10 жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық 1-бөлім

56-сурет. Уақыт ішінде (t)
реакция жылдамдығы төмендейді.
Реакция өнімдері пайда бола бастай-
	тура (1) және кері (2) реакция
жылдамдықтарының өзгеруі	ды және олардың концентрациялары

170

жоғарылайды. Осының салдарынан, кері реакция басталады және оның жылдамдығы біртіндеп арта бастайды. Тура және кері бағыттағы реакциялардың жылдамдықтары бірдей болғанда химиялық тепе-теңдік орнайды. Химиялық тепе-теңдік кезінде уақыт бірлігінде реакция өнімінің қанша молекуласы түзілсе, сонша молекуласы бастапқы затқа ыдырайды. Тура және кері бағыттағы реакциялар әрі қарай тоқтамай жүре береді, сондықтан тепе-теңдік динамикалық деп аталады.


Тура және кері реакциялардың жылдамдықтары теңескен жүйе күйі химиялық тепе-теңдік деп аталады.

Температура мен қысым тұрақты болғанда жүйенің тепе-теңдік күйі ұзақ уақыт сақталады. Қайтымды реакцияның тепе-теңдік күйі тепе-теңдік константасымен сипатталады. Мысалы, жалпы түрде жазылған қайтымды химиялық реакция үшін әрекеттесуші массалар заңына сәйкес тура және кері реакциялар жылдамдығы сәйкесінше:

аА + bВ L сС + dD


v₁ = K₁[A]^a[B]^b;


v₂ = K₂[C]^c[D]^d.

Тепе-теңдік жүйедегі бастапқы заттар мен өнімнің концентрациялары тепе-теңдік концентрациясы деп аталып, олар тік жақшаларға [A], [B], [C], [D] жазылады. Химиялық тепе-теңдік күйде v₁ = v₂, яғни

K₁ · [A]^a[B]^b = K₂ · [C]^c[D]^d

Осыдан

11. 
    ₌ K_{2 =} [C]^c [D]^d
    

^T–T K₁[ _A ]^a [_B]^b

мұндағы K_T–T — тепе-теңдік константасы.

Берілген теңдеу — әрекеттесуші массалар заңының химиялық тепе-теңдікке арналған математикалық өрнегі.

Йодсутек синтезінің реакциясына тепе-теңдік константасының өрнегін жазайық: H₂ (г) + I₂ (г) = 2HI (г)

v₁ = K₁[H₂][I₂];


v₂ = K₂[HI]²;


K₁[H₂] [I₂] = K₂[HI]²;

[HI]²

^{K = .}


T–T _H2 _I2

Гетерогенді реакцияларда тепе-теңдік константаларының теңдеуіне газ немесе сұйық фазадағы заттардың концентрациялары кіреді. Мы-салы, мына реакция үшін:

171

СО2+С=2CO		CO ^2
тепе-теңдік константасы былай өрнектеледі: K =		[	]			.
			2 [ ]
	T–T
		CO		C

Тепе-теңдік константасының сандық мәні реакция өнімдерінің шығымын сипаттайды. Константа мәні неғұрлым көп болса, бастапқы заттар (А және В) реакция өнімдеріне (С және D) соғұрлым толық ай-налады, яғни реакция өнімі көп мөлшерде түзіледі. K_T–T < 1 бастапқы заттардың мөлшері көп, яғни өнім шығымы төмен.

Көптеген химиялық реакциялар қайтымды, яғни бір мезгілде тура және кері бағытта жүреді. Берілген температурада бір мезгілде өнім түзілу жағына да, бастапқы зат түзілу жағына да, яғни қарама-қарсы бағытта жүретін химиялық реакция қайтымды реак-ция деп аталады. Тура және кері реакциялардың

жылдамдықтары теңескен жүйе күйі химиялық тепе-теңдік деп ата-лады. Химиялық тепе-теңдік кезінде уақыт бірлігінде реакция өнімінің қанша молекуласы түзілсе, сонша молекуласы бастапқы затқа айна-лады. Қайтымды реакцияның тепе-теңдік күйі тепе-теңдік константа-сымен сипатталады. Тепе-теңдік константасының сандық мәні реакция өнімдерінің шығымын сипаттайды.

1. 
   Қандай реакциялар: а) қайтымды; ә) қайтымсыз деп аталады? Мысалдар келтіріңдер.
   

2. 
   Химиялық тепе-теңдік деген не?
   
3. 
   Химиялық тепе-теңдіктің динамикалық деп аталуы себебі не?
   
4. 
   Тепе-теңдік константасы деген не?
   
5. 
   Тепе-теңдік константасының сандық мәні нені сипаттайды?
   
6. 
   Берілген қайтымды реакциялардың тепе-теңдік константасының өрнегін жазыңдар:
   

1. 
   H₂ (г) + Br₂ (г) L 2HBr (г)
   

2. 
   С₂H₄ (г) + H₂ (г) L С₂H₆ (г)
   

3. 
   3O₂ (г) L 2O₃ (г)
   

4. 
   C (г) + H₂O (г) L CO (г) + H₂ (г)