Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Kemiallinen reaktsioni ...
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
549
Kemiallinen reaktsioni
550
retään muuttuneen ainepaljouden
suhdetta muutokseen (reaktsioniin)
tarvittavaan aikaan. Useasti
tapahtuvat reaktsionit sangen nopeasti, miltei
silmänräpäyksessä. Näin on asian laita kaikissa
ioni-reaktsioneissa. Esim. analyyttiset saostukset
tapahtuvat miltei täydellisesti samassa hetkessä,
kuin reagoivat aineet ovat tulleet toistensa
yhteyteen, sillä vapaat ionit ovat
reaktsioni-kykyisessä tilassa, joten niiden tarvitsee vain
uudelleen sijoittua, jotta uusi aine olisi valmis.
Sellaisten aineiden, jotka eivät ole nimeksikään
tai vain mitättömän pienessä määrässä
ionisoituneet, on ensin hajaannuttava
reaktsionikykyi-siin osiin, mitkä vasta voivat kemiallisesti
vaikuttaa toisiinsa. On helposti käsitettävissä,
että tällaiset monimutkaiset reaktsionit
tarvitsevat pitemmän ajan tasapainoasemansa
saavuttamiseksi.
Myös samankin reaktsionin nopeus vaihtelee
ollen alussa suurempi kuin loppupuolella. Jotta
reaktsioninopeutta koskevat lainomaisuudet
voitaisiin selvittää, täytyy tästä alati muuttuvasta
kokonaisnopeudesta erottaa jokin määrätty
kohta ja mitata tuona määrättynä pienenä
hetkenä muuttuneen aineen määrän suhde sen
muutokseen tarvittuun lyhyeen aikaan.
Tällaisia pieniä arvoja nimitetään matematiikassa
differentsiaaleiksi ja ilmaistaan yhtälöissä
merkillä d. Eksaktisesti määriteltynä on siis
reakt-sioninopeus muuttuneen ainemäärän (x) ja vas-
d x
taavan ajan (t) differentsiaaliosamäärä — •
Aluksi tutkistelemme reaktsioninopeutta h
o-mogeenisessa systeemissä. Tarkasteltaessa
sellaista reaktsionia, missä vain yksi aine
kemiallisesti muuttuu ja mikä käytännöllisesti katsoen
jatkuu loppuun asti, s. o., kunnes tuo aine on
reaktsionin kautta hävinnyt, havaitaan, että
reaktsioninopeus on suoraan suhteellinen sen
aineen konsentratsioniin joka
silmänräpäyksessä. Sitäpaitsi riippuu reaktsioninopeus
ulkonaisista olosuhteista kuten lämpötilasta,
valaistuksesta, paineesta y. m. Näiden ulkonaisten
tekijöiden muuttumatonta yhteisvaikutusta
merkitään vakiolla K. Jos siis reagoivan aineen
alkuperäinen konsentratsioni merkitään A ja
/-ajassa muuttuneen aineen määrä x, niin on
reaktsioninopeus
dx
dt
K • (A—x).
Tässä muodossaan ei yhtälö sovellu
kokeellisiin tutkimuksiin. Mutta kun se integroimalla
muutetaan muotoon
1 . A
i’,0g Ä=i
K,
niin ovat sen suureet mitattavissa. Jos siis
kellolla mitattavien aikojen arvoja t vastaavat
analyyttisesti määrättävät muuttuneiden
ainemäärien arvot x ja alkuperäinen konsentratsioni
sijoitetaan yhtälöön, niin saadaan tulokseksi
vakio K.
Että tämä yhtälö on tosiasioita vastaava, on
kokeellisesti näytetty tutkimalla ruokosokerin
hajaantumista (inversionia) isomeerisiksi
rypäle-ja hedelmäsokeriksi. Tällaisiin tutkimuksiin
soveltuvat paraiten orgaaniset yhdistykset.
Ainoastaan aniharvojen epäorgaanisten aineiden
reaktsioninopeudet ovat mitattavissa.
Esimerkkinä mainittakoon tinasuolan hydrolyysi vedessä
SnBri+4H20 = Sn(()H)i-\-4HBr, mikä myös
on monomolekulaarinen eü e n s i m ä i s e n
s a r j an reaktsioni.
Jos reaktsioniin ottaa osaa kaksi
mole-kyliä (bimolekulaarinen reaktsioni), niin
ilmaistaan reaktsionin nopeus samankaltaisella
dx
yhtälöllä — = K • (A—x) (B—x)} missä muut
tekijät ovat samat paitsi B, mikä on toisen
aineen alkukonsentratsioni. Integroimalla saa-
1 B(A-x) .
Iog —in = a. Esimerkkina,
daan
t(A-B)
A ( B—x )
missä yhtälö on oikeaksi todettu, mainittakoon
CH3 . COOC2 H5 + NaOH Z2 CH5 . COONa +
C2H5OH, esterien saippuoitus alkalilla.
Samantapaisesti menetellen on tutkittu
tri-inolekulaaristen reaktsionien nopeutta. Mutta
yleensä ovat mono- ja bimolekulaariset
reaktsionit yleisimpiä, sillä missä ensi silmäyksellä
näyttäisi tri- tai tetramolekulaarinen reaktsioni
todennäköiseltä, niin onkin tarkemmin sen
dynamiikkaa tutkittaessa havaittu sen tapahtuvan
asteittain yksinkertaisempina
välireaktsio-neina.
Heterogeenisessa systeemissä ei
ole reaktsioninopeuteen nähden paljonkaan yleistä
eikä yhteistä. Siellä tulee nim. lisää useita
tekijöitä, kuten pintasuhteet (kolloidit, anisotropia),
dif-fusioninopeus y. m., joita yhtälössä ilmaistaan O.
Yhtälö
dx
dt
K ’ O - (A—x)
esittää siis monomolekulaarisen reaktsionin
nopeutta heterogeenisessa systeemissä.
Edellisen perusteella riippuu siis
reaktsioninopeus ensinnäkin reagoivien aineiden
konsent-ratsionista sekä tekijästä K
(affiniteettikoeffi-sientti). Näitä tekijöitä vaihtelemalla saadaan
reaktsioni kulkemaan halutulla nopeudella
mieleiseen suuntaan. Konsentratsionin vaihteluilla
on verraten ahtaat rajat. Sen sijaan voidaan
F r J | •••«•« • • • • • • j • • • • •• f • • k A • • m l i ••
/\-tekijaa enemmän järjestää. Sus käyttämällä
soveliasta liuotinta, katalysaattoria (pelkällä
läsnäolollaan tekijään K vaikuttavia vieraita
aineita) sekä otollisia lämpötila-, valo- ja
paine-suhteita voidaan reaktsionit pakottaa seuraamaan
ihmisen tahtoa. Tätä tietä on kemiallinen
teollisuus kehittynyt ja tätä tietä sen jatkuva
kehitys kulkee.
11. S t a t i i k k a a n eli oppiin
tasapainoasemista perehdytään helpoimmin tutustumalla
homogeenisten systeemien suhtautumiseen
reaktsionien lopputilanteissa. Jos kaksi ainetta A ja
Ax vaikuttavat toisiinsa siten, että syntyy kaksi
uutta ainetta B ja Bit niin reaktsioni
ilmaistaan yhtälöllä A -f- A1 zi B -f B{ missä
vastakkaissuuntaiset nuolet osoittavat reaktsionin
käänteisyyttä s. o., että reaktsionitulokset B ja Bl
pyrkivät puolestaan muuttumaan takaisin A
-f-/A^ksi. Jotta aineet A ja A, voisivat reagoida
keskenään, täytyy A-molekylin tavata
Aj-mole-kyli. Tällaisten tapaamisten matemaattinen
todennäköisyys on suoraan suhteellinen näiden
molempien aineiden konsentratsioneihin, joita
merkitään a ja av Edellisen mukaan riippuu
4
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
