केमिकल काइनेटिक्स - लेक्चर नोट्स

परिचय

• केमिकल रिएक्शनों की गति का अध्ययन
• रिएक्शनों को तीन श्रेणियों में बाँटा गया:
  • बहुत तेज़ रिएक्शंस (जैसे प्रेसिपिटेशन रिएक्शंस)
  • मॉडरेट स्पीड रिएक्शंस
  • बहुत धीमी रिएक्शंस (जैसे सालों लगने वाली प्रतिक्रियाएँ)

मुख्य विषय

1. रे एक्शन रेट
2. फैक्टर्स अफेक्टिंग रेट
3. रेट लॉ एवं रेट इक्वेशनस
4. हीनियस थ्योरी

केमिकल काइनेटिक्स की बिल्कुल बुनियादी बातें

• रिएक्शन रेट का फॉर्मूला:

  [ \text{Rate} = \frac{\Delta [C]}{\Delta T} ]

• रियेक्टेंट और प्रोडेक्ट के कंसंट्रेशन में समय के साथ बदलाव को किस प्रकार से गिनना है।

• रियेक्टेंट की कंसंट्रेशन के लिए नेगेटिव साइन (कंसंट्रेशन कम होती है)

• प्रोडेक्ट की कंसंट्रेशन के लिए पॉजिटिव साइन (कंसंट्रेशन बढ़ती है)

रिएक्शन रेट को प्रभावित करने वाले कारक

1. प्रतिक्रिया की प्रकृति:
   • बांड स्ट्रेंथ पर निर्भर
2. तापमान (Temperature):
   • नियम: 10°C बढ़े तो रेट दोगुनी हो जाती है
3. सरफेस एरिया (Surface Area):
   • अधिक सरफेस एरिया = अधिक रिएक्शन रेट
4. लाइट एवं फोटोन्स:
   • कुछ रिएक्शंस केवल लाइट की उपस्थिति में होती हैं (जैसे h2+cl2)
5. कैटेलिस्ट:
   • कैटेलिस्ट रेट को बढ़ाता है
6. कंसंट्रेशन:
   • अधिक कंसंट्रेशन = उच्च रिएक्शन रेट

रिएक्शन ऑर्डर और मॉलेक्युलेरिटी

• ऑर्डर ऑफ रिएक्शन: एक्स्पेरिमेंट के जरिए कैलकुलेट होता है।
• रिएक्शन का ऑर्डर पॉजिटिव, नेगेटिव, जीरो, या फ्रेक्शनल हो सकता है।
• मॉलेक्युलेरिटी:
  • रिएक्शन की कितनी species टकरा रही हैं।
  • सामान्यतः 3 से ज्यादा नहीं होती।
• एलीमेंट्री एवं परिसर रिएक्शंस
  • एलीमेंट्री: एक ही स्टेप में (ऑर्डर = मॉलेक्युलेरिटी)
  • परिसर: मल्टीपल स्टेप्स में (ऑर्डर ≠ मॉलेक्युलेरिटी)

इंटीग्रेटेड रेट इक्वेशन

1. जीरो ऑर्डर:
   • [ \text{Rate} = k[A]^0 ]
   • Formula: [ [A]_{t} = [A]_0 - kt ]
   • हाफ-लाइफ: [ t_{1/2} = \frac{[A]_0}{2k} ]
   • यूनिट: [ \text{mol L}^{-1} s^{-1} ]
2. फर्स्ट ऑर्डर:
   • [ \text{Rate} = k[A]^1 ]
   • Formula: [ k = \frac{2.303}{t} \log \left(\frac{[A]_0}{[A]_t}\right) ]
   • हाफ-लाइफ: [ t_{1/2} = \frac{0.693}{k} ]
   • यूनिट: [ s^{-1} ]_

ग्राफ्स

• Rates vs. Concentration
  • जीरो ऑर्डर: स्ट्रेट लाइन
  • फर्स्ट ऑर्डर: कर्व लाइन
• Concentration vs. Time
  • जीरो ऑर्डर: डाउनवर्ड लाइन
  • फर्स्ट ऑर्डर: कर्व्ड डाउनवर्ड लाइन
• लॉगरिदमिक ग्राफ्स
  • [ \log[A]_t \text{ vs. Time} ]: Linear graph
  • [ \log[A]_0/[A]t \text{ vs. Time} ]: Linear graph

टेम्परेचर एवं एक्टिवेशन एनर्जी

• तापमान में वृद्धि से रिएक्शन रेट बढ़ती है।
• हेनियस इक्वेशन: [ k = Ae^{\frac{-E_a}{RT}} ]
• एक्टिवेशन एनर्जी का ग्राफिकल व्याख्यान
  • ग्राफ ऑफ: [ \ln k \text{ vs. } \frac{1}{T} ]

कोलिजन थ्योरी

• रिएक्शन रेट इन पर डिपेंड करता है:
  • कोलिजन फ्रीक्वेंसी
  • अफेक्टिव कोलिजन (Energy Factor & Orientation Factor)

सारांंश

• रिएक्शन की डिटेल्ड स्टडी आवश्यक है टेस्ट एवं एग्जाम्स के लिए।
• क्रिटिकल फॉर्मूला और ग्राफ्स को याद रखना महत्वपूर्ण है।
• सक्सेस मेहनत पर आधारित है।