Fizika va kimyo

Aktiv to‘qnashishlar nazariyasi.

Kimiyoviy reaksiyalarda qanday qilib yangi moddalar xosil bo‘lishni tushuntirib berishga bag‘ishlangan nazariyalardan biri –aktiv to‘qnashishlar nazariyasidar ( S. Arrenius).

Bu nazariyaga asosan, kimyoviy o‘zgarishlar bo‘lishi uchun xar qanday to‘qnashish kifoya emas ekan. Balki bu o‘zgarishlar faqatgina aktiv zarrachalar orasidagini va ularni xar fazoda o‘zaro bir-biriga nisbatan ma’lum joylashganidagina ro‘y berishi aytiladi. Zarrachalar (molekula, atom va x.k.) orasida reaksiya sodir bo‘lishi uchun ular ortiqcha minimal energiyaga (aktivlanish energiyasi deb ataladi ) ega bo‘lishlari lozim. Bu nazariyaga muvofiq dastlabki moddalarni maxsulotlarga aylanish aktiv molekulalarni to‘qnashish vaqtida , birdaniga, sodir bo‘ladi. SHuning bilan birga xar qanday to‘qnashishda kimyoviy reaksiya sodir bo‘lmaydi. Arrenius “ nomal molekulyar bilan bir qatorda katta energiyaga ega bo‘lgan aktiv molekulalar xam mavjud va shunday aktiv molekulalar to‘qnashgandagina kimyoviy o‘zaro yuz berib, kimyoviy reaksiya sodir bo‘ladi” degan edi. Aktiv molekulalarda normal molekulalardagiga qaraganda ortiqcha energiya bo‘lishinig sababi shuki, ularda katta kinetik energiya yoki katta tebranma energiya, yoxud yuqori energetik darajadagi elektronlar bo‘ladi. Normal molekulalarning aktiv molekulalarga aylanish jarayoni aktivlanish deb ataladi.

Kimyoviy reaksiyalarga olib kelgan to‘qnashishlar effektiv to‘qnashishlar devg‘b ataladi.

To‘qnashishlarning kimyoviy reaksiyalarga olib kelish uchun bu to‘qnashishlarda ma’lum minimum energiya aktivlanish energiyasi deyiladi. Demak, effektiv to‘qnashishlardagina aktivlanish energiyasi ajralib chiqadi. Ma’lum minimum energiyasi bo‘lgan aktiv molekulalar to‘qnashgandagina aktivlanish energiyasi ajralib chiqadi va kimyoviy reaksiya yuz beradi. Bo‘lar va Bol’sman qonunidan foydalanib o‘zaro to‘qnashishlar sonini xisoblashtenglamasini u orqali esa Arrenius tenglamasini keltirib chiqarish mumkin.

Ba’zi reaksiyalar uchun nazariy xisoblab chiqilgan tezlik tajribada yopilgan tezlikka qaraganda bir necha marta, minglab marotaba farq qilishi mumkinligi ma’lum bo‘ladi. Bundan yuqoridagi tenglamani quyidagicha yozish qabo‘l qilingan.

K  pze – E  RT

Agar k₀  pZ deyilsa, Arrenius tenglamasi qo‘yidagi ko‘rinishda bo‘ladi

KK₀l^-ERT yoki dlnKdTERT²

K₀ – eksponensial oldidagi ko‘paytiruvchi son deyiladi.

P - extimollik (sterik) faktori deb ataladi. Odatda, r ning qiymati biridan kam bo‘lib, ko‘pchilik almashinish reaksiyalari uchun 0,1 – 1 orasida o‘zgaradi.

Murakkab reaksiyalarda aktivlanish energiyasi deb yurgiziladi. Tajribada bevosita topilgan bunday aktivlanish energiya, murakkab reakyiyadagi tezlikni aniqlovchi (eng sekin boruvchi ) reaksiya bosqichining aktivlanish energiyasi bo‘ladi.

O‘tar xolat nazariyasi.

Aktiv to‘qnashishlar nazariyasi kimyoviy kinetikaning ko‘pgina massalalarini tushunishga yordam berdi. SHuning bilan birga to‘qnashish jarayoni mexanizmini ya’ni to‘qnashish vaqtida qanday qilib kimyoviy reaksiya sodir bo‘lishini tushuntira olmadi.

1953 yili Eyring va Polyani kimyoviy kinetika masalalarinixal qilish uchun yangi usul (nazariya) taklif etdilar. Bu usul o‘tar holat yoki aktiv kompleks usuli deb ataladi.

Bu nazariyaga muvoxiq, reaksiyaga kirishuvchi molekulalar dastlab bir-biriga bilan birlashib, aktiv komplekis deb ataladigan oraliq birikma xosil qiladi, so‘ngra bu oraliq birikma aktiv kompleks reaksiya maxsulotlariga ajraladi. Agarda VS va A moddalar xosil qilsa, bu reaksiyaning borishini quyidagicha ifodalash mumkin.

V S  A [VS A ]* AV  S

Dastlabki aktiv reaksiya

moddalar kompleks maxsulotlari.

Reaksiya natijasida V-S bog‘lanish o‘zulib, A-V bog‘lanish hosil bo‘ladi. Lekin bu jarayon birdaniga bormaydi. VA molekula A atomga yaqinlashgan sari V va S atomlar orasidagi masofa o‘zayib, V-S bog‘lanish bo‘shashib boradi . Xuddi shu vaqtning o‘ziga A –V atomlar bir –biriga yaqinlasha boradi, ya’ni A-V bog‘lanish xosil bo‘la boshlaydi. Ma’lum bir payitda Vatom bir vaqtning o‘zida xam VS xam AV molekulaga qarashli bo‘lib qoladi, ya’ni A –V –S komplekis xosil bo‘ladi. Bu nazariyaning matematik apparti yordamida streik faktor aktiv kompleks xosil bo‘lish reaksiyasida entropiyaning o‘zgarishiga bog‘liqligi aniqlanadi. YA’ni va uni hisoblashga imkon beradi.

Ikkinchi tomondan, o‘tar xolat nazariyasi kimyoviy reaksiyalarning tezligi bilan bog‘laydi.

SHuning bilan birga, shuni ta’kidlash lozimki, yuqoridagi ikki nazariyani qarama- qarshi qo‘yish noto‘qri, ular bir-birini to‘ldiradi deyish kerak.