Урвалын хурд нь тодорхой хугацааны туршид урвалд орох бодисын концентрацийн өөрчлөлтийг харуулсан утга юм. Хэмжээг нь тооцоолохын тулд үйл явцын анхны нөхцлийг өөрчлөх шаардлагатай.
Нэг төрлийн харилцан үйлчлэл
Нэгдмэл хэлбэрээр байгаа зарим нэгдлүүдийн хоорондох урвалын хурд нь авсан бодисын эзэлхүүнээс хамаарна. Математикийн үүднээс авч үзвэл нэгэн төрлийн үйл явцын хурд ба нэгж хугацааны концентрацийн өөрчлөлтийн хоорондын хамаарлыг илэрхийлэх боломжтой.
Ийм харилцан үйлчлэлийн жишээ бол азотын ислийг (2) азотын исэл (4) болгон исэлдүүлэх явдал юм.
Эд бус үйл явц
Агрегацын янз бүрийн төлөвт байгаа бодисын эхлэлийн урвалын хурд нь нэгж хугацаанд нэгж талбайд ногдох эхлэлийн урвалжуудын молийн тоогоор тодорхойлогддог.
Нэг төрлийн бус харилцан үйлчлэл нь өөр өөр агрегат төлөвтэй системүүдийн онцлог юм.
Дүгнэж хэлэхэд, урвалын хурд нь анхны урвалжуудын (урвалын бүтээгдэхүүн) молийн тоо өөрчлөгдсөнийг харуулж байна.хугацаа, нэгж интерфэйс эсвэл нэгж эзлэхүүн тутамд.
Төвлөрөл
Урвалын хурдад нөлөөлөх гол хүчин зүйлсийг авч үзье. Анхаарал төвлөрөлөөс эхэлцгээе. Ийм хамаарлыг массын үйл ажиллагааны хуулиар илэрхийлдэг. Стереохимийн коэффицентээр нь авч үзвэл харилцан үйлчлэлцдэг бодисын концентрацийн бүтээгдэхүүн болон урвалын хурд хоёрын хооронд шууд пропорциональ хамаарал бий.
aA + bB=cC + dD тэгшитгэлийг авч үзье, A, B, C, D нь шингэн эсвэл хий юм. Дээрх үйл явцын хувьд харилцан үйлчлэл бүрт өөрийн гэсэн утгатай пропорциональ коэффициентийг харгалзан кинетик тэгшитгэлийг бичиж болно.
Хурдны өсөлтийн гол шалтгаан нь нэгж эзэлхүүн дэх урвалж буй хэсгүүдийн мөргөлдөх тоо нэмэгдэж байгааг тэмдэглэж болно.
Температур
Урвалын хурдад температурын нөлөөг авч үзье. Нэг төрлийн системд тохиолддог процессууд нь бөөмс мөргөлдөх үед л боломжтой байдаг. Гэхдээ бүх мөргөлдөөн нь урвалын бүтээгдэхүүн үүсэхэд хүргэдэггүй. Зөвхөн бөөмс нь эрчим хүч ихэссэн тохиолдолд л. Урвалжийг халаахад бөөмсийн кинетик энерги нэмэгдэж, идэвхтэй молекулуудын тоо нэмэгдэж, улмаар урвалын хурд нэмэгдэж байна. Температурын индекс ба процессын хурд хоорондын хамаарлыг Вант Хоффын дүрмээр тодорхойлно: Температурыг 10°С-аар нэмэгдүүлэх нь процессын хурдыг 2-4 дахин нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.
Катализатор
Урвалын хурдад нөлөөлөх хүчин зүйлсийг харгалзан процессын хурдыг нэмэгдүүлэх бодисууд, өөрөөр хэлбэл катализаторууд дээр анхаарлаа хандуулцгаая. Катализатор ба урвалж бодисыг нэгтгэх төлөв байдлаас хамааран хэд хэдэн төрлийн катализыг ялгадаг:
- урвалд орох бодис болон катализаторын нэгтгэх төлөв ижил байх нэгэн төрлийн хэлбэр;
- реацид орж буй бодис болон катализатор нэг фазын үед гетероген.
Никель, цагаан алт, родий, палладий нь харилцан үйлчлэлийг хурдасгадаг бодисын жишээ болгон ялгаж болно.
Дарангуйлагч нь урвалыг удаашруулдаг бодис юм.
Холбоо барих хэсэг
Урвалын хурдыг өөр юу тодорхойлдог вэ? Хими нь хэд хэдэн хэсэгт хуваагддаг бөгөөд тус бүр нь тодорхой үйл явц, үзэгдлийн талаар авч үздэг. Физик химийн хичээл нь контактын талбай болон үйл явцын хурд хоорондын хамаарлыг судалдаг.
Урвагч бодисуудын контактыг нэмэгдүүлэхийн тулд тэдгээрийг тодорхой хэмжээгээр бутлана. Хамгийн хурдан харилцан үйлчлэл нь уусмалд явагддаг тул олон урвалыг усан орчинд явуулдаг.
Хатуу бодисыг нунтаглахдаа хэмжүүрийг дагаж мөрдөх шаардлагатай. Жишээлбэл, пирит (төмрийн сульфит) -ийг тоос болгон хувиргахад түүний хэсгүүдийг зууханд шингээж, энэ нэгдлийн исэлдэлтийн процессын хурдад сөргөөр нөлөөлж, хүхрийн давхар ислийн гарц буурдаг.
Урвах бодис
Ямар урвалжууд харилцан үйлчлэхээс хамаарч урвалын хурдыг хэрхэн тодорхойлохыг ойлгохыг хичээцгээе? Жишээлбэл, устөрөгчийн өмнө Бекетовын электрохимийн цувралд байрлах идэвхтэй металууд нь хүчиллэг уусмалуудтай харилцан үйлчлэх чадвартай байдаг ба H2-ээс хойшхи нь ийм чадваргүй байдаг. Энэ үзэгдлийн шалтгаан нь металлын өөр өөр химийн идэвхжилд оршдог.
Даралт
Энэ утгатай урвалын хурд ямар хамааралтай вэ? Хими бол физиктэй нягт холбоотой шинжлэх ухаан тул хамаарал нь шууд пропорциональ, хийн хуулиар зохицуулагддаг. Хэмжигдэхүүнүүдийн хооронд шууд хамаарал байдаг. Химийн урвалын хурдыг ямар хуулиар тодорхойлдогийг ойлгохын тулд нэгдлийн байдал, урвалжийн концентрацийг мэдэх шаардлагатай.
Хими дэх хурдны төрлүүд
Агшин зуурын болон дундаж утгыг онцлон тэмдэглэдэг заншилтай. Химийн харилцан үйлчлэлийн дундаж хурдыг тодорхой хугацааны туршид урвалд орох бодисын концентрацийн зөрүүгээр тодорхойлно.
Авсан утга нь концентраци буурах үед сөрөг, харилцан үйлчлэлийн бүтээгдэхүүний концентраци нэмэгдэхэд эерэг байна.
Үнэн (агшин зуурын) утга нь тодорхой хугацааны нэгж дэх ийм харьцаа юм.
SI системд химийн процессын хурдыг [моль×m-3×s-1]-р илэрхийлнэ..
Хими дэх асуудлууд
Хурд тодорхойлохтой холбоотой асуудлын жишээг харцгаая.
Жишээ 1. Inхлор ба устөрөгчийг саванд хольж, дараа нь хольцыг халаана. 5 секундын дараа устөрөгчийн хлоридын концентраци 0.05 моль/дм3 утгыг олж авав. Устөрөгчийн хлорид үүсэх дундаж хурдыг тооцоол (моль/дм3 с).
Харилцаа хийснээс хойш 5 секундын дараа устөрөгчийн хлоридын концентрацийн өөрчлөлтийг эцсийн концентрацаас анхны утгыг хасч тодорхойлох шаардлагатай:
C(HCl)=c2 - c1=0.05 - 0=0.05 моль/дм3.
Хлоридын устөрөгч үүсэх дундаж хурдыг тооцоол:
V=0.05/5=0.010 моль/дм3 ×s.
Жишээ 2. 3 дм3 эзэлхүүнтэй саванд дараах процесс явагдана:
C2H2 + 2H2=C2 H6.
Устөрөгчийн анхны масс 1г. Харилцан үйлчилж эхэлснээс хойш 2 секундын дараа устөрөгчийн масс 0.4 г утгыг олж авсан. Этан үйлдвэрлэх дундаж хурдыг (моль/дм) тооцоол. 3×s).
Урвалсан устөрөгчийн массыг анхны утга ба эцсийн тооны зөрүүгээр тодорхойлно. Энэ нь 1 - 0.4=0.6 (г) байна. Устөрөгчийн молийн тоог тодорхойлохын тулд өгөгдсөн хийн молийн массаар хуваах шаардлагатай: n \u003d 0.6/2 \u003d 0.3 моль. Тэгшитгэлийн дагуу 2 моль устөрөгчөөс 1 моль этан үүсдэг тул 0.3 моль H2-аас бид 0.15 моль этан авна.
Үүссэн нүүрсустөрөгчийн концентрацийг тодорхойлоход бид 0.05 моль/дм3 авна. Дараа нь та түүний үүсэх дундаж хурдыг тооцоолж болно:=0.025 моль/дм3 ×s.
Дүгнэлт
Химийн харилцан үйлчлэлийн хурдад янз бүрийн хүчин зүйл нөлөөлдөг: урвалд орж буй бодисын шинж чанар (идэвхжүүлэх энерги), тэдгээрийн концентраци, катализатор байгаа эсэх, нунтаглалтын зэрэг, даралт, цацрагийн төрөл.
XIX зууны хоёрдугаар хагаст профессор Н. Н. Бекетов анхан шатны урвалжуудын масс болон үйл явцын үргэлжлэх хугацаа хоёрын хооронд хамаарал байгааг санал болгосон. Энэхүү таамаглал нь 1867 онд Норвегийн химич П. Вайж, К. Гулдберг нарын байгуулсан массын үйл ажиллагааны хуулиар батлагдсан.
Физик хими нь янз бүрийн үйл явцын механизм, хурдыг судалдаг. Нэг үе шатанд явагддаг хамгийн энгийн процессуудыг мономолекулын процесс гэж нэрлэдэг. Нарийн төвөгтэй харилцан үйлчлэл нь хэд хэдэн энгийн дараалсан харилцан үйлчлэлийг агуулдаг тул үе шат бүрийг тусад нь авч үздэг.
Эрчим хүчний хамгийн бага зардлаар урвалын бүтээгдэхүүний хамгийн их гарцыг авахын тулд үйл явцын явцад нөлөөлөх гол хүчин зүйлсийг харгалзан үзэх нь чухал.
Жишээ нь, усыг энгийн бодис болгон задлах процессыг хурдасгахын тулд катализатор хэрэгтэй бөгөөд түүний үүргийг манганы исэл (4) гүйцэтгэдэг.
Урвагчийг сонгох, оновчтой даралт, температурыг сонгох, урвалжийн концентрацитай холбоотой бүх нарийн ширийн зүйлийг химийн кинетикт авч үздэг.
