Tunakabiliana kila mara na mwingiliano mbalimbali wa kemikali. Mwako wa gesi asilia, kutu ya chuma, kuungua kwa maziwa ni mbali na michakato yote ambayo inasomwa kwa kina katika kozi ya kemia ya shule.
Baadhi ya miitikio huchukua sehemu za sekunde, huku baadhi ya mwingiliano huchukua siku au wiki.
Hebu tujaribu kutambua utegemezi wa kasi ya majibu kwenye halijoto, mkusanyiko na vipengele vingine. Katika kiwango kipya cha elimu, kiwango cha chini cha muda wa kusoma kimetengwa kwa suala hili. Katika majaribio ya mtihani wa umoja wa serikali, kuna kazi juu ya utegemezi wa kiwango cha majibu juu ya joto, mkusanyiko, na hata kazi za kuhesabu hutolewa. Wanafunzi wengi wa shule za upili hupata matatizo fulani katika kupata majibu ya maswali haya, kwa hivyo tutachambua mada hii kwa undani.
Umuhimu wa suala linalozingatiwa
Maelezo kuhusu kasi ya maitikio ni ya umuhimu mkubwa wa kisayansi na kiutendaji. Kwa mfano, katika uzalishaji maalum wa vitu na bidhaa kutoka kwa kupewathamani moja kwa moja inategemea utendakazi wa kifaa, gharama ya bidhaa.
Uainishaji wa miitikio inayoendelea
Kuna uhusiano wa moja kwa moja kati ya hali ya mjumuisho wa viambajengo vya awali na bidhaa zilizoundwa wakati wa mchakato wa kemikali: mwingiliano tofauti tofauti.
Mfumo kwa kawaida hueleweka katika kemia kama dutu au mchanganyiko wao.
Mfumo wa homogeneous ni ule unaojumuisha awamu moja (hali sawa ya kujumlisha). Kwa mfano, tunaweza kutaja mchanganyiko wa gesi, vimiminika kadhaa tofauti.
Heterogeneous ni mfumo ambao viitikio huwa katika umbo la gesi na vimiminiko, yabisi na gesi.
Hakuna tu utegemezi wa kasi ya majibu kwenye halijoto, lakini pia kwa awamu ambayo vijenzi vinavyohusika katika mwingiliano uliochanganuliwa vinatumika.
Utunzi wenye usawa unaangaziwa na mtiririko wa mchakato katika sauti, ambayo huboresha ubora wake kwa kiasi kikubwa.
Ikiwa dutu za awali ziko katika hali tofauti za awamu, katika hali hii, mwingiliano wa juu zaidi huzingatiwa kwenye mpaka wa awamu. Kwa mfano, wakati chuma hai kinapoyeyuka katika asidi, uundaji wa bidhaa (chumvi) huzingatiwa tu juu ya uso wa mguso wao.
Uhusiano wa hisabati kati ya kasi ya mchakato na vipengele mbalimbali
Mlinganyo wa kasi ya mmenyuko wa kemikali dhidi ya halijoto inaonekanaje? Kwa mchakato wa homogeneous, kiwango kinatambuliwa na kiasidutu inayoingiliana au kuundwa wakati wa athari katika kiasi cha mfumo kwa kila kitengo cha muda.
Kwa mchakato tofauti, kiwango hubainishwa kupitia kiasi cha dutu inayoitikia au inayozalishwa katika mchakato kwa kila eneo kwa muda wa chini zaidi.
Mambo yanayoathiri kasi ya mmenyuko wa kemikali
Hali ya dutu inayojibu ni mojawapo ya sababu za viwango tofauti vya michakato. Kwa mfano, metali za alkali huunda alkali na maji kwenye joto la kawaida, na mchakato unaambatana na mageuzi makali ya hidrojeni ya gesi. Vyuma vya thamani (dhahabu, platinamu, fedha) haviwezi kufanya michakato kama hii katika halijoto ya kawaida au inapopashwa joto.
Asili ya vinyunyuzi ni jambo ambalo huzingatiwa katika tasnia ya kemikali ili kuongeza faida ya uzalishaji.
Uhusiano kati ya mkusanyiko wa vitendanishi na kasi ya mmenyuko wa kemikali umefichuliwa. Kadiri kilivyo juu, ndivyo chembe nyingi zaidi zitagongana, kwa hivyo, mchakato utaendelea kwa kasi zaidi.
Sheria ya utendaji ya raia katika mfumo wa hisabati inaeleza uhusiano wa sawia moja kwa moja kati ya mkusanyiko wa vitu vinavyoanza na kasi ya mchakato.
Iliundwa katikati ya karne ya kumi na tisa na mwanakemia wa Kirusi N. N. Beketov. Kwa kila mchakato, kiitikio kisichobadilika hubainishwa, ambacho hakihusiani na halijoto, ukolezi, au asili ya viitikio.
Kwaili kuharakisha mwitikio unaohusisha kigumu, unahitaji kukisaga hadi unga.
Katika hali hii, eneo la uso huongezeka, ambayo ina athari chanya kwa kasi ya mchakato. Kwa mafuta ya dizeli, mfumo maalum wa sindano hutumiwa, kutokana na ambayo, inapogusana na hewa, kiwango cha mwako wa mchanganyiko wa hidrokaboni huongezeka kwa kiasi kikubwa.
Kupasha joto
Utegemezi wa kasi ya mmenyuko wa kemikali kwenye halijoto unafafanuliwa na nadharia ya kinetiki ya molekuli. Inakuwezesha kuhesabu idadi ya migongano kati ya molekuli ya reagents chini ya hali fulani. Ukiwa na maelezo kama haya, katika hali ya kawaida, michakato yote inapaswa kuendelea mara moja.
Lakini ikiwa tutazingatia mfano maalum wa utegemezi wa kasi ya mmenyuko kwenye joto, inabadilika kuwa kwa mwingiliano ni muhimu kwanza kuvunja vifungo vya kemikali kati ya atomi ili kuunda dutu mpya kutoka kwao. Hii inahitaji kiasi kikubwa cha nishati. Je, ni utegemezi wa kiwango cha majibu kwenye joto? Nishati ya uanzishaji huamua uwezekano wa kupasuka kwa molekuli, ni sifa ya ukweli wa taratibu. Vizio vyake ni kJ/mol.
Kama nishati haitoshi, mgongano hautakuwa na ufanisi, kwa hivyo hauambatani na uundaji wa molekuli mpya.
Uwakilishi wa picha
Utegemezi wa kasi ya mmenyuko wa kemikali kwenye halijoto unaweza kuwakilishwa kwa picha. Inapokanzwa, idadi ya migongano kati ya chembe huongezeka, ambayo huchangia kuongeza kasi ya mwingiliano.
Je, kiwango cha majibu dhidi ya jedwali la halijoto inaonekanaje? Nishati ya molekuli imepangwa kwa usawa, na idadi ya chembe zilizo na hifadhi ya juu ya nishati huonyeshwa kwa wima. Grafu ni mkunjo ambao unaweza kutumika kutathmini kasi ya mwingiliano fulani.
Kadiri tofauti ya nishati kutoka kwa wastani inavyokuwa kubwa, ndivyo ncha ya mkunjo inavyokuwa mbali kutoka kilele cha juu, na asilimia ndogo ya molekuli huwa na hifadhi hiyo ya nishati.
Vipengele muhimu
Je, inawezekana kuandika mlinganyo wa utegemezi wa kasi ya majibu mara kwa mara kwenye halijoto? Ongezeko lake linaonekana katika ongezeko la kasi ya mchakato. Utegemezi kama huo unaonyeshwa na thamani fulani, inayoitwa mgawo wa halijoto ya kasi ya mchakato.
Kwa mwingiliano wowote, utegemezi wa kasi ya majibu mara kwa mara kwenye halijoto umebainishwa. Ikiongezwa kwa digrii 10, kasi ya mchakato huongezeka kwa mara 2-4.
Utegemezi wa kasi ya miitikio yenye uwiano sawa kwenye halijoto inaweza kuwakilishwa katika mfumo wa hisabati.
Kwa mwingiliano mwingi wa halijoto ya kawaida, mgawo huwa katika safu kutoka 2 hadi 4. Kwa mfano, ikiwa na mgawo wa joto wa 2.9, ongezeko la joto la digrii 100 huongeza kasi ya mchakato kwa karibu mara 50,000.
Utegemezi wa kasi ya majibu kwenye halijoto inaweza kuelezwa kwa urahisi na thamani tofauti ya nishati ya kuwezesha. Ina thamani ya chini wakati wa michakato ya ionic, ambayo imedhamiriwa tu na mwingiliano wa cations na anions. Majaribio mengi yanashuhudia kutokea mara moja kwa athari kama hizo.
Nishati ya kuwezesha ni kubwa, ni idadi ndogo tu ya migongano kati ya chembe itasababisha utekelezaji wa mwingiliano. Kwa wastani wa nishati ya kuwezesha, viitikio vitaingiliana kwa kasi ya wastani.
Majukumu kuhusu utegemezi wa kasi ya majibu juu ya umakini na halijoto huzingatiwa tu katika ngazi ya juu ya elimu, mara nyingi husababisha matatizo makubwa kwa watoto.
Kupima kasi ya mchakato
Michakato hiyo inayohitaji nishati kubwa ya kuwezesha huhusisha kukatika kwa awali au kudhoofika kwa vifungo kati ya atomi katika dutu asili. Katika kesi hii, hupita katika hali fulani ya kati, inayoitwa tata iliyoamilishwa. Ni hali isiyo thabiti, ambayo huharibika haraka na kuwa bidhaa za athari, mchakato huo unaambatana na kutolewa kwa nishati ya ziada.
Katika umbo lake rahisi zaidi, changamano kilichoamilishwa ni usanidi wa atomi zilizo na vifungo vya zamani vilivyo dhaifu.
Vizuizi na vichocheo
Hebu tuchambue utegemezi wa kasi ya mmenyuko wa enzymatic kwenye halijoto ya wastani. Dutu kama hizo hufanya kama vichapuzimchakato.
Wao wenyewe si washiriki katika mwingiliano, idadi yao baada ya kukamilika kwa mchakato bado haijabadilika. Ikiwa vichocheo huongeza kasi ya majibu, basi vizuizi, kinyume chake, punguza kasi ya mchakato huu.
Kiini cha hii ni uundaji wa misombo ya kati, kama matokeo ambayo mabadiliko katika kasi ya mchakato huzingatiwa.
Hitimisho
Miingiliano mbalimbali ya kemikali hutokea kila dakika duniani. Jinsi ya kuanzisha utegemezi wa kiwango cha mmenyuko kwenye joto? Arrhenius equation ni maelezo ya hisabati ya uhusiano kati ya kiwango cha mara kwa mara na joto. Inatoa wazo la maadili hayo ya nishati ya kuwezesha ambapo uharibifu au kudhoofika kwa vifungo kati ya atomi katika molekuli, usambazaji wa chembe kwenye kemikali mpya inawezekana.
Shukrani kwa nadharia ya molekiuli-kinetiki, inawezekana kutabiri uwezekano wa mwingiliano kati ya vijenzi vya awali, ili kukokotoa kasi ya mchakato. Miongoni mwa mambo hayo yanayoathiri kiwango cha mmenyuko, ya umuhimu fulani ni mabadiliko katika index ya joto, mkusanyiko wa asilimia ya vitu vinavyoingiliana, eneo la uso wa mawasiliano, uwepo wa kichocheo (kizuizi), pamoja na asili ya vipengele vinavyoingiliana..
