प्रतिक्रिया दरलाई असर गर्ने कारकहरू छलफल गर्ने उदाहरण प्रश्नहरू
रासायनिक प्रतिक्रिया भनेको ऊर्जा परिवर्तन र ऊर्जा स्तरमा हुने परिवर्तनहरूद्वारा विशेषता भएका परमाणु वा अणुहरूको रूपान्तरण हो। व्यवहारमा, प्रतिक्रिया दरले प्रतिक्रियाकर्ताहरू कति छिटो उत्पादनहरूमा रूपान्तरण हुन्छन् भनेर वर्णन गर्दछ। धेरै कारकहरूले प्रतिक्रिया दरलाई प्रभाव पार्न सक्छन्, जसमा एकाग्रता, तापक्रम, दबाब (ग्यास प्रतिक्रियाहरूको लागि), सतह क्षेत्रफल, र उत्प्रेरकहरूको उपस्थिति समावेश छ। यस लेखले विस्तृत व्याख्याहरू सहित प्रतिक्रिया दरलाई प्रभाव पार्ने कारकहरूसँग सम्बन्धित उदाहरण समस्याहरू छलफल गर्नेछ।
प्रतिक्रिया दरलाई असर गर्ने कारकहरू
१. प्रतिक्रियाशीलहरूको एकाग्रता
३. तापक्रम
३. दबाब
४. सतह क्षेत्रफल
५. उत्प्रेरक
१. प्रतिक्रियाशीलहरूको एकाग्रता
उदाहरण प्रश्न १:
दिइएको प्रतिक्रिया:
A + B → AB
यदि [A] = 0,5 M र [B] = 0,5 M दिइएको छ, र प्रारम्भिक प्रतिक्रिया दर दर = k[A][B] द्वारा दिइएको छ भने। [B] 0,5 M मा रहँदा A को सांद्रता दोब्बर 1 M मा परिणत भएमा प्रतिक्रिया दर कति हुनेछ?
छलफल:
प्रतिक्रिया दर सूत्र:
\[ \text{दर} = k[A][B] \]
प्रारम्भिक दर:
\[ \text{दर}_{\text{प्रारम्भिक}} = k[0,5][0,5] = 0,25k \]
जब A को सांद्रता १ M हुन्छ:
\[ \text{दर}_{\text{नयाँ}} = k[1][0,5] = 0,5k \]
दर तुलना:
\[ \frac{\text{दर}_{\text{नयाँ}}}{\text{दर}_{\text{प्रारम्भिक}}} = \frac{0,5k}{0,25k} = 2 \]
त्यसैले, नयाँ प्रतिक्रिया दर प्रारम्भिक प्रतिक्रिया दरको दोब्बर छ।
२. सुहु
उदाहरण प्रश्न १:
एक रसायनशास्त्रीले तापमान ३०० किलोवाट ३२० किलोवाट बढ्दा रासायनिक प्रक्रियाको प्रतिक्रिया दर ०.५ मोल/लिटर/सेकेन्डबाट बढेर २ मोल/लिटर/सेकेन्ड हुन्छ भनी टिप्पणी गर्छन्। एरेनियसको नियमको आधारमा वृद्धि कारक के हो?
छलफल:
एरेनियसको कानूनले भन्छ कि:
\[ \पाठ{दर} = Ae^{-\frac{E_a}{RT}} \]
तापक्रम बढाउँदा एरेनियस अभिव्यक्तिमा घातांक घट्छ, त्यसैले प्रतिक्रिया दर बढ्छ। यस अवस्थामा, वृद्धि कारक हो:
\[ \frac{\text{दर}\ \text{at}\ 320\ K}{\text{दर}\ \text{at}\ 300\ K} = \frac{2\ mol/L/s}{0,5\ mol/L/s} = 4 \]
त्यसैले, प्रतिक्रिया दर वृद्धि कारक ४ गुणा छ।
३. दबाब
उदाहरण प्रश्न १:
ग्यास प्रतिक्रियाहरूको लागि:
\[ \text{2NO}(g) + \text{O}_2(g) → \text{2NO}_2(g) \]
यदि कुल चाप स्थिर आयतन सहित १ एटीएमबाट २ एटीएममा बढाइयो भने, यसले प्रतिक्रिया दरलाई कसरी असर गर्नेछ?
छलफल:
ग्यास प्रतिक्रियाहरूमा, चाप सांद्रताको प्रत्यक्ष समानुपातिक हुन्छ। चाप बढाउँदा प्रत्येक ग्यासको सांद्रता बढ्छ, प्रतिक्रिया दर बढ्छ। मानौं कि चाप समानुपातिक रूपमा कायम राखिएको छ, प्रतिक्रिया दर दबाबसँगै बढ्छ:
\[ \text{दर}_{\text{नयाँ}} = k[2NO]^2[O_2] \]
बढ्दो चापसँगै, NO र O2 को सांद्रता दोब्बर हुनेछ, त्यसैले प्रतिक्रिया दर निम्न अनुसार बढ्नेछ:
\[ \text{दर}_{\text{नयाँ}} = k[2NO]^2[2O_2] = k(2[NO])^2 (2[O_2]) = 4k[NO]^2[O_2] \]
त्यसैले प्रतिक्रिया दर ४ गुणाले बढ्छ।
३. सतह क्षेत्रफल
उदाहरण प्रश्न १:
ठोस Zn लाई HCl घोलमा राख्दा, Zn लाई पाउडरमा पिस्दा Zn बारको रूपमा भन्दा H2 ग्यास बन्ने प्रतिक्रिया छिटो हुन्छ। किन?
छलफल:
ठोस कणहरूको सतह क्षेत्रफल बढाउँदा ठोस Zn सतहसँग ठोक्किन सक्ने नयाँ अभिक्रियाक अणुहरूको संख्या बढ्छ। Zn र HCl बीचको प्रतिक्रिया यस प्रकार छ:
\[ \text{Zn}(हरू) + 2\text{HCl}(aq) → \text{ZnCl}_2(aq) + \text{H}_2(g) \]
जब Zn पाउडरको रूपमा हुन्छ, Zn र HCl बीचको सम्पर्क सतह बारको रूपमा Zn भन्दा ठूलो हुन्छ, जसले गर्दा धेरै टक्कर साइटहरू मार्फत प्रतिक्रिया दर बढ्छ।
४. उत्प्रेरक
उदाहरण प्रश्न १:
उत्प्रेरक (म्यांगनीज डाइअक्साइड, MnO2) सहित र बिना हाइड्रोजन पेरोक्साइडको विघटनको प्रतिक्रिया दरमा भिन्नता व्याख्या गर्नुहोस्।
\[ \text{2H}_2\text{O}_2(aq) → 2\text{H}_2\text{O}(l) + \text{O}_2(g) \]
छलफल:
उत्प्रेरक बिना, उच्च सक्रियण ऊर्जाको कारणले हाइड्रोजन पेरोक्साइडको विघटन ढिलो हुन्छ। यद्यपि, MnO2 उत्प्रेरकको साथ, सक्रियण ऊर्जा उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ। MnO2 ले प्रतिक्रियामा स्थायी रूपमा प्रतिक्रिया गर्दैन, तर यसको सट्टा कम सक्रियण ऊर्जाको साथ वैकल्पिक मार्ग (प्रतिक्रिया संयन्त्र) प्रदान गर्दछ, जसले प्रतिक्रिया दरलाई गति दिन्छ।
उत्प्रेरकको साथ:
- आवश्यक ऊर्जा कम भएकोले प्रतिक्रिया दर बढ्छ।
- प्रतिक्रिया गतिविज्ञान परिवर्तन हुन्छ तर उत्पादन उपज उस्तै रहन्छ।
उत्प्रेरकहरूले प्रतिक्रियाको थर्मोडायनामिक्स परिवर्तन नगरी प्रभावकारी टक्कर आवृत्ति बढाउन अनुमति दिन्छ।
केसिम्पुलन
प्रतिक्रिया दरहरू धेरै कारकहरूद्वारा प्रभावित हुन्छन्, जसमा प्रतिक्रियाशील सांद्रता, तापक्रम, दबाब, विशेष गरी ग्यासीय प्रतिक्रियाहरूमा, ठोस पदार्थहरूमा सतह क्षेत्रफल, र उत्प्रेरकहरूको उपस्थिति समावेश छ। सांद्रता प्रतिक्रिया दरसँग प्रत्यक्ष समानुपातिक हुन्छ; तापक्रमले अभिकर्ताहरूको गतिज ऊर्जालाई प्रभाव पार्छ; दबाबले ग्यास सांद्रता मार्फत ग्यासीय प्रतिक्रियाहरूलाई प्रभाव पार्छ; सतह क्षेत्रले टक्कर क्षेत्रलाई प्रभाव पार्छ; र उत्प्रेरकहरूले सक्रियता ऊर्जा घटाएर दरलाई गति दिन्छन्। विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगहरू र प्रयोगशाला अनुसन्धानमा प्रतिक्रिया दरहरू नियन्त्रण गर्न यी कारकहरू बुझ्नु आवश्यक छ।
