Kimya, Ümumi kimya

Reaksiya sürəti və tarazlıq: reaksiya nə qədər tez, hara qədər gedir

Orta sürəti və qalan qatılığı hesablamağı, tarazlığın hansı tərəfə yönələcəyini seçməyi öyrənəcəksən.

Oxu müddəti: 4 dəqiqə

Süni intellektlə hazırlanmış şəkil: daş ocaqda nazik quru çırpılar alovla yanır, yanında isə qalın odun kötüyü yanmadan durur.

Süd soyuducuda bir neçə gün təzə qalır, isti mətbəxdə isə tez turşuyur. Bunun səbəbi sehr deyil: soyuqda südü korlayan proseslər sadəcə yavaşıyır.

Ocaq qalayan hər kəs bunu bilir: qalın kötüyü kibritlə alışdırmaq çətindir, nazik quru çırpılar isə dərhal tutuşur. Odun eynidir, havaya toxunan səth isə fərqlidir.

Bəzi reaksiyalar isə heç vaxt tam bitmir: eyni anda həm irəli, həm geri gedir. Bu mövzu reaksiyanı sürətləndirməyi, yavaşıtmağı və belə “dayanmış kimi görünən” sistemi oxumağı öyrədir.

Niyə lazımdır

Sürət “reaksiya nə qədər tez gedir?”, tarazlıq isə “reaksiya hara qədər gedir?” sualına cavab verir. Zavodda ammonyak alınanda da, orqanizmdə fermentlər yeməyi parçalayanda da bu iki sual var. Katalizator reaksiyanı sürətləndirir və tarazlığa daha tez çatdırır, amma tarazlığın mövqeyini dəyişmir. Temperatur və qatılıq isə həm sürətə, həm də tarazlığa təsir edə bilər.

İmtahanda buradakı hesablar qısadır: bir bölmə, bir vurma, bir çıxma. Xal adətən hesabda itmir, tənliyə baxmadan tələsəndə itir. Ona görə əmsallara və maddənin tənliyin hansı tərəfində durduğuna baxmağı vərdişə çevir.

İmtahan bu mövzuda nə soruşur?

İmtahanda çevrilmə müddətindən orta sürətin necə dəyişdiyini müəyyənləşdirirsən, tənlikdəki əmsallardan istifadə edərək maddələrin qalan qatılıqlarını hesablayırsan. Tarazlıq tapşırıqlarında isə maddə əlavə olunduqda və ya qarışıqdan çıxarıldıqda hansı istiqamətin üstünlük qazandığını seçirsən. Axtarılan maddənin tənliyin hansı tərəfində yerləşdiyinə diqqət yetir.

Qayda

Orta sürət maddənin miqdarındakı dəyişmənin bu dəyişməyə sərf olunan zamana nisbətidir. Sabit həcmdə müəyyən maddəyə görə $v_{\text{orta}}=|c_2-c_1|/(t_2-t_1)$ ; burada $c$ molyar qatılıqdır. Qatılıq mol/l, zaman saniyə ilə verilərsə, vahid $\mathrm{mol}/(\mathrm{l}\times\mathrm{san})$ olar. Ayrılan qazı ölçdükdə $v_{\text{orta}}=\Delta V/\Delta t$ yazılır; vahid, məsələn, $\mathrm{sm^3/san}$ olur.
Eyni həcmdə eyni miqdar çevrilirsə, orta sürət müddətlə tərs mütənasibdir: $v_2/v_1=t_1/t_2$ . Bu müqayisədə çevrilən miqdarın eyniliyi vacibdir.
Qatılıq yüksəldikdə toqquşmalar sıxlaşır və reaksiya adətən sürətlənir. Temperatur yüksəldikdə zərrəciklərin enerjisi, bununla da uğurlu toqquşmaların payı artır. Bərk maddəni xırdalamaq təmas səthini böyüdərək reaksiyanı sürətləndirə bilər.
Katalizator reaksiyanı sürətləndirir və prosesin sonunda bərpa olunur. Dönən reaksiyada hər iki istiqaməti sürətləndirərək tarazlığa çatma müddətini qısaldır; tarazlığın mövqeyini dəyişmir.
Məhsulun miqdarı–zaman qrafikində daha dik yüksələn hissə daha böyük sürətə uyğundur. Başlanğıc maddələr sərf olunduqca reaksiya çox vaxt yavaşıyır.
Kimyəvi tarazlıq qapalı sistemdə düzünə və əksinə reaksiyaların sürətləri bərabərləşəndə yaranır. Şərait saxlanarsa, qatılıqlar sabit qalır, lakin onların bir-birinə bərabər olması tələb edilmir.
Le-Şatelye prinsipi: tarazlıqdakı sistem təsirin nəticəsini zəiflədən istiqamətə yönəlir. Sabit temperaturda qazın və ya həll olmuş maddənin qatılığını artırdıqda onun sərf olunduğu, azaltdıqda isə yarandığı istiqamət əlverişli olur.
Sabit həcmdə qatılıqların reaksiya nəticəsində dəyişmə miqdarları tənliyin əmsalları ilə mütənasibdir. Başlanğıc qatılıqdan sərf olunan hissəni çıxaraq qalan qatılığı tap.

Tapşırıqlarda işlənən düsturlar

Öyrənilməli düstur

\bar v=\frac{|\Delta c|}{\Delta t},\qquad \frac{\bar v_2}{\bar v_1}=\frac{\Delta t_1}{\Delta t_2}\quad (|\Delta c_1|=|\Delta c_2|)

$\bar v$ orta sürət, $|\Delta c|$ qatılıq dəyişməsinin mütləq qiyməti, $\Delta t$ isə keçən müddətdir. Sabit və bərabər həcmlərdə eyni maddə miqdarı çevrilirsə, qatılıq dəyişmələri bərabər olduğundan sürətləri müqayisə etmək üçün müddətlərin tərs nisbətini götür.

Öyrənilməli düstur

\frac{\Delta c_A}{a}=\frac{\Delta c_B}{b},\qquad c_i=c_{i,0}-\Delta c_i

Sabit həcmdə yalnız verilən reaksiya gedirsə, reagentlərin qatılıq azalmaları onların tənlikdəki əmsalları ilə mütənasibdir: $a,b$ əmsallar, $\Delta c_i$ azalma, $c_{i,0}$ ilkin, $c_i$ isə qalan qatılıqdır. Bir reagentin azalmasından digərinin azalmasını tap, sonra hər birini öz ilkin qatılığından çıx.

Öyrənilməli qayda

Le-Şatelye prinsipinə görə, qatılıq artımı tarazlığı həmin maddənin sərf olunduğu tərəfə, qatılıq azalması isə onun yarandığı tərəfə yönəldir. Hər müdaxiləni ayrıca qiymətləndirərkən dəyişdirilən maddənin tənliyin hansı tərəfində olduğunu nəzərə al.

Özün hesabla

Hər sualda cavabı yaz, sonra həllə bax. Vergül yerinə nöqtə də yaza bilərsən.

Nümunələr

Eyni miqdarda qaz bir təcrübədə

24

, digərində

72

saniyəyə ayrılır. Orta sürətləri müqayisə et:

v_2/v_1=24/72=1/3

. İkinci təcrübədə sürət üç dəfə kiçikdir.

$\mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons2NH_3}$ sistemində başlanğıc qatılıqlar $c(\mathrm{N_2})=0{,}5$ və $c(\mathrm{H_2})=1{,}2$ mol/l-dir. Sabit həcmdə azotun qatılığı $0{,}1$ mol/l azalıbsa, hidrogeninki $3\times0{,}1=0{,}3$ mol/l azalır. Qalan qatılıqlar azot üçün $0{,}4$ , hidrogen üçün $0{,}9$ mol/l-dir.

$\mathrm{H_2(g)+I_2(g)\rightleftharpoons2HI(g)}$ tarazlığında sabit temperatur və həcmdə hidrogen əlavə edilir. Artmış hidrogenin sərfi əlverişli olduğundan tarazlıq sağa yönəlir. Məhsulun bir hissəsini çıxarmaq da onun yenidən yaranmasını dəstəkləyir.

Tipik səhv

$\mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons2NH_3}$ : azot $0{,}1$ mol/l azaldı, deməli hidrogen də $0{,}1$ mol/l azaldı.

Əvvəl əmsalların nisbətini yoxla: hidrogenin əmsalı $3$ -dür, ona görə o, $3\times0{,}1=0{,}3$ mol/l azalır.

Qatılıq məsələsində bütün maddələrdən eyni rəqəmi çıxma: dəyişmələr əmsallarla mütənasibdir. Tarazlıqda da iki şeyi qarışdırma: tarazlıq reaksiyanın dayanması deyil, hər iki istiqamətdə çevrilmə davam edir; maddəni əlavə etmək isə onun reaksiya nəticəsində daha çox yaranması demək deyil, əlavə olunan maddənin sərfi güclənə bilər.

Özünü yoxla

Sabit həcmdə A maddəsinin qatılığı reaksiyanın $10$ -cu saniyəsində $0{,}9$ mol/l, $40$ -cı saniyəsində isə $0{,}3$ mol/l-dir. Bu zaman aralığında A maddəsinə görə orta sürəti tap.

Sabit həcmdə yalnız $\mathrm{2NO+O_2\rightarrow2NO_2}$ reaksiyası gedir. Oksigenin başlanğıc qatılığı $0{,}7$ mol/l-dir, $\mathrm{NO}$ -nun qatılığı isə reaksiya nəticəsində $0{,}6$ mol/l azalır. Oksigenin qalan qatılığını tap.

$\mathrm{H_2(g)+Br_2(g)\rightleftharpoons2HBr(g)}$ sistemi tarazlıqdadır. Sabit temperatur və həcmdə qaba $\mathrm{HBr}$ əlavə etsən, tarazlıq hansı istiqamətə yönələr?

Bu mövzunun tapşırıqlarında özünü sına

Bu mövzunun tapşırıqlarını həll et və hər birinin izahına bax.

Mövzu üzrə sınaq, I qrup (RK)Mövzu üzrə sınaq, IV qrup

Digər mövzular

Bütün Kimya mövzuları

Dərslikdə bu mövzu

Dərslik: Kimya, 8-ci sinif, «Kimyəvi reaksiyaların sürəti», səh. 6
Dərslik: Kimya, 8-ci sinif, «Reaksiya sürətinin ölçülməsi», səh. 9
Dərslik: Kimya, 8-ci sinif, «Reaksiya sürətinin dəyişdirilməsi: qatılığın təsiri», səh. 13
Dərslik: Kimya, 8-ci sinif, «Reaksiya sürətinin dəyişdirilməsi: temperaturun təsiri», səh. 17
Dərslik: Kimya, 8-ci sinif, «Reaksiya sürətinin dəyişdirilməsi: reaksiyaya daxil olan maddənin səthinin sahəsinin təsiri», səh. 20
Dərslik: Kimya, 8-ci sinif, «Reaksiya sürətinin dəyişdirilməsi: katalizatorun təsiri», səh. 23