ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುವ ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು
ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆ ಎಂದರೆ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳ ರೂಪಾಂತರ. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರವು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿಗಳು ಎಷ್ಟು ಬೇಗನೆ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಂದ್ರತೆ, ತಾಪಮಾನ, ಒತ್ತಡ (ಅನಿಲ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ), ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿ ಸೇರಿದಂತೆ ಹಲವಾರು ಅಂಶಗಳು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರಬಹುದು. ಈ ಲೇಖನವು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುವ ಅಂಶಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಉದಾಹರಣೆ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ವಿವರವಾದ ವಿವರಣೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಚರ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಅಂಶಗಳು
1. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆ
2. ತಾಪಮಾನ
3. ಒತ್ತಡ
4. ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ
5. ವೇಗವರ್ಧಕ
1. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆ
ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 1:
ನೀಡಿದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ:
ಎ + ಬಿ → ಎಬಿ
[A] = 0,5 M ಮತ್ತು [B] = 0,5 M ಸಾಂದ್ರತೆಗಳನ್ನು ನೀಡಿದರೆ, ಮತ್ತು ಆರಂಭಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವನ್ನು ದರ = k[A][B] ನಿಂದ ನೀಡಿದರೆ. A ಸಾಂದ್ರತೆಯು 1 M ಗೆ ದ್ವಿಗುಣಗೊಂಡರೆ ಮತ್ತು [B] 0,5 M ನಲ್ಲಿ ಉಳಿದರೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರ ಎಷ್ಟು?
ಚರ್ಚೆ:
ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರ ಸೂತ್ರ:
\[ \ಪಠ್ಯ{ದರ} = k[A][B] \]
ಆರಂಭಿಕ ದರ:
\[ \ಪಠ್ಯ{ಅನುಪಾತ}_{\ಪಠ್ಯ{ಆರಂಭಿಕ}} = k[0,5][0,5] = 0,25k \]
A ಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯು 1 M ಆದಾಗ:
\[ \ಪಠ್ಯ{ದರ}_{\ಪಠ್ಯ{ಹೊಸ}} = k[1][0,5] = 0,5k \]
ದರ ಹೋಲಿಕೆ:
\[ \frac{\ಪಠ್ಯ{ದರ}_{\ಪಠ್ಯ{ಹೊಸದು}}}{\ಪಠ್ಯ{ದರ}_{\ಪಠ್ಯ{ಆರಂಭಿಕ}}} = \frac{0,5k}{0,25k} = 2 \]
ಆದ್ದರಿಂದ, ಹೊಸ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರವು ಆರಂಭಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರಕ್ಕಿಂತ ಎರಡು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ.
2. ತಾಪಮಾನ
ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 2:
ತಾಪಮಾನವು 300 K ನಿಂದ 320 K ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರವು 0,5 mol/L/s ನಿಂದ 2 mol/L/s ಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಗಮನಿಸುತ್ತಾರೆ. ಅರ್ಹೇನಿಯಸ್ ನಿಯಮದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಳ ಅಂಶ ಯಾವುದು?
ಚರ್ಚೆ:
ಅರ್ಹೇನಿಯಸ್ ನಿಯಮವು ಹೀಗೆ ಹೇಳುತ್ತದೆ:
\[ \ಪಠ್ಯ{ದರ} = Ae^{-\frac{E_a}{RT}} \]
ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ ಅರ್ಹೇನಿಯಸ್ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಘಾತೀಯವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದರಿಂದ ಕ್ರಿಯೆಯ ದರ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚಳ ಅಂಶವು:
\[ \frac{\ಪಠ್ಯ{ದರ} \\ಪಠ್ಯ{ನಲ್ಲಿ} \\320\ K}{\ಪಠ್ಯ{ದರ} \\ಪಠ್ಯ{ನಲ್ಲಿ} \\300\ K} = \frac{2\ mol/L/s}{0,5\ mol/L/s} = 4 \]
ಆದ್ದರಿಂದ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರ ಹೆಚ್ಚಳದ ಅಂಶವು 4 ಪಟ್ಟು.
3. ಒತ್ತಡ
ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 3:
ಅನಿಲ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ:
\[ \text{2NO}(g) + \text{O}_2(g) → \text{2NO}_2(g) \]
ಸ್ಥಿರ ಪರಿಮಾಣದೊಂದಿಗೆ ಒಟ್ಟು ಒತ್ತಡವನ್ನು 1 atm ನಿಂದ 2 atm ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಿದರೆ, ಇದು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರದ ಮೇಲೆ ಹೇಗೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ?
ಚರ್ಚೆ:
ಅನಿಲ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ, ಒತ್ತಡವು ಸಾಂದ್ರತೆಗೆ ನೇರ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಒತ್ತಡವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ಅನಿಲದ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಒತ್ತಡವನ್ನು ಪ್ರಮಾಣಾನುಗುಣವಾಗಿ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಿದರೆ, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವು ಒತ್ತಡದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ:
\[ \ಪಠ್ಯ{ದರ}_{\ಪಠ್ಯ{ಹೊಸ}} = k[2NO]^2[O_2] \]
ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಒತ್ತಡದೊಂದಿಗೆ, NO ಮತ್ತು O2 ಸಾಂದ್ರತೆಗಳು ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ದ್ವಿಗುಣಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ:
\[ \ಪಠ್ಯ{ದರ}_{\ಪಠ್ಯ{ಹೊಸದು}} = k[2NO]^2[2O_2] = k(2[NO])^2 (2[O_2]) = 4k[NO]^2[O_2] \]
ಆದ್ದರಿಂದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವು 4 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.
4. ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ
ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 4:
ಘನ Zn ಅನ್ನು HCl ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಿದಾಗ, Zn ಅನ್ನು ಪುಡಿಯಾಗಿ ಪುಡಿಮಾಡಿದಾಗ H2 ಅನಿಲವನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು Zn ಬಾರ್ ರೂಪದಲ್ಲಿರುವುದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ವೇಗವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಅದು ಏಕೆ?
ಚರ್ಚೆ:
ಘನ ಕಣಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಘನ Zn ಮೇಲ್ಮೈಯೊಂದಿಗೆ ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆಯಬಹುದಾದ ಹೊಸ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿ ಅಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. Zn ಮತ್ತು HCl ನಡುವಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ:
\[ \ಪಠ್ಯ{Zn}(ಗಳು) + 2\ಪಠ್ಯ{HCl}(aq) → \ಪಠ್ಯ{ZnCl}_2(aq) + \ಪಠ್ಯ{H}_2(g) \]
Zn ಪುಡಿ ರೂಪದಲ್ಲಿದ್ದಾಗ, Zn ಮತ್ತು HCl ನಡುವಿನ ಸಂಪರ್ಕ ಮೇಲ್ಮೈ ಬಾರ್ ರೂಪದಲ್ಲಿ Zn ಗಿಂತ ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಘರ್ಷಣೆ ಸ್ಥಳಗಳ ಮೂಲಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.
5. ವೇಗವರ್ಧಕ
ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 5:
ವೇಗವರ್ಧಕದೊಂದಿಗೆ ಮತ್ತು ಇಲ್ಲದೆಯೇ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್ ವಿಭಜನೆಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರಗಳಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ವಿವರಿಸಿ (ಮ್ಯಾಂಗನೀಸ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್, MnO2).
\[ \text{2H}_2\text{O}_2(aq) → 2\text{H}_2\text{O}(l) + \text{O}_2(g) \]
ಚರ್ಚೆ:
ವೇಗವರ್ಧಕವಿಲ್ಲದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯಿಂದಾಗಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್‌ನ ವಿಭಜನೆಯು ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, MnO2 ವೇಗವರ್ಧಕದೊಂದಿಗೆ, ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. MnO2 ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಶಾಶ್ವತವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವುದಿಲ್ಲ, ಬದಲಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಪರ್ಯಾಯ ಮಾರ್ಗವನ್ನು (ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ) ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಕ್ರಿಯೆಯ ದರವನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
ವೇಗವರ್ಧಕದೊಂದಿಗೆ:
– ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಶಕ್ತಿ ಕಡಿಮೆ ಇರುವುದರಿಂದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.
– ಕ್ರಿಯೆಯ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವು ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಉತ್ಪನ್ನದ ಇಳುವರಿ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.
ಕ್ರಿಯೆಯ ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸದೆಯೇ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಘರ್ಷಣೆ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಅವಕಾಶ ನೀಡುತ್ತವೆ.
ತೀರ್ಮಾನ
ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರಗಳು ಹಲವಾರು ಅಂಶಗಳಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿವೆ, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರಗಳು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರ, ತಾಪಮಾನ, ಒತ್ತಡ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಅನಿಲ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ, ಘನ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿ ಸೇರಿವೆ. ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ; ತಾಪಮಾನವು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿಗಳ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ; ಒತ್ತಡವು ಅನಿಲ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಮೂಲಕ ಅನಿಲ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ; ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವು ಘರ್ಷಣೆ ಪ್ರದೇಶದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ; ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ದರವನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ. ವಿವಿಧ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ಸಂಶೋಧನೆಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ದರಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಈ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಅತ್ಯಗತ್ಯ.
