रासायनिक गतिकी
रासायनिक गतिकी इस बात का अध्ययन करती है कि अभिक्रियाएँ कितनी तेज़ी से आगे बढ़ती हैं और क्यों, मापी गई दरों को आणविक चरणों के अनुक्रम और उन्हें नियंत्रित करने वाली ऊर्जा बाधाओं से जोड़ती है।
Definition
रासायनिक गतिकी भौतिक रसायन विज्ञान की वह शाखा है जो रासायनिक अभिक्रियाओं की दरों, उन्हें प्रभावित करने वाले कारकों और उन आणविक तंत्रों से संबंधित है जिनके द्वारा अभिकारकों को उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है।
Scope
यह क्षेत्र अभिक्रिया दरों के मापन और व्याख्या को शामिल करता है: आनुभविक दर नियम और अभिक्रिया क्रम; एकीकृत दर समीकरण और अर्ध-आयु; स्थिर-अवस्था और पूर्व-संतुलन सन्निकटन का उपयोग करके प्रारंभिक चरणों से अभिक्रिया तंत्र का स्पष्टीकरण; आर्हीनियस समीकरण के माध्यम से दरों की तापमान निर्भरता; और संघट्ट सिद्धांत तथा संक्रमण अवस्था सिद्धांत के सैद्धांतिक ढाँचे। उत्प्रेरण और दरों पर इसका प्रभाव शामिल है, जबकि एकल संघट्टों की विस्तृत क्वांटम गतिकी और ऊष्मागतिक संतुलन स्थिति को पड़ोसी क्षेत्रों में माना जाता है।
Sub-topics
Core questions
- दर नियम और अभिक्रिया क्रम प्रायोगिक रूप से कैसे निर्धारित किए जाते हैं?
- प्रेक्षित दर नियम से प्रारंभिक चरणों के अनुक्रम का पुनर्निर्माण कैसे किया जा सकता है?
- अभिक्रिया दर तापमान पर इतनी दृढ़ता से क्यों निर्भर करती है?
- संघट्ट सिद्धांत और संक्रमण अवस्था सिद्धांत निरपेक्ष दर स्थिरांकों की व्याख्या कैसे करते हैं?
Key concepts
- दर नियम और अभिक्रिया क्रम
- एकीकृत दर समीकरण और अर्ध-आयु
- अभिक्रिया तंत्र और दर-निर्धारक चरण
- आर्हीनियस समीकरण और सक्रियण ऊर्जा
- उत्प्रेरण
Key theories
- संक्रमण अवस्था सिद्धांत
- अभिक्रिया दर की गणना ऊर्जा बाधा के शीर्ष पर अभिकारकों के साथ अर्ध-संतुलन में एक सक्रियित संकुल की जनसंख्या से की जाती है, जिसे उस दर से गुणा किया जाता है जिस पर वह संकुल उत्पादों की ओर टूटता है।
- आर्हीनियस तापमान निर्भरता
- दर स्थिरांक तापमान के साथ सक्रियण ऊर्जा पर एक घातीय निर्भरता के अनुसार बढ़ते हैं, जो अभिक्रिया बाधा को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जावान संघट्टों के अंश को दर्शाता है।
Clinical relevance
रासायनिक गतिकी औद्योगिक रिएक्टरों के डिजाइन और नियंत्रण, उत्प्रेरकों के निर्माण, फार्मास्यूटिकल्स और खाद्य पदार्थों की स्थिरता और शेल्फ जीवन, वायुमंडलीय और दहन रसायन विज्ञान के मॉडलिंग, और जैव रसायन में एंजाइम क्रिया के मात्रात्मक विश्लेषण को रेखांकित करती है।
History
गतिकी उन्नीसवीं सदी के विल्हेल्मी, गुल्डबर्ग और वागे के दर अध्ययनों से उभरी; आर्हीनियस ने 1889 में अपना सक्रियण-ऊर्जा समीकरण प्रस्तावित किया, और 1930 के दशक में आइरिंग और इवांस तथा पोलानी का निरपेक्ष दर सिद्धांत आया, जिसने सांख्यिकीय यांत्रिकी और विभव ऊर्जा सतहों के संदर्भ में गतिकी को फिर से परिभाषित किया।
Key figures
- Svante Arrhenius
- Henry Eyring
- Cyril Norman Hinshelwood
Related topics
Seminal works
- eyring1935
- atkins2018
- laidler1987
Frequently asked questions
- एक संतुलित रासायनिक समीकरण आपको दर नियम क्यों नहीं बताता है?
- स्टोइकियोमेट्री समग्र रूपांतरण का वर्णन करती है लेकिन आणविक मार्ग का नहीं; दर नियम सबसे धीमे प्रारंभिक चरण और उसमें शामिल प्रजातियों को दर्शाता है, इसलिए इसे समग्र समीकरण से पढ़ने के बजाय प्रायोगिक रूप से निर्धारित किया जाना चाहिए।
- यदि कोई अभिक्रिया ऊष्मागतिक रूप से अनुकूल है, तो भी वह क्यों नहीं हो सकती है?
- ऊष्मागतिकी केवल यह निर्धारित करती है कि कोई अभिक्रिया हो सकती है या नहीं, न कि कितनी तेज़ी से; एक बड़ी सक्रियण बाधा एक अनुकूल अभिक्रिया को अगणनीय रूप से धीमा कर सकती है, यही कारण है कि ग्रेफाइट कार्बन का अधिक स्थिर रूप होने के बावजूद हीरा बना रहता है।