Amaliy mashg’ulot №21 Mavzu

AMALIY MASHG’ULOT № 21
Mavzu: Gomogen katalizga oid hisoblash.
Reagent va katalizator bir xil agregat holatida bo’lgan kataliz gomogen kataliz deyiladi.
Efirlarni gidrolizi, efirlanish, alkillash, suyuq fazada olefinlarni polimerlanishi gomogen katalizga misol bo’ladi.
a) efirlanish:
spirt + kislota  efir + H2O
2C2H5OH + H2SO4  C2H5 – 0 – C2H5 + H2­O + H2SO4
C2H5OH + HOSO3H ↔ C2H5OSO3H + H2O
etilsul’fat kislota
C2H5OSO3H + C2H5OH ↔ C2H5 – 0 – C2H5 + H2SO4
dietil efir
b) efirlarni gidrolizlanishi:
C2H5-O – C2H5 + HOSO3H  C2H5 – 0 – SO3H + C2H5OH
(H2SO4) etilsul’fat kislota
H2SO4
v) olefinlarni alkillash:

CH3 – CH – CH3 CH3 CH3 CH3

| + | |
CH3 CH3  C = CH2 CH3 –C –CH2 –C – CH3
izobutan izobutilen | |
CH3 H
g) olefinlarni polimerlash:
CH3
H2SO4 |
nCH3 –C = CH2 [-CH2 –C–]n (poliizobutilen)
| |
CH3 (izobutilen) CH3
Gomogen katalizni sababini (mexanizmini), katalizning kimyoviy nazariyasi bilan tushuntiriladi. Bu nazariya oraliq birikmalar nazariyasi deb ham aytiladi. Bu nazariyaga muvofiq, gamogen katalizda jarayonning tezlanishiga asosiy sabab aktivlanish energiyasini bo’linishidir (parchalanishidir).
Jarayon birin-ketin boradigan qator reaksiyalardan iborat bo’lib, bunda beqaror bir nechta oraliq moddalar hosil bo’ladi. Bu oraliq moddalarni hamma vaqt ajratib olib bo’lmasa ham, ularni borligini turli usullar bilan aniqlash mumkin.
a) A + B = C reaksiyasi K katalizator ishtirokida boradigan bo’lsin, bu reaksiya quyidagi bosqichlar bilan boradi.
A + B = C
A + K = AK
b) Bu AK oraliq birikma ikkinchi komponent bilan aktiv kompleks hosil qiladi:
AK + B = (AB)* K
v) Aktiv kompleks parchalanib mahsulotni hosil qiladi:
(AB)* K = K + C
Agar katalizator ishtirokisiz hosil bo’lgan aktiv kompleks, katalizator mavjudligida hosil bo’lgan aktiv kompleksga o’tganda issiqlik ajralsa, ya’ni,
(A + B) = (AB)* + K = (AB)* K + Q
ekzotermik b¢lsa, katalizator mavjudligida aktivlanish energiyasi -E ga kamayadi endotermik bo’lsa + E ga oshadi.
faraz qilaylik:
Kislota - asos kataliz
Ko’pchilik reaksiyalar uchun H3O+ va OH- ionlari katalizatordir. Demak, kuchsiz kislota va asoslar katalitik aktivligi
P = -lg [H3O+] qiymatiga proporsional.
Kuchli kislota va asoslarda esa ularning katalitik aktivligi kislotalik funksiyasiga HO (yoki asoslik funksiyasiga) bog'liq. HO ba’zan Xammet funksiyasi deb ham ataladi.
HO = -lgHO; HO = [(AH3O+)/(AH2O)]  (YA/YAH+)
YA, YAH+ ionlanmagan va ionlangan asosning aktivlik koeffisienti. Suyultirilgan eritmada AH2O = YA = YAH+  1 va demak, AH3O+  [H3O+] bo’ladi. Ma’lum kislota turli konsentrasiyada turlicha HO qiymatga ega bo’ladi. Turli kislota bir xil NO qiymatida baravar katalitik aktivlikka ega bo’ladi.
lg K = A - HO, A - const (o’zgarmas son)
Tajribalar ko’rsatishicha, ma’lum muhitda (kislota - ma’lum konsetrasiyasida) (YA/YAH+) nisbati - qiymati asos - A ning tabiatiga bog’liq emas.
Shunday qilib, HO - qiymati asosan muhitning sharoitiga bog’liq. HO - qiymati qancha katta bo’lsa, AH+/A nisbat qiymati ham shunchalik katta bo’ladi, ya’ni ma’lum asos protonlashgan bo’ladi. Shunday qilib, HO - qiymati muhitning proton berish qobiliyatini xarakterlaydi, shunga ko’ra HO ni muhitni kislotaliligi deyiladi.
Masala:
Sirka angidridining (CH3CO)2O gidrolizi OH- ionlari ta’sirida borganda
(CH3CO)2O + OH – → CH3COOH + CH3COO –, k1 = -10 M –1· с–1.
Sirka angidridi gidrolizi katalizatori bu ishitrokida reaksiya quydagicha boradi.
(CH3CO)2O + H3O+ → (CH3CO)2OH3O++ 
Kislotali gidrolizning samarali konstantasi k2 = 7·10–3M –1· с–1. Sirka angidridi suvli eritmasining qaysi pH muhitida, qo’zg’almasligi yuqari bo’ladi.
Yechish:
sirka angidridi gidrolizining to’liq tezligi reaktsiya oqimlari hajmi tezligining yig’indisiga teng. Tezlik konstantasi o’lchamidan,[M –1· с–1]. Ikkinchi oqim reaksiyasining samarali tezligi H3O+ va (CH3CO)2O konsentratsiyalariga bog'liq. Bunda H2O konsentratsiyasi konstanta hisobida olingan.
Gidroliz tezligining minimumi quydagi tenglama minimumiga to’g’ri keladi.
k1 OH – + k2 H3O+.
OH – H3O+ = 10–14М 2. Ni inobatga olib H3O+ ni diferensiollaymiz
javob: pH = 5,577.
Mustaqil hisoblash uchun masalalar

• 32 kg izobutanni izobutilen bilan alkilshash natijasida necha kg mahsulot hosil bo’ladi. Jarayonda katalizator sifatida qaysi modda ishlatiladi?
• 8 mol metil propanni katalitik alkillash jarayonida 8 mol izooktan hosil bo’lgan bo’lsa alkillash jarayoni katalizatori va sarf bo’lgan 2- modda miqdorini aniqlang.

3. 17 kg metilpropanni izobutilen bilan alkillash natijasida necha kg mahsulot hosil bo’ladi. Jarayonda katalizator sifatida qaysi modda ishlatiladi?
4. Metilpropanni 33 kg metilpropilen bilan alkillash natijasida necha kg mahsulot hosil bo’ladi. Jarayonda katalizator sifatida qaysi modda ishlatiladi?