Химиялық катализ

Мысалы, азот (II) оксидінің тотығу реакциясы үшінші ретті реакция болады: 2NO+O2—2NO2

Нөлдік, бірінші, екінші, үшінші және одан да жоғарғы  ретті реакцияларға арналған концентрацияның  уақытқа байланысын көрсету үшін С = С₀ және t=0 шартындағы бұл реакциялардың дифференциалды түрдегі жылдамдығын интегралдау қажет.

Нөлдік  ретті реакция (135) теңдеуді интегралдасақ:

Сo-С=kt (135 а)

Бұдан әрекеттесетін  зат концентрациясы уақыт өткен  сайын түзу сызықты байланыс бойынша  кемитіні көрінеді. Мұндағы констан-та өлшемі жылдамдық өлшемімен бірдей. (135 а) теңдеуіне С= = С₀/2 мәнін қойып, жартылай әрекеттескен зат мөлшері арқылы, оған кеткен жартылай уақытты (1/₂ ) табады.

₁₂= (1356) (136) теңдеуді интегралдасақ:

1п (136 а)

Бұдан жылдамдық константасыныд уақытқа кері тәуелділікте, ал концентрацияға тәуелсіз екені көрінеді. (136 а) теңдеуге С=С₀/2 мәнін қойып, осы өзгеріске кеткен жартылай уақытты табатын теңдеуді аламыз:

= (136)

Бұдан жартылай түрленуге кеткен уақыттың реагент  концентра-циясынан тәуелсіздігі көрінеді. Әр түрлі ретті реакциялардың ки-нетикалық теңдеулері және олардың шешуі 5-таблицада көрсе-тілген.

Реакция ретін анықтау әдістері. Реакциялардың ретін анықтау үшін шешуі барынша жеңіл, қарапайым кинетикалық теңдеуді қолданады. Әрине, мұндай теңдеуді құрастыру мақсатымен іс жүзіндегі тәжірибелерді түрақты және айнымалы мәндегі концентрацияда алынған реагенттерді әрекеттестіреді. Мұндайда химиялык реакция теңдеуіндегі коэффициенттерді 1-ге тең етіп алған ьнғайлы. Қейде тек бірақ реагентті ғана бақылап өлшейді де басқа заттарға назар аудармайды, өйткені осы бакылаудағы заттың өзгерісі, басқалармен тікелей байланыста ғой. Сонымен аз мөлшерде

1235 -таблица

алынған концентрация бойынша осы реагенттің реакциядағы ретін анықтайды. Енді мұндай істі процеске қатынасы бар басқа реагент-терге қолданып, олардың да әркайсысының ретін табады. Сөйтіп табылған жеке реагенттердің ретін жинақтай отырып, жалпы ре-акция ретін анықтайды. Реакция ретін анықтауда барынша жиі кездесетін әдістерді қарастырайық.

1. Орынға  қою әдісі тәжірибе кезінде алған мәліметтерді пай-даланады. Ол үшін жылдамдықтың уақытқа байланысын өрнек-тейтін теңдеулерге алдын ала жүргізген тәжірибеден алған дерек-терді қойып, олардың қайсысына сәйкес екенін анықтайды. Егер осы теңдеулердің қайсысы реакция жылдамдығының константасы-на тура келсе, онда бұл реакция осы теңдеу өрнектейтін реттілікте болады.

2. Вант-Гофф әдісі (графикалық  әдіс). Бұл әдіс бойынша тәжі-рибе  кезінде алынған нақтылы деректерді логарифмдеп,(Ig=f(IgC) график тұрғызады. Егер  = k-С^п теңдеуді логарифмдесе: Ig=Igk+nIgC

Бұл теңдеудегі Ig -нің Ig С-ге тәуелділігі түзу сызықты болуы ке-рек, ал осы түзудің көлбеулігін керсететін тангенс бүрышы реак-ция ретін нұсқайды. Мүнда жылдамдык шамасын  = f(С) тәуелді-лігіне қатынасы бар кинетикалық қисықты графикалық жолмен дифференциалдап табады.

3. Оствальд әдісі өлшемді уақыт аралығында заттардьщ кон-центрациясы белгілі бір санға азайғанына негізделген. 5-таблица-ғы n-ретті реакцияға қатынасы бар теңдеу шешіміне сүйене оты-

124

рып, концентрация v рет азаятын уақыт үшій і (С— С₀) мәнін қойса; (140)

немесе оны логарифмдесе

Ig (140a) Ig қатысының графигін тұрғызса, онда көлбеулік бұрышынын, тангенсі (n— 1)-ге тең болатын түзу сызық шығады. Реакция ретін анықтау үшін әуелгі концентрациялары әртүрлі болатын тәжірибе жүргізіп, ондағы концентрациялар рет кеміген-ге сәйкес болатын уақытты табады. Тәжірибе кезінде алынған қисық сызықтардың біреуіндегі әр түрлі нүктелердің бірін реак-ция басталуына теңеп есептейді.

Бұл әдістің салдары ретінде  зат алмасуына, реакция жүруіне, заттардың ыдырауына арналған жартылай уақытты қарастыра-ды. Бұл уақыттар 5-таблицада әр реттілік үшін арнайы келтірілген. __І

Тағы рефераттар