Mavzu. Kimyoviy kinetika. Kimyoviy reaksiya tezligi

Kataliz 
Kimyoda 
kimyoviy 
reaksiyalarni 
tezlashtirishning 
keng 
tarkalgan 
usullaridan biri katalizdir. 
Reaksiya tezligini katalizatorlar selektiv ta’siridan o’zgarishiga kataliz 
deyiladi.
Kimyoviy reaksiya tezligini o’zgartiradigan, lekin uzi kimyoviy reaksiya 
natijasida ham sifat, ham miqdoriy jihatdan o’zgarmaydigan moddalarga 
katalizatorlar deyiladi. Katalizatorlar reaksiyaga kirishuvchi moddalardan birortasi 
bilan kimyoviy reaksiyaga kirishib oraliq moddalar xosil qiladi va reaksiya oxirida 
o’zi qaytariladi. 
Katalizatorlarning reaksiya tezligini o’zgartirishiga sabab, reaksiyani 
aktivlanish energiyasini kamaytiradi. 
A + B -----> A
.....
B -----> AB
Aktiv kompleks 
Aktivlanish energiyasi katta bo’lgani uchun bu reaksiya tezligi juda sekin 
yoki amalda nolga teng bo’lsin. Boshqa uchinchi modda K topilsinki, u reaksiya 
uchun olingan moddalardan birortasi bilan biriktirib aktivlanish energiyasi kichiq 
bo’lgan oraliq modda xosil qilsin. 
Masalan: A + K 
-----
> A
.....
K
-----
>AK (1) 
AK V modda bilan ham oson birika olsin: 
AK + V 
----
>AK
....
B 
-----
> AB + K (2) 
aktiv kompleks
1 chi va 2 chi tenglamani kushib: 
A + B = AB ni qilamiz, ya’ni reaksiya natijasida K katalizator o’zgarishsiz 
qoladi. Ko’rinib turibdiki, katalizator kimyoviy jarayonda ishtirok etadi, ya’ni 
reaksiyaning oraliq boskichlarida ishtirok etadi. Katalitik jarayonni energetik 
nuqtaiy nazaridan qaralganda shuni ko’rsatish mumkinki, katalizator reaksiyani 
katalizatorsiz reaksiyaga nisbatan boshqa yo’ldan olib boradi. Katalitik reaksiyani
energetik diagramma grafigida 2 rasmda keltirilgan. 
Katalizatorsiz reaksiyaning energetik g’ovi (1) va katalizator ishtirokida (2) 
egri chiziqlar orqali ifodalanadi. Bu yerda Ye - katalizatorsiz aktivlanish energiyasi 
Ye
1
va Ye
2
- oraliq birikma bo’lish va uning parchalanish aktivlanish energiyalari. 
Rasmda ko’rinib turibdiki E
1
+ E
2 
< E, demak 1chi va 2 chi oraliq reaksiyalar, 
dastlabki moddalarning to’g’ridan to’g’ri birikishlariga nisbatan tez boradi. 
H’amma katalizatorlar uchun umumiy bo’lgan narsa, ular hamma vaqt aktivlanish 

---

energiyasini o’zgartiradi. Fazoviy belgilarga qarab kataliz gomogen va geterogen 
katalizga bo’linadi. 
Gomogen katalizda reaksiyaga kirishuvchi moddalar va katalizator bir xil 
agregat holatda bo’ladi, ular orasida yuza sirt chegaralari bo’lmaydi. Ko’rinib 
turibdiki gomogen katalizda katalizator va reaksiyaga kirishayotgan moddalar bir 
xil gaz yoki suyuq fazani tashkil qiladi.
Bu holda katalizator va ta’sir etuvchi moddalar orasida yuza sirt bo’linish 
bo’lmaydi. 
Gaz va suyuq fazali katalitik jarayonlar juda ko’p sonlidir. Gazli - kataliz 
reaksiyalari - zanjir mexanizm va molekulyar mexanizm bo’yicha boradi. Misol 
uchun SO ni oksidlanishini suv parlari katalizatori ishtirokida borishini ko’raylik. 
Q’uruq CO va O
2
aralashmasi quyidagi sxema buyicha ta’sirlashadi: 
CO + O
2
-----
> CO
2
+O
* 
+ 35,4 kDj. bo’lgan kislorod atomi zanjirni uzishga 
olib keladigan reaksiyaga kirishadi: 
O + CO + x 
---
>CO
2
+ x + 517,2 kDj. 
O + O2 +x 
---
> O
3
+x +104,5 kDj. 
O
3 
+ CO ----> CO
2
+O
2
+ 420,5 kDj. 
Bu yerda x - 3 chi jism (masalan idish devori) o’ziga ortiqcha energiyani 
oladi. 
Shunday qilib sistemada zanjirning uzilish ehtimolligi uning davom etish 
ehtimolligidan kattadir.
Agar bu sistemaga ozgina suv parlari yuborilsa,
O + H
2
O 
----
> 2OH
* 
+ 55, 1 kDj reaksiyasi natijasida 2 ta aktiv markaz
bo’ladi va zanjir osonlik bilan tarmoqlanadi: 
OH + CO 
----
>CO
2
+ H + 11,3 kDj. 
H + O
2
----
> OH +O + 22,1 kDj 
O + H
2 
----
> OH + H + 51,5 kDj. 
Bu sharoitlarda dastlab aktiv markaz - kislorod atomi bo’ladi - u 
yo’qolmaydi, balki yangi zanjirlarni boshlaydi. Q’uyidagi reaksiyalar buyicha 
zanjirning uzilish reaksiyalari: H + H + x 
----
> H
2 
+x 
O + O + x 
----
> O
2 
+x 
H + OH + x 
----
> H
2
O+x
Sistema H, O va OH zarrachalarning konsentrasiyalari juda kichik 
bo’lganligi uchun deyarli bormaydi. Oxirgi reaksiya natijasida katalizator suv 
regenirasiya bo’ladi, uning ozgina miqdori zanjir jarayonni juda tezlashtiradi va 

---

uni unga portlash chegarasigacha olib keladi. Bu katalizga o’ziga xos misol bo’lib, 
erkin atom va radikallar bo’lishi orqali sodir bo’ladi. Ko’pchilik gazli gomogen - 
katalitik reaksiyalar zanjir mexanizmi orqali o’tadi. 
Molekulyar mexanizm bilan o’tadigan gomogen katalizga quyidagi 
reaksiyalar misol bo’ladi: 
a) SO
2
ni SO
3 
gacha oksidlanishi. 
NO + 1/2O
2
= NO
2
SO
2
+ NO
2
= SO
3
+ NO 
Bu reaksiyada katalizator NO, oraliq birikma NO
2 
. 
Umumiy reaksiyani : SO
2(gaz)
+ O
2(gaz)
_____ SO
3
sxema ifodalash mumkin. 
Geterogen katalizda reaksiyaga kirishuvchi moddalar va katalizator har xil
agregat holatida bo’ladi, ular orasida yuza sirt chegaralanish bo’ladi. Odatda 
katalizator qattiq, reaksiyaga kirishuvchi moddalar gazlar yoki suyuqliklar bo’ladi. 
Masalan: N
2(gaz)
+ 3 N
2(gaz)
______2NH
3(gaz)
yoki
NH
3(gaz)
+ O
2(gaz)
______ NO 
(gaz)
+ N
2
O
(s) 
Musbat katalizatorlarning ta’siri reaksiyaning aktivlanish energiyasini
Ye
a(d.m.) 
kamaytiradi, ingibitor ta’siri esa aksincha bo’ladi. 
Kimyoviy reaksiyani sekinlashtiradigan ammo reaksiyaga stexiometrik 
kirishmaydigan moddalarga ingibitorlar deyiladi. Ayrim moddalar katalizatorning
ta’sirini butunlay yo’q qiladi, bunday moddalarga katalitik zaharlar deyiladi.
Masalan: NH
3 
- cintezida 0,1 % S - ning bo’lishi to’rsimon Fe - katalizatori 
ta’sirini kuchaytiradigan moddalarga promatorlar ( aktivatorlar) deyiladi.
Masalan: NH
3
- sintezida Fe - katalizatorga 2 % KAlO
2
- ni qo’shilishi 
katalitik aktivlikni birmuncha oshiradi. 
Katalizatorlarning ta’siri tanlangan (izbiratelno ) va sfesifikdir Bu bir xil 
moddalarga har xil katalizatorlar ta’sir ettirib har xil moddalar olish mumkin 
deganidir. Bu ayniqsa organik moddalar orasida boradigan reaksiyalarga xosdir. 
Masalan: C
2
H
5
OH----->CH
2 
= CH
2
+ H
2
O degidratasiya 
etilen 
C
2
H
5
OH----->CH
3
CHO + H
2
degidratlanish 
sirka aldegid 
Tirik organizmda boradigan, murakkab kimyoviy almashinishlarda ishtirok 
etadigan biologik katalizatorlarga fermentlar deyiladi. 
Umuman olganda geterogen katalitik jarayonni quyidagi bosqichlarga 
bo’lish mumkin: 

---

a) ta’sir etuvchi moddalarni katalizatorga diffuziyasi; 
b) moddalarni katalizator bilan ta’sirlashishi (xemosorbsiya); 
v) oraliq moddani parchalanishi ( yoki reaksiyasi) va reaksiya 
maxsulotlarining bo’lishi; 
g) reaksiya maxsulotlarining desorbsiyasi; 
d) katalizator yuzasidan reaksiya maxsulotlarining diffuziyasi; 
Geterogen jarayonlarda reaksiya yuza sirtlar bilan chegaralangan fazalarda 
o’tganligi uchun ularning kinetikasi diffuziya va adsorbsiya kabi xodisalar bilan 
aniqlanadi. 
Diffuziya - ma’lum hajmda moddaning o’z - o’zidan kuchishi natijasida 
konsentrasiyaning bir tekisda taqsimlanish jarayoniga diffuziya deyiladi. 
Geterogen 
jarayonlar 
kinetikasida 
jarayonning 
boshlanishi 
uchun 
moddalarni bir fazadan ikkinchi fazaga harakati zarurligini hisobga olganda 
diffuziyaning roli tushuniladi.
Jarayon yetarlicha tezlik bilan o’tishi uchun , reaksiya maxsulotlari o’z 
vaqtida yuza sirt fazasidan ketishi zarur -bu zam diffuziya yo’li bilan sodir bo’ladi. 
Diffuziyaning yurituvchi kuchi bo’lib, dC/dx - konsentrasiya gradiyenti xizmat 
qiladi.Bu yerda dC - modda konsentrasiyasining o’zgarishi;dx - diffuziyaga 
yo’naltiruvchi yo’l bo’ladi. 
Geterogen kataliz adsorbsiya bilan uzviy bog’liq . 
Moddalarning hajmiy fazadan ular yuzasidagi sirt yuzasiga o’z - o’zdan 
ekzotermik to’planish jarayoniga adsorbsiya deyiladi . Yuzasida adsorbsiya sodir 
bo’ladigan moddalarga adsorbentlar deyiladi . 
Adsorbsiya molekulalararo ta’sirlanish turlarining biridir. Molekulalar valent 
to’yingan zarrachalar bo’lganligi uchun ular valent bog’lar qilmasliklari kerak. 
Shunga qaramasdan molekulalar har xil jismlar qilish qobiliyatiga egadirlar , ular 
orasida molekulalararo kuchlar ta’sir qiladi . 
Molekulalararo kuchlar tiplari : dipol, induksion va dispersion bo’ladi . 
a) Kutblangan molekulalarning oriyentasiyasi hisobiga vujudga kelgan ta’sir 
oriyentasion ta’sir deyiladi va bu ta’sirni belgilovchi kuchga dipol kuchlari 
deyiladi. Temperatura qanchalik yuqori bo’lsa oriyentasion ta’sir shunchalik 
kuchsiz bo’ladi. Molekulalarning deformasiyasi molekulalarning polyarlanishini 
kuchaytiradi va natijada molekulalararo ta’sir kuchayadi. 
b) Q’utbli molekula , uning dipoli , kutbsiz molekulaga yakinlashganda , 
kutbsiz 
molekulada 
vaqtinchalik dipolni vujudga keltiradi 
, 
natijada 
molekulalarning o’zaro tortilishi sodir bo’ladi . Bunga indusion ta’sir deyiladi va u 
temperaturaga bog’liq emas . Bunday ta’sir effekti katta emas, ammo kuchli 
kutblangan molekula ishtirok etsa uning o’zaro ta’siri katta rol uynaydi . 

---

v) Dispersion kuchlar hisobiga yuzaga keladigan ta’sirga dispersion ta’sir 
deyiladi. dispersion ta’sirlashuv hamma kutblangan va kutblanmagan molekulalar 
uchun xosdir . Molekulalararo kuchlar yuza sirt xodisalarni; adsorbsiyani 
belgilaydi. 
Gazlar, parlar, suyuqliklar va erigan moddalar adsorbsiyalanishi mumkin . 
Adsorbsiya quyidagicha tushuntiriladi: qattiq jism ichki zarrachalari bir-birlari 
bilan hamma yo’nalish buyicha bog’langan. Ular orasidagi o’zaro teng 
taqsimlangan yuza qavatni hosil kiluvchi zarrachalarda щaroit boshqacharoq, 
ya’ni ularning tortish kuchlari ichkariga yo’nalgan. 
Yuza sirt zarrachalarini kuchlarini o’zaro tenglashmaganligi tufayli ularda 
bir muncha energiya zapasi bo’ladi, bu energiyaga yuza energiyasi deyiladi. Shu 
energiya hisobiga gaz yoki erigan moddalarni molekulalarini yuza sirtlarga 
tortilishi - adsorbentga adsorbsiyasi sodir bo’ladi. Adsorbent yuzasi asta-sekin 
to’lib boradi: dastlab aktiv markazlar to’ladi, keyin hamma yuza to’ladi. Bunda 
adsorbsiyalangan moddaning bir qancha qavati bo’lishi mumkin, ya’ni mono-
yoki polimolekulyar adsorbsiya bo’ladi. 
Adsorbsiya uchun tuyingan - ya’ni butun yuzani adsorbsiyalanadigan
modda bilan tuyinishi xodisasi harakterlidir. Adsorbsiyalanadigan modda 
miqdorini uning konsentrasiyasi bilan bog’liqligi adsorbsiya izotermasi deyiladi. 
Adsorbsiya Issiqlik chiqishi bilan sodir bo’ladi, shu sababli temperaturaning 
ko’tarilishi bilan adsorbsiyalangan modda miqdori kamayadi; uning kamayishi 
adsorbsiyani kuchaytiradi . 
Adsorbsiya bosimga ham bog’liq bo’ladi. Geterogen katalizatorning ta’sir 
etish mexanizmi adsorbsiya asosida tushintiriladi. Reaksiyaga kirishuvchi 
moddalar katalizator sirtiga adsorbsiyalanganligi sababligi, konsentrasiya ortadi va 
u reaksiya tezligini ortishiga olib keladi. Ammo tekshirishlar shuni ko’rsatadiki, 
temperaturani ortishi bilan adsorbsiyalangan moddalar molekulalarini aktivligi 
ortadi, bu esa reaksiya tezigini oshiradi. Adsorbsiya fizikaviy va kimyoviy (yoki 
aktivlashgan) adsorbsiyaga bo’linadi. Fizikaviy adsorbsiyada adsorbent 
molekulalari yuza bilan kuchsiz molekulalararo kuchlar bilan tortilgan bo’ladi.
O’zgarmas temperaturada dinamik muvozanat qaror topadi:
adsorbsiya

desorbsiya . 
Desorbsiya - adsorbent yuzasidan adsorblangan modda molekulalarini 
chiqarish jarayonidir. Bu muvozanatni osonlik bilan temperatura va bosimni 
o’zgartirish bilan siljitish mumkin. 1 kg yoki 1 sm
2 
adsorbentga to’g’ri keladigan 
mollardagi adsorbent miqdori bilan adsorbsiya kattaligi o’lchanadi. G’ovak va 
gubchat strukturaga ega bo’lgan moddalar juda maydalangan holatida (yuqori 
dispers) yaxshi adsorbentlar hisoblanadi. Ammo kukun holidagi moddalarni gaz 
oqimi olib ketadi, shu sababli aktiv moddalar inert podkladkaga cho’ktiriladi 
(slikogel, alyumogel, tuzlar va h.k.) yoki govak tabletka, sharik yoki silinr 
formasida presslanadi.

---

Xemosoryusiyada - fizikaviy adsorbsiyadan farqli yutilayotgan modda 
molekulalari yuza birikma xosil qiladi va bu uchun aktivlanish energiyasi sarf 
bo’ladi. 
Xemosorbsiya - bu qattiq jism yuzasi bilan molekulalarning oddiy tipdagi 
kimyoviy 
kuchlar 
yordamida 
birikishidir. 
Geterogen 
katalitik 
jarayon 
reagentlarning xemosorbsiyasi bilan boshlanadi bu yuza qavatda xuddi kimyoviy 
reaksiyadek o’tadi. Katalizdagi xemosorbsiya roli shu bilan tushuntiriladi. 
Xemosorbsiya qattiq jism tabiati bilan uzviy bog’liq . Katalizatorlarni ilmiy
tanlash uchun katalitik jarayon qanday bo’lishini tasavvur qilish zarur. 
Xemosorbsiya faqat ayrim “tanlangan” adsorbentlarda borsa , fizikaviy adsorbsiya 
har qanday yuzalarda boradi. Xemosorbsiya - odatda qaytmas jarayon. 
Adsorbsiyaning katalitik aktivligida hal qiluvchi rolni yuzada aktiv markazlarning 
mavjudligi o’ynaydi. Teylor o’z tadqiqotlarida birinchi bo’lib, adsorbsiya butun 
yuzada emas, balki uning faqat ayrim qismlarida aktiv markazlardagina sodir 
bo’lishini ko’rsatdi. Teylor buyicha faqat aktiv markazlar kristall qirralari 
ko’rsatadigan yuzadagi tiplar,