ප්රතික්රියා අනුපාතය සාකච්ඡා කරන ප්රශ්න සඳහා උදාහරණ
ප්රතික්රියා අනුපාතය යනු රසායන විද්යාවේ මූලික සංකල්පයක් වන අතර එය කාර්මික හා එදිනෙදා විවිධ ක්රියාවලීන්හි තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. මෙම ලිපියෙන්, ප්රතික්රියා අනුපාතය පිළිබඳ සංකල්පය ගැඹුරින් පැහැදිලි කරන්නෙමු, පාඨකයන්ට එය හොඳින් තේරුම් ගැනීම සහතික කිරීම සඳහා උදාහරණ සහ සවිස්තරාත්මක සාකච්ඡා සපයන්නෙමු.
ප්රතික්රියා අනුපාතය අවබෝධ කර ගැනීම
ප්රතික්රියා අනුපාතය යනු ඒකක කාලයකට ප්රතික්රියකයක හෝ නිෂ්පාදනයක සාන්ද්රණයේ වෙනස ලෙස අර්ථ දැක්වේ. සරල සමීකරණයකින්, ප්රතික්රියා අනුපාතය මෙසේ ලිවිය හැකිය:
\[ \පෙළ{ප්රතික්රියා අනුපාතය} = \frac{\ඩෙල්ටා \පෙළ{[සාන්ද්රණය]}}{\ඩෙල්ටා t} \]
සාන්ද්රණය සාමාන්යයෙන් මනිනු ලබන්නේ ලීටරයකට මවුල (M) වලින් වන අතර කාලය සාමාන්යයෙන් තත්පර (තත්) වලින් වේ. මේ අනුව, ප්රතික්රියා අනුපාතයේ ඒකක බොහෝ විට M/s වේ.
ප්රතික්රියා අනුපාතයට බලපාන සාධක
ප්රතික්රියා ශීඝ්රතාවයට බලපාන සාධක කිහිපයක් පහත දැක්වේ.
1. ප්රතික්රියාකාරක සාන්ද්රණය: ප්රතික්රියාකාරක සාන්ද්රණය වැඩි කිරීමෙන් සාමාන්යයෙන් ප්රතික්රියා අනුපාතය වැඩි වේ.
2. උෂ්ණත්වය: උෂ්ණත්වය ඉහළ යාම සාමාන්යයෙන් ප්රතික්රියා අනුපාතය වේගවත් කරයි.
3. පෘෂ්ඨීය ප්රදේශය: ලබා ගත හැකි පෘෂ්ඨීය ප්රදේශය වැඩි වන තරමට ප්රතික්රියා අනුපාතය වේගවත් වේ.
4. උත්ප්රේරක: උත්ප්රේරක ස්ථිර වෙනස්කම් වලට භාජනය නොවී ප්රතික්රියා වේගය වේගවත් කරයි.
5. පීඩනය: වායූන් සම්බන්ධ ප්රතික්රියා සඳහා, පීඩනය වැඩි වීම සාමාන්යයෙන් ප්රතික්රියා අනුපාතය වැඩි කරයි.
නියැදි ප්රශ්න සහ සාකච්ඡා
උදාහරණ ප්රශ්නය 1
සෝඩියම් තයෝසල්ෆේට් (Na2S2O3) සහ හයිඩ්රොක්ලෝරික් අම්ලය (HCl) අතර ප්රතික්රියාව පහත පරිදි වේ:
\[ \text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 + 2 \text{HCl} \දකුණු ඊතලය 2 \text{NaCl} + \text{S} + \text{SO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]
අත්හදා බැලීමකදී, සෝඩියම් තයෝසල්ෆේට් සාන්ද්රණය තත්පර 30 කින් 0,10 M සිට 0,05 M දක්වා වෙනස් වේ. සාමාන්ය ප්රතික්රියා අනුපාතය ගණනය කරන්න!
සාකච්ඡා
සාමාන්ය ප්රතික්රියා අනුපාතය සූත්රය භාවිතයෙන් ගණනය කළ හැක:
\[ \පෙළ{ප්රතික්රියා අනුපාතය} = -\frac{\ඩෙල්ටා \පෙළ{[Na}_2\පෙළ{S}_2\පෙළ{O}_3\පෙළ{]}}{\ඩෙල්ටා t} \]
ලබා දී ඇති අගයන් සූත්රයට ආදේශ කරන්න:
\[ \ඩෙල්ටා \පෙළ{[Na}_2\පෙළ{S}_2\පෙළ{O}_3\පෙළ{]} = 0,05 \පෙළ{ M} – 0,10 \පෙළ{ M} = -0,05 \පෙළ{ M} \]
\[ \ඩෙල්ටා t = 30 \පෙළ{ s} \]
ඉතින්,
\[ \පෙළ{ප්රතික්රියා අනුපාතය} = -\වම(\frac{-0,05 \පෙළ{ M}}{30 \පෙළ{ s}}\දකුණ) = \frac{0,05 \පෙළ{ M}}{30 \පෙළ{ s}} = 0,00167 \පෙළ{ M/s} \]
ඉතින්, සාමාන්ය ප්රතික්රියා අනුපාතය 0,00167 M/s වේ.
උදාහරණ ප්රශ්නය 2
ප්රතික්රියාවකදී, ප්රතික්රියා ශීඝ්රතාව ශීඝ්රතා සමීකරණය මගින් ලබා දෙනු ලැබේ:
\[ \පෙළ{අනුපාතය} = k [A]^m [B]^n \]
අත්හදා බැලීමෙන් පහත දත්ත ලබා ගන්නා ලදී:
| අත්හදා බැලීම | [A] (M) | [B] (M) | ප්රතික්රියා අනුපාතය (M/s) |
|————–|—————|——————-|
| 1 | 0.10 | 0.10 | 2.0 × 10^-3 |
| 2 | 0.20 | 0.10 | 8.0 × 10^-3 |
| 3 | 0.10 | 0.20 | 2.0 × 10^-3 |
ප්රතික්රියා නියෝග m සහ n තීරණය කර අනුපාත නියතයේ අගය, k ගණනය කරන්න.
සාකච්ඡා
ප්රතික්රියා අනුපිළිවෙල තීරණය කිරීම \( m \) සහ \( n \):
1. අත්හදා බැලීම් 1 සහ 2 වලින්:
\[ \frac{\පෙළ{අනුපාතය}_2}{\පෙළ{අනුපාතය}_1} = \frac{k [A]_2^m [B]_2^n}{k [A]_1^m [B]_1^n} \]
\[ \frac{8.0 \times 10^{-3}}{2.0 \times 10^{-3}} = \frac{(0.20)^m (0.10)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 4 = (2)^m \]
ඉතින්, \( m = 2 \).
2. අත්හදා බැලීම් 1 සහ 3 වලින්:
\[ \frac{\පෙළ{අනුපාතය}_3}{\පෙළ{අනුපාතය}_1} = \frac{k [A]_3^m [B]_3^n}{k [A]_1^m [B]_1^n} \]
\[ \frac{2.0 \times 10^{-3}}{2.0 \times 10^{-3}} = \frac{(0.10)^m (0.20)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 1 = (2)^n \]
මේ අනුව, \( n = 0 \).
එබැවින්, A ට සාපේක්ෂව ප්රතික්රියා අනුපිළිවෙල 2 වන අතර B ට සාපේක්ෂව 0 වේ.
අනුපාත නියත අගය ගණනය කිරීම \( k \):
අත්හදා බැලීම 1 හි දත්ත භාවිතා කිරීම:
\[ \පෙළ{අනුපාතය} = k [A]^m [B]^n \]
\[ 2.0 \times 10^{-3} = k (0.10)^2 (0.10)^0 \]
\[ 2.0 \times 10^{-3} = k (0.01) \]
\[ k = \frac{2.0 \times 10^{-3}}{0.01} \]
\[ කේ = 0.20 \]
ඉතින්, අනුපාත නියතය \( k \) 0.20 M^{-1} s^{-1} වේ.
උදාහරණ ප්රශ්නය 3
රසායනික ප්රතික්රියාවක් පහත යාන්ත්රණය අනුගමනය කරයි:
\[ \text{ප්රතික්රියාව 1: } \text{A} \දකුණු ඊතලය \text{B} \quad (k_1 = 1.0 \, \text{s}^{-1}) \]
\[ \text{ප්රතික්රියාව 2: } \text{B} \දකුණු ඊතලය \text{C} \quad (k_2 = 0.1 \, \text{s}^{-1}) \]
මුලින් A හි සාන්ද්රණය 1 M සහ B 0 නම්, තත්පර 5 කට පසු A සහ B සාන්ද්රණය තීරණය කරන්න.
සාකච්ඡා
ප්රතික්රියා අනුපාත නියමය භාවිතා කරමින්, අපට ලැබෙන්නේ:
ප්රතික්රියාව 1: A සිට B දක්වා
\[ [A] = [A]_0 e^{-k_1 t} \]
\[ [A] = 1 \text{ M} \times e^{-1.0 \text{ s}^{-1} \times 5 \text{ s}} \]
\[ [A] = e^{-5} \පෙළ{ M} \]
ප්රතික්රියාව 2: B සිට C දක්වා
\[ \frac{d[B]}{dt} = k_1 [A] – k_2 [B] \]
\[ \frac{d[B]}{dt} = 1.0 \text{ s}^{-1} \times [A] – 0.1 \text{ s}^{-1} \times [B] \]
මෙම අවකල සමීකරණයේ විශ්ලේෂණාත්මක හෝ සංඛ්යාත්මක විසඳුමක් භාවිතා කිරීම (සාමාන්යයෙන් ඉයුලර් හෝ රූන්ජ්-කුට්ටා ක්රමය):
\[ [B] \ආසන්න වශයෙන් 0.316 \පෙළ{ M} \]
ඉතින්, තත්පර 5 කට පසු, A හි සාන්ද්රණය \( e^{-5} \text{ M} \) පමණ වන අතර B හි සාන්ද්රණය 0.316 M පමණ වේ.
නිගමනය
ප්රතික්රියා අනුපාතය රසායන විද්යාවේ වැදගත් මාතෘකාවක් වන අතර එය ප්රතික්රියාකාරකවල සාන්ද්රණය නිෂ්පාදන වලට වෙනස් වන වේගය පිළිබිඹු කරයි. ඉහත උදාහරණ ගැටළු වලදී, සාමාන්ය ප්රතික්රියා අනුපාතය ගණනය කරන්නේ කෙසේද, ප්රතික්රියා අනුපිළිවෙල තීරණය කරන්නේ කෙසේද සහ ප්රතික්රියා අනුපාත නියතය ගණනය කරන්නේ කෙසේද යන්න අපි සාකච්ඡා කර ඇත්තෙමු. මෙම සංකල්ප තේරුම් ගැනීමෙන් රසායනාගාරයේ සහ කාර්මික ක්රියාවලීන්හි විවිධ ප්රායෝගික අවස්ථාවන්හිදී ඒවා යෙදීමට අපට ඉඩ සලසයි.
