रासायनिक प्रतिक्रियाएं अलग-अलग गति से आगे बढ़ती हैं: कम गति पर - स्टैलेक्टाइट्स और स्टैलेग्माइट्स के निर्माण के दौरान, औसत गति से - खाना बनाते समय, तुरंत - एक विस्फोट के दौरान। जलीय विलयनों में अभिक्रियाएँ बहुत तेज होती हैं।

रासायनिक प्रतिक्रिया की दर निर्धारित करना, साथ ही प्रक्रिया की शर्तों पर इसकी निर्भरता को स्पष्ट करना, रासायनिक कैनेटीक्स का कार्य है - समय में रासायनिक प्रतिक्रियाओं के पाठ्यक्रम को नियंत्रित करने वाले कानूनों का विज्ञान।

यदि रासायनिक प्रतिक्रियाएं एक सजातीय माध्यम में होती हैं, उदाहरण के लिए, समाधान में या गैस चरण में, तो प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों की बातचीत पूरे मात्रा में होती है। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है सजातीय.

(v homog) को प्रति इकाई समय प्रति इकाई आयतन में पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया गया है:

जहां n एक पदार्थ के मोलों की संख्या में परिवर्तन है (अक्सर प्रारंभिक एक, लेकिन यह प्रतिक्रिया उत्पाद भी हो सकता है); t - समय अंतराल (एस, मिनट); V गैस या विलयन (l) का आयतन है।

चूँकि पदार्थ की मात्रा का आयतन का अनुपात मोलर सांद्रण C है, तो

इस प्रकार, एक सजातीय प्रतिक्रिया की दर को प्रति इकाई समय में किसी एक पदार्थ की सांद्रता में परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया गया है:

यदि सिस्टम का वॉल्यूम नहीं बदलता है।

यदि विभिन्न पदार्थों के बीच प्रतिक्रिया होती है एकत्रीकरण की स्थिति(उदाहरण के लिए, एक ठोस और एक गैस या तरल के बीच), या उन पदार्थों के बीच जो एक सजातीय माध्यम बनाने में असमर्थ हैं (उदाहरण के लिए, अमिश्रणीय तरल पदार्थों के बीच), तो यह केवल पदार्थों की संपर्क सतह पर गुजरता है। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है विजातीय.

इसे सतह की प्रति इकाई समय में पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया गया है।

जहां एस पदार्थों के संपर्क का सतह क्षेत्र है (एम 2, सेमी 2)।

किसी पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन जिसके द्वारा प्रतिक्रिया की दर निर्धारित की जाती है, है बाहरी कारकशोधकर्ता द्वारा देखा गया। वास्तव में, सभी प्रक्रियाएं सूक्ष्म स्तर पर की जाती हैं। जाहिर है, कुछ कणों को प्रतिक्रिया करने के लिए, उन्हें सबसे पहले टकराना चाहिए, और प्रभावी ढंग से टकराना चाहिए: गेंदों की तरह अलग-अलग दिशाओं में बिखरने के लिए नहीं, बल्कि इस तरह से कि कणों में "पुराने बंधन" नष्ट हो जाते हैं या कमजोर हो जाते हैं और " नए" बन सकते हैं।", और इसके लिए कणों में पर्याप्त ऊर्जा होनी चाहिए।

गणना किए गए डेटा से पता चलता है कि, उदाहरण के लिए, गैसों में, वायुमंडलीय दबाव पर अणुओं की टक्कर अरबों प्रति 1 सेकंड में होती है, यानी सभी प्रतिक्रियाएं तुरंत चली जानी चाहिए थीं। लेकिन ऐसा नहीं है। यह पता चला है कि अणुओं के केवल एक बहुत छोटे अंश में प्रभावी टक्कर उत्पन्न करने के लिए आवश्यक ऊर्जा होती है।

एक प्रभावी टक्कर होने के लिए एक कण (या कणों की जोड़ी) में न्यूनतम अतिरिक्त ऊर्जा होनी चाहिए, कहलाती है सक्रियण ऊर्जाईए।

इस प्रकार, सभी कणों के प्रतिक्रिया में प्रवेश करने के रास्ते में, सक्रियण ऊर्जा E a के बराबर एक ऊर्जा अवरोध होता है। जब यह छोटा होता है, तो कई कण होते हैं जो इसे दूर कर सकते हैं, और प्रतिक्रिया दर अधिक होती है। अन्यथा, एक "धक्का" की आवश्यकता है। जब आप स्पिरिट लैंप को जलाने के लिए माचिस लाते हैं, तो आप अतिरिक्त ऊर्जा ई प्रदान करते हैं जो ऑक्सीजन अणुओं के साथ अल्कोहल के अणुओं के प्रभावी टकराव (बाधा पर काबू पाने) के लिए आवश्यक है।

रासायनिक प्रतिक्रिया की दर कई कारकों पर निर्भर करती है। मुख्य हैं: अभिकारकों की प्रकृति और सांद्रता, दबाव (गैसों से जुड़ी प्रतिक्रियाओं में), तापमान, उत्प्रेरक की क्रिया और विषम प्रतिक्रियाओं के मामले में अभिकारकों की सतह।

तापमान

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, ज्यादातर मामलों में रासायनिक प्रतिक्रिया की दर काफी बढ़ जाती है। 19 वीं सदी में डच रसायनज्ञ जे.एक्स. वैंट हॉफ ने नियम तैयार किया:

प्रत्येक 10 डिग्री सेल्सियस के लिए तापमान में वृद्धि से में वृद्धि होती हैप्रतिक्रिया की गति 2-4 गुना(इस मान को प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक कहा जाता है)।

तापमान में वृद्धि के साथ, अणुओं का औसत वेग, उनकी ऊर्जा और टकरावों की संख्या थोड़ी बढ़ जाती है, लेकिन प्रतिक्रिया की ऊर्जा बाधा को दूर करने वाले प्रभावी टकरावों में भाग लेने वाले "सक्रिय" अणुओं का अनुपात तेजी से बढ़ता है। गणितीय रूप से, यह निर्भरता संबंध द्वारा व्यक्त की जाती है:

जहां वी टी 1 और वी टी 2 क्रमशः अंतिम टी 2 और प्रारंभिक टी 1 तापमान पर प्रतिक्रिया दर हैं, और γ प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक है, जो दर्शाता है कि प्रत्येक 10 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया दर कितनी बार बढ़ती है तापमान।

हालांकि, प्रतिक्रिया दर को बढ़ाने के लिए, तापमान में वृद्धि हमेशा लागू नहीं होती है, क्योंकि प्रारंभिक सामग्री विघटित होना शुरू हो सकती है, सॉल्वैंट्स या पदार्थ स्वयं वाष्पित हो सकते हैं, आदि।

एंडोथर्मिक और एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाएं

वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ मीथेन की प्रतिक्रिया के साथ बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ जाना जाता है। इसलिए, इसका उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी में खाना पकाने, पानी गर्म करने और गर्म करने के लिए किया जाता है। प्राकृतिक गैस, पाइप के माध्यम से घर में प्रवेश करने पर, 98% में मीथेन होता है। पानी के साथ कैल्शियम ऑक्साइड (CaO) की प्रतिक्रिया भी बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ होती है।

ये तथ्य क्या कह सकते हैं? जब नया रासायनिक बन्धप्रतिक्रिया उत्पादों में जारी किया गया अधिकअभिकारकों में रासायनिक बंधों को तोड़ने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। अतिरिक्त ऊर्जा गर्मी और कभी-कभी प्रकाश के रूप में निकलती है।

सीएच 4 + 2 ओ 2 \u003d सीओ 2 + 2 एच 2 ओ + क्यू (ऊर्जा (प्रकाश, गर्मी));

सीएओ + एच 2 ओ \u003d सीए (ओएच) 2 + क्यू (ऊर्जा (गर्मी))।

इस तरह की प्रतिक्रियाएं आसानी से आगे बढ़नी चाहिए (जैसे पत्थर आसानी से नीचे की ओर लुढ़कता है)।

जिन अभिक्रियाओं में ऊर्जा मुक्त होती है, कहलाती हैं एक्ज़ोथिर्मिक(लैटिन "एक्सो" से - बाहर)।

उदाहरण के लिए, कई रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं एक्ज़ोथिर्मिक हैं। इन खूबसूरत प्रतिक्रियाओं में से एक एक ही नमक के अंदर होने वाली एक इंट्रामोल्युलर ऑक्सीकरण-कमी है - अमोनियम डाइक्रोमेट (एनएच 4) 2 सीआर 2 ओ 7:

(एनएच 4) 2 सीआर 2 ओ 7 \u003d एन 2 + सीआर 2 ओ 3 + 4 एच 2 ओ + क्यू (ऊर्जा)।

एक और बात है प्रतिक्रिया। वे एक पत्थर को ऊपर की ओर लुढ़कने के समान हैं। सीओ 2 और पानी से मीथेन प्राप्त करना अभी भी संभव नहीं है, और कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड सीए (ओएच) 2 से क्विकलाइम सीएओ प्राप्त करने के लिए मजबूत हीटिंग की आवश्यकता होती है। ऐसी प्रतिक्रिया केवल बाहर से ऊर्जा के निरंतर प्रवाह के साथ होती है:

सीए (ओएच) 2 \u003d सीएओ + एच 2 ओ - क्यू (ऊर्जा (गर्मी))

इससे पता चलता है कि Ca(OH) 2 में रासायनिक बंधों को तोड़ने के लिए CaO और H 2 O अणुओं में नए रासायनिक बंधों के निर्माण के दौरान जारी की जा सकने वाली ऊर्जा की तुलना में अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

वे अभिक्रियाएँ जिनमें ऊर्जा का अवशोषण होता है, कहलाती हैं एन्दोठेर्मिक("एंडो" से - अंदर)।

प्रतिक्रियाशील एकाग्रता

प्रतिक्रिया में गैसीय पदार्थों की भागीदारी के साथ दबाव में परिवर्तन से भी इन पदार्थों की एकाग्रता में परिवर्तन होता है।

कणों के बीच रासायनिक संपर्क होने के लिए, उन्हें प्रभावी ढंग से टकराना चाहिए। अभिकारकों की सांद्रता जितनी अधिक होती है, उतनी ही अधिक टक्कर होती है और तदनुसार, प्रतिक्रिया दर उतनी ही अधिक होती है। उदाहरण के लिए, एसिटिलीन शुद्ध ऑक्सीजन में बहुत जल्दी जलती है। यह धातु को पिघलाने के लिए पर्याप्त तापमान विकसित करता है। बड़ी मात्रा में प्रायोगिक सामग्री के आधार पर, 1867 में नॉर्वेजियन के। गुलडेनबर्ग और पी। वेगे, और उनमें से स्वतंत्र रूप से 1865 में, रूसी वैज्ञानिक एन। आई। बेकेटोव ने रासायनिक कैनेटीक्स का मूल कानून तैयार किया, जो प्रतिक्रिया की निर्भरता को स्थापित करता है। प्रतिक्रियाशील पदार्थों की एकाग्रता पर दर।

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर अभिकारकों की सांद्रता के उत्पाद के समानुपाती होती है, जो प्रतिक्रिया समीकरण में उनके गुणांक के बराबर शक्तियों में ली जाती है।

इस कानून को . भी कहा जाता है सामूहिक कार्रवाई का कानून।

प्रतिक्रिया ए + बी \u003d डी के लिए, यह कानून निम्नानुसार व्यक्त किया जाएगा:

प्रतिक्रिया 2A + B = D के लिए, यह नियम निम्नानुसार व्यक्त किया जाता है:

यहाँ C A, C B पदार्थ A और B (mol / l) की सांद्रता है; के 1 और के 2 - आनुपातिकता के गुणांक, प्रतिक्रिया के दर स्थिरांक कहलाते हैं।

प्रतिक्रिया दर स्थिरांक का भौतिक अर्थ स्थापित करना मुश्किल नहीं है - यह संख्यात्मक रूप से प्रतिक्रिया दर के बराबर है जिसमें अभिकारकों की सांद्रता 1 mol / l है या उनका उत्पाद एक के बराबर है। इस मामले में, यह स्पष्ट है कि प्रतिक्रिया की दर स्थिर केवल तापमान पर निर्भर करती है और पदार्थों की एकाग्रता पर निर्भर नहीं करती है।

अभिनय जनता का कानून ठोस अवस्था में अभिकारकों की सांद्रता को ध्यान में नहीं रखता है, क्योंकि वे सतहों पर प्रतिक्रिया करते हैं और उनकी सांद्रता आमतौर पर स्थिर होती है।

उदाहरण के लिए, कोयले की दहन प्रतिक्रिया के लिए, प्रतिक्रिया दर के लिए अभिव्यक्ति निम्नानुसार लिखी जानी चाहिए:

यानी, प्रतिक्रिया दर केवल ऑक्सीजन एकाग्रता के समानुपाती होती है।

यदि प्रतिक्रिया समीकरण केवल समग्र रासायनिक प्रतिक्रिया का वर्णन करता है, जो कई चरणों में होता है, तो ऐसी प्रतिक्रिया की दर प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता पर जटिल तरीके से निर्भर हो सकती है। यह निर्भरता प्रयोगात्मक या सैद्धांतिक रूप से प्रस्तावित प्रतिक्रिया तंत्र के आधार पर निर्धारित की जाती है।

उत्प्रेरक की क्रिया

विशेष पदार्थों का उपयोग करके प्रतिक्रिया दर को बढ़ाना संभव है जो प्रतिक्रिया तंत्र को बदलते हैं और इसे कम सक्रियण ऊर्जा के साथ ऊर्जावान रूप से अधिक अनुकूल पथ के साथ निर्देशित करते हैं। उन्हें उत्प्रेरक कहा जाता है (लैटिन कटैलिसीस से - विनाश)।

उत्प्रेरक एक अनुभवी मार्गदर्शक के रूप में कार्य करता है, जो पर्यटकों के एक समूह का मार्गदर्शन करता है, न कि पहाड़ों में एक उच्च दर्रे के माध्यम से (इस पर काबू पाने के लिए बहुत प्रयास और समय की आवश्यकता होती है और सभी के लिए सुलभ नहीं है), लेकिन उसे ज्ञात चक्कर पथ के साथ, जिसके साथ आप पहाड़ को बहुत आसान और तेज पार कर सकते हैं।

सच है, एक चक्कर पर आप काफी नहीं पहुंच सकते हैं जहां मुख्य दर्रा जाता है। लेकिन कभी-कभी ठीक वही होता है जिसकी आपको आवश्यकता होती है! इस प्रकार उत्प्रेरक, जिन्हें चयनात्मक कहा जाता है, कार्य करते हैं। यह स्पष्ट है कि अमोनिया और नाइट्रोजन को जलाने की कोई आवश्यकता नहीं है, लेकिन नाइट्रिक ऑक्साइड (II) नाइट्रिक एसिड के उत्पादन में उपयोग करता है।

उत्प्रेरक- ये ऐसे पदार्थ हैं जो रासायनिक प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं और इसकी गति या दिशा बदलते हैं, लेकिन प्रतिक्रिया के अंत में मात्रात्मक और गुणात्मक रूप से अपरिवर्तित रहते हैं।

उत्प्रेरक की सहायता से किसी रासायनिक अभिक्रिया की दर या उसकी दिशा में परिवर्तन उत्प्रेरण कहलाता है। उत्प्रेरक का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों और परिवहन में उपयोग किया जाता है (उत्प्रेरक कन्वर्टर्स जो कार निकास गैसों में नाइट्रोजन ऑक्साइड को हानिरहित नाइट्रोजन में परिवर्तित करते हैं)।

उत्प्रेरण दो प्रकार का होता है।

सजातीय उत्प्रेरण, जिसमें उत्प्रेरक और अभिकारक दोनों एकत्रीकरण (चरण) की एक ही अवस्था में होते हैं।

विषम उत्प्रेरणजहां उत्प्रेरक और अभिकारक विभिन्न चरणों में होते हैं। उदाहरण के लिए, एक ठोस मैंगनीज (IV) ऑक्साइड उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन:

प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप उत्प्रेरक का उपभोग नहीं किया जाता है, लेकिन यदि अन्य पदार्थ इसकी सतह पर सोख लिए जाते हैं (उन्हें उत्प्रेरक जहर कहा जाता है), तो सतह निष्क्रिय हो जाती है, और उत्प्रेरक पुनर्जनन की आवश्यकता होती है। इसलिए, उत्प्रेरक प्रतिक्रिया करने से पहले, प्रारंभिक सामग्री को अच्छी तरह से शुद्ध किया जाता है।

उदाहरण के लिए, संपर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में, एक ठोस उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है - वैनेडियम (वी) ऑक्साइड वी 2 ओ 5:

मेथनॉल के उत्पादन में, एक ठोस "जस्ता-क्रोमियम" उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है (8ZnO Cr 2 O 3 x CrO 3):

जैविक उत्प्रेरक - एंजाइम - बहुत प्रभावी ढंग से काम करते हैं। द्वारा रासायनिक प्रकृतियह गिलहरी है। उनके लिए धन्यवाद, कम तापमान पर रहने वाले जीवों में जटिल रासायनिक प्रतिक्रियाएं तेज गति से आगे बढ़ती हैं।

अन्य दिलचस्प पदार्थ ज्ञात हैं - अवरोधक (लैटिन से अवरोधक - देरी के लिए)। वे सक्रिय कणों के साथ उच्च दर पर प्रतिक्रिया करके निष्क्रिय यौगिक बनाते हैं। नतीजतन, प्रतिक्रिया तेजी से धीमी हो जाती है और फिर रुक जाती है। अवांछित प्रक्रियाओं को रोकने के लिए अवरोधकों को अक्सर विभिन्न पदार्थों में विशेष रूप से जोड़ा जाता है।

उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन पेरोक्साइड समाधान अवरोधकों के साथ स्थिर होते हैं।

अभिकारकों की प्रकृति (उनकी संरचना, संरचना)

अर्थ सक्रियण ऊर्जावह कारक है जिसके माध्यम से प्रतिक्रिया दर पर प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों की प्रकृति का प्रभाव प्रभावित होता है।

यदि सक्रियण ऊर्जा कम है (< 40 кДж/моль), то это означает, что значительная часть столкнове­ний между частицами реагирующих веществ при­водит к их взаимодействию, и скорость такой ре­акции очень большая. Все реакции ионного обмена протекают практически мгновенно, ибо в этих ре­акциях участвуют разноименно заряженные ионы, и энергия активации в данных случаях ничтожно мала.

यदि सक्रियण ऊर्जा अधिक है(> 120 kJ/mol), इसका मतलब है कि परस्पर क्रिया करने वाले कणों के बीच टकराव का केवल एक नगण्य हिस्सा प्रतिक्रिया की ओर ले जाता है। इसलिए इस तरह की प्रतिक्रिया की दर बहुत धीमी है। उदाहरण के लिए, सामान्य तापमान पर अमोनिया संश्लेषण प्रतिक्रिया की प्रगति को नोटिस करना लगभग असंभव है।

यदि रासायनिक प्रतिक्रियाओं की सक्रियता ऊर्जा हैं मध्यवर्ती मूल्य(40120 kJ/mol), तो ऐसी प्रतिक्रियाओं की दर औसत होगी। इन प्रतिक्रियाओं में पानी के साथ सोडियम की बातचीत शामिल है या एथिल अल्कोहोलएथिलीन के साथ ब्रोमीन पानी का रंग बदलना, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ जस्ता की बातचीत आदि।

अभिकारकों की संपर्क सतह

पदार्थों की सतह पर होने वाली प्रतिक्रियाओं की दर, यानी विषम, निर्भर करती है, अन्य चीजें इस सतह के गुणों पर निर्भर करती हैं। यह ज्ञात है कि पाउडर चाक, चाक के बराबर द्रव्यमान के टुकड़े की तुलना में हाइड्रोक्लोरिक एसिड में बहुत तेजी से घुलता है।

प्रतिक्रिया दर में वृद्धि मुख्य रूप से के कारण होती है प्रारंभिक पदार्थों की संपर्क सतह में वृद्धि, साथ ही कई अन्य कारण, उदाहरण के लिए, "सही" की संरचना का उल्लंघन क्रिस्टल लैटिस. यह इस तथ्य की ओर जाता है कि गठित माइक्रोक्रिस्टल की सतह पर कण "चिकनी" सतह पर समान कणों की तुलना में बहुत अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं।

उद्योग में, विषम प्रतिक्रियाओं को अंजाम देने के लिए, अभिकारकों की संपर्क सतह, प्रारंभिक सामग्री की आपूर्ति और उत्पादों को हटाने के लिए एक "द्रवयुक्त बिस्तर" का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, "द्रवयुक्त बिस्तर" की सहायता से सल्फ्यूरिक एसिड के उत्पादन में, पाइराइट को भुना जाता है।

परीक्षा उत्तीर्ण करने के लिए संदर्भ सामग्री:

आवर्त सारणी

घुलनशीलता तालिका

रफ़्तार रसायनिक प्रतिक्रिया. रासायनिक संतुलन

योजना:

1. रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की अवधारणा।

2. रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को प्रभावित करने वाले कारक।

3. रासायनिक संतुलन। स्थानांतरण संतुलन को प्रभावित करने वाले कारक। ले चेटेलियर का सिद्धांत।

रासायनिक प्रतिक्रियाएं अलग-अलग दरों पर आगे बढ़ती हैं। जलीय विलयनों में अभिक्रियाएँ बहुत तेजी से आगे बढ़ती हैं। उदाहरण के लिए, यदि बेरियम क्लोराइड और सोडियम सल्फेट के घोल को निकाल दिया जाता है, तो बेरियम सल्फेट का एक सफेद अवक्षेप तुरंत अवक्षेपित हो जाता है। एथिलीन ब्रोमीन के पानी को जल्दी से रंगहीन कर देता है, लेकिन तुरंत नहीं। लोहे की वस्तुओं पर जंग धीरे-धीरे बनती है, तांबे और कांस्य उत्पादों पर पट्टिका दिखाई देती है, पत्ते सड़ जाते हैं।

विज्ञान एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर के अध्ययन में लगा हुआ है, साथ ही प्रक्रिया की शर्तों पर इसकी निर्भरता की पहचान - रासायनिक गतिकी।

यदि प्रतिक्रियाएं एक सजातीय माध्यम में आगे बढ़ती हैं, उदाहरण के लिए, एक समाधान या गैस चरण में, तो प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों की बातचीत पूरे मात्रा में होती है। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है सजातीय।

यदि उन पदार्थों के बीच प्रतिक्रिया होती है जो एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में होते हैं (उदाहरण के लिए, एक ठोस और गैस या तरल के बीच) या उन पदार्थों के बीच जो एक सजातीय माध्यम बनाने में सक्षम नहीं हैं (उदाहरण के लिए, दो अमिश्रणीय तरल पदार्थों के बीच), तो यह पदार्थों की संपर्क सतह पर ही होता है। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है विषम।

एक सजातीय प्रतिक्रिया का प्रति इकाई आयतन प्रति इकाई पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन से निर्धारित होता है:

\u003d n / t V

जहाँ n किसी एक पदार्थ के मोल की संख्या में परिवर्तन है (अक्सर प्रारंभिक, लेकिन प्रतिक्रिया उत्पाद भी हो सकता है), (mol);

वी - गैस या समाधान की मात्रा (एल)

चूँकि n / V = ​​C (एकाग्रता में परिवर्तन), तब

υ \u003d सी / t (mol / l ∙ s)

एक विषमांगी प्रतिक्रिया का निर्धारण पदार्थों की संपर्क सतह की प्रति इकाई समय में किसी पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन से होता है।

\u003d n / Δt S

जहाँ n किसी पदार्थ (अभिकर्मक या उत्पाद), (mol) की मात्रा में परिवर्तन है;

t समय अंतराल (s, min) है;

एस - पदार्थों के संपर्क का सतह क्षेत्र (सेमी 2, एम 2)

विभिन्न प्रतिक्रियाओं की दरें समान क्यों नहीं हैं?

रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए, अभिकारकों के अणुओं को टकराना चाहिए। लेकिन हर टक्कर के परिणामस्वरूप रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं होती है। रासायनिक प्रतिक्रिया करने के लिए टकराव के लिए, अणुओं में पर्याप्त रूप से उच्च ऊर्जा होनी चाहिए। वे कण जो एक दूसरे से रासायनिक अभिक्रिया करने के लिए टकराते हैं, कहलाते हैं सक्रिय।अधिकांश कणों की औसत ऊर्जा की तुलना में उनके पास अतिरिक्त ऊर्जा है - सक्रियण ऊर्जा ई अधिनियम।किसी पदार्थ में औसत ऊर्जा की तुलना में बहुत कम सक्रिय कण होते हैं, इसलिए, कई प्रतिक्रियाओं को शुरू करने के लिए, सिस्टम को कुछ ऊर्जा (प्रकाश का फ्लैश, हीटिंग, यांत्रिक झटका) दिया जाना चाहिए।

ऊर्जा बाधा (मान .) ई एक्ट) अलग-अलग प्रतिक्रियाएं अलग-अलग होती हैं, यह जितनी कम होती है, प्रतिक्रिया उतनी ही आसान और तेज होती है।

2. . को प्रभावित करने वाले कारक(कण टकरावों की संख्या और उनकी दक्षता)।

1) अभिकारकों की प्रकृति:उनकी संरचना, संरचना => सक्रियण ऊर्जा

कम ई एक्ट, अधिक ;

यदि एक ई एक्ट < 40 кДж/моль, то это значит, что значительная часть столкновений между частицами реагирующих веществ приводит к их взаимодействию, и скорость такой реакции очень большая. Все реакции ионного обмена протекают практически мгновенно, т.к. в этих реакциях участвуют разноименнозаряженные частицы, и энергия активации в этих случаях ничтожно мала.

यदि एक ई एक्ट> 120 kJ/mol, इसका मतलब है कि परस्पर क्रिया करने वाले कणों के बीच टकराव का केवल एक नगण्य हिस्सा प्रतिक्रिया की ओर जाता है। ऐसी प्रतिक्रियाओं की दर बहुत कम है। उदाहरण के लिए, लोहे में जंग लगना, या

सामान्य तापमान पर अमोनिया संश्लेषण प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम को नोटिस करना लगभग असंभव है।

यदि एक ई एक्टमध्यवर्ती मान (40 - 120 kJ / mol) हैं, तो ऐसी प्रतिक्रियाओं की दर औसत होगी। इस तरह की प्रतिक्रियाओं में पानी या इथेनॉल के साथ सोडियम की बातचीत, एथिलीन के साथ ब्रोमीन पानी का रंग बदलना आदि शामिल हैं।

2) तापमान: प्रत्येक 10 0 C के लिए t पर, 2-4 बार (वैंट हॉफ नियम)।

2 \u003d 1 t / 10

t पर, सक्रिय कणों की संख्या (s .) ई एक्ट) और उनके सक्रिय टकराव।

कार्य 1। 0 0 C पर एक निश्चित प्रतिक्रिया की दर 1 mol/l h है, प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक 3 है। 30 0 C पर इस प्रतिक्रिया की दर क्या होगी?

2 \u003d 1 t / 10

2 \u003d 1 3 30-0 / 10 \u003d 3 3 \u003d 27 मोल / एल एच

3) एकाग्रता:अधिक, अधिक बार टकराव और होते हैं। प्रतिक्रिया के लिए एक स्थिर तापमान पर mA + nB = C द्रव्यमान क्रिया के नियम के अनुसार:

υ = के सी ए एम ∙ सी बी एन

जहां k दर स्थिर है;

- एकाग्रता (mol/l)

अभिनय जनता का नियम:

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर अभिकारकों की सांद्रता के उत्पाद के समानुपाती होती है, जो प्रतिक्रिया समीकरण में उनके गुणांक के बराबर शक्तियों में ली जाती है।

डब्ल्यू.डी.एम. ठोस अवस्था में प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता को ध्यान में नहीं रखता है, क्योंकि वे सतहों पर प्रतिक्रिया करते हैं और उनकी सांद्रता आमतौर पर स्थिर रहती है।

कार्य 2.प्रतिक्रिया समीकरण A + 2B → C के अनुसार आगे बढ़ती है। पदार्थ B की सांद्रता में 3 गुना वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया दर कितनी बार और कैसे बदलेगी?

हल: υ = के सी ए एम ∙ सी बी एन

υ \u003d के सी ए ∙ सी बी 2

υ 1 = के ए ∙ 2 . में

2 \u003d के ए 3 इन 2

1 / 2 \u003d ए 2 में / ए 9 इन 2 \u003d 1/9

उत्तर: 9 गुना बढ़ो

गैसीय पदार्थों के लिए, प्रतिक्रिया दर दबाव पर निर्भर करती है

जितना अधिक दबाव, उतनी ही अधिक गति।

4) उत्प्रेरकपदार्थ जो प्रतिक्रिया के तंत्र को बदलते हैं ई एक्ट => υ .

प्रतिक्रिया के अंत में उत्प्रेरक अपरिवर्तित रहते हैं

एंजाइम जैविक उत्प्रेरक, स्वभाव से प्रोटीन होते हैं।

अवरोधक - पदार्थ जो

5) विषमांगी प्रतिक्रियाओं के लिए, भी इस पर निर्भर करता है:

अभिकारकों की संपर्क सतह की स्थिति पर।

तुलना करें: सल्फ्यूरिक एसिड के घोल की समान मात्रा को 2 परखनली में डाला गया और साथ ही एक में - एक लोहे की कील, दूसरे में - लोहे के बुरादे में उतारा गया। एक ठोस को पीसने से उसके अणुओं की संख्या में वृद्धि होती है जो एक साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं। इसलिए, दूसरी परखनली में प्रतिक्रिया दर पहले की तुलना में अधिक होगी।

रासायनिक प्रतिक्रिया की दर निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:

1) अभिकारकों की प्रकृति।

2) अभिकर्मकों की संपर्क सतह।

3) अभिकारकों की सांद्रता।

4) तापमान।

5) उत्प्रेरक की उपस्थिति।

विषमांगी प्रतिक्रियाओं की दर भी इस पर निर्भर करती है:

ए) चरण पृथक्करण सतह का परिमाण (चरण पृथक्करण सतह में वृद्धि के साथ, विषम प्रतिक्रियाओं की दर बढ़ जाती है);

बी) इंटरफेस में अभिकारकों की आपूर्ति की दर और इससे प्रतिक्रिया उत्पादों को हटाने की दर।

रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को प्रभावित करने वाले कारक:

1. अभिकर्मकों की प्रकृति। यौगिकों में रासायनिक बंधों की प्रकृति, उनके अणुओं की संरचना द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के घोल से जिंक द्वारा हाइड्रोजन का निकलना एसिटिक एसिड के घोल की तुलना में बहुत तेजी से होता है, क्योंकि एच-सी 1 बॉन्ड की ध्रुवीयता सीएच 3 सीओओएच अणु में ओ-एच बॉन्ड से अधिक होती है। शब्द, इस तथ्य के कारण कि एचसीएल - एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट, और सीएच 3 सीओओएच एक जलीय घोल में एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है।

2. अभिकर्मक संपर्क सतह। अभिकारकों की संपर्क सतह जितनी बड़ी होती है, प्रतिक्रिया उतनी ही तेजी से आगे बढ़ती है। सतह ठोसउन्हें पीसकर, और घुलनशील पदार्थों के लिए - उन्हें घोलकर बढ़ाया जा सकता है। समाधान में प्रतिक्रियाएं लगभग तुरंत होती हैं।

3. अभिकर्मकों की सांद्रता। एक अंतःक्रिया होने के लिए, एक सजातीय प्रणाली में अभिकारकों के कणों को टकराना चाहिए। वृद्धि के साथ अभिकारक सांद्रताप्रतिक्रियाओं की दर बढ़ जाती है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि प्रति इकाई आयतन में पदार्थ की मात्रा में वृद्धि के साथ, प्रतिक्रियाशील पदार्थों के कणों के बीच टकराव की संख्या बढ़ जाती है। टक्करों की संख्या रिएक्टर के आयतन में अभिकारकों के कणों की संख्या के समानुपाती होती है, अर्थात उनकी मोलर सांद्रता।

मात्रात्मक रूप से, अभिकारकों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता व्यक्त की जाती है अभिनय जनता का कानून (गुल्डबर्ग और वेज, नॉर्वे, 1867): रासायनिक प्रतिक्रिया की दर अभिकारकों की सांद्रता के उत्पाद के समानुपाती होती है।

प्रतिक्रिया के लिए:

एए + बीबी सीसी + डीडी

सामूहिक क्रिया के नियम के अनुसार प्रतिक्रिया दर बराबर होती है:

= के[ए]ए[बी]बी,(9)

जहां [ए] और [बी] प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता हैं;

क-प्रतिक्रिया दर स्थिर, जो अभिकारकों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर के बराबर है [A] = [B] = 1 mol/l।

प्रतिक्रिया दर स्थिरांक अभिकारकों की प्रकृति, तापमान पर निर्भर करता है, लेकिन पदार्थों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है।

व्यंजक (9) कहलाता है प्रतिक्रिया का गतिज समीकरण। गतिज समीकरणों में गैसीय और घुले हुए पदार्थों की सांद्रता शामिल होती है, लेकिन इसमें ठोस पदार्थों की सांद्रता शामिल नहीं होती है:

2SO 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2SO 3 (g); υ = क 2 · [ओ 2];

CuO (टीवी।) + एच 2 (जी) \u003d क्यू (टीवी) + एच 2 ओ (जी); = के.

गतिज समीकरणों के अनुसार, यह गणना करना संभव है कि अभिकारकों की सांद्रता में परिवर्तन के साथ प्रतिक्रिया दर कैसे बदलती है।

उत्प्रेरक का प्रभाव।

5. प्रतिक्रिया तापमान।सक्रिय टकराव का सिद्धांत

रासायनिक अंतःक्रिया के प्राथमिक कार्य के लिए, प्रतिक्रियाशील कणों को एक दूसरे से टकराना चाहिए। हालांकि, हर टकराव के परिणामस्वरूप रासायनिक संपर्क नहीं होता है। रासायनिक संपर्क तब होता है जब कण दूरी पर पहुंचते हैं जिस पर इलेक्ट्रॉन घनत्व का पुनर्वितरण और नए रासायनिक बंधनों का उदय संभव होता है। परस्पर क्रिया करने वाले कणों में उनके इलेक्ट्रॉन कोशों के बीच उत्पन्न होने वाली प्रतिकारक शक्तियों को दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होनी चाहिए।

संक्रमण की स्थिति- प्रणाली की स्थिति, जिसमें एक कनेक्शन का विनाश और निर्माण संतुलित होता है। सिस्टम कम (10 -15 s) समय के लिए संक्रमण अवस्था में है। तंत्र को संक्रमण अवस्था में लाने के लिए आवश्यक ऊर्जा कहलाती है सक्रियण ऊर्जा। मल्टीस्टेप प्रतिक्रियाओं में जिसमें कई संक्रमण राज्य शामिल हैं, सक्रियण ऊर्जा से मेल खाती है उच्चतम मूल्यऊर्जा। संक्रमण अवस्था पर काबू पाने के बाद, अणु पुराने बंधनों के विनाश और नए बनने या मूल बंधनों के परिवर्तन के साथ फिर से अलग हो जाते हैं। दोनों विकल्प संभव हैं, क्योंकि वे ऊर्जा की रिहाई के साथ होते हैं। ऐसे पदार्थ हैं जो किसी दी गई प्रतिक्रिया के लिए सक्रियण ऊर्जा को कम कर सकते हैं।

सक्रिय अणु ए 2 और बी 2 टक्कर पर एक मध्यवर्ती सक्रिय परिसर ए 2 ... बी 2 में कमजोर हो जाते हैं और फिर ए-ए और बी-बी बॉन्ड को तोड़ते हैं और ए-बी बॉन्ड को मजबूत करते हैं।

HI गठन प्रतिक्रिया (168 kJ/mol) की "सक्रियण ऊर्जा" प्रारंभिक H 2 और I 2 अणुओं (571 kJ/mol) में बंधन को पूरी तरह से तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा से बहुत कम है। इसलिए, गठन के माध्यम से प्रतिक्रिया पथ सक्रिय (सक्रिय) जटिलमूल अणुओं में बंधों के पूर्ण विराम के माध्यम से पथ की तुलना में ऊर्जावान रूप से अधिक अनुकूल। अधिकांश प्रतिक्रियाएं मध्यवर्ती सक्रिय परिसरों के गठन के माध्यम से होती हैं। सक्रिय जटिल सिद्धांत के प्रावधान XX सदी के 30 के दशक में जी। आइरिंग और एम। पोलीनी द्वारा विकसित किए गए थे।

सक्रियण ऊर्जाटकराने वाले कणों के रासायनिक परिवर्तन के लिए आवश्यक औसत ऊर्जा के सापेक्ष कणों की गतिज ऊर्जा की अधिकता का प्रतिनिधित्व करता है। प्रतिक्रियाओं को सक्रियण ऊर्जा के विभिन्न मूल्यों की विशेषता है (ई ए)।ज्यादातर मामलों में, तटस्थ अणुओं के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाओं की सक्रियता ऊर्जा 80 से 240 kJ/mol तक होती है। जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए मूल्य ई एअक्सर कम - 20 kJ / mol तक। यह इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि जैव रासायनिक प्रक्रियाओं का विशाल बहुमत एंजाइम-सब्सट्रेट परिसरों के चरण के माध्यम से आगे बढ़ता है। ऊर्जा बाधाएं प्रतिक्रिया को सीमित करती हैं। इसके कारण, सिद्धांत रूप में, संभावित प्रतिक्रियाएं (पर .) क्यू< 0) практически всегда не протекают или замедляются. Реакции с энергией активации выше 120 кДж/моль настолько медленны, что их протекание трудно заметить.

प्रतिक्रिया होने के लिए, अणुओं को एक निश्चित तरीके से उन्मुख होना चाहिए और टक्कर पर पर्याप्त ऊर्जा होनी चाहिए। टक्कर में उचित अभिविन्यास की संभावना की विशेषता है सक्रियण एन्ट्रापी ∆एस ए. सक्रिय परिसर में इलेक्ट्रॉन घनत्व का पुनर्वितरण इस स्थिति के पक्ष में है कि, टकराव पर, अणु ए 2 और बी 2 उन्मुख होते हैं, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 3 ए, जबकि अंजीर में दिखाए गए अभिविन्यास के साथ। 3 बी, प्रतिक्रिया की संभावना अभी भी बहुत कम है - अंजीर में। 3सी.

चावल। अंजीर। 3. अनुकूल (ए) और प्रतिकूल (बी, सी) टकराव पर ए 2 और बी 2 अणुओं का झुकाव

तापमान, सक्रियण ऊर्जा और सक्रियण एन्ट्रापी पर दर और प्रतिक्रिया की निर्भरता को दर्शाने वाले समीकरण का रूप है:

(10)

कहाँ पे क-प्रतिक्रिया दर स्थिर;

लेकिन- पहले सन्निकटन में, अणुओं के बीच प्रति इकाई समय (सेकंड) प्रति इकाई आयतन के बीच टकराव की कुल संख्या;

इ- प्राकृतिक लघुगणक का आधार;

आर- सार्वभौमिक गैस स्थिरांक;

टी- निरपेक्ष तापमान;

ई ए- सक्रियण ऊर्जा;

∆एस ए- सक्रियण की एन्ट्रापी में परिवर्तन।

समीकरण (11) की व्युत्पत्ति 1889 में अरहेनियस ने की थी। पूर्व घातांक गुणक लेकिनप्रति इकाई समय में अणुओं के बीच कुल टक्करों की संख्या के समानुपाती होता है। इसका आयाम दर स्थिरांक के आयाम के साथ मेल खाता है और प्रतिक्रिया के कुल क्रम पर निर्भर करता है।

प्रदर्शकउनके से सक्रिय टकराव के अंश के बराबर है कुल गणना, अर्थात। टकराने वाले अणुओं में पर्याप्त अंतःक्रियात्मक ऊर्जा होनी चाहिए। प्रभाव के समय उनके वांछित अभिविन्यास की संभावना आनुपातिक है।

वेग (9) के लिए द्रव्यमान क्रिया के नियम पर चर्चा करते समय, यह विशेष रूप से निर्धारित किया गया था कि दर स्थिरांक एक स्थिर मान है जो अभिकर्मकों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है। यह माना गया कि सभी रासायनिक परिवर्तन एक स्थिर तापमान पर होते हैं। इसी समय, तापमान में कमी या वृद्धि के साथ रासायनिक परिवर्तन की दर महत्वपूर्ण रूप से बदल सकती है। द्रव्यमान क्रिया के नियम के दृष्टिकोण से, वेग में यह परिवर्तन दर स्थिरांक के तापमान पर निर्भरता के कारण होता है, क्योंकि अभिकारकों की सांद्रता केवल तापीय विस्तार या तरल के संकुचन के कारण थोड़ी ही बदलती है।

सबसे अच्छा ज्ञात तथ्यबढ़ते तापमान के साथ प्रतिक्रियाओं की दर में वृद्धि है। इस प्रकार के तापमान पर वेग की निर्भरता कहलाती है सामान्य (चित्र 3ए)। इस प्रकार की निर्भरता सभी सरल प्रतिक्रियाओं की विशेषता है।

चावल। 3. रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर पर तापमान निर्भरता के प्रकार: ए - सामान्य;

बी - असामान्य; सी - एंजाइमेटिक

हालाँकि, वर्तमान में, रासायनिक परिवर्तन सर्वविदित हैं, जिसकी दर बढ़ते तापमान के साथ घट जाती है; दर की इस प्रकार की तापमान निर्भरता को कहा जाता है नियमविरूद्ध . एक उदाहरण ब्रोमीन (छवि 3 बी) के साथ नाइट्रोजन (II) ऑक्साइड की गैस-चरण प्रतिक्रिया है।

चिकित्सकों के लिए विशेष रुचि एंजाइमैटिक प्रतिक्रियाओं की दर की तापमान निर्भरता है, अर्थात। एंजाइमों को शामिल करने वाली प्रतिक्रियाएं। शरीर में होने वाली लगभग सभी प्रतिक्रियाएं इसी वर्ग की होती हैं। उदाहरण के लिए, उत्प्रेरक एंजाइम की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन में, अपघटन की दर तापमान पर निर्भर करती है। 273-320 . की सीमा में प्रतितापमान पर निर्भरता सामान्य है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, गति बढ़ती है, और जैसे-जैसे तापमान घटता है, यह घटता जाता है। जब तापमान 320 . से ऊपर चला जाता है प्रतिपेरोक्साइड अपघटन दर में एक तेज विषम गिरावट है। इसी तरह की तस्वीर अन्य एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं (छवि 3 सी) के लिए होती है।

अरहेनियस समीकरण से कयह स्पष्ट है कि, चूंकि टीघातांक में शामिल, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर तापमान में परिवर्तन के प्रति बहुत संवेदनशील होती है। तापमान पर एक सजातीय प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता को वान्ट हॉफ नियम द्वारा व्यक्त किया जा सकता है, जिसके अनुसार प्रत्येक 10 ° के लिए तापमान में वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया दर 2-4 गुना बढ़ जाती है;तापमान में 10 डिग्री की वृद्धि के साथ दी गई प्रतिक्रिया की दर कितनी बार बढ़ती है, यह दर्शाने वाली संख्या कहलाती है प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक -γ.

यह नियम गणितीय रूप से निम्नलिखित सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:

(12)

जहां तापमान गुणांक है, जो दर्शाता है कि तापमान में 10 0 की वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया दर कितनी बार बढ़ जाती है; 1 -टी 1 ; 2 -तापमान पर प्रतिक्रिया दर टी2.

जब तापमान बढ़ जाता है अंकगणितीय प्रगतिगति बेतहाशा बढ़ जाती है।

उदाहरण के लिए, यदि = 2.9, तो तापमान में 100 ° की वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया दर 2.9 10 के कारक से बढ़ जाती है, अर्थात। 40 हजार बार। इस नियम से विचलन जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं हैं, जिनकी दर तापमान में मामूली वृद्धि के साथ दस गुना बढ़ जाती है। यह नियम केवल मोटे सन्निकटन में ही मान्य है। बड़े अणुओं (प्रोटीन) को शामिल करने वाली प्रतिक्रियाओं को एक बड़े तापमान गुणांक की विशेषता होती है। 10 डिग्री सेल्सियस के तापमान में वृद्धि के साथ प्रोटीन विकृतीकरण (अंडाकार) की दर 50 गुना बढ़ जाती है। एक निश्चित अधिकतम (50-60 डिग्री सेल्सियस) तक पहुंचने के बाद, प्रोटीन के थर्मल विकृतीकरण के परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया दर तेजी से घट जाती है।

कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए, वेग के लिए द्रव्यमान क्रिया का नियम अज्ञात है। ऐसे मामलों में, रूपांतरण दर की तापमान निर्भरता का वर्णन करने के लिए निम्नलिखित अभिव्यक्ति का उपयोग किया जा सकता है:

पूर्व-घातांक ए के साथतापमान पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन एकाग्रता पर निर्भर करता है। माप की इकाई mol/l∙s है।

सैद्धांतिक निर्भरता किसी भी तापमान पर वेग की पूर्व-गणना करना संभव बनाती है यदि सक्रियण ऊर्जा और पूर्व-घातांक ज्ञात हो। इस प्रकार, रासायनिक परिवर्तन की दर पर तापमान के प्रभाव की भविष्यवाणी की जाती है।

जटिल प्रतिक्रियाएं

स्वाधीनता का सिद्धांत।ऊपर चर्चा की गई हर चीज अपेक्षाकृत सरल प्रतिक्रियाओं को संदर्भित करती है, लेकिन तथाकथित जटिल प्रतिक्रियाएं अक्सर रसायन विज्ञान में सामने आती हैं। इन प्रतिक्रियाओं में नीचे चर्चा की गई प्रतिक्रियाएं शामिल हैं। इन प्रतिक्रियाओं के लिए गतिज समीकरण प्राप्त करते समय, स्वतंत्रता के सिद्धांत का उपयोग किया जाता है: यदि प्रणाली में कई प्रतिक्रियाएं होती हैं, तो उनमें से प्रत्येक दूसरों से स्वतंत्र होती है और इसकी दर इसके अभिकारकों की सांद्रता के उत्पाद के समानुपाती होती है।

समानांतर प्रतिक्रियाएंप्रतिक्रियाएं हैं जो एक साथ कई दिशाओं में होती हैं।

पोटेशियम क्लोरेट का थर्मल अपघटन दो प्रतिक्रियाओं में एक साथ होता है:

लगातार प्रतिक्रियाएंप्रतिक्रियाएं हैं जो कई चरणों में आगे बढ़ती हैं। रसायन शास्त्र में ऐसी कई प्रतिक्रियाएं हैं।

.

संबंधित प्रतिक्रियाएं।यदि तंत्र में कई प्रतिक्रियाएं होती हैं और उनमें से एक दूसरे के बिना नहीं हो सकती है, तो इन प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है संयुग्मित , और घटना ही प्रेरण द्वारा .

2HI + H 2 CrO 4 → I 2 + Cr 2 O 3 + H 2 O।

यह प्रतिक्रिया व्यावहारिक रूप से सामान्य परिस्थितियों में नहीं देखी जाती है, लेकिन यदि सिस्टम में FeO जोड़ा जाता है, तो निम्नलिखित प्रतिक्रिया होती है:

FeO + H 2 CrO 4 → Fe 2 O 3 + Cr 2 O 3 + H 2 O

और पहली प्रतिक्रिया इसके साथ जाती है। इसका कारण पहली प्रतिक्रिया में शामिल मध्यवर्ती उत्पादों की दूसरी प्रतिक्रिया में गठन है:

FeO 2 + H 2 CrO 4 → Cr 2 O 3 + Fe 5+;

HI + Fe 5+ → Fe 2 O 3 + I 2 + H 2 O।

रासायनिक प्रेरण- एक घटना जिसमें एक रासायनिक प्रतिक्रिया (माध्यमिक) दूसरे (प्राथमिक) पर निर्भर करती है।

ए+ पर- मुख्यप्रतिक्रिया,

ए + सी- माध्यमिकप्रतिक्रिया,

तब A एक उत्प्रेरक है, पर- प्रारंभ करनेवाला, सी - स्वीकर्ता।

रासायनिक प्रेरण के दौरान, उत्प्रेरण के विपरीत, प्रतिक्रिया में सभी प्रतिभागियों की सांद्रता कम हो जाती है।

प्रेरण कारकनिम्नलिखित समीकरण से निर्धारित होता है:

.

प्रेरण कारक के मूल्य के आधार पर, निम्नलिखित मामले संभव हैं।

मैं> 0 - लुप्त होती प्रक्रिया। प्रतिक्रिया दर समय के साथ घटती जाती है।

मैं < 0 - ускоряющийся процесс. Скорость реакции увеличи­вается со временем.

प्रेरण की घटना महत्वपूर्ण है क्योंकि कुछ मामलों में प्राथमिक प्रतिक्रिया की ऊर्जा माध्यमिक प्रतिक्रिया में खर्च की गई ऊर्जा की भरपाई कर सकती है। इस कारण से, उदाहरण के लिए, अमीनो एसिड के पॉलीकोंडेशन द्वारा प्रोटीन को संश्लेषित करना थर्मोडायनामिक रूप से संभव है।

श्रृंखला प्रतिक्रियाएं।यदि एक रासायनिक प्रतिक्रिया सक्रिय कणों (आयनों, रेडिकल्स) के निर्माण के साथ आगे बढ़ती है, जो बाद की प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करके नए सक्रिय कणों की उपस्थिति का कारण बनती है, तो प्रतिक्रियाओं का ऐसा क्रम कहलाता है श्रृंखला अभिक्रिया.

मुक्त कणों का निर्माण एक अणु में बंधनों को तोड़ने के लिए ऊर्जा के खर्च से जुड़ा होता है। यह ऊर्जा अणुओं को रोशनी, विद्युत निर्वहन, हीटिंग, न्यूट्रॉन के साथ विकिरण, α- और β-कणों द्वारा प्रदान की जा सकती है। कम तापमान पर श्रृंखला प्रतिक्रियाओं को अंजाम देने के लिए, सर्जक को प्रतिक्रियाशील मिश्रण में पेश किया जाता है - ऐसे पदार्थ जो आसानी से रेडिकल बनाते हैं: सोडियम वाष्प, कार्बनिक पेरोक्साइड, आयोडीन, आदि।

प्रकाश द्वारा सक्रिय सरल यौगिकों से हाइड्रोजन क्लोराइड के निर्माण की प्रतिक्रिया।

कुल प्रतिक्रिया:

एच 2 + सी 1 2 2 एचसी 1।

अलग चरण:

l 2 2Сl∙ क्लोरीन की फोटोएक्टिवेशन (दीक्षा)

सीएल + एच 2 \u003d एचसीएल + एच श्रृंखला विकास

एच + सीएल 2 \u003d एचसीएल + सीएल , आदि।

एच ∙ + सीएल ∙ \u003d एचसीएल ओपन सर्किट

यहाँ H∙ और Сl∙ सक्रिय कण (कट्टरपंथी) हैं।

इस प्रतिक्रिया तंत्र में प्राथमिक चरणों के तीन समूहों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। पहली एक फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया है श्रृंखला उत्पत्ति. क्लोरीन अणु, प्रकाश की एक मात्रा को अवशोषित करने के बाद, एक उच्च प्रतिक्रियाशीलता के साथ मुक्त परमाणुओं में अलग हो जाते हैं। इस प्रकार, जब एक श्रृंखला न्यूक्लियेटेड होती है, तो वैलेंस-संतृप्त अणुओं से मुक्त परमाणु या रेडिकल बनते हैं। श्रृंखला निर्माण प्रक्रिया को भी कहा जाता है दीक्षा. क्लोरीन परमाणु, अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों वाले, आणविक हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम होते हैं, जिससे हाइड्रोजन क्लोराइड और परमाणु हाइड्रोजन के अणु बनते हैं। परमाणु हाइड्रोजन, बदले में, क्लोरीन अणु के साथ संपर्क करता है, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन क्लोराइड अणु और परमाणु क्लोरीन फिर से बनते हैं, आदि।

इन प्रक्रियाओं, एक ही प्राथमिक चरणों (लिंक) की पुनरावृत्ति और मुक्त कणों के संरक्षण के साथ आगे बढ़ने की विशेषता, प्रारंभिक सामग्री की खपत और प्रतिक्रिया उत्पादों के गठन की ओर ले जाती है। प्रतिक्रियाओं के इन समूहों को कहा जाता है श्रृंखला के विकास (या निरंतरता) की प्रतिक्रियाएं।

श्रृंखला अभिक्रिया का वह चरण जिसमें मुक्त कण नष्ट हो जाते हैं, कहलाते हैं चेन ब्रेक. मुक्त कणों के पुनर्संयोजन के परिणामस्वरूप श्रृंखला समाप्ति हो सकती है, यदि इस मामले में जारी ऊर्जा किसी तीसरे शरीर को दी जा सकती है: पोत की दीवार या निष्क्रिय अशुद्धियों के अणु (चरण 4, 5)। यही कारण है कि श्रृंखला प्रतिक्रियाओं की दर, विशेष रूप से कम दबाव पर, बर्तन के आकार और आयामों के लिए अशुद्धियों की उपस्थिति के प्रति बहुत संवेदनशील होती है।

श्रृंखला के जन्म से लेकर उसके टूटने तक प्रारंभिक कड़ियों की संख्या को श्रृंखला की लंबाई कहा जाता है। विचाराधीन उदाहरण में, प्रत्येक प्रकाश क्वांटम के लिए 10 5 एचसीएल अणु बनते हैं।

श्रृंखला प्रतिक्रियाएं, जिसके दौरान मुक्त कणों की संख्या का कोई "गुणा" नहीं होता है, कहलाते हैं अशाखित या सरल श्रृंखला प्रतिक्रियाएं . अशाखित श्रृंखला प्रक्रिया के प्रत्येक प्रारंभिक चरण में, एक रेडिकल प्रतिक्रिया उत्पाद के एक अणु को "जन्म देता है" और केवल एक नया रेडिकल (चित्र। 41)।

सरल श्रृंखला अभिक्रियाओं के अन्य उदाहरण: क) पैराफिनिक हाइड्रोकार्बन का क्लोरीनीकरण Cl + CH 4 → CH 3 ∙ + HC1; सीएच 3 + सीएल - → सीएच 3 सीएल + सीएल ∙ आदि; बी) कट्टरपंथी पोलीमराइजेशन प्रतिक्रियाएं, उदाहरण के लिए, बेंज़ोयल पेरोक्साइड की उपस्थिति में विनाइल एसीटेट का पोलीमराइज़ेशन, जो आसानी से रेडिकल में विघटित हो जाता है; सी) ब्रोमीन के साथ हाइड्रोजन की बातचीत, हाइड्रोजन के साथ क्लोरीन की प्रतिक्रिया के समान तंत्र के अनुसार आगे बढ़ना, केवल इसकी एंडोथर्मिकता के कारण छोटी श्रृंखला लंबाई के साथ।

यदि दो या दो से अधिक सक्रिय कण वृद्धि के कार्य के परिणामस्वरूप प्रकट होते हैं, तो यह श्रृंखला प्रतिक्रिया शाखित होती है।

1925 में, एन.एन. सेमेनोव और उनके सहयोगियों ने प्राथमिक चरणों वाली प्रतिक्रियाओं की खोज की, जिसके परिणामस्वरूप एक नहीं, बल्कि कई रासायनिक रूप से सक्रिय कण, परमाणु या रेडिकल उत्पन्न होते हैं। कई नए मुक्त कणों की उपस्थिति कई नई श्रृंखलाओं की उपस्थिति की ओर ले जाती है, अर्थात। एक चेन कांटे। ऐसी प्रक्रियाओं को शाखित श्रृंखला अभिक्रिया कहा जाता है (चित्र 42)।

अत्यधिक शाखित श्रृंखला प्रक्रिया का एक उदाहरण कम दबाव और लगभग 900 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर हाइड्रोजन का ऑक्सीकरण है। प्रतिक्रिया तंत्र को निम्नानुसार लिखा जा सकता है।

1. एच 2 + ओ 2 ओएच∙ + ओएच∙ श्रृंखला दीक्षा

2. ओएच + एच 2 → एच 2 ओ + एच श्रृंखला विकास

3. एच ∙ + ओ 2 → ओएच ∙ + ओ: चेन ब्रांचिंग

4. ओ: + एच 2 → ओएच + एच ∙

5. ओएच + एच 2 → एच 2 ओ + एच श्रृंखला निरंतरता

6. एच∙ + एच∙ + दीवार → एच 2 पोत की दीवार पर खुला सर्किट

7. एच + ओ 2 + एम → एचओ 2 ∙ + एम श्रृंखला समाप्ति थोक में।

M एक अक्रिय अणु है। HO 2 रेडिकल, जो एक ट्रिपल टक्कर के दौरान बनता है, निष्क्रिय है और श्रृंखला को जारी नहीं रख सकता है।

प्रक्रिया के पहले चरण में, हाइड्रॉक्सिल रेडिकल बनते हैं, जो एक सरल श्रृंखला का विकास प्रदान करते हैं। तीसरे चरण में, एक रेडिकल के प्रारंभिक अणु के साथ बातचीत के परिणामस्वरूप, दो रेडिकल बनते हैं, और ऑक्सीजन परमाणु में दो मुक्त वैलेंस होते हैं। यह श्रृंखला की शाखा प्रदान करता है।

चेन ब्रांचिंग के परिणामस्वरूप, प्रारंभिक अवधि में प्रतिक्रिया दर तेजी से बढ़ जाती है, और प्रक्रिया श्रृंखला प्रज्वलन-विस्फोट के साथ समाप्त होती है। हालांकि, ब्रांच्ड चेन रिएक्शन एक विस्फोट में तभी समाप्त होता है जब ब्रांचिंग रेट चेन टर्मिनेशन रेट से अधिक हो। अन्यथा, प्रक्रिया धीमी है।

जब प्रतिक्रिया की स्थिति बदलती है (दबाव, तापमान, मिश्रण संरचना, आकार और प्रतिक्रिया पोत की दीवारों की स्थिति, आदि में परिवर्तन), एक धीमी प्रतिक्रिया से एक विस्फोट में संक्रमण हो सकता है और इसके विपरीत। इस प्रकार, श्रृंखला प्रतिक्रियाओं में सीमित (महत्वपूर्ण) अवस्थाएँ होती हैं जिनमें श्रृंखला प्रज्वलन होता है, जिससे किसी को थर्मल प्रज्वलन को अलग करना चाहिए जो एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं में खराब गर्मी हटाने के साथ प्रतिक्रियाशील मिश्रण के लगातार बढ़ते ताप के परिणामस्वरूप होता है।

शाखित श्रृंखला तंत्र के अनुसार सल्फर, फास्फोरस, कार्बन मोनोऑक्साइड (II), कार्बन डाइसल्फ़ाइड आदि के ऑक्सीकृत वाष्प होते हैं।

श्रृंखला प्रक्रियाओं का आधुनिक सिद्धांत पुरस्कार विजेताओं द्वारा विकसित किया गया था नोबेल पुरुस्कार(1956) सोवियत शिक्षाविद एन.एन. सेमेनोव और अंग्रेजी वैज्ञानिक हिंशेलवुड द्वारा।

श्रृंखला प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं से अलग किया जाना चाहिए, हालांकि उत्तरार्द्ध भी प्रकृति में चक्रीय हैं। श्रृंखला अभिक्रियाओं और उत्प्रेरक अभिक्रियाओं के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतर यह है कि एक श्रृंखला तंत्र के साथ, प्रतिक्रिया स्वतःस्फूर्त प्रतिक्रियाओं के कारण प्रणाली की ऊर्जा को बढ़ाने की दिशा में आगे बढ़ सकती है। एक उत्प्रेरक थर्मोडायनामिक रूप से असंभव प्रतिक्रिया का कारण नहीं बनता है। इसके अलावा, उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं में चेन न्यूक्लिएशन और चेन टर्मिनेशन जैसी कोई प्रक्रिया नहीं होती है।

पोलीमराइजेशन प्रतिक्रियाएं।एक श्रृंखला प्रतिक्रिया का एक विशेष मामला पोलीमराइजेशन प्रतिक्रिया है।

बहुलकीकरणएक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें कम आणविक भार यौगिकों (मोनोमर्स) के साथ सक्रिय कणों (कट्टरपंथी, आयनों) की प्रतिक्रिया के साथ सामग्री श्रृंखला (अणु की लंबाई) की लंबाई में वृद्धि के साथ उत्तरार्द्ध का अनुक्रमिक जोड़ होता है। यानी, एक बहुलक के गठन के साथ।

मोनोमरकार्बनिक यौगिक हैं, एक नियम के रूप में, अणु की संरचना में असंतृप्त (डबल, ट्रिपल) बॉन्ड होते हैं।

पोलीमराइजेशन प्रक्रिया के मुख्य चरण:

1. दीक्षा(प्रकाश, गर्मी, आदि की क्रिया के तहत):

ए: ए→ए "+ ए"- रेडिकल्स (सक्रिय वैलेंस-असंतृप्त कण) के गठन के साथ होमोलिटिक अपघटन।

ए: बी→ ए - + बी +- आयनों के निर्माण के साथ हेटेरोलाइटिक अपघटन।

2. श्रृंखला वृद्धि: ए "+ एम→ पूर्वाह्न"

(या ए - + एम→ पूर्वाह्न",या पर + + एम→ वीएम +).

3. ओपन सर्किट: AM" + AM"→ बहुलक

(या एएम" + बी +→ बहुलक, वीएम + + ए"→ बहुलक)।

एक श्रृंखला प्रक्रिया की गति हमेशा एक गैर-श्रृंखला प्रक्रिया की तुलना में अधिक होती है।

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर- प्रतिक्रिया स्थान की एक इकाई में समय की प्रति इकाई प्रतिक्रियाशील पदार्थों में से एक की मात्रा में परिवर्तन।

निम्नलिखित कारक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को प्रभावित करते हैं:

• अभिकारकों की प्रकृति;
• अभिकारकों की सांद्रता;
• अभिकारकों की संपर्क सतह (विषम प्रतिक्रियाओं में);
• तापमान;
• उत्प्रेरक की क्रिया।

सक्रिय टकराव का सिद्धांतरासायनिक प्रतिक्रिया की दर पर कुछ कारकों के प्रभाव की व्याख्या करने की अनुमति देता है। इस सिद्धांत के मुख्य प्रावधान:

• प्रतिक्रियाएं तब होती हैं जब एक निश्चित ऊर्जा वाले अभिकारकों के कण टकराते हैं।
• जितने अधिक अभिकर्मक कण, वे एक-दूसरे के जितने करीब होंगे, उनके टकराने और प्रतिक्रिया करने की संभावना उतनी ही अधिक होगी।
• केवल प्रभावी टकराव ही प्रतिक्रिया की ओर ले जाते हैं, अर्थात। वे जिनमें "पुराने संबंध" नष्ट हो जाते हैं या कमजोर हो जाते हैं और इसलिए "नए" बन सकते हैं। ऐसा करने के लिए, कणों में पर्याप्त ऊर्जा होनी चाहिए।
• अभिकारक कणों की कुशल टक्कर के लिए आवश्यक न्यूनतम अतिरिक्त ऊर्जा कहलाती है सक्रियण ऊर्जा ईए।
• गतिविधि रासायनिक पदार्थउनकी भागीदारी के साथ प्रतिक्रियाओं की कम सक्रियता ऊर्जा में खुद को प्रकट करता है। सक्रियण ऊर्जा जितनी कम होगी, प्रतिक्रिया दर उतनी ही अधिक होगी।उदाहरण के लिए, धनायनों और आयनों के बीच प्रतिक्रियाओं में, सक्रियण ऊर्जा बहुत कम होती है, इसलिए ऐसी प्रतिक्रियाएं लगभग तुरंत होती हैं।

प्रतिक्रिया दर पर अभिकारकों की सांद्रता का प्रभाव

जैसे-जैसे अभिकारकों की सांद्रता बढ़ती है, अभिक्रिया की दर बढ़ती जाती है। एक प्रतिक्रिया में प्रवेश करने के लिए, दो रासायनिक कणों को एक दूसरे के पास जाना चाहिए, इसलिए प्रतिक्रिया दर उनके बीच टकराव की संख्या पर निर्भर करती है। किसी दिए गए आयतन में कणों की संख्या में वृद्धि से अधिक बार टकराव होता है और प्रतिक्रिया दर में वृद्धि होती है।

दबाव में वृद्धि या मिश्रण के कब्जे वाले आयतन में कमी से गैस चरण में होने वाली प्रतिक्रिया की दर में वृद्धि होगी।

1867 में प्रायोगिक आंकड़ों के आधार पर, नॉर्वेजियन वैज्ञानिक के। गुल्डबर्ग और पी वैज, और स्वतंत्र रूप से 1865 में, रूसी वैज्ञानिक एन.आई. बेकेटोव ने रासायनिक कैनेटीक्स का मूल नियम तैयार किया, जो स्थापित करता है प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता -

सामूहिक कार्रवाई का कानून (LMA):

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर अभिकारकों की सांद्रता के उत्पाद के समानुपाती होती है, जो प्रतिक्रिया समीकरण में उनके गुणांक के बराबर शक्तियों में ली जाती है। ("एक्टिंग मास" का पर्यायवाची है आधुनिक अवधारणा"एकाग्रता")

एए +बी बी =सीसी +डीडी,कहाँ पे कप्रतिक्रिया दर स्थिर है

ZDM केवल एक चरण में होने वाली प्राथमिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए किया जाता है। यदि प्रतिक्रिया कई चरणों के माध्यम से क्रमिक रूप से आगे बढ़ती है, तो पूरी प्रक्रिया की कुल दर इसके सबसे धीमे हिस्से से निर्धारित होती है।

विभिन्न प्रकार की प्रतिक्रियाओं की दरों के लिए व्यंजक

ZDM सजातीय प्रतिक्रियाओं को संदर्भित करता है। यदि प्रतिक्रिया विषम है (अभिकर्मक एकत्रीकरण के विभिन्न राज्यों में हैं), तो केवल तरल या केवल गैसीय अभिकर्मक एमडीएम समीकरण में प्रवेश करते हैं, और ठोस को बाहर रखा जाता है, केवल दर स्थिर k को प्रभावित करता है।

प्रतिक्रिया आणविकताप्राथमिक रासायनिक प्रक्रिया में शामिल अणुओं की न्यूनतम संख्या है। आणविकता से, प्राथमिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं को आणविक (ए →) और द्वि-आणविक (ए + बी →) में विभाजित किया जाता है; त्रि-आणविक प्रतिक्रियाएं अत्यंत दुर्लभ हैं।

विषम प्रतिक्रियाओं की दर

• निर्भर करता है पदार्थों के संपर्क का सतह क्षेत्र, अर्थात। पदार्थों के पीसने की डिग्री पर, अभिकर्मकों के मिश्रण की पूर्णता।
• एक उदाहरण लकड़ी का जलना है। एक पूरा लट्ठा हवा में अपेक्षाकृत धीरे-धीरे जलता है। यदि आप हवा के साथ पेड़ के संपर्क की सतह को बढ़ाते हैं, तो लॉग को चिप्स में विभाजित करने से जलने की दर बढ़ जाएगी।
• पायरोफोरिक आयरन को फिल्टर पेपर की शीट पर डाला जाता है। पतझड़ के दौरान लोहे के कण गर्म हो जाते हैं और कागज में आग लगा देते हैं।

प्रतिक्रिया दर पर तापमान का प्रभाव

19वीं शताब्दी में डच वैज्ञानिक वैन्ट हॉफ ने प्रयोगात्मक रूप से पता लगाया कि जब तापमान 10 डिग्री सेल्सियस बढ़ जाता है, तो कई प्रतिक्रियाओं की दर 2-4 गुना बढ़ जाती है।

वैंट हॉफ का नियम

तापमान में प्रत्येक 10 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के लिए, प्रतिक्रिया दर 2-4 के कारक से बढ़ जाती है।

यहाँ ( ग्रीक अक्षर"गामा") - तथाकथित तापमान गुणांक या वान्ट हॉफ गुणांक, 2 से 4 तक मान लेता है।

प्रत्येक विशिष्ट प्रतिक्रिया के लिए, तापमान गुणांक अनुभवजन्य रूप से निर्धारित किया जाता है। यह दर्शाता है कि तापमान में प्रत्येक 10 डिग्री की वृद्धि के साथ किसी दी गई रासायनिक प्रतिक्रिया (और इसकी दर स्थिर) की दर कितनी बार बढ़ जाती है।

वान्ट हॉफ नियम का उपयोग तापमान में वृद्धि या कमी के साथ प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक में परिवर्तन का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है। दर स्थिरांक और तापमान के बीच एक अधिक सटीक संबंध स्वीडिश रसायनज्ञ Svante Arrhenius द्वारा स्थापित किया गया था:

कैसे अधिकई एक विशिष्ट प्रतिक्रिया, कम(किसी दिए गए तापमान पर) इस प्रतिक्रिया की दर स्थिर k (और दर) होगी। टी में वृद्धि से स्थिर दर में वृद्धि होती है; यह इस तथ्य से समझाया गया है कि तापमान में वृद्धि से सक्रियण बाधा ई ए पर काबू पाने में सक्षम "ऊर्जावान" अणुओं की संख्या में तेजी से वृद्धि होती है।

प्रतिक्रिया दर पर उत्प्रेरक का प्रभाव

विशेष पदार्थों का उपयोग करके प्रतिक्रिया दर को बदलना संभव है जो प्रतिक्रिया तंत्र को बदलते हैं और इसे कम सक्रियण ऊर्जा के साथ ऊर्जावान रूप से अधिक अनुकूल पथ के साथ निर्देशित करते हैं।

उत्प्रेरक- ये ऐसे पदार्थ हैं जो रासायनिक प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं और इसकी गति बढ़ाते हैं, लेकिन प्रतिक्रिया के अंत में गुणात्मक और मात्रात्मक रूप से अपरिवर्तित रहते हैं।

इनहिबिटर्स- पदार्थ जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं को धीमा कर देते हैं।

किसी उत्प्रेरक की सहायता से किसी रासायनिक अभिक्रिया की दर या उसकी दिशा में परिवर्तन को कहते हैं कटैलिसीस .

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:

		(टी 2 - टी 1) / 10
वीटी 2 / वीटी 1	= जी

(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।

उष्माक्षेपी प्रतिक्रिया	एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया

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 होते हैं), के साथ विषम उत्प्रेरण- विभिन्न चरण (वे एकत्रीकरण के विभिन्न राज्यों में हैं)। कुछ मामलों में, प्रतिक्रिया माध्यम में अवरोधकों को जोड़कर अवांछनीय रासायनिक प्रक्रियाओं के पाठ्यक्रम को काफी धीमा करना संभव है (घटना " नकारात्मक उत्प्रेरण").