வினை வேகத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகளைப் பற்றி விவாதிக்கும் எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகள்

வினை வீதத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகளை விவாதிக்கும் எடுத்துக்காட்டுக் கேள்விகள்

வேதிவினை என்பது அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் உருமாற்றம் ஆகும். இது ஆற்றல் மாற்றங்கள் மற்றும் ஆற்றல் மட்டங்களில் ஏற்படும் மாற்றங்களால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. நடைமுறையில், வினைவேகம் என்பது வினைபடுபொருட்கள் எவ்வளவு விரைவாக விளைபொருட்களாக மாறுகின்றன என்பதை விவரிக்கிறது. செறிவு, வெப்பநிலை, அழுத்தம் (வாயு வினைகளுக்கு), பரப்பளவு மற்றும் வினையூக்கிகளின் இருப்பு உள்ளிட்ட பல காரணிகள் வினைவேகத்தைப் பாதிக்கலாம். இந்தக் கட்டுரை, வினைவேகத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகள் தொடர்பான எடுத்துக்காட்டுக் கணக்குகளை விரிவான விளக்கங்களுடன் விவாதிக்கும்.

வினை வீதத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகள்

1. வினைபடு பொருள்களின் செறிவு
2. வெப்பநிலை
3. அழுத்தம்
4. மேற்பரப்புப் பரப்பளவு
5. வினையூக்கி

1. வினைபடு பொருள்களின் செறிவு

உதாரணக் கேள்வி 1:

கொடுக்கப்பட்ட எதிர்வினை:
A + B → AB

[A] = 0,5 M மற்றும் [B] = 0,5 M செறிவுகள் கொடுக்கப்பட்டு, ஆரம்ப வினை வீதம் rate = k[A][B] எனில், [B] 0,5 M ஆகவே இருக்கும்போது, ​​A-யின் செறிவு 1 M ஆக இருமடங்காக ஆக்கப்பட்டால் வினை வீதம் என்னவாக இருக்கும்?

கலந்துரையாடல்:

வினை வீத சூத்திரம்:
\[ \text{விகிதம்} = k[A][B] \]

ஆரம்ப விகிதம்:
\[ \text{Rate}_{\text{initial}} = k[0,5][0,5] = 0,25k \]

A-யின் செறிவு 1 M ஆகும்போது:
\[ \text{Rate}_{\text{new}} = k[1][0,5] = 0,5k \]

விலை ஒப்பீடு:
\[ \frac{\text{Rate}_{\text{new}}}{\text{Rate}_{\text{initial}}} = \frac{0,5k}{0,25k} = 2 \]

எனவே, புதிய வினை வீதம் ஆரம்ப வினை வீதத்தைப் போல் இருமடங்காகும்.

2. வெப்பநிலை

உதாரணக் கேள்வி 2:

ஒரு வேதியியலாளர், வெப்பநிலை 300 K-இலிருந்து 320 K-ஆக அதிகரிக்கும்போது, ​​ஒரு வேதிச் செயல்முறையின் வினை வீதம் 0,5 mol/L/s-இலிருந்து 2 mol/L/s-ஆக அதிகரிக்கிறது என்பதைக் குறிப்பிடுகிறார். அர்ஹீனியஸ் விதியின் அடிப்படையில், இந்த அதிகரிப்புக் காரணி என்ன?

கலந்துரையாடல்:

அர்ஹீனியஸின் விதி பின்வருமாறு கூறுகிறது:
\[ \text{விகிதம்} = Ae^{-\frac{E_a}{RT}} \]

வெப்பநிலையை அதிகரிப்பதால் அர்ஹீனியஸ் சமன்பாட்டில் அடுக்குக்குறி குறைகிறது, எனவே வினை வீதம் அதிகரிக்கிறது. இந்த நிலையில், அதிகரிப்புக் காரணி:
\[ \frac{\text{Rate}\ \text{at}\ 320\ K}{\text{Rate}\ \text{at}\ 300\ K} = \frac{2\ mol/L/s}{0,5\ mol/L/s} = 4 \]

எனவே, வினை வேக அதிகரிப்புக் காரணி 4 மடங்கு ஆகும்.

3. அழுத்தம்

உதாரணக் கேள்வி 3:

வாயு வினைகளுக்கு:
\[ \text{2NO}(g) + \text{O}_2(g) → \text{2NO}_2(g) \]
கன அளவு மாறாமல் இருக்கும்போது, ​​மொத்த அழுத்தம் 1 atm-லிருந்து 2 atm-ஆக அதிகரிக்கப்பட்டால், இது வினை வேகத்தை எவ்வாறு பாதிக்கும்?

கலந்துரையாடல்:

வாயு வினைகளில், அழுத்தம் செறிவுக்கு நேர் விகிதத்தில் இருக்கும். அழுத்தத்தை அதிகரிப்பது ஒவ்வொரு வாயுவின் செறிவையும் அதிகரித்து, வினை வீதத்தையும் அதிகரிக்கிறது. அழுத்தம் விகிதாசாரமாகப் பராமரிக்கப்படுகிறது என்று வைத்துக்கொண்டால், அழுத்தம் அதிகரிக்கும்போது வினை வீதமும் அதிகரிக்கிறது:
\[ \text{Rate}_{\text{new}} = k[2NO]^2[O_2] \]

அழுத்தம் அதிகரிக்கும்போது, ​​NO மற்றும் O2 ஆகியவற்றின் செறிவுகள் ஒவ்வொன்றும் இரட்டிப்பாகும், எனவே வினை வீதம் பின்வருமாறு அதிகரிக்கும்:
\[ \text{Rate}_{\text{new}} = k[2NO]^2[2O_2] = k(2[NO])^2 (2[O_2]) = 4k[NO]^2[O_2] \]

எனவே வினை வீதம் 4 மடங்கு அதிகரிக்கிறது.

4. மேற்பரப்புப் பரப்பளவு

உதாரணக் கேள்வி 4:

திட துத்தநாகத்தை (Zn) HCl கரைசலில் வைக்கும்போது, ​​அது துத்தநாகக் கட்டியாக இருப்பதை விட தூளாக அரைக்கப்பட்டிருந்தால் H2 வாயுவை உருவாக்கும் வினை மிகவும் வேகமாக நிகழ்கிறது. அது ஏன்?

கலந்துரையாடல்:

திடத் துகள்களின் மேற்பரப்புப் பரப்பை அதிகரிப்பது, திடமான துத்தநாக (Zn) மேற்பரப்புடன் மோதக்கூடிய புதிய வினைபடு மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிக்கிறது. துத்தநாகத்திற்கும் HCl-க்கும் இடையேயான வினை:
\[ \text{Zn}(s) + 2\text{HCl}(aq) → \text{ZnCl}_2(aq) + \text{H}_2(g) \]

துத்தநாகம் (Zn) தூள் வடிவில் இருக்கும்போது, ​​கட்டியாக உள்ள துத்தநாகத்துடன் ஒப்பிடுகையில், துத்தநாகத்திற்கும் HCl-க்கும் இடையேயான தொடு பரப்பு பெரியதாக உள்ளது. இதனால், அதிக மோதல் தளங்கள் மூலம் வினை வேகம் அதிகரிக்கிறது.

5. வினையூக்கி

உதாரணக் கேள்வி 5:

வினையூக்கியுடன் (மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு, MnO2) மற்றும் வினையூக்கி இல்லாமல் ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடின் சிதைவுக்கான வினை வேகங்களில் உள்ள வேறுபாட்டை விளக்கவும்.

\[ \text{2H}_2\text{O}_2(aq) → 2\text{H}_2\text{O}(l) + \text{O}_2(g) \]

கலந்துரையாடல்:

வினையூக்கி இல்லாமல், அதிக கிளர்வு ஆற்றல் காரணமாக ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடின் சிதைவு மெதுவாக நடைபெறுகிறது. இருப்பினும், MnO2 வினையூக்கியுடன், கிளர்வு ஆற்றல் கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகிறது. MnO2 வினையில் நிரந்தரமாக வினைபுரிவதில்லை, மாறாக குறைந்த கிளர்வு ஆற்றலுடன் ஒரு மாற்றுப் பாதையை (வினை வழிமுறையை) வழங்கி, வினையின் வேகத்தை அதிகரிக்கிறது.

வினையூக்கியுடன்:
தேவைப்படும் ஆற்றல் குறைவாக இருப்பதால், வினையின் வேகம் அதிகரிக்கிறது.
வினை இயக்கவியல் மாறுகிறது, ஆனால் விளைபொருளின் மகசூல் மாறாமல் இருக்கிறது.

வினைவேகமாற்றிகள், வினையின் வெப்ப இயக்கவியலை மாற்றாமல், பயனுள்ள மோதல் அதிர்வெண்ணை அதிகரிக்க அனுமதிக்கின்றன.

முடிவுரை

வினைபடு பொருள்களின் செறிவு, வெப்பநிலை, அழுத்தம் (குறிப்பாக வாயு வினைகளில்), திடப் பொருட்களின் மேற்பரப்புப் பரப்பு மற்றும் வினையூக்கிகளின் இருப்பு உள்ளிட்ட பல காரணிகளால் வினை வேகங்கள் பாதிக்கப்படுகின்றன. செறிவு வினை வேகத்திற்கு நேர் விகிதத்தில் உள்ளது; வெப்பநிலை வினைபடு பொருள்களின் இயக்க ஆற்றலைப் பாதிக்கிறது; அழுத்தம் வாயுச் செறிவின் மூலம் வாயு வினைகளைப் பாதிக்கிறது; மேற்பரப்புப் பரப்பு மோதல் பரப்பைப் பாதிக்கிறது; மற்றும் வினையூக்கிகள் கிளர்வு ஆற்றலைக் குறைப்பதன் மூலம் வினை வேகத்தை அதிகரிக்கின்றன. பல்வேறு தொழில்துறைப் பயன்பாடுகள் மற்றும் ஆய்வக ஆராய்ச்சிகளில் வினை வேகங்களைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கு இந்தக் காரணிகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியமாகும்.