ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 202
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, моль/мл∙мин.,
, моль/см2∙мин.
Реакцияның жылдамдығы көптеген факторларға байланысты: әрекеттесуші заттардың концентрациясына, температураға, катализаторға:
1) Концентрацияның әсері.
А + В = АВ.
Әрекеттесуші заттар А, В, өнім – АВ.
Химиялық реакция жылдамдықтарының концентрацияға байланысты артуының мәнін химиялық кинетиканың негізгі заңы (әрекеттесуші массалар заңын 1868 ж. Гульдберг және Вааге ашқан) түсіндіріп береді: тұрақты температурадағы химиялық реакцияның жылдамдығы әрекеттесуші заттардың концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорционал болады.
aA + bВ = сС + dD,
,
.
k – жылдамдық константасы, олар әрекеттесуші заттар табиғатына, температураға тәуелді, бірақ концентрациаға тәуелді емес.
Егер [А] = [В] = 1, онда υ = k жылдамдық константасына тең болады.
2) Жылдамдыққа температураның әсері.
Әрекеттесуші массалар заңы кез-келген температураға сәйкес, бірақ тұрақты жылдамдықта температураның әсерінен өседі. Жылдамдыққа температураның әсерін Вант-Гофф ережесі сипаттайды: реакция температурасын әр бір 10ºС көтергенде, реакция жылдамдығы 2 немесе 4 есе артады.
.
γ – температуралық коэффициент;
– t1, t2 температурасындағы реакция жылдамдықтары.
3) Реакция жылдамдығының катализатор қатысына тәуелділігі.
Химиялық реакция жылдамдығын катализатор өзгертеді, ол тура және кері реакция жылдамдығына бірдей әсер етеді. Катализатордың қатысуының нәтижесінде активті молекулалар саны артады да, жылдамдық жоғарылайды. Катализатор реакция жылдамдығын арттырса, оң катализ деп, ал төмендетсе теріс катализ деп аталады.
Валенттілігі қаныққан молекулалар арасындағы химиялық реакциялар өте қиын жүреді, өйткені молекуладағы атомдар арасындағы байланысты үзу үшін энергия жұмсау керек. Молекулалық реакциялар мономолекулалық, екімолекулалық
және үшмолекулалық деп ажыратылады. Ол бір мезгілде өзара әрекеттесуге қатысатын молекулалар санын көрсетеді:
- мономолекулалық реакциясы I2(г) = 2I,
;
- екімолекулалық реакциясы H2 + I2 = 2HI,
;
- үшмолекулалық реакциясы О2 + 2NO=2NO2,
.
Химиялық реакция жылдамдығына температураның әсерін активтендіру теориясының көмегімен жақсы түсіндіруге болады. Бұл теория бойынша, химиялық реакцияға тек белгілі бір энергиясы бар активті молекулалар кіріседі. Активсіз молекулаларды активті күйге айналдыру үшін қосымша энергия жұмсалады. Бұл процесті активтендіру деп атайды. Температура жоғарылағанда активті молекулалар саны лезде өсіп, реакция жылдамдығы артады. Әрекетесетін заттар молекулаларын активтендіру үшін жұмсалатын энергияны активтендіру энергиясы деп атайды. Химиялық реакция жылдамдығы активтендіру энергиясына толық бағынады. Активтендіру энергиясы неғұрлым төмен болса, реакцияның жылдамдығы да жоғары болады.
Егер активтендіру энергиясы жоғары болса, реакция жылдамдығы баяу жүреді.
Реакцияның жылдамдық тұрақтысының активтендіру энергиясы ментемпературадан тәуелділігі Аррениус теңдеуімен өрнектеледі:
,
мұндағы k0 – пропорционалдылық коэффициенті;
e – натуралдық логарифмдер негізі;
Ea – активтендіру энергиясы.
Химиялық реакциялар қайтымды және қайтымсыз болып екі топқа бөлінеді. Қайтымды реакциялар – реакция өнімдері бір-бірімен әрекеттесіп, бастапқы заттарды қайтадан түзетін реакциялар.
Қайтымсыз реакция – бастапқы заттардың біреуі немесе екеуі де таусылғанша ақырына дейін жүреді.
↑.
Қайтымды реакция – кері және тура бағытта жүреді.
.
Егер бірқалыпты үрдісте кері және тура реакция жылдамдықтары бір- біріне тең болса бұл жағдайды тепе-теңдік күй деп атайды.
.
Химиялық тепе-теңдік күйдегі әрекеттесуші заттардың концентрациясын тепе-теңдік концентрациялары деп атайды.
Химиялық тепе-теңдікке әртүрлі факторлар әсер етеді. Осы әсер ету жағдайы Ле-Шателье қағидасымен сипатталады:
Тепе-теңдік күйдегі жүйеге сырттан әсер етсе, тепе-теңдік сол әсерді баяулататын жаққа қарай ығысады.
1) Тепе-теңдіктің ығысуына концентрацияның әсері.
Егер әрекеттесуші заттар концентрациясын көтерсек, тепе-теңдік оңға – өнім жағына қарай ығысады. Әрекеттесуші заттар концентрациясын көтерсе, тепе-теңдік оңға өнім жағына қарай жылжиды, ал өнім концентрациясын көтерсе, тепе-теңдік солға, әрекеттесуші заттар жағына қарай жылжиды.
2) Тепе-теңдікке қысымның әсері.
а) Егер қысымды көтерсек, тепе-теңдік моль саны аз жаққа, бұл жүйеде оңға қарай ығысады.
.
б) Егер қысымды төмендетсек, тепе-теңдік моль саны көп жаққа ығысады.
Егер көлем өзгермесе қысым тепе-теңдікке әсер етпейді.
.
3) Тепе-теңдікке температураның өзгерісінің әсері.
Температура жоғарылағанда қарама-қарсы екі процесс жылдамдығы бірдей өзгереді, бірақ эндотермиялық процесс күшті ұлғаяды, ал температураны төмендетсе, керісінше экзотермиялық процесс ұлғаяды.
Химиялық тепе-теңдік кездегі температураның әсерін білу үшін үрдістің жылу эффектісін (∆H) білу керек. Ол оң болса, температура әсері мәнді болады, ал нөлге жақын болса, температураның өзгеруі тепе-теңдікке әсер етпейді.
Сондықтан, Ле-Шателье қағидасына сәйкес температура жоғарылағанда, тепе-теңдік эндотермиялық реакция бағытына қарай ығысады.
Температура төмендегенде, экзотермиялық реакция бағытына қарай ығысады.
.
Температура жоғарылағанда солға ығысады (эндотермиялық реакция жағына).
Температура төмендегенде оңға ығысады (экзотермиялық реакция жағына).
, ∆H<0.
Температураны жоғарылатса – солға, әрекеттесетін заттар жағына, ал қысымды көтерсе – солға, төмендетсе оңға ығысады. Тепе-теңдік жылжымалы.
Ол бір тепе-теңдік күйден, екінші тепе-теңдік күйге ауыса алады, біраз өзгерістен кейін, қайтадан қалпына келеді.
Реакцияның тепе-теңдік константасын kт/т мынадай теңдеу түрінде жазуға болады:
.
Мұндағы [А], [В], [С], [D] – А, В, С, D заттарының тепе-теңдік концентрациялары;
а, b, c, d – А, В, С, D заттарының алдыңдағы сәйкес коэффициенттер.
Дәріс №5
Ерітінділердің жалпы қасиеттері
Дәрістің мақсаты: ерітінділер туралы ұғымды, ерітінділердің концентрациясы, ерітінділердің анықтамасын, жіктелуін қарастыра отырып толығырақ түсіну.
Қазіргі көзқарас бойынша өмір бейорганикалық және органикалық қосылыстардың сулы ерітіндісі болатын мұхиттарда пайда болған. Эволюция нәтижесінде тірі өсіп өзгерген. Оладың көпшілігі судан кетіп, ауаға және суға өткен. Бірақ өсімдіктер мен жан-жануарлар су бесігін тастағанымен, өздерінің ағзаларында құрамында әр түрлі бейорганикалық иондар және органикалық қосылыстар бар сулы ерітінділерді сақтаған. Ерітінділер туралы ілімнің дәрігерлер үшін ерекше мәні бар, себебі негізгі биологиялық сұйықтықтар –қан плазмасы, жұлын сұйықтығы, лимфа, несеп, тер, сілекей, судағы тұздар, ақсылдар, көмірсутектер, липидтер тірі ағзада ерітінділер күйінде болады. Дәрілік заттар тек ерітінді немесе ағзада еріген күйге көшкен кезде ғана пайдалы. Тағам құрамындағы қоректік заттар ағзаға сіңуі үшін ерітіндіге айналуы керек. Тірі ағзадағы биохимиялық реакциялар ерітінділерде өтеді. Биосұйықтықтар қоректік заттардың (майлар, аминқышқылдары, оттегі) қозғалуына, дәрі-дәрімектік қосылыстарды ұлпаға және дене мүшелеріне тасымалдауға қатынасады, сонымен қатар метаболиттерді (мочевина, билирубин, көмір қышқыл газын және т.б.) ағзадан шығаруға атсалысады. Қан плазмасы жасуша (лимфоцит, эритроцит, тромбоцит) үшін орта болады. Ерітінді — деп кем дегенде екі құрамдас бөліктерден тұратын құрамы өзгермелі гомогенді (біртекті) жүйелер. Ерітінділер газ тәрізді,сұйық және қатты болуы мүмкін. Олардың ішінде жан-жақты зерттелгені және жиі қолданылатыны сұйық, әсіресе, сулы ерітінділер. Сондықтан тұрмыста ерітінділер деп, көбінесе, сұйық күйдегі молекула-дисперстік жүйелерді айтады. Ерітінділердің құрамы құрамдас бөліктердің конценрацияларымен сипатталады. Ерітінділер қаныққан, қанықпаған және аса қаныққан деп бөлінеді.. Ерітінділердің бетіндегі бу қысымы және оның қату температурасы таза еріткіштікке қарағанда төмендеу, ал қайнау температурасы жоғарылау болады. Сонымен қатар ерітінділерде осмос қысымы байқалады. Ерітінділердің бұл қасиеттерінің барлығы тек еріген заттың молекулалар санына ғана тәуелді. Ерітінділердің жалпы сипаты Ерітінді деп екі немесе бірнеше компоненттен тұратын гомогенді системаларды айтады. Әдетте ерітінділердің тығыздығы, кайнау және қату температурасы, тұтқырлығы сияқты қасиеттері Өзгеріп отырады. Ерітінділерді жай механикалық қоспа деп те, химиялық қосылыс деп те қарастыруға болады. Ерітіндінің механикалық қоспадан басты айырмашылығы ондағы әрбір микроскопиялық (өте кіші, ұсақ) бөлшектерді химиялық құрамы мен физикалық қасиеттерінің көлемде бірдей болуында. Ал химиялық қосылыстардан негізгі өзгешелігі оның құрамының еритін зат көп еріткіштің мөлшеріне тәуелділігінде және еселік қатынас заңына бағынбауында. Мысалы, ас тұзы суда тек белгілі мөлшерде ғана ериді. Айталық, 20°С (293 К)-та алынған 100 мл суда ас тұзының 36,8 грамы ғана ериді де, одан әрі оның мөлшерін қанша көбейтсек те ол ерімеиді. Бұл қалыпты жағдайда кездесетін құбылыс. Ерітіндінің химиялық қосылыстан тағы бір өзгешелігі — химиялық байланыс табиғатында. Егер химиялық қосылыстар негізінен ионды, ковалентті
, моль/см2∙мин. Реакцияның жылдамдығы көптеген факторларға байланысты: әрекеттесуші заттардың концентрациясына, температураға, катализаторға:
1) Концентрацияның әсері.
А + В = АВ.
Әрекеттесуші заттар А, В, өнім – АВ.
Химиялық реакция жылдамдықтарының концентрацияға байланысты артуының мәнін химиялық кинетиканың негізгі заңы (әрекеттесуші массалар заңын 1868 ж. Гульдберг және Вааге ашқан) түсіндіріп береді: тұрақты температурадағы химиялық реакцияның жылдамдығы әрекеттесуші заттардың концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорционал болады.
aA + bВ = сС + dD,
, .k – жылдамдық константасы, олар әрекеттесуші заттар табиғатына, температураға тәуелді, бірақ концентрациаға тәуелді емес.
Егер [А] = [В] = 1, онда υ = k жылдамдық константасына тең болады.
2) Жылдамдыққа температураның әсері.
Әрекеттесуші массалар заңы кез-келген температураға сәйкес, бірақ тұрақты жылдамдықта температураның әсерінен өседі. Жылдамдыққа температураның әсерін Вант-Гофф ережесі сипаттайды: реакция температурасын әр бір 10ºС көтергенде, реакция жылдамдығы 2 немесе 4 есе артады.
. γ – температуралық коэффициент;
– t1, t2 температурасындағы реакция жылдамдықтары. 3) Реакция жылдамдығының катализатор қатысына тәуелділігі.
Химиялық реакция жылдамдығын катализатор өзгертеді, ол тура және кері реакция жылдамдығына бірдей әсер етеді. Катализатордың қатысуының нәтижесінде активті молекулалар саны артады да, жылдамдық жоғарылайды. Катализатор реакция жылдамдығын арттырса, оң катализ деп, ал төмендетсе теріс катализ деп аталады.
Валенттілігі қаныққан молекулалар арасындағы химиялық реакциялар өте қиын жүреді, өйткені молекуладағы атомдар арасындағы байланысты үзу үшін энергия жұмсау керек. Молекулалық реакциялар мономолекулалық, екімолекулалық
және үшмолекулалық деп ажыратылады. Ол бір мезгілде өзара әрекеттесуге қатысатын молекулалар санын көрсетеді:
- мономолекулалық реакциясы I2(г) = 2I,
; - екімолекулалық реакциясы H2 + I2 = 2HI,
; - үшмолекулалық реакциясы О2 + 2NO=2NO2,
. Химиялық реакция жылдамдығына температураның әсерін активтендіру теориясының көмегімен жақсы түсіндіруге болады. Бұл теория бойынша, химиялық реакцияға тек белгілі бір энергиясы бар активті молекулалар кіріседі. Активсіз молекулаларды активті күйге айналдыру үшін қосымша энергия жұмсалады. Бұл процесті активтендіру деп атайды. Температура жоғарылағанда активті молекулалар саны лезде өсіп, реакция жылдамдығы артады. Әрекетесетін заттар молекулаларын активтендіру үшін жұмсалатын энергияны активтендіру энергиясы деп атайды. Химиялық реакция жылдамдығы активтендіру энергиясына толық бағынады. Активтендіру энергиясы неғұрлым төмен болса, реакцияның жылдамдығы да жоғары болады.
Егер активтендіру энергиясы жоғары болса, реакция жылдамдығы баяу жүреді.
Реакцияның жылдамдық тұрақтысының активтендіру энергиясы ментемпературадан тәуелділігі Аррениус теңдеуімен өрнектеледі:
, мұндағы k0 – пропорционалдылық коэффициенті;
e – натуралдық логарифмдер негізі;
Ea – активтендіру энергиясы.
Химиялық реакциялар қайтымды және қайтымсыз болып екі топқа бөлінеді. Қайтымды реакциялар – реакция өнімдері бір-бірімен әрекеттесіп, бастапқы заттарды қайтадан түзетін реакциялар.
Қайтымсыз реакция – бастапқы заттардың біреуі немесе екеуі де таусылғанша ақырына дейін жүреді.
↑.Қайтымды реакция – кері және тура бағытта жүреді.
. Егер бірқалыпты үрдісте кері және тура реакция жылдамдықтары бір- біріне тең болса бұл жағдайды тепе-теңдік күй деп атайды.
. Химиялық тепе-теңдік күйдегі әрекеттесуші заттардың концентрациясын тепе-теңдік концентрациялары деп атайды.
Химиялық тепе-теңдікке әртүрлі факторлар әсер етеді. Осы әсер ету жағдайы Ле-Шателье қағидасымен сипатталады:
Тепе-теңдік күйдегі жүйеге сырттан әсер етсе, тепе-теңдік сол әсерді баяулататын жаққа қарай ығысады.
1) Тепе-теңдіктің ығысуына концентрацияның әсері.
Егер әрекеттесуші заттар концентрациясын көтерсек, тепе-теңдік оңға – өнім жағына қарай ығысады. Әрекеттесуші заттар концентрациясын көтерсе, тепе-теңдік оңға өнім жағына қарай жылжиды, ал өнім концентрациясын көтерсе, тепе-теңдік солға, әрекеттесуші заттар жағына қарай жылжиды.
2) Тепе-теңдікке қысымның әсері.
а) Егер қысымды көтерсек, тепе-теңдік моль саны аз жаққа, бұл жүйеде оңға қарай ығысады.
. б) Егер қысымды төмендетсек, тепе-теңдік моль саны көп жаққа ығысады.
Егер көлем өзгермесе қысым тепе-теңдікке әсер етпейді.
.3) Тепе-теңдікке температураның өзгерісінің әсері.
Температура жоғарылағанда қарама-қарсы екі процесс жылдамдығы бірдей өзгереді, бірақ эндотермиялық процесс күшті ұлғаяды, ал температураны төмендетсе, керісінше экзотермиялық процесс ұлғаяды.
Химиялық тепе-теңдік кездегі температураның әсерін білу үшін үрдістің жылу эффектісін (∆H) білу керек. Ол оң болса, температура әсері мәнді болады, ал нөлге жақын болса, температураның өзгеруі тепе-теңдікке әсер етпейді.
Сондықтан, Ле-Шателье қағидасына сәйкес температура жоғарылағанда, тепе-теңдік эндотермиялық реакция бағытына қарай ығысады.
Температура төмендегенде, экзотермиялық реакция бағытына қарай ығысады.
. Температура жоғарылағанда солға ығысады (эндотермиялық реакция жағына).
Температура төмендегенде оңға ығысады (экзотермиялық реакция жағына).
, ∆H<0.Температураны жоғарылатса – солға, әрекеттесетін заттар жағына, ал қысымды көтерсе – солға, төмендетсе оңға ығысады. Тепе-теңдік жылжымалы.
Ол бір тепе-теңдік күйден, екінші тепе-теңдік күйге ауыса алады, біраз өзгерістен кейін, қайтадан қалпына келеді.
Реакцияның тепе-теңдік константасын kт/т мынадай теңдеу түрінде жазуға болады:
.Мұндағы [А], [В], [С], [D] – А, В, С, D заттарының тепе-теңдік концентрациялары;
а, b, c, d – А, В, С, D заттарының алдыңдағы сәйкес коэффициенттер.
Дәріс №5
Ерітінділердің жалпы қасиеттері
Дәрістің мақсаты: ерітінділер туралы ұғымды, ерітінділердің концентрациясы, ерітінділердің анықтамасын, жіктелуін қарастыра отырып толығырақ түсіну.
-
Ерітінділердің жалпы сипаты. -
Сұйытылған ерітінділер. -
Рауль заңы. -
Коноваловтың I-II заңы. -
Азеотроптық ерітінділер. -
Сұйықтардың өзара еруі. -
Заттың өзара араласпайтын екі еріткіште таралуы.
Қазіргі көзқарас бойынша өмір бейорганикалық және органикалық қосылыстардың сулы ерітіндісі болатын мұхиттарда пайда болған. Эволюция нәтижесінде тірі өсіп өзгерген. Оладың көпшілігі судан кетіп, ауаға және суға өткен. Бірақ өсімдіктер мен жан-жануарлар су бесігін тастағанымен, өздерінің ағзаларында құрамында әр түрлі бейорганикалық иондар және органикалық қосылыстар бар сулы ерітінділерді сақтаған. Ерітінділер туралы ілімнің дәрігерлер үшін ерекше мәні бар, себебі негізгі биологиялық сұйықтықтар –қан плазмасы, жұлын сұйықтығы, лимфа, несеп, тер, сілекей, судағы тұздар, ақсылдар, көмірсутектер, липидтер тірі ағзада ерітінділер күйінде болады. Дәрілік заттар тек ерітінді немесе ағзада еріген күйге көшкен кезде ғана пайдалы. Тағам құрамындағы қоректік заттар ағзаға сіңуі үшін ерітіндіге айналуы керек. Тірі ағзадағы биохимиялық реакциялар ерітінділерде өтеді. Биосұйықтықтар қоректік заттардың (майлар, аминқышқылдары, оттегі) қозғалуына, дәрі-дәрімектік қосылыстарды ұлпаға және дене мүшелеріне тасымалдауға қатынасады, сонымен қатар метаболиттерді (мочевина, билирубин, көмір қышқыл газын және т.б.) ағзадан шығаруға атсалысады. Қан плазмасы жасуша (лимфоцит, эритроцит, тромбоцит) үшін орта болады. Ерітінді — деп кем дегенде екі құрамдас бөліктерден тұратын құрамы өзгермелі гомогенді (біртекті) жүйелер. Ерітінділер газ тәрізді,сұйық және қатты болуы мүмкін. Олардың ішінде жан-жақты зерттелгені және жиі қолданылатыны сұйық, әсіресе, сулы ерітінділер. Сондықтан тұрмыста ерітінділер деп, көбінесе, сұйық күйдегі молекула-дисперстік жүйелерді айтады. Ерітінділердің құрамы құрамдас бөліктердің конценрацияларымен сипатталады. Ерітінділер қаныққан, қанықпаған және аса қаныққан деп бөлінеді.. Ерітінділердің бетіндегі бу қысымы және оның қату температурасы таза еріткіштікке қарағанда төмендеу, ал қайнау температурасы жоғарылау болады. Сонымен қатар ерітінділерде осмос қысымы байқалады. Ерітінділердің бұл қасиеттерінің барлығы тек еріген заттың молекулалар санына ғана тәуелді. Ерітінділердің жалпы сипаты Ерітінді деп екі немесе бірнеше компоненттен тұратын гомогенді системаларды айтады. Әдетте ерітінділердің тығыздығы, кайнау және қату температурасы, тұтқырлығы сияқты қасиеттері Өзгеріп отырады. Ерітінділерді жай механикалық қоспа деп те, химиялық қосылыс деп те қарастыруға болады. Ерітіндінің механикалық қоспадан басты айырмашылығы ондағы әрбір микроскопиялық (өте кіші, ұсақ) бөлшектерді химиялық құрамы мен физикалық қасиеттерінің көлемде бірдей болуында. Ал химиялық қосылыстардан негізгі өзгешелігі оның құрамының еритін зат көп еріткіштің мөлшеріне тәуелділігінде және еселік қатынас заңына бағынбауында. Мысалы, ас тұзы суда тек белгілі мөлшерде ғана ериді. Айталық, 20°С (293 К)-та алынған 100 мл суда ас тұзының 36,8 грамы ғана ериді де, одан әрі оның мөлшерін қанша көбейтсек те ол ерімеиді. Бұл қалыпты жағдайда кездесетін құбылыс. Ерітіндінің химиялық қосылыстан тағы бір өзгешелігі — химиялық байланыс табиғатында. Егер химиялық қосылыстар негізінен ионды, ковалентті