Бид янз бүрийн химийн харилцан үйлчлэлтэй байнга тулгардаг. Байгалийн хийн шаталт, төмрийн зэврэлт, сүүний исгэлэн зэрэг нь сургуулийн химийн курст нарийвчлан судалдаг бүх процессоос хол байна.
Зарим хариу үйлдэл хийхэд хэдхэн секунд зарцуулдаг бол зарим харилцан үйлчлэлд өдөр эсвэл долоо хоног зарцуулдаг.
Урвалын хурд нь температур, концентраци болон бусад хүчин зүйлээс хамаарлыг тодорхойлохыг хичээцгээе. Боловсролын шинэ стандартад энэ асуудалд суралцах хамгийн бага цагийг хуваарилсан. Улсын нэгдсэн шалгалтын тестүүдэд урвалын хурдыг температур, концентрацаас хамаарах даалгаврууд, тэр байтугай тооцооллын даалгавруудыг санал болгодог. Ахлах сургуулийн олон сурагч эдгээр асуултын хариултыг олоход тодорхой бэрхшээлтэй тулгардаг тул бид энэ сэдвийг нарийвчлан шинжлэх болно.
Хэлэлцэж буй асуудлын хамаарал
Урвалын хурдны талаарх мэдээлэл нь практик болон шинжлэх ухааны маш чухал ач холбогдолтой. Жишээлбэл, өгөгдсөн бодис, бүтээгдэхүүний тодорхой үйлдвэрлэлдүнэ цэнэ нь тоног төхөөрөмжийн гүйцэтгэл, барааны өртөгөөс шууд хамаарна.
Үргэлжилсэн урвалын ангилал
Химийн процессын явцад үүссэн анхны бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон бүтээгдэхүүний нэгдлийн төлөвийн хооронд шууд хамаарал байдаг: гетероген харилцан үйлчлэл.
Системийг химийн шинжлэх ухаанд ихэвчлэн бодис эсвэл тэдгээрийн хослол гэж ойлгодог.
Нэг төрлийн систем гэдэг нь нэг үе шатаас бүрдэх системийг хэлнэ (ижил нэгдэл). Жишээлбэл, бид хийн холимог, хэд хэдэн өөр шингэнийг дурдаж болно.
Гетероген гэдэг нь урвалд орох бодисууд нь хий ба шингэн, хатуу болон хий хэлбэртэй байдаг систем юм.
Зөвхөн урвалын хурд нь температураас хамаарахгүй, мөн шинжлэгдсэн харилцан үйлчлэлд оролцож буй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн ашиглалтын үе шатаас хамаарна.
Нэг төрлийн найрлага нь эзлэхүүний туршид үйл явцын урсгалаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь түүний чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг.
Хэрэв анхны бодисууд өөр өөр фазын төлөвт байгаа бол энэ тохиолдолд хамгийн их харилцан үйлчлэл нь фазын хил дээр ажиглагдана. Жишээлбэл, идэвхтэй металлыг хүчилд уусгахад бүтээгдэхүүн (давс) үүсэх нь зөвхөн тэдгээрийн хүрэлцэх гадаргуу дээр ажиглагддаг.
Процессын хурд ба янз бүрийн хүчин зүйлсийн математик хамаарал
Химийн урвалын хурдыг температуртай харьцуулах тэгшитгэл ямар харагдаж байна вэ? Нэг төрлийн үйл явцын хувьд хувь хэмжээ нь хэмжээгээр тодорхойлогддогНэгж цаг тутамд системийн эзлэхүүн дэх урвалын явцад харилцан үйлчлэлцдэг буюу үүсдэг бодис.
Нэг төрлийн бус үйл явцын хувьд хурдыг хамгийн бага хугацаанд нэгж талбайд ногдох процесст урвалд орох буюу үйлдвэрлэсэн бодисын хэмжээгээр тодорхойлно.
Химийн урвалын хурдад нөлөөлөх хүчин зүйлс
Урвалж буй бодисын шинж чанар нь процессын хурд өөр өөр байх нэг шалтгаан болдог. Жишээлбэл, шүлтлэг металууд нь өрөөний температурт усаар шүлт үүсгэдэг бөгөөд үйл явц нь хийн устөрөгчийн эрчимтэй хувьсал дагалддаг. Эрхэм металл (алт, цагаан алт, мөнгө) нь өрөөний температурт ч, халаахад ч ийм процесс хийх чадваргүй байдаг.
Үйлдвэрлэлийн ашигт ажиллагааг нэмэгдүүлэхийн тулд химийн үйлдвэрт харгалзах хүчин зүйл бол урвалд орох бодисын шинж чанар юм.
Урвалжийн концентраци болон химийн урвалын хурд хоорондын хамаарлыг илрүүлсэн. Энэ нь өндөр байх тусам илүү олон тоосонцор мөргөлдөх тул процесс хурдан явагдах болно.
Математик хэлбэрийн массын үйл ажиллагааны хууль нь эхлэл бодисын концентраци болон үйл явцын хурд хоорондын шууд пропорциональ хамаарлыг тодорхойлдог.
Энэ нь XIX зууны дундуур Оросын химич Н. Н. Бекетовын томъёолсон. Процесс бүрийн хувьд температур, концентраци, урвалд орох бодисын шинж чанараас хамааралгүй урвалын тогтмолыг тодорхойлдог.
ХэндХатуу бодистой холбоотой урвалыг хурдасгахын тулд нунтаг болгон нунтаглах хэрэгтэй.
Энэ тохиолдолд гадаргуугийн талбай ихсэх нь процессын хурдад эерэгээр нөлөөлдөг. Дизель түлшний хувьд тусгай тарилгын системийг ашигладаг бөгөөд үүний улмаас агаарт хүрэх үед нүүрсустөрөгчийн хольцын шаталтын хурд мэдэгдэхүйц нэмэгддэг.
Халаалт
Химийн урвалын хурд температураас хамаарахыг молекул кинетик онолоор тайлбарладаг. Энэ нь тодорхой нөхцөлд урвалжуудын молекулуудын мөргөлдөөний тоог тооцоолох боломжийг олгодог. Ийм мэдээллээр зэвсэглэсэн хэвийн нөхцөлд бүх үйл явц тэр дороо явагдах ёстой.
Гэхдээ бид урвалын хурд нь температураас хамаарах тодорхой жишээг авч үзвэл харилцан үйлчлэлийн хувьд атомуудаас шинэ бодис үүсгэхийн тулд эхлээд химийн холбоог таслах шаардлагатай болдог. Энэ нь ихээхэн хэмжээний эрчим хүч шаарддаг. Урвалын хурд нь температураас ямар хамааралтай вэ? Идэвхжүүлэх энерги нь молекулуудын эвдрэлийн боломжийг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь үйл явцын бодит байдлыг тодорхойлдог. Түүний нэгж нь кЖ/моль.
Энерги хангалтгүй байвал мөргөлдөөн үр дүнгүй болох тул шинэ молекул үүсэхгүй.
График дүрслэл
Химийн урвалын хурд температураас хамаарах хамаарлыг графикаар дүрсэлж болно. Халах үед бөөмс хоорондын мөргөлдөөний тоо нэмэгдэж, энэ нь харилцан үйлчлэлийг хурдасгахад хувь нэмэр оруулдаг.
Температурын хурдтай урвалын график ямар харагддаг вэ? Молекулуудын энергийг хэвтээ байдлаар зурж, энергийн өндөр нөөцтэй бөөмсийн тоог босоо байдлаар зааж өгсөн болно. График нь тодорхой харилцан үйлчлэлийн хурдыг дүгнэхэд ашиглаж болох муруй юм.
Дунджаас энергийн зөрүү их байх тусам муруйн цэг максимумаас хол байх ба молекулуудын бага хувь нь ийм энергийн нөөцтэй байна.
Чухал талууд
Температураас урвалын хурдны тогтмол хамаарлын тэгшитгэлийг бичих боломжтой юу? Түүний өсөлт нь үйл явцын хурд нэмэгдэхэд илэрдэг. Ийм хамаарал нь процессын хурдны температурын коэффициент гэж нэрлэгддэг тодорхой утгаар тодорхойлогддог.
Аливаа харилцан үйлчлэлийн хувьд урвалын хурдны тогтмол нь температураас хамааралтай болохыг тогтоосон. Хэрэв 10 градусаар нэмэгдвэл процессын хурд 2-4 дахин нэмэгдэнэ.
Нэг төрлийн урвалын хурд температураас хамаарах хамаарлыг математик хэлбэрээр илэрхийлж болно.
Тасалгааны температурт ихэнх харилцан үйлчлэлийн хувьд коэффициент нь 2-оос 4-ийн хооронд байна. Жишээлбэл, 2.9 температурын коэффициенттэй бол температурын 100 градусын өсөлт нь процессыг бараг 50,000 дахин хурдасгадаг.
Идэвхжүүлэлтийн энергийн өөр өөр утгаар урвалын хурд нь температураас хамааралтай болохыг хялбархан тайлбарлаж болно. Энэ нь зөвхөн катион ба анионуудын харилцан үйлчлэлээр тодорхойлогддог ионы процессын үед хамгийн бага утгатай байдаг. Олон тооны туршилтууд ийм урвалууд агшин зуур тохиолддогийг гэрчилж байна.
Идэвхжүүлэх энерги их байх үед бөөмс хоорондын цөөн тооны мөргөлдөөн л харилцан үйлчлэлийг хэрэгжүүлэхэд хүргэнэ. Дундаж идэвхжүүлэлтийн энергитэй бол урвалд орох бодисууд дундаж хурдтайгаар харилцан үйлчилнэ.
Урвалын хурд нь концентраци ба температураас хамаарах даалгаврыг зөвхөн боловсролын ахлах түвшинд авч үздэг бөгөөд энэ нь хүүхдүүдэд ихэвчлэн ноцтой хүндрэл учруулдаг.
Процессын хурдыг хэмжих
Идэвхжүүлэх эрчим хүч шаарддаг эдгээр процессууд нь анхны бодис дахь атомуудын хоорондын холбоог таслах эсвэл сулруулах явдал юм. Энэ тохиолдолд тэд идэвхжүүлсэн цогцолбор гэж нэрлэгддэг тодорхой завсрын төлөвт шилждэг. Энэ нь тогтворгүй төлөв бөгөөд урвалын бүтээгдэхүүн болж хурдан задардаг, үйл явц нь нэмэлт энерги ялгардаг.
Хамгийн энгийнээр бол идэвхжүүлсэн цогцолбор нь суларсан хуучин холбоо бүхий атомуудын тохиргоо юм.
Дарангуйлагч ба катализатор
Ферментийн урвалын хурд нь дунд зэргийн температураас хамааралд дүн шинжилгээ хийцгээе. Ийм бодис нь хурдасгагч үүрэг гүйцэтгэдэгпроцесс.
Тэд өөрсдөө харилцан үйлчлэлийн оролцогч биш, процесс дууссаны дараа тэдний тоо өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Хэрэв катализаторууд урвалын хурдыг ихэсгэдэг бол ингибиторууд эсрэгээрээ энэ үйл явцыг удаашруулдаг.
Үүний мөн чанар нь завсрын нэгдлүүд үүсэх бөгөөд үүний үр дүнд үйл явцын хурд өөрчлөгддөг.
Дүгнэлт
Янз бүрийн химийн харилцан үйлчлэл дэлхий дээр минут тутамд тохиолддог. Температураас урвалын хурдын хамаарлыг хэрхэн тогтоох вэ? Аррениусын тэгшитгэл нь хурдны тогтмол ба температурын хамаарлын математик тайлбар юм. Энэ нь молекул дахь атомуудын хоорондын холбоог устгах, сулруулах, бөөмсийг шинэ химийн бодис болгон хуваарилах боломжтой идэвхжүүлэх энергийн утгуудын тухай ойлголтыг өгдөг.
Молекул-кинетик онолын ачаар анхны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийн магадлалыг урьдчилан таамаглах, үйл явцын хурдыг тооцоолох боломжтой. Урвалын хурдад нөлөөлдөг эдгээр хүчин зүйлүүдийн дунд температурын индексийн өөрчлөлт, харилцан үйлчлэлцдэг бодисын хувийн концентраци, контактын гадаргуугийн талбай, катализатор (дарангуйлагч) байгаа эсэх, түүнчлэн харилцан үйлчлэх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шинж чанар зэрэг нь онцгой ач холбогдолтой юм..
