गती प्रतिक्रियाअभिक्रियाकांपैकी एकाच्या मोलर एकाग्रतेतील बदलाद्वारे निर्धारित केले जाते:

V = ± (C 2 - C 1) / (t 2 - t 1)) = ± (DC / Dt)

जेथे C 1 आणि C 2 हे अनुक्रमे t 1 आणि t 2 च्या वेळी पदार्थांचे दाढ सांद्रता आहेत (चिन्ह (+) - जर दर प्रतिक्रिया उत्पादनाद्वारे निर्धारित केला असेल तर चिन्ह (-) - सुरुवातीच्या पदार्थाद्वारे).

अभिक्रिया करणाऱ्या पदार्थांचे रेणू आदळतात तेव्हा प्रतिक्रिया घडतात. त्याची गती टक्करांची संख्या आणि ते परिवर्तन घडवून आणण्याची शक्यता यावर अवलंबून असते. टक्करांची संख्या प्रतिक्रिया करणाऱ्या पदार्थांच्या एकाग्रतेद्वारे निर्धारित केली जाते आणि प्रतिक्रियेची संभाव्यता टक्कर करणाऱ्या रेणूंच्या उर्जेद्वारे निर्धारित केली जाते.
गती प्रभावित करणारे घटक रासायनिक प्रतिक्रिया.
1. प्रतिक्रिया देणाऱ्या पदार्थांचे स्वरूप. रासायनिक बंधांचे स्वरूप आणि अभिकर्मक रेणूंची रचना महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. प्रतिक्रिया कमी मजबूत बंधांचा नाश आणि मजबूत बंध असलेल्या पदार्थांच्या निर्मितीच्या दिशेने पुढे जातात. अशा प्रकारे, H 2 आणि N 2 रेणूंमधील बंध तोडण्यासाठी उच्च ऊर्जा आवश्यक आहे; असे रेणू किंचित प्रतिक्रियाशील असतात. उच्च ध्रुवीय रेणूंमध्ये (HCl, H 2 O) बंध तोडण्यासाठी कमी ऊर्जा लागते आणि प्रतिक्रिया दर खूप जास्त असतो. इलेक्ट्रोलाइट सोल्यूशनमधील आयनमधील प्रतिक्रिया जवळजवळ त्वरित होतात.
उदाहरणे
फ्लोरीन खोलीच्या तपमानावर हायड्रोजनशी स्फोटकपणे प्रतिक्रिया देते; गरम झाल्यावर ब्रोमिन हायड्रोजनवर हळूहळू प्रतिक्रिया देते.
कॅल्शियम ऑक्साईड पाण्यावर जोरदारपणे प्रतिक्रिया देते, उष्णता सोडते; कॉपर ऑक्साईड - प्रतिक्रिया देत नाही.

2. एकाग्रता. वाढत्या एकाग्रतेसह (प्रति युनिट व्हॉल्यूम कणांची संख्या), प्रतिक्रिया करणाऱ्या पदार्थांच्या रेणूंची टक्कर अधिक वेळा होते - प्रतिक्रिया दर वाढतो.
सामूहिक कारवाईचा कायदा (के. गुल्डबर्ग, पी. वेज, 1867)
रासायनिक अभिक्रियाचा दर अणुभट्टीच्या एकाग्रतेच्या उत्पादनाशी थेट प्रमाणात असतो.

AA + bB + . . . ® . . .

• [A] a [B] b. . .

प्रतिक्रियेचा दर स्थिर k हा अणुभट्टी, तापमान आणि उत्प्रेरकांच्या स्वरूपावर अवलंबून असतो, परंतु अभिक्रियाकांच्या एकाग्रतेवर अवलंबून नाही.
दर स्थिरांकाचा भौतिक अर्थ असा आहे की तो अभिक्रियाकांच्या एकक एकाग्रतेवर प्रतिक्रिया दराच्या समान आहे.
विषम प्रतिक्रियांसाठी, घन टप्प्याची एकाग्रता प्रतिक्रिया दराच्या अभिव्यक्तीमध्ये समाविष्ट केलेली नाही.

3. तापमान. तापमानात प्रत्येक 10°C वाढीसाठी, प्रतिक्रिया दर 2-4 पट वाढतो (व्हॅन हॉफचा नियम). तापमान t 1 ते t 2 पर्यंत वाढते म्हणून, प्रतिक्रिया दरातील बदल सूत्र वापरून मोजले जाऊ शकते:

(जेथे Vt 2 आणि Vt 1 हे अनुक्रमे t 2 आणि t 1 तापमानावरील प्रतिक्रिया दर आहेत; g हा या अभिक्रियाचा तापमान गुणांक आहे).
व्हॅनट हॉफचा नियम फक्त अरुंद तापमान श्रेणीत लागू होतो. अर्रेनियस समीकरण अधिक अचूक आहे:

• e -Ea/RT

कुठे
अ हे अभिक्रियाकांच्या स्वरूपावर अवलंबून स्थिर आहे;
आर हा सार्वत्रिक वायू स्थिरांक आहे;

Ea ही सक्रियता ऊर्जा आहे, म्हणजे. टक्कर होऊन रासायनिक परिवर्तन होण्यासाठी टक्कर करणाऱ्या रेणूंमध्ये ऊर्जा असणे आवश्यक आहे.
रासायनिक अभिक्रियाचा ऊर्जा आकृती.

ए - अभिकर्मक, बी - सक्रिय कॉम्प्लेक्स (संक्रमण स्थिती), सी - उत्पादने.
सक्रियता ऊर्जा Ea जितकी जास्त असेल तितकी प्रतिक्रिया दर वाढत्या तापमानासह वाढते.

4. प्रतिक्रिया देणाऱ्या पदार्थांची संपर्क पृष्ठभाग. विषम प्रणालींसाठी (जेव्हा पदार्थ एकत्रीकरणाच्या वेगवेगळ्या स्थितीत असतात), संपर्क पृष्ठभाग जितका मोठा असेल तितक्या वेगाने प्रतिक्रिया येते. घन पदार्थांचे पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ त्यांना पीसून आणि विरघळवून विरघळणाऱ्या पदार्थांसाठी वाढवता येते.

5. उत्प्रेरक. जे पदार्थ प्रतिक्रियांमध्ये भाग घेतात आणि त्याचा वेग वाढवतात, प्रतिक्रियेच्या शेवटी अपरिवर्तित राहतात, त्यांना उत्प्रेरक म्हणतात. उत्प्रेरकांच्या कृतीची यंत्रणा मध्यवर्ती संयुगे तयार झाल्यामुळे प्रतिक्रियेची सक्रियता उर्जा कमी होण्याशी संबंधित आहे. येथे एकसंध उत्प्रेरकअभिकर्मक आणि उत्प्रेरक एक फेज बनवतात (एकत्रीकरणाच्या समान स्थितीत आहेत), सह विषम उत्प्रेरक- भिन्न टप्पे (एकत्रीकरणाच्या वेगवेगळ्या स्थितीत आहेत). काही प्रकरणांमध्ये, प्रतिक्रिया माध्यमात अवरोधक जोडून अवांछित रासायनिक प्रक्रियेची घटना झपाट्याने कमी केली जाऊ शकते ("इंद्रियगोचर" नकारात्मक उत्प्रेरक").

काही रासायनिक अभिक्रिया जवळजवळ तात्काळ होतात (ऑक्सिजन-हायड्रोजन मिश्रणाचा स्फोट, जलीय द्रावणात आयनची देवाणघेवाण प्रतिक्रिया), इतर त्वरीत (पदार्थांचे ज्वलन, ऍसिडसह जस्तचा परस्परसंवाद) आणि इतर हळूहळू (लोह गंजणे, सेंद्रिय अवशेष कुजणे). ). प्रतिक्रिया इतक्या मंद आहेत की एखाद्या व्यक्तीला ते लक्षात येत नाही. उदाहरणार्थ, ग्रॅनाइटचे वाळू आणि चिकणमातीमध्ये रूपांतर हजारो वर्षांमध्ये होते.

दुसऱ्या शब्दांत, रासायनिक अभिक्रिया वेगवेगळ्या सह होऊ शकतात गती.

पण ते काय गती प्रतिक्रिया? या प्रमाणाची आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे त्याची गणितीय अभिव्यक्ती नेमकी काय आहे?

प्रतिक्रियेचा दर म्हणजे प्रति युनिट वेळेच्या एका युनिटमध्ये पदार्थाच्या प्रमाणात होणारा बदल. गणितीयदृष्ट्या, ही अभिव्यक्ती खालीलप्रमाणे लिहिली आहे:

कुठे n 1 आणि n 2- खंडाच्या प्रणालीमध्ये अनुक्रमे t 1 आणि t 2 च्या वेळी पदार्थाचे प्रमाण (mol) व्ही.

स्पीड एक्सप्रेशनच्या समोर कोणते प्लस किंवा मायनस चिन्ह (±) दिसेल हे आपण पदार्थाच्या प्रमाणात बदल पाहत आहोत की नाही यावर अवलंबून असते - उत्पादन किंवा अभिक्रिया.

हे स्पष्ट आहे की प्रतिक्रियेदरम्यान अभिकर्मकांचा वापर होतो, म्हणजेच त्यांचे प्रमाण कमी होते, म्हणून अभिकर्मकांसाठी अभिकर्मक (n 2 - n 1) नेहमी अर्थ असतो. शून्यापेक्षा कमी. वेग हे नकारात्मक मूल्य असू शकत नाही, या प्रकरणात तुम्हाला अभिव्यक्तीच्या समोर एक वजा चिन्ह ठेवणे आवश्यक आहे.

जर आपण अभिकर्मक नसून उत्पादनाच्या रकमेतील बदल पाहिला, तर वेग मोजण्यासाठी अभिव्यक्तीच्या आधी वजा चिन्हाची आवश्यकता नाही, कारण या प्रकरणात अभिव्यक्ती (n 2 - n 1) नेहमीच सकारात्मक असते, कारण प्रतिक्रियेच्या परिणामी उत्पादनाचे प्रमाण केवळ वाढू शकते.

पदार्थ प्रमाण प्रमाण nपदार्थाची ही मात्रा ज्या व्हॉल्यूममध्ये असते त्याला मोलर एकाग्रता म्हणतात सह:

अशा प्रकारे, मोलर एकाग्रता आणि त्याच्या गणितीय अभिव्यक्तीची संकल्पना वापरून, आपण प्रतिक्रिया दर निश्चित करण्यासाठी दुसरा पर्याय लिहू शकतो:

प्रतिक्रिया दर म्हणजे वेळेच्या एका युनिटमध्ये रासायनिक अभिक्रियेच्या परिणामी पदार्थाच्या मोलर एकाग्रतेमध्ये बदल:

प्रतिक्रिया गती प्रभावित करणारे घटक

एखाद्या विशिष्ट प्रतिक्रियेची गती काय ठरवते आणि त्यावर कसा प्रभाव पाडायचा हे जाणून घेणे अनेकदा अत्यंत महत्त्वाचे असते. उदाहरणार्थ, तेल शुद्धीकरण उद्योग वेळेच्या प्रत्येक युनिटच्या प्रत्येक अतिरिक्त अर्ध्या टक्के उत्पादनासाठी अक्षरशः संघर्ष करतो. शेवटी, प्रक्रिया केलेल्या तेलाची प्रचंड मात्रा पाहता, अर्धा टक्काही मोठा आर्थिक वार्षिक नफा मिळवून देतो. काही प्रकरणांमध्ये, काही प्रतिक्रिया कमी करणे अत्यंत महत्वाचे आहे, विशेषतः धातूंचे गंज.

तर प्रतिक्रिया दर कशावर अवलंबून आहे? हे अनेक भिन्न पॅरामीटर्सवर, विचित्रपणे पुरेसे अवलंबून असते.

हा मुद्दा समजून घेण्यासाठी, सर्वप्रथम, रासायनिक अभिक्रियामुळे काय होते याची कल्पना करूया, उदाहरणार्थ:

वर लिहिलेले समीकरण ही प्रक्रिया प्रतिबिंबित करते ज्यामध्ये पदार्थांचे अ आणि ब रेणू एकमेकांशी टक्कर घेतात आणि सी आणि डी या पदार्थांचे रेणू तयार करतात.

म्हणजेच, निःसंशयपणे, प्रतिक्रिया होण्यासाठी, कमीतकमी, प्रारंभिक पदार्थांच्या रेणूंची टक्कर आवश्यक आहे. साहजिकच, जर आपण प्रति युनिट व्हॉल्यूमच्या रेणूंची संख्या वाढवली, तर टक्करांची संख्या त्याच प्रकारे वाढेल ज्याप्रमाणे गर्दीच्या बसमधील प्रवाशांशी टक्कर होण्याची वारंवारता अर्ध्या रिकाम्या बसच्या तुलनेत वाढेल.

दुसऱ्या शब्दात, रिॲक्टंट्सच्या वाढत्या एकाग्रतेसह प्रतिक्रिया दर वाढतो.

ज्या बाबतीत एक किंवा अधिक अभिक्रिया करणारे वायू असतात, तेथे प्रतिक्रिया दर वाढत्या दाबाने वाढतो, कारण वायूचा दाब नेहमी त्याच्या घटक रेणूंच्या एकाग्रतेच्या थेट प्रमाणात असतो.

तथापि, कणांची टक्कर आवश्यक आहे, परंतु प्रतिक्रिया येण्यासाठी पुरेशी स्थिती नाही. वस्तुस्थिती अशी आहे की, गणनेनुसार, प्रतिक्रिया देणाऱ्या पदार्थांच्या रेणूंच्या वाजवी एकाग्रतेत टक्करांची संख्या इतकी मोठी आहे की सर्व प्रतिक्रिया एका झटक्यात घडल्या पाहिजेत. मात्र, व्यवहारात तसे होत नाही. काय झला?

वस्तुस्थिती अशी आहे की अभिक्रियाकारक रेणूंची प्रत्येक टक्कर प्रभावी असेलच असे नाही. अनेक टक्कर लवचिक असतात - रेणू बॉल्सप्रमाणे एकमेकांवर उसळतात. प्रतिक्रिया होण्यासाठी, रेणूंमध्ये पुरेशी गतिज ऊर्जा असणे आवश्यक आहे. प्रतिक्रिया घडण्यासाठी विक्रिया करणाऱ्या पदार्थांच्या रेणूंमध्ये जी किमान उर्जा असणे आवश्यक आहे तिला सक्रियकरण ऊर्जा म्हणतात आणि ती E a म्हणून दर्शविली जाते. समावेश असलेल्या प्रणालीमध्ये मोठ्या प्रमाणातरेणू, ऊर्जेद्वारे रेणूंचे वितरण होते, त्यापैकी काहींमध्ये कमी ऊर्जा असते, काहींमध्ये उच्च आणि मध्यम ऊर्जा असते. या सर्व रेणूंपैकी, रेणूंच्या फक्त एका लहान अंशामध्ये सक्रियतेच्या ऊर्जेपेक्षा जास्त ऊर्जा असते.

भौतिकशास्त्राच्या अभ्यासक्रमावरून तुम्हाला माहिती आहे की, तापमान हे पदार्थ बनवणाऱ्या कणांच्या गतीज उर्जेचे मोजमाप आहे. म्हणजेच, पदार्थ बनवणारे कण जितक्या वेगाने हलतात तितके त्याचे तापमान जास्त असते. अशाप्रकारे, साहजिकच, तापमान वाढवून आपण मूलत: रेणूंची गतिज ऊर्जा वाढवतो, परिणामी ई a पेक्षा जास्त ऊर्जा असलेल्या रेणूंचे प्रमाण वाढते आणि त्यांच्या टक्करामुळे रासायनिक अभिक्रिया होते.

प्रतिक्रियेच्या दरावर तापमानाच्या सकारात्मक परिणामाची वस्तुस्थिती 19 व्या शतकात डच केमिस्ट वॅन हॉफ यांनी प्रायोगिकरित्या स्थापित केली होती. त्याच्या संशोधनाच्या आधारे, त्याने एक नियम तयार केला जो अजूनही त्याचे नाव आहे आणि तो असे आहे:

कोणत्याही रासायनिक अभिक्रियेचा वेग 2-4 वेळा तापमानात 10 अंशांनी वाढतो.

या नियमाचे गणितीय प्रतिनिधित्व असे लिहिले आहे:

कुठे V 2आणि व्ही १अनुक्रमे t 2 आणि t 1 तापमानाचा वेग आहे आणि γ हा प्रतिक्रियेचा तापमान गुणांक आहे, ज्याचे मूल्य बहुतेक वेळा 2 ते 4 पर्यंत असते.

अनेकदा वापरून अनेक प्रतिक्रियांचा वेग वाढवता येतो उत्प्रेरक.

उत्प्रेरक हे पदार्थ आहेत जे सेवन न करता प्रतिक्रिया प्रक्रियेचा वेग वाढवतात.

पण उत्प्रेरक प्रतिक्रियेचा दर कसा वाढवतात?

सक्रियता ऊर्जा E a बद्दल लक्षात ठेवूया. उत्प्रेरकाच्या अनुपस्थितीत सक्रियकरण उर्जेपेक्षा कमी उर्जा असलेले रेणू एकमेकांशी संवाद साधू शकत नाहीत. उत्प्रेरक ज्या मार्गाने प्रतिक्रिया पुढे जातात तो मार्ग बदलतात, ज्याप्रमाणे अनुभवी मार्गदर्शक एखाद्या मोहिमेचा मार्ग थेट डोंगरातून न जाता, परंतु वळणाच्या मार्गांच्या सहाय्याने मार्गी लावतो, ज्याचा परिणाम म्हणून ते सोबती देखील ज्यांच्याकडे चढण्यासाठी पुरेशी उर्जा नसते. पर्वत तिच्या बाजूला दुसर्या हलविण्यासाठी सक्षम असेल.

प्रतिक्रियेदरम्यान उत्प्रेरक वापरला जात नाही हे असूनही, तरीही तो त्यात सक्रिय भाग घेतो, अभिकर्मकांसह मध्यवर्ती संयुगे तयार करतो, परंतु प्रतिक्रियेच्या शेवटी ते त्याच्या मूळ स्थितीकडे परत येते.

प्रतिक्रियेच्या दरावर परिणाम करणाऱ्या वरील घटकांव्यतिरिक्त, प्रतिक्रिया देणाऱ्या पदार्थांमध्ये (विषम प्रतिक्रिया) इंटरफेस असल्यास, प्रतिक्रियेचा दर देखील अभिक्रियांच्या संपर्क क्षेत्रावर अवलंबून असेल. उदाहरणार्थ, ॲल्युमिनियम धातूच्या ग्रेन्युलची कल्पना करा जी चाचणी ट्यूबमध्ये टाकली जाते जलीय द्रावणहायड्रोक्लोरिक ऍसिडचे. ॲल्युमिनियम - सक्रिय धातू, जे नॉन-ऑक्सिडायझिंग ऍसिडसह प्रतिक्रिया करण्यास सक्षम आहे. हायड्रोक्लोरिक ऍसिडसह, प्रतिक्रिया समीकरण खालीलप्रमाणे आहे:

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

ॲल्युमिनियम एक घन आहे, याचा अर्थ हायड्रोक्लोरिक ऍसिडसह प्रतिक्रिया केवळ त्याच्या पृष्ठभागावर होते. साहजिकच, जर आपण प्रथम ॲल्युमिनियम ग्रॅन्युलला फॉइलमध्ये गुंडाळून पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ वाढवले, तर आम्ही त्याद्वारे ॲसिडच्या प्रतिक्रियेसाठी मोठ्या संख्येने ॲल्युमिनियम अणू उपलब्ध करून देऊ. परिणामी, प्रतिक्रिया दर वाढेल. त्याचप्रमाणे, घनदाट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ वाढवणे पावडरमध्ये बारीक करून साध्य करता येते.

तसेच, विषम प्रतिक्रियेचा दर ज्यामध्ये घन पदार्थाची वायू किंवा द्रवपदार्थावर प्रतिक्रिया होते त्यावर अनेकदा ढवळण्यामुळे सकारात्मक प्रभाव पडतो, जे ढवळण्याच्या परिणामी, प्रतिक्रिया उत्पादनांचे संचित रेणू प्रतिक्रियेतून काढून टाकले जातात. झोन आणि अभिक्रियाकारक रेणूंचा एक नवीन भाग "आणला आहे."

शेवटी, प्रतिक्रियेच्या दरावर आणि अभिकर्मकांच्या स्वरूपावर होणारा प्रचंड प्रभाव देखील लक्षात घेतला पाहिजे. उदाहरणार्थ, नियतकालिक सारणीमध्ये ते कमी आहे अल्कली धातू, जलद गतीने ते पाण्यावर प्रतिक्रिया देते, फ्लोरिन, सर्व हॅलोजनमध्ये, हायड्रोजन वायूवर सर्वात जलद प्रतिक्रिया देते इ.

वरील सर्व गोष्टींचा सारांश, प्रतिक्रियेची गती खालील घटकांवर अवलंबून असते:

1) अभिकर्मकांची एकाग्रता: उच्च, प्रतिक्रिया दर जास्त.

2) तापमान: वाढत्या तापमानासह, कोणत्याही प्रतिक्रियेचा दर वाढतो.

3) अभिकर्मकांचे संपर्क क्षेत्र: अभिकर्मकांचे संपर्क क्षेत्र जितके मोठे असेल तितका प्रतिक्रिया दर जास्त असेल.

4) ढवळणे, जर घन आणि द्रव किंवा वायू यांच्यामध्ये प्रतिक्रिया उद्भवली तर ढवळणे त्याचा वेग वाढवू शकते.

रासायनिक प्रतिक्रिया दर

शालेय अभ्यासक्रमातील "रासायनिक अभिक्रियाचा दर" हा विषय कदाचित सर्वात गुंतागुंतीचा आणि वादग्रस्त आहे. हे भौतिक रसायनशास्त्राच्या शाखांपैकी एक, रासायनिक गतिशास्त्राच्या जटिलतेमुळे आहे. "रासायनिक अभिक्रियेचा वेग" या संकल्पनेची व्याख्या आधीच संदिग्ध आहे (उदाहरणार्थ, "खिमिया", 2001, क्रमांक 28, वृत्तपत्रातील एल.एस. गुझे यांचा लेख पहा.
सह. १२). कोणत्याही प्रतिक्रिया दरांसाठी वस्तुमान कृतीचा कायदा लागू करण्याचा प्रयत्न करताना आणखी समस्या उद्भवतात रासायनिक प्रणाली, कारण शालेय अभ्यासक्रमाच्या चौकटीत गतिज प्रक्रियांचे परिमाणवाचक वर्णन ज्या वस्तूंसाठी शक्य आहे त्यांची श्रेणी अतिशय संकुचित आहे. मी विशेषतः रासायनिक समतोलावर रासायनिक अभिक्रियेच्या दरासाठी वस्तुमान कृतीचा कायदा वापरण्याच्या चुकीची नोंद करू इच्छितो.
त्याच वेळी, शाळेत हा विषय विचारात घेण्यास पूर्णपणे नकार देणे चुकीचे ठरेल. अनेक नैसर्गिक आणि तांत्रिक प्रक्रियांचा अभ्यास करताना रासायनिक अभिक्रियाच्या दराविषयीच्या कल्पना अत्यंत महत्त्वाच्या असतात; त्यांच्याशिवाय उत्प्रेरक आणि उत्प्रेरकांविषयी, एन्झाइम्ससह बोलणे अशक्य आहे. पदार्थांच्या परिवर्तनाची चर्चा करताना, रासायनिक अभिक्रियेच्या दराविषयी प्रामुख्याने गुणात्मक कल्पना वापरल्या जात असल्या तरी, सर्वात सोप्या परिमाणवाचक संबंधांचा परिचय अजूनही इष्ट आहे, विशेषत: प्राथमिक प्रतिक्रियांसाठी.
प्रकाशित लेख रासायनिक गतीशास्त्राच्या मुद्द्यांवर पुरेशी तपशीलवार चर्चा करतो, ज्याची चर्चा शालेय रसायनशास्त्राच्या धड्यांमध्ये करता येते. शालेय रसायनशास्त्र अभ्यासक्रमातून या विषयातील वादग्रस्त आणि वादग्रस्त पैलू वगळणे विशेषतः त्या विद्यार्थ्यांसाठी महत्वाचे आहे जे विद्यापीठात त्यांचे रसायनशास्त्र शिक्षण सुरू ठेवणार आहेत. शेवटी, शाळेत मिळवलेले ज्ञान बहुतेकदा वैज्ञानिक वास्तवाशी संघर्ष करते.

रासायनिक अभिक्रिया घडायला लागणाऱ्या वेळेत लक्षणीय बदल होऊ शकतात. खोलीच्या तपमानावर हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनचे मिश्रण होऊ शकते बर्याच काळासाठीअक्षरशः अपरिवर्तित राहतील, परंतु प्रहार किंवा प्रज्वलित झाल्यास स्फोट होईल. लोखंडी प्लेट हळूहळू गंजते आणि पांढरा फॉस्फरसचा तुकडा उत्स्फूर्तपणे हवेत प्रज्वलित होतो. एखादी विशिष्ट प्रतिक्रिया त्याच्या प्रगतीवर नियंत्रण ठेवण्यासाठी किती लवकर होते हे जाणून घेणे महत्त्वाचे आहे.

मूलभूत संकल्पना

दिलेली प्रतिक्रिया किती लवकर पुढे जाते याचे एक परिमाणवाचक वैशिष्ट्य म्हणजे रासायनिक अभिक्रियाचा वेग, म्हणजे अभिकर्मकांच्या वापराचा दर किंवा उत्पादनांच्या देखाव्याचा दर. या प्रकरणात, प्रतिक्रियेत भाग घेणाऱ्या पदार्थांपैकी कोणते पदार्थ चर्चा करत आहेत हे महत्त्वाचे नाही, कारण ते सर्व प्रतिक्रिया समीकरणाद्वारे एकमेकांशी जोडलेले आहेत. एका पदार्थाचे प्रमाण बदलून, इतर सर्व पदार्थांच्या प्रमाणात संबंधित बदलांचा न्याय करता येतो.

रासायनिक अभिक्रियाचा वेग () रिएक्टंट किंवा उत्पादनाच्या प्रमाणात बदल म्हणतात () वेळेच्या प्रति युनिट () प्रति युनिट खंड (व्ही):

= /(व्ही ).

मध्ये प्रतिक्रिया गती या प्रकरणातसहसा mol/(l s) मध्ये व्यक्त केले जाते.

वरील अभिव्यक्ती एकसंध माध्यमात होणाऱ्या एकसंध रासायनिक अभिक्रियांचा संदर्भ देते, उदाहरणार्थ वायूंमध्ये किंवा द्रावणात:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3,

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl.

घन आणि वायू, घन आणि द्रव इत्यादींच्या संपर्क पृष्ठभागावर विषम रासायनिक अभिक्रिया घडतात. विषम प्रतिक्रियांमध्ये, उदाहरणार्थ, ऍसिडसह धातूंच्या प्रतिक्रियांचा समावेश होतो:

Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2.

या प्रकरणात प्रतिक्रियेचा दर म्हणजे अभिक्रियाकारक किंवा उत्पादनाच्या प्रमाणात बदल () वेळेच्या प्रति युनिट() प्रति युनिट पृष्ठभाग (एस):

= /(एस ).

विषम प्रतिक्रियेचा दर mol/(m 2 s) मध्ये व्यक्त केला जातो.

रासायनिक अभिक्रिया नियंत्रित करण्यासाठी, केवळ त्यांचे दर निश्चित करण्यात सक्षम नसणे, तर कोणत्या परिस्थितींचा त्यांच्यावर प्रभाव पडतो हे शोधणे देखील महत्त्वाचे आहे. रासायनिक अभिक्रियांचा दर आणि त्यावरील विविध घटकांच्या प्रभावाचा अभ्यास करणारी रसायनशास्त्राची शाखा म्हणतात रासायनिक गतीशास्त्र.

प्रतिक्रिया देणाऱ्या कणांची टक्कर वारंवारता

रासायनिक अभिक्रियाचा दर ठरवणारा सर्वात महत्त्वाचा घटक आहे एकाग्रता.

अभिक्रियाकांची एकाग्रता वाढत असताना, प्रतिक्रिया दर सामान्यतः वाढतो. प्रतिक्रिया येण्यासाठी, दोन रासायनिक कण एकत्र आले पाहिजेत, म्हणून प्रतिक्रियेचा दर त्यांच्यामधील टक्करांच्या संख्येवर अवलंबून असतो. दिलेल्या व्हॉल्यूममधील कणांच्या संख्येत वाढ झाल्याने अधिक वारंवार टक्कर होतात आणि प्रतिक्रिया दर वाढतो.

एकसंध अभिक्रियांसाठी, एक किंवा अधिक अभिक्रियाकांची एकाग्रता वाढल्याने प्रतिक्रियेचा दर वाढेल. जेव्हा एकाग्रता कमी होते तेव्हा उलट परिणाम दिसून येतो. द्रावणातील पदार्थांची एकाग्रता अभिक्रिया क्षेत्रातून अभिक्रियाक किंवा द्रावक जोडून किंवा काढून टाकून बदलली जाऊ शकते. वायूंमध्ये, या पदार्थाची अतिरिक्त मात्रा अभिक्रिया मिश्रणात टाकून त्यातील एका पदार्थाची एकाग्रता वाढवता येते. मिश्रणाने व्यापलेले प्रमाण कमी करून सर्व वायू पदार्थांची सांद्रता एकाच वेळी वाढवता येते. त्याच वेळी, प्रतिक्रिया गती वाढेल. व्हॉल्यूम वाढल्याने उलट परिणाम होतो.

विषम प्रतिक्रियांचा दर अवलंबून असतो पदार्थांमधील संपर्काचे पृष्ठभाग क्षेत्र, म्हणजे पदार्थ पीसण्याच्या डिग्रीवर, अभिकर्मकांच्या मिश्रणाची पूर्णता, तसेच घन पदार्थांच्या क्रिस्टलीय संरचनांच्या स्थितीवर. क्रिस्टल स्ट्रक्चरमधील कोणत्याही गडबडीमुळे घन पदार्थांच्या प्रतिक्रियाशीलतेत वाढ होते, कारण मजबूत स्फटिक रचना नष्ट करण्यासाठी अतिरिक्त ऊर्जा आवश्यक आहे.

लाकूड जाळण्याचा विचार करा. संपूर्ण लॉग हवेत तुलनेने हळूहळू जळतो. जर आपण लाकूड आणि हवा यांच्यातील संपर्काची पृष्ठभाग वाढवली, लॉगला चिप्समध्ये विभाजित केले तर बर्निंग रेट वाढेल. त्याच वेळी, शुद्ध ऑक्सिजनमध्ये लाकूड हवेपेक्षा खूप वेगाने जळते, ज्यामध्ये फक्त 20% ऑक्सिजन असते.

रासायनिक अभिक्रिया घडण्यासाठी, कण—अणू, रेणू किंवा आयन— एकमेकांशी आदळणे आवश्यक आहे. टक्करांच्या परिणामी, अणू पुनर्रचना करतात आणि नवीन रासायनिक बंध तयार होतात, ज्यामुळे नवीन पदार्थ तयार होतात. दोन कणांच्या टक्कर होण्याची शक्यता खूप जास्त आहे, तीन कणांच्या एकाचवेळी टक्कर होण्याची शक्यता खूपच कमी आहे. एकाच वेळी चार कणांची टक्कर होण्याची शक्यता फारच कमी आहे. म्हणून, बहुतेक प्रतिक्रिया अनेक टप्प्यात होतात, ज्यापैकी प्रत्येकामध्ये तीनपेक्षा जास्त कण संवाद साधत नाहीत.

हायड्रोजन ब्रोमाइडची ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया 400-600 °C वर लक्षणीय दराने होते:

4НВr + O 2 = 2Н 2 О + 2Вr 2 .

प्रतिक्रिया समीकरणानुसार, पाच रेणू एकाच वेळी आदळले पाहिजेत. तथापि, अशा घटनेची संभाव्यता व्यावहारिकदृष्ट्या शून्य आहे. शिवाय, प्रायोगिक अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की एकाग्रता वाढवणे - ऑक्सिजन किंवा हायड्रोजन ब्रोमाइड - समान संख्येने प्रतिक्रिया दर वाढवते. आणि हे असूनही ऑक्सिजनच्या प्रत्येक रेणूसाठी हायड्रोजन ब्रोमाइडचे चार रेणू वापरतात.

या प्रक्रियेचे तपशीलवार परीक्षण दर्शविते की ती अनेक टप्प्यात होते:

1) HBr + O 2 = HOOBr (मंद प्रतिक्रिया);

2) HOOBr + HBr = 2HOVr (जलद प्रतिक्रिया);

3) HOWr + HBr = H 2 O + Br 2 (जलद प्रतिक्रिया).

वरील प्रतिक्रिया, तथाकथित प्राथमिक प्रतिक्रिया, प्रतिबिंबित करा प्रतिक्रिया यंत्रणाऑक्सिजनसह हायड्रोजन ब्रोमाइडचे ऑक्सीकरण. हे लक्षात घेणे महत्वाचे आहे की प्रत्येक मध्यवर्ती प्रतिक्रियांमध्ये फक्त दोन रेणू सामील आहेत. पहिली दोन समीकरणे आणि तिसरी दोनदा जोडल्याने एकूण प्रतिक्रिया समीकरण मिळते. एकूण प्रतिक्रिया दर हा सर्वात मंद मध्यवर्ती प्रतिक्रियेद्वारे निर्धारित केला जातो, ज्यामध्ये हायड्रोजन ब्रोमाइडचा एक रेणू आणि ऑक्सिजनचा एक रेणू परस्परसंवाद करतात.

प्राथमिक प्रतिक्रियांचा दर मोलर सांद्रतेच्या उत्पादनाशी थेट प्रमाणात असतो सह (सहप्रति युनिट व्हॉल्यूम हे पदार्थाचे प्रमाण आहे, सह = /व्ही) अभिकर्मक त्यांच्या स्टोचिओमेट्रिक गुणांकांच्या समान शक्तींमध्ये घेतले जातात ( सामूहिक कारवाईचा कायदारासायनिक अभिक्रियाच्या दरासाठी). हे केवळ प्रतिक्रिया समीकरणांसाठीच खरे आहे जे वास्तविक रासायनिक प्रक्रियेची यंत्रणा प्रतिबिंबित करतात, जेव्हा अभिकर्मक सूत्रांसमोरील स्टोइचियोमेट्रिक गुणांक परस्परसंवादी कणांच्या संख्येशी संबंधित असतात.

प्रतिक्रियेत परस्परसंवाद करणाऱ्या रेणूंच्या संख्येवर आधारित, प्रतिक्रियांचे वर्गीकरण मोनोमोलेक्युलर, द्विमोलेक्युलर आणि ट्रायमोलेक्युलर असे केले जाते. उदाहरणार्थ, आण्विक आयोडीनचे अणूंमध्ये पृथक्करण: I 2 = 2I ही एक मोनोमोलेक्युलर प्रतिक्रिया आहे.

हायड्रोजनसह आयोडीनचा परस्परसंवाद: I 2 + H 2 = 2HI - द्विमोलेक्युलर प्रतिक्रिया. वेगवेगळ्या रेणूंच्या रासायनिक अभिक्रियांसाठी वस्तुमान क्रियेचा नियम वेगळ्या पद्धतीने लिहिला जातो.

मोनोमोलेक्युलर प्रतिक्रिया:

A = B + C,

= kcअ,

कुठे k- प्रतिक्रिया दर स्थिर.

द्विआण्विक प्रतिक्रिया:

= kcए c IN.

त्रिमोलिक्युलर प्रतिक्रिया:

= kc२ अ c IN.

सक्रियता ऊर्जा

रासायनिक कणांच्या टक्करामुळे रासायनिक परस्परसंवाद तेव्हाच होतो जेव्हा आदळणाऱ्या कणांमध्ये काही विशिष्ट मूल्यापेक्षा जास्त ऊर्जा असते. A 2 आणि B 2 रेणू असलेल्या वायू पदार्थांच्या परस्परसंवादाचा विचार करूया:

A 2 + B 2 = 2AB.

रासायनिक अभिक्रिया दरम्यान, अणूंची पुनर्रचना होते, सुरुवातीच्या पदार्थांमधील रासायनिक बंध तुटणे आणि प्रतिक्रिया उत्पादनांमध्ये बंध तयार होणे. reacting रेणू टक्कर तेव्हा, एक तथाकथित सक्रिय कॉम्प्लेक्स, ज्यामध्ये इलेक्ट्रॉन घनता पुनर्वितरित केली जाते आणि त्यानंतरच अंतिम प्रतिक्रिया उत्पादन प्राप्त होते:

सक्रिय कॉम्प्लेक्सच्या स्थितीत पदार्थांच्या संक्रमणासाठी आवश्यक ऊर्जा म्हणतात सक्रियता ऊर्जा.

क्रियाकलाप रासायनिक पदार्थत्यांचा समावेश असलेल्या प्रतिक्रियांच्या कमी सक्रियतेमध्ये स्वतःला प्रकट होते. सक्रियता ऊर्जा जितकी कमी असेल तितकी प्रतिक्रिया दर जास्त असेल. उदाहरणार्थ, केशन्स आणि ॲनियन्समधील प्रतिक्रियांमध्ये, सक्रियता ऊर्जा फारच लहान असते, म्हणून अशा प्रतिक्रिया जवळजवळ त्वरित होतात. जर सक्रियता ऊर्जा जास्त असेल, तर टक्करांचा एक अतिशय लहान भाग नवीन पदार्थांच्या निर्मितीस कारणीभूत ठरतो. अशा प्रकारे, खोलीच्या तपमानावर हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन यांच्यातील अभिक्रियाचा दर व्यावहारिकदृष्ट्या शून्य आहे.

त्यामुळे, प्रतिक्रिया दर प्रभावित आहे अभिक्रियाकांचे स्वरूप. उदाहरण म्हणून, आम्लांसह धातूंच्या प्रतिक्रियांचा विचार करूया. जर तुम्ही तांबे, जस्त, मॅग्नेशियम आणि लोहाचे एकसारखे तुकडे पातळ सल्फ्यूरिक ऍसिडसह चाचणी ट्यूबमध्ये टाकले, तर तुम्ही पाहू शकता की हायड्रोजन वायूच्या फुगे सोडण्याची तीव्रता, जी प्रतिक्रिया दर दर्शवते, या धातूंसाठी लक्षणीय भिन्न आहे. मॅग्नेशियम असलेल्या चाचणी ट्यूबमध्ये, हायड्रोजनची जलद उत्क्रांती दिसून येते; जस्त असलेल्या चाचणी ट्यूबमध्ये, वायूचे फुगे काहीसे शांतपणे सोडले जातात. लोह असलेल्या चाचणी ट्यूबमध्ये प्रतिक्रिया आणखी हळू होते (चित्र). तांबे पातळ सल्फ्यूरिक ऍसिडवर अजिबात प्रतिक्रिया देत नाही. अशा प्रकारे, प्रतिक्रियेचा दर धातूच्या क्रियाकलापांवर अवलंबून असतो.

सल्फ्यूरिक ऍसिड (एक मजबूत ऍसिड) एसिटिक ऍसिड (एक कमकुवत ऍसिड) सह बदलताना, सर्व प्रकरणांमध्ये प्रतिक्रिया दर लक्षणीयरीत्या कमी होतो. आपण असा निष्कर्ष काढू शकतो की ऍसिडसह धातूच्या अभिक्रियाचा दर दोन्ही अभिकर्मकांच्या स्वरूपावर प्रभाव टाकतो - धातू आणि आम्ल दोन्ही.

जाहिरात तापमानरासायनिक कणांच्या गतीज उर्जेमध्ये वाढ होते, म्हणजे. सक्रियता उर्जेपेक्षा जास्त ऊर्जा असलेल्या कणांची संख्या वाढवते. जसजसे तापमान वाढते तसतसे कणांच्या टक्करांची संख्या देखील वाढते, ज्यामुळे प्रतिक्रिया दर काही प्रमाणात वाढतो. तथापि, गतीज उर्जा वाढवून टक्करांची कार्यक्षमता वाढवण्यामुळे टक्करांची संख्या वाढण्यापेक्षा प्रतिक्रिया दरावर अधिक परिणाम होतो.

जेव्हा तापमान दहा अंशांनी वाढते, तेव्हा गती तापमान गुणांकाच्या बरोबरीने अनेक पटीने वाढते:

= ट+10 /ट .

पासून तापमान वाढते तेव्हा टआधी ट"
प्रतिक्रिया दर प्रमाण ट"आणि टसमान
पॉवर ते गतीचे तापमान गुणांक ( ट" – ट)/10:

ट" /ट = (ट"–ट)/10.

अनेक एकसंध अभिक्रियांसाठी, तापमान गुणांक 24 (व्हॅन हॉफचा नियम) आहे. तपमानावरील अभिक्रिया दराचे अवलंबित्व तांबे(II) ऑक्साईड आणि सौम्य सल्फ्यूरिक ऍसिडच्या परस्परसंवादाचे उदाहरण वापरून पाहिले जाऊ शकते. खोलीच्या तपमानावर प्रतिक्रिया खूप हळू होते. गरम झाल्यावर, प्रतिक्रिया मिश्रण तांबे(II) सल्फेटच्या निर्मितीमुळे त्वरीत निळे होते:

CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O.

उत्प्रेरक आणि अवरोधक

काही पदार्थांच्या प्रवेशामुळे अनेक प्रतिक्रियांचा वेग वाढू शकतो किंवा कमी होऊ शकतो. जोडलेले पदार्थ प्रतिक्रियेत भाग घेत नाहीत आणि त्याच्या कोर्स दरम्यान सेवन केले जात नाहीत, परंतु प्रतिक्रिया दरावर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो. हे पदार्थ प्रतिक्रिया यंत्रणा (सक्रिय केलेल्या कॉम्प्लेक्सच्या रचनेसह) बदलतात आणि सक्रियता ऊर्जा कमी करतात, ज्यामुळे रासायनिक अभिक्रियांना गती मिळते. प्रतिक्रियांना गती देणारे पदार्थ म्हणतात उत्प्रेरक, आणि प्रतिक्रिया अशा प्रवेग च्या अतिशय घटना आहे उत्प्रेरक.

उत्प्रेरकांच्या अनुपस्थितीत बऱ्याच प्रतिक्रिया खूप हळू असतात किंवा अजिबात नसतात. अशी एक प्रतिक्रिया म्हणजे हायड्रोजन पेरोक्साइडचे विघटन:

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2.

हायड्रोजन पेरॉक्साईडच्या जलीय द्रावणासह आपण घन मँगनीज डायऑक्साइडचा तुकडा भांड्यात टाकल्यास, ऑक्सिजन द्रुतपणे सोडणे सुरू होईल. मँगनीज डायऑक्साइड काढून टाकल्यानंतर, प्रतिक्रिया व्यावहारिकपणे थांबते. वजन करून, हे सत्यापित करणे सोपे आहे की या प्रक्रियेत मँगनीज डायऑक्साइड वापरला जात नाही - ते केवळ प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करते.

उत्प्रेरक आणि अभिक्रियाक एकाच किंवा वेगवेगळ्या एकत्रीकरण स्थितीत आहेत की नाही यावर अवलंबून, एकसंध आणि विषम उत्प्रेरक वेगळे केले जातात.

एकसंध उत्प्रेरकामध्ये, उत्प्रेरक मूळ अभिक्रियाकांपैकी एकाशी विक्रिया करून मध्यवर्ती तयार करून प्रतिक्रियेचा वेग वाढवू शकतो. उदाहरणार्थ:

विषम उत्प्रेरकामध्ये, रासायनिक प्रतिक्रिया सामान्यतः उत्प्रेरकाच्या पृष्ठभागावर होते:

उत्प्रेरक निसर्गात व्यापक आहेत. सजीवांमध्ये पदार्थांचे जवळजवळ सर्व परिवर्तन सेंद्रिय उत्प्रेरकांच्या सहभागाने होतात - एन्झाईम्स.

रासायनिक उत्पादनात उत्प्रेरकांचा वापर विशिष्ट प्रक्रियांना गती देण्यासाठी केला जातो. त्यांच्या व्यतिरिक्त, रासायनिक अभिक्रिया कमी करणारे पदार्थ देखील वापरले जातात - अवरोधक. इनहिबिटरच्या मदतीने, विशेषतः, धातू गंज पासून संरक्षित आहेत.

रासायनिक अभिक्रियाच्या दरावर परिणाम करणारे घटक

कार्ये

1. रासायनिक अभिक्रियाचा दर परिभाषित करा. खालील प्रतिक्रियांसाठी वस्तुमान क्रियेच्या गतिज नियमासाठी अभिव्यक्ती लिहा:

a) 2C (sol) + O 2 (g) = 2CO (g);

b) 2НI (g.) = H 2 (g.) + I 2 (g.).

2. रासायनिक अभिक्रियाचा दर काय ठरवते? तापमानावरील रासायनिक अभिक्रियेच्या दराच्या अवलंबित्वासाठी गणितीय अभिव्यक्ती द्या.

3. ते प्रतिक्रियेच्या दरावर कसा परिणाम करते ते दर्शवा (स्थिर आवाजावर):

अ) अभिकर्मकांची एकाग्रता वाढवणे;

ब) घन अभिकर्मक पीसणे;
c) तापमानात घट;
ड) उत्प्रेरक परिचय;
e) अभिकर्मकांची एकाग्रता कमी करणे;
f) तापमानात वाढ;
g) इनहिबिटरचा परिचय;
h) उत्पादनांची एकाग्रता कमी करणे.

4. रासायनिक अभिक्रियाचा दर मोजा

CO (g.) + H 2 O (g.) = CO 2 (g.) + H 2 (g.)

1 लिटर क्षमतेच्या भांड्यात, जर ते सुरू झाल्यानंतर 1 मिनिट 30 s नंतर हायड्रोजन पदार्थाचे प्रमाण 0.32 mol होते आणि 2 मिनिटे 10 s नंतर ते 0.44 mol झाले. CO ची एकाग्रता वाढल्याने प्रतिक्रिया दरावर कसा परिणाम होईल?

5. एका प्रतिक्रियेच्या परिणामी, ठराविक कालावधीत 6.4 ग्रॅम हायड्रोजन आयोडाइड तयार झाले आणि त्याच परिस्थितीत दुसऱ्या प्रतिक्रियामध्ये 6.4 ग्रॅम सल्फर डायऑक्साइड तयार झाले. या प्रतिक्रियांच्या दरांची तुलना करा. वाढत्या तापमानानुसार या प्रतिक्रियांचे दर कसे बदलतील?

6. प्रतिक्रिया दर निश्चित करा

CO (g.) + Cl 2 (g.) = COCl 2 (g.),

जर प्रतिक्रिया सुरू झाल्यानंतर 20 सेकंदांनंतर कार्बन मोनोऑक्साइड पदार्थाचे प्रारंभिक प्रमाण 6 mol वरून 3 पट कमी झाले (अणुभट्टीची मात्रा 100 l आहे). क्लोरीनऐवजी कमी सक्रिय ब्रोमिन वापरल्यास प्रतिक्रिया दर कसा बदलेल? प्रशासित केल्यावर प्रतिक्रिया दर कसा बदलेल?
अ) उत्प्रेरक; ब) अवरोधक?

7. कोणत्या बाबतीत प्रतिक्रिया आहे

CaO (tv.) + CO 2 (g.) = CaCO 3 (tv.)

जलद वाहते: मोठे तुकडे किंवा कॅल्शियम ऑक्साईड पावडर वापरताना? गणना करा:
अ) पदार्थाचे प्रमाण; b) कॅल्शियम कार्बोनेटचे वस्तुमान 10 s मध्ये तयार होते, जर अभिक्रिया दर 0.1 mol/(l s) असेल, तर अणुभट्टीची मात्रा 1 l असेल.

8. हायड्रोक्लोरिक ऍसिड HCl सह मॅग्नेशियम नमुन्याच्या परस्परसंवादामुळे प्रतिक्रिया सुरू झाल्यानंतर 30 s नंतर मॅग्नेशियम क्लोराईडचे 0.02 mol मिळवता येते. मॅग्नेशियम क्लोराईडचे 0.06 mol मिळविण्यासाठी किती वेळ लागतो ते ठरवा.

ई) 70 ते 40 डिग्री सेल्सियस पर्यंत प्रतिक्रिया दर 8 वेळा कमी झाला;
g) 60 ते 40 डिग्री सेल्सियस पर्यंत प्रतिक्रिया दर 6.25 पट कमी झाला;
h) 40 ते 10 डिग्री सेल्सियस पर्यंत प्रतिक्रिया दर 27 पट कमी झाला.

11. कारच्या मालकाने ते नवीन पेंटने रंगवले आणि नंतर शोधून काढले की सूचनांनुसार, ते 105 डिग्री सेल्सिअस तापमानात 3 तास कोरडे असावे. 25 °C वर पेंट सुकायला किती वेळ लागेल जर या प्रक्रियेच्या अंतर्गत पॉलिमरायझेशन अभिक्रियाचे तापमान गुणांक असेल: अ) 2; ब) 3; 4 वाजता?

कार्यांची उत्तरे

1. अ) = kc(O 2); b) = kc(HI)2.

2. ट+10 = ट .

3. a, b, d, f प्रकरणांमध्ये प्रतिक्रिया दर वाढतो; कमी होते - c, d, g; बदलत नाही - h.

4. 0.003 mol/(l s). CO ची एकाग्रता वाढत असताना, प्रतिक्रिया दर वाढतो.

5. पहिल्या प्रतिक्रियेची गती 2 पट कमी आहे.

6. 0.002 mol/(l s).

7. अ) 1 मोल; b) 100 ग्रॅम.

9. प्रतिक्रियांचा वेग d, g, h 2 पटीने वाढेल; 4 वेळा - a, b, f; 8 वेळा - क, डी.

10. तापमान गुणांक:

2 प्रतिक्रियांसाठी b, e; = 2.5 – c, g; = 3 – d, h; = 3.5 – a, g.

अ) 768 तास (32 दिवस, म्हणजे 1 महिन्यापेक्षा जास्त);
b) 19,683 तास (820 दिवस, म्हणजे 2 वर्षांपेक्षा जास्त);
c) 196,608 तास (8192 दिवस, म्हणजे 22 वर्षे).

आपण सिस्टम बदलून प्रक्रियेच्या व्यवहार्यतेबद्दल बोलू शकता. परंतु हे मूल्य प्रतिक्रिया येण्याची वास्तविक शक्यता प्रतिबिंबित करत नाही, त्याचे गतीआणि यंत्रणा.

रासायनिक अभिक्रिया पूर्णपणे समजून घेण्यासाठी, त्याच्या अंमलबजावणीदरम्यान कोणते नमुने अस्तित्वात आहेत याचे ज्ञान तुम्हाला असणे आवश्यक आहे, म्हणजे. रासायनिक अभिक्रियाचा दरआणि ती तपशीलवार यंत्रणा. प्रतिक्रियेची गती आणि यंत्रणा अभ्यासा रासायनिक गतीशास्त्र- रासायनिक प्रक्रियेचे विज्ञान.

रासायनिक गतिशास्त्राच्या दृष्टिकोनातून, प्रतिक्रियांचे वर्गीकरण केले जाऊ शकते साधे आणि जटिल मध्ये.

साध्या प्रतिक्रिया- मध्यवर्ती संयुगे तयार केल्याशिवाय होणाऱ्या प्रक्रिया. त्यात भाग घेणाऱ्या कणांच्या संख्येनुसार त्यांची विभागणी केली जाते monomolecular, bimolecular, trimolecular. 3 पेक्षा जास्त कणांची टक्कर संभव नाही, म्हणून त्रिमोलेक्युलर प्रतिक्रिया फारच दुर्मिळ आहेत आणि चार-आण्विक प्रतिक्रिया अज्ञात आहेत. जटिल प्रतिक्रिया - अनेक प्राथमिक प्रतिक्रियांचा समावेश असलेल्या प्रक्रिया.

कोणतीही प्रक्रिया त्याच्या अंतर्निहित गतीने पुढे जाते, जी ठराविक कालावधीत होणाऱ्या बदलांवरून निश्चित केली जाऊ शकते. सरासरी रासायनिक अभिक्रियाचा दरपदार्थाचे प्रमाण बदलून व्यक्त केले जाते nप्रति युनिट व्हॉल्यूम V प्रति युनिट वेळेत सेवन केलेला किंवा प्राप्त केलेला पदार्थ.

υ = ± dn/ दि· व्ही

जर एखादा पदार्थ खाल्ले तर आपण “-” चिन्ह ठेवतो; जर ते जमा झाले तर आपण “+” चिन्ह ठेवतो.

स्थिर व्हॉल्यूमवर:

υ = ± dC/ दि,

प्रतिक्रिया दर युनिट mol/l s

सर्वसाधारणपणे, υ एक स्थिर मूल्य आहे आणि आम्ही निरीक्षण करत असलेल्या प्रतिक्रियेमध्ये कोणत्या पदार्थाचा समावेश आहे यावर अवलंबून नाही.

प्रतिक्रिया वेळेवर अभिकर्मक किंवा उत्पादनाच्या एकाग्रतेचे अवलंबन फॉर्ममध्ये सादर केले आहे गतिज वक्र, जे असे दिसते:

वरील अभिव्यक्ती खालील अभिव्यक्तीमध्ये रूपांतरित झाल्यास प्रायोगिक डेटावरून υ ची गणना करणे अधिक सोयीचे आहे:

सामूहिक कृतीचा कायदा. प्रतिक्रियेचा क्रम आणि दर स्थिरांक

सूत्रांपैकी एक सामूहिक कारवाईचा कायदाअसे वाटते: प्राथमिक एकसंध रासायनिक अभिक्रियाचा दर अणुभट्टीच्या एकाग्रतेच्या उत्पादनाशी थेट प्रमाणात असतो.

अभ्यासाधीन प्रक्रिया फॉर्ममध्ये दर्शविल्यास:

a A + b B = उत्पादने

नंतर रासायनिक अभिक्रियाचा दर व्यक्त केला जाऊ शकतो गतिज समीकरण:

υ = k [A] a [B] bकिंवा

υ = k·C a A ·C b B

येथे [ ए] आणि [बी] (C A आणिसी बी) - अभिकर्मकांची एकाग्रता,

a आणिb- साध्या प्रतिक्रियेचे स्टोचिओमेट्रिक गुणांक,

k- प्रतिक्रिया दर स्थिर.

प्रमाणाचा रासायनिक अर्थ k- हे गती प्रतिक्रियाएकाग्रता मध्ये. म्हणजे, A आणि B या पदार्थांची सांद्रता 1 असेल तर υ = k.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की जटिल रासायनिक प्रक्रियांमध्ये गुणांक a आणिbस्टोचिओमेट्रिकशी एकरूप होऊ नका.

अनेक अटींची पूर्तता झाल्यास सामूहिक कारवाईचा कायदा पूर्ण होतो:

• प्रतिक्रिया थर्मलली सक्रिय केली जाते, म्हणजे. थर्मल गती ऊर्जा.
• अभिकर्मकांची एकाग्रता समान रीतीने वितरीत केली जाते.
• प्रक्रियेदरम्यान पर्यावरणाचे गुणधर्म आणि परिस्थिती बदलत नाहीत.
• पर्यावरणाच्या गुणधर्मांवर परिणाम होऊ नये k.

जटिल प्रक्रियांकडे सामूहिक कारवाईचा कायदा लागू करता येत नाही. हे या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले जाऊ शकते की एका जटिल प्रक्रियेमध्ये अनेक प्राथमिक टप्पे असतात आणि त्याची गती सर्व टप्प्यांच्या एकूण गतीने निर्धारित केली जात नाही, परंतु केवळ एका सर्वात मंद अवस्थेद्वारे, ज्याला म्हणतात. मर्यादित करणे.

प्रत्येक प्रतिक्रिया स्वतःची असते ऑर्डर. परिभाषित खाजगी (आंशिक) ऑर्डरअभिकर्मक आणि सामान्य (पूर्ण) ऑर्डर. उदाहरणार्थ, एखाद्या प्रक्रियेसाठी रासायनिक अभिक्रियाचा दर व्यक्त करताना

a A + b B = उत्पादने

υ = k·[ ए] a·[ बी] b

a- अभिकर्मक द्वारे ऑर्डर ए

b — अभिकर्मक द्वारे ऑर्डर IN

सामान्य प्रक्रिया a + b = n

च्या साठी साध्या प्रक्रियाप्रतिक्रिया क्रम प्रतिक्रिया करणाऱ्या प्रजातींची संख्या दर्शवितो (स्टोइचिओमेट्रिक गुणांकांशी एकरूप) आणि पूर्णांक मूल्ये घेते. च्या साठी जटिल प्रक्रियाप्रतिक्रियेचा क्रम स्टोचिओमेट्रिक गुणांकांशी जुळत नाही आणि तो कोणताही असू शकतो.

रासायनिक अभिक्रियाच्या दरावर परिणाम करणारे घटक υ ठरवू.

1. अभिक्रियाकांच्या एकाग्रतेवर प्रतिक्रिया दराचे अवलंबन

   सामूहिक कृतीच्या कायद्याद्वारे निर्धारित: υ = k[ ए] a·[ बी] b

हे स्पष्ट आहे की अभिक्रियाकांच्या वाढत्या एकाग्रतेसह, υ वाढते, कारण रासायनिक प्रक्रियेत भाग घेणाऱ्या पदार्थांमधील टक्करांची संख्या वाढते. शिवाय, प्रतिक्रियेचा क्रम विचारात घेणे महत्वाचे आहे: जर ते n=1काही अभिकर्मकांसाठी, नंतर त्याची गती या पदार्थाच्या एकाग्रतेच्या थेट प्रमाणात असते. कोणत्याही अभिकर्मकासाठी असल्यास n=2, नंतर त्याची एकाग्रता दुप्पट केल्याने प्रतिक्रियेच्या दरात 2 2 = 4 पटीने वाढ होईल आणि एकाग्रता 3 पटीने वाढल्याने प्रतिक्रियेचा वेग 3 2 = 9 पटीने वाढेल.

रासायनिक प्रतिक्रिया दर- प्रतिक्रिया स्पेसच्या एककामध्ये प्रति एकक प्रति एकक प्रतिक्रिया करणाऱ्या पदार्थांपैकी एकाच्या प्रमाणात बदल.

रासायनिक अभिक्रियाचा वेग खालील घटकांनी प्रभावित होतो:

• प्रतिक्रिया देणाऱ्या पदार्थांचे स्वरूप;
• reactants च्या एकाग्रता;
• प्रतिक्रिया देणाऱ्या पदार्थांची संपर्क पृष्ठभाग (विषम प्रतिक्रियांमध्ये);
• तापमान;
• उत्प्रेरकांची क्रिया.

सक्रिय टक्कर सिद्धांतआम्हाला रासायनिक अभिक्रियाच्या दरावर काही घटकांचा प्रभाव स्पष्ट करण्यास अनुमती देते. या सिद्धांताच्या मुख्य तरतुदी:

• विशिष्ट ऊर्जा असलेल्या अभिक्रियाकांचे कण आदळल्यावर प्रतिक्रिया घडतात.
• तेथे जितके अधिक अभिक्रिया करणारे कण असतात, ते एकमेकांच्या जितके जवळ असतात, तितकी त्यांची टक्कर होण्याची आणि प्रतिक्रिया होण्याची शक्यता असते.
• केवळ प्रभावी टक्करांमुळे प्रतिक्रिया येते, म्हणजे. ज्यामध्ये "जुने कनेक्शन" नष्ट किंवा कमकुवत झाले आहेत आणि म्हणून "नवीन" तयार केले जाऊ शकतात. हे करण्यासाठी, कणांमध्ये पुरेशी ऊर्जा असणे आवश्यक आहे.
• अभिक्रियाक कणांच्या प्रभावी टक्करसाठी आवश्यक किमान अतिरिक्त ऊर्जा म्हणतात सक्रियता ऊर्जा Ea.
• रसायनांचा क्रियाकलाप त्यांच्या समावेश असलेल्या प्रतिक्रियांच्या कमी सक्रियतेच्या उर्जेमध्ये प्रकट होतो. सक्रियता ऊर्जा जितकी कमी असेल तितकी प्रतिक्रिया दर जास्त असेल.उदाहरणार्थ, केशन्स आणि ॲनियन्समधील प्रतिक्रियांमध्ये, सक्रियता ऊर्जा खूप कमी असते, म्हणून अशा प्रतिक्रिया जवळजवळ त्वरित होतात.

प्रतिक्रिया दर वर reactants च्या एकाग्रता प्रभाव

अभिक्रियाकांची एकाग्रता वाढत असताना, प्रतिक्रिया दर वाढतो. प्रतिक्रिया येण्यासाठी, दोन रासायनिक कण एकत्र आले पाहिजेत, म्हणून प्रतिक्रियेचा दर त्यांच्यामधील टक्करांच्या संख्येवर अवलंबून असतो. दिलेल्या व्हॉल्यूममधील कणांच्या संख्येत वाढ झाल्याने अधिक वारंवार टक्कर होतात आणि प्रतिक्रिया दर वाढतो.

वायूच्या टप्प्यात होणाऱ्या प्रतिक्रियेच्या दरात वाढ दबाव वाढल्यामुळे किंवा मिश्रणाने व्यापलेल्या व्हॉल्यूममध्ये घट झाल्यामुळे होईल.

1867 मध्ये प्रायोगिक डेटावर आधारित, नॉर्वेजियन शास्त्रज्ञ के. गुल्डबर्ग आणि पी. वॅज, आणि स्वतंत्रपणे 1865 मध्ये, रशियन शास्त्रज्ञ एन.आय. बेकेटोव्हने रासायनिक गतीशास्त्राचा मूलभूत नियम तयार केला, स्थापन केला अभिक्रियांच्या एकाग्रतेवर प्रतिक्रिया दराचे अवलंबन -

सामूहिक कृतीचा कायदा (LMA):

रासायनिक अभिक्रियेचा दर प्रतिक्रिया समीकरणातील त्यांच्या गुणांकांच्या समान शक्तींमध्ये घेतलेल्या प्रतिक्रिया करणाऱ्या पदार्थांच्या एकाग्रतेच्या उत्पादनाच्या प्रमाणात असते. ("प्रभावी वस्तुमान" हा "एकाग्रता" या आधुनिक संकल्पनेचा समानार्थी शब्द आहे)

aA +bB =cС +डीडी,कुठे k- प्रतिक्रिया दर स्थिर

ZDM केवळ एका टप्प्यात होणाऱ्या प्राथमिक रासायनिक अभिक्रियांसाठीच केले जाते. जर प्रतिक्रिया अनेक टप्प्यांतून क्रमश: पुढे जात असेल, तर संपूर्ण प्रक्रियेचा एकूण वेग त्याच्या सर्वात कमी भागाद्वारे निर्धारित केला जातो.

विविध प्रकारच्या प्रतिक्रियांच्या दरांसाठी अभिव्यक्ती

ZDM एकसंध प्रतिक्रियांचा संदर्भ देते. जर प्रतिक्रिया विषम असेल (अभिकर्मक एकत्रीकरणाच्या वेगवेगळ्या अवस्थेत असतात), तर ZDM समीकरणात फक्त द्रव किंवा फक्त वायू अभिकर्मकांचा समावेश होतो आणि घन पदार्थ वगळले जातात, जे केवळ दर स्थिर k वर परिणाम करतात.

प्रतिक्रियेची आण्विकताप्राथमिक रासायनिक प्रक्रियेत सहभागी असलेल्या रेणूंची किमान संख्या आहे. आण्विकतेच्या आधारावर, प्राथमिक रासायनिक अभिक्रिया आण्विक (A →) आणि द्विमोलेक्युलर (A + B →) मध्ये विभागल्या जातात; trimolecular प्रतिक्रिया अत्यंत दुर्मिळ आहेत.

विषम प्रतिक्रियांचा दर

• च्या वर अवलंबून असणे पदार्थांमधील संपर्काचे पृष्ठभाग क्षेत्र, म्हणजे पदार्थ पीसण्याच्या डिग्रीवर आणि अभिकर्मकांच्या मिश्रणाच्या पूर्णतेवर.
• लाकूड जाळण्याचे उदाहरण आहे. संपूर्ण लॉग हवेत तुलनेने हळूहळू जळतो. जर आपण लाकूड आणि हवा यांच्यातील संपर्काची पृष्ठभाग वाढवली, लॉगला चिप्समध्ये विभाजित केले तर बर्निंग रेट वाढेल.
• पायरोफोरिक लोह फिल्टर पेपरच्या शीटवर ओतले जाते. पडत्या काळात लोखंडाचे कण गरम होऊन कागदाला आग लावतात.

प्रतिक्रिया दरावर तापमानाचा प्रभाव

19व्या शतकात, डच शास्त्रज्ञ व्हॅनट हॉफ यांनी प्रायोगिकपणे शोधून काढले की तापमानात 10 डिग्री सेल्सिअस वाढ झाल्यास, अनेक प्रतिक्रियांचे दर 2-4 पटीने वाढतात.

व्हॅनट हॉफचा नियम

तापमानात प्रत्येक 10 ◦ C वाढीसाठी, प्रतिक्रिया दर 2-4 पट वाढतो.

येथे γ (ग्रीक अक्षर "गामा") - तथाकथित तापमान गुणांक किंवा व्हॅन हॉफ गुणांक, 2 ते 4 पर्यंत मूल्ये घेते.

प्रत्येक विशिष्ट प्रतिक्रियेसाठी, तापमान गुणांक प्रायोगिकरित्या निर्धारित केला जातो. हे दर्शविते की दिलेल्या रासायनिक अभिक्रियाचा दर (आणि त्याचा दर स्थिर) तापमानात प्रत्येक 10 अंश वाढीसह किती वेळा वाढतो.

वाढत्या किंवा कमी होत असलेल्या तापमानासह प्रतिक्रिया दर स्थिरतेमध्ये अंदाजे बदल करण्यासाठी व्हॅनट हॉफचा नियम वापरला जातो. दर स्थिरांक आणि तापमान यांच्यातील अधिक अचूक संबंध स्वीडिश रसायनशास्त्रज्ञ स्वंते अर्हेनियस यांनी स्थापित केला आहे:

कसे अधिकई एक विशिष्ट प्रतिक्रिया, त्यामुळे कमी(दिलेल्या तापमानात) या प्रतिक्रियेचा दर स्थिर k (आणि दर) असेल. टी मध्ये वाढ झाल्यामुळे दर स्थिरतेमध्ये वाढ होते, हे या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले जाते की तापमानात वाढ झाल्यामुळे सक्रियकरण अडथळा ईएवर मात करण्यास सक्षम "ऊर्जावान" रेणूंच्या संख्येत जलद वाढ होते.

प्रतिक्रिया दरावर उत्प्रेरकाचा प्रभाव

प्रतिक्रियेची यंत्रणा बदलणारे विशेष पदार्थ वापरून तुम्ही प्रतिक्रियेचा दर बदलू शकता आणि कमी सक्रियतेच्या उर्जेसह उत्साहीपणे अधिक अनुकूल मार्गावर निर्देशित करू शकता.

उत्प्रेरक- हे असे पदार्थ आहेत जे रासायनिक अभिक्रियेत भाग घेतात आणि त्याचा वेग वाढवतात, परंतु प्रतिक्रियेच्या शेवटी ते गुणात्मक आणि परिमाणात अपरिवर्तित राहतात.

अवरोधक- रासायनिक अभिक्रिया कमी करणारे पदार्थ.

उत्प्रेरक वापरून रासायनिक अभिक्रियाचा दर किंवा त्याची दिशा बदलणे म्हणतात उत्प्रेरक .