Реакция жылдамдығына концентрацияның әcepi

Химиялық реакцияның тез жүруі үшін әрекеттесуші заттардың молекулалары жиі түйісулері қажет екендігі анықталады. Түйісуді жиелендіру үшін алдымен әрекеттесуші молекулалардың санын, демек концентрациясын өcipy керек. Мысалы:

Н₂ + С1₂ = 2НС1

реакциясын алайық; реакцияның жылдамдығы минутына 0,001 моль әрекеттесуіне тең болсын. Енді әрекетесуші заттардың бірінің, айталық йодтың концентрациясын 3 есе өсірсек, сонда йод пен сутек молекулаларының бip минут ішінде түйісулерінің саны үш есе артады, демек олардың арасындағы реакцияның жылдамдығы да үш есе артады; тіпті екі газдың да концентрациясын біреуінікін 3 есе, екіншісінікін 2 есе өсірсек, онда реакцияның жылдамдығы алты есе артып, минутына 0,001·3·2=0,006 моль болады.

Химиялық реакцияның жылдамдығы реакцияласушы заттардың концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорционал.

Мұны әрекеттесуші массалар заңы деп атайды. Бұл занның математикалык теңдеуін жазу үшін, реакцияны жалпы түрде былай жазайық:

А+В=С

А және В затыныңконцентрациясын [А] жэне [В], реакцияныңжылдамдығын депбелгілесек болады;

=k[A]·[B]

мұндағы k — пропорционалдық коэффициент.

Егер теңдеуде [А]=1 жене [В]=1 болса, онда, демек, - әрекеттесуші заттардың концентрациясы бipre тең, (1 моль/л) болған жағдайдағы реакцияның жылдамдығы. Бұл шамасы әpбip реакция үшін тұрақты шама, ол тек әрекеттесуші заттардың табиғатына және температураға тәуелді өзгереді, сондықтан оны реакцияның жылдамдық константасы деп те атайды.

Егер реакцияға заттың бip емес бірнеше молекуласы түсетін болса, онда реакция жылдамдығының теңдеуі, мысалы, былай жазылады:

2A+B=D, немесе A+A+B=D

Бұл реакцияның жүруі үшін А затының екі молекуласы мен В затының бip молекуласы бip мерзім ішінде түйісyi қажет. Ал реакция жылдамдығының теңдеуінде Азатыныңконцентрациясыекіреталынады:

=k[A][A][B]=k[A]²[B]

Жалпы айтқанда, А затының m молімен В затының n молі реакцияласса онда:

mА + nВ = Г

реакциясының жылдамдығының теңдеуі мына түрге келеді:

= k [A]^m[B]ⁿ,

мысалы:

СО+С1₂=СОС1₂ = k [СО][С1₂]

2Н₂+О₂=2Н₂О = k [Н₂]²[О₂]

Егер реакцияға қатты заттар түсетін болса олар бүкіл массасымен емес, сыртқы беттік қабатымен реакцияласады, сондықтан реакцияның жылдамдығын аныктағанда заттың концентрациясы есепке алынбайды, тек газ және сұйық затардың ғана концентрациясы есептеледі Мысалы,

С+СО₂=2СО

Реакциясыныңжылдамдығы былайжазылады:

=k[CО₂]

Әрине, қатты заттың сыртқы бетінің ауданы неғұрлым үлкен болса, мысалы, көмір ұсатылған болса, реакция тезірек жүреді, бipaқ сонда да көмір есепке алынбайды.

Реакция жылдамдығына катализатордың (өршіткінің) әсері

Катализатор деп — реакцияның жылдамдығын өзгертіп, бipaқ реакция нәтижесінде өздері химиялық өзгермей қалатын заттарды айтамыз.

Реакция жылдамдығына үлкен әсерін тигізетін заттар - катализаторлар. Олар реакция жылдамдығын арттырып (кейде нөлден өте үлкен шамаларға дейін), өздері өнімдер құрамына кірмейді. Реакция жылдамдығын катализаторлар әсерімен арттыру катализ деп аталады. Көп жағдайларда катализаторлар әрекеттесуші заттардың біркуімен аралық қосылыс түзеді, ал екінші бастапқы затпен әрекеттесіп, нәтижесінде өнім алынады және ката­лизатор босап шығады.

Кей жағдайда әр түрлі катализатор қолдану арқылы бip заттан түрлі өнімдер алуға болады. Айталық, этил спиртімен катализатор алюминий оксиді болса этилен алынады:

C₂H₅OH=C₂H₄+H₂O↓

Кейде тepic әсер етуші катализаторлар ингибиторларколданылады, олар керісінше, қажеті жоқ химиялық реакцияларды бәсеңдетеді (мысалы, металдар коррозиясын).