>

Урвалын хурд хэрхэн өөрчлөгдөх вэ? Химийн урвалын хурд ба түүнд нөлөөлөх хүчин зүйлс

Хурд химийн урвал - урвалын орон зайн нэгжид нэг урвалд орж буй бодисын аль нэгийн хэмжээг өөрчлөх.

Химийн урвалын хурдад дараах хүчин зүйлс нөлөөлдөг.

  • урвалд орж буй бодисын шинж чанар;
  • урвалд орох бодисын концентраци;
  • урвалд орох бодисын контакт гадаргуу (гетероген урвалд);
  • температур;
  • катализаторын үйлдэл.

Идэвхтэй мөргөлдөөний онолхимийн урвалын хурдад тодорхой хүчин зүйлсийн нөлөөг тайлбарлах боломжийг бидэнд олгодог. Энэ онолын үндсэн заалтууд:

  • Тодорхой энергитэй урвалжуудын хэсгүүд мөргөлдөх үед урвал үүсдэг.
  • Урвалж буй тоосонцор их байх тусам бие биедээ ойртох тусам мөргөлдөж, урвалд орох магадлал өндөр байдаг.
  • Зөвхөн үр дүнтэй мөргөлдөөн нь хариу үйлдэл хийхэд хүргэдэг, i.e. "хуучин холболтууд" устсан эсвэл суларсан тул "шинэ" холболтыг бий болгох боломжтой. Үүнийг хийхийн тулд бөөмс хангалттай энергитэй байх ёстой.
  • Урвалж буй хэсгүүдийн үр дүнтэй мөргөлдөхөд шаардагдах хамгийн бага илүүдэл энергийг нэрлэдэг идэвхжүүлэх энерги Ea.
  • Химийн бодисын идэвхжил нь тэдгээртэй холбоотой урвалын идэвхжих энерги багатай байдаг. Идэвхжүүлэх энерги бага байх тусам урвалын хурд өндөр болно.Жишээлбэл, катион ба анионуудын хоорондох урвалын үед идэвхжүүлэх энерги маш бага байдаг тул ийм урвал бараг тэр даруй тохиолддог.

Урвалж буй бодисын концентрацийн урвалын хурдад үзүүлэх нөлөө

Урвалж буй бодисын концентраци нэмэгдэх тусам урвалын хурд нэмэгддэг. Урвал явагдахын тулд хоёр химийн бөөмс нийлэх ёстой тул урвалын хурд нь тэдгээрийн хоорондох мөргөлдөөний тооноос хамаарна. Өгөгдсөн эзэлхүүн дэх тоосонцоруудын тоо нэмэгдэх нь илүү олон удаа мөргөлдөх, урвалын хурд нэмэгдэхэд хүргэдэг.

Хийн үе шатанд үүсэх урвалын хурд нэмэгдэх нь даралт ихсэх эсвэл хольцын эзэлхүүн багасах болно.

1867 онд туршилтын мэдээлэлд үндэслэн Норвегийн эрдэмтэд К.Гулдберг, П.Вааж нар, тэднээс хамааралгүйгээр 1865 онд Оросын эрдэмтэн Н.И. Бекетов химийн кинетикийн үндсэн хуулийг томъёолж, тогтоожээ урвалын хурдын урвалд орох бодисын концентрацаас хамаарах хамаарал -

Массын үйл ажиллагааны хууль (LMA):

Химийн урвалын хурд нь урвалын тэгшитгэл дэх коэффициентүүдтэй тэнцүү хэмжээгээр авсан урвалж буй бодисын концентрацийн бүтээгдэхүүнтэй пропорциональ байна. ("үр дүнтэй масс" гэдэг нь ижил утгатай орчин үеийн үзэл баримтлал"төвлөрөл")

aA +bB =cС +dD,Хаана к- урвалын хурдны тогтмол

ZDM нь зөвхөн нэг үе шатанд явагддаг энгийн химийн урвалуудад хийгддэг. Хэрэв урвал хэд хэдэн үе шаттайгаар дараалан явагддаг бол бүх үйл явцын нийт хурдыг түүний хамгийн удаан хэсэгээр тодорхойлно.

Төрөл бүрийн урвалын хурдыг илэрхийлэх илэрхийлэл

ZDM нь нэгэн төрлийн урвалыг хэлдэг. Хэрэв урвал нь гетероген бол (урвалжууд нь нэгтгэх янз бүрийн төлөвт байдаг) бол ZDM тэгшитгэлд зөвхөн шингэн эсвэл зөвхөн хийн урвалжуудыг багтаасан бөгөөд хатуу урвалжуудыг хасч, зөвхөн хурдны тогтмол k-т нөлөөлдөг.

Урвалын молекул чанарЭнэ нь энгийн химийн процесст оролцдог молекулуудын хамгийн бага тоо юм. Молекулын шинж чанарт үндэслэн химийн элементийн урвалыг молекул (A →) ба бимолекул (A + B →) гэж хуваадаг; тримолекулын урвал маш ховор тохиолддог.

Гетероген урвалын хурд

  • -аас хамаарна бодис хоорондын контактын гадаргуугийн талбай, өөрөөр хэлбэл бодисыг нунтаглах зэрэг болон урвалжийг холих бүрэн байдлын талаар.
  • Жишээ нь мод шатаах явдал юм. Бүхэл бүтэн дүнз нь агаарт харьцангуй удаан шатдаг. Хэрэв та модны агаартай харьцах гадаргууг нэмэгдүүлж, модыг чипс болгон хуваах юм бол шатаах хурд нэмэгдэх болно.
  • Пирофор төмрийг шүүлтүүрийн цаасан дээр хийнэ. Намрын үеэр төмрийн тоосонцор халуун болж, цаасыг галд автуулдаг.

Температурын урвалын хурдад үзүүлэх нөлөө

19-р зуунд Голландын эрдэмтэн Вант Хофф туршилтаар температур 10 хэмээр нэмэгдэхэд олон урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгддэг болохыг тогтоожээ.

Вант Хоффын дүрэм

Температурын 10 ◦ С нэмэгдэх тутам урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгддэг.

Энд γ (Грек үсэг "гамма") - температурын коэффициент буюу вант Хофф коэффициент гэж нэрлэгддэг 2-оос 4 хүртэлх утгыг авна.

Тодорхой урвал бүрийн хувьд температурын коэффициентийг туршилтаар тодорхойлно. Энэ нь температурыг 10 градусаар өсгөхөд өгөгдсөн химийн урвалын хурд (мөн түүний хурдны тогтмол) яг хэд дахин нэмэгдэж байгааг харуулдаг.

Вант Хоффын дүрмийг температурын өсөлт эсвэл буурах үед урвалын хурдны тогтмол дахь өөрчлөлтийг ойролцоогоор тооцоолоход ашигладаг. Шведийн химич Сванте Аррениус хурдны тогтмол ба температурын хоорондох илүү нарийн хамаарлыг тогтоосон:

Хэрхэн илүү E тодорхой хариу үйлдэл, тиймээс бага(өгөгдсөн температурт) энэ урвалын хурдны тогтмол k (ба хурд) болно. T-ийн өсөлт нь хурдны тогтмол өсөлтөд хүргэдэг бөгөөд энэ нь температурын өсөлт нь Ea идэвхжүүлэх саадыг даван туулах чадвартай "эрч хүчтэй" молекулуудын тоо огцом нэмэгдэхэд хүргэдэгтэй холбоотой юм.

Катализаторын урвалын хурдад үзүүлэх нөлөө

Та урвалын механизмыг өөрчилдөг тусгай бодисуудыг ашиглан урвалын хурдыг өөрчилж, идэвхжүүлэх энерги багатай эрч хүчтэй илүү таатай замаар чиглүүлж болно.

Катализатор- эдгээр нь химийн урвалд оролцож, түүний хурдыг нэмэгдүүлдэг бодисууд боловч урвалын төгсгөлд тэдгээр нь чанарын болон тоон хувьд өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

Дарангуйлагчид- химийн урвалыг удаашруулдаг бодисууд.

Химийн урвалын хурд эсвэл түүний чиглэлийг катализатор ашиглан өөрчлөхийг нэрлэдэг катализ .

Судлагдсан үндсэн ойлголтууд:

Химийн урвалын хурд

Молийн концентраци

Кинетик

Нэг төрлийн ба гетероген урвалууд

Химийн урвалын хурдад нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд

Катализатор, ингибитор

Катализ

Буцах боломжтой ба эргэлт буцалтгүй урвалууд

Химийн тэнцвэрт байдал

Химийн урвал гэдэг нь нэг бодисыг өөр бодис үүсгэдэг урвал юм эхлэх материалшинэ бодисууд үүсдэг). Зарим химийн урвалууд хэдхэн секундын дотор (дэлбэрэлт) явагддаг бол зарим нь хэдэн минут, хоног, жил, хэдэн арван жил гэх мэт болдог.

Жишээлбэл: дарь шатаах урвал нь гал авалцаж, дэлбэрэх үед шууд явагддаг бөгөөд мөнгө харанхуйлах, төмрийн зэврэлт (зэврэлт) нь маш удаан явагддаг тул түүний үр дүнг удаан хугацааны дараа л хянах боломжтой.

Химийн урвалын хурдыг тодорхойлохын тулд химийн урвалын хурд - υ гэсэн ойлголтыг ашигладаг.

Химийн урвалын хурднь урвалын аль нэгнийх нь концентрацийн нэгж хугацааны өөрчлөлт юм.

Химийн урвалын хурдыг тооцоолох томъёо:

υ = 2-оос - 1-ээс = ∆s
t 2 – t 1 ∆t

c 1 - эхний t 1 дэх бодисын молийн концентраци

c 2 - эхний t 2 дахь бодисын молийн концентраци

химийн урвалын хурд нь урвалд орж буй бодисуудын (эхлэх бодис) молийн концентрацийн өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог тул дараа нь t 2 > t 1 ба c 2 > c 1 (урвал үргэлжлэх тусам эхлэлийн бодисын концентраци буурдаг). ).

Молийн концентраци (с)нэгж эзэлхүүн дэх бодисын хэмжээ юм. Молийн концентрацийг хэмжих нэгж нь [моль/л].

Химийн урвалын хурдыг судалдаг химийн салбарыг нэрлэдэг химийн кинетик. Түүний хуулиудыг мэддэг хүн химийн процессыг удирдаж, тодорхой хурдтайгаар тохируулж чаддаг.

Химийн урвалын хурдыг тооцоолохдоо урвалыг нэгэн төрлийн ба гетероген гэж хуваадаг гэдгийг санах нь зүйтэй.

Нэг төрлийн урвалууд- ижил орчинд тохиолддог урвалууд (жишээ нь урвалд орох бодисууд нь ижил орчинд байдаг). нэгтгэх байдал; жишээ нь: хий + хий, шингэн + шингэн).

Гетероген урвалууд- эдгээр нь гетероген орчинд бодисуудын хооронд тохиолддог урвалууд (фазын интерфейс байдаг, өөрөөр хэлбэл урвалд орж буй бодисууд нэгтгэх янз бүрийн төлөвт байдаг); жишээ нь: хий + шингэн, шингэн + хатуу).

Химийн урвалын хурдыг тооцоолох дээрх томъёо нь зөвхөн нэгэн төрлийн урвалд хүчинтэй. Хэрэв урвал нь гетероген байвал энэ нь зөвхөн урвалд орох бодисын гадаргуу дээр л тохиолдож болно.

Гетероген урвалын хувьд хурдыг дараах томъёогоор тооцоолно.

∆ν – бодисын хэмжээг өөрчлөх

S - интерфейсийн хэсэг

∆ t – урвал явагдах хугацаа

Химийн урвалын хурд нь янз бүрийн хүчин зүйлээс хамаарна: урвалд орох бодисын шинж чанар, бодисын концентраци, температур, катализатор эсвэл дарангуйлагч.

Урвалын хурдны урвалд орох бодисын шинж чанараас хамаарах хамаарал.

Урвалын хурдны энэ хамааралд дүн шинжилгээ хийцгээе Жишээ ашиглан: ижил хэмжээний давсны хүчлийн (HCl) уусмал агуулсан хоёр туршилтын хоолойд тэнцүү талбайтай металл мөхлөгүүдийг дусаацгаая: эхний туршилтын хоолойд төмрийн (Fe) мөхлөг, хоёрдугаарт магнийн (Mg) мөхлөг. Ажиглалтын үр дүнд устөрөгчийн ялгаралтын хурд (H 2) дээр үндэслэн хамгийн өндөр хувь нь c байгааг тэмдэглэж болно. давсны хүчилМагни нь төмрөөс илүү урвалд ордог. Энэхүү химийн урвалын хурд нь металын шинж чанараас хамаардаг (жишээлбэл, магни нь төмрөөс илүү реактив металл тул хүчилтэй илүү хүчтэй урвалд ордог).

Химийн урвалын хурдын урвалд орох бодисын концентрацаас хамаарал.

Урвалж буй (эхлэх) бодисын концентраци өндөр байх тусам урвал хурдан явагдана. Харин эсрэгээр урвалд орох бодисын концентраци бага байх тусам урвал удааширна.

Жишээ нь: нэг туршилтын хоолойд давсны хүчлийн төвлөрсөн уусмал (HCl), нөгөө рүү давсны хүчлийн шингэрүүлсэн уусмал хийнэ. Хоёр туршилтын хоолойд цайрын мөхлөг (Zn) хийнэ. Устөрөгчийн хувьслын хурдаар бид эхний туршилтын хоолойд урвал илүү хурдан явагдах болно гэдгийг ажиглах болно. түүний доторх давсны хүчлийн агууламж хоёр дахь туршилтын хоолойноос их байна.

Химийн урвалын хурдаас хамаарах хамаарлыг тодорхойлохын тулд ашиглана (үйлдэх) массын үйл ажиллагааны хууль : химийн урвалын хурд нь урвалж буй бодисын концентрацийн үржвэртэй шууд пропорциональ бөгөөд тэдгээрийн коэффициентүүдтэй тэнцүү байна.

Жишээлбэл, схемийн дагуу явагдаж буй урвалын хувьд: nA + mB → D, Химийн урвалын хурдыг дараах томъёогоор тодорхойлно.

υ цаг = k · C (A) n · C (B) m , Хаана

υ x.r - химийн урвалын хурд

C (A) - А

C (B) - бодисын молийн концентраци IN

n ба m - тэдгээрийн коэффициентууд

к - химийн урвалын хурдны тогтмол (жишиг утга).

Массын үйл ажиллагааны хууль нь хатуу төлөвт байгаа бодисуудад хамаарахгүй, учир нь тэдгээрийн концентраци тогтмол байдаг (тэд зөвхөн гадаргуу дээр хариу үйлдэл үзүүлдэг тул өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна).

Жишээ нь: урвалын хувьд 2 Cu + O 2 = 2 CuO урвалын хурдыг дараах томъёогоор тодорхойлно.

υ цаг = k C(O 2)

АСУУДАЛ: 2A + B = D урвалын хурдны тогтмол нь 0.005 байна. А бодисын молийн концентраци = 0.6 моль/л, В бодис = 0.8 моль/л үед урвалын хурдыг тооцоол.

Химийн урвалын хурдын температураас хамаарах хамаарал.

Энэ хамаарал тодорхойлогддог Вант Хоффын дүрэм (1884): Температурын 10 хэм тутамд химийн урвалын хурд дунджаар 2-4 дахин нэмэгддэг.

Тиймээс тасалгааны температурт устөрөгч (H 2) ба хүчилтөрөгч (O 2) -ийн харилцан үйлчлэл бараг тохиолддоггүй тул энэ химийн урвалын хурд маш бага байна. Харин 500С-ийн температурт энэ урвал 50 минутын дотор явагддаг бол 700С-ийн температурт бараг тэр даруй тохиолддог.

Вант Хоффын дүрмийн дагуу химийн урвалын хурдыг тооцоолох томъёо:

Үүнд: υ t 1 ба υ t 2 - t 2 ба t 1 дэх химийн урвалын хурд

γ нь температурын коэффициент бөгөөд энэ нь температурыг 10 С-ээр нэмэгдүүлэхэд урвалын хурд хэдэн удаа нэмэгдэж байгааг харуулдаг.

Урвалын хурдыг өөрчлөх:

2. Асуудлын мэдэгдлийн өгөгдлийг томъёонд орлуулна.

Тусгай бодисууд - катализатор ба ингибиторуудаас урвалын хурдны хамаарал.

Катализатор- химийн урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг бодис, гэхдээ өөрөө үүнд оролцдоггүй.

Дарангуйлагч- химийн урвалыг удаашруулдаг боловч өөрөө үүнд оролцдоггүй бодис.

Жишээ нь: халсан 3% устөрөгчийн хэт ислийн (H 2 O 2) уусмал бүхий туршилтын хоолойд галд автсан хэлтэрхий нэмнэ - энэ нь асахгүй, учир нь устөрөгчийн хэт ислийг ус (H 2 O) ба хүчилтөрөгч (O 2) болгон задлах урвалын хурд маш бага бөгөөд үүссэн хүчилтөрөгч нь хүчилтөрөгчтэй өндөр чанарын урвал явуулахад хангалтгүй (шаталтыг хадгалах). Одоо туршилтын хоолойд бага зэрэг хар нунтаг марганец (IV) исэл (MnO 2) нэмээд хийн бөмбөлгүүд (хүчилтөрөгч) хурдан ялгарч, туршилтын хоолойд авчирч буй галын хэлтэрхий тод асч байгааг харцгаая. MnO 2 нь энэ урвалын хурдасгагч нь урвалын хурдыг хурдасгасан боловч өөрөө оролцоогүй (энэ нь урвалын өмнө болон дараа нь катализаторыг жинлэх замаар нотлогдож болно - түүний масс өөрчлөгдөхгүй).

Уран зохиолд "хурд" гэсэн ойлголт ихэвчлэн олддог. Материаллаг бие (хүн, галт тэрэг, сансрын хөлөг) тодорхой хугацааны туршид энэ биеийн хурд өндөр байх болно.

Химийн урвалын хурдыг "хаашаа ч явдаггүй", ямар ч зайг хамрахгүй хэрхэн хэмжих вэ? Энэ асуултад хариулахын тулд та юу болохыг олж мэдэх хэрэгтэй Үргэлжөөрчлөлтүүд ямар чхимийн урвал? Аливаа химийн урвал нь бодисыг өөрчлөх үйл явц учраас анхны бодис нь алга болж, урвалын бүтээгдэхүүн болж хувирдаг. Тиймээс химийн урвалын үед бодисын хэмжээ үргэлж өөрчлөгдөж, эхлэлийн бодисын тоосонцрын тоо буурч, улмаар түүний төвлөрөл (C).

Улсын нэгдсэн шалгалтын даалгавар.Химийн урвалын хурд нь өөрчлөлттэй пропорциональ байна:

  1. нэгж хугацаанд бодисын концентраци;
  2. нэгж эзэлхүүн дэх бодисын хэмжээ;
  3. нэгж эзэлхүүн дэх бодисын масс;
  4. урвалын явцад бодисын хэмжээ.

Одоо хариултаа зөв хариулттай харьцуулна уу:

химийн урвалын хурд нь нэгж хугацаанд урвалд орох бодисын концентрацийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна

Хаана C 1Тэгээд 0-ээс- эцсийн болон анхны урвалжуудын концентраци; t 1Тэгээд t 2- туршилтын хугацаа, эцсийн болон эхний хугацаа тус тус.

Асуулт.Таны бодлоор аль үнэ цэнэ нь илүү вэ? C 1эсвэл 0-ээс? t 1эсвэл t 0?

Тухайн урвалд урвалд орох бодисууд үргэлж зарцуулагддаг тул

Тиймээс эдгээр хэмжигдэхүүнүүдийн харьцаа үргэлж сөрөг байдаг бөгөөд хурд нь сөрөг хэмжигдэхүүн байж болохгүй. Тиймээс томъёонд хасах тэмдэг гарч ирдэг бөгөөд энэ нь хурдыг нэгэн зэрэг харуулж байна ямар чцаг хугацааны (тогтмол нөхцөлд) хариу үйлдэл нь үргэлж байдаг буурдаг.

Тэгэхээр химийн урвалын хурд нь:

Асуулт гарч ирнэ: урвалд орох бодисын концентрацийг (C) ямар нэгжээр хэмжих ёстой вэ, яагаад? Үүнд хариулахын тулд ямар нөхцөл байдал байгааг ойлгох хэрэгтэй голаливаа химийн урвал явагдахын тулд.

Бөөмүүд урвалд орохын тулд тэд дор хаяж мөргөлдөх ёстой. Тийм ч учраас нэгж эзэлхүүн дэх тоосонцрын тоо* (молийн тоо) их байх тусам тэдгээр нь олон удаа мөргөлдөх тусам химийн урвалын магадлал өндөр болно..

* "Мэнгэ" гэж юу болох талаар 29.1-р хичээлээс уншина уу.

Тиймээс химийн процессын хурдыг хэмжихдээ тэдгээрийг ашигладаг молийн концентрациурвалд орох хольц дахь бодисууд.

Бодисын молийн концентраци нь 1 литр уусмалд хэдэн моль агуулагдаж байгааг харуулдаг

Тиймээс урвалд орж буй бодисын молийн концентраци их байх тусам нэгж эзэлхүүн дэх тоосонцор их байх тусам тэд мөргөлдөх нь олонтаа, химийн урвалын хурд (бусад бүх зүйл тэнцүү байх) өндөр байдаг. Тиймээс химийн кинетикийн үндсэн хууль (энэ нь химийн урвалын хурдны шинжлэх ухаан) юм массын үйл ажиллагааны хууль.

Химийн урвалын хурд нь урвалж буй бодисын концентрацийн бүтээгдэхүүнтэй шууд пропорциональ байна.

A + B →... төрлийн урвалын хувьд математикийн хувьд энэ хуулийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

Хэрэв урвал илүү төвөгтэй бол, жишээлбэл, 2A + B → эсвэл ижилхэн A + A + B → ..., дараа нь

Ийнхүү хурдны тэгшитгэлд экспонент гарч ирэв « хоёр» , энэ нь коэффициенттэй тохирч байна 2 урвалын тэгшитгэлд. Илүү ихийг нарийн төвөгтэй тэгшитгэлүүдДүрмээр бол том илтгэгчийг ашигладаггүй. Энэ нь гурван молекул А ба хоёр В молекулын нэгэн зэрэг мөргөлдөх магадлал маш бага байгаатай холбоотой юм. Тиймээс олон тооны урвалууд хэд хэдэн үе шаттайгаар явагддаг бөгөөд энэ үед гурваас илүүгүй бөөмс мөргөлдөж, үйл явцын үе шат бүр тодорхой хурдтайгаар явагддаг. Энэ хурд ба түүний кинетик хурдны тэгшитгэлийг туршилтаар тодорхойлно.

Дээрх химийн урвалын хурдны тэгшитгэл (3) эсвэл (4) нь зөвхөн хүчинтэй нэгэн төрлийнурвал, өөрөөр хэлбэл урвалд орж буй бодисууд гадаргуугаас тусгаарлагдаагүй тохиолдолд ийм урвалын хувьд. Жишээлбэл, усан уусмалд урвал явагддаг бөгөөд хоёр урвалд ордог бодис нь ус эсвэл хийн холимогт маш сайн уусдаг.

Хэзээ болох нь өөр хэрэг гетерогенурвал. Энэ тохиолдолд урвалд орж буй бодисуудын хооронд интерфэйс байдаг, жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн давхар исэл хийустай урвалд ордог шийдэлшүлт. Энэ тохиолдолд эдгээр молекулууд хурдан бөгөөд эмх замбараагүй хөдөлдөг тул аливаа хийн молекул ижил төстэй урвалд ордог. Шингэн уусмалын хэсгүүдийн талаар юу хэлэх вэ? Эдгээр хэсгүүд нь маш удаан хөдөлдөг бөгөөд "доод" байгаа шүлтийн хэсгүүд нь уусмалыг байнга хутгахгүй бол нүүрстөрөгчийн давхар исэлтэй урвалд орох боломж бараг байдаггүй. Зөвхөн "гадаргуу дээр хэвтэж буй" хэсгүүд л хариу үйлдэл үзүүлэх болно. Тэгэхээр төлөө гетерогенхариу үйлдэл -

урвалын хурд нь интерфэйсийн гадаргуугийн хэмжээнээс хамаардаг бөгөөд энэ нь нунтаглах үед нэмэгддэг.

Тиймээс ихэвчлэн урвалд орж буй бодисыг бутлах (жишээлбэл, усанд уусгах), хоолыг сайтар зажилж, хоол хийх явцад - нунтаглах, мах бутлуураар дамжин өнгөрөх гэх мэт. Бутлагдаагүй хүнсний бүтээгдэхүүн бараг байдаггүй. шингэцтэй!

Тиймээс, хамт хамгийн дээд хурд(бусад зүйлс тэнцүү байх тохиолдолд) нэгэн төрлийн урвал нь уусмал ба хийн хооронд (хэрэв эдгээр хий нь орчны нөхцөлд урвалд орвол), молекулууд нь "ойролцоо" байрладаг уусмалд явагддаг бөгөөд нунтаглах нь хийтэй ижил (мөн бүр илүү их) байдаг. !), - урвалын хурд илүү өндөр байна.

Улсын нэгдсэн шалгалтын даалгавар.Аль урвал хамгийн их тохиолддог илүү өндөр хурдөрөөний температурт:

  1. хүчилтөрөгчтэй нүүрстөрөгч;
  2. давсны хүчилтэй төмөр;
  3. цууны хүчлийн уусмалаар төмрийн
  4. шүлт ба хүхрийн хүчлийн уусмал.

IN энэ тохиолдолдБид аль процесс нь нэгэн төрлийн болохыг олох хэрэгтэй.

Хийн хоорондын химийн урвал эсвэл хийн оролцдог гетероген урвалын хурд нь даралтаас хамаардаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй, учир нь даралт ихсэх тусам хийнүүд шахагдаж, бөөмсийн концентраци нэмэгддэг (томьёо 2-ыг үзнэ үү). Хийн оролцоогүй урвалын хурд нь даралтын өөрчлөлтөд нөлөөлдөггүй.

Улсын нэгдсэн шалгалтын даалгавар.Хүчиллэг уусмал ба төмрийн хоорондох химийн урвалын хурд нөлөөлдөггүй

  1. хүчиллэг концентраци;
  2. төмрийг нунтаглах;
  3. урвалын температур;
  4. даралт ихсэх.

Эцэст нь, урвалын хурд нь бодисын урвалаас хамаарна. Жишээлбэл, хэрэв хүчилтөрөгч нь бодистой урвалд орвол бусад зүйлс тэнцүү байвал урвалын хурд нь ижил бодис азоттой харилцан үйлчлэхээс өндөр байх болно. Хүчилтөрөгчийн реактив чанар нь азотоос хамаагүй өндөр байдаг нь баримт юм. Энэ үзэгдлийн шалтгааныг бид сургалтын дараагийн хэсэгт (14-р хичээл) авч үзэх болно.

Улсын нэгдсэн шалгалтын даалгавар.Давсны хүчил ба хоорондын химийн урвал

  1. зэс;
  2. төмөр;
  3. магни;
  4. цайр

Молекулуудын мөргөлдөөн бүр нь тэдгээрийн химийн харилцан үйлчлэлд (химийн урвал) хүргэдэггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хийн холимогт хэвийн нөхцөлд секундэд хэдэн тэрбум мөргөлддөг. Гэхдээ урвалын анхны шинж тэмдгүүд (усны дусал) хэдхэн жилийн дараа л колбонд гарч ирнэ. Ийм тохиолдолд тэд хариу үйлдэл хийдэг гэж хэлдэг практик дээр ажиллахгүй байна. Гэхдээ тэр боломжтой, эс тэгвээс энэ хольцыг 300 ° C хүртэл халаахад колбо хурдан манандаж, 700 ° C-ийн температурт аймшигтай дэлбэрэлт болно гэдгийг хэрхэн тайлбарлах вэ! Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн холимогийг "тэсрэх хий" гэж нэрлэсэн нь утгагүй юм.

Асуулт.Яагаад халах үед урвалын хурд огцом нэмэгддэг гэж та бодож байна вэ?

Урвалын хурд нэмэгддэг, учир нь нэгдүгээрт, бөөмийн мөргөлдөөний тоо, хоёрдугаарт, идэвхтэймөргөлдөөн. Энэ нь бөөмсийн идэвхтэй мөргөлдөөн нь тэдний харилцан үйлчлэлд хүргэдэг. Ийм мөргөлдөөн үүсэхийн тулд бөөмс нь тодорхой хэмжээний энергитэй байх ёстой.

Химийн урвал явагдахын тулд бөөмсөнд байх ёстой энергийг идэвхжүүлэх энерги гэнэ.

Энэ энерги нь хооронд нь түлхэх хүчийг даван туулахад зарцуулагддаг гадаад электронуудатом ба молекулууд болон "хуучин" химийн холбоог устгах.

Асуулт гарч ирнэ: урвалд орж буй хэсгүүдийн энергийг хэрхэн нэмэгдүүлэх вэ? Хариулт нь энгийн - температурыг нэмэгдүүлэх, учир нь температур нэмэгдэх тусам бөөмсийн хөдөлгөөний хурд нэмэгдэж, улмаар тэдний кинетик энерги нэмэгддэг.

Дүрэм вант Хофф*:

Температурыг 10 градусаар өсгөх тусам урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгддэг.

ВАНТ-ХОФ Жэйкоб Хендрик(08/30/1852–03/1/1911) - Голландын химич. Физик хими ба стереохимийн үндэслэгчдийн нэг. Нобелийн шагналхимийн чиглэлээр №1 (1901).

Энэ дүрмийг (хууль биш!) хэмжилт хийхэд "тохиромжтой" урвалуудад, өөрөөр хэлбэл хэт хурдан эсвэл хэт удаан биш, туршилтанд хамрагдах боломжтой температурт (хэт биш) туршилтаар тогтоосон гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. өндөр ба хэт бага биш).

Асуулт. Төмсийг чанах хамгийн хурдан арга юу гэж та бодож байна вэ: тэдгээрийг буцалгаж эсвэл тосонд шарсан уу?

Тайлбарласан үзэгдлүүдийн утгыг зөв ойлгохын тулд та урвалд орж буй молекулуудыг өндөрт үсрэх гэж буй хэсэг оюутнуудтай харьцуулж болно. Хэрэв тэдэнд 1 м өндөр хаалт өгвөл оюутнууд саадыг даван туулахын тулд гүйх хэрэгтэй болно ("температур" -ыг нэмэгдүүлэх). Гэсэн хэдий ч энэ саадыг даван туулж чадахгүй оюутнууд (“идэвхгүй молекулууд”) үргэлж байх болно.

Юу хийх вэ? "Ухаантай хүн ууланд гарахгүй, ухаантай хүн уулыг тойрно" гэсэн зарчмыг баримталж чадвал саадыг 40 см хүртэл буулгах хэрэгтэй саад. Молекулын түвшинд энэ нь: урвалын хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд тухайн систем дэх идэвхжүүлэлтийн энергийг багасгах шаардлагатай.

Бодит химийн процесст энэ функцийг катализатор гүйцэтгэдэг.

Катализаторүлдэж байхдаа химийн урвалын хурдыг өөрчилдөг бодис юм өөрчлөгдөөгүйхимийн урвалын төгсгөлд.

Катализатор оролцдогхимийн урвалын үед нэг буюу хэд хэдэн эхлэлийн бодисуудтай харилцан үйлчилдэг. Энэ тохиолдолд завсрын нэгдлүүд үүсч, идэвхжүүлэлтийн энерги өөрчлөгддөг. Хэрэв завсрын бүтээгдэхүүн илүү идэвхтэй (идэвхтэй цогцолбор) байвал идэвхжүүлэх энерги буурч, урвалын хурд нэмэгддэг.

Жишээлбэл, SO 2 ба O 2-ийн хоорондох урвал хэвийн нөхцөлд маш удаан явагддаг практик дээр ажиллахгүй байна. Гэхдээ NO байгаа тохиолдолд урвалын хурд огцом нэмэгддэг. Эхний ҮГҮЙ маш хурдан O2-тэй урвалд ордог:

үр дүнд нь азотын давхар исэл хурданхүхрийн (IV) исэлтэй урвалд орно:

Даалгавар 5.1.Энэ жишээг ашиглан аль бодис нь катализатор, аль нь идэвхтэй цогцолбор болохыг харуул.

Эсрэгээр, хэрэв илүү идэвхгүй нэгдлүүд үүссэн бол идэвхжүүлэх энерги маш их нэмэгдэж, эдгээр нөхцөлд урвал бараг явагдахгүй. Ийм катализаторыг нэрлэдэг дарангуйлагч.

Практикт хоёр төрлийн катализаторыг ашигладаг. Тиймээс тусгай органик катализаторууд - ферментүүд- биохимийн бүх үйл явцад оролцдог: хоол боловсруулах, булчингийн агшилт, амьсгалах. Ферментгүйгээр амьдрал оршин тогтнох боломжгүй!

Дарангуйлагч нь өөх тос агуулсан металл бүтээгдэхүүнийг зэврэлтээс хамгаалахад зайлшгүй шаардлагатай хүнсний бүтээгдэхүүнисэлдэлтээс (хорхойтох). Зарим эм нь бичил биетний амин чухал үйл ажиллагааг саатуулж, улмаар тэдгээрийг устгадаг дарангуйлагчдыг агуулдаг.

Катализ нь нэгэн төрлийн эсвэл гетероген байж болно. Нэг төрлийн катализын жишээ бол хүхрийн давхар ислийн исэлдэлтэнд NO (энэ нь катализатор) үзүүлэх нөлөө юм. Гетероген катализын жишээ бол халаасан зэсийн спиртэнд үзүүлэх нөлөө юм.

Энэ урвал нь хоёр үе шаттайгаар явагддаг:

Даалгавар 5.2.Энэ тохиолдолд ямар бодис катализатор болохыг тодорхойлно уу? Яагаад ийм төрлийн катализыг гетероген гэж нэрлэдэг вэ?

Практикт гетероген катализаторыг ихэвчлэн катализаторууд байдаг газарт ашигладаг хатуу бодис: металл, тэдгээрийн исэл гэх мэт Эдгээр бодисуудын гадаргуу дээр тусгай цэгүүд (болор торны зангилаа) байдаг бөгөөд үнэндээ катализаторын урвал явагддаг. Хэрэв эдгээр цэгүүд гадны бодисоор бүрхэгдсэн бол катализ зогсдог. Катализаторт хортой энэ бодисыг нэрлэдэг катализаторын хор. Бусад бодисууд - дэмжигчид- эсрэгээрээ тэд катализаторын идэвхийг нэмэгдүүлдэг.

Катализатор нь химийн урвалын чиглэлийг өөрчилж чаддаг, өөрөөр хэлбэл катализаторыг өөрчилснөөр та өөр өөр урвалын бүтээгдэхүүнийг олж авах боломжтой. Тиймээс цайр, хөнгөн цагааны исэл агуулсан спиртээс C 2 H 5 OH-аас бутадиен, төвлөрсөн хүхрийн хүчил байгаа тохиолдолд этилен авч болно.

Тиймээс химийн урвалын үед системийн энерги өөрчлөгддөг. Хэрэв урвалын үед энерги ялгардагдулаан хэлбэрээр Q, энэ процесс гэж нэрлэгддэг экзотермик:

Учир нь эндодулааны процессууд дулаан шингээнэ, өөрөөр хэлбэл дулааны нөлөө Q< 0 .

Даалгавар 5.3.Санал болгож буй процессуудын аль нь экзотермик, аль нь эндотермик болохыг тодорхойл.

Химийн урвалын тэгшитгэл нь дулааны нөлөө, урвалын термохимийн тэгшитгэл гэж нэрлэдэг. Ийм тэгшитгэлийг бий болгохын тулд урвалжийн 1 моль тутамд дулааны нөлөөг тооцоолох шаардлагатай.

Даалгавар. 6 г магни шатаахад 153.5 кЖ дулаан ялгардаг. Энэ урвалын термохимийн тэгшитгэлийг бич.

Шийдэл.Урвалын тэгшитгэлийг үүсгэж, өгөгдсөн томъёог ДЭЭРД зааж өгье.

Пропорцийг бүрдүүлсний дараа бид урвалын хүссэн дулааны эффектийг олно.

Энэ урвалын термохимийн тэгшитгэл нь:

Ийм даалгаврыг даалгаварт өгсөн болно олонхи Улсын нэгдсэн шалгалтын сонголтууд! Жишээлбэл.

Улсын нэгдсэн шалгалтын даалгавар.Термохимийн урвалын тэгшитгэлийн дагуу

8 г метан шатаах үед ялгарах дулааны хэмжээ нь:

Химийн процессын урвуу байдал. Ле Шательегийн зарчим

* LE CHATELIER Анри Луис(8.10.1850–17.09.1936) - Францын физикийн химич, металлургич. Томъёолсон нийтлэг хуультэнцвэрийн өөрчлөлт (1884).

Урвал нь эргэлт буцалтгүй эсвэл эргэлт буцалтгүй байж болно.

Буцааж болшгүйЭдгээр нь урвуу процесс явагдах нөхцөл байхгүй урвалууд юм.

Ийм урвалын жишээ бол сүү исгэлэн эсвэл шатаах үед тохиолддог урвал юм амттай котлет. Хэрхэн алдах боломжгүй юм жижиглэсэн махмах бутлуурын дундуур буцаж ирэхэд (мөн дахин нэг хэсэг мах аваарай) котлетыг "сэргээх" эсвэл шинэ сүү хийх боломжгүй юм.

Гэхдээ өөрөөсөө энгийн асуулт асууя: энэ үйл явц эргэлт буцалтгүй юу?

Энэ асуултад хариулахын тулд урвуу процессыг хийх боломжтой юу гэдгийг санахыг хичээцгээе. Тийм ээ! Шохойн чулуу (шохой) задралыг шохойн шохойн CaO авахын тулд үйлдвэрлэлийн хэмжээнд ашигладаг.

Иймээс урвал нь буцах боломжтой, учир нь ийм нөхцөл байдаг хоёулааүйл явц:

Түүгээр ч барахгүй нөхцөл байдал бий урагшлах урвалын хурд нь урвуу урвалын хурдтай тэнцүү байна.

Ийм нөхцөлд химийн тэнцвэрт байдал үүсдэг. Энэ үед урвал зогсдоггүй боловч олж авсан тоосонцрын тоо нь задарсан хэсгүүдийн тоотой тэнцүү байна. Тийм ч учраас боломжтой химийн тэнцвэрт байдалурвалд орох хэсгүүдийн концентраци өөрчлөгддөггүй. Жишээлбэл, химийн тэнцвэрт байдлын үед бидний үйл явцын хувьд

тэмдэг гэсэн үг тэнцвэрт концентраци.

Температурыг нэмэгдүүлэх, бууруулах эсвэл бусад нөхцөл байдал өөрчлөгдөхөд тэнцвэрт байдал юу болох вэ гэсэн асуулт гарч ирнэ. Энэ асуултын хариултыг мэдэж байж болно Ле Шательегийн зарчим:

Хэрэв та системийн тэнцвэрт байдалд байгаа нөхцлүүдийг (t, p, c) өөрчилвөл тэнцвэр нь тухайн процесс руу шилжинэ. өөрчлөлтийг эсэргүүцдэг.

Өөрөөр хэлбэл, “эсрэгээр” үйлддэг дур булаам хүүхэд эцэг эхийнхээ хүслийг эсэргүүцдэгтэй адил тэнцвэрт тогтолцоо нь гадны аливаа нөлөөллийг үргэлж эсэргүүцдэг.

Нэг жишээ авч үзье. Аммиак үүсгэх урвалд тэнцвэрийг тогтооно.

Асуултууд.Урвалын өмнө болон дараа урвалд орж буй хийн мольуудын тоо ижил байна уу? Хэрэв битүү эзэлхүүнтэй урвал явагдах юм бол даралт хэзээ их байх вэ: урвалын өмнө эсвэл дараа?

Энэ үйл явц нь хийн молекулын тоо буурахад явагддаг нь ойлгомжтой даралтшууд урвалын үед буурдаг. IN урвууурвалууд - эсрэгээр, хольц дахь даралт нэмэгддэг.

Хэрэв энэ системд орвол юу болох вэ гэж өөрөөсөө асууцгаая нэмэгдүүлэхдарамт? Ле Шательегийн зарчмын дагуу "эсрэгээр нь хийдэг" урвал явагдах болно, өөрөөр хэлбэл. бууруулдагдаралт. Энэ нь шууд хариу үйлдэл юм: цөөн тооны хийн молекулууд - бага даралт.

Тэгэхээр, цагтнэмэгдүүлэх даралт, тэнцвэрт байдал шууд процесс руу шилждэг, хаанадаралт буурч, молекулуудын тоо буурах тусамхий

Улсын нэгдсэн шалгалтын даалгавар. At нэмэгдүүлэхдаралтын тэнцвэрт өөрчлөлт зөвсистемд:

Хэрэв урвалын үр дүнд молекулын тоохий өөрчлөгдөхгүй бол даралтын өөрчлөлт нь тэнцвэрийн байрлалд нөлөөлөхгүй.

Улсын нэгдсэн шалгалтын даалгавар.Даралтын өөрчлөлт нь систем дэх тэнцвэрийн өөрчлөлтөд нөлөөлдөг.

Энэ болон бусад аливаа урвалын тэнцвэрт байдал нь урвалд орж буй бодисын концентрацаас хамаарна: эхлэлийн бодисын концентрацийг нэмэгдүүлж, үүссэн бодисын концентрацийг бууруулснаар бид тэнцвэрийг шууд урвал руу (баруун тийш) шилжүүлдэг.

Улсын нэгдсэн шалгалтын даалгавар.

дараах үед зүүн тийш шилжих болно:

  1. цусны даралт ихсэх;
  2. температур буурах;
  3. CO-ийн концентрацийг нэмэгдүүлэх;
  4. CO-ийн концентрацийг бууруулах.

Аммиакийн нийлэгжилтийн үйл явц нь экзотермик, өөрөөр хэлбэл дулаан ялгарах дагалддаг. температурын өсөлтхолимогт.

Асуулт.Хэзээ энэ систем дэх тэнцвэрт байдал хэрхэн өөрчлөгдөх вэ температурын уналт?

Үүнтэй адилаар бид маргаж байна дүгнэлт: буурах үед температур, тэнцвэр нь аммиак үүсэх тал руу шилжих болно, учир нь энэ урвалын үед дулаан ялгарч, температурдээшилдэг.

Асуулт.Температур буурахад химийн урвалын хурд хэрхэн өөрчлөгдөх вэ?

Мэдээжийн хэрэг, температур буурах тусам хоёр урвалын хурд огцом буурах болно, өөрөөр хэлбэл та хүссэн тэнцвэрийг бий болгох хүртэл маш удаан хүлээх хэрэгтэй болно. Юу хийх вэ? Энэ тохиолдолд зайлшгүй шаардлагатай катализатор. Хэдийгээр тэр тэнцвэрт байдалд нөлөөлөхгүй, гэхдээ энэ төлөвийн эхлэлийг түргэсгэдэг.

Улсын нэгдсэн шалгалтын даалгавар.Систем дэх химийн тэнцвэрт байдал

Дараах тохиолдолд урвалын бүтээгдэхүүн үүсэх тал руу шилждэг.

  1. цусны даралт ихсэх;
  2. температурын өсөлт;
  3. даралт буурах;
  4. катализатор ашиглах.

дүгнэлт

Химийн урвалын хурд нь дараахь зүйлээс хамаарна.

  • урвалд орж буй хэсгүүдийн шинж чанар;
  • урвалд орох бодисын концентраци эсвэл интерфейсийн талбай;
  • температур;
  • катализатор байгаа эсэх.

Урагш чиглэсэн урвалын хурд нь урвуу үйл явцын хурдтай тэнцүү байх үед тэнцвэр тогтдог. Энэ тохиолдолд урвалд орох бодисын тэнцвэрт концентраци өөрчлөгдөхгүй. Химийн тэнцвэрт байдал нь нөхцөл байдлаас хамаардаг бөгөөд Ле Шательегийн зарчимд захирагддаг.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Химийн кинетик- химийн урвалын хурд, механизмын судалгаа.

Урвалын хурдыг судлах, химийн урвалын хурдад нөлөөлж буй хүчин зүйлсийн талаархи мэдээллийг олж авах, түүнчлэн химийн урвалын механизмыг судлах ажлыг туршилтаар явуулдаг.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Химийн урвалын хурд- системийн тогтмол эзэлхүүнтэй үед нэгж хугацаанд урвалд орж буй бодис эсвэл урвалын бүтээгдэхүүний аль нэгний концентрацийн өөрчлөлт.

Нэг төрлийн ба гетероген урвалын хурдыг өөр өөрөөр тодорхойлдог.

Химийн урвалын хурдыг хэмжих хэмжүүрийн тодорхойлолтыг математик хэлбэрээр бичиж болно. Нэг төрлийн систем дэх химийн урвалын хурд, n B нь урвалын үр дүнд үүссэн аливаа бодисын молийн тоо, V нь системийн эзэлхүүн, цаг хугацаа. Дараа нь хязгаарт:

Энэ тэгшитгэлийг хялбаршуулж болно - бодисын хэмжээг эзлэхүүнтэй харьцуулсан харьцаа нь n B / V = ​​c B бодисын молийн концентраци бөгөөд эндээс dn B / V = ​​dc B ба эцэст нь:

Практикт нэг буюу хэд хэдэн бодисын концентрацийг тодорхой хугацааны интервалаар хэмждэг. Эхлэх бодисын концентраци нь цаг хугацааны явцад буурч, бүтээгдэхүүний концентраци нэмэгддэг (Зураг 1).


Цагаан будаа. 1. Эхлэх бодис (a) ба урвалын бүтээгдэхүүн (б)-ийн концентрацийн цаг хугацааны өөрчлөлт

Химийн урвалын хурдад нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд

Химийн урвалын хурдад нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд нь: урвалд орох бодисын шинж чанар, тэдгээрийн концентраци, температур, систем дэх катализаторын байдал, даралт ба эзэлхүүн (хийн үе шатанд).

Химийн урвалын хурдад концентрацийн нөлөөлөл нь химийн кинетикийн үндсэн хууль - массын үйл ажиллагааны хууль (LMA) -тай холбоотой байдаг: химийн урвалын хурд нь урвалд орж буй бодисын концентрацийн бүтээгдэхүүнтэй шууд пропорциональ байна. тэдгээрийн стехиометрийн коэффициентүүдийн хүчинд. ZDM нь гетероген систем дэх хатуу үе дэх бодисын концентрацийг харгалздаггүй.

mA +nB = pC +qD урвалын хувьд ZDM-ийн математик илэрхийллийг бичнэ.

K × C A m × C B n

K × [A] m × [B] n,

Энд k нь химийн урвалын хурдны тогтмол хэмжээ бөгөөд энэ нь 1 моль/л-ийн урвалд орох бодисын концентрацитай химийн урвалын хурд юм. Химийн урвалын хурдаас ялгаатай нь k нь урвалж буй бодисын концентрацаас хамаардаггүй. K өндөр байх тусам урвал хурдан явагдана.

Химийн урвалын хурд температураас хамаарах хамаарлыг Вант Хоффын дүрмээр тодорхойлно. Вант Хоффын дүрэм: Температурын арван градусаар нэмэгдэх тусам ихэнх химийн урвалын хурд ойролцоогоор 2-4 дахин нэмэгддэг. Математик илэрхийлэл:

(T 2) = (T 1) × (T2-T1)/10,

Температур 10 хэмээр нэмэгдэхэд урвалын хурд хэд дахин нэмэгдэж байгааг харуулсан van't Hoff температурын коэффициент хаана байна.

Молекул ба урвалын дараалал

Урвалын молекул чанарыг нэгэн зэрэг харилцан үйлчилдэг (энгийн үйлдэлд оролцдог) молекулуудын хамгийн бага тоогоор тодорхойлно. Үүнд:

- мономолекулын урвал (жишээ нь задралын урвал)

N 2 O 5 = 2NO 2 + 1/2O 2

K × C, -dC/dt = kC

Гэсэн хэдий ч энэ тэгшитгэлийг дагаж мөрддөг бүх урвал нь мономолекул биш юм.

- бимолекул

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH = CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

K × C 1 × C 2 , -dC/dt = k × C 1 × C 2

- тримолекуляр (маш ховор).

Урвалын молекул чанар нь түүний жинхэнэ механизмаар тодорхойлогддог. Урвалын тэгшитгэлийг бичих замаар түүний молекулыг тодорхойлох боломжгүй юм.

Урвалын дарааллыг урвалын кинетик тэгшитгэлийн хэлбэрээр тодорхойлно. Тэр нийлбэртэй тэнцүү байнаЭнэ тэгшитгэл дэх концентрацийн зэрэглэлийн үзүүлэлтүүд. Жишээлбэл:

CaCO 3 = CaO + CO 2

K × C 1 2 × C 2 - гурав дахь дараалал

Урвалын дараалал нь бутархай байж болно. Энэ тохиолдолд туршилтаар тодорхойлно. Хэрэв урвал нэг үе шатанд явагддаг бол урвалын дараалал ба молекул чанар нь давхцаж байгаа бол хэд хэдэн үе шаттай бол дарааллыг хамгийн удаан үе шатаар тодорхойлдог бөгөөд энэ урвалын молекултай тэнцүү байна.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ 1

Дасгал хийх Урвал нь 2A + B = 4C тэгшитгэлийн дагуу явагдана. А бодисын анхны концентраци 0.15 моль/л, 20 секундын дараа 0.12 моль/л байна. Урвалын дундаж хурдыг тооцоол.
Шийдэл Химийн урвалын дундаж хурдыг тооцоолох томъёог бичье.

Ажлын зорилго:химийн урвалын хурд, түүний хамаарлыг судлах янз бүрийн хүчин зүйлүүд: урвалд орох бодисын шинж чанар, концентраци, температур.

Химийн урвал өөр өөр хурдаар явагддаг. Химийн урвалын хурднэгж хугацаанд урвалд орох бодисын концентрацийн өөрчлөлт гэж нэрлэдэг. Энэ нь нэгэн төрлийн системд (нэг төрлийн урвалын хувьд) явагдах урвалын нэгж эзэлхүүн дэх нэгж хугацааны харилцан үйлчлэлийн тоо, гетероген системд (гетероген урвалын хувьд) үүсэх урвалын нэгжийн интерфейсийн гадаргуутай тэнцүү байна.

дундаж хурдурвалууд v дундаж. хүртэлх хугацааны интервалд t 1өмнө t 2хамаарлаар тодорхойлогддог:

Хаана C 1Тэгээд C 2- цаг хугацааны цэг дэх аливаа урвалын оролцогчийн молийн концентраци t 1Тэгээд t 2тус тус.

Бутархайн өмнөх "-" тэмдэг нь эхлэлийн бодисын концентрацийг илэрхийлнэ, Δ ХАМТ < 0, знак “+” – к концентрации продуктов реакции, ΔХАМТ > 0.

Химийн урвалын хурдад нөлөөлдөг гол хүчин зүйлүүд: урвалд орох бодисын шинж чанар, тэдгээрийн концентраци, даралт (хэрэв урвалд хий оролцсон бол), температур, катализатор, гетероген урвалын интерфейсийн талбай.

Ихэнх химийн урвалууд нь хэд хэдэн үе шаттайгаар явагддаг нарийн төвөгтэй процессууд юм. хэд хэдэн үндсэн процессуудаас бүрддэг. Энгийн буюу энгийн урвалууд нь нэг үе шатанд явагддаг урвал юм.

Энгийн урвалын хувьд урвалын хурд нь концентрацаас хамаарах хамаарлыг массын үйл ажиллагааны хуулиар илэрхийлдэг.

Тогтмол температурт химийн урвалын хурд нь стехиометрийн коэффициенттэй тэнцүү хүчин чадлаар авсан урвалд орж буй бодисын концентрацийн бүтээгдэхүүнтэй шууд пропорциональ байна.

Дотор нь хариу үйлдэл үзүүлэхийн тулд ерөнхий үзэл

a A + b B… → c C,

массын үйл ажиллагааны хуулийн дагуу vхарьцаагаар илэрхийлнэ

v = К∙с(А) а ∙ с(В) b,

Хаана в(А)Тэгээд s(B)– А ба В урвалжийн молийн концентраци;

TO– энэ урвалын хурдны тогтмол, тэнцүү v, Хэрэв в(А)а=1 ба c(B)b=1, мөн урвалд орох бодисын шинж чанар, температур, катализатор, гетероген урвалын интерфейсийн талбайгаас хамаарна.

Урвалын хурдыг концентрацаас хамаарсан илэрхийллийг кинетик тэгшитгэл гэж нэрлэдэг.

Нарийн төвөгтэй урвалын хувьд бие даасан үе шат бүрт массын үйл ажиллагааны хууль үйлчилнэ.

Гетероген урвалын хувьд кинетик тэгшитгэл нь зөвхөн хийн болон ууссан бодисын концентрацийг агуулдаг; тийм ээ, нүүрс шатаах зориулалттай

C (k) + O 2 (г) → CO 2 (г)

хурдны тэгшитгэл нь хэлбэртэй байна

v = K∙s(O 2)

Урвалын молекул ба кинетик дарааллын талаар хэдэн үг хэлье.

Үзэл баримтлал "урвалын молекул"зөвхөн энгийн хариу үйлдэлд хамаарна. Урвалын молекул чанар нь энгийн харилцан үйлчлэлд оролцож буй хэсгүүдийн тоог тодорхойлдог.


Нэг, хоёр, гурван тоосонцор оролцдог моно-, би-, тримолекуляр урвалууд байдаг. Гурван бөөмс зэрэг мөргөлдөх магадлал бага байна. Гурваас дээш бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн анхан шатны процесс тодорхойгүй байна. Энгийн урвалын жишээ:

N 2 O 5 → NO + NO + O 2 (мономолекуляр)

H 2 + I 2 → 2HI (бимолекул)

2NO + Cl 2 → 2NOCl (тримолекул)

Энгийн урвалын молекул чанар нь урвалын ерөнхий кинетик дараалалтай давхцдаг. Урвалын дараалал нь хурдны концентрацаас хамаарах мөн чанарыг тодорхойлдог.

Урвалын ерөнхий (нийт) кинетик дараалал нь туршилтаар тодорхойлогдсон урвалын хурдны тэгшитгэл дэх урвалжуудын концентраци дахь экспонентын нийлбэр юм.

Температур нэмэгдэхийн хэрээр ихэнх химийн урвалын хурд нэмэгддэг. Температураас урвалын хурдны хамаарлыг ойролцоогоор Вант Хоффын дүрмээр тодорхойлно.

Температурын 10 градусын өсөлт бүрт ихэнх урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгддэг.

хаана ба температур дахь урвалын хурд тус тус байна t 2Тэгээд t 1 (t 2 >t 1);

γ нь урвалын хурдны температурын коэффициент бөгөөд энэ нь температур 10 0-ээр нэмэгдэхэд химийн урвалын хурд хэд дахин нэмэгдэж байгааг харуулсан тоо юм.

Вант Хоффын дүрмийг ашиглан зөвхөн температурын урвалын хурдад үзүүлэх нөлөөг ойролцоогоор тооцоолох боломжтой. Температурын урвалын хурдны хамаарлыг илүү нарийвчлалтай тайлбарлах нь Аррениусын идэвхжүүлэх онолын хүрээнд боломжтой юм.

Химийн урвалыг хурдасгах аргуудын нэг бол бодис (катализатор) ашиглан явагддаг катализ юм.

Катализатор- эдгээр нь урвалын урвалжуудтай завсрын химийн харилцан үйлчлэлд олон удаа оролцсоны улмаас химийн урвалын хурдыг өөрчилдөг бодисууд боловч завсрын харилцан үйлчлэлийн мөчлөг бүрийн дараа химийн найрлагыг нь сэргээдэг.

Катализаторын үйл ажиллагааны механизм нь урвалын идэвхжүүлэлтийн энерги буурах хүртэл буурдаг, i.e. идэвхтэй молекулуудын дундаж энерги (идэвхтэй цогцолбор) ба эхлэлийн бодисын молекулуудын дундаж энергийн хоорондох ялгааг багасгах. Химийн урвалын хурд нэмэгддэг.