4.2 Тектесу жылдамдығыныц ыстыққз тәуелділігі
Тектесу жылдамдығына ыстықгықтың ықпап етуін Аррениус
тәжірибеден анықгалады. Бұл ықпал Аррениус заңы деп аталған
тәуелділікпен өрнекгеледі
к - ко exp (-EJRT),
(4.4)
мұнда ко - экспонент алдыңцағы көбейткіш (оның өлшемділігі к
шамасының өлшемділігіне сәйкес); Е - белсендіру қайраты (активная
энергия), Дж/моль; R — газдың әмбебап тұрақтысы, Дж/(моль К); Т —
толық ыстықгық (абсолютгік температура), К.
Е жэне ко кинетикалық тұрақтылар деп те аталады жэне
отынның тектесулік қасиеттерін анықтайды. Олар тәжірибеден
табылады. 4.1-суретте (8.4) кейіптеме бойынша к шамасының Т-ға
тәуелділігі көрсетілген. Әрине, ошақтық жағдайларда сызықтық тек
бастапқы шұғыл өсетін аумағы жүзеге асырьшады. (4.4) өрнегін
логарифм десек, оңда
Ink = lnko - (E/(R) (1/Т)
(4.5)
Ink - 1/Т мекеңдіктеріңде (координаталарында) (4.5) өрнегі түзу
сызық болады (4.2-сурет), оның көлбеу бұрышы E/R шамасын
анықтайды Е = Rtgx. (4.5) өрнегіңцегі бос мүше lnko бірінші
абциссасы 1/Т = 0 болгандагы екінші ордината мэні болып
анықталады.
Сонымен, 4.2-суреттегі график кинетикапық тұрақтыларды
анықтау үшін пайдаланылады.
тұрактысынын ыстыктыкка
тәуелділігі
тэуелділігі
49
Кейбір
зерттеушілер
кинетикалық түрақтылар
арасында
байланыс бар екенін анықгады. Белгілі отын үшін ко неғұрлым аз
болса, Е соғұрлым аз болады. Мысапы, қоңыр көмірлер үшін бұл
шамалардың реті ко ~ 10 м/с жэне E/R ~ 10
4
К, антрацит үшін ко ~
10
6
м/с және E/R ~ 2 • 10
4
К болады.
Тектесу жылдамдыгының ыстықтықтан күшті өсуін түсіндіру
үшін, Аррениус болжам жасады: тектесу затшалардың кез келген
соқтығысуларында болмайды, тек қана осы тектесуді жүргізуге
жететін қайраты бар белсенді затшалар соқтығысқанда болады.
Белсенді емес заішаны белсенді ету үшін, оған қажетгі қайрат беру
керек - бүл қүбылысты белсендіру деп атайды. Белсендірудің бір
жолы — ыстықтықты жоғарылату; ыстықтықты көтергенде, белсенді
затшалардың саны күшті артады, сондықтан тектесу жылдамдығы
күрг жоғарылайды. Белсенді затшапарды түзуге жүмсалатын жылуды
белсендіру жылуы деп атайды. Қарапайым және белсенді затшапар
арасында теңдесу болады. Бүл теңдесу түрақтысы күшті дәрежеде
ыстықтыққа тэуелді.
Тектесудің жүруіне кейбір қайратгық тосқауьш (барьер) бөгет
қылады деп елестетуге болады. Сол тосқауылды өту үшін белсендіру
қайраты қажет. Бұны графикге түсіндіруге болады (4.3-сурет). А
күйінде болған бастапқы заттардың затшалары белсендіру қайраты
Е]-ге тең белгілі қайрат мөлшерін сіңіріп, белсенді В күйіне өтеді.
Бүл күйде затшалар тектесу өнімдерін түзіп, Е
2
қайратын бөліп
тектесе алады. Көп жағдайларда ВС аумағында бөлінетін жылу АВ
аумагында жүтылған қайратган үлкен болады және айырмасы Q = Е
2
-
Еі оң тектесу жылуына сәйкес болады жылу бөлетін
(экзотермиялық) тектесу.
Егер Е] > Е2 болса, онда тектесу жылу сіңіретін (эндотерм и ялы к) болады.
4.3-сурет. Белсендіру жэне тектесу қүбылысында қайрат өзгеруі
50
Тектесу жылдамдыгы белсендіру қайрат шамасына тікелеи
тэуедді: негұрлым ол кіші болса, соғұрлым тектесу жылдамырақ
жүреді. Егер белсендіру қайраты кіші болса, онда белгілі уақыт
аралыгында тектесу жүргенде, қайраттық тосқауылдан көптеген
бөлшектер өтіп, тектесу жылдамдыгы артады, ап егер белсеңдіру
қайраты үлкен болса — тектесу баяу жүреді. Иондар әрекеттескен
кезде, белсендіру қайраты өте аз болады, сондықтан иондық
тектесулер үлкен жылдамдықпен (іс жүзінде) жүреді.
4.3 Қысым мен шогырдыц тектесу жылдамдыгына ықпалы
Молярлық С, моль/м
және салыстырмалы көлемдік с,
шогырлар арасындағы қатынас былай жазылады:
С,=(р/ЯГ)С,
(4.6)
Түрақгы ыстықтықта (4.6) қатынасты есепке алып, әртүрлі
тектесулер үшін кинегикалық теңдеулерді мына түрде жазуга болады:
Бір затшалы тектесу үшін
=кСл = k(p/(RT))Ct
(4.7)
А жэне В заттарының екі затшалы тектесу і үшін
= ьеАСв = к{р2 /(КГ)2)сл С„;
(4.8)
Үш затшалы тектесу үшін
"W = к£лС,Сс = Ф 3 /(КГ)3)с , с в Сс ■
(4.9)
Мүнда сА св с с - әрекеттесуші заттардың салыстырмалы көлемдік
шоғырлары.
Сөйтіп, бір ретгілік тектесудің жылдамдыгы қысымга сэйкес, екі
реттілік — қысымның шаршысына (квадратына), үш реттілік —
қысымның текшееіне (кубына) немесе жаппы түрде v — реттілік
тектесу үшін
w ra.y~ p v
(4.10)
Егер (8.7), (
8
.
8
) жэне (8.9) теңдеулерінің екі бөлігін көлем
бірлігіндегі мольдер санына z = p/RT бөлсек, теңдеуді келесі жалпы
түрде аламыз
wm-f=(dCyldr)~ рУ
1
(4.11)
51
Ж ай
тектесулер үшін тэжірибе арқылы
ан ы қ тал ган
(8.10)-шы
сияқты тэуелділіктен тектесу ретін табуға болады.
Жангыш А жэне тотықтырғыш В-дан тұратын газ қоспасындагы
тектесуді қарастырайық. Әрекеттесуші затгардың көлемдік үлестері
сәйкесті
с
л жэне
С в
болсын.
Мүндай тектесуді екі затшапық А+В деп, С в - 1 -
екенін
ескере отырып, (4.11) теңдеу бойынша оның жылдамдығьш былай
өрнекгейміз
= dC Jdz=k{p/KT)CA(l-C J
(4.12)
p/RT= р/ц екенін ескерсек, соңца
"~
у
=Ы
р
/
м
)С
а
(
і
-Са),
(4.13)
мұндагы р - қоспа тығыздығы, кг/м ; р — қоспаның затшалық
маңызы,
кг/моль.
Газдар
тектесу
құбылысыңда
ц
шамасы
салыстырмалы аз өзгереді. Текгесу жылдамдыгы негізінде сл(і-с л)
көбейтіндісіне тэуелді. Осы тэуелдіпік 4.4-суретте 1-ші сызықпен
кескінделген.
4.4-сурет. Тектесу жылдамдығының жанар газ шоғырына тәуелділігі
Мүндай шаргты екі затшалы тектесу жылдамдыгы ең үлкен
мэніне шогырлары бірдей с * = С в = 0,5 болғанда, яғни қүрамы
стехиометриялық қоспада жетеді.
2
-ші сызық тотықтыргышта
тектеспейтін (инертті) газ болгандагы тэуелділікті көрсетеді.
Мысалы, жану қүбылыстарында тотыктырғыш ретінде пайдаланатын
ауа қүрамында оттек пен қатар инертті азот та бар.
52
Достарыңызбен бөлісу: |
