§  3.  ТІЗБЕКТІ  РЕАКЦИЯЛАР

ша  тізбектескен  реакциялар  қатарласып,  қаулап  лезде  тез 
өтеді.
Химиялық  реакцияларда  тізбекті  реакциялар  жиі  кездеседі, 
атап  өткен 
қопарылыс, 
жану, 
атом 
электростанциясының 
реакторындағы  ядролық  реакциялар,  уран  атом  бомбасындағы 
реакциялар,  полимерлер  жасаудағы  полимерлену  реакциялары 
барлығы  осыған  жатады.
Тізбекті  реакцияларды  ашқан  Н.  А.  Ш и л о в   (1905  ж.) 
бұл  реакциялардың  теориясын  және  оларды  іске  асыруды  ашкан 
(1929  ж.)  Нобель  сыйлығының лауреаты  акад.  Н.  Н.  С е  м е  н о  в,
Ф о т о х и м и я л ы қ   р е а к ц и я л а р .  
Химиялық  реакция 
басталу  үшін  реакцияласатын  молекулалар  активтену  керек 
екендігі  өткенде  айтылды.  Молекулаларды  актнвтеуге  жылу  энер- 
гиясы  ғана  емес,  жарык  энергиясын  да  пайдаланады.  Жарық 
энергиясы  жеке-жеке  квант  (Е)  түрінде  тарайды  E =  /iv.
Бір  кванттағы  энергия  қоры  толқынының  тербеліс  жиілігіне 
(v)  байланысты,  бірақ  калай  болғанда  да  реакцияласушы 
молекуланы  активтендіру  үшін  кванттың  мөлшері  молекуланы 
активтендіру  энергиясынан  басым  болуы  қажет.  Мысалға, 
хлорсутек  түзілу  реакциясы  жарыкта  жаксы  жүреді,  өйткені: 
С1
2
 +  /гv =  2С1.  Бұл  хлор  атомдарының  әрқайсысы  сутек  молеку- 
ласымен  реакцияласады:
С1+Н2 =  НС1 =  Н 
н +  С12==НС1 +С1...
Осылайша  тізбекті  реакция  басталып  кетеді.  Әрине  босап 
шыққан  Н  пен  С1  қосылып  кейбір  тізбек  тоқтап  қалуы  да  мүмкін. 
Фотохимиялық  реакциялар  экзотермиялық  реакция  "болса,  жарык 
квантының  алғашқы  әсерінен  басталыгт,  одан  әрі  өз  жылуының 
есебінен  жүре  береді  (мысалы,  НС1  түзілуі);  эндотермиялық 
болса,  жарық  түсіру  тоқтасымен  реакцияда  тоқтайды  (мысалы, 
фотографияда  AgBr  ыдырауы).
Фотохимиялық  реакциялардың  маңыздысы  жаратылыста  күн 
сәулесінің  энергиясын  пайдаланатын  кейбір  процестер;  мыеалы, 
өсімдіктерде  болатын  фотосинтез.  Өсімдіктердіц  жасыл  жапыра- 
ғындағы  хлорофилл  күн  сәулесі  спектрінің  қызыл  шетіндегі 
электромагнит  толқындарын  сіңіріп  алып,  көмір  қышқыл  газы 
мен  судан  органикалық  заттар  синтездейді,  ал  оттек  бос  күйінде 
бөлініп  шығады:
6 С02 +  6Н20 - ^   С6Н І20 6 + 6 0 2 + 2,820  кДж.
Р а д и а ц и я л ы қ   р е а к ц и я л а р .   Үлкен  энергиялы  сәу- 
лелердің  (рентген  сәулесі,  альфа,  гамма  сәулесі,  нейтрон  т.  б.) 
әсерінен туатын реакцияларды  р а д и а ц и я л ы қ   р е а к ц и я л а р  
дейді.  Бұларды  зерттейтін  радиациялық химия  —  химияның  жаңа 
бөлімі,  аз  зерттелген  саласы.  Мұнда  болатын  процестердің 
фотохимиялықтан  айырмашылығы  —  бұл  сәулелер  атомның  ішкі 
қабаттарына  эсер  етіп,  олардағы  электрондарды  коздырып  немесе 
бөліп  шығарады:  осыдан  барып  молекула  ішіндегі  атомдардың
1 7 7

арасындағы  байланыс  бұзылып,  бос  радикалдар  және  валенттігі 
қанбаған  атомдар  түзіледі.  Мысалы,  осындай  әсерден  оттек- 
озонға,  алмар-графитка  айналады  т.  т.  с.  с.
Радиоактив  сәулелерінің  әсерінен  болатын  химиялык  айрылу 
реакцияларын  —  р  а  д и  о л  и  з  деп  атайды.  Мысалы,  судың  ра- 
диолизі.  Әуелі  сәуле  әсерінен  су  молекулалары  козады,  кей 
біреулері  ионданады:
11,0  • 
V  
-  Н О
H20  +  v 
Н,0 + + е
Түзілген  ион  —  молекула  Н , 0  +  секундтын,  миллион  бөлігі 
ішінде  Н20   молекуласымен  реакцияласып,  тұрақты  ион  0 Н , + 
пен  радикал.  ОН  түзеді:
н 2о+ +  н 2о =  онф +   ОН
Босап  шыккан  электрон  Н20   мен  әрекеттесіп  теріс  ион 
молекула  Н20 ~   түзеді,  олар  лезде  тұрақты  ион  ОН-   пен  атом 
радикал-Н  айрылады.
Н,0 +  *Н,0_
Н20 - = О Н “ +Н
0 Н :!+  жэне  ОН-   иондары  әрекеттесіп,  су  молекуласы  түзіледі, 
ал  бос  радикалдар  одан  әрі  реакцияласа  береді.
Н +  Н =  Н,; 
0Н +  б Н =  Н , 0 2; 
Н +  0 Н  =  Н,0
Н20о +  ОН =  Н20  +  НО,; 
НО, +  НО, =  Н , 0 2 +  О,.
Су  радиолизінің  нәтижесінде  сутек,  оттек  және  сутек  пероксиді 
түзіледі.
Айта  кететін  бір  жайт,  радиациялық химиядан  басқа  р а д и о -  
X  
и  м и я  бар,  ол  радиоактив  элементтердің  жэне  олардын,  изотоп- 
тарынын  химиялык  қасиеттерін,  қолдану  жолдарын  зерттейтін 
химияның  бір  саласы.
§  4.  ХИМИЯЛЫҚ  ТЕПЕ-ТЕҢДІК
Өзімізге  таныс  Бертолле  тұзының  аирылу  реакциясын  алсак, 
мұнда  шыккан  калий  хлорпді  мен  оттек,  тікелей  қосылып  кайта- 
дан  Бертоле  тұзын  түзе  алмайды.  Мұндай  реакцияларды  к а  ft- 
ты  м  с  ы  з  яки  бір  бағытты  реакция  дейді.
Енді  сутек  пен  кыздырған  темір  қағынын,  тритеміртетраоксиді 
арасындағы  реакцияны  алсақ,  темір  кағы  темірге  айналып,  сутек 
қақтағы  оттекпен  косылып  суға  айналады:
Ғе,
0 4
-(-
4
Н
2
 =  ЗҒе +  4Н20
Сондай  жағдайда  темір  ұнтағына  су  буымен  әрекет  етсек,  қайта- 
дан  темір  кағы  мен  сутек  түзіледі:
ЗҒе +  4Н,0 =  Ғе30 4 +  4Н,
1 78

Сонымен  бір  температураның  өзінде  біріне-бірі  карама-карсы 
скі  реакция  жүреді.
Бірдей  жағдайда  қарама-қареы  екі  бағытта  жүретін  реакция- 
ларды  қайтымды  деп  атайды.  Қайтымды  реакция  екендігін 
көрсету  үшін  теңдік  белгісінің  орнына  қарама-карсы  екі  стрелка 
қояды:
Ғе;і0 4 +  4Н2^ З Ғ е  +  4Н20
Солдан  оңға  карай  жазылған  реакцпяны  тіке,  оңнан  солға 
жазылған  реакцияны  к е р і   реакция  деп  атауға  келіскен.
Қайтымсыз  реакциялар  ақтығына  дейін  барады,  яғни  реакция- 
ласушы  заттыц  тым  болмаса  біреуі  біткенше  реакцияласады. 
Қайтымды  реакциялар  аяғына  жетпейді,  оларды  жеткізу  үшін 
реакцияда  түзілген  заттарды  кайта  реакцияласпас  үшін,  бірінен- 
бірін  ажырату  керек.
Химиялық  реакцияларды  қайтымды  және  қайтымсыз  деп 
бөлудің  өзі  де  дәл  емес.  Химиялық  реакцияларды  жете  тексеріп 
зерттегенде,  кайтымсыз  реакция  деп  жүрген  реакциялардың 
көпшілігі  кайтымды  болып  иіығып  жатыр.
Қайтымды  реакцияның  біреуін  алып  соның  калай  өтетіндігін 
карастырайық,  мысалы:
СО -Д- Н
о
О^
і
СО
з
 
ҒІ2
Реакцияға  керекті  СО  мен  FCO  эквивалентті  мөлшерде  алсак 
та,  олар  толығымен  реакцияласып  бітпейді.  Әуелі  жап-жақсы 
басталган  реакция  біраз  уақыт  өткен  сон,  тоқтап  калғаннан 
болады.  Реакциядағы  заттарды  анализдесек  онда  —  СО,  Н20, 
С 0 2  және  Н2  төртеуі  де  табылады.
Реакцияның  «токтауы  да»,  төрт  заттың  бірдей  табылуы  да, 
реакциямыздың  кайтымды  болуынан.  Шынында  да  СО  мен  Н20  
араластырғанда  олар  реакцияласа  бастайды,  бірақ  осыған  бай- 
ланысты  концентрациясы  бірте-бірте  кеми  түседі,  демек  реак- 
цияныц  жылдамдығы  да  баяулай  береді.  Осы  уакыт  ішінде 
тіке  реакцияның  нәтижесінде  түзілген  С 0 2  мен  Н2,  бірте-бірте 
жиңалып,  концентрациясы  көбейген  сайын  олардың  арасынан 
туатын  кері  реакцияның  жылдамдығы  да  артады.  Тіке  реакция­
да  СО  мен  Н20   концентрациясы  кеміп  жатса,  кері  реакцияның 
нәтижесінде  оньщ  орны  толтырылып  жатады.  Осыланша  тіке 
реакция  мен  кері  реакция  катар  жүріп  жатады.  Бір  уакытта 
келіп,  тіке  реакция  мен  кері  реакцияның  жылдамдықтары  теңеле- 
ді,  яғни  әрбір  кесімді  уакыт  ішінде  СО  мен  Н20   неше  молекуласы 
реакциялаеса,  кері  реакцияның  нәтижесінен  сонша  молекуласы 
кайтадан  түзіледі.  Mine,  осы  уакыттан  бастап  реакцияласушы 
төрт  заттың  төртсуінің  де  концентрациясы  өзгермейді.
Кайтымды  реакцияда,  тіке  реакция  мен  ксрі  реакцияның  жыл- 
дамдықтары  теңескен  күйді,  хим иялық  тепе-теңдік  дейді.
Үстіртін  қарағанда  реакциялар  токтаған  еияқты  болып  көріне- 
ді.  Бұл  шынында  «спякты  болып  көріну»  ғана,  өйткені  реакциялар 
токтаған  жок,  бірак  бірінің  нәтижесіи  екіншісі  жокка  шыгарып 
отыр.
79

Химиялык  тепе-теңдік  кезінде  реакциялар  токтамай,  тек  кара- 
ма-карсы  реакциялардың жылдамдықтары  ғана  теңесетін  процесс 
болғандықтан  оны  ж ы л ж ы м а л ы ,   д и н а м и к а  лык.  т е п е -  
т е ң д і к  дейміз.  Тепе-тецдікке  келген  жүйені,  жағдайын  өзгерт- 
песе,  қанша  да  болса  ұзак уақыт  сақтауға  болады.  Ал,  реакцияға 
қатынасушы  заттың  біреуінің  болса  да  концентрациясын  болма- 
шы  өзгертсек  болғаны,  тепе-теңдігіміз  бұзылып,  ауып,  баска 
заттардың  барлығының  концентрациялары  өзгере  бастайды.
Тепе-теңдіктің  бұзылуынан  концентрациялардын.  өзгеру  про- 
цесін  т е п е - т е ң д і к т і ң   а у у ы   не  ы ғ ы с у ы   дейді.
Енді  тепе-теңдік  туу  жағдайын  математика  тіліне  аударайық 
А +  Б ^ В  +  Г  деген  жалпы  теңдікпен  жазылатын  қайтымды 
реакцияны  алайық.
[А],  [Б],  [В],  [Г]  сол  заттардың  концентрациялары,  сц  тіке 
реакцияның,  и2  кері  реакцияның  жылдамдықтары  болсын.  Сонда 
Vi =  k [А]  [Б],  v
2
 — ko [В]  [Г]. Химиялык тепе-теңдік кезінде  щ =  v% 
демек:
k{  [А]  [Б]  =  /гг[В]  [Г]  болады.
Концентрация  мен  жылдамдык  константаларын  теңдік  белгісінің 
екі  жағына  шығару  үшін  теңдіктің  екі  бөлімін  де  Л"2 [А]  [Б] 
бөлеміз:
±!  -   [ВМП 
k,  -  
[А]  ■ [Б]
k\  және  ko деген тұракты  шамалар,  олардың қатынасы да тұрақты 
шама  болу  керек,  оны  К  мен  белгілеп,  т е п е - т е ң д і к   к о н с ­
т а н т  а с ы  деп  атаймыз:
К =   [ВЫП
14 
[А]  •  [Б]
Тепе-теңдік  константасы  әрбір  реакцияны  сипаттайтын  өзіне 
ғана  тән  тұракты  шама.
Бұл  формуланың  мағынасы  —  қайтымды  реакцияларда  түзіл- 
ген  заттардың  концентрацияларының  көбейтіндісін  алынған 
заттардын.  концентрацияларының  көбейтіндісіне  бөлгеннен  шық- 
қаны,  сол  реакцияға  лайықталған  тұрақты  шамаға  (К)  тең 
болса  тепе-теңдік  туатындығын  көрсетеді.
К-ның  физикалық  мәні 
демек,  концентрация  бірге  тең
болып,  температура  бірдей  болған  жағдайда,  тіке  реакцияның 
кері  реакциядан  неше  есе  жылдам  жүретінін  көрсетеді.  К  кон- 
центрацияның  өзгергенінен  өзгермейді,  температурадан  өзгереді.
Тепе-текдік  константасын  химиялык  жүмыста  көп  жерлерде  пайдаланады. 
Өткенде  келтірілген  реакцияның  тепе-теңдік  константасын  жазайык:
К =
rCOol  •  ГН
2
І 
[СО]  •  [Н20]
Реакцияға  алынған  СО  мен  Н20   алғашқы  концентрациялары  1  моль/л 
850 
градуста 
тепё-теңдікке 
келген 
кезде 
әркайсысының 
концентрациясы 
0,5  моль/л  болды  дейік,  сонда:
180

Тепе-теңдік  константасының  мәнін  білгеннен  кейін  осы  тегіе-теңдікке  бай- 
ланысты  біраз  есептер  шығаруға  болады.  Мысалы,  СО  мен  Н20   бастапкы 
концентраиияларын  баскаша  етіп  алсак,  жүйе  тепе-теңдікке  келген  кезде 
әрбір  заттың  концентрацияларының  қандай  болатынын  білуге  болады.  Айталык, 
бастапкы  [СО]  =  2  моль!л,  [Н20 |   = 3   моль/л  болсын,  реакцияласкан  СО  мен 
Н20   моль  саны  бірдей  болады,  түзілетін  С 0 2  мен  Н2  моль  саны  да  сон дай 
мөлшерде  болатындығы  теңдіктен  көрінігі  тұр;  оны  х  аркылы  белгілейік. 
Сонда  іздегеніміз.
[СО 1 = 2  — х; 
| С 0 2] = х
[Н20 |   = 3  — х; 
[ Н , ] = х
демек,
х2  ' 
t 
л
...[2  —  х] 
[ 3 = Т Г  
= 1 ;   х = 1 ' 2
сонымен:
[СО]  = 2 — 1,2 =  0,8  моль/л 
[Н .0]  = 3 — 1,2=  1,8 
»
[С 0 2]  =   [Н2[ 
= 1 ,2  
»
Химиялық  тепе-теңдіктің  константасын  білудің  іс  жүзінде 
үлкен  маңызы  бар.  Мысалы,  осы  айтылған  реакцияда  СО-ны  тү- 
гел  жұмсау  керек  болса,  онда  тіке  реакцияның  жылдамдығын 
өсіру  керек,  ол  үшін  Н20   концентрациясын  көбейтеді.  Тепе-тең- 
дік  бұзылып  оңға  карай  ауады,  жаңа  тепе-теңдік туады,  бұл  тепе- 
теңдікте  концентрациялар  баска  болады,  оның  ішінде  CU  аз, 
С 0 2  мен  Н2  көп  болады.  Осы  айтылғандардан  іс  жүзінде  колда- 
нылатын  маңызды  ережелер  шығады:
1.  Қайтымды  процесте  реакцияласушы  заттың  біреуін  толы- 
ғырак  пайдалану  үшін,  оны  екіншісінің  артығымеы  әрекеттес- 
тіру  керек,
2.  Түзілуші  заттар  кайта  реакцияласа  алмау  үшін,  оның 
біреуін  реакциядан  шығарса,  тепе-теңдік  ыңғай  сол  шығарылған 
заттың  орнын  толтыратын  жакка  карай  ауады,  бұл  жағдайда 
кайтымды  реакция  аяғына  дейін  барады.  Бұл  мысалда  айталык 
С 0 2  сіңіріп  алынып,  реакциядан  шығарылса,  су  түгелімен  Н2  ай- 
налады.
Ле-Шателье  принципі. 
Химиялык  тепе-теңдік тұракты  жағдай- 
да  ғана'қалпындіГболадыГІКағдайын  —  концентрациями,  темпе- 
ратураны,  кысымды  —  өзгертсе,  тепе-тецдік  бұзылып,  тіке  немесе 
кері  реакцияның  бағытына  карай  ауып  ығысады.
Концентрацияны  өзгерткеннен  тепе-теңдіктің  калай  өзгеретіні 
жоғарыда  қаралды,  енді  температура  мен  қысымды  өзгертудің 
тепе-теңдікке  тигізетін  әсерімен  танысайык.
Жағдайын  өзгерткеннен  химиялык  тепе-тендіктің  ығысуының 
тәртібі  Л е - Ш а т е л ь е   принципі  деп  аталатын  жалпы  бір 
ережеге  бағынады,
Химиялық  тепе-теңдік  күйіне  келіп  түрған  жүйенің  жағ- 
дайыньің  (концентрация,  температура,  кыеым)  біреуін  өзгерту, 
тепе-твңдікті  сол  өзгертуге  ғ^арсы  әрекет  туғьізатын  реакция 
бағытына  қарай  ығыстырады.
131

Ле-Шательенің  (1887  ж.)  принципі  химияға  да,  физикага 
да  ортак  жалпы  принцип,  біз  оны  бұл  арада  химиялык  тепе- 
теңдікке  ыңғайлаңкырап  келтірдік.
Химнялык  тепе-теңдікке  температураның  әсерін  білу  үшін 
Ле-Шателье  принципін  қолданатын  болсақ:
Температура  көтерілгенде  тепе-теңдік  эндотермиялық  реакция 
багытына  қарай,  ал  температура  төмендегенде  экзотермиялық 
реакция  бағытына  қарай  ығысады.
_Муны  В  а  н i--I,Q,-d)  ф.  здкы  .леи,  атайды,.
N
2
 +  0 L
i5=t2N0 
АН° =   — 179,9  кДж/моль 
2Н
іі
=±Н2 +  
іі
 
А Н ° = —50,2  кДж/моль
Басқаша  айтқанда,  бұл  қайтымды  реакциялардың  тепе- 
теңдікке  келіп  тұрған  жағдайында  температурасын  көтергенде, 
олар  жылу  сіңіретін-эндотермиялық  реакцияның  бағытына- 
оңға  қарай  ығысады;  температурасын  төмендетсек,  тепе-теңдік 
жылу  шығаратын-экзотермпялық  реакцияның  бағытына-солға 
карай  ығысады.
Вант-Гофф заңы Ле-Шателье  принципіне сәйкес тепе-теңдіктегі 
жүйенің  температурасын  өсіргенде  тепе-теңдік  қарсы  әрекет 
туғызатын  бағытқа  карай  ығысуы  тиіс,  демек  сол  берілген  косым- 
ша  жылуды  сіңіруі  керек,  олай  болса  эндотермнялық  реакцияның 
бағытына  карай  ауғаны  дұрыс.  Сөйтіп  қарсы  әрекеттің  нәтижесін- 
де,  яғни  тепе-теңдік  ығысуындағы  реакциядан,  түзілген  өнімдер- 
дің  жиналуынан  жүйе,  соңғы  температура  жагдайында,  қайтадан 
жаңа  тепе-теңдікке  келеді.
Химиялық тепе-теңдікте  тұрған  заттардың  ішінде  газ  күйіндегі 
заттар  болса,  онда  тепе-теңдікке  кысымның  да  әсері  болады. 
Ле-Шателье  приципіне  сәйкес  тепе-тецдікте  тұрған  жүйенің  сырт- 
кы  қьісымын  күшейткенде  тепе-теңдік  жүйедегі  молекулалардың 
жалпы  саны  азаятын  реакцияның  бағытына  қарай,  демек  жүйенін, 
ішкі  кысымы  (кернеуі)  кемитін  жаққа  карай  ығысады.  Керісінше, 
сырткы  қысымды  кеміткенде  тепе-теңдік  жүйедегі  молекулалар- 
дың  жалпы  саны  көбейетін  реакцияның  бағытына  карай,  яғни 
ішкі  қысымының  өсуі  жағына  қарай  ығысады.  Мысалы,
N2 +  3H2^ 2 N H ^
бұл  тепе-теңдіктің  сол  жағында  4  молекула,  оц  жағында  2  моле­
кула,  демек,  сырткы  қысым  күшейгенде  тепе-теңдік  оң  жакка, 
яғни  аммиак  түзілетін  жакка  карай  ауады.
Тепе-теңдіктің  екі  жағындағы  молекулалар  саны  бірдей  болса, 
мысалы,
С О + Ш О ^ С О з  +  Но
оыда  кысымды  өзгертудің  тепе-теңдікке  ешбір  әсері  болмайды.

§  5.  ХИМИ ЯЛ ЫҚ   Р Е АКЦИЯ  КЕЗ І НДЕ  Э Н Е Р Г И Я Н Ы Ң   ӨЗГЕРУІ
Табиғатта  болмаса  лабораторияда  тәжірпбе  кезінде  өтетін 
химиялык  процестердің  қай-қайсысын  алсақ  та  азды-көпті  энер- 
гетикалық  өзгерумен  қабат  жүріп  отыратынын  көреміз.  Көбіне 
энергетикалык  өзгерулер  жылудың  бөлінуі  не  сіңірілуі  түрінде 
байқалады.  Сондыктан  химиялық  реакцияларды  энергетикалык 
жағынан  алғанда  э к з о т е р м и я л ы к   —  жылуды сыртқа  шыға- 
ратын,  э н д о т е р м и я л ы қ  —  жылуды  ішке  сініретін  деп  екіге 
бөлген  болатынбыз.  Біріншісіне  металдың  оттек  пен  хлорда 
жанып  мол  жылу  бөДуін,  екіншісіне  кальций  карбонатының 
катты  кыздырғанда  ғана  барып,  мол  жылу  сіңіріп,  ыдырауын 
мысалға  келтіруге  болады.
Химиялык  реакция  кезіндегі  энергияның  өзгеруі  тек  жылу 
түрінде  ғана  байкалып  коймайды.  Магний  лентасы  ауада  лап 
етіп  тұтанып,  жылумен  коса  жарык  та  береді.  Процестің  нәтиже- 
сінде  тек  жарық  шығатын  кұбылыстарда  белгілі,  ол  суыктай 
сәулелену  деп  аталған  люминесценция.  Осындай  жарыкты  қа- 
раңғыда  фосфордың  жанып,  баяу  сәулеленіп  тұрғанынан  көруге 
болады.  Арнаулы  жолмен  химиялык  реакцияның  энергиясын 
бірден  электр  энергиясына  да  айналдыратын  қондырғылар  да 
бар  (гальвани  элементтері).  Қопарылған  заттардың  энергиясын 
бірден  механикалык  энергияға  аударатын  жолдар  да  аз  емес.
Энергияның  түрі  эр  килы  болғанымен  олардың  өзара  экви­
в а л е н т   екендігі  энергияның  сакталу  заңынан  айкын.  Химия­
лык  реакцияның  энергетикалык  өзгерулері  көбіне  жылу  түрінде 
болатындыктан  әрі  оны  өлшеу  жеңілге  түсетіндіктен  химия 
ғылымында  бір  ғана  энергия  түрі  —  ж ы л у 
э  н  е  р  г и  я  с  ы 
кабылданған.  Қандай  да  болмасын  баска  энергияның  түрлері 
жылуға  шағып  беріледі.
Химиялык  реакцняға  сай  энергияның  өзгерулерініц  практи- 
калық  та,  теориялык  та  үлкен  маңызы  бар.  Адамзат  нгілігіне 
ғасырлар  бойы  жарап  келе  жаткан  отындардың  жануын,  іштен 
жанатын  двигательдің  жұмысын  алайық.  Тас  көм^ір,  мұнай,  шым- 
тезек,  ағаш,  газ т.  б.  кай  отыннан  мол  кызу  алуға  болатыны,  раке- 
таны  алып  ұшу  үшін  кай  отын  тиімді,  козғалыстағы  машинаның 
шапшаңдығын  арттыру  үшін  мұнайдан  алынатын  кай  өнімді 
колдану  кажет,  бәрі  де  химиялык  реакцияның  нәтижесінде  бөлі- 
нетін  жылу  мөлшеріне  тәуелді,  соған  карап  аныкталады.  Тіпті, 
тірі  организмнің  өмір  сүруіне  кажет  энергия  да  биохимиялык 
реакциялардың  аркаеында  туады,  олардың  ішіндегі  ең  бастысы 
углеводтардың  тотығуы  болып  саналады.
Химиялык  реакцияның  жылу  энергиясын  білудің  нәтижесінде 
кажетті  реагенттерді  таңдап  алып,  жылу  балансын  есептеуге 
мүмкіндік  туады.  Ракетаның  отынының  түрін  өзгертсек,  оныц 
жану  камерасы  да  жаңа  шарттарға  сай  келуі  керек  кой.  Демек, 
химиялык  реакцияны  .энергетикалык  сипаттаудың  каншалыкты 
маңызды  екендігі  осыдан  түсінікті.  Бірак  химиялык  реакцияның 
энергетикасының  атқаратын  кызметі  онымен  шектелмейді,  оның
8 3

ғылыми  бағасы  аса  зор.  Себебі,  көптеген  процестердің  жүрер- 
жүрмесін  шешетін  оның  жылу  эффектісінің  мөлшері  мен  мәні 
болып  табылады.
Химиялық  р е а к ц и я н ы ң   ж ы л у   э ф ф е к т і   деп  оның 
тұракты  қысымда  не  тұрақты  көлемде  өткендегі  бөліп  шығаратын 
немесе  өзіне  сіңіретін  энергиясының  мөлшерін  айтады.
Химиялык  реакциялардың  энергетикалық  эффектін  және 
сол  эффектің  әрекеттесетін  заттардың  құрамы  мен  құрылысына, 
процестің  өту  жағдайына  тәуелділігін  құрылысына,  процестің 
өту  жағдайына  тәуелділігін  зерттейтін  сала  т е р м о х и м и я  
деп  аталады.  Термохимияның  өзі  әр  түрлі  процестердін,  энерге- 
тикалық  өзгерулерін  зерттейтін  теориялық  химияның  басты 
саласы  — т е р м о д и н а м и к а ғ а   кіреді.  Термохимия  экспери­
мент  жүзінде  химиялық  процестердің  жылу  эффектерін  анықтау- 
мен  қатар,  басқа  да  термохимиялық  шамаларды  тауып,  олардың 
жағдайға  сай  өзгеруінің  сырын  ашып  береді.
Термодинамикада  реакцияның  жылу  эффектінің  таңбасы  мек- 
тепте  үйреншікті  болған  таңбаға  қарама-қарсы  етіп  алынады. 
Оның  себебі  термодинамикада  жылу  эффектерініқ  бәрі  де  реак­
ция  жүріп  жатқан  жүйе  тұрғысынан  қаралып,  соған  қатысты 
анықталады.  Экзотермиялық  реакция  нәтижесінде  бөлінетін  жылу 
жүйеден сыртқа  шығып  жатқандықтан теріс таңбалы етіп  алынып, 
жүйенің  энергиясының  азаятынын  көрсетеді.  Керісінше,  жылу 
сырттан  жүйеге  сіціріліп  жатса,  оның  энергиясы  артатындықтан 
жылу  эффектінің  таңбасы  оң  етіп  алынады.
Көптеген  жағдайда  химиялык  реакцияның  теңдеуі  жылу  эф- 
фектісімен  коса  жазылады.  Экзотермиялық  реакцияның  жылу 
мөлшерін  теңдеудің  сол  жағына  теріс  таңбамен  белгілеп  алады. 
Мәселен,  судың  түзілуін  келтірейік:
Н г ( г ) +   \ 0 ‘2(г)—241,8  кДж =  Н20(г,)
Мұндай  химиялық  реакцияның  теңдеуі  оның  жылу  эффектімен 
коса  жазылған  түрін  те р м о 
X  
и м  и 
я  
л ы қ  т е ң д е у   деп  атайды.
Термохимияны  сөз  ететін  бұл  тарауда  тек  жабык  жүйелерді 
қарастыратынымызды  ескерте  кетелік.  Жабы.қ  жүйеде  сыртқы 
ортамен  энергия  алмасуы  болып  тұратынын  бұрын  айтқанбыз. 
Әр  жүйені  сипаттайтын  басты  5  параметрді  білеміз,  олар:  масса, 
энергия,  қысым,  температура,  колем;  соңғы  үшеуін  үнемі  өзгертіп 
тұруға  болады.
Энергияның  өзара  эквивалентті  түрде  біріне-бірі  ауыса 
алатынын  ескере  отырып,  казіргі  термохимияда  колданылатын 
өлшемдер  бірлігін  келтірейік.  Соңғы  кезге  дейін  термохимияда 
энергиянын,  өлшемі  регінде  калория  мен  абсолют  джоуль  қол- 
данылып  келді.  Олардың  өзара  эквивалент  мөлшері  мынадай:
1  кал =  4,1840  абс.  дж.
Жылу  энергиясының  өлшем  бірлігі  —  калориямен  бұрыннан
184

таныспыз  1  кал  деп  1  г  суды  14,5°-тан  15,5°  С-қа  дейін  кыздыр- 
ғанда  жұмсалатын  жылу  энергиясының  шамасын  айтамыз.
Өлшеу  бірлігінің  халықаралық  (СИ)  жүйесінде  энергия 
өлшемі  ретінде  абсолют  джоуль  алынған.  Ол  жұмыс  өлшемі 
де бола  алады,  әрі  1  дж= 10'  эрг.  Энергия  өлшемінің  бірі  электро- 
вольтты  (эВ),  джоульға  шақсак:  1  э В =   1,60207-  10“ 19  дж.
Химиялық  процестердегі  жылу  қайдан  шығады.  Оны  түсіну 
үшін  орта  мектептегі  физика  курсынан  таныс  ішкі  энергия  ұгы- 
мына  қайта  оралайық.
Әрбір  дененің өзіндік  ішкі  энергиясы  U  бар.  І ш к і   э н е р г и я  
деп  дененің өзінің  потенциалдық  және  кинетикалык  энергиясынан 
баска  барлык  энергиялардың  жиынтыгын  айтады.  Потенциалдық 
энергия  берілген  дененің  кеңістікте  орналасуына  сай,  кинетика­
лык  энергия  болса,  оның  қозгалысына  сай  өзгеріп  отыратын 
шама.  Ал  ішкі  энергия  сол  денені  толыгымен  сипаттайтын  және 
оның  орналасуы  мен  козгалысына  тәуелсіз  шама.  Ішкі  энергия 
дененің  потенциалдық  және  кинетикалык  энергияларынан  әлде- 
кайда  үлкен,  тіпті,  олармен  салыстыруга  келмейді  десе  де  болады. 
Ішкі  энергия  ядроның  ядромен,  электронный,  электронмен,  ядро- 
ның  электронмен  әрекеттесуінің  потенциалдық  энергиясы,  элек- 
трондардың  кинетикалык  энергиясы,  ядролык  энергия,  ядроның 
тербелуіне  сай  энергия  т.  б.  кіреді.  Ішкі  энергияны  кұрайтын 
энергия  түрлері  көп,  олардың  барлыгы  түгелдей  аныкталып 
болды  деуге  болмайды.  Рас,  термодинамика  үшін  ішкі  энергияның 
жалпы  мөлшерін  білу  қажет  емес,  оның  өзгеріске  ұшыраган 
мәлшерін  білу  жеткілікті.
Ішкі  энергия  заттың  табигатына  массасына,  тұрған  жағдай- 
ларына  да  тәуелді  болуға  тиіс.  Мысалы,  жабык  жүйеде  қалыпты 
жағдайда  сутек газының  1 г алдық дейік.  Оның өзіне тән ішкі  энер­
гиясы  бар  еді.  Газдың  жағдайын  өзгертіп,  қысып  не  қыздырып 
көруге болады,  әрине  оған  сай  ішкі  энергия  да  өзгереді.  Ал  газдың 
жағдайын  өзгертпестен  оның  массасын  арттырып  екі  еселеп 
алсақ,  ішкі  энергиясы  да  жуыктап  алғанда  екі  есе  жоғарылайды.
Енді  химиялық  реакцияга  кайта  оралайық.  Рёакцияга  каты- 
сатын  реагенттердің  бәрінің  белгілі  бір  ішкі  энергиясы  бар,  сол 
сиякты  реакция  нәтижесінде  шығатын  өнімдердің  де  өзіндік  ішкі 
энергиялары  бар.  Олар  өзара  тең  болмайды.  Сондықтан  реакция 
жүріп  өткенде  бастапқы  ішкі  энергияның  қосындысы  өзгеріп:  не 
артып,  не  кеміп  кетеді.  Ішкі  энергия  кемісе,  проце.стің  нәтижесінде 
сыртқы  ортаға  энергия  бөлінеді,  ал  артса  керісінше,  энергия 
сырттан  жүйеге  сіңіріледі.  Демек,  р е а к ц и я н ы ң  
ж ы л у  
э ф ф е к т і   д е г е н і м і з д і ң   өз і   о с ы  б а с т а п қ ы   з а т т а р  
ме н  р е а к ц и я ,   ө н і м д е р і н і ң   і шк і   э н е р г и я л а р ы н ы ң  
а й ы р м а с ы н а   с а й   ш ы ғ а д ы   е к е н .   Э к з о т е р м и я л ы қ  
реакцияда  реагенттердің  ішкі  энергиясы  өнімдердің  ішкі  энергия­
сынан  артық  болғандықтан  сыртка  жылу  түрінде  б ө л  і  н е  д і, 
ал  э  н д о т е  р  м  и  я л  ы  қ  реакцияларда  керісінше  өнімдердің 
ішкі  энергиясы  реагенттердікінен  асып  түсіп,  жетпейтін  энергия 
сырттан  с  і  ң  i  р  і л е д  i.
185

§  6.  ИЗОБАРАЛЫК,  ЖӘНЕ  ИРОХОРАЛЫҚ  ЖЫЛУ  ЭФФЕКТЕРІ.
ТЕРІУЮДИ НАМИКАНЫҢ  БІРІНШІ  БАСТАМАСЬЕ  ЭНТАЛЬПИЯ
Ішкі  энергия  сыртқы  жағдайларға  да  тәуелді  дедік.  Олай 
болса,  әр  процестің  жылу  эффекті  белгілі  бір  жағдайда  өлше- 
нуге тиіеті.  Онда  жағдай  әдетте  екі  түрлі  болады:  бірі  —  процестің 
тұрақты  қысымда, екіншісі  —  тұрақты  көлемде  жүруі.  Осылардың 
әрбірін  жеке-жеке  қарастырайық.
Тұрақты  қыеымда  жүретін  реакцияға  мынадай  мысал  алайық: 
процесс  түрақты  салмақты  ешбір  үйкеліссіз  қозғалып  тұрған 
(идеальды  күйге  жуықтату  үшін)  поршені  бар  цилиндрдің  ішінде 
жүреді  делік  (67-сурет).  Ол  мырыш  пен  күкірт  қышкылының 
әрекеттесуі  болсын.  Бұл  реакциянын, нәтижесінде жылу  бөлінетінін 
ескере  отырып  1  моль  Zn S 04  үшін  термохимиялық  теңдеуін 
жазайық:
Zn
(к)
H,SO  .  — Q„ =  ZnSO 
+ H
4 ( C )  
.
1
' - '   1
2  ( г )
Мұндағы  Qp  реагенттер  мен  өнімдердің  температурасы  бірдей 
етіп  алынғандығы  тұракты  қысымдағы  жылу  эффекті,  оны 
и  з о  б  а  р  а  л  ы  к  ж ы л у   деп  те  атайды.
Процестің  экзотермиялық  болуы  бастапқы  заттар  мен  соңғы 
заттардың  ішкі  энергияларының  арақатынасын  байқатады,  анық 
айтканда,  реагенттердің  ішкі  энергиясы  U,,  өнімдердің  ішкі  энер- 
гнясынан  U  жоғары,  яғни  (U  —Up)<_0  ішкі  энергия  процестің 
нәтижесінде  кішірейеді,  оның  азайған  бөлігі  ÄU  сырткы  ортаға 
берілуі  тиіс.  Ол  екі  түрлі  жолмен  іске  асады:  бірі  реакциядан 
шыккан  жылу  қоршаған  ортаның  температурасын  жоғарылата 
бастайды;  сонда  реакция  жүріп  өткен  ортаның  қызуын  кайтадан 
бастапқы  қалпына  келтірдік  десек,  сыртқы  ортаға  берілген  жылу- 
дыц  мөлшері  осы  реакциянын, теріс  таңбамен  алынған  изобаралық 
жылу  эффекті  болып  шыгады.  Екіншісі  —  реакция  жүріп  жатқан 
жүйенің  көлемініц  ұлғаюы,  яғни  процестің  нәтижесінде  бөлініп 
шыққан  сутек  газы  поршеньді  жоғары  \ һ   аралыққа  көтеріп 
осыған  сай  жұмыс  істеуі.  Жұмыстың  (А)  мөлшері:
А =  А/?Ғ,
мұндағы  Ғ  —  поршеннің  салмағына  тең  күш.  Поршеннің  салмағы 
тұрақты  болғандықтан  жүйенің  гіроцестен  кейіндегі  қысымы 
бастапқы  қысымға  тең  болып  еш  өзгеріссіз  қалады.  Қысымның 
шамасын  табу  үшін  күштің  мөлшерін  пор- 
шеннің  ауданына  S  бөлу  керек:
:
е
;
67-сурет.
Р =  
бұдан  F =  PS,
оны  жоғарыдағы  теңдеудегі  өз  орнына  қой-
сақ:
A =  PSA һ,
мұндағы  ауданның  биіктікпен  көбейтіндісі

көлемнің  өзгеруін  береді  SA/; =  AV,  сондықтан  1  моль  газ  істеген 
жұмыстың  мәні:
А =  PAV. 
(1)
Ішкі  энергияның  азаюы  екі  шаманың  қосындысына  тең  болуға 
тиісті,  оның  бірі  —  жүйеден  сыртқа  бөлінген  жылу  —  Qp,  екін- 
шісі  —  жүйенің  жасаған  жұмысы  А,  олай  болса:
—AU =  — Qn +  A  немесе  AU =  QP — A.
(2, a)
бұдан  тұрақты  кысымда  жүретін  процестің  жылуын  тапсақ:
Q
p
 =  AU +  A. 
(2,6)
Демек,  жүйеге  сырттан  жылу  берілсе  ол  ішкі  энергияны  артты- 
руға  әрі  белгілі  бір  жұмыс  істеуге  жұмсалады  екен.
Біз  іс  жүзінде  т е р м о д и н а м и к а н ы ң   б і р і н ш і   б а с т а -  
м а с ы н ы ң   математикалық  теңдеуін  (2,6)  корытып  шығардық. 
Энергия  сакталу  заңының  негізінде  қалыптасқан  термодинами- 
каның  бірінші  бастамасы  —  энергияның  жоқтан  пайда  болмай- 
тынын,  әрі  өшпейтінін,  тек бір  түрден  екінші  түрге  ауысып,  өзгеріп 
отыратынын  дәлелдеп,  соған  куә  бола  алады.  Термодинамиканың 
бірінші  бастамасының  аныктамасын  былайша  да  тұжырымдауға 
болады:  ішкі  энергия  жүйе  күйінің  фунщиясы  болып  табылады, 
сондықтан  жүйе  U  күйден  2-  күйге  ауысщанда  ішкі  энергия- 
ның  өзгеруі  осы  өзгеріс  кезіндегі  барльщ  энергиялардың  (сыртқы 
ортамен  алмаса  алатын)  алгебралык,  қосындысына  тең.
Термодинамиканың  бірінші  бастамасының  теңдеуіндегі  әрбір 
шаманың  ролін  тереңірек  түсіну  үшін  олардың  әрқайсысын 
жеке-жеке  нөлге  тең  етіп  қарайық:  егер  А =  0  десек,  онда  Q > 0  
болғанда  A U > 0 ,   яғни  процестің  нәтижесінде  жұмыс  істелмесе 
жүйе  сырттан  алған  энергнясын  түгелдей  өзінің  ішкі  энергнясын 
арттыруға  жұмсайды;  ал  Q =  0  десек,  онда  A>Q.  болса  A U < 0 ,  
яғни  жүйе  өзінің  ішкі  энергиясын  жұмсап  жұмыс  істейді.
Біз  бұған  дейін  изобаралық  процесті  сөз  еттік.  Енді  и з  о х  о- 
р  а л  ы  қ,  яки  тұракты  көлемде  жүретін  химиялық  реакцияларға 
ауысайық.  Ол үшін  жоғарыдағы  келтірілген тәжірибеде поршеньді 
қозғалмастай  етіп  бекіттік делік.  Сондықтан  газдың  ұлғаю  жұмы- 
сы  болмайды,  ішкі  энергия  түгелімен  жылу  арқылы  өрнектеледі:
AU =  Qv, 
(3)
мұндағы  Qv  —  изохоралық  жылу  эффекті.
Іс  жүзінде  изобаралык  процестер  көбірек  кездеседі.  Оған 
атмосфералық  қысымда  өтетін  кез  келген  лабораториялык  тәжі- 
рибелер, табиғаттағы  ашық  ауадағы  процестер,  заттардың  жануы 
мен тоттануы т.  т.  мысал  бола  алады.  Сондықтан  химия  әдебиетін- 
де  изобаралык жылу  эффекттері  беріледі.  Оған  карап  изохоралық 
жылу  эффекттерін  есептеп  алу  қиын  емес.
1 8 7

Тұрақты  қысымда  өтетін,  әрі  жұмыс  газдың  көлем  ұлғаюына 
тең  болып  жүреіііі  лиобаралык  процестерді  сипаттайтын  жаңа 
шама 
енгізіледі.  Алдымен  изобаралык.  процес­
сы,  жылу~дф‘фектісінің  мәнін  былайша  өзгертіп  жазайық:
Qp =  AU + А =  AU +  PAV. 
(4)
Энтальпияны  Н  (аш)  әрпімен  белгілеп,  оның  мәнін  жазсақ:
Н =  U +  PV  не  AH =  AU +  PAV. 
Шынында  да  (5)  теңдеуді  былайша  ажыратып  берсек:
(5)
Q
p
 
—  (U2- U . )   + P ( V 2- V , )   =   (U2 +  PV2) -   (U, +  PV,)  =
=  H2 — Hi =  AH,  яғни  изобаралық  жылу  эффектінің  шамасы  эн- 
тальпияның  өзгеруіне  тең  екендігін  көреміз.
Жүйенің  белгілі  бір  күйін  сипаттайтын  шамалар  —  U,  Р,  V 
тәрізді  энтальпия  да  жүйенің  күй  функцияеы  болады,  себебі: 
ол  осы  шамалармен  анықталып  тұр.
Реакцияға  қатысатын  газдарды  идеал  күйде  деп  санап,  Qp 
мен  Qv  арасындағы  қатынасты  табуға  болады.  Ол  үшін  энталь­
пия  мен  ішкі  энергияның  өзгерулерін  (3;  4)  теңдеулердегі  жылу 
эффектері  арқылы  белгілейік:
AH =  AU +  PAV,
Qp =  Qv +  PAV.
р 
(6) 
Идеал  газдарға  арналған  Менделеев-Клапейрон  теңдеуін  пайда- 
лансақ:
PV =  nPT,  PAV =  A nRt,  осыдан  QP =  Qv +  AnRT,
(7)
мұндағы  An  —  реакциядан  шыққан  газ  күйіндегі  заттар  мен 
бастапқы  газдардың  моль  сандарының  айырмасы,  R  — универсал 
газ  тұрақтысы.  Термодинамикалық  есептеулерде  универсал  газ 
тұрактысының  калориямен  берілген  мәнін  пайдаланады.  Ол  үшін 
1  /сал =  4,185-107  эрг  екенін  біле  отырып  есептейді:
1,987ж  2,0 
кал/град-моль
лі
 8,35  Дж/К-моль.
n =   8,314 -107 
4,185-107
Бұдан  оның  физикалық  мәні  айқын  көрініп  тұр:  ол  1  моль  идеал 
газдың  қызуын  1°  К-қа  жоғарылату  үшін  істелетін  жұмысты 
бейнелейді.  Оны  басқаша  Менделеев-Клапейрон  теңдеуін  пайда- 
ланып  та  дәлелдеуге  болады.  Расында,  Т температурадағы  идеал 
газ  күйінің  теңдеуі  PV i=n RT  болсын,  ал  кызуы  1°  К-к,а  жоғары- 
лағандағы  күйі  PV2 =  «R (Т +  1),  соңғы  теңдеуден  бастапқыны 
алсак:
PV2 — PVi =  
h
R ( T +  1 ) —
h
RT;
h
 =  1  моль  десек,
P(V2 —Vi)  = P AV  =  R =  A. 
(8)
Енді  судың  1  молінің  калыпты  жағдайда  түзілуінін,  термо-
188

химиялықтеңдеуі бойынша  Qp  мен  Qv  арасындағы  айырмашылық- 
ты  есептеп  көрейік:
H2(r) +   y 0 2(r|  = H 20 (r),  Qp— — 241,83  кДж/  мпль;
Дгс=(1 — 1,5)= — 0,5;  Q v = - 2 4 1 , 8 3 - ( - 0 , 5 ) - 2 - 2 9 8  =
=  —240,58  кДж/моль.
Әдетте,  Ä«RT  мәні  реакцияның  жылу  эффектісімен  салыстырған- 
да  әлдеқайда  аз  болып  келеді,  ол  тек  жоғары  температураларда 
ғана  айтарлықтай  мәнге  ие  болады.
Реакцияға  қатысатын  газ  күйіндегі  заттардың  моль  саны 
өзгеріссіз  қалса,  онда  изобаралық  және  изохоралық  жылу  эффек- 
тілері  өзара  тең:  Оған  N2 +  0 2 =  2N0  мысал  бола  алады.
§  7.  ТЕРМОХИМИЯ  ЗАҢДАРЫ
Химиялық  процестердегі  жылу  эффекттілерінің  басын  бірік- 
тіретін  термохимияның  екі  заңы  бар.  Олардың  екеуі  де  жалпы 
энергия  сақталу  заңының  дербес  түрлері  болып  саналады.
Термохимияның  бірінші  заңы  Л а в у а р ь е -  Л а п л а с   заңы 
деп  аталады.  Оның  анықтамасы  мынадай:  жай  заттар  қосылып 
күрделі.  зат  түзгенде  бөлінетін  (не  сіңірілетін)  жылу  мөлшері 
сол  күрделі  зат  цайтадан  жай  заттарға  ыдырағанда  сіңірілетін 
(не  бөлінетін)  жылуға  тең.
Мысалы: 
H2 +  Fo =  2HF, 
Qp= —537,22  кДж,
2НҒ =  Н2 +  Ғ2, 
Qp =  537,22  кДж.
Термохимияның  бірінші  заңын  кеңірек  мағынада  былай  деп  те 
айта  береді:  тіке  реакцияның  жылу  эффекті  кері  реакцияның 
жылу  эффектіне  гең,  тек  таңбасы. қарама-қарсы.
Лавуазье-Лаплас  заңының  дұрыстығын  логикалык  жолмен  де 
дәлелдеуге  болады.  Айтальіқ,  тіке  реакцияның  жылуы  кері 
реакцияның  жылуынан  аз  болсын  делік.  Онда  бір~осы  реакцияны 
кезекпе-кезек  екі  бағытта  жүргізіп  отырып,  жылу  аффектерінің 
айырмасына  сай  жоқтан  бар  етіп  тегін  энергияға  ие  болар  едік, 
сөйтіп,  «мәңгі  двигательдің»  көзі  табылар  еді.  Әрине,  олай  бол- 
майтыны  хақ.  Энергияның  жалпы  мөлшері  өзгерместен  сақталу 
үшін  екі  бағытта  жүре  алатын  бір  реакцияның  бірдей  жағдайда 
алынған  жылу  эффектері  өзара  тең  болатыны  күмәнсіз.
Термохимияның екінші заңын  орыс  ғалымы  Г.  И.  Г  е с  с  ашқан. 
Бастапқы  заттар  бірдей  болғанымен  одан  шығатын  өнімдерді 
әр  түрлі  жолдармен  алуға  болады.  Осындай  бастапқы  және 
соңғы  заттар  бірдей  болып,  бірақ  химиялык,  реакция  әр  түрлі 
сатылармен  жүретін  кездегі  жылу  мөлшерін  Гесс  зан,ы  анықтап 
береді.  Ол  химиялык,  реакция  тікелей  жүрсін,  бірнеіие  сатыда 
өтсін,  бәрібір  оған  сай  жылудың  мөлшері  турақты  болады 
дейді.  Басқаша  айтқанда,  химиялық  реакцияның  жылу  эффекті
189

оның  жүру  жолына  тәуелді 
емес,  тек  реагенттер  мен  өнім- 
С , Д  
дердің  күніне  тәуелді.
Гесс  заңының  мағынасын 
схемаЛық 
әдіспен'  Көрсеткен 
68-сурет.
  Г е с с   з а ң ы н ы ң   с х е м а с ы  
Ж Ө Н  
(68-еурет). 
Ол  схема
термодинамикалық  бір  функ- 
цияның-энтальпияның  өзгеруін  геометриялық  тұрғыдан  сипаттай- 
тын  болғандықтан  Н  мәндері  таңбасына  сай  бір  түзу  сызықтың 
бойына  ғана  салынады.  Бастапқы  А,  В  заттары  бірнеше  жолмен 
әрекеттесіп С,  D  реакция өнімдерін түзеді дейік.  Бастапқы реагент­
тер  мен  соңғы  өнімдердіц  күші,  яғни  кызуы  Т  мен  қысымы  Р 
бірдей  болып  жабық  жүйеде  орналасқан  болса,  Гесстің  заңының 
аитуынша  реакцияның  жылу  эффекгті
У
ДН
5
. 
IдН 7 АН8
Д Нч
а
Н2^|АН
з
л Нд
\И 
\ІІ  : 
А Н
з +   \ / / .  =  
\ІІ. 
+  
\/Л. 
+   \ / /   +  
А Н 8
Геометриялық  түрғыдан  алғанда  да  бұл  теңдіктердің  өзара 
шамасы  бірдей  екені  көрініп  тұр.
Геее  заңының  пайдасы  үлкен.  Соның  бірі  белгісіз  реакциялар- 
дың жылу  эффектілерін табу.  Мысалы,  көміртектің оттекте  жанып, 
тек  бір  ғана  көміртек  оксидін  СО  түзуінің  жылуын  тікелей  тәжі- 
рибе  жүзінде  табу  қиын,  өйткені  СО  әрі  карай  тотығып  СОз-ге 
айналыгі  кете  береді.  Бірақ  көміртектің  (графит  түрінде  алынған) 
толық  жанғандағы,  сол  сияқты  СО-ныц  көміртек  диоксидіне 
апналғандағы  жылу  эффекттілері  мәлім:
' 
•  з °  
С0 
АН| = Х   кДж
с о  
+   4-0-> 
=  СО о 
А Но =   —282,84  к Дж
( Г)  
1 
2 
- 
( г |  
“ (г) 
-
с
-о.
: СО 
2
 
А На = —393,29  к Дж
( Л  
' 
"  1г)
Бұлардың  басын  біріктіріп  бір  схема  түрінде  көрсетсек.
с м , о 2( г)
дНз 
_  15-
дНі
а
Н2 
5
$  C 0 2(rj
С О (г ), 02(г)
бүдан  АН:, =  A
//1
 -f АН
-2
  екені  көрініп  тұр.  Іздеп  отырған  алғашкы 
процестін,  жылу  эффектті
А Н і=   \ІІ 
\ІҺ 
[ — 393,29— (—282,84)]  =   -   110,45 
кДж
яғни  графпттің  1  моль  атом  СО-ға  дейін  жанса,  экзотермиялык 
процестін,  нәтижесінде  110,45  кДж  жылу  бөлінеді  екен.  Көміртек 
окспдіне  екінші  оттек  атомы  қосылғанда  282  кДж  шығады.  Біз 
бұдан  көмірді  толык  жағудың  қаншалыкты  тиімді  екендігін,  әрі

'  «--У
O-i's L
алдымен  көмірді  жартылай  жағып,  көміртек  оксидіиің  жеке  өзін 
отын  ретінде  пайдалану  мүмкіндігін  көреміз.  Металлургияда 
жоғары  қызуда  көміртек  окспдін  әрі  тотықсыздандырғыш,  әрі 
отын  ретінде  жұмсайтыны  осыдан.
Гесс  заңының  айтуынша  химиялық  реакцияның  жылу  эффек- 
тісімен  реагенттер  мен  өнімдердің  физикалык  күйіне  тәуелді 
дедік.  Он*ы  тереңірек  түсіну  үшін  мынадай  екі  процесті  карасты- 
райық:
Н> 
-\——
  О ; 
—241,84  к Д ж = Н , 0
“  I г I 
3 
■ (г I 
(I I
н <„,  +   f O s , „ -2*5.77  кД ж - f t O , , ,
Бұл  екі  реакцияның  айырмашылығы  тек  бөлініп  шыққан  судың 
агрегаттық  күйінде:  алғашқысында  1 
моль
 
су  буы,  екіншісінде 
1 
моль
 
сұйық  су  түзілген,  Жылу  эффектілері  осыған  бола  әр 
түрлі.  Олардың  айырмасын  есептеп  тапсак:
Н20 ( с ) +43,93  к Д ж = Н 20
1 
моль
 
судың  булануына  кажет  жылудың  мөлшері  шығады. 
Осыдан-ақ  жылу  эффектілерін  белгілі  бір  күпге  және  жағдайға 
сан  анықтаудың  кажеттігі  көрініп  тұр.

жүктеу/скачать 30,34 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: