Barcha kimyoviy reaksiyalarni ikkiga qaytar va qaytmas reaksiyalarga bo’lish mumkin. Faqat bir yo’nalishda boradigan reaksiyalar qaytmas reaksiyalar deyiladi. Reaksiya natijasida ko’p miqdorda issiqlik ajralib chiqsa, gaz modda, cho’kma yoki oz dissotsilanadigan moddalar hosil bo’lsa, bunday reaksiyalar amalda qaytmas bo’ladi:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3
NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O
Bir vaqtning o’zida ikki qarama-qarshi yo’nalishda boradigan reaksiyalar qaytar reaksiyalar deyiladi. Misol:
N2 + 3H2 « 2NH3
Reaksiya boshlangan paytda to’g’ri reaksiyaning tezligi katta, teskari reaksiyaning tezligi kichik bo’ladi. Vaqt o’tishi bilan to’g’ri reaksiyaning tezligi kamayib teskari reaksiyaning tezligi ortib boradi. Ma’lum vaqtdan so’ng har ikkala reaksiya tezliklari tezlashadi.
aA + bB « cC + dD
reaksiya uchun tezlikning o’zgarishi grafigi
V1=k1[A]a*[B]b V2=k2[C]c*[D]d V1=V2
[C]c*[D]d
K=-----------
[A]a*[B]b
To’g’ri va teskari reaksiyalar tezliklari tenglashgan holat kimyoviy muvozanat deyiladi. Moddalarning muvozanat vaqtidagi kontsentrasiyalari muvozanat kontsentrasiyasi deyiladi. Yuqoridagi ammiak hosil bo’lishi reaksiyasi uchun to’g’ri va teskari reaktsiyalar
N2 + H2 « 2NH3
V1=k1[N2]1*[H2]3; V2=k2[NH3]2 K=k1/k2
[NH3]2
K= --------------
[N2]1*[H2]
K - muvozanat konstantasi.
Muvozanat holatida reaksiya mahsulotlari kontsentrasiyalari ko’paytmasining dastlabki moddalar kontsentratsiyalari ko’paytmasiga nisbati doimiy son bo’lib, muvozanat konstantasi deyiladi.
Muvozanat konstantasi moddalarning tabiatiga, haroratga bog’liq bo’lib, kontsentratsiyaga, bosimga va katalizatorga bo’liq emas.
Geterogen reaksiyalarda qattiq moddalar kontsentrasiyasi muvozanat konstantasi ifodasiga kirmaydi.
3Fe (k) +4H2O (g) = Fe3O4(k) +4H 2(g)
[H2]4
K = --------
[H2O]4
Kimyoviy reaksiyalarning muvozanat konstantasi asosida izobarik izotermik potensial hisoblanishi mumkin.
D Go= - RT ln K
Ko’rinib turibdiki , D Go qiymati kichik bo’lishi uchun K katta qiymatga ega
bo’lishi kerak.Demak, muvozanat jarayonida mahsolotlarning muvozanat konsentrasiyalari ko’p bo’lsa izobar izotermik potensial kichik qiymatga ega bo’ladi. D Go ning musbat qiymatlariga muvozanat holatining dastlabki moddalarning konsentrasiyalari yuqori bo’lgan holati mos keladi.
Le-Shatele printsipi. Muvozanatda turgan sistemaga biror bir ta’sir ko’rsatilsa, muvozanat buziladi va ma’lum vaqtdan so’ng yangi muvozanat qaror topadi. Bu jarayon muvozanatning siljishi deyiladi.
Muvozanatni qay tarafga siljishini Le-Shatele printsipi aniqlab beradi: Muvozanatda turgan sistemaga biron-bir tashqi ta’sir ko’rsatilsa, muvozanat shu ta’sirni kamaytiruvchi reaktsiyaning borishi tarafga siljiydi.
N2 + 3H2 = 2NH3 DH < 0
Ushbu reaksiyada azot, vodorod kontsentrasiyalarining oshishi hamda ammiak kontsentrasiyasini kamayishi muvozanatni o’ngga ammiak hosil bo’lishi tarafga siljishiga olib keladi. Aksincha azot yoki vodorod kontsenrasiyasini kamaytirish hamda ammiak kontsentrasiyasini oshirish muvozanatni chap tarafga siljitadi.
Harorat oshganda muvozanat endotermik reaksiyaning borishi tarafga ya’ni ammiakning parchalanishi tarafga siljiydi. Bosim oshganda esa, muvozanat gaz modda molekulalari son kamayadigan tarafga ya’ni ammiak hosil bo’lishi tarafga siljiydi.
Kimyoviy reaksiyalarning mexanizmi
Ta’sirlashuvchi moddalarning tabiatiga va sharoitga ko’ra kimyoviy reaksiyalarda atomlar,molekulalar,radikallar va ionlar ishtirok etadi.
Erkin radikallar molekulalarning parchalanishidan hosil bo’lgan qismlardan iborat bo’ladi. Masalan, *OH( H2Omolekulasining qismi), *NH2 ( NH3 molekulasining qismi), *HS (H2S dan hosil bo’lgan), Erkin radikallarga erkin atomlar ham kiradi.
Erkin ragikallarning reaksion qobiliyati juda yuqori , lekin ular ishtirok etadigan reaksiyalarning aktivlanish energiyasi kichik(O-40 kJ/mol).
Erkin radikallar hosil bo’lishi qizdirish, yoritish, yadroviy nurlanish,mexanik ta’sirlar hamda elektr razryadlari ta’siri natijasida yuzaga keladi.
Ionlar ishtirokida ketadigan reaksiyalarning aktivlanish energiyasi 0-80 kJ/mol ni tashkil etadi.
Molekulalar ishtirokida ketadigan reaksiyalarning faollanish energiyasi juda yuqori bo’ladi.Masalan, HJ hosil bo’lish reaksiyasining aktivlanish energiyasi 150 kj/mol ga teng.