Reaksiya Sürətinə Təsir Edən Faktorları Müzakirə Edən Nümunə Suallar
Kimyəvi reaksiya, enerji dəyişiklikləri və enerji səviyyələrindəki dəyişikliklərlə xarakterizə olunan atomların və ya molekulların çevrilməsidir. Praktikada reaksiya sürəti reaktivlərin məhsullara nə qədər tez çevrildiyini təsvir edir. Reaksiya sürətinə konsentrasiya, temperatur, təzyiq (qaz reaksiyaları üçün), səth sahəsi və katalizatorların olması da daxil olmaqla bir neçə amil təsir göstərə bilər. Bu məqalədə reaksiya sürətinə təsir edən amillərlə bağlı nümunə məsələlər ətraflı izahatlarla müzakirə olunacaq.
Reaksiya Sürətinə Təsir Edən Faktorlar
1. Reaktivlərin Konsentrasiyası
2. Temperatur
3. Təzyiq
4. Səth sahəsi
5. Katalizator
1. Reaktivlərin Konsentrasiyası
Nümunə Sual 1:
Verilən reaksiya:
A + B → AB
Əgər [A] = 0,5 M və [B] = 0,5 M konsentrasiyaları verilibsə və ilkin reaksiya sürəti sürət = k[A][B] ilə verilirsə, [B] 0,5 M-də qalarkən A-nın konsentrasiyası ikiqat artırılaraq 1 M-ə çatdırılarsa, reaksiya sürəti nə qədər olacaq?
Müzakirə:
Reaksiya sürəti düsturu:
\[ \text{Rate} = k[A][B] \]
İlkin qiymət:
\[ \text{Rate}_{\text{başlanğıc}} = k[0,5][0,5] = 0,25k \]
A-nın konsentrasiyası 1 M olduqda:
\[ \text{Rate}_{\text{new}} = k[1][0,5] = 0,5k \]
Qiymət müqayisəsi:
\[ \frac{\text{Rate}_{\text{new}}}{\text{Rate}_{\text{başlanğıc}}} = \frac{0,5k}{0,25k} = 2 \]
Beləliklə, yeni reaksiya sürəti ilkin reaksiya sürətindən iki dəfə çoxdur.
2. Temperatur
Nümunə Sual 2:
Kimyaçı qeyd edir ki, temperatur 300 K-dən 320 K-yə yüksəldikdə kimyəvi proses üçün reaksiya sürəti 0,5 mol/L/s-dən 2 mol/L/s-ə qədər artır. Arrenius qanununa əsasən artım əmsalı nədir?
Müzakirə:
Arrenius qanunu belə deyir:
\[ \text{Rate} = Ae^{-\frac{E_a}{RT}} \]
Temperaturun artması Arrhenius ifadəsində eksponensialın azalmasına səbəb olur, buna görə də reaksiya sürəti artır. Bu halda artım əmsalı belədir:
\[ \frac{\text{Rate}\ \text{at}\ 320\ K}{\text{Rate}\ \text{at}\ 300\ K} = \frac{2\ mol/L/s}{0,5\ mol/L/s} = 4 \]
Beləliklə, reaksiya sürətinin artım əmsalı 4 dəfədir.
3. Təzyiq
Nümunə Sual 3:
Qaz reaksiyaları üçün:
\[ \text{2NO}(g) + \text{O}_2(g) → \text{2NO}_2(g) \]
Əgər ümumi təzyiq sabit həcmdə 1 atmosferdən 2 atmosferə qədər artırılarsa, bu reaksiya sürətinə necə təsir edəcək?
Müzakirə:
Qaz reaksiyalarında təzyiq konsentrasiya ilə düz mütənasibdir. Təzyiqin artırılması hər bir qazın konsentrasiyasını artırır və reaksiya sürətini artırır. Təzyiqin mütənasib olaraq saxlanıldığını fərz etsək, reaksiya sürəti təzyiqlə artır:
\[ \text{Rate}_{\text{new}} = k[2NO]^2[O_2] \]
Artan təzyiqlə NO və O2 konsentrasiyaları ikiqat artacaq, buna görə də reaksiya sürəti aşağıdakı qədər artacaq:
\[ \text{Rate}_{\text{new}} = k[2NO]^2[2O_2] = k(2[NO])^2 (2[O_2]) = 4k[NO]^2[O_2] \]
Beləliklə, reaksiya sürəti 4 dəfə artır.
4. Səth sahəsi
Nümunə Sual 4:
Bərk Zn HCl məhluluna yerləşdirildikdə, Zn toz halına gətirildikdə, Zn çubuğu şəklində olduğundan daha sürətli H2 qazının əmələ gəlməsi reaksiyası baş verir. Niyə belədir?
Müzakirə:
Bərk hissəciklərin səth sahəsinin artması bərk Zn səthi ilə toqquşa biləcək yeni reaktiv molekullarının sayını artırır. Zn və HCl arasındakı reaksiya belədir:
\[ \text{Zn}(s) + 2\text{HCl}(aq) → \text{ZnCl}_2(aq) + \text{H}_2(g) \]
Zn toz halında olduqda, Zn və HCl arasındakı təmas səthi, bar şəklindəki Zn ilə müqayisədə daha böyükdür və beləliklə, daha çox toqquşma yeri vasitəsilə reaksiya sürətini artırır.
5. Katalizator
Nümunə Sual 5:
Hidrogen peroksidin katalizatorla (manqan dioksidi, MnO2) və katalizatorsuz parçalanması üçün reaksiya sürətlərindəki fərqi izah edin.
\[ \text{2H}_2\text{O}_2(aq) → 2\text{H}_2\text{O}(l) + \text{O}_2(g) \]
Müzakirə:
Katalizator olmadan, yüksək aktivləşmə enerjisi səbəbindən hidrogen peroksidin parçalanması yavaş olur. Lakin, MnO2 katalizatoru ilə aktivləşmə enerjisi əhəmiyyətli dərəcədə azalır. MnO2 reaksiyada daimi reaksiya vermir, əksinə daha aşağı aktivləşmə enerjisi ilə alternativ bir yol (reaksiya mexanizmi) təmin edir və reaksiya sürətini sürətləndirir.
Katalizatorla:
– Reaksiya sürəti artır, çünki tələb olunan enerji daha azdır.
– Reaksiya kinetikası dəyişir, lakin məhsulun çıxımı eyni qalır.
Katalizatorlar reaksiyanın termodinamikasını dəyişdirmədən effektiv toqquşma tezliyinin artmasına imkan verir.
Nəticə
Reaksiya sürətlərinə bir neçə amil təsir göstərir, o cümlədən reaktiv konsentrasiyası, temperatur, təzyiq, xüsusən də qaz halında reaksiyalarda, bərk materiallarda səth sahəsi və katalizatorların olması. Konsentrasiya reaksiya sürəti ilə birbaşa mütənasibdir; temperatur reaktivlərin kinetik enerjisinə təsir göstərir; təzyiq qaz konsentrasiyası vasitəsilə qaz halında reaksiyalara təsir göstərir; səth sahəsi toqquşma sahəsinə təsir göstərir; katalizatorlar isə aktivləşmə enerjisini azaltmaqla sürəti sürətləndirir. Bu amilləri anlamaq müxtəlif sənaye tətbiqlərində və laboratoriya tədqiqatlarında reaksiya sürətlərinə nəzarət etmək üçün vacibdir.
