Химиялы тепе-тедік, рекеттесуші массалар заы. Тепе-тедік константалары

Аналитикалы химияда пайдаланылатын реакцияларды кпшілігі айтымды, яни реакция бір уаытта арама-арсы, тікелей жне кері, баытта жреді:

 

А +В С + Д

 

айтымдылы белгісі (). Екі атар жретін реакцияны солдан оа арай жретінін () тікелей реакция, ал онан сола арай () жретінін кері реакция дейді.

Массалар рекеттесу заы бойынша химиялы реакцияны жылдамдыы реакцияа атысатын заттарды концентрациясыны кбейтіндісіне пропорционалды. Массалар рекеттесу заы трысында тікелей реакцияны жылдамдыы _т:

_т = k_т [А][В] (3.1)

Квадратты жашамен затты молярлы (моль/дм³) сйкес концентрациясы белгіленеді. k_т – дегеніміз пропорционалды кэффицент, ол реакция жылдамдыыны концтантасы деп аталады. Егер А мен В мні 1 моль/дм³ те болса онда

 

_т = k_т

 

Демек жылдамды константасы деп реакцияа атысатын р затты концентрациясы 1 моль/дм³ боландаы реакцияны жылдамдыын айтады. Бл мн заттарды химиялы табиаты мен температураа байланысты, ал концентрацияа байланысты емес.

Кері реакцияны жылдамдыы _к:

 

_к = k_к[С][D] (3.2)

 

Реакция басталанда А мен В концентрациялары С мен D-ны концентрацияларына араанда кп. Сондытан (3.1) жне (3.2) тендіктері бойынша тікелей реакцияны жылдамдыы кері реакцияны жылдамдыына араанда басым болады. Реакция­ны жруі нтижесінде А мен В-ны концентрациялары азаяды да, С мен D-ны концентрациялары артады. Осыны нтиже­сінде тікелей реакцияны жылдамдыы ептеп кемиді, ал кері реакцияны жылдамдыы артады. Соында екі реакцияны жылдамдыы тееседі:

т = к (3.3)

 

Бл жадайда А, В, С, D концентрациялары згермей алады, яни жйеде химиялы тепе-тедік орнайды. Тепе-тедік орнаанда реакцияа заттарды анша молекулалары атысса, сонша молекулалары кері реакцияны нтижесінде тзіледі, демек озалмалы, не динамикалы тепе-тедік пайда болады.

(3.3) тедікке (3.1), (3.2) тедіктерден _т, _кмндерін ойса

 

k_т[А][В] = k_к[С][D]

 

Енді концентрацияларды мндерін тедікті бір жаына, траты мндер k_т, k_к – екінші жаына шыарса:

 

[С][D] / [А][В] = k_т/k_к

Екі константаларды атынасы k_т/k_ктраты мн боландытан, оны К деп белгілесек (k_т/k_к=К):

[С][D] / [А][В] = К (3.4)

 

Егер айтымды реакцияны тедігін жалпы трде жазса аА+вВсС+dD,тепе-тедік орнаанда:

 

[С]^с[D]^d / [А]^а[В]^в = К (3.5)

Химиялы тепе-тедік орнаанда реакцияны нтижесінде пайда болан заттарды концентрацияларыны кбейтіндісіні реакцияа атысан заттарды концентрацияларыны кбей­тіндісіне атынасы траты сан, олтепе-тедік константасы деп аталады (К). Концентрациялар реакцияны стехиометриялы коэффиценттеріне сйкес дрежелерде алынады.

К – реакцияны концентрациялы тепе-тедік константасы – Кk. Тепе-тедік константасыны мні температура мен ысыма туелді, ал реакцияа атысатын заттарды концентра­ция­ларына байланысты емес.

Тепе-тедік константасыk_т/k_к атынасына те боланды­тан, ол траты жадайда тікелей реакцияны жылдамдыы кері реакцияны жылдамдыынан анша рет басым екенін крсетеді. К-ні санды мнінен реакцияны жру баытын анытауа болады. Егер тепе-тедік константасы К те лкен болса (К>І), онда реакция аяына шейін жреді, кері реакция жрмейді десе де болады. Яни бл жадайда тепе-тедік о жаа ыысан. К-ны мні те аз боланда (К< І) кері реакцияны жруі басым болады да, тепе-тедік сола ыысады. Тепе-тедік константасы бірді шамасында боланда (К=1) реакция айтымды деп есептеледі. Тепе-тедік орнаанда реакцияа атысан барлы заттарды концентрациялары жептуір, екі реакцияны біреуі де басым жрмейді.

Анализ жргізгенде химиялы реакцияны аяына дейін жргені ажет. Тепе-тедік константасын жне тепе-тедікті ыыстыру ммкіншіліктерін пайдаланып рекцияны ажетті жаа ыыстырып жргізуге болады. Ол шін реакцияласатын затты біреуін арты млшерде яды, не реакцияны нтижесінде пайда болан бір затты реакцияласу абілеттігі жо трге ауыстырады. Мысалы:

 

СоCl₂+4NH₄SCN (NH₄)₂[Co (SCN)₄] +2NH₄Cl

Реакцияны тепе-тедігі орнаан жйеге NH₄SCN арты млшерін йса тепе-тедік оа арай ыысады. Бл ыысу мына атынас

 

[(NH₄)₂Co (SCN)₄] ^. [NH₄Cl]² / [СоCl₂] ^. [NH₄SCN]⁴

 

тепе-тедік константасына теескенше жреді. Осы сияты реакцияны нтижесінде пайда болан кобальтты тиоцианатты (роданидті) комплексін органикалы еріткішпен экстракциялап, реакцияласатын жйеден алып кетсе де тепе-тедік бзылып, реакция солдан оа арай жаа тепе-тедік орнаанша жреді.

айтымды реакцияны аяына дейін жргізу шін пайда болан затты біреуін газ, нашар еритін тнба, не аз диссоциацияланатын осылыс трінде збей жйеден алып кету ажет.

Химиялы термодинамика бойынша тепе-тедік орнаан­да жйеде энергиясы е аз мн болады. Бл энергия жйені бос энергиясы деп аталады (Гиббс энергиясы) жне G=H–ST тедігімен аныталады. (G – жйені бос энергиясы; Н пен S –жйені энтальпиясы мен энтропиясы; Т- абсолютті температура.). Тепе-тедік константасы мен Гиббс энергиясы арасындаы байланысты крсететін тедік:

 

G⁰ = -RTlnK lnK = G⁰/RT

 

G – стандартты Гиббс энергиясыны згеруі.

Келтірілген тедеу стандартты Гиббс энергиясы згеруіні санды мнін пайдаланып тепе-тедік константасын жне реакцияа атысатын заттарды тепе-тедік концентрацияларын табуа болатынын крсетеді. ртрлі заттарды алынуына сйкес Гиббс стандарты энергиясыны мні термодинамикалы анытамалытарда келтірілген.