Төрт атом сутегісі бар молекула СН4 (тетраэдрлік)
Сурет 5 - Сутегі және көміртегі атомдарының СН4 молекуласында өзара орналасуы
Орталық атомды кубтың центрінде орналастырып қарама-қарсы төбелерінде сутегі атомдарын орналастырса дұрыс тетраэдр алуға болады. СН4 молекуласында химиялық байланыс түзуде 2s, 2pх, 2pу, 2рz көміртегі орбитальдары мен 4 сутегі атомының 1s1 орбитальдары қатысады.
Көміртегінің 2s орбиталының Көміртегінің 2р орбиталімен
сутегінің 1s орбиталімен сутегінің 1s орбиталімен
бүркелуі бүркелуі
1s2 2s2 2px 2py 2pz
1s1
АО
С
|
МО
_ _ _
_
|
АО
4Н
2 иондану потенциалы бар
|
Гибридтелуді ескерген жағдайда
АО
С
- - - -
Sp3 гибр.
|
МО
_ _ _ _
|
АО
4Н
_ _ _ _
1 иондану потенциалы бар.
|
СН4 молекуласында 4 байланысқан, 4 босаң МО бар. Жалпы байланыс түзген электрон саны – 8, С-4, Н-4. μ = 0 кеңістік симметриясы жоғары болатындықтан, Ес-н = 415,5 кДж.
(СН4) → [С] + 2 [Н2] ∆ Н0298 = 75,3кДж термиялық тұрақты
Органикалық қосылыстар
Барлық органикалық қосылыстар гибридтелуді ескерген жағдайда жақсы сипатталады.
а) π – байланысы жоқ молекулалар.
С2Н6 Н Н
| |
H – C – C – H
| |
H H
3H
|
MO
_ _ _
|
C
|
MO
_
|
C
|
MO
_ _ _
|
3H
|
|
Бір π – байланысы бар қосылыс
С2Н4 Н Н
C = C
H H
2H
|
MO
_ _
|
C
Sp2
|
MO
_
_
|
C
|
MO
_ _
|
2H
|
Екі π – байланысы бар қосылыс
С2Н2 HC ≡ CH
H
|
MO
_
|
C
Sp
|
MO
_
_ _
|
C
Sp
|
MO
_
|
H
|
11 ХИМИЯЛЫҚ РЕАКЦИЯ ЖЫЛДАМДЫҒЫ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕПЕ – ТЕҢДІК
Химиялық реакция жылдамдығы. Химиялық реакция жылдамдығы төмендегі формуламен анықталады: ν=
мұндағы, ν – жылдамдық, моль/(л*сек);
∆С – концентрация айырымы, моль/л;
t – уақыт, сек.
Химиялық реакция жылдамдығы әрекеттесуші заттар табиғаты мен реакция жағдайына тәуелді – концентрация, температура және катализатор қатысында. Химиялық реакция жылдамдығының әрекеттесуші заттар концентрациясына тәуелділігі әрекеттесуші массалар заңымен анықталады: берілген температурадағы химиялық реакция жылдамдығы әрекеттесуші заттардың концентрациясына тура пропорционал. Бұл заңның математикалық өрнегі төмендегі реакция үшін мынадай:
mA + nB = qC ν=k[A]m[B]n
мұндағы
ν – реакция жылдамдығы;
[A] және [B] - әрекеттесуші заттардың мольдік концентрациясы;
m, n, q – реакция теңдеуі коэффициенттері;
k – жылдамдық константасы.
Егер әрекеттесуші заттар концентрациясы көбейтіндісі бірге тең болса, оның мәні реакция жылдамдығына тең болады. Әрекеттесуші заттар заңын тек газ тәрізді және суда еріген заттарға ғана қолдануға болады.
Химиялық реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі тәжірибе арқылы анықталған. Температура әрбір 10 градусқа артқан сайын көпшілік реакция жылдамдығы 2-3 есе артып, температура әрбір 10 градусқа төмендегенде 2-3 есе кемиді.
Химиялық тепе-теңдік. Бір-біріне қарама-қарсы екі бағытта өтетін реакциялар қайтымды деп аталады. Мысалы:
2НJ ↔ H2J2;
N2 + 3H2↔ 2NH3
Тура жүретін процесс жылдамдығы кері жылдамдығына теңескен кезде химиялық тепе-теңдік орнайды. Яғни химиялық реакциялар бір кезеңде қарама-қарсы бағытта бірдей жылдамдықпен жүргендіктен нәтижесінде жүйе құрамы тұрақты болады. Әрбір химиялық тепе-теңдіктің өзінің константасы бар. Жалпы түрде қайтымды реакцияны былай белгілейміз:
mA + nB ↔ pC + gD
Әрекеттесуші массалар заңын қолданып химиялық тепе-теңдік константасы теңдігін қорытуға болады.
K =
мұндағы, К – химиялық тепе – теңдік константасы, ол әрекеттесуші заттар концентрациясына тәуелсіз, бірақ температураға тәуелді болады. Химиялық реакция жағдайының өзгеруіне байланысты.
Жүйенің бір тепе-теңдік күйден екіншісіне ауысуы химиялық тепе-теңдіктің ығысуы деп аталады. Тепе-теңдік ығысуы (газдар үшін) Ле-Шателье принципіне бағынады (Т, Р, С). Тепе-теңдікте тұрған жүйенің бір жағдайын, мысалы, температура, қысым, концентрациясын өзгертсек, онда тепе-теңдік сол жағдайдың азаю жағына қарай ығысады, яғни бұрынғы жағдайды орнықтыруға ұмтылады.
Гетерогенді жүйедегі реакция жылдамдығы.
Жоғарыда қарастырылған заңдылықтар тек гомогенді жүйе үшін дұрыс. Әр түрлі химиялық жүйелерді қарастыруда фаза ұғымы үлкен роль атқарады. Жүйенің басқа бөліктерінен айыру беті арқылы шектелген химиялық құрамы бірдей, біртекті жүйе бөліктерінің жиынтығы фаза деп аталады. Мысалы, газдар қоспасы, ерітінділер гомогенді жүйе деп аталады. Себебі фазалар саны біреу. Гетерогенді жүйеге бірнеше фазадан тұратын жүйелер жатады, мысалы су-мұз (2 фаза), кальций карбонаты – кальций оксиді – көміртек оксиді (3 фаза).
Гомогенді жүйедегі реакция жүруін анықтайтын заңдылықтан гетеоргенді жүйе үшін үнемі дұрыс болмайды. Себебі, гетерогенді жүйеде, мысалы газ-қатты зат десек, газ молекулалары мен қатты зат арасындағы соқтығысу тек фазалар арылығы бетінде ғана болады және қатты зат концентрациясы химиялық реакция жылдамдығына негізінен әсер етпейді.
Мысалы мыс оксидін сутегімен тотықсыздандыру процесін алайық.
CuO + H2 ↔ Cu + H2O
тура реакция жылдамдығы тек сутек концентрациясына тәуелді, яғни
ν = к[H2]
Ал, Fe3O4 + 4H2↔3Fe + 4H2O (бу) тепе-теңдік жүйесі үшін константа мәні K = болады, себебі Fe3O4 және Fe – қатты заттар. Гетерогенді жүйелерде реакция фазалар аралығы беттерінде өтетіндіктен түйісу беттері неғұрлым көп болса, химиялық реакция жылдамдығы соғұрлым үлкен болады.
Катализ - химиялық процестің жылдамдығының катализатор әсерінен өзгеруі. Катализатор деп – химиялық реакция жылдамдығын өзгертетін, реакция аяғында химиялық өзгеріссіз қалатын заттарды айтамыз.
Есептер шығару мысалдары.
Химиялық реакция жылдамдығы температураны 300-тан 600-қа көтерсек қалай өзгереді? Температуралық коэффициент 2-ге тең.
Берілгені: Шешуі:
t1 = 300
t2= 600 ν60 C = ν30 C * = ν30 C * 23= ν30 C*8
γ = 2 реакция жылдамдығы 8 есе артты.
ν(600) - ?
Иодты сутектің түзілуі мына теңдеумен өрнектеледі. Н2 + J2 ↔ 2HJ. Сутектің бастапқы концетрациясы 1 моль/л, ал иодтікі 0,6 моль/л. Егер реакция нәтижесінде сутектің 50% жұмсалса тепе-теңдік орнаған кездегі барлық 3 заттың концентрациясын есепте. Тепе-теңдік константасы неге тең?
Берілгені: Шешуі
[H2] = 1 моль/л [H2]/ = 1 – 0,5 = 0,5 моль/л
[J2] = 0,6 моль/л [J2]/ = 0,6 – 0,5 = 0,1 моль/л
[HJ] = 0,5 моль/л + 0,5 моль/л = 1 моль/л
К-? [HJ] -?
[H2]/-? [J2]/-? K =
Темір (ІІІ) хлоридінің калий иодиді ерітіндісімен әрекеттесу реакциясының орташа жылдамдығын есепте, егер 200С температурада 1,5 минут 110 мл бастапқы заттардан 1*10-5 моль иод бөлінсе.
Берілгені: Шешуі:
t1 = 200 2FeCl3 + 2 KJ → FeCl2 + 2KCl + J2
t = 1,5 мин. теңдеу бойынша 1 моль иод түзілу үшін
Vбаст= 110мл2 моль FeCl3жұмсалады.
ν(J2) = 1*10-5 моль Ендеше ν(FeCl3) = 2*10-5 моль
ν-? ν =
М(FeCl3) = 162,2г/моль болса, ν=2,02*10-6*162,2 = 3,27*10-4г/л*сFeCl3
NO және Br2 – де NOBr синтезделу реакциясы қысымды 1 атм 5 атм-ға көтерсек қалай өзгереді? Тура реакция басымырақ.
Берілгені: Шешуі:
Р1 = 1 2NO + Br2 ↔ 2NOBr2
Р2 = 5 қысым 5 есе артқанда [NO]
NO, Br2 мен [Br2] концентрациясы 5 есе артады, реакция
жылдамдығы
ν-? ν=(5)2 * 5 = 125 есе.
Достарыңызбен бөлісу: | 
