Урвалын хурданд нөлөөлөх хүчин зүйлс
Химийн урвал гэдэг нь нэг буюу хэд хэдэн бодис өөрчлөгдөж нэг буюу хэд хэдэн шинэ бодис үүсгэх үйл явц юм. Бүх химийн урвал ижил хурдаар явагддаггүй; зарим нь дэлбэрэлт гэх мэт маш хурдан байж болох бол зарим нь төмрийн зэврэлт гэх мэт маш удаан байж болно. Химийн урвалын хурданд янз бүрийн хүчин зүйл нөлөөлдөг. Энэ нийтлэлд бид урвалжийн концентраци, температур, даралт, гадаргуугийн талбай, катализаторын оролцоо зэрэг урвалын хурданд нөлөөлдөг зарим гол хүчин зүйлсийг авч үзэх болно.
Урвалжны концентраци
Химийн урвалын хурдад хамгийн шууд нөлөөлдөг хүчин зүйлсийн нэг бол урвалд ордог бодисын концентраци юм. Мөргөлдөөний онолын дагуу урвалд ордог бодисын бөөмс урвалд шаардлагатай идэвхжүүлэлтийн энергиэс давсан хангалттай энергитэй мөргөлдөх үед химийн урвал явагддаг. Тиймээс урвалд ордог бодисын концентраци өндөр байх тусам урвалд ордог бодисын бөөмсийн хооронд үр дүнтэй мөргөлдөөн үүсэх магадлал өндөр бөгөөд энэ нь эргээд урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг.
Жишээлбэл, хэрэв бид элсэн чихрийг усанд уусгаад дараа нь давсны хүчил нэмбэл давсны хүчлийн концентраци нэмэгдэхийн хэрээр урвал хурдасна. Учир нь давсны хүчлийн молекулууд чихрийн молекулуудтай мөргөлдөх боломжтой болж, улмаар урвалын хурдыг хурдасгадаг.
Суху
Температур нь химийн урвалын хурданд мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэг. Температур нэмэгдэх нь ихэвчлэн урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг, учир нь бөөмс илүү их кинетик энерги авдаг. Энэхүү кинетик энерги нэмэгдсэн нь илүү олон бөөмс урвалд шаардлагатай идэвхжүүлэлтийн энергийг даван туулах хангалттай энергитэй болно гэсэн үг юм.
Температурын өөрчлөлт нь үйлдвэрлэл болон лабораторид химийн урвалыг хянах чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, спиртийн үйлдвэрлэлд ашигладаг исгэх үйл явцыг температурыг нэмэгдүүлэх замаар хурдасгаж болно; гэхдээ хэрэв температур хэт өндөр байвал ферментүүд (биологийн катализаторууд) денатураци үүсгэж болзошгүй тул урвал зогсох магадлалтай.
Теканан
Даралт нь голчлон хийн урвалын хурданд нөлөөлдөг. Даралтыг нэмэгдүүлснээр бид урвалын системийн эзэлхүүнийг үндсэндээ бууруулдаг бөгөөд энэ нь хязгаарлагдмал орон зай дахь хийн хэсгүүдийн концентрацийг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь урвалд ордог хэсгүүдийн хоорондох мөргөлдөөний магадлалыг улам нэмэгдүүлж, улмаар урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг.
Жишээлбэл, азот ба устөрөгчөөс аммиакийг нийлэгжүүлэхэд (Хабер процесс) даралтыг нэмэгдүүлэх нь урвалыг илүү хурдан, илүү үр дүнтэй болгож чадна. Гэсэн хэдий ч өндөр даралтын системтэй холбоотой нэмэлт зардал, техникийн бэрхшээлтэй харьцуулахад цаашид нэмэгдүүлэх нь мэдэгдэхүйц ашиг тус өгөхгүй цэгт хүрэхээс өмнө даралтыг нэмэгдүүлэхэд практик хязгаарлалт байдаг.
Гадаргуугийн талбай
Урвалж буй бодисын гадаргуугийн талбай нь урвалын хурдыг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Боломжтой гадаргуугийн талбай том байх тусам урвалж буй бодисын хэсгүүд мөргөлдөхөд хялбар байдаг. Энэ нь ялангуяа хатуу фазын урвалж буй бодисын хувьд үнэн юм.
Жишээлбэл, магнийн нунтаг нь том хэсгүүдтэй харьцуулахад давсны хүчилтэй илүү хурдан урвалд ордог. Учир нь магнийн нунтаг нь илүү том гадаргуутай тул давсны хүчлийн молекулуудтай илүү үр дүнтэй харилцан үйлчлэлцэж чаддаг.
Катализатор
Катализатор гэдэг нь урвалд өөрөө зарцуулагдахгүйгээр урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг бодис юм. Катализаторууд нь катализлагдаагүй урвалын замаас бага идэвхжүүлэлтийн энергитэй урвалын өөр замыг бий болгосноор ажилладаг. Идэвхжүүлэлтийн энергийг бууруулснаар катализатор нь илүү олон урвалж буй молекулуудыг ижил температурт урвалд ороход хангалттай энергитэй болгох боломжийг олгодог.
Катализаторын хоёр төрөл байдаг: гетероген катализатор ба нэгэн төрлийн катализатор. Гетероген катализаторууд нь автомашины каталитик хөрвүүлэгчдэд ашигладаг цагаан алтны хүдэр гэх мэт урвалжуудаас өөр фазад байдаг. Нөгөөтэйгүүр, нэгэн төрлийн катализаторууд нь эфиржилтэд ашигладаг хүхрийн хүчил гэх мэт урвалжуудтай ижил фазад байдаг.
Катализатор ашиглах нь химийн үйлдвэрт чухал ач холбогдолтой бөгөөд урвалын үр ашиг нь эдийн засгийн сайн сайхан байдалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, хүхрийн шаталтаас хүхрийн давхар исэл үйлдвэрлэхэд катализатор ашиглах нь урвалыг хурдасгаж, эрчим хүчний хэрэгцээг бууруулахад тусалдаг.
Дарангуйлагчдын байгаа байдал
Катализаторууд нь урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг бол дарангуйлагчид нь урвалыг удаашруулдаг бодисууд юм. Дарангуйлагчид нь идэвхжүүлэлтийн энергийг нэмэгдүүлэх эсвэл катализаторыг задлах зэрэг янз бүрийн аргаар ажилладаг. Жишээлбэл, бензойн хүчил зэрэг хүнсний хадгалалтын бодисуудыг бичил биетний өсөлтөд шаардлагатай ферментүүдэд саад учруулж, тэдний өсөлтийг дарангуйлахад ашигладаг.
Молекулын чиг баримжааны ач холбогдол
Урвалж буй молекулуудын хоорондох бүх мөргөлдөөн нь химийн урвалд хүргэдэггүй; мөргөлдөөний үед молекулуудын чиглэл бас чухал юм. Молекулууд зөв чиглэлд уулзаж шинэ бүтээгдэхүүн үүсгэх үед үр дүнтэй мөргөлдөөн үүсдэг. Жишээлбэл, устөрөгч ба иодын молекулуудын хоорондох урвалд устөрөгчийн иодид үүсгэх үед устөрөгч ба иодын молекулууд нь устөрөгчийн атомуудыг иодын атомуудтай шууд харьцах байдлаар мөргөлдөх ёстой.
Дүгнэлт
Химийн урвалын хурдад урвалж бодисын концентраци, температур, даралт, гадаргуугийн талбай, катализатор эсвэл дарангуйлагч байгаа эсэх зэрэг янз бүрийн хүчин зүйлс нөлөөлдөг. Эдгээр хүчин зүйл бүр хэрхэн үүрэг гүйцэтгэдэгийг ойлгох нь лабораторийн болон үйлдвэрлэлийн хэмжээнд илүү хурдан, илүү үр дүнтэй химийн урвал зохион бүтээхэд бидэнд тусалдаг.
Бодит практикт химийн урвалыг оновчтой болгох нь олон хүчин зүйлийн хандлагыг шаарддаг. Жишээлбэл, эмийн үйлдвэрт урвалын хурд бага зэрэг нэмэгдсэн ч үйлдвэрлэлийн гарц болон үр ашгийн мэдэгдэхүйц ялгааг бий болгож, эцэст нь зардал болон үйлдвэрлэлийн хугацааг бууруулдаг.
Тиймээс урвалын хурданд нөлөөлдөг хүчин зүйлсийг бүрэн ойлгох нь зөвхөн шинжлэх ухааны үүднээс чухал төдийгүй өргөн хүрээний практик ач холбогдолтой юм.
