जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, गति रासायनिक प्रक्रियाआमतौर पर बढ़ जाता है। 1879 में, डच वैज्ञानिक जे. वैंट हॉफ ने एक अनुभवजन्य नियम तैयार किया: तापमान में 10 K की वृद्धि के साथ, अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर 2-4 गुना बढ़ जाती है।
नियम का गणितीय अंकन मैं हॉफ नहीं हूं:
10 \u003d (के टी + 10) / के टी, जहां k t तापमान T पर प्रतिक्रिया की दर स्थिर है; k t+10 - तापमान T+10 पर प्रतिक्रिया दर स्थिर; 10 - वैंट हॉफ तापमान गुणांक। इसका मान 2 से 4 तक होता है। For जैव रासायनिक प्रक्रियाएं 10, 7 से 10 तक भिन्न होता है।
सभी जैविक प्रक्रियाएं एक निश्चित तापमान सीमा में आगे बढ़ती हैं: 45-50 डिग्री सेल्सियस। इष्टतम तापमान 36-40 डिग्री सेल्सियस है। गर्म रक्त वाले जानवरों के शरीर में, संबंधित बायोसिस्टम के थर्मोरेग्यूलेशन के कारण यह तापमान स्थिर बना रहता है। बायोसिस्टम का अध्ययन करते समय, तापमान गुणांक γ 2 , γ 3 , γ 5 का उपयोग किया जाता है। तुलना के लिए, उन्हें 10 पर लाया जाता है।
वान्ट हॉफ नियम के अनुसार तापमान पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता को समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है:
वी 2 /वी 1 \u003d ((टी 2-टी 1) / 10)
सक्रियण ऊर्जा।बढ़ते तापमान के साथ प्रतिक्रिया दर में उल्लेखनीय वृद्धि को केवल प्रतिक्रियाशील पदार्थों के कणों के बीच टकराव की संख्या में वृद्धि से नहीं समझाया जा सकता है, क्योंकि गैसों के गतिज सिद्धांत के अनुसार, बढ़ते तापमान के साथ टकराव की संख्या थोड़ी बढ़ जाती है। बढ़ते तापमान के साथ प्रतिक्रिया दर में वृद्धि को इस तथ्य से समझाया जाता है कि रासायनिक प्रतिक्रिया प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों के कणों के किसी भी टकराव के साथ नहीं होती है, बल्कि केवल सक्रिय कणों की एक बैठक के साथ होती है जिसमें टकराव के समय आवश्यक अतिरिक्त ऊर्जा होती है।
निष्क्रिय कणों को सक्रिय कणों में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा कहलाती है सक्रियण ऊर्जा (ईए). सक्रियण ऊर्जा - औसत मूल्य की तुलना में अतिरिक्त, प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों के टकराने पर प्रतिक्रिया में प्रवेश के लिए आवश्यक ऊर्जा। सक्रियण ऊर्जा को किलोजूल प्रति मोल (kJ/mol) में मापा जाता है। आमतौर पर E 40 से 200 kJ/mol तक होता है।
एक्ज़ोथिर्मिक और एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं का ऊर्जा आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 2.3. किसी भी रासायनिक प्रक्रिया के लिए, प्रारंभिक, मध्यवर्ती और अंतिम अवस्थाओं में अंतर करना संभव है। ऊर्जा अवरोध के शीर्ष पर, अभिकारक एक मध्यवर्ती अवस्था में होते हैं जिसे सक्रिय परिसर, या संक्रमण अवस्था कहा जाता है। सक्रिय परिसर की ऊर्जा और अभिकर्मकों की प्रारंभिक ऊर्जा के बीच का अंतर ईए है, और प्रतिक्रिया उत्पादों और प्रारंभिक सामग्री (अभिकर्मकों) की ऊर्जा के बीच का अंतर ΔН है, प्रतिक्रिया की गर्मी। सक्रियण ऊर्जा, H के विपरीत, हमेशा एक सकारात्मक मान होती है। एक ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया (चित्र। 2.3, ए) के लिए, उत्पाद अभिकारकों (ईए) की तुलना में कम ऊर्जा स्तर पर स्थित होते हैं।< ΔН).
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ईए प्रतिक्रिया दर निर्धारित करने वाला मुख्य कारक है: यदि ईए> 120 केजे/मोल (उच्च ऊर्जा बाधा, सिस्टम में कम सक्रिय कण), प्रतिक्रिया धीमी है; और इसके विपरीत, यदि E< 40 кДж/моль, реакция осуществляется с большой скоростью.
जटिल जैव-अणुओं से संबंधित प्रतिक्रियाओं के लिए, किसी को इस तथ्य को ध्यान में रखना चाहिए कि कणों की टक्कर के दौरान गठित एक सक्रिय परिसर में, अणुओं को एक निश्चित तरीके से अंतरिक्ष में उन्मुख होना चाहिए, क्योंकि केवल अणु के प्रतिक्रिया क्षेत्र में परिवर्तन होता है, जो है अपने आकार के संबंध में छोटा।
यदि दर स्थिरांक k 1 और k 2 तापमान T 1 और T 2 पर ज्ञात हैं, तो E के मान की गणना की जा सकती है।
जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में, सक्रियण ऊर्जा अकार्बनिक की तुलना में 2-3 गुना कम होती है। इसी समय, विदेशी पदार्थों, ज़ेनोबायोटिक्स से जुड़ी प्रतिक्रियाओं का ईए, पारंपरिक जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के ईए से काफी अधिक है। यह तथ्य विदेशी पदार्थों के प्रभाव से प्रणाली का प्राकृतिक जैवसंरक्षण है, अर्थात। शरीर के लिए प्राकृतिक प्रतिक्रियाएं कम ईए के साथ अनुकूल परिस्थितियों में होती हैं, और विदेशी प्रतिक्रियाओं के लिए, ईए अधिक होता है। यह एक जीन बाधा है जो जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के पाठ्यक्रम की मुख्य विशेषताओं में से एक है।
समस्या 336।
150°C पर कुछ अभिक्रिया 16 मिनट में पूरी होती है। प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक को 2.5 के बराबर लेते हुए, गणना करें कि यह प्रतिक्रिया कितनी देर तक समाप्त होगी यदि इसे किया जाता है: a) 20 पर 0 डिग्री सेल्सियस; बी) 80 डिग्री सेल्सियस पर।
समाधान:
वान्ट हॉफ नियम के अनुसार, तापमान पर वेग की निर्भरता समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है:
वी टी और के टी - टी डिग्री सेल्सियस के तापमान पर प्रतिक्रिया की दर और दर स्थिर; वी (टी + 10) और के (टी + 10) तापमान पर समान मान (टी + 10 0 सी); - प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक, जिसका मूल्य अधिकांश प्रतिक्रियाओं के लिए 2 - 4 की सीमा में होता है।
a) यह देखते हुए कि किसी दिए गए तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर उसके पाठ्यक्रम की अवधि के व्युत्क्रमानुपाती होती है, हम समस्या की स्थिति में दिए गए डेटा को एक सूत्र में प्रतिस्थापित करते हैं जो मात्रात्मक रूप से वान्ट हॉफ नियम को व्यक्त करता है, हम प्राप्त करते हैं :
बी) चूंकि यह प्रतिक्रिया तापमान में कमी के साथ आगे बढ़ती है, इसलिए किसी दिए गए तापमान पर इस प्रतिक्रिया की दर इसके पाठ्यक्रम की अवधि के सीधे आनुपातिक होती है, हम समस्या की स्थिति में दिए गए डेटा को एक सूत्र में प्रतिस्थापित करते हैं जो मात्रात्मक रूप से व्यक्त करता है वैंट हॉफ नियम, हमें मिलता है:
उत्तर: ए) 200 0 टी2 = 9.8 एस पर; बी) 80 0 टी3 = 162 एच 1 मिनट 16 सेकेंड पर।
समस्या 337.
क्या प्रतिक्रिया दर का मूल्य निरंतर बदल जाएगा: ए) एक उत्प्रेरक को दूसरे के साथ बदलने पर; ख) जब अभिकारकों की सांद्रता बदल जाती है?
समाधान:
प्रतिक्रिया दर स्थिरांक वह मान है जो अभिकारकों की प्रकृति, तापमान और उत्प्रेरक की उपस्थिति पर निर्भर करता है, और अभिकारकों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है। यह उस स्थिति में प्रतिक्रिया दर के बराबर हो सकता है जब अभिकारकों की सांद्रता एकता (1 mol/l) के बराबर हो।
a) जब एक उत्प्रेरक को दूसरे द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो दी गई रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बदल जाएगी, या बढ़ जाएगी। यदि उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है, तो रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाएगी, तदनुसार, प्रतिक्रिया दर स्थिरांक का मान भी बढ़ जाएगा। प्रतिक्रिया दर स्थिरांक के मूल्य में परिवर्तन तब भी होगा जब एक उत्प्रेरक को दूसरे द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो मूल उत्प्रेरक के सापेक्ष इस प्रतिक्रिया की दर में वृद्धि या कमी करेगा।
बी) जब अभिकारकों की सांद्रता बदल जाती है, तो प्रतिक्रिया दर के मान बदल जाएंगे, और प्रतिक्रिया दर स्थिरांक का मान नहीं बदलेगा।
समस्या 338.
क्या किसी अभिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव उसकी सक्रियता ऊर्जा पर निर्भर करता है? उत्तर का औचित्य सिद्ध कीजिए।
समाधान:
प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव केवल सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम स्थिति पर निर्भर करता है और प्रक्रिया के मध्यवर्ती चरणों पर निर्भर नहीं करता है। सक्रियण ऊर्जा वह अतिरिक्त ऊर्जा है जो पदार्थों के अणुओं में एक नए पदार्थ के निर्माण के लिए उनकी टक्कर के लिए होनी चाहिए। सक्रियण ऊर्जा को तापमान को बढ़ाकर या घटाकर, क्रमशः कम या बढ़ाकर बदला जा सकता है। उत्प्रेरक सक्रियण ऊर्जा को कम करते हैं, जबकि अवरोधक इसे कम करते हैं।
इस प्रकार, सक्रियण ऊर्जा में परिवर्तन से प्रतिक्रिया दर में परिवर्तन होता है, लेकिन प्रतिक्रिया की गर्मी में परिवर्तन नहीं होता है। किसी प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव एक स्थिर मान होता है और यह किसी दी गई प्रतिक्रिया के लिए सक्रियण ऊर्जा में परिवर्तन पर निर्भर नहीं करता है। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन से अमोनिया बनने की प्रतिक्रिया है:
यह अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी है, > 0)। अभिक्रिया करने वाले कणों के मोलों की संख्या और मोलों की संख्या में कमी के साथ अभिक्रिया आगे बढ़ती है गैसीय पदार्थ, जो सिस्टम को कम स्थिर अवस्था से अधिक स्थिर अवस्था में लाता है, एन्ट्रापी कम हो जाती है,< 0. Данная реакция в обычных условиях не протекает (она возможна только при достаточно низких температурах). В присутствии катализатора энергия активации уменьшается, и скорость реакции возрастает. Но, как до применения катализатора, так и в присутствии его тепловой эффект реакции не изменяется, реакция имеет вид:
समस्या 339.
किस प्रतिक्रिया के लिए, प्रत्यक्ष या विपरीत, सक्रियण ऊर्जा अधिक होती है यदि प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया ऊष्मा के निकलने के साथ आगे बढ़ती है?
समाधान:
प्रत्यक्ष और विपरीत प्रतिक्रियाओं की सक्रियता ऊर्जा के बीच का अंतर थर्मल प्रभाव के बराबर है: एच \u003d ई ए (पीआर।) - ई ए (गिरफ्तारी) । यह अभिक्रिया ऊष्मा के निकलने के साथ आगे बढ़ती है, अर्थात्। ऊष्माक्षेपी है,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
ई ए (उदा।)< Е а(обр.) .
उत्तर:ई ए (उदा।)< Е а(обр.) .
समस्या 340.
298 K पर आगे बढ़ने वाली प्रतिक्रिया की दर कितनी गुना बढ़ जाएगी यदि इसकी सक्रियण ऊर्जा 4 kJ/mol से कम हो जाती है?
समाधान:
आइए हम ईए द्वारा सक्रियण ऊर्जा में कमी, और सक्रियण ऊर्जा में कमी के पहले और बाद में प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक को क्रमशः k और k द्वारा निरूपित करें। अरहेनियस समीकरण का उपयोग करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:
ई ए सक्रियण ऊर्जा है, के और के" प्रतिक्रिया दर स्थिरांक हैं, टी के (298) में तापमान है।
समस्या के डेटा को अंतिम समीकरण में प्रतिस्थापित करते हुए, जूल में सक्रियण ऊर्जा व्यक्त करते हुए, हम प्रतिक्रिया दर में वृद्धि की गणना करते हैं:
उत्तर: 5 बार।
बहुमत गति रसायनिक प्रतिक्रियाबढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है। चूंकि अभिकारकों की सांद्रता व्यावहारिक रूप से तापमान से स्वतंत्र होती है, प्रतिक्रिया के गतिज समीकरण के अनुसार, प्रतिक्रिया दर पर तापमान का मुख्य प्रभाव प्रतिक्रिया दर स्थिरांक में परिवर्तन के माध्यम से होता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, टकराने वाले कणों की ऊर्जा बढ़ती है और टक्कर के दौरान रासायनिक परिवर्तन होने की संभावना बढ़ जाती है।
तापमान पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता को तापमान गुणांक के मूल्य की विशेषता हो सकती है।
सामान्य तापमान (273-373 K) पर कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर पर तापमान के प्रभाव पर प्रायोगिक डेटा, एक छोटे से तापमान रेंज में दिखाया गया है कि तापमान में 10 डिग्री की वृद्धि प्रतिक्रिया दर को 2-4 गुना (वैन) बढ़ा देती है। हॉफ नियम)।
वैन हॉफ के अनुसार दर स्थिरांक का तापमान गुणांक(वैंट हॉफ गुणांक)तापमान में वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया की दर में वृद्धि है 10डिग्री।
(4.63)
तापमान पर दर स्थिरांक कहां और हैं; प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक है।
जब तापमान तक बढ़ जाता है एनडिग्री के दसियों, दर स्थिरांक का अनुपात बराबर होगा
कहाँ पे एनपूर्णांक या भिन्नात्मक संख्या हो सकती है।
वैंट हॉफ का नियम एक अनुमानित नियम है। यह एक संकीर्ण तापमान सीमा में लागू होता है, क्योंकि तापमान के साथ तापमान गुणांक बदलता है।
तापमान पर स्थिर प्रतिक्रिया दर की अधिक सटीक निर्भरता अर्ध-अनुभवजन्य अरहेनियस समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है
जहां ए एक पूर्व-घातीय कारक है जो तापमान पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन केवल प्रतिक्रिया के प्रकार से निर्धारित होता है; इ -एक रासायनिक प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा। सक्रियण ऊर्जा को एक निश्चित दहलीज ऊर्जा के रूप में दर्शाया जा सकता है जो प्रतिक्रिया पथ पर ऊर्जा अवरोध की ऊंचाई की विशेषता है। सक्रियण ऊर्जा भी तापमान पर निर्भर नहीं करती है।
यह निर्भरता पर सेट है देर से XIXमें। प्राथमिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए डच वैज्ञानिक अरहेनियस।
प्रत्यक्ष सक्रियण ऊर्जा ( इ 1) और रिवर्स ( इ 2) प्रतिक्रिया प्रतिक्रिया डी के थर्मल प्रभाव से संबंधित है एचअनुपात (चित्र 1 देखें):
इ 1 – इ 2=डी एन।
यदि प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक और डी . है एच> 0, तब इ 1 > ई 2 और अग्र अभिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा विलोम से अधिक होती है। यदि अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी है, तो इ 1 < Е 2 .
अरहेनियस समीकरण (101) को विभेदक रूप में लिखा जा सकता है:
यह समीकरण से निम्नानुसार है कि सक्रियण ऊर्जा ई जितनी अधिक होगी, तापमान के साथ प्रतिक्रिया दर उतनी ही तेज होगी।
चर को अलग करना कतथा टीऔर विचार इस्थिर मान, समीकरण (4.66) को समाकलित करने पर हमें प्राप्त होता है:
चावल। 5. ग्राफ ln क–1/टी.
, (4.67)
जहां ए एक पूर्व-घातीय कारक है जिसमें दर स्थिरांक का आयाम होता है। यदि यह समीकरण मान्य है, तो निर्देशांक में ग्राफ़ पर, प्रायोगिक बिंदु एब्सिस्सा अक्ष के कोण पर एक सीधी रेखा पर स्थित होते हैं और ढलान () के बराबर होता है, जिससे सक्रियण ऊर्जा की गणना करना संभव हो जाता है। समीकरण के अनुसार तापमान पर स्थिर दर की निर्भरता से रासायनिक प्रतिक्रिया।
एक रासायनिक प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा की गणना समीकरण का उपयोग करके दो अलग-अलग तापमानों पर दर स्थिरांक के मूल्यों से की जा सकती है
. (4.68)
अरहेनियस समीकरण की सैद्धांतिक व्युत्पत्ति प्राथमिक प्रतिक्रियाओं के लिए की जाती है। लेकिन अनुभव से पता चलता है कि अधिकांश जटिल प्रतिक्रियाएं भी इस समीकरण का पालन करती हैं। हालांकि, जटिल प्रतिक्रियाओं के लिए, सक्रियण ऊर्जा और अरहेनियस समीकरण में पूर्व-घातीय कारक का एक निश्चित भौतिक अर्थ नहीं होता है।
अरहेनियस समीकरण (4.67) एक संकीर्ण तापमान सीमा में प्रतिक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला का संतोषजनक विवरण देना संभव बनाता है।
तापमान पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता का वर्णन करने के लिए, संशोधित अरहेनियस समीकरण का भी उपयोग किया जाता है
,
(4.69)
जिसमें पहले से ही तीन पैरामीटर शामिल हैं : लेकिन, इतथा एन.
समाधान में होने वाली प्रतिक्रियाओं के लिए समीकरण (4.69) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। कुछ प्रतिक्रियाओं के लिए, तापमान पर स्थिर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता ऊपर दी गई निर्भरता से भिन्न होती है। उदाहरण के लिए, तीसरे क्रम की प्रतिक्रियाओं में, बढ़ते तापमान के साथ स्थिर दर घट जाती है। श्रृंखला एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं में, एक निश्चित सीमा (थर्मल विस्फोट) से ऊपर के तापमान पर प्रतिक्रिया दर निरंतर तेजी से बढ़ जाती है।
4.5.1. समस्या समाधान के उदाहरण
उदाहरण 1बढ़ते तापमान के साथ कुछ प्रतिक्रिया की दर स्थिर इस प्रकार बदल गई: टी 1 = 20 डिग्री सेल्सियस;
क 1 \u003d 2.76 10 -4 मिनट। -एक ; टी 2 \u003d 50 0 ; क 2 = 137.4 10 -4 मिनट। -1 रासायनिक प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक का तापमान गुणांक निर्धारित करें।
समाधान।वैंट हॉफ नियम से संबंध से स्थिर दर के तापमान गुणांक की गणना करना संभव हो जाता है
जी एन= = 2 4, जहाँ एन = = =3;
जी 3 \u003d \u003d 49.78 ग्राम \u003d 3.68
उदाहरण 2वान्ट हॉफ नियम का उपयोग करते हुए, गणना करें कि किस तापमान पर प्रतिक्रिया 15 मिनट में समाप्त हो जाएगी, यदि यह 20 0 सी के तापमान पर 120 मिनट लेती है। प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक 3 है।
समाधान।जाहिर है, प्रतिक्रिया समय जितना कम होगा ( टी), प्रतिक्रिया की दर स्थिर जितनी अधिक होगी:
3एन = 8, एनएलएन3 = एलएन8, एन == .
वह तापमान जिस पर प्रतिक्रिया 15 मिनट में समाप्त हो जाएगी:
20 + 1.9 × 10 \u003d 39 0 सी।
उदाहरण 3 282.4 K के तापमान पर क्षार घोल के साथ एसिटिक-एथिल एस्टर के सैपोनिफिकेशन की प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक 2.37 l 2 / mol 2 मिनट के बराबर है। , और 287.40 K के तापमान पर यह 3.2 l 2 / mol 2 मिनट के बराबर है। वह तापमान ज्ञात कीजिए जिस पर इस प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक 4 है?
समाधान।
1. दो तापमानों पर दर स्थिरांक के मूल्यों को जानने के बाद, हम प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा पा सकते हैं:
= 
= 40.8 kJ/mol.
2. अरहेनियस समीकरण से सक्रियण ऊर्जा के मूल्य को जानना
,
आत्म-नियंत्रण के लिए प्रश्न और कार्य।
1. किस मात्रा को "अरहेनियस" पैरामीटर कहा जाता है?
2. रासायनिक प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा की गणना के लिए आवश्यक न्यूनतम प्रयोगात्मक डेटा क्या है?
3. दिखाएँ कि दर स्थिरांक का तापमान गुणांक तापमान पर निर्भर करता है।
4. क्या अरहेनियस समीकरण से विचलन हैं? इस मामले में तापमान पर स्थिर दर की निर्भरता का वर्णन कैसे किया जा सकता है?
जटिल प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स
प्रतिक्रियाएं, एक नियम के रूप में, प्रतिक्रिया उत्पादों में उनके प्रत्यक्ष संक्रमण के साथ सभी प्रारंभिक कणों की सीधी बातचीत के माध्यम से आगे नहीं बढ़ती हैं, लेकिन कई प्रारंभिक चरणों से मिलकर बनती हैं। यह मुख्य रूप से उन प्रतिक्रियाओं पर लागू होता है जिनमें, उनके स्टोइकोमेट्रिक समीकरण के अनुसार, तीन से अधिक कण भाग लेते हैं। हालांकि, दो या एक कण की प्रतिक्रियाएं भी अक्सर एक साधारण द्वि- या मोनोमोलेक्यूलर तंत्र द्वारा आगे नहीं बढ़ती हैं, बल्कि एक अधिक जटिल पथ से, यानी कई प्रारंभिक चरणों के माध्यम से आगे बढ़ती हैं।
प्रतिक्रियाओं को जटिल कहा जाता है यदि प्रारंभिक सामग्री की खपत और प्रतिक्रिया उत्पादों का निर्माण प्रारंभिक चरणों की एक श्रृंखला के माध्यम से होता है जो एक साथ या क्रमिक रूप से हो सकता है। इसी समय, कुछ चरण उन पदार्थों की भागीदारी के साथ होते हैं जो न तो प्रारंभिक पदार्थ हैं और न ही प्रतिक्रिया उत्पाद (मध्यवर्ती पदार्थ)।
एक जटिल प्रतिक्रिया के उदाहरण के रूप में, हम डाइक्लोरोइथेन के गठन के साथ एथिलीन के क्लोरीनीकरण की प्रतिक्रिया पर विचार कर सकते हैं। सीधी बातचीत को चार-सदस्यीय सक्रिय परिसर से गुजरना चाहिए, जो एक उच्च ऊर्जा अवरोध पर काबू पाने से जुड़ा है। ऐसी प्रक्रिया की गति कम होती है। यदि सिस्टम में परमाणु किसी न किसी तरह से बनते हैं (उदाहरण के लिए, प्रकाश की क्रिया के तहत), तो प्रक्रिया एक श्रृंखला तंत्र के अनुसार आगे बढ़ सकती है। परमाणु आसानी से दोहरे बंधन में जुड़कर एक मुक्त मूलक बनाता है - . यह मुक्त मूलक एक अणु से एक परमाणु को आसानी से अलग करके बना सकता है अंतिम उत्पाद- , जिसके परिणामस्वरूप एक मुक्त परमाणु पुन: उत्पन्न होता है।
इन दो चरणों के परिणामस्वरूप, एक अणु और एक अणु एक उत्पाद अणु में परिवर्तित हो जाते हैं - और पुनर्जीवित परमाणु अगले एथिलीन अणु के साथ बातचीत करता है। दोनों चरणों में कम सक्रियण ऊर्जा होती है, और इस तरह एक तेज प्रतिक्रिया प्रदान करता है। मुक्त परमाणुओं और मुक्त कणों के पुनर्संयोजन की संभावना को ध्यान में रखते हुए, प्रक्रिया की पूरी योजना इस प्रकार लिखी जा सकती है:
सभी प्रकार के साथ, जटिल प्रतिक्रियाओं को कई प्रकार की जटिल प्रतिक्रियाओं के संयोजन में कम किया जा सकता है, अर्थात् समानांतर, अनुक्रमिक और श्रृंखला-समानांतर प्रतिक्रियाएं।
दो चरणों को कहा जाता है क्रमिकयदि एक चरण में बनने वाला कण दूसरे चरण में प्रारंभिक कण है। उदाहरण के लिए, उपरोक्त योजना में, पहले और दूसरे चरण अनुक्रमिक हैं:
.
दो चरणों को कहा जाता है समानांतर, यदि एक ही कण दोनों में प्रारंभिक के रूप में भाग लेते हैं। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया योजना में, चौथा और पाँचवाँ चरण समानांतर हैं:
दो चरणों को कहा जाता है श्रृंखला समानांतर, यदि वे एक के संबंध में समानांतर हैं और इन चरणों में भाग लेने वाले कणों के दूसरे के संबंध में अनुक्रमिक हैं।
श्रृंखला-समानांतर चरणों का एक उदाहरण इस प्रतिक्रिया योजना के दूसरे और चौथे चरण हैं।
प्रति विशेषताएँतथ्य यह है कि प्रतिक्रिया एक जटिल तंत्र के अनुसार आगे बढ़ती है, इसमें निम्नलिखित संकेत शामिल हैं:
प्रतिक्रिया क्रम और स्टोइकोमेट्रिक गुणांक का बेमेल;
तापमान, प्रारंभिक सांद्रता और अन्य स्थितियों के आधार पर उत्पादों की संरचना बदलना;
प्रतिक्रिया मिश्रण में थोड़ी मात्रा में पदार्थों को जोड़ने पर प्रक्रिया का त्वरण या मंदी;
प्रतिक्रिया दर, आदि पर पोत की सामग्री और आयामों का प्रभाव।
जटिल प्रतिक्रियाओं के गतिज विश्लेषण में, स्वतंत्रता के सिद्धांत को लागू किया जाता है: "यदि सिस्टम में एक साथ कई सरल प्रतिक्रियाएं होती हैं, तो रासायनिक कैनेटीक्स का मूल अभिधारणा उनमें से प्रत्येक पर लागू होता है, जैसे कि यह प्रतिक्रिया केवल एक ही थी।" इस सिद्धांत को निम्नानुसार भी तैयार किया जा सकता है: "प्राथमिक प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक का मान इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि किसी दिए गए सिस्टम में अन्य प्राथमिक प्रतिक्रियाएं एक साथ आगे बढ़ती हैं या नहीं।"
स्वतंत्रता का सिद्धांत एक जटिल तंत्र के अनुसार होने वाली अधिकांश प्रतिक्रियाओं के लिए मान्य है, लेकिन सार्वभौमिक नहीं है, क्योंकि ऐसी प्रतिक्रियाएं होती हैं जिनमें एक सरल प्रतिक्रियाएंदूसरों के पाठ्यक्रम को प्रभावित करते हैं (उदाहरण के लिए, युग्मित प्रतिक्रियाएं।)
जटिल रासायनिक प्रतिक्रियाओं के अध्ययन में महत्वपूर्ण सिद्धांत है सूक्ष्म प्रतिवर्तीताया विस्तृत संतुलन:
यदि एक जटिल प्रक्रिया में एक रासायनिक संतुलन स्थापित किया जाता है, तो प्रत्येक प्रारंभिक अवस्था के लिए आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर समान होनी चाहिए।
एक जटिल प्रतिक्रिया होने का सबसे आम मामला तब होता है जब प्रतिक्रिया कई सरल चरणों के माध्यम से विभिन्न दरों पर आगे बढ़ती है। दरों में अंतर इस तथ्य की ओर जाता है कि प्रतिक्रिया उत्पाद प्राप्त करने के कैनेटीक्स को केवल एक प्रतिक्रिया के नियमों द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, समानांतर प्रतिक्रियाओं के लिए, पूरी प्रक्रिया की दर सबसे तेज़ चरण की दर से निर्धारित होती है, और अनुक्रमिक प्रतिक्रियाओं के लिए, सबसे धीमी गति से निर्धारित होती है। इसलिए, स्थिरांक में महत्वपूर्ण अंतर के साथ समानांतर प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स का विश्लेषण करते समय, धीमी अवस्था की दर की उपेक्षा की जा सकती है, और अनुक्रमिक प्रतिक्रियाओं का विश्लेषण करते समय, तेज प्रतिक्रिया की दर निर्धारित करना आवश्यक नहीं है।
अनुक्रमिक अभिक्रियाओं में सबसे धीमी अभिक्रिया कहलाती है सीमित करना सीमित चरण में सबसे छोटी दर स्थिर होती है।
यदि किसी जटिल प्रतिक्रिया के अलग-अलग चरणों के दर स्थिरांक के मान करीब हैं, तो यह आवश्यक है पूरा विश्लेषणसंपूर्ण गतिज योजना।
कई मामलों में दर-निर्धारण चरण की अवधारणा की शुरूआत ऐसी प्रणालियों पर विचार करने के गणितीय पक्ष को सरल बनाती है और इस तथ्य की व्याख्या करती है कि कभी-कभी जटिल, बहु-चरण प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स को सरल समीकरणों द्वारा अच्छी तरह से वर्णित किया जाता है, उदाहरण के लिए, पहले गण।
गुणात्मक विचारों से, यह स्पष्ट है कि बढ़ते तापमान के साथ प्रतिक्रियाओं की दर बढ़नी चाहिए, क्योंकि इस मामले में, टकराने वाले कणों की ऊर्जा बढ़ जाती है और टक्कर के दौरान रासायनिक परिवर्तन होने की संभावना बढ़ जाती है। रासायनिक गतिकी में तापमान प्रभावों के मात्रात्मक विवरण के लिए, दो बुनियादी संबंधों का उपयोग किया जाता है - वान्ट हॉफ नियम और अरहेनियस समीकरण।
वैंट हॉफ का नियमइस तथ्य में निहित है कि जब 10 डिग्री सेल्सियस गर्म किया जाता है, तो अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर 2-4 गुना बढ़ जाती है। गणितीय रूप से, इसका मतलब है कि प्रतिक्रिया दर एक शक्ति-कानून तरीके से तापमान पर निर्भर करती है:
, (4.1)
गति का तापमान गुणांक कहाँ है (= 24)। वैंट हॉफ का नियम बहुत कठोर है और केवल बहुत सीमित तापमान सीमा में ही लागू होता है।
बहुत अधिक सटीक है अरहेनियस समीकरणदर स्थिरांक की तापमान निर्भरता का वर्णन करना:
, (4.2)
कहाँ पे आर- सार्वभौमिक गैस स्थिरांक; ए- पूर्व-घातीय कारक, जो तापमान पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन केवल प्रतिक्रिया के प्रकार से निर्धारित होता है; ई ए - सक्रियण ऊर्जा, जिसे कुछ दहलीज ऊर्जा के रूप में वर्णित किया जा सकता है: मोटे तौर पर बोलना, यदि टकराने वाले कणों की ऊर्जा से कम है ई ए, तो ऊर्जा से अधिक होने पर टक्कर के दौरान प्रतिक्रिया नहीं होगी ई ए, प्रतिक्रिया होगी। सक्रियण ऊर्जा तापमान पर निर्भर नहीं करती है।
रेखांकन निर्भरता क(टी) निम्नलिखित नुसार:
कम तापमान पर, रासायनिक प्रतिक्रियाएं लगभग नहीं होती हैं: क(टी) 0. बहुत अधिक तापमान पर, दर स्थिरांक सीमा मान की ओर प्रवृत्त होता है: क(टी)ए. यह इस तथ्य से मेल खाता है कि सभी अणु रासायनिक रूप से सक्रिय होते हैं और प्रत्येक टक्कर एक प्रतिक्रिया की ओर ले जाती है।
सक्रियण ऊर्जा को दो तापमानों पर स्थिर दर को मापकर निर्धारित किया जा सकता है। समीकरण (4.2) का तात्पर्य है:
. (4.3)
अधिक सटीक रूप से, सक्रियण ऊर्जा कई तापमानों पर स्थिर दर के मूल्यों से निर्धारित होती है। ऐसा करने के लिए, अरहेनियस समीकरण (4.2) को लघुगणकीय रूप में लिखा जाता है
और प्रयोगात्मक डेटा को निर्देशांक ln . में लिखें क - 1/टी. परिणामी सीधी रेखा की ढलान की स्पर्शरेखा है - ई ए / आर.
कुछ प्रतिक्रियाओं के लिए, पूर्व-घातांक कारक केवल तापमान पर थोड़ा निर्भर करता है। इस मामले में, तथाकथित प्रयोगात्मक सक्रियण ऊर्जा:
. (4.4)
यदि पूर्व-घातांक कारक स्थिर है, तो प्रायोगिक सक्रियण ऊर्जा अरहेनियस सक्रियण ऊर्जा के बराबर है: इऑप = ई ए.
उदाहरण 4-1। अरहेनियस समीकरण का उपयोग करते हुए, अनुमान लगाएं कि वैन हॉफ नियम किस तापमान और सक्रियण ऊर्जा पर मान्य है।
समाधान। आइए हम वैंट हॉफ नियम (4.1) को दर स्थिरांक की शक्ति-कानून निर्भरता के रूप में प्रस्तुत करते हैं:
,
कहाँ पे बी - लगातार. आइए हम इस व्यंजक की तुलना ~ . मान लेते हुए अरहेनियस समीकरण (4.2) से करें इ = 2.718:
.
आइए इस अनुमानित समानता के दोनों भागों का प्राकृतिक लघुगणक लें:
.
तापमान के संबंध में प्राप्त संबंध को अलग करते हुए, हम सक्रियण ऊर्जा और तापमान के बीच वांछित संबंध पाते हैं:
यदि सक्रियण ऊर्जा और तापमान इस संबंध को लगभग संतुष्ट करते हैं, तो वान्ट हॉफ नियम का उपयोग प्रतिक्रिया दर पर तापमान के प्रभाव का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है।
उदाहरण 4-2। 70°C पर प्रथम कोटि की अभिक्रिया 60 मिनट में 40% पूर्ण होती है। यदि सक्रियण ऊर्जा 60 kJ/mol है, तो 120 मिनट में प्रतिक्रिया 80% किस तापमान पर पूर्ण होगी?
समाधान। पहले क्रम की प्रतिक्रिया के लिए, दर स्थिरांक को रूपांतरण की डिग्री के रूप में निम्नानुसार व्यक्त किया जाता है:
,
जहां एक = एक्स/एक- परिवर्तन की डिग्री। हम इस समीकरण को दो तापमानों पर लिखते हैं, अरहेनियस समीकरण को ध्यान में रखते हुए:
कहाँ पे ई ए= 60 केजे/मोल, टी 1 = 343 के, टी 1 = 60 मिनट, 1 = 0.4, टी 2 = 120 मिनट, 2 = 0.8। एक समीकरण को दूसरे से विभाजित करें और लघुगणक लें:
उपरोक्त मात्राओं को इस व्यंजक में प्रतिस्थापित करने पर, हम पाते हैं टी 2 \u003d 333 के \u003d 60 ओ सी।
उदाहरण 4-3। -1.1 o C के तापमान से +2.2 o C के तापमान पर जाने पर मछली की मांसपेशियों के जीवाणु हाइड्रोलिसिस की दर दोगुनी हो जाती है। इस प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा का अनुमान लगाएं।
समाधान। हाइड्रोलिसिस की दर में 2 गुना वृद्धि दर स्थिरांक में वृद्धि के कारण है: क 2 = 2कएक । दो तापमानों पर दर स्थिरांक के संबंध में सक्रियण ऊर्जा को समीकरण (4.3) से के साथ निर्धारित किया जा सकता है टी 1 = टी 1 + 273.15 = 272.05K टी 2 = टी 2 + 273.15 = 275.35K:
130800 जे/मोल = 130.8 केजे/मोल।
4-1. वान्ट हॉफ नियम का उपयोग करते हुए, गणना करें कि 15 मिनट के बाद प्रतिक्रिया किस तापमान पर समाप्त होगी, यदि 20 डिग्री सेल्सियस पर 2 घंटे लगते हैं। दर का तापमान गुणांक 3 है। (उत्तर)
4-2. किसी पदार्थ का 323 K पर आधा जीवन 100 मिनट है, और 353 K पर यह 15 मिनट है। गति का तापमान गुणांक निर्धारित करें।(उत्तर)
4-3. 300 K पर तापमान में 10 0 a) की वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया दर 3 गुना बढ़ने के लिए सक्रियण ऊर्जा क्या होनी चाहिए; b) 1000 K पर? (उत्तर)
4-4. पहले क्रम की प्रतिक्रिया में 25 kcal/mol की सक्रियता ऊर्जा और 5 का पूर्व-घातांक कारक होता है। 10 13 सेकंड -1। इस प्रतिक्रिया के लिए आधा जीवन किस तापमान पर होगा: ए) 1 मिनट; बी) 30 दिन? (उत्तर)
4-5. दोनों में से किस स्थिति में प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक में वृद्धि होती है अधिकसमय: जब 0 o C से 10 o C तक गर्म किया जाता है या 10 o C से 20 o C तक गर्म किया जाता है? अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके अपने उत्तर की पुष्टि करें। (उत्तर)
4-6. किसी प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा दूसरी प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा से 1.5 गुना अधिक होती है। से गरम होने पर टी 1 से टी 2 दूसरी प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक में वृद्धि हुई एकएक बार। से गर्म करने पर पहली प्रतिक्रिया की दर स्थिर कितनी बार बढ़ गई टी 1 से टी 2? (उत्तर)
4-7. एक जटिल प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक को प्राथमिक चरणों के दर स्थिरांक के रूप में निम्नानुसार व्यक्त किया जाता है:
एक जटिल प्रतिक्रिया के सक्रियण ऊर्जा और पूर्व-घातीय कारक को प्रारंभिक चरणों से संबंधित मात्राओं के रूप में व्यक्त करें। (उत्तर)
4-8. पर अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया 125 o C पर 20 मिनट के लिए पहला आदेश, प्रारंभिक सामग्री के रूपांतरण की डिग्री 60% थी, और 145 o C पर रूपांतरण की समान डिग्री 5.5 मिनट में हासिल की गई थी। इस प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक और सक्रियण ऊर्जा का पता लगाएं।(उत्तर)
4-9. 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पहले क्रम की प्रतिक्रिया 30 मिनट में 30% तक पूरी हो जाती है। यदि सक्रियण ऊर्जा 30 kJ/mol है, तो किस तापमान पर अभिक्रिया 40 मिनट में 60% पूर्ण होगी? (उत्तर)
4-10. 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पहले क्रम की प्रतिक्रिया 15 मिनट में 70% तक पूरी हो जाती है। यदि सक्रियण ऊर्जा 50 kJ/mol है, तो किस तापमान पर अभिक्रिया 15 मिनट में 50% पूर्ण होगी? (उत्तर)
4-11. प्रथम कोटि की अभिक्रिया का वेग स्थिरांक 4.02 है। 10 -4 एस -1 393 के और 1.98 पर। 10 -3 s -1 413 K पर। इस प्रतिक्रिया के लिए पूर्व-घातीय कारक की गणना करें। (उत्तर)
4-12. प्रतिक्रिया H 2 + I 2 2HI के लिए, 683 K के तापमान पर स्थिर दर 0.0659 l / (mol। मिनट) है, और 716 K - 0.375 l / (mol। मिनट) के तापमान पर। इस प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा और 700 K के तापमान पर स्थिर दर ज्ञात कीजिए। (उत्तर)
4-13. प्रतिक्रिया 2N 2 O 2N 2 + O 2 के लिए, 986 K के तापमान पर स्थिर दर 6.72 l / (mol। min) है, और 1165 K - 977.0 l / (mol। min) के तापमान पर। इस प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा और 1053.0 K के तापमान पर स्थिर दर का पता लगाएं। (उत्तर)
4-14. एच + युक्त आयनकारी सॉल्वैंट्स में ट्राइक्लोरोएसेटेट आयन समीकरण के अनुसार विघटित होता है
एच + + सीसीएल 3 सीओओ - सीओ 2 + सीएचसीएल 3
दर-निर्धारण कदम ट्राइक्लोरोएसेटेट आयन में सीसी बांड का मोनोमोलेक्यूलर क्लेवाज है। प्रतिक्रिया पहले क्रम में आगे बढ़ती है, और दर स्थिरांक के निम्नलिखित मान होते हैं: क= 3.11। 10 -4 एस -1 90 ओ सी पर, क= 7.62। 10 -5 s -1 80 o C. परिकलित करें a) सक्रियण ऊर्जा, b) दर स्थिर 60 o C. (उत्तर)
4-15. प्रतिक्रिया के लिए CH 3 COOC 2 H 5 + NaOH * CH 3 COONa + C 2 H 5 OH, 282.6 K के तापमान पर स्थिर दर 2.307 l / (mol। min) है, और 318.1 K - 21.65 के तापमान पर एल / (मोल। मिनट)। इस प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा और 343 K के तापमान पर स्थिर दर का पता लगाएं। (उत्तर)
4-16. प्रतिक्रिया के लिए सी 12 एच 22 ओ 11 + एच 2 ओ सी 6 एच 12 ओ 6 + सी 6 एच 12 ओ 6, 298.2 के तापमान पर स्थिर दर 0.765 एल / (मोल। मिनट) है, और के तापमान पर 328.2 के - 35.5 एल/(मोल मिनट)। इस प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा और 313.2 K के तापमान पर स्थिर दर का पता लगाएं। (उत्तर)
4-17. पदार्थ दो समानांतर पथों में दर स्थिरांक के साथ विघटित होता है क 1 और क 2. इन दो अभिक्रियाओं की सक्रियता ऊर्जाओं में क्या अंतर है, यदि 10 o C . पर क 1 /क 2 = 10, और 40 o C . पर क 1 /क 2 = 0.1? (उत्तर)
4-18। एक ही क्रम की दो प्रतिक्रियाओं में, सक्रियण ऊर्जाओं में अंतर है इ 2 - इ 1 = 40 केजे/मोल। 293 K के तापमान पर, दर स्थिरांक का अनुपात है क 1 /क 2 \u003d 2. किस तापमान पर दर स्थिरांक समान हो जाएंगे? (उत्तर)
4-19. एसीटोन डाइकारबॉक्सिलिक अम्ल का जलीय विलयन में अपघटन प्रथम कोटि की अभिक्रिया है। इस प्रतिक्रिया के दर स्थिरांक को विभिन्न तापमानों पर मापा गया:
सक्रियण ऊर्जा और पूर्व-घातीय कारक की गणना करें। 25°C पर अर्ध-आयु क्या है?
काम # 1. मुक्त ऑक्सीजन के साथ बातचीत से अत्यधिक विषैले नाइट्रोजन डाइऑक्साइड का निर्माण होता है //, हालांकि यह प्रतिक्रिया शारीरिक परिस्थितियों में धीरे-धीरे आगे बढ़ती है और कम सांद्रता में विषाक्त कोशिका क्षति में महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाती है, लेकिन, हालांकि, रोगजनक प्रभाव तेजी से बढ़ता है इसका हाइपरप्रोडक्शन। निर्धारित करें कि नाइट्रिक ऑक्साइड (II) की ऑक्सीजन के साथ बातचीत की दर कितनी बार बढ़ जाती है जब प्रारंभिक गैसों के मिश्रण में दबाव दोगुना हो जाता है, यदि प्रतिक्रिया दर 
समीकरण द्वारा वर्णित है 
?
समाधान.
1. दाब को दुगुना करना सान्द्रता को दुगना करने के बराबर है ( साथ) तथा । इसलिए, सामूहिक कार्रवाई के कानून के अनुसार, इसी के अनुरूप बातचीत की दरें, भाव: 
तथा
उत्तर. प्रतिक्रिया दर 8 गुना बढ़ जाएगी।
काम # 2. यह माना जाता है कि 25 पीपीएम से ऊपर की हवा में क्लोरीन (एक तीखी गंध वाली हरी गैस) की सांद्रता जीवन और स्वास्थ्य के लिए खतरनाक है, लेकिन इस बात के प्रमाण हैं कि यदि रोगी इस गैस से तीव्र गंभीर विषाक्तता से उबर गया है, तब कोई अवशिष्ट प्रभाव नहीं देखा जाता है। निर्धारित करें कि प्रतिक्रिया दर कैसे बदलेगी: गैस चरण में आगे बढ़ना, यदि 3 के कारक से वृद्धि हुई है: एकाग्रता, एकाग्रता, 3) दबाव //?
समाधान.
1. यदि हम सांद्रता को क्रमशः और के माध्यम से निरूपित करते हैं, तो प्रतिक्रिया दर के लिए अभिव्यक्ति रूप लेगी:
2. सान्द्रता को 3 के गुणनखंड से बढ़ाने के बाद, वे के लिए और के लिए बराबर होंगे। इसलिए, प्रतिक्रिया दर के लिए अभिव्यक्ति रूप लेगी: 1) 
2)
3. दबाव में वृद्धि से गैसीय अभिकारकों की सांद्रता उतनी ही बढ़ जाती है, इसलिए
4. प्रारंभिक के संबंध में प्रतिक्रिया दर में वृद्धि क्रमशः अनुपात द्वारा निर्धारित की जाती है: 1) 
, 2) 
, 3) 
.
उत्तर. प्रतिक्रिया दर में वृद्धि होगी: 1) , 2) , 3) बार।
कार्य #3. यदि अभिक्रिया का तापमान गुणांक 2.5 है तो तापमान में परिवर्तन के साथ आरंभिक पदार्थों की अंतःक्रिया की दर कैसे बदल जाती है?
समाधान.
1. तापमान गुणांक दिखाता है कि प्रत्येक के लिए तापमान में परिवर्तन के साथ प्रतिक्रिया दर कैसे बदलती है (वैंट हॉफ नियम):।
2. यदि तापमान परिवर्तन है: , तो इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि, हम प्राप्त करते हैं: 
. अत, ।
3. प्रतिलोगोरिथम की तालिका के अनुसार, हम पाते हैं: .
उत्तर. तापमान में बदलाव (यानी वृद्धि के साथ) के साथ, गति 67.7 गुना बढ़ जाएगी।
टास्क #4. प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक की गणना करें, यह जानते हुए कि जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, दर 128 के कारक से बढ़ जाती है।
समाधान.
1. तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता अंगूठे के वान्ट हॉफ नियम द्वारा व्यक्त की जाती है:
. के लिए समीकरण को हल करने पर, हम पाते हैं: , । इसलिए, =2
उत्तर. =2.
टास्क नंबर 5. प्रतिक्रियाओं में से एक के लिए, दो दर स्थिरांक निर्धारित किए गए थे: 0.00670 पर और 0.06857 पर। उसी प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक निर्धारित करें।
समाधान.
1. प्रतिक्रिया दर स्थिरांक के दो मूल्यों के आधार पर, अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके, हम प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा निर्धारित करते हैं: 
. इस मामले के लिए: यहाँ से: 
जे / मोल।
2. पर स्थिरांक पर दर स्थिरांक और गणना में अरहेनियस समीकरण का उपयोग करके प्रतिक्रिया दर स्थिरांक की गणना करें: 
. इस मामले के लिए: और दिया गया है कि: 
, हम पाते हैं: । फलस्वरूप,
उत्तर.
लगातार गणना रासायनिक संतुलनऔर ले चेटेलियर सिद्धांत के अनुसार संतुलन बदलाव की दिशा का निर्धारण .
टास्क नंबर 6.कार्बन डाइऑक्साइड // कार्बन मोनोऑक्साइड के विपरीत // एक जीवित जीव के शारीरिक कार्यों और शारीरिक अखंडता का उल्लंघन नहीं करता है, और उनका घुटन प्रभाव केवल उच्च एकाग्रता और कमी में उपस्थिति के कारण होता है प्रतिशतआप जिस हवा में सांस लेते हैं उसमें ऑक्सीजन। के बराबर क्या है प्रतिक्रिया संतुलन स्थिरांक / /: 
के रूप में व्यक्त तापमान पर: a) अभिकारकों का आंशिक दबाव; बी) उनकी दाढ़ सांद्रता, यह जानते हुए कि संतुलन मिश्रण की संरचना मात्रा अंशों में व्यक्त की जाती है: और, और सिस्टम में कुल दबाव पा है?
समाधान.
1. आंशिक दबावगैस, मिश्रण में गैस के आयतन अंश के कुल दबाव गुणा के बराबर है, इसलिए:
2. इन मानों को संतुलन स्थिरांक के व्यंजक में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं:
3. आदर्श गैसों के लिए मेंडेलीफ क्लैपेरॉन समीकरण के आधार पर और के बीच संबंध स्थापित किया जाता है और समानता द्वारा व्यक्त किया जाता है: गैसीय प्रतिक्रिया उत्पादों और गैसीय प्रारंभिक पदार्थों के मोलों की संख्या के बीच अंतर कहां है। इस प्रतिक्रिया के लिए: फिर: 
.
उत्तर. पा. .
टास्क नंबर 7.निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं में संतुलन किस दिशा में स्थानांतरित होगा:
3. 
;
ए) तापमान में वृद्धि के साथ, बी) दबाव में कमी के साथ, सी) हाइड्रोजन की एकाग्रता में वृद्धि के साथ?
समाधान.
1. प्रणाली में रासायनिक संतुलन बाहरी मापदंडों (आदि) की स्थिरता के साथ स्थापित होता है। यदि ये पैरामीटर बदलते हैं, तो सिस्टम संतुलन की स्थिति छोड़ देता है और प्रत्यक्ष (दाईं ओर) या विपरीत प्रतिक्रिया (बाईं ओर) प्रबल होने लगती है। प्रभाव कई कारकसंतुलन के परिवर्तन पर ले चेटेलियर के सिद्धांत में परिलक्षित होता है।
2. रासायनिक संतुलन को प्रभावित करने वाले सभी 3 कारकों की उपरोक्त प्रतिक्रियाओं पर प्रभाव पर विचार करें।
a) तापमान में वृद्धि के साथ, संतुलन एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाता है, अर्थात। गर्मी के अवशोषण के साथ होने वाली प्रतिक्रिया। पहली और तीसरी प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक // हैं, इसलिए, तापमान में वृद्धि के साथ, संतुलन रिवर्स प्रतिक्रिया की ओर स्थानांतरित हो जाएगा, और दूसरी प्रतिक्रिया में // - प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की ओर।
बी) जब दबाव कम हो जाता है, तो संतुलन गैसों के मोल की संख्या में वृद्धि की ओर बढ़ जाता है, अर्थात। उच्च दबाव की ओर। बाईं ओर पहली और तीसरी प्रतिक्रिया में और सही भागसमीकरणों में गैसों के मोलों की संख्या समान होगी (क्रमशः 2-2 और 1-1)। तो दबाव में बदलाव कारण नहीं होगाव्यवस्था में संतुलन परिवर्तन। दूसरी प्रतिक्रिया में, बाईं ओर 4 मोल गैसें और दाईं ओर 2 मोल हैं, इसलिए, जैसे-जैसे दबाव कम होता है, संतुलन रिवर्स प्रतिक्रिया की ओर शिफ्ट हो जाएगा।
में) प्रतिक्रिया घटकों की सांद्रता में वृद्धि के साथ, संतुलन उनके उपभोग की ओर शिफ्ट हो जाता है।पहली प्रतिक्रिया में, हाइड्रोजन उत्पादों में होता है, और इसकी सांद्रता बढ़ने से रिवर्स रिएक्शन में वृद्धि होगी, जिसके दौरान इसका सेवन किया जाता है। दूसरी और तीसरी प्रतिक्रियाओं में, हाइड्रोजन प्रारंभिक पदार्थों में से एक है, इसलिए, इसकी एकाग्रता में वृद्धि हाइड्रोजन की खपत के साथ आगे बढ़ने वाली प्रतिक्रिया की ओर संतुलन को बदल देती है।
उत्तर.
ए) प्रतिक्रिया 1 और 3 में तापमान में वृद्धि के साथ, संतुलन बाईं ओर स्थानांतरित हो जाएगा, और प्रतिक्रिया 2 में - दाईं ओर।
बी) प्रतिक्रिया 1 और 3 दबाव में कमी से प्रभावित नहीं होंगे, और प्रतिक्रिया 2 में संतुलन बाईं ओर स्थानांतरित हो जाएगा।
ग) प्रतिक्रिया 2 और 3 में तापमान में वृद्धि से संतुलन में दाईं ओर और प्रतिक्रिया 1 में बाईं ओर बदलाव होगा।
1.2. परिस्थितिजन्य कार्य 7 से 21 तकसामग्री को समेकित करने के लिए (प्रोटोकॉल नोटबुक में प्रदर्शन करें)।
टास्क नंबर 8.तापमान में कमी के साथ शरीर में ग्लूकोज ऑक्सीकरण की दर कैसे बदल जाएगी यदि प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक 4 है?
टास्क नंबर 9अनुमानित वैंट हॉफ नियम का उपयोग करते हुए, गणना करें कि तापमान को कितना बढ़ाने की आवश्यकता है ताकि प्रतिक्रिया दर 80 गुना बढ़ जाए? गति का तापमान गुणांक 3 के बराबर लें।
टास्क नंबर 10.प्रतिक्रिया को व्यावहारिक रूप से रोकने के लिए, प्रतिक्रिया मिश्रण ("प्रतिक्रिया को ठंडा करना") के तेजी से ठंडा करने का उपयोग किया जाता है। निर्धारित करें कि प्रतिक्रिया मिश्रण 40 से ठंडा होने पर प्रतिक्रिया दर कितनी बार बदल जाएगी, यदि प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक 2.7 है।
टास्क नंबर 11.कुछ ट्यूमर के इलाज के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले आइसोटोप का आधा जीवन 8.1 दिनों का होता है। कितने समय बाद रोगी के शरीर में रेडियोधर्मी आयोडीन की मात्रा 5 गुना कम हो जाएगी?
टास्क नंबर 12.कुछ सिंथेटिक हार्मोन (फार्मास्युटिकल) का हाइड्रोलिसिस 0.25 () की दर स्थिरांक के साथ पहली ऑर्डर प्रतिक्रिया है। 2 महीने बाद इस हार्मोन की सांद्रता कैसे बदलेगी?
टास्क नंबर 13.रेडियोधर्मी का आधा जीवन 5600 वर्ष है। एक जीवित जीव में, चयापचय के कारण एक स्थिर मात्रा बनी रहती है। एक विशाल के अवशेषों में, सामग्री मूल से थी। मैमथ कब रहता था?
टास्क नंबर 14.कीटनाशक का आधा जीवन (कीड़ों को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला कीटनाशक) 6 महीने है। इसकी एक निश्चित मात्रा जलाशय में मिल गई, जहाँ सांद्रता mol / l स्थापित की गई थी। कीटनाशक की सघनता को mol/l के स्तर तक गिरने में कितना समय लगता है?
टास्क नंबर 15.वसा और कार्बोहाइड्रेट 450 - 500 ° के तापमान पर और जीवित जीवों में - 36 - 40 ° के तापमान पर ध्यान देने योग्य दर पर ऑक्सीकृत होते हैं। ऑक्सीकरण के लिए आवश्यक तापमान में तेज कमी का क्या कारण है?
टास्क नंबर 16.हाइड्रोजन पेरोक्साइड में विघटित हो जाता है जलीय समाधानऑक्सीजन और पानी को। प्रतिक्रिया एक अकार्बनिक उत्प्रेरक (आयन) और एक बायोऑर्गेनिक (उत्प्रेरक एंजाइम) दोनों द्वारा त्वरित होती है। उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में अभिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा 75.4 kJ/mol है। आयन इसे 42 kJ/mol तक कम कर देता है, और एंजाइम उत्प्रेरित इसे 2 kJ/mol तक कम कर देता है। उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में और उत्प्रेरित की उपस्थिति के मामलों में प्रतिक्रिया दरों के अनुपात की गणना करें। एंजाइम की गतिविधि के बारे में क्या निष्कर्ष निकाला जा सकता है? प्रतिक्रिया 27 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर आगे बढ़ती है।
टास्क नंबर 17वॉकी-टॉकी पर पेनिसिलिन का विघटन दर स्थिरांक 
जे / मोल।
1.3. परीक्षण प्रश्न
1. स्पष्ट करें कि शब्दों का क्या अर्थ है: प्रतिक्रिया दर, दर स्थिर?
2. रासायनिक प्रतिक्रियाओं की औसत और सही दर कैसे व्यक्त की जाती है?
3. रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर के बारे में केवल एक निश्चित समय के लिए बात करना क्यों समझ में आता है?
4. प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाओं की परिभाषा तैयार करें।
5. सामूहिक कार्रवाई के नियम को परिभाषित कीजिए। क्या इस नियम को व्यक्त करने वाला समीकरण अभिकारकों की प्रकृति पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता को दर्शाता है?
6. अभिक्रिया दर किस प्रकार ताप पर निर्भर करती है? सक्रियण ऊर्जा क्या है? सक्रिय अणु क्या हैं?
7. सजातीय और विषमांगी प्रतिक्रिया की दर कौन से कारक निर्धारित करते हैं? उदाहरण दो।
8. रासायनिक प्रतिक्रियाओं का क्रम और आणविकता क्या है? वे किन मामलों में मेल नहीं खाते?
9. कौन से पदार्थ उत्प्रेरक कहलाते हैं? उत्प्रेरक की क्रिया को तेज करने की क्रियाविधि क्या है?
10. "उत्प्रेरक विषाक्तता" की अवधारणा क्या है? किन पदार्थों को अवरोधक कहा जाता है?
11. रासायनिक संतुलन किसे कहते हैं? इसे गतिशील क्यों कहा जाता है? अभिकारकों की कौन-सी सांद्रता साम्यावस्था कहलाती है?
12. रासायनिक संतुलन स्थिरांक क्या कहलाता है? क्या यह प्रतिक्रियाशील पदार्थों की प्रकृति, उनकी सांद्रता, तापमान, दबाव पर निर्भर करता है? विषम प्रणालियों में संतुलन स्थिरांक के लिए गणितीय संकेतन की विशेषताएं क्या हैं?
13. दवाओं का फार्माकोकाइनेटिक्स क्या है?
14. शरीर में दवा के साथ होने वाली प्रक्रियाओं को मात्रात्मक रूप से कई फार्माकोकाइनेटिक मापदंडों की विशेषता होती है। मुख्य दें।
