काइनेटिक्स भौतिक रसायन विज्ञान की वह शाखा है जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर का अध्ययन करती है। इसके विपरीत, ऊष्मप्रवैगिकी हमें बताती है कि प्रतिक्रिया की कौन सी दिशा अनुकूल है, इसकी प्रतिक्रिया दर को प्रकट किए बिना। कुछ प्रतिक्रियाओं को थर्मोडायनामिक रूप से इष्ट किया जा सकता है लेकिन काइनेटिक रूप से प्रतिकूल।
उदाहरण के लिए, हीरे को ग्रेफाइट में बदलने में, ग्रेफाइट में हीरे की तुलना में कम मुक्त ऊर्जा होती है, इसलिए रूपांतरण थर्मोडायनामिक रूप से अनुकूल है। हालांकि, हीरे के लिए सभी बंधनों को तोड़ने और सुधार करने के लिए एक बड़ा सक्रियण बाधा है स्थिर ग्रेफाइट विन्यास, इस प्रकार यह प्रतिक्रिया गतिज रूप से प्रतिकूल है और वास्तव में नहीं होगी।
प्रतिक्रिया की दर
प्रतिक्रिया की दर यह इस बात का माप है कि उत्पाद कितनी तेजी से बनते हैं और अभिकारकों का उपभोग किया जाता है, इसलिए आप इसे समय की अवधि में उत्पादों या अभिकारकों की सांद्रता में परिवर्तन को मापकर निर्धारित कर सकते हैं। एक सामान्य रासायनिक प्रतिक्रिया पर विचार करें:
एए + बीबी> सीसी + डीडी
प्रतिक्रिया की दर को इस प्रकार लिखा जा सकता है:
•••से संशोधित https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/Reaction_Rates/Experimental_Determination_of_Kinetcs/Measuring_Reaction_Rates
उदाहरण के लिए प्रतिक्रिया की दर:
2 नहीं(जी) + 2 एच2 (जी)> नहीं2(जी) + 2 एच2ओ (जी)
द्वारा दिया गया है
•••से गृहीत किया गया https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/Reaction_Rates/Experimental_Determination_of_Kinetcs/Measuring_Reaction_Rates
प्रयोग द्वारा इस प्रतिक्रिया की दर निर्धारित करने के लिए, आप H. की सांद्रता को माप सकते हैं2 प्रतिक्रिया के अलग-अलग समय पर, और इसे समय के अनुसार निम्नानुसार प्लॉट करें:
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प्रतिक्रिया की औसत दर एक समय अंतराल में प्रतिक्रिया दर का एक अनुमान है और इसे निम्न द्वारा दर्शाया जा सकता है:
•••से संशोधित https://www.chem.purdue.edu/gchelp/howtosolveit/Kinetics/CalculatingRates.html#InitialRate
प्रतिक्रिया की तात्कालिक दर किसी समय पर प्रतिक्रिया की दर के रूप में परिभाषित किया गया है। यह एक अंतर दर है और इसे इसके द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:
•••से संशोधित https://www.chem.purdue.edu/gchelp/howtosolveit/Kinetics/CalculatingRates.html#InitialRate
जहां डी [एच2]/dt H. के सांद्रण वक्र के लिए ढाल है2 बनाम समय समय टी।
प्रतिक्रिया की प्रारंभिक दर प्रतिक्रिया की शुरुआत में तात्कालिक दर है, जब t = 0। इस मामले में, इकाई औसत के लिए, प्रतिक्रिया की तात्कालिक और प्रारंभिक दर M/s है।
दर कानून
ज्यादातर मामलों में, प्रतिक्रिया दर समय t पर विभिन्न अभिकारकों की सांद्रता पर निर्भर होती है। उदाहरण के लिए, सभी अभिकारकों की उच्च सांद्रता में, अभिकारक अधिक बार टकराते हैं और परिणामस्वरूप तेज प्रतिक्रिया होती है। प्रतिक्रिया दर ν (टी) और सांद्रता के बीच संबंध को. के रूप में परिभाषित किया गया है दर कानून. और सामान्य रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए दर कानून aA + bB> cC + dD है:
•••से संशोधित https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Ancillary_Materials/Laboratory_Experiments/Wet_Lab_Experiments/General_Chemistry_Labs/Online_Chemistry_Lab_Manual/Chem_12_Experiments/01%3A_Chemical_Kinetics_-_The_Method_of_Initial_Rates_(Experiment)
जहां k दर स्थिर है, और घात x और y है गण अभिकारक ए और बी के संबंध में प्रतिक्रिया का। दर कानून को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाना चाहिए और संतुलित रासायनिक प्रतिक्रिया के केवल स्टोइकोमेट्री से नहीं निकाला जा सकता है।
प्रारंभिक दरों की विधि
दर कानून द्वारा निर्धारित किया जा सकता है प्रारंभिक दरों की विधि. इस पद्धति में, प्रयोग कई बार किया जाता है, केवल प्रत्येक रन के लिए एक अभिकारक की सांद्रता को बदलते हुए अन्य चर को स्थिर रखते हुए। दर कानून में प्रत्येक अभिकारक के क्रम को निर्धारित करने के लिए प्रत्येक रन के लिए प्रतिक्रिया की दर को मापा जाता है।
उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया के लिए निम्नलिखित प्रारंभिक दर डेटा पर विचार करें:
2 नहीं(जी) + 2 एच2 (जी)> नहीं2(जी) + 2 एच2ओ (जी)
•••से गृहीत किया गया https://www.chemteam.info/Kinetics/WS-Kinetics-method-of-initial-rates.html
परीक्षण 1 और 3 के लिए, NO की सांद्रता को स्थिर रखा जाता है जबकि H. की सांद्रता को स्थिर रखा जाता है2 दुगना है। नतीजतन, प्रतिक्रिया की प्रारंभिक दर भी दोगुनी हो गई (इसे 2. के रूप में सोचें)1), तो आप y = 1 का निष्कर्ष निकाल सकते हैं। परीक्षण 1 और 2 के लिए, NO की सांद्रता को दोगुना कर दिया गया है जबकि H. की सांद्रता को दोगुना कर दिया गया है2 स्थिर रहता है। इस परिवर्तन का परिणाम यह है कि प्रारंभिक दर चौगुनी हो गई (इसे 2. के रूप में सोचें)2). अतः आप x = 2 का निष्कर्ष निकाल सकते हैं।
इस प्रतिक्रिया के लिए दर कानून इसलिए है:
•••से गृहीत किया गया https://www.chemteam.info/Kinetics/WS-Kinetics-method-of-initial-rates.html
और प्रतिक्रिया है पहले के आदेश एच में2 तथा दूसरा आदेश सं में