Chirchiq davlat pedagogika universiteti fizika va kimyo fakulteti ilmiy va metadologik kimyo kafedrasi

I. Kimyoviy reaksiya tezligi haqida ma’lumot 1.3. Kataliz va katalizatorlar. Kataliz va katalizator. Biror kimyoviy reaksiyada ishtirok etib, uning tezligini o’zgartiruvchi, o’zi esa reaksiya oxirida kimyoviy jihatdan o’zgarmay qoladigan moddalar katalizatorlar deb ataladi. katalizator ishtirokida boradigan reaksiyalar katalitik reaksiyalar deb ataladi. Kataliz – kimyoviy reaksiya tezligining katalizator ishtirokida o’zgarishidir. Musbat kataliz – reaksiyani juda tezlashtirib yuboradi. Masalan, H2SO4 ni olinishi, ammiakni platina katalizator ishtirokida oksidlanib, NO ga aylanishi misol bo’ladi. Manfiy kataliz – reaksiyani sekinlashtiradi. Masalan, Na2S eritmasi bilan havo kislorodining o’zaro tasir reaksiyaning etil spirt ishtirokida sekinlashishi yoki vodorod peroksid parchalanish tezligining oz miqdordagi sulfat kislota ishtirokida kamayishi va boshqalar misol bo’ladi. Manfiy kataliz ko’pincha ingibitorlash, reaksiya tezligini kamaytiruvchi manfiy katalizatorlar ingibitorlar deyiladi. Kataliz ikki turga bo’linadi, gomogen va geterogen. Gomogen katalizda reaksiyaga kirishuvchi moddalar va katalizatorlar bir fazali sistemani hosil qiladi, katalizator bilan reaksiyaga kirishuvchi moddalar orasida chegara sirti bo’lmaydi. Geterogen katalizda reaksiyaga kirishuvchi moddalar bilan katalizator turli fazalardan iborat sistemani hosil qiladi. bunda reaksiyaga kirishuvchi moddalar bilan katalizator orasida chegara sirti bo’ladi. Katalizator - qattiq, reaksiyaga kirishuvchi moddalar - gazlar yoki suyuqliklar bo’ladi. Biologik katalizatorlar - fermentlar alohida ahamiyatga ega. O’simlik va hayvon azolaridagi murakkab kimyoviy jarayonlar meda-ichak sistemasida, qonda va hujayralarda kechadigan ko’pgina kimyoviy reaksiyalar katalitik reaksiyalardir. Bu jarayonlar maxsus moddalar -fermentlar tasirida boradi. Fermentlar (enzimlar) -biologik sistemalardagi kimyoviy reaksiyalarning tezligini o’zgartiruvchi oqsil tabiatiga ega bo’lgan moddalar.


II. Kimyoviy muvozanat
2.1.Qaytar va qaytmas reaksiyalar. Umuman, barcha kimyoviy reaksiyalarni ikki turga: qaytar va qaytmas reaksiyalarga bo`lish mumkin. Reaksiyaga kirishuvchi moddalar to`liq reaksiya mahsulotlariga aylanadigan jarayonlar - qaytmas reaksiyalar deyiladi. Masalan: C + O2 CO2; 2HCl + Zn ZnCl2 + H2; 2KClO3 2KCl + 3O2 Qaytmas reaksiyalar faqat bir yo`nalishda boradi va bular amalda to`liq, oxirigacha boradigan reaksiyalardir. Agar dastlabki moddalar stexiometrik nisbatda olingan bo`lsa, reaksiya mahsulotlari dastlabki moddalar bilan ifloslanmagan , ya`ni toza moddalar hosil bo`ladi. Aksariyat kimyoviy jarayonlar qaytar reaksiyalardir. Reaksiyaga kirishuvchi moddalarning bir qismi reaksiya mahsulotlariga aylanib, ayni vaqtda reaksiya mahsulotlari qaytadan dastlabki moddalarga aylanib turadigan kimyoviy jarayonlar qaytar reaksiyalar deyiladi. Masalan: 2SO2 + O2 2SO3
H2 + J2 2HJ
3H2 + N2 2NH3
NH3 + H2O NH4OH
HCl H<sup>+</sup> +Cl<sup>-</sup>
NH4OH NH4<sup>+</sup>+ OH<sup>-</sup>
NH4Cl + H2O NH4OH + HCl va hokazo. Bu misollardan ko`rinib turibdiki qaytar reaksiyalar ikkita o`zaro qaramaqarshi boruvchi reaksiyalardan iborat bo`lib, ular qatoriga ko`pchilik birikish, dissotsiyalanish, gidrolizlanish, kompleks hosil bo`lish reaksiyalarini kiritish mumkin. Bu reaksiyalar davomida reaksiya boruvchi sistema (avtoklav, stakan, kolba) da doimo dastlabki moddalar ham, reaksiya mahsulotlari ham birgalikda uchraydi. Shu sababli aksariyat texnologik jarayonlarda qaytar reaksiyalarning kechishi ishlab chiqarishni ancha qiyinlashtiradi. Bu qiyinchiliklar asosan, reaksiya tezligini ma`lum vaqtdan so`ng o`zgarmay qolishida, reaksiya mahsulotlarini ifloslanishida, ishlab chiqarish unumining pasayishida namoyon bo`ladi. Qaytar reaksiyalarning o`ziga xos xususiyati ularda kimyoviy muvozanat holatining yuzaga kelib qolishidir. Yuqorida keltirilgan qaytar reaksiyalardan xohlagan birortasini tahlil etsangiz, har birida quyidagi holatni ko`rish mumkin: (ammiak hosil bo`lish jarayonini ko`rib chiqamiz). 1 mol N2 gazi bilan 3 mol H2 gazi aralashtirilib, tegishli sharoit yaratilsa, bu moddalar o`zaro ta`sirlashadi: 3H2 + N2 2NH3
Ma`lum vaqt davomida reaksiya boradi, bir ozdan so`ng go`yo reaksiya to`xtab qolgandek tuyuladi. Shu paytda reaksion aralashmani analiz qilib ko`rilsa, unda dastlabki moddalar N2, H2 va mahsulot NH3 -ammiak moddasi borligini ko`rish mumkin. Agar sharoit o`zgartirilsa, moddalarning konsentratsiyalari ham o`zgarishi, lekin ularning miqdoriy nisbatlari har bir holatda deyarli bir xil qolishi aniqlangan. Buning sababini quyidagicha izohlanadi: moddalar aralashtirilganda reaksiya boshlanib, ammiak hosil bo`la boshlaydi: N2 + 3H2 2NH3 (I) reaksiya tezligi Vto`g`ri = K to`g`ri [N2]*[H2] 3 ; vaqt o`tishi bilan hosil bo`lgan mahsulot – NH3 ning bir qismi parchalanib, qaytadan dastlabki moddani hosil qila boshlaydi: 2NH3 N2 + 3H2 (II) reaksiyaning tezligi Vteskari = Kteskari*[NH3] 2 bo`ladi. Vaqt o`tishi bilan I reaksiya tezligi kamayib boradi. Chunki, massalar ta`siri qonuniga ko`ra N2 va H2 konsentratsiyalari kamayib borishi bilan V to`g`ri ning qiymati kamaya boshlaydi. II reaksiya tezligi esa, aksincha orta boshlaydi. Chunki, vaqt o`tishi bilan ammiakning konsentratsiyasi ortib boradi va V teskari ning qiymati ortishiga olib keladi. Sistemada shunday holat yuzaga keladiki, u paytda I va II reaksiyalarning tezliklari o`zaro teng bo`lib qoladi: = . Bunda vaqt birligi ichida azot va vodoroddan qancha ammiak hosil bo`lsa, shu vaqt ichida ana shuncha miqdordagi ammiak qayta parchalanib azot va vodorodni hosil qiladi, ya`ni to`g`ri va teskari reaksiyalarning tezliklari teng bo`lib qoladi. Bunga sistemaning kimyoviy muvozanat holati deyiladi. Kimyoviy muvozanat paytida kimyoviy reaksiyalar to`xtab kolmaydi, reaksiya davom etaveradi. Lekin qarama - qarshi reaksiyalarning tezliklarigina teng bo`lib turaveradi. Shu sababli buni dinamik (harakatchan) muvozanat deyiladi. Kimyoviy muvozanatning miqdoriy harakteristikasi sifatida muvozanat doimiysi – qabul qilingan II. Kimyoviy muvozanat 2.2. Kimyoviy muvozanat konstantasi.