सामूहिक कार्रवाई का नियम: आवेदन, उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2024

बड़े पैमाने पर कार्रवाई का कानून अभिकर्मकों के सक्रिय द्रव्यमान और उत्पादों के बीच, संतुलन की स्थिति और समरूप प्रणालियों (समाधान या गैस चरणों) के बीच संबंध स्थापित करता है। यह नॉर्वेजियन वैज्ञानिकों सीएम गुल्डबर्ग और पी। वेज द्वारा तैयार किया गया था, जिन्होंने माना था कि संतुलन गतिशील है और स्थिर नहीं है।

गतिशील क्यों? क्योंकि आगे और रिवर्स प्रतिक्रियाओं की दरें समान हैं। सक्रिय द्रव्यमान आमतौर पर मोल / एल (मोलरिटी) व्यक्त किए जाते हैं। इस तरह की प्रतिक्रिया इस तरह से लिखी जा सकती है: एए + बीबी <=> cC + dD। इस उदाहरण में उद्धृत संतुलन के लिए, अभिकारकों और उत्पादों के बीच संबंध को नीचे की छवि में समीकरण में चित्रित किया गया है।

K हमेशा स्थिर रहता है, चाहे पदार्थों के प्रारंभिक सांद्रता की परवाह किए बिना, जब तक तापमान भिन्न नहीं होता है। यहाँ ए, बी, सी और डी प्रतिक्रियाकारक और उत्पाद हैं; जबकि, बी, सी और डी उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक हैं।

K का संख्यात्मक मान किसी दिए गए तापमान पर प्रत्येक प्रतिक्रिया के लिए एक विशेषता स्थिर है। तो, K को संतुलन संतुलन कहा जाता है।

संकेतन का अर्थ है कि गणितीय अभिव्यक्ति में सांद्रता mol / L की इकाइयों में प्रकट होती है, जो प्रतिक्रिया गुणांक के बराबर एक शक्ति के रूप में ऊपर उठती है।

सामूहिक कार्रवाई का कानून क्या है?

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, बड़े पैमाने पर कार्रवाई का नियम व्यक्त करता है कि किसी दिए गए प्रतिक्रिया की गति सीधे प्रतिक्रियाशील प्रजातियों के सांद्रता के उत्पाद के लिए आनुपातिक है, जहां प्रत्येक प्रजाति की एकाग्रता उसके गुणांक के बराबर एक शक्ति तक बढ़ जाती है रासायनिक समीकरण में stoichiometric।

इस अर्थ में, प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया होने से इसे बेहतर ढंग से समझाया जा सकता है, जिसका सामान्य समीकरण नीचे दिया गया है:

एए + बीबी C सीसी + डीडी

जहाँ A और B अभिकारकों का प्रतिनिधित्व करते हैं और C और D नामक पदार्थ अभिक्रिया के उत्पादों का प्रतिनिधित्व करते हैं। इसी तरह, ए, बी, सी और डी के मूल्य क्रमशः ए, बी, सी और डी के स्टोइकोमेट्रिक गुणांक का प्रतिनिधित्व करते हैं।

पिछले समीकरण से शुरू, पहले से वर्णित संतुलन स्थिरांक प्राप्त किया जाता है, जिसे निम्नानुसार चित्रित किया गया है:

K = ^{ग घ} / ^{एक ख}

जहां संतुलन स्थिरांक K एक भागफल के बराबर होता है, जिसमें अंश, समतुल्य समीकरण में उनके गुणांक के लिए उठाए गए उत्पादों (संतुलन अवस्था में) की सांद्रता के गुणन से बना होता है और हर में एक समान गुणन होता है लेकिन उनके साथ आने वाले गुणांक तक बढ़े हुए अभिकारकों में से।

सन्तुलन का अर्थ स्थिर

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि संतुलन को स्थिर करने के लिए प्रजातियों के संतुलन सांद्रता का उपयोग समीकरण में किया जाना चाहिए, जब तक कि इन या सिस्टम के तापमान में कोई संशोधन न हो।

उसी तरह से, संतुलन स्थिरांक का मान उस दिशा के बारे में जानकारी प्रदान करता है जो संतुलन में एक प्रतिक्रिया के पक्षधर है, अर्थात यह पता चलता है कि प्रतिक्रिया अभिकारकों या उत्पादों के प्रति अनुकूल है या नहीं।

इस घटना में कि इस स्थिरांक का परिमाण एकता (K »1) से बहुत अधिक है, संतुलन सही और उत्पादों के पक्ष में बदल जाएगा; जबकि अगर इस स्थिरांक का परिमाण एकता (K «1) की तुलना में बहुत छोटा है, तो संतुलन बाईं ओर शिफ्ट हो जाएगा और अभिकारकों का पक्ष लेगा।

इसी तरह, हालांकि सम्मेलन द्वारा यह संकेत दिया जाता है कि तीर के बाईं ओर स्थित पदार्थ अभिकारक हैं और दायीं ओर के उत्पाद हैं, यह थोड़ा भ्रमित हो सकता है कि प्रतिक्रिया में आने वाले अभिकारक प्रत्यक्ष भावना रिवर्स और इसके विपरीत में प्रतिक्रिया में उत्पाद बन जाते हैं।

रासायनिक संतुलन

प्रतिक्रियाएं अक्सर प्रारंभिक पदार्थों की मात्रा और बनने वाले उत्पादों के बीच एक संतुलन तक पहुंचती हैं। यह संतुलन अतिरिक्त रूप से प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थों में से एक की वृद्धि या कमी के पक्ष में बदलाव कर सकता है।

एक विच्छेदित पदार्थ के पृथक्करण में एक अनुरूप तथ्य होता है: एक प्रतिक्रिया के दौरान प्रारंभिक पदार्थों के गायब होने और उत्पादों के गठन को एक चर गति के साथ प्रयोगात्मक रूप से मनाया जा सकता है।

एक प्रतिक्रिया की दर तापमान पर और प्रतिक्रियाकर्ताओं की एकाग्रता पर अलग-अलग डिग्री पर निर्भर है। वास्तव में, इन कारकों का विशेष रूप से रासायनिक कैनेटीक्स द्वारा अध्ययन किया जाता है।

हालांकि, यह संतुलन स्थिर नहीं है, लेकिन एक प्रत्यक्ष और एक व्युत्क्रम प्रतिक्रिया के सह-अस्तित्व से आता है।

प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया (->) में उत्पादों का निर्माण होता है, जबकि प्रतिलोम प्रतिक्रिया (<-) में वे प्रारंभिक पदार्थों की पुनः उत्पत्ति करते हैं।

यह ऊपर उल्लिखित गतिशील संतुलन के रूप में जाना जाता है, का गठन करता है।

विषम प्रणालियों में संतुलन

विषम प्रणालियों में-यह, कई चरणों द्वारा गठित उन लोगों में है- ठोस पदार्थों की सांद्रता को K के लिए गणितीय अभिव्यक्ति से अलग, स्थिर माना जा सकता है।

CaCO ₃ (s) <=> CaO (s) + CO ₂ (g)

इस प्रकार, कैल्शियम कार्बोनेट के अपघटन संतुलन में, इसकी एकाग्रता और इसके परिणामस्वरूप ऑक्साइड को इसके द्रव्यमान की परवाह किए बिना निरंतर माना जा सकता है।

बैलेंस शिफ्ट

संतुलन स्थिरांक का संख्यात्मक मान यह निर्धारित करता है कि कोई प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण का पक्षधर है या नहीं। जब K 1 से अधिक होता है, तो संतुलन प्रणाली में अभिकारकों की तुलना में उत्पादों की उच्च सांद्रता होगी, और यदि K 1 से कम है, तो विपरीत होता है: संतुलन में उत्पादों की तुलना में अभिकारकों की अधिक सांद्रता होगी।

ले चेटेलियर सिद्धांत

एकाग्रता, तापमान और दबाव में भिन्नता का प्रभाव एक प्रतिक्रिया की दर को बदल सकता है।

उदाहरण के लिए, यदि किसी प्रतिक्रिया में गैसीय उत्पाद बनते हैं, तो सिस्टम पर दबाव बढ़ने से प्रतिक्रिया विपरीत दिशा में (अभिकारकों की ओर) चलती है।

सामान्य तौर पर, आयनों के बीच होने वाली अकार्बनिक प्रतिक्रियाएं बहुत तेज़ होती हैं, जबकि कार्बनिक लोगों की गति बहुत कम होती है।

यदि गर्मी एक प्रतिक्रिया में उत्पन्न होती है, तो बाहरी तापमान में वृद्धि विपरीत दिशा में इसे उन्मुख करती है, क्योंकि रिवर्स प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक (गर्मी अवशोषित होती है)।

इसी तरह, यदि संतुलन में एक प्रणाली के भीतर किसी एक अभिकारक में अधिकता उत्पन्न हो जाती है, तो अन्य पदार्थ उक्त संशोधन को अधिकतम करने के लिए उत्पादों को बेअसर कर देंगे।

नतीजतन, संतुलन प्रतिक्रिया दर को बढ़ाकर एक तरह से या दूसरे के पक्ष में बदलाव करता है, इस तरह से कि कश्मीर का मूल्य स्थिर रहता है।

इन सभी बाहरी प्रभावों और उन्हें प्रतिक्रिया देने के लिए संतुलन की प्रतिक्रिया को ले चेटेलियर सिद्धांत के रूप में जाना जाता है।

अनुप्रयोग

इसकी विशाल उपयोगिता के बावजूद, जब इस कानून का प्रस्ताव किया गया तो इसका वैज्ञानिक समुदाय में वांछित प्रभाव या प्रासंगिकता नहीं थी।

हालाँकि, बीसवीं सदी से यह इस तथ्य के लिए उल्लेखनीयता प्राप्त कर रहा था कि ब्रिटिश वैज्ञानिकों विलियम एल्सन और वर्नन हारकोर्ट ने अपने उद्घोषणा के कई दशकों बाद इसे फिर से लिया।

सामूहिक कार्रवाई के कानून में समय के साथ कई अनुप्रयोग हुए हैं, जिनमें से कुछ नीचे सूचीबद्ध हैं:

• जैसा कि यह सांद्रता के बजाय गतिविधियों के रूप में तैयार किया गया है, यह समाधान में अभिकारकों के आदर्श व्यवहार से विचलन निर्धारित करने के लिए उपयोगी है, जब तक कि यह ऊष्मागतिकी के अनुरूप है।
• जैसा कि एक प्रतिक्रिया संतुलन के करीब पहुंचती है, प्रतिक्रिया की शुद्ध दर और तात्कालिक गिब्स मुक्त ऊर्जा के बीच संबंध की भविष्यवाणी की जा सकती है।
• जब विस्तृत संतुलन सिद्धांत के साथ संयुक्त रूप से, सामान्य शब्दों में यह कानून परिणामस्वरूप मानों के लिए प्रदान करता है, थर्मोडायनामिक्स के अनुसार, गतिविधियों और संतुलन राज्य में स्थिर, साथ ही साथ इन और परिणामस्वरूप मखमल स्थिरांक के बीच संबंध आगे और रिवर्स दिशाओं में प्रतिक्रियाएं।
• जब प्रतिक्रियाएं प्राथमिक प्रकार की होती हैं, तो इस कानून को लागू करने के लिए किसी दिए गए रासायनिक प्रतिक्रिया और इसकी गति के अभिव्यक्तियों के लिए उपयुक्त संतुलन समीकरण प्राप्त किया जाता है।

सामूहिक कार्रवाई के कानून के उदाहरण

-जबकि समाधान में पाए जाने वाले आयनों के बीच एक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया का अध्ययन करते हैं, तो इस कानून की सामान्य अभिव्यक्ति ब्रोनस्टेड-बजरम फार्मुलेशन की ओर जाती है, जो प्रजातियों की आयनिक शक्ति और दर स्थिर के बीच संबंध स्थापित करती है ।

-जबकि प्रतिक्रियाओं को पतला आदर्श समाधान या गैसीय एकत्रीकरण की स्थिति में किया जाता है, तो मूल कानून की सामान्य अभिव्यक्ति (80 का दशक) प्राप्त होती है।

-जैसा कि इसकी सार्वभौमिक विशेषताएं हैं, इस कानून की सामान्य अभिव्यक्ति को काइनेटिक्स के भाग के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है बजाय इसे थर्मोडायनामिक्स के भाग के रूप में देखने के।

-जब इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रयोग किया जाता है, तो इस कानून का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि छिद्रों की घनत्व और किसी दी गई सतह के इलेक्ट्रॉनों के बीच संतुलन की स्थिति में एक निरंतर परिमाण होता है, यहां तक ​​कि स्वतंत्र रूप से उस डोपिंग को भी जो सामग्री को आपूर्ति की जाती है। ।

-इस कानून का उपयोग शिकारियों और शिकार के बीच की गतिशीलता का वर्णन करने के लिए व्यापक रूप से जाना जाता है, यह मानते हुए कि शिकार पर पूर्ववर्ती संबंध शिकारियों और शिकार के बीच संबंध के साथ एक निश्चित अनुपात प्रस्तुत करता है।

स्वास्थ्य अध्ययन के क्षेत्र में, इस कानून को राजनीतिक और सामाजिक दृष्टिकोण से, मानव व्यवहार के कुछ कारकों का वर्णन करने के लिए भी लागू किया जा सकता है।

औषध विज्ञान में जन क्रिया का नियम

यह मानते हुए कि D दवा है और R वह रिसेप्टर है जिस पर वह कार्य करता है, दोनों ही डीआर कॉम्प्लेक्स की उत्पत्ति के लिए प्रतिक्रिया करते हैं, जो औषधीय प्रभाव के लिए जिम्मेदार है:

के =

K पृथक्करण स्थिरांक है। एक सीधी प्रतिक्रिया होती है जिसमें दवा रिसेप्टर पर कार्य करती है, और एक और जहां डीआर कॉम्प्लेक्स मूल यौगिकों में विघटित हो जाता है। प्रत्येक प्रतिक्रिया की अपनी गति होती है, जो कि के। संतुष्ट होने के साथ ही, संतुलन के बराबर होती है।

बड़े पैमाने पर कानून की व्याख्या करने के लिए, डी की एकाग्रता जितनी अधिक होगी, डीआर कॉम्प्लेक्स की एकाग्रता उतनी ही अधिक होगी।

हालाँकि, कुल रिसीवर Rt की एक भौतिक सीमा है, इसलिए सभी उपलब्ध D के लिए R की असीमित राशि नहीं है। इसी तरह, फार्माकोलॉजी के क्षेत्र में प्रायोगिक अध्ययन ने इस क्षेत्र में बड़े पैमाने पर कानून के लिए निम्नलिखित सीमाएं पाई हैं:

- यह मानता है कि RD लिंक प्रतिवर्ती है, जब अधिकांश मामलों में यह वास्तव में नहीं होता है।

- आरडी बॉन्ड संरचनात्मक रूप से दो घटकों (दवा या रिसेप्टर) में से एक को बदल सकता है, एक ऐसी परिस्थिति जिसे सामूहिक कानून के रूप में नहीं माना जाता है।

- इसके अलावा, सामूहिक कानून प्रतिक्रियाओं के सामने आता है जहां कई मध्यस्थ आरडी के गठन में हस्तक्षेप करते हैं।

सीमाएं

सामूहिक कार्रवाई का नियम मानता है कि हर रासायनिक प्रतिक्रिया मौलिक है; दूसरे शब्दों में, कि आणविकता प्रत्येक प्रजाति के लिए संबंधित प्रतिक्रिया क्रम के समान है।

यहाँ stoichiometric गुणांक a, b, c और d को अभिक्रिया तंत्र में शामिल अणुओं की संख्या के रूप में माना जाता है। हालाँकि, वैश्विक प्रतिक्रिया में ये आपके आदेश से मेल नहीं खाते हैं।

उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया के लिए aA + bB <=> cC + dD:

प्रत्यक्ष और विलोम प्रतिक्रियाओं के लिए वेग की अभिव्यक्ति है:

यह केवल प्राथमिक प्रतिक्रियाओं पर लागू होता है, क्योंकि वैश्विक लोगों के लिए, हालांकि स्टोइकोमेट्रिक गुणांक सही हैं, वे हमेशा प्रतिक्रिया के आदेश नहीं हैं। प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया के मामले में, बाद वाला हो सकता है:

इस अभिव्यक्ति में w और z प्रजातियों A और B के लिए सही प्रतिक्रिया क्रम होंगे।

संदर्भ

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