प्रतिक्रिया के तापमान गुणांक के लिए सूत्र. रासायनिक प्रतिक्रिया की दर का तापमान गुणांक (वान्ट हॉफ नियम)

समस्या 336.
150°C पर कुछ अभिक्रिया 16 मिनट में पूरी हो जाती है। प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक को 2.5 के बराबर लेते हुए, गणना करें कि यदि यह प्रतिक्रिया की जाती है तो कितने समय बाद समाप्त होगी: ए) 20 पर 0 डिग्री सेल्सियस; बी) 80 डिग्री सेल्सियस पर।
समाधान:
वान्ट हॉफ के नियम के अनुसार, तापमान पर गति की निर्भरता समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है:

वी टी और के टी - तापमान टी डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रिया की गति और दर स्थिरांक; v (t + 10) और k (t + 10) तापमान (t + 10 0 C) पर समान मान हैं; - प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक, जिसका मान अधिकांश प्रतिक्रियाओं के लिए 2 - 4 की सीमा में होता है।

ए) यह ध्यान में रखते हुए कि किसी दिए गए तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर इसकी घटना की अवधि के विपरीत आनुपातिक है, हम समस्या कथन में दिए गए डेटा को एक सूत्र में प्रतिस्थापित करते हैं जो मात्रात्मक रूप से वैन्ट हॉफ के नियम को व्यक्त करता है, हम प्राप्त करते हैं:

बी) चूंकि यह प्रतिक्रिया तापमान में कमी के साथ आगे बढ़ती है, तो किसी दिए गए तापमान पर इस प्रतिक्रिया की दर सीधे इसकी घटना की अवधि के लिए आनुपातिक होती है, हम समस्या कथन में दिए गए डेटा को उस सूत्र में प्रतिस्थापित करते हैं जो मात्रात्मक रूप से वैन को व्यक्त करता है' टी हॉफ नियम से, हमें मिलता है:

उत्तर: ए) 200 0 सी टी2 = 9.8 सेकेंड पर; बी) 80 0 सी टी3 = 162 घंटे 1 मिनट 16 सेकेंड पर।

समस्या 337.
क्या प्रतिक्रिया दर स्थिरांक का मान बदल जाएगा: ए) जब एक उत्प्रेरक को दूसरे के साथ प्रतिस्थापित किया जाता है; ख) प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता कब बदलती है?
समाधान:
प्रतिक्रिया दर स्थिरांक एक ऐसा मान है जो प्रतिक्रियाशील पदार्थों की प्रकृति, तापमान और उत्प्रेरक की उपस्थिति पर निर्भर करता है, और प्रतिक्रियाशील पदार्थों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है। यह उस स्थिति में प्रतिक्रिया दर के बराबर हो सकता है जब अभिकारकों की सांद्रता एकता (1 mol/l) के बराबर हो।

a) एक उत्प्रेरक को दूसरे उत्प्रेरक से प्रतिस्थापित करने पर, दी गई रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बदल जाएगी या बढ़ जाएगी। यदि उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है, तो रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाएगी, और प्रतिक्रिया दर स्थिरांक का मान तदनुसार बढ़ जाएगा। एक उत्प्रेरक को दूसरे उत्प्रेरक से प्रतिस्थापित करने पर प्रतिक्रिया दर स्थिरांक के मान में भी परिवर्तन होगा, जो मूल उत्प्रेरक के संबंध में इस प्रतिक्रिया की दर को बढ़ाएगा या घटाएगा।

बी) जब अभिकारकों की सांद्रता बदलती है, तो प्रतिक्रिया दर मान बदल जाएगा, लेकिन प्रतिक्रिया दर स्थिरांक का मान नहीं बदलेगा।

समस्या 338.
क्या किसी प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव उसकी सक्रियण ऊर्जा पर निर्भर करता है? उत्तर का औचित्य सिद्ध करें।
समाधान:
प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव केवल सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं पर निर्भर करता है और प्रक्रिया के मध्यवर्ती चरणों पर निर्भर नहीं करता है। सक्रियण ऊर्जा वह अतिरिक्त ऊर्जा है जो पदार्थों के अणुओं में होनी चाहिए ताकि उनके टकराव से एक नया पदार्थ बन सके। सक्रियण ऊर्जा को तापमान को बढ़ाकर या घटाकर, तदनुसार कम या बढ़ाकर बदला जा सकता है। उत्प्रेरक सक्रियण ऊर्जा को कम करते हैं, और अवरोधक इसे कम करते हैं।

इस प्रकार, सक्रियण ऊर्जा में परिवर्तन से प्रतिक्रिया दर में परिवर्तन होता है, लेकिन प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव में परिवर्तन नहीं होता है। किसी प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव एक स्थिर मान होता है और यह किसी दी गई प्रतिक्रिया के लिए सक्रियण ऊर्जा में परिवर्तन पर निर्भर नहीं करता है। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन से अमोनिया के निर्माण की प्रतिक्रिया का रूप इस प्रकार है:

यह प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी है, > 0). प्रतिक्रिया प्रतिक्रियाशील कणों के मोल्स की संख्या और गैसीय पदार्थों के मोल्स की संख्या में कमी के साथ आगे बढ़ती है, जो सिस्टम को कम स्थिर स्थिति से अधिक स्थिर स्थिति में ले जाती है, एन्ट्रापी कम हो जाती है,< 0. Данная реакция в обычных условиях не протекает (она возможна только при достаточно низких температурах). В присутствии катализатора энергия активации уменьшается, и скорость реакции возрастает. Но, как до применения катализатора, так и в присутствии его тепловой эффект реакции не изменяется, реакция имеет вид:

समस्या 339.
किस प्रतिक्रिया के लिए, प्रत्यक्ष या विपरीत, सक्रियण ऊर्जा अधिक होती है यदि प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया गर्मी जारी करती है?
समाधान:
आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की सक्रियण ऊर्जा के बीच का अंतर थर्मल प्रभाव के बराबर है: एच = ई ए(रेव.) - ई ए(रेव.) . यह प्रतिक्रिया गर्मी की रिहाई के साथ होती है, अर्थात। ऊष्माक्षेपी है,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
ई ए(उदा.)< Е а(обр.) .

उत्तर:ई ए(उदा.)< Е а(обр.) .

समस्या 340.
यदि 298 K पर होने वाली किसी प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा 4 kJ/mol कम हो जाए तो उसकी दर कितनी गुना बढ़ जाएगी?
समाधान:
आइए हम सक्रियण ऊर्जा में कमी को ईए द्वारा निरूपित करें, और सक्रियण ऊर्जा में कमी से पहले और बाद में प्रतिक्रिया दर स्थिरांक को क्रमशः k और k द्वारा निरूपित करें।" अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके, हम प्राप्त करते हैं:

ई ए - सक्रियण ऊर्जा, के और के" - प्रतिक्रिया दर स्थिरांक, टी - के में तापमान (298)।
समस्या डेटा को अंतिम समीकरण में प्रतिस्थापित करके और सक्रियण ऊर्जा को जूल में व्यक्त करके, हम प्रतिक्रिया दर में वृद्धि की गणना करते हैं:

उत्तर: 5 बार।

प्रतिक्रिया को प्रभावित करने वाले कारक

मानव शरीर में, एक जीवित कोशिका में हजारों एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाएं होती हैं। हालाँकि, प्रक्रियाओं की एक बहु-चरणीय श्रृंखला में, व्यक्तिगत प्रतिक्रियाओं की दरों के बीच अंतर काफी बड़ा होता है। इस प्रकार, एक कोशिका में प्रोटीन अणुओं का संश्लेषण कम से कम दो और चरणों से पहले होता है: स्थानांतरण आरएनए का संश्लेषण और राइबोसोम का संश्लेषण। लेकिन जिस समय के दौरान टी-आरएनए अणुओं की सांद्रता दोगुनी हो जाती है वह 1.7 मिनट, प्रोटीन अणुओं - 17 मिनट और राइबोसोम - 170 मिनट है। धीमी (सीमित) चरण की समग्र प्रक्रिया की दर, हमारे उदाहरण में - राइबोसोम संश्लेषण की दर। एक सीमित प्रतिक्रिया की उपस्थिति कोशिका में होने वाली हजारों प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करने में उच्च विश्वसनीयता और लचीलापन प्रदान करती है। यह केवल सबसे धीमे लोगों की निगरानी और नियमन करने के लिए पर्याप्त है। बहु-चरण संश्लेषण की दर को विनियमित करने की इस विधि को न्यूनतम सिद्धांत कहा जाता है। यह आपको पिंजरे में ऑटो-रेगुलेशन सिस्टम को काफी सरल बनाने और अधिक विश्वसनीय बनाने की अनुमति देता है।

गतिकी में प्रयुक्त प्रतिक्रियाओं का वर्गीकरण: प्रतिक्रियाएँ, सजातीय, विषमांगी और सूक्ष्मविषम; प्रतिक्रियाएँ सरल और जटिल (समानांतर, अनुक्रमिक, संयुग्मी, श्रृंखला) होती हैं। प्राथमिक प्रतिक्रिया अधिनियम की आणविकता। गतिज समीकरण. प्रतिक्रिया का क्रम. हाफ लाइफ

सूक्ष्मविषम अभिक्रियाएँ -

किसी प्रतिक्रिया की आणविकता उन अणुओं की संख्या से निर्धारित होती है जो प्राथमिक प्रतिक्रिया में रासायनिक संपर्क में प्रवेश करते हैं। इस आधार पर प्रतिक्रियाओं को मोनोमोलेक्यूलर, बाइमोलेक्यूलर और ट्राइमोलेक्यूलर में विभाजित किया जाता है।

तब प्रकार A -> B की प्रतिक्रियाएँ मोनोमोलेक्यूलर होंगी, उदाहरण के लिए:

ए) सी 16 एच 34 (टी°सी) -> सी जी एच 18 + सी 8 एच 16 - हाइड्रोकार्बन क्रैकिंग प्रतिक्रिया;

बी) CaC0 3 (t°C) -> CaO + C0 2 - कैल्शियम कार्बोनेट का थर्मल अपघटन।
A + B -> C या 2A -> C - प्रकार की प्रतिक्रियाएं द्विआण्विक होती हैं, उदाहरण के लिए:
ए) सी + 0 2 -> सी0 2; बी) 2एच 2 0 2 -> 2एच 2 0 + 0 2, आदि।

त्रिआण्विक प्रतिक्रियाओं का वर्णन सामान्य समीकरणों द्वारा किया जाता है जैसे:

ए) ए + बी + सी डी; बी) 2ए + बी डी; सी) 3ए डी.

उदाहरण के लिए: ए) 2एच 2 + 0 2 2एच 2 0; बी) 2एनओ + एच 2 एन 2 0 + एच 2 0।

प्रतिक्रियाओं की दर, आणविकता के आधार पर, समीकरणों द्वारा व्यक्त की जाएगी: ए) वी = से सीए - एक मोनोमोलेक्यूलर प्रतिक्रिया के लिए; बी) वी = से सी ए सी में या सी) वी = से सी 2 ए - एक द्विआणविक प्रतिक्रिया के लिए; d) V = k C C in C e e) V = k C 2 A C in या f) V = k C 3 A - एक त्रिआण्विक प्रतिक्रिया के लिए।

आणविकता एक प्रारंभिक रासायनिक क्रिया में प्रतिक्रिया करने वाले अणुओं की संख्या है।

अक्सर किसी प्रतिक्रिया की आणविकता को स्थापित करना मुश्किल होता है, इसलिए अधिक औपचारिक संकेत का उपयोग किया जाता है - रासायनिक प्रतिक्रिया का क्रम।

प्रतिक्रिया का क्रम अभिकारकों की सांद्रता (गतिज समीकरण) पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता को व्यक्त करने वाले समीकरण में एकाग्रता की शक्तियों के घातांक के योग के बराबर है।

प्रतिक्रिया का क्रम अक्सर इस तथ्य के कारण आणविकता से मेल नहीं खाता है कि प्रतिक्रिया तंत्र, यानी, प्रतिक्रिया का "प्राथमिक कार्य" (आणविकता के संकेत की परिभाषा देखें), स्थापित करना मुश्किल है।

आइए इस स्थिति को दर्शाने वाले कई उदाहरणों पर विचार करें।

1. प्रतिक्रिया की मोनोमोलेक्युलर प्रकृति के बावजूद, क्रिस्टल विघटन की दर को शून्य-क्रम कैनेटीक्स समीकरणों द्वारा वर्णित किया गया है: AgCl (TB) ->Ag + + CI", V = k C(AgCl (TB p= k"C( AgCl (ra)) - p - घनत्व और एक स्थिर मान है, अर्थात विघटन की दर विलेय की मात्रा (एकाग्रता) पर निर्भर नहीं करती है।

2. सुक्रोज की हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया: CO + H 2 0 -> C 6 H 12 0 6 (ग्लूकोज) + C 6 H 12 0 6 (फ्रुक्टोज) एक द्वि-आणविक प्रतिक्रिया है, लेकिन इसकी गतिकी को प्रथम-क्रम गतिज द्वारा वर्णित किया गया है समीकरण: V = k*C cax, चूंकि प्रायोगिक स्थितियों के तहत, शरीर सहित, पानी की सांद्रता एक स्थिर मान C(H 2 0) - स्थिरांक है।

3.
हाइड्रोजन पेरोक्साइड की अपघटन प्रतिक्रिया, जो उत्प्रेरक की भागीदारी के साथ होती है, दोनों अकार्बनिक आयन Fe 3+, Cu 2+ धातु प्लैटिनम, और जैविक एंजाइम, उदाहरण के लिए कैटालेज़, का सामान्य रूप है:

2H 2 0 2 -> 2H 2 0 + O अर्थात यह द्विआण्विक है।

एकाग्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता. पहले, दूसरे और शून्य क्रम की प्रतिक्रियाओं के गतिज समीकरण। प्रतिक्रियाओं की दर और दर स्थिरांक निर्धारित करने के लिए प्रायोगिक तरीके।

तापमान पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता. वान्ट हॉफ नियम. प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए इसकी विशेषताएं।

γ-प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक।

मान γ का भौतिक अर्थ यह है कि यह दर्शाता है कि प्रत्येक 10 डिग्री के लिए तापमान में परिवर्तन के साथ प्रतिक्रिया दर कितनी बार बदलती है।

15. सक्रिय टकराव के सिद्धांत की अवधारणा। प्रतिक्रिया की ऊर्जा प्रोफ़ाइल; सक्रियण ऊर्जा; अरहेनियस समीकरण. स्थैतिक कारक की भूमिका. संक्रमण अवस्था के सिद्धांत की अवधारणा.

दर स्थिरांक, सक्रियण ऊर्जा और तापमान के बीच संबंध को अरहेनियस समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है: k T = k 0 *Ae~ E / RT, जहां k t और k 0 तापमान T पर दर स्थिरांक हैं और T e का आधार है प्राकृतिक लघुगणक, ए स्थैतिक कारक है।

स्टेरिक फैक्टर ए अणु के सक्रिय केंद्र में दो प्रतिक्रियाशील कणों की टक्कर की संभावना निर्धारित करता है। यह कारक बायोपॉलिमर के साथ जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। एसिड-बेस प्रतिक्रियाओं में, H + आयन को टर्मिनल कार्बोक्सिल समूह - COO के साथ प्रतिक्रिया करनी चाहिए।" हालांकि, प्रोटीन अणु के साथ H + आयन की हर टक्कर इस प्रतिक्रिया को जन्म नहीं देगी। केवल वे टकराव जो सीधे कुछ बिंदुओं पर होते हैं मैक्रोमोलेक्यूल्स प्रभावी होंगे, जिन्हें सक्रिय केंद्र कहा जाता है।

अरहेनियस समीकरण से यह पता चलता है कि सक्रियण ऊर्जा ई जितनी कम होगी और प्रक्रिया का तापमान टी जितना अधिक होगा, दर स्थिरांक उतना ही अधिक होगा।

बढ़ते तापमान के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। आप वान्ट हॉफ के नियम का उपयोग करके तापमान के साथ प्रतिक्रिया दर में वृद्धि का अनुमान लगा सकते हैं। नियम के अनुसार, तापमान को 10 डिग्री तक बढ़ाने से प्रतिक्रिया दर स्थिरांक 2-4 गुना बढ़ जाती है:

यह नियम उच्च तापमान पर लागू नहीं होता है, जब दर स्थिरांक तापमान के साथ मुश्किल से बदलता है।

वैन्ट हॉफ का नियम आपको किसी दवा की शेल्फ लाइफ को तुरंत निर्धारित करने की अनुमति देता है। तापमान बढ़ाने से दवा के विघटन की दर बढ़ जाती है। इससे दवा की शेल्फ लाइफ निर्धारित करने में लगने वाला समय कम हो जाता है।

विधि यह है कि दवाओं को एक निश्चित समय के लिए ऊंचे तापमान टी पर रखा जाता है, विघटित दवा एम की मात्रा पाई जाती है और 298K के मानक भंडारण तापमान पर पुनर्गणना की जाती है। दवा के अपघटन की प्रक्रिया को प्रथम-क्रम प्रतिक्रिया मानते हुए, चयनित तापमान T और T = 298 K पर दर व्यक्त की जाती है:

मानक और वास्तविक भंडारण स्थितियों के लिए विघटित दवा के द्रव्यमान को समान मानते हुए, अपघटन दर को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

T=298+10n लेने पर, जहाँ n = 1,2,3…,

दवा के शेल्फ जीवन के लिए अंतिम अभिव्यक्ति 298K की मानक शर्तों के तहत प्राप्त की जाती है:

सक्रिय टकराव का सिद्धांत. सक्रियण ऊर्जा। अरहेनियस समीकरण. प्रतिक्रिया दर और सक्रियण ऊर्जा के बीच संबंध.

सक्रिय टकराव का सिद्धांत 1889 में एस अरहेनियस द्वारा तैयार किया गया था। यह सिद्धांत इस विचार पर आधारित है कि रासायनिक प्रतिक्रिया होने के लिए, शुरुआती पदार्थों के अणुओं के बीच टकराव आवश्यक है, और टकराव की संख्या अणुओं की थर्मल गति की तीव्रता से निर्धारित होती है, यानी। तापमान पर निर्भर करता है. लेकिन अणुओं की हर टक्कर से रासायनिक परिवर्तन नहीं होता है: केवल एक सक्रिय टक्कर से ही ऐसा होता है।

सक्रिय टकराव वे टकराव होते हैं जो उदाहरण के लिए, बड़ी मात्रा में ऊर्जा वाले अणुओं ए और बी के बीच होते हैं। आरंभिक पदार्थों के अणुओं में उनकी टक्कर को सक्रिय करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की न्यूनतम मात्रा को प्रतिक्रिया का ऊर्जा अवरोध कहा जाता है।

सक्रियण ऊर्जा वह अतिरिक्त ऊर्जा है जिसे किसी पदार्थ के एक मोल में प्रदान या स्थानांतरित किया जा सकता है।

सक्रियण ऊर्जा प्रतिक्रिया दर स्थिरांक के मूल्य और तापमान पर इसकी निर्भरता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है: ईए जितना अधिक होगा, दर स्थिरांक उतना ही छोटा होगा और तापमान परिवर्तन उतना ही महत्वपूर्ण रूप से इसे प्रभावित करेगा।

प्रतिक्रिया दर स्थिरांक अरहेनियस समीकरण द्वारा वर्णित एक जटिल संबंध द्वारा सक्रियण ऊर्जा से संबंधित है:

k=Aе–Ea/RT, जहां ए पूर्व-घातीय कारक है; ईए सक्रियण ऊर्जा है, आर 8.31 जे/मोल के बराबर सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है; टी - पूर्ण तापमान;

प्राकृतिक लघुगणक का ई-आधार।

हालाँकि, देखे गए प्रतिक्रिया दर स्थिरांक आमतौर पर अरहेनियस समीकरण से गणना की तुलना में बहुत छोटे होते हैं। इसलिए, प्रतिक्रिया दर स्थिरांक के समीकरण को निम्नानुसार संशोधित किया गया है:

(सभी भिन्नों से पहले शून्य)

गुणक के कारण दर स्थिरांक की तापमान निर्भरता अरहेनियस समीकरण से भिन्न हो जाती है। चूंकि अरहेनियस सक्रियण ऊर्जा की गणना व्युत्क्रम तापमान पर प्रतिक्रिया दर की लघुगणकीय निर्भरता के ढलान के रूप में की जाती है, तो समीकरण के साथ भी ऐसा ही करें , हम पाते हैं:

विषमांगी प्रतिक्रियाओं की विशेषताएं. विषमांगी प्रतिक्रियाओं की दर और उसके निर्धारण कारक। विषम प्रक्रियाओं के गतिज और प्रसार क्षेत्र। फार्मेसी में रुचि की विषम प्रतिक्रियाओं के उदाहरण।

विषम प्रतिक्रियाएं, रसायन। अपघटन में पदार्थों से जुड़ी अभिक्रियाएँ। चरण और सामूहिक रूप से एक विषम प्रणाली बनाते हैं। विशिष्ट विषम प्रतिक्रियाएं: थर्मल। गैसीय और ठोस उत्पादों के निर्माण के साथ लवण का अपघटन (उदाहरण के लिए, CaCO3 -> CaO + CO2), हाइड्रोजन या कार्बन के साथ धातु ऑक्साइड की कमी (उदाहरण के लिए, PbO + C -> Pb + CO), एसिड में धातुओं का विघटन (उदाहरण के लिए, Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), इंटरेक्शन। ठोस अभिकर्मक (A12O3 + NiO -> NiAl2O4)। एक विशेष वर्ग में उत्प्रेरक की सतह पर होने वाली विषम उत्प्रेरक प्रतिक्रियाएं शामिल हैं; इसके अलावा, अभिकारक और उत्पाद अलग-अलग चरणों में नहीं हो सकते हैं। दिशा, लोहे के उत्प्रेरक की सतह पर होने वाली प्रतिक्रिया N2 + + ZH2 -> 2NH3 के दौरान, अभिकारक और प्रतिक्रिया उत्पाद गैस चरण में होते हैं और एक सजातीय प्रणाली बनाते हैं।

विषमांगी प्रतिक्रियाओं की विशेषताएं उनमें संघनित चरणों की भागीदारी के कारण होती हैं। इससे अभिकर्मकों और उत्पादों का मिश्रण और परिवहन कठिन हो जाता है; इंटरफ़ेस पर अभिकर्मक अणुओं का सक्रियण संभव है। किसी भी विषमांगी प्रतिक्रिया की गतिकी रसायन की गति से ही निर्धारित होती है। परिवर्तन, साथ ही स्थानांतरण प्रक्रियाओं (प्रसार) द्वारा प्रतिक्रियाशील पदार्थों की खपत को फिर से भरने और प्रतिक्रिया क्षेत्र से प्रतिक्रिया उत्पादों को हटाने के लिए आवश्यक है। प्रसार बाधाओं की अनुपस्थिति में, एक विषम प्रतिक्रिया की दर प्रतिक्रिया क्षेत्र के आकार के समानुपाती होती है; यह प्रतिक्रिया की प्रति इकाई सतह (या आयतन) पर गणना की गई विशिष्ट प्रतिक्रिया दर है। क्षेत्र, समय के साथ नहीं बदलता; सरल (एक-चरणीय) प्रतिक्रियाओं के लिए यह हो सकता है कार्यशील जन कानून के आधार पर निर्धारित किया जाता है। यदि पदार्थों का प्रसार रासायनिक प्रसार की तुलना में धीमी गति से होता है तो यह कानून संतुष्ट नहीं होता है। ज़िला; इस मामले में, एक विषम प्रतिक्रिया की देखी गई दर को प्रसार गतिकी के समीकरणों द्वारा वर्णित किया गया है।

एक विषम प्रतिक्रिया की दर उस पदार्थ की मात्रा है जो चरण के प्रति इकाई सतह क्षेत्र में प्रति इकाई समय प्रतिक्रिया के दौरान प्रतिक्रिया करती है या बनती है।

रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को प्रभावित करने वाले कारक:

अभिकारकों की प्रकृति

अभिकर्मक एकाग्रता,

तापमान,

उत्प्रेरक की उपस्थिति.

Vheterogen = Δп(S Δt), जहां Vheterog एक विषम प्रणाली में प्रतिक्रिया दर है; n प्रतिक्रिया से उत्पन्न किसी भी पदार्थ के मोलों की संख्या है; V सिस्टम का आयतन है; टी - समय; एस उस चरण का सतह क्षेत्र है जिस पर प्रतिक्रिया होती है; Δ - वृद्धि का चिह्न (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1)।

कार्य क्रमांक 1. मुक्त ऑक्सीजन के साथ अंतःक्रिया से अत्यधिक विषैले नाइट्रोजन डाइऑक्साइड का निर्माण होता है //, हालांकि यह प्रतिक्रिया शारीरिक परिस्थितियों में धीरे-धीरे होती है और कम सांद्रता पर कोशिकाओं को विषाक्त क्षति में महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाती है, हालांकि, इसके साथ रोगजनक प्रभाव तेजी से बढ़ते हैं अतिउत्पादन. निर्धारित करें कि प्रारंभिक गैसों के मिश्रण में दबाव दोगुना होने पर ऑक्सीजन के साथ नाइट्रोजन ऑक्साइड (II) की परस्पर क्रिया की दर कितनी गुना बढ़ जाती है, यदि प्रतिक्रिया दर समीकरण द्वारा वर्णित ?

समाधान.

1. दबाव को दोगुना करना एकाग्रता को दोगुना करने के बराबर है ( साथ) और । इसलिए, सामूहिक कार्रवाई के कानून के अनुसार, संबंधित इंटरैक्शन दरें, अभिव्यक्तियां लेंगी: और

उत्तर. प्रतिक्रिया की गति 8 गुना बढ़ जाएगी।

कार्य क्रमांक 2. ऐसा माना जाता है कि 25 पीपीएम से ऊपर हवा में क्लोरीन (तीखी गंध वाली हरी गैस) की सांद्रता जीवन और स्वास्थ्य के लिए खतरनाक है, लेकिन इस बात के सबूत हैं कि यदि रोगी इस गैस के साथ तीव्र गंभीर विषाक्तता से उबर चुका है। तब कोई अवशिष्ट प्रभाव नहीं देखा जाता है। निर्धारित करें कि यदि आप 3 गुना वृद्धि करते हैं तो गैस चरण में होने वाली प्रतिक्रिया की दर कैसे बदल जाएगी: एकाग्रता, एकाग्रता, 3) दबाव //?

समाधान.

1. यदि हम सांद्रता को क्रमशः और से निरूपित करते हैं, तो प्रतिक्रिया दर के लिए अभिव्यक्ति का रूप लेगा:।

2. सांद्रता को 3 गुना बढ़ाने के बाद, वे के लिए और के लिए बराबर हो जाएंगे। इसलिए, प्रतिक्रिया दर के लिए अभिव्यक्ति का रूप इस प्रकार होगा: 1) 2)

3. अत: दबाव में वृद्धि से गैसीय अभिकारकों की सांद्रता उतनी ही मात्रा में बढ़ जाती है

4. प्रारंभिक दर के सापेक्ष प्रतिक्रिया दर में वृद्धि क्रमशः अनुपात द्वारा निर्धारित की जाती है: 1) , 2) , 3) .

उत्तर. प्रतिक्रिया दर बढ़ जाएगी: 1) , 2) , 3) गुना।

समस्या क्रमांक 3. जब तापमान बदलता है तो प्रारंभिक पदार्थों की परस्पर क्रिया की दर कैसे बदलती है यदि प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक 2.5 है?

समाधान.

1. तापमान गुणांक दर्शाता है कि तापमान में प्रत्येक परिवर्तन के साथ प्रतिक्रिया दर कैसे बदलती है (वान्ट हॉफ का नियम): .

2. यदि तापमान परिवर्तन है:, तो इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए, हम प्राप्त करते हैं: . यहाँ से, ।

3. एंटीलोगारिथम की तालिका का उपयोग करके हम पाते हैं:।

उत्तर. जब तापमान बदलता है (यानी बढ़ता है) तो गति 67.7 गुना बढ़ जाएगी।

समस्या क्रमांक 4. प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक की गणना करें, यह जानते हुए कि तापमान बढ़ने पर दर 128 के कारक से बढ़ जाती है।

समाधान.

1. तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता अनुभवजन्य वान्ट हॉफ नियम द्वारा व्यक्त की जाती है:

.के समीकरण को हल करने पर, हम पाते हैं: , . अत: =2

उत्तर. =2.

समस्या क्रमांक 5. प्रतिक्रियाओं में से एक के लिए, दो दर स्थिरांक निर्धारित किए गए: 0.00670 पर और 0.06857 पर। पर समान प्रतिक्रिया के लिए दर स्थिरांक निर्धारित करें।

समाधान.

1. प्रतिक्रिया दर स्थिरांक के दो मूल्यों के आधार पर, अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके, हम प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा निर्धारित करते हैं:। इस मामले के लिए: अत: J/mol।

2. गणना में दर स्थिरांक और अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके प्रतिक्रिया दर स्थिरांक की गणना करें: . इस मामले के लिए: और इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि: , हम पाते हैं: । इस तरह,

उत्तर.

ले चैटेलियर के सिद्धांत का उपयोग करके रासायनिक संतुलन स्थिरांक की गणना और संतुलन बदलाव की दिशा का निर्धारण .

टास्क नंबर 6.कार्बन डाइऑक्साइड // कार्बन मोनोऑक्साइड के विपरीत // जीवित जीव के शारीरिक कार्यों और शारीरिक अखंडता का उल्लंघन नहीं करता है और उनका दम घुटने वाला प्रभाव केवल उच्च सांद्रता में उपस्थिति और साँस की हवा में ऑक्सीजन के प्रतिशत में कमी के कारण होता है। यह किसके बराबर है प्रतिक्रिया संतुलन स्थिरांक / /: तापमान पर, इसके माध्यम से व्यक्त किया जाता है: ए) प्रतिक्रियाशील पदार्थों का आंशिक दबाव; बी) उनकी दाढ़ सांद्रता, यह जानते हुए कि संतुलन मिश्रण की संरचना मात्रा अंशों द्वारा व्यक्त की जाती है:, और, और सिस्टम में कुल दबाव पा है?

समाधान.

1. गैस का आंशिक दबाव मिश्रण में गैस के आयतन अंश से गुणा किए गए कुल दबाव के बराबर है, इसलिए:

2. इन मानों को संतुलन स्थिरांक के व्यंजक में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

3. आदर्श गैसों के लिए मेंडेलीव-क्लैपेरॉन समीकरण के आधार पर और के बीच संबंध स्थापित किया गया है और समानता द्वारा व्यक्त किया गया है: , गैसीय प्रतिक्रिया उत्पादों और गैसीय प्रारंभिक पदार्थों के मोल्स की संख्या के बीच अंतर कहां है। इस प्रतिक्रिया के लिए:. तब: .

उत्तर. पा. .

टास्क नंबर 7.निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं में संतुलन किस दिशा में स्थानांतरित होगा:

3. ;

a) बढ़ते तापमान के साथ, b) घटते दबाव के साथ, c) बढ़ती हाइड्रोजन सांद्रता के साथ?

समाधान.

1. प्रणाली में रासायनिक संतुलन स्थिर बाह्य मापदंडों (आदि) पर स्थापित होता है। यदि ये पैरामीटर बदलते हैं, तो सिस्टम संतुलन की स्थिति छोड़ देता है और प्रत्यक्ष (दाईं ओर) या विपरीत प्रतिक्रिया (बाईं ओर) प्रबल होने लगती है। संतुलन में बदलाव पर विभिन्न कारकों का प्रभाव ले चेटेलियर के सिद्धांत में परिलक्षित होता है।

2. आइए उपरोक्त प्रतिक्रियाओं पर रासायनिक संतुलन को प्रभावित करने वाले सभी 3 कारकों के प्रभाव पर विचार करें।

ए) जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, संतुलन एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है, यानी। ऊष्मा के अवशोषण के साथ होने वाली प्रतिक्रिया। पहली और तीसरी प्रतिक्रियाएँ ऊष्माक्षेपी हैं //, इसलिए, बढ़ते तापमान के साथ, संतुलन विपरीत प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाएगा, और दूसरी प्रतिक्रिया // - आगे की प्रतिक्रिया की ओर।

बी) जैसे-जैसे दबाव कम होता है, संतुलन गैसों के मोलों की संख्या में वृद्धि की ओर स्थानांतरित हो जाता है, अर्थात। अधिक दबाव की ओर. पहली और तीसरी प्रतिक्रिया में, समीकरण के बाएँ और दाएँ पक्षों में गैसों के मोलों की संख्या समान होगी (क्रमशः 2-2 और 1-1)। इसलिए, दबाव में परिवर्तन कारण नहीं होगासिस्टम में संतुलन में बदलाव। दूसरी प्रतिक्रिया में, बाईं ओर 4 मोल गैसें और दाईं ओर 2 मोल गैसें हैं, इसलिए, जैसे-जैसे दबाव कम होगा, संतुलन विपरीत प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाएगा।

वी) जैसे-जैसे प्रतिक्रिया घटकों की सांद्रता बढ़ती है, संतुलन उनकी खपत की ओर स्थानांतरित हो जाता है।पहली प्रतिक्रिया में, हाइड्रोजन उत्पादों में मौजूद होता है, और इसकी सांद्रता बढ़ाने से रिवर्स प्रतिक्रिया में वृद्धि होगी, जिसके दौरान इसका उपभोग किया जाता है। दूसरी और तीसरी प्रतिक्रियाओं में, हाइड्रोजन शुरुआती पदार्थों में से एक है, इसलिए इसकी सांद्रता में वृद्धि संतुलन को हाइड्रोजन की खपत के साथ होने वाली प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित कर देती है।

उत्तर.

ए) जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, प्रतिक्रिया 1 और 3 में संतुलन बाईं ओर और प्रतिक्रिया 2 में - दाईं ओर स्थानांतरित हो जाएगा।

बी) प्रतिक्रिया 1 और 3 दबाव में कमी से प्रभावित नहीं होंगी, लेकिन प्रतिक्रिया 2 में संतुलन बाईं ओर स्थानांतरित हो जाएगा।

ग) प्रतिक्रिया 2 और 3 में तापमान में वृद्धि से संतुलन में दाईं ओर बदलाव होगा, और प्रतिक्रिया 1 में - बाईं ओर।

1.2. परिस्थितिजन्य कार्य क्रमांक 7 से 21सामग्री को समेकित करने के लिए (एक प्रोटोकॉल नोटबुक में किया गया)।

टास्क नंबर 8.तापमान कम होने पर शरीर में ग्लूकोज ऑक्सीकरण की दर कैसे बदलेगी यदि प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक 4 है?

समस्या क्रमांक 9.अनुमानित वान'ट हॉफ़ नियम का उपयोग करके, गणना करें कि प्रतिक्रिया दर को 80 गुना बढ़ाने के लिए तापमान को कितना बढ़ाने की आवश्यकता है? तापमान वेग गुणांक 3 के बराबर लें।

टास्क नंबर 10.प्रतिक्रिया को व्यावहारिक रूप से रोकने के लिए, प्रतिक्रिया मिश्रण को तेजी से ठंडा करने का उपयोग किया जाता है ("प्रतिक्रिया फ्रीजिंग")। निर्धारित करें कि प्रतिक्रिया मिश्रण को 40 से ठंडा करने पर प्रतिक्रिया दर कितनी बार बदलेगी, यदि प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक 2.7 है।

टास्क नंबर 11.कुछ ट्यूमर के इलाज के लिए उपयोग किए जाने वाले आइसोटोप का आधा जीवन 8.1 दिनों का होता है। कितने समय के बाद रोगी के शरीर में रेडियोधर्मी आयोडीन की मात्रा 5 गुना कम हो जाएगी?

टास्क नंबर 12.कुछ सिंथेटिक हार्मोन (फार्मास्युटिकल) का हाइड्रोलिसिस 0.25 () की दर स्थिरांक के साथ प्रथम-क्रम प्रतिक्रिया है। 2 महीने के बाद इस हार्मोन की सांद्रता कैसे बदलेगी?

कार्य संख्या 13.रेडियोधर्मी अर्ध-आयु 5600 वर्ष है। जीवित जीव में चयापचय के कारण इसकी एक निश्चित मात्रा बनी रहती है। मैमथ के अवशेषों में सामग्री मूल जैसी ही थी। निर्धारित करें कि मैमथ कब रहता था?

समस्या क्रमांक 14.एक कीटनाशक (कीड़ों को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला कीटनाशक) का आधा जीवन 6 महीने है। इसकी एक निश्चित मात्रा जलाशय में प्रवेश कर गई, जहाँ सांद्रता mol/l स्थापित की गई। कीटनाशक की सघनता को mol/l स्तर तक गिरने में कितना समय लगेगा?

टास्क नंबर 15.वसा और कार्बोहाइड्रेट 450 - 500 ° के तापमान पर और जीवित जीवों में - 36 - 40 ° के तापमान पर ध्यान देने योग्य दर से ऑक्सीकरण करते हैं। ऑक्सीकरण के लिए आवश्यक तापमान में तीव्र कमी का कारण क्या है?

समस्या क्रमांक 16.हाइड्रोजन पेरोक्साइड जलीय घोल में ऑक्सीजन और पानी में विघटित हो जाता है। प्रतिक्रिया एक अकार्बनिक उत्प्रेरक (आयन) और एक जैव-कार्बनिक उत्प्रेरक (कैटालेज़ एंजाइम) दोनों द्वारा त्वरित होती है। उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा 75.4 kJ/mol है। आयन इसे 42 kJ/mol तक कम कर देता है, और एंजाइम कैटालेज़ - 2 kJ/mol तक। उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में उत्प्रेरक की उपस्थिति में प्रतिक्रिया दर के अनुपात की गणना करें। एंजाइम की गतिविधि के बारे में क्या निष्कर्ष निकाला जा सकता है? अभिक्रिया 27°C के तापमान पर होती है।

समस्या क्रमांक 17वॉकी-टॉकी के लिए पेनिसिलिन क्षय दर स्थिर जे/मोल.

1.3. प्रश्नों पर नियंत्रण रखें

1. स्पष्ट करें कि इन शब्दों का क्या अर्थ है: प्रतिक्रिया दर, दर स्थिरांक?

2. रासायनिक प्रतिक्रियाओं की औसत और वास्तविक दरें कैसे व्यक्त की जाती हैं?

3. केवल एक निश्चित समय के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर के बारे में बात करना क्यों समझ में आता है?

4. प्रतिवर्ती एवं अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया की परिभाषा बनाइये।

5. सामूहिक कार्रवाई के नियम को परिभाषित करें। क्या इस नियम को व्यक्त करने वाली समानताओं में अभिकारकों की प्रकृति पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता परिलक्षित होती है?

6. प्रतिक्रिया दर तापमान पर कैसे निर्भर करती है? सक्रियण ऊर्जा किसे कहते हैं? सक्रिय अणु क्या हैं?

7. सजातीय एवं विषमांगी प्रतिक्रियाओं की दर किन कारकों पर निर्भर करती है? उदाहरण दो।

8. रासायनिक प्रतिक्रियाओं का क्रम और आणविकता क्या है? वे किन मामलों में मेल नहीं खाते?

9. किन पदार्थों को उत्प्रेरक कहा जाता है? उत्प्रेरक की त्वरित क्रिया का तंत्र क्या है?

10. "उत्प्रेरक विषाक्तता" की अवधारणा क्या है? कौन से पदार्थ अवरोधक कहलाते हैं?

11. रासायनिक संतुलन किसे कहते हैं? इसे गतिशील क्यों कहा जाता है? अभिकारकों की किस सांद्रता को संतुलन कहा जाता है?

12. रासायनिक संतुलन स्थिरांक क्या कहलाता है? क्या यह प्रतिक्रियाशील पदार्थों की प्रकृति, उनकी सांद्रता, तापमान, दबाव पर निर्भर करता है? विषमांगी प्रणालियों में संतुलन स्थिरांक के लिए गणितीय संकेतन की विशेषताएं क्या हैं?

13. दवाओं का फार्माकोकाइनेटिक्स क्या है?

14. शरीर में किसी दवा के साथ होने वाली प्रक्रियाएं मात्रात्मक रूप से कई फार्माकोकाइनेटिक मापदंडों द्वारा विशेषता होती हैं। मुख्य दो.

उत्तर: ए) 200 0 सी टी2 = 9.8 सेकेंड पर; बी) 80 0 सी टी3 = 162 घंटे 1 मिनट 16 सेकेंड पर।

उत्तर:ई ए(उदा.)< Е а(обр.) .

उत्तर: 5 बार।

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