Reaksiyalarda iştirak edən və sürətini artıran, reaksiyanın sonunda dəyişməz qalan maddələr deyilir katalizatorlar.

Belə maddələrin təsiri altında reaksiya sürətinin dəyişməsi hadisəsi deyilir kataliz. Katalizatorların təsiri altında baş verən reaksiyalara deyilir katalitik.

Əksər hallarda katalizatorun təsiri reaksiyanın aktivləşmə enerjisini azaltması ilə izah olunur. Katalizatorun iştirakı ilə reaksiya onsuz olduğundan fərqli aralıq mərhələlərdən keçir və bu mərhələlər enerji baxımından daha əlçatandır. Başqa sözlə, katalizatorun iştirakı ilə başqa aktivləşdirilmiş komplekslər yaranır və onların əmələ gəlməsi üçün katalizatorsuz yaranan aktivləşdirilmiş komplekslərin əmələ gəlməsindən daha az enerji tələb olunur. Beləliklə, aktivləşmə enerjisi kəskin şəkildə azalır: enerjisi aktiv toqquşmalar üçün kifayət olmayan bəzi molekullar indi aktiv olurlar.

Bir sıra reaksiyalar üçün ara məhsullar tədqiq edilmişdir; bir qayda olaraq, onlar çox aktiv qeyri-sabit məhsullardır.

Katalizatorların təsir mexanizmi aralıq birləşmələrin əmələ gəlməsi səbəbindən reaksiyanın aktivləşmə enerjisinin azalması ilə bağlıdır. Kataliz aşağıdakı kimi təqdim edilə bilər:

A + K = A...K

A...K + B = AB + K,

burada A...K aralıq aktivləşdirilmiş birləşmədir.

Şəkil 13.5 - Katalitik olmayan A + B → AB reaksiyasının (əyri 1) və bircins katalitik reaksiyanın (əyri 2) reaksiya yolunun şəkli.

IN kimya sənayesi katalizatorlardan çox geniş istifadə olunur. Katalizatorların təsiri altında reaksiyalar milyonlarla dəfə və ya daha çox sürətlənə bilər. Bəzi hallarda, katalizatorların təsiri altında, onlarsız verilən şəraitdə praktiki olaraq baş verməyən reaksiyalar həyəcanlana bilər.

fərqləndirmək homojen və heterojen kataliz.

Nə vaxt homojen kataliz katalizator və reaktivlər bir faza (qaz və ya məhlul) əmələ gətirir. Nə vaxt heterojen kataliz katalizator müstəqil faza kimi sistemdədir.

Homojen kataliz nümunələri:

1) NO-nun iştirakı ilə SO 2 + 1/2O 2 = SO 3 oksidləşməsi; NO asanlıqla NO 2-ə qədər oksidləşir və NO 2 artıq SO 2-ni oksidləşdirir;

2) sulu bir məhlulda hidrogen peroksidin suya və oksigenə parçalanması: hidrogen peroksidin parçalanmasını kataliz edən ionlar Cr 2 O 2 = 7, WO 2-4, MoO 2-4, onunla daha da parçalanan ara birləşmələr əmələ gətirir. oksigenin sərbəst buraxılması.

Homojen kataliz katalizatorla ara reaksiyalar vasitəsilə həyata keçirilir və nəticədə aktivləşmə enerjisi yüksək olan bir reaksiya daha aşağı aktivləşmə enerjisi və daha yüksək sürətə malik bir neçə reaksiya ilə əvəz olunur:

CO + 1/2O 2 = CO 2 (katalizator - su buxarı).

Heterogen kataliz kimya sənayesində geniş istifadə olunur. Hazırda bu sənaye tərəfindən istehsal olunan məhsulların əksəriyyəti heterojen katalizdən istifadə etməklə əldə edilir. Heterogen katalizdə reaksiya katalizatorun səthində baş verir. Buradan belə nəticə çıxır ki, katalizatorun aktivliyi onun səthinin ölçüsündən və xassələrindən asılıdır. Böyük (“inkişaf etmiş”) səthə malik olmaq üçün katalizator məsaməli struktura malik olmalıdır və ya yüksək əzilmiş (yüksək dispers) vəziyyətdə olmalıdır. At praktik tətbiq katalizator adətən məsaməli struktura (pomza, asbest və s.) malik olan daşıyıcıya tətbiq edilir.

Homojen katalizdə olduğu kimi, heterojen katalizdə də reaksiya aktiv ara məhsullar vasitəsilə gedir. Amma burada bu birləşmələr katalizatorun reaksiya verən maddələrlə səthi birləşmələridir. Bu ara məhsulların iştirak etdiyi bir sıra mərhələlərdən keçərək, reaksiya son məhsulların əmələ gəlməsi ilə başa çatır və nəticədə katalizator istehlak edilmir.

Bütün katalitik heterojen reaksiyalara adsorbsiya və desorbsiya mərhələləri daxildir.

Səthin katalitik təsiri iki amilə qədər azalır: interfeysdə konsentrasiyanın artması və adsorbsiya edilmiş molekulların aktivləşməsi.

Heterojen kataliz nümunələri:

2H 2 O = 2H 2 O + O 2 (katalizator – MnO 2 ,);

H 2 + 1/2 O 2 = H 2 O (katalizator - platin).

Kataliz çox mühüm rol oynayır bioloji sistemlər. Heyvanların və insanların həzm sistemində, qanda və hüceyrələrində baş verən kimyəvi reaksiyaların əksəriyyəti katalitik reaksiyalardır. Bu vəziyyətdə fermentlər adlanan katalizatorlar sadə və ya mürəkkəb zülallardır. Beləliklə, tüpürcəkdə nişastanın şəkərə çevrilməsini kataliz edən ptyalin fermenti var. Mədədə olan bir ferment, pepsin, zülalların parçalanmasını kataliz edir. İnsan orqanizmində təxminən 30.000 müxtəlif ferment var: onların hər biri müvafiq reaksiya üçün effektiv katalizator rolunu oynayır.

Katalizatorlar kimyəvi reaksiyada katalizatorların özləri istehlak edilmədən kimyəvi reaksiyanı sürətləndirə bilən maddələrdir. Müəyyən edilmişdir ki, katalizatorlar kimyəvi reaksiyanın mexanizmini dəyişir. Bu vəziyyətdə, daha aşağı enerji maneə hündürlüyü ilə xarakterizə olunan digər, yeni keçid vəziyyətləri yaranır. Beləliklə, katalizatorun təsiri altında azalır

prosesin aktivasiya enerjisi (şəkil 3). Aralıq hissəciklərlə müxtəlif növ qarşılıqlı təsirlərə girən katalizatorlar reaksiyanın sonunda dəyişməz miqdarda qalırlar. Katalizatorlar yalnız termodinamik olaraq icazə verilən reaksiyalara təsir edir. Katalizator reaksiyaya səbəb ola bilməz, çünki hərəkətverici qüvvələrinə təsir göstərmir. Katalizator kimyəvi tarazlıq sabitinə təsir etmir, çünki həm irəli, həm də əks reaksiyaların aktivləşmə enerjisini bərabər şəkildə azaldır.

Şəkil.3 A + B = AB reaksiyasının enerji diaqramı a) katalizatorsuz və b) katalizatorun iştirakı ilə. Ea katalitik olmayan reaksiyanın aktivləşmə enerjisidir; Ea 1 və Ea 2 - katalitik reaksiyanın aktivləşmə enerjisi; AA katalizatorun reagentlərdən biri ilə aralıq reaktiv birləşməsidir; A...K, AK...B – katalitik reaksiyanın aktivləşdirilmiş kompleksləri; A…B - katalitik olmayan reaksiyanın aktivləşdirilmiş kompleksi; ∆E pişik. – katalizatorun təsiri altında aktivləşmə enerjisinin azalması.

Homojen və heterojen kataliz var. Birinci halda katalizator reagentlərlə eyni fazadadır, ikinci halda isə katalizator möhkəm, səthində reagentlər arasında kimyəvi reaksiya baş verir.

Kimyəvi tarazlıq

Kimyəvi reaksiyalar adətən geri dönən və dönməz olaraq bölünür. Geri dönməz kimyəvi reaksiyalar başlanğıc maddələrdən ən azı biri tamamilə istehlak olunana qədər davam edir, yəni. Reaksiya məhsulları ya bir-biri ilə qətiyyən qarşılıqlı təsir göstərmir, ya da orijinaldan fərqli maddələr əmələ gətirir. Belə reaksiyalar çox azdır. Misal üçün:

2KClO 3 (tv) = 2KCl (tv) + 3O 2 (g)

Elektrolit məhlullarında yağıntıların, qazların və zəif elektrolitlərin (su, kompleks birləşmələr) əmələ gəlməsi ilə baş verən reaksiyalar praktiki olaraq geri dönməz hesab olunur.

Əksər kimyəvi reaksiyalar geri çevrilir, yəni. həm irəli, həm də geri gedirlər. Bu, birbaşa və əks proseslərin aktivləşmə enerjiləri bir-birindən bir qədər fərqləndikdə və reaksiya məhsulları başlanğıc maddələrə çevrilə bildikdə mümkün olur. Məsələn, HI sintez reaksiyası adətən geri dönən reaksiyadır:

H 2(g) +I 2(g) ⇄ 2HI (g)

Birbaşa və əks proseslər üçün kütləvi təsir qanunu (reaksiya sürətinin ifadəsi) müvafiq olaraq aşağıdakı formada olacaqdır: = ∙ ; = 2

Zamanın müəyyən bir nöqtəsində, irəli və tərs reaksiyaların sürətləri bərabər olduqda bir vəziyyət yaranır = (Şəkil 4).

Şəkil 4 İrəli ( və əks ( reaksiyalar) zamanla t sürətlərinin dəyişməsi

Bu vəziyyət kimyəvi tarazlıq adlanır. O, təbiətcə dinamikdir (hərəkətlidir) və xarici şəraitin dəyişməsindən asılı olaraq bu və ya digər istiqamətdə dəyişə bilər. Tarazlıq anından başlayaraq, sabit xarici şəraitdə başlanğıc maddələrin və reaksiya məhsullarının konsentrasiyası zamanla dəyişmir. Tarazlıq vəziyyətinə uyğun gələn reagentlərin konsentrasiyası deyilir tarazlıq. Reagentin tarazlıq konsentrasiyasını təyin etmək üçün onun ilkin konsentrasiyasından tarazlıq vəziyyətinin baş verdiyi vaxta qədər reaksiya verən maddənin miqdarını çıxarmaq lazımdır: İLƏ bərabərdir = C refer. - İLƏ pro-reaksiyaçı. Məhsulların tarazlığı zamanı reaksiyaya daxil olan və onlardan əmələ gələn reagentlərin sayı reaksiya tənliyindəki stokiometrik əmsallara mütənasibdir.

Daimi xarici şəraitdə tarazlıq vəziyyəti qeyri-müəyyən müddətə mövcud ola bilər. Balans vəziyyətində

∙ = [ 2 , buradan / [= 2 / ∙ .

Sabit bir temperaturda irəli və tərs proseslərin sürət sabitləri sabit qiymətlərdir.

İki sabitin nisbəti də K= / sabitinin qiymətidir və deyilir kimyəvi tarazlıq sabiti. İfadə etmək olar

ya reaktivlərin konsentrasiyaları vasitəsilə =, ya da onların qismən təzyiqləri ilə , reaksiya qazların iştirakı ilə baş verərsə.

Ümumi halda aA+bB+ …⇄cC+dD+ reaksiyası üçün kimyəvi tarazlıq sabiti reaksiya məhsullarının konsentrasiyalarının hasilinin qüvvədə olan başlanğıc maddələrin konsentrasiyalarının hasilinə nisbətinə bərabərdir. onların stoxiometrik əmsalları.

Kimyəvi tarazlıq sabiti prosesin getdiyi yoldan asılı deyil və tarazlıq vəziyyətinə çatdıqda onun baş vermə dərinliyini müəyyən edir. Bu dəyər nə qədər böyükdürsə, reaktivlərin məhsullara çevrilmə dərəcəsi bir o qədər yüksəkdir.

Kimyəvi tarazlıq sabiti, eləcə də reaksiya sürəti sabitləri yalnız reaksiya verən maddələrin temperaturu və təbiətinin funksiyalarıdır və onların konsentrasiyasından asılı deyildir.

Heterojen proseslər üçün bərk maddələrin konsentrasiyası reaksiya sürətinin və kimyəvi tarazlıq sabitinin ifadəsinə daxil edilmir, çünki reaksiya zamanla konsentrasiyası sabit qalan bərk fazanın səthində baş verir. Məsələn, reaksiya üçün:

FeO (s) + CO (g) ⇄ Fe (s) + CO 2 (q)

tarazlıq sabitinin ifadəsi belə olacaq:

K p və K c əlaqə ilə bağlıdır K səh = K c (RT) ∆ n, buradan=n davamı. -n xammal – molların sayında dəyişiklik qazlı reaksiya zamanı maddələr. Bu reaksiya üçün K p = K c, çünki qaz halında olan maddələrin n sıfırdır.

IX-X siniflərdə Ali məktəb kimyəvi reaksiyaların sürəti, kimyəvi çevrilmələrin sürətinə müxtəlif amillərin təsiri haqqında anlayışlar formalaşdırmağa davam edir, kataliz və katalizatorlar haqqında bilikləri genişləndirir və dərinləşdirir, katalitik hadisələrin mexanizmi haqqında bəzi fikirlər verir.

Mövzusunda " Qələvi metallar", natriumun su ilə qarşılıqlı təsiri kimi təcrübələri nümayiş etdirən və xlorid turşusu, kalium və natriumun su ilə qarşılıqlı təsirindən bəhs edən müəllim vurğulayır ki, bu reaksiyalardan bəziləri eyni şəraitdə digərlərindən daha sürətli baş verir. Məsələn, natrium su ilə müqayisədə xlorid turşusu ilə daha güclü reaksiya verir; Kalium su ilə natriumdan daha güclü reaksiya verir. Xlorda natrium, mis, sürmə, hidrogen ilə yanma təcrübələrindən sonra, üzvi maddələr Suallar verə bilərsiniz: "Niyə xlorda yanma üçün sürmə tozundan istifadə olunurdu, hissəciklər yox? Niyə bir dəstə nazik mis məftil xlorda yanır, qalın məftil isə yox?" Bu hallarda maddələrin qarşılıqlı təsirindəki fərq ya maddələrin özünün təbiəti və atomların quruluşu, ya da fərqli təmas səthi ilə izah olunur.

Eyni mövzuda şagirdləri xlorid turşusunun xassələri ilə tanış edərkən bu turşu ilə metallar (sink, maqnezium) arasındakı reaksiyaların zamanla niyə sürətlənməsini öyrənmək faydalıdır. Sürətlənmə, xüsusən də bu reaksiyaların sərbəst buraxılmasından asılıdır çoxlu sayda istilik, maddələrin qızdırılması ilə qarşılıqlı təsir sürəti artır.

Alüminium və yod arasındakı reaksiya nümunəsindən istifadə edərək, katalizatorun nə olduğunu xatırlatmağa və suyun katalizator ola biləcəyini göstərməyə dəyər. Yod və alüminium tozlarının qarışığı asbest torunun üzərinə yığın halında tökülür və bir neçə damcı su əlavə edilir. Suyun təsiri altında olan maddələrin qarşılıqlı təsiri sürətlənir və alov çıxır. Müəllim çini stəkandan tora tökülməmiş qarışığın içində parıltının baş vermədiyinə, lakin bir müddət sonra və susuz da ola biləcəyinə diqqət çəkir.

Qeyd etmək lazımdır ki, su yalnız alüminiumun yodla qarşılıqlı təsirini sürətləndirmir, həm də bir çox kimyəvi proseslərdə katalitik rol oynayır. Texnologiyada istifadə olunan müxtəlif qazların yanması zamanı suyun katalitik təsiri çox vacibdir.

Hidrogen peroksidin xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirərkən, hidrogen peroksidin çox kövrək bir maddə olduğu göstərilir. Şüşə qablarda saxlandıqda yavaş-yavaş parçalanır və istilik buraxır:

2H 2 O 2 = 2H 2 O 4 + O 2 + 46 kkal

Müəllim şagirdlərdən hidrogen peroksidin parçalanmasını sürətləndirən şərtləri sadalamağı xahiş edir. Onlar bacarar

bu halda göstərin: 1) qızdırma, 2) katalizatorların hərəkəti, 3) məhlulun konsentrasiyasının artırılması. Əlavə etmək olar ki, hidrogen peroksidin parçalanması da işıqda daha sürətli baş verir, bu, dərsdənkənar fəaliyyətlərdə təcrübə ilə təsdiqlənə bilər. Stendlərdə bərkidilmiş iki kolbaya hidrogen peroksidi tökün və onları qaz çıxış boruları olan tıxaclarla bağlayın. Boruları aşmış silindrlərin və ya su ilə doldurulmuş və su ilə geniş bir qaba endirilmiş sınaq borularının altına qoyun. Kolbalardan birini qara kağıza sarın. Cihazları günəşli bir pəncərəyə qoyun və ya 75-100 V-də elektrik lampası ilə işıqlandırın. Təcrübə hidrogen peroksidin işığın təsiri altında sürətlə parçalanmasını göstərəcəkdir.

Sonra dərs zamanı tələbələr katalizatorların təsiri altında hidrogen peroksidin parçalanma sürətinin dəyişməsini müstəqil öyrənirlər. İş üçün sizə hidrogen peroksidin 3-5% məhlulu, manqan dioksidi, konsentratlaşdırılmış xlorid turşusu, parçalayıcı, huni, filtr kağızı və bir neçə sınaq borusu verilir.

Tapşırıqlar: 1) Çıxarılan məhlulda hidrogen peroksidin parçalandığını yoxlayın? 2) Manqan dioksiddən istifadə edərək, hidrogen peroksidin parçalanma reaksiyasını sürətləndirin. 3) Reaksiya nəticəsində manqan dioksidin kimyəvi cəhətdən dəyişmədiyini sübut edin * 4) Artıq katalizator kimi istifadə edilən manqan dioksidin hidrogen peroksidin parçalanmasını yenidən sürətləndirə biləcəyini sübut edin.

* (Qızdırıldıqda xlorid turşusu ilə sınaqdan keçirin.)

Məzun olduqdan sonra müstəqil iş müəllim göstərir ki, eyni kimyəvi reaksiyanı, həmin parçalanmanı sürətləndirmək üçün müxtəlif katalizatorlardan istifadə etmək olar qeyri-üzvi maddə(hidrogen peroksid) üzvi katalizatorlar - fermentlər tərəfindən sürətləndirilir. Kiçik bir şüşəyə hidrogen peroksidin 3% həlli tökülür, sonra içərisinə kiçik bir parça çiy ət qoyulur. Heyvanların qanında və toxumalarında katalaza fermenti olduğu üçün məhluldan oksigen intensiv şəkildə ayrılır. Fermentlərin əla təbii reaksiya sürətləndiriciləri olduğunu vurğulamaq lazımdır. Tərkibinə və katalitik xassələrinə görə fermentlərə bənzəyəcək katalizatorların süni istehsalı və sənayedə istifadəsi gələcək kimyanın mühüm vəzifələrindən biridir.

Şüşə qablarda saxlandıqda hidrogen peroksidin parçalanmasının niyə daha sürətli olduğunu izah etmək üçün təcrübə aparılır. Üç sınaq borusuna hidrogen peroksidin məhlulu tökülür, onlardan birinə sulfat turşusu məhlulu, digərinə kaustik soda, üçüncüsü isə müqayisə üçün (nəzarət məhlulu) buraxılır. Hər üç məhlul qızdırılır (qaynamaq üçün deyil). Oksigen hidrogen peroksid və natrium hidroksid məhlulları olan bir sınaq borusundan güclü şəkildə, daha az güclü - nəzarət məhlulu olan bir sınaq borusundan ayrılacaqdır. Kükürd turşusu (hidrogen ionları) olduqda hidrogen peroksid parçalanmır. OH ionları hidrogen peroksidin parçalanma prosesini katalizləyir, buna görə də divarları hidroksil ionlarını məhlula buraxan bir şüşə qabda hidrogen peroksid asanlıqla parçalanır.

Kimyəvi reaksiyaların sürəti haqqında biliklərin möhkəmləndirilməsi və inkişafı davam edir. Müəllim kükürd dioksidi ilə oksigen qarışığını katalizatorsuz qızdırılan şüşə borudan keçirməklə göstərir ki, əmələ gəlməsi kükürd anhidridi bu şəraitdə nəzərə çarpmır və şagirdlərdən qazların qarşılıqlı təsirinin necə sürətləndirilə biləcəyini soruşur. Söhbət zamanı məlum olur ki, katalizatordan istifadə etmədən reagentlərin konsentrasiyasını artırmaq, temperaturu artırmaq kimi reaksiyaların sürətləndirilməsi üsulları lazımi nəticə vermir. Kükürd dioksidin kükürd dioksidinə oksidləşmə reaksiyası geri çevrilir:

2SO 2 + O 2 ↔ 2SO 3 + Q,

və temperaturun artması kükürd anhidridinin parçalanmasını onun əmələ gəlməsindən daha çox sürətləndirir.

Dəmir oksidinin kükürd dioksidin oksidləşmə reaksiyası üçün katalizator olub-olmadığını yoxlayırlar. Dəmir oksidin iştirakı ilə kükürd dioksidin kükürd anhidridinə kontakt oksidləşməsini nümayiş etdirərkən, havada dumanlanaraq kükürd anhidridinin əmələ gəlməsi müşahidə olunur. Sonra müəyyən edilir ki, reaksiya nəticəsində dəmir oksidi kimyəvi cəhətdən dəyişməyib. Bunun üçün kükürd dioksidin kükürd anhidridə kontakt oksidləşməsi təcrübəsini dəmir oksidin eyni hissəsi ilə təkrarlayın. Daha sonra qeyd olunur ki, kükürd qazının oksidləşməsini sürətləndirmək üçün müxtəlif katalizatorlardan istifadə etmək olar. Dəmir oksidinə əlavə olaraq, platin kimya sənayesində istifadə olunurdu və indi vanadium pentoksid V 2 O 5 * istifadə olunur.

* (Hal-hazırda istifadə olunan vanadium katalizatoru mürəkkəb tərkibə malikdir (bax: D. A. Epşteyn. Kimya müəllimi kimya texnologiyası haqqında, M., RSFSR Elmlər Akademiyasının nəşriyyatı, 1961).)

Katalizatorun reversibilliyinə təsir etmədən reaksiyanı sürətləndirən xassəsini vurğulamaq da vacibdir: kükürd dioksidin kükürd dioksidə oksidləşmə reaksiyası, katalizator istifadə olunsa da, geri dönən olaraq qalır.

Kükürd turşusunun istehsalı üçün əlaqə üsulunu öyrənərkən katalizatorun sənayedə istifadəsini nəzərə almaq lazımdır. Katalizator olmadan böyük miqdarda sulfat anhidridinin sürətli istehsalı qeyri-mümkün olardı, lakin onun istifadəsi bəzi Əlavə tələblər proses şərtlərinə. Fakt budur ki, reaktivlərin tərkibindəki çirklər katalizatora mənfi təsir göstərir. Arsen trioksidi vanadium katalizatoruna mənfi təsir göstərir, necə deyərlər, onu “zəhərləyir”. Buna görə reaksiya verən qazların çirklərdən diqqətlə təmizlənməsi lazımdır.

Şagirdlərdə katalizatorun niyə zəhərlənməsi ilə bağlı sual yaranarsa, müəllim əvvəlcə aralıq birləşmələrin əmələ gəlməsi nəzəriyyəsindən istifadə edərək onun hərəkətini izah edir, sonra isə çirklərin zəhərli təsirini nəzərdən keçirir.

Katalizatorun köməyi ilə reaksiyaların sürətlənməsi başlanğıc maddələrlə zəif birləşmələr əmələ gətirməsi və sonra yenidən sərbəst formada buraxılması səbəbindən baş verir. Bu reaksiyalar kükürd dioksidi ilə oksigen arasındakı reaksiyadan çox daha sürətli gedir. Qazların qarışığında katalizatorla dönməz reaksiyalara girən çirklər varsa, onun zəhərlənməsi baş verir. Qazların diqqətlə təmizlənməsinə baxmayaraq, sulfat turşusunun istehsalında istifadə olunan katalizatorların aktivliyi zaman keçdikcə azalır. Onun "yaşlanması" təkcə tədricən zəhərlənmə ilə deyil, həm də katalizator səthinin vəziyyətini dəyişən uzun müddət qızdırılan mexaniki məhv nəticəsində baş verir. Katalizatorun bütün səthi katalizləşdirilmiş reaksiyada iştirak etmir, ancaq onun kəsilmiş hissələri - aktiv mərkəzlər və bu mərkəzlərin sayı "yaşlanma" ilə azalır.

Əvvəlki bölmədə atom quruluşu nəzəriyyəsinin işığında kimyəvi reaksiyanın başlanmasına enerjinin təsirinin tələbələrə necə izah edilməli olduğu araşdırıldı. Bu, kimyəvi reaksiyaların qızdırıldığı zaman niyə sürətlənməsi sualını həll etməyə imkan verəcəkdir. Şagirdlər bilirlər ki, maddələrdə temperatur artdıqca aktiv molekulların sayı artır, molekulların hərəkət sürəti və onların vaxt vahidində görüşlərinin sayı artır. Aktiv molekulların atomlarında elektronlar daha yüksək enerji səviyyələrinə keçir; belə molekullar qeyri-sabitdir və digər maddələrin molekulları ilə daha asan reaksiya verə bilirlər.

Elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsi turşuların, duzların və əsasların məhlulları arasında reaksiyaların niyə demək olar ki, dərhal baş verdiyini izah edir. Bu maddələrin məhlullarında artıq aktiv hissəciklər - əks yüklü ionlar var. Buna görə turşuların, duzların və əsasların sulu məhlulları arasında reaksiyalar çox tez gedir və eyni maddələr arasındakı reaksiyalardan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir, lakin quru formada alınır.

“Kimyəvi reaksiyanın sürəti” mövzusunda dərsə başlayan müəllim xatırladır ki, kimyəvi reaksiyalar müxtəlif sürətlə baş verə bilər, ona təsir edən şəraitin öyrənilməsi böyük praktik əhəmiyyət kəsb edir.

Kimyəvi reaksiyanın sürətini necə ölçmək olar?

Şagirdlər artıq bilirlər ki, kimyəvi çevrilmənin sürəti müəyyən vaxt ərzində reaksiya verən və ya əmələ gələn maddənin miqdarı ilə mühakimə oluna bilər, mexaniki hərəkətin sürəti cismin vaxt vahidində keçdiyi yol ilə ölçülür; Bu sürəti hesablamaq üçün düsturdan istifadə edin

burada v sürət, S yol və t zamandır.

Bunu nəzərə alan şagirdlər analogiya yolu ilə kimyəvi reaksiyanın sürətini hesablamaq üçün düstur yazırlar

burada m t zamanı ərzində reaksiyaya daxil olmuş və ya onun nəticəsində alınmış maddənin miqdarıdır.

Bu formulun dezavantajının nə olduğunu düşünün. Məlum olub ki, ondan istifadə edərkən hesablanmış reaksiya sürəti eyni şəraitdə alınan eyni maddənin iki hissəsi üçün belə fərqli olacaq.

Tutaq ki, hər saniyədə 15 q maddə bir qabda parçalanır. Məlum olub ki, bu qaba içindəki maddəni 1:2 nisbətində iki hissəyə ayıracaq arakəsmə daxil edildikdə, birinci (kiçik) hissədə reaksiya 5 q/san sürətlə davam edəcək. , ikincidə isə 10 q/san.

Hesablanmış sürətin reaksiyanın özünü xarakterizə etməsi üçün başlanğıc maddənin nə qədər alındığını deyil, hər bir reaktivin kütləsindəki dəyişikliyi, yəni reaktivin konsentrasiyasının dəyişməsini nəzərə almaq lazımdır. reaktiv. Buna görə kimyəvi reaksiyanın sürəti düsturla hesablana bilər:

v=c 0 -c t /t

burada c 0 reaksiya verən maddələrdən hər hansı birinin ilkin konsentrasiyasıdır, c t eyni maddənin t saniyədən sonra konsentrasiyasıdır. Sürəti hesablayarkən konsentrasiya adətən litr başına mol və saniyə ilə vaxtla ifadə edilir.

Bu dərs kimyəvi reaksiyaları sürətləndirməyin ən vacib yollarına diqqət yetirir. Bu məqsədlə kimyəvi reaksiyanın sürətinin reaksiya verən maddələrin konsentrasiyasından asılı olduğunu göstərən laboratoriya təcrübəsi aparılır.

Təcrübə üçün tələbə masalarına yerləşdirilən aşağıdakı avadanlıqlardan istifadə olunur: 1) birində natrium yodid və ya kalium yodidin kristalı (2 - 3 pin başlıq ölçüsü), digərində üç sınaq borusu olan stend. dəmir xlorid həllini ehtiva edir, üçüncüsü isə boşdur; 2) kolba və ya stəkan su; 3) iki eyni şüşə boru; 4) şüşə çubuq.

Müəllim tələbələri təcrübəyə hazırlaşmağa dəvət edir: 1) natrium yodidə su əlavə edərək məhlulun 1/2 probirkasını əmələ gətirin və mayeni çubuqla qarışdırın, 2) alınan məhlulun 1/3 hissəsini başqa bir sınaq borusuna tökün, 3 ) su məhlulu ilə başqa sınaq borusuna tökülmüş məhlula əlavə edin ki, natrium yodidin (və ya kalium yodidin) sınaq borularındakı məhlullarının həcmləri eyni olsun.

Müəllim tələbələrin istiqamətləri başa düşməsini yoxlamaq üçün suallar verir:

1) İkinci sınaq borusunda natrium yodid məhlulu neçə dəfə seyreltilir?

2) Birinci sınaq borusunda duzun konsentrasiyası ikincidən neçə dəfə çoxdur?

Qeyd olunur ki, məhlullardan birinin konsentrasiyası digərinin konsentrasiyasından iki dəfə çoxdur. Bundan sonra, hazırlanmış iki məhlulda dəmir xlorid sərbəst yodu buraxan natrium yodid ilə reaksiyaya girir:

2NaI + 2FeCl 3 = 2NaCl + 2FeCl 2 + I 2,

2I - + 2Fe 3+ = 2Fe 2+ + I 2.

Şagirdlər duzların qarşılıqlı təsir dərəcəsinin hansı sınaq borusunda daha çox olduğuna və bunun hansı meyarlara əsasən qiymətləndirilə biləcəyinə qərar verirlər. Fərziyyə eksperimental olaraq yoxlanılır.

Əvvəlcə bərabər miqdarda nişasta pastası (1-2 ml) natrium yodidin (və ya kalium yodidin) məhlulları ilə hər iki sınaq borusuna tökülür, sonra qarışdırıldıqdan sonra bir neçə damcı 5-10% dəmir xlorid məhlulu. Dəmir xlorid məhlulunu hər iki sınaq borusuna eyni vaxtda tökmək məsləhətdir. Mavi rəng daha yüksək konsentrasiyalı bir məhlulu olan sınaq borusunda daha çox görünür. Məhlulun konsentrasiyasının daha yüksək olduğu sınaq borusunda yod ionlarının dəmir ionları ilə qarşılaşma ehtimalı daha yüksəkdir və buna görə də onlarla daha tez-tez qarşılıqlı əlaqədə olur - reaksiya daha sürətli gedir.

Müəllim havada kükürdün yanmasını göstərir və şagirdlərdən bu reaksiyanı necə sürətləndirməyi soruşur. Şagirdlər yanan kükürdün oksigenə yerləşdirilməsini təklif edir və bu təcrübəni yerinə yetirirlər. Təcrübələrin təhlili əsasında ümumi bir nəticə çıxarılır: kimyəvi reaksiyanın sürəti reaksiya verən maddələrin konsentrasiyasından (vahid həcmdə ionların və ya molekulların sayından) asılıdır.

Reaksiyaya girən maddələrin səthinin kimyəvi reaksiya sürətinə təsiri məsələsinə keçirik. Şagirdlər reaksiya verən maddələrin qarışdırılması və üyüdülməsi ilə bağlı reaksiyaları xatırlayırlar: ammonyak qarışığının sönmüş əhənglə üyüdülməsi, xırda mərmər və ya sink parçalarının xlorid turşusu ilə qarşılıqlı əlaqəsi, ucluqlarda toz halında yanacaq yanması, parçalanmış filizlərin əridilməsi zamanı istifadə edilməsi. sulfat turşusunun istehsalında metallar və kükürd piritləri. Kükürd turşusu istehsalında piritlərin yandırılması şərtləri daha ətraflı müzakirə olunur. Kükürd dioksidi istehsal etmək üçün əzilmiş pirit istifadə olunur, çünki böyük parçalara alınan piritdən daha sürətli yanar. Tozlanmış piritin yanması xüsusilə ucluqdan hava axını ilə atıldığında, həmçinin mayeləşdirilmiş yataqda yandırıldıqda, pirit parçalarının bütün səthi hava ilə təmasda olduqda baş verir.

Nəzərə almaq lazımdır ki, çox əzilmiş yanan maddələrlə kimyəvi reaksiyalar partlayışla müşayiət oluna bilər. Məsələn, şəkər istehsal edən fabriklərdə şəkər tozu partlayışları baş verib.

Onlar belə nəticəyə gəlirlər ki, bərk maddə nə qədər çox əzilirsə, onun iştirak etdiyi kimyəvi reaksiyanın sürəti bir o qədər yüksək olur.

Sonra temperaturun kimyəvi reaksiyanın sürətinə təsiri təhlil edilir. Eyni miqdarda sulfat turşusu məhlulu hiposulfit məhlulunun 1/4 hissəsi olan sınaq borusuna tökülür; Bu təcrübə ilə paralel olaraq hiposulfit və sulfat turşusunun qızdırılan məhlulları boşaldılır:

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + SO 2 + S↓

Məhlulların buludlu olmasına qədər vaxt qeyd olunur. Müəllim deyir ki, temperatur 10° C yüksələndə əksər reaksiyaların sürəti 2-3 dəfə artır.

Şagirdlərə əldə edilmiş biliklər əsasında maddələrin qızdırılması zamanı kimyəvi reaksiyaların sürətlənməsini izah etmək imkanı verilir.

Bu dərsdə maddələrin katalitik təsirləri ilə bağlı təcrübə nümayiş etdirməyə ehtiyac yoxdur, çünki tələbələr hidrogen peroksidin parçalanması və kükürd dioksidin oksidləşməsi reaksiyası nümunələrindən istifadə edərək onunla tanış oldular. Onlara məlum olan katalitik reaksiyaları sadalayır və kataliz və katalizatorun təriflərini verirlər.

Bu dərsdə bilikləri möhkəmləndirmək üçün aşağıdakı suallar verilir:

1. Kimyəvi reaksiyanın sürətini nə müəyyənləşdirir? Nümunələr verin.
2. Kimyəvi reaksiyanın sürəti hansı şəraitdə artır?
3. Elektrolitik dissosiasiya nəzəriyyəsinin işığında sinkin sirkə turşusu ilə reaksiyası zamanı hidrogenin təkamülünün sinkin xlorid turşusu ilə reaksiyasına nisbətən daha yavaş baş verdiyini necə izah etmək olar?
4. Sink və xlorid turşusu arasındakı reaksiyanı hansı üsullarla sürətləndirmək olar?
5. Niyə havada yanan bir parça oksigendə alovlanır?
6. Sizə kalsium karbonatın xlorid turşusu ilə yavaş-yavaş reaksiya verdiyi iki sınaq borusu verilmişdir. Müxtəlif üsullardan istifadə edərək hər bir sınaq borusunda kimyəvi reaksiyanı sürətləndirməyə çalışın.
7. Nə üçün kimyəvi reaksiyanın sürəti temperaturun artması ilə artır?
8. Kükürd turşusunun istehsalında kimyəvi reaksiyaları sürətləndirməyin hansı üsullarından istifadə olunur?
9. Sizə məlum olan hansı kimyəvi reaksiyaların katalizatorlar tərəfindən sürətləndirildiyini sadalayın.

Ammonyak sintezinin reaksiyasını öyrənərkən tələbələr yenidən katalizatorun istifadəsi ilə qarşılaşırlar və kataliz və katalizatorlar haqqında əvvəllər əldə edilmiş məlumatları birləşdirməklə yanaşı, bu bilikləri bir qədər inkişaf etdirmək olar.

Müəllim hər iki reaksiyanın - ammonyakın sintezi və onun azot və hidrogenə parçalanmasının eyni katalizator - reduksiya edilmiş dəmirin iştirakı ilə baş verdiyinə diqqəti çəkir ki, bu da həm irəli, həm də əks reaksiyaları eyni dərəcədə sürətləndirir. Buna görə katalizator kimyəvi tarazlığı dəyişdirmir, ancaq bu vəziyyətin daha sürətli əldə edilməsinə kömək edir. Bu müddəanı başa düşdüklərini yoxlamaq üçün müəllim onlara suallar verir:

1. Azot və hidrogen qarışığından yüksək təzyiq və istilik altında, lakin katalizator olmadan istehsalda ammonyak istehsal etmək mümkündürmü? Niyə?
2. Ammonyak sintezi reaksiyası istilik və katalizator tərəfindən sürətləndirilir. Bu şərtlərin kimyəvi tarazlığa təsirində fərq nədir?

Şagirdləri istehsalatda ammonyakın sintezi ilə tanış edən müəllim qeyd edir ki, qazlar (hidrogen və azot) əvvəlcə çirklərdən təmizlənməsə, katalizator tez aktivliyini itirir. Bu prosesdə oksigen, su buxarı, karbonmonoksit, hidrogen sulfid və digər kükürd birləşmələri zəhərli təsir göstərir.

Kükürd dioksidin trioksidə katalitik oksidləşməsi vəziyyətində olduğu kimi, ammonyakın sintezi zamanı katalizator öz sürətləndirici təsirini yalnız müəyyən temperatur həddində göstərir. 600°C-dən yuxarı temperaturda azaldılmış dəmir onun katalitik fəaliyyətini azaldır.

Ammonyak sintezi nümunəsindən istifadə edərək katalizatorun təsir mexanizmini nəzərdən keçirə bilərik. Dəmir katalizatorunun səthində dəmir nitridin əmələ gəldiyi qeyd olunur:

Hidrogen nitridlə reaksiyaya girərək ammonyak əmələ gətirir:

FeN 2 + 3H 2 → Fe + 2NH 3.

Sonra proses təkrarlanır.

Dəmir nitridin əmələ gəlməsi reaksiyaları və onun hidrogenlə qarşılıqlı təsiri çox sürətlə gedir.

Ammonyakın oksidləşməsi reaksiyalarını öyrənərkən, ammiakın oksigendə yanması və ammonyakın katalitik oksidləşməsi ilə bağlı təcrübələr nümayiş etdirildikdən sonra tələbələrin diqqəti bu iki halda başlanğıc maddələrin eyni alındığına, lakin mövcudluğundan asılı olaraq ona yönəldilir. şəraitdə (katalizatorun istifadəsi), müxtəlif məhsullar əldə edilir.

Ammonyak oksidləşməsi tənliklərə görə müxtəlif maddələrin əmələ gəlməsi ilə baş verə bilər:

4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O;

4NH 3 + 4O 2 = 2N 2 O + 6H 2 O;

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O.

Katalizator olan platin bu reaksiyaların yalnız sonuncusunu sürətləndirir. Buna görə də, katalizatordan istifadə edərək, ammonyak və oksigenin qarşılıqlı təsirini istədiyiniz istiqamətə yönəltmək mümkündür. Bu, azot turşusu istehsalında kimyəvi istehsalda tətbiq tapır.

IX sinifdə kimyəvi istehsal konsepsiyasının formalaşdırılması şagirdləri kimya zavodlarında kimyəvi reaksiyaların sürətinə praktiki nəzarətlə tanış etmək üçün böyük imkanlar yaradır.

Əvvəllər öyrənilmiş istehsal (xlorid, kükürd, azot turşuları, ammonyak) haqqında biliklərin ümumiləşdirilməsinə əsaslanaraq müəllim tələbələrdə istehsalatda kimyəvi reaksiyaların aparılması üçün ən yaxşı şərtlər konsepsiyasını formalaşdırır: optimal temperaturdan istifadə, reaksiya verən maddələrin konsentrasiyasını artırmaq. maddələr, reaksiya verən maddələrin təmas səthinin artırılması və katalizatorların istifadəsi. Bundan sonra hər bir şərtin istifadəsini məhdudlaşdıran halları müəyyən etmək üçün tələbələrə sual verilir: “İstehsalda kimyəvi reaksiyaları sürətləndirmək üçün temperaturu qeyri-müəyyən müddətə artırmaq olarmı?”. Onlar müəyyən edirlər ki, güclü qızdırma kimyəvi tarazlığı arzuolunmaz istiqamətə dəyişdirə bilər və katalizatordan istifadə edildikdə onun aktivliyini azalda bilər. Bunu nəzərə alaraq istehsalda maksimum deyil, optimal temperaturlardan istifadə olunur.

İstehsalda kimyəvi reaksiyaların aparılması üçün digər şərtlər də eyni şəkildə təhlil edilir.

IX-X siniflərdə kimyadan yeni faktiki materialın öyrənilməsi kimyəvi reaksiyaların sürəti haqqında bilikləri daha da möhkəmləndirmək üçün istifadə olunur.

Ağ fosforun xassələrini öyrənərkən müəllim deyir ki, ağ fosforun qaranlıqda parlaması onun havada yavaş oksidləşməsindən xəbər verir. Sonra, ağ fosforun oksidləşməsinin hansı şəraitdə sürətləndirilə biləcəyini nəzərdən keçirək. Fosforun qızdırılması, əzilməsi və oksigenin istifadəsi əslində fosforun oksidləşməsini sürətləndirir və onun alovlanmasına səbəb olur.

Şagirdlər kimyəvi prosesləri sürətləndirmək yolları haqqında biliklərdən superfosfat əmələ gəlməsi şərtlərini proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edirlər. Onlar deyirlər ki, üçüncü dərəcəli kalsium fosfat və sulfat turşusu arasındakı reaksiyanı qızdırmaqla, kalsium fosfatı üyütməklə, qarışdırmaqla və sulfat turşusunun konsentrasiyasını artırmaqla sürətləndirmək olar. Müəllim deyilənləri ümumiləşdirərək əlavə edir

Bu istehsalda həqiqətən isitmə istifadə olunur, lakin bunun üçün onlar reaksiyanın özündə, əzilmiş üçüncü dərəcəli kalsium fosfat sulfat turşusu ilə yaxşıca qarışdırıldıqda ayrılan istilikdən istifadə edirlər.

Şagirdlər üzvi maddələri öyrənərkən katalizatorların iştirak etdiyi bir çox proseslərlə, məsələn, aviasiya benzini, rezin və aromatik karbohidrogenlərin istehsalı ilə qarşılaşırlar.

Etilenin hidratlanmasında sulfat turşusunun rolunu nəzərdən keçirə bilərik. Kükürd turşusunun iştirakı ilə etilenə su əlavə etməyin yavaş reaksiyası əvəzinə (C 2 H 4 + H 2 O → C 2 H 5 OH) aşağıdakı proseslər bir-birinin ardınca sürətlə baş verir: 1) sulfat turşusu etilenlə birləşərək etil kükürd efirini əmələ gətirir:

2) etil kükürd efiri sabunlaşmadan keçərək etil spirti və sulfat turşusunu əmələ gətirir.

Alkoqol distillə edildikdən sonra sulfat turşusu eyni miqdarda görünür, lakin aralıq məhsulun formalaşmasında iştirak etmişdir. Şagirdlər ev tapşırığını yerinə yetirərkən müstəqil olaraq sulfat turşusunun katalitik təsirinin (etil spirtindən etilen və etil efirinin əmələ gəlməsi) digər nümunələrini araşdırırlar.

Eyni katalizatorlu, lakin müxtəlif temperaturda olan eyni maddələr reaksiyaya girərək müxtəlif məhsullar əmələ gətirir. Spirtlərin xüsusiyyətləri ilə tanış olduqda bunu vurğulamaq lazımdır.

Dəm qazının hidrogenlə qarşılıqlı təsiri göstərir ki, müxtəlif katalizatorlardan istifadə etməklə eyni maddələrdən müxtəlif üzvi məhsullar əldə etmək olar. Bu qarşılıqlı təsir metil spirtinin, karbohidrogenlərin və ya daha yüksək spirtlərin əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər. Maddələrin qarşılıqlı təsirinin istənilən istiqaməti müvafiq reaksiyanı sürətləndirən, lakin başqalarına əhəmiyyətli təsir göstərməyən katalizatorun istifadəsi ilə əldə edilir. Metil spirtinin əmələ gəlməsi reaksiyasını sürətləndirmək üçün katalizator kimi xrom oksidləri və sink oksidinin qarışığı istifadə olunur.

Karbohidrogenləri və oksigen tərkibli maddələri öyrəndikdən sonra üzvi birləşmələr Bilikləri ümumiləşdirmək üçün tələbələrə sinifdə və ya evdə müstəqil işləmək üçün tapşırıq təklif olunur: dərsliyin filan bölməsindən katalitik reaksiyaların bütün hallarını seçin və hər bir tələbəyə dərslik materialının yalnız elə bir hissəsi verilir ki, ayrılmış vaxtda baxmaq.

Ayırmaq sənaye üsullarıüzvi maddələr əldə edərkən, kimyəvi reaksiyaların sürətinə nəzarət etmək üçün qeyri-üzvi maddələrin istehsalında istifadə olunan eyni üsullardan istifadə edildiyinə tələbələrin diqqətini cəlb etmək faydalıdır.

13. Dövri qanun D.İ. Mendeleyev. Elementlərin müxtəlif xassələrindəki dəyişikliklərin dövriliyi (ionlaşma potensialı, elektron yaxınlıqları, atom radiusu və s.)

14. Atomun elektron quruluşu ilə əlaqədar əsas və ikinci dərəcəli altqrup elementlərinin kimyəvi xassələrində oxşarlıqlar və fərqlər.

15. Kimyəvi bağ. Kimyəvi bağların növləri. Əlaqənin enerji və həndəsi xarakteristikası

16. Kimyəvi rabitələrin təbiəti. Kimyəvi bağların əmələ gəlməsi prosesində enerji effektləri

17. Günəş metodunun əsas prinsipləri. Kovalent bağ əmələ gəlməsinin mübadilə və donor-akseptor mexanizmləri

18. Torpaq və həyəcanlı vəziyyətlərdə elementlərin atomlarının valentlik imkanları

20. Kovalent rabitənin doyması. Valentlik anlayışı.

21. Kovalent rabitənin polaritesi. Hibridləşmə nəzəriyyəsi. Hibridləşmə növləri. Nümunələr.

22. Kovalent rabitənin polaritesi. Dipol momenti.

23. Bütün metodun üstünlükləri və çatışmazlıqları.

24. Molekulyar orbitallar üsulu. Əsas anlayışlar.

26. İon rabitəsi kovalent qütb bağının məhdudlaşdırıcı halı kimi. İon bağlarının xassələri. İon rabitəsi olan birləşmələr üçün kristal qəfəslərin əsas növləri.

27. Metal birləşmə. Xüsusiyyətlər. Metalik birləşmənin xüsusiyyətlərini izah etmək üçün bant nəzəriyyəsinin elementləri.

28. Molekullararası qarşılıqlı təsir. Orientasiya, induksiya və dispersiya effektləri.

29. Hidrogen rabitəsi.

30. Kristal qəfəslərin əsas növləri. Hər növün xüsusiyyətləri.

31. Termokimya qanunları. Hess qanunlarından nəticələr.

32. Sistemin daxili enerjisi, entalpiya və entropiya anlayışı

33. Gibbs enerjisi, onun entalpiya və entropiya ilə əlaqəsi. Spontan proseslərdə Gibbs enerjisinin dəyişməsi.

34. Kimyəvi reaksiyaların sürəti. Homojen və heterogen reaksiyalar üçün kütlələrin hərəkət qanunu. Faiz sabitinin mahiyyəti. Reaksiyanın nizamı və molekulyarlığı.

35. Kimyəvi reaksiyanın sürətinə təsir edən amillər

36. Kimyəvi reaksiyaların sürətinə temperaturun təsiri. Vant Hoff qaydası. Aktivləşdirmə enerjisi. Arrhenius tənliyi.

37. Heterogen reaksiyaların gedişatının xüsusiyyətləri. Diffuziyanın təsiri və maddənin diskretlik dərəcəsi.

38. Katalizatorun kimyəvi reaksiyaların sürətinə təsiri. Katalizatorun təsirinin səbəbləri.

39. Geri dönən proseslər. Kimyəvi balans. Tarazlıq sabiti.

41. Məhlulun təyini. Məhlulların əmələ gəlməsi zamanı fiziki-kimyəvi proseslər. Çözünmə zamanı entalpiyanın və entropiyanın dəyişməsi.

42. Məhlulların konsentrasiyasının ifadə üsulları.

43. Raul qanunu

44. Osmos. Osmotik təzyiq. Vant Hoff qanunu.

45. Elektrolit məhlulları. Güclü və zəif elektrolitlər. Elektrolitik dissosiasiya dərəcəsi. İzotonik əmsal.

47. Elektrolit məhlullarında reaksiya, onların istiqaməti. İon tarazlığının yerdəyişməsi.

48. Suyun ion məhsulu. Hidrogen indeksi məhlulun kimyəvi xarakteristikası kimi.

49. Elektrolit məhlullarında heterojen tarazlıqlar. Həlledicilik məhsulu

50. Duzların hidrolizi, onun temperaturdan, qatılmadan və duzların təbiətindən asılılığı (üç tipik hal). Hidroliz sabiti. Metalların korroziya proseslərində praktiki əhəmiyyəti.

51. Metal-məhlul interfeysində kimyəvi tarazlıq. Elektrikli ikiqat qat. Potensial sıçrayış. Hidrogen istinad elektrodu. Bir sıra standart elektrod potensialları.

52. Elektrod potensialının maddələrin təbiətindən, məhlulun temperaturundan və konsentrasiyasından asılılığı. Nernst düsturu.

53. Qalvanik elementlər. Elektrodlarda proseslər. Qalvanik hüceyrənin EMF.

56. Məhlulların və ərimələrin elektrolizi. Elektrod proseslərinin ardıcıllığı. Həddindən artıq gərginlik və polarizasiya.

57. Metalların turşu və qələvilərlə qarşılıqlı təsiri.

58. Duz məhlullarında metalların korroziyası.

59. Elektrolizin sənayedə tətbiqi.

61. Korroziyaya qarşı mübarizə üsulları.

38. Katalizatorun kimyəvi reaksiyaların sürətinə təsiri. Katalizatorun təsirinin səbəbləri.

Reaksiya nəticəsində istehlak edilməyən, lakin onun sürətinə təsir edən maddələrə katalizatorlar deyilir. Reaksiya sürətini azaldan katalizatorlara inhibitorlar deyilir. Katalizatorların kimyəvi reaksiyalara təsiri deyilir kataliz . Katalizin mahiyyəti ondan ibarətdir ki, katalizatorun iştirakı ilə ümumi reaksiyanın getdiyi yol dəyişir, müxtəlif aktivləşmə enerjilərinə malik digər keçid halları əmələ gəlir və buna görə də kimyəvi reaksiyanın sürəti də dəyişir. Homojen və heterojen kataliz var. Heterogen katalizdə reaksiya katalizatorun səthində baş verir. Buradan belə nəticə çıxır ki, katalizatorun aktivliyi onun səthinin ölçüsündən və xassələrindən asılıdır. Böyük bir səth sahəsinə sahib olmaq üçün katalizator məsaməli bir quruluşa malik olmalıdır və ya çox parçalanmış vəziyyətdə olmalıdır. Katalizatorlar seçiciliyi ilə seçilir: onlar proseslərə seçici təsir göstərir, onları müəyyən istiqamətə yönəldirlər. Korroziyanı yavaşlatmaq üçün mənfi katalizdən istifadə olunur.

39. Geri dönən proseslər. Kimyəvi balans. Tarazlıq sabiti.

Yalnız bir istiqamətdə gedən və ilkin reaksiya verənlərin son maddələrə tam çevrilməsi ilə başa çatan reaksiyalara deyilir. dönməz. 2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 . Geri çevrilə bilən iki qarşılıqlı eyni vaxtda baş verən reaksiyalardır əks istiqamətlər. 3H 2 + N 2 ⇆ 2NH 3

Geri dönən reaksiyalar sona çatmır: reaktivlərin heç biri tamamilə istehlak edilmir. Geri dönən proseslər: ilk növbədə, başlanğıc maddələri qarışdırarkən, irəli reaksiyanın sürəti yüksək, əks reaksiyanın sürəti isə sıfırdır. Reaksiya davam etdikcə başlanğıc materiallar istehlak olunur və onların konsentrasiyası azalır, nəticədə reaksiya sürəti azalır. Eyni zamanda, konsentrasiyası artan reaksiya məhsulları meydana çıxır və müvafiq olaraq əks reaksiyanın sürəti artır. İrəli və əks reaksiyaların sürətləri bərabər olduqda kimyəvi tarazlıq yaranır. İrəli və tərs reaksiyalar baş verdiyi üçün dinamik tarazlıq adlanır, lakin eyni sürətlərə görə sistemdəki dəyişikliklər nəzərə çarpmır. Kimyəvi tarazlığın kəmiyyət xarakteristikası kimyəvi tarazlıq sabiti adlanan qiymətdir. Tarazlıq vəziyyətində, irəli və əks reaksiyaların sürətləri bərabərdir, sistemdə tarazlıq konsentrasiyası adlanan başlanğıc maddələrin və reaksiya məhsullarının sabit konsentrasiyaları qurulur. 2CO + O 2 = 2CO 2 üçün tarazlıq sabiti tənlikdən istifadə etməklə hesablana bilər: Birinci yaxınlaşmaya görə tarazlıq sabitinin ədədi dəyəri verilmiş reaksiyanın məhsuldarlığını xarakterizə edir. Reaksiya məhsuldarlığı, alınan maddənin miqdarının reaksiya başa çatdığı təqdirdə əldə ediləcək məbləğə nisbətidir. K>>1 reaksiya məhsuldarlığı yüksəkdir, K<10-6). В случае гетерогенных реакций в выражение константы равновесия входят концентрации только тех веществ, которые находятся в наиболее подвижной фазе. Катализатор не влияет на константу равновесия. Он может только ускорить наступление равновесия. K=e^(-ΔG/RT).

40. Tarazlığın yerdəyişməsinə müxtəlif amillərin təsiri. Le Chatelier prinsipi.

Əgər sistem tarazlıqdadırsa, xarici şərtlər sabit qaldıqca o sistemdə qalacaq. Tarazlığa təsir edən hər hansı şəraitin dəyişdirilməsi prosesinə tarazlığın yerdəyişməsi deyilir.

Le prinsipi: Əgər sistemdə. tapmaq. tarazlıqda xarici təsir göstərmək, sonra dəyişmə sistemi. bu təsiri kompensasiya edəcək şəkildə.

Nəticələr: 1) Artan temperaturla. balansın yerdəyişməsi endotermik reaksiyanın lehinə.

2) Təzyiq artdıqca tarazlıq dəyişir. daha kiçik həcmə (və ya daha az sayda mol) doğru

3) Başlanğıc maddələrdən birinin konsentrasiyasının artması ilə tarazlıq reaksiya məhsullarının konsentrasiyasının artmasına doğru dəyişir və əksinə.

Niyə katalizatorlar kimyəvi reaksiyanın sürətini artırır? Belə çıxır ki, onlar xalqın hikmətinə tam uyğun hərəkət edirlər: “Ağıllı adam dağa çıxmaz, ağıllı adam dağ ətrafında gəzər”. Maddələrin qarşılıqlı təsirə başlaması üçün onların hissəciklərinə (molekullara, atomlara, ionlara) aktivləşmə enerjisi adlanan müəyyən bir enerji vermək lazımdır (şəkil 13, a). Katalizatorlar reaksiyaya girən maddələrdən biri ilə birləşərək onu “enerji dağı” boyunca hərəkət etdirərək bu enerjini azaldır və daha az enerjiyə malik başqa bir maddə ilə qarşılaşır. Buna görə katalizatorun iştirakı ilə kimyəvi reaksiyalar nəinki daha sürətli, həm də daha aşağı temperaturda gedir ki, bu da istehsal proseslərinin maya dəyərini azaldır.

düyü. 13.
Ənənəvi (a) və seçici (b) katalizatordan istifadə edərək katalitik reaksiyaların enerji diaqramları

Və təkcə. Katalizatorların istifadəsi eyni maddələrin fərqli reaksiyaya, yəni müxtəlif məhsulların əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər (şəkil 13, b). Məsələn, ammonyak oksigenlə azot və suya, katalizatorun iştirakı ilə isə azot oksidinə (II) və suya oksidləşir (reaksiya tənliklərini yazın və oksidləşmə və reduksiya proseslərini nəzərdən keçirin).

Kimyəvi reaksiyanın sürətinin və ya onun baş verdiyi yolun dəyişdirilməsi prosesinə kataliz deyilir. Reaksiyalar kimi, katalizlərin də homojen və heterojen növləri var. Fermentlərdən istifadə edildikdə, kataliz fermentativ adlanır. Bu kataliz növü insana qədim zamanlardan məlumdur. Üzvi maddələrin fermentativ parçalanması sayəsində insan çörək bişirməyi, pivə dəmləməyi, şərab və pendir hazırlamağı öyrəndi (şək. 14).

düyü. 14.
Qədim dövrlərdən bəri insan çörək bişirərkən, pivə hazırlayarkən, şərab hazırlayarkən, pendir hazırlayarkən baş verən katalizdən istifadə etmişdir.

Gündəlik həyatda ən çox tanınan fermentlər yuyucu tozların tərkibində olan fermentlərdir. Onlar yuyulma zamanı çamaşırlarınızı ləkələrdən və xoşagəlməz qoxulardan təmizləməyə imkan verir.

Kimyəvi təcrübədən istifadə edərək katalizatorlara daha yaxından nəzər salaq.

Hidrogen peroksid (gündəlik həyatda tez-tez hidrogen peroksid adlanır) hər hansı bir ev tibb kabinetində zəruri bir dərmandır (şəkil 15).

düyü. 15.
Hidrogen peroksidin həlli

Bu dərmanın qablaşdırmasında son istifadə tarixi göstərilməlidir, çünki saxlama zamanı parçalanır:

Ancaq normal şəraitdə bu proses o qədər yavaş gedir ki, biz oksigenin ayrıldığını hiss etmirik və yalnız hidrogen peroksidin uzun müddət saxlandığı şüşəni açmaqla ondan necə az miqdarda qaz ayrıldığını görə bilərik. Bu prosesi necə sürətləndirmək olar? Laboratoriya təcrübəsi keçirək.

Laboratoriya təcrübəsi № 9 Hidrogen peroksidin manqan (IV) oksidi ilə parçalanması

10 saylı laboratoriya təcrübəsi
Qida məhsullarında katalazanın aşkarlanması

Katalizatorlar istehsal proseslərini daha qənaətcil etməklə yanaşı, ətraf mühitin mühafizəsinə də mühüm töhfə verir. Belə ki, müasir minik avtomobilləri katalitik cihazla təchiz olunub, onun daxilində keramika hüceyrəli katalizator daşıyıcıları (platin və rodium) var. Onlardan keçərək zərərli maddələr (karbon oksidləri, azot oksidləri, yanmamış benzin) karbon qazına, azota və suya çevrilir (şək. 16).

düyü. 16.
İşlənmiş qazlardan azot oksidlərini zərərsiz azota çevirən avtomobilin katalitik çeviricisi.

Lakin kimyəvi reaksiyalar üçün təkcə reaksiyanı sürətləndirən katalizatorlar deyil, həm də onları ləngidə bilən maddələr vacibdir. Belə maddələrə inhibitorlar deyilir. Ən məşhurları metal korroziya inhibitorlarıdır.

11 nömrəli laboratoriya təcrübəsi
Metenamin tərəfindən turşuların metallarla qarşılıqlı təsirinin qarşısının alınması

Adi bir insanın lüğətində çox vaxt kimyadan götürülmüş sözlər olur. Məsələn, antioksidantlar və ya antioksidanlar. Antioksidant adlanan maddələr hansılardır? Yəqin ki, fikir vermisiniz ki, kərə yağı uzun müddət saxlasanız, o, rəngini, dadını dəyişir, xoşagəlməz qoxu alır - havada oksidləşir. Qida məhsullarının xarab olmasının qarşısını almaq üçün onlara antioksidantlar əlavə edilir. İnsan sağlamlığının qorunmasında da mühüm rol oynayırlar, çünki orqanizmdə arzuolunmaz oksidləşmə prosesləri də baş verir, nəticədə insan xəstələnir, yorulur və daha tez qocalır. İnsan orqanizmi, məsələn, karoten (vitamin A) və E vitamini olan qidaları yeyərək antioksidanlar alır (şək. 17).

düyü. 17.
Antioksidantlar: a - β-karoten; b - vitamin E

Beləliklə, kimyəvi reaksiya sürətini katalizatorlar və inhibitorlar, temperaturun dəyişməsi, reaksiya verən maddələrin konsentrasiyası, təzyiq (homogen qaz reaksiyaları üçün) və reaksiya verən maddələrin təmas sahəsi (heterogen proseslər üçün) istifadə edərək idarə etmək olar. Və təbii ki, kimyəvi reaksiyaların sürəti reaktivlərin təbiətindən asılıdır.

Yeni sözlər və anlayışlar

1. Katalizatorlar.
2. Fermentlər.
3. Kataliz (homogen, heterojen, fermentativ).
4. İnhibitorlar.
5. Antioksidantlar.

Müstəqil iş üçün tapşırıqlar

1. Katalizatorlar nədir? Kimyəvi reaksiyalarda hansı rol oynayırlar? Niyə katalizatorlar kimyəvi reaksiyaları sürətləndirir?
2. Bəşər sivilizasiyasının tarixində fermentativ kataliz hansı rol oynamışdır?
3. Müasir istehsalda katalizatorların rolu haqqında hesabat hazırlayın.
4. Müasir istehsalda inhibitorların rolu haqqında hesabat hazırlayın.
5. Antioksidantların tibbdə və qida sənayesində rolu haqqında hesabat hazırlayın.