Білім алушыларды химия туралы жалпы түсінікті қалыптастыру және қазіргі химияның маңызды бөлімдерін оқып, үйрету

Z –соқтығысқан молекулалар саны әр секунд сайын;

е – натуральді логарифмнің негізі;

Р – бағытталған көбейтікш, молекуланың ыңғайлы орналасуын ескереді.

Аррениус теңдеуімен, активтендіру энергиясы төмен болған сайын, реакцияның жылдам-дық константасы жоғары болатыны көрініп тұр.

Катализ.

Катализ – химиялық практикада реакция жылдамдығын тездетудің кең тараған жолдарының бірі болып табылады. Катализатор мен әрекеттесуші заттардың агрегаттық күйіне байланысты гомогенді және гетерогенді катализ болып бөлінеді.

Катализатор дегеніміз – реакция компоненттерімен аралық химиялық әрекеттесуге қатысып, реакция жылдамдығын өзгертетін, бірақ әрекеттесуден кейін химиялық құрамын сақтап-қалатын заттар. Катализаторлар тек термодинамикалық мүмкін реакцияларды ғана тездетеді G0 (-). Реакция нәтижесінде катализатор өзгеріске ұшырамайды. Гетерогенді катализге басты роль алатын – адсорбция. Беттік жанасудың бос энергиясы арқылы адсорбция әрекеттесуші заттардың концентрациясының өсуіне, туғызып, активтендіру энергиясын азайтады.

Химиялық тепе-теңдік.

Кейбір химиялық реакциялар бір бағытта ғана жүреді, бастапқы заттар толығымен реакция өніміне ауысқанша. Мысалы:

2КClO₃  2KCl+3O₂

К өптеген реакциялар қайтымды. Бастапқы заттар концентрациясының азаюы, реакция өнімдерінің концентрациясының өсуіне әкеледі. Реакция өнімдері өзара әрекеттесіп бастапқы заттар түзіледі. Қайтымды реакцияларда (=) белгісі белгісімен ауыстырылады.

Екі газдың әрекеттесуі нәтижесінде СО и NO₂ қоңып газ азайып, тура және кері реакция жылдамдығы теңескенде тоқтайды, химиялық тепе-теңдік орнайды.

N O₂+CO NO+CO₂

 

Тура реакция жылдамдығы V₁=K₁*C_NO2*C_CO.

Кері реакция жылдамдығыV₂=K₂*C_NO*C_CO2.

Химиялық тепе-теңдік орнағанда

V₁=V₂, осыдан К₁*C_NO2*C_CO=K₂*C_NO*C_CO2.

К₁ және К₂ белгілі бір температурада тұрақты болса, олардың қатынасы да тұрақты болады.

К – тепе-теңдік константасы динамикалық тепе-теңдік күйінде тұрған пройестер үшін әсер етуші массалар заңын көрсетеді. Тепе-теңдік константасына кіретін концентрацияларды тепе-теңдіктегі концентрация дейміз.

Газ күйіндегі заттар үшін компоненттердің концентрациясының орнына оларға сәйкес нақты қысымның мәнін қолданған ыңғайлы. Мынадай реакция үшін:

аА+вВ mM+nN болады

Қатты және газды гетерогенді жүйедегі реакциялар үшін қатты фазаның қысымы өте аз болғандықтан негізінен реакцияға қатыспайды, себебі әрекеттесу тек жанасумен жүреді. Сондықтан тепе-теңдік константасын газ күйіндегі заттың қысымы арқылы өрнектеуге болады. Мысалы:

С_(тв)+СО_2(г)=2СО_(г)

Тепе-теңдік константасы химиялық реакцияның басты сипаттамасы болып табылады. К_р мәні көп болса, реакция соғұрлым толық жүреді, яғни өнімі жоғары болады. Қайтымсыз реакциялар үшін К_р шексіздікке ұмтылады. Егер К0 болса, онда ешқандай әрекеттесу болмайды. Гиббс энергиясы тепе-теңдік константасымен мынадай қатынаста байланысты

G= -RT*lnK_p

Химиялық тепе-теңдіктің ығысуы. Ле-Шателье принципі. Химиялық тепе-теңдік жағдайы көптеген факторларға байланысты: температураға, қысымға, концентрацияға және т.б. Осы факторлардың біреуін өзгерткенде химиялық тепе-теңдік ығысады. Тепе-теңдікте тұрған жүйеде барлық қоспаның концентрациясын өзгертпей-ақ осы заттардың біреуінің ғана концентрациясын өзгертуге болмайды.Тепе-теңдік жүйе берілген жағдайда реакция өздігінен жү-ретін шегін көрсетеді. G0, яғни энергия шығынсыз. Бұл тепе-теңдік жағдай Ле-Шателье принципімен түсіндіріледі. Тепе-теңдік күйдегі жүйеге сырттай әсер еткенде, жүйеде осы әсерді азайтатын процесс күшейеді.

3 H₂+N₂ 2NH₃+46.2кДж. Аммиак синтезі NH₃ төменгі температурада (Н0) толығырақ жүреді. Дегенмен төменгі температурада тепе-теңдік жағдайға келу баяу жүреді, сол себептен қыздыру керек. Өте қатты қыздыру аммиактың диссоциасын күшейтеді. Қыздыруды жүйеде қысымды арттырумен алмастыруға болады.
Лекция Ерітінділер