V – Ma’ruza. Kimyoviy kinеtika va kimyoviy muvozanat

:

OH 

 H

*

 + OH

*

 

H

:

NH

2

 

 H

*

 + NH

2

*

 

R-O

:

O-R 

 R-O

*

 + 

*

O-R

 

Radikal  mexanizmida  ko`pchilik  polimerlanish  reaksiyalari  va  zanjir 

reaksiyalari boradi.

 

Zanjir  reaksiyalari

.  Biror  aktiv  markaz  hosil  bo`lib,  bu  aktiv  markaz 

reaksiyaga  kirishuvchi  moddalarni  o`zaro  ta`sirini  bir-biriga  uzatilishi  bilan 

boruvchi reaksiyalardir. Misol sifatida HCl sintezini ko`rib chiqaylik:

 

Reaksiyaning  umumiy  tenglamasi:  H

2

 +  Cl

2

 

 2HCl.  Reaksiya  borishi 

uchun  H

2

 va  Cl

2

 gazlari  aralashmasiga  ultra  binafsha  nuri,  quyosh  nuri,  yonib 

turgan  magniy  metali  ta`sir  ettirilsa  bo`ldi,  bunda  xlor  molekulasidan 

Cl

*

 radikallari hosil bo`ladi:

 

 

Hosil bo`lgan Cl

*

 - atom radikallari vodorod molekulasiga ta`sir etadi:

 

Cl

*

 + H-N = HCl + H

* 

(E

akt

 = 24 kj/mol). Shu bilan zanjir

 

reaksiya boshlanib, N

*

 - atom radikali Cl- molekulasiga ta`sir etadi:

 

H

*

 + Cl-Cl = HCl + Cl

*

 (E

akt

 = 8 kj/mol). Shu tartibda reaksiya davom etaveradi:

 

 

 

Cl

*

 + H

2

 

 HCl + H

*

 

                                      Cl

2

 

 HCl + CI

*

 

                                                                           H

2

 

 HCl + H

*

 

                                                                                                     Cl

2

 HCl+N

*

 

Zanjirning  uzunligi  bir  necha  yuz  ming  birlikkacha  boradi.  Hosil  bo`lgan 

radikallarning o`zaro to`qnashuvlari:

 

H

*

 + H

*

 

 H

2

    va   Cl

*

 + Cl

*

 

 Cl

2

 

zanjirning  uzilishiga  sabab  bo`ladi.  Reaksiya  sekinlashadi  va  to`xtaydi.  Buni 

zanjirning rekombinatsiyasi deyiladi.

 

Umuman,  barcha  kimyoviy  reaksiyalarni  ikki  turga:  qaytar  va  qaytmas 

reaksiyalarga  bo`lish  mumkin.  Reaksiyaga  kirishuvchi  moddalar  to`liq  reaksiya 

mahsulotlariga aylanadigan jarayonlar - qaytmas reaksiyalar deyiladi. M:

 

C + O

2

 

 CO

2

; 2HCl + Zn 

 ZnCl

2

 + H

2

; 2KClO

3

 

 2KCl + 3O

2

 

Qaytmas  reaksiyalar  faqat  bir  yo`nalishda  boradi  va  bular  amalda  to`liq, 

oxirigacha  boradigan  reaksiyalardir.  Agar  dastlabki  moddalar  stexiometrik 

nisbatda  olingan  bo`lsa,  reaksiya  mahsulotlari  dastlabki  moddalar  bilan 

ifloslanmagan , ya`ni toza moddalar hosil bo`ladi.

 

Aksariyat kimyoviy jarayonlar qaytar reaksiyalardir. Reaksiyaga kirishuvchi 

moddalarning  bir  qismi  reaksiya  mahsulotlariga  aylanib,  ayni  vaqtda  reaksiya 

mahsulotlari qaytadan dastlabki moddalarga aylanib turadigan kimyoviy jarayonlar 

qaytar reaksiyalar deyiladi. Masalan:

 

---

2SO

2

 + O

2 

 

 2SO

3

 

H

2

 + J

2

 

 2HJ

 

3H

2

 + N

2

 

 2NH

3

 

NH

3

 + H

2

O 

 NH

4

OH

 

HCl 

 H

+

 + Cl

-

 

NH

4

OH 

 NH

4

+

 + OH

-

 

NH

4

Cl + H

2

O 

 NH

4

OH + HCl  va  h.k.

 

Bu  misollardan  ko`rinib  turibdiki  qaytar  reaksiyalar  ikkita  o`zaro  qarama-

qarshi  boruvchi  reaksiyalardan  iborat  bo`lib,  ular  qatoriga  ko`pchilik  birikish, 

dissotsiyalanish,  gidrolizlanish,  kompleks  hosil  bo`lish  reaksiyalarini  kiritish 

mumkin.

 

Bu reaksiyalar davomida reaksiya boruvchi sistema (avtoklav, stakan, kolba) 

da doimo dastlabki moddalar ham, reaksiya mahsulotlari ham birgalikda uchraydi. 

Shu  sababli  aksariyat  texnologik  jarayonlarda  qaytar  reaksiyalarning  kechishi 

ishlab chiqarishni ancha qiyinlashtiradi. Bu qiyinchiliklar asosan, reaksiya tezligini 

ma`lum vaqtdan so`ng o`zgarmay qolishida, reaksiya mahsulotlarini ifloslanishida, 

ishlab  chiqarish  unumining  pasayishida  namoyon  bo`ladi.  Qaytar  reaksiyalarning 

o`ziga  xos  xususiyati  ularda  kimyoviy  muvozanat  holatining  yuzaga  kelib 

qolishidir.

 

Yuqorida  keltirilgan  qaytar  reaksiyalardan  xohlagan  birortasini  tahlil 

etsangiz,  har  birida  quyidagi  holatni  ko`rish  mumkin:  (ammiak  hosil  bo`lish 

jarayonini ko`rib chiqamiz).

 

1 mol N

2

 gazi bilan 3 mol H

2

 gazi aralashtirilib, tegishli sharoit yaratilsa, bu 

moddalar o`zaro ta`sirlashadi:

 

N

2

 + 3H

2

 

 2NH

3

 

Ma`lum  vaqt  davomida  reaksiya  boradi,  bir  ozdan  so`ng  go`yo  reaksiya 

to`xtab qolgandek tuyuladi. Shu paytda reaksion aralashmani analiz qilib ko`rilsa, 

unda  dastlabki  moddalar  N

2

,  H

2

 va  mahsulot  NH

3

 -ammiak  moddasi  borligini 

ko`rish  mumkin.  Agar  sharoit  o`zgartirilsa,  moddalarning  konsentratsiyalari  ham 

o`zgarishi, lekin ularning miqdoriy nisbatlari har bir holatda deyarli bir xil qolishi 

aniqlangan.

 

Buning sababini quyidagicha izohlanadi: moddalar aralashtirilganda reaksiya 

boshlanib, ammiak hosil bo`la boshlaydi:

 

N

2

 + 3H

2

 

 2NH

3

    (I)     reaksiya tezligi

 

V

to`g`ri

 = K

to`g`ri

 [N

2

]*[H

2

]

3

;

 

vaqt  o`tishi  bilan  hosil  bo`lgan  mahsulot  –  NH

3

 ning  bir  qismi  parchalanib, 

qaytadan dastlabki moddani hosil qila boshlaydi:

 

2NH

3

 

 N

2

 + 3H

2

     (II)    reaksiyaning tezligi

 

V

teskari 

= K

teskari

*[NH

3

]

2

  bo`ladi.

 

Vaqt o`tishi bilan I reaksiya tezligi kamayib boradi. Chunki, massalar ta`siri 

qonuniga  ko`ra  N

2

 va  H

2

 konsentratsiyalari  kamayib  borishi  bilan  V

to`g`ri

 ning 

qiymati kamaya boshlaydi (12-rasm a-chiziq). II reaksiya tezligi esa, aksincha orta 

---

boshlaydi. Chunki, vaqt o`tishi bilan ammiakning konsentratsiyasi ortib boradi va 

V

teskari

 ning qiymati ortishiga olib keladi (b-chiziq).

 

Sistemada  shunday  holat  yuzaga  keladiki,  u  paytda  I  va  II  reaksiyalarning 

tezliklari o`zaro teng bo`lib qoladi:

 

V

to`g`ri 

=  V

teskari 

(s-chiziq).  Bunda  vaqt  birligi  ichida  azot  va  vodoroddan 

qancha  ammiak  hosil  bo`lsa,  shu  vaqt  ichida  ana  shuncha  miqdordagi  ammiak 

qayta  parchalanib  azot  va  vodorodni  hosil  qiladi,  ya`ni  to`g`ri  va  teskari 

reaksiyalarning  tezliklari  teng  bo`lib  qoladi.  Bunga  sistemaning  kimyoviy 

muvozanat  holati  deyiladi.  Kimyoviy  muvozanat  paytida  kimyoviy  reaksiyalar 

to`xtab kolmaydi, reaksiya davom etaveradi. Lekin qarama - qarshi reaksiyalarning 

tezliklarigina  teng  bo`lib  turaveradi.  Shu  sababli  buni  dinamik  (harakatchan) 

muvozanat deyiladi.

 

Kimyoviy  muvozanatning  miqdoriy  harakteristikasi  sifatida  muvozanat 

doimiysi – K

muv. 

qabul qilingan.

 

Muvozanat  doimiysi

.  YUqorida  ko`rib  chiqilgan  reaksiyalar  uchun:  to`g`ri 

reaksiya  tezligi  V

to`g`ri 

=  K[N

2

]*[H

2

]

3

 ;  teskari  reaksiya  tezligi:  V

teskari 

= 

K[NH

3

]

2

 bo`lsa, 

kimyoviy 

muvozanat 

sharti: 

V

to`g`ri 

= 

V

teskari 

ga 

ko`ra: 

K[N

2

]*[H

2

]

3 

=  K  [NH

3

]

2

 bo`ladi.  Bu  tenglikdagi  doimiylarini  bir  tomonga, 

moddalar konsentratsiyalarini ikkinchi tomonga o`tkazib yozsak:

 

K

muv. 

= K

to`g`ri

/ K

teskari 

= [NH

3

]

2

 / [N

2

]*[H

2

]

3

 

tenglamaga kelamiz. Agar doimiylar nisbati ham bir doimiy o`zgarmas songa teng 

bo`lishini  e`tiborga  olsak  reaksiyalar  tezlik  doimiylarining  nisbatlari  K

to`g`ri 

/ 

K

teskari 

=  K

muv.

 ekanligi  kelib  chiqadi.  Buning  ma`nosi  -  kimyoviy  muvozanatda 

turgan 

sistemada 

reaksiyada 

hosil 

bo`lgan 

moddalar 

konsentratsiyalar 

ko`paytmasining  muvozanatda  turgan  dastlabki  moddalar  konsentratsiyalari 

ko`paytmasiga nisbati ayni temperaturada doimiy sondir.

 

Gazsimon  moddalar  ishtirok  etadigan  sistemalar  uchun  K

muv.

-  ifodasi 

konsentratsiya  o`rnida  gazsimon  moddaning  parsial  bosimlari  yoziladi.  Masalan 

umumiy reaksiya: aA + bV = sS + dD uchun

 

 

Har  qanday  reaksiya  muvozanat  doimiysining  qiymati  reaksiyada  ishtirok 

etuvchi  moddalar  tabiatiga  va  temperaturaga  bog`liq  bo`lib,  moddalarning 

konsentratsiyasiga bog`liq emas.

 

Umuman,  muvozanat  doimiysi  va  reaksiyaning  asosiy  termodinamik 

harakteristikalari ( G,  H,  S) o`rtasida uzviy bog`lanish mavjud.

 

Ma`lumki  G  =  RTlnK

muv.

 Agar  G  =  H-T S  ekanligini  eslasak,  u 

holda  H - T S = RTlnK

muv.

 kelib chiqadi. Tenglamani  H va T S ga nisbatan 

echib K

muv. 

qiymatini topsak:

 

 kelib 

chiqadi. 

Bu 

formulada  H,  S 

va T 

lar 

eksponensialning  darajasida  turibdi.  Bundan  ko`rinadiki  K

muv.

 ning  qiymati 

temperatura  o`zgarishiga  juda  sezgir  bo`lib,  moddalarning  tabiati  (entalpiya  va 

entropiya)  ga  bog`liqdir.  Bu  xulosalar  har  qanday  qaytar  reaksiya  (birikish, 

---

parchalanish,  dissotsiyalanish,  cho`qmaning  erishi,  kompleks  hosil  bo`lishi, 

gidrolizlanish) uchun o`rinlidir.