1) Elektrostatik qarşılıqlı təsir (Van-der Vaals qüvvələri)- EQT
2) Dopnor-akseptor qarşılıqlı təsir –DAQT
3) Hidrogen rabitəsi –HR
1. EQT-nin 3 növü var:
a) Oriyentasiya qarşılıqlı təsir-OQT
b) İnduksiya qarşılıqlı təsir – İQT
c) Dispers qarşılıqlı təsir – DQT
hibridləşmə
s-p-p-p orbitallar
sp
3
hibridləşmə
dörd sp
3
hibrid orbitalları
33
OQT- polyar molekullar arasında (Kis, 1912) , İQT- polyar və qeyri-polyar
molekullar (Debay, 1920) , DQT isə qeyri-polyar molekullar (London, 1930) arasında
yaranır.
MQTQ hesabına əmələ gələn birləşmələrə: H
2
, N
2
, O
2
, SO
2
, Hhal
2
, CO
2
, P
4
, S
8
, və
sair göstərə bilərik.
2. DAQT- birində istifadə olunmamış elektron cütü , digərində sərbəst orbital olan
molekullar arasında baş verir. Məs., (BeCl
2
)
n
, (BCl
3
)n, (AlCl
3
)
n
.
həmçinin; NH
3
və BF
3
; NH
3
və HCl; CuSO
4
və NH
3
; AlCl
3
və NH
3
və s.
H
3
N: + BF
3
→ H
3
N
+
: BF
3
CuSO
4
+ 4NH
3
→ [Cu(NH
3
)
4
] SO
4
3. Hidrogen rabitəsi – bir birləşmənin H- atomu ilə digər birləşmənin
elektronmənfiliyi böyük olan atomu arasında yaranır. Üç nöqtə ilə göstərilir:
H-F + HF + …→H-F…H-F …
Bu rabitə iki eyni, yaxud müxtəlif molekullar arasında eləcə də bir molekul daxilində
baş verə bilər. Bu səbəbdən iki tipə bölünür:
1. Molekullararası HR:
H─O: + H─ O: + H─ O: + … → H ─O:
…
H─O:…H─O:…
│ │ │ │ │ │
H H H H H H
O H-O O...H─O
CH
3
-C + C─CH
3
→ CH
3
─C C─CH
3
O-H O O─H...O
2. Molekuldaxili HR:
O
H N
C O
O ;
H O H
O
C
CH
34
H
O
Maddələr 4 aqreqat halda olur: bərk, maye, qaz və plazma. Bərk maddə kristal və
amorf olur. Kristal maddələr müəyyən həndəsi formaya və anizatrop xassələrə (
mexaniki, elektrik, optiki) və ərimə , qaynama temperaturuna, amorf maddələr isə bu
xassələrə malik deyil və xüsusi özlülüyə qadirdirlər.( Məs., şüşə, rezin, yapışqan,
kanifol, plastik kütlələr, mum və sair.).
Kristal qəfəsin (KQ) 4 tipi var:
1) İon KQ
2) Atom KQ
3) Molekul KQ
4) Metal KQ
1. İKQ-in künclərində ionlar olur. Məs., əksər qeyri-üzvi birləşmələr , qələvi,
qələvi-torpaq metalların hallogenidləri və s.
2. AKQ-ın künclərində atomlar olur. Məs., B, almaz, Si, Ge, Sn, Pb, AlN, Zn və
s. Atomlar arasında kovalent rabitə mövcuddur.
3. MKQ-in künclərində molekullar olur. Məs., J
2
, buz, S
8
, P
4
, təsisiz qazlar,
H
2
,N
2
, HCl, CO
2
, naftalin. Molekullar arasında Van-der- Vaals qüvvələri mövcuddur.
4. MKQ-in künclərində növbə ilə metal atomu və ion olur, aralarında sərbəst
elektronlar delokallaşmış rabitə yaradır.
Kristallaşma şəraitindən asılı olaraq eyni maddə quruluş və forması müxtəlif olan
kristallar əmələ gətirir.Bu hadisə- polimorfizm , maddələr-polimorf maddələr adlanır:
CaCO
3
, SiO
2
, Al
2
O
3
, NH
4
NO
3
və s.
Müxtəlif maddənin eyni quruluş və formaya malik kristal əmələ gətirməsi
hadisəsi- izomorfizm , maddələr- izomorf maddələr adlanır:
KAl(SO
4
)
2
· 12 H
2
O və KCr(SO
4
)
2
· 12 H
2
O ;
BaSO
4
və RaSO
4
; MgCO
3
və ZnCO
3
ƏDƏBİYYAT
1. Ş, Musayev və başq. Ümumi kimya. I hissə. “Maarif” nəşr., Bakı, 1989.
2. Ə. Əliyev və başq. Ümumi və qeyri-üzvi kimya. “Maarif” nəşr., Bakı, 1987.
3. Z. Qarayev. Qeyri-üzvi kimya. “Maarif” nəşr., Bakı. 1983.
4. Kimya vəsaiti. Bakı. 1983.
5. R. Mustafayev, L. Quliyeva. Qeyri-üzvi birləşmələrin kimyəvi xassələri. Bakı.
2005.
Mövzu 5
Kimyəvi kinetika
35
P L A N
1. Kimyəvi reaksiyanın sürəti
2. Homogen reaksiyaların sürəti
3. Heterogen reaksiyaların sürəti
4. Kimyəvi reaksiyanın sürətinə təsir edən amillər
5. Qatılığın reaksiya sürətinə təsiri
6. Temperaturun reaksiya sürətinə təsiri
7. Katalizatorun reaksiya sürətinə təsiri
8. Homogen, heterogen kataliz
9. Kimyəvi tarazlıq. Le - Şatelye prinsipi.
Kimyəvi reaksiyaların başa çatması üçün sərf edilən vaxt müxtəlifdir. Məsələn,
neytrallaşma və partlayışla gedən reaksiyalar - ani, sink parçasının duru xlorid
turşusunda həll olması bir neçə dəqiqə, dəmirin nəm havada paslanması bir neçə gün
ərzində başa çatır. Digər tərəfdən kömür, kükürd və ya fosfor havada, yaxud saf
oksigendə yandıqda eyni maddələr – oksidlər əmələ gəlir. Lakin, reaksiya oksigen
mühitində daha sürətlə gedir. Deməli, kimyəvi reaksiyaların sürəti şəraitdən asılı olaraq
müxtəlif olur.
Reaksiyaların sürətindən və mexanizmindən bəhs edən təlimə kimyəvi kinetika
deyilir.
Kimyəvi kinetika homogen və heterogen sistemlərdə öyrənilir. Homogen
reaksiyaların əsas xüsusiyyəti odur ki, reaksiya sistemin bütün həcmində gedir. Misal
olaraq qazlar və mayelər arasında gedən reaksiyaları göstərmək olar.
Heterogen reaksiyalar – yəni qarşılıqlı təsirdə olan maddələr müxtəlif aqreqat
halında olduqda – görünə bilən fazalar sərhəddində gedir. Turşu ilə metal arasında
gedən reaksiyalar yalnız səthdə baş verdiyi üçün heterogen prosesə aiddir.
Kimyada məhdud həcmdə götürülmüş maddə və ya maddələr qarışığına sistem
deyilir. Sistem bircinsli olduqda homogen ( eyni fazalı), müxtəlif cinsli olduqda
heterogen ( müxtəlif fazalı) olur. Heterogen sistemin görünən səthdə bir-birindən
ayrılan tərkib hissələrinə faza deyilir. Buzun əriməsi prosesində sistem bərk və maye
olmaqla iki fazadan ibarətdir:
Homogen reaksiyalar sistemin bütün həcmində, heterogen reaksiyalar isə fazalar
sərhəddində getdiyi üçün onların sürətlərinin təyin olunması da müxtəlifdir.
Homogen reaksiyaların sürəti vahid zamanda sistemin vahid həcmində reaksiyaya
daxil olan və ya reaksiya zamanı alınan maddənin miqdarı ilə ölçülür.
Heterogen reaksiyanın sürəti isə vahid zamanda sistemin bərk fazasının vahid
səthində reaksiyaya daxil olan və ya reaksiyadan alınan maddələrin miqdarı ilə təyin
edilir.
Bərk cismin səth sahəsini ölçmək həmişə mümkün olmadığından, bəzən heterogen
reaksiyanın sürəti bərk fazanın vahid kütləsinə aid edilir.
36
Homogen reaksiyanın sürətini: V
homogen
, heterogen reaksiyanın sürətini
V
heterogen
, reaksiya zamanı alınan maddə mollarının sayını n, sistemin həcmi V, zaman t,
faza səthinin sahəsi s, dəyişilmə fərqini
ilə işarə etsək
n
2
n
1
n
;
1
2
t
t
t
olduqda
hər iki reaksiyanın sürətini riyazi olaraq belə ifadə etmək olar;
Δ n Δ n
υ
homogen
═ ────; υ
heterogen
═ ────
V· Δt S · Δt
Maddə molları sayının, sistemin vahid həcminə nisbəti onun molyar qatılığını (C)
ifadə etdiyindən:
n Δ n
──── ═ C; buradan ──── ═ ΔC o zaman
V V
ΔC
υ
homogen
═ ─── olar.
Δt
Sonuncu tənliyə əsasən reaksiyaların sürətinə aşağıdakı tərifi vermək olar:
Homogen reaksiyanın sürəti reaksiyaya daxil olan və ya reaksiyadan
alınan maddələrdən birinin qatılığının vahid zamanda dəyişilməsi ilə ölçülür.
Adətən kimyəvi kinetikada qatılıq ─ C məhlulun bir litrində olan molların sayı
ilə (mol/1), zaman isə saniyə və ya dəqiqə ilə ölçülür.
Tutaq ki, reaksiyaya daxil olan maddələrini birinin ilk qatılığı 1 mol/1, 4
saniyə keçdikdən sonra isə 0,6 mol/l-dir. Onda reaksiyanın orta sürəti
V = (1 – 0,6) : 4 = 0,1 mol/l san olar. Reaksiyaların gedişində
qatılıq
reaksiyaya daxil olan maddələrin qatılığı tədricən azalır, alınan
maddələrin qatılığı isə artır. Nəticədə reaksiyanın sürəti azalır
1
C
(şəkil 1). C
2
Tutaq ki, sabit həcm və sabit temperaturda reaksiyaya daxil
olan maddələrdən birinin qatılığı t
1
zamanda C
1
və t
2
zamanda isə
1
t
2
t
zaman
C
2
olmuşdur. Onda Δt = t
2
– t
1
müddəti ərzində qatılığın dəyişməsi ΔC = C
2
– C
1
olar və
reaksiyanın orta sürəti belə ifadə olunar:
C
2
─ C
1
Δ C
υ ═ ───── ═ - ───
t
2
─ t
1
Δ t
Reaksiyaların sürətini ilkin maddələrin qatılığının azalmasına əsasən hesab-
ladıqda C
2
< C
1
olduğundan tənlikdə mənfi işarə, əmələ gələn maddələrin qatılı-
ğının artmasına görə hesabladıqda isə C
2
> C
1
olduğu üçün tənlikdə müsbət
37
işarə yazılır. Deyilənlərə əsasən reaksiyanın orta sürəti ümumi şəkildə aşağıdakı
tənliklə ifadə olunur:
Δ C
υ═ ± ───
Δ t
Reaksiyanın sürəti arası kəsilmədən dəyişərsə, ani sürəti, yəni həqiqi sürəti bilmək
lazımdır.
C
2
- C
1
fərqi nə qədər kiçik vaxt ərzində ölçülərsə, yəni t sıfıra yaxınlaşdıqdca ,
(Δt
0) reaksiyanın orta sürəti də bir o qədər həqiqi sürətə yaxınlaşar:
Δ C d C
υ
həqiqi
═ ± ─── ═ Δ t
0 ± ───
Δ t d t
Reaksiyanın sürətinə aşağıdakı faktorlar təsir edir.
1. Reaksiyaya daxil olan maddələrin təbiəti
2. Qatılıq
3. Temperatur
4. Katalizator
5. Təzyiq (maddə qaz halında olarsa)
6. Xırdalanma dərəcəsi (maddə bərk haldadırsa)
7. Mühit (reaksiya məhlulda gedərsə)
8. İşığın intensivliyi ( fotokimyəvi reaksiyalarda)
9. Elektrod potensialı ( elektrokimyəvi reaksiyalarda)
10. Qarışıqlar və onların qatılığı·
Maddənin təbiəti dedikdə, onların kimyəvi tərkibi, quruluşu, rabitə növü,
reaksiya qabiliyyəti və s. nəzərdə tutulur.
Qatılığın reaksiya sürətinə təsiri.
Təcrübələr göstərir ki, hər hansı iki maddə qarşılıqlı təsirdə olduqda,
reaksiyanın getməsi üçün onların molekulları bir-biri ilə toqquşmalıdır. Toqquşmaların
sayı artdıqca reaksiya sürətlənir.
Deməli, qarşılıqlı təsirdə olan maddələrin qatılıqlarının artmasından asılı
olaraq effektiv toqquşmaların sayı artır, bu isə reaksiyanın sürətlənməsinə səbəb olur.
Bu asılılığı ilk dəfə bir-birindən asılı olmayaraq Norveç alimi Quldberq və
Vaage 1867-ci ildə müşahidə etmiş və kimyəvi kinetikanın əsas qanunu olan kütlələrin
təsiri qanununu kəşf etmişlər: Kimyəvi reaksiyanın sürəti reaksiyaya daxil olan
maddələrin qatılığı ilə düz mütənasibdir.
A + B = C + D
38
Qanunu bu tənliyə tətbiq etsək yazırıq:
υ═k [A] [B] və ya υ═ k C
A
· C
B
Burada k-mütənasiblik əmsalı, yaxud sürət sabitidir.[A] və[B] isə A və B
maddələrinin qatılığıdır. Konkret misallarda yazaq:
H
2
+ J
2
═ 2HJ
υ═k [ H
2
] [J
2
]; υ ═ k C
H
2
· C
J
2
yaxud:
2 NO + Cl
2
= 2 NOCl
V ═ k [NO]
2
[Cl
2
]; υ ═ k C
2
NO
· C
CL 2
Əgər reaksiyaya daxil olan maddələrin qatılığı 1mol/l olarsa, onda υ ═ k olar,
yəni reaksiyanın sürəti sürət sabitinə bərabər olar. Sürət sabiti maddələrin təbiətindən
və temperaturdan asılıdır. Bu qanun qaz fazada və duru məhlullarda gedən reaksiyalar
üçün özünü doğruldur.
Əgər maddələrdən biri bərk halda olarsa, ( məs. kömürün oksigendə
yanması:C + O
2
= CO
2
) bu zaman reaksiyanın sürəti ancaq oksigenin qatılığından asılı
olacaq. Çünki proses qatılığı sabit olan bətk maddənin səthində baş verir.
Onda bu proses üçün yazarıq:
υ═ k [O
2
]
Temperaturun reaksiya sürətinə təsiri.
Reaksiya sürətinin temperaturdan asılılığını ilk dəfə Holland alimi
Vant - Hoff 1874-cü ildə müşahidə etmiş və aşağıdakı qaydanı irəli
sürmüşdür: Temperatur hər 10
0
C artdıqda reaksiyanın sürəti 2-4 dəfə
artır. Qanunun riyazi ifadəsi belədir;
t
2
-t
1
10
υ
t
2
═
υ
t
1
·
Burada
υ
t
1
və
υ
t
2
─ reaksiyanın başlanğıc və son temperaturlarına müvafiq
sürətləridir.
─ temperatur əmsalıdır.
Qanunun qrafiki ifadəsi:
V. Hoff
qaydası ancaq endotermik proseslər
üçün özünü doğruldur.
V
3
39
Reaksiyanın
sürətinin
temperaturdan
asılılığı
S.Arreniusun aktivləşmə nəzəriyyəsi ilə izah
olunur. Nəzəriyyəyə görə reaksiyaya ancaq aktiv
molekullar daxil olur.
Qeyri-aktiv molekulları aktivləşdirmək üçün onlara əlavə enerji vermək
lazımdır. Bu proses aktivləşmə, sərf olunan enerji isə aktivləşmə enerjisi ( E
a ,
kC/mol
ilə ifadə olunur) adlanır.
HJ molekulunun əmələgəlmə mexanizmini nəzərdən keçirək:
HJ
H
2
→
→
J
2
I
II
III
Aktiv komponentlər
Aktivləşmə enerjisi nə qədər az olarsa, reaksiya bir o qədər sürətli gedər.
Reaksiya sürəti həmçinin molekulların toqquşma ardıcıllığından da asılıdır.
Toqquşmalar effektiv və qeyri –effektiv olur. Ancaq effektiv toqquşmalar reaksiyanın
getməsinə səbəb olur. Əgər hər toqquşma effektli olsaydı, bütün reaksiyalar partlayışla
gedərdi.
Katalizatorun reaksiyanın sürətinə təsiri.
Katalizator reaksiyanın sürətini dəyişən, sonda heç bir kimyəvi dəyişikliyə
uğramayan maddələrə deyilir. Katalizatorlar müsbət və mənfi tiplərə bölünür. Müsbət
katalizator reaksiyanın sürətini artırır, mənfi katalizator isə reaksiyanın sürətini azaldır.
Mənfi katalizatorlara həmçinin ingibitorlar da deyilir. Katalizatorların iştirakı ilə gedən
reaksiyalar katalitik reaksiyalar, katalizatorların iştirakı ilə reaksiya sürətinin
dəyişməsi prosesi isə kataliz adlanır.
Katalizin 2 növü var:
1. Homogen kataliz.
2. Heterogen kataliz.
Homogen katalizdə reaksiyaya girən maddələr və katalizator eyni fazalı sistem
əmələ gətirir, başqa sözlə desək, eyni aqreqat halında olur.
Məs:
2SO
2
+O
2
NO
2SO
3
2CO
2
+O
2
:
BUXAR
SU
CO
2
V
1
v
2
t
1
t
2
t
3
40
2KClO
3
2
MnO
2KCl + 3O
2
2H
2
O
2
.
duzm u
2H
2
O + O
2
Heterogen katalizdə reaksiyaya girən maddələrlə katalizator eynifazalı
sistem əmələ gətirmir. Adətən maddələr qaz, yaxud maye halda olarsa, katalizator bərk
halda olur.
pt
N
2
+ 3H
2
→ 2NH
3
2H
2
O
2
2
, yaxudMnO
C
2H
2
O +O
2
2H
2
SO
3
+ O
2
NO
2H
2
SO
4
2SO
2
+O
2
5
2
O
V
2SO
3
Katalizatorun təsir mexanizmi belədir.
A + B
K
AB
A + K → AK
AK + B → AB + K
Bəzi maddələr katalizatorun aktivliyini azaldır. Məs., O
2
və birləşmələri, Hg, As,
Pb və s. Bu maddələrə katalitik zəhər deyilir. Bəzi maddələr katalizatorun aktivliyini
artırır. Məs., SO
3
-ün sintezində V
2
O
5
-ə qatılan Li, Na, K-sulfatlar; NH
3
–ün sintezində
Fe-ə əlavə edilən KAlO
2
və s. belə maddələrə aktivatorlar və ya promotorlar deyilir.
Katalizator seçici xarakter daşıyır. Belə ki, müxtəlif katalizatorların iştirakilə eyni
maddədən müxtəlif birləşmələr almaq olar. Məs., etil spirtindən C
2
H
4
(Al
2
O
3
), C
4
H
9
OH
( 300
0
, Cu ) və s. alınır.
Zəncirvari reaksiyalar
Reaksiyalar 2 mexanizm üzrə gedir:
1. İon mexanizmi
2. Radikal mexanizmi
Buna səbəb reaksiyaya daxil olan molekulların parçalanmasının müxtəlifliyidir.
Molekulun 2 formada parçalanması məlumdur:
1. Homolitik
2. Heterolitik
Homolitik (bərabər) parçalanmada sərbəst radikallar alınır:
X : Y → X · + Y·
Heterolitik (qeyri-bərabər) parçalanmada isə ionlar əmələ gəlir:
41
X : Y → X
+
+ Y
-
:
Homolitik parçalanmada reaksiya -- radikal, heterolitik parçalanmada isə ion
mexanizmi üzrə gedir. Əksər reaksiyalar radikal mexanizmilə gedir.
Radikallar-tək elektronu olan hissəciklərdir: CH
3
; Cl; H; OH və s. Bu termin
elmə fr. alimləri Qyuten de Morvo və Lavuzye tərəfindən daxil edilmişdir.
İlk radikal isə 1900-cu ildə alman alimi Homberq tərəfindən alınmışdır.(Trimetil
fenil radikalı.)
Bütün zəncirvari reaksiyalar radikal mexanizmi üzrə gedir. Proses 3 mərhələdən
ibarətdir:
1. Zəncirin əmələ gəlməsi.
Dostları ilə paylaş: |