Химиялық реакциялардың жылдамдығы және химиялық тепе-теңдік

 

 

 

 

 

   Орындаған:ВМ-15 топ студенттері Жанат Еркебұлан,Сағынай Тойлыбек

Тексерген:Уразова Алия Фрунзеевна

 

     

 

ТАҚЫРЫБЫ:

Химиялық реакциялардың  жылдамдығы және химиялық тепе-теңдік

Жоспар:

 

• Гомогенді және гетерогенді реакциялар;
• Әсер етуші массалар заңы;
• Химиялық реакцияның жылдамдығына әсер ететін факторлар; химиялық реакцияның жылдамдығын есептеу;
• Химиялық тепе-теңдік;
• Ле-Шателье принципі;
• Аррениус теңдеуі.Архивтену энергиясы;

Химиялық реакциялар гомогенді және гетерогенді болып бөлінеді.

• Гомогенді реакция реагенттердің арасында бүкіл көлемде жүреді, яғни реагенттердің арасында беттік бөліну болмайды.

НСl  +  NaOH   HOH  +  NaCl

  (ер-ді)    (ер-ді)   сұйық   ерітінді

• Гетерогенді химиялық реакция реагентердің арасында фазалардың беттік  бөліну арaлығында жүреді.

Zn  +   НСl     H2  +  ZnCl2

   қатты     ер-ді      газ          ер-ді

 

 

 

 

 
 

 

• Әрекеттесуші массалар заңы: Тұрақты температурада химиялық реакцияның жылдамдығы әрекеттесуші заттардың концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорцинал.   
  аА + вВ = mM + nN 
  типті реакция үшін әсер етуші массалар заңы былай өрнектеледі:  
  

 

Гетерогенді реакцияларда қатты фазадағы заттар концентрациясы әдетте реакция барысында өзгермейді, сондықтан әсер етуші массалар заңының теңдеуіне кірмейді.

• Мысалы, келесі реакциялар үшін:

   а) N_{^{2 (г)}} + 3H_{^{2 (г)}}  2NH_{^{3 (г)}}

• = K [N_²] [H_²]³

б) CaCO_{^{3 (k)}}  CaO_^(k) + CO_{^{2 (Г)}}

• _{^{= К, яғни бұл жағдайда белгілі бір температурада реакция жылдамдығы тұрақты.}}

 

 

 

 

Реакция жылдамдығына әсер ететін факторлар

 

• Әрекеттесуші заттардың табиғаты,
• әрекеттесуші заттардың концентрациясы,
• температура,
• қысым (газдар үшін)
• катализатор.

• Мысал. 2NO^(г) + O^{2 (г)} = 2 NO^{2 (г)} реакциясының жылдамдығы қалай өзгереді, егер реакциялық ыдыстың көлемін 3 есеге азайтатын болса?

Шешуі: Көлемі өзгергенше реакция жылдамдығы келесі теңдеумен өрнектеледі:

                                  = K [NO]²[O_²]

Көлем азайғандықтан, әрекеттесуші  заттардың әрқайсысының концентрациясы  үш есе ұлғайады:

 

^/ = K ( 3[NO])²  ( 3 [O²]) = 27 K [NO]²[O²]

  және ^/  өрнектерін салыстыра отырып, реакция жылдамдығының 27 есе көбейетітін байқауға болады.

 

 

 

 

 

 

Реакция жылдамдығына температураның әсері

 

Тәжірибе жүзінде температура әрбір 10⁰С – қа артқанда реакция жылдамдығы 2 – 4 есе өсетіндігі анықталған. Бұл ереже Вант-Гофф ережесі деп аталады. 
 
 
 

Шешуі:

а) есепте берілгендерді формулаға қойамыз:

 

 

 

 

Реакция жылдамдығы 81 есе өсетінің көреміз.

б)

 

 

Реакция жылдамдығы 3 есе кемиді.

• Қайтымды реакцияларда, тура және кері реакциялардың жылдамдықтары теңескен күйді химиялық тепе-теңдік деп атайды.

 

• Химиялық тепе-теңдік кезінде ракциялар тоқтап қалмайды, тек қарама-қарсы реакциялардың жылдамдықтары ғана теңесетін процесс. Сондықтан оны жылжымалы немесе динамикалық тепе-теңдік деп атайды.

Химиялық тепе-теңдік

 

• Бірдей жағдайда қарама-қарсы екі бағытта жүретін реакциялар қайтымды реакциялар деп аталады.

 

            Fe_³O_⁴ + 4H_²  3Fe + 4H_²O

 

Солдан оңға қарай жазылған реакция тура, ал оңнан солға қарай жазылған реакция кері реакция деп аталады.

• Реакцияға қатысатын заттардың біреуінің концентрациясын аз ғана өзгертсе тепе-теңдік бұзылып, реакцияға қатысатын басқа заттардың барлығының концентрациялары өзгере бастайды.

 

• Тепе-теңдіктің бұзылуынан реакцияға қатысушы заттардың концентрацияларының өзгеруін тепе-теңдіктің ығысуы деп атайды.

Тепе-теңдік мерзімі

 

t, c

 

V моль/л с

 

Vтура

 

Vкері

• Химиялық тепе-теңдік кезінде тура және кері реакциялардың жылдамдықтары теңесетіндіктен 

_¹ = _² болады, яғни

 

                K_¹ [А]  [Б] = K_² [В] [ Г ]

 

 

 

 

 

 

 

К_¹ және К_² – тұрақты шамалар, сондықтан олардың қатынасы да тұрақты шама болып табылады. Оны К әрпімен белгілеп, тепе-теңдік константасы деп атайды.

 

 

 

Химиялық тепе-теңдік тұрақты  жағдайда ғана қалпында болады.

• Концентрация, температура және қысымды өзгертсе тепе-теңдік бұзылып, тура немесе кері реакцияның бағытына қарай ығысады.

 

 

• Концентрацияны өзгерткеннен химиялық тепе-теңдіктің ығысу тәртібі Ле-Шателье принципіне бағынады.

• Ле-Шателье принципі:

   Химиялық тепе-теңдік күйіне келіп тұрған жүйе жағдайының (концентрация, температура, қысым) біреуін өзгерту, тепе-теңдікті сол өзгертуге қарсы әрекет туғызатын реакция бағытына қарай ығыстырады.

• Температура көтерілгенде тепе-теңдік эндотермиялық (жылу сіңіре жүретін) реакция бағытына қарай, ал температураны төмендеткенде экзотермиялық (жылу шығара жүретін) реакция бағытына қарай ығысады.

• Қысымның жоғарылауы газ күйіндегі заттар мольдерінің жалпы саны азаятын бағытқа, яғни қысымды төмендететін бағытқа қарай ығысуына әкеледі.

 

 

• Мысалы: Тепе-теңдік қай бағытқа қарай ығысады, егер тұрақты температурада газ қоспасының көлемін кішірейту арқылы қысымды жоғарлатса?

 

a) CO^(г) + Cl^2(г)  COCl^2(г)

 

   Реакцияның тура бағытта жүруі газдардың жалпы моль сандарын азайтуға әкеліп соғады, яғни жүйедегі қысымның азайуына әкеледі.

 

 

 

•                   б) Н^2(г) + I^2(г)  2HI^(г)

 

 Реакция жүргенде газдардың моль сандары өзгермейді, демек қысымның өзгеруіне әкелмейді. Бұл жағдайда қысымның өзгеруі тепе-теңдіктің ығысуына әкелмейді.

 

Аррениус теңдеуі

 

• Аррениус көптеген реакцияларда температура жоғарылаған кезде жылдамдықтың артып сызықты болмайтынына назар аударады. Реакция жылдамдығының константасы мына теңдеуге бағынады. 
   lgK=lgA-Eакт 
  Бұл теңдеу Аррениус теңдеуі деп аталады. Мұнда Еакт – активтену энергиясы, R- молярлы газ тұрақтысы, Т-абсолют температура, А-молекулалар арасындағы бір секунд ішіндегі жалпы соқтығысу саны. Соқтығысу молекулалардың рекацияға қолайлы ориентациялары кезінде молекулалар арасында болады. реакция жылдамдығына концентрацияның әсері. Хим-қ реакцияның тез жүруі үшін әрекеттесуші заттардың молекулалары жиі түйісулері қажет екендігі анықталды.

Активтену энергиясы

 

• Активтену энергиясы.Активтенген комплекс. Молекулаларды активті күйіне айналдыру үшін жұмсалатын қосымша энергия активтену энергиясы деп аталады. Активті молекулалардың соқтығысуы нәтижесінде хим-қ реакция жүруі мүмкін. Жүйенің энергетикалық өзгеруі нәтижесінде активті молекулалардың жалпы саны өсуі мүкін. Электрон тығызыдығының қайта таралуы және жаңа хим-қ байланыстардың тууы мүмкін болатын ара қашықтыққа бөлшектер жақындайды. Соған байланысты соқтығысатын бөлшектердің электрон бұлттарының арасында туатын тебісу кұштерін игеруге жеткілікті энергиясы болуы керек.

Назарларыңызға рахмет!