रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण क्या हैं?

रासायनिक प्रतिक्रियाएं तब होती हैं जब दो पदार्थ नए यौगिक या अणु बनाने के लिए परस्पर क्रिया करते हैं। ये प्रक्रियाएं प्रकृति में सर्वव्यापी हैं और जीवन के लिए आवश्यक हैं; उदाहरण के लिए, नासा की जीवन की कार्यशील परिभाषा, इसे "आत्मनिर्भर रासायनिक प्रणाली" के रूप में वर्णित करती है डार्विन के विकास में सक्षम।" कई कारक निर्धारित करते हैं कि रासायनिक प्रतिक्रिया कब और क्या होगी होता है।

जब दो अणु सही अभिविन्यास और पर्याप्त बल से टकराते हैं, तो एक रासायनिक प्रतिक्रिया हो सकती है। हालांकि, सभी टकराव प्रतिक्रियाओं का कारण नहीं बनते हैं; परमाणुओं या अणुओं को नए यौगिक बनाने के लिए पुनर्संयोजन करने में सक्षम होना चाहिए। हीलियम परमाणु, उदाहरण के लिए, निष्क्रिय हैं; वे अन्य गैसों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करेंगे क्योंकि उनका सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉन खोल पहले से ही भरा हुआ है।

परमाणुओं के बीच के बंधनों को तोड़ना ऊर्जा लेता है, जबकि नए बंधन बनाने से ऊर्जा निकलती है। यदि दो परमाणुओं के संयोजन में अलग-अलग परमाणुओं की तुलना में कम ऊर्जा होती है, तो इन परमाणुओं का यौगिक स्थिर होता है। हम थर्मोडायनामिक्स का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए कर सकते हैं कि क्या ऐसी प्रतिक्रिया होगी।

एंट्रोपी विकार का एक उपाय है। ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम मानता है कि एक बंद प्रणाली की एन्ट्रापी कभी कम नहीं हो सकती। यदि एक प्रतिक्रिया प्रणाली और उसके परिवेश की कुल एन्ट्रापी को बढ़ाती है, तो प्रतिक्रिया स्वतःस्फूर्त होगी। ऐसी प्रतिक्रियाएँ जो स्वतःस्फूर्त नहीं होती हैं, केवल तब होती हैं जब एक सहज प्रतिक्रिया के साथ, या एक सिस्टम पर काम करने के परिणामस्वरूप (यानी, ऊर्जा खर्च करके, जो नेट एन्ट्रापी में वृद्धि का कारण बनती है)। नतीजतन, ब्रह्मांड की कुल एन्ट्रापी हमेशा बढ़ती है।

एक उदाहरण के रूप में, आपका शरीर उन प्रतिक्रियाओं का उपयोग करता है जो सहज नहीं हैं (उदाहरण के लिए, प्रोटीन संश्लेषण) जो ऊर्जा को मुक्त करती हैं और कुल एन्ट्रापी (जैसे, ग्लूकोज चयापचय) में बड़ी वृद्धि का कारण बनती हैं।

कुल एन्ट्रापी को मापना मुश्किल है, इसलिए रसायनज्ञ यह अनुमान लगाते हैं कि क्या की गणना करके प्रतिक्रियाएं सहज होंगी गिब्स मुक्त ऊर्जा, जिसे वे निरंतर दबाव पर प्रतिक्रिया द्वारा अवशोषित गर्मी के रूप में परिभाषित करते हैं, तापमान घटाकर, सिस्टम के एन्ट्रॉपी में परिवर्तन को गुणा किया जाता है। एक नकारात्मक गिब्स मुक्त ऊर्जा एक सहज प्रतिक्रिया को इंगित करती है।

तथ्य यह है कि एक प्रतिक्रिया स्वतःस्फूर्त होती है इसका मतलब यह नहीं है कि यह तेजी से होती है। हीरे में कार्बन परमाणुओं के बीच प्रतिक्रियाएँ स्वतःस्फूर्त होती हैं, लेकिन ये प्रतिक्रियाएँ इतनी धीमी होती हैं कि हीरे बहुत लंबे समय तक चलते हैं।

प्रतिक्रियाएं भी संतुलन की स्थिति तक पहुंच सकती हैं; जब दो विपरीत प्रतिक्रियाएं समान दर से होती हैं, तो उत्पाद या अभिकारकों की मात्रा में कोई शुद्ध वृद्धि नहीं होती है। ये सभी कारक-एक प्रतिक्रिया के कारण एन्ट्रापी में परिवर्तन, प्रतिक्रिया की गतिजता, और प्रतिक्रिया का संतुलन बिंदु - यह निर्धारित करने में महत्वपूर्ण है कि क्या प्रतिक्रिया होगी और क्या होगी हमशक्ल।