Mundarija Kirish I bob fazalar muvozanati. Gibbsning fazalar qoidasi

2.2 Noorganik birikmalarning qattiq fazadagi sintezi
Gaz fazadagi kimyoviy reaksiyalar tezligi haqidagi ta’limot asosida faol to’qnashuvlar nazariyasi yotadi. Bimolekulyar reaksiyalar uchun bu naza-riyaning mohiyati quyidagilardan iborat: reaksiyalar «to’qnashuvlar» natijasida, ya’ni reaksiyaga kirishuvchi zarrachalar bir-biriga juda yaqinlashgan-da sodir bo’ladi. Demak, reaksiyaning tezligi muayyan hajmda va bir vaqtda mavjud bo’ladigan molekularning soniga to’g’ri proporsional bo’lishi kerak. Lekin har qanday to’qnashuvlar ham kimyoviy reaksiyani keltirib chiqar-maydi. Effektiv to’qnashuvlar sonini kamaytiruvchi sabablardan bir nechta-sini sanab o’tamiz:

1. 
   To’qnashish paytida molekularning qulay orientasiyasiga (fazoda joylashgan o’rniga) ega bo’lmasligi. Eski bog’larni uzishi va yangilarini vujudga keltirishi uchun qulay konfiguratsiyani hosil qiladigan orenta-siyaga ega bo’lgan molekulalargina reaksiyalarga kirishi mumkin.
   
2. 
   Molekulalarning etarli darajada barqaror bo’lmasligi. Atomlarning bimolekulyar assosiasiyasi «to’qnashganda» tebranma-qo’zg’atilgan molekula hosil bo’ladi, bunda qo’zg’alish energiyasi bog’ning uzilish energiyasidan katta bo’ladi va shuning uchun hosil bo’ladigan kvazimolekula juda qisqa vaqt oralig’ida (~10^–14) mavjud bo’ladi. Energiyani uzatish zarurati ham mana shunga bog’liqdir. Energiyaning uchinchi jismga o’tishi bilan barqarorlashish sodir bo’ladi. Uchinchi jism deganda begona modda, ya’ni kimyoviy reaksiyada ishtirok etmaydigan modda molekulalari tushiniladi. Ularga gaz to’ldiruvchi, turli qo’shimchalar molekulalari, reaksion idish devorlarining materiali tarkibiga kiruvchi zarrachalar misol bo’lishi mumkin.
   
3. 
   Aktivlanish energiyasi. Effektiv to’qnashuvlar sonini kamaytiruvchi yuqorida keltirilgan sabablar ayrim hollarda ta’sir ko’rsatadi. Bunday to’qnashuvlar sonini kamaytiruvchi eng asosiy sabablardan biri energetik sharoitning saqlanishi hisoblanadi: effektiv to’qnashuv – bu birinchi navbatda, katta energiyali to’qnashuvdir. To’qnashuvchi molekulalar shunday deformasiyalanadiki, tegishli molekulalar bir-biriga yaqinlashgan va yangi bog’lanishlarni hosil qilgan holda reaksiya mahsulotlarini yoki oxirgi mahsulotlar oson olinadigan oraliq komplekslarni hosil qiladi. Bunday deformasiya uchun aktivlanish energiyasi deb ataladigan katta ener-giyaning sarflanishi talab etiladi.
   

To’qnashuvlar nazariyasiga binoan, aktivlanish energiyasini to’qnashuv paytida molekulaning reaksiyaga kirishishi uchun zarur bo’lgan minimal energiya deb ta’riflash mumkin.
Ma’lumki, kimyoviy reaksiyaning tezlik konstantasi (k′) haroratning o’zgarishiga bog’liq holda Arrenius tenglamasi bilan ifodalanishi mumkin:
k' Ae^{EA / RT} , (3)
bunda A – Arrenius doimiysi; E_A – aktivlanish energiyasi; R – gaz doimiysi; T – harorat, K.
Oddiy hollarda bimolekulyar reaksiya uchun tezlik konstantasi quyidagiga teng bo’ladi:
k" Z₀e^E/RT , (4) bunda Z₀ – molekulalar konsentrasiyasi 1 ga teng bo’lgandagi to’qnashuvlar soni; E – haqiqiy aktivlanish energiyasi, u Arrenius energiyasidan farq qilib, E = E_A^–1/2RT ga teng bo’ladi, ya’ni haqiqiy aktivlanish enegiyasi haro-ratga bog’liqdir. Odatda o’rtacha haroratlarda E va E_A orasidagi farq uncha katta bo’lmaydi va tajriba xatoliklari oralig’ida yotadi.
(4) formula bo’yicha hisoblangan qiymatlar tajriba natijalari bi-lan solishtirilganda, ko’pchilik reaksiyalar uchun Z₀  2,8∙10¹⁴ sm³/mol∙s ekanligi aniqlanadi. Ba’zi reaksiyalar uchun Z₀ qiymatlari berilgan qiy-matdan farq qildi.
Aktivlanish jarayonida nafaqat qo’zg’aladigan harakatlar, balki teb-ranma harakatlar ham ishtirok etsa, «tez» reaksiyalar (Z₀ > 2,8∙10¹⁴) sodir bo’ladi.
Fazoviy nomuvofiqliklar keltirib chiqaradigan reaksiyalar «sekin» reaksiyalar (Z₀ < 2,8∙10¹⁴) hisoblanadi.
Aytib o’tilgan fikrlarimizga eritmada o’tkazilgan 200 ta reaksiyalarni taqqoslash natijalari misol bo’lishi mumkin (1-rasm). Ko’rinadiki, eritma gaz fazaga nisbatan kondensirlangan holatda bo’ladi, binobarin, gaz-lar uchun xarakterli bo’lgan qonuniyatlar hamma vaqt ham eritmalarda bajarilmaydi. Lekin tanlab olingan eritmalarni xossalariga ko’ra gazlarga yaqin deb taxmin qilib olamiz.