдеуіне С=С0∕2 мәнін қойып, жартылай әрекеттескен зат мөлшері арқылы, оған кеткен жартылай уақытты ( τ1∕2) табады. τ 1∕2=Со∕2ko (136) теңдеуді интегралдасақ: In Co∕C=k1t Бұдан жылдамдық константасының уақытқа кері тәуелділікте, ал концентрацияға тәуелсіз екені көрінеді. (136а) теңдеуге С=С0∕2 мәнін қойып, осы өзгеріске кеткен жартылай уақытты табатын теңдеуді аламыз: τ 1∕2=In2∕k1 Бұдан жартылай түрленуге кеткен уақыттың реагент концентрациясынан тәуелсіздігі көрінеді. Әр түрлі ретті реакциялардың кинетикалық теңдеулері және олардың шешуі 5- таблицада көрсетілген. жүктеу/скачать 0,78 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|