Reaksiya turlarining ko'plab tasniflari orasida, masalan, issiqlik effekti (ekzotermik va endotermik), moddalarning oksidlanish darajasining o'zgarishi (oksidlanish -qaytarilish), ular tarkibidagi komponentlar soni (parchalanish, birikmalar) va shunga o'xshash reaktsiyalar ikkita o'zaro yo'nalishda sodir bo'ladi, aks holda deyiladi teskari ... Qaytariladigan reaktsiyalarga muqobil reaktsiyalardir qaytarilmas, jarayonida yakuniy mahsulot hosil bo'ladi (cho'kma, gazsimon modda, suv). Bu reaktsiyalarga quyidagilar kiradi:
Tuz eritmalari o'rtasida almashinish reaktsiyalari, ular davomida erimaydigan cho'kma hosil bo'ladi - CaCO 3:
Ca (OH) 2 + K 2 CO 3 → CaCO 3↓ + 2KON (1)
yoki gazsimon modda - CO 2:
3 K 2 CO 3 + 2H 3 PO 4 → 2K 3 PO 4 + 3 CO 2+ 3H 2 O (2)
yoki past ajraladigan modda olinadi - H 2 O:
2NaOH + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2 H 2O(3)
Agar biz teskari reaktsiyani ko'rib chiqsak, u nafaqat oldinga yo'nalishda (chapdan o'ngga 1,2,3 reaktsiyalarda), balki teskari yo'nalishda ham davom etadi. Bunday reaktsiyaga misol sifatida gazsimon moddalardan - vodorod va azotdan ammiak sintezi:
3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (4)
Shunday qilib, Agar kimyoviy reaktsiya faqat oldinga (→) emas, balki teskari yo'nalishda ham davom etsa, qaytaruvchi deb ataladi. va (↔) belgisi bilan belgilanadi.
Bu turdagi reaktsiyaning asosiy xususiyati shundaki, reaksiya mahsulotlari boshlang'ich moddalardan hosil bo'ladi, lekin ayni paytda bir xil mahsulotlardan dastlabki reaktivlar hosil bo'ladi. Agar biz reaktsiyani (4) ko'rib chiqsak, u holda nisbiy vaqt birligida, ikkita mol ammiak hosil bo'lishi bilan, ularning uch mol vodorod va bir mol azot hosil bo'lishi bilan ajralib chiqadi. To'g'ridan -to'g'ri reaktsiya tezligini (4) V 1 belgisi bilan belgilaylik, shunda bu tezlikni ifodasi quyidagicha bo'ladi:
V 1 = kˑ [N 2] 3 ˑ, (5)
bu erda "k" qiymati berilgan reaktsiyaning tezlik konstantasi sifatida belgilanadi, [H 2] 3 qiymatlari va reaktsiya tenglamasidagi koeffitsientlarga mos keladigan kuchga ko'tarilgan boshlang'ich moddalar kontsentratsiyasiga mos keladi. Qaytarilish printsipiga muvofiq, reaktsiya tezligi quyidagicha ifodalanadi:
V 2 = kˑ 2 (6)
Vaqtning birinchi daqiqasida to'g'ridan -to'g'ri reaktsiya tezligi eng katta qiymatga ega bo'ladi. Ammo asta -sekin boshlang'ich reaktivlarning konsentratsiyasi pasayadi va reaktsiya tezligi sekinlashadi. Shu bilan birga, qayta aloqa tezligi osha boshlaydi. Oldinga va teskari reaktsiyalar tezligi bir xil bo'lganda (V 1 = V 2), muvozanat holati , bu erda ham boshlang'ich, ham hosil bo'lgan reaktivlarning konsentratsiyasida o'zgarish bo'lmaydi.
Shuni ta'kidlash kerakki, ba'zi qaytarilmas reaktsiyalarni tom ma'noda qabul qilmaslik kerak. Bu erda metallning kislota bilan, xususan, sink bilan xlorid kislotasi o'rtasidagi o'zaro ta'sirining eng tez -tez uchraydigan reaktsiyasi misoli keltirilgan:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (7)
Aslida, rux kislotada eriydi, tuz hosil qiladi: rux xlorid va vodorod gazi, lekin bir muncha vaqt o'tgach, eritmadagi tuz kontsentratsiyasi oshishi bilan to'g'ridan -to'g'ri reaktsiya tezligi sekinlashadi. Reaksiya deyarli to'xtaganda, eritmada sink xlorid bilan birga ma'lum miqdorda xlorid kislotasi bo'ladi, shuning uchun reaktsiya (7) quyidagi shaklda taqdim etilishi kerak:
2Zn + 2HCl = 2ZnNCl + H 2 (8)
Yoki Na 2 SO 4 va BaCl 2 eritmalarini birlashtirish natijasida olingan erimaydigan cho'kma hosil bo'lganda:
Na 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl (9)
cho'kindi tuz BaSO 4, oz bo'lsada, ionlarga ajraladi:
BaSO 4, Ba 2+ + SO 4 2- (10)
Shuning uchun qaytarilmas va qaytarilmas reaksiyalar tushunchasi nisbiydir. Ammo shunga qaramay, tabiatda ham, odamlarning amaliy faoliyatida ham bu reaktsiyalar katta ahamiyatga ega. Masalan, uglevodorodlar yoki alkogol kabi murakkab organik moddalarning yonish jarayonlari:
CH 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O (11)
2C 2 H 5 OH + 5O 2 = 4CO 2 + 6H 2 O (12)
mutlaqo qaytarib bo'lmaydigan jarayonlar. Agar (11) va (12) reaktsiyalar teskari bo'lsa, bu insoniyatning baxtli orzusi deb hisoblanar edi! Keyin yana CO 2 va H 2 O dan gaz va benzin va spirtni sintez qilish mumkin bo'lardi! Boshqa tomondan, teskari reaktsiyalar (4) yoki oltingugurt dioksidining oksidlanishi:
SO 2 + O 2 ↔ SO 3 (13)
ammiak tuzlari, azot kislotasi, sulfat kislota va boshqalarni, noorganik va organik birikmalar ishlab chiqarishda asosiylari hisoblanadi. Ammo bu reaktsiyalar teskari! Va oxirgi mahsulotlarni olish uchun: NH 3 yoki SO 3, reaktivlar kontsentratsiyasining o'zgarishi, bosimning o'zgarishi, haroratning ko'tarilishi yoki pasayishi kabi texnologik usullardan foydalanish kerak. Ammo bu keyingi mavzuning mavzusi bo'ladi: "Kimyoviy muvozanatning siljishi".
sayt, materialning to'liq yoki qisman nusxasi bilan, manba havolasi bo'lishi shart.
2 -video darslik: Kimyoviy muvozanatning o'zgarishi
Leksiya: Qaytariladigan va qaytarilmaydigan kimyoviy reaktsiyalar. Kimyoviy muvozanat. Har xil omillar ta'sirida kimyoviy muvozanatning siljishi
Qaytariladigan va qaytarilmaydigan kimyoviy reaktsiyalar
Oldingi darsda siz kimyoviy reaksiya tezligi nima ekanligini va unga qanday omillar ta'sir qilishini bilib oldingiz. Bu darsda biz bu reaktsiyalar qanday ketishini ko'rib chiqamiz. Bu reaksiyada ishtirok etuvchi boshlang'ich moddalar - reaktivlarning xatti -harakatiga bog'liq. Agar ular butunlay yakuniy moddalarga - mahsulotlarga aylantirilsa, u holda reaksiya qaytarilmaydi. Xo'sh, agar oxirgi mahsulotlar yana boshlang'ich materiallarga aylantirilsa, reaktsiya teskari bo'ladi. Buni hisobga olib, biz ta'riflarni shakllantiramiz:
Qaytariladigan reaktsiya- bu bir xil sharoitda oldinga va teskari yo'nalishda davom etadigan aniq reaktsiya.
Yodingizda bo'lsin, kimyo darslarida sizga karbonat kislota ishlab chiqarishga qaytariladigan reaktsiyaning misolini ko'rsatdilar:
CO 2 + H 2 O<->H 2 CO 3
Qaytarib bo'lmaydigan reaktsiya Bu ma'lum bir yo'nalishda ketadigan o'ziga xos kimyoviy reaktsiya.
Masalan, fosforning yonish reaktsiyasi: 4P + 5O 2 → 2P 2 O 5
Reaksiyaning qaytarilmasligining dalillaridan biri - cho'kma cho'kishi yoki gazning evolyutsiyasi.
Kimyoviy muvozanatOldinga va teskari reaktsiyalar tezligi teng bo'lganda, kimyoviy muvozanat.
Ya'ni, teskari reaktsiyalarda reagentlar va mahsulotlarning muvozanatli aralashmalari hosil bo'ladi. Keling, kimyoviy muvozanat qanday paydo bo'lishini misol bilan ko'rib chiqaylik. Vodorod yodid hosil bo'lish reaksiyasini olaylik:
H 2 (g) + I 2 (g)<->2HI (g)
Biz gazli vodorod va yod yoki tayyor yod aralashmasini qizdirishimiz mumkin, natijada ikkala holatda ham bir xil bo'ladi: H 2, I 2, HI uchta moddadan iborat muvozanatli aralashmaning hosil bo'lishi.
Reaksiyaning eng boshida, vodorod yodid hosil bo'lishidan oldin, tezlik bilan to'g'ridan -to'g'ri reaktsiya ( v NS). Biz buni kinetik tenglama orqali ifodalaymiz v pr = k 1, bu erda k 1 - to'g'ridan -to'g'ri reaktsiyaning tezlik konstantasi. HI mahsuloti asta -sekin shakllanadi, u xuddi shu sharoitda H 2 va I 2 ga parchalana boshlaydi. Bu jarayonning tenglamasi quyidagicha: v arr = k 2 2, bu erda v obr - teskari reaksiya tezligi, k 2 - teskari reaksiyaning tezlik konstantasi. HI nuqtasi moslashtirish uchun etarli v da v arr, kimyoviy muvozanat yuzaga keladi. Muvozanat holatidagi moddalar miqdori, bizda bu H 2, I 2 va HI, vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi, lekin tashqi ta'sir bo'lmasa. Yuqoridagilardan kelib chiqadiki, kimyoviy muvozanat dinamikdir. Bizning reaktsiyamizda vodorod yodidi hosil bo'ladi yoki iste'mol qilinadi.
Esda tutingki, reaktsiya shartlarini o'zgartirish muvozanatni to'g'ri yo'nalishda harakatlantiradi. Agar yod yoki vodorod kontsentratsiyasini ko'paytirsak, u holda v pr, o'ngga siljish bo'ladi, ko'proq vodorod yodidi hosil bo'ladi. Agar vodorod yodid konsentratsiyasini oshirsak, v arr, va o'zgarish chap tomonda bo'ladi. Biz ko'proq / kamroq reaktiv va mahsulot olishimiz mumkin.
Shunday qilib, kimyoviy muvozanat tashqi ta'sirlarga qarshilik ko'rsatadi. H 2 yoki I 2 qo'shilishi, oxir -oqibat, ularning iste'molini ko'payishiga va HI ning oshishiga olib keladi. Va teskari. Fanda bu jarayon deyiladi Le Chatelier printsipi... Unda shunday deyilgan:
Agar barqaror muvozanatda bo'lgan tizimga tashqi tomondan (harorat, bosim yoki konsentratsiyaning o'zgarishi) ta'sir ko'rsatsa, u holda bu ta'sirni susaytiradigan jarayon yo'nalishi o'zgaradi.
Esingizda bo'lsin, katalizator muvozanatni o'zgartira olmaydi. U faqat oldinga siljishi mumkin.
Har xil omillar ta'sirida kimyoviy muvozanatning siljishi
Konsentratsiyaning o'zgarishi ... Yuqorida biz bu omil muvozanatni oldinga yoki teskari tomonga qanday o'zgartirishini ko'rib chiqdik. Agar reaktiv moddalar konsentratsiyasi oshsa, muvozanat bu modda iste'mol qilinadigan tomonga siljiydi. Agar siz konsentratsiyani kamaytirsangiz, u bu modda hosil bo'lgan tomonga o'tadi. Esda tutingki, reaksiya teskari bo'ladi va reaktsiyaga kiruvchi moddalar biz ko'rib turgan reaktsiyaga qarab (o'ng yoki teskari) o'ng va chap tomondan bo'lishi mumkin.
Ta'sirt ... Uning o'sishi muvozanatning endotermik reaktsiyaga (- Q), ekzotermik reaktsiyaning (+ Q) pasayishiga olib keladi. Reaksiya tenglamalari to'g'ridan -to'g'ri reaktsiyaning issiqlik ta'sirini ko'rsatadi. Teskari reaktsiyaning issiqlik effekti unga qarama -qarshi. Bu qoida faqat termal effektli reaktsiyalar uchun javob beradi. Agar u yo'q bo'lsa, unda t muvozanatni o'zgartira olmaydi, lekin uning ko'payishi muvozanatning paydo bo'lish jarayonini tezlashtiradi.
Bosimning ta'siri ... Bu omil gazsimon moddalar ishtirokidagi reaksiyalarda ishlatilishi mumkin. Agar gaz mollari nolga teng bo'lsa, hech qanday o'zgarish bo'lmaydi. Bosim ko'tarilganda, muvozanat kichik hajmlarga o'tadi. Bosim pasayishi bilan muvozanat katta hajmlarga o'tadi. Hajmlar - biz reaktsiya tenglamasida gazsimon moddalar oldidagi koeffitsientlarga qaraymiz.
| | |
Qaytariladigan va qaytarilmaydigan kimyoviy reaktsiyalar. Kimyoviy muvozanat. Turli omillar ta'sirida muvozanat siljishi
Kimyoviy muvozanat
Bir yo'nalishda ketadigan kimyoviy reaktsiyalar deyiladi qaytarib bo'lmaydigan.
Kimyoviy jarayonlarning aksariyati teskari... Bu shuni anglatadiki, xuddi shu sharoitda ham to'g'ridan -to'g'ri, ham teskari reaktsiyalar sodir bo'ladi (ayniqsa, yopiq tizimlar haqida).
Masalan:
a) reaktsiya
$ CaCO_3 (→) ↖ (t) CaO + CO_2 $
ochiq tizimda qaytarilmas;
b) bir xil reaktsiya
$ CaCO_3⇄CaO + CO_2 $
yopiq tizimda qaytariladi.
Keling, teskari reaksiyalar paytida sodir bo'ladigan jarayonlarni batafsil ko'rib chiqaylik, masalan, shartli reaktsiya uchun:
Ommaviy ta'sir qonuniga asoslanib, to'g'ridan -to'g'ri reaktsiya tezligi
$ (υ) ↖ (→) = k_ (1) C_ (A) ^ (a) C_ (B) ^ (b) $
$ A $ va $ B $ moddalar kontsentratsiyasi vaqt o'tishi bilan kamayganligi sababli, to'g'ridan -to'g'ri reaktsiya tezligi ham pasayadi.
Reaksiya mahsulotlarining paydo bo'lishi teskari reaktsiya ehtimolini anglatadi va vaqt o'tishi bilan $ C $ va $ D $ moddalarining konsentratsiyasi oshadi, ya'ni teskari reaktsiya tezligi ham oshadi:
$ (υ) ↖ (→) = k_ (2) C_ (C) ^ (γ) C_ (D) ^ (δ) $
Ertami -kechmi, oldinga va teskari reaktsiyalar tezligi teng bo'lgan davlatga erishiladi
${υ}↖{→}={υ}↖{←}$
To'g'ridan -to'g'ri reaktsiya tezligi teskari reaktsiya tezligiga teng bo'lgan tizimning holati kimyoviy muvozanat deyiladi.
Bunday holda, reaktivlar va reaksiya mahsulotlarining konsentratsiyasi o'zgarishsiz qoladi. Ular chaqiriladi muvozanat kontsentratsiyasi... Ibratli darajada umuman hech narsa o'zgarmaydi. Lekin aslida ham to'g'ridan -to'g'ri, ham teskari jarayonlar davom etmoqda, lekin teng tezlikda. Shuning uchun tizimdagi bunday muvozanat deyiladi mobil va dinamik.
Muvozanat doimiyligi
Moddalarning muvozanat kontsentratsiyasini $ [A], [B], [C], [D] $ bilan belgilaylik.
Keyin $ (υ) ↖ (→) = (υ) ↖ (←), k_ (1) · [A] ^ (a) · [B] ^ (b) = k_ (2) · [C] ^ ( γ) · [D] ^ (δ) $, qaerdan
$ ([C] ^ (γ) · [D] ^ (δ)) / ([A] ^ (a) · [B] ^ (b)) = (k_1) / (k_2) = K_ (teng) $
bu erda $ γ, δ, a, b $ - teskari reaksiyadagi koeffitsientlarga teng ko'rsatkichlar; $ K_ (teng) $ - kimyoviy muvozanat konstantasi.
Olingan ifoda muvozanat holatini miqdoriy tavsiflaydi va muvozanat tizimlari uchun massa ta'sir qonunining matematik ifodasidir.
Ruxsat etilgan haroratda muvozanat konstantasi - bu qaytariladigan reaksiya uchun doimiy qiymat. U muvozanat holatida o'rnatiladigan reaktsiya mahsulotlarining konsentratsiyasi (hisoblagich) va boshlang'ich moddalar (denominator) o'rtasidagi nisbatni ko'rsatadi.
Muvozanat konstantalari ma'lum bir haroratda boshlang'ich materiallar va reaktsiya mahsulotlarining muvozanat kontsentratsiyasini aniqlash orqali eksperimental ma'lumotlardan hisoblanadi.
Muvozanat konstantasining qiymati reaksiya mahsulotlarining hosil bo'lishini, uning borishini to'liqligini tavsiflaydi. Agar siz $ K_ (teng) >> 1 $ olsangiz, bu $ [C] ^ (γ) · [D] ^ (δ) >> [A] ^ (a) · [B] ^ (b ) $, ya'ni reaktsiya mahsulotlarining kontsentratsiyasi boshlang'ich moddalar kontsentratsiyasidan ustun turadi va reaksiya mahsulotlarining rentabelligi yuqori bo'ladi.
$ K_ uchun (teng)
$ CH_3COOC_2H_5 + H_2O⇄CH_3COOH + C_2H_5OH $
muvozanat doimiyligi
$ K_ (teng) = () / () $
$ 20 ° C da $ 0,28 $ qiymatiga ega (ya'ni $ 1 $ dan kam). Bu shuni anglatadiki, efirning katta qismi gidrolizlanmagan.
Agar heterojen reaktsiyalar bo'lsa, muvozanat konstantasining ifodasi faqat gaz yoki suyuq fazada bo'lgan moddalarning kontsentratsiyasini o'z ichiga oladi. Masalan, reaktsiya uchun
muvozanat konstantasi quyidagicha ifodalanadi:
$ K_ (teng) = (^ 2) / () $
Muvozanat konstantasining qiymati reaksiyaga kirishayotgan moddalarning tabiatiga va haroratga bog'liq.
Sobit katalizatorning mavjudligiga bog'liq emas, chunki u to'g'ridan -to'g'ri va teskari reaktsiyalarning faollanish energiyasini bir xil miqdorda o'zgartiradi. Katalizator muvozanat konstantasining qiymatiga ta'sir qilmasdan faqat muvozanatning boshlanishini tezlashtirishi mumkin.
Turli omillar ta'sirida muvozanatning o'zgarishi
Muvozanat holati doimiy tashqi sharoitda o'zboshimchalik bilan uzoq vaqt saqlanadi: harorat, boshlang'ich moddalarning kontsentratsiyasi, bosim (agar gazlar reaksiyaga kirsa yoki hosil bo'lsa).
Bu shartlarni o'zgartirib, tizimni yangi shartlarga javob beradigan muvozanat holatidan boshqasiga o'tkazish mumkin. Bunday o'tish deyiladi siljish yoki muvozanatning o'zgarishi.
Azot va vodorodning ammiak hosil bo'lishi bilan o'zaro ta'siri reaktsiyasi misolida muvozanatni o'zgartirishning turli usullarini ko'rib chiqaylik.
$ N_2 + 3H_2⇄2HN_3 + Q $
$ K_ (teng) = (^ 2) / (^ 3) $
Moddalar kontsentratsiyasini o'zgartirish ta'siri
Azot $ N_2 $ va vodorod $ N_2 $ reaksiya aralashmasiga qo'shilsa, bu gazlarning konsentratsiyasi oshadi, ya'ni to'g'ridan -to'g'ri reaktsiya tezligi oshadi. Muvozanat o'ngga, reaktsiya mahsuloti tomon siljiydi, ya'ni. ammiak tomon $ NH_3 $.
Xuddi shunday xulosani muvozanat konstantasi ifodasini tahlil qilib ham chiqarish mumkin. Azot va vodorod kontsentratsiyasining ortishi bilan maxraj ortadi va $ K_ (teng) $ doimiy qiymat bo'lgani uchun hisoblagich ko'payishi kerak. Shunday qilib, reaktsiya aralashmasida $ NH_3 $ reaksiya mahsuloti miqdori ortadi.
$ NH_3 $ ammiak reaktsiyasi mahsuloti kontsentratsiyasining oshishi muvozanatning chapga, dastlabki moddalarning hosil bo'lishiga tomon siljishiga olib keladi. Bu xulosani shunga o'xshash mulohazalar asosida chiqarish mumkin.
Bosim o'zgarishining ta'siri
Bosimning o'zgarishi moddalarning kamida bittasi gaz holatida bo'lgan tizimlarga ta'sir qiladi. Bosim oshishi bilan gazlar miqdori kamayadi, ya'ni ularning konsentratsiyasi oshadi.
Aytaylik, yopiq tizimdagi bosim, masalan, $ 2 $ ga oshdi. Bu shuni anglatadiki, biz ko'rib chiqayotgan reaktsiyadagi barcha gazsimon moddalarning konsentratsiyasi ($ N_2, H_2, NH_3 $) $ 2 $ marta oshadi. Bu holda $ K_ (teng) $ ifodasidagi hisoblagich 4 barobar, maxraj $ 16 $ marta ko'payadi, ya'ni. muvozanat buziladi. Uni qayta tiklash uchun ammiak kontsentratsiyasi oshishi, azot va vodorod kontsentratsiyasi kamayishi kerak. Balans o'ng tomonga siljiydi. Bosimning o'zgarishi suyuqlik va qattiq moddalar hajmiga deyarli ta'sir qilmaydi, ya'ni. ularning kontsentratsiyasini o'zgartirmaydi. Shunday qilib, gazlar ishtirok etmaydigan reaktsiyalarning kimyoviy muvozanat holati bosimga bog'liq emas.
Harorat o'zgarishiga ta'siri
Harorat ko'tarilganda, siz bilganingizdek, barcha reaktsiyalar tezligi (ekzo- va endotermik) oshadi. Bundan tashqari, haroratning ko'tarilishi faollashuv energiyasi yuqori bo'lgan va shuning uchun endotermik reaktsiyalar tezligiga katta ta'sir ko'rsatadi.
Shunday qilib, teskari reaktsiya tezligi (bizning misolimizda, endotermik) oldinga siljish tezligiga qaraganda ko'proq oshadi. Energiya yutilishi bilan birga, muvozanat jarayonga o'tadi.
Balansning siljish yo'nalishini Le Chatelier printsipi (1884) yordamida bashorat qilish mumkin:
Agar tashqi tizim muvozanat holatida bo'lsa (konsentratsiya, bosim, harorat o'zgarishi), u holda muvozanat bu ta'sirni zaiflashtiradigan tomonga siljiydi.
Xulosa chiqaramiz:
- reaktiv moddalar kontsentratsiyasining oshishi bilan tizimning kimyoviy muvozanati reaktsiya mahsulotlarini hosil bo'lishiga tomon siljiydi;
- reaktsiya mahsulotlarining kontsentratsiyasi oshishi bilan tizimning kimyoviy muvozanati boshlang'ich moddalarni hosil qilish tomon siljiydi;
- ortib borayotgan bosim bilan tizimning kimyoviy muvozanati hosil bo'lgan gazsimon moddalar miqdori kamroq bo'lgan reaktsiyaga o'tadi;
- harorat ko'tarilganda tizimning kimyoviy muvozanati endotermik reaktsiya tomon siljiydi;
- haroratning pasayishi bilan - ekzotermik jarayonga.
Le Chatelier printsipi nafaqat kimyoviy reaktsiyalarga, balki boshqa ko'plab jarayonlarga ham tegishli: bug'lanish, kondensatsiya, erish, kristallanish va boshqalar. Eng muhim kimyoviy mahsulotlarni ishlab chiqarishda, Le Chatelier printsipi va ommaviy ta'sir qonunidan kelib chiqadigan hisob -kitoblar. kerakli moddaning maksimal rentabelligini ta'minlaydigan kimyoviy jarayonlarni o'tkazish uchun shunday sharoitlarni topishga imkon beradi.
Reaksiya turlarining ko'plab tasniflari orasida, masalan, issiqlik effekti (ekzotermik va endotermik), moddalarning oksidlanish darajasining o'zgarishi (oksidlanish -qaytarilish), ular tarkibidagi komponentlar soni (parchalanish, birikmalar) va shunga o'xshash reaktsiyalar ikkita o'zaro yo'nalishda sodir bo'ladi, aks holda deyiladi teskari ... Qaytariladigan reaktsiyalarga muqobil reaktsiyalardir qaytarilmas, jarayonida yakuniy mahsulot hosil bo'ladi (cho'kma, gazsimon modda, suv). Bu reaktsiyalarga quyidagilar kiradi:
Tuz eritmalari o'rtasida almashinish reaktsiyalari, ular davomida erimaydigan cho'kma hosil bo'ladi - CaCO 3:
Ca (OH) 2 + K 2 CO 3 → CaCO 3↓ + 2KON (1)
yoki gazsimon modda - CO 2:
3 K 2 CO 3 + 2H 3 PO 4 → 2K 3 PO 4 + 3 CO 2+ 3H 2 O (2)
yoki past ajraladigan modda olinadi - H 2 O:
2NaOH + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2 H 2O(3)
Agar biz teskari reaktsiyani ko'rib chiqsak, u nafaqat oldinga yo'nalishda (chapdan o'ngga 1,2,3 reaktsiyalarda), balki teskari yo'nalishda ham davom etadi. Bunday reaktsiyaga misol sifatida gazsimon moddalardan - vodorod va azotdan ammiak sintezi:
3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (4)
Shunday qilib, Agar kimyoviy reaktsiya faqat oldinga (→) emas, balki teskari yo'nalishda ham davom etsa, qaytaruvchi deb ataladi. va (↔) belgisi bilan belgilanadi.
Bu turdagi reaktsiyaning asosiy xususiyati shundaki, reaksiya mahsulotlari boshlang'ich moddalardan hosil bo'ladi, lekin ayni paytda bir xil mahsulotlardan dastlabki reaktivlar hosil bo'ladi. Agar biz reaktsiyani (4) ko'rib chiqsak, u holda nisbiy vaqt birligida, ikkita mol ammiak hosil bo'lishi bilan, ularning uch mol vodorod va bir mol azot hosil bo'lishi bilan ajralib chiqadi. To'g'ridan -to'g'ri reaktsiya tezligini (4) V 1 belgisi bilan belgilaylik, shunda bu tezlikni ifodasi quyidagicha bo'ladi:
V 1 = kˑ [N 2] 3 ˑ, (5)
bu erda "k" qiymati berilgan reaktsiyaning tezlik konstantasi sifatida belgilanadi, [H 2] 3 qiymatlari va reaktsiya tenglamasidagi koeffitsientlarga mos keladigan kuchga ko'tarilgan boshlang'ich moddalar kontsentratsiyasiga mos keladi. Qaytarilish printsipiga muvofiq, reaktsiya tezligi quyidagicha ifodalanadi:
V 2 = kˑ 2 (6)
Vaqtning birinchi daqiqasida to'g'ridan -to'g'ri reaktsiya tezligi eng katta qiymatga ega bo'ladi. Ammo asta -sekin boshlang'ich reaktivlarning konsentratsiyasi pasayadi va reaktsiya tezligi sekinlashadi. Shu bilan birga, qayta aloqa tezligi osha boshlaydi. Oldinga va teskari reaktsiyalar tezligi bir xil bo'lganda (V 1 = V 2), muvozanat holati , bu erda ham boshlang'ich, ham hosil bo'lgan reaktivlarning konsentratsiyasida o'zgarish bo'lmaydi.
Shuni ta'kidlash kerakki, ba'zi qaytarilmas reaktsiyalarni tom ma'noda qabul qilmaslik kerak. Bu erda metallning kislota bilan, xususan, sink bilan xlorid kislotasi o'rtasidagi o'zaro ta'sirining eng tez -tez uchraydigan reaktsiyasi misoli keltirilgan:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (7)
Aslida, rux kislotada eriydi, tuz hosil qiladi: rux xlorid va vodorod gazi, lekin bir muncha vaqt o'tgach, eritmadagi tuz kontsentratsiyasi oshishi bilan to'g'ridan -to'g'ri reaktsiya tezligi sekinlashadi. Reaksiya deyarli to'xtaganda, eritmada sink xlorid bilan birga ma'lum miqdorda xlorid kislotasi bo'ladi, shuning uchun reaktsiya (7) quyidagi shaklda taqdim etilishi kerak:
2Zn + 2HCl = 2ZnNCl + H 2 (8)
Yoki Na 2 SO 4 va BaCl 2 eritmalarini birlashtirish natijasida olingan erimaydigan cho'kma hosil bo'lganda:
Na 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2NaCl (9)
cho'kindi tuz BaSO 4, oz bo'lsada, ionlarga ajraladi:
BaSO 4, Ba 2+ + SO 4 2- (10)
Shuning uchun qaytarilmas va qaytarilmas reaksiyalar tushunchasi nisbiydir. Ammo shunga qaramay, tabiatda ham, odamlarning amaliy faoliyatida ham bu reaktsiyalar katta ahamiyatga ega. Masalan, uglevodorodlar yoki alkogol kabi murakkab organik moddalarning yonish jarayonlari:
CH 4 + O 2 = CO 2 + H 2 O (11)
2C 2 H 5 OH + 5O 2 = 4CO 2 + 6H 2 O (12)
mutlaqo qaytarib bo'lmaydigan jarayonlar. Agar (11) va (12) reaktsiyalar teskari bo'lsa, bu insoniyatning baxtli orzusi deb hisoblanar edi! Keyin yana CO 2 va H 2 O dan gaz va benzin va spirtni sintez qilish mumkin bo'lardi! Boshqa tomondan, teskari reaktsiyalar (4) yoki oltingugurt dioksidining oksidlanishi:
SO 2 + O 2 ↔ SO 3 (13)
ammiak tuzlari, azot kislotasi, sulfat kislota va boshqalarni, noorganik va organik birikmalar ishlab chiqarishda asosiylari hisoblanadi. Ammo bu reaktsiyalar teskari! Va oxirgi mahsulotlarni olish uchun: NH 3 yoki SO 3, reaktivlar kontsentratsiyasining o'zgarishi, bosimning o'zgarishi, haroratning ko'tarilishi yoki pasayishi kabi texnologik usullardan foydalanish kerak. Ammo bu keyingi mavzuning mavzusi bo'ladi: "Kimyoviy muvozanatning siljishi".
blog. sayt, materialni to'liq yoki qisman nusxalashda, manba havolasi bo'lishi shart.
Kimyoviy reaktsiyaning eng muhim xususiyatlaridan biri bu konversiya chuqurligi (darajasi) bo'lib, u boshlang'ich materiallarning reaktsiya mahsulotlariga qanchalik aylanganligini ko'rsatadi. Bu qanchalik katta bo'lsa, jarayon iqtisodiy jihatdan shunchalik yuqori bo'lishi mumkin. Konversiya tezligi, boshqa omillar qatorida, reaksiyaning qaytarilishiga bog'liq.
Qaytariladigan reaktsiyalar , Farqli qaytarib bo'lmaydigan, to'liq oqmasin: reaktivlarning hech biri to'liq iste'mol qilinmaydi. Shu bilan birga, reaktsiya mahsulotlari boshlang'ich materiallarning hosil bo'lishi bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Keling, ba'zi misollarni ko'rib chiqaylik:
1) yopiq idishga ma'lum bir haroratda gazli yod va vodorodning teng hajmlari kiritiladi. Agar bu moddalar molekulalarining to'qnashuvi kerakli yo'nalish va etarli energiya bilan sodir bo'lsa, kimyoviy birikmalar oraliq birikma hosil bo'lishi bilan o'zgartirilishi mumkin (faollashtirilgan kompleks, 1.3.1 -betga qarang). Bog'larning keyingi restrukturizatsiyasi oraliq birikmaning vodorod yodidining ikki molekulasiga parchalanishiga olib kelishi mumkin. Reaksiya tenglamasi:
H 2 + I 2 ® 2HI
Ammo vodorod yodid molekulalari ham vodorod, yod molekulalari bilan tasodifan to'qnashadi. HI molekulalari to'qnashganda, hech narsa oraliq birikma hosil bo'lishiga to'sqinlik qilmaydi, keyinchalik u yod va vodorodga parchalanadi. Bu jarayon quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
2HI ® H 2 + I 2
Shunday qilib, bu tizimda bir vaqtning o'zida ikkita reaktsiya sodir bo'ladi - vodorod yodidining hosil bo'lishi va uning parchalanishi. Ularni bitta umumiy tenglamada ifodalash mumkin
H 2 + I 2 "2HI
Jarayonning qaytarilishi "belgisi bilan ko'rsatiladi.
Bu holda vodorod yodidining hosil bo'lishiga qaratilgan reaktsiya to'g'ridan -to'g'ri, aksi esa teskari deyiladi.
2) agar siz bir mol kislorod bilan ikki mol oltingugurt dioksidini aralashtirsangiz, tizimda reaksiya uchun qulay sharoitlar yaratsangiz va bir muncha vaqt o'tgach, gaz aralashmasini tahlil qilsangiz, natijalar shuni ko'rsatadiki, SO 3 ham reaktsiya mahsuloti va boshlang'ich moddalar - SO 2 va O 2. Agar oltingugurt oksidi (+6) boshlang'ich materiali bilan bir xil sharoitda joylashtirilsa, uning bir qismi kislorod va oltingugurt oksidiga (+4) parchalanishini va har uchala miqdor o'rtasidagi yakuniy nisbatni topish mumkin bo'ladi. moddalar oltingugurt dioksidi va kislorod aralashmasidan boshlangan holatdagidek bo'ladi.
Shunday qilib, oltingugurt dioksidining kislorod bilan o'zaro ta'siri ham qaytariladigan kimyoviy reaktsiya misollaridan biridir va tenglama bilan ifodalanadi.
2SO 2 + O 2 "2SO 3
3) temirning xlorid kislotasi bilan o'zaro ta'siri quyidagi tenglama bo'yicha davom etadi:
Fe + 2HCL ® FeCL 2 + H 2
Agar etarli miqdorda xlorid kislotasi bo'lsa, reaktsiya qachon tugaydi
barcha temir tugadi. Bundan tashqari, agar siz bu reaktsiyani teskari yo'nalishda - temir xlorid eritmasidan vodorodni o'tkazishga harakat qilsangiz, metall temir va xlorid kislotasi ishlamaydi - bu reaktsiya teskari yo'nalishda keta olmaydi. Shunday qilib, temirning xlorid kislotasi bilan o'zaro ta'siri qaytarilmas reaktsiya hisoblanadi.
Shuni yodda tutish kerakki, nazariy nuqtai nazardan, har qanday qaytarilmaydigan jarayonni ma'lum sharoitlarda teskari tarzda davom ettirish mumkin. printsipial jihatdan, barcha reaktsiyalarni qaytariladigan deb hisoblash mumkin. Ammo ko'pincha reaktsiyalardan biri aniq ustunlik qiladi. Bu reaktsiya sohasidan o'zaro ta'sir mahsulotlarini olib tashlagan hollarda sodir bo'ladi: cho'kma hosil bo'ladi, gaz ajralib chiqadi va ion almashinadigan reaktsiyalar paytida deyarli ajralmaydigan mahsulotlar hosil bo'ladi; yoki boshlang'ich moddalarning oshib ketishi hisobiga qarama -qarshi jarayon amalda bostirilganda. Shunday qilib, teskari reaktsiya ehtimolini tabiiy yoki sun'iy ravishda istisno qilish jarayonni deyarli oxirigacha olib kelishi mumkin.
Natriy xloridning eritmadagi kumush nitrat bilan o'zaro ta'siri bunday reaktsiyalarga misol bo'la oladi
NaCL + AgNO 3 ® AgCl¯ + NaNO 3,
mis bromidi ammiak bilan
CuBr 2 + 4NH 3 ® Br 2,
xlorid kislotasini natriy gidroksidi eritmasi bilan neytrallash
HCl + NaOH ® NaCl + H 2 O.
Bularning barchasi faqat misollar amalda Qaytarib bo'lmaydigan jarayonlar, chunki kumush xlor ham bir oz eriydi va murakkab kation 2+ mutlaqo barqaror emas va suv juda oz darajada bo'lsada ajralib chiqadi.
