रासायनिक प्रतिक्रियाओं का वर्गीकरण। यौगिक प्रतिक्रियाएं
9.1. रासायनिक प्रतिक्रियाएं क्या हैं
आइए याद रखें कि हम रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा प्रकृति की किसी भी रासायनिक घटना को कहते हैं। एक रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान, कुछ टूट जाते हैं और अन्य रासायनिक बंधन बनते हैं। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, कुछ रासायनिक पदार्थों से अन्य पदार्थ प्राप्त होते हैं (अध्याय 1 देखें)।
२.५ के लिए अपना होमवर्क करते हुए, आप रासायनिक परिवर्तनों के पूरे सेट से चार मुख्य प्रकार की प्रतिक्रियाओं के पारंपरिक अलगाव से परिचित हो गए, साथ ही आपने उनके नाम सुझाए: संयोजन, अपघटन, प्रतिस्थापन और विनिमय की प्रतिक्रियाएं।
यौगिक प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:
सी + ओ 2 = सीओ 2; (1)
ना 2 ओ + सीओ 2 = ना 2 सीओ 3; (2)
एनएच 3 + सीओ 2 + एच 2 ओ = एनएच 4 एचसीओ 3। (3)
अपघटन प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:
2एजी 2 ओ 4एजी + ओ 2; (4)
CaCO 3 CaO + CO 2; (५)
(एनएच 4) 2 करोड़ 2 ओ 7 एन 2 + सीआर 2 ओ 3 + 4 एच 2 ओ। (६)
प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu; (७)
2NaI + Cl 2 = 2NaCl + I 2; (आठ)
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2। (नौ)
| विनिमय प्रतिक्रियाएं- रासायनिक प्रतिक्रियाएं, जिसमें प्रारंभिक पदार्थ अपने घटक भागों का आदान-प्रदान करते प्रतीत होते हैं। |
विनिमय प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:
बा (ओएच) 2 + एच 2 एसओ 4 = बाएसओ 4 + 2 एच 2 ओ; (दस)
एचसीएल + केएनओ 2 = केसीएल + एचएनओ 2; (ग्यारह)
AgNO 3 + NaCl = AgCl + NaNO 3। (१२)
रासायनिक प्रतिक्रियाओं के पारंपरिक वर्गीकरण में उनकी सभी विविधता शामिल नहीं है - चार मुख्य प्रकार की प्रतिक्रियाओं के अलावा, कई और जटिल प्रतिक्रियाएं भी हैं।
दो अन्य प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं का चयन दो सबसे महत्वपूर्ण गैर-रासायनिक कणों की भागीदारी पर आधारित होता है: एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन।
कुछ प्रतिक्रियाओं के दौरान, एक परमाणु से दूसरे परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का पूर्ण या आंशिक स्थानांतरण होता है। इस मामले में, प्रारंभिक पदार्थों को बनाने वाले तत्वों के परमाणुओं के ऑक्सीकरण राज्यों में परिवर्तन होता है; दिए गए उदाहरणों में से, ये प्रतिक्रियाएं 1, 4, 6, 7 और 8 हैं। इन प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है रेडोक्स.
प्रतिक्रियाओं के दूसरे समूह में, एक हाइड्रोजन आयन (H +), यानी एक प्रोटॉन, एक प्रतिक्रियाशील कण से दूसरे में जाता है। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है अम्ल-क्षार प्रतिक्रियाएंया प्रोटॉन स्थानांतरण प्रतिक्रियाएं.
दिए गए उदाहरणों में, ऐसी प्रतिक्रियाएं 3, 10 और 11 प्रतिक्रियाएं हैं। इन प्रतिक्रियाओं के अनुरूप, रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं कभी-कभी कहलाती हैं इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण प्रतिक्रियाएं... आप 2 में IDR और निम्नलिखित अध्यायों में IDR से परिचित होंगे।
यौगिक प्रतिक्रियाएं, अपघटन प्रतिक्रियाएं, प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं, विनिमय प्रतिक्रियाएं, कमी-कमी प्रतिक्रियाएं, एसिड-बेसिक प्रतिक्रियाएं।
निम्नलिखित योजनाओं के अनुरूप प्रतिक्रिया समीकरण बनाएं:
ए) एचजीओ एचजी + ओ 2 ( टी); बी) ली 2 ओ + एसओ 2 ली 2 एसओ 3; सी) क्यू (ओएच) 2 क्यूओ + एच 2 ओ ( टी);
घ) अल + आई २ अली ३; ई) CuCl 2 + Fe FeCl 2 + Cu; च) एमजी + एच 3 पीओ 4 एमजी 3 (पीओ 4) 2 + एच 2;
छ) अल + ओ 2 अल 2 ओ 3 ( टी); i) केसीएलओ 3 + पी पी 2 ओ 5 + केसीएल ( टी); j) CuSO 4 + Al Al 2 (SO 4) 3 + Cu;
एल) Fe + Cl 2 FeCl 3 ( टी); एम) एनएच 3 + ओ 2 एन 2 + एच 2 ओ ( टी); एम) एच 2 एसओ 4 + क्यूओ क्यूएसओ 4 + एच 2 ओ।
पारंपरिक प्रकार की प्रतिक्रिया को इंगित करें। रेडॉक्स और एसिड-बेस प्रतिक्रियाओं पर ध्यान दें। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में, उन परमाणुओं को इंगित करें जिनके तत्व अपनी ऑक्सीकरण अवस्था बदलते हैं।
9.2. रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं
लौह अयस्क से लौह (अधिक सटीक, कच्चा लोहा) के औद्योगिक उत्पादन के दौरान विस्फोट भट्टियों में होने वाली रेडॉक्स प्रतिक्रिया पर विचार करें:
Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2।
आइए हम उन परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था निर्धारित करें जो प्रारंभिक पदार्थ और प्रतिक्रिया उत्पाद दोनों बनाते हैं
| फे 2 ओ 3 | + | = | 2Fe | + |
जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप कार्बन परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में वृद्धि हुई, लोहे के परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में कमी आई और ऑक्सीजन परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था अपरिवर्तित रही। नतीजतन, इस प्रतिक्रिया में कार्बन परमाणुओं का ऑक्सीकरण हुआ, यानी उन्होंने इलेक्ट्रॉनों को खो दिया ( ऑक्सीकरण), और लोहे के परमाणु - कमी, यानी उन्होंने इलेक्ट्रॉनों को जोड़ा ( बरामद) (देखें ७.१६)। RVR को चिह्नित करने के लिए, अवधारणाओं का उपयोग किया जाता है ऑक्सीकरण एजेंटतथा संदर्भ पुस्तकें.
इस प्रकार, हमारी प्रतिक्रिया में, ऑक्सीकरण करने वाले परमाणु लोहे के परमाणु होते हैं, और कम करने वाले परमाणु कार्बन परमाणु होते हैं।
हमारी प्रतिक्रिया में, ऑक्सीकरण एजेंट आयरन (III) ऑक्साइड है, और कम करने वाला एजेंट कार्बन (II) ऑक्साइड है।
ऐसे मामलों में जहां ऑक्सीकरण और कम करने वाले परमाणु एक ही पदार्थ का हिस्सा होते हैं (उदाहरण: पिछले पैराग्राफ से प्रतिक्रिया 6) शब्द "ऑक्सीकरण एजेंट" और "कम करने वाले एजेंट" का उपयोग नहीं किया जाता है।
इस प्रकार, विशिष्ट ऑक्सीकरण एजेंट ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें परमाणु होते हैं जो इलेक्ट्रॉनों (पूरे या आंशिक रूप से) को जोड़ते हैं, जिससे उनकी ऑक्सीकरण अवस्था कम हो जाती है। साधारण पदार्थों में से, ये मुख्य रूप से हैलोजन और ऑक्सीजन होते हैं, कुछ हद तक सल्फर और नाइट्रोजन। जटिल पदार्थों में से - पदार्थ जिनमें उच्च ऑक्सीकरण राज्यों में परमाणु शामिल होते हैं जो इन ऑक्सीकरण राज्यों में सरल आयन बनाने के इच्छुक नहीं होते हैं: एचएनओ 3 (एन + वी), केएमएनओ 4 (एमएन + VII), सीआरओ 3 (सीआर + VI), केसीएलओ 3 (Cl + V), KClO 4 (Cl + VII), आदि।
विशिष्ट कम करने वाले एजेंट ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें परमाणु होते हैं जो पूरे या आंशिक रूप से इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देते हैं, जिससे उनकी ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ जाती है। साधारण पदार्थों में से, ये हाइड्रोजन, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु और एल्यूमीनियम हैं। जटिल पदार्थों में से - एच 2 एस और सल्फाइड (एस -II), एसओ 2 और सल्फाइट्स (एस + IV), आयोडाइड्स (आई - आई), सीओ (सी + II), एनएच 3 (एन -III), आदि।
सामान्य तौर पर, लगभग सभी जटिल और कई सरल पदार्थ ऑक्सीकरण और कम करने वाले गुणों को प्रदर्शित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए:
SO 2 + Cl 2 = S + Cl 2 O 2 (SO 2 एक प्रबल अपचायक है);
एसओ 2 + सी = एस + सीओ 2 (टी) (एसओ 2 एक कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट है);
सी + ओ 2 = सीओ 2 (टी) (सी एक कम करने वाला एजेंट है);
सी + 2 सीए = सीए 2 सी (टी) (सी एक ऑक्सीकरण एजेंट है)।
आइए हम उस प्रतिक्रिया पर लौटते हैं जिसका हमने इस खंड की शुरुआत में विश्लेषण किया था।
| फे 2 ओ 3 | + | = | 2Fe | + |
ध्यान दें कि प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, ऑक्सीकरण करने वाले परमाणु (Fe + III) कम करने वाले परमाणुओं (Fe 0) में बदल गए, और परमाणुओं को कम करने (C + II) ऑक्सीकरण परमाणुओं (C + IV) में बदल गए। लेकिन सीओ 2 किसी भी स्थिति में एक बहुत कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट है, और लोहा, हालांकि यह एक कम करने वाला एजेंट है, इन परिस्थितियों में, सीओ की तुलना में बहुत कमजोर है। इसलिए, प्रतिक्रिया उत्पाद एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, और रिवर्स प्रतिक्रिया नहीं होती है। दिया गया उदाहरण सामान्य सिद्धांत का एक उदाहरण है जो ओआरआर प्रवाह की दिशा निर्धारित करता है:
रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं एक कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट और एक कमजोर कम करने वाले एजेंट के गठन की दिशा में आगे बढ़ती हैं।
पदार्थों के रेडॉक्स गुणों की तुलना केवल उन्हीं परिस्थितियों में की जा सकती है। कुछ मामलों में, यह तुलना मात्रात्मक रूप से की जा सकती है।
इस अध्याय के पहले पैराग्राफ के लिए अपना होमवर्क करते हुए, आप आश्वस्त हो गए कि कुछ प्रतिक्रिया समीकरणों (विशेषकर ओवीआर) में गुणांक खोजना मुश्किल है। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के मामले में इस कार्य को सरल बनाने के लिए, निम्नलिखित दो विधियों का उपयोग किया जाता है:
ए) इलेक्ट्रॉनिक संतुलन विधितथा
बी) इलेक्ट्रॉन आयन संतुलन विधि.
अब आप इलेक्ट्रॉनिक संतुलन विधि सीखेंगे, और उच्च शिक्षा में आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक आयन संतुलन विधि का अध्ययन किया जाता है।
ये दोनों विधियाँ इस तथ्य पर आधारित हैं कि रासायनिक अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन कहीं गायब नहीं होते हैं और न ही कहीं से प्रकट होते हैं, अर्थात परमाणुओं द्वारा प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या अन्य परमाणुओं द्वारा दान किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है।
इलेक्ट्रॉनिक संतुलन विधि में दान और प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन से निर्धारित होती है। इस पद्धति का उपयोग करते समय, प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों दोनों की संरचना को जानना आवश्यक है।
आइए उदाहरणों का उपयोग करते हुए इलेक्ट्रॉनिक संतुलन विधि के अनुप्रयोग पर विचार करें।
उदाहरण 1।आइए क्लोरीन के साथ लोहे की प्रतिक्रिया के लिए समीकरण बनाएं। यह ज्ञात है कि इस प्रतिक्रिया का उत्पाद लोहा (III) क्लोराइड है। आइए प्रतिक्रिया योजना लिखें:
Fe + Cl 2 FeCl 3.
आइए हम उन सभी तत्वों के परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ निर्धारित करें जो प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थ बनाते हैं:
लोहे के परमाणु इलेक्ट्रॉनों का दान करते हैं, और क्लोरीन के अणु उन्हें प्राप्त करते हैं। आइए इन प्रक्रियाओं को व्यक्त करें इलेक्ट्रॉनिक समीकरण:
फे - 3 इ- = फे + III,
सीएल 2 + 2 इ -= 2Cl -I।
प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होने के लिए दान किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या के लिए, पहले इलेक्ट्रॉनिक समीकरण को दो से गुणा किया जाना चाहिए, और दूसरे को तीन से:
| फे - 3 इ- = फे + III, सीएल 2 + 2 इ- = 2Cl -I |
2Fe - 6 इ- = 2Fe + III, ३क्ल २ + ६ इ- = 6Cl -I। |
गुणांक 2 और 3 को प्रतिक्रिया योजना में शामिल करके, हम प्रतिक्रिया समीकरण प्राप्त करते हैं:
2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3।
उदाहरण २।आइए क्लोरीन की अधिकता में सफेद फास्फोरस के दहन के लिए प्रतिक्रिया समीकरण की रचना करें। यह ज्ञात है कि फॉस्फोरस (V) क्लोराइड इन परिस्थितियों में बनता है:
| + वी-आई | ||||
| पी 4 | + | सीएल 2 | पीसीएल 5. |
सफेद फास्फोरस के अणु इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं (ऑक्सीकरण होते हैं), और क्लोरीन अणु उन्हें स्वीकार करते हैं (कम हो जाते हैं):
| पी 4 - 20 इ- = 4पी + वी सीएल 2 + 2 इ- = 2Cl -I |
1 10 |
2 20 |
पी 4 - 20 इ- = 4पी + वी सीएल 2 + 2 इ- = 2Cl -I |
पी 4 - 20 इ- = 4पी + वी 10Cl 2 + 20 इ- = 20Cl -I |
प्रारंभिक रूप से प्राप्त कारकों (2 और 20) में एक सामान्य भाजक था, जिसके द्वारा (प्रतिक्रिया समीकरण में भविष्य के गुणांक की तरह) उन्हें विभाजित किया गया था। प्रतिक्रिया समीकरण:
पी 4 + 10 सीएल 2 = 4 पीसीएल 5।
उदाहरण 3.आइए ऑक्सीजन में आयरन (II) सल्फाइड के भूनने के दौरान होने वाली अभिक्रिया के समीकरण की रचना करें।
प्रतिक्रिया योजना:
| + III-II | + IV-II | |||||
| + | हे 2 | + |
इस मामले में, लोहा (II) और सल्फर (- II) दोनों परमाणु ऑक्सीकृत होते हैं। इन तत्वों के परमाणुओं को 1: 1 के अनुपात में आयरन (II) सल्फाइड की संरचना में शामिल किया गया है (सबसे सरल सूत्र में सूचकांक देखें)।
इलेक्ट्रॉनिक संतुलन:
| 4 | फे + II - इ- = फे + III एस-द्वितीय - ६ इ- = एस + IV |
कुल 7 इ – |
| 7 | ओ 2 + 4e - = 2O -II |
प्रतिक्रिया समीकरण: 4FeS + 7O 2 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2।
उदाहरण 4. आइए, आयरन (II) डाइसल्फ़ाइड (पाइराइट) को ऑक्सीजन में भूनने के दौरान होने वाली अभिक्रिया का समीकरण बनाते हैं।
प्रतिक्रिया योजना:
| + III-II | + IV-II | |||||
| + | हे 2 | + |
पिछले उदाहरण की तरह, यहाँ भी, लोहे (II) परमाणुओं और सल्फर परमाणुओं का ऑक्सीकरण होता है, लेकिन I की ऑक्सीकरण अवस्था के साथ। इन तत्वों के परमाणु 1: 2 के अनुपात में पाइराइट की संरचना में होते हैं (देखें। सरलतम सूत्र में सूचकांक)। यह इस संबंध में है कि लोहे और सल्फर के परमाणु एक प्रतिक्रिया में प्रवेश करते हैं, जिसे इलेक्ट्रॉनिक संतुलन को संकलित करते समय ध्यान में रखा जाता है:
| फे + III - इ- = फे + III 2एस-आई - 10 इ- = 2S + IV |
कुल 11 इ – | |
| ओ 2 + 4 इ- = 2O -II |
प्रतिक्रिया समीकरण: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2।
ओवीआर के और भी जटिल मामले हैं, उनमें से कुछ के साथ आपको अपना होमवर्क करते समय पता चल जाएगा।
एटम-ऑक्सीडाइजर, एटम-रेड्यूसर, सबस्टेंस-ऑक्सिडाइजर, सबस्टेंस-रिड्यूसर, इलेक्ट्रॉनिक बैलेंस मेथड, इलेक्ट्रॉनिक इक्वेशन।
1. इस अध्याय के 1 के पाठ में दिए गए प्रत्येक ओआरपी समीकरण के लिए एक इलेक्ट्रॉनिक संतुलन बनाएं।
2. इस अध्याय के 1 को दिए गए सत्रीय कार्य के दौरान आपको मिले ओवीआर के समीकरण बनाइए। इस बार ऑड्स सेट करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक बैलेंस मेथड का इस्तेमाल करें। 3. इलेक्ट्रॉनिक संतुलन की विधि का उपयोग करके, निम्नलिखित योजनाओं के अनुरूप प्रतिक्रिया समीकरण बनाएं: a) Na + I 2 NaI;
बी) ना + ओ 2 ना 2 ओ 2;
सी) ना 2 ओ 2 + ना ना 2 ओ;
डी) अल + बीआर 2 अलबीआर 3;
ई) फे + ओ 2 फे 3 ओ 4 ( टी);
च) Fe 3 O 4 + H 2 FeO + H 2 O ( टी);
छ) FeO + O 2 Fe 2 O 3 ( टी);
i) Fe 2 O 3 + CO Fe + CO 2 ( टी);
जे) सीआर + ओ 2 सीआर 2 ओ 3 ( टी);
एल) सीआरओ 3 + एनएच 3 सीआर 2 ओ 3 + एच 2 ओ + एन 2 ( टी);
एम) एमएन 2 ओ 7 + एनएच 3 एमएनओ 2 + एन 2 + एच 2 ओ;
एम) एमएनओ 2 + एच 2 एमएन + एच 2 ओ ( टी);
एन) एमएनएस + ओ 2 एमएनओ 2 + एसओ 2 ( टी)
पी) पीबीओ 2 + सीओ पीबी + सीओ 2 ( टी);
सी) सीयू 2 ओ + क्यू 2 एस सीयू + एसओ 2 ( टी);
मी) CuS + O 2 Cu 2 O + SO 2 ( टी);
वाई) पीबी 3 ओ 4 + एच 2 पीबी + एच 2 ओ ( टी).
९.३. एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाएं। तापीय धारिता
रासायनिक अभिक्रियाएँ क्यों होती हैं?
इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, आइए याद करें कि अलग-अलग परमाणु अणुओं में क्यों जुड़ते हैं, पृथक आयनों से एक आयनिक क्रिस्टल क्यों बनता है, परमाणु के इलेक्ट्रॉन खोल के निर्माण के दौरान कम से कम ऊर्जा का सिद्धांत क्यों संचालित होता है। इन सभी सवालों का जवाब एक ही है: क्योंकि यह ऊर्जावान रूप से फायदेमंद है। इसका मतलब है कि ऐसी प्रक्रियाओं के दौरान ऊर्जा जारी की जाती है। ऐसा लगता है कि रासायनिक प्रतिक्रियाएं उसी कारण से आगे बढ़नी चाहिए। दरअसल, कई प्रतिक्रियाएं की जा सकती हैं, जिसके दौरान ऊर्जा निकलती है। ऊर्जा जारी की जाती है, आमतौर पर गर्मी के रूप में।
यदि ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया के दौरान ऊष्मा को हटाने का समय नहीं होता है, तो प्रतिक्रिया प्रणाली गर्म हो जाती है।
उदाहरण के लिए, मीथेन की दहन प्रतिक्रिया में
सीएच 4 (जी) + 2 ओ 2 (जी) = सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (जी)
इतनी गर्मी निकलती है कि मीथेन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है।
तथ्य यह है कि इस प्रतिक्रिया में गर्मी जारी की जाती है, प्रतिक्रिया समीकरण में परिलक्षित हो सकती है:
सीएच 4 (जी) + 2 ओ 2 (जी) = सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (जी) + क्यू।
यह तथाकथित है थर्मोकेमिकल समीकरण... यहाँ प्रतीक "+ क्यू"मतलब कि जब मीथेन को जलाया जाता है, तो गर्मी निकलती है। इस गर्मी को कहा जाता है प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव.
मुक्त गर्मी कहाँ से आती है?
आप जानते हैं कि रासायनिक अभिक्रियाएँ टूट कर रासायनिक बंध बनाती हैं। इस मामले में, सीएच 4 अणुओं में कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ-साथ ओ 2 अणुओं में ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच बंधन टूट जाते हैं। इस मामले में, नए बंधन बनते हैं: CO2 अणुओं में कार्बन और ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच और H2O अणुओं में ऑक्सीजन और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच। बंधनों को तोड़ने के लिए, आपको ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता होती है (देखें "बंधन ऊर्जा", "परमाणुकरण" ऊर्जा"), और गठन के दौरान ऊर्जा जारी की जाती है। जाहिर है, अगर "नए" बंधन "पुराने" की तुलना में अधिक मजबूत हैं, तो अवशोषित होने की तुलना में अधिक ऊर्जा जारी की जाएगी। जारी और अवशोषित ऊर्जा के बीच का अंतर प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव है।
ऊष्मीय प्रभाव (ऊष्मा की मात्रा) को किलोजूल में मापा जाता है, उदाहरण के लिए:
2एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) = 2 एच 2 ओ (जी) + 484 केजे।
इस तरह के एक रिकॉर्ड का मतलब है कि 484 किलोजूल गर्मी जारी की जाएगी यदि हाइड्रोजन के दो मोल ऑक्सीजन के एक मोल के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और दो मोल गैसीय पानी (जल वाष्प) बनते हैं।
इस प्रकार, थर्मोकेमिकल समीकरणों में, गुणांक संख्यात्मक रूप से अभिकारकों और प्रतिक्रिया उत्पादों के पदार्थ की मात्रा के बराबर होते हैं.
प्रत्येक विशिष्ट प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव क्या निर्धारित करता है?
अभिक्रिया का ऊष्मा प्रभाव निर्भर करता है
ए) प्रारंभिक पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों के कुल राज्यों से,
बी) तापमान पर और
ग) रासायनिक परिवर्तन स्थिर आयतन पर होता है या स्थिर दबाव पर।
पदार्थों के एकत्रीकरण की स्थिति पर प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव की निर्भरता इस तथ्य से जुड़ी है कि एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी (कुछ अन्य भौतिक प्रक्रियाओं की तरह) में संक्रमण की प्रक्रिया गर्मी की रिहाई या अवशोषण के साथ होती है। इसे थर्मोकेमिकल समीकरण द्वारा भी व्यक्त किया जा सकता है। एक उदाहरण जल वाष्प संघनन का थर्मोकेमिकल समीकरण है:
एच 2 ओ (जी) = एच 2 ओ (जी) + क्यू।
थर्मोकेमिकल समीकरणों में, और, यदि आवश्यक हो, सामान्य रासायनिक समीकरणों में, पदार्थों के कुल राज्यों को अक्षर सूचकांकों का उपयोग करके दर्शाया जाता है:
(छ) - गैस,
(छ) - तरल,
(टी) या (सीआर) - ठोस या क्रिस्टलीय पदार्थ।
तापमान पर ऊष्मीय प्रभाव की निर्भरता ऊष्मा क्षमता में अंतर से जुड़ी होती है
प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पाद।
चूंकि निरंतर दबाव पर एक एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप सिस्टम का आयतन हमेशा बढ़ता है, इसलिए ऊर्जा का कुछ हिस्सा वॉल्यूम बढ़ाने के लिए काम करने पर खर्च किया जाता है, और जारी की गई गर्मी समान प्रतिक्रिया के मामले में स्थिर से कम होगी। आयतन।
प्रतिक्रियाओं के ऊष्मीय प्रभावों की गणना आमतौर पर 25 डिग्री सेल्सियस पर स्थिर मात्रा में होने वाली प्रतिक्रियाओं के लिए की जाती है और इसे प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता है क्यूओ
यदि ऊर्जा केवल ऊष्मा के रूप में निकलती है, और रासायनिक प्रतिक्रिया एक स्थिर आयतन पर आगे बढ़ती है, तो प्रतिक्रिया का ऊष्मा प्रभाव ( क्यू वी) परिवर्तन के बराबर है आंतरिक ऊर्जा(डी यू) प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थ, लेकिन विपरीत संकेत के साथ:
क्यू वी = - यू.
एक शरीर की आंतरिक ऊर्जा को अंतर-आणविक अंतःक्रियाओं की कुल ऊर्जा, रासायनिक बंधन, सभी इलेक्ट्रॉनों की आयनीकरण ऊर्जा, नाभिक में न्यूक्लियंस की बंधन ऊर्जा और इस शरीर द्वारा "संग्रहीत" अन्य सभी ज्ञात और अज्ञात प्रकार की ऊर्जा के रूप में समझा जाता है। "-" चिन्ह इस तथ्य के कारण है कि जब गर्मी निकलती है, तो आंतरिक ऊर्जा कम हो जाती है। अर्थात्
यू= – क्यू वी .
यदि प्रतिक्रिया निरंतर दबाव में आगे बढ़ती है, तो सिस्टम का आयतन बदल सकता है। आंतरिक ऊर्जा का एक हिस्सा आयतन बढ़ाने के लिए भी काम करता है। इस मामले में
यू = -(क्यू पी + ए) = –(क्यू पी + पीवी),
कहां क्यू पी- निरंतर दबाव में होने वाली प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव। यहाँ से
क्यू पी = - यूपीवी .
एक मात्रा . के बराबर यू + पीवीनाम मिल गया एन्थैल्पी परिवर्तनऔर D . द्वारा निरूपित किया जाता है एच.
एच =यू + पीवी.
अत
क्यू पी = - एच.
इस प्रकार, ऊष्मा के निकलने के साथ, निकाय की एन्थैल्पी कम हो जाती है। इसलिए इस मात्रा का पुराना नाम: "गर्मी सामग्री"।
थर्मल प्रभाव के विपरीत, थैलेपी में परिवर्तन प्रतिक्रिया की विशेषता है, भले ही यह स्थिर मात्रा या स्थिर दबाव पर हो। थैलेपी परिवर्तन का उपयोग करके लिखे गए थर्मोकेमिकल समीकरण कहलाते हैं थर्मोडायनामिक रूप में थर्मोकेमिकल समीकरण... इस मामले में, मानक स्थितियों (25 डिग्री सेल्सियस, 101.3 केपीए) के तहत थैलेपी में परिवर्तन का मूल्य दिया जाता है, निरूपित किया जाता है एच के बारे में... उदाहरण के लिए:
2एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) = 2 एच 2 ओ (जी) एच के बारे में= - ४८४ केजे;
सीएओ (सीआर) + एच 2 ओ (एल) = सीए (ओएच) 2 (सीआर) एच के बारे में= - 65 केजे।
प्रतिक्रिया में जारी गर्मी की मात्रा की निर्भरता ( क्यू) प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव से ( क्यूओ) और पदार्थ की मात्रा ( एनबी) प्रतिक्रिया में प्रतिभागियों में से एक (पदार्थ बी - प्रारंभिक पदार्थ या प्रतिक्रिया उत्पाद) समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है:
यहां बी पदार्थ बी की मात्रा है, जो थर्मोकेमिकल समीकरण में पदार्थ बी के सूत्र के सामने गुणांक द्वारा दी गई है।
टास्क
1694 kJ ऊष्मा मुक्त होने पर ऑक्सीजन में जलने वाले हाइड्रोजन पदार्थ की मात्रा निर्धारित करें।
समाधान
2एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) = 2 एच 2 ओ (जी) + 484 केजे। |
|
|
क्यू = 1694 केजे, 6. गैसीय क्लोरीन के साथ क्रिस्टलीय एल्यूमीनियम की बातचीत की प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव 1408 केजे है। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें और इस प्रतिक्रिया का उपयोग करके 2816 kJ ऊष्मा प्राप्त करने के लिए आवश्यक एल्यूमीनियम का द्रव्यमान निर्धारित करें। ९.४. एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं। एन्ट्रापी एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं के अलावा, प्रतिक्रियाएं संभव हैं, जिसके दौरान गर्मी अवशोषित होती है, और यदि इसकी आपूर्ति नहीं की जाती है, तो प्रतिक्रिया प्रणाली ठंडा हो जाती है। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है एन्दोठेर्मिक. ऐसी प्रतिक्रियाओं का ऊष्मीय प्रभाव नकारात्मक होता है। उदाहरण के लिए: इस प्रकार, इन और समान प्रतिक्रियाओं के उत्पादों में बंधों के निर्माण के दौरान जारी ऊर्जा प्रारंभिक पदार्थों में बंधों को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा से कम है।
दो फ्लास्क लें और उनमें से एक को नाइट्रोजन (रंगहीन गैस) से भरें, और दूसरे को नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (भूरी गैस) से भरें ताकि फ्लास्क में दबाव और तापमान दोनों समान हों। यह ज्ञात है कि ये पदार्थ एक दूसरे के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश नहीं करते हैं। आइए हम फ्लास्क को उनकी गर्दन से कसकर जोड़ते हैं और उन्हें लंबवत रूप से सेट करते हैं, ताकि भारी नाइट्रोजन डाइऑक्साइड वाला फ्लास्क सबसे नीचे हो (चित्र 9.1)। थोड़ी देर बाद, हम देखेंगे कि ब्राउन नाइट्रोजन डाइऑक्साइड धीरे-धीरे ऊपरी फ्लास्क में फैलती है, और रंगहीन नाइट्रोजन निचले वाले में प्रवेश करती है। नतीजतन, गैसें मिश्रित होती हैं, और फ्लास्क की सामग्री का रंग समान हो जाता है। इस प्रकार,
एन्ट्रापी के बीच युग्मन समीकरण ( एस) और अन्य मात्राओं का अध्ययन भौतिकी और भौतिक रसायन विज्ञान पाठ्यक्रमों में किया जाता है। एन्ट्रापी के मापन की इकाई [ एस] = 1 जे / के। जी = एच - टी एस सहज प्रतिक्रिया की स्थिति: जी< 0. कम तापमान पर, प्रतिक्रिया आगे बढ़ने की संभावना का निर्धारण करने वाला कारक काफी हद तक ऊर्जा कारक होता है, और उच्च तापमान पर एन्ट्रॉपी कारक होता है। उपरोक्त समीकरण से, विशेष रूप से, यह देखा जा सकता है कि क्यों अपघटन प्रतिक्रियाएं जो कमरे के तापमान पर नहीं होती हैं (एन्ट्रॉपी बढ़ जाती है) एक ऊंचे तापमान पर आगे बढ़ने लगती हैं। एंडोथर्मल रिएक्शन, एन्ट्रॉपी, एनर्जी फैक्टर, एंट्रोपिक फैक्टर, गिब्स एनर्जी। 2CuO (cr) + C (ग्रेफाइट) = 2Cu (cr) + CO 2 (g) है -46 kJ. थर्मोकेमिकल समीकरण लिखिए और गणना कीजिए कि इस तरह की प्रतिक्रिया से 1 किलो तांबा प्राप्त करने के लिए कितनी ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता है। सीएसीओ 3 (सीआर) = सीएओ (सीआर) + सीओ 2 (जी) - 179 केजे 24.6 लीटर कार्बन डाइऑक्साइड का गठन किया। निर्धारित करें कि कितनी गर्मी बर्बाद हुई थी। कितने ग्राम कैल्शियम ऑक्साइड का निर्माण हुआ? |
(फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाएं), विद्युत प्रवाह (इलेक्ट्रोड प्रक्रियाएं), आयनकारी विकिरण (विकिरण-रासायनिक प्रतिक्रियाएं), यांत्रिक क्रिया (यांत्रिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं), निम्न-तापमान प्लाज्मा (प्लाज्मा-रासायनिक प्रतिक्रियाएं), आदि। एक दूसरे के साथ अणुओं की बातचीत होती है। एक श्रृंखला मार्ग के साथ: एसोसिएशन - इलेक्ट्रॉनिक आइसोमेराइजेशन - हदबंदी, जिसमें सक्रिय कण रेडिकल, आयन, समन्वय-असंतृप्त यौगिक हैं। एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर सक्रिय कणों की एकाग्रता और बंधन के टूटने और बनने की ऊर्जा के बीच के अंतर से निर्धारित होती है।
पदार्थ में रासायनिक प्रक्रियाएं भौतिक प्रक्रियाओं और परमाणु परिवर्तन दोनों से भिन्न होती हैं। भौतिक प्रक्रियाओं में, प्रत्येक भाग लेने वाला पदार्थ अपनी संरचना को अपरिवर्तित रखता है (हालांकि पदार्थ मिश्रण बना सकते हैं), लेकिन वे अपने बाहरी रूप या एकत्रीकरण की स्थिति को बदल सकते हैं।
रासायनिक प्रक्रियाओं (रासायनिक प्रतिक्रियाओं) में अभिकर्मकों से भिन्न गुणों वाले नए पदार्थ प्राप्त होते हैं, लेकिन नए तत्वों के परमाणु कभी नहीं बनते हैं। प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले तत्वों के परमाणुओं में, इलेक्ट्रॉन खोल के संशोधन आवश्यक रूप से होते हैं।
नाभिकीय अभिक्रियाओं में भाग लेने वाले सभी तत्वों के परमाणु नाभिक में परिवर्तन होते हैं, जिससे नए तत्वों के परमाणुओं का निर्माण होता है।
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ऐसे कई संकेत हैं जिनके द्वारा रासायनिक प्रतिक्रियाओं को वर्गीकृत किया जा सकता है।
1. एक चरण सीमा की उपस्थिति के अनुसार, सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उप-विभाजित किया जाता है सजातीयतथा विजातीय
एक प्रावस्था में होने वाली रासायनिक अभिक्रिया कहलाती है सजातीय रासायनिक प्रतिक्रिया ... अंतरापृष्ठ पर होने वाली रासायनिक अभिक्रिया कहलाती है विषम रासायनिक प्रतिक्रिया ... एक बहु-चरणीय रासायनिक अभिक्रिया में, कुछ चरण सजातीय और अन्य विषमांगी हो सकते हैं। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है सजातीय-विषम .
प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों को बनाने वाले चरणों की संख्या के आधार पर, रासायनिक प्रक्रियाएं होमोफ़ेज़ हो सकती हैं (शुरुआती सामग्री और उत्पाद एक ही चरण के भीतर हैं) और हेटरोफ़ेज़ (शुरुआती सामग्री और उत्पाद कई चरणों का निर्माण करते हैं)। प्रतिक्रिया की समरूप और विषमावस्था प्रकृति इस बात से संबंधित नहीं है कि प्रतिक्रिया समरूप है या विषम। इसलिए, चार प्रकार की प्रक्रियाओं को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:
- सजातीय प्रतिक्रियाएं (होमोफ़ेज़) ... इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं में, प्रतिक्रिया मिश्रण सजातीय होता है, और अभिकारक और उत्पाद एक ही चरण के होते हैं। ऐसी प्रतिक्रियाओं का एक उदाहरण आयन एक्सचेंज प्रतिक्रियाएं हैं, उदाहरण के लिए, क्षार समाधान के साथ एसिड समाधान का तटस्थकरण:
- विषम समावस्था प्रतिक्रियाएं ... घटक एक ही चरण के भीतर हैं, लेकिन प्रतिक्रिया इंटरफ़ेस पर होती है, उदाहरण के लिए, उत्प्रेरक की सतह पर। एक उदाहरण निकल उत्प्रेरक पर एथिलीन का हाइड्रोजनीकरण होगा:
- सजातीय विषमावस्था प्रतिक्रियाएं ... ऐसी प्रतिक्रिया में अभिकर्मक और उत्पाद कई चरणों में मौजूद होते हैं, लेकिन प्रतिक्रिया एक चरण में होती है। इस प्रकार, गैसीय ऑक्सीजन के साथ तरल चरण में हाइड्रोकार्बन का ऑक्सीकरण हो सकता है।
- विषम विषमावस्था प्रतिक्रियाएं ... इस मामले में, अभिकारक एक अलग चरण अवस्था में हैं, प्रतिक्रिया उत्पाद किसी भी चरण अवस्था में भी हो सकते हैं। प्रतिक्रिया प्रक्रिया इंटरफ़ेस पर होती है। ब्रोंस्टेड एसिड के साथ कार्बोनिक एसिड लवण (कार्बोनेट) की प्रतिक्रिया एक उदाहरण है:
2. अभिकर्मकों की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन पर
इस मामले में, भेद करें
- रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं, जिसमें एक तत्व के परमाणु (ऑक्सीकारक) की वसूली , अर्थात् उनकी ऑक्सीकरण अवस्था को कम करें, और दूसरे तत्व के परमाणु (घटाने वाले एजेंट) ऑक्सीकरण , अर्थात् उनकी ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ाएँ... रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं का एक विशेष मामला आनुपातिक प्रतिक्रियाएं हैं, जिसमें ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंट विभिन्न ऑक्सीकरण राज्यों में एक ही तत्व के परमाणु होते हैं।
रेडॉक्स प्रतिक्रिया का एक उदाहरण पानी बनाने के लिए ऑक्सीजन (ऑक्सीकरण एजेंट) में हाइड्रोजन (घटाने वाले एजेंट) का दहन है:
2 एच 2 + ओ 2 → 2 एच 2 ओ (\ डिस्प्लेस्टाइल \ गणित (2 एच_ (2) + ओ_ (2) \ राइटएरो 2 एच_ (2) ओ))एक विपरीत अनुपात प्रतिक्रिया का एक उदाहरण गर्म करने पर अमोनियम नाइट्रेट की अपघटन प्रतिक्रिया है। इस मामले में ऑक्सीकरण एजेंट नाइट्रो समूह का नाइट्रोजन (+5) है, और कम करने वाला एजेंट अमोनियम केशन का नाइट्रोजन (-3) है:
एन एच 4 एन ओ 3 → एन 2 ओ + 2 एच 2 ओ (< 250 ∘ C) {\displaystyle \mathrm {NH_{4}NO_{3}\rightarrow N_{2}O\uparrow +2H_{2}O\qquad (<250{}^{\circ }C)} }रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं पर लागू न करें जिसमें परमाणुओं के ऑक्सीकरण राज्यों में कोई परिवर्तन नहीं होता है, उदाहरण के लिए:
बी ए सी एल 2 + एन ए 2 एसओ 4 → बी ए एसओ 4 ↓ + 2 एन ए सी एल (\ डिस्प्लेस्टाइल \ गणित (बीएसीएल_ (2) + ना_ (2) एसओ_ (4) \ दायां तीर बाएसओ_ (4) \ डाउनएरो + 2NaCl))3. प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव के अनुसार
सभी रासायनिक प्रतिक्रियाएं ऊर्जा की रिहाई या अवशोषण के साथ होती हैं। जब रासायनिक बंधन टूट जाते हैं, तो अभिकर्मकों में ऊर्जा निकलती है, जो मुख्य रूप से नए रासायनिक बंधनों के निर्माण पर खर्च की जाती है। कुछ प्रतिक्रियाओं में, इन प्रक्रियाओं की ऊर्जा करीब होती है, और इस मामले में प्रतिक्रिया का समग्र गर्मी प्रभाव शून्य तक पहुंच जाता है। अन्य मामलों में, हम भेद कर सकते हैं:
- एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाएं जो साथ जाती हैं गर्मी का विमोचन,(सकारात्मक तापीय प्रभाव) जैसे हाइड्रोजन दहन के ऊपर
- एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं जिसके दौरान गर्मी अवशोषित होती है(नकारात्मक तापीय प्रभाव) पर्यावरण से।
प्रतिक्रिया की गर्मी (प्रतिक्रिया की थैलीपी, Δ आर एच), जो अक्सर बहुत महत्वपूर्ण होती है, की गणना हेस के नियम के अनुसार की जा सकती है यदि अभिकारकों और उत्पादों के गठन की थैलेपीज ज्ञात हों। जब उत्पादों की एन्थैल्पी का योग अभिकारकों की एन्थैल्पी के योग से कम होता है (Δ r H< 0) наблюдается गर्मी पैदा होना, अन्यथा (Δ आर एच> 0) - अवशोषण.
4. प्रतिक्रियाशील कणों के परिवर्तनों के प्रकार से
रासायनिक प्रतिक्रियाएं हमेशा भौतिक प्रभावों के साथ होती हैं: ऊर्जा का अवशोषण या रिलीज, प्रतिक्रिया मिश्रण के रंग में परिवर्तन, आदि। इन भौतिक प्रभावों से अक्सर रासायनिक प्रतिक्रियाओं का न्याय किया जाता है।
यौगिक प्रतिक्रिया - एक रासायनिक प्रतिक्रिया, जिसके परिणामस्वरूप दो या दो से अधिक प्रारंभिक पदार्थों से केवल एक नया पदार्थ बनता है। सरल और जटिल दोनों पदार्थ ऐसी प्रतिक्रियाओं में प्रवेश कर सकते हैं।
अपघटन प्रतिक्रिया - एक रासायनिक प्रतिक्रिया, जिसके परिणामस्वरूप एक पदार्थ से कई नए पदार्थ बनते हैं। केवल जटिल यौगिक ही इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं, और उनके उत्पाद जटिल और सरल पदार्थ दोनों हो सकते हैं।
प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया -रासायनिक प्रतिक्रिया, जिसके परिणामस्वरूप एक तत्व के परमाणु, जो एक साधारण पदार्थ का हिस्सा होते हैं, दूसरे तत्व के परमाणुओं को उसके जटिल यौगिक में बदल देते हैं। परिभाषा के अनुसार, ऐसी प्रतिक्रियाओं में प्रारंभिक पदार्थों में से एक सरल होना चाहिए, और दूसरा जटिल होना चाहिए।
विनिमय प्रतिक्रियाएं - एक प्रतिक्रिया जिसके परिणामस्वरूप दो जटिल पदार्थ अपने घटक भागों का आदान-प्रदान करते हैं
5. प्रवाह की दिशा के अनुसार रासायनिक अभिक्रियाओं को में विभाजित किया जाता है अपरिवर्तनीय और प्रतिवर्ती
अचलकेवल एक दिशा में आगे बढ़ने वाली रासायनिक अभिक्रियाएँ कहलाती हैं (" बाएं से दाएं"), जिसके परिणामस्वरूप प्रारंभिक पदार्थ प्रतिक्रिया उत्पादों में परिवर्तित हो जाते हैं। ऐसी रासायनिक प्रक्रियाओं को "अंत तक" आगे बढ़ने के लिए कहा जाता है। " दहन प्रतिक्रियाएं, तथा खराब घुलनशील या गैसीय पदार्थों के गठन के साथ प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्तीरासायनिक प्रतिक्रियाएं जो एक साथ दो विपरीत दिशाओं ("बाएं से दाएं" और "दाएं से बाएं") में होती हैं, कहलाती हैं। ऐसी प्रतिक्रियाओं के समीकरणों में, समान चिह्न को दो विपरीत दिशा वाले तीरों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। सीधा (प्रवाह "बाएं से दाएं") और उलटना(आगे "दाएं से बाएं") चूंकि एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के दौरान प्रारंभिक पदार्थ एक साथ खपत और बनते हैं, वे पूरी तरह से प्रतिक्रिया उत्पादों में परिवर्तित नहीं होते हैं। इसलिए, वे प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के बारे में कहते हैं कि वे "पूरी तरह से आगे नहीं बढ़ते हैं। " नतीजतन, प्रारंभिक पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों का मिश्रण हमेशा बनता है।
6. उत्प्रेरकों की भागीदारी के आधार पर रासायनिक अभिक्रियाओं को में विभाजित किया जाता है उत्प्रेरकतथा गैर उत्प्रेरक
उत्प्रेरकउत्प्रेरक की उपस्थिति में होने वाली प्रतिक्रियाएं कहलाती हैं। ऐसी प्रतिक्रियाओं के समीकरणों में, उत्प्रेरक का रासायनिक सूत्र समान या प्रतिवर्ती चिह्न से ऊपर इंगित किया जाता है, कभी-कभी घटना की स्थितियों के पदनाम के साथ (तापमान टी, दबाव पी) कई अपघटन प्रतिक्रियाएं और यौगिक इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं से संबंधित हैं।
परिभाषा
रासायनिक प्रतिक्रियापदार्थों का परिवर्तन कहा जाता है जिसमें उनकी संरचना और (या) संरचना में परिवर्तन होता है।
अक्सर, रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रारंभिक पदार्थों (अभिकर्मकों) को अंतिम पदार्थों (उत्पादों) में परिवर्तित करने की प्रक्रिया के रूप में समझा जाता है।
रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों के सूत्रों वाले रासायनिक समीकरणों का उपयोग करके लिखा जाता है। द्रव्यमान संरक्षण के नियम के अनुसार, रासायनिक समीकरण के बाएँ और दाएँ पक्षों पर प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या समान होती है। आमतौर पर, प्रारंभिक सामग्री के सूत्र समीकरण के बाईं ओर लिखे जाते हैं, और उत्पादों के सूत्र दाईं ओर होते हैं। समीकरण के बाएँ और दाएँ पक्षों में प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या की समानता पदार्थों के सूत्रों के सामने पूर्णांक स्टोइकोमेट्रिक गुणांक रखकर प्राप्त की जाती है।
रासायनिक समीकरणों में प्रतिक्रिया की विशेषताओं के बारे में अतिरिक्त जानकारी हो सकती है: तापमान, दबाव, विकिरण, आदि, जो समान चिह्न के ऊपर (या "नीचे") उपयुक्त प्रतीक द्वारा इंगित किया जाता है।
सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को कई वर्गों में बांटा जा सकता है, जिनकी कुछ विशेषताएं हैं।
प्रारंभिक और परिणामी पदार्थों की संख्या और संरचना द्वारा रासायनिक प्रतिक्रियाओं का वर्गीकरण
इस वर्गीकरण के अनुसार, रासायनिक प्रतिक्रियाओं को संयोजन, अपघटन, प्रतिस्थापन, विनिमय की प्रतिक्रियाओं में विभाजित किया जाता है।
नतीजतन यौगिक प्रतिक्रियाएंदो या दो से अधिक (जटिल या सरल) पदार्थों से एक नया पदार्थ बनता है। सामान्य शब्दों में, इस तरह की रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए समीकरण इस तरह दिखेगा:
उदाहरण के लिए:
सीएसीओ 3 + सीओ 2 + एच 2 ओ = सीए (एचसीओ 3) 2
एसओ 3 + एच 2 ओ = एच 2 एसओ 4
2एमजी + ओ 2 = 2एमजीओ।
2FеСl 2 + l 2 = 2FеСl 3
यौगिक की प्रतिक्रियाएं ज्यादातर मामलों में एक्ज़ोथिर्मिक होती हैं, अर्थात। गर्मी की रिहाई के साथ आगे बढ़ें। यदि अभिक्रिया में साधारण पदार्थ शामिल होते हैं, तो ऐसी अभिक्रियाएँ प्रायः रेडॉक्स अभिक्रियाएँ (ORR) होती हैं, अर्थात्। तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन के साथ आगे बढ़ें। स्पष्ट रूप से यह कहना असंभव है कि जटिल पदार्थों के बीच एक यौगिक की प्रतिक्रिया ओवीआर से संबंधित है या नहीं।
वे अभिक्रियाएँ जिनके परिणामस्वरूप एक जटिल पदार्थ से कई अन्य नए पदार्थ (जटिल या सरल) बनते हैं, कहलाते हैं अपघटन प्रतिक्रियाएं... सामान्य तौर पर, रासायनिक अपघटन प्रतिक्रिया के लिए समीकरण इस तरह दिखेगा:
उदाहरण के लिए:
CaCO 3 CaO + CO 2 (1)
2एच 2 ओ = 2 एच 2 + ओ 2 (2)
CuSO 4 × 5H 2 O = CuSO 4 + 5H 2 O (3)
Cu (OH) 2 = CuO + H 2 O (4)
एच 2 एसआईओ 3 = एसआईओ 2 + एच 2 ओ (5)
2SO 3 = 2SO 2 + O 2 (6)
(एनएच 4) 2 करोड़ 2 ओ 7 = सीआर 2 ओ 3 + एन 2 + 4 एच 2 ओ (7)
अधिकांश अपघटन प्रतिक्रियाएं गर्म करने पर होती हैं (1,4,5)। विद्युत धारा द्वारा अपघटन संभव है (2)। क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स, अम्ल, क्षार और ऑक्सीजन युक्त अम्लों के लवण (1, 3, 4, 5, 7) का अपघटन तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था को बदले बिना होता है, अर्थात। ये प्रतिक्रियाएं ओवीआर से संबंधित नहीं हैं। OVR अपघटन प्रतिक्रियाओं में उच्च ऑक्सीकरण राज्यों (6) में तत्वों द्वारा गठित ऑक्साइड, एसिड और लवण का अपघटन शामिल है।
कार्बनिक रसायन विज्ञान में भी अपघटन प्रतिक्रियाएं पाई जाती हैं, लेकिन अन्य नामों के तहत - क्रैकिंग (8), डिहाइड्रोजनेशन (9):
सी 18 एच 38 = सी 9 एच 18 + सी 9 एच 20 (8)
सी 4 एच 10 = सी 4 एच 6 + 2 एच 2 (9)
पर प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएंएक साधारण पदार्थ एक जटिल पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे एक नया सरल और नया जटिल पदार्थ बनता है। सामान्य शब्दों में, प्रतिस्थापन की रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए समीकरण इस तरह दिखेगा:
उदाहरण के लिए:
2Аl + Fe 2 O 3 = 2Fе + Аl 2 3 (1)
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (2)
2KBr + Cl 2 = 2KCl + Br 2 (3)
2केएसएलओ 3 + एल 2 = 2 केएलओ 3 + एल 2 (4)
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2 (5)
सीए 3 (पीओ 4) 2 + 3SiO 2 = 3CaSiO 3 + P 2 O 5 (6)
सीएच 4 + सीएल 2 = सीएच 3 सीएल + एचसीएल (7)
प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं ज्यादातर रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं होती हैं (1 - 4, 7)। अपघटन अभिक्रियाओं के उदाहरण जिनमें ऑक्सीकरण अवस्थाओं में कोई परिवर्तन नहीं होता है, कुछ (5, 6) हैं।
विनिमय प्रतिक्रियाएंजटिल पदार्थों के बीच होने वाली प्रतिक्रियाओं को कहते हैं, जिसमें वे अपने घटक भागों का आदान-प्रदान करते हैं। आमतौर पर इस शब्द का इस्तेमाल जलीय घोल में आयनों को शामिल करने वाली प्रतिक्रियाओं के लिए किया जाता है। सामान्य तौर पर, रासायनिक विनिमय प्रतिक्रिया का समीकरण इस तरह दिखेगा:
एबी + सीडी = एडी + सीबी
उदाहरण के लिए:
CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O (1)
NaOH + HCl = NaCl + H 2 O (2)
NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2 (3)
AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3 (4)
rСl ३ + NаОН = r (ОН) ३ + NаСl (५)
मेटाबोलिक प्रतिक्रियाएं रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं नहीं हैं। इन विनिमय प्रतिक्रियाओं का एक विशेष मामला तटस्थकरण प्रतिक्रियाएं (क्षार के साथ एसिड की बातचीत की प्रतिक्रियाएं) (2) हैं। विनिमय प्रतिक्रियाएं उस दिशा में आगे बढ़ती हैं जहां कम से कम एक पदार्थ गैसीय पदार्थ (3), एक अवक्षेप (4, 5), या कम-विघटनकारी यौगिक के रूप में प्रतिक्रिया क्षेत्र से हटा दिया जाता है, अक्सर पानी (1 , 2)।
ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तन द्वारा रासायनिक प्रतिक्रियाओं का वर्गीकरण
अभिकर्मकों और प्रतिक्रिया उत्पादों को बनाने वाले तत्वों के ऑक्सीकरण राज्यों में परिवर्तन के आधार पर, सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को रेडॉक्स (1, 2) में विभाजित किया जाता है और ऑक्सीकरण अवस्था (3, 4) में बदलाव के बिना आगे बढ़ना होता है।
2एमजी + सीओ 2 = 2एमजीओ + सी (1)
Mg 0 - 2e = Mg 2+ (अपचायक एजेंट)
सी 4+ + 4e = सी 0 (ऑक्सीकरण एजेंट)
FeS 2 + 8HNO 3 (संक्षिप्त) = Fe (NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O (2)
Fe 2+ -e = Fe 3+ (कम करने वाला एजेंट)
एन 5+ + 3e = एन 2+ (ऑक्सीकरण एजेंट)
एग्नो 3 + एचसीएल = एजीसीएल ↓ + एचएनओ 3 (3)
सीए (ओएच) 2 + एच 2 एसओ 4 = सीएएसओ 4 ↓ + एच 2 ओ (4)
रासायनिक प्रतिक्रियाओं का थर्मल वर्गीकरण
प्रतिक्रिया के दौरान गर्मी (ऊर्जा) जारी या अवशोषित होती है या नहीं, इस पर निर्भर करते हुए, सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को पारंपरिक रूप से क्रमशः एक्सो - (1, 2) और एंडोथर्मिक (3) में विभाजित किया जाता है। प्रतिक्रिया के दौरान जारी या अवशोषित ऊष्मा (ऊर्जा) की मात्रा को प्रतिक्रिया का ऊष्मा प्रभाव कहा जाता है। यदि जारी या अवशोषित ऊष्मा की मात्रा को समीकरण में इंगित किया जाता है, तो ऐसे समीकरणों को थर्मोकेमिकल कहा जाता है।
एन 2 + 3 एच 2 = 2एनएच 3 +46.2 केजे (1)
2एमजी + ओ 2 = 2एमजीओ + 602.5 केजे (2)
एन 2 + ओ 2 = 2NO - 90.4 केजे (3)
प्रतिक्रिया की दिशा के अनुसार रासायनिक प्रतिक्रियाओं का वर्गीकरण
प्रतिक्रिया की दिशा में, प्रतिवर्ती (रासायनिक प्रक्रियाएं जिनके उत्पाद एक-दूसरे के साथ उन्हीं परिस्थितियों में प्रतिक्रिया करने में सक्षम होते हैं जिनमें वे प्राप्त किए गए थे, प्रारंभिक पदार्थों के गठन के साथ) और अपरिवर्तनीय (रासायनिक प्रक्रियाएं जिनके उत्पाद प्रतिक्रिया करने में सक्षम नहीं हैं) प्रारंभिक पदार्थों के निर्माण के साथ एक दूसरे)।
प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के लिए, सामान्य रूप में समीकरण आमतौर पर निम्नानुसार लिखा जाता है:
ए + बी एबी
उदाहरण के लिए:
सीएच 3 सीओओएच + सी 2 एच 5 ओह↔ एच 3 सीओओसी 2 एच 5 + एच 2 ओ
अपरिवर्तनीय प्रतिक्रियाओं के उदाहरणों में निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं शामिल हैं:
2केएसएलओ 3 → 2केएसएल + 3ओ 2
सी ६ एच १२ ओ ६ + ६ओ २ → ६सीओ २ + ६एच २ ओ
प्रतिक्रिया की अपरिवर्तनीयता का प्रमाण प्रतिक्रिया उत्पादों के रूप में एक गैसीय पदार्थ, एक अवक्षेप या कम-विघटनकारी यौगिक, सबसे अधिक बार पानी की रिहाई हो सकती है।
उत्प्रेरक की उपस्थिति से रासायनिक प्रतिक्रियाओं का वर्गीकरण
इस दृष्टिकोण से, उत्प्रेरक और गैर-उत्प्रेरक प्रतिक्रियाएं प्रतिष्ठित हैं।
उत्प्रेरक एक पदार्थ है जो रासायनिक प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम को तेज करता है। उत्प्रेरकों से जुड़ी अभिक्रियाएँ उत्प्रेरक कहलाती हैं। उत्प्रेरक की उपस्थिति के बिना कुछ प्रतिक्रियाएं आम तौर पर असंभव होती हैं:
2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (उत्प्रेरक MnO 2)
अक्सर, प्रतिक्रिया उत्पादों में से एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है जो इस प्रतिक्रिया को तेज करता है (ऑटोकैटलिटिक प्रतिक्रियाएं):
MeO + 2HF = MeF 2 + H 2 O, जहाँ Me एक धातु है।
समस्या समाधान के उदाहरण
उदाहरण 1
रासायनिक प्रतिक्रियाएं, उनके गुण, प्रकार, घटना की स्थिति और अन्य, रसायन विज्ञान नामक एक दिलचस्प विज्ञान की आधारशिला हैं। आइए यह जानने की कोशिश करें कि रासायनिक प्रतिक्रिया क्या है और इसकी भूमिका क्या है। तो, रसायन विज्ञान में एक रासायनिक प्रतिक्रिया को एक या कई पदार्थों का अन्य पदार्थों में परिवर्तन माना जाता है। इस मामले में, उनके नाभिक नहीं बदलते हैं (परमाणु प्रतिक्रियाओं के विपरीत), लेकिन इलेक्ट्रॉनों और नाभिकों का पुनर्वितरण होता है, और निश्चित रूप से, नए रासायनिक तत्व दिखाई देते हैं।
प्रकृति और रोजमर्रा की जिंदगी में रासायनिक प्रतिक्रियाएं
आप और मैं रासायनिक प्रतिक्रियाओं से घिरे हुए हैं, इसके अलावा, हम स्वयं नियमित रूप से विभिन्न दैनिक क्रियाएं करते हैं, उदाहरण के लिए, हम एक माचिस जलाते हैं। विशेष रूप से बहुत सारी रासायनिक प्रतिक्रियाएं, बिना किसी संदेह के (और शायद संदेह के बिना भी), रसोइये खाना बनाते समय करते हैं।
बेशक, प्राकृतिक परिस्थितियों में कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं: ज्वालामुखी विस्फोट, पत्ते और पेड़, और मैं क्या कह सकता हूं, लगभग किसी भी जैविक प्रक्रिया को रासायनिक प्रतिक्रियाओं के उदाहरणों के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।
रासायनिक प्रतिक्रियाओं के प्रकार
सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को मोटे तौर पर सरल और जटिल में विभाजित किया जा सकता है। बदले में सरल रासायनिक प्रतिक्रियाओं में विभाजित हैं:
- यौगिक प्रतिक्रियाएं,
- अपघटन प्रतिक्रियाएं,
- प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं,
- विनिमय प्रतिक्रियाएं।
एक यौगिक की रासायनिक प्रतिक्रिया
महान रसायनज्ञ डी मेंडेलीव की बहुत उपयुक्त परिभाषा के अनुसार, संयोजन प्रतिक्रिया तब होती है जब "दो पदार्थों में से एक होता है"। एक यौगिक की रासायनिक प्रतिक्रिया का एक उदाहरण लोहे और सल्फर पाउडर का ताप हो सकता है, जिसमें उनसे लौह सल्फाइड बनता है - Fe + S = FeS। इस प्रतिक्रिया का एक और उल्लेखनीय उदाहरण हवा में सल्फर या फास्फोरस जैसे सरल पदार्थों का दहन है (शायद इसी तरह की प्रतिक्रिया को थर्मल रासायनिक प्रतिक्रिया भी कहा जा सकता है)।
अपघटन रासायनिक प्रतिक्रिया
यह आसान है, अपघटन प्रतिक्रिया यौगिक प्रतिक्रिया के विपरीत है। इससे एक पदार्थ से दो या दो से अधिक पदार्थ प्राप्त होते हैं। रासायनिक अपघटन प्रतिक्रिया का एक सरल उदाहरण चाक अपघटन प्रतिक्रिया होगी, जिसके दौरान वास्तविक चाक से त्वरित चूना और कार्बन डाइऑक्साइड बनते हैं।
प्रतिस्थापन रासायनिक प्रतिक्रिया
प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया तब की जाती है जब एक साधारण पदार्थ एक जटिल पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करता है। यहाँ एक रासायनिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया का एक उदाहरण दिया गया है: यदि एक स्टील की कील को कॉपर सल्फेट के घोल में डुबोया जाता है, तो इस सरल रासायनिक प्रयोग के दौरान हमें आयरन सल्फेट (लौह नमक से कॉपर को विस्थापित कर देगा) प्राप्त होता है। ऐसी रासायनिक प्रतिक्रिया का समीकरण इस तरह दिखेगा:
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
रासायनिक विनिमय प्रतिक्रिया
विनिमय प्रतिक्रियाएं विशेष रूप से जटिल रसायनों के बीच होती हैं, जिसके दौरान वे अपने हिस्से बदलते हैं। ऐसी कई प्रतिक्रियाएं विभिन्न समाधानों में होती हैं। पित्त के साथ अम्ल का उदासीनीकरण एक रासायनिक उपापचयी प्रतिक्रिया का एक अच्छा उदाहरण है।
NaOH + HCl → NaCl + H 2 O
यह इस प्रतिक्रिया के लिए रासायनिक समीकरण है, जिसमें HCl यौगिक से हाइड्रोजन आयन का NaOH यौगिक से सोडियम आयन के साथ आदान-प्रदान होता है। इस रासायनिक प्रतिक्रिया का परिणाम सोडियम क्लोराइड समाधान का गठन है।
रासायनिक प्रतिक्रियाओं के संकेत
रासायनिक अभिक्रियाओं के घटित होने के संकेतों से कोई यह अनुमान लगा सकता है कि अभिकर्मकों के बीच रासायनिक अभिक्रिया हुई है या नहीं। यहाँ रासायनिक प्रतिक्रियाओं के संकेतों के कुछ उदाहरण दिए गए हैं:
- रंग परिवर्तन (हल्का लोहा, उदाहरण के लिए, नम हवा में, लोहे और के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप एक भूरे रंग की कोटिंग के साथ कवर किया जाता है)।
- वर्षा (यदि अचानक कार्बन डाइऑक्साइड को चूने के घोल से गुजारा जाता है, तो हमें कैल्शियम कार्बोनेट के एक सफेद अघुलनशील अवक्षेप की वर्षा होती है)।
- गैस का विकास (यदि आप बेकिंग सोडा पर साइट्रिक एसिड टपकाते हैं, तो आपको कार्बन डाइऑक्साइड का विकास होगा)।
- कमजोर रूप से विघटित पदार्थों का निर्माण (सभी प्रतिक्रियाएं जिसके परिणामस्वरूप पानी बनता है)।
- एक समाधान की चमक (यहां एक उदाहरण ल्यूमिनॉल के समाधान के साथ होने वाली प्रतिक्रियाएं हैं, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान प्रकाश का उत्सर्जन करती हैं)।
सामान्य तौर पर, यह पहचानना मुश्किल है कि रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कौन से लक्षण मुख्य हैं, विभिन्न पदार्थों और विभिन्न प्रतिक्रियाओं के अपने संकेत हैं।
रासायनिक प्रतिक्रिया के संकेत की पहचान कैसे करें
आप एक रासायनिक प्रतिक्रिया के संकेत को नेत्रहीन (रंग, चमक में बदलाव के साथ), या इसी प्रतिक्रिया के परिणामों से निर्धारित कर सकते हैं।
रासायनिक प्रतिक्रिया दर
एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को आमतौर पर प्रति इकाई समय में एक अभिकारक की मात्रा में परिवर्तन के रूप में समझा जाता है। इसके अलावा, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर हमेशा एक सकारात्मक मूल्य होती है। 1865 में, रसायनज्ञ एनएन बेकेटोव ने सामूहिक क्रिया का नियम तैयार किया, जिसमें कहा गया है कि "प्रत्येक क्षण में एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के बराबर शक्तियों के लिए उठाए गए अभिकर्मकों की सांद्रता के समानुपाती होती है।"
रासायनिक प्रतिक्रिया की दर के कारकों में शामिल हैं:
- प्रतिक्रियाशील पदार्थों की प्रकृति,
- उत्प्रेरक की उपस्थिति,
- तापमान,
- दबाव,
- अभिकारकों का पृष्ठीय क्षेत्रफल।
उन सभी का रासायनिक प्रतिक्रिया की दर पर सबसे सीधा प्रभाव पड़ता है।
रासायनिक प्रतिक्रिया का संतुलन
रासायनिक संतुलन एक रासायनिक प्रणाली की एक स्थिति है जिसमें कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं और आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की प्रत्येक जोड़ी में दर समान होती है। इस प्रकार, एक रासायनिक प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक को प्रतिष्ठित किया जाता है - यह वह मान है जो किसी दिए गए रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए रासायनिक संतुलन की स्थिति में प्रारंभिक पदार्थों और उत्पादों की थर्मोडायनामिक गतिविधियों के अनुपात को निर्धारित करता है। संतुलन स्थिरांक को जानकर, आप रासायनिक प्रतिक्रिया की दिशा निर्धारित कर सकते हैं।
रासायनिक प्रतिक्रियाओं की घटना के लिए शर्तें
रासायनिक प्रतिक्रियाओं को शुरू करने के लिए, इसके लिए उपयुक्त परिस्थितियों का निर्माण करना आवश्यक है:
- पदार्थों को निकट संपर्क में लाना।
- एक निश्चित तापमान पर पदार्थों को गर्म करना (रासायनिक प्रतिक्रिया का तापमान उपयुक्त होना चाहिए)।
रासायनिक अभिक्रिया का ऊष्मा प्रभाव
यह एक रासायनिक प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम के परिणामस्वरूप प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का नाम है और निम्नलिखित शर्तों के तहत रासायनिक प्रतिक्रिया समीकरण के अनुरूप मात्रा में प्रारंभिक पदार्थों (अभिकारकों) के प्रतिक्रिया उत्पादों में परिवर्तन:
- इस मामले में एकमात्र संभव कार्य केवल बाहरी दबाव के खिलाफ काम करना है।
- रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप प्राप्त प्रारंभिक सामग्री और उत्पादों का तापमान समान होता है।
रासायनिक प्रतिक्रियाएं, वीडियो
और अंत में, सबसे आश्चर्यजनक रासायनिक प्रतिक्रियाओं के बारे में एक दिलचस्प वीडियो।
अपघटन प्रतिक्रियाएं ग्रह के जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। आखिरकार, वे सभी जैविक जीवों के अपशिष्ट उत्पादों के विनाश में योगदान करते हैं। इसके अलावा, यह प्रक्रिया प्रतिदिन मानव शरीर को विभिन्न जटिल यौगिकों को सरल (अपचय) में तोड़कर आत्मसात करने में मदद करती है। उपरोक्त सभी के अलावा, यह प्रतिक्रिया जटिल से सरल कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों के निर्माण को बढ़ावा देती है। आइए इस प्रक्रिया के बारे में और जानें और अपघटन रासायनिक प्रतिक्रिया के व्यावहारिक उदाहरण भी देखें।
रसायन शास्त्र में अभिक्रिया किसे कहते हैं, ये कितने प्रकार के होते हैं और ये किस पर निर्भर करते हैं?
अपघटन के बारे में जानकारी की जांच करने से पहले, यह सामान्य रूप से सीखने लायक है। इस नाम का अर्थ है कुछ पदार्थों के अणुओं की दूसरों के साथ बातचीत करने और इस प्रकार नए यौगिक बनाने की क्षमता।
उदाहरण के लिए, यदि ऑक्सीजन और दो एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तो परिणाम हाइड्रोजन ऑक्साइड के दो अणु होंगे, जिन्हें हम सभी पानी के रूप में जानते हैं। इस प्रक्रिया को निम्नलिखित रासायनिक समीकरण का उपयोग करके लिखा जा सकता है: 2H 2 + O 2 → 2H 2 O।
यद्यपि विभिन्न मानदंड हैं जिनके द्वारा रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रतिष्ठित किया जाता है (थर्मल प्रभाव, उत्प्रेरक, चरण सीमाओं की उपस्थिति / अनुपस्थिति, अभिकर्मकों के ऑक्सीकरण राज्यों में परिवर्तन, प्रतिवर्तीता / अपरिवर्तनीयता), उन्हें अक्सर परिवर्तन के प्रकार के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थ।
इस प्रकार, चार प्रकार की रासायनिक प्रक्रियाओं को प्रतिष्ठित किया जाता है।
- यौगिक।
- अपघटन।
- अदला बदली।
- प्रतिस्थापन।
उपरोक्त सभी प्रतिक्रियाओं को समीकरणों का उपयोग करके ग्राफिक रूप से लिखा गया है। उनकी सामान्य योजना इस तरह दिखती है: ए → बी।
इस सूत्र के बाईं ओर प्रारंभिक अभिकर्मक हैं, और दाईं ओर - प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बनने वाले पदार्थ। एक नियम के रूप में, इसे शुरू करने के लिए तापमान, बिजली, या उत्प्रेरक योजक के उपयोग की आवश्यकता होती है। उनकी उपस्थिति को रासायनिक समीकरण में भी इंगित किया जाना चाहिए।
अपघटन (विभाजन)
इस प्रकार की रासायनिक प्रक्रिया एक पदार्थ के अणुओं से दो या दो से अधिक नए यौगिकों के निर्माण की विशेषता है।
सरल शब्दों में, अपघटन प्रतिक्रिया की तुलना एक निर्माण सेट के घर से की जा सकती है। एक कार और एक नाव बनाने का निर्णय लेने के बाद, बच्चा प्रारंभिक संरचना को अलग करता है और अपने भागों से वांछित बनाता है। इस मामले में, निर्माता के तत्वों की संरचना नहीं बदलती है, जैसा कि विभाजन में भाग लेने वाले पदार्थ के परमाणुओं के साथ होता है।
माना प्रतिक्रिया का समीकरण कैसा दिखता है?
इस तथ्य के बावजूद कि सैकड़ों कनेक्शन सरल घटकों में अलग होने में सक्षम हैं, ऐसी सभी प्रक्रियाएं एक ही सिद्धांत के अनुसार होती हैं। इसे योजनाबद्ध सूत्र का उपयोग करके दर्शाया जा सकता है: ABC → A + B + C।
इसमें, एबीसी प्रारंभिक यौगिक है जो दरार से गुजरा है। ए, बी और सी अपघटन प्रतिक्रिया के दौरान एबीसी परमाणुओं से बनने वाले पदार्थ हैं।
दरार प्रतिक्रियाएं
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, रासायनिक प्रक्रिया शुरू करने के लिए, अभिकर्मकों पर एक निश्चित प्रभाव डालना अक्सर आवश्यक होता है। ऐसी उत्तेजना के प्रकार के आधार पर, कई प्रकार के अपघटन होते हैं:
पोटेशियम परमैंगनेट (KMnO4) का अपघटन
सिद्धांत से निपटने के बाद, पदार्थों को विभाजित करने की प्रक्रिया के व्यावहारिक उदाहरणों पर विचार करना उचित है।
इनमें से पहला हीटिंग के कारण KMnO 4 (आमतौर पर पोटेशियम परमैंगनेट के रूप में जाना जाता है) का क्षय होगा। प्रतिक्रिया समीकरण इस तरह दिखता है: 2KMnO 4 (t 200 ° C) → K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2।
प्रस्तुत रासायनिक सूत्र से, यह देखा जा सकता है कि प्रक्रिया को सक्रिय करने के लिए, प्रारंभिक अभिकर्मक को 200 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करना आवश्यक है। बेहतर प्रतिक्रिया के लिए, पोटेशियम परमैंगनेट को एक निर्वात बर्तन में रखा जाता है। इससे हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि यह प्रक्रिया पायरोलिसिस है।
प्रयोगशालाओं और उत्पादन में, यह शुद्ध और नियंत्रित ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
पोटेशियम क्लोरेट थर्मोलिसिस (KClO3)
बर्थोलेट नमक की अपघटन प्रतिक्रिया शुद्ध शास्त्रीय थर्मोलिसिस का एक और उदाहरण है।
उल्लिखित प्रक्रिया दो चरणों से गुजरती है और इस तरह दिखती है:
- 2 KClO 3 (t 400 ° ) → 3KClO 4 + KCl।
- KClO 4 (550 ° से टी) → KCl + 2О2
इसके अलावा, पोटेशियम क्लोरेट का थर्मोलिसिस एक चरण में कम तापमान (200 डिग्री सेल्सियस तक) पर किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए आवश्यक है कि उत्प्रेरक पदार्थ - विभिन्न धातुओं (तांबा, फेरम, मैंगन, आदि) के ऑक्साइड भाग लें। प्रतिक्रिया।
इस तरह का एक समीकरण इस तरह दिखेगा: 2KClO 3 (t 150 ° , MnO 2) → KCl + 2О 2।
पोटेशियम परमैंगनेट की तरह, शुद्ध ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए प्रयोगशालाओं और उद्योग में बर्थोलेट के नमक का उपयोग किया जाता है।
पानी का इलेक्ट्रोलिसिस और रेडियोलिसिस (H20)
इस प्रतिक्रिया का एक और दिलचस्प व्यावहारिक उदाहरण पानी का अपघटन है। इसका उत्पादन दो प्रकार से किया जा सकता है:
- हाइड्रोजन ऑक्साइड पर विद्युत प्रवाह के प्रभाव में: Н 2 → Н 2 + О 2. पनडुब्बी द्वारा अपनी पनडुब्बियों पर ऑक्सीजन प्राप्त करने की सुविचारित विधि का उपयोग किया जाता है। साथ ही भविष्य में बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए इसका उपयोग करने की योजना है। आज इसके लिए मुख्य बाधा प्रतिक्रिया को प्रोत्साहित करने के लिए आवश्यक भारी ऊर्जा लागत है। जब उन्हें कम करने का कोई तरीका मिल जाता है, तो पानी का इलेक्ट्रोलिसिस न केवल हाइड्रोजन, बल्कि ऑक्सीजन भी पैदा करने का मुख्य तरीका बन जाएगा।
- अल्फा विकिरण के संपर्क में आने पर पानी को विभाजित करना भी संभव है: एच 2 ओ → एच 2 ओ + + ई -। नतीजतन, हाइड्रोजन ऑक्साइड अणु एक इलेक्ट्रॉन, आयनीकरण खो देता है। इस रूप में, Н2О + अन्य तटस्थ पानी के अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील हाइड्रॉक्साइड रेडिकल बनाता है: Н2О + Н2О + → Н2О + । खोया हुआ इलेक्ट्रॉन, बदले में, तटस्थ हाइड्रोजन ऑक्साइड अणुओं के साथ समानांतर में प्रतिक्रिया करता है, जिससे एच और ओएच रेडिकल में उनके अपघटन की सुविधा होती है: एच 2 ओ + ई - → एच + ओएच।
एल्केन्स का अपघटन: मीथेन
जटिल पदार्थों के पृथक्करण के लिए विभिन्न विधियों को ध्यान में रखते हुए, अल्केन्स की अपघटन प्रतिक्रिया पर विशेष ध्यान देना उचित है।
यह नाम संतृप्त हाइड्रोकार्बन को सामान्य सूत्र C X H 2X + 2 के साथ छुपाता है। विचाराधीन पदार्थों के अणुओं में, सभी कार्बन परमाणु एकल बंधों से जुड़े होते हैं।
इस श्रृंखला के प्रतिनिधि प्रकृति में एकत्रीकरण के तीनों राज्यों (गैस, तरल, ठोस) में पाए जाते हैं।
सभी अल्केन्स (इस श्रृंखला के प्रतिनिधियों की अपघटन प्रतिक्रिया नीचे है) पानी से हल्के होते हैं और इसमें घुलते नहीं हैं। हालांकि, वे स्वयं अन्य यौगिकों के लिए उत्कृष्ट सॉल्वैंट्स हैं।
ऐसे पदार्थों के मुख्य रासायनिक गुणों में (दहन, प्रतिस्थापन, हलोजन, डिहाइड्रोजनीकरण) - और विभाजित करने की क्षमता। हालाँकि, यह प्रक्रिया पूरी तरह से और आंशिक रूप से दोनों में हो सकती है।
उपरोक्त संपत्ति को मीथेन (अल्केन श्रृंखला का पहला सदस्य) की अपघटन प्रतिक्रिया के उदाहरण का उपयोग करके माना जा सकता है। यह थर्मोलिसिस 1000 डिग्री सेल्सियस: सीएच 4 → सी + 2 एच 2 पर होता है।
हालाँकि, यदि मीथेन अपघटन प्रतिक्रिया उच्च तापमान (1500 ° ) पर की जाती है, और फिर इसे तेजी से कम किया जाता है, तो यह गैस पूरी तरह से विघटित नहीं होगी, जिससे एथिलीन और हाइड्रोजन बनेंगे: 2СН 4 → C 2 H 4 + 3H 2।
ईथेन अपघटन
विचाराधीन ऐल्केन श्रेणी का दूसरा सदस्य C2H4 (ईथेन) है। इसकी अपघटन प्रतिक्रिया उच्च तापमान (50 डिग्री सेल्सियस) के प्रभाव में और ऑक्सीजन या अन्य ऑक्सीकरण एजेंटों की पूर्ण अनुपस्थिति में भी होती है। यह इस तरह दिखता है: सी २ एच ६ → सी २ एच ४ + एच २।
ईथेन के हाइड्रोजन और एथिलीन में अपघटन के लिए उपरोक्त प्रतिक्रिया समीकरण को शुद्ध पायरोलिसिस नहीं माना जा सकता है। तथ्य यह है कि यह प्रक्रिया एक उत्प्रेरक (उदाहरण के लिए, निकल धातु नी या जल वाष्प) की उपस्थिति के साथ होती है, और यह पायरोलिसिस की परिभाषा के विपरीत है। इसलिए, पायरोलिसिस के दौरान होने वाली अपघटन प्रक्रिया के रूप में दरार के उपरोक्त उदाहरण की बात करना सही है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दुनिया में सबसे अधिक उत्पादित कार्बनिक यौगिक - एथिलीन गैस प्राप्त करने के लिए उद्योग में व्यापक प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है। हालांकि, सी 2 एच 6 की विस्फोटकता के कारण, यह सबसे सरल एल्केन अक्सर अन्य पदार्थों से संश्लेषित होता है।
परिभाषाओं, समीकरणों, प्रकारों और अपघटन प्रतिक्रिया के विभिन्न उदाहरणों पर विचार करने के बाद, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि यह न केवल मानव शरीर और प्रकृति के लिए, बल्कि उद्योग के लिए भी बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। साथ ही प्रयोगशालाओं में इसकी मदद से कई उपयोगी पदार्थों का संश्लेषण संभव है, जिससे वैज्ञानिकों को महत्वपूर्ण कार्य करने में मदद मिलती है
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