रासायनिक सक्रियण ऊर्जा, यह गणना से क्या बनता है

 रासायनिक सक्रियण ऊर्जा (काइनेटिक अध्ययन के दृष्टिकोण से) रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए आवश्यक कम से कम ऊर्जा की मात्रा को संदर्भित करता है। रासायनिक कैनेटीक्स में टकराव के सिद्धांत के अनुसार, यह कहा जाता है कि सभी अणु जो गति में हैं उनमें एक निश्चित मात्रा में गतिज ऊर्जा होती है.

इसका मतलब है कि आपके आंदोलन की गति जितनी अधिक होगी, आपकी गतिज ऊर्जा का परिमाण भी उतना ही अधिक होगा। इस अर्थ में, एक अणु जो तेजी से गति करता है, उसे अपने आप टुकड़ों में नहीं बांटा जा सकता है, इसलिए इसके और एक अन्य अणु के बीच एक टकराव होना चाहिए ताकि एक रासायनिक प्रतिक्रिया हो सके.

जब ऐसा होता है - जब अणुओं के बीच टकराव होता है - इसकी गतिज ऊर्जा का एक हिस्सा कंपन ऊर्जा में बदल जाता है। इसी तरह, अगर इस प्रक्रिया की शुरुआत में गतिज ऊर्जा अधिक होती है, तो जो अणु टकराव में भाग लेते हैं, उनमें कंपन पैदा होता है, जिससे मौजूद कुछ रासायनिक बंधन टूट जाएंगे।.

लिंक का यह टूटना उत्पादों में अभिकारकों के परिवर्तन में पहला कदम है; वह है, इन के निर्माण में। दूसरी ओर, यदि इस प्रक्रिया की शुरुआत में गतिज ऊर्जा छोटे परिमाण की होती है, तो अणुओं की "प्रतिक्षेप" की घटना होगी, जिसके माध्यम से वे व्यावहारिक रूप से बरकरार रहेंगे।.

सूची

• 1 इसमें क्या शामिल है??
  • 1.1 सक्रिय जटिल
• 2 इसकी गणना कैसे की जाती है?
  • 2.1 रासायनिक प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा की गणना
• 3 सक्रियण ऊर्जा प्रतिक्रिया की गति को कैसे प्रभावित करती है?
• 4 सक्रियण ऊर्जा की गणना के उदाहरण
• 5 संदर्भ

इसमें क्या शामिल है??

पहले वर्णित रासायनिक प्रतिक्रियाओं को शुरू करने के लिए अणुओं के बीच टकराव की अवधारणा से शुरू, यह कहा जा सकता है कि टक्कर होने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा होती है.

इसलिए, यदि ऊर्जा मूल्य इस आवश्यक न्यूनतम से कम है, तो टक्कर होने के बाद अणुओं के बीच बस कोई फेरबदल नहीं होगा, जिसका अर्थ है कि जब यह ऊर्जा अनुपस्थित होती है, तो इसमें शामिल प्रजातियां वास्तव में बरकरार रहती हैं और ऐसा नहीं होगा। इस सदमे के कारण कोई भी बदलाव.

विचारों के इस क्रम में, अणुओं के बीच टकराव के बाद होने वाले परिवर्तन के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा को सक्रियण ऊर्जा कहा जाता है.

दूसरे शब्दों में, एक झटके में शामिल अणुओं में सक्रिय ऊर्जा के बराबर या उससे अधिक परिमाण के साथ कुल गतिज ऊर्जा की मात्रा होनी चाहिए ताकि एक रासायनिक प्रतिक्रिया हो सके.

इसके अलावा, कई मामलों में अणु आपस में टकराते हैं और एक नई प्रजाति की उत्पत्ति करते हैं, जिसे सक्रिय कॉम्प्लेक्स कहा जाता है, संरचना जिसे "संक्रमण राज्य" भी कहा जाता है क्योंकि यह अस्थायी रूप से मौजूद है.

यह टक्कर के कारण प्रतिक्रियाशील प्रजातियों के कारण होता है और प्रतिक्रिया के उत्पादों के गठन से पहले होता है.

सक्रिय जटिल

ऊपर उल्लिखित सक्रिय कॉम्प्लेक्स एक ऐसी प्रजाति बनाता है जिसमें बहुत कम स्थिरता होती है लेकिन जो, बदले में, बड़ी मात्रा में संभावित ऊर्जा होती है.

निम्नलिखित आरेख ऊर्जा के संदर्भ में व्यक्त किए गए उत्पादों के प्रति अभिकारकों के परिवर्तन को दर्शाता है और यह देखते हुए कि सक्रिय परिसर की ऊर्जा का परिमाण प्रतिक्रियाशील और उत्पादों की तुलना में काफी अधिक है।.

यदि प्रतिक्रिया के अंत में उत्पादों में प्रतिक्रियाशील पदार्थों की तुलना में अधिक स्थिरता होती है, तो ऊर्जा की रिहाई गर्मी के रूप में होती है, जो एक एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया देती है।.

इसके विपरीत, यदि अभिकारकों में उत्पादों की तुलना में अधिक परिमाण की स्थिरता होती है, तो इसका मतलब है कि प्रतिक्रिया मिश्रण अपने आसपास से गर्मी के रूप में ऊर्जा के अवशोषण को प्रकट करता है, जिसके परिणामस्वरूप एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया होती है।.

इसी तरह, अगर एक मामला या दूसरा होता है, तो एक आरेख का निर्माण किया जाना चाहिए, जैसे कि पहले दिखाया गया है, जहां सिस्टम की संभावित ऊर्जा जो प्रतिक्रिया की प्रगति या प्रगति के खिलाफ प्रतिक्रिया करती है, उसे प्लॉट किया जाता है।.

इस तरह, प्रतिक्रिया के रूप में होने वाली संभावित ऊर्जा परिवर्तन प्राप्त होते हैं और अभिकारकों को उत्पादों में बदल दिया जाता है.

इसकी गणना कैसे की जाती है?

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा तीव्रता से उस प्रतिक्रिया के निरंतर वेग से संबंधित होती है, और तापमान पर इस निरंतरता की निर्भरता को अर्नहेनियस समीकरण द्वारा दर्शाया जाता है:

के = एई^{-ईए / आरटी}

इस अभिव्यक्ति में कश्मीर प्रतिक्रिया की दर स्थिर (जो तापमान पर निर्भर करता है) और पैरामीटर का प्रतिनिधित्व करता है एक इसे आवृत्ति कारक कहा जाता है, और यह अंतर-अणु टकरावों की आवृत्ति का एक उपाय है.

इसके भाग के लिए, और प्राकृतिक लघुगणक की श्रृंखला के आधार को व्यक्त करता है। यह सक्रियण ऊर्जा के नकारात्मक भागफल के बराबर शक्ति के लिए उठाया जाता है (ईए) गैस स्थिरांक से उत्पन्न उत्पाद के बीच (आर) और पूर्ण तापमान (टी) की प्रणाली पर विचार करने के लिए.

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि व्यापक तापमान सीमा पर आवृत्ति प्रतिक्रिया को कुछ प्रतिक्रिया प्रणालियों में एक स्थिर माना जा सकता है.

यह गणितीय अभिव्यक्ति मूल रूप से 1884 में डच मूल के केमिस्ट जेकोबस हेनरिकस वैन हॉफ ने दी थी, लेकिन जिन्होंने इसे वैज्ञानिक वैधता दी और इसके आधार की व्याख्या की, वह थे स्वीडिश-जन्मे रसायनज्ञ स्वेन्ते अरहेनियस, वर्ष 1889 में.

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा की गणना

अरहेनियस समीकरण प्रत्यक्ष आनुपातिकता को इंगित करता है जो एक प्रतिक्रिया के वेग निरंतर और अणुओं के बीच झड़प की आवृत्ति के बीच मौजूद है.

साथ ही, इस समीकरण को समीकरण के प्रत्येक पक्ष में प्राकृतिक लघुगणक की संपत्ति को लागू करके और अधिक सुविधाजनक तरीके से दर्शाया जा सकता है:

ln k = ln A - Ea / RT

जब एक पंक्ति (y = mx + b) का समीकरण प्राप्त करने के लिए शब्दों को फिर से व्यवस्थित किया जाता है, तो निम्नलिखित अभिव्यक्ति प्राप्त की जाती है:

ln k = (- Ea / R) (1 / T) + ln A

तो, जब ln k बनाम 1 / T के ग्राफ का निर्माण करते हैं, तो हम एक सीधी रेखा प्राप्त करते हैं, जहाँ ln k y निर्देशांक का प्रतिनिधित्व करता है, (- A / R) रेखा के ढलान (m), (1 / T) का प्रतिनिधित्व करता है निर्देशांक x का प्रतिनिधित्व करता है, और ln A निर्देशांक के अक्ष के साथ चौराहे का प्रतिनिधित्व करता है (b).

जैसा कि देखा जा सकता है, इस गणना से उत्पन्न ढलान ईए / आर के मूल्य के बराबर है। इसका तात्पर्य यह है कि, यदि इस अभिव्यक्ति के माध्यम से सक्रियण ऊर्जा के मूल्य को प्राप्त करना वांछित है, तो एक सरल समाशोधन किया जाना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप:

ईए = एमआर

यहाँ हम जानते हैं कि m और R का मान 8.314 J / K · mol के बराबर है.

सक्रियण ऊर्जा प्रतिक्रिया की गति को कैसे प्रभावित करती है?

सक्रियण ऊर्जा की एक छवि बनाने की कोशिश करते समय, इसे एक बाधा के रूप में माना जा सकता है जो निम्न ऊर्जा अणुओं के बीच प्रतिक्रिया की अनुमति नहीं देता है.

जैसा कि एक आम प्रतिक्रिया में होता है कि अणुओं की संख्या जो प्रतिक्रिया कर सकती है वह काफी बड़ी है, गति - और इसके विपरीत, इन अणुओं की गतिज ऊर्जा - बहुत परिवर्तनशील हो सकती है.

यह आमतौर पर होता है कि केवल अणुओं की समग्रता की एक छोटी मात्रा जो टकराव का अनुभव करती है - जिनके पास गति की अधिक गति होती है - सक्रिय ऊर्जा की भयावहता को दूर करने में सक्षम होने के लिए पर्याप्त गतिज ऊर्जा प्रस्तुत करती है। तो, ये अणु उपयुक्त हैं और प्रतिक्रिया का हिस्सा बनने में सक्षम हैं.

Arrhenius समीकरण के अनुसार, नकारात्मक संकेत - जो सक्रियण ऊर्जा और पूर्ण तापमान द्वारा स्थिर गैस के उत्पाद के बीच भागफल को दर्शाता है - तात्पर्य है कि सक्रियण ऊर्जा में वृद्धि के रूप में वेग निरंतर घटता है, जब तापमान बढ़ता है तो विकास होता है.

सक्रियण ऊर्जा की गणना के उदाहरण

एक ग्राफ का निर्माण करके सक्रियण ऊर्जा की गणना करने के लिए, अरहेनियस समीकरण के अनुसार, हमारे पास है कि एसिटालडिहाइड की अपघटन प्रतिक्रिया के लिए दर स्थिरांक को पांच अलग-अलग तापमानों पर मापा गया है और हम सक्रियण ऊर्जा का निर्धारण करना चाहते हैं प्रतिक्रिया के लिए, जिसे निम्न के रूप में व्यक्त किया गया है:

सीएच₃CHO (g) → सीएच₄(छ) + सीओ (छ)

पांच मापों का डेटा निम्नलिखित हैं:

के (1 / एम^1/2· एस): 0.011 - 0.035 - 0.105 - 0.343 - 0.789

टी (के): 700 - 730 - 760 - 790 - 810

सबसे पहले, इस अज्ञात को हल करने के लिए और सक्रियण ऊर्जा को निर्धारित करने के लिए, हमें एक सीधी रेखा प्राप्त करने और यहाँ से ढलान लेने और Ea का मान ज्ञात करने के लिए, ln k बनाम 1 / T (y बनाम x) का एक ग्राफ बनाना चाहिए, जैसा बताया गया है.

Arrhenius समीकरण [ln k = (- Ea / R) (1 / T) + ln A] के अनुसार मापों के डेटा को बदलना, क्रमशः निम्न मान y और x के लिए पाए जाते हैं:

ln k: (-4.51) - (-3.35) - (-2.254) - (-1.070) - (-0.25)

1 / टी (के^-1): 1.43 * 10^-3 - १.३ * * १०^-3 - १.३२ * १०^-3 - 1,27 * 10 है^-3 - 1,23 * 10^-3

इन मूल्यों में से और ढलान की गणितीय गणना के माध्यम से - या तो कंप्यूटर में या कैलकुलेटर में, अभिव्यक्ति के माध्यम से = (Y₂-और₁) / (एक्स₂-एक्स₁) या रैखिक प्रतिगमन विधि का उपयोग करके- हम उस m = -Ea / R = -2.09 * 10 को प्राप्त करते हैं⁴ के। सो:

Ea = (8.314 J / K · mol) (2.09 * 10)⁴ कश्मीर)

= 1.74 * 10⁵ = 1.74 * 10² केजे / मोल

चित्रमय तरीके से सक्रियण की अन्य ऊर्जाओं को निर्धारित करने के लिए, एक समान प्रक्रिया को पूरा किया जाता है.

संदर्भ

1. विकिपीडिया। (एन.डी.)। सक्रियण ऊर्जा। En.wikipedia.org से लिया गया
2. चांग, ​​आर। (2007)। रसायन विज्ञान, नौवां संस्करण। मैक्सिको: मैकग्रा-हिल.
3. ब्रिटानिका, ई। (S.f.)। सक्रियण ऊर्जा। Britannica.com से लिया गया
4. मूर, जे। डब्ल्यू और पियर्सन, आर। जी। (1961)। काइनेटिक्स और तंत्र। Books.google.co.ve से लिया गया
5. काशे, एच। (2003)। धातुओं का संक्षारण: भौतिक रासायनिक सिद्धांत और वर्तमान समस्याएं। Books.google.co.ve से लिया गया