Kimyoviy kinetika. Reaksiya tezligi

5.3.Reaksiyaning molekulyarligi va tartibi
Kimyoviy reaksiyalar kinetik jihatdan molekulyarligi va tartibiga koʻra klassifikatsiyalanadi.
Kimyoviy reaksiyalarning kinetik klassifikatsiyasi



5.3.1.Reaksiyaning molekulyarligi
Kimyoviy reaksiyaning elementar aktida ishtirok etuvchi molekulalar soniga qarab reaksiyalar monomolekulyar, bimolekulyar va trimolekulyar reaksiyalarga boʻlinadi. Kimyoviy reaksiyalarning bunday klassifikatsiyasi 1884 yilda golland kimyogari Y. Vant-Goff (1852-1911) tomonidan taklif etilgan.
Reaksiyaning molekulyarligi oʻzaro toʻqnashyotgan zarrachalarning soniga bogʻliq ravishda monomolekulyar, bimolekulyar va trimolekulyar boʻlishi mumkin. Lekin, uch va undan ortiq zarrachalarning bir vaqtda oʻzaro toʻqnashish ehtimolligi juda kichikdir.
1. Monomolekulyar reaksiyalar: reaksiyada bitta molekula ishtirok etadi.

Misollar:
I₂ → 2I
CH₃Br CH + Br
Monomolekulyar reaksiyalarga parchalanish va izomerlanish reaksiyalari misol boʻladi.
2. Bimolekulyar reaksiyalar: reaksiyada ikkitta molekula qatnashadi.



A + B → C + D + ... yoki A + A → B + C + ...
Masalan:
H + Cl₂ → HCl + Cl
2HI → I₂ + H₂
3. Trimolekulyar reaksiyalar: reaksiyaga uchta molekula kirishadi.

2NO + O₂ → 2NO₂

A + B + C → D + E + F + ...
yoki 3A → B + C + D

5.3.2.Reaksiya tartibi
Reaksiya tartibi reaksiya tezligining qay darajada konsentratsiyaga bogʻliqligini koʻrsatadi. Reaksiya tezligining konsentratsiyaga bogʻliqligi tenglamasidagi konsentratsiyalar daraja koʻrsatkichlarining yigʻindisi reaksiya tartibini bildiradi. Masalan:
aA + bB → cC + dD reaksiyaning tezligi k[A]^a ∙ [B]^b boʻlgani uchun uning tartibi a + b = n boʻladi.
Shunga koʻra barcha reaksiyalar biribchi, ikkinchi va uchinchi tartibli reaksiyalarga boʻlinadi.Kimyoviy reaksiyalarning bunday klassifikatsiyasi 1886 yilda nemis kimyogari Vilgelm Fridrix Ostvald (1853-1932) tomonidan ishlab chiqilgan.
1. Birinchi tartibli reaksiyalar:
Umumiy holda A → B + C
Ushbu reaksiyaning tezligi = k ∙ [A]
Reaksiya boshlanishida V hajmda a mol modda bor boʻlsa, τ vaqtdan soʻng uning x moli ortib qoladi. Reaksiya uchun olingan moddaning konsentratsiyasi dastlab C_o = edi, τ vaqtdan soʻng C = boʻladi. U holda reaksiya tezligi = k ∙ c boʻladi. Agar ni τ boʻyicha differensiallasak, = k(a – x) tenglama hosil boʻladi.
Birinchi tartibli reaksiyaning tezlik konstantasi k = lg boʻladi.
Olingan moddaning yarmi emirilishi uchun ketgan vaqt yarim emirilish davri deyiladi:
= =
Birinchi tartibli reaksiyalarga misollar:
• N₂O₅ → 2NO₂ + O₂
• Qandning inversiyasi: C₁₂H₂₂O₄ + H₂O → 2C₆H₁₂O₆
• Glyukozaning mutarotatsiyasi;
• C₂H₄ + H₂ → C₂H₆
• Radioaktiv parchalanish
2. Ikkinchi tartibli reaksiyalar:
Umumiy holda:A + B → D + ...
Reaksiya tezligi - = - = k[A]∙[B]
Moddalarning boshlangʻich konsentratsiyalari:
[A]₀ = a; [B]₀ = b. τ vaqtdan keyingi konsentratsiyalari: [A] = a – x; [B] = b – x
Reaksiyaning kinetik tenglamasi: agar [A] = [B] boʻlsa;
= k(a – x)²
K_τ = - = -
Yarim yemirilish davri:
=
Ikkinchi tartibli reaksiyalarga misollar
• 2HI → H₂ + I₂
• 2NO₂ → 2NO + O₂
• 2ClO^- → 2Cl^- + O₂
• Siklopentadiyenning dimerlanishi
Agar [A] ≠ [B] boʻlsa, ikkinchi tartibli reaksiyaning kinetik tenglamasi quyidagi koʻrinishda boʻladi:
= k(a – x) ∙ (b – x)
kτ = ln
(A) ≠ (B)
Misollar:
• Gaz fazada HI ning hosil boʻlishi: H₂ + I₂ → 2HI
• Radikal reaksiyalar H + Br₂ → HBr + Br
• Menshutkin reaksiyasi: R₃N + R^’X → R₃R^’N⁺X^-
3. Uchinchi tartibli reaksiyalar:
= k₃ ∙ c₁ ∙ c₂ ∙ c₃ yoki
= k₃(a – x)(b – x)(c – x) agar [A] = [B] = [C] boʻlsa = k₃(a – x)³ boʻladi.
K =
Yarim yemirilish davri:
=
Yuzaki qaraganda reaksiya tartibi uning molekulyarligi bilan bir xildek koʻrinadi, lekin aslida bunday emas. Oddiy gomogen reaksiyalarning tartibi reaksiyaning elementar aktida ishtirok etadigan molekulalar soniga, ya’ni molekulyarligiga mos keladi.Odatda, oddiy reaksiyalar bir tomonga yoʻnalgan boʻlib, bitta kimyoviy bosqichdan iborat.Murakkab reaksiyalarda esa reaksiya tartibi alohida reaksiya bosqichlarining molekulyarliklariga bogʻliq boʻladi. Bunday murakkab reaksiyalarga qaytar, parallel boruvchi va ketma-ket boruvchi reaksiyalarni misol qilib keltirish mumkin.