Лекция 15 Тізбекті реакциялар

 

Кп реакцияларды тменгі температурада лкен жылдамдыпен жретіндігі белгілі. Кейбір реакциялар сулелер мен ионды сулелерді серінен жылдамдытарын арттырады. Осы реакцияларды демелі жруіне ішкі процестер сер ететін болу керек. Осы былысты механизмі мен кинетикасын зерттеу арылы тізбекті реакцияны теориясы алыптасты.

Біз білеміз реакцияларды аралы німдері болып активті молекулалар, атомдар, иондар жне туелсіз радикалдар болуы ммкін. Бл реакциялар бірнеше сатыда жреді. Егер радикалдар (немесе активті блшектер) бастапы затты молекуласымен рекеттесіп жаа радикалдар тзсе, олар бастапы заттарды жаа молекулалармен рекеттесе береді де, соы нім аланда барып тотайды. Осы комплексті процесс тізбекті реакция деп аталады.

Мысалы: Cl2 + h Cl + Cl - тізбекті пайда болуы

Cl + H2 HCl + H – бірінші тізбек

Cl + H HCl – тізбекті аяталуы

бндаы h – сулелі энергия.

Бос радикалдар немесе активті блшектер реакцияа атысатын болса, оларды тізбекті реакцияны активті центрі деп атайды. Активті центрлер те жоары реакцияа тсу абілетіне ие болады. Сондытан жй молекулалы реакцияа араанда тізбекті реакцияны жылдамдыы жоары болады. Тізбекті реакиялар крекингте, полимеризациялауда биологиялы жне ядролы процестерде практикада олданылады.

Жоарыда келтірілген хлорды сутегімен фотохимиялы діспен осылуын зерттейік:

Cl2 + h Cl + Cl – тізбекті пайда болуы

 

Cl + H2 HCl + H –

H + Cl2 HCl + Cl – Бірінші саты

 

Cl + H2 HCl + H –

H + Cl2 HCl + Cl – Екінші саты

 

H + H H2

Cl + Cl Cl2 – тізбекті зілуі

 

Реакциядаы тізбекті тзілуі баса да былыстара байланысты болуы ммкін. Термиялы ыдырау кезінде немесе молекулаларды жоары энергиялары атомдармен, иондармен атыысы кезінде бос радикалдар тзіледі. Бос радикалдар тзілуіні мысалы ретінде этан молекуласыны этилен мен сутегіне ыдырауын арастырайы:

С2H6­ 2CH­3 + – тізбекті тзілуi

+ 2C2H6 C2 + CH4 – Бірінші саты

C2 H + C2H4 – Екінші саты

H + C2H6 C2 + H2

- рі арай осы тізбектер айталана береді.

Бл арастыран реакияларда активті центрлер згермейтін боландытан, олар тарматалмаан тізбекті реакиялар деп аталады. Осы реакцияларды жылдамдыы траты болады.

 

 


Кптеген тізбекті реакцияларда аралы стадиялар бірнеше активті центрлер тзу арылы жреді де, реакцияны жруі бірнеше баыта тарматалуы ммкін. Мндай реакциялар тарматалан тізбекті реакциялар деп аталады.

 

 

 

 


Осындай реакцияларды мысалы ретінде сутегіні тотыуын алуа болады. Тізбекті тзілуі сутегіні термиялы ыдырауынан басталады.

H2 + M H + H + M

немесе H2 + O2 OH + OH

рі арай тізбек тарматалу схемасымен

H + O2 OH + O

O + H2 OH + H

OH + H2 H + H2O

Жоарыда крсетілген схемада бір атом сутегі ш активті центріне пайда болуына атысады, ал екінші сатыда ол таы шке кбейеді де прогрессивті трде се береді. Бл тізбекті реакцияны былай крсетуге болады:

OH + H2 H2O + H

H + O2

O + H2 OH + H

+

H2

+

H2O + H

Егер тізбекті реакцияны жылдамдыы бос радикалдарды концентрациясына тура пропорционал болса, мндай реакциялар сызыты тізбек зілісті реакциялар деп аталады. Бл реакцияларды жылдамдыы былай аныталады:

W1 = k­1 CP

Мндаы: k­1 – жылдамды тратысы

СР – радикалдар концентрациясы.

Егер тізбекті зілуі екі бос радикалды рекеттесуі арылы болатын болса, мндай реакцияны жылдамдыы радикалдар концентрациясыны екінші дрежесіне пропорционал болады жне тізбекті квадраты зілуіне байланысты реакция деп аталады. Бл реакцияларды жылдамдыы былай аныталады:

W2 = 2k­2

Мндаы: k­2 – жылдамды тратысы

СР – радикалдар концентрациясы.