Урвалын төгсгөлд өөрчлөгдөөгүй, урвалд оролцож, хурдыг нь нэмэгдүүлдэг бодисыг нэрлэдэг катализаторууд.

Ийм бодисын нөлөөн дор урвалын хурд өөрчлөгдөх үзэгдлийг нэрлэдэг катализ. Катализаторын нөлөөн дор үүсэх урвалыг нэрлэдэг катализатор.

Ихэнх тохиолдолд катализаторын нөлөөг урвалын идэвхжүүлэлтийн энергийг бууруулдагтай холбон тайлбарладаг. Катализатор байгаа тохиолдолд урвал нь түүнгүйгээр өөр өөр завсрын үе шатуудаар дамждаг бөгөөд эдгээр үе шатууд нь эрчим хүчний хувьд илүү хүртээмжтэй байдаг. Өөрөөр хэлбэл, катализаторын оролцоотойгоор бусад идэвхжүүлсэн цогцолборууд үүсдэг бөгөөд тэдгээрийн үүсэх нь катализаторгүйгээр үүсдэг идэвхжүүлсэн цогцолбор үүсэхээс бага эрчим хүч шаарддаг. Тиймээс идэвхжүүлэлтийн энерги огцом буурч байна: идэвхтэй мөргөлдөөнд эрчим хүч нь хангалтгүй байсан зарим молекулууд одоо идэвхтэй болж байна.

Хэд хэдэн урвалын хувьд завсрын бодисыг судалсан; дүрмээр бол тэдгээр нь маш идэвхтэй тогтворгүй бүтээгдэхүүн юм.

Катализаторын үйл ажиллагааны механизм нь завсрын нэгдлүүд үүссэний улмаас урвалын идэвхжүүлэлтийн энерги буурсантай холбоотой юм. Катализыг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

A + K = A...K

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

Энд A...K нь завсрын идэвхжүүлсэн нэгдэл юм.

Зураг 13.5 - Каталитик бус A + B → AB урвал (муруй 1) ба нэгэн төрлийн каталитик урвалын (муруй 2) урвалын замын зураг.

IN химийн үйлдвэркатализаторыг маш өргөн ашигладаг. Катализаторын нөлөөн дор урвал хэдэн сая ба түүнээс дээш удаа хурдасч болно. Зарим тохиолдолд катализаторын нөлөөн дор өгөгдсөн нөхцөлд тэдгээргүйгээр бараг тохиолддоггүй урвалууд өдөөгдөж болно.

Ялгах нэгэн төрлийн ба гетероген катализ.

Хэзээ нэгэн төрлийн катализкатализатор ба урвалжууд нь нэг фаз (хий эсвэл уусмал) үүсгэдэг. Хэзээ гетероген катализкатализатор нь бие даасан үе шат хэлбэрээр системд байдаг.

Нэг төрлийн катализийн жишээ:

1) NO-ийн дэргэд SO 2 + 1/2O 2 = SO 3-ийн исэлдэлт; NO нь NO 2 болж амархан исэлдэж, NO 2 нь SO 2-ыг аль хэдийн исэлдүүлдэг;

2) устөрөгчийн хэт ислийг усан уусмал дахь ус ба хүчилтөрөгч болгон задлах: ионууд Cr 2 O 2 = 7, WO 2-4, MoO 2-4, устөрөгчийн хэт ислийн задралыг хурдасгаж, түүнтэй хамт завсрын нэгдлүүдийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь цааш задардаг. хүчилтөрөгчийн ялгаралт.

Нэг төрлийн катализ нь катализатортой завсрын урвалаар явагддаг бөгөөд үүний үр дүнд идэвхжих өндөр энергитэй нэг урвал бага идэвхжүүлэлтийн энергитэй, илүү өндөр хурдтай хэд хэдэн урвалаар солигддог.

CO + 1/2O 2 = CO 2 (катализатор - усны уур).

Гетероген катализ нь химийн үйлдвэрт өргөн хэрэглэгддэг. Одоогийн байдлаар энэ салбарын үйлдвэрлэж буй ихэнх бүтээгдэхүүнийг гетероген катализ ашиглан гаргаж авдаг. Гетероген катализын үед урвал нь катализаторын гадаргуу дээр явагддаг. Үүнээс үзэхэд катализаторын идэвхжил нь түүний гадаргуугийн хэмжээ, шинж чанараас хамаардаг. Том ("хөгжсөн") гадаргуутай байхын тулд катализатор нь сүвэрхэг бүтэцтэй эсвэл маш их буталсан (өндөр тархсан) төлөвт байх ёстой. At практик хэрэглээкатализаторыг ихэвчлэн сүвэрхэг бүтэцтэй (уушгин, шөрмөсөн чулуу гэх мэт) тээвэрлэгчид хэрэглэдэг.

Нэг төрлийн катализын нэгэн адил гетероген катализын үед урвал идэвхтэй завсрын бодисоор дамждаг. Гэхдээ энд эдгээр нэгдлүүд нь урвалд орж буй бодисуудтай катализаторын гадаргуугийн нэгдлүүд юм. Эдгээр завсрын бүтээгдэхүүнтэй холбоотой хэд хэдэн үе шатыг дамжиж, урвал нь эцсийн бүтээгдэхүүн үүсэх замаар дуусдаг бөгөөд үүний үр дүнд катализаторыг хэрэглэдэггүй.

Бүх каталитик гетероген урвалууд нь шингээлт ба десорбцийн үе шатуудыг агуулдаг.

Гадаргуугийн катализаторын нөлөө нь хоёр хүчин зүйл болж буурдаг: интерфэйс дэх концентраци нэмэгдэж, шингэсэн молекулуудын идэвхжил.

Гетероген катализын жишээ:

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

H 2 + 1/2 O 2 = H 2 O (катализатор - цагаан алт).

Катализ нь маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг биологийн системүүд. Хоол боловсруулах систем, цус, амьтан, хүний ​​эсэд тохиолддог ихэнх химийн урвалууд нь каталитик урвал юм. Энэ тохиолдолд фермент гэж нэрлэгддэг катализаторууд нь энгийн эсвэл нарийн төвөгтэй уураг юм. Тиймээс шүлс нь цардуулыг элсэн чихэр болгон хувиргах ферментийг идэвхжүүлдэг птиалиныг агуулдаг. Ходоодонд агуулагддаг фермент пепсин нь уургийн задралыг хурдасгадаг. Хүний биед 30,000 орчим өөр өөр фермент байдаг: тэдгээр нь тус бүр нь харгалзах урвалын үр дүнтэй катализатор болдог.

Катализатор гэдэг нь химийн урвалын явцад катализатор өөрөө зарцуулагдахгүйгээр химийн урвалыг хурдасгах чадвартай бодис юм. Катализатор нь химийн урвалын механизмыг өөрчилдөг болохыг тогтоосон. Энэ тохиолдолд бусад, шинэ шилжилтийн төлөвүүд үүсдэг бөгөөд энэ нь эрчим хүчний саад тотгорын өндрөөр тодорхойлогддог. Тиймээс катализаторын нөлөөн дор энэ нь буурдаг

үйл явцын идэвхжүүлэх энерги (Зураг 3). Завсрын хэсгүүдтэй янз бүрийн төрлийн харилцан үйлчлэлд ороход катализаторууд урвалын төгсгөлд өөрчлөгдөөгүй хэмжээгээр үлддэг. Катализатор нь зөвхөн термодинамикийн зөвшөөрөгдсөн урвал дээр ажилладаг. Катализатор нь урвал үүсгэж чадахгүй, учир нь түүний хөдөлгөгч хүчинд нөлөөлөхгүй. Катализатор нь химийн тэнцвэрийн тогтмол байдалд нөлөөлдөггүй, учир нь урагш болон урвуу урвалын аль алиных нь идэвхжүүлэлтийн энергийг адил хэмжээгээр бууруулдаг.

Зураг.3 A + B = AB урвалын энергийн диаграм a) катализаторгүй ба б) катализаторын оролцоотой. Ea нь каталитик бус урвалын идэвхжүүлэлтийн энерги; Ea 1 ба Ea 2 - катализаторын урвалыг идэвхжүүлэх энерги; АА бол урвалжуудын аль нэгтэй катализаторын завсрын реактив нэгдэл; A...K, AK...B – катализаторын урвалын идэвхжүүлсэн цогцолборууд; A...B - катализаторын бус урвалын идэвхжүүлсэн цогцолбор; ∆E муур. – катализаторын нөлөөгөөр идэвхжүүлэх энерги буурах.

Нэг төрлийн ба гетероген катализ байдаг. Эхний тохиолдолд катализатор нь урвалжуудтай нэг үе шатанд, хоёр дахь тохиолдолд катализатор нь хатуу, гадаргуу дээр урвалжуудын хооронд химийн урвал явагддаг.

Химийн тэнцвэрт байдал

Химийн урвалыг ихэвчлэн буцах ба эргэлт буцалтгүй гэж хуваадаг. Химийн эргэлт буцалтгүй урвал нь эхлэлийн бодисуудын дор хаяж нэг нь бүрэн дуусах хүртэл явагдана, өөрөөр хэлбэл. Урвалын бүтээгдэхүүн нь бие биетэйгээ огт харьцдаггүй, эсвэл анхныхаасаа өөр бодис үүсгэдэг. Ийм хариу үйлдэл маш цөөхөн байдаг. Жишээлбэл:

2KClO 3 (тв) = 2KCl (тв) + 3O 2 (г)

Электролитийн уусмалд хур тунадас, хий, сул электролит (ус, нарийн төвөгтэй нэгдлүүд) үүсэх урвалыг бараг эргэлт буцалтгүй гэж үздэг.

Ихэнх химийн урвалууд буцах боломжтой, i.e. тэд урагш, хойшоо хоёулаа явдаг. Энэ нь шууд ба урвуу үйл явцын идэвхжүүлэлтийн энерги нь бие биенээсээ бага зэрэг ялгаатай бөгөөд урвалын бүтээгдэхүүнүүд нь эхлэл бодис болж хувирах боломжтой болдог. Жишээлбэл, HI синтезийн урвал нь ихэвчлэн буцах боломжтой урвал юм:

H 2(g) +I 2(g) ⇄ 2HI (г)

Шууд ба урвуу процессуудын массын үйл ажиллагааны хууль (урвалын хурдыг илэрхийлэх) нь дараах хэлбэртэй байна: = ∙ ; = 2

Хэзээ нэгэн цагт шууд болон урвуу урвалын хурд тэнцүү болох үед төлөв байдал үүсдэг = (Зураг 4).

Зураг 4 t хугацааны туршид урагшлах (болон урвуу ( урвал) хурдны өөрчлөлт

Энэ төлөвийг химийн тэнцвэр гэж нэрлэдэг. Энэ нь динамик (хөдөлгөөнт) шинж чанартай бөгөөд гадаад нөхцөл байдлын өөрчлөлтөөс хамааран нэг чиглэлд шилжиж болно. Тэнцвэртэй байх мөчөөс эхлэн тогтмол гадаад нөхцөлд эхлэлийн бодис ба урвалын бүтээгдэхүүний концентраци цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй. Тэнцвэрийн төлөвт тохирох урвалжуудын концентрацийг гэнэ тэнцвэрт байдал. Урвалжийн тэнцвэрийн концентрацийг тодорхойлохын тулд түүний анхны концентрацаас тэнцвэрт байдал үүсэх үед урвалд орсон бодисын хэмжээг хасах шаардлагатай. ХАМТ тэнцүү = C ref. - ХАМТ про-реактер. Бүтээгдэхүүнийг тэнцвэржүүлэх үед урвалд орж, тэдгээрээс үүссэн урвалжуудын тоо нь урвалын тэгшитгэл дэх стехиометрийн коэффициентуудтай пропорциональ байна.

Тогтмол гадаад нөхцөл дэх тэнцвэрт байдал нь хязгааргүй оршин тогтнож болно. Тэнцвэртэй байдалд байна

∙ = [ 2 , эндээс / [= 2 / ∙ .

Тогтмол температурт урагшлах ба урвуу үйл явцын хурдны тогтмолууд нь тогтмол утга юм.

Хоёр тогтмолын харьцаа нь мөн K= / тогтмолын утга бөгөөд гэж нэрлэдэг химийн тэнцвэрийн тогтмол. Үүнийг илэрхийлж болно

урвалд орох бодисын концентрациар = эсвэл тэдгээрийн хэсэгчилсэн даралтаар , хэрэв урвал нь хийн оролцоотой бол.

Ерөнхий тохиолдолд aA+bB+ …⇄cC+dD+ урвалын хувьд химийн тэнцвэрийн тогтмол нь урвалын бүтээгдэхүүний концентрацийн үржвэрийг эхлүүлэх бодисын концентрацийн бүтээгдэхүүнд харьцуулсан харьцаатай тэнцүү байна. тэдгээрийн стехиометрийн коэффициентүүд.

Химийн тэнцвэрийн тогтмол нь үйл явцын замаас хамаардаггүй бөгөөд тэнцвэрт байдалд хүрэх үед түүний үүсэх гүнийг тодорхойлдог. Энэ утга их байх тусам урвалд орж буй бодисыг бүтээгдэхүүн болгон хувиргах түвшин өндөр байна.

Химийн тэнцвэрийн тогтмол, түүнчлэн урвалын хурдны тогтмолууд нь зөвхөн урвалд орж буй бодисын температур, шинж чанарын функцууд бөгөөд тэдгээрийн концентрацаас хамаардаггүй.

Гетероген процессуудын хувьд хатуу бодисын концентрацийг урвалын хурд ба химийн тэнцвэрийн тогтмол байдлын илэрхийлэлд оруулаагүй болно, учир нь урвал нь хатуу фазын гадаргуу дээр тохиолддог бөгөөд концентраци нь цаг хугацааны явцад тогтмол хэвээр байна. Жишээлбэл, хариу үйлдэл үзүүлэхийн тулд:

FeO (s) + CO (г) ⇄ Fe (s) + CO 2 (г)

Тэнцвэрийн тогтмол байдлын илэрхийлэл нь:

K p ба K c нь хамаарлаар холбогдоно К х = К в (RT) ∆ n, эндn=n үргэлжлэл. -n түүхий эд – мэнгэний тоо өөрчлөгдөх хийурвалын явцад бодисууд. Энэ урвалын хувьд K p = K c, учир нь хийн бодисын n нь тэг байна.

IX-X ангиудад ахлах сургуульХимийн урвалын хурд, янз бүрийн хүчин зүйлийн химийн хувирлын хурдад үзүүлэх нөлөөллийн талаархи ойлголтыг үргэлжлүүлэн боловсруулж, катализ ба катализаторын талаархи мэдлэгийг өргөжүүлж, гүнзгийрүүлж, катализаторын үзэгдлийн механизмын талаархи зарим санааг өгнө.

"Сэдэвт" Шүлтлэг металлууд", натрийн устай харилцан үйлчлэх зэрэг туршилтуудыг харуулсан давсны хүчил, кали, натрийн устай харилцан үйлчлэлцэх, багш эдгээр урвалын зарим нь ижил нөхцөлд бусдаас илүү хурдан явагддаг гэдгийг онцлон тэмдэглэв. Жишээлбэл, натри нь устай харьцуулахад давсны хүчилтэй илүү хүчтэй урвалд ордог; Кали нь натритай харьцуулахад устай илүү хүчтэй урвалд ордог. Натри, зэс, сурьма, устөрөгчтэй хлорыг шатаах туршилт хийсний дараа органик бодисТа асуулт асууж болно: "Яагаад сүрьеэ нунтаг хлорыг шатаахад хэсэг хэсгээрээ биш харин ашигласан бэ? Яагаад нэг боодол нимгэн зэс утас хлорт шатдаг, харин зузаан утас шатдаггүй вэ?" Эдгээр тохиолдолд бодисын харилцан үйлчлэлийн ялгааг бодисын мөн чанар, атомын бүтцээр эсвэл өөр контактын гадаргуугаар тайлбарладаг.

Үүнтэй ижил сэдвээр оюутнуудад давсны хүчлийн шинж чанарыг танилцуулахдаа энэ хүчил ба металлын (цайры, магни) хоорондын урвал яагаад цаг хугацааны явцад хурдасч байгааг олж мэдэх нь зүйтэй. Хурдатгал нь ялангуяа эдгээр урвалууд гарахаас хамаарна олон тооныдулаан, бодисыг халаах тусам харилцан үйлчлэлийн хурд нэмэгддэг.

Хөнгөн цагаан ба иодын хоорондох урвалын жишээг ашиглан катализатор гэж юу болохыг эргэн дурсаж, ус нь катализатор байж болохыг харуулах нь зүйтэй. Иод, хөнгөн цагааны нунтаг холимгийг асбестын торонд овоолон асгаж, хэдэн дусал ус нэмнэ. Усны нөлөөн дор бодисуудын харилцан үйлчлэл хурдасч, дөл гарч ирдэг. Шаазан аяганаас торон дээр цутгаагүй хольцонд гялбаа гараагүй, гэхдээ хэсэг хугацааны дараа усгүй байж болно гэдгийг багш анхаарлаа хандуулав.

Ус нь хөнгөн цагааны иодтой харилцан үйлчлэлийг хурдасгах төдийгүй химийн олон процесст катализаторын үүрэг гүйцэтгэдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Технологид хэрэглэгддэг янз бүрийн хий шатаах үед усны катализаторын нөлөө маш чухал юм.

Устөрөгчийн хэт ислийн шинж чанарыг авч үзэхэд устөрөгчийн хэт исэл нь маш эмзэг бодис болохыг харуулж байна. Шилэн саванд хадгалахад аажмаар задарч, дулаан ялгаруулдаг.

2H 2 O 2 = 2H 2 O 4 + O 2 + 46 ккал

Багш оюутнуудаас устөрөгчийн хэт ислийн задралыг хурдасгах нөхцөлүүдийг жагсаахыг хүснэ. Тэд чадна

Энэ тохиолдолд: 1) халаалт, 2) катализаторын үйл ажиллагаа, 3) уусмалын концентрацийг нэмэгдүүлэх. Устөрөгчийн хэт исэл задрах нь гэрэлд илүү хурдан явагддаг бөгөөд үүнийг хичээлээс гадуурх үйл ажиллагааны туршлагаар баталж болно. Устөрөгчийн хэт ислийг тавиур дээр бэхэлсэн хоёр колбонд хийнэ, хийн гаралтын хоолой бүхий таглаагаар хаа. Хоолойнуудыг хөмөрсөн цилиндр эсвэл усаар дүүргэсэн туршилтын хоолойн доор байрлуулж, устай өргөн саванд хийнэ. Колбоны нэгийг хар цаасаар боож өгнө. Төхөөрөмжүүдийг нартай цонхонд байрлуулж эсвэл 75-100 В-ийн цахилгаан чийдэнгээр гэрэлтүүлнэ. Туршилт нь гэрлийн нөлөөн дор устөрөгчийн хэт исэл хурдан задарч байгааг харуулах болно.

Дараа нь хичээлийн үеэр оюутнууд катализаторын нөлөөн дор устөрөгчийн хэт исэл задрах хурдны өөрчлөлтийг бие даан судалдаг. Ажлын хувьд танд устөрөгчийн хэт исэл, манганы давхар исэл, төвлөрсөн давсны хүчил, хэлтэрхий, юүлүүр, шүүлтүүр цаас, хэд хэдэн туршилтын хоолой зэрэг 3-5% уусмал өгдөг.

Даалгаврууд: 1) Гаргасан уусмалд устөрөгчийн хэт исэл задарч байгаа эсэхийг шалгана уу? 2) Манганы давхар ислийг ашиглан устөрөгчийн хэт ислийн задралын урвалыг хурдасгана. 3) Урвалын үр дүнд манганы давхар исэл химийн хувьд өөрчлөгдөөгүйг нотлох * 4) Катализатор болгон аль хэдийн ашигласан манганы давхар исэл нь устөрөгчийн хэт ислийн задралыг дахин хурдасгаж болохыг нотлох.

* (Халах үед давсны хүчлээр туршина.)

Сургуулиа төгсөөд бие даасан ажилБагш нь ижил химийн урвал буюу задралыг хурдасгахын тулд өөр өөр катализатор ашиглаж болохыг харуулж байна органик бус бодис(устөрөгчийн хэт исэл) нь органик катализатор - ферментээр хурдасдаг. Устөрөгчийн хэт ислийн 3% -ийн уусмалыг жижиг аяганд хийнэ, дараа нь түүхий махны жижиг хэсгийг хийнэ. Амьтны цус, эд эсэд каталаза фермент агуулагддаг тул уусмалаас хүчилтөрөгч эрчимтэй ялгардаг. Ферментүүд нь байгалийн урвалын маш сайн хурдасгагч гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Ирээдүйн химийн чухал зорилтуудын нэг бол найрлага, катализаторын шинж чанараараа ферменттэй төстэй катализаторыг зохиомлоор үйлдвэрлэх, үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглах явдал юм.

Шилэн саванд хадгалахад устөрөгчийн хэт ислийн задрал яагаад хурдан явагддагийг тайлбарлахын тулд туршилт явуулсан. Устөрөгчийн хэт ислийн уусмалыг гурван туршилтын хоолойд хийнэ, тэдгээрийн аль нэгэнд хүхрийн хүчлийн уусмал, нөгөөд нь идэмхий натри нэмж, гурав дахь нь харьцуулалт хийх (хяналтын уусмал) үлдээнэ. Бүх гурван уусмалыг халаана (буцалгахгүй). Устөрөгчийн хэт исэл ба натрийн гидроксидын уусмал бүхий туршилтын хоолойноос хүчилтөрөгч хүчтэй, хяналтын уусмал бүхий туршилтын хоолойноос бага хүчтэй ялгардаг. Хүхрийн хүчил (устөрөгчийн ион) байгаа тохиолдолд устөрөгчийн хэт исэл задардаггүй. OH ионууд нь устөрөгчийн хэт исэл задрах процессыг хурдасгадаг тул хана нь уусмал руу гидроксил ионыг ялгаруулдаг шилэн саванд устөрөгчийн хэт исэл амархан задардаг.

Химийн урвалын хурдны талаархи мэдлэгийг нэгтгэх, хөгжүүлэх ажил үргэлжилж байна. Хүхрийн давхар исэл ба хүчилтөрөгчийн холимгийг халсан шилэн хоолойгоор катализаторгүйгээр дамжуулснаар багш үүсэлтэй болохыг харуулж байна. хүхрийн ангидридэдгээр нөхцөлд энэ нь мэдэгдэхүйц биш бөгөөд хийн харилцан үйлчлэлийг хэрхэн хурдасгах талаар оюутнуудаас асуудаг. Ярилцлагын явцад урвалжийн концентрацийг нэмэгдүүлэх, температурыг нэмэгдүүлэх зэрэг урвалыг хурдасгах аргууд нь катализатор ашиглахгүйгээр шаардлагатай үр дүнг өгдөггүй. Хүхрийн давхар ислийг хүхрийн давхар исэлд исэлдүүлэх урвал нь буцах боломжтой.

2SO 2 + O 2 ↔ 2SO 3 + Q,

температурын өсөлт нь хүхрийн ангидридын задралыг үүсэхээс илүү хурдасгадаг.

Тэд төмрийн исэл нь хүхрийн давхар ислийн исэлдэлтийн урвалын катализатор болох эсэхийг шалгадаг. Төмрийн исэл байгаа нөхцөлд хүхрийн давхар ислийг хүхрийн ангидрид болгон контакт исэлдэж байгааг харуулах үед хүхрийн ангидрид үүсэх, агаарт утаа гарч байгааг харуулж байна. Дараа нь төмрийн исэл нь урвалын үр дүнд химийн хувьд өөрчлөгдөөгүй болохыг тогтоожээ. Үүнийг хийхийн тулд хүхрийн давхар ислийг хүхрийн ангидрид болгон контакт исэлдүүлэх туршилтыг төмрийн ислийн ижил хэсэгтэй давтан хийнэ. Хүхрийн давхар ислийн исэлдэлтийг хурдасгахын тулд янз бүрийн катализаторыг ашиглаж болохыг цааш нь тэмдэглэв. Төмрийн ислээс гадна цагаан алтыг химийн үйлдвэрт ашигладаг байсан бөгөөд одоо ванадийн пентоксид V 2 O 5 * ашиглаж байна.

* (Одоогоор ашиглаж байгаа ванадийн катализатор нь нарийн төвөгтэй найрлагатай (үзнэ үү: Д.А. Епштейн. Химийн технологийн тухай химийн багш, М., РСФСР-ын ШУА-ийн хэвлэлийн газар, 1961).)

Катализаторын шинж чанарыг онцолж, урвалыг хурдасгах, түүний урвуу байдалд нөлөөлөхгүйгээр онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй: хүхрийн давхар ислийг хүхрийн давхар исэл болгон исэлдүүлэх урвал нь катализатор ашигласан ч гэсэн урвуу хэвээр байна.

Хүхрийн хүчил үйлдвэрлэх холбоо барих аргыг судлахдаа үйлдвэрлэлд катализаторыг ашиглах талаар авч үзэх шаардлагатай. Катализаторгүйгээр их хэмжээний хүхрийн ангидридыг хурдан үйлдвэрлэх боломжгүй боловч түүний хэрэглээ нь зарим Нэмэлт шаардлагаүйл явцын нөхцөлд. Үнэн хэрэгтээ урвалж дахь хольц нь катализаторт сөргөөр нөлөөлдөг. Арсеникийн гурвалсан исэл нь ванадийн катализаторт сөрөг нөлөө үзүүлдэг бөгөөд тэдний хэлснээр "хордуулдаг". Тиймээс урвалд орж буй хийг хольцоос сайтар цэвэрлэх шаардлагатай.

Оюутнуудад катализатор яагаад хордсон талаар асуулт байвал багш эхлээд завсрын нэгдлүүд үүсэх онолыг ашиглан түүний үйлдлийг тайлбарлаж, дараа нь хольцын хортой нөлөөг авч үздэг.

Катализаторын тусламжтайгаар урвалыг хурдасгах нь эхлэлийн бодисуудтай сул нэгдлүүд үүсгэж, дараа нь чөлөөт хэлбэрээр дахин ялгардагтай холбоотой юм. Эдгээр урвалууд нь хүхрийн давхар исэл ба хүчилтөрөгчийн хоорондох урвалаас хамаагүй хурдан явагддаг. Хэрэв хийн хольц нь катализатортой эргэлт буцалтгүй урвалд ордог хольц агуулдаг бол түүний хордлого үүсдэг. Хэдийгээр хийнүүдийг сайтар цэвэршүүлсэн ч хүхрийн хүчил үйлдвэрлэхэд ашигладаг катализаторын идэвхжил цаг хугацааны явцад буурдаг. Түүний "хөгшрөлт" нь аажмаар хордлого төдийгүй удаан хугацааны халаалт, механик эвдрэлээс үүдэлтэй бөгөөд энэ нь катализаторын гадаргуугийн төлөв байдлыг өөрчилдөг. Катализаторын бүх гадаргуу нь катализаторын урвалд оролцдоггүй, зөвхөн түүний таслагдсан хэсгүүд - идэвхтэй төвүүд бөгөөд "хөгшрөлтийн" үед эдгээр төвүүдийн тоо буурдаг.

Өмнөх хэсэгт атомын бүтцийн онолын дагуу химийн урвал эхлэхэд энергийн нөлөөллийг оюутнуудад хэрхэн тайлбарлах талаар судалж үзсэн. Энэ нь халах үед химийн урвал яагаад хурдасдаг вэ гэсэн асуултыг шийдэх боломжтой болно. Бодисын температур нэмэгдэхийн хэрээр идэвхтэй молекулуудын тоо нэмэгдэж, молекулуудын хөдөлгөөний хурд, нэгж хугацаанд уулзах тоо нэмэгддэг гэдгийг оюутнууд мэддэг. Идэвхтэй молекулуудын атомуудад электронууд эрчим хүчний өндөр түвшинд шилждэг; ийм молекулууд тогтворгүй бөгөөд бусад бодисын молекулуудтай илүү амархан урвалд ордог.

Электролитийн диссоциацийн онол нь хүчил, давс, суурийн уусмалуудын хоорондох урвал яагаад бараг тэр даруй явагддагийг тайлбарладаг. Эдгээр бодисын уусмал нь аль хэдийн идэвхтэй хэсгүүдийг агуулдаг - эсрэгээр цэнэглэгдсэн ионууд. Тиймээс хүчил, давс, суурийн усан уусмал хоорондын урвал маш хурдан явагддаг бөгөөд ижил бодисуудын хоорондох урвалаас эрс ялгаатай боловч хуурай хэлбэрээр авдаг.

Багш "Химийн урвалын хурд" сэдвээр хичээл эхлэхдээ химийн урвал өөр өөр хурдтай явагдах боломжтой гэдгийг сануулж, түүнд нөлөөлж буй нөхцөл байдлыг судлах нь практик ач холбогдолтой юм.

Химийн урвалын хурдыг хэрхэн хэмжих вэ?

Химийн хувирлын хурдыг тодорхой хугацаанд урвалд орсон эсвэл үйлдвэрлэсэн бодисын хэмжээгээр шүүж болохыг, механик хөдөлгөөний хурд нь биеийн нэгж хугацаанд туулж буй замаар хэмжигддэг гэдгийг оюутнууд аль хэдийн мэддэг; Энэ хурдыг тооцоолохын тулд томъёог ашиглана уу

V нь хурд, S нь зам, t нь цаг хугацаа юм.

Үүнийг харгалзан оюутнууд химийн урвалын хурдыг тооцоолох томъёог аналогиар бичдэг

Энд m нь t хугацаанд урвалд орсон эсвэл түүний үр дүнд олж авсан бодисын хэмжээ юм.

Энэ томъёоны сул тал нь юу болохыг авч үзье. Үүнийг ашиглах үед тооцоолсон урвалын хурд нь ижил нөхцөлд авсан ижил бодисын хоёр хэсэгт хүртэл өөр байх болно.

Нэг саванд секунд тутамд 15 г бодис задардаг гэж бодъё. Энэ саванд доторх бодисыг 1:2 харьцаатай хоёр хэсэгт хуваах хуваалтыг оруулахад эхний (жижиг) хэсэгт урвал 5 г/сек хурдтай явагдах болно. , хоёр дахь нь - 10 г / сек.

Тооцоолсон хурд нь урвалыг өөрөө тодорхойлохын тулд эхлэх бодисын хэмжээг биш харин нэг эзэлхүүн дэх урвалжийн массын өөрчлөлтийг харгалзан үзэх шаардлагатай. урвалд орох бодис. Тиймээс химийн урвалын хурдыг дараах томъёогоор тооцоолж болно.

v=c 0 -c t /t

Энд c 0 нь урвалд орж буй аливаа бодисын анхны концентраци, c t нь t секундын дараа ижил бодисын концентраци юм. Хурдыг тооцоолохдоо концентрацийг ихэвчлэн литр тутамд моль, секундээр илэрхийлдэг.

Энэ хичээл нь химийн урвалыг хурдасгах хамгийн чухал аргуудад чиглэнэ. Энэ зорилгоор химийн урвалын хурд нь урвалд орж буй бодисын концентрацаас хамаардаг болохыг харуулсан лабораторийн туршилтыг явуулдаг.

Туршилтын хувьд оюутны ширээн дээр байрлуулсан дараах төхөөрөмжийг ашигладаг: 1) нэг нь натрийн иодид эсвэл калийн иодид (2-3 зүү толгойн хэмжээтэй) талст агуулсан гурван туршилтын хоолой бүхий тавиур, нөгөө нь төмрийн хлоридын уусмал, гурав дахь нь хоосон; 2) колбо эсвэл аяга ус; 3) хоёр ижил шилэн хоолой; 4) шилэн саваа.

Багш оюутнуудыг туршилтанд бэлтгэхийг урьж байна: 1) натрийн иодид ус нэмээд 1/2 туршилтын хоолой үүсгэж, шингэнийг саваагаар холино, 2) үүссэн уусмалын 1/3-ийг өөр туршилтын хоолойд хийнэ, 3 ) өөр туршилтын хоолойд цутгасан уусмал дээр устай уусмал нэмнэ, ингэснээр туршилтын хоолой дахь натрийн иодидын (эсвэл калийн иодид) уусмалын хэмжээ ижил байна.

Багш нь оюутнуудын чиглэлийн талаархи ойлголтыг шалгахын тулд асуулт тавьдаг.

1) Хоёр дахь туршилтын хоолойд натрийн иодидын уусмалыг хэдэн удаа шингэлэх вэ?

2) Эхний туршилтын хоолой дахь давсны агууламж хоёр дахь хоолойноос хэд дахин их вэ?

Уусмалын аль нэгнийх нь концентраци нь нөгөөгөөсөө хоёр дахин их байгааг тэмдэглэв. Үүний дараа хоёр бэлтгэсэн уусмалд төмрийн хлоридыг натрийн иодидтой урвалд оруулж, чөлөөт иодыг ялгаруулна.

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

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

Оюутнууд аль туршилтын хоолойд давсны харилцан үйлчлэлийн хурд их байгааг, ямар шалгуураар дүгнэж болохыг шийддэг. Таамаглалыг туршилтаар шалгасан.

Нэгдүгээрт, ижил хэмжээний цардуулын зуурмагийг (1-2 мл) натрийн иодид (эсвэл калийн иодид) уусмалаар хоёр хоолойд хийнэ, дараа нь хольсны дараа төмрийн хлоридын 5-10% -ийн уусмалаас хэдэн дусал дуслаарай. Төмрийн хлоридын уусмалыг хоёр туршилтын хоолойд нэгэн зэрэг асгах нь зүйтэй. Цэнхэр өнгө нь өндөр концентрацитай уусмал бүхий туршилтын хоолойд илүү их харагддаг. Уусмалын концентраци өндөр байгаа туршилтын хоолойд иодын ионууд төмрийн ионуудтай уулзах магадлал өндөр байдаг тул тэдэнтэй илүү олон удаа харьцдаг - урвал илүү хурдан явагддаг.

Багш агаарт хүхрийн шаталтыг үзүүлж, энэ урвалыг хэрхэн хурдасгах талаар сурагчдаас асууна. Оюутнууд хүчилтөрөгчийн дотор шатаж буй хүхрийг байрлуулж, энэ туршилтыг хийхийг санал болгож байна. Туршилтын дүн шинжилгээнд үндэслэн ерөнхий дүгнэлтийг гаргасан: химийн урвалын хурд нь урвалд орж буй бодисын концентрацаас (нэг эзэлхүүн дэх ион эсвэл молекулын тоо) хамаарна.

Бид химийн урвалын хурдад урвалд орж буй бодисын гадаргуугийн нөлөөллийн тухай асуулт руу шилждэг. Оюутнууд урвалд орж буй бодисыг холих, нунтаглахтай холбоотой урвалуудыг санаж байна: аммиакийн хольцыг унтраасан шохойтой нунтаглах, жижиг гантиг эсвэл цайрын давсны хүчилтэй харилцан үйлчлэлцэх, хошуунд нунтагласан түлш шатаах, буталсан хүдрийг хайлуулахад ашиглах. хүхрийн хүчил үйлдвэрлэхэд металл ба хүхрийн пирит . Хүхрийн хүчил үйлдвэрлэхэд пиритийг шатаах нөхцлийг илүү нарийвчлан авч үзсэн болно. Хүхрийн давхар ислийг үйлдвэрлэхийн тулд буталсан пиритийг ашигладаг, учир нь энэ нь том хэсгүүдэд авсан пиритээс хурдан шатдаг. Ялангуяа тоосжилттой пиритийн шаталт нь цоргоноос агаарын урсгалаар гадагшлуулах, түүнчлэн шингэрүүлсэн давхаргад шатаах үед пиритийн хэсгүүдийн бүх гадаргуу агаарт хүрэх үед хурдан явагддаг.

Маш их буталсан шатамхай бодистой химийн урвал явагдах нь дэлбэрэлт дагалдаж болохыг анхаарах хэрэгтэй. Жишээлбэл, элсэн чихэр үйлдвэрлэдэг үйлдвэрүүдэд элсэн чихрийн тоосны дэлбэрэлт болсон.

Тэд хатуу бодисыг бутлах тусам химийн урвалын хурд хурдан явагддаг гэж дүгнэжээ.

Дараа нь химийн урвалын хурдад температурын нөлөөг шинжилнэ. Ижил хэмжээний хүхрийн хүчлийн уусмалыг гипосульфитын уусмалын 1/4-тэй туршилтын хоолойд хийнэ; Энэхүү туршилттай зэрэгцэн гипосульфит ба хүхрийн хүчлийн халсан уусмалыг шавхана.

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

Уусмалыг үүлэрхэг болох хүртэлх хугацааг тэмдэглэв. Температур 10 хэмээр нэмэгдэхэд ихэнх урвалын хурд 2-3 дахин нэмэгддэг гэж багш хэлэв.

Олж авсан мэдлэг дээрээ үндэслэн оюутнуудад бодисыг халаах үед химийн урвалын хурдатгалын талаар тайлбарлах боломжийг олгодог.

Устөрөгчийн хэт исэл задрах, хүхрийн давхар исэл исэлдүүлэх урвалын жишээг ашиглан оюутнууд үүнийг мэддэг болсон тул энэ хичээлд бодисын катализаторын үйл ажиллагааны туршлагыг харуулах шаардлагагүй болно. Тэд өөрсдийн мэддэг катализаторын урвалуудыг жагсааж, катализ, катализаторын тодорхойлолтыг өгдөг.

Энэ хичээлийн мэдлэгийг нэгтгэхийн тулд дараах асуултуудыг асууна.

1. Химийн урвалын хурдыг юу тодорхойлдог вэ? Жишээ хэлнэ үү.
2. Ямар нөхцөлд химийн урвалын хурд нэмэгддэг вэ?
3. Цайр нь цууны хүчилтэй урвалд ороход устөрөгчийн хувьсал нь цайр давсны хүчилтэй урвалд орохоос хамаагүй удаан явагддаг гэдгийг электролитийн диссоциацийн онолын үүднээс хэрхэн тайлбарлах вэ?
4. Цайр ба давсны хүчлийн хоорондох урвалыг ямар аргаар хурдасгах вэ?
5. Агаарт шатаж буй хэлтэрхий яагаад хүчилтөрөгчөөр шатдаг вэ?
6. Танд кальцийн карбонат давсны хүчилтэй аажмаар урвалд ордог хоёр туршилтын хоолой өгсөн. Янз бүрийн арга техникийг ашиглан туршилтын хоолой бүрт химийн урвалыг хурдасгахыг хичээ.
7. Температур нэмэгдэх тусам химийн урвалын хурд яагаад нэмэгддэг вэ?
8. Хүхрийн хүчил үйлдвэрлэхэд химийн урвалыг хурдасгах ямар аргыг ашигладаг вэ?
9. Катализаторын нөлөөгөөр ямар химийн урвалыг хурдасгадаг болохыг жагсаа.

Аммиакийн синтезийн урвалыг судлахдаа оюутнууд катализаторын хэрэглээтэй дахин тулгардаг бөгөөд катализ, катализаторын талаар урьд өмнө олж авсан мэдээллийг нэгтгэхийн зэрэгцээ энэ мэдлэгийг тодорхой хэмжээгээр хөгжүүлэх боломжтой.

Аммиакийн нийлэгжилт, түүний азот, устөрөгч болгон задрах нь ижил катализатор - бууруулсан төмрийн оролцоотойгоор явагддаг бөгөөд энэ нь урагш болон урвуу урвалыг ижил хэмжээгээр хурдасгадаг тул багш анхаарлаа хандуулдаг. Тиймээс катализатор нь химийн тэнцвэрт байдлыг өөрчилдөггүй, харин энэ төлөвт илүү хурдан хүрэхэд хувь нэмэр оруулдаг. Энэ заалтын талаар тэдний ойлголтыг шалгахын тулд багш дараах асуултуудыг асууна.

1. Өндөр даралт, халаалттай, гэхдээ катализаторгүйгээр азот, устөрөгчийн холимогоос аммиак үйлдвэрлэх боломжтой юу? Яагаад?
2. Аммиакийн синтезийн урвал нь дулаан болон катализаторын нөлөөгөөр хурдасдаг. Эдгээр нөхцлийн химийн тэнцвэрт байдалд үзүүлэх нөлөөллийн ялгаа юу вэ?

Оюутнуудыг үйлдвэрлэлд аммиакийн нийлэгжилттэй танилцуулахдаа хий (устөрөгч, азот) эхлээд хольцоос ангижрахгүй бол катализатор хурдан үйл ажиллагаагаа алддаг гэдгийг онцлон тэмдэглэв. Энэ процесст хүчилтөрөгч, усны уур, нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, хүхэрт устөрөгч болон бусад хүхрийн нэгдлүүд хортой нөлөө үзүүлдэг.

Хүхрийн давхар ислийг триоксид болгон каталитик исэлдүүлэхтэй адил аммиакийн нийлэгжилтийн явцад катализатор нь зөвхөн тодорхой температурын хязгаарт хурдасгах нөлөө үзүүлдэг. 600 хэмээс дээш температурт бууруулсан төмөр нь түүний катализаторын идэвхийг бууруулдаг.

Аммиакийн синтезийн жишээг ашиглан бид катализаторын үйл ажиллагааны механизмыг авч үзэж болно. Төмрийн нитрид нь төмрийн катализаторын гадаргуу дээр үүсдэг болохыг тэмдэглэжээ.

Устөрөгч нь нитридтэй урвалд орж аммиак үүсгэдэг.

FeN 2 + 3H 2 → Fe + 2NH 3.

Дараа нь процесс давтагдана.

Төмрийн нитрид үүсэх урвал ба түүний устөрөгчтэй харилцан үйлчлэх урвал маш хурдан явагддаг.

Аммиакийн исэлдэлтийн урвалыг судлахдаа хүчилтөрөгч дэх аммиакийн шаталт ба аммиакийн катализаторын исэлдэлтийн туршилтыг үзүүлсний дараа оюутнуудын анхаарлыг эдгээр хоёр тохиолдолд эхлэлийн бодисууд ижил байсан боловч тэдгээрийн хэмжээнээс хамаарна. нөхцөл (катализаторын хэрэглээ), янз бүрийн бүтээгдэхүүнийг олж авдаг.

Аммиакийн исэлдэлт нь тэгшитгэлийн дагуу янз бүрийн бодис үүсэх үед үүсч болно.

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.

Катализатор болох цагаан алт нь эдгээр урвалын зөвхөн сүүлчийнхийг л хурдасгадаг. Тиймээс катализаторыг ашиглан аммиак ба хүчилтөрөгчийн харилцан үйлчлэлийг хүссэн чиглэлд чиглүүлэх боломжтой. Энэ нь азотын хүчлийн үйлдвэрлэлд химийн үйлдвэрлэлд хэрэглэх боломжийг олж авдаг.

Химийн үйлдвэрлэлийн тухай ойлголтыг IX ангид бий болгох нь оюутнуудад химийн үйлдвэр дэх химийн урвалын хурдыг практик хяналтанд нэвтрүүлэх томоохон боломжийг олгодог.

Өмнө нь судалж байсан үйлдвэрлэлийн (давс, хүхрийн, азотын хүчил, аммиак) талаархи мэдлэгийг нэгтгэн дүгнэхэд үндэслэн багш оюутнуудад үйлдвэрлэлд химийн урвал явуулах хамгийн сайн нөхцлийн тухай ойлголтыг бий болгодог: оновчтой температурыг ашиглах, урвалын концентрацийг нэмэгдүүлэх. бодис, урвалд орох бодисын контакт гадаргууг нэмэгдүүлэх, катализаторын хэрэглээ. Үүний дараа нөхцөл бүрийг ашиглахыг хязгаарлаж буй нөхцөл байдлыг тодорхойлохын тулд оюутнуудад "Үйлдвэрлэлийн химийн урвалыг хурдасгахын тулд температурыг тодорхойгүй хугацаагаар нэмэгдүүлэх боломжтой юу?" Хүчтэй халаалт нь химийн тэнцвэрийг хүсээгүй чиглэлд шилжүүлж, катализатор ашиглах тохиолдолд түүний идэвхийг бууруулдаг болохыг тэд олж мэдэв. Үүнийг харгалзан үйлдвэрлэлд хамгийн их биш, харин оновчтой температурыг ашигладаг.

Үйлдвэрлэлд химийн урвал явуулах бусад нөхцлийг ижил аргаар шинжилдэг.

IX-X ангийн химийн шинэ баримт материалыг судлах нь химийн урвалын хурдны талаарх мэдлэгийг цаашид нэгтгэхэд ашиглагддаг.

Цагаан фосфорын шинж чанарыг судлахдаа харанхуйд цагаан фосфорын гэрэлтэх нь агаарт удаан исэлдэж байгааг илтгэнэ гэж багш хэлэв. Дараа нь бид цагаан фосфорын исэлдэлтийг ямар нөхцөлд хурдасгаж болохыг авч үзье. Фосфорыг халаах, бутлах, хүчилтөрөгч хэрэглэх зэрэг нь фосфорын исэлдэлтийг хурдасгаж, гал асаахад хүргэдэг.

Оюутнууд суперфосфат үүсэх нөхцөлийг урьдчилан таамаглахын тулд химийн процессыг хурдасгах арга замын талаархи мэдлэгийг ашигладаг. Гуравдагч кальцийн фосфат ба хүхрийн хүчлийн хоорондох урвалыг халаах, кальцийн фосфатыг нунтаглах, хутгах, хүхрийн хүчлийн концентрацийг нэмэгдүүлэх замаар хурдасгах боломжтой гэж тэд хэлэв. Багш хэлсэн зүйлийг нэгтгэн дүгнэж, үүнийг нэмж хэлэв

Энэ үйлдвэрлэлд халаалтыг үнэхээр ашигладаг боловч үүний тулд тэд гуравдагч кальцийн фосфатыг буталсан хүхрийн хүчилтэй сайтар холих үед урвалын явцад ялгарсан дулааныг ашигладаг.

Оюутнууд органик бодисыг судалж байхдаа катализаторын оролцоотой олон үйл явцтай тулгардаг, тухайлбал, нисэхийн бензин, резин, үнэрт нүүрсустөрөгчийн үйлдвэрлэл.

Этиленийг усжуулахад хүхрийн хүчлийн үүргийг авч үзэж болно. Хүхрийн хүчил байгаа тохиолдолд этилен рүү ус нэмэх удаан урвалын оронд (C 2 H 4 + H 2 O → C 2 H 5 OH) дараах процессууд ар араасаа хурдан явагдана: 1) хүхрийн хүчилэтилентэй нийлж этилийн хүхрийн эфир үүсгэдэг:

2) этилийн хүхрийн эфир нь этилийн спирт, хүхрийн хүчил үүсгэхийн тулд саванжилтад ордог.

Согтууруулах ундааг нэрсэний дараа хүхрийн хүчил ижил хэмжээгээр гарч ирдэг боловч завсрын бүтээгдэхүүн үүсэхэд оролцдог. Оюутнууд гэрийн даалгавраа хийхдээ хүхрийн хүчлийн катализаторын үйл ажиллагааны бусад жишээг (этилийн спиртээс этилен ба этилийн эфир үүсэх) бие даан судалж үздэг.

Ижил катализатортой ижил бодисууд өөр өөр температурт урвалд орж өөр өөр бүтээгдэхүүн үүсгэдэг. Согтууруулах ундааны шинж чанаруудтай танилцахдаа үүнийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.

Нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн устөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцэх нь янз бүрийн катализатор ашиглан ижил бодисоос өөр өөр органик бүтээгдэхүүн гаргаж авах боломжтойг харуулж байна. Энэ харилцан үйлчлэл нь метилийн спирт, нүүрсустөрөгч эсвэл өндөр спирт үүсэхэд хүргэдэг. Бодисын харилцан үйлчлэлийн хүссэн чиглэлийг харгалзах урвалыг хурдасгах катализаторын тусламжтайгаар олж авдаг боловч бусдад мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлэхгүй. Метилийн спирт үүсэх урвалыг хурдасгахын тулд хромын исэл ба цайрын ислийн холимогийг катализатор болгон ашигладаг.

Нүүрс устөрөгч, хүчилтөрөгч агуулсан судалсны дараа органик нэгдлүүдМэдлэгийг нэгтгэхийн тулд оюутнуудад ангидаа эсвэл гэртээ бие даан ажиллах даалгаврыг санал болгодог: сурах бичгийн ийм, ийм хэсгээс катализаторын урвалын бүх тохиолдлыг сонгоод, оюутан бүрт сурах бичгийн материалын зөвхөн ийм хэсгийг өгдөг. заасан хугацаанд үзэх.

Салгаж байна аж үйлдвэрийн аргаОрганик бодис олж авахдаа химийн урвалын хурдыг хянахын тулд органик бус бодис үйлдвэрлэхэд ашигладаг ижил арга техникийг ашигладаг гэдэгт оюутнуудын анхаарлыг хандуулах нь зүйтэй.

13. Үелэх хууль D.I. Менделеев. Элементүүдийн янз бүрийн шинж чанарын өөрчлөлтийн үе үе (иончлолын боломж, электроны хамаарал, атомын радиус гэх мэт)

14. Атомын электрон бүтэцтэй холбоотой үндсэн ба хоёрдогч дэд бүлгийн элементүүдийн химийн шинж чанарын ижил төстэй ба ялгаатай байдал.

15. Химийн холбоо. Химийн бондын төрлүүд. Холболтын энерги ба геометрийн шинж чанарууд

16. Химийн холбооны шинж чанар. Химийн холбоо үүсэх үйл явц дахь энергийн нөлөө

17. Нарны аргын үндсэн зарчим. Ковалент холбоо үүсэх солилцоо ба донор хүлээн авагч механизм

18. Газар ба өдөөгдсөн төлөвт байгаа элементүүдийн атомуудын валентийн боломжууд

20. Ковалентын холбооны ханалт. Валент байдлын тухай ойлголт.

21. Ковалентын холбооны туйлшрал. Гибридизацийн онол. Гибридизацийн төрлүүд. Жишээ.

22. Ковалентын холбооны туйлшрал. Диполь момент.

23. Бүх аргын давуу болон сул талууд.

24. Молекулын орбиталуудын арга. Үндсэн ойлголтууд.

26. Ионы холбоо нь ковалент туйлын холбоог хязгаарлах тохиолдол юм. Ионы бондын шинж чанарууд. Ионы холбоо бүхий нэгдлүүдийн талст торны үндсэн төрлүүд.

27. Металл холболт. Онцлог шинж чанарууд. Металл холболтын онцлогийг тайлбарлах туузан онолын элементүүд.

28. Молекул хоорондын харилцан үйлчлэл. Чиглэл, индукц, дисперсийн нөлөө.

29. Устөрөгчийн холбоо.

30. Кристал торны үндсэн төрлүүд. Төрөл бүрийн онцлог шинж чанарууд.

31. Термохимийн хуулиуд. Хессийн хуулиудын үр дүн.

32. Системийн дотоод энергийн тухай ойлголт, энтальпи, энтропи

33. Гиббсийн энерги, түүний энтальпи ба энтропитэй хамаарал. Гиббсийн энергийн аяндаа үүсэх өөрчлөлт.

34. Химийн урвалын хурд. Нэг төрлийн ба гетероген урвалын массын үйл ажиллагааны хууль. Тогтвортой хурдны мөн чанар. Урвалын дараалал ба молекул.

35. Химийн урвалын хурдад нөлөөлөх хүчин зүйлс

36. Химийн урвалын хурдад температурын нөлөө. Вант Хоффын дүрэм. Идэвхжүүлэх энерги. Аррениусын тэгшитгэл.

37. Гетероген урвалын явцын онцлог. Тархалтын нөлөө ба материалын салангид байдлын зэрэг.

38. Химийн урвалын хурдад катализаторын үзүүлэх нөлөө. Катализаторын нөлөөллийн шалтгаанууд.

39. Урвалт процессууд. Химийн тэнцвэр. Тэнцвэрийн тогтмол.

41. Уусмалыг тодорхойлох. Уусмал үүсэх үеийн физик-химийн үйл явц. Уусах үед энтальпи ба энтропийн өөрчлөлт.

42. Уусмалын концентрацийг илэрхийлэх арга.

43. Раульын хууль

44. Осмос. Осмосын даралт. Вант Хоффын хууль.

45. Электролитийн уусмал. Хүчтэй ба сул электролитууд. Электролитийн диссоциацийн зэрэг. Изотоник коэффициент.

47. Электролитийн уусмал дахь урвал, тэдгээрийн чиглэл. Ионы тэнцвэрийн шилжилт.

48. Усны ионы бүтээгдэхүүн. Устөрөгчийн индекс нь уусмалын химийн шинж чанар юм.

49. Электролитийн уусмал дахь гетероген тэнцвэрт байдал. Уусах чадвартай бүтээгдэхүүн

50. Давсны гидролиз, түүний температур, шингэрүүлэлт, давсны шинж чанараас хамаарах байдал (ердийн гурван тохиолдол). Гидролизийн тогтмол. Металл зэврэлтийн процесс дахь практик ач холбогдол.

51. Металл уусмалын интерфейс дэх химийн тэнцвэрт байдал. Цахилгаан давхар давхарга. Боломжит үсрэлт. Устөрөгчийн лавлагаа электрод. Стандарт электродын потенциалын хүрээ.

52. Бодисын шинж чанар, уусмалын температур, концентрациас электродын потенциалын хамаарал. Нернстийн томъёо.

53. Галваник эсүүд. Электродууд дээрх процессууд. Галваник эсийн EMF.

56. Уусмал ба хайлмалын электролиз. Электродын үйл явцын дараалал. Хэт хүчдэл ба туйлшрал.

57. Хүчил ба шүлттэй металлын харилцан үйлчлэл.

58. Давсны уусмал дахь металлын зэврэлт.

59. Үйлдвэрлэлд электролизийн хэрэглээ.

61. Зэврэлттэй тэмцэх арга.

38. Химийн урвалын хурдад катализаторын үзүүлэх нөлөө. Катализаторын нөлөөллийн шалтгаанууд.

Урвалын үр дүнд хэрэглээгүй боловч түүний хурдад нөлөөлдөг бодисыг катализатор гэж нэрлэдэг. Урвалын хурдыг бууруулдаг катализаторыг дарангуйлагч гэж нэрлэдэг. Химийн урвалд катализаторын үзүүлэх нөлөөг нэрлэдэг катализ . Катализаторын мөн чанар нь катализатор байгаа тохиолдолд ерөнхий урвал явагдах зам өөрчлөгдөж, өөр өөр идэвхжүүлэх энерги бүхий бусад шилжилтийн төлөвүүд үүсдэг тул химийн урвалын хурд өөрчлөгддөг. Нэг төрлийн ба гетероген катализ байдаг. Гетероген катализын үед урвал нь катализаторын гадаргуу дээр явагддаг. Үүнээс үзэхэд катализаторын идэвхжил нь түүний гадаргуугийн хэмжээ, шинж чанараас хамаардаг. Том гадаргуутай байхын тулд катализатор нь сүвэрхэг бүтэцтэй эсвэл маш их хуваагдмал байдалд байх ёстой. Катализаторууд нь сонгомол чанараараа ялгагдана: тэдгээр нь процессыг сонгон үйлчилж, тодорхой чиглэлд чиглүүлдэг. Зэврэлтийг удаашруулахын тулд сөрөг катализаторыг ашигладаг.

39. Урвалт процессууд. Химийн тэнцвэр. Тэнцвэрийн тогтмол.

Зөвхөн нэг чиглэлд явж, анхны урвалжууд эцсийн бодис болж бүрэн хувирч дуусдаг урвалыг гэнэ. эргэлт буцалтгүй. 2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 . Буцах боломжтойЭнэ нь хоёр бие биендээ нэгэн зэрэг явагдах урвал юм эсрэг чиглэлүүд. 3H 2 + N 2 ⇆ 2NH 3

Урвалт урвалууд дуусдаггүй: урвалд орж буй бодисуудын аль нь ч бүрэн дуусдаггүй. Урвуу үйл явц: эхлээд эхний бодисыг холих үед урагшлах урвалын хурд өндөр, урвуу урвалын хурд тэг байна. Урвалын явцад эхлэлийн материалууд зарцуулагдаж, концентраци нь буурч, урвалын хурд буурдаг. Үүний зэрэгцээ урвалын бүтээгдэхүүн гарч ирдэг бөгөөд тэдгээрийн концентраци нэмэгдэж, үүний дагуу урвуу урвалын хурд нэмэгддэг. Урагш ба урвуу урвалын хурд тэнцүү бол химийн тэнцвэрт байдал үүснэ. Урагш ба урвуу урвал явагддаг тул үүнийг динамик тэнцвэр гэж нэрлэдэг боловч ижил хурдтай тул систем дэх өөрчлөлтүүд мэдэгдэхүйц биш юм. Химийн тэнцвэрийн тоон шинж чанар нь химийн тэнцвэрийн тогтмол гэж нэрлэгддэг утга юм. Тэнцвэрт байх үед шууд болон урвуу урвалын хурд тэнцүү байх ба тэнцвэрийн концентраци гэж нэрлэгддэг эхлэл бодис ба урвалын бүтээгдэхүүний тогтмол концентраци нь системд тогтдог. 2CO + O 2 = 2CO 2-ийн хувьд тэнцвэрийн тогтмолыг тэгшитгэлийг ашиглан тооцоолж болно: Тэнцвэрийн тогтмолын тоон утга нь эхний ойролцоолсноор өгөгдсөн урвалын гарцыг тодорхойлдог. Урвалын гарц гэдэг нь урвал дууссан бол олж авсан бодисын хэмжээг олж авах хэмжээтэй харьцуулсан харьцаа юм. K>>1 урвалын гарц өндөр, К<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. Тэнцвэрийн шилжилтэд янз бүрийн хүчин зүйлийн нөлөөлөл. Ле Шательегийн зарчим.

Хэрэв систем тэнцвэрт байдалд байгаа бол гадаад нөхцөл байдал тогтмол байх үед энэ нь хэвээр байх болно. Тэнцвэрт нөлөөлөх аливаа нөхцөлийг өөрчлөх үйл явцыг тэнцвэрт шилжих гэж нэрлэдэг.

Ле-ийн зарчим: Хэрэв систем дээр байгаа бол. олох. тэнцвэрт байдалд гадны нөлөө үзүүлэх, дараа нь өөрчлөлтийн систем. энэ нөлөөллийг нөхөх байдлаар.

Үр дагавар: 1) Температур нэмэгдэхэд. тэнцвэрийн шилжилт эндотермик урвалын талд.

2) Даралт нэмэгдэхийн хэрээр тэнцвэрт байдал өөрчлөгдөнө. бага эзэлхүүн рүү (эсвэл цөөн тооны мэнгэ)

3) Эхлэх бодисын аль нэгний концентраци нэмэгдэхэд тэнцвэр нь урвалын бүтээгдэхүүний концентрацийг нэмэгдүүлэх чиглэлд шилждэг ба эсрэгээр.

Яагаад катализаторууд химийн урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг вэ? Тэд "Ухаалаг хүн ууланд авирахгүй, ухаантай хүн уулыг тойрон алхдаг" гэсэн ардын мэргэн ухааныг бүрэн дагаж мөрддөг нь харагдаж байна. Бодис харилцан үйлчилж эхлэхийн тулд тэдгээрийн хэсгүүдэд (молекулууд, атомууд, ионууд) идэвхжүүлэх энерги гэж нэрлэгддэг тодорхой энерги өгөх шаардлагатай (Зураг 13, а). Катализаторууд энэ энергийг урвалд орж буй бодисуудын аль нэгтэй нэгтгэж, "энергийн уулын" дагуу хөдөлгөж, бага энергитэй өөр бодистой уулздаг. Тиймээс катализаторын оролцоотойгоор химийн урвалууд илүү хурдан явагдахаас гадна бага температурт явагддаг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн процессын зардлыг бууруулдаг.

Цагаан будаа. 13.
Уламжлалт (a) ба сонгомол (b) катализаторыг ашиглан каталитик урвалын энергийн диаграмм

Зөвхөн биш. Катализаторын хэрэглээ нь ижил бодисууд өөр өөр урвалд ордог, өөрөөр хэлбэл өөр өөр бүтээгдэхүүн үүсэхэд хүргэдэг (Зураг 13, b). Жишээлбэл, аммиак нь хүчилтөрөгчөөр азот, ус руу исэлддэг бөгөөд катализаторын оролцоотойгоор - азотын исэл (II) ба ус (урвалын тэгшитгэлийг бичиж, исэлдэлт ба бууралтын процессыг авч үзье).

Химийн урвалын хурд буюу түүний явагдах замыг өөрчлөх үйл явцыг катализ гэж нэрлэдэг. Урвалын нэгэн адил катализ нь нэгэн төрлийн ба гетероген төрлүүд байдаг. Фермент хэрэглэх үед катализыг ферментийн гэж нэрлэдэг. Энэ төрлийн катализ нь эрт дээр үеэс хүмүүст мэдэгдэж байсан. Органик бодисын ферментийн задралын ачаар хүн талх, шар айраг исгэж, дарс, бяслаг хийж сурсан (Зураг 14).

Цагаан будаа. 14.
Эрт дээр үеэс хүн талх, шар айраг исгэх, дарс хийх, бяслаг хийхэд тохиолддог катализыг ашиглаж ирсэн.

Өдөр тутмын амьдралд хамгийн алдартай ферментүүд бол угаалгын нунтагт байдаг ферментүүд юм. Тэд угаалгын явцад толбо болон тааламжгүй үнэрийг арилгах боломжийг танд олгоно.

Химийн туршилтыг ашиглан катализаторыг нарийвчлан авч үзье.

Устөрөгчийн хэт исэл (өдөр тутмын амьдралд үүнийг ихэвчлэн устөрөгчийн хэт исэл гэж нэрлэдэг) нь гэрийн эмийн санд зайлшгүй шаардлагатай эм юм (Зураг 15).

Цагаан будаа. 15.
Устөрөгчийн хэт ислийн уусмал

Хадгалах явцад задардаг тул хүчинтэй байх хугацааг энэ эмийн сав баглаа боодол дээр заасан байх ёстой.

Гэсэн хэдий ч хэвийн нөхцөлд энэ үйл явц маш удаан явагддаг тул хүчилтөрөгч ялгарахыг анзаардаггүй бөгөөд устөрөгчийн хэт исэл удаан хугацаанд хадгалагдсан савыг онгойлгосноор л түүнээс бага зэрэг хий ялгарч байгааг анзаарч болно. Энэ үйл явцыг хэрхэн хурдасгах вэ? Лабораторийн туршилт хийцгээе.

Лабораторийн туршилт No9 Устөрөгчийн хэт ислийг манганы (IV) ислийг ашиглан задлах

Лабораторийн туршилт №10
Хүнсний бүтээгдэхүүн дэх каталазыг илрүүлэх

Катализатор нь үйлдвэрлэлийн процессыг хэмнэлттэй болгохоос гадна байгаль орчныг хамгаалахад чухал хувь нэмэр оруулдаг. Тиймээс орчин үеийн суудлын автомашинууд нь катализаторын төхөөрөмжөөр тоноглогдсон бөгөөд дотор нь керамик эсийн катализаторын зөөгч (цагаан алт, роди) байдаг. Тэдгээрээр дамжин өнгөрөхөд хортой бодисууд (нүүрстөрөгчийн исэл, азотын исэл, шатаагүй бензин) нүүрстөрөгчийн давхар исэл, азот, ус болж хувирдаг (Зураг 16).

Цагаан будаа. 16.
Яндангаас ялгарах азотын ислийг хоргүй азот болгон хувиргадаг автомашины катализатор.

Гэсэн хэдий ч химийн урвалын хувьд зөвхөн урвалыг хурдасгах катализатор төдийгүй түүнийг удаашруулж болох бодисууд чухал юм. Ийм бодисыг дарангуйлагч гэж нэрлэдэг. Хамгийн алдартай нь металл зэврэлтээс хамгаалах бодис юм.

Лабораторийн туршилт No11
Метенаминаар хүчлүүдийн металтай харилцан үйлчлэлийг дарангуйлдаг

Жирийн хүний ​​үгсийн санд химийн хичээлээс авсан үгс ихэвчлэн байдаг. Жишээлбэл, антиоксидант эсвэл антиоксидант. Ямар бодисыг антиоксидант гэж нэрлэдэг вэ? Хэрэв та цөцгийн тосыг удаан хугацаагаар хадгалвал өнгө, амт өөрчлөгдөж, эвгүй үнэртэй болдог - агаарт исэлддэг гэдгийг та анзаарсан байх. Хүнсний бүтээгдэхүүнийг муудахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд антиоксидантуудыг нэмдэг. Эдгээр нь хүний ​​​​эрүүл мэндийг сахихад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг, учир нь бие махбодид хүсээгүй исэлдэлтийн процессууд явагддаг бөгөөд үүний үр дүнд хүн өвдөж, ядарч, хурдан хөгширдөг. Хүний бие нь жишээлбэл, каротин (А аминдэм), Е витамин (Зураг 17) агуулсан хоол хүнс хэрэглэснээр антиоксидантыг хүлээн авдаг.

Цагаан будаа. 17.
Антиоксидантууд: a - β-каротин; б - витамин Е

Тиймээс химийн урвалын хурдыг катализатор ба дарангуйлагч, температурын өөрчлөлт, урвалд орж буй бодисын концентраци, даралт (нэг төрлийн хийн урвалын хувьд), урвалд орж буй бодисын холбоо барих талбай (гетероген процессын хувьд) ашиглан хянаж болно. Мэдээжийн хэрэг, химийн урвалын хурд нь урвалжуудын шинж чанараас хамаарна.

Шинэ үг, ойлголт

1. Катализатор.
2. Ферментүүд.
3. Катализ (нэг төрлийн, гетероген, ферментатив).
4. Дарангуйлагчид.
5. Антиоксидантууд.

Бие даасан ажилд зориулсан даалгавар

1. Катализатор гэж юу вэ? Тэд химийн урвалд ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ? Яагаад катализаторууд химийн урвалыг хурдасгадаг вэ?
2. Ферментийн катализ нь хүн төрөлхтний соёл иргэншлийн түүхэнд ямар үүрэг гүйцэтгэсэн бэ?
3. Орчин үеийн үйлдвэрлэлд катализаторын гүйцэтгэх үүргийн талаар илтгэл бэлтгэх.
4. Орчин үеийн үйлдвэрлэлд дарангуйлагчийн гүйцэтгэх үүргийн талаар илтгэл бэлтгэх.
5. Анагаах ухаан, хүнсний үйлдвэрт антиоксидантуудын гүйцэтгэх үүргийн талаар илтгэл бэлтгэх.