Тізбектер реакциялары

Кіріспе

Өте шапшаң өтетін химиялық реакцияның мысалына біз қопарылысты атадық. Айталық, сутек пен оттектің қоспасына от тигізсек қопарылыс болады, оның нәтижесінде су түзіледі.
Бұл реакцияның теңдігі деп жазып жүрген теңдігіміз, тізбектескен көп аралық реакциялардың ақтығы ғана. Шындығында реакция былай жүреді:
Фотохимиялық реакциялардың маңыздысы жаратылыста күн сәулесінің энергиясын пайдаланатын кейбір процестер; мысалы, өсімдіктерде болатын фотосинтез. Өсімдіктердің жасыл жапыра-ғындағы хлорофилл күн сәулесі спектрінің қызыл шетіндегі электромагнит толқындарын сіңіріп алып, көмір қышқыл газы мен судан органикалық заттар синтездейді, ал оттек бос күйінде бөлініп шығады:6СО2 + 6Н2О -+ С6Ні2О6 + 6О2 + 2,820 кДж:
Радиациялық реакциялар. Үлкен энергиялы сәулелердің (рентген сәулесі, альфа, гамма сәулесі, нейтрон т. б.) әсерінен туатын реакцияларды радиациялық реакциялар дейді. Бүларды зерттейтін радиациялық химия — химияның жаңа бөлімі, аз зерттелген саласы. Мұнда болатын процестердің фотохимиялықтан айырмашылығы — бұл сәулелер атомның ішкі қабаттарына әсер етіп, олардағы электрондарды қоздырып немесе бөліп шығарады: осыдан барып молекула ішіндегі атомдардың ындағы байланыс бүзылып, бос радикалдар және валенттігі қанбаған атомдар түзіледі. Мысалы, осындай әсерден оттек-ь озонға, алмарграфитқа айналады т. т. с. с. П
Радиоактив сәулелерінің әсерінен болатын химиялық айрылу реакцияларын — радиолиз деп атайды. Мысалы, судың радиолизі. Әуелі сәуле әсерінен су молекулалары қозады, кем біреулері ионданады: Түзілген ион — молекула Н2О + секундтың миллион бөлігі ішінде Н2О молекуласымен реакцияласып, тұрақты иои ОН3 + пен радикал. ОН түзеді:Н2О++Н2О = ОН^+ ОН
Босап шыққан электрон Н2О мен әрекеттесіп теріс пон молекула Н2О~ түзеді, олар лезде түрақты ион ОН~ пен атом радикал-Н айрылады. н2о-=он--+н
ОН3+ және ОН~ иондары әрекеттесіп, су молекуласы түзіледі, ал бос радикалдар

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

1. Тізбектер реакциялары.
2. Фотохимиялық реакциялар.
3. Радияциялық реакциялар.

Өте шапшаң өтетін химиялық реакцияның мысалына біз қопарылысты атадық.
Айталық, сутек пен оттектің қоспасына от тигізсек қопарылыс болады, оның
нәтижесінде су түзіледі.
Бұл реакцияның теңдігі деп жазып жүрген теңдігіміз, тізбектескен көп
аралық реакциялардың ақтығы ғана. Шындығында реакция былай жүреді:
Фотохимиялық реакциялардың маңыздысы жаратылыста күн сәулесінің
энергиясын пайдаланатын кейбір процестер; мысалы, өсімдіктерде болатын
фотосинтез. Өсімдіктердің жасыл жапыра-ғындағы хлорофилл күн сәулесі
спектрінің қызыл шетіндегі электромагнит толқындарын сіңіріп алып, көмір
қышқыл газы мен судан органикалық заттар синтездейді, ал оттек бос күйінде
бөлініп шығады:6СО2 + 6Н2О -+ С6Ні2О6 + 6О2 + 2,820 кДж:
Радиациялық реакциялар. Үлкен энергиялы сәулелердің (рентген сәулесі,
альфа, гамма сәулесі, нейтрон т. б.) әсерінен туатын реакцияларды
радиациялық реакциялар дейді. Бүларды зерттейтін радиациялық химия —
химияның жаңа бөлімі, аз зерттелген саласы. Мұнда болатын процестердің
фотохимиялықтан айырмашылығы — бұл сәулелер атомның ішкі қабаттарына әсер
етіп, олардағы электрондарды қоздырып немесе бөліп шығарады: осыдан барып
молекула ішіндегі атомдардың ындағы байланыс бүзылып, бос радикалдар және
валенттігі қанбаған атомдар түзіледі. Мысалы, осындай әсерден оттек-ь
озонға, алмарграфитқа айналады т. т. с. с. П
Радиоактив сәулелерінің әсерінен болатын химиялық айрылу реакцияларын —
радиолиз деп атайды. Мысалы, судың радиолизі. Әуелі сәуле әсерінен су
молекулалары қозады, кем біреулері ионданады: Түзілген ион — молекула Н2О
+ секундтың миллион бөлігі ішінде Н2О молекуласымен реакцияласып, тұрақты
иои ОН3 + пен радикал. ОН түзеді:Н2О++Н2О = ОН^+ ОН
Босап шыққан электрон Н2О мен әрекеттесіп теріс пон молекула Н2О~ түзеді,
олар лезде түрақты ион ОН~ пен атом радикал-Н айрылады. н2о-=он--+н
ОН3+ және ОН~ иондары әрекеттесіп, су молекуласы түзіледі, ал бос
радикалдар одан әрі реакцияласа береді.
Н2О2; Н + ОН = Н2О Н2О2 + ОН = Н2О + НО2; НО2 + НО2 = Н2О2 + О2.
Су радиолизінің нәтижесінде сутек, оттек және сутек пероксиді түзіледі.
Айта кететін бір жайт, радиациялық химиядан басқа р а д и ох и м и я бар,
ол радиоактив элементтердің және олардың изотоптарының химиялық
қасиеттерін, қолдану жолдарын зерттейтін химияның бір саласы.
Өзімізге таныс Бертолле тұзының айрылу реакциясын алсақ, мұнда шыққан
калий хлориді мен оттек, тікелей қосылып қайтадан Бертоле тұзын түзе
алмайды. Мұндай реакцияларды қайтымсыз яки бір бағытты реакция дейді.
Енді сутек пен қыздырған темір қағының тритеміртетраоксиді арасындағы
реакцияны алсақ, темір қағы темірге айналып, сутек қақтағы оттекпен қосылып
суға айналады:
Ғе3О4 + 4Н2 == ЗҒе + 4Н2О
Сондай жағдайда темір үнтағына су буымен әрекет етсек, қайта-дан темір қағы
мен сутек түзіледі: ЗҒе + 4Н2О = Ғе3О4 + 4Н2 Сонымен бір температураның
өзінде біріне-бірі қарама-қарсы екі реакция жүреді. Бірдей жағдайда қарама-
қарсы екі бағытта жүретін реакцияларды қайтымды деп атайды. Қайтымды
реакция екендігін көрсету үшін теңдік белгісінің орнына қарама-қарсы екі
стрелка қояды:
Ғе3О4 + 4Н2^-ЗҒе + 4Н2О
Солдан оңға қарай жазылған реакцияны тіке, оңнан солға жазылған реакцияны
к е р і реакция деп атауға келіскен.
Қайтымсыз реакциялар ақтығына дейін барады, яғни реакция-ласушы заттың
тым болмаса біреуі біткенше реакцияласады. Қайтымды реакциялар аяғына
жетпейді, оларды жеткізу үшін реакцияда түзілген заттарды қайта
реакцияласпас үшін, бірінен-бірін ажырату керек.
Химиялық реакцияларды қайтымды және қайтымсыз деп бөлудің өзі де дәл
емес. Химиялық реакцияларды жете тексеріп зерттегенде, қайтымсыз реакция
деп жүрген реакциялардың көпшілігі қайтымды болып шығып жатыр.
Қайтымды реакцияның біреуін алып соның қалай өтетіндігін қарастырайық,
мысалы: CO+H2O=CO2+H2
Реакцияға керекті СО мен H2О эквивалентті мөлшерде алсақ та, олар толығымен
реакцияласып бітпейді. Әуелі жап-жақсы басталған реакция біраз уақыт өткен
соң тоқтап қалғаннан болады. Реакциядағы заттарды анализдесек онда — СО,
Н2О, СО2 және Н2 төртеуі де табылады.
Реакцияның тоқтауы да, төрт заттың бірдей табылуы да, реакциямыздың
қайтымды болуынан. Шынында да СО мен Н2О араластырғанда олар реакцияласа
бастайды, бірақ осыған бай-ланысты концентрациясы бірте-бірте кеми түседі,
демек реак-цияның жылдамдығы да баяулай береді. Осы уақыт ішінде тіке
реакцияның нәтижесінде түзілген СО2 мен Н2, бірте-бірте жиналып,
концентрациясы көбейген сайын олардың арасынан туатын кері реакцияның
жылдамдығы да артады. Тіке реакцияда СО мен Н2О концентрациясы кеміп жатса,
кері реакцияның нәтижесінде оның орны толтырылып жатады. Осыланша тіке
реакция мен кері реакция қатар жүріп жатады. Бір уақытта келіп, тіке
реакция мен кері реакцияның жылдамдықтары теңеледі, яғни әрбір кесімді
уақыт ішінде СО мен Н2О неше молекуласы реакцияласса, кері реакцияның
нәтижесінен сонша молекуласы қайт.адан түзіледі. Міне, осы уакыттан бастап
реакцияласушы төрт заттың төртеуінің де концентрациясы өзгермейді.
Қайтымды реакцияда, тіке реакция мен кері реакцияның жыл-дамдықтары
теңескен күйді, химиялық тепе-теңдік дейді.
Үстіртін қарағанда реакциялар тоқтаған сияқты болып көрінеді. Бұл шынында
сияқты болып көріну ғана, өйткені реакциялар тоқтаған жоқ, бірақ бірінің
нәтижесін екіншісі жоққа шығарып отыр.
Химиялық тепе-теңдік кезінде реакциялар тоқтамай, тек қарама-қарсы
реакциялардың жылдамдықтары ғана теңесетін процесс, болғандықтан оны
жылжымалы, динамикалық тепе теңдік дейміз. Тепе-теңдікке келген жүйені,
жағдайын өзгертпесе, қанша да болса ұзақ уақыт сақтауға болады. Ал, реакция
қатынасушы заттың біреуінің болса да концентрациясын болмг шы өзгертсек
болғаны, тепе-теңдігіміз бұзылып, ауып, басғ заттардың барлығының
концентрациялары өзгере бастайды.
Тепе-теңдіктің бұзылуынан концентрациялардың өзгеру процесін тепе-теңд і к
т і ң а у у ы н е ы ғ ы с у ы дейді.
Енді тепе-теңдік туу жағдайын математика тіліне аударайық А +Б= В+ Г
деген жалпы теңдікпен жазылатын қайтымды реакцияны алайық.
[А], [Б], [В], [Г] сол заттардың концентрациялары,v тіке реакцияның, у2
кері реакцияның жылдамдықтары болсын. Сонда vі = k[А] [Б],у2 = v2[В] [Г].
Химиялықтепе-теңдік кезінде vі = v2, демек:
kх[А] [Б] =к2[В] [Г] болады
Тепе-теңдік константасы әрбір реакцияны сипаттайтын өзіне ғана тән тұрақты
шама.
Бұл формуланың мағынасы — қайтымды реакцияларда түзілген заттардың
концентрацияларының көбейтіндісін алынған заттардың концентрацияларының
көбейтіндісіне бөлгеннен шыққаны, сол реакцияға лайықталған тұрақты шамаға
(К) тең болса тепе-теңдік туатындығын көрсетеді.
К-ның физикалық мәні, демек, концентрация бірге тең болып, температура
бірдей болған жағдайда, тіке реакцияның кері реакциядан неше есе жылдам
жүретінін көрсетеді. К концентрацияның өзгергенінен өзгермейді,
температурадан өзгереді.
Тепе-теңдік константасын химиялық жұмыста көп жерлерде пайдаланады.
Өткенде келтірілген реакцияныд тепе-теңдік константасын жазайық:
к [СО21 + [Н21 " [СО].[Н2О]
Реакцияға алынған СО мен Н2О алғашқы концентрациялары 1 мольл 850
градуста тепё-теңдікке келген кезде әрқайсысының концентрациясы 0,5 мольл
болды дейік, сонда: Тепе-теңдік константасының мәнін білгеннен кейін осы
тепе-теңдікке байланысты біраз есептер шығаруға болады. Мысалы, СО мен Н2О
бастапқы концентрацияларын басқаша етіп алсак, жүйе тепе-теңдікке келген
кезде әрбір заттың концентрацияларының кандай болатынын білуге болады.
Айталық бастапқы [СО] = 2 мольл, [Н2О] =3 мольл болсын, реакцияласқан СО
мен Н2О моль саны бірдей болады, түзілетін СО2 мен Н2 моль саны да сондай
мөлшерде болатындығы теңдіктен көрініп тұр; оны х арқылы белгілейік. Сонда
іздегеніміз.
[СО]=2-х; [СО2]=х
[Н2О]=3-х; [Н2]=х
демек,
[2-х]Х ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.