Kimyoviy kinеtikа vа muvоzаnаt. Vаnt-gоff qоidаsi, lе-shаtеlе prinsipi

V.21. Reaksiyaning molekulyarligi va tartibi.
Kimyoviy reaksiyalar kinetik jihatdan molekulyarligi va tartibiga ko’ra klassifikatsiyalanadi.
Kimyoviy reaksiyalarning kinetik klassifikatsiyasi.

Reaksiyaning molekulyarligi.
Kimyoviy reaksiyaning elementar aktida ishtirok etuvchi molekulalar soniga qarab reaksiyalar monomolekulyar, bimolekulyar va trimolekulyar reaksiyalarga bo’linadi. Kimyoviy reaksiyalarning bunday klassifikatsiyasi 1884 yilda golland kimyogari Y. Vant-Goff (1852-1911) tomonidan taklif etilgan.
Reaksiyaning molekulyarligi o’zaro to’qnashyotgan zarrachalarning soniga bog’liq ravishda monomolekulyar, bimolekulyar va trimolekulyar bo’lishi mumkin. Lekin, uch va undan ortiq zarrachalarning bir vaqtda o’zaro to’qnashish ehtimolligi juda kichikdir.
1. Monomolekulyar reaksiyalar: reaksiyada bitta molekula ishtirok etadi.

Misollar:
I₂ → 2I
CH₃Br CH + Br
Monomolekulyar reaksiyalarga parchalanish va izomerlanish reaksiyalari misol bo’ladi.
2. Bimolekulyar reaksiyalar: reaksiyada ikkitta molekula qatnashadi.

A + B → C + D + ... yoki A + A → B + C + ...
Masalan:
H + Cl₂ → HCl + Cl
2HI → I₂ + H₂
3. Trimolekulyar reaksiyalar: reaksiyaga uchta molekula kirishadi.

2NO + O₂ → 2NO₂

A + B + C → D + E + F + ...
yoki 3A → B + C + D
Reaksiya tartibi - Reaksiya tartibi reaksiya tezligining qay darajada konsentratsiyaga bog’liqligini ko’rsatadi. Reaksiya tezligining konsentratsiyaga bog’liqligi tenglamasidagi konsentratsiyalar daraja ko’rsatkichlarining yig’indisi reaksiya tartibini bildiradi. Masalan:
aA + bB → cC + dD reaksiyaning tezligi k[A]^a ∙ [B]^b bo’lgani uchun uning tartibi a + b = n bo’ladi.
Shunga ko’ra barcha reaksiyalar biribchi, ikkinchi va uchinchi tartibli reaksiyalarga bo’linadi.Kimyoviy reaksiyalarning bunday klassifikatsiyasi 1886 yilda nemis kimyogari Vilgelm Fridrix Ostvald (1853-1932) tomonidan ishlab chiqilgan.
1. Birinchi tartibli reaksiyalar:
Umumiy holda A → B + C
Ushbu reaksiyaning tezligi = k ∙ [A]
Reaksiya boshlanishida V hajmda a mol modda bor bo’lsa, τ vaqtdan so’ng uning x moli ortib qoladi. Reaksiya uchun olingan moddaning konsentratsiyasi dastlab C_o = edi, τ vaqtdan so’ng C = bo’ladi. U holda reaksiya tezligi = k ∙ c bo’ladi. Agar ni τ bo’yicha differensiallasak, = k(a – x) tenglama hosil bo’ladi.
Birinchi tartibli reaksiyaning tezlik konstantasi k = lg bo’ladi.
Olingan moddaning yarmi emirilishi uchun ketgan vaqt yarim emirilish davri deyiladi:
= =
Birinchi tartibli reaksiyalarga misollar:
• N₂O₅ → 2NO₂ + O₂
• Qandning inversiyasi: C₁₂H₂₂O₄ + H₂O → 2C₆H₁₂O₆
• Glyukozaning mutarotatsiyasi;
• C₂H₄ + H₂ → C₂H₆
• Radioaktiv parchalanish
2. Ikkinchi tartibli reaksiyalar:
Umumiy holda:A + B → D + ...
Reaksiya tezligi - = - = k[A]∙[B]
Moddalarning boshlang’ich konsentratsiyalari:
[A]₀ = a; [B]₀ = b. τ vaqtdan keyingi konsentratsiyalari: [A] = a – x; [B] = b – x
Reaksiyaning kinetik tenglamasi: agar [A] = [B] bo’lsa;
= k(a – x)²
K_τ = - = -
Yarim yemirilish davri:
=
Ikkinchi tartibli reaksiyalarga misollar.
• 2HI → H₂ + I₂
• 2NO₂ → 2NO + O₂
• 2ClO^- → 2Cl^- + O₂
• Siklopentadiyenning dimerlanishi
Agar [A] ≠ [B] bo’lsa, ikkinchi tartibli reaksiyaning kinetik tenglamasi quyidagi ko’rinishda bo’ladi:
= k(a – x) ∙ (b – x)
kτ = ln
(A) ≠ (B)
Misollar:
• Gaz fazada HI ning hosil bo’lishi: H₂ + I₂ → 2HI
• Radikal reaksiyalar H + Br₂ → HBr + Br
• Menshutkin reaksiyasi: R₃N + R^’X → R₃R^’N⁺X^-
3. Uchinchi tartibli reaksiyalar:
= k₃ ∙ c₁ ∙ c₂ ∙ c₃ yoki
= k₃(a – x)(b – x)(c – x) agar [A] = [B] = [C] bo’lsa = k₃(a – x)³ bo’ladi.
K =
Yarim yemirilish davri:
=
Yuzaki qaraganda reaksiya tartibi uning molekulyarligi bilan bir xildek ko’rinadi, lekin aslida bunday emas. Oddiy gomogen reaksiyalarning tartibi reaksiyaning elementar aktida ishtirok etadigan molekulalar soniga, ya’ni molekulyarligiga mos keladi.Odatda, oddiy reaksiyalar bir tomonga yo’nalgan bo’lib, bitta kimyoviy bosqichdan iborat.Murakkab reaksiyalarda esa reaksiya tartibi alohida reaksiya bosqichlarining molekulyarliklariga bog’liq bo’ladi. Bunday murakkab reaksiyalarga qaytar, parallel boruvchi va ketma-ket boruvchi reaksiyalarni misol qilib keltirish mumkin.