Ўзбекистон Республикаси Олий ва махсус ўрта таълим вазирлиги олий ўқув юртларининг талабалари учун дарслик сифатида тавсия этган

8-§. Олтингугурт (IV)-оксиди SО₃ нинг кислород билан оксидланиш реакциясининг физика-кимёвий характеристикаси
Олтингугурт ёки унинг бирикмаларини ёндириш асосида олинган олтингугурт (IV)-оксидини, олтингугурт (VI)-оксидига қадар оксидлаш керак:
2SО₂ + О₂ қ 2SО₃ + Q
бунда дастлабки модданинг реакция маҳсулотига айланиши 100% га яқин
бўлиши керак.
Ҳарорат ва босим оширилганда мувозанат қайси томонга силжийди? Газ аралашмасидаги ўзаро таъсир этувчи моддаларнинг нисбатини ўзгартириб, оксиднинг реакция маҳсулотига ўтиш даражасини оширса бўладими?
8-жадвал
Маҳсулот ҳосил бўлиш мувозанатига ҳарорат таъсирининг миқдорий боғлиқлиги (атмосфера босимида, оксидлаш учун юборилаётган газ аралашмасининг ҳажм бўйича дастлабки таркиби — 7% SО₂, 11% О₂ ва 82%
N₂):

Ҳарорат, ^0С	SO2 оксидланиш мувозанат даражаси, % да
400	99,2
450	97,5
500	93,4
550	85,5
600	73,4
650	58,5
1000	5,0

Демак, 1000°С дан юқори ҳароратларда мувозанат дастлабки моддалар томонига 400°С дан паст, ҳароратларда олтингугурт (IV)-оксиди тўла оксидланиши мумкин (8-жадвал). Реакиия 400-1000⁰С оралиғида қайтар. Олтингугурт (IV)-оксиди ҳосил бўлиш мувозанатининг ҳароратга боғлиқлиги графигини тузинг.
Э с л а т м а. Миқдорий боғлиқликларни яққол кўриш учун уларни график шаклда бериш фойдали.
Ҳарорат 600°С га тенг бўлганда босимнинг мувозанатга таъсирини кўрсатувчи маълумотлар билан танишинг:
Босим¹, Мн/м² да ...... 0,0981 0,981 9,81 SО₂ нпнг оксидланиш мувозанат даражаси % да ...... 73,4 89,5 96,4. Босим 10 Мн/м² дан оширилганда ҳатто 600°С да ҳам мувозанат S0₃ ҳосил бўлиш томонига амалий жиҳатдан тўла силжийди. Олтингугурт (IV)-оксидининг оксидланиш мувозанат даражаси дастлабки аралашмадаги кислород миқдорининг ошиши билан ҳам ортади. Масалан, атмосфера босимида, 450⁰С да, 12% SO₂ ва 5,5% О₂ бўлганда оксидланиш даражаси 87,5% бўлиб, 7% S0₂ ва 11% О₂ бўлганда 97,5% га тенг бўлади. Мувозанат ҳақидаги маълумотлар асосида айни реакцияни ўтказиш шароитлари ҳақида бирор хулосага келиш мумкин эмас! Реакция тезликлари ҳақидаги маълумотларга ҳам эга бўлиш керак. Реакциянинг атмосфера босимида уй ҳароратсида ҳам (мувозанат S0₃ оксиди ҳосил бўлиш томонига тўла силжиган бўлса ҳам ва ҳатто аралашмаларни қиздирилганда ҳам бормаслигини тажриба кўрсатади. Реакция фақат катализаторлар иштирокидагина боради. Бундан икки юз йилдан кўпроқ нақт илгари азот оксидлари иштирокида сульфат кислота ишлаб чиқариш усули кашф этилган эди. Бу жараённи соддалаштириб қуйидагича ифодалаш мумкин:

2S0₂ + 2 NO₂ қ > 2 SО₃ + 2 N0; 2 NО + О₂ қ 2 N0₂
Нитроза усули деб аталувчи бу усулдан ҳозир ҳам (такомиллашган ҳолда) фойдаланилади лекин ҳозирги пайтда, асосан, кейинроқ яратилгаи контакт усулидан фойдаланилмокда ва бунда олтингугурт (IV)-оксиди кислород билан қаттиқ катализаторлар иштирокида оксидланади. Аввалига (бу 1831 йилда бўлгак эди) платина, кейинчалик эса темир, хром, мис, ванадий ва бошқа металлар оксидларини катализаторлик таъсири аниқланди.
Олтингугурт (IV)-оксиди S0₂ нинг контакт оксидланиш механизми қандай? Бу текширишлар натижасида аниқланди, масалан ванадий (V)-оксиди катализатор сифатида ишлатилганда олдин кислород катализатор юзасига тортилади, кейин у олтингугурт (VI)-оксид билан ўзаро таъсир этади. Оксидланишнинг экспериментал ўлчанган тезликлари асосила тенгламаси тузилган ва унда элементар босқичлар тезликлари ҳам ўз ифодасини топган:
 k1 k2  p02  ps o 2

k1  po2  k2  pso2
бунда; _ — реакция тезлиги, ₁ — катализаторни кислород билан ўзаро таъсир этиш тезлигининг константаси, к₂ — катализатор сирти қайта тикланиш тезлигининг константаси, р₀₂, — газ аралашмасидаги кислород босими, р_so2 — газ аралашмасидаги SО₂ босими.
Биз бу тенгламани сизга кимё курсидан маълум бўлган: кимёвий тенглама асосида реакция тезлигини ифодаловчи тенгламани тузиб бўлмайди деган кўрсатмани эслатиб ўтиш учун келтирдик. Ҳар бир элементар босқичнинг ва умумий оксидланиш реакциясининг тезлиги (худди реакция механизмидек) катализатор таркибига боғлик деб тахмин қилиш мумкмн. Бу тажрибаларда тасдиқланган. Реакция анча юқори тезликда бориши учун платинали катализатор иштирокида 350°С'дан юқори ҳароратда ваналий-иштирокида 400 — 450°С да, темир (1П)-оксиди иштирокида — 550°С да бўлиш керак. Демак, солиштирилган катализаторлардан платина энг актив бўлса, темир (Ш)- оксидининг активлиги нисбаган анча камдир. Ҳарорат кўтарилганда ҳамма катализаторлар иштирокида реакция тезлиги ортади. Ванадийли катализатор иштирокида ҳар хил ҳароратда реакциянинг кандай боришини б-расмдан кузатинг. Ҳарорат қанчалик юқори бўлса, реакциянинг бошланғич тезлиги шунча катта, лекин максимал (мувозанатли) ҳосил бўлиш даражаси кам бўлади. Паст ҳароратларда ҳам акгив катализаторлар топиш мақсадида жуда кўп текширишлар олиб борилмоқда.
Кейинги пайтларда бу йўналишда баъзи бир ютуқларга эришилди.
Нима учун бу текширишлар катта амалий аҳамиятга эга?
Каттиқ катализаторлар активлиги ҳарорат маълум даражага (ҳар бир катализатор учун маълум ҳароратда) кўтарилгандан сўнг кескин ка-маяди. Саноатда ишлатиладиган ванадийли катализаторлар учун бу ҳарорат 620°С га тенг. Фақат кейинги йилларгина 670⁰С да ҳам активлигини сақлайдиган, иссиқликка чидамли катализаторлар топилди.
Нима сабабдан катализаторлар қаттиқ қиздаришга чидамайди? Катализатор активлигининг ўзгаришига унинг тузилишида, ғоваклигида ва кимёвий таркибидаги озгина ва кузатиш қийин бўлган ўзгаришлар сабабчи бўлса керак, деб тахмин қилинади. Бундай ўзгаришлар пастроқ ҳароратда сезиларли ҳолда бўлмайди. Буни, масалан, ванадий катализатори 5 ва ундан ортиқроқ йил узлуксиз ишлатилганда унинг активлиги камайишида кўрса бўлади. Агар дастлабки газ аралашмасида мишьяк (Ш)-оксиди ва бошқа заҳарлар бўлса керак, деб тахмин қилинади.