Advance Chemistry

Thursday, January 14, 2021

इकाई सैलों के प्रकार (Types of unit cell)

इकाई सेल के प्रकार (Types of unit cell) -
विभिन्न प्रकार के क्रिस्टलों में उपस्थित इकाई सैल निम्न चार प्रकार के होते हैं-
(1) मौलिक सैल (primitive or basic cell)
(2) फलक केंद्रित इकाई सैल (face centred unit cell)
(3) अन्तः केंद्रित इकाई सैल (body centred unit cell)
(4) किनारा केंद्रित या अन्तःकेंद्रित इकाई सैल (side centred or end centred unit cell)

(1) मौलिक सैल (primitive or basic cell)-
वह इकाई सैल जिसमें घटक कण केवल उसके कोनों पर उपस्थित होते हैं, मौलिक इकाई सैल या सरल इकाई सैल कहा जाता है|
   मौलिक इकाई सैल युक्त क्रिस्टल जालक को सरल क्रिस्टल जालक कहा जाता है|
 सात क्रिस्टल तंत्र-
 एक फ्रेंच वैज्ञानिक ऑगस्ट ब्रेविस ने सन 1850 में यह देखा कि क्रिस्टलो में केवल 7 प्रकार के मौलिक इकाई सैल होते हैं| इन्हें ब्रेविस जालक या ब्रेविस इकाई सैल कहते हैं| प्रत्येक तंत्र को किनारों की लंबाई को a, b तथा c  तथा कोणों के परिमाप alpha, beta तथा gamma  के द्वारा अलग अलग किया जा सकता है| यह तंत्र निम्न है-
(1) घनीय तंत्र(cubic system)
(2) चतुष्कोणीय तंत्र(tetragonal system)
(3) ऑर्थोरोम्बिक तंत्र(orthorhombic system)
(4) त्रिकोणीय तंत्र(trigonal or rhombohedral system)
(5) मोनोक्लिनिक तंत्र(monoclinic system)
(6) षटकोणीय तंत्र(hexagonal system)
(7) ट्राईक्लीनिक तंत्र(triclinic system)
(2) फलक केंद्रित इकाई सैल (face centred unit cell)-
वे इकाई सैल जिनमें घटक कण उसके कोनो के साथ साथ प्रत्येक फलक के केंद्र पर भी स्थित होते हैं, फलक केंद्रित इकाई सैल कहलाते हैं|
(3) अन्तः केंद्रित इकाई सैल (body centred unit cell)-
वह इकाई सैल जिसमें कोनो के अतिरिक्त एक घटक कण केंद्र पर भी स्थित होता है, अंतः केंद्रित इकाई सैल कहलाते हैं|
(4) किनारा केंद्रित या अन्तःकेंद्रित इकाई सैल (side centred or end centred unit cell)-
वे इकाई सैल जिनमें घटक कण उसके कोनो के साथ-साथ फलकों के केवल एक सेट के केंद्र पर भी स्थित होते हैं, उन्हें किनारा केंद्रित या अन्तःकेंद्रित इकाई सैल कहा जाता है| इस प्रकार की इकाई सैल केवल विषमलंबाक्ष तथा एकनताक्ष तंत्रों में ही मिलते हैं|

दिक् जालक या क्रिस्टल जालक व इकाई सैल या एकक कोष्ठिका (Space lattice and unit cell)

दिक् जालक या क्रिस्टल जालक व इकाई सैल या एकक कोष्ठिका  
(Space lattice and unit cell)

[A] दिक् जालक(Space lattice)-

क्रिस्टल में संरचनात्मक इकाईयों या घटक कणों (परमाणु, अणु या आयन) की त्रिविम व्यवस्था को दिक् जालक या क्रिस्टल जालक या केवल जालक कहा जाता है|
           क्रिस्टल जालक में संरचनात्मक इकाइयों को बिंदु के द्वारा प्रदर्शित किया जाता है| इन बिंदुओं को जालक बिंदु (lattice point) या जालक स्थल (lattice site) कहते हैं| 
      एक आदर्श दिक् जालक के मुख्य लक्षण निम्न हैं -
(1) दिक् जालक में प्रत्येक बिंदु क्रिस्टल के घटक कणों की स्थिति को व्यक्त करता है|
(2) दिक् जालक में उपस्थित प्रत्येक बिंदु का परिवेश जालक में उपस्थित किसी अन्य बिंदु के परिवेश के समान होता है|
(3) संपूर्ण दिक् जालक वास्तव में जालक बिंदुओं के एक छोटे त्रिविम समूह की पुनरावृति द्वारा प्राप्त एक त्रिविम संरचना है| इस छोटे समूह को इकाई सैल कहा जाता है|
[B] इकाई सैल या एकक कोष्ठिका  
(Unit cell)-
इकाई सैल क्रिस्टल का वह सूक्ष्मतम जालक बिंदुओं का त्रिआयामी समूह है जिसकी त्रिआयाम में पुनरावृति करने पर क्रिस्टल का संपूर्ण जालक प्राप्त होता है|
           अतः इकाई सेल किसी क्रिस्टल की सबसे छोटी लाक्षणिक इकाई है|

 इकाई सेल के पैरामीटर-
इकाई सेल के मुख्य पैरामीटर निम्न हैं- (a) तीनों अक्षों के अनुतटीय तीनों किनारों की आपेक्षिक लंबाईयाँ a, b तथा c अर्थात अक्षीय दूरियां 
(b) किनारों के युग्म (b,c), (c,a) तथा (a,b) के मध्य अक्षीय कोण क्रमशः अल्फा, बीटा तथा गामा |
इकाई सेल के प्रकार-
विभिन्न प्रकार के क्रिस्टलों में उपस्थित इकाई सैल निम्न चार प्रकार के होते हैं-
(1) मौलिक सैल (primitive or basic cell)
(2) फलक केंद्रित इकाई सैल (face centred unit cell)
(3) अन्तः केंद्रित इकाई सैल (body centred unit cell)
(4) किनारा केंद्रित या अन्तःकेंद्रित इकाई सैल (side centred or end centred unit cell)

Sunday, January 10, 2021

क्रिस्टलीय ठोसों का वर्गीकरण(Classification of crystalline solids)

क्रिस्टलीय ठोसों का वर्गीकरण (Classification of crystalline solids)

क्रिस्टलीय ठोसों को निम्नलिखित श्रेणियों में बांटा जा सकता है-
(1) आणविक ठोस (Molecular solids)
(2) आयनिक ठोस (Ionic solids)
(3) सहसंयोजी ठोस (Covalent solids)
(4) धात्विक ठोस ( Metallic solids)

(1) आणविक ठोस (Molecular solids)-
इनके क्रिस्टल आणविक क्रिस्टल प्रकार के होते हैं| इनमें अणु संरचनात्मक इकाई के रूप में होते हैं अर्थात त्रिआयामी जालक में अणु व्यवस्थित होते हैं| इनमें अणु दुर्बल वान्डर वाल्स बल द्वारा बंधे होते हैं| आणविक ठोस प्रायः मृदु, कम गलनांक वाले, वाष्पशील, ऊष्मा तथा विद्युत के कुचालक, कम गलन ऊष्मा वाले होते हैं|
 जैसे- शुष्क बर्फ (ठोस CO2), बर्फ, ठोस मिथेन, आयोडीन, आर्गन आदि|

आण्विक ठोस भी निम्न प्रकार के होते हैं -
(A)ध्रुवीय 
ex- HCl, SO2
(B) अध्रुवीय 
ex- Ar, I2, CO2
(C) H-बंधित 
ex- H2O

(2) आयनिक ठोस (Ionic solids)-
इनके क्रिस्टल आयनिक क्रिस्टल प्रकार के होते हैं| इनमें आयन संरचनात्मक इकाई के रूप में होते हैं अर्थात त्रिआयामी जालक में धन एवं ऋण आवेश वाले आयन व्यवस्थित होते हैं| इनमें आयन प्रबल विद्युत स्थैतिक बल द्वारा बंधे होते हैं| आयनिक ठोस प्रायः कठोर, उच्च  गलनांक वाले, ऊष्मा तथा विद्युत के दुर्बल चालक, अत्यधिक गलन ऊष्मा वाले होते हैं|
 जैसे- NaCl, KCl, ZnS, BaSO4 आदि 

(3) सहसंयोजी ठोस (Covalent solids)-
इनके क्रिस्टल सहसंयोजी क्रिस्टल प्रकार के होते हैं| इनमें एक या अधिक प्रकार के परमाणु संरचनात्मक इकाई के रूप में होते हैं अर्थात त्रिआयामी जालक में परमाणु सहसंयोजी बंध द्वारा व्यवस्थित होते हैं| इनमें परमाणु प्रबल संयोजकता बंध द्वारा बंधे होते हैं| सहसंयोजी ठोस प्रायः कठोर, उच्च  गलनांक वाले, ऊष्मा तथा विद्युत के दुर्बल चालक, अत्यधिक गलन ऊष्मा वाले होते हैं|
 जैसे- डायमंड, क्वार्ट्ज, सिलिकॉन आदि 
(4) धात्विक ठोस ( Metallic solids)-
इनके क्रिस्टल धात्विक क्रिस्टल प्रकार के होते हैं| इनमें गतिशील इलेक्ट्रानो के सागर में स्थित धनात्मक आयन संरचनात्मक इकाई के रूप में होते हैं| इनमें इलेक्ट्रान व धनात्मक आयन विद्युत आकर्षण बल द्वारा बंधे होते हैं| धात्विक  ठोस अत्यंत मृदु से अत्यंत कठोर, प्रायः अधिक गलनांक वाले, ऊष्मा तथा विद्युत के सुचालक, मध्यम गलन ऊष्मा वाले, तन्य, आघातवर्धनीय, धात्विक चमक वाले होते हैं|
 जैसे- सभी धातुएं ;  जैसे -  सोना, चाँदी,   लोहा, कॉपर आदि 



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ठोस अवस्था व ठोसों का सामान्य वर्गीकरण( The solid state and general classification of solids)

ठोस अवस्था व ठोसों का सामान्य वर्गीकरण
( The solid state and general classification of solids)

ठोस अवस्था-
( The solid state)-
पदार्थ की वह अवस्था जिसका आयतन व आकार दोनों निश्चित होता है उसे ठोस अवस्था कहा जाता है|
                       या 
ठोस अवस्था पदार्थ की व्यवस्था है जिसमें घटक कण (अणु, परमाणु या आयन) जालक में संवृत संकुलित होते हैं तथा गति करने में असमर्थ रहते हैं| ये कण केवल अपने अक्ष पर कंपन कर सकते हैं|
जैसे - NaCl, डायमंड, गोल्ड आदि 

 ठोसों का सामान्य वर्गीकरण-
(General classification of solids)-
ठोसों को मुख्यतः दो श्रेणियों में बांटा गया है -
(1) क्रिस्टलीय ठोस ( Crystalline solids)
(2) अक्रिस्टलीय ठोस ( Amorphous solids)
(1) क्रिस्टलीय ठोस ( Crystalline solids)-
क्रिस्टलीय ठोस में संरचनात्मक इकाई (अणु, परमाणु या आयन) एक निश्चित प्रकार से व्यवस्थित रहते हैं| इस निश्चित प्रकार की इकाई की लगातार पुनरावृत्ति होती है| इन ठोसों के ज्यामितीय अभिविन्यास निश्चित होते हैं| क्रिस्टलीय ठोसों का गलनांक तीक्ष्ण होता है| क्रिस्टलीय ठोसों की संगलन ऊष्मा निश्चित होती है| इनके फलकों के मध्य निश्चित कोण होते हैं| क्रिस्टलीय ठोस विषमदैशिक(anisotropic) प्रकृति के होते हैं अर्थात विभिन्न दिशाओं में इनके भौतिक गुणों के मान भिन्न-भिन्न होते हैं| क्रिस्टलीय ठोस में एक निश्चित प्रकार की संरचनात्मक इकाई की पुनरावृत्ति होती है| यह संरचनात्मक इकाई क्रिस्टल के त्रिआयामी जालक में फैली रहती हैं| इसलिए क्रिस्टलीय ठोस दीर्घ परास व्यवस्था वाले ठोस कहे जाते हैं| 
        NaCl क्रिस्टल में घटक इकाइयां Na+ तथा Cl- होती हैं| क्रिस्टल में ये एकांतर स्थलों पर स्थित रहती हैं| त्रिआयामी संरचना के कारण प्रत्येक Na+ आयन 6 Cl - आयनों द्वारा घिरा रहता है तथा प्रत्येक Cl- आयन 6 Na+ आयनों के द्वारा घिरा रहता है|
क्रिस्टलीय ठोसों के गुण-
इनके कुछ महत्वपूर्ण गुण निम्न हैं -
(1) दीर्घ परास व्यवस्था-
इन ठोसों में घटक कणों की आवर्ती क्रमिक व्यवस्था होती है|  इनमें घटक कणों की एक व्यवस्था होती है जो अधिक नियमित होती है| यही कारण है कि क्रिस्टलीय ठोस में एक दीर्घ परास व्यवस्था मानी जाती है|
(2) ज्यामितीय विन्यास-
घटक कणों के नियमित वितरण के कारण क्रिस्टलीय ठोसों में निश्चित और लाक्षणिक ज्यामितीय विन्यास पाया जाता है|
(3) गलनांक-
इन ठोसों के गलनांक सुनिश्चित होते हैं|
(4) उष्मा का प्रभाव-
गर्म किए जाने पर यह किसी विशेष ताप  पर ही पिघलते हैं |
(5) गलन उष्माएँ-
क्रिस्टलीय ठोसों की गलन उष्मायें निश्चित और लाक्षणिक होती हैं|
(6) चाकू से काटना-
 चाकू से काटने पर ये प्रायः नियमित रूप से कटते हैं|
(7) प्रकृति-
यह ठोस वास्तविक ठोस होते हैं| 

(2) अक्रिस्टलीय ठोस ( Amorphous solids)-
अक्रिस्टलीय ठोसों में संरचनात्मक इकाईयाँ एक निश्चित व्यवस्था के अंतर्गत व्यवस्थित नहीं होती हैं| इस कारण इस प्रकार के ठोसों की ज्यामितीय आकृति निश्चित नहीं होती है| अक्रिस्टलीय ठोस में एक निश्चित व्यवस्था भी हो सकती है लेकिन यह व्यवस्था बहुत अधिक नियमानुसार नहीं होती है तथा यह कुछ दूरी तक ही फैली मिलती हैं| इससे अधिक दूरी पर अव्यवस्थित क्रम मिलता है| इस प्रकार अक्रिस्टलीय ठोसों में लघु परास व्यवस्था पाई जाती है|  कांच, मोम, रबर, स्टार्च, प्लास्टिक इत्यादि अक्रिस्टलीय ठोसों के उदाहरण हैं|
       अक्रिस्टलीय ठोसों के गलनांक बहुत तीक्ष्ण नहीं होते हैं| अधिक ताप पर यह गलित अवस्था में परिवर्तित हो जाते हैं| इस प्रकार के ठोसों की संगलन ऊष्मा निश्चित नहीं होती है|
       चाकू के द्वारा काटे जाने पर यह नियमित काट प्रदर्शित नहीं करते हैं|अक्रिस्टलीय ठोस प्रकृति में समदैशिक (isotropic ) होते हैं अर्थात सभी दिशाओं में किसी भी गुण के लिए ये  समान मान प्रदर्शित करते हैं| अक्रिस्टलीय ठोसों को अतिशीतलित द्रव ( Super cooled liquid) कहा जाता है क्योंकि इनमें संरचनात्मक इकाई की व्यवस्था द्रव के समान मिलती है| विभिन्न अक्रिस्टलीय ठोसों; जैसे- कांच कुछ सीमा तक द्रव के समान बह सकते हैं| पुराने मकानों की खिड़कियों पर लगे कांच नीचे की ओर मोटे तथा ऊपर की ओर पतले हो जाते हैं क्योंकि गुरुत्व के प्रभाव में खिड़की का कांच धीरे-धीरे नीचे की ओर बहने लगता है जिससे कांच नीचे की ओर अपेक्षाकृत मोटा हो जाता है|

अक्रिस्टलीय ठोसों के गुण-
इनके कुछ महत्वपूर्ण गुण निम्न हैं -
(1) लघु परास व्यवस्था-
इन ठोसों में घटक कणों की आवर्ती क्रमिक व्यवस्था का अभाव होता है| लेकिन फिर भी इनके घटक कणों की एक व्यवस्था हो सकती है जो अधिक नियमित नहीं होती है| यही कारण है कि अक्रिस्टलीय ठोस में एक लघु परास व्यवस्था मानी जाती है|
(2) ज्यामितीय विन्यास-
घटक कणों के अनियमित वितरण के कारण अक्रिस्टलीय ठोसों में न तो निश्चित और ना ही लाक्षणिक ज्यामितीय विन्यास पाया जाता है|
(3) गलनांक-
इन ठोसों के गलनांक सुनिश्चित नहीं होते हैं ये प्रायः एक परास में पिघलते हैं| जैसे- कांच को गर्म करने पर यह मृदु होता है और उसके बाद एक ताप परास में पिघलता है|
(4) उष्मा का प्रभाव-
सामान्य दशा में अक्रिस्टलीय ठोस अपने अक्रिस्टलीय रूप को बनाए रखते हैं| लेकिन गर्म किए जाने पर यह किसी विशेष ताप  पर क्रिस्टलीय रूप ग्रहण कर लेते हैं| प्राचीन इमारतों से प्राप्त कांच की वस्तुएं प्रायः रंगहीन होने के स्थान पर दूधिया दिखाई देती हैं| यह उनमें उपस्थित कांच के आंशिक क्रिस्टलीकरण के कारण होता है|
(5) गलन उष्माएँ-
क्रिस्टलीय ठोसों के विपरीत अक्रिस्टलीय ठोसों की गलन उष्मायें न तो निश्चित और न ही लाक्षणिक होती हैं|
(6) चाकू से काटना-
 इन ठोसों को निश्चित तलों के अनुतटीय नहीं काटा जा सकता| चाकू से काटने पर वे प्रायः अनियमित रूप से कटते हैं|
(7) प्रकृति-
यह ठोस वास्तविक ठोस नहीं होते हैं| इन्हें अतिशीतलित द्रव या छद्म ठोस माना जाता है|

Monday, January 4, 2021

प्रथम कोटि की अभिक्रिया ( First order of reaction )

प्रथम कोटि की अभिक्रिया (First order of reaction )


प्रथम कोटि की अभिक्रियायें -
(First order of reaction )
ऐसी अभिक्रियाएं जिनमें अभिक्रिया के वेग का मान अभिकारक के सांद्रण के 1 घात पर निर्भर करता है, प्रथम कोटि की अभिक्रियायें कहलाती हैं|
अभिक्रिया A -----> product प्रथम कोटि की अभिक्रिया होगी, यदि इसके लिए वेग नियम निम्न है-
Rate = k[A]1 = k[A]

प्रथम कोटि की अभिक्रियाओं के कुछ मुख्य उदाहरण निम्न हैं -
(1) C2H5Cl ------------> C2H4 + HCl 
प्रायोगिक वेग नियम-
Rate = k [C2H5Cl]
अभिक्रिया की कोटि = 1
(2) NH4NO2 -------> N2 + 2H2O 
प्रायोगिक वेग नियम-
Rate = k [NH4NO2]
अभिक्रिया की कोटि = 1
प्रथम कोटि अभिक्रिया के लिए वेग स्थिरांक के मात्रक-
प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए,
Rate = k[A] 
 k = Rate/[A]
    = molL-1s-1 / molL-1
    = s-1
 अतः प्रथम कोटि की अभिक्रिया के वेग स्थिरांक का मात्रक s-1होता है|

प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए वेग  समीकरण या समाकलित वेग समीकरण-
माना कि निम्न अभिक्रिया प्रथम कोटि की है-
                    A -------> product 
t=0              a              0
t=t             a-x             x 
द्रव्य अनुपाती क्रिया के नियम से-
Rate = k[A]1 
r = k(a-x)    -------(1)
बलगतिकी के नियमानुसार-
r = dx/dt   -------(2)
समीकरण 1 व 2 से 
 dx/dt = k(a-x)    
dx/(a-x) = kdt 
समाकलन करने पर
     ✓dx/(a-x) = k✓dt 
loge1/(a-x) = kt + C 
क्योंकि, loge1/x = -logex 
  -logex  = kt + C  ------(3)
प्रारंभिक समय में 
t = 0,    x  = 0
यह मान समीकरण 3 में रखने पर 
-loge(a-0)  = k×0 + C
-loge a  =  C
C का मान समीकरण 3 में रखने पर 
-loge(a-x)  = kt - logea
 logea - loge(a-x) = kt
k= 1/t logea - loge(a-x) 
क्योंकि, logx - logy = log x/y 
k= 1/t loge a/(a-x)
क्योंकि, loge = 2.303log10
k= 2.303/t log10 a/(a-x)
अर्द्ध-आयु काल -
किसी अभिक्रिया के आधे भाग के पूर्ण होने में लगने वाले समय अर्थात किसी अभिक्रिया में अभिकारकों की प्रारंभिक मात्रा के आधे भाग के क्रिया करने में लगने वाले समय को उस अभिक्रिया की अर्द्ध-आयु कहा जाता है|
इसे t1/2 से प्रदर्शित करते हैं |
अतः प्रथम कोटि अभिक्रिया के लिए -
t = t1/2
a=a 
(a-x) = a/2
क्योंकि, 
k= 2.303/t log10 a/(a-x)
k= 2.303/t1/2  log10 a/(a/2)
k= 2.303/t1/2 log10 (2)
क्योंकि,  log10(2) = 0. 3010
k = (2. 303 × 0. 3010) / t1/2
k = 0. 693/t1/2

Sunday, January 3, 2021

शून्य कोटि की अभिक्रिया (Zero order reaction )


शून्य कोटि की अभिक्रियायें -
(Zero order reaction )
ऐसी अभिक्रियाएं जिनमें अभिक्रिया के वेग का मान किसी भी अभिकारक के सांद्रण पर निर्भर नहीं करता है तथा यह मान पूरी अभिक्रिया के समय स्थिर रहता है शून्य कोटि की अभिक्रियायें कहलाती हैं|
अभिक्रिया A -----> product शून्य कोटि की अभिक्रिया होगी, यदि इसके लिए वेग नियम निम्न है-
Rate = k[A]0 = k 

शून्य कोटि की अभिक्रियाओं के कुछ मुख्य उदाहरण निम्न हैं -
(a) जल की सतह पर H2 तथा Cl2 का प्रकाश रासायनिक संयोग-
                  प्रकाश 
H2 + Cl2 ------------> 2HCl 
प्रायोगिक वेग नियम-
Rate = k [H2]0 [Cl2]0 = k
अभिक्रिया की कोटि = 0
(b) गोल्ड या प्लैटिनम की सतह पर NH3 का विघटन-
2NH3 ------------> N2 + 3H2
प्रायोगिक वेग नियम-
Rate = k [2NH3]0 = k
अभिक्रिया की कोटि = 0
शून्य कोटि अभिक्रिया के लिए वेग स्थिरांक के मात्रक-
शून्य कोटि की अभिक्रिया के लिए,
Rate = k[A]0 = k 
         = molL-1s-1
 अतः शून्य कोटि की अभिक्रिया के वेग स्थिरांक का मात्रक molL-1s-1होता है|

शून्य कोटि की अभिक्रिया के लिए वेग  समीकरण या समाकलित वेग समीकरण-
माना कि निम्न अभिक्रिया शून्य कोटि की है-
                    A -------> product 
t=0              a              0
t=t             a-x             x 
द्रव्य अनुपाती क्रिया के नियम से-
Rate = k[A]0 
r = k      -------(1)
बलगतिकी के नियमानुसार-
r = dx/dt   -------(2)
समीकरण 1 व 2 से 
k = dx/dt
dx = kdt 
समाकलन करने पर
     ✓dx = k✓dt 
       x = kt + C  ------(3)
प्रारंभिक समय में 
t = 0,    x  = 0
यह मान समीकरण 3 में रखने पर 
C = 0
C का मान समीकरण 3 में रखने पर 
x = kt + 0
x = kt 
 या, 
k = x/t
 
अर्द्ध-आयु काल -
किसी अभिक्रिया के आधे भाग के पूर्ण होने में लगने वाले समय अर्थात किसी अभिक्रिया में अभिकारकों की प्रारंभिक मात्रा के आधे भाग के क्रिया करने में लगने वाले समय को उस अभिक्रिया की अर्द्ध-आयु कहा जाता है|
इसे t1/2 से प्रदर्शित करते हैं |
अतः शून्य कोटि अभिक्रिया के लिए -
t = t1/2
x = a/2
क्योंकि k = x/t
या,  k = a/2 ÷ t1/2
अतः t1/2 = a/2k






अभिक्रिया की कोटि (Order of a reaction)

अभिक्रिया की कोटि 
(Order of a reaction)-
किसी अभिक्रिया के वेग नियम में निहित किसी अभिकारक विशेष के सांद्रण की घात को उस अभिकारक के सापेक्ष अभिक्रिया की कोटि कहा जाता है तथा वेग नियम में निहित सभी अभिकारकों के सांद्रणों की घातों के योग को अभिक्रिया की कुल कोटि कहा जाता है|
 जैसे, माना कि एक सामान्य अभिक्रिया
aA + bB + cC ----> product 
 के प्रायोगिक रूप से प्राप्त वेग नियम को निम्न प्रकार व्यक्त किया जा सकता है-
Rate = k [A]p [B]q [C]r  
 इस वेग नियम में पद p अभिकारक A के सापेक्ष अभिक्रिया की कोटि को व्यक्त करता है| इसी प्रकार q तथा r क्रमशः  अभिकारको B तथा C के सापेक्ष अभिक्रिया की कोटि को व्यक्त करते हैं|
 अतः, 
अभिक्रिया की कुल कोटि = p+q+r 
 इस अभिक्रिया को A के सापेक्ष p कोटि, B के सापेक्ष q कोटि तथा C के सापेक्ष r कोटि की अभिक्रिया कहा जाएगा तथा अभिक्रिया की कुल कोटि p+q+r होगी |

जब किसी अभिक्रिया के लिए कोटि का मान 1 होता है तो उसे प्रथम कोटि की अभिक्रिया कहा जाता है| यदि कोटि का मान 2 है तो इसे द्वितीय कोटि की अभिक्रिया कहते हैं| इसी प्रकार कोटि का मान 3 होने पर वह तृतीय कोटि की अभिक्रिया कहलाती है |
👉 अभिक्रिया की कोटि पूरी तरह से एक प्रायोगिक मान है इसे अभिक्रिया की संतुलित समीकरण में निहित अभिकारकों की स्टॉयशियोमीट्रिक मानों द्वारा ज्ञात नहीं किया जा सकता है|
👉 अभिक्रिया की कोटि प्रायः पूर्णांक होती है| लेकिन इसका मान 0 तथा प्रभाज में भी हो सकता है| 
जैसे-
 निम्न अभिक्रिया 
2NO + O2 ---> 2NO2
का प्रयोग से प्राप्त वेग नियम निम्न है-
Rate = k [NO]2 [O2]1
 अभिक्रिया की कुल कोटि = 2+1=3 
अतः यह तृतीय कोटि की अभिक्रिया है|
Question -
अभिक्रिया A+2B ---->C  निम्न वेग नियम का पालन करती है-
Rate = k [A]1/2 [B]3/2
 इस अभिक्रिया की कोटि क्या है?
Solution -
इस अभिक्रिया के लिए वेग नियम निम्न है-
Rate = k [A]1/2 [B]3/2
A के सापेक्ष अभिक्रिया की कोटि= 1/2 
बी के सापेक्ष अभिक्रिया की कोटि= 3/2 अभिक्रिया की कुल कोटि = 1/2 + 3/2 
                                   = 2 




Saturday, January 2, 2021

अभिक्रिया की आणविकता (Molecularity of a reaction)

अभिक्रिया की आणविकता (Molecularity of a reaction)
 एक रासायनिक अभिक्रिया को संपन्न करने के लिए उन क्रियाकारी स्पीशीज (परमाणु, अणु या आयन) की संख्या जिनका एक साथ टकराना आवश्यक है, अभिक्रिया की आणविकता कहलाती है|
          अभिक्रिया की आणविकता पूर्णांक होती है तथा इसका मान 1, 2, 3 इत्यादि हो सकता है|

👉 एक आणविक अभिक्रियाएं (Unimolecular reactions)-
जब किसी अभिक्रिया में क्रियाकारी पदार्थ का केवल एक अणु भाग लेता है तो उस अभिक्रिया की आणविकता एक होती है|
 जैसे-
   NH4NO2 ---> N2 + 2H2O 

👉 द्वि-आणविक अभिक्रियाएं (Bimolecular reactions)-
जब अभिकारकों के दो अणु आपस में टकरा कर रासायनिक परिवर्तन उत्पन्न करते हैं तो अभिक्रिया की आणविकता दो होती है|
 जैसे-
 2HI ---> H2 + I2
2N2O5 ---> 2N2O4 + O2

👉 त्रि-आणविक अभिक्रियाएं (Trimolecular reactions)-
जब अभिकारकों के तीन अणु आपस में टकरा कर रासायनिक परिवर्तन उत्पन्न करते हैं तो अभिक्रिया की आणविकता तीन होती है|
 जैसे-
 2NO + Cl2 ---> 2NOCl 
2NO + O2 ---> 2NO2

तीन से अधिक आणविकता वाली अभिक्रियाएं दुर्लभ हैं क्योंकि तीन से अधिक अणुओं के एक साथ टकराने की संभावना अत्यंत कम होती है|

छद्म एकआणविक अभिक्रियाएं (Pseudo-Unimolecular reactions)-
वे प्रथम कोटि अभिक्रियायें,  जिनकी आणविकता एक से अधिक होती है, छद्म एकआणविक अभिक्रियाएं कहलाती हैं|
जैसे -
CH3COOC2H5 + H2O ----> CH3COOH + C2H5OH

C12H22O11 + H2O ----> C6H12O6 + C6H12O6 
उपरोक्त दोनों अभिक्रियाओं में अभिक्रिया का वेग जल पर निर्भर नहीं करता है| इसलिए यह प्रथम कोटि की अभिक्रिया है, परंतु इसकी आणविकता 2 है|

मौलिक अभिक्रियाओं की आणविकता-
 वे साधारण अभिक्रियाएं जो केवल एक पद में पूर्ण होती हैं, मौलिक अभिक्रियाएं कही जाती हैं| इन अभिक्रियाओं में भाग लेने वाले अणुओं की संख्या उसकी आणविकता को व्यक्त करती है| 
           मौलिक अभिक्रियाओं की आणविकता अभिक्रिया के संतुलित समीकरण द्वारा व्यक्त किए गए अभिकारक परमाणु, आयन या अणुओं की संख्या के बराबर मानी जाती है|
 जैसे-
NH4NO2 ---> N2 + 2H2O (आणविकता =1)
2HI ---> H2 + I2 (आणविकता =2)
2NO + Cl2 ---> 2NOCl (आणविकता =3)

जटिल अभिक्रियाओं की आणविकता-
वे अभिक्रियाएं जो दो या अधिक पदों में पूर्ण होती हैं उन्हें जटिल अभिक्रियाएं कहा जाता है| जटिल अभिक्रियाओं की आणविकता संतुलित अभिक्रिया की स्टॉयशियोमिटरी द्वारा ज्ञात नहीं की जा सकती है क्योंकि इस प्रकार की अभिक्रियाओं को संतुलित समीकरणों में काफी अधिक संख्या में अभिकारक अणु हो सकते हैं|
 जैसे-
2FeCl3 + 6KI ---> 2FeI2 + 6KCl + I2

2KMnO4 + 16HCl ----> 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O 
इन अभिक्रियाओं को देखने से यह लगता है कि इनकी आणविकता बहुत अधिक है, परंतु ऐसा नहीं होता है| जटिल अभिक्रियाओं की आणविकता ज्ञात करने में यह माना जाता है कि यह अभिक्रियाएं कई पदों में पूर्ण होती हैं| प्रत्येक पद में एक, दो या अधिक से अधिक तीन अणु भाग लेते हैं|
      किसी जटिल अभिक्रिया के सबसे मंद पद (वेग निर्धारित करने वाला पद) में भाग लेने वाले अभिकारक अणुओं या परमाणुओं की संख्या को जटिल अभिक्रिया की आणविकता कहा जाता है जैसे-
2NO + 2H2 ---> N2 + 2H2O 
यह माना जाता है कि यह अभिक्रिया निम्न 2 पदों में पूर्ण होती है-
पद 1-
2NO + H2 ---> N2 + H2O2 (मंद)
पद 2-
H2O2 + H2 ---> 2H2O (तीव्र)
 क्योंकि पद 1 मंद है अतः यह वेग निर्धारित करने वाला पद है| पद 1 में अभिकारकों के अणुओं की संख्या 3 है| अतः सबसे मंद मौलिक पद की आणविकता 3 है| इसे संपूर्ण अभिक्रिया की आणविकता माना जा सकता है|


Wednesday, December 30, 2020

वेग नियम तथा वेग स्थिरांक (Rate law and rate constant)

वेग नियम तथा वेग स्थिरांक (Rate law and rate constant)

वेग नियम (Rate law )-
वह गणितीय व्यंजक जो अभिकारकों के मोलर सांद्रण पर अभिक्रिया के दर की प्रायोगिक निर्भरता को व्यक्त करता है वेग नियम कहलाता है|
         इस नियम में अभिक्रिया की दर को अभिकारकों की मोलर सांद्रता के गुणनफल के पदों में व्यक्त किया जाता है| सांद्रण पर अभिक्रिया के वेग की वास्तविक निर्भरता व्यक्त करने वाले मान को प्रत्येक सांद्रण पद की घात के रूप में व्यक्त किया जाता है|

यदि एक सामान्य अभिक्रिया,
aA + bB ---> cC + dD 
 की दर A के सांद्रण की घात p तथा B के सांद्रण की घात q पर निर्भर करती है तो, 
   Rate = k [A]p  [B]q 
उपरोक्त समीकरण में प्रयुक्त घातें p तथा q के मान संतुलित समीकरण में प्रयुक्त स्टॉयशियोमीट्रिक नियतांक मानों a तथा b के समान हो भी सकते हैं तथा यह मान उन से भिन्न भी हो सकते हैं|
         कुछ अभिक्रियाओं के वेग नियम निम्न है-
(1) H2 + I2 ---> 2HI 
      Rate = k [H2]  [I2]
 (2) 2NO + O2 ---> 2NO2 
      Rate = k [NO]2  [O2]
(3) NO2 + CO ---> NO + CO2
      Rate = k [NO2]2  [CO]0 
               = k [NO2]2
वेग स्थिरांक (Rate constant)-
अभिक्रिया के वेग नियम में प्रयुक्त स्थिरांक k को वेग स्थिरांक या दर स्थिरांक कहा जाता है| इसे विशिष्ट अभिक्रिया वेग भी कहते हैं|
           माना कि सामान्य अभिक्रिया,
aA + bB ----> product  
 का वेग नियम निम्न है-
       Rate = k [A]p  [B]q 
 जहां, k वेग स्थिरांक है तथा घात p, q क्रमशः अभिकारकों A तथा B के सांद्रण पर अभिक्रिया के वेग की निर्भरता को व्यक्त करते हैं|
 यदि, [A] = 1mol/L
        [B] = 1mol/L
 अतः वेग स्थिरांक को निम्न प्रकार परिभाषित किया जा सकता है-
     किसी अभिक्रिया का वेग स्थिरांक उस समय अभिक्रिया के वेग के बराबर होता है जब प्रत्येक अभिकारक का सांद्रण इकाई हो|
 किसी निश्चित ताप पर अभिक्रिया के वेग स्थिरांक का मान निश्चित होता है| ताप बढ़ाए जाने पर इसके मान में वृद्धि होती है| इसका मान अभिकारकों के प्रारंभिक सांद्रणों पर निर्भर नहीं करता है|

 वेग स्थिरांक के मात्रक-
वेग स्थिरांक के मात्रक अभिकारकों के सांद्रण को व्यक्त करने वाले घातों के योगफल पर निर्भर करता है|
    उदाहरण के लिए, माना की सामान्य अभिक्रिया 
aA + bB ----> product  
का वेग नियम नियम है-
      Rate = k [A]p  [B]q 
यदि, p+q = n तो 
 Rate = k [अभिकारकों का सांद्रण ]n 
अतः, 
k= rate /[अभिकारकों का सांद्रण ]n 
  = molL´1s´1/ (molL´1)n 
  = mol1-n Ln-1 s-1



Tuesday, December 29, 2020

अभिक्रिया की दर को प्रभावित करने वाले कारक (Factors which affect the reaction rate)

अभिक्रिया की दर को प्रभावित करने वाले कारक 
(Factors which affect the reaction rate)
किसी अभिक्रिया की दर निम्न कारकों पर निर्भर करती है-
(1) अभिकारकों की प्रकृति-
रासायनिक अभिक्रिया की दर अभिकारकों की प्रकृति पर निर्भर करती है| जैसे- यदि किसी अभिक्रिया में अभिकारकों की प्रकृति ध्रुवीय या आयनिक है तो वह अभिक्रिया तीव्र गति से होती है जबकि सह संयोजी पदार्थों की अभिक्रियाएं अपेक्षाकृत मंद होती हैं|
(2) अभिकारकों का सांद्रण-
सामान्यतः अभिकारकों की सांद्रता बढ़ाए जाने पर अभिक्रिया का वेग भी बढ़ता है क्योंकि अभिकारकों का सांद्रण बढ़ने पर उनके द्वारा आणविक टक्करों की संभावना भी बढ़ती है जिस कारण अभिक्रिया की दर बढ़ जाती है|
         किसी अभिक्रिया की दर पर अभिकारकों के सांद्रण के परिमाणात्मक संबंध का सबसे पहले गुलबर्ग तथा वागे ने अध्ययन किया तथा उन्होंने एक नियम दिया जिसे द्रव्य अनुपाती क्रिया का नियम कहा जाता है|
         इस नियम के अनुसार स्थिर ताप पर किसी अभिक्रिया की दर अभिकारकों के सक्रिय द्रव्यमान के गुणनफल के समानुपाती होती है यदि प्रत्येक सक्रिय द्रव्यमान पद पर संगत स्टॉयशियोमीट्रिक नियतांक की घात स्थित हो|
 सामान्य अभिक्रिया, 
aA + bB + cC  ------>  उत्पाद 
के लिए द्रव्य अनुपाती क्रिया के नियम के अनुसार,
अभिक्रिया की दर { [A]a × [B]b × [C]c
या, 
अभिक्रिया की दर= k [A]a × [B]b × [C]c
जहां k एक स्थिरंक है जिसे वेग स्थिरांक कहा जाता है|

जैसे -
निम्न अभिक्रिया के लिए
2NO + 2H2 ---> N2 + 2H2O 
अभिक्रिया की दर= k [NO]2 × [H2]2
(3) ताप -
सामान्यतः ताप का मान बढ़ाया जाने पर ऊष्माक्षेपी एवं ऊष्माशोषी दोनों प्रकार की अभिक्रियाओं का वेग बढ़ जाता है| अधिकांश समांग अभिक्रिया में 10°C  ताप बढ़ाए जाने पर अभिक्रिया का वेग लगभग दोगुना हो जाता है| अतः ताप का अभिक्रिया की दर पर बहुत अधिक प्रभाव पड़ता है|
(4) उत्प्रेरक की उपस्थिति-
 उत्प्रेरक वह पदार्थ हैं जो अभिक्रिया के वेग को बढ़ा देते हैं तथा वे स्वयं अभिक्रिया में भाग नहीं लेते हैं| अभिक्रिया के अंत में इनके रासायनिक संगठन में कोई परिवर्तन नहीं होता है| उत्प्रेरक के द्वारा अभिक्रिया के वेग को बढ़ाने का कारण यह है कि यह न्यून उर्जा अवरोध का एक अन्य मार्ग देता है| ऊर्जा अवरोध में कमी के कारण अधिक संख्या में क्रियाकारी पदार्थ अभिक्रिया में भाग लेते हैं जिस कारण अभिक्रिया का वेग बढ़ जाता है|
(5) सतह क्षेत्रफल-
 यदि कोई अभिकारक ठोस है तो उसका सतह क्षेत्रफल बढ़ाए जाने पर अभिक्रिया की दर बढ़ती है| एक ठोस की तुलना में बारीक महीन या पिसे ठोस का सतह क्षेत्रफल अधिक होता है तथा यह अधिक तीव्र गति से किया करते हैं| जैसे- कोयले के एक बड़े टुकड़े की तुलना में उसका चूर्ण अधिक तेजी से जलता है|