|
V BOB.
KIMYOVIY
REAKSIYALAR
KINETIKASINI
MATEMATIK
MODELLASH
5.1. Kimyoviy kinetikaning asosiy tushunchalari
Kimyoviy reaksiyalarning tezliklari haqidagi ta‟limotga kimyoviy
kinetika deb ataladi. Kimyoviy kinetika fan sifatida XIX asrning 50-70
yillarida shakllana boshladi.
Kimyoviy reaksiyaning tezligi - vaqt birligida (gomogen reaksiyalar
reaksiya uchun) yoki sirt birligida (geterogen reaksiyalar uchun)
kimyoviy
reaksiyada
ishtirok
etayotgan
biror
modda
konsentratsiyasining o„zgarishi. Shunga ko„ra reaksiya tezligi
quyidagicha yoziladi:
gomogen reaksiya uchun
geterogen reaksiya uchun
bunda
reaksion faza hajmi, m
3
;
modda miqdori, mol;
reagent konsentratsiyasi, mol/m
3
;
vaqt, s;
katalizator sirti, m
2
.
(5.58) ifodani quyidagi ko„rinishda yozish mumkin:
86
(
)
Doimiy hajmda boruvchi reaksiya uchun (5.4) tenglamadagi
ikkinchi had nulga teng bo„ladi, u holda reaksiya tezligi:
Reaksiya hajmining har bir nuqtasida reaksiyaga kirishuvchi
moddalarning konsentratsiyalari reaksiya vaqtida vaqt o„tishi bilan
doimiy ravishda o„zgarib turadigan reaktorlar uchun kimyoviy reaksiya
tezligi hajm birligida modda miqdorining vaqt birligi ichida
o„zgarishidir:
yoki geterogen katalitik reaksiya uchun sirt birligi ichida:
bunda
reaksion aralashmadagi
chi miqdori, mol;
reaksion
aralashma hajmi yoki katalizator qavati (reaktor hajmi), m
3
;
katalizatorning solishtirma sirti, m
2
/m
3
.
Uzluksiz ishlaydigan reaktor uchun to„liq siqib chiqarish unda
urnatilgan rejimda modda konsentratsiyasi apparat uzunligi bo„ylab
uzluksiz o„zgarganda kimyoviy reaksiya tezligi reaktor orqali o„tadigan
modda mol miqdorining reaksiyaga kirishadigan hajm birligi vaqt
birligining o„zgarishidir:
bunda
reaksion aralashmadagi
chi komponentning mol sarfi,
mol/s;
reaksion aralashmani berishning hajmiy tezligi, m
3
/s;
kontakt vaqti, s.
To„liq aralashtiruvchi uzluksiz harakatdagi reaktor uchun
o„rnatiladigan rejimda:
bunda
reaksion aralashmadagi
chi komponentning
boshlang„ich va oxirgi miqdori, mol.
87
Amalda odatda reaksiya tezligi mol konsentratsiyada o„lchanadi:
davriy harakatdagi reaktor uchun:
uzluksiz harakatdagi reaktor uchun:
Agar reaksiya hajmning o„zgarishi bilan bormasi, u holda ideal
siqib chiqarish reaktori uchun:
(
)
Ideal almashuvchi uzluksiz harakatdagi reaktor uchun:
bunda
reagentning mahsulotga aylanish darajasi:
o„rtacha bo„lish vaqti, s:
1862-1867 yillarda Norvegiya olimlari Guldberg va Vaage
massalar ta‟siri qonunining dastlabki ta‟rifini berdilar. Massalar
ta‟sirning kinetik qonuniga ko„ra, berilgan temperaturada elementar
reaksiya tezligi ularning stixiometrik koeffitsiyentlariga teng darajalarda
olingan
reaksiyaga
kirishuvchi
moddalar
konsentratsiyalarining
ko„paytmasiga proporsional.
U holda quyidagi kimyoviy reaksiya o„tganda
Massalar ta‟siri qonuniga ko„ra reaksiya tezligi quyidagicha
yoziladi:
88
bunda
– chi komponentning konsentratsiyasi;
tezlik
konstantasi;
moddalarning
stexiometrik
koeffitsiyentlari.
(5.11) tenglama elementar reaksiyalar uchun o„rinli.
Alohida olingan komponentlar bo„yicha reaksiya tezliklari
bilan umumiy tezlik
o„rtasida quyidagi
stexiometrik nisbat mavjud:
Murakkab kimyoviy reaksiyaga massalar ta‟siri qonunini qo„llash
uchun uni elementar bosqichlar ko„rinishida ifodalash va bu qonunni har
bir bosqichga alohida-alohida tatbiq etish lozim.
Kimyoviy kinetika XIX asrning 80-yillarida Vant-Goff va
Arrhenius asarlarida to„liq shakllantirildi; reaksiya tartibining ma‟nosi
aniqlandi, faollanish energiyasi, mono-, bi- va polimolekulyar
reaksiyalar tushunchalari kiritildi.
Vant-Goff va keyinchalik Arrhenius o„z g„oyalarini rivojlantirgan
holda, "temperatura reaksiyaning sababi emas, temperatura reaksiya
tezligining o„zgarishiga sabab bo„ladi" deb tasdiqlashdi. Unga ko„ra:
bunda
eksponsialoldi ko„paytuvchisi;
faollanish energiyasi,
j/(mol
K);
universal gaz doimiysi, j/(mol
K);
temperatura, K.
Tashqi sharoitlar (temperatura, bosim, tarkib, reaksiya boradigan
muhit) berilganda reaksiya tezligi reaksiyaga kirishuvchi moddalarning
funksiyasidir, ya‟ni:
(5.4) tenglamani (5.14) ga solishtirib, quyidagi kinetik tenglamani
olamiz:
Kimyoviy reaksiya davomida modda konsentratsiyasining vaqt
bo„yicha o„zgarishini ifodalovchi tenglamaga
kinetik tenglama
,
egri chiziqqa
kinetik egri chiziq
deyiladi.
89
Do'stlaringiz bilan baham: |
