Ə. A.ƏLBƏndov

Adsorbsiyanın tətbiqi

. Adsorbsiyadan texnikada geniş isti-

fadə olunur. Qazların və mayelərin müxtəlif qarışıqlardan təmiz-

lənməsində, içməli suların təmizlənməsində, tibbidə qanın zərər-

li  maddələrdən  təmizlənməsində,  qənnadı  istehsalında  şəkər 

məhlulunun  təmizlənməsində,  metalların  mexaniki  işlənməsin-

də, qazma işlərində, filizlərin saflaşdırılmasında, əleyhqazlarda, 

metalların mexaniki işlənməsində, qazma işlərində və s. adsorb-

siyadan geniş istifadə olunur. 

Ekoloji  məsələlərin  həllində,  xüsusən  çirkab  suların  təmiz-

lənməsındə adsorbsion texnikanın tətbiqi mühüm rol oynayır. 

Dinamik  adsorbsiyaya  əsaslanan  xromatoqrafiya  metodu  

komponentlərin analizində, qaz və maye qarışıqlarının ayrılma-

sında, qazların və maye maddələrin təmizlənməsində, elmi-təd-

qiqat işlərində və s. böyük praktiki əhəmiyyətə malikdir.  

 

                           

                            

 

214

Yeddinci fəsil 

 

 

KĐMYƏVĐ  KĐNETĐKA 

 

Sistemin  Hibbs  enerjisinin  azalması  (∆G  <  0)  prosesin  öz-

özünə baş vermə mümkünlüyünü irəli sürsə də, bu prosesin ve-

rilmiş konkret şəraitdə baş verməsi, sürət və mexanizmi barədə 

heç  bir  məlumat  vermir.  Məsələn,  aşağıdakı  tənliklər  üzrə  baş 

verən kimyəvi prosesləri götürək: 

 

     2NO (q) + O

2 

(q) = 2NO

2 

(q);   ∆G

0 

= - 150 kC                                      

          

     2H

2 

(q) + O

2 

(q) = 2H

2

O (q);     ∆G

0 

= - 456,5 kC 

        

Đkinci  proses  üzrə  sərbəst  enerjinin  daha  çox  azalmasına 

baxmayaraq birinci tənlik üzrə reaksiya  adi şəraitdə sürətlə get-

diyi halda, ikinci tənlik üzrə reaksiya adi şəraitdə praktiki olaraq 

baş vermir. Lakin katalizator iştirak etdikdə və ya 700

0

S-də H

2

 

və O

2

 ani olaraq qarşılıqlı təsirdə olub H

2

O əmələ gətirirlər. 

Deməli, əgər termodinamik məlumatar prosesin mümkünlü-

yünü  irəli  sürürsə  (∆G

cəhdi əbəsdir, çünki prosesin ∆G

müəyyən şəraitdə həyata keçirilə bilər. Odur ki, kimyəvi prosesi 

tam təsvir etmək üçün həmçinin onun zamandan asılı olaraq get-

mə qanunauyğunluqlarını, yəni sürət və mexanizmini bilmək la-

zımdır.  Kimyəvi  reaksiyaların  sürət  və  mexanizmini  öyrənən 

kimya sahəsi kimyəvi kinetika adlanır. 

Đxtiyari  kimyəvi  prosesin  gedişini  sxematik  olaraq  aşağı-

dakı kimi təsvir etmək olar: 

               

     Đlkin maddələr  →  aktiv kompleks  →  reaksiya məhsulları 

      

Göstərilən sxem üzrə prosesin  ∆H, ∆S və ∆G  funksiyala-

rını  təyin  etmək  üçün  heç  bir  əhəmiyyət  kəsb  etməyən,  lakin 

 

215

prosesin sürətini müəyyən edən, onun aralıq həlqələrinin aşkarı 

və  hesaba  alınması  çox  mürəkkəb  məsələdir,  çünkı  kimyəvi 

reaksiyanın ilkin maddələri və məhsullarından fərqli olaraq onun 

aralıq məhsullarını  ayırmaq və öyrənmək bəzi halları çıxmaqla 

praktiki mümkün deyildir. Əksər hallarda kimyəvi prosesin, xü-

susən  onun  aralıq  halının  mexanizmi  təcrübi  nəticələrə  istinad 

edən fərziyyələrə əsaslanır. 

                                                                                                                      

7.1. KĐMYƏVĐ  REAKSĐYALARIN  SÜRƏTI 

 

Kimyəvi  reaksiyalar  onların  bir  və  ya  müxtəlif  fazalarda 

yerləşən maddələr arasında baş verməsindən asılı olaraq homo-

gen

 və heterogen olmaqla iki qrupa ayrılır. Homogen reaksiyalar 

sistemin  bütün  həcmi  boyu  baş  verdiyi  halda,  heterogen  reak-

siyalar sistemi təşkil edən fazaların ayırıcı sərhəddində baş verir. 

Heterogen reaksiyalara qazlarla bərk maddələr, məhlullarla bərk 

naddələr arasında gedən prosesləri misal göstərmək olar. 

Homogen reaksiyaların sürəti vahid zamanda sistemin vahid 

həcmində baş verən elementar aktların sayı, heterogen reaksiya-

ların sürəti isə vahid zamanda fazalar ayırıcının vahıd səthində 

baş  verən  elementar  aktların  sayı  ilə  ölçülür. 

Bu mənada kim-

yəvi reaksiyaların sürətı adətən ilkin və ya reaksiya məhsulların-

dan birinin vahid zamanda qatılıq dəyişməsi ilə xarakterizə olu-

nur. Zaman keçdikcə ilkin maddələrin və reaksiya məhsullarının 

qatılıqları  dəyişdiyindən  reaksiyaların  da  sürəti  sabit  qalmayıb 

zamandan asılı olaraq fasiləsiz dəyişir. Odur ki, hər bir kimyəvi 

reaksiya  müəyyən  zaman  intervalı  üçün  orta  sürət  (

−

v

)  və  ve-

rilmiş zaman anı üçün ani (həqiqi) sürətlə (v) xarakterizə olunur: 

               

−

v

 =  

(c

2 

– c

1 

) / (

)

(

1

2

τ

τ

−

 = - ∆c / ∆τ                   7.1 

 

Burada  c

2 

  və  c

1 

- 

2

τ

  və 

1

τ

  zaman  anında  ilkin  maddənin 

mol/l-lə ifadə olunmuş qatılığıdır. 

 

216

Reaksiyanın  sürətini  reaksiya  məsullarından  birinin  qatılıq 

dəyişməsi ilə xarakterizə etsək yaza bilərik: 

                         

                

−

v

=  

(c

2 

– c

1

) / (

)

(

1

2

τ

τ

−

= ∆c / ∆τ                       7.2 

 

Beləliklə, reaksiyanın sürətini reagentlərdən (reaksiyaya gi-

rən  maddələrdən)  və  ya  reaksiya  məhsullarından  hər  hansı  bi-

rinin vahid zamanda qatılıq dəyişməsi ilə müəyyən etmək olar. 

Odur  ki,  (7.1)  və  (7.2)  ifadələrindən  ümumi  hal  üçün  yaza  bi-

lərik: 

                            

−

v

=  

±  ∆c / ∆τ                                    7.3 

 

Reaksiyanın ani sürətı isə qatılığın zamana görə birinci törə-

məsi ilə ifadə olunur: 

 

                              v 

=  ±  dc / dτ                                    7.4 

 

Sürət  həmişə  müsbət  qiymət  aldığından  sürətin  ilkin  mad-

dəyə  görə  ifadəsində  kəsrin  önünə  mənfi  işarəsi  əlavə  olunur. 

(7.4)  tənliyinə  görə  sürətin  ölçü  vahidi  olaraq  [mol.m

-3

.san.

-1

] 

qəbul  edilmişdir.  Bununla  yanaşı  [mol.l

-

1

.san.

-1

]  və  [mol.cm

-

3

.dəq.

-1

] kimi digər  ölçü vahidlərındən də  istifadə olunur. 

Reaksiyanın gedişi zamanı reagentlərin və reaksiya məhsul-

larının qatılığı dəyişir. Əgər reaksiyaya girən və alınan maddələr 

eyni stexiometrik əmsallara malik olarlarsa, onda onların zama-

na görə qatılıq dəyişmələri eyni olacaqdır. Məsələn: 

 

                 CO (q) + H

2

O (q) = CO

2

 (q)

 

+ H

2

(q) 

                   

Müxtəlif  stexiometrik  əmsallara  malik  reaksiyalar  üçun  isə 

zamandan asılı olaraq qatılıqların dəyişməsi müxtəlif olur. 

Məsələn: 

                      

 

217

                CH

4 

(q) + 2H

2

O (q) = CO

2 

(q) + 4H

2 

(q)             

 

Tənlikdən  görünür  ki,  CH

4

  və  CO

2

-nin  qatılığına  nisbətən 

H

2

O-nun qatılığı 2 dəfə, H

2

-nin qatılığı isə 4 dəfə sürətlə dəyişir. 

Odur ki, reaksiyanın sürət tənliyində sürətin konkret hansı mad-

dəyə görə təyin edildiyi göstərilməlidir. 

Reaksiyanın sürəti reaksiyaya girən maddələrin təbiətindən, 

temperaturdan, katalizatorun iştirakından, xarici təsirlərdən, mə-

sələn,  şüalandırmadan, plastik deformasiyadan asılıdır.  

Reaksiya  sürətinə  qatılığın  təsiri. 

Kimyəvi  reaksiya  ilkin 

maddə  hissəciklərinin  toqquşmaları  anında  baş  verir.  Aydindır 

ki,  vahid  zamanda  baş  verən  toqquşmaların  sayı  nə  qədər  çox 

olarsa reaksiyanın sürəti də bir o qədər yüksək  olar. Toqquşma-

ların  sayı  isə  maddənin  qatılığı  ilə  düz  mütənasib  olduğundan 

reaksiyanın  sürəti  də  reaksiya  girən  maddələrin  (reagentlərin) 

qatılıqları ilə düz mütənasib asılılığa malikdir. Odur ki, reaksi-

yaya daxil olan maddələrin qatılığının artması reaksiyanın sürət-

lənməsinə  səbəb  olur.  Bu  asılılığı  aşağıdakı  tənlik  üzrə  təsvir 

olunan dönməyən reaksiya tənliyinə tətbiq etsək yaza bilərik: 

                              

                        a

A + bB =  cC + dD   

                                

                         v = 

B

A

n

B

n

A

c

kc

                                         

7.5 

 

 

Burada k-sürət cabiti, n

A   

və  n

B   

isə  reaksiyanın  uyğun  ola-

raq A və B reagentinə görə tərtibidir.

 (7.5) tənliyi  kimyəvi reak-

siyanın kinetik tənliyi adlanır

. 

Reaksiyanın sürət sabiti (k) reagentlərin qatılıqlarından asılı 

olmayıb, onların təbiətindən və temperaturdan asılıdır. (7.5) tən-

liyinə görə  c

A 

=  c

B 

= 1 mol/l olarsa, v = k olar. Deməli, reak-

siyanın  sürət  sabiti  sabit  temperaturda  ilkin  maddələrin  vahid 

qatılıqlarında  reaksiya sürətinin aldığı qiymətdir. 

 

218

Kimyəvi reaksiyanın tərtibi.

 Reaksiyanın reagentlərə görə 

tərtibləri cəmi reaksiyanın tərtibi(n) adlanır: 

 

                                  n=

∑

i

n  

 

Burada n

i  - 

i 

reagentinə görə reaksiyanın tərtibidir. Məsələn, 

(7.5) tənliyinə görə reaksiyanın tərtibi aşağıdakı kimi olacaqdır: 

                                

                                n = n

A 

 +  n

B 

 

Reaksiyaların  tərtibini  qabaqcadan  söyləmək  çətindir,  odur 

ki, onu  təcrübi təyin edirlər. 

Birmərhələli (sadə və ya elementar) reaksiyaların tərtibi re-

aksiya  tənliyi  üzrə  reagentlərin  stexiometrik  əmsalları  cəminə 

bərabərdir.  

                               n

 = ∑v

i

 

   

Burada v

i

- i-

maddəsinin stexiometrik əmsalıdır.  

 

                       a

A + bB =  cC + dD                                  

 

tənliyi  üzrə  gedən  reaksiyanın  birmərhələli  olduğunu,  yəni  n

A 

=a, n

B 

= b qəbul etcək, reaksiyanın kinetik tənliyi aşağıdakı kimi 

yazılacaqdır: 

 

                              v = k c

A

a

c

B

b

                                           7.6 

                               n = a + b 

 

(7.6)  tənliyi  kimyəvi  kinetika  üçün  kütlələrin  təsiri  qanunu     

adlanır.  Bu qanunu  aşağıdakı reaksiyalara tətbiq etsək  yaza bi-

lərik:               

 

219

                     H

2

 + I

2

 (q)  =  2HI (q)         

                            v = 

2

2

Đ

H

c

kc

;                  n = 

1+1=2           

          

                      2NO + Cl

2

 = 2NOCl 

                            v 

= 

2

2

Cl

NO

c

kc

                n = 2+1 = 3 

         

Qeyd  edək  ki,  əksər  hallarda  reaksiyalar  çox  mərhələlidir. 

Çox  mərhələli  reaksiyalar  üçün  isə  bir  qayda  olaraq  reaksiya-

ların tərtibi reaksiyaların stexiometrik əmsallarına uyğun gəlmir, 

başqa  sözlə,  reaksiyanın  tərtibi  stexiometrik  əmsalların  cəminə 

bərabər  olmur.  Bununla  əlaqədar  reaksiyanın  sürətini  hesabla-

dıqda (7.5) kinetik tənliyindən istifadə etmək lazımdır. 

 Ən çox rast gəlinən reaksiyalar bir, iki və üç tərtibli reak-

siyalardır. Müəyyən reaksiyalar kəsirli, məsələn, 0,5 və 1,5 tər-

tibə malik olurlar. 

Beləliklə,  birmərhələli  reaksiyaların  tərtibi  onların  stexio-

metrik  əmsallarının  cəminə  bərabərdir;  çoxtmərhələli  (mürək-

kəb)  reaksiyaların  tərtibi  isə  onların  stexiometrik  əmsalları  cə-

mindən kiçikdir. 

Bir tərtibli reaksiyaların sürəti 

aşağıdakı kinetik tənliklə xa-

rakterizə olunur: 

                              v = k c                                           7.7 

  

Bir  tərtibli  reaksiyalara  molekulların  dissosiasiyası  və  ya 

parçalanması daxildir. Məsələn: 

 

                       2N

2

O

5 

(q)  = 4NO

 2

(q)

 

 + O

2 

(q) 

                           

                       CH

3

OCH

3  

= CH

4

 + H

2

 + CO 

 

(7.4) tənliyinə görə yaza bilərik: 

 

                          v =  - dc / dτ 

 

220

(7.4) və  (7.7) tənliklərinin ekvivalentliyindən istifadə  etsək 

alarıq: 

                          

                               dc / c 

 = - k dτ 

 

Başlanğıc şərt kimi c

τ=0 

= c

0

 qəbul etməklə bu tənliyin həlli 

aşağıdakı ifadənin alınmasına  səbəb olur: 

 

                              c = c

0 

e

- k τ

                                            

7.8 

 

(7.8) tənliyindən c-nin qiymətini (7.7) tənliyində yerinə yaz-

saq alınar: 

 

                             v = k c

0 

e

- k τ

                                         7.9 

  

Bu tənlikdən görünür ki, reagentlərin qatılığı və bir  tərtibli 

reaksiyanın  sürəti  zamandan  asılı  olaraq  eksponensial  qanun 

üzrə dəyişır. (7.9) tənliyini aşağıdakı formalarda yazmaq olar: 

 

                            ln (c

0 

/c

) = kτ                                     7.10a 

                            ln c  = ln c

0 

-

 

kτ                                

  7.10b 

 

(7.10a) tənliyini aşağıdakı şəkildə yazaq: 

                               k =  

τ

)

/

ln(

0

c

c

                                   7.11 

 

ln(c

0

/c

) ölçüsuz kəmiyyət olduğundan reaksiyanın sürət sa-

bitinin ölçü vahidi [san

-1

] -lə ifadə olunacaqdır. Reagentin qatı-

lığının  zamandan  asılı  olaraq  dəyişməsi  qrafikindən  (şək.7.1a)  

istifadə  edərək  reaksiyanın  sürət  sabitini  aşağıdakı  tənlik  əsa-

sında təyin etmək olar: 

 

                          tgα = k = ∆lnc/∆τ                                  7.12 

 

221

Reaksiyanın  sürət  meyarı  kimi  bir  sıra  hallarda  yarımçev-

rilmə (yarımparçalanma) dövründən 

(τ

1/2

)  istifadə olunur. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                      

 

Şəkil 7.1. Bir (a)  və ikitərtibli (b)  reaksiyalar üçün 

ilkin maddələrin  qatılıq dəyişməsinin zamandan asılılığı 

 

Başlanğıc qatılıqla 

(c

0

) müqayisədə reagentin  qatılığının iki 

dəfə azalmasına 

(c

1/2 

= c

0 

/2

) sərf olunan zaman yarimçevrilmə 

dövrü 

(τ

1/2

 ) adlanır. 

  c = c

1/2 

= c

0 

/

2  və τ = τ 

1/2

  qiymətlərini (7.11) tənliyində 

yerinə yazıb çevrilmə aparsaq alarıq: 

 

                 τ

1/2 

= 

k

k

693

,

0

2

ln

=

                                      7.13 

 

Göründüyü  kimi  reagentin  yarımparçalanma  dövrü  bir  tər-

tibi reaksiyalar üçün qatılıqdan asılı olmayıb ancaq reaksiyanın 

sürət sabitindən  asılıdır.  Yarımparçalanma dövrü məlum olarsa 

(7.13) tənliyi üzrə reaksiyanın sürət sabitini hesablamaq olar. 

Đki  tərtibli  reaksiyanın  sürəti

 A və B-dən ibarət iki reagent 

üçün aşağıdakı kinetik tənliklə ifadə olunur: 

 

                       v = k c

A

 

c

B

                                                                 

7.14 

 

 

222

Əgər c

A 

=

 

c

B   

olarsa və ya eyni hissəciklər reaksiyaya girərsə 

(7.14) tənliyi aşağıdakı kimi yazıla bilər: 

                           

                            v= k c

2

                                               

7.15 

 

Đki tərtibli reaksiyalara misallar göstərək: 

                              

                            2HI = H

2

 + I

2

  

       

                        2NO

2 

= 2NO + O

2 

 

   

Reagentin  zamandan  asılı  olaraq  qatılığının  dəyişmə  xa-

rakteri həm (7.14) və həm də (7.15) formulu üçün eynidir. Odur 

ki, daha sadə olan (7.15) tənliyindən istifadə etmək əlverişli he-

sab  olunur.  (7.4)  tənliyindən  istifadə  edib  və  dəyişənləri  ayır-

maqla alarıq: 

 

                      dc/c

2

 = - kdτ                                               

7.16 

 

Bu tənliyi başlanğıc (c

τ=0

=c

o

 

) şərt üçün həll etsək alınar: 

  

                    

τ

k

c

c

+

=

0

1

1

                                                 7.17 

və ya 

                     

τ

0

0

1 kc

c

c

+

=

                                                7.18 

(7.18)  tənliyi  iki  tərtibli  reaksiyaların  kinetik  əyrisi  tənliyi 

adlanır. (7.17) tənliyindən sürət sabitini  tapsaq alarıq: 

                  k 

=













−

0

1

1

1

c

c

τ

                                               7.19 

       

 (7.19) tənliyi üzrə sürət sabitinin ölçü vahidi [mol

-1

. l. san

-1

] 

olacaqdır.  

 

223

 Đki tərtibli reaksiyanın sürət sabitini təcrübi qiymətlər əsa-

sında qurulmuş qrafik (şək.7.1b) əsasında aşağıdakı tənlik üzrə 

hesablamaq olar: 

 

                         k

 =

τ

α

∆

∆

=

)

/

1

( c

tg

                                  7.20 

  

Đki tərtibli reaksiya üçün yarımçevrilmə dövrü reagentin qa-

tılığı  artdıqca azalır: 

 

                            τ

1/2

 = 1/ k c

0

                    

       

Beləliklə,  reagentin  zamandan  asılı  olaraq  qatılığının  dəyi-

şmə  xarakteri,  yarımçevrilmə  dövrü  və  sürət  sabitinin  ölçü 

vahidi reaksiyanın tərtibindən asılıdır