एक्सर्जोनिक प्रतिक्रिया: विशेषताएं और उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

एक बाहरी प्रतिक्रिया वह है जो अनायास होती है और आमतौर पर ऊर्जा की रिहाई के साथ होती है, या तो गर्मी, प्रकाश या ध्वनि के रूप में। जब गर्मी जारी होती है, तो यह कहा जाता है कि हम एक एक्ज़ोथिर्मिक और एक्सर्जोनिक प्रतिक्रिया का सामना कर रहे हैं।

इसीलिए शब्द mic एक्सोथर्मिक’और are एक्सर्जोनिक’ भ्रमित हैं, जिसे गलती से समानार्थी शब्द माना जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कई एक्सोथर्मिक प्रतिक्रियाएं भी एक्सर्जोनिक हैं। इसलिए, अगर गर्मी और प्रकाश की एक बड़ी रिहाई देखी जाती है, जैसे कि आग जलाने के कारण, तो यह माना जा सकता है कि इसमें एक एक्सर्जोनिक प्रतिक्रिया होती है।

लकड़ी का दहन एक एक्ज़ोथिर्मिक का उदाहरण है और एक ही समय में एक्सर्जोनिक प्रतिक्रिया है। स्रोत: Pixnio

हालाँकि, जारी की गई ऊर्जा पर किसी का ध्यान नहीं जा सकता है और यह बहुत आश्चर्य की बात नहीं है। उदाहरण के लिए, एक तरल माध्यम थोड़ा गर्म हो सकता है और फिर भी एक बाहरी प्रतिक्रिया का परिणाम हो सकता है। कुछ बाहरी प्रतिक्रियाओं में जो बहुत धीरे-धीरे आगे बढ़ते हैं, तापमान में सबसे छोटी वृद्धि भी नहीं देखी जाती है।

इस प्रकार की ऊष्मागतिकीय अभिक्रियाओं का केंद्रीय और चारित्रिक बिंदु है, अभिकारकों के संबंध में गिब्स मुक्त ऊर्जा में कमी, जो सहजता में परिवर्तित हो जाती है।

एक्सर्जोनिक प्रतिक्रियाओं के लक्षण

सामान्य चित्र

एक बाहरी प्रतिक्रिया के लिए ऊर्जा आरेख। स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

एक एक्सर्जोनिक प्रतिक्रिया की मुख्य विशेषता यह है कि उत्पादों में प्रतिक्रियाकर्ताओं या अभिकारकों (ऊपरी छवि) की तुलना में गिब्स मुक्त ऊर्जा कम होती है। यह तथ्य आमतौर पर उत्पादों को रासायनिक रूप से अधिक स्थिर होने के साथ, मजबूत बांड, अधिक गतिशील संरचनाओं या अधिक "आरामदायक" स्थितियों के साथ जुड़ा हुआ है।

इसलिए, यह ऊर्जा अंतर, ΔG, नकारात्मक है (0G <0)। नकारात्मक होने के नाते, प्रतिक्रिया सैद्धांतिक रूप से होनी चाहिए। हालांकि, अन्य कारक भी इस सहजता को परिभाषित करते हैं, जैसे कि सक्रियण ऊर्जा (पहाड़ी की ऊंचाई), तापमान, और थैलेपी और एन्ट्रॉपी में परिवर्तन।

इन सभी चर, जो घटना की प्रकृति पर विचार करते हैं या रासायनिक प्रतिक्रिया पर विचार करते हैं, यह निर्धारित करना संभव बनाता है कि क्या कोई प्रतिक्रिया बाहरी होगी या नहीं। और यह भी देखा जाएगा कि जरूरी नहीं कि यह एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया हो।

जब सक्रियण ऊर्जा बहुत अधिक होती है, तो अभिकारकों को उक्त ऊर्जा अवरोध को कम करने के लिए उत्प्रेरक की सहायता की आवश्यकता होती है। यही कारण है कि बहुत कम गति से होने वाली बाहरी प्रतिक्रियाएं होती हैं, या यह पहली जगह में बिल्कुल भी नहीं होती है।

प्रणाली की मुक्त ऊर्जा में कमी

निम्नलिखित गणितीय अभिव्यक्ति में उपरोक्त शामिल है:

ΔG = --H - TΔS

OtherH शब्द सकारात्मक है अगर यह एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया है, और नकारात्मक अगर यह एक्सोथर्मिक है। अगर हम चाहते हैं कि,G नकारात्मक हो, तो T beS शब्द बहुत बड़ा और सकारात्मक होना चाहिए, ताकि theH से घटते समय ऑपरेशन का परिणाम भी नकारात्मक हो।

इसलिए, और यह एक्सर्जोनिक प्रतिक्रियाओं की एक और विशेष विशेषता है: वे सिस्टम के एन्ट्रापी में एक बड़े बदलाव को शामिल करते हैं।

इस प्रकार, सभी शर्तों को ध्यान में रखते हुए, हम एक एक्सर्जोनिक प्रतिक्रिया से पहले उपस्थित हो सकते हैं लेकिन एक ही समय में एंडोथर्मिक; यह सकारात्मक,H के साथ है, एक बहुत ही उच्च तापमान, या एक बड़ा एन्ट्रापी परिवर्तन।

अधिकांश एक्सर्जोनिक प्रतिक्रियाएं भी एक्सोथर्मिक हैं, क्योंकि यदि negativeH नकारात्मक है, और एक और शब्द जो कि और भी अधिक नकारात्मक है, को घटाकर, हम परिणामस्वरूप नकारात्मक मान के साथ withG होगा; जब तक T unlessS नकारात्मक नहीं होता (एंट्रॉपी कम हो जाती है), और इसलिए एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया एंडोर्जोनिक (स्वस्फूर्त नहीं) हो जाएगी।

यह उजागर करना महत्वपूर्ण है कि प्रतिक्रिया की सहजता (चाहे वह बाहरी हो या न हो), थर्मोडायनामिक स्थितियों पर बहुत निर्भर करती है; गति जिस गति से गुजरती है वह गतिज कारकों के कारण होता है।

एक बाहरी प्रतिक्रिया की सहजता

जो कहा गया है उससे यह पहले से ही ज्ञात है कि एक एक्सर्जोनिक प्रतिक्रिया सहज है, चाहे वह एक्सोथर्मिक हो या न हो। उदाहरण के लिए, एक यौगिक को उसके कंटेनर के साथ ठंडा करके पानी में भंग किया जा सकता है। यह विघटन प्रक्रिया एंडोथर्मिक है, लेकिन जब यह अनायास होता है, तो इसे बाहरी कहा जाता है।

उष्माक्षेपी प्रतिक्रिया

दूसरों की तुलना में "अधिक बाहरी" प्रतिक्रियाएं हैं। पता लगाने के लिए, निम्नलिखित अभिव्यक्ति को फिर से संभाल कर रखें:

ΔG = --H - TΔS

सबसे बाहरी प्रतिक्रियाएं वे होती हैं जो सभी तापमानों पर अनायास होती हैं। अर्थात्, उपरोक्त अभिव्यक्ति में T के मान की परवाह किए बिना, negativeH नकारात्मक है और positiveS सकारात्मक (ΔH <0 और theS> 0) है। इसलिए वे बहुत ही बाहरी प्रतिक्रियाएं हैं, जो प्रारंभिक विचार के विपरीत नहीं हैं।

इसी तरह, एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं जहां सिस्टम की एन्ट्रापी कम हो जाती है (ΔS <0); बस के रूप में यह macromolecules या पॉलिमर के संश्लेषण में होता है। इस मामले में, वे केवल कम तापमान पर बाहरी प्रतिक्रियाएं हैं, अन्यथा T termS शब्द बहुत बड़ा और नकारात्मक होगा।

एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया

दूसरी ओर, ऐसी प्रतिक्रियाएं होती हैं जो केवल उच्च तापमान पर सहज होती हैं: जब positiveH सकारात्मक होता है और ΔS सकारात्मक (>H> 0 और ΔS> 0)। हम एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के बारे में बात कर रहे हैं। यही कारण है कि तापमान में कमी अनायास घटित हो सकती है, क्योंकि वे अपने साथ प्रवेश में वृद्धि करते हैं।

इस बीच, ऐसी प्रतिक्रियाएं हैं जो बिल्कुल भी बाहरी नहीं हैं: जब ΔH और haveS में सकारात्मक मूल्य होते हैं। इस मामले में, कोई फर्क नहीं पड़ता कि तापमान क्या है, प्रतिक्रिया कभी भी अनायास नहीं होगी। हम एक गैर-सहज अंतर्जात प्रतिक्रिया के बारे में बात कर रहे हैं।

बाहरी प्रतिक्रियाओं के उदाहरण

रसायन विज्ञान आमतौर पर विस्फोटक और उज्ज्वल होने की विशेषता है, इसलिए यह माना जाता है कि अधिकांश प्रतिक्रियाएं एक्ज़ोथिर्मिक और एक्सर्जोनिक हैं।

दहन

एक्सर्जोनिक प्रतिक्रियाएं अल्केन्स, ओलेफिन, सुगंधित हाइड्रोकार्बन, शर्करा, आदि का दहन हैं।

धातु ऑक्सीकरण

इसी तरह, धातुओं के ऑक्सीकरण बाहरी होते हैं, हालांकि वे अधिक धीरे-धीरे होते हैं।

शरीर की catabolic प्रतिक्रियाएँ

हालांकि, अन्य प्रक्रियाएं हैं, अधिक सूक्ष्म, जो कि एक्सर्जोनिक भी हैं और बहुत महत्वपूर्ण हैं: हमारे चयापचय की अपचय संबंधी प्रतिक्रियाएं। यहां मैक्रोमॉलेक्यूल ऊर्जा भंडार के रूप में कार्य करता है, जो खुद को गर्मी और एटीपी के रूप में जारी करता है, और इसके लिए शरीर अपने कई कार्यों को करता है।

इन अभिक्रियाओं में सबसे अधिक अभिकर्मक कोशिकीय श्वसन है, जैसा कि प्रकाश संश्लेषण के विपरीत होता है, जहां कार्बोहाइड्रेट को ऑक्सीजन के साथ "जला" दिया जाता है ताकि उन्हें छोटे अणुओं (सीओ ₂ और एच ₂ ओ) और ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सके ।

अन्य

अन्य बाहरी प्रतिक्रियाओं में हमारे पास नाइट्रोजन ट्राईऑक्साइड, NI ₃ का विस्फोटक अपघटन है; पानी के लिए क्षार धातुओं के अलावा, एक विस्फोट के बाद; एथॉक्सिलेटेड रेजिन के बहुलक संश्लेषण; जलीय घोल में एसिड-बेस न्यूट्रलाइजेशन; और कीमो-ल्युमिनसेंट प्रतिक्रियाएं।

संदर्भ

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