Kimyoviykinetika va kataliz

Ketma-ket reaksiyalar deb, ketma-ket oraliq moddalar hosil
bo’lishi bilan bosqichma-bosqich boradigan reaksiyalarga aytiladi.

Bu bosqichlarning har biri mono- yoki bimolekulyar reaksiyalardan iborat bo’lib, ular natijasida oraliq moddalar hosil bo’ladi. Ketma-ket reaksiyalarga etil va polisaxaritlarning gidrolizi, uglevodorodlarning termik krekingi misol bo’la oladi.
Ketma-ket reaksiyalarning tezligi juda sekin boruvchi bosqichlardan iboratdir.
Qo’shma (birikuvchi) reaksiyalar deb quyidagi ko’rinishdagi
reaksiyalarga aytiladi.
Qo’shma reaksiyalarning asosiy xususiyati shundan iboratki, agar birinchi reaksiya o’z-o’zicha borsa, u holda ikkinchi reaksiya faqat birinchi reaksiya bilan birga sodir bo’ladi. Birinchi reaksiyasiz ikkinchi reaksiya sodir bo’lmaydi. Masalan, vodorod yodid kislota kuchli oksidlovchi hisoblanmish vodorod peroksid kabi oksidlanmaydi. Тemir (11)-sulfat bilan birga u peroksid vodorodda oson oksidlanadi. Shunday qilib, temir sulfatning oksidlanish reaksiyasi vodorod yodid kislotaning oksidlanishini vujudga keltiradi. Ko’rib chiqilgan ikkala reaksiyalar uchun vodorod peroksid umumiy modda A (aktor ), temir sulfat B (modda) induktor bo’lib xizmat qiladi.


7. Fotokimyoviy reaksiyalar
Yorug’lik ta’sirida sodir bo’luvchi reaksiyalar fotokimyoviy reaksiyalar deyiladi. Fotokimyoviy jarayonlarga juda ko’p reaksiyalar kiradi. Masalan, vodorod va ftor gazlarining aralashmasi yorug’lik ta’sirida portlaydi, ammik-azot va vodorodga ajraladi, ultrabinafsha nurlanish ta’sirida molekulyar kisloroddan ozon hosil bo’ladi. Quyosh nurlarini ultrabinafsha nurlari ta’sirida odam terisida antiraxid faolligiga ega bo’lgan inson organizmi uchun zarur D vitamini sintez bo’ladi. Sanoatda sun’iy D vitamini fotokimyoviy reaksiyalar yordamida olinadi. Yorug’lik ta’sirida oziq-ovqat mahsulotlarining sifati ham o’zgarishi mumkin. Masalan, sut tarkibidagi vitaminlar (D vitaminidan tashqari) kamayadi, sariq yog’ oksidlanadi, sut iste’mol uchun yaroqsiz holga keladi.
O’simliklarda sodir bo’ladigan fotosintez-yorug’lik energiyasi, o’simlik ko’k pigment-xlorofill yutishi tufayli uglerod (11)- oksidi suvdan uglerod hamda organik birikmalarning hosil bo’lishi eng muhim fotokimyoviy jarayon hisoblanadi.

Bu jarayon juda murakkab bo’lib, u bir necha bosqichlardan tashkil topgan. Ularning birqanchasi hozirgacha yetarli darajada o’rganilmagan. Fotosintez – Yerdagi muhim biokimyoviy jarayon bo’lib, atmosferadagi kislorod va boshqa organik moddalar zaxirasi bilan uzluksiz ta’minlab turuvchi manba hisoblanadi. Kislorod va boshqa organik moddalar inson va hayvonlarning yashash faoliyatini ta’minlovchi eng muhim omildir. Fotosintezga K.A.Тimiryazev asos solgan.
Yorug’likning fotokimyoviy ta’siri natijasida reaksiyaga kirishuvchi moddalarning atom yoki molekulalari yorug’lik kvantlari-fotonlarni yutib, uyg’ongan holatga o’tadilar. Fotonning energiyasi E nurlanish chastotasi bilan quyidagi munosabatda bo’ladi.
(53.1)
Bunda h=6,62 10^-34 J^.c-Plank doimiysi.
(53.1) ifodadan yorug’lik nuri katta chastota, ya’ni kichik to’lqin uzunliklariga ega bo’lgandagina katta energiya va yuqori aktivlikka erishadi. Yorug’lik nurlarida eng aktiv binafsha va eng past aktivlikka esa qizil nurlar ega bo’ladilar.
Modda molekulalari yorug’lik yutganda atom yoki atomlar guruxini tebranma harakati kuchayadi, ular orasidagi bog’lar esa susayadi, ya’ni bunda molekulalar aktiv yoki uyg’ongan holatga o’tadilar. Ko’pgina hollarda fotonning energiyasi molekulalararo bog’larni uzishga yetarli bo’ladi.
Fotokimyoviy reaksiyalarning asosiy qonuni miqdor qonuni bo’lib, u Eynshteynning kvant ekvivalentlik qonunidir. Bu qonunga ko’ra: har bir foton bir molekulani o’zgartiradi, boshqacha aytganda, nur ta’sirida kimyoviy reaksiyaga kirishgan har bir molekula bir kvant energiyani yutadi.
Fotokimyoviy reaksiyalarning ko’pi Eynshteyn qonuniga bo’ysunadi. Lekin ba’zi bir reaksiyalar bu qonunga bo’ysunmaydi. Bu xil reaksiyalarda bir kvant energiya bir molekulani emas, balki bir necha molekulani reaksiyaga kirishganligi, ya’ni reaksiyaga kirishgan molekulalar soni yutilgan kvantlar sonidan ko’pligi ma’lum bo’lgan. Shuning uchun kvant energiyaning molekulalarni reaksiyaga kiritish qobiliyati kvant unumi bilan o’lchanadi. Yutilgan bir kvant energiya ta’sirida kimyoviy reaksiyaga kirishgan molekulalar soni kvant unumi deyiladi, ya’ni:
n (53.2)
bunda -kvant unumi; -reaksiyaga kirishgan molekulalar soni; n-yutilgan nurlardagi kvantlar soni.
Fotokimyoviy ekvivalentlik qonuniga ko’ra kvant unumi birga teng bo’lishi kerak, ammo shunday reaksiyalar uchraydiki, ularda reaksiya unumi birdan katta yoki birdan kichik bo’lishi mumkin. Masalan, 2NH₃ N₂+3H₂ reaksiyada =0,23. Kvant unumining birdan kichik bo’lishiga sabab hosil bo’lgan radikallarning rekombinatsiyasi va dezaktivatsiyasi (ayniqsa suyuqliklarda)dir. Yutilgan kvant faqat aktiv markaz hosil qilishga sarf bo’lishi mumkin, so’ngra aktiv markaz zanjir reaksiyani boshlab yuboradi. Zanjirning uzunligiga qarab, kvant unumi ham har xil bo’lishi mumkin.
Shunday qilib, fotokimyoviy reaksiyalar ikki bosqichda boradi. Bu bosqichlar birlamchi va ikkilamchi fotokimyoviy reaksiyalar deb ataladi. Birlamchi fotokimyoviy reaksiyaning birinchi bosqichi bevosita nur ta’sirida boradi. Ikkinchi fotokimyoviy reaksiyalar esa «qorong’u» reaksiyalar bo’lib, reaksiyaning ikkinchi bosqichidir, bu reaksiyaning borishida nur ishtirok etmaydi. Masalan, reaksiyadan reaksiya birlamchi, zanjir reaksiya esa ikkilamchi reaksiyadir. Eynshteynning ekvivalentlar qonuni faqat birlamchi fotokimyoviy reaksiyalar uchun o’rinlidir.
Ikkilamchi fotokimyoviy reaksiyaning yana bir turi fotofizikaviy jarayon bo’lib, nur yutib uyg’ongan dastlabki moddalar qaytadan nur chiqarib (flyuoressensiya, fosforessensiya) barqarorlashib kimyoviy reaksiyaga kirishmasligi kerak.