Başlangıç ​​maddeleri, aktif kompleks, reaksiyon ürünleri. Çözümlerdeki reaksiyonlar

Glav 6

Kimyasal kinetik. Kimyasal denge.

6.1.Kimyasalkinetik.

Kimyasal kinetik- kimyasal süreçlerin hızlarını ve mekanizmalarını, ayrıca bunların çeşitli faktörlere bağımlılığını inceleyen bir kimya dalı.

Kimyasal reaksiyonların kinetiğinin incelenmesi, hem kimyasal süreçlerin mekanizmalarının belirlenmesine hem de kimyasal süreçlerin pratik uygulamalarında kontrol edilmesine olanak sağlar.

Herhangi bir kimyasal işlem, reaktiflerin reaksiyon ürünlerine dönüştürülmesidir:

reaktanlar → geçiş durumu → reaksiyon ürünleri.

Reaktifler (başlangıç ​​malzemeleri) – kimyasal etkileşim sürecine giren maddeler.

Reaksiyon ürünleri– kimyasal dönüşüm sürecinin sonunda oluşan maddeler. Tersinir işlemlerde, doğrudan reaksiyonun ürünleri, ters reaksiyonun reaktifleridir.

Geri dönüşü olmayan reaksiyonlar– Verilen koşullar altında neredeyse aynı yönde meydana gelen reaksiyonlar (→ işaretiyle gösterilir).

Örneğin:

CaCO3 → CaO + CO2

Tersinir reaksiyonlar– iki zıt yönde aynı anda meydana gelen reaksiyonlar (bir işaretle gösterilir).

Geçiş durumu (aktif kompleks) başlangıç ​​maddeleri (reaktifler) ile reaksiyon ürünleri arasında ara madde olan bir kimyasal sistemin durumudur. Bu durumda eski kimyasal bağlar kırılır ve yeni kimyasal bağlar oluşur. Aktive edilen kompleks daha sonra reaksiyon ürünlerine dönüştürülür.

Kimyasal reaksiyonların çoğu karmaşık adı verilen birkaç aşamadan oluşur. temel reaksiyonlar .

Temel reaksiyon– kimyasal bir bağın tek bir oluşumu veya kopması eylemi. Bir kimyasal reaksiyonu oluşturan temel reaksiyonların kümesi şunları belirler: Kimyasal reaksiyonun mekanizması.

Bir kimyasal reaksiyonun denklemi genellikle sistemin başlangıç ​​durumunu (başlangıç ​​maddeleri) ve son durumunu (reaksiyon ürünleri) gösterir. Aynı zamanda, bir kimyasal reaksiyonun gerçek mekanizması oldukça karmaşık olabilir ve bir takım temel reaksiyonları içerebilir. Karmaşık kimyasal reaksiyonlar şunları içerir: tersinir, paralel, sıralı Ve diğer çok adımlı reaksiyonlar (zincirleme reaksiyonlar , birleşik reaksiyonlar vesaire.).

Bir kimyasal reaksiyonun farklı aşamalarının oranları önemli ölçüde farklılık gösteriyorsa, karmaşık bir reaksiyonun bir bütün olarak hızı, en yavaş aşamanın hızına göre belirlenir. Bu aşamaya (temel reaksiyon) denir. sınırlayıcı aşama.

Reaksiyona giren maddelerin faz durumuna bağlı olarak iki tür kimyasal reaksiyon ayırt edilir: homojen Ve heterojen.

Faz fiziksel ve kimyasal özellikleri bakımından sistemin diğer kısımlarından farklı olan ve onlardan bir arayüzle ayrılan bir sistemin parçasıdır. Tek fazdan oluşan sistemlere denir homojen sistemler, çeşitli aşamalardan – heterojen. Homojen bir sistemin örneği, aynı gaz fazındaki maddelerin (azot, oksijen vb.) karışımı olan hava olabilir. Tebeşirin (katı) su (sıvı) içindeki süspansiyonu, iki fazdan oluşan heterojen bir sistemin bir örneğidir.

Buna göre etkileşen maddelerin aynı fazda olduğu reaksiyonlara denir. homojen reaksiyonlar. Bu tür reaksiyonlarda maddelerin etkileşimi, reaksiyon alanının tüm hacmi boyunca meydana gelir.

Heterojen reaksiyonlar ara yüzeyde meydana gelen reaksiyonları içerir. Heterojen bir reaksiyonun bir örneği, çinkonun (katı faz) bir hidroklorik asit çözeltisi (sıvı faz) ile reaksiyonudur. Heterojen bir sistemde, iki faz arasındaki arayüzde bir reaksiyon her zaman meydana gelir, çünkü yalnızca burada farklı fazlarda bulunan reaktanlar birbirleriyle çarpışabilir.

Kimyasal reaksiyonlar genellikle kendi özellikleriyle ayırt edilir. molekülerlik, onlar. Her temel etkileşim eylemine katılan moleküllerin sayısına göre . Bu temelde reaksiyonlar monomoleküler, bimoleküler ve trimoleküler olarak ayırt edilir.

Monomoleküler Temel etkinin bir molekülün kimyasal dönüşümü olduğu reaksiyonlara denir. , Örneğin:

Bimoleküler dikkate alınır İki molekül çarpıştığında temel etkinin meydana geldiği reaksiyonlar, örneğin:

İÇİNDE üç moleküllü Reaksiyonlarda, üç molekülün eşzamanlı çarpışması sırasında temel bir hareket meydana gelir, örneğin:

Üçten fazla molekülün aynı anda çarpışması neredeyse imkansızdır, bu nedenle pratikte daha büyük moleküllü reaksiyonlar meydana gelmez.

Kimyasal reaksiyonların oranları önemli ölçüde değişebilir. Alüminosilikatların dönüşümü olan kayaların aşınması gibi kimyasal reaksiyonlar, tüm jeolojik dönemler boyunca son derece yavaş gerçekleşebilir:

K 2 O Al 2 Ö 3 6SiO 2 + C02 + 2H 2 O → K 2 CO 3 + 4SiO 2 + Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O.

ortoklaz – feldspat, potas kuvars. kum kaolinit (kil)

Bazı reaksiyonlar neredeyse anında meydana gelir; örneğin kömür, kükürt ve güherçile karışımı olan kara barutun patlaması:

3C + S + 2KNO3 = N2 + 3CO2 + K2S.

Bir kimyasal reaksiyonun hızı, oluşma yoğunluğunun niceliksel bir ölçüsü olarak hizmet eder.

Genel olarak kimyasal reaksiyonun hızı altında Bir birim reaksiyon uzayında birim zaman başına meydana gelen temel reaksiyon eylemlerinin sayısını anlayın.

Homojen işlemler için reaksiyon alanı reaksiyon kabının hacmi olduğundan, o zaman

homojen reaksiyonlar içinİle Bir kimyasal reaksiyonun hızı, birim hacimde birim zamanda reaksiyona giren madde miktarı ile belirlenir.

Belirli bir hacimde bulunan madde miktarının maddenin konsantrasyonunu karakterize ettiği göz önüne alındığında, o zaman

reaksiyon hızı, maddelerden birinin birim zamandaki molar konsantrasyonundaki değişimi gösteren bir değerdir.

Sabit hacim ve sıcaklıkta reaktanlardan birinin konsantrasyonu İle 1 ila İle 2'den itibaren dönem için T 1 ila T 2'ye göre, tanıma uygun olarak, belirli bir süre için reaksiyon hızı (ortalama reaksiyon hızı) şuna eşittir:

Tipik olarak homojen reaksiyonlar için hız boyutu V[mol/l·s].

Heterojen reaksiyonlar için reaksiyon alanı olduğundan yüzey reaksiyonun meydana geldiği birim yüzey alanı ise, heterojen kimyasal reaksiyonlar için reaksiyon hızı, reaksiyonun meydana geldiği birim yüzey alanına karşılık gelir. Buna göre, heterojen bir reaksiyonun ortalama hızı şu şekildedir:

Nerede S– reaksiyonun meydana geldiği yüzey alanı.

Heterojen reaksiyonların hız boyutu [mol/l·s·m2]'dir.

Kimyasal reaksiyonun hızı bir dizi faktöre bağlıdır:

reaksiyona giren maddelerin doğası;

reaktanların konsantrasyonları;

basınç (gaz sistemleri için);

sistem sıcaklığı;

yüzey alanı (heterojen sistemler için);

sistemdeki bir katalizörün ve diğer faktörlerin varlığı.

Her kimyasal etkileşim parçacıkların çarpışmasının sonucu olduğundan, konsantrasyondaki bir artış (belirli bir hacimdeki parçacık sayısı), daha sık çarpışmalara ve bunun sonucunda da reaksiyon hızının artmasına neden olur. Kimyasal reaksiyon hızının reaktanların molar konsantrasyonlarına bağımlılığı, kimyasal kinetiğin temel yasası ile tanımlanır - kitlesel eylem kanunu 1865'te N.N. Beketov ve 1867'de K.M. Guldberg ve P. Waage tarafından formüle edildi.

Kitlesel eylem yasası okur: Sabit bir sıcaklıkta temel bir kimyasal reaksiyonun hızı, reaktanların molar konsantrasyonlarının çarpımı ile doğru orantılıdır. stokiyometrik katsayılarına eşit güçlerde.

Reaksiyon hızının her bir maddenin konsantrasyonuna bağımlılığını ifade eden denklem denir. reaksiyonun kinetik denklemi .

Kitlesel etki yasasının yalnızca en basit homojen reaksiyonlara tam olarak uygulanabileceğine dikkat edilmelidir. Bir reaksiyon birkaç aşamada meydana gelirse, yasa her aşama için geçerlidir ve Karmaşık bir kimyasal sürecin hızı, en yavaş reaksiyonun hızıyla belirlenir. sınırlayıcı aşama tüm süreç.

Genel olarak, eğer bir temel reaksiyon aynı anda meydana gelirse T maddenin molekülleri A Ve N maddenin molekülleri İÇİNDE:

MA + NİÇİNDE = İLE,

o zaman reaksiyon hızının denklemi şu şekildedir: (kinetik denklem)şu forma sahiptir:

Nerede k– orantılılık katsayısı olarak adlandırılan hız sabiti kimyasal reaksiyon; [ A A; [B] – maddenin molar konsantrasyonu B; M Ve N– reaksiyon denklemindeki stokiyometrik katsayılar.

anlamak reaksiyon hız sabitinin fiziksel anlamı reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonları üzerinde yazılan denklemlerin alınması gerekir [ A] = 1 mol/l ve [ İÇİNDE] = 1 mol/l (veya ürünlerini birliğe eşitleyin) ve sonra:

Buradan anlaşılıyor ki reaksiyon hızı sabiti k, reaktanların konsantrasyonlarının (veya kinetik denklemlerdeki ürünlerinin) birliğe eşit olduğu reaksiyon hızına sayısal olarak eşittir.

Reaksiyon hızı sabiti k reaktanların doğasına ve sıcaklığa bağlıdır, ancak reaktiflerin konsantrasyonuna bağlı değildir.

Heterojen reaksiyonlar için, katı fazın konsantrasyonu, kimyasal reaksiyon hızı ifadesine dahil edilmez.

Örneğin metan sentezi reaksiyonunda:

Gaz fazında bir reaksiyon meydana gelirse, gaz fazındaki basınçtaki bir değişiklik konsantrasyonda orantılı bir değişikliğe yol açtığından hızı sistemdeki basınçtaki değişiklikten önemli ölçüde etkilenir. Bu nedenle, basınçtaki bir artış konsantrasyonda orantılı bir artışa yol açar ve buna göre basınçtaki bir azalma, gaz halindeki reaktantın konsantrasyonunu azaltır.

Basınçtaki değişikliklerin sıvı ve katı maddelerin konsantrasyonu (maddenin yoğunlaşmış hali) üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur ve sıvı veya katı fazlarda meydana gelen reaksiyonların hızı üzerinde hiçbir etkisi yoktur.

Kimyasal reaksiyonlar, reaksiyona giren maddelerin parçacıklarının çarpışması nedeniyle gerçekleştirilir. Ancak reaktan parçacıkların her çarpışması etkili yani reaksiyon ürünlerinin oluşumuna yol açar. Yalnızca enerjisi artan parçacıklar - aktif parçacıklar , kimyasal reaksiyon gerçekleştirme yeteneğine sahiptirler. Sıcaklık arttıkça parçacıkların kinetik enerjisi artar ve aktif olanların sayısı artar, dolayısıyla kimyasal işlemlerin hızı artar.

Reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı belirlenir van't Hoff kuralı : Sıcaklıktaki her 10 0 C'lik artış için, kimyasal reaksiyonun hızı iki ila dört kat artar.

V 1 – sistemin başlangıç ​​sıcaklığındaki reaksiyon hızı T 1 , V 2 – sistemin son sıcaklığındaki reaksiyon hızı T 2 ,

γ – reaksiyonun sıcaklık katsayısı (van’t Hoff katsayısı), 2÷4’e eşit.

Sıcaklık katsayısı γ'nın değerinin bilinmesi, sıcaklığın artmasıyla reaksiyon hızındaki değişikliğin hesaplanmasını mümkün kılar. T 1 ila T 2. Bu durumda şu formülü kullanabilirsiniz:

Açıkçası, aritmetik ilerlemede sıcaklık arttıkça reaksiyon hızı üstel olarak artar. Reaksiyon sıcaklık katsayısı g'nin değeri ne kadar büyük olursa, sıcaklığın reaksiyon hızı üzerindeki etkisi o kadar büyük olur.

Van't Hoff kuralının yaklaşık olduğu ve yalnızca sıcaklıktaki küçük değişikliklerin reaksiyon hızı üzerindeki etkisinin yaklaşık bir değerlendirmesi için geçerli olduğu unutulmamalıdır.

Reaksiyonların gerçekleşmesi için gerekli olan enerji çeşitli etkilerle (ısı, ışık, elektrik akımı, lazer radyasyonu, plazma, radyoaktif radyasyon, yüksek basınç vb.) sağlanabilmektedir.

Reaksiyonlar ikiye ayrılabilir termal, fotokimyasal, elektrokimyasal, radyasyon-kimyasal vb. Tüm bu etkilerle, enerjiye eşit veya daha büyük aktif moleküllerin oranı belirli bir etkileşim için gereken minimum enerji E min.

Aktif moleküller çarpıştığında sözde aktif kompleks İçinde atomların yeniden dağılımı meydana gelir.

Reaksiyona giren maddelerin moleküllerinin ortalama enerjisini aktif kompleksin enerjisine yükseltmek için gereken enerjiye aktivasyon enerjisi Ea denir.

Aktivasyon enerjisi, reaktif moleküllerinin belirli bir durumun üstesinden gelmek için kazanması gereken belirli bir ek enerji olarak düşünülebilir. enerji bariyeri . Böylece, E a ra reaksiyona giren parçacıkların ortalama enerjisi arasındaki farkta e Aktive edilmiş kompleksin ref ve enerjisi e dk. Aktivasyon enerjisi reaktiflerin doğasına göre belirlenir. Anlam E bir 0 ila 400 kJ arasında değişir. Eğer değer E bir 150 kJ'yi aşarsa, bu tür reaksiyonlar pratikte standarda yakın sıcaklıklarda meydana gelmez.

Bir reaksiyon sırasında bir sistemin enerjisindeki değişim, aşağıdaki enerji diyagramı kullanılarak grafiksel olarak gösterilebilir (Şekil 6.1).

Pirinç. 6.1. Ekzotermik reaksiyonun enerji diyagramı:

E out, başlangıç ​​maddelerinin ortalama enerjisidir; Econd – reaksiyon ürünlerinin ortalama enerjisi; E min – aktifleştirilmiş kompleksin enerjisi; E hareket – aktivasyon enerjisi; ΔH р – kimyasal reaksiyonun termal etkisi

Enerji diyagramından reaksiyon ürünlerinin enerji değerleri ile başlangıç ​​maddelerinin enerjisi arasındaki farkın reaksiyonun termal etkisini temsil edeceği açıktır.

E devamı – E ref. = ΔН р.

Buna göre Arrhenius denklemi, Aktivasyon enerjisi değeri ne kadar yüksek olursa e hareket, kimyasal reaksiyonun hız sabiti ne kadar büyük olursa k sıcaklığa bağlıdır:

e- aktivasyon enerjisi (J/mol),

R - evrensel gaz sabiti,

T– K cinsinden sıcaklık,

A- Arrhenius sabiti,

e= 2,718 – doğal logaritmanın tabanı.

Katalizörler- Bunlar kimyasal reaksiyon hızını artıran maddelerdir. Kimyasal bir ara madde oluşturmak için reaktiflerle reaksiyona girerler ve reaksiyonun sonunda serbest bırakılırlar. Katalizörlerin kimyasal tepkimeler üzerindeki etkisine ne ad verilir? kataliz.

Örneğin, oda sıcaklığında alüminyum tozu ve kristal iyot karışımı, gözle görülür bir etkileşim belirtisi göstermez, ancak şiddetli bir reaksiyona neden olmak için bir damla su yeterlidir:

Ayırt etmek homojen kataliz (katalizör reaksiyona giren maddelerle, örneğin bir gaz karışımıyla homojen bir sistem oluşturur) ve heterojen kataliz (Katalizör ve reaktanlar farklı fazlardadır ve katalitik süreç faz arayüzünde meydana gelir).

Homojen kataliz mekanizmasını açıklamak için en yaygın kullanılan ara teori (Fransız araştırmacı Sabatier tarafından önerildi ve Rus bilim adamı N.D. Zelinsky'nin çalışmalarında geliştirildi). Bu teoriye göre yavaş bir süreç, örneğin reaksiyon:

bir katalizörün varlığında hızlı bir şekilde, ancak iki aşamada gerçekleşir. Prosesin ilk aşamasında, reaktiflerden birinin katalizörle bir ara bileşiği oluşturulur. A...kat.

İlk aşama:

A + kat = A.∙. kat.

İkinci aşamada, elde edilen bileşik başka bir reaktifle aktifleştirilmiş bir kompleks oluşturur. A.∙.kat.∙.B], nihai ürüne dönüşüyor AB katalizör rejenerasyonu ile kat.

İkinci aşama:

A.∙.kat + B = = AB + kat.

Katalizörün reaktiflerle ara etkileşimi, prosesi daha düşük enerji bariyeri ile karakterize edilen yeni bir yola yönlendirir. Böylece, Katalizörlerin etki mekanizması, ara bileşiklerin oluşumu nedeniyle reaksiyonun aktivasyon enerjisindeki azalma ile ilişkilidir.

Bir örnek yavaş bir reaksiyon olabilir:

2SO2 + O2 = 2SO3 yavaşça.

Sülfürik asit üretimine yönelik endüstriyel nitro yönteminde, reaksiyonu önemli ölçüde hızlandıran bir katalizör olarak nitrojen oksit (II) kullanılır:

Heterojen kataliz, petrol rafinasyon proseslerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Katalizörler platin, nikel, alüminyum oksit vb.'dir. Bitkisel yağın hidrojenasyonu bir nikel katalizörü (kieselguhr'da nikel) vb. üzerinde meydana gelir.

Heterojen katalizin bir örneği, temas yöntemiyle sülfürik asit üretiminde SO2'nin bir V205 katalizörü üzerinde S03'e oksidasyonudur.

Katalizörün etkinliğini artıran maddelere denir. destekleyiciler (veya aktivatörler). Aynı zamanda promotörlerin kendileri katalitik özelliklere sahip olmayabilir.

Katalitik zehirler - reaksiyon karışımındaki yabancı yabancı maddeler, katalizör aktivitesinin kısmen veya tamamen kaybolmasına yol açar. Dolayısıyla eser miktarda fosfor ve arsenik, SO2'nin SO3'e oksidasyon reaksiyonunda V2O5 katalizörünün hızlı bir aktivite kaybına neden olur.

Sülfürik asit, amonyak, nitrik asit, sentetik kauçuk, bir dizi polimer vb. üretimi gibi birçok önemli kimyasal üretim, katalizörlerin varlığında gerçekleştirilir.

Bitki ve hayvan organizmalarındaki biyokimyasal reaksiyonlar hızlanır biyokimyasal katalizörler – enzimler.

Keskin Reaksiyon ortamına özel maddeler eklenerek istenmeyen kimyasal proseslerin oluşumunu yavaşlatmak mümkündür. - inhibitörler. Örneğin, metallerin korozyona uğraması gibi istenmeyen süreçleri engellemek için çeşitli metal korozyon önleyiciler .

6.1.1. Teorik bilginin öz kontrolüne yönelik sorular

"Kimyasal kinetik" konulu

1. Kimyasal kinetik neyi inceliyor?

2. “Reaktifler” teriminden genel olarak ne anlaşılmaktadır?

3. "Reaksiyon ürünleri" teriminden genel olarak ne anlaşılmaktadır?

4. Kimyasal reaksiyonlarda tersinir süreçler nasıl tanımlanır?

5. "Aktif kompleks" teriminden genel olarak ne anlaşılmaktadır?

6. Temel reaksiyon nedir?

7. Hangi reaksiyonlar karmaşık kabul edilir?

8. Tepkilerin hangi aşamasına sınırlayıcı aşama denir?

9. “Faz” kavramını tanımlayın?

10. Hangi sistemler homojen kabul edilir?

11. Hangi sistemler heterojen kabul edilir?

12. Homojen sistemlere örnekler verin.

13. Heterojen sistemlere örnekler verin.

14. Bir reaksiyonun “molekülerliği” nedir?

15. "Kimyasal reaksiyonun hızı" terimiyle ne kastedilmektedir?

16. Hızlı ve yavaş tepkimelere örnekler verin.

17. "Homojen bir kimyasal reaksiyonun hızı" terimiyle ne kastedilmektedir?

18. "Heterojen bir kimyasal reaksiyonun hızı" terimiyle ne kastedilmektedir?

19. Kimyasal reaksiyonun hızı hangi faktörlere bağlıdır?

20. Kimyasal kinetiğin temel yasasını formüle edin.

21. Kimyasal reaksiyonların hız sabiti nedir?

22.Kimyasal reaksiyonların hız sabiti hangi faktörlere bağlıdır?

23. Kimyasal reaksiyonların kinetik denkleminde hangi maddelerin konsantrasyonları yer almaz?

24. Kimyasal reaksiyonun hızı basınca nasıl bağlıdır?

25. Kimyasal reaksiyonun hızı sıcaklığa nasıl bağlıdır?

26. “Van't Hoff Kuralı” nasıl formüle edilmiştir?

27. “Kimyasal reaksiyonun sıcaklık katsayısı” nedir?

28. “Aktivasyon enerjisi” kavramını tanımlayınız.

29. “Kimyasal reaksiyon için katalizör” kavramını tanımlayın?

30. Homojen kataliz nedir?

31. Heterojen kataliz nedir?

32. Homojen katalizde katalizörün etki mekanizması nasıl açıklanır?

33. Katalitik reaksiyonlara örnekler verin.

34. Enzimler nelerdir?

35. Destekleyiciler nelerdir?

6.1.2. Tipik problemlerin çözümüne örnekler

"Kimyasal kinetik" konulu

Örnek 1. Reaksiyon hızı, reaktanların temas yüzey alanına bağlıdır:

1) baryum klorür çözeltisi ile sülfürik asit,

2) hidrojenin klorda yanması,

3) potasyum hidroksit çözeltisi ile sülfürik asit,

4) demirin oksijende yanması.

Heterojen reaksiyonların hızı, reaksiyona giren maddelerin temas yüzey alanına bağlıdır. Yukarıdaki reaksiyonlar arasında heterojen bir reaksiyon, yani; farklı fazların varlığı ile karakterize edilen, demirin (katı faz) oksijende (gaz fazı) yanma reaksiyonudur.

Cevap. 3.

Örnek 2. Reaksiyon hızı nasıl değişecek?

2H 2(g) + Ö 2(G) = 2H 2 Ö (g)

Başlangıç ​​maddelerinin konsantrasyonu iki katına çıktığında?

Reaksiyon hızının reaktanların konsantrasyonuna bağımlılığını belirleyen reaksiyonun kinetik denklemini yazalım:

V 1 = k [N 2 ] 2 · [O 2 ].

Başlangıç ​​maddelerinin derişimleri iki katına çıkarılırsa kinetik denklem şu şekli alacaktır:

V 2 = k (2 [N 2 ]) 2 2 [O2] = 8 k [N 2 ] 2 · [O 2 ], yani.

Başlangıç ​​maddelerinin konsantrasyonu iki katına çıktığında bu reaksiyonun hızı 8 kat arttı.

Cevap. 8.

Örnek 3. CH 4 (G) + 2O 2 (G) = CO 2 (G) + 2H 2 O (G) sistemindeki toplam basınç 5 kat azalırsa reaksiyon hızı nasıl değişecek?

Reaksiyonun kinetik denklemine göre bu reaksiyonun hızı belirlenecektir:

V 1 = k[CH 4 ] · [O 2 ] 2 .

Basınç beş kat azaldığında, gaz halindeki her maddenin konsantrasyonu da beş kat azalacaktır. Bu koşullar altında reaksiyonun kinetik denklemi aşağıdaki gibi olacaktır:

reaksiyon hızının 125 kat azaldığı tespit edilebilir.

Cevap. 125.

Örnek 4. Sistemdeki sıcaklık 20°C'den 60°C'ye çıkarsa, reaksiyon sıcaklık katsayısı 3 olan bir reaksiyonun hızı nasıl değişecektir?

Çözüm. Van't Hoff kuralına göre

Sıcaklık 40 0 ​​C arttığında bu reaksiyonun hızı 81 kat arttı

Cevap. 81.

6.1.3. Bireysel çalışma için sorular ve alıştırmalar

Kimyasal reaksiyonların hızı

1. Reaksiyona giren maddelerin fiziksel durumuna bağlı olarak kimyasal reaksiyonlar şu şekilde ayrılır:

1) ekzotermik ve endotermik,

2) geri döndürülebilir ve geri döndürülemez,

3) katalitik ve katalitik olmayan,

4) homojen ve heterojen.

2. Homojen reaksiyonların verildiği geleneksel sayıların sayısını veya toplamını belirtin:

3. Homojen bir reaksiyonun hızını hesaplamak için kullanılabilecek ifadelerin verildiği geleneksel sayıların sayısını veya toplamını belirtin:

4. Homojen bir reaksiyonun hızının ölçüm birimi şu şekilde olabilir:

1) mol/l·s,

3) mol/l·,

4) l/mol·s.

5. Adil ifadelerin verildiği koşullu sayıların sayısını veya toplamını belirtiniz. Homojen bir reaksiyon sırasında

A + 2B® 2 C + D:

1) konsantrasyon A Ve İÇİNDE azalıyor

2) konsantrasyon İLE konsantrasyondan daha hızlı artar D,

4) konsantrasyon İÇİNDE konsantrasyondan daha hızlı azalır A,

8) reaksiyon hızı sabit kalır.

6. Reaksiyonda oluşan maddenin konsantrasyonunun zaman içindeki değişimini doğru şekilde yansıtan çizgide hangi sayı gösterilmektedir:

7. Tamamlanmaya doğru ilerleyen bir reaksiyonda başlangıç ​​maddesinin konsantrasyonunun zamanla değişmesi, Sağ eğriyi açıklar:

9. Tepkimelerin verildiği geleneksel sayıların sayısını veya toplamını belirtin; bağlı değil hangi maddeye göre hesaplanıyor?

10. Reaksiyon hızını etkileyen faktörlerin verildiği koşullu sayıların sayısını veya toplamını belirtin:

1) reaksiyona giren maddelerin doğası,

2) reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonu,

4) reaksiyon sisteminin sıcaklığı,

8) reaksiyon sisteminde bir katalizörün varlığı.

11. Kimyasal kinetiğin temel yasası, reaksiyon hızının aşağıdakilere bağımlılığını belirler:

1) reaksiyona giren maddelerin sıcaklıkları,

2) reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonları,

3) reaksiyona giren maddelerin doğası,

4) reaksiyon süresi.

12. Doğru ifadelerin verildiği koşullu sayıların sayısını veya toplamını belirtin. Kimyasal kinetik:

1) fizik bölümü,

2) kimyasal reaksiyonun hızını inceler,

4) Kitlesel eylem yasasını kullanır,

8) reaksiyon oranlarının oluşum koşullarına bağımlılığını inceler.

13. Ya.Kh. Van't Hoff:

1) kimya alanında ilk Nobel Ödülü sahibi,

2) reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığını inceledi,

4) reaksiyon hızının maddelerin konsantrasyonuna bağımlılığını inceledik,

8) kitle eylemi yasasını formüle etti.

14. Aynı koşullar altında reaksiyon daha hızlı ilerler:

1) Ca + H 2 O ®

3) Mg + H 2 O ®

4) Zn + H 2 O ®

15. Hidrojen oluşum hızı reaksiyonda en yüksektir:

1) Zn + HCl (%5'lik çözelti) ®

2) Zn + HCl (%10'luk çözelti) ®

3) Zn + HCl (%15'lik çözelti) ®

4) Zn + HCl (%30'luk çözelti) ®

16. Reaktifin konsantrasyonu etkisi yok Bu madde aşağıdaki durumlarda reaksiyona alınırsa reaksiyon hızı üzerinde değişiklik olur:

1) katı hal,

2) gaz hali,

3) çözünmüş durum.

17. A'nın başlangıç ​​konsantrasyonunun 0,8 mol/l olduğu ve 10 saniye sonra 0,6 mol/l olduğu biliniyorsa, A + B = C reaksiyonunun ortalama hızını (mol/l×s) hesaplayın.

1) 0,2, 2) 0,01, 3) 0,1, 4) 0,02.

18. Reaksiyonda A ve B maddelerinin derişimleri ne kadar mol/l azaldı? A + 2B® 3 C aynı zamanda konsantrasyonun da arttığı biliniyorsa İLE 4,5 mol/l arttı mı?

D İLE bir D İLE B

19. CO'nun başlangıç ​​konsantrasyonunun 0,60 mol/l olduğu ve 10 saniye sonra 0,15 mol/l olduğu biliniyorsa, 2CO + O2® 2CO2 (mol/l×s) reaksiyonunun ortalama hızını hesaplayın. . Bu süre zarfında CO2 konsantrasyonu kaç mol/l değişti?

3) 0,045; 0,045,

20. Sistemde meydana gelen reaksiyonun hızının 2-4 kat artması için sistemin kaç derece ısıtılması gerekir?

1) 150, 2) 10, 3) 200, 4) 50.

21. 20°C'deki reaksiyon hızı 0,2 mol/lxs'dir. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 3 ise, 60°C'deki (mol/l×s) reaksiyon hızını belirleyin.

1) 16,2, 2) 32,4, 3) 8,1, 4) 4,05.

22. Reaksiyon hızının sıcaklığa ampirik bağımlılığı Sağ denklemi yansıtır:

23. 20°C'deki reaksiyon hızı 0,08 mol/lxs'dir. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 2 ise, 0°C'deki reaksiyon hızını (mol/l×s) hesaplayın.

1) 0,16, 2) 0,04, 3) 0,02, 4) 0,002.

24. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 3 ise sıcaklık 40°C arttığında reaksiyon hızı kaç kat artar?

1) 64, 2) 243, 3) 81, 4) 27.

25. Reaksiyon hızının sıcaklık katsayısı 4 ise, reaksiyon hızını 64 kat artırmak için sıcaklık kaç derece artırılmalıdır?

1) 60, 2) 81, 3) 27, 4) 30.

26. Sıcaklık 50 o C arttığında reaksiyon hızının 32 kat arttığı biliniyorsa reaksiyon hızının sıcaklık katsayısını hesaplayınız.

1) 3, 2) 2, 3) 4, 4) 2,5.

27. Artan sıcaklıkla reaksiyon hızının artmasının nedeni aşağıdakilerin artmasıdır:

1) moleküllerin hareket hızı,

2) moleküller arasındaki çarpışmaların sayısı,

3) aktif moleküllerin oranı,

4) reaksiyon ürünlerinin moleküllerinin stabilitesi.

28. MnO2'nin katalizör olduğu reaksiyonların verildiği geleneksel sayıların sayısını veya toplamını belirtin:

1) 2KClO3® 2KCl + 3O2,

2) 2Al + 3I 2® 2AlI 3,

4) 2H202® 2H20+02,

8) 2SO2 + O2® 2SO3.

29. Doğru cevapların verildiği geleneksel sayıların sayısını veya toplamını belirtin. Endüstride katalitik reaksiyonlar kullanılarak aşağıdakiler elde edilir:

1) hidroklorik asit,

2) sülfürik asit,

4) amonyak,

8) nitrik asit.

30. Doğru cevapların verildiği geleneksel sayıların sayısını veya toplamını belirtin. Katalizör:

1) reaksiyona katılır,

2) yalnızca katı halde kullanılır,

4) reaksiyon sırasında tüketilmez,

8) bileşiminde mutlaka bir metal atomu bulunur.

31. Doğru cevapların verildiği geleneksel sayıların sayısını veya toplamını belirtin. Aşağıdakiler katalizör olarak kullanılır:

32. Katalizörün aktivitesini azaltan maddelere şunlar denir:

1) destekleyiciler,

2) rejeneratörler,

3) inhibitörler,

4) katalitik zehirler.

33. Katalitik değil reaksiyon:

1) (C6H1005) N + N H2O® N C6H12O6,

selüloz

2) 2SO2 + O2® 2SO3,

3) 3H2 + N2® 2NH3,

4) NH3 + HCl® NH4Cl.

34. Homojen kataliz denklemi hangi sayı altında verilmiştir:

35. Katalizörün etki mekanizması bu ifadeyi doğru bir şekilde yansıtmaktadır. Katalizör:

1) İlk parçacıkların kinetik enerjisini arttırmak, çarpışma sayısını arttırır,

2) Başlangıç ​​maddeleri ile kolayca nihai maddelere dönüştürülebilen ara bileşikler oluşturur,

3) Başlangıç ​​maddeleri ile etkileşime girmeden reaksiyonu yeni bir yola yönlendirir,

4) Başlangıç ​​parçacıklarının kinetik enerjisinin azalması çarpışma sayısını artırır.

36. Bir katalizörün katalitik reaksiyondaki rolü şudur:

1) katalizörün aktivitesini azaltır,

2) katalizörün aktivitesini arttırır,

3) reaksiyonu istenilen yöne yönlendirir,

4) Katalizörü katalitik zehirlerden korur.

37. Enzimler:

1) biyolojik katalizörler,

2) protein yapısına sahip,

4) eylemin özgüllüğünde farklılık göstermez,

8) canlı organizmalarda biyokimyasal süreçleri hızlandırır.

38. Reaksiyon heterojendir:

39. Doğru cevapların verildiği geleneksel sayıların sayısını veya toplamını belirtin. Kömürün yanma oranını artırmak için: C + O 2 ® CO 2, şunları yapmanız gerekir:

1) O2 konsantrasyonunu arttırın,

2) kömür konsantrasyonunu arttırmak,

4) kömürü öğütmek,

8) karbondioksit konsantrasyonunu arttırın.

40. Reaktan A reaksiyona alınırsa: Katı halde A t + X gas ®, reaksiyon hızı şunlardan etkilenir:

1) konsantrasyon A,

2) A ve X arasındaki temas yüzey alanı,

4) molar kütle A,

8) X maddesinin konsantrasyonu.

41. Heterojen bir reaksiyonun hızının boyutu:

1) mol/l, 2) mol/cm 3 ×s,

3) mol/l×sn 4) mol/cm 2 ×sn.

42. Doğru cevapların verildiği geleneksel sayıların sayısını veya toplamını belirtin. Akışkan yatak prensibi kullanılır:

1) reaktiflerin temas yüzeyini arttırmak,

2) piritleri ateşlerken,

4) Petrol ürünlerinin katalitik parçalanması sırasında,

8) Katalizör aktivitesini yeniden oluşturmak.

43. En az

1) Na + H2O ® 2) Ca + H2O ®

3) K + H 2 O ® 4) Mg + H 2 O ®

44. Grafik, hidrojen iyodür ayrışmasının katalitik olmayan ve katalitik reaksiyonunun enerji diyagramlarını göstermektedir. Aktivasyon enerjisindeki değişiklik enerji segmentini yansıtır:

1) B, 2) C, 3) D, 4) B-C.

45. En büyükŞema tarafından açıklanan reaksiyonun aktivasyon enerjisi vardır:

1) AgNO3 + KCl® AgCl + KNO3,

2) BaCl2 + K2SO4® BaSO4 + 2KCl,

3) 2Na + 2H20® 2NaOH + 2H2,

6.2. Kimyasal denge.

Pratik olarak geri dönüşü olmayan kimyasal reaksiyonlarla birlikte:

СaCl2 + 2AgNO3 = Ca(NO3)2 + 2AgCl↓, vb.

Kimyasal dönüşüm tamamlanmadığında çok sayıda süreç bilinmektedir, ancak stokiyometrik reaksiyon denkleminin hem sol hem de sağ tarafında yer alan tüm katılımcıların ve reaksiyonun ürünlerinin bir denge karışımı meydana gelir. Böylece standart koşullar altında sistem tersine çevrilebilir:

Genel olarak şu şekle sahip olan bir sistem örneğini kullanarak tersinir süreçlerin ortaya çıkma özelliklerini ele alalım:

Kütle etki kanununa göre ileri → ve geri ← reaksiyonlarının tek aşamada gerçekleşmesi şartıyla ileri reaksiyonun hız değerleri ( V doğrudan) ve ters ( V reaksiyonlar aşağıdaki kinetik denklemlerle açıklanmaktadır:

Nerede k dümdüz Ve k dizi - ileri ve geri reaksiyonların sırasıyla hız sabitleri.

Zamanın ilk anında (bkz. Şekil 6.2), başlangıç ​​maddelerinin [A] ve [B] konsantrasyonları ve dolayısıyla doğrudan reaksiyonun hızı maksimum bir değere sahiptir. Reaksiyon ürünlerinin [C] ve [D] konsantrasyonları ve başlangıç ​​anında ters reaksiyonun hızı sıfırdır. Reaksiyon sırasında başlangıç ​​maddelerinin konsantrasyonları azalır, bu da ileri reaksiyonun hızında bir azalmaya yol açar. Reaksiyon ürünlerinin konsantrasyonu ve dolayısıyla ters reaksiyonun hızı artar. Sonunda ileri ve geri reaksiyonların hızlarının eşitlendiği bir noktaya gelinir.

Sistemin içinde bulunduğu durum V dümdüz = V varış. isminde kimyasal denge. Bu denge dinamik , sistemde iki yönlü bir reaksiyon gerçekleştiğinden - doğrudan ( A Ve B– reaktifler, C Ve D– ürünler) ve tersi ( A Ve B– ürünler, C ve D– reaktifler) talimatları.

V varış.

Reaksiyon süresi

Pirinç. 6.2. İleri ve geri reaksiyon oranlarının bağımlılığı

meydana geldikleri andan itibaren.

Denge halindeki tersinir bir sistemde, süreçteki tüm katılımcıların konsantrasyonlarına denir. denge konsantrasyonları, çünkü bu durumda hem ileri hem de geri reaksiyonlar sürekli ve aynı hızda gerçekleşir.

Kimyasal dengenin niceliksel bir özelliği, uygun denklem kullanılarak türetilebilir. kinetik denklemler :

Sabit bir sıcaklıkta reaksiyon hız sabitleri sabit olduğundan oran da sabit olacaktır.

isminde kimyasal denge sabiti. İleri ve geri reaksiyonlar için kinetik denklemlerin sağ taraflarını eşitleyerek şunları elde edebiliriz:

Nerede Kr– reaksiyon katılımcılarının denge konsantrasyonları cinsinden ifade edilen kimyasal denge sabiti.

Kimyasal denge sabiti, reaksiyon ürünlerinin denge konsantrasyonlarının ürününün stokiyometrik katsayılarının güçleri cinsinden başlangıç ​​maddelerinin denge konsantrasyonlarının ürününe oranıdır.

Örneğin tersinir bir reaksiyon için

Denge sabitinin ifadesi şu şekildedir:

Kimyasal bir dönüşüm sürecine iki veya daha fazla faz dahilse, denge sabitinin ifadesi yalnızca reaktanların konsantrasyonlarında değişikliklerin meydana geldiği aşamaları dikkate almalıdır. Örneğin, sistemin denge sabiti ifadesinde

reaksiyondan önce ve sonra gaz halindeki maddelerin toplam mol sayısı sabit kalır ve sistemdeki basınç değişmez. Bu sistemdeki denge basınç değiştiğinde değişmez.

Sıcaklık değişimlerinin kimyasal dengenin değişmesine etkisi.

Her tersinir reaksiyonda yönlerden biri ekzotermik bir sürece, diğeri ise endotermik bir sürece karşılık gelir. Yani amonyak sentezi reaksiyonunda ileri reaksiyon ekzotermik, ters reaksiyon ise endotermiktir.

1) H2, N2 ve NH3 konsantrasyonları zamanla değişmez,

3) birim zamanda bozunan NH3 moleküllerinin sayısı, bu süre zarfında oluşan toplam H2 ve N2 moleküllerinin yarısına eşittir,

4) birim zamanda NH3'e dönüştürülen toplam H2 ve N2 molekülü sayısı, aynı anda oluşan NH3 moleküllerinin sayısına eşittir.

49. Doğru cevapların verildiği geleneksel sayıların sayısını veya toplamını belirtin. Sistemdeki kimyasal denge: 2SO 2 + O 2 2SO 3 ∆Н ˂0 aşağıdaki nedenlerle bozulacaktır:

1) sistemdeki basıncı azaltmak,

2) ısıtma,

4) oksijen konsantrasyonunda artış.

50. Doğru cevapların verildiği geleneksel sayıların sayısını veya toplamını belirtin. N 2 + 3H 2 2NH 3 ∆H ˂0 sistemindeki dengeyi sola kaydırmak için şunları yapmanız gerekir:

1) H2'yi sisteme dahil edin,

2) NH3'ü sistemden çıkarın,

4) kan basıncını arttırır,

8) sıcaklığı artırın.

51. 2SO 2 + O 2 2SO 3 ∆Н ˂0 reaksiyonunun dengesini sağa kaydırmak için gereklidir:

1) sistemi ısıtın,

2) O2'yi sisteme tanıtın,

4) SO3'ü sisteme dahil edin,

8) sistemdeki basıncı azaltın.

52. Le Chatelier kuralı (ilke) karşılık gelmiyor ifade:

1) sıcaklıktaki bir artış dengeyi endotermik bir reaksiyona doğru kaydırır;

2) sıcaklıktaki bir azalma dengeyi ekzotermik bir reaksiyona doğru kaydırır;

3) basınçtaki bir artış dengeyi hacimde bir artışa yol açan bir reaksiyona doğru kaydırır;

N 2 + O 2 ∆H ˂0,2H 2 O (buhar), 2NH 3 kat. 3H2 + N2. B,

2) k 1H = k 2 2 ,

67. Denge sabiti için ( K p) şunları etkiler:

1) basınç,

2) sıcaklık,

3) konsantrasyon,

4) katalizör.

">24. "> ">Tersinir ve tersinmez reaksiyonların işaretleri. Denge kriterleri. Denge sabiti. Le Chatelier ilkesi.

;color:#000000;background:#ffffff">1. Reaksiyon denir;renk:#000000;arka plan:#ffffff">geri döndürülebilir;color:#000000;background:#ffffff">, yönü reaksiyona katılan maddelerin konsantrasyonlarına bağlıysa. Örneğin N;dikey hizalama:alt;renk:#000000;arka plan:#ffffff">2;renk:#000000;arka plan:#ffffff"> + 3H;dikey hizalama:alt;renk:#000000;arka plan:#ffffff">2;renk:#000000;arka plan:#ffffff"> = 2NH;dikey hizalama:alt;renk:#000000;arka plan:#ffffff">3;color:#000000;background:#ffffff"> Gaz karışımındaki düşük amonyak konsantrasyonunda ve yüksek nitrojen ve hidrojen konsantrasyonunda amonyak oluşur; aksine, yüksek amonyak konsantrasyonunda ayrışır ve reaksiyon ilerler ters yönde. Tersinir reaksiyonun tamamlanması üzerine, yani kimyasal denge sağlandığında sistem hem başlangıç ​​malzemelerini hem de reaksiyon ürünlerini içerir.

;color:#000000;background:#ffffff">Geri döndürülemez reaksiyonlar;color:#000000;background:#ffffff"> alınan maddelerin tamamen belirli koşullar altında birbirleriyle reaksiyona girmeyen reaksiyon ürünlerine dönüştürüldüğü reaksiyonlar, örneğin;arka plan:#ffffff">, ;renk:#000000;arka plan:#ffffff">yanıyor;arka plan:#ffffff"> ;renk:#000000;arka plan:#ffffff">hidrokarbonlar;arka plan:#ffffff">, ;renk:#000000;arka plan:#ffffff">eğitim;color:#000000;background:#ffffff">düşük ayrışma;arka plan:#ffffff"> ;color:#000000;background:#ffffff">bileşikler, çökelme, gaz halindeki maddelerin oluşumu.

">Kimyasal denge"> ileri reaksiyon hızının olduğu sistemin durumudur (" xml:lang="en-US" lang="en-US">V;dikey hizalama:alt">1 ">) ters reaksiyonun hızına eşittir (" xml:lang="en-US" lang="en-US">V;dikey hizalama:alt">2 ">). Kimyasal dengede maddelerin konsantrasyonları değişmeden kalır. Kimyasal denge doğası gereği dinamiktir: doğrudan ve ters reaksiyonlar dengede durmaz.

">Kimyasal denge durumu, niceliksel olarak düz çizgi sabitlerinin oranı olan bir denge sabiti ile karakterize edilir (" xml:lang="en-US" lang="en-US">K;vertical-align:sub">1 ">) ve ters ( " xml:lang="en-US" lang="en-US">K;vertical-align:sub">2 ">) reaksiyonlar.

" xml:lang="en-US" lang="en-US">K = K;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">1/" xml:lang="en-US" lang="en-US">K;vertical-align:sub" xml:lang = "en-US" lang = "en-US">2" xml:lang="en-US" lang="en-US">= ([C];vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">c" xml:lang='en-US' lang='en-US'> [D];vertical-align:super" xml:lang = "en-US" lang = "en-US">d" xml:lang = "en-US" lang = "en-US">) / ([A];vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">a" xml:lang="en-US" lang="en-US"> [B];vertical-align:super" xml:lang = "en-US" lang = "en-US">b" xml:lang = "en-US" lang = "en-US">)

"> Denge sabiti, reaksiyona giren maddelerin sıcaklığına ve doğasına bağlıdır. Denge sabiti ne kadar büyük olursa, denge, doğrudan reaksiyon ürünlerinin oluşumuna doğru o kadar fazla kayar.

">Kimyasal dengede değişiklik.

">1. Reaktifin konsantrasyonundaki değişiklik.

1. ">Kaynak giriş-içeri kaydırmalarının sonu sağa doğru artırılıyor
2. ">Ürünlerin artması dengeyi sola kaydıracaktır

">2. Basınç (yalnızca gazlar için)

1. ">Basıncın artması. Dengeyi daha küçük hacim kaplayan maddelere doğru kaydırır.
2. ">Basıncın azaltılması dengeyi daha büyük hacim kaplayan maddelere doğru kaydırır

">3. Sıcaklık.

1. ">Ekzotermik p-th artışı için. T sola kayar
2. ">Endotermikler için T'deki artış sağa kayar.
3. ">Katalizörler kimyasal dengeyi etkilemez, yalnızca başlangıcını hızlandırır

">Le Chatelier ilkesi">Dinamik denge halindeki bir sisteme herhangi bir etki uygulandığında, çoğunlukla oluşan reaksiyon bu etkiyi önleyen reaksiyondur.

" xml:lang="en-US" lang="en-US">N2+O2↔NO+ ∆H

" xml:lang="en-US" lang="en-US">→ t◦→

" xml:lang='en-US' lang='en-US'>↓← ↓ t◦←

" xml:lang="en-US" lang="en-US"> ← p-

Katı başlangıç ​​malzemeleri birbirleriyle ve mekansal olarak ayrıldıklarında reaksiyona girebilir. Bu bakımdan geleneksel katı faz reaksiyonlarından farklı olarak başlangıç ​​malzemelerinin stokiyometrik miktarlarda kullanılmasına gerek yoktur. Nihai ürün, başlangıç ​​maddelerinin oranına bakılmaksızın stokiyometrik bir bileşime sahip olacaktır.
Katı başlangıç ​​malzemeleri ve reaksiyon ürünleri, heterojen kimyasal dengenin değişimini etkilemez.
Katı başlangıç ​​malzemeleri birbirleriyle ve mekansal olarak ayrıldıklarında reaksiyona girebilir. Bu bağlamda, örneğin. Nihai ürün, başlangıç ​​maddelerinin oranına bakılmaksızın stokiyometrik bir bileşime sahip olacaktır.
Katı başlangıç ​​malzemeleri arasındaki reaksiyonlar, katıların bir taşıma reaksiyonu yoluyla birbirine bağlanması nedeniyle hızlandırılabilir. Bu prensibin katılar arasındaki çok sayıda reaksiyona taşınacağı öngörülebilir. Aynı zamanda basit teorik kavramlara dayalı olarak uygun taşıma reaksiyonlarını seçmenin mümkün olması özellikle avantajlıdır.
Katı başlangıç ​​malzemesinin yüklü parçacıklarının granülometrik bileşimi ve işlemin hidrodinamik rejimi değişmez.
Kimyasal reaksiyona yalnızca AZ maddesiyle dolu adsorpsiyon merkezlerine giren katı başlangıç ​​maddesi AI molekülleri katılır.
Böylece, katı başlangıç ​​malzemelerinin sürekli tedarik edildiği eriyiğin bileşimi PiSy / p2sH oranıyla belirlenir ve farklı boyutlarda kireç ve karbon parçalarıyla farklı eriyik bileşimleri elde ederiz.
Sulu bir ekstrakt elde etmek için, 50 - 80 mg katı başlangıç ​​malzemesi, 3 ml su ile birkaç dakika kaynatılır ve çözelti buharlaştıkça damla damla ilave edilir. Nötr reaksiyona sahip sulu bir ekstrakt (nötr sulu ekstrakt), incelenen nesnenin sıvı olması durumunda yapılanla aynı şekilde soda ile uzaklaştırılması gereken karışan katyonlar içerebilir (bkz. sayfa. Bir alkalinin nötrleştirilmesinin bir sonucu olarak) (soda ile işlemden sonra) sıvıya dönüştürülerek çökeltinin ayrılmasıyla hazırlanan çözelti elde edilir.
Gümüş oksalatın bozunması için hız-zaman eğrileri. G110 S. noktalar ara vermeden yapılan deneylerin sonuçlarını gösterir, daireler ise 60 dakikalık aralarla yapılan deneyleri gösterir. (/ ve 30 dakika. (/ /. Bu tür deneyler aynı zamanda katı bir başlangıç ​​malzemesinin katı bir ürünle basit bir şekilde karıştırılmasının, ikincisinin otokatalitik etkisini tespit etmek için yeterli olmayabileceğini de gösterir.
Gaz halindeki başlangıç ​​maddelerinin aparatın altındaki deliklerden üflendiği ve içindeki katı başlangıç ​​maddelerinin her zaman askıda durumda kalarak kaynadığı kimyasal-teknolojik bir işlem. Bu durumda reaksiyonlar akışkan yatağın kendisinde meydana gelir.
Kimyager, gaz halindeki başlangıç ​​maddelerinin aparatın altındaki deliklerden üflendiği ve içindeki katı başlangıç ​​maddelerinin sürekli askıda kalarak kaynar gibi göründüğü teknolojik bir süreçtir. Bu durumda reaksiyonlar akışkan yatağın kendisinde meydana gelir.
Katıların termal ayrışma sürecinin tipik eğrileri a f (t. Açıklamalar metinde verilmiştir. Termal ayrışmanın seyrini açıklarken, reaksiyon hızı çoğunlukla katı fazın derecesi ile ifade edilen bileşimine bağlı hale getirilir. Şekil VIII'de katı başlangıç ​​maddesinin dönüşümü (ayrışması) a. Şekil 12, a'nın reaksiyon süresine en tipik bağımlılığını göstermektedir.
Tabloda Şekil 22, analiz edilecek katı başlangıç ​​materyalinden bir çözeltinin hazırlanmasından kaynaklanan, yukarıda açıklanan analitik fraksiyonlarda anyon bulma olasılığına ilişkin verileri özetlemektedir.

Amorf bir ürünün oluşumunun ve ardından kristalleşmesinin x-ışını ile kanıtlandığı Volmer teorisi açısından incelenen manganez oksalat dihidratın dehidrasyonunda, katı, amorf bir ürünün çekirdeklerinin büyümesi, Arayüzün özel katalitik özelliklerini kanıtlayan kristalli bir ürünün oluşumu: katı başlangıç ​​maddesi/katı ve radyografik olarak amorf durum. Bununla birlikte, amorf bir ürünün kristalizasyonu, kristalin hidratların ayrışması sırasında hızın buhar basıncına bağımlılığını açıklamak için önemli olabilir. Bu durumlarda, su moleküllerinin nüfuz etmesi zor olan amorf bir ürün tabakasının oluşması, reaksiyon hızının azalmasına neden olabilir.
Ft - aparata giren katı maddenin akışı, kg/saat; Fg (0) - aparata giren gaz halindeki maddenin akışı, kg/saat; Fg - kimyasal etkileşime giren gaz halindeki maddenin akışı, kg/saat; Fr, cihazın reaksiyon hacminde gaz fazının kapladığı hacimdir, m3; GT, aparatın reaksiyon hacmindeki katı başlangıç ​​malzemesinin ağırlığıdır, kg; GT, aparatın reaksiyon hacmindeki gaz halindeki başlangıç ​​maddesinin ağırlığıdır, kg; скв - aparatın reaksiyon hacmindeki gaz halindeki başlangıç ​​maddesinin eşdeğer konsantrasyonu, kg/m8; a, Ft madde akışından Fg akışına geçişin stokiyometrik katsayısıdır; &g, / sg - katı ve gaz halindeki faz boşaltma katsayıları, l / saat; K reaksiyon hızı sabitidir; F (n) - reaksiyonun sırasını yansıtan fonksiyon; X - çıkış koordinatı (sıcaklık); Ta, aparatın reaksiyon hacminin termal modelinin zaman sabitidir; K7, aparatın reaksiyon hacminin termal modelinin kazanç katsayısıdır.
5 1 g siklopentadienil manganez trikarbonil, 13 7 g fosfor triklorür, 4 25 g alüminyum klorür ve 15 ml izopentandan oluşan bir karışım, yoğun bir şekilde karıştırılarak ısıtıldı ve 3 saat boyunca 45 - 50°C sıcaklıkta tutuldu. Isıtmadan önce karışım, katı başlangıç ​​malzemelerinin sarı bir çözelti içindeki bir süspansiyonudur.
Numunede hangi iyonların eksik olduğunu belirlemek önemlidir. Ön testler) çoğunlukla katı başlangıç ​​malzemeleriyle gerçekleştirilir, çözeltiler buharlaştırılır.
Çoğu zaman, başlangıç ​​malzemesinin çözünme hızı o kadar önemsizdir ya da reaksiyon ürünü o kadar az çözünür ki, yeni faz orijinal fazın üzerinde yoğun bir şekilde biriktirilir ve sonuç olarak dış şekli orijinal maddenin şeklini takip eder. Katı bir başlangıç ​​malzemesinin ara yüzeyinde meydana gelen ve katı nihai ürünlerin üretilmesine yol açan bu tür dönüşümlere, kelimenin dar anlamıyla topokimyasal reaksiyonlar denir. Bir çözeltinin büyük kısmında meydana gelen reaksiyonların aksine, bu durumda reaksiyon ürünlerinin dağılım derecesi, başlangıç ​​maddelerinin dağılım derecesine benzer. Bu nedenle topokimyasal değerlendirme yöntemi özeldir ancak katalizörlerin tanımlanmasında, metallerin elektrolitik olarak ayrılmasında ve korozyon konularında uygulanabilir.
Eğer buhar basıncı katılar arasındaki reaksiyonları hızlandırıyorsa, kimyasal taşınma reaksiyonları için de aynısını beklemeliyiz. Katı başlangıç ​​maddeleri arasında etkileşim aracı olarak taşıma reaksiyonları hangi fırsatları sağlar?
Katı faz reaksiyonlarında dönüşüm yalnızca fazın büyük kısmında başlayabilir ve daha sonra yeni ve eski fazlar arasındaki arayüzde gelişebilir. Dönüşüm bölgesinin veya cephesinin katı başlangıç ​​malzemesi ile katı ürün arasındaki arayüz boyunca geçtiği bu tür reaksiyonlara topokimyasal denir. Bu tür reaksiyonların bir örneği, kristalin hidratların hava koşullarına maruz kalmasıdır. Faraday ayrıca iyi kesilmiş şeffaf Cu2SO4 - 5H2O kristallerinin kuru havada uzun süre su kaybetmediğini de fark etti. Yüzeylerine bir çizik uygulanırsa veya bir kırılma yapılırsa, kristalin hızlı dehidrasyonu hemen başlar ve bu her zaman hasarlı bölgeden yayılır.
Birçok anyonun fraksiyonel olarak tespit edilebilmesi, anyonların keşfinin katyonların keşfinden daha kolay bir iş olduğu anlamına gelmez. Bu ders kitabında incelenen sınırlı sayıdaki anyonlarla bile, eğer çalışma için başlangıç ​​materyali katı, suda çözünmeyen bir madde ise analiz büyük zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Böyle bir madde, işteki bir takım komplikasyonlarla ilişkili olan soda (soda ekstraktı) ile muamele edilmelidir.
Elektrolit çözeltileri arasındaki reaksiyonları yazarken, her seferinde şu veya bu reaksiyonun gerçek oluşumuna müdahale eden herhangi bir nedenin olup olmadığını hayal etmeniz gerekir. Örneğin, bir elektrolit çözeltisi katı maddelerle etkileşime girerse ve ürünlerden biri az çözünürse, katı başlangıç ​​maddesinin yüzeyinde ayrıca bir katı reaksiyon ürünü tabakasının oluşması nedeniyle reaksiyon hızlı bir şekilde durabilir. daha fazla ilerlemesini engellemektir. Bu nedenle, asitin mermer üzerindeki etkisi ile karbondioksit üretmek için sülfürik asit yerine hidroklorik asit kullanırlar, çünkü sülfürik asit durumunda mermer hızla bir alçı tabakası (CaSO4 - 2H2O) ile kaplanır ve reaksiyon pratikte meydana gelmez.
Bizmutu flor ile reaksiyona sokmak için akışkan yataklı bir reaktör kullanılır. Teknolojiden ödünç alınan akışkan yataklı sentez tekniği aşağıdaki avantajlara sahiptir: reaksiyon karışımında hızlı termal dengenin kurulması, katı reaksiyon ürünlerinin sinterlenmesinin olmaması, tüpün duvarları ile iyi ısı değişimi, geniş yüzey alanı katı başlangıç ​​malzemeleri ve dolayısıyla hızlı dönüşüm.
G - t sistemi için katı fazın öğütülmesiyle fazların temas yüzeyinde bir artış sağlanır. Gaz halindeki madde, ezilmiş başlangıç ​​malzemesi ile çeşitli yollarla temas ettirilir; örneğin, maddenin katı parçacıkları, reaktörün raflarına yerleştirilir ve gaz akışı, raflar üzerinde hareket eder. Diğer durumlarda, ince bölünmüş bir katı başlangıç ​​malzemesi, içi boş bir hacim içindeki gaz halindeki bir başlangıç ​​malzemesi akışına püskürtülür; Buhar kazanlarının fırınlarında toz haline getirilmiş yakıt bu şekilde yakılır.
Hızlı endüstriyel proseslerde, katı madde karışımlarındaki reaksiyonlar genellikle katı fazların doğrudan etkileşimi ile mümkün olandan binlerce kat daha yüksek hızlarda ilerler. Ortaya çıkan ürünün tabakasının kalınlığı, kapladığı tanenin tüm yüzeyi boyunca hemen hemen aynıdır. Bu, katı başlangıç ​​maddeleri arasında meydana gelen reaksiyonların aslında gaz veya sıvı fazların katılımıyla meydana gelmesiyle açıklanmaktadır.
Katı faz reaksiyonlarının kimyasının geliştirilmesinde, katı maddelerin bir sıvı veya gazın katılımı olmadan birbirleriyle reaksiyona girip giremeyeceği sorusu üzerine sıklıkla tartışmalar ortaya çıktı. Bu sorun artık tamamen katı faz reaksiyonlarının varlığı lehine çözülmüştür. Bununla birlikte, katı başlangıç ​​malzemeleriyle yapılan bir dizi dönüşümde, bir miktar sıvı veya gaz fazının yine de reaksiyon aracısı olarak katıldığının gösterilebilmesi ilginçtir. Ancak bu alanda genellemelerden kaçınılmalı; aksine, her bir durumda sistemin durumunun deneysel olarak incelenmesi gerekmektedir. Budnikov ve Ginstling bu tür araştırmaları özellikle ayrıntılı olarak yürüttüler.
Petrol ve gaz oluşumunun başlangıç ​​maddesi sorunu genel olarak çözülmüş sayılırsa, o zaman anahtar olan petrol ve gaz oluşum mekanizması sorunu hala ayrıntılı bir çözüme ihtiyaç duymaktadır. Organik maddenin, tortul kayaçların ve hidrokarbonların (HC) ortak bileşimi, biyosfer petrol ve gaz kaynağının lehine önemli bir argümandır. Katı bir başlangıç ​​malzemesinden sıvı ve gaz hidrokarbonların üretiminde termal enerjinin (ısıtma) rolü de açıktır. Bu koşullar, dünya çapında yaygınlaşan hidrokarbon üretim merkezleri hakkında bir konsept oluşturulmasını ve gaz ve petrol oluşumunun ana aşamaları hakkında fikir üretilmesini mümkün kıldı.

Gaz ve sıvı fazların katılımı olmadan meydana gelen reaksiyonların oranı o kadar düşüktür ki hızlı endüstriyel işlemlerde büyük pratik öneme sahip olamazlar. Ancak pratikte, katı karışımlarındaki reaksiyonlar genellikle katıların doğrudan etkileşimi ile mümkün olandan binlerce kat daha yüksek hızlarda ilerler. Ortaya çıkan ürünün tabakasının kalınlığı, kapladığı tanenin tüm yüzeyi boyunca hemen hemen aynıdır. Bu, katı başlangıç ​​maddeleri arasında meydana gelen reaksiyonların aslında gaz veya sıvı fazların katılımıyla meydana gelmesiyle açıklanmaktadır.
Gaz ve sıvı fazların katılımı olmadan meydana gelen bu tür reaksiyonların oranı o kadar düşüktür ki, özellikle tuz üretiminde gerçekleştirilen hızlı endüstriyel işlemlerde büyük pratik öneme sahip olamazlar. Uygulamada, katı karışımlarındaki reaksiyonlar genellikle katıların doğrudan etkileşimi ile mümkün olandan binlerce kat daha yüksek hızlarda meydana gelir. Ortaya çıkan ürünün tabakasının kalınlığı, kapladığı tanenin tüm yüzeyi boyunca hemen hemen aynıdır. Bu, katı başlangıç ​​maddeleri arasında meydana gelen reaksiyonların aslında gaz veya sıvı fazların katılımıyla meydana gelmesiyle açıklanmaktadır.
Gaz ve sıvı fazların katılımı olmadan meydana gelen reaksiyonların oranı o kadar düşüktür ki hızlı endüstriyel işlemlerde büyük pratik öneme sahip olamazlar. Ancak pratikte, katı karışımlarındaki reaksiyonlar genellikle binlerce kat daha yüksek hızlarda veya katıların doğrudan etkileşimi ile mümkün olabilecek hızlarda ilerler. Ortaya çıkan ürünün tabakasının kalınlığı, kapladığı tanenin tüm yüzeyi boyunca hemen hemen aynıdır. Bu, katı başlangıç ​​maddeleri arasında meydana gelen reaksiyonların aslında gaz veya sıvı fazların katılımıyla meydana gelmesiyle açıklanmaktadır.
Katıların gerilime göre daha güçlü olduğu bu sıkıştırma gerilimlerinin mikroskobik kristalleri yok etmek için gerekli büyüklüğe ulaşması pek olası değildir. Potasyum permanganatın ayrışma hızının yüzeyin boyutuna bağımlılığını incelemek için doğrudan deneyler, bu da ters orantılıdır. Bu, reaksiyonun gözlenen hızlanmasının nedeninin her zaman parçalanmanın kendisi olmadığını göstermektedir. Katıların reaksiyonlarının hızlanmasını dallanmış zincir reaksiyonlarının varlığıyla açıklamak da bazı zorluklarla karşılaşmaktadır. Katı fazdaki koşullar, heterojenliklerinden dolayı gaz veya sıvı fazdakilerden önemli ölçüde farklıdır. Bir zincir mekanizması mevcutsa, bu tür bir reaksiyon hala katı başlangıç ​​malzemesi ile reaksiyon ürünü arasındaki arayüzle sınırlıdır. Sonuç olarak, bir zincir mekanizmasının varlığında bile, ara yüzeyin özel özelliklerinin nedenleri hakkında soru ortaya çıkar: başlangıçtaki katı madde / katı ürün.

TANIM

Kimyasal reaksiyon bileşimlerinde ve (veya) yapılarında bir değişikliğin meydana geldiği maddelerin dönüşümleri denir.

Çoğu zaman, kimyasal reaksiyonlar, başlangıç ​​maddelerini (reaktifleri) nihai maddelere (ürünlere) dönüştürme süreci olarak anlaşılır.

Kimyasal reaksiyonlar, başlangıç ​​maddelerinin ve reaksiyon ürünlerinin formüllerini içeren kimyasal denklemler kullanılarak yazılır. Kütlenin korunumu kanununa göre bir kimyasal denklemin sol ve sağ taraflarındaki her bir elementin atom sayısı aynıdır. Tipik olarak başlangıç ​​maddelerinin formülleri denklemin sol tarafına, ürünlerin formülleri ise sağ tarafına yazılır. Denklemin sol ve sağ taraflarındaki her bir elementin atom sayısının eşitliği, madde formüllerinin önüne tamsayı stokiyometrik katsayıların yerleştirilmesiyle elde edilir.

Kimyasal denklemler reaksiyonun özellikleri hakkında ek bilgiler içerebilir: sıcaklık, basınç, radyasyon vb., bunlar eşittir işaretinin üstünde (veya "altında") karşılık gelen sembolle gösterilir.

Tüm kimyasal reaksiyonlar belirli özelliklere sahip çeşitli sınıflara ayrılabilir.

Kimyasal reaksiyonların başlangıç ​​ve sonuç maddelerinin sayı ve bileşimine göre sınıflandırılması

Bu sınıflandırmaya göre kimyasal reaksiyonlar bağlanma, ayrışma, ikame ve değişim reaksiyonlarına ayrılır.

Sonuç olarak bileşik reaksiyonlar iki veya daha fazla (karmaşık veya basit) maddeden yeni bir madde oluşur. Genel olarak böyle bir kimyasal reaksiyonun denklemi şöyle görünecektir:

Örneğin:

CaCO3 + C02 + H2O = Ca(HCO3)2

S03 + H20 = H2S04

2Mg + O2 = 2MgO.

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3

Bileşiğin reaksiyonları çoğu durumda ekzotermiktir, yani. ısının serbest bırakılmasına devam edin. Reaksiyona basit maddeler dahilse, bu tür reaksiyonlar çoğunlukla redoks reaksiyonlarıdır (ORR), yani. elementlerin oksidasyon durumlarındaki değişikliklerle ortaya çıkar. Bir bileşiğin karmaşık maddeler arasındaki reaksiyonunun ORR olarak sınıflandırılıp sınıflandırılmayacağını kesin olarak söylemek imkansızdır.

Bir karmaşık maddeden birkaç başka yeni maddenin (karmaşık veya basit) oluşmasıyla sonuçlanan reaksiyonlar şu şekilde sınıflandırılır: ayrışma reaksiyonları. Genel olarak, ayrışmanın kimyasal reaksiyonunun denklemi şöyle görünecektir:

Örneğin:

CaCO3 CaO + CO2 (1)

2H 2 Ö = 2H 2 + Ö 2 (2)

CuS04 × 5H20 = CuS04 + 5H20 (3)

Cu(OH)2 = CuO + H20 (4)

H 2 SiO 3 = SiO 2 + H 2 O (5)

2SO3 =2SO2 + Ö2 (6)

(NH4) 2Cr207 = Cr203 + N2 +4H20 (7)

Çoğu ayrışma reaksiyonu ısıtıldığında meydana gelir (1,4,5). Elektrik akımının etkisi altında olası ayrışma (2). Kristalin hidratların, asitlerin, bazların ve oksijen içeren asitlerin tuzlarının (1, 3, 4, 5, 7) ayrışması, elementlerin oksidasyon durumlarını değiştirmeden gerçekleşir, yani. bu reaksiyonlar ODD ile ilişkili değildir. ORR ayrışma reaksiyonları, daha yüksek oksidasyon durumlarındaki elementlerin oluşturduğu oksitlerin, asitlerin ve tuzların ayrışmasını içerir (6).

Ayrışma reaksiyonları organik kimyada da bulunur, ancak başka isimler altında çatlama (8), dehidrojenasyon (9):

C18H38 = C9H18 + C9H20 (8)

C 4 H 10 = C 4 H 6 + 2H 2 (9)

Şu tarihte: ikame reaksiyonları Basit bir madde karmaşık bir maddeyle etkileşime girerek yeni bir basit ve yeni bir karmaşık madde oluşturur. Genel olarak, bir kimyasal ikame reaksiyonunun denklemi şöyle görünecektir:

Örneğin:

2Al + Fe 2 Ö 3 = 2 Fe + Al 2 Ö 3 (1)

Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2 (2)

2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 (3)

2КlO3 + l2 = 2KlO3 + Cl2 (4)

CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + C02 (5)

Ca3 (PO 4) 2 + 3SiO 2 = 3СаSiO 3 + P 2 O 5 (6)

CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl (7)

Çoğu ikame reaksiyonu redokstur (1 – 4, 7). Oksidasyon durumlarında herhangi bir değişikliğin meydana gelmediği ayrışma reaksiyonlarının örnekleri azdır (5, 6).

Değişim reaksiyonları bileşen parçalarını değiştirdikleri karmaşık maddeler arasında meydana gelen reaksiyonlardır. Tipik olarak bu terim sulu çözeltideki iyonları içeren reaksiyonlar için kullanılır. Genel olarak, bir kimyasal değişim reaksiyonunun denklemi şöyle görünecektir:

AB + CD = AD + CB

Örneğin:

CuO + 2HCl = CuCl2 + H20 (1)

NaOH + HCl = NaCl + H20 (2)

NaHC03 + HCl = NaCl + H20 + C02 (3)

AgNO 3 + KBr = AgBr ↓ + KNO 3 (4)

CrCl3 + ZNaON = Cr(OH)3 ↓+ ZNaCl (5)

Değişim reaksiyonları redoks değildir. Bu değişim reaksiyonlarının özel bir durumu nötrleşme reaksiyonlarıdır (asitlerin alkalilerle reaksiyonu) (2). Değişim reaksiyonları, gaz halindeki bir madde (3), bir çökelti (4, 5) veya çoğunlukla su (1, 2) gibi zayıf ayrışan bir bileşik formundaki maddelerden en az birinin reaksiyon alanından uzaklaştırıldığı yönde ilerler. ).

Kimyasal reaksiyonların oksidasyon durumlarındaki değişikliklere göre sınıflandırılması

Reaktifleri ve reaksiyon ürünlerini oluşturan elementlerin oksidasyon durumlarındaki değişime bağlı olarak, tüm kimyasal reaksiyonlar redoks reaksiyonlarına (1, 2) ve oksidasyon durumunu değiştirmeden meydana gelenlere (3, 4) ayrılır.

2Mg + C02 = 2MgO + C(1)

Mg 0 – 2e = Mg 2+ (indirgeyici ajan)

C 4+ + 4e = C 0 (oksitleyici madde)

FeS 2 + 8HNO 3 (kons) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)

Fe 2+ -e = Fe 3+ (indirgeyici madde)

N 5+ +3e = N 2+ (oksitleyici madde)

AgNO3 +HCl = AgCl ↓ + HNO3 (3)

Ca(OH)2 + H2S04 = CaS04 ↓ + H20 (4)

Kimyasal reaksiyonların termal etkiye göre sınıflandırılması

Reaksiyon sırasında ısının (enerjinin) salınmasına veya emilmesine bağlı olarak, tüm kimyasal reaksiyonlar geleneksel olarak sırasıyla ekzotermik (1, 2) ve endotermik (3) olarak ayrılır. Bir reaksiyon sırasında açığa çıkan veya absorbe edilen ısı (enerji) miktarına reaksiyonun termal etkisi denir. Denklem salınan veya emilen ısı miktarını gösteriyorsa, bu tür denklemlere termokimyasal denir.

N2 + 3H2 = 2NH3 +46,2 kJ (1)

2Mg + O2 = 2MgO + 602,5 kJ (2)

N2 + Ö2 = 2NO – 90,4 kJ (3)

Reaksiyonun yönüne göre kimyasal reaksiyonların sınıflandırılması

Reaksiyonun yönüne bağlı olarak, geri dönüşümlü (ürünleri, başlangıç ​​maddelerini oluşturmak için elde edildikleri aynı koşullar altında birbirleriyle reaksiyona girebilen kimyasal prosesler) ve tersinmez (ürünleri farklı olan kimyasal prosesler) arasında bir ayrım yapılır. başlangıç ​​maddelerini oluşturmak için birbirleriyle reaksiyona girebilir).

Tersinir reaksiyonlar için denklem genel formda genellikle şu şekilde yazılır:

A + B ↔ AB

Örneğin:

CH3COOH + C2H5OH ↔ H3COOC2H5 + H2O

Geri dönüşü olmayan reaksiyonların örnekleri aşağıdaki reaksiyonları içerir:

2КlО 3 → 2Кl + ЗО 2

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO2 + 6H2 O

Bir reaksiyonun geri döndürülemezliğinin kanıtı, reaksiyon ürünleri olarak gaz halindeki bir maddenin, bir çökeltinin veya zayıf ayrışan bir bileşiğin (çoğunlukla su) salınması olabilir.

Katalizörün varlığına göre kimyasal reaksiyonların sınıflandırılması

Bu açıdan katalitik ve katalitik olmayan reaksiyonlar ayırt edilir.

Katalizör, kimyasal reaksiyonun ilerlemesini hızlandıran bir maddedir. Katalizörlerin katılımıyla meydana gelen reaksiyonlara katalitik denir. Bazı reaksiyonlar bir katalizörün varlığı olmadan hiçbir şekilde gerçekleşemez:

2H202 = 2H2O + O2 (MnO2 katalizörü)

Çoğunlukla reaksiyon ürünlerinden biri, bu reaksiyonu (otokatalitik reaksiyonlar) hızlandıran bir katalizör görevi görür:

MeO+ 2HF = MeF2 + H2O, burada Me bir metaldir.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

2. Başlangıç ​​malzemeleri ve deneysel yöntemler

2.1. Başlangıç ​​maddeleri ve analizleri

Fosfor, flor ve lityum, 100 °C'de kurutulmuş amonyum dihidrojen fosfat formunda ve 200 °C'de kurutulmuş lityum florür ve karbonat formunda eklenmiştir. Reaktif nikel oksit (gri, stokiyometrik olmayan), yeşil stokiyometrik NiO'ya dönüştürmek için 900 °C'de kalsine edildi. Reaktif kobalt oksit (+2) kalsine edilmemiş formda kullanıldı (X-ışını faz analiziyle bunun gerçekten Co3O4 değil, CoO olduğu doğrulandı). Geçiş metallerinin eklenmesi için diğer reaktifler de test edilmiştir: kobalt ve manganez karbonatlar, nikel asetatın yanı sıra sulu çözeltilerden çökeltilen manganez ve demir (+2) oksalatlar. Deneylerin bu bölümünü gerçekleştirmek için çözünebilir tuzlar aldık: demir sülfat (+2) ve manganez klorür (+2), bunları sıcak damıtılmış suda çözdük ve onlara sıcak bir amonyum oksalat çözeltisi ekledik. Soğutulduktan sonra çökeltiler bir Buchner hunisinden süzüldü, sülfat veya klorür iyonları çıkana kadar damıtılmış suyla yıkandı ve birkaç gün oda sıcaklığında kurutuldu.

Bu karbonatların, oksalatların ve asetatın ideal formüllere tam olarak karşılık gelip gelmediğine dair kesin bir bilgi yoktur: depolama sırasında su kaybı veya kazanımı, hidroliz ve oksidasyon mümkündür. Bu nedenle bunları analiz etmek gerekiyordu. Bunu yapmak için, başlangıç ​​maddelerinin her birinin üç paralel numunesi sabit ağırlığa kadar kalsine edildi ve oksitler halinde tartıldı. Kalsinasyon sıcaklığı, ağırlık formlarının stabilitesine ilişkin literatür verilerine dayanarak seçildi: Fe203, NiO - 900 ° C üretimi için, Co3O4 ve Mn203 - 750 ° C üretimi için.

2.2. Sentezlerin gerçekleştirilmesi

Lityum florür amonyum dihidrojen fosfatla ısıtıldığında hidrojen florür buharlaşabilir. Bu nedenle sentezin tek aşamada gerçekleştirilmesi pek mümkün değildir. Öncelikle LiMPO 4'ü almanız gerekir ve ancak suyun tamamen uzaklaştırılmasından sonra lityum florür eklenebilir.

Böylece iki aşama ayırt edilebilir.

(1) 2NH4H2PO4 + Li2C03 + 2MO®2 LiMPO4 + 2NH3 + CO2 + 2H2O.

Burada MO ya bir oksittir (NiO, CoO) ya da okside ayrışan bir bileşiktir.

(2) LiMPO 4 + LiF® Li 2 MPO 4 F

Tartılan miktardaki maddeler jasper havanda tamamen homojen oluncaya kadar karıştırılıp öğütüldükten sonra tabletler preslendi ve uçucu bileşenlerin çoğunun uzaklaştırılması için 2 saat boyunca 150-170 °C sıcaklıkta tutuldu (hemen daha yüksek sıcaklıklara ısıtılırsa, erime meydana gelir ve tabletin bütünlüğü bozulur). Daha sonra, neredeyse saf LiMPO 4 elde edilene kadar karışım periyodik olarak öğütülerek sıcaklık kademeli olarak artırıldı. Pişirmeler ya kül fırınında ya da inert atmosferde tüp fırınında gerçekleştirildi.

Silindirlerde inert gaz bulunmamasından dolayı, sulu bir amonyum klorür ve baryum nitrit çözeltisinin ısıtılmasıyla nitrojen elde etmek gerekliydi. Nitrojen üretmek için ana reaksiyonun gerçekleştiği şişe (ekzotermik reaksiyon, hafif ısıtma), amonyak ve nitrojen oksitin olası safsızlıklarını yakalamak için potasyum dikromatın sülfat çözeltisine sahip iki yıkayıcıya bağlandı ve ardından gözenekli bakır ile ısıtılmış bir tüp takip edildi. oksijeni ve nitrojen oksitlerini çıkarmak için granüller, ardından kaba kurutma için silika jel ile ve su buharının daha iyi yakalanması için konsantre sülfürik asitle iki yıkama. Bu rondelalar, nikel teknelerde sıkıştırılmış madde karışımlarını içeren bir tüpe bağlandı. İlk olarak, havayı uzaklaştırmak için tesisattan hacminin üç katı nitrojen geçirildi ve ancak bundan sonra ısıtma başladı. Pişirmenin tamamlanmasından sonra numuneler, havayla oksidasyonu önlemek için bir nitrojen akışında soğutuldu.

Ürünler X-ışını faz analizi ile kontrol edildi ve deneylerin ikinci aşamasına geçildi; bunun için elde edilen tabletler, hesaplanan miktarda lityum florür ile öğütüldü ve preslendikten sonra kül fırınında veya fırında pişirmeye devam edildi. daha önce tartışılan teknolojiyi kullanan boru şeklindeki bir fırında inert bir atmosfer. Fosfatın daha iyi bağlanmasını sağlamak için lityum florür yüzde beş fazla eklendi. Bu fazlalık ağırlıkça sadece %0,7'dir. Karışımın %'si ve reaksiyona girmemiş fosfat karışımından daha az önemlidir.

2.3. Radyografi

X-ışını faz analizi, bakır Ka radyasyonunda bir DRON-2.0 difraktometre üzerinde gerçekleştirildi. Bu radyasyon, demir ve özellikle kobalt içeren bileşikler için pek uygun değildir, çünkü bu elementlerin atomları tarafından güçlü bir şekilde emilir ve kendi x-ışını radyasyonunu uyarır. Sonuç olarak, kırınım maksimumları zayıflar ve arka plan keskin bir şekilde artar. Bu nedenle, faz analizinin hassasiyeti azalır, gözlemlenen yansımaların sayısı azalır ve güçlü yoğunluk dalgalanmaları nedeniyle ölçümlerinin doğruluğu bozulur. Bu zorlukların üstesinden gelmek için, örneğin kobalt gibi farklı bir anoda sahip bir X-ışını tüpü kullanılması (ancak bu durumda manganez bileşikleriyle aynı problemler ortaya çıkacaktır) veya kırınımlı bir ışın üzerine bir monokromatör yerleştirilmesi gerekecektir. Ancak böyle bir fırsatımız olmadığından istatistiksel hataları azaltmak için kobalt bileşiğinin çekiminin birkaç kez tekrarlanması gerekiyordu.

Faz analizinde PDF-2 toz kırınım veri tabanı kullanıldı.