Fanidan m a ‘ ruzalarmatn I

10. Oddiy va murakkab reaksiyalar.
Катализатор таъсири. Каталитик реакциялар.
Шундай реакциялар борки,агар иккала асосий дастлабкимоддалар (А + В) ўзаро таъсир эттирилса, улар ўзаро таъсирлашмайдилар. Чунки, улар уртасида борувчи реакциянинг активланиш энергияси Е_акт > 120 кж/моль. Лёкин, бу системага учинчи (К) модда киритилса (А + В + К) аралашмада жуда тезлик билан реакция боради, АВ - модда ҳосил бўлади ва К моддаси ўзгаришсиз ажралиб чикади: А+В+К АВ+К.
Бу келтирилган мисолдан кўриниб турибдики, реакциялар тезлиги асосий моддалардан ташқари учинчи модда иштирокига ҳам боғлик экан. Бундай моддалар катализаторлардир.
Катализатор - реакцияга киришиб, реакция тезлигини ўзгартириб, реакциядан сунг ўзгаришсиз ажралиб чикадиган химиявий моддалардир.
Катализатор иштирок этадиган реакциялар каталитик реакциялар дейилади.
Катализатор таъсирида реакция тезлигини ўзгариш ходисаси катализ деб айтилади.
Катализаторлар икки хил бўлади: Ижобий катализатор, яъни реакция тезлигини оширувчи моддалар. Ингибиторлар - реакция тезлигини сёкинлаштирувчи катализатор моддалар. Ингибиторлар, Fe коррозиясини сёкинлаштириш учун анилин ёки Ca(HCO₃)₂ ингибитор бўлса, HCI синтезини О₂ - ингибитори таъсирида сёкинлаштириш мумкин.
Реакцияда иштирок этувчи моддалар ва каттализаторларнинг агрегат ҳолатига кўра гомоген ва гетероген катализ бўлиши мумкин. Гомоген катализ - реакцияга киришувчи моддалар ва катализатор бир агрегат ҳолатда борадиган каталитик реакциялардир.
CO(г) + O₂ (г) CO₂ . CO газини СО₂ гази гача оксидланиши сув буги катализатори таъсирида боради.
2SO₂ + O₂ 2SO₃ реакцияда NO - нитрозо гази-катализатордир.
H₂O₂ H₂O + O₂ реакцияси эритмада борувчи гомоген каталитик реакциядир.
Гомоген катализга тирик организимда борувчи барча каталитик реакцияларни киритиш мумкин. М:
Крахмал Канд.

Тирик организмда фаолият кўрсатувчи катализаторларни биокатализаторлар ёки ферментлар деб айтилади. Шундай ферментлар қаторига "ПТИАЛИН" дан ташқари "пепсин" моддаси ҳам киради. Бу катализатор ошкозонда оксилли моддаларни тезрок парчаланишига ердам беради.

Эритмаларда борадиган каталитик реакцияларда кўпчилик холларда эритувчи молекулалари катализатор вазифасини утайди. Бу жараёнларда баъзан Н⁺(Н₃О)⁺ ва ОН^-ионлари ҳам иштирок этиши мумкин.
Гетероген катализ - катализатор ва реакцияларга киришувчи моддалар турли агрегат ҳолатларда борадиган каталитик реакциялар. Бу катализ турига аммиак синтези:
N₂(г) + 3H₂(г) 2NH₃ катализатор каттик ҳолда. контакт усулида сульфат кислота синтезида:
2SO₂ + O₂ 2SO₃ ҳам катализатор каттик модда.
Шундай реакциялар борки, уларда алохида катализатор кулланилмайди. Лёкин, реакция давомида ҳосил бўладиган моддалардан бирортаси катализтор вазифасини бажаради. Бу жараённи "автокатализ" дейилади. М: перманганат ион MnO₄ ^- билан борадиган (рН < 7) оксидланиш - кайтарилиш реакциялари аввал сёкинрок бориб, бир оз вактдан сунг жуда тезлашиб кетади:
MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- Mn²⁺ + 4H₂O Чунки, реакция натижасида ҳосил бўлувчи Mn²⁺ иони катализатор вазифасини бажариб, реакцияни тезлашувига сабаб бўлади.
Кўпчилик холларда катализатор нима сабабдан реакция тезлигини оширади деган савол туради. Бу саволга жавоб бериш учун каталитик реакцияларнинг энергетик хусусиятлари ва механизмини билиш зарур.
12-расмга эътибор берилса, А + В АВ реакция бормайди. Чунки бу реакциянинг Е_акт жуда катта қийматга эга. Агар уларга катализатор кушилса, бу моддалардан бири катализатор билан (Е_акт анча кичик бўлгани учун) жуда тез реакцияга киришиб, А+К --E₁ АК моддаси оралик махсулотни ҳосил қилади. Кейинги боскичда АК - оралик махсулот В моддаси билан таъсирлашади:
АК + В [В... А - - - К] АВ + К
актив комплекс
АВ - асосий махсулотни ҳосил қилади ва катализатор эркин ҳолда катализтор ажаралиб чикади. Бу реакциянинг ҳам активланиш энергияси жуда кичик, шу сабабли реакция жуда тез амалга ошади.
Демак, катализаторнинг асосий вазифаси реакцияларнинг активланиш энергиясини камайтиришдан иборат.
Бунинг исботи сифатида қуйидаги далилларни келтириш мумкин.
2HJ H₂ + J₂ реакцияни тахлил этиб кўрайлик.
Агар реакцияда катализатор ишлатилмаса Е_акт = 168 кж/моль. Агар катализатор - Аu (олтин) бўлса, Е_акт = 105 кж/моль; агар катализатор – Pt (платина) бўлса, Е_акт = 59 кж/моль бўлади.
Катализатор "селективлик" (танловчанлик) хоссасига эга. Чунки, айнан 2 та бир хил модда уртасида борувчи кататилик реакцияда катализаторларни ўзгартириш билан турли реакция махсулотлари ҳосил қилиш мумкин:

Умуман , каталитик реакцияларнинг кинетик тенгламасидан келиб чиккан ҳолда

ифодасини эътиборга олсак, Е_акт қиймати экспоненциалнинг манфий ишорали даражасида турибди. Шунга кўра ҳар қандай реакциянинг Е_акт қийматининг озгина камайиши К-нинг қийматини кескин ортишига, бошкача айтганда реакция тезлигини ортишига олиб келади.
Шундай моддалар ҳам борки, уларнинг ўзлари катализаторлик қила олмасаларда, бирор катализаторнинг аквтилигини оширадилар. Бундай моддаларни "промотор" лар деб айтилади. М:V₂O₅ катализаторнинг промотори Na₂SO₄ тўзидир.
Аксинча, катализатор активлигини кескин камайтириб юборувчи моддалар "катализатор заҳари" дейилади. Бўлар - HCN, As₂O₃, SO₂ ва бошка моддалар.
Ўзаро таъсирлашувчи моддаларнинг табиатига, "элементар акт" да катнашувчи заррачалар (атом, молекула, радикаллар,ионлар) ҳолатига кўра қуйидаги реакция турлари мавжуд.
Оддий реакциялар - бу молекулалар уртасида борувчи химиявий ўзгаришлардир:
N₂ + 3H₂ 2NH₃
CaO + CO₂ CaCO₃
2NO + Cl₂ 2NOCl
2KCl + PtCl₄ K₂[PtCl₆]
Бундай реакциялар валентликлари туйинган заррачалар уртасида бориб, уларнинг активланиш энергияси (E_акт = 150-450 кж/моль) жуда юкори бўлгани учун анча кийинчилик билан содир бўлади ва махсус шароитларда боради.
Аксарият холларда моддалар эритувчида эритилиб, реакция эритмада боради. Эритмада моддалар ионларга парчалангани учун ионлар уртасида ўзаро таъсирлашув E_акт < 80 кж/моль бўлгани учун жуда тез боради. Масалан:
Ag⁺ + Cl^- AgCl ва
Ва²⁺ + SO₄^2- BaSO₄
Баъзи холларда: электроразряд, киздириш, нурланиш ва механиқ таъсир натижасида моддалар электрон чикариши туфайли молекуляр ионлар ҳосил бўлади. Бундай реакциялар жуда тез боради. М:
H₂O + J H₂O⁺ + е^- ва
CH₄ + J CH₄⁺ + e^-
J - ионланиш учун зарур бўлган энергия.
Юкоридаги таъсирлар натижасида молекулалар таркибидаги боғларни ҳосил қилувчи электронлар жуфти иккала атомлар уртасида тенг таксимланмайди. Бу гетеролитик парчаланиш дейилади. Шундай реакциялар ҳам борки, уларда химиявий боғни ҳосил қилган электрон жуфти атомлар уртасида тенг таксимланади, яъни гомолитик ажралиш натижасида валент туйинмаган актив заррачалар - радикаллар ҳосил бўлади. Кўпчилик реакциялар радикал механизмида боради ва бу реакциялар (E_акт < 40 кж/моль) жуда тезлик билан борадилар.
Радикаллар ҳосил бўлишига мисоллар: H:OH H^* + OH^*
H:NH₂ H^* + NH₂^*
R-O:O-R R-O^* + ^*O-R
Радикал механизмида кўпчилик полимерланиш реакциялари ва занжир реакциялари боради.