Mavzu: kirish. Termodinamikaning birinchi qonuni. Entalpiya. Termokimyo

GOMOGEN VA GETEROGEN REAKSIYALAR. REAKSIYA TEZLIGI

Reaksiyalar qanday moddalar orasida va qanday sharoitda sodir bo’layotganiga qarab gamogen va geterogen reaksiyalarga bo’linadi. Reaksiyaga kirishayotgan moddaning ikkalasi ham bir xil fazada bo’lsa va ular chegara sirtlar bo’lmasa (masalan, gaz bilan gaz suyuqlik bilan suyuqlik) bunday reaksiyalar gomogen reaksiyalar deyiladi. Agar reaksiyaga kirishayotgan moddalar turli fazalarda hamda ularni bir- biridan ajratib turadigan chegara sirtlar bo’lsa, bunday sistemalarda sodir bo’ladigan reaksiyaga geterogen reaksiyalar deyiladi.

Umuman kimyoviy reaksiyalarda reaksiyaga kirishayotgan modda massasining o’zgarishi muhim ahamiyatga ega. Shuning uchun reaksiyaning tezlgi vaqt birligi ichida reaksiyaga qancha modda kirishganligi (yoki reaksiya natijasida qancha modda hosil bo’lganligini) ko’rsatish kerak. Kimyoviy reaksiyaning tezligi har qaysi vaqt oralig’ida o’zgarib turadi. Vaqt o’tgan sari reaksiya uchun olingan moddalarning konsentratsiyasi konsentratsiyasi kamayganligi sababli reaksiya tezligi ham kamayadi. Endi kimyoviy reaksiya tezligining reaksiyaga kirishayotgan moddalar konsentratsiyasiga bog’liqligini gaz moddalar orasidagi reaksiya misolida ko’rib chiqamiz.
Ma’lumki gaz holidagi molekulalar o’zaro ta’sirlashsishi uchun ular to’qnashuvi kerak. Lekin har qaysi to’qnashuvda ham reaksiya sodir bo’lavermaydi. To’qnashganda reaksiyaga kirishish molekulaning qanday holatda ekanligiga bog’liq. Aktivlanish energiyasiga ega bo’lgan molekulalar to’qnashgandagina reaksiya sodir bo’ladi. Ammo molekulalar soni qancha ko’p bo’lsa, ya’ni reaksiyaga kirishayotgan moddalarning konsentratsiyasi qancha yuqori bo’lsa, to’qnashuvlar soni va binobarin reaksiyaga kirishayotgan molekulalar soni ham ko’payadi, boshqacha aytganda reaksiya tezligi ortadi.

18-MAVZU: GETEROGEN REAKSIYALAR KINETIKASI

Yuqorida biz bir jinsli gomogen muhitda sodir bo’ladigan reaksiyalarni ko’rib chiqdik. Agar reaksiya turli fazalardagi moddalar orasida geterogen muhitda sodir bo’ladigan bo’lsa, unga gomogen reaksiyalar kinetikasi qonuniyatlarini tatbiq etib bo’lmaydi.

Ikki faza masalan qattiq va suyuq faza chegarasida sodir bo’ladigan reaksiya kimyoviy o’zgarish bilangina emas balki moddalarning faza ichidan uning sirtiga chiqishi shuningdek mahsulotlarning reaksiya zonasidan yo’qotilishi bilan ham bog’liq. Shuning uchun geterogen reaksiyalarning kimyoviy kinetikasida massa uzatish qonunlari, diffuziya qonunlari amal qiladi.

Geterogen reaksiya jarayoni bir necha bosqichdan (reaksiya zonasiga o’tish zonasidan olib ketilishi bosqichidan) iborat bo’lganligi uchun jarayonning umumiy tezligi eng sekin boradigan bosqichning tezligi bilan aniqlaniladi.
Geterogen reaksiyada reaksiya mahsulotlarining konsentratsiyasi ortishi bilan ular diffuziyalanishi tufayli reaksiya zonasidan ham chiqib turadi, shuning uchun bunday reakiyalrda statsionar holat vujudga kelishi mumkin.
Bunda moddaning diffuziyalanish oqimi D moddaning tashqi muhitdagi va reaksiya zonasidagi konsentratsiyaalarining ayirmasiga mutanosib bo’ladi:

Bunda  massa uzatish koeffitsiyenti C₀ boshlang’ich moddaning muhitdagi va C_x reaksiya zonasidagi konsentratsiyalari  ning qiymati diffuziya koeffitsiyentining diffuziyalanish qatlami qalinligiga nisbati bilan o’lchandi.

  kC

x
Reaksiya tezligi moddaning muayyan holatidagi konsentratsiyasi bilan muvozanat konsentratsiyasi orasidagi farqqa mutanosibdir. Agar A modda V moddaga aylanayotgan bo’lsa, reaksiyaning boshlanishida reaksiyaning tezligi A ning konsentratsiyasiga (C_x) mutanosib deyish mumkin:
Statsionar holat uchun A moddaning reaksiya zonasiga diffuziya yehimi D keltirilgan miqdori shu vaqt oralig’ida reaksiya natijasida yo’qoladigan miqdoriga teng. Shuning uchun quyidagicha yozish mumkin:

bunda C_x ni aniqlab uni reaksiya tezligi tenglamsiga qo’ysak:

bo’ladi.
 diffuzion qarshilik k esa reaksiyaning kimyoviy qarshiligi deyiladi. Umumiy qarshilik kimyoviy va diffuzionn qarshiliklar yig’indisiga teng.

Reaksiyaning umumiy tezligi diffuziya tezligi bilan ham kimyoviy reaksiya tezligi (kinetik bosqich) bilan ham aniqlash mumkin. Shuning uchun reaksiya tezligini o’rganishda shu reaksiya diffuziya bosqichida sodir bo’ladimi, shuni aniq bilish kerak. Lekin ba’zan faza chegarasining bie qismida reaksiya kinetik bosqichda boshqa qismida esa diffuzion sohada sodir bo’lishi mumkin.

Masalan, g’ovak katalizator yordamida reaksiya o’tkazilganda uning tashqi yuzasida kinetik sohada boradi, tor g’ovaklarning ichida esa diffuzion sohada boradigan reaksiya tezligini hisoblash uchun ko’pincha Langmyur tenglamsidan foydalaniladi.