ऊर्जा और रासायनिक प्रतिक्रियाएं

सब रासायनिक प्रतिक्रिया उसके साथ ले जाओ ऊर्जा में परिवर्तन, इसमें भाग लेने वाले पदार्थों के परिवर्तन के कारण। ऊर्जा स्वयं को विभिन्न तरीकों से प्रकट कर सकती है:

• गरम
• आंतरिक ऊर्जा
• सक्रियण ऊर्जा

रासायनिक प्रतिक्रियाओं में गर्मी Heat

 रासायनिक यौगिकों के अणु वे द्वारा बनते हैं लिंक जो एक ऊर्जा ले जाते हैं शामिल है, जो परमाणुओं को एक साथ रखता है। जब एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, तो भाग लेने वाले अणु से गुजरते हैं इनमें से कुछ को तोड़ना लिंक, जो ऊर्जा में भिन्नता का कारण बनता है। यह आमतौर पर गर्मी में बदलाव के रूप में प्रकट होता है।

 गरम रासायनिक प्रतिक्रियाओं में इसे द्वारा मापा जाता है एन्थैल्पी (एच), जो एक थर्मोडायनामिक मात्रा है जो निरंतर दबाव में लाए गए थर्मल परिवर्तनों का वर्णन करती है। इसे प्रति मोल कैलोरी में मापा जाता है (कैलोरी / मोल), और निम्नलिखित सूत्र के साथ प्रतिक्रिया के प्रत्येक यौगिक के लिए गणना की जाती है:

एच = एमसीपीΔटी

कहा पे:

H: पदार्थ की एन्थैल्पी में परिवर्तन change

मी: प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थ का द्रव्यमान

सीपी: पदार्थ के निरंतर दबाव पर विशिष्ट गर्मी

T: प्रतिक्रिया में तापमान परिवर्तन

यदि वे रासायनिक अभिक्रिया में भाग लेते हैं तत्वों की, उनकी एन्थैल्पी 0 मानी जाती है क्योंकि उन्हें बनाने में कोई ऊर्जा खर्च नहीं की गई है।

एक पूर्ण प्रतिक्रिया के लिए, जिसका रूप है:

2ए + बी -> 3सी + डी

एन्थैल्पी का परिणाम घटाव करने से होगा:

अभिक्रिया की एन्थैल्पी = उत्पादों की एन्थैल्पी - अभिकारकों की एन्थैल्पी

एच_{प्रतिक्रिया} = ΔH (3C + D) - H (2A + B)

प्रत्येक एन्थैल्पी गुणांक ले जाएगा जिसके साथ पदार्थ प्रतिक्रिया में कार्य करता है (मोल्स की संख्या। ए के लिए, इस मामले में, यह 2 है, और यह अपने थैलेपी के मूल्य को गुणा करने जा रहा है।

उदाहरण के लिए, प्रोपेन दहन प्रतिक्रिया के लिए:

सी₃एच₈(जी) + 5O₂(जी) -> 3CO₂(जी) + 4H₂हे (एल)

एचसी₃एच₈ = -24820 कैल / मोल

एचया₂ = 0 कैल / मोल

एचसीओ₂ = -९४०५० कैलोरी / मोल

एचएच₂ओ = -68320 कैल / मोल

अभिक्रिया की एन्थैल्पी = उत्पादों की एन्थैल्पी - अभिकारकों की एन्थैल्पी

एच_{प्रतिक्रिया} = [३ (-९४०५० कैलोरी/मोल) + ४ (-६८३२० कैलोरी/मोल)] - [-२४८२० कैलोरी/मोल + ५ (०)]

एच_{प्रतिक्रिया} = [-282150 + (-273280)] – (-24820)

एच_{प्रतिक्रिया} = -555430 + 24820

एच_{प्रतिक्रिया} = -530610 कैलोरी / मोल

ऊष्मा के अनुसार रासायनिक अभिक्रियाओं के प्रकार

रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उनमें शामिल गर्मी के अनुसार दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा रहा है:

• एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाएं
• एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं

 ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाएँ वे हैं जिनमें, बातचीत के दौरान, पदार्थों ने गर्मी जारी की है। यह मामला है, उदाहरण के लिए, पानी के संपर्क में आने वाले एक मजबूत एसिड का। घोल गर्म हो जाता है। यह हाइड्रोकार्बन के दहन में भी होता है, जो कार्बन डाइऑक्साइड CO. के साथ आग के रूप में गर्मी छोड़ते हैं₂ और जल वाष्प एच₂या।

 ऊष्माशोषी अभिक्रियाएँ वे हैं जिनमें, प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए, अभिकारकों को गर्मी प्राप्त करनी चाहिए। यह एक निश्चित गर्मी से है कि उत्पाद उत्पन्न होने लगते हैं। यह मामला है, उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन ऑक्साइड के उत्पादन के लिए, जिसके लिए एक यौगिक में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के एकजुट होने की प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में गर्मी होनी चाहिए।

रासायनिक प्रतिक्रियाओं में आंतरिक ऊर्जा

 आंतरिक ऊर्जा किसी पदार्थ का (U, E) उसके सभी कणों की गतिज और स्थितिज ऊर्जाओं का योग होता है। यह परिमाण रासायनिक प्रतिक्रियाओं में हस्तक्षेप करता है थैलेपी गणना:

H = U + PΔV

यह एन्थैल्पी सूत्र ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम पर आधारित है, जो लिखा है:

Q = U - W

कहा पे:

प्रश्न: थर्मोडायनामिक सिस्टम से गर्मी (जो एक रासायनिक प्रतिक्रिया हो सकती है)। इसे प्रति मोल कैलोरी में मापा जाता है, जैसे कि थैलेपीज़।

या: थर्मोडायनामिक प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा।

डब्ल्यू: थर्मोडायनामिक प्रणाली का यांत्रिक कार्य, और इसकी गणना दबाव के उत्पाद और आयतन में परिवर्तन (PΔV) के साथ की जाती है।

रासायनिक प्रतिक्रियाओं में सक्रियण ऊर्जाation

 सक्रियण ऊर्जा ऊर्जा की वह मात्रा है जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं की शुरुआत को निम्नानुसार निर्धारित करेगी:

• यदि सक्रियण ऊर्जा बहुत ही छोटा है, प्रतिक्रिया होगी स्वाभाविकयानी यह अपने आप शुरू हो जाएगा और अभिकर्मकों के संपर्क में आने से ही रूपांतरित हो जाएगा।
• यदि सक्रियण ऊर्जा यह कम है, आपको अभिकर्मकों को बातचीत शुरू करने के लिए उनमें कुछ ऊर्जा जोड़ने की आवश्यकता होगी।
• यदि सक्रियण ऊर्जा उच्च है, प्रतिक्रिया होने के लिए पर्याप्त ऊर्जा का निवेश करना होगा।
• यदि सक्रियण ऊर्जा यह बहुत ऊँचा है, हमें तथाकथित का सहारा लेना होगा उत्प्रेरक, इसे और अधिक सुलभ बनाने के लिए।

 उत्प्रेरक वे रासायनिक पदार्थ हैं जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बदलने में भाग नहीं लेते हैं, लेकिन उन्हें तेज करने के लिए जिम्मेदार हैं, सक्रियण ऊर्जा में कमी ताकि अभिकारक उत्पाद बनने लगें।

उदाहरण के लिए, एक सहज प्रतिक्रिया मानव चयापचय में पाई जाती है: एसीटोएसेटेट का स्वतःस्फूर्त डीकार्बाक्सिलेशन एसीटोन बनने के लिए, कीटोन निकायों के संश्लेषण के रास्ते में। इसे क्रियान्वित करने के लिए एंजाइमों की आवश्यकता नहीं होती है।

रासायनिक संतुलन और लेचटेलियर का नियम

LeChatelier's Law वह है जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं में संतुलन को नियंत्रित करता है, और यह कहता है:

"संतुलन में रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए दी गई कोई भी उत्तेजना इसे संतुलन के एक अलग बिंदु तक, इसका प्रतिकार करके प्रतिक्रिया देगी"

LeChatelier के नियम को चर दबाव, आयतन और एकाग्रता के अनुसार वर्णित किया जा सकता है:

• कि क्या दबाव बढ़ाओ प्रतिक्रिया के लिए, इसे निर्देशित किया जाएगा जहां कम मोल उत्पन्न होते हैं, या तो अभिकारकों की ओर या उत्पादों की ओर।
• कि क्या दबाव कम करें प्रतिक्रिया के लिए, यह वहां जाएगा जहां अधिक मोल उत्पन्न होते हैं, या तो अभिकारकों की ओर या उत्पादों की ओर।
• कि क्या तापमान बढ़ाओ प्रतिक्रिया के लिए, यह वहां जाएगा जहां गर्मी अवशोषित होती है (एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया), या तो सीधे तरीके से (अभिकारकों से उत्पादों तक) या विपरीत तरीके से (उत्पादों से अभिकारकों तक)।
• कि क्या तापमान कम करें प्रतिक्रिया के लिए, यह वहां जाएगा जहां गर्मी जारी की जाती है (एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया), या तो सीधे तरीके से (अभिकारकों से उत्पादों तक) या विपरीत तरीके से (उत्पादों से अभिकारकों तक)।
• कि क्या एक अभिकर्मक की एकाग्रता को बढ़ाता है, प्रतिक्रिया को अधिक उत्पाद उत्पन्न करने के लिए निर्देशित किया जाएगा।
• कि क्या उत्पाद की एकाग्रता को कम करता है, प्रतिक्रिया को अधिक अभिकर्मकों को उत्पन्न करने के लिए निर्देशित किया जाएगा।

प्रतिक्रिया की गति को संशोधित करने वाले कारक

 प्रतिक्रिया की गति अभिकारकों की सांद्रता (mol / लीटर में) है जो समय की प्रत्येक इकाई के लिए खपत होती है।

इस गति को प्रभावित करने वाले छह कारक हैं:

• एकाग्रता
• दबाव
• तापमान
• सतह संपर्क
• अभिकर्मकों की प्रकृति
• उत्प्रेरक

 एकाग्रता आयतन की प्रत्येक इकाई (mol/लीटर) के लिए अभिकर्मक की मात्रा है। यदि कोई राशि जोड़ी जाती है, तो प्रतिक्रिया अधिक तेज़ी से उत्पाद उत्पन्न करके प्रतिक्रिया देगी।

 दबाव यह केवल तभी प्रभावित होता है जब अभिकारक और उत्पाद गैस हों। प्रतिक्रिया LeChatelier कानून के अनुसार प्रतिक्रिया देगी।

 तापमान वे एंडोथर्मिक या एक्ज़ोथिर्मिक हैं या नहीं, इस पर निर्भर करते हुए प्रतिक्रियाओं का समर्थन करता है। यदि यह एंडोथर्मिक है, तो तापमान में वृद्धि से प्रतिक्रिया तेज हो जाएगी। यदि यह एक्ज़ोथिर्मिक है, तो तापमान में कमी इसे चलाएगी।

 सतह संपर्क यह अभिकर्मक कणों को आपस में बेहतर ढंग से फैलाने में मदद करता है, जिससे प्रतिक्रिया तेज हो जाती है और उत्पाद तेजी से पहुंच जाते हैं।

 अभिकर्मकों की प्रकृति, जिसमें इसकी आणविक संरचना होती है, प्रतिक्रिया की दर निर्धारित करती है। उदाहरण के लिए, सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) जैसे क्षारों द्वारा हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) जैसे एसिड तुरंत, आक्रामक रूप से भी बेअसर हो जाते हैं।

 उत्प्रेरक वे रासायनिक पदार्थ हैं जो प्रतिक्रिया में शामिल नहीं होते हैं, लेकिन वे अभिकारकों की बातचीत को तेज करने या देरी करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। उन्हें एक भौतिक आकार में विपणन किया जाता है जो एक अच्छा संपर्क क्षेत्र प्रदान करता है।

रासायनिक अभिक्रियाओं में ऊर्जा के उदाहरण

विभिन्न रसायनों के दहन की ऊष्मा नीचे दर्शाई गई है:

मीथेन: सीएच₄ + 2O₂ -> सीओ₂ + 2H₂या

ΔH = -212800 cal/mol (गर्मी देता है, यह ऊष्माक्षेपी है)

ईथेन: सी₂एच₆ + (7/2) ओ₂ -> 2CO₂ + 3H₂या

ΔH = -372820 cal / mol (गर्मी देता है, यह एक्ज़ोथिर्मिक है)

प्रोपेन: सी₃एच₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4H₂या

ΔH = -530600 cal / mol (गर्मी देता है, एक्ज़ोथिर्मिक है)

ब्यूटेन: सी₄एच₁₀ + (13/2) ओ₂ -> 4CO₂ + 5H₂या

ΔH = -687980 cal/mol (गर्मी देता है, यह ऊष्माक्षेपी है)

पेंटेन: सी₅एच₁₂ + 8O₂ -> 5CO₂ + 6H₂या

ΔH = -845160 cal / mol (गर्मी देता है, यह एक्ज़ोथिर्मिक है)

एथिलीन: सी₂एच₄ + 3O₂ -> 2CO₂ + 2H₂या

ΔH = -337230 cal / mol (गर्मी देता है, यह एक्ज़ोथिर्मिक है)

एसिटिलीन: सी₂एच₂ + (5/2) ओ₂ -> 2CO₂ + एच₂या

ΔH = -310620 cal / mol (गर्मी देता है, यह एक्ज़ोथिर्मिक है)

बेंजीन: सी₆एच₆ + (15/2) ओ₂ -> 6CO₂ + 3H₂या

ΔH = -787200 कैल / मोल (गर्मी देता है, एक्ज़ोथिर्मिक है)

टोल्यूनि: सी₇एच₈ + 9O₂ -> 7CO₂ + 4H₂या

ΔH = -934500 cal/mol (गर्मी देता है, यह ऊष्माक्षेपी है)

इथेनॉल: सी₂एच₅ओह + 3O₂ -> 2CO₂ + 3H₂या

ΔH = -326700 cal / mol (गर्मी देता है, यह एक्ज़ोथिर्मिक है)