65
Кинетикалық теңдеу өте күрделі механизм бойынша жүретін химиялық
реакциялардағы элементар әрекеттесулердің тек соңғы нәтижесін ғана көрсетеді.
Сондықтан күрделі реакциялардағы теңдеуді сипаттап, теңестіретін коэффициенттердің
реакция реттілігіне ешбір қатынасы болмайды. Концентрация өзгерісі үлкен болса,
теңдеудегі коэффициенттерді табу қиындайды. Реагенттер концентрациясы азайған сайын
реттілік те өзгереді.
Кинетикалық теңдеулер. Реттілігі бүтін сан болатын реакцияны қарастырайық.
Реттілігі нөл болатын реакциялардың жылдамдығы концентрацияға тәуелсіз:
= k
немесе
k
dt
dC
(6)
Химиялық реакция кезіндегі әрекеттесетін заттың кемуі баска фазадан келетін зат
есебінен толықтырылып тұратын кезде орындалады. Бұған 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
реакциялардын, жылдамдығы концентрация мөлшерімен емес, осы процеске берілетін
сәуле
қуатымен, оның әсер ететін уақытымен анықталады. Сол сияқты катализатордың
қатысуымен жүретін реакциялар да реагент кондентрациясына тәуелсіз, тек катализатор
мөлшеріне, активтілігіне байланысты.
Бірінші ретті реакциялардың жылдамдығы:
= k·C
немесе
C
k
dt
dC
(7)
Бірінші ретті реакция жылдамдығының теңдеуі арқылы бір молекулалық
(мономолекулалық)
реакциялардың, сол сияқты күрделі механизм бойынша жүретін
кейбір реакциялардың, мысалы, фруктоза мен глюкоза молекулаларына ыдырайтын
сахарозанын, 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:
= k·C
1
·C
2
(8)
С
1
= C
2
болса,
= k·C
2
(9)
Жылдамдығы екінші ретті реакция теңдеуімен анықталатын реакцияларға мыналар
жатады: галогендердің сутекпен әрекеттесіп
,
галогенсутек түзуі; ацетосірке эфирінің
сабындалуы; кез келген екі химиялық элемеңттің өзара әрекеттесуі, т. б.
Үшінші ретті реакция жылдамдығы:
3
2
1
C
C
kC
(10 a)
С
1
=
С
2
=Сз болса,
=k·C
3
(11)
Мысалы, азот (II) оксидінің тотығу реакциясы үшінші ретті реакция болады:
2NO + О
2
→2NО
2
Нөлдік, бірінші, екінші, үшінші және одан да жоғарғы ретті реакцияларға арналған
концентрацияның уақытқа байланысын көрсету үшін
С = С
0
және /=0 шартындағы бұл
реакциялардың дифференциалды түрдегі жылдамдығын интегралдау қажет.
Нөлдік ретті реакция
(6) теңдеуді интегралдасақ:
C
0
-C=k·t
(12 a)
66
Бұдан әрекеттесетін зат концентрациясы уақыт өткен сайын түзу
сызықты
байланыс бойынша кемитіні көрінеді. Мұндағы константа өлшемі жылдамдық өлшемімен
бірдей. (12 а) теңдеуіне
С =
= С
0
/2 мәнін қойып, жартылай әрекеттескен зат мөлшері
арқылы, оған кеткен жартылай уақытты
2
/
1
табады.
Достарыңызбен бөлісу: