Кинетика

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 реагенттердін, материалдық баланс теңдеуіне және көптеген жайларға негізделеді. Элементарлы химиялық актілердің жүретін заңдылығы мен олардың жалпы жылдамдыққа ықпалы формальды кинетикада қарастырылмайды.

Алғашқыда химиялық кинетикадағы реакциялардын формалды бағыты басымырақ дамиды, онда процестердің физикалық параметрі арқылы түрлі уақыт кезеңіндегі жылдамдықты өрнектейтін теңдеуді табуға тырысады.

Химиялық реакциялар әрекеттесуші заттардың түріне қарай гомогенді және гетерогенді болып екіге бөлінеді. Газ фазасындағы гомогенді реакциялардың кинетикасы жақсы зерттелген. Химиялық кинетиканың негізгі түсінігі — реакция жылдамдығы. Гомогенді реакциялар жылдамдығы әрекеттесуші заттардың табиғатына, қойыртпалылығына, температураға, қысымға, катализатор қатысына, ал гетерогенді реакциялардың жылдамдығы бұл айтылғандардан басқа фазаның жүктелген жеке бөліктерінің күйіне, жылу және масса алмасу жағдайларына, т.б. тәуелді. Химиялық реакциялардың жылдамдығы белгілі уақыт ішінде әрекеттесуші заттар концентрациясының өзгеруімен өлшеніп, әрекеттесуші массалар заңына бағынады. Активтену энергиясы (Энергая активации) — физика-химиялық жүйе бір күйден екінші күйге ауысқанда, оларды бөліп тұратын кедергіден өтуге қажетті ең үлкен энергия. Активтендіру энергиясы - субстрат пен реагент реакция өнімдеріне өту жолындағы энергиялық тосқауыл, ол төмен болған сайын реакцияның жүру мүмкіндігі арта түседі. Катализатор қатысында реакция сатылы жүріп, оның активтендіру энергиясы едәуір төмендейді:

Радикалды реакциялар  бос радикалдардың қатысумен жүреді. Бос радикалдар – жұптаспаған (дара) электроны бар атомдар немесе атомдар тобы. Олар реагенттің құрамындағы байланыстың гомолиттік үзілуі нәтижесінде пайда болады:

Гетерогенді катализ деп  әрекеттесетің реагент пен ондағы ка-тализатор әр түрлі фазада болатын  реакцияларды айтады. Гете-рогенді катализде катализатор қатты зат, ал реагенттер не сұйық, не газды күйінде болады. Мұндай реакциялар екі фаза аралығын-да, ягңи фазалық бетте, катализатордың бетшде жүреді. Гетеро-генді катализде кагализатор болатын заттың қасиеті, табиғи ерек-шелігі мен құрылысы, химиялық құрамы мен беттік сипатынын, маңызы зор. Мысалы, платина пластинасын сутек пероксидіне ба-тырса, онда ешбір өзгеріс байқалмайды. Ал осы пластина бетін қырып, сосын сутек пероксидіне батырса, реакцияның едәуір жыл-дам жүретіні соншама, оттектің бөлінгені көпіршік түрінде көрше-ді. Платинаны ұсақтап қолданса, реакция жылдамдығы күрт жо-ғарылайды. Енді сутек пероксидіне платинаны коллоидты өлшем-дегідей етіп ұнтақтап салса, реакция қопарылыспен аяқталады.

Әдетте барлық гетерогенді каталиттік реакциялар олар өте карапайым болса да, бірнеше сатыдан тұратын реакциялар арқы-лы жүреді- әрекеттесуші молекулалардың өзара жақындасуы; мо-лекулалардың катализатордағы активтілік орталығына бағытта-луы, әрекеттесетін молекуланың адсорбциялануы; молекулалар-дың химиялық өзгеруі; реакция өнімінің десорбциялануы; өнімнің катализатор бетінен алыстауы.

Жалпы катализдегідей бұл процесте катализатордың активті-лігі концентрацияға, температураға, қысымға, әрекеттесетін реа-генттер мен катализатордық химиялық құрамына, тагы да басқа-ларға байланысты болады (олар таңдамалы қасиетпен әсер етеді).

Қазір жүздеген, мыңдаған каталиттік реакциялар кеңінен зерт-теліп, сипаты жағынан топтастырылған, олардьщ біразы өндірісте-негізгі технологиялық процестерде қолданылады.