Реакция реті: түсінігі, түрлері

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 17:50

Химиялық кинетикада маңызды міндеттердің бірі реакция ретін табу болып табылады. Бұл мән формальды болғанымен, кез келген реакция жылдамдығының концентрацияға эксперименттік тәуелділігін жақсы көрсетуге мүмкіндік береді. Әдетте, реакция жылдамдығын табу үшін бастапқы қосылыстардың концентрациясы олардың стехиометриялық коэффициенттеріне сәйкес дәрежеде алынады. Бірақ бұл өте қарапайым реакцияларға ғана қатысты.

Зат бойынша химиялық реакцияның жүру реті эмпирикалық жолмен алынған реакция жылдамдығын табу формуласына осы қосылыс концентрациясы енгізілген n дәрежесінің мәні болып табылады. Бірақ жалпы тәртіп заттар үшін барлық тапсырыстардың қосындысы болып табылады: n=n₁ + n₂. n₁ және n_{2 мәндері бір сатылы реакциялар теңдеуіндегі стехиометриялық коэффициенттерге сәйкес келеді. Шын мәнінде, олар оң немесе теріс, бүтін немесе бөлшек болуы мүмкін.}

Мысалы, жылдамдықты анықтау формуласына сәйкес келетін H₂+ Ι₂ ― > 2HΙ әрекеттесу теңдеуі үшін v=kC H_CI_{, заттардың реті n}H_{=1 жәнеn}I_{=1, жалпы реакция реті n=n}H_+nI_=1+1=2.

Нөл реті

Кейбір реакцияларда нөлдік реакция реті бар. Әдетте, оларға бастапқы қосылыстардың концентрациясы әсер етпейді. Бұл келесі жағдайларда орын алады:

• егер бастапқы зат айтарлықтай артық қабылданса;
• егер жылдамдық реакцияға, мысалы, фотосинтезге қатысатын молекулалардың белсендіру энергиясымен бақыланса.

Мысал ретінде этилсірке эфирінің сумен әрекеттесу реакциясын қарастырайық, яғни. оның сабындануы.

SΗ₃SOOS₂Η₅ + Η₂ O ―> С₃СООΗ + С₂Η_5ОΗ

Бастапқы заттардың өзара ерігіштігі өте аз болғандықтан, олардың көпшілігі әртүрлі фазаларда болады. Эфирді химиялық реакцияға жұмсағанда оның жаңа бөлігі эфир қабатынан дер кезінде түседі, яғни оның ерітіндідегі концентрациясы төмендемейді.

Бірінші ретті реакциялар

Заттардың бұл әрекеттесуін шартты түрде мына теңдеу арқылы жазуға болады: A―>B. Мысалы, диметил эфирінің ыдырауы:

СΗ₃OSΗ₃―>СΗ₄+Η_{2 +CO}

Ол үшін реакция жылдамдығы v=kC_{С2Н6О ретінде анықталады. Бұл жағдайда мәні бойынша реттілік пен жалпы тәртіп сәйкес келеді және бірге тең.}

Белгілі бір C концентрациясын анықтау уақыты (τ) бірінші ретті реакциялар үшін практикалық маңызды, егер бастапқыконцентрациясы C_o, сондай-ақ жартылай ыдырау периоды τ_{1/2, бұл бастапқы заттың жартысының реакцияға түсу уақыты болатын уақыт..}

Екінші ретті реакциялар

А + B ―> өнімдер түріндегі реакцияларды осындай өзара әрекеттесулерге жатқызуға болады. Мысал ретінде жоғарыда көрсетілген йод сутегін алу немесе этилацетатты сілтілі сабындау реакциясын келтіруге болады:

SΗ₃COOS₂H₅ + OH- ―> CH 3_{СОО- + С}2_H5_{ОΗ, v=kC}С4Н8О2 _SOH-_.

Сонымен қатар (k) түрдегі бөлек ыдырау реакциялары: 2A ―> өнім екінші ретті. Мысалдар мыналарды қамтиды:

• 2NOCl ―> 2NO + Cl₂, v=kC²_NOCl.
• 2O_{3 ―>} 3O₂, v=kC² _O3.
• 2NO₂ ―> 2NO + O2, v=kC²_NO2.

Кейінгі реакциялар

Үшінші және кейінгі реттердің реакциялары алдыңғы опцияларға қарағанда сирек кездеседі. Бұл үш немесе одан да көп бөлшектердің кеңістікте бір мезгілде кездесу ықтималдығының төмендігімен түсіндіріледі. Алайда олардың монооксидтерінен азот пен көмірқышқыл газының түзілуі осындай әрекеттесулердің мысалы бола алады:

• 2NΟ+Ο₂→ 2NΟ₂, v=kC² ЖОҚ_CO2.
• 2СО+О₂→ 2СО₂, v=kC² CO_CO2.

Осындай реакциялар үшін дереагенттер концентрациясының оның ағу уақытына тәуелділігі бар. Жартылай ыдырау периоды мен реакция жылдамдығының константаларын табуға арналған формулалар дәл осы реакциялардың ретіне тең n индексін енгізу арқылы біріктіріледі.

Реакцияның молекулалығы

Реакция ретін оның молекулалық қасиетімен шатастырмаңыз, ол химиялық түрлену актісін орындайтын молекулалар санымен дәл анықталады. Тәжірибе арқылы анықталатын тәртіптен айырмашылығы, химиялық реакцияның молекулалығы теориялық негізге ие. Оны анықтау үшін процестің мәнін, молекулалардың бір-бірімен нақты қалай әрекеттесетінін, қандай трансформация кезеңдері арқылы өтетінін түсіну керек.

Салыстырмалы сипаттамалар

Тапсырыс	Молекулярлық
Формальды мән	Физикалық мағынасы бар, әрекеттесетін молекулалардың санын көрсетеді
Әртүрлі сандық мәндерді қабылдай алады	Үш мәннің біреуін ғана қабылдайды: 1, 2, 3
Кез келген күрделілік пен көп сатылы реакцияларға қолданылады	Тек қарапайым бір сатылы реакцияларға қолданылады

Бір реакцияға реттілік пен молекулалық сәйкес келмейтін бірнеше себептер бар:

• егер реагенттердің біреуі жоғарыда айтылғандай көп мөлшерде қабылданса;
• көптеген гетерогенді реакциялар үшін олардың орындалу барысында тәртібі өзгеруі мүмкін, әсіресе олардың пайда болу шарттары өзгерсе;
• каталитикалық реакциялар көп сатылы механизмге ие, оның мәні әрқашан стехиометриялық теңдеуде көрсетілмейді;
• күрделі көп сатылы реакцияларда аралық заттардың біреуі ғана жалпы жылдамдыққа әсер ете алады, нәтижесінде ол бүкіл түрлендіру тәртібін анықтайды.

Мономолекулалық реакцияларға молекулалардың ыдырауы жатады:

I_{2 ―> 2I}

Бимолекулалық реакцияларда екі молекула соқтығысады. Сонымен қатар, бұл екі түрлі заттардың молекулалары болуы мүмкін және бірдей:

H₂+ Ι_{2 ―> 2HΙ}

Тримолекулалық реакциялар осындай реакциялар деп аталады, оларды жүзеге асыру үшін бастапқы заттардың үш молекуласы қажет:

2NΟ + H₂ ―> N₂Ο + H_2O

H₂ + O₂ ―> 2H_2O