V=k[A]a [B]

Faollanish energiyasi va unring reaksiyaning tezlik doimiysi bilan bog‘liqligi

Kimyoviy reaksiya tezligining doimiysi faol kompleks to‘qnashish nazariyasiga ko‘ra quyidagi tenglama bilan ifodalanadi.

Bunda. A-predeksponensial ko‘paytuvchi; T-absolyut harorat, К; Е_а-
faollanish energiyasi. kDj/mol; R-gaz doimiysi е  – faol molekulalar ulushi (Е≥Е_а holat uchun).
Kimyoviy reaksiyaning tezlik doimiysi faol komplekslar nazariyasiga ko‘ra quyidagi tenglama bilan ifodalanadi.

Bunda: N_а – Avagadro doimiysi; h-Plank doimiysi, k¹ –Bolsman doimiysi; T-obsaolyut harorat, (К); e  - faol molekulalar ulushi; R-unversal gaz doimiysi; е  - entropiya ko‘paytuvchisi; X-transmission koeffitsent bo‘lib, faollashgan kompleks molekulalarning reaksiyaga kirishuvchi molekulalarga reaksiyalarga parchalanish ehtimolligini ko‘rsatadi.
Ikkala tenglamadan ko‘rinib turibdiki, tezlik doimiysi va shuningdek reaksiya tezligi faollanish energiyasiga bog‘liq bo‘ladi.
Faollanish energiyasi-issiqlik harakatining o‘rtacha energiyasiga nisbatan minimal qo‘shimcha energiya bo‘lib, u reaksiya ketishi uchun reaksiyaga kirishuvchi reagentlarga beriladi.
Quyidagi grafikda reaksiya borishi bilan faollanish energiyasining o‘zgarishiikeltirilgan bo‘lib (10 –rasm), faollanish energiyasi (Е_а), reaksiyaga kirishuvchi reagentlar va faol (o‘tish) komplekslarning potensial energiyalari ayirmasi tarzida, hamda potensial energiya g‘ovi (Е_а 1) ko‘rinishda berilgan.
Tenglama (4:3, 4.4) shuni ko‘rsatadiki, Е_а ning qiymati qanchalik kichik bo‘lsa, e  – ko‘paytuvchining qiymati shunchalik katta bo‘ladi va reaksiyaga kirishuvchi reagentlarning ko‘proq molekulalari energiya g‘ovidan o‘tadi, bu esa reaksiya tezligini oshishiga olib keladi.

Reaksiya koordinatasi
10-Rasm. Kimyoviy reaksiya borishida energiyaning o‘zgarishi.
Quyida Е_а ning bimolekulyar elementar reaksiyalarning tezlik doimiysiga tasir ko‘rsatilgan.

Еа, kDj/mol	0	10	20	40	100	200
k, mol^-1 s^– 1	1·10^11	2·10^9	3·10^7	1·10^4	3·10^7	9·10^- 25

Haroratga bog‘liq holda reaksiya tezligi (tezlik doimiysi) ning nisbiy ortishi, tezlikning logarifmik hosilasi orqali ifodalanadi;

Keltirilgan formuladan shuni kuzatish mumkinki, Е_а- ning qiymati qanchalik katta bo‘lsa, harorat o‘sishiga bog‘liq holda reaksiya tezligi ham ortadi, buni jadvalda keltirilgan kattaliklardan ham bilish mumkin.
2-jadval
Har xil faollanish energiyasiga ega bo‘lgan reaksiyalarning tezlik doimiylarini harorat 10 K (298 dan 308 K gacha) oshganda nisbiy o‘zgarishi.
(k₁ va k₂ – mos ravishda 298 va 308 K dagi tezlik doimiysi)

Ea, kDj/mol:	10	40	100	200
k2/k1	1,14	1,70	3,70	13,7

Jadvalda keltirilgan kattaliklar shuni ko‘rsatadiki, E_a qanchalik katta bo‘lsa, reaksiyaning haroratga nisbatan sezgirligi shunchalik ortadi. Kuzatilgan natijalar parallel reaksiyalar uchun katta ahamiyatga ega:

А→В asosiy, (asosiy mahsulot beruvchi) reaksiyalar.
А→С qo‘shimcha (qo‘shimcha modda hosil bo‘lishiga imkoniyat yaratadigan) reaksiya.
Agar k₁ > k₂ (Е_а1 < Е_а2 bo‘lsa). Harorat ortishi bilan k₂ – ni qiymati keskin ortadi, k₁ esa sekin ortadi. Demak, harorat ortishi bilan qo‘shimcha С moddaning miqdori ortadi, yani shunday hodisa kuzatiladiki, harorat ortishi bilan reaksiya tezligi ortadi, lekin asosiy reaksiya mahsulotining unumi kamayadi va harorat o‘zgarishi bilan reaksiyani selektivligi ham parallel reaksiyalarning tezligini o‘zgarishiga qarab o‘zgaradi.
Harorat ortishi bilan reaksiya tezligining ortish sabablarini ko‘rib chiqamiz.
Yuqorida keltirilgan malumotlarga asosan, kimyoviy reaksiya tezligi o‘tish (faollashgan) kompleks nazariyasiga ko‘ra reagentlarning umumiy molekulalar soniga emas, balki Е_а (yoki yuqoriroq) energiyaga ega bo‘lgan malum miqdordagi faol molekulalar soniga bog‘liq bo‘ladi.
Faol molekulalar tabiatini tushuntirish uchun molekulalarning Maksvell tezligi asosida taqsimlanish qonunidan foydalaniladi, u malum haroratda molekulalarning tezligi bo‘yicha taqsimlanishi orqali ifodalaniladi, bu holat grafik holda quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi (11 –rasm)

11-rasm. Har xil haroratlarda N₂O₅ uchun molekulalar tezligining harorat bo‘yicha taqsimlanish egrisi, (V- tezligi va V va V+0,01 m/s oralig‘ida yotgan molekulalar foizi).
12-rasm. Har xil xaroratlarda (Т₂≥Т₁) kinetik energiyaga qarab molekulalarning taqsimlanishi.
Molekulalarning tezligi ularning harakat energiyasiga bog‘liq bo‘lganligi sababli, energiyalarining spektri ham shunga o‘chshash bo‘ladi (12-rasm). Egri ostidagi maydon umumiy molekulalar soniga teng. Umumiy molekulalar sinini N bilan belgilaymiz. Ulardan energiyasi Yea ga teng yoki Е_а dan katta bo‘lgani reaksiyaga kirisha oladi. Bunday molekulalarni N_Е bilan belgilaymiz, ular grafik holda har bir egrini ostida shtrixlangan maydon holda ifodalangan (12-rasm). Egri ostidagi shtrixlangan maydanning umumiy maydonga nisbati faol molekulalar soniga teng (N_Е/N). 12-rasmdan ko‘rinib turibdiki, faol molekulalar soni harorat ortishi bilan orp tadi.
Shunday qilib, reaksiya tezligining harorat ko‘tarilishi bilan ortishi tasirlashayotgan zarrachalarning kinetik energiyasini oshishiga emas, balki aktiv molekulalarning sonini keskin o‘sishga bog‘liq, ularni energiyasi Е_а – ga teng yoki undan ortiq bo‘ladi. Faol molekulalarning sonining harorat oshishi bilan ko‘payishi reagentning oddiy va faol molekulalari orasida muvozanat qaror topadi, masalan:

Ularning muvozanat doimiysi К_м k₁/k₂ bilan harakterlanadi. Faollanish jarayoni endotermik jarayoni bo‘lganligi sababli, harorat ortishi bilan muvozanat shngga, yani k₁ va k₂ dan katta bo‘lishi tomoniga siljiydi, chunki bunda sistemadagi faol molekulalarning (zarrachalarning) soni ortadi.

2.