एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर- प्रतिक्रिया स्थान की एक इकाई में समय की प्रति इकाई प्रतिक्रियाशील पदार्थों में से एक की मात्रा में परिवर्तन। यह रासायनिक गतिकी की एक प्रमुख अवधारणा है। एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर हमेशा सकारात्मक होती है, इसलिए, यदि यह प्रारंभिक पदार्थ द्वारा निर्धारित किया जाता है (जिसकी एकाग्रता प्रतिक्रिया के दौरान घट जाती है), तो परिणामी मूल्य -1 से गुणा किया जाता है।

उदाहरण के लिए प्रतिक्रिया के लिए:

गति के लिए अभिव्यक्ति इस तरह दिखेगी:

प्राथमिक प्रतिक्रियाओं के लिए, प्रत्येक पदार्थ के सांद्रता मूल्य पर घातांक अक्सर इसके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के बराबर होता है; जटिल प्रतिक्रियाओं के लिए, यह नियम नहीं देखा जाता है। सांद्रता के अलावा, निम्नलिखित कारक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को प्रभावित करते हैं:

• अभिकारकों की प्रकृति,
• उत्प्रेरक की उपस्थिति
• तापमान (वैंट हॉफ नियम),
• दबाव,
• अभिकारकों का पृष्ठीय क्षेत्रफल।

यदि हम सरलतम रासायनिक अभिक्रिया A + B → C पर विचार करें, तो हम देखते हैं कि तुरंतरासायनिक प्रतिक्रिया की दर स्थिर नहीं होती है।

साहित्य

• कुबासोव ए। ए। रासायनिक कैनेटीक्स और कटैलिसीस।
• प्रिगोगिन आई।, डेफी आर। रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी। नोवोसिबिर्स्क: नौका, 1966. 510 पी।
• Yablonsky G. S., Bykov V. I., Gorban A. N., उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं के काइनेटिक मॉडल, नोवोसिबिर्स्क: नौका (साइबेरियाई शाखा), 1983.- 255 पी।

विकिमीडिया फाउंडेशन। 2010.

देखें कि "रासायनिक प्रतिक्रिया की दर" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

रासायनिक गतिकी की मूल अवधारणा। सरल सजातीय प्रतिक्रियाओं के लिए, एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को प्रतिक्रियाशील पदार्थ के मोलों की संख्या में परिवर्तन (सिस्टम की एक स्थिर मात्रा पर) या किसी भी प्रारंभिक पदार्थ की एकाग्रता में परिवर्तन द्वारा मापा जाता है ... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

रासायनिक प्रतिक्रिया दर- रसायन की मूल अवधारणा। कैनेटीक्स, प्रतिक्रिया किए गए पदार्थ की मात्रा (मोल्स में) के अनुपात को उस समय की लंबाई के दौरान व्यक्त करता है जिसके दौरान बातचीत हुई। चूँकि अन्योन्यक्रिया के दौरान अभिकारकों की सांद्रता बदल जाती है, दर आमतौर पर... महान पॉलिटेक्निक विश्वकोश

रासायनिक प्रतिक्रिया दर- एक मान जो रासायनिक प्रतिक्रिया की तीव्रता को दर्शाता है। एक प्रतिक्रिया उत्पाद के गठन की दर प्रति इकाई समय प्रति इकाई मात्रा (यदि प्रतिक्रिया सजातीय है) या प्रति ... के परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप इस उत्पाद की मात्रा है।

रासायनिक गतिकी की मूल अवधारणा। सरल सजातीय प्रतिक्रियाओं के लिए, एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को प्रतिक्रियाशील पदार्थ के मोल की संख्या में परिवर्तन (सिस्टम की एक स्थिर मात्रा पर) या किसी भी प्रारंभिक पदार्थ की एकाग्रता में परिवर्तन द्वारा मापा जाता है ... विश्वकोश शब्दकोश

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की तीव्रता को दर्शाने वाला एक मूल्य (रासायनिक प्रतिक्रियाएं देखें)। एक प्रतिक्रिया उत्पाद के गठन की दर इस उत्पाद की मात्रा है जो इकाई मात्रा में प्रति इकाई समय प्रतिक्रिया से उत्पन्न होती है (यदि ... ...

मुख्य रसायन की अवधारणा। गतिकी। सरल समांगी अभिक्रियाओं के लिए S. x. आर। va (सिस्टम के एक स्थिर आयतन पर) में प्रतिक्रिया किए गए मोल की संख्या में परिवर्तन या किसी भी प्रारंभिक या प्रतिक्रिया उत्पादों की एकाग्रता में परिवर्तन द्वारा मापा जाता है (यदि सिस्टम का आयतन ...

कई से मिलकर जटिल प्रतिक्रियाओं के लिए। चरण (सरल, या प्राथमिक प्रतिक्रियाएं), तंत्र चरणों का एक समूह है, जिसके परिणामस्वरूप va में प्रारंभिक वाले उत्पादों में परिवर्तित हो जाते हैं। इन प्रतिक्रियाओं में आप में इंटरमीडिएट अणु के रूप में कार्य कर सकता है, ... ... प्राकृतिक विज्ञान। विश्वकोश शब्दकोश

- (अंग्रेजी न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया) प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं जिसमें एक न्यूक्लियोफाइल अभिकर्मक द्वारा हमला किया जाता है जिसमें एक साझा इलेक्ट्रॉन जोड़ी होती है। न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में छोड़ने वाले समूह को न्यूक्लियोफग कहा जाता है। सभी ... विकिपीडिया

एक पदार्थ का दूसरे में परिवर्तन, रासायनिक संरचना या संरचना में मूल से भिन्न। प्रत्येक दिए गए तत्व के परमाणुओं की कुल संख्या, साथ ही स्वयं रासायनिक तत्व जो पदार्थ बनाते हैं, R. x में रहते हैं। अपरिवर्तित; यह आर एक्स ... महान सोवियत विश्वकोश

ड्राइंग गति- मरने से बाहर निकलने पर धातु की गति की रैखिक गति, मी / एस। आधुनिक ड्राइंग मशीनों पर, ड्राइंग की गति 50-80 मीटर/सेकेंड तक पहुंच जाती है। हालांकि, तार खींचने के दौरान भी, गति, एक नियम के रूप में, 30-40 मीटर / सेकंड से अधिक नहीं होती है। पर… … धातुकर्म का विश्वकोश शब्दकोश

सिस्टम। लेकिन यह मान प्रतिक्रिया की वास्तविक संभावना को नहीं दर्शाता है, इसकी रफ़्तारऔर तंत्र।

एक रासायनिक प्रतिक्रिया के पूर्ण प्रतिनिधित्व के लिए, इसके कार्यान्वयन के दौरान कौन से अस्थायी पैटर्न मौजूद हैं, इसका ज्ञान होना चाहिए, अर्थात। रासायनिक प्रतिक्रिया दरऔर इसका विस्तृत तंत्र। प्रतिक्रिया अध्ययन की दर और तंत्र रासायनिक गतिकीरासायनिक प्रक्रिया का विज्ञान।

रासायनिक गतिकी के संदर्भ में, प्रतिक्रियाओं को वर्गीकृत किया जा सकता है सरल और जटिल में.

सरल प्रतिक्रियाएं- मध्यवर्ती यौगिकों के निर्माण के बिना होने वाली प्रक्रियाएं। इसमें भाग लेने वाले कणों की संख्या के अनुसार, उन्हें विभाजित किया जाता है मोनोमोलेक्यूलर, द्वि-आणविक, त्रि-आणविक। 3 से अधिक कणों की टक्कर की संभावना नहीं है, इसलिए त्रिआण्विक प्रतिक्रियाएं काफी दुर्लभ हैं, और चार-आणविक वाले अज्ञात हैं। जटिल प्रतिक्रियाएं- कई प्राथमिक प्रतिक्रियाओं से युक्त प्रक्रियाएं।

कोई भी प्रक्रिया अपनी अंतर्निहित गति से आगे बढ़ती है, जिसे एक निश्चित अवधि में होने वाले परिवर्तनों से निर्धारित किया जा सकता है। मध्य रासायनिक प्रतिक्रिया दरकिसी पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन के रूप में व्यक्त किया जाता है एनउपभोग या प्राप्त पदार्थ प्रति इकाई मात्रा V प्रति इकाई समय t.

υ = ± डीएन/ डीटी· वी

यदि पदार्थ का सेवन किया जाता है, तो हम "-" चिन्ह लगाते हैं, यदि यह जमा हो जाता है - "+"

स्थिर मात्रा में:

υ = ± डीसी/ डीटी,

प्रतिक्रिया दर इकाई mol/l s

सामान्य तौर पर, एक स्थिर मान है और यह इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि हम प्रतिक्रिया में किस पदार्थ का अनुसरण कर रहे हैं।

प्रतिक्रिया समय पर अभिकर्मक या उत्पाद की एकाग्रता की निर्भरता के रूप में प्रस्तुत किया जाता है गतिज वक्र, जो दिखता है:

प्रयोगात्मक डेटा से की गणना करना अधिक सुविधाजनक है यदि उपरोक्त व्यंजकों को निम्नलिखित व्यंजक में परिवर्तित किया जाता है:

सक्रिय जनता का कानून। प्रतिक्रिया का क्रम और दर स्थिरांक

शब्दों में से एक सामूहिक कार्रवाई का कानूनऐसा लगता है: एक प्राथमिक सजातीय रासायनिक प्रतिक्रिया की दर अभिकारकों की सांद्रता के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होती है।

यदि अध्ययन के तहत प्रक्रिया को इस प्रकार दर्शाया गया है:

ए ए + बी बी = उत्पाद

तब रासायनिक प्रतिक्रिया की दर व्यक्त की जा सकती है गतिज समीकरण:

υ = के [ए] ए [बी] बीया

υ = के सी ए ए सी बी बी

यहां [ ए] और [बी] (सीए औरसी बी) - अभिकर्मकों की एकाग्रता,

एक औरबीएक साधारण प्रतिक्रिया के स्टोइकोमेट्रिक गुणांक हैं,

कप्रतिक्रिया दर स्थिर है।

मात्रा का रासायनिक अर्थ क- यह गति प्रतिक्रियाएकल सांद्रता पर। अर्थात्, यदि पदार्थ A और B की सांद्रता 1 के बराबर है, तो υ = क.

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि जटिल रासायनिक प्रक्रियाओं में गुणांक एक औरबीस्टोइकोमेट्रिक वाले से मेल नहीं खाते।

सामूहिक कार्रवाई का कानून कई शर्तों के तहत पूरा होता है:

• प्रतिक्रिया ऊष्मीय रूप से सक्रिय होती है, अर्थात। थर्मल गति ऊर्जा।
• अभिकर्मकों की एकाग्रता समान रूप से वितरित की जाती है।
• प्रक्रिया के दौरान पर्यावरण के गुण और शर्तें नहीं बदलती हैं।
• पर्यावरण गुणों को प्रभावित नहीं करना चाहिए क.

जटिल प्रक्रियाओं के लिए सामूहिक कार्रवाई का कानून लागू नहीं किया जा सकता। इसे इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि एक जटिल प्रक्रिया में कई प्रारंभिक चरण होते हैं, और इसकी गति सभी चरणों की कुल गति से निर्धारित नहीं होगी, बल्कि केवल सबसे धीमी चरणों में से एक द्वारा निर्धारित की जाएगी, जिसे कहा जाता है सीमित.

प्रत्येक प्रतिक्रिया का अपना होता है गण. ठानना निजी (आंशिक) आदेशअभिकर्मक द्वारा और सामान्य (पूर्ण) आदेश. उदाहरण के लिए, किसी प्रक्रिया के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया की दर के व्यंजक में

ए ए + बी बी = उत्पाद

υ = क·[ ए] ए·[ बी] बी

ए- अभिकर्मक द्वारा आदेश लेकिन

बी — अभिकर्मक द्वारा आदेश पर

सामान्य आदेश ए + बी = एन

के लिए सरल प्रक्रियाएंप्रतिक्रिया क्रम प्रतिक्रियाशील कणों की संख्या को इंगित करता है (स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के साथ मेल खाता है) और पूर्णांक मान लेता है। के लिए जटिल प्रक्रियाप्रतिक्रिया का क्रम स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के साथ मेल नहीं खाता है और कोई भी हो सकता है।

आइए हम रासायनिक अभिक्रिया की दर को प्रभावित करने वाले कारकों का निर्धारण करें।

1. अभिकारकों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता

   सामूहिक कार्रवाई के कानून द्वारा निर्धारित: υ = क[ ए] ए·[ बी] बी

जाहिर है, अभिकारकों की बढ़ती सांद्रता के साथ, बढ़ता है, क्योंकि रासायनिक प्रक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थों के बीच टकराव की संख्या बढ़ जाती है। इसके अलावा, प्रतिक्रिया के क्रम पर विचार करना महत्वपूर्ण है: यदि यह एन = 1कुछ अभिकर्मक के लिए, तो इसकी दर सीधे इस पदार्थ की एकाग्रता के समानुपाती होती है। यदि किसी अभिकर्मक के लिए एन = 2, फिर इसकी एकाग्रता को दोगुना करने से प्रतिक्रिया दर में 2 2 \u003d 4 गुना वृद्धि होगी, और एकाग्रता को 3 गुना बढ़ाने से प्रतिक्रिया 3 2 \u003d 9 गुना तेज हो जाएगी।

गति प्रतिक्रियाअभिकारकों में से एक की दाढ़ सांद्रता में परिवर्तन द्वारा निर्धारित किया जाता है:

वी \u003d ± ((सी 2 - सी 1) / (टी 2 - टी 1)) \u003d ± (डीसी / डीटी)

जहां सी 1 और सी 2 क्रमशः टी 1 और टी 2 पर पदार्थों की दाढ़ सांद्रता हैं (चिह्न (+) - यदि दर प्रतिक्रिया उत्पाद द्वारा निर्धारित की जाती है, तो (-) - मूल पदार्थ द्वारा)।

अभिक्रिया तब होती है जब अभिकारकों के अणु टकराते हैं। इसकी गति टकरावों की संख्या और उनके परिवर्तन की ओर ले जाने की संभावना से निर्धारित होती है। टकरावों की संख्या प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों की सांद्रता से निर्धारित होती है, और प्रतिक्रिया की संभावना टकराने वाले अणुओं की ऊर्जा से निर्धारित होती है।
रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर को प्रभावित करने वाले कारक।
1. अभिकारकों की प्रकृति। रासायनिक बंधों की प्रकृति और अभिकर्मकों के अणुओं की संरचना द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है। प्रतिक्रियाएं कम मजबूत बंधनों के विनाश और मजबूत बंधन वाले पदार्थों के निर्माण की दिशा में आगे बढ़ती हैं। इस प्रकार, एच 2 और एन 2 अणुओं में बंधनों को तोड़ने के लिए उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है; ऐसे अणु बहुत प्रतिक्रियाशील नहीं होते हैं। अत्यधिक ध्रुवीय अणुओं (एचसीएल, एच 2 ओ) में बंधनों को तोड़ने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और प्रतिक्रिया दर बहुत अधिक होती है। इलेक्ट्रोलाइट समाधान में आयनों के बीच प्रतिक्रियाएं लगभग तुरंत होती हैं।
उदाहरण
फ्लोरीन कमरे के तापमान पर हाइड्रोजन के साथ विस्फोटक रूप से प्रतिक्रिया करता है; ब्रोमीन गर्म होने पर भी हाइड्रोजन के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है।
कैल्शियम ऑक्साइड पानी के साथ तीव्रता से प्रतिक्रिया करता है, जिससे गर्मी निकलती है; कॉपर ऑक्साइड - प्रतिक्रिया नहीं करता है।

2. एकाग्रता। सांद्रता में वृद्धि (प्रति इकाई आयतन में कणों की संख्या) के साथ, अभिकारक अणुओं की टक्कर अधिक बार होती है - प्रतिक्रिया दर बढ़ जाती है।
सक्रिय जनता का नियम (के. गुल्डबर्ग, पी. वेज, 1867)
एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर अभिकारकों की सांद्रता के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होती है।

एए + बीबी +। . . ®। . .

• [ए] ए [बी] बी। . .

प्रतिक्रिया दर स्थिर k अभिकारकों, तापमान और उत्प्रेरक की प्रकृति पर निर्भर करता है, लेकिन अभिकारकों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है।
दर स्थिरांक का भौतिक अर्थ यह है कि यह अभिकारकों की इकाई सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर के बराबर है।
विषम प्रतिक्रियाओं के लिए, ठोस चरण की एकाग्रता प्रतिक्रिया दर अभिव्यक्ति में शामिल नहीं है।

3. तापमान। तापमान में प्रत्येक 10 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के लिए, प्रतिक्रिया दर 2-4 (वान्ट हॉफ नियम) के कारक से बढ़ जाती है। टी 1 से टी 2 तक तापमान में वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया दर में परिवर्तन की गणना सूत्र द्वारा की जा सकती है:

(जहां वीटी 2 और वीटी 1 क्रमशः तापमान टी 2 और टी 1 पर प्रतिक्रिया दर हैं; जी इस प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक है)।
वैंट हॉफ का नियम केवल एक संकीर्ण तापमान सीमा में लागू होता है। अरहेनियस समीकरण अधिक सटीक है:

• ई-ईए/आरटी

कहाँ पे
अभिकारकों की प्रकृति के आधार पर A एक स्थिरांक है;
आर सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है;

ईए सक्रियण ऊर्जा है, अर्थात। एक रासायनिक परिवर्तन के परिणामस्वरूप टकराव के लिए अणुओं को टकराने के लिए ऊर्जा होनी चाहिए।
एक रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊर्जा आरेख।

ए - अभिकर्मक, बी - सक्रिय परिसर (संक्रमण राज्य), सी - उत्पाद।
सक्रियण ऊर्जा ईए जितनी अधिक होगी, बढ़ते तापमान के साथ प्रतिक्रिया दर उतनी ही अधिक होगी।

4. अभिकारकों की संपर्क सतह। विषम प्रणालियों के लिए (जब पदार्थ एकत्रीकरण के विभिन्न राज्यों में होते हैं), संपर्क सतह जितनी बड़ी होती है, उतनी ही तेजी से प्रतिक्रिया होती है। ठोस पदार्थों की सतह को पीसकर बढ़ाया जा सकता है, और घुलनशील पदार्थों के लिए उन्हें घोलकर बढ़ाया जा सकता है।

5. कटैलिसीस। वे पदार्थ जो अभिक्रियाओं में भाग लेते हैं और अभिक्रिया के अंत तक अपरिवर्तित रहते हुए इसकी दर बढ़ाते हैं, उत्प्रेरक कहलाते हैं। उत्प्रेरक की क्रिया का तंत्र मध्यवर्ती यौगिकों के निर्माण के कारण प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा में कमी के साथ जुड़ा हुआ है। पर सजातीय उत्प्रेरणअभिकर्मक और उत्प्रेरक एक चरण का गठन करते हैं (वे एकत्रीकरण की एक ही स्थिति में हैं), के साथ विषम उत्प्रेरण- विभिन्न चरण (वे एकत्रीकरण के विभिन्न राज्यों में हैं)। कुछ मामलों में, प्रतिक्रिया माध्यम (घटना) में अवरोधकों को जोड़कर अवांछनीय रासायनिक प्रक्रियाओं के पाठ्यक्रम को काफी धीमा किया जा सकता है नकारात्मक उत्प्रेरण").

7.1 सजातीय और विषम प्रतिक्रियाएं

रासायनिक पदार्थ एकत्रीकरण के विभिन्न राज्यों में हो सकते हैं, जबकि विभिन्न राज्यों में उनके रासायनिक गुण समान होते हैं, लेकिन गतिविधि अलग होती है (जिसे रासायनिक प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव के उदाहरण का उपयोग करके पिछले व्याख्यान में दिखाया गया था)।

समुच्चय अवस्थाओं के विभिन्न संयोजनों पर विचार करें जिनमें दो पदार्थ A और B हो सकते हैं।

एक चरण एक रासायनिक प्रणाली का एक क्षेत्र है जिसके भीतर प्रणाली के सभी गुण स्थिर (समान) होते हैं या एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर लगातार बदलते रहते हैं। प्रत्येक ठोस के अलग-अलग चरण होते हैं, इसके अलावा, समाधान और गैस के चरण होते हैं।

सजातीय कहा जाता है रासायनिक प्रणाली, जिसमें सभी पदार्थ एक ही चरण में (समाधान में या गैस में) होते हैं। यदि कई चरण हैं, तो सिस्टम को कहा जाता है

विषम।

क्रमश रासायनिक प्रतिक्रियायदि अभिकारक एक ही प्रावस्था में हों तो सजातीय कहलाते हैं। यदि अभिकारक विभिन्न प्रावस्थाओं में हों, तो रासायनिक प्रतिक्रियाविषमांगी कहा जाता है।

यह समझना आसान है कि चूंकि एक रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए अभिकर्मकों के संपर्क की आवश्यकता होती है, एक सजातीय प्रतिक्रिया एक समाधान या प्रतिक्रिया पोत की पूरी मात्रा में एक साथ होती है, जबकि एक विषम प्रतिक्रिया चरणों के बीच एक संकीर्ण सीमा पर होती है - इंटरफ़ेस पर। इस प्रकार, विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक रूप से, एक सजातीय प्रतिक्रिया एक विषम की तुलना में तेजी से होती है।

इस प्रकार, हम अवधारणा को पास करते हैं रासायनिक प्रतिक्रिया दर.

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर। सक्रिय जनता का कानून। रासायनिक संतुलन।

7.2. एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर

रसायन विज्ञान की वह शाखा जो रासायनिक अभिक्रियाओं की दरों और क्रियाविधियों का अध्ययन करती है, भौतिक रसायन विज्ञान की एक शाखा है और कहलाती है रासायनिक गतिकी.

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दरप्रतिक्रियाशील प्रणाली (एक सजातीय प्रतिक्रिया के लिए) या प्रति इकाई सतह क्षेत्र (एक विषम प्रतिक्रिया के लिए) की प्रति इकाई समय प्रति इकाई मात्रा में एक पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन है।

किसी पदार्थ की मात्रा में प्रणाली के आयतन में परिवर्तन के अनुपात की व्याख्या किसी दिए गए पदार्थ की सांद्रता में परिवर्तन के रूप में की जा सकती है।

ध्यान दें कि रासायनिक प्रतिक्रिया की दर के लिए अभिव्यक्ति में अभिकर्मकों के लिए, एक ऋण चिह्न लगाया जाता है, क्योंकि अभिकर्मकों की एकाग्रता कम हो जाती है, और रासायनिक प्रतिक्रिया की दर वास्तव में एक सकारात्मक मूल्य है।

आगे के निष्कर्ष सरल भौतिक विचारों पर आधारित हैं जो कई कणों की बातचीत के परिणामस्वरूप रासायनिक प्रतिक्रिया पर विचार करते हैं।

प्राथमिक (या सरल) एक रासायनिक प्रतिक्रिया है जो एक चरण में होती है। यदि कई चरण हैं, तो ऐसी प्रतिक्रियाओं को जटिल, या यौगिक, या स्थूल प्रतिक्रियाएं कहा जाता है।

1867 में, एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर का वर्णन करने के लिए प्रस्तावित किया गया था सामूहिक कार्रवाई का कानून: एक प्राथमिक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर स्टोइकोमेट्रिक गुणांक की शक्तियों में अभिकारकों की सांद्रता के आनुपातिक है। ए + एम बी पी,

ए, बी - अभिकर्मक, पी - उत्पाद, एन, एम - गुणांक।

डब्ल्यू = के एन एम

गुणांक k को रासायनिक अभिक्रिया का दर स्थिरांक कहते हैं,

परस्पर क्रिया करने वाले कणों की प्रकृति की विशेषता है और यह कण एकाग्रता पर निर्भर नहीं करता है।

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर। सक्रिय जनता का कानून। रासायनिक संतुलन। मात्रा n और m कहलाती हैं पदार्थ द्वारा प्रतिक्रिया क्रमए और बी, क्रमशः, और

उनका योग (एन + एम) - प्रतिक्रिया क्रम.

प्राथमिक प्रतिक्रियाओं के लिए, प्रतिक्रिया क्रम 1, 2 और 3 हो सकता है।

क्रम 1 के साथ प्राथमिक प्रतिक्रियाओं को मोनोमोलेक्युलर कहा जाता है, क्रम 2 के साथ - द्वि-आणविक, क्रम 3 के साथ - शामिल अणुओं की संख्या के अनुसार त्रि-आणविक। तीसरे क्रम की तुलना में उच्च प्राथमिक प्रतिक्रियाएं अज्ञात हैं - गणना से पता चलता है कि एक बिंदु पर चार अणुओं की एक साथ बैठक एक अविश्वसनीय घटना है।

चूंकि एक जटिल प्रतिक्रिया में प्राथमिक प्रतिक्रियाओं का एक निश्चित क्रम होता है, इसकी दर प्रतिक्रिया के अलग-अलग चरणों की दरों के संदर्भ में व्यक्त की जा सकती है। इसलिए, जटिल प्रतिक्रियाओं के लिए, आंशिक या शून्य सहित आदेश कोई भी हो सकता है (प्रतिक्रिया का शून्य क्रम इंगित करता है कि प्रतिक्रिया एक स्थिर दर पर होती है और प्रतिक्रियाशील कणों W = k की एकाग्रता पर निर्भर नहीं करती है)।

एक जटिल प्रक्रिया के सबसे धीमे चरणों को आमतौर पर सीमित चरण (दर-सीमित चरण) कहा जाता है।

कल्पना कीजिए कि एक मुक्त सिनेमा में बड़ी संख्या में अणु गए, लेकिन प्रवेश द्वार पर एक निरीक्षक है जो प्रत्येक अणु की आयु की जाँच करता है। इसलिए, पदार्थ की एक धारा सिनेमा के दरवाजे में प्रवेश करती है, और अणु एक-एक करके सिनेमा में प्रवेश करते हैं, अर्थात। बहुत धीरे।

पहले क्रम की प्राथमिक प्रतिक्रियाओं के उदाहरण क्रमशः थर्मल या रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रियाएं हैं, दर स्थिरांक k या तो रासायनिक बंधन को तोड़ने की संभावना या प्रति इकाई समय में क्षय की संभावना को दर्शाता है।

दूसरे क्रम की प्राथमिक प्रतिक्रियाओं के बहुत सारे उदाहरण हैं - यह हमारे लिए प्रतिक्रियाओं को आगे बढ़ाने का सबसे परिचित तरीका है - कण ए कण बी में उड़ गया, किसी प्रकार का परिवर्तन हुआ और वहां कुछ हुआ (ध्यान दें कि सिद्धांत में उत्पाद करते हैं कुछ भी प्रभावित न करें - सारा ध्यान केवल प्रतिक्रिया करने वाले कणों पर दिया गया)।

इसके विपरीत, तीसरे क्रम की कुछ प्राथमिक प्रतिक्रियाएं हैं, क्योंकि एक ही समय में तीन कणों का मिलना काफी दुर्लभ है।

एक उदाहरण के रूप में, रासायनिक गतिकी की भविष्य कहनेवाला शक्ति पर विचार करें।

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर। सक्रिय जनता का कानून। रासायनिक संतुलन।

प्रथम कोटि गतिज समीकरण

(उदाहरण के लिए अतिरिक्त सामग्री)

आइए हम एक सजातीय प्रथम-कोटि प्रतिक्रिया पर विचार करें, जिसकी दर स्थिरांक k के बराबर है, पदार्थ A की प्रारंभिक सांद्रता [A]0 के बराबर है।

हमारे पाठ्यक्रम के प्रयोजनों के लिए, यह निष्कर्ष केवल सूचनात्मक उद्देश्यों के लिए है, ताकि आपको रासायनिक प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम की गणना के लिए गणितीय उपकरण के उपयोग को प्रदर्शित किया जा सके। इसलिए, एक सक्षम रसायनज्ञ गणित को जानने में असफल नहीं हो सकता। गणित सीखो!

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर। सक्रिय जनता का कानून। रासायनिक संतुलन। अभिकारकों और उत्पादों बनाम समय की सांद्रता का एक ग्राफ गुणात्मक रूप से निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है (एक अपरिवर्तनीय प्रथम-क्रम प्रतिक्रिया के उदाहरण का उपयोग करके)

प्रतिक्रिया की दर को प्रभावित करने वाले कारक

1. अभिकारकों की प्रकृति

उदाहरण के लिए, निम्नलिखित पदार्थों की प्रतिक्रिया दर: H2 SO4, CH3 COOH, H2 S, CH3 OH - हाइड्रॉक्साइड आयन के साथ H-O बॉन्ड की ताकत के आधार पर अलग-अलग होंगे। इस बंधन की ताकत का आकलन करने के लिए, आप हाइड्रोजन परमाणु पर सापेक्ष सकारात्मक चार्ज के मूल्य का उपयोग कर सकते हैं: जितना बड़ा चार्ज होगा, प्रतिक्रिया उतनी ही आसान होगी।

2. तापमान

जीवन का अनुभव हमें बताता है कि प्रतिक्रिया दर तापमान पर निर्भर करती है और बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है। उदाहरण के लिए, दूध को खट्टा करने की प्रक्रिया कमरे के तापमान पर तेजी से होती है, न कि रेफ्रिजरेटर में।

आइए हम सामूहिक क्रिया के नियम की गणितीय अभिव्यक्ति की ओर मुड़ें।

डब्ल्यू = के एन एम

चूँकि इस व्यंजक का बायाँ भाग (प्रतिक्रिया दर) तापमान पर निर्भर करता है, इसलिए व्यंजक का दायाँ पक्ष भी तापमान पर निर्भर करता है। इसी समय, एकाग्रता, निश्चित रूप से, तापमान पर निर्भर नहीं करता है: उदाहरण के लिए, दूध रेफ्रिजरेटर और कमरे के तापमान दोनों में 2.5% की वसा सामग्री को बरकरार रखता है। फिर, जैसा कि शर्लक होम्स कहा करते थे, शेष समाधान सही है, चाहे वह कितना भी अजीब क्यों न लगे: दर स्थिरांक तापमान पर निर्भर करता है!

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर। सक्रिय जनता का कानून। रासायनिक संतुलन। तापमान पर स्थिर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके व्यक्त की जाती है:

- ई ए

के = के0 ईआरटी,

जिसमें

R = 8.314 J mol-1 K-1 - सार्वत्रिक गैस स्थिरांक,

ई ए प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा है (नीचे देखें), इसे सशर्त रूप से तापमान से स्वतंत्र माना जाता है;

k 0 पूर्व-घातांक कारक है (अर्थात, वह कारक जो घातांक e से पहले खड़ा होता है), जिसका मान भी तापमान से लगभग स्वतंत्र होता है और सबसे पहले, प्रतिक्रिया के क्रम से निर्धारित होता है।

इस प्रकार, k0 का मान पहले क्रम की प्रतिक्रिया के लिए लगभग 1013 s-1 है, और दूसरे क्रम की प्रतिक्रिया के लिए 10 -10 l mol-1 s-1 है,

तीसरे क्रम की प्रतिक्रिया के लिए - 10 -33 l2 mol-2 s-1। इन मूल्यों को याद रखने की आवश्यकता नहीं है।

प्रत्येक प्रतिक्रिया के लिए k0 के सटीक मान प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किए जाते हैं।

निम्नलिखित आकृति से सक्रियण ऊर्जा की अवधारणा स्पष्ट हो जाती है। वास्तव में, सक्रियण ऊर्जा वह ऊर्जा है जो प्रतिक्रिया करने वाले कण के पास प्रतिक्रिया होने के लिए होनी चाहिए।

इसके अलावा, यदि हम सिस्टम को गर्म करते हैं, तो कणों की ऊर्जा बढ़ जाती है (बिंदीदार ग्राफ), जबकि संक्रमण अवस्था (≠) समान स्तर पर रहती है। संक्रमण अवस्था और अभिकारकों (सक्रियण ऊर्जा) के बीच ऊर्जा का अंतर कम हो जाता है, और अरहेनियस समीकरण के अनुसार प्रतिक्रिया दर बढ़ जाती है।

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर। सक्रिय जनता का कानून। रासायनिक संतुलन। अरहेनियस समीकरण के अलावा, वैंट हॉफ समीकरण भी है, जो

तापमान गुणांक के माध्यम से तापमान पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता की विशेषता है:

तापमान गुणांक दिखाता है कि तापमान में 10o परिवर्तन होने पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर कितनी बार बढ़ जाएगी।

वैंट हॉफ समीकरण:

टी 2 - टी 1

डब्ल्यू (टी 2 )= डब्ल्यू (टी 1 )× 10

आमतौर पर, गुणांक γ 2 से 4 की सीमा में होता है। इस कारण से, रसायनज्ञ अक्सर इस अनुमान का उपयोग करते हैं कि तापमान में 20o की वृद्धि से परिमाण के क्रम से प्रतिक्रिया दर में वृद्धि होती है (यानी, 10 गुना)।