Реакциялардың реттілігі мен молекулалығы

Жоспары:

1.Бірінші ретті химиялық реакциялар және олардың кинетикалық теңдеуі.

2.Екінші ретті химиялық реакциялар.

3.Күрделі реакциялар.

Лекция мәтіні:

Реакциялардың реттілігі деп жалпы түрде экспериментальды жолмен табылған кинетикалық теңдеулердегі реагент концентрациясының дәрежелік көрсеткішінің қосындысын айтады. Мысалы:

n ₁А + n ₂В = n₃ С + n₄Д реакция үшін реакцияның реті n = n₁ + n₂. реакцияның молекулалығы мен реттілігі сәйкес келе бермейді. Мысалы:

СН₃СООС₂Н₅ + Н₂О → СН₃СООН + С₂Н₅ОН

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О →С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

Реакцияларда судың концентрациясының өзгеруі өте аз, сондықтан реакция жылдамдығы эфир мен қант концентрациясының өзгеруіне ғана тәуелді болып, ол мономолекулалық реакция кинетикасына бағынады.

1.Бірінші ретті реакциялар. Мұндай реакцияларға V = kc(3) теңдеумен сәйкес келетін реакциялар жатады. (3) теңдеу бойынша

— dc/dt = kс (4)

Егер де а-затының реакцияға дейінгі бастапқы концентрациясы (а-х) реакция соңындағы концентрациясы х-t уақыт ішіндегі әрекеттескен заттың моль саны болса,

-d (а-х)/dt = + dх / dt = k(а-х)(5)

Бұдан

dх / dt = k dt(6)

ln (а-х) = kt + const(7)

const – интегралдық тұрақтысы (х =0, t =0 болғанда) ол мәндерді 7-ші теңдеуге қойсақ, const t =- ln V (8)

ln(а-х) = k t- ln а

Бұдан

k = 1/ tln а/ а-х(9)

Натурал логарифмнен ондық логарифмге көшсек,

k = 2,303 / t lqа/а-х(10)

k — өлшемі t^-1 бірінші ретті реакциялар үшін жартылай ыдырау периоды τ (тау) деген шама қолданылады. Бұл кезде х =а/2; k =2,303/ τlqа/ а-а/2 =2,303/ τ lq2(11)

lq2 =0,301, сондықтан

k =0,6932/ τ(12)

2.Екінші ретті реакцияға А + В = С текті қосылу А + В = С+Д текті алмасу,айырылут.б. реакциялар жатады.Екінші ретті реакциялар мынадай теңдеумен сипатталады.

V = +dx / dt = k(а-х)(в-х)(13)

k – реакция жылдамдықтың константасы. А-х затының в-х затының реакция басындағы моль саны х — әрекеттесетін моль саны екі түрлі жағдайда болуы мүмкін. а=в және а =/в

1. а=в жағдайда әрекетесуші заттар концентрациясы бірдей болғандықтан,

+dx / dt =k (а-х)²(14)

Интегралдық және айнымалыдан бөлсек,

∫ dx/ (а-х)² =k∫dx(15)

Бұдан

1/ а-х =kt + const(16)

х =0, t =0 болғанда const =1/аconst мәнін 16- шы теңдеуге қойсақ,

1/ а-х =kt + 1/а(17)

k=1/t х/ а(а-х)(18)

Бұл k – ның өлшемі t^-1с^-1

3.Күрделі реакциялар деп – жалпы кинетикалық теңдеу бойынша жылдамдық константасы болатын реакцияларды айтады. Күрделі реакцияларға қайтымды, паралель, бейтәртіп жүретін, қосарланған тізбектің таралу реакциялар жатады.

1. Паралель реакциялар : А →В→С;

6НСІО₃ → 2НСІ +3О₂

6НСІО₃ →3НСІО₄ + НСІ

2. А →В→С →Д бейтәртіп жүретін реакциялар.

С₁₈Н₃₂О₁₆ + Н₂О →С₆Н₁₂О₆ + С₁₂Н₂₂О₁₁

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О→ С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

3. Қосарланған реакциялар:

А + В→МҒеSО₄ + Н₂О₂ →Ғе (SО₄) + Н₂О₂ + О₂

А +С → NНІ + + Н₂О₂ →І₂ + + Н₂О + О₂

4.Қайтымды реакциялар:

А + В →А₁ + В₁

СН₃СООН + С₂Н₅ОН →СН₃СООС₂Н₅ + + Н₂О

5.Тізбекті реакцияға бос күйдегі радикалдар қатысатын реакциялар жатады.