КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Тотығу-тотықсыздану реакцияларындағы тепе-теңдіктерді құрастырыңыз
Валенттік электрондары электртерістігі кіші атомдардан электртерістігі үлкен атомдарға ауысатын немесе ығысатын процестер тотығу-тотықсыздану реакциялары деп аталады. Электрондар беру процесі тотығу, ал қосып алу процесі тотықсыздану деп аталады.Осы реакцияларда электрондарды қосып алатын атомдар немесе иондар тотықтырғыш, ал беретіндері тотықсыздандырғыш болады. Оттек, күкірт және фтор атомдары электрондар қосып алады, яғни өздері тотықсызданады және тотықтырғыштар болып табылады.
Ионды қосылыстардағы ион заряды, полюсті ковалентті қосылыстардағы атомдардың шарты заряды тотығу дәрежесі деп аталады.
Тотығу дәрежесінің мәні осы элементтің атомынан басқа элемент атомына шартты түрде ығысқан электрон санымен анықталады.
Тотығу дәрежесін «+» немесе «-» белгілерімен көрсетеді. Кез келген күрделі қосылыстарда әрбір атомға белгілі бір тотығу дәрежесі сәйкес келеді. Мысалы, HF-да сутектің тотығу дәрежесі +1, ал фтордікі -1.
ТТР екі реакциядан (жарты реакциялар): тотығу және тотықсыздану үрдістерінен тұрады. Тотығу – атом немесе ионның электрон беруі, мысалы:
Na0-ē=Na+
I—ē=I0
N-3-5ē=N+2
Тотықсыздану – атом немесе ионның электрон қосып алуы, мысалы:
Cr+6+3ē=r+3,
S0+2ē=S-2,
Mn+7+5ē=Mn+2,
Тотықтырғыш – электрон алушы атом немесе ион, ал тотықсыздандырғыш – электрон беруші атом немесе ион.
ТТР мынадай типтері бар:
1) тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш әр түрлі молекулалар құрамына кіретін молекулааралық реакциялар;
2) тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш бір молекуланың құрамына кіретін молекулаішілік реакциялар;
3) бір элемент атомының бір мезетте тотығу дәрежесінің әрі өсуі, әрі кемуі арқылы жүретін диспропорциялану реакциялары.
ТТР-сы теңдеулерін теңестіру реті төмендегідей:
1. Химиялық реакция теңдеулерін жазу.
Al+H2SO4®Al2(SO4)3+H2
2. Теңдеулердің оң және сол бөлігіндегі барлық әлементтердің тотығу
дәрежелерін тауып, таңбасының үстіне жазу.
0+1+6-2+3+6-20
Al+H2SO4®Al2(SO4)3+H2
3. Реакция нәтижесінде тотығу дәрежесі өзгерген элементтердің астын сызу.
0+1+6-2+3+6-20
Al+H2SO4®Al2(SO4)3+H2
4. Электрондық баланс теңдеуін құру. (ағылшынша balance- теңдестіру, тепе-теңдік):
Al°-3ē®Al0+3
2H+1+2ē=H2
5.Таңдалған коэффиценттерді реакция теңдеуіне жазу.
2Al°+3H2+1S+6O4-2=Al2+3(S+6O4-2)3+3H2°
6. Оттек атомдарының санын есептеу арқылы коэффиценттердің дұрыс екендігін тексеру.
2 2Al°+3H2+1S+6O4-2=Al2+3(S+6O4-2)3+3H2°
ТТР теңдеулері күрделірек болғанда мына реттілікті қолдану.
ТТР-ның маңызы: ТТР өндірісте, тұрмыста жүзеге асып жататын процестер: газ пеште газдың жануы, тамақ пісіру, кір жуу, үй заттарын тазарту, аяқ-киім, парфюмериялық заттар дайындау, тоқыма бұйымдарын тазалау т.с.с.
40. Заманауи химиялық кинетика мен химиялық реакциялардың механизмдерінің негіздерін талдаңыз.
Химиялық кинетика деп - химиялық реакциялардың механизмдері жайлы ілімді айтады. Бұл салада әрбір реакция жылдамдығы және оған әсер етуші концентрация, қысым, температура, катализатор, реакция жүретін орта (еріткіш) мен реакцияға түсетін заттардың табиғаты қарастырылады.
Химиялық реакциялар әрекеттесуші заттардың түріне қарай гомогенді және гетерогенді болып екіге бөлінеді. Газ фазасындағы гомогенді реакциялардың кинетикасы жақсы зерттелген. Химиялық кинетиканың негізгі түсінігі — реакция жылдамдығы. Гомогенді реакциялар жылдамдығы әрекеттесуші заттардың табиғатына, температураға, қысымға, катализатор қатысына, ал гетерогенді реакциялардың жылдамдығы бұл айтылғандардан басқа фазаның жүктелген жеке бөліктерінің күйіне, жылу және масса алмасу жағдайларына, т.б. тәуелді. Химиялық реакциялардың жылдамдығы белгілі уақыт ішінде әрекеттесуші заттар концентрациясының өзгеруімен өлшеніп, әрекеттесуші массалар заңына бағынады.
Химиялық реакциялар жылдамдығына көптеген факторлар әсер етеді, негізгілері – реагенттердің концентрациясы және физикалық күйі, температура және катализаторлар қатысуы. Химиялық реакциялар жылдамдығы әр түрлі болады. Кейбіреулері өте тез өтеді, кей реакциялар айлар, жылдар, ғасырларды керек етеді ( геохимиялық реакциялар).
Химиялық реакциялардың жылдамдығы да уақытпен өлшенеді. Химиялық реакциялар кезінде реакцияға түсетін заттардың концентрациялары өзгереді. Гомогенді ( гетерогенді) реакциялар жылдамдығы - процесс кезінде реакцияға түсетін не түзілетін заттардың белгілі ( кесімді) уақыт ішінде ( секунд, сағат, жыл) көлем бірлігіндегі( қатты заттың бет бірлігіндегі не масса не көлем бірлігіндегі ) мөлшері ( концентрацияларының өзгерісі): u = Dn / VDt , u = Dn / SDt , n –зат мөлшері, u = с2 – с1 / t2 - t1 = ±Dс / Dt. Жылдамдықты алғашқы заттардың концентрациясының азайуымен есептесе, онда минус мәні қойылады.
Химиялық реакциялардың жылдамдығына температура, реакцияға түсетін заттардың концентрациясы және катализатор әсерін зеттейтін ғылым – деп аталады. Реакциялардың кинетикасын зерттеудің теориялық , практикалық маңызы зор. Теориялық мәні – заттың құрылысы мен химиялық байланысы энергетикалық сипаттамаларының сол заттың реакцияласу қабілетіне тигізетін әсерін ашады, сонымен бірге химиялық әрекеттесулердің механизмі мұқият зерттеліп , оған жоғарыда аталған жағдайлардың әсері анықталады. Практикалық мәні - адам қажеті үшін іске асырылатын химиялық реакциялардың жылдамдығы меңгеріліп отырады.
Температура әсері.Заттар әрекеттесуүшінолардың молекулалары кездесіп, түйісуі керек. Температураны көтергенде молекулалардың қозғалыс жылдамдығы артады, олардың кездесуі де артады. Тәжірибе жүзінде температураны 10° өсіргенде реакцияның жылдамдығы 2 – 4 есе артатындығы анықталған (Вант-Гофф ережесінің дұрыстығы дәлелденген): uТ2 = uТ1 gТ2 – Т1 /10 , g - температуралық коэффициент, көптеген реакциялар үшін 2 – 4 арасында болады.
Концентрацияның әсері.Химиялық реакциялар тез жүруі үшін түйісетін молекулалар саны көп болуы керек, яғни концентрацияны өсіру керек. Реакцияның жылдамдығына әрекеттесуші заттардың концентрацияларының әсерін зерттеген Норвегияның екі ғалымы Гульдберг және Вааге 1867 жылы мынадай қорытындыға келген: химиялық реакцияның жылдамдығы реакцияласушы заттардың концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорционал - әрекеттесуші массалар заңы. Егер химиялық реакциялар жалпы түрде былай жүрсе:
а А + b В = сС + d D
Молярлы концентрация С деп белгіленсе, u = k CAa×CBb , мұндағы k – пропорционалдық коэффициент, реакция жылдамдығының константасы деп аталады. Егер реакцияға қатты зат қатысатын болса, олар бар массасымен емес, тек сыртқы бетімен ғана реакцияласады, сондықтан реакцияның жылдамдығын анықтағанда оның концентрациясы есепке алынбайды; газ және еріген заттардың концентрациясы ғана есептеледі. Мысалы:
С + СО2 = 2 СО , u= kC СО2
Ғе2 О3 + 3Н2 = 2Ғе + 3Н2 О , u= kC Н2
Егер реакцияға түсетін заттардың концентрациясы бірге тең болса, онда u = k, яғни жылдамдық константасының физикалық мәні – реакцияға түсетін заттардың концентрациясы бірге тең болғандағы реакция жылдамдығы. k - әрекеттесетін заттардың концентрациясына тәуелді емес, тек оның табиғатына және температураға тәуелді. Газ тәріздес заттар әрекеттескенде қысым қанша рет өссе не азайса, концентрация да сонша рет өседі не кемиді, олай болса, реакция жылдамдығы қысымға тәуелді.
Катализатордың әсері. Катализатор деп – реакцияның жылдамдығын өзгертіп, бірақ реакция нәтижесінде өздері химиялық өзгермей қалатын заттар.
Катализаторлар реакция жылдамдығын миллион есеге дейін өсіре алады. Әрбір реакцияға өзіне тән катализаторлары да болады, олар басқа реакцияларға әсер етпеулері де мүмкін. Мысалы, катализатор ретінде АІ2 О3 алынса, этил спиртінен этилен алынады, ал фосфор қышқылы катализатор болса – диэтил эфирі алынады.
Катализатор ролі – актив молекулалар саны артады және активтендіру энергиясы кемиді, яғни реакцияға түсетін заттардың молекулаларының байланысын әлсіретеді. Катализаторлар қатты, сұйық, газ күйінде де болады. Реакция жылдамдығын баяулататын қасиеті бар заттар да болады, оларды кері катализатор-ингибитор деп атайды. Катализатор әсерінен жылдамдығы өзгеретін процестерді каталитикалық процесс – катализ деп атайды. Гомогенді және гетерогенді катализ болады. Катализатор да, реакцияласушы заттар да бір фазада болса, гомогенді катализ; катализатор мен реакцияласушы заттар әртүрлі фазада болса, гетерогенді катализ болады.
Гомогенді катализдегі катализатордың әсері аралық қосылыстар түзілуі арқылы (активті комплекс, тұрақсыз қосылыс, ол реакцияласатын молекулалардың активтену энергиясын төмендетеді , яғни молекулалар байланысын әлсіретеді) түсіндіріледі.
Гетерогенді катализде катализатордың әсері адсорбция арқылы, яғни реакцияласушы заттардың молекулаларын катализатор өз бетіне жинап сіңіруі арқылы түсіндіріледі. Адсорбция әсерінен катализатордың бетінде реакцияласушы заттар молекулаларының концентрациясы өседі, сондықтан молекулалардың өзара соқтығысуы артады, сонда реакция жылдамдығы жоғарылайды.
Катализатор қатысымен жүретін процестер жаратылыста да, өнеркәсіпте де өте көп. Тірі организмде болатын көптеген процестер ферменттер ( органикалық катализаторлар) қатысында жүреді.
Ле Шателье принципі.Жағдайды өзгертпесе тепе-теңдікке келген жүйенің күйі сақталады. Сыртқы жағдайдың (реагенттер концентрацияларының, қысымның , температураның) өзгеруінің тепе-теңдікке әсерін Ле Шателье принципін (жылжымалы тепе-теңдік принципін) қолдану арқылы анықтауға болады: Химиялық тепе-теңдік күйге келіп тұрған жүйенің жағдайының біреуін өзгерту, тепе-теңдікті сол өзгертуге қарсы әрекет туғызатын реакция бағытына қарай ығыстырады.
Дата добавления: 2015-01-01; просмотров: 179; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |