ઉત્પ્રેરક એવા પદાર્થો છે જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કર્યા વિના, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાને વેગ આપી શકે છે. તે સ્થાપિત થયું છે કે ઉત્પ્રેરક રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિમાં ફેરફાર કરે છે. આ કિસ્સામાં, અન્ય, નવી સંક્રમણ સ્થિતિઓ ઊભી થાય છે, જે ઓછી ઉર્જા અવરોધ ઊંચાઈ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આમ, ઉત્પ્રેરકના પ્રભાવ હેઠળ, તે ઘટે છે

પ્રક્રિયાની સક્રિયકરણ ઊર્જા (ફિગ. 3). મધ્યવર્તી કણો સાથે વિવિધ પ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશતા, ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાના અંતે અપરિવર્તિત જથ્થામાં રહે છે. ઉત્પ્રેરક માત્ર થર્મોડાયનેમિકલી મંજૂર પ્રતિક્રિયાઓ પર જ કાર્ય કરે છે. ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયા પેદા કરી શકતું નથી કારણ કે તેના ચાલક દળોને અસર કરતું નથી. ઉત્પ્રેરક રાસાયણિક સંતુલન સ્થિરતાને અસર કરતું નથી, કારણ કે આગળ અને વિપરીત બંને પ્રતિક્રિયાઓની સક્રિયકરણ ઊર્જાને સમાન રીતે ઘટાડે છે.

Fig.3 પ્રતિક્રિયા A + B = AB a) ઉત્પ્રેરક વિના અને b) ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં ઊર્જા રેખાકૃતિ. Ea એ બિન-ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાની સક્રિયકરણ ઊર્જા છે; Ea 1 અને Ea 2 - ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાની સક્રિયકરણ ઊર્જા; AA એ ઉત્પ્રેરકનું મધ્યવર્તી પ્રતિક્રિયાશીલ સંયોજન છે જેમાં એક રીએજન્ટ છે; A...K, AK...B - ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાના સક્રિય સંકુલ; A…B - બિન-ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાનું સક્રિય સંકુલ; ∆E બિલાડી. - ઉત્પ્રેરકના પ્રભાવ હેઠળ સક્રિયકરણ ઊર્જામાં ઘટાડો.

ત્યાં સજાતીય અને વિજાતીય ઉત્પ્રેરક છે. પ્રથમ કિસ્સામાં, ઉત્પ્રેરક રીએજન્ટ્સ સાથે સમાન તબક્કામાં છે, અને બીજામાં, ઉત્પ્રેરક એ સપાટી પરનો નક્કર પદાર્થ છે જેની રીએજન્ટ્સ વચ્ચે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા થાય છે.

રાસાયણિક સંતુલન

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને સામાન્ય રીતે ઉલટાવી શકાય તેવું અને ઉલટાવી શકાય તેવું વિભાજિત કરવામાં આવે છે. ઉલટાવી શકાય તેવી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ ત્યાં સુધી આગળ વધે છે જ્યાં સુધી ઓછામાં ઓછા એક પ્રારંભિક પદાર્થનો સંપૂર્ણ વપરાશ ન થાય, એટલે કે. પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો કાં તો એકબીજા સાથે બિલકુલ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી, અથવા મૂળ ઉત્પાદનો કરતા અલગ પદાર્થો બનાવે છે. આવી પ્રતિક્રિયાઓ બહુ ઓછી હોય છે. દાખ્લા તરીકે:

2KClO 3 (tv) = 2KCl (tv) + 3O 2 (g)

ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સમાં, વરસાદ, વાયુઓ અને નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ (પાણી, જટિલ સંયોજનો) ની રચના સાથે થતી પ્રતિક્રિયાઓને વ્યવહારીક રીતે બદલી ન શકાય તેવી માનવામાં આવે છે.

મોટાભાગની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ ઉલટાવી શકાય તેવી હોય છે, એટલે કે. તેઓ આગળ અને પાછળ બંને જાય છે. આ ત્યારે શક્ય બને છે જ્યારે પ્રત્યક્ષ અને વિપરીત પ્રક્રિયાઓની સક્રિયકરણ શક્તિઓ એકબીજાથી થોડી અલગ હોય છે, અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો પ્રારંભિક પદાર્થોમાં રૂપાંતરિત કરવામાં સક્ષમ હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, HI સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા એ સામાન્ય રીતે ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયા છે:

H 2(g) +I 2(g) ⇄ 2HI (g)

પ્રત્યક્ષ અને વિપરીત પ્રક્રિયાઓ માટે સામૂહિક ક્રિયા (પ્રતિક્રિયા દરની અભિવ્યક્તિ) નો નિયમ અનુક્રમે આ પ્રકારનો હશે: = ∙ ; = 2

અમુક સમયે, એવી સ્થિતિ આવે છે જ્યારે આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરો સમાન બને છે = (ફિગ. 4).

ફિગ. 4 સમય જતાં ફોરવર્ડ ( અને રિવર્સ ( પ્રતિક્રિયાઓ) ના દરમાં ફેરફાર t

આ સ્થિતિને રાસાયણિક સંતુલન કહેવામાં આવે છે. તે પ્રકૃતિમાં ગતિશીલ (ચલિત) છે અને બાહ્ય પરિસ્થિતિઓમાં થતા ફેરફારોને આધારે એક દિશામાં અથવા બીજી દિશામાં શિફ્ટ થઈ શકે છે. સંતુલનની ક્ષણથી શરૂ કરીને, સતત બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, પ્રારંભિક પદાર્થો અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતા સમય સાથે બદલાતી નથી. સંતુલન સ્થિતિને અનુરૂપ રીએજન્ટ્સની સાંદ્રતાને કહેવામાં આવે છે સંતુલન. રીએજન્ટની સંતુલન સાંદ્રતા નક્કી કરવા માટે, તેની પ્રારંભિક સાંદ્રતામાંથી પદાર્થની માત્રાને બાદ કરવી જરૂરી છે કે જે સંતુલન સ્થિતિ થાય ત્યાં સુધીમાં પ્રતિક્રિયા આપે છે: સાથે સમાન = સી સંદર્ભ - સાથે પ્રો-રિએક્ટર. ઉત્પાદનોના સંતુલન સમયે પ્રતિક્રિયામાં પ્રવેશેલા અને તેમાંથી બનેલા રિએક્ટન્ટ્સની સંખ્યા પ્રતિક્રિયા સમીકરણમાં સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક ગુણાંકના પ્રમાણસર છે.

સતત બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સંતુલનની સ્થિતિ અનિશ્ચિત સમય માટે અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે. સંતુલનની સ્થિતિમાં

∙ = [ 2 , ક્યાંથી / [= 2 / ∙ .

સ્થિર તાપમાને, આગળ અને વિપરીત પ્રક્રિયાઓના દર સ્થિરાંકો સ્થિર મૂલ્યો છે.

બે સ્થિરાંકોનો ગુણોત્તર પણ અચલ K= / નું મૂલ્ય છે અને તેને કહેવામાં આવે છે રાસાયણિક સંતુલન સ્થિર. તે વ્યક્ત કરી શકાય છે

કાં તો રિએક્ટન્ટ્સ = ની સાંદ્રતા દ્વારા અથવા તેમના આંશિક દબાણ દ્વારા , જો પ્રતિક્રિયા વાયુઓની ભાગીદારી સાથે થાય છે.

સામાન્ય કિસ્સામાં, પ્રતિક્રિયા માટે aA+bB+ …⇄cC+dD+ …રાસાયણિક સંતુલન સ્થિરાંક એ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતાના ગુણોત્તર અને પ્રારંભિક પદાર્થોની સાંદ્રતાના ગુણોત્તર સમાન શક્તિઓમાં સમાન હોય છે. તેમના stoichiometric ગુણાંક.

રાસાયણિક સંતુલન સ્થિરાંક પ્રક્રિયાના માર્ગ પર આધારિત નથી અને સંતુલન સ્થિતિ સુધી પહોંચે ત્યાં સુધીમાં તેની ઘટનાની ઊંડાઈ નક્કી કરે છે. આ મૂલ્ય જેટલું મોટું છે, રિએક્ટન્ટ્સના ઉત્પાદનોમાં રૂપાંતરણની ડિગ્રી વધારે છે.

રાસાયણિક સંતુલન સ્થિરાંકો, તેમજ પ્રતિક્રિયા દર સ્થિરાંકો, માત્ર પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થોના તાપમાન અને પ્રકૃતિના કાર્યો છે અને તેમની સાંદ્રતા પર આધાર રાખતા નથી.

વિજાતીય પ્રક્રિયાઓ માટે, પ્રતિક્રિયા દર અને રાસાયણિક સંતુલન સ્થિરતાની અભિવ્યક્તિમાં ઘન પદાર્થોની સાંદ્રતાનો સમાવેશ થતો નથી, કારણ કે પ્રતિક્રિયા ઘન તબક્કાની સપાટી પર થાય છે, જેની સાંદ્રતા સમય જતાં સ્થિર રહે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રતિક્રિયા માટે:

FeO (s) + CO (g) ⇄ Fe (s) + CO 2 (g)

સંતુલન સ્થિરાંક માટે અભિવ્યક્તિ હશે:

K p અને K c સંબંધ દ્વારા સંબંધિત છે કે પી = કે c (RT) ∆ n, wheren=n ચાલુ. -n કાચો માલ - મોલ્સની સંખ્યામાં ફેરફાર વાયુયુક્તપ્રતિક્રિયા દરમિયાન પદાર્થો. આ પ્રતિક્રિયા માટે, K p = K c, કારણ કે વાયુ પદાર્થોનો n શૂન્ય છે.

ઉત્પ્રેરક કેમ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દરમાં વધારો કરે છે? તે તારણ આપે છે કે તેઓ લોકપ્રિય શાણપણ અનુસાર સંપૂર્ણ રીતે કાર્ય કરે છે: "સ્માર્ટ વ્યક્તિ પર્વત પર ચઢી શકશે નહીં, એક સ્માર્ટ વ્યક્તિ પર્વતની આસપાસ ચાલશે." પદાર્થોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા શરૂ કરવા માટે, તેમના કણો (પરમાણુઓ, અણુઓ, આયનો) ને ચોક્કસ ઊર્જા આપવાની જરૂર છે, જેને સક્રિયકરણ ઊર્જા કહેવાય છે (ફિગ. 13, a). ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થોમાંથી એક સાથે સંયોજન કરીને અને તેને "ઊર્જા પર્વત" સાથે ખસેડીને ઓછી ઉર્જાવાળા અન્ય પદાર્થને પહોંચી વળવા માટે આ ઊર્જાને ઘટાડે છે. તેથી, ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ માત્ર ઝડપથી જ નહીં, પણ ઓછા તાપમાને પણ થાય છે, જે ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓની કિંમત ઘટાડે છે.

ચોખા. 13.
પરંપરાગત (a) અને પસંદગીયુક્ત (b) ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાઓના ઊર્જા આકૃતિઓ

અને માત્ર. ઉત્પ્રેરકના ઉપયોગથી સમાન પદાર્થો અલગ રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે, એટલે કે, વિવિધ ઉત્પાદનોની રચના સાથે (ફિગ. 13, બી). ઉદાહરણ તરીકે, એમોનિયા ઓક્સિજન દ્વારા નાઇટ્રોજન અને પાણીમાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, અને ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં - નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ (II) અને પાણીમાં (પ્રતિક્રિયાના સમીકરણો લખો અને ઓક્સિડેશન અને ઘટાડાની પ્રક્રિયાઓને ધ્યાનમાં લો).

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દર અથવા તે જે માર્ગ સાથે થાય છે તે બદલવાની પ્રક્રિયાને ઉત્પ્રેરક કહેવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયાઓની જેમ, ઉત્પ્રેરકના સમાન અને વિજાતીય પ્રકારો છે. જ્યારે ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઉત્પ્રેરકને એન્ઝાઈમેટિક કહેવામાં આવે છે. આ પ્રકારની ઉત્પ્રેરક પ્રાચીન સમયથી માણસ માટે જાણીતી છે. કાર્બનિક પદાર્થોના એન્ઝાઇમેટિક ભંગાણને કારણે, માણસે બ્રેડ શેકવાનું, બીયર બનાવવું અને વાઇન અને ચીઝ બનાવવાનું શીખ્યા (ફિગ. 14).

ચોખા. 14.
પ્રાચીન કાળથી, માણસે કેટાલિસિસનો ઉપયોગ કર્યો છે, જે બ્રેડ પકવવા, બીયર બનાવતી વખતે, વાઇન બનાવતી વખતે, ચીઝ બનાવતી વખતે થાય છે.

રોજિંદા જીવનમાં સૌથી સામાન્ય રીતે જાણીતા ઉત્સેચકો વોશિંગ પાવડરમાં જોવા મળે છે. તેઓ તમને તમારા લોન્ડ્રીને ધોવા દરમિયાન સ્ટેન અને અપ્રિય ગંધથી છુટકારો મેળવવા દે છે.

ચાલો રાસાયણિક પ્રયોગનો ઉપયોગ કરીને ઉત્પ્રેરક પર નજીકથી નજર કરીએ.

હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ (રોજિંદા જીવનમાં તેને ઘણીવાર હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ કહેવામાં આવે છે) એ કોઈપણ હોમ મેડિસિન કેબિનેટમાં જરૂરી દવા છે (ફિગ. 15).

ચોખા. 15.
હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સોલ્યુશન

આ દવાના પેકેજિંગ પર સમાપ્તિ તારીખ સૂચવવી આવશ્યક છે, કારણ કે તે સંગ્રહ દરમિયાન વિઘટિત થાય છે:

જો કે, સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, આ પ્રક્રિયા એટલી ધીમી ગતિએ આગળ વધે છે કે આપણે ઓક્સિજનના મુક્તિની નોંધ લેતા નથી, અને માત્ર એક બોટલ ખોલવાથી કે જેમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ લાંબા સમયથી સંગ્રહિત છે તેમાંથી થોડો ગેસ કેવી રીતે બહાર આવે છે તે આપણે જોઈ શકીએ છીએ. આ પ્રક્રિયાને કેવી રીતે ઝડપી બનાવવી? ચાલો પ્રયોગશાળા પ્રયોગ કરીએ.

લેબોરેટરી પ્રયોગ નંબર 9 મેંગેનીઝ (IV) ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ કરીને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું વિઘટન

પ્રયોગશાળા પ્રયોગ નંબર 10
ખાદ્ય ઉત્પાદનોમાં કેટાલેઝની તપાસ

ઉત્પ્રેરક માત્ર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓને વધુ આર્થિક બનાવતા નથી, પરંતુ પર્યાવરણીય સંરક્ષણમાં પણ મહત્વપૂર્ણ યોગદાન આપે છે. આમ, આધુનિક પેસેન્જર કાર એક ઉત્પ્રેરક ઉપકરણથી સજ્જ છે, જેની અંદર સિરામિક સેલ્યુલર ઉત્પ્રેરક કેરિયર્સ (પ્લેટિનમ અને રોડિયમ) છે. તેમાંથી પસાર થતાં, હાનિકારક પદાર્થો (કાર્બન ઓક્સાઇડ, નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ, અનબર્ન્ડ ગેસોલિન) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ, નાઇટ્રોજન અને પાણી (ફિગ. 16) માં રૂપાંતરિત થાય છે.

ચોખા. 16.
કારનું ઉત્પ્રેરક કન્વર્ટર જે તેના એક્ઝોસ્ટ ગેસમાંથી નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડને હાનિકારક નાઇટ્રોજનમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

જો કે, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે, પ્રતિક્રિયાને વેગ આપનારા ઉત્પ્રેરક જ મહત્વપૂર્ણ નથી, પણ એવા પદાર્થો પણ છે જે તેમને ધીમું કરી શકે છે. આવા પદાર્થોને અવરોધકો કહેવામાં આવે છે. સૌથી જાણીતા મેટલ કાટ અવરોધકો છે.

પ્રયોગશાળા પ્રયોગ નંબર 11
મેથેનામાઇન દ્વારા ધાતુઓ સાથે એસિડની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને અવરોધે છે

સામાન્ય વ્યક્તિની શબ્દભંડોળમાં ઘણીવાર એવા શબ્દો હોય છે જે રસાયણશાસ્ત્રમાંથી ઉધાર લેવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, એન્ટીઑકિસડન્ટો, અથવા એન્ટીઑકિસડન્ટો. એન્ટીઑકિસડન્ટ તરીકે ઓળખાતા પદાર્થો શું છે? તમે કદાચ નોંધ્યું છે કે જો તમે માખણને લાંબા સમય સુધી સંગ્રહિત કરો છો, તો તે રંગ, સ્વાદમાં ફેરફાર કરે છે અને એક અપ્રિય ગંધ મેળવે છે - તે હવામાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. ખાદ્ય ઉત્પાદનોને બગાડતા અટકાવવા માટે, તેમાં એન્ટીઑકિસડન્ટો ઉમેરવામાં આવે છે. તેઓ માનવ સ્વાસ્થ્ય જાળવવામાં પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે, કારણ કે શરીરમાં અનિચ્છનીય ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ પણ થાય છે, જેના પરિણામે વ્યક્તિ બીમાર પડે છે, થાકી જાય છે અને ઝડપથી વૃદ્ધ થાય છે. માનવ શરીર એવા ખોરાક ખાવાથી એન્ટીઑકિસડન્ટો મેળવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, કેરોટિન (વિટામિન એ) અને વિટામિન ઇ (ફિગ. 17).

ચોખા. 17.
એન્ટીઑકિસડન્ટો: a - β-કેરોટીન; બી - વિટામિન ઇ

તેથી, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દરને ઉત્પ્રેરક અને અવરોધકો, તાપમાનમાં ફેરફાર, પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થોની સાંદ્રતા, દબાણ (સમાનતાયુક્ત ગેસ પ્રતિક્રિયાઓ માટે), અને પ્રતિક્રિયા આપતા પદાર્થોના સંપર્ક વિસ્તાર (વિજાતીય પ્રક્રિયાઓ માટે) નો ઉપયોગ કરીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. અને અલબત્ત, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓનો દર રિએક્ટન્ટ્સની પ્રકૃતિ પર આધારિત છે.

નવા શબ્દો અને વિભાવનાઓ

1. ઉત્પ્રેરક.
2. ઉત્સેચકો.
3. ઉત્પ્રેરક (સજાતીય, વિજાતીય, એન્ઝાઇમેટિક).
4. અવરોધકો.
5. એન્ટીઑકિસડન્ટો.

સ્વતંત્ર કાર્ય માટે કાર્યો

1. ઉત્પ્રેરક શું છે? રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં તેઓ શું ભૂમિકા ભજવે છે? ઉત્પ્રેરક કેમ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને ઝડપી બનાવે છે?
2. માનવ સંસ્કૃતિના ઈતિહાસમાં એન્ઝાઈમેટિક કેટાલિસિસે શું ભૂમિકા ભજવી હતી?
3. આધુનિક ઉત્પાદનમાં ઉત્પ્રેરકની ભૂમિકા પર અહેવાલ તૈયાર કરો.
4. આધુનિક ઉત્પાદનમાં અવરોધકોની ભૂમિકા પર અહેવાલ તૈયાર કરો.
5. દવા અને ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં એન્ટીઑકિસડન્ટોની ભૂમિકા પર અહેવાલ તૈયાર કરો.

પદાર્થો કે જે પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે અને તેની ગતિમાં વધારો કરે છે, જે પ્રતિક્રિયાના અંતે યથાવત રહે છે, તેને કહેવામાં આવે છે ઉત્પ્રેરક

આવા પદાર્થોના પ્રભાવ હેઠળ પ્રતિક્રિયા દરમાં ફેરફારની ઘટના કહેવામાં આવે છે ઉત્પ્રેરક. ઉત્પ્રેરકના પ્રભાવ હેઠળ થતી પ્રતિક્રિયાઓને કહેવામાં આવે છે ઉત્પ્રેરક

મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, ઉત્પ્રેરકની અસર એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે તે પ્રતિક્રિયાની સક્રિયકરણ ઊર્જા ઘટાડે છે. ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં, પ્રતિક્રિયા તેના વિના કરતાં અલગ-અલગ મધ્યવર્તી તબક્કાઓમાંથી પસાર થાય છે, અને આ તબક્કાઓ વધુ ઊર્જાસભર રીતે સુલભ છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં, અન્ય સક્રિય સંકુલ ઉદ્ભવે છે, અને તેમની રચનામાં ઉત્પ્રેરક વિના ઉદ્ભવતા સક્રિય સંકુલની રચના કરતાં ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે. આમ, સક્રિયકરણ ઊર્જા ઝડપથી ઘટે છે: કેટલાક પરમાણુઓ, જેમની ઊર્જા સક્રિય અથડામણ માટે અપૂરતી હતી, તે હવે સક્રિય થઈ જાય છે.

સંખ્યાબંધ પ્રતિક્રિયાઓ માટે, મધ્યવર્તીઓનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે; એક નિયમ તરીકે, તેઓ ખૂબ જ સક્રિય અસ્થિર ઉત્પાદનો છે.

ઉત્પ્રેરકની ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિ મધ્યવર્તી સંયોજનોની રચનાને કારણે પ્રતિક્રિયાની સક્રિયકરણ ઊર્જામાં ઘટાડો સાથે સંકળાયેલ છે. ઉત્પ્રેરકને નીચે પ્રમાણે રજૂ કરી શકાય છે:

A + K = A...K

A...K + B = AB + K,

જ્યાં A...K એ મધ્યવર્તી સક્રિય સંયોજન છે.

આકૃતિ 13.5 - બિન-ઉત્પ્રેરક A + B → AB પ્રતિક્રિયા (વક્ર 1) અને સજાતીય ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયા (વળાંક 2) ના પ્રતિક્રિયા માર્ગની છબી.

રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં, ઉત્પ્રેરકનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. ઉત્પ્રેરકના પ્રભાવ હેઠળ, પ્રતિક્રિયાઓ લાખો વખત અથવા વધુને વેગ આપી શકે છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ઉત્પ્રેરકના પ્રભાવ હેઠળ, પ્રતિક્રિયાઓ ઉત્સાહિત થઈ શકે છે જે તેમના વિના આપેલ પરિસ્થિતિઓમાં વ્યવહારીક રીતે થતી નથી.

ભેદ પાડવો સજાતીય અને વિજાતીય ઉત્પ્રેરક.

ક્યારે સજાતીય ઉત્પ્રેરકઉત્પ્રેરક અને રિએક્ટન્ટ્સ એક તબક્કા (ગેસ અથવા સોલ્યુશન) બનાવે છે. ક્યારે વિજાતીય ઉત્પ્રેરકઉત્પ્રેરક સ્વતંત્ર તબક્કા તરીકે સિસ્ટમમાં છે.

સજાતીય ઉત્પ્રેરકના ઉદાહરણો:

1) NO ની હાજરીમાં SO 2 + 1/2O 2 = SO 3 નું ઓક્સિડેશન; NO સરળતાથી NO 2 માં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, અને NO 2 પહેલેથી SO 2 ને ઓક્સિડાઇઝ કરે છે;

2) પાણી અને ઓક્સિજનમાં જલીય દ્રાવણમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું વિઘટન: આયનો Cr 2 O 2 = 7, WO 2-4, MoO 2-4, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના વિઘટનને ઉત્પ્રેરક કરીને, તેની સાથે મધ્યવર્તી સંયોજનો બનાવે છે, જે આગળ વિઘટન કરે છે. ઓક્સિજનનું પ્રકાશન.

ઉત્પ્રેરક સાથેની મધ્યવર્તી પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા સજાતીય ઉત્પ્રેરક હાથ ધરવામાં આવે છે, અને પરિણામે, ઉચ્ચ સક્રિયકરણ ઊર્જા સાથેની એક પ્રતિક્રિયાને ઓછી સક્રિયકરણ ઊર્જા અને ઉચ્ચ દર સાથે અનેક દ્વારા બદલવામાં આવે છે:

CO + 1/2O 2 = CO 2 (ઉત્પ્રેરક - પાણીની વરાળ).

રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં વિજાતીય ઉત્પ્રેરકનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. હાલમાં આ ઉદ્યોગ દ્વારા ઉત્પાદિત મોટાભાગના ઉત્પાદનો વિજાતીય ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવે છે. વિજાતીય ઉત્પ્રેરકમાં, પ્રતિક્રિયા ઉત્પ્રેરકની સપાટી પર થાય છે. તે અનુસરે છે કે ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિ તેની સપાટીના કદ અને ગુણધર્મો પર આધારિત છે. મોટી ("વિકસિત") સપાટી રાખવા માટે, ઉત્પ્રેરકનું માળખું છિદ્રાળુ હોવું જોઈએ અથવા તે અત્યંત કચડી (અતિ વિખરાયેલી) સ્થિતિમાં હોવું જોઈએ. પ્રાયોગિક એપ્લિકેશનમાં, ઉત્પ્રેરક સામાન્ય રીતે છિદ્રાળુ માળખું (પ્યુમિસ, એસ્બેસ્ટોસ, વગેરે) ધરાવતા વાહક પર લાગુ થાય છે.

સજાતીય ઉત્પ્રેરકના કિસ્સામાં, વિજાતીય ઉત્પ્રેરકમાં પ્રતિક્રિયા સક્રિય મધ્યવર્તી દ્વારા આગળ વધે છે. પરંતુ અહીં આ સંયોજનો પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થો સાથે ઉત્પ્રેરકના સપાટીના સંયોજનો છે. આ મધ્યસ્થીઓ સાથે સંકળાયેલા તબક્કાઓની શ્રેણીમાંથી પસાર થતાં, પ્રતિક્રિયા અંતિમ ઉત્પાદનોની રચના સાથે સમાપ્ત થાય છે, અને પરિણામે ઉત્પ્રેરકનો વપરાશ થતો નથી.

તમામ ઉત્પ્રેરક વિજાતીય પ્રતિક્રિયાઓમાં શોષણ અને શોષણના તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે.

સપાટીની ઉત્પ્રેરક અસરને બે પરિબળોમાં ઘટાડવામાં આવે છે: ઇન્ટરફેસ પર સાંદ્રતામાં વધારો અને શોષિત અણુઓનું સક્રિયકરણ.

વિજાતીય ઉત્પ્રેરકના ઉદાહરણો:

2H 2 O = 2H 2 O + O 2 (ઉત્પ્રેરક - MnO 2,);

H 2 + 1/2 O 2 = H 2 O (ઉત્પ્રેરક - પ્લેટિનમ).

જૈવિક પ્રણાલીઓમાં ઉત્પ્રેરક ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. મોટાભાગની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ પાચનતંત્રમાં, લોહીમાં અને પ્રાણીઓ અને મનુષ્યોના કોષોમાં થતી ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાઓ છે. ઉત્પ્રેરક, આ કિસ્સામાં ઉત્સેચકો કહેવાય છે, સરળ અથવા જટિલ પ્રોટીન છે. આમ, લાળમાં એન્ઝાઇમ પટ્યાલિન હોય છે, જે સ્ટાર્ચને ખાંડમાં રૂપાંતરિત કરે છે. પેટમાં જોવા મળતું એન્ઝાઇમ, પેપ્સિન, પ્રોટીનના ભંગાણને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. માનવ શરીરમાં લગભગ 30,000 વિવિધ ઉત્સેચકો છે: તેમાંથી દરેક અનુરૂપ પ્રતિક્રિયા માટે અસરકારક ઉત્પ્રેરક તરીકે સેવા આપે છે.

માધ્યમિક શાળાના ધોરણ IX-X માં તેઓ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના દર, રાસાયણિક પરિવર્તનના દર પર વિવિધ પરિબળોના પ્રભાવ વિશે ખ્યાલો ઘડવાનું ચાલુ રાખે છે, ઉત્પ્રેરક અને ઉત્પ્રેરક વિશેના જ્ઞાનને વિસ્તૃત અને ઊંડું કરે છે અને ઉત્પ્રેરકની પદ્ધતિ વિશે કેટલાક વિચારો આપે છે. ઘટના

"આલ્કલી ધાતુઓ" વિષયમાં, પાણી અને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે સોડિયમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, પાણી સાથે પોટેશિયમ અને સોડિયમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા જેવા પ્રયોગો દર્શાવતા, શિક્ષક ભારપૂર્વક જણાવે છે કે આમાંની કેટલીક પ્રતિક્રિયાઓ સમાન પરિસ્થિતિઓમાં અન્ય કરતા વધુ ઝડપથી આગળ વધે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સોડિયમ પાણી કરતાં હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે વધુ જોરશોરથી પ્રતિક્રિયા આપે છે; પોટેશિયમ સોડિયમ કરતાં પાણી સાથે વધુ જોરશોરથી પ્રતિક્રિયા આપે છે. ક્લોરિનમાં સોડિયમ, તાંબુ, એન્ટિમોની, હાઇડ્રોજન અને કાર્બનિક પદાર્થોના કમ્બશન પરના પ્રયોગો પછી, પ્રશ્નોની દરખાસ્ત કરી શકાય છે: “એન્ટિમોની પાવડર ક્લોરિનમાં દહન માટે શા માટે લેવામાં આવ્યો હતો, ટુકડાઓ નહીં? શા માટે પાતળા તાંબાના તારનું બંડલ ક્લોરિનમાં બળે છે? , પણ જાડા તાર નથી? આ કિસ્સાઓમાં, પદાર્થોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં તફાવત ક્યાં તો પદાર્થોની પ્રકૃતિ અને અણુઓની રચના દ્વારા અથવા અલગ સંપર્ક સપાટી દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે.

આ જ વિષયમાં, જ્યારે વિદ્યાર્થીઓને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડના ગુણધર્મોનો પરિચય કરાવવો, ત્યારે આ એસિડ અને ધાતુઓ (ઝીંક, મેગ્નેશિયમ) વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાઓ સમય જતાં કેમ વેગ આપે છે તે શોધવાનું ઉપયોગી છે. પ્રવેગક, ખાસ કરીને, એ હકીકત પર આધાર રાખે છે કે આ પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન મોટી માત્રામાં ગરમી છોડવામાં આવે છે, અને જેમ જેમ પદાર્થો ગરમ થાય છે, ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો દર વધે છે.

એલ્યુમિનિયમ અને આયોડિન વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને, તે યાદ રાખવું યોગ્ય છે કે ઉત્પ્રેરક શું છે અને દર્શાવે છે કે પાણી ઉત્પ્રેરક હોઈ શકે છે. આયોડિન અને એલ્યુમિનિયમ પાવડરનું મિશ્રણ એસ્બેસ્ટોસ મેશ પર ઢગલામાં રેડવામાં આવે છે અને પાણીના થોડા ટીપાં ઉમેરવામાં આવે છે. પાણીના પ્રભાવ હેઠળ પદાર્થોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વેગ આપે છે, અને જ્યોત ફાટી જાય છે. શિક્ષક એ હકીકત તરફ ધ્યાન દોરે છે કે પોર્સેલેઇન કપમાંથી જાળી પર રેડવામાં ન આવતા મિશ્રણમાં, ફ્લેશ થઈ નથી, પરંતુ તે થોડા સમય પછી અને પાણી વિના થઈ શકે છે.

એ નોંધવું જોઇએ કે પાણી માત્ર આયોડિન સાથે એલ્યુમિનિયમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને વેગ આપે છે, પરંતુ ઘણી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પ્રેરક ભૂમિકા પણ ભજવે છે. ટેકનોલોજીમાં વપરાતા વિવિધ વાયુઓના દહન દરમિયાન પાણીની ઉત્પ્રેરક અસર ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના ગુણધર્મોને ધ્યાનમાં લેતા, તે સૂચવવામાં આવે છે કે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ ખૂબ જ નાજુક પદાર્થ છે. જ્યારે કાચના કન્ટેનરમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે ધીમે ધીમે વિઘટિત થાય છે, ગરમી મુક્ત કરે છે:

2H 2 O 2 = 2H 2 O 4 + O 2 + 46 kcal

શિક્ષક વિદ્યાર્થીઓને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના વિઘટનને વેગ આપતી પરિસ્થિતિઓની યાદી આપવાનું કહે છે. તેઓ કરી શકે છે

આ કિસ્સામાં સૂચવો: 1) ગરમી, 2) ઉત્પ્રેરકની ક્રિયા, 3) ઉકેલની સાંદ્રતામાં વધારો. તે ઉમેરી શકાય છે કે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું વિઘટન પ્રકાશમાં પણ ઝડપથી થાય છે; આની પુષ્ટિ અભ્યાસેતર પ્રવૃત્તિઓના અનુભવ દ્વારા કરી શકાય છે. સ્ટેન્ડમાં સુરક્ષિત બે ફ્લાસ્કમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ રેડો અને તેમને ગેસ આઉટલેટ ટ્યુબ સાથે સ્ટોપરથી બંધ કરો. ટ્યુબને ઉથલાવેલા સિલિન્ડરો અથવા પાણીથી ભરેલી ટેસ્ટ ટ્યુબની નીચે મૂકો અને પાણી સાથે પહોળા વાસણમાં નીચે કરો. એક ફ્લાસ્કને કાળા કાગળમાં લપેટી લો. ઉપકરણોને સની વિંડોમાં મૂકો અથવા તેમને 75-100 V પર ઇલેક્ટ્રિક લેમ્પથી પ્રકાશિત કરો. પ્રયોગ પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળ હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું ઝડપી વિઘટન બતાવશે.

પછી, પાઠ દરમિયાન, વિદ્યાર્થીઓ સ્વતંત્ર રીતે ઉત્પ્રેરકના પ્રભાવ હેઠળ હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના વિઘટનના દરમાં ફેરફારનો અભ્યાસ કરે છે. કામ માટે, તમને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ, મેંગેનીઝ ડાયોક્સાઇડ, કેન્દ્રિત હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, એક સ્પ્લિંટર, એક ફનલ, ફિલ્ટર પેપર અને ઘણી ટેસ્ટ ટ્યુબનું 3-5% સોલ્યુશન આપવામાં આવે છે.

કાર્યો: 1) જે દ્રાવણ બહાર પાડવામાં આવ્યું હતું તેમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું વિઘટન થઈ રહ્યું છે કે કેમ તે તપાસો? 2) મેંગેનીઝ ડાયોક્સાઇડનો ઉપયોગ કરીને, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડની વિઘટન પ્રતિક્રિયાને વેગ આપો. 3) સાબિત કરો કે પ્રતિક્રિયાના પરિણામે મેંગેનીઝ ડાયોક્સાઇડ રાસાયણિક રીતે બદલાયો નથી * 4) સાબિત કરો કે મેંગેનીઝ ડાયોક્સાઇડ, પહેલેથી જ ઉત્પ્રેરક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે, તે ફરીથી હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના વિઘટનને વેગ આપી શકે છે.

* (જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે પરીક્ષણ કરો.)

સ્વતંત્ર કાર્ય પૂર્ણ કર્યા પછી, શિક્ષક બતાવે છે કે સમાન રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાને વેગ આપવા માટે વિવિધ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, અને તે કે અકાર્બનિક પદાર્થ (હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ) નું વિઘટન કાર્બનિક ઉત્પ્રેરક - ઉત્સેચકો દ્વારા ઝડપી થાય છે. હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું 3% સોલ્યુશન નાના બીકરમાં રેડવામાં આવે છે, પછી તેમાં કાચા માંસનો એક નાનો ટુકડો મૂકવામાં આવે છે. દ્રાવણમાંથી ઓક્સિજન સઘન રીતે મુક્ત થાય છે, કારણ કે પ્રાણીઓના લોહી અને પેશીઓમાં એન્ઝાઇમ કેટાલેઝ હોય છે. તે પર ભાર મૂકવો જોઈએ કે ઉત્સેચકો ઉત્તમ કુદરતી પ્રતિક્રિયા પ્રવેગક છે. ભાવિ રસાયણશાસ્ત્રના મહત્વપૂર્ણ કાર્યોમાંનું એક ઉત્પ્રેરકનું કૃત્રિમ ઉત્પાદન અને ઔદ્યોગિક ઉપયોગ છે જે તેમની રચના અને ઉત્પ્રેરક ગુણધર્મોમાં ઉત્સેચકો જેવું લાગે છે.

કાચના કન્ટેનરમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવે ત્યારે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું વિઘટન કેમ ઝડપી થાય છે તે સમજાવવા માટે, એક પ્રયોગ હાથ ધરવામાં આવે છે. હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું સોલ્યુશન ત્રણ ટેસ્ટ ટ્યુબમાં રેડવામાં આવે છે, તેમાંથી એકમાં સલ્ફ્યુરિક એસિડનું સોલ્યુશન ઉમેરવામાં આવે છે, કોસ્ટિક સોડા બીજામાં ઉમેરવામાં આવે છે, અને ત્રીજું સરખામણી (નિયંત્રણ ઉકેલ) માટે છોડી દેવામાં આવે છે. ત્રણેય સોલ્યુશન ગરમ થાય છે (ઉકળવા માટે નહીં). હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના સોલ્યુશનવાળી ટેસ્ટ ટ્યુબમાંથી ઓક્સિજન મજબૂત રીતે છોડવામાં આવશે, ઓછા મજબૂત રીતે - કંટ્રોલ સોલ્યુશનવાળી ટેસ્ટ ટ્યુબમાંથી. સલ્ફ્યુરિક એસિડ (હાઇડ્રોજન આયન) ની હાજરીમાં, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું વિઘટન થતું નથી. ઓએચ આયનો હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના વિઘટનની પ્રક્રિયાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, તેથી, કાચના કન્ટેનરમાં, જેની દિવાલો હાઇડ્રોક્સિલ આયનોને ઉકેલમાં મુક્ત કરે છે, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સરળતાથી વિઘટિત થાય છે.

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના દર વિશે જ્ઞાનનું એકત્રીકરણ અને વિકાસ ચાલુ રહે છે. ઉત્પ્રેરક વિના ગરમ કાચની નળી દ્વારા સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ અને ઓક્સિજનના મિશ્રણને પસાર કરીને, શિક્ષક બતાવે છે કે આ પરિસ્થિતિઓમાં સલ્ફ્યુરિક એનહાઇડ્રાઇડની રચના નોંધનીય નથી, અને વિદ્યાર્થીઓને પૂછે છે કે વાયુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કેવી રીતે ઝડપી થઈ શકે છે. વાતચીત દરમિયાન, તે તારણ આપે છે કે ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કર્યા વિના, રીએજન્ટ્સની સાંદ્રતામાં વધારો, તાપમાનમાં વધારો જેવી પ્રતિક્રિયાઓને વેગ આપવાની આવી પદ્ધતિઓ જરૂરી પરિણામો આપતી નથી. સલ્ફર ડાયોક્સાઇડની સલ્ફર ડાયોક્સાઇડની ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું છે:

2SO 2 + O 2 ↔ 2SO 3 + Q,

અને તાપમાનમાં વધારો સલ્ફ્યુરિક એનહાઇડ્રાઇડના વિઘટનને તેની રચના કરતા વધુ હદ સુધી વેગ આપે છે.

તેઓ તપાસે છે કે શું આયર્ન ઓક્સાઇડ સલ્ફર ડાયોક્સાઇડની ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા માટે ઉત્પ્રેરક હશે. આયર્ન ઓક્સાઇડની હાજરીમાં સલ્ફ્યુરિક એનહાઇડ્રાઇડમાં સલ્ફર ડાયોક્સાઇડના સંપર્ક ઓક્સિડેશનનું નિદર્શન કરતી વખતે, સલ્ફ્યુરિક એનહાઇડ્રાઇડનું નિર્માણ અવલોકન કરવામાં આવે છે, હવામાં ધૂમાડો થાય છે. તે પછી તે સ્થાપિત થાય છે કે પ્રતિક્રિયાના પરિણામે આયર્ન ઓક્સાઇડ રાસાયણિક રીતે બદલાયો નથી. આ કરવા માટે, આયર્ન ઓક્સાઇડના સમાન ભાગ સાથે સલ્ફ્યુરિક એનહાઇડ્રાઇડમાં સલ્ફર ડાયોક્સાઇડના સંપર્ક ઓક્સિડેશનના પ્રયોગનું પુનરાવર્તન કરો. તે વધુમાં નોંધ્યું છે કે સલ્ફર ડાયોક્સાઇડના ઓક્સિડેશનને વેગ આપવા માટે વિવિધ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. આયર્ન ઓક્સાઇડ ઉપરાંત, પ્લેટિનમનો ઉપયોગ રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં થતો હતો, અને હવે વેનેડિયમ પેન્ટોક્સાઇડ V 2 O 5 * વપરાય છે.

* (હાલમાં વપરાતા વેનેડિયમ ઉત્પ્રેરકમાં જટિલ રચના છે (જુઓ: ડી. એ. એપશ્ટીન. રાસાયણિક તકનીક વિશે રસાયણશાસ્ત્રના શિક્ષક, એમ., આરએસએફએસઆરની એકેડેમી ઓફ સાયન્સનું પબ્લિશિંગ હાઉસ, 1961).)

ઉત્પ્રેરકની મિલકત પર ભાર મૂકવો પણ મહત્વપૂર્ણ છે, પ્રતિક્રિયાને ઝડપી બનાવવી, તેની ઉલટાવી શકાય તેવી અસર કર્યા વિના: સલ્ફર ડાયોક્સાઇડમાં સલ્ફર ડાયોક્સાઇડની ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું રહે છે, જો ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો પણ.

સલ્ફ્યુરિક એસિડના ઉત્પાદન માટે સંપર્ક પદ્ધતિનો અભ્યાસ કરતી વખતે, ઉદ્યોગમાં ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ ધ્યાનમાં લેવો જરૂરી છે. ઉત્પ્રેરક વિના, મોટા જથ્થામાં સલ્ફ્યુરિક એનહાઇડ્રાઇડનું ઝડપી ઉત્પાદન અશક્ય હશે, પરંતુ તેનો ઉપયોગ પ્રક્રિયાની પરિસ્થિતિઓ પર કેટલીક વધારાની જરૂરિયાતો લાદે છે. હકીકત એ છે કે રિએક્ટન્ટ્સમાં અશુદ્ધિઓ ઉત્પ્રેરકને નકારાત્મક અસર કરે છે. આર્સેનિક ટ્રાઇઓક્સાઇડ વેનેડિયમ ઉત્પ્રેરક પર નકારાત્મક અસર કરે છે, કારણ કે તેઓ કહે છે, તેને "ઝેર" કરે છે. તેથી, અશુદ્ધિઓમાંથી પ્રતિક્રિયા આપતા વાયુઓનું કાળજીપૂર્વક શુદ્ધિકરણ જરૂરી છે.

જો વિદ્યાર્થીઓને પ્રશ્ન હોય કે ઉત્પ્રેરકને કેમ ઝેર આપવામાં આવે છે, તો શિક્ષક પ્રથમ મધ્યવર્તી સંયોજનોની રચનાના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તેની ક્રિયા સમજાવે છે, અને પછી અશુદ્ધિઓની ઝેરી અસરને ધ્યાનમાં લે છે.

ઉત્પ્રેરકની મદદથી પ્રતિક્રિયાઓની પ્રવેગકતા એ હકીકતને કારણે થાય છે કે તે પ્રારંભિક પદાર્થો સાથે નબળા સંયોજનો બનાવે છે, અને પછી ફરીથી મુક્ત સ્વરૂપમાં પ્રકાશિત થાય છે. આ પ્રતિક્રિયાઓ સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ અને ઓક્સિજન વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા કરતાં ઘણી ઝડપથી આગળ વધે છે. જો વાયુઓના મિશ્રણમાં અશુદ્ધિઓ હોય છે જે ઉત્પ્રેરક સાથે બદલી ન શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રવેશ કરે છે, તો તેનું ઝેર થાય છે. વાયુઓના સાવચેતીપૂર્વક શુદ્ધિકરણ હોવા છતાં, સલ્ફ્યુરિક એસિડના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિ સમય જતાં ઘટતી જાય છે. તેનું "વૃદ્ધત્વ" માત્ર ધીમે ધીમે ઝેર દ્વારા જ નહીં, પણ લાંબા સમય સુધી ગરમી અને યાંત્રિક વિનાશને કારણે થાય છે, જે ઉત્પ્રેરક સપાટીની સ્થિતિને બદલી નાખે છે. ઉત્પ્રેરકની સમગ્ર સપાટી ઉત્પ્રેરિત પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતી નથી, પરંતુ ફક્ત તેના સુવ્યવસ્થિત વિભાગો - સક્રિય કેન્દ્રો, અને આ કેન્દ્રોની સંખ્યા "વૃદ્ધત્વ" સાથે ઘટે છે.

અગાઉના વિભાગમાં તપાસ કરવામાં આવી હતી કે કેવી રીતે, અણુ બંધારણના સિદ્ધાંતના પ્રકાશમાં, રાસાયણિક પ્રક્રિયાની શરૂઆત પર ઊર્જાની અસર વિદ્યાર્થીઓને સમજાવવી જોઈએ. આનાથી ગરમ થાય ત્યારે કેમ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ વેગ આવે છે તે પ્રશ્નનો ઉકેલ લાવવાનું શક્ય બનાવશે. વિદ્યાર્થીઓ જાણે છે કે જેમ જેમ પદાર્થોમાં તાપમાન વધે છે તેમ તેમ સક્રિય પરમાણુઓની સંખ્યામાં વધારો થાય છે, અણુઓની હિલચાલની ઝડપ અને એકમ સમય દીઠ તેમની બેઠકોની સંખ્યા વધે છે. સક્રિય પરમાણુઓના અણુઓમાં, ઇલેક્ટ્રોન ઉચ્ચ ઉર્જા સ્તરો પર ખસેડવામાં આવે છે; આવા અણુઓ અસ્થિર હોય છે અને અન્ય પદાર્થોના પરમાણુઓ સાથે વધુ સરળતાથી પ્રતિક્રિયા કરી શકે છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ડિસોસિએશનનો સિદ્ધાંત સમજાવે છે કે શા માટે એસિડ, ક્ષાર અને પાયાના ઉકેલો વચ્ચે પ્રતિક્રિયાઓ લગભગ તરત જ થાય છે. આ પદાર્થોના સોલ્યુશનમાં પહેલેથી જ સક્રિય કણો હોય છે - વિપરીત ચાર્જ આયનો. તેથી, એસિડ, ક્ષાર અને પાયાના જલીય દ્રાવણો વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાઓ ખૂબ જ ઝડપથી આગળ વધે છે અને સમાન પદાર્થો વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાઓ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે અલગ પડે છે, પરંતુ શુષ્ક સ્વરૂપમાં લેવામાં આવે છે.

"રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર" વિષય પર પાઠ શરૂ કરીને, શિક્ષક યાદ અપાવે છે કે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ વિવિધ ઝડપે થઈ શકે છે; તેને અસર કરતી પરિસ્થિતિઓનો અભ્યાસ કરવો ખૂબ જ વ્યવહારુ મહત્વ છે.

તમે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દરને કેવી રીતે માપી શકો છો?

વિદ્યાર્થીઓ પહેલેથી જ જાણે છે કે રાસાયણિક રૂપાંતરણની ઝડપ ચોક્કસ સમયે પ્રતિક્રિયા આપતા અથવા ઉત્પન્ન થયેલા પદાર્થના જથ્થા દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે, કે યાંત્રિક હિલચાલની ગતિ એકમ સમય દીઠ શરીર પ્રવાસ કરે છે તે પાથ દ્વારા માપવામાં આવે છે; આ ઝડપની ગણતરી કરવા માટે, સૂત્રનો ઉપયોગ કરો

જ્યાં v એ ઝડપ છે, S એ પાથ છે અને t એ સમય છે.

આને ધ્યાનમાં લેતા, વિદ્યાર્થીઓ સામ્યતા દ્વારા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દરની ગણતરી માટે એક સૂત્ર લખે છે

જ્યાં m એ પદાર્થનો જથ્થો છે જે પ્રતિક્રિયામાં દાખલ થયો હતો અથવા તે સમય t દરમિયાન તેના પરિણામે પ્રાપ્ત થયો હતો.

આ સૂત્રનો ગેરલાભ શું છે તે ધ્યાનમાં લો. તે તારણ આપે છે કે તેનો ઉપયોગ કરતી વખતે, ગણતરી કરેલ પ્રતિક્રિયા દર સમાન શરતો હેઠળ લેવામાં આવેલા સમાન પદાર્થના બે ભાગો માટે પણ અલગ હશે.

ચાલો ધારીએ કે 15 ગ્રામ પદાર્થ દર સેકન્ડે એક પાત્રમાં વિઘટિત થાય છે. તે તારણ આપે છે કે જ્યારે આ જહાજમાં પાર્ટીશન દાખલ કરવામાં આવે છે, જે તેમાં રહેલા પદાર્થને 1:2 ના ગુણોત્તરમાં બે ભાગોમાં વિભાજિત કરશે, પ્રથમ (નાના) ભાગમાં પ્રતિક્રિયા 5 ગ્રામ/સેકંડના દરે આગળ વધશે. , અને બીજામાં - 10 ગ્રામ/સેકન્ડ.

ગણતરી કરેલ દર પ્રતિક્રિયાને જ લાક્ષણિકતા આપવા માટે, અને પ્રારંભિક પદાર્થનો કેટલો ભાગ લેવામાં આવે છે તે માટે નહીં, વોલ્યુમ દીઠ રિએક્ટન્ટના સમૂહમાં ફેરફારને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે, એટલે કે, તેની સાંદ્રતામાં ફેરફાર. પ્રતિક્રિયાશીલ તેથી, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દરની ગણતરી સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે:

v=c 0 -c t /t

જ્યાં c 0 એ કોઈપણ પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થની પ્રારંભિક સાંદ્રતા છે, c t એ t સેકન્ડ પછી સમાન પદાર્થની સાંદ્રતા છે. ઝડપની ગણતરી કરતી વખતે, એકાગ્રતા સામાન્ય રીતે પ્રતિ લિટર મોલ્સ અને સમય સેકંડમાં દર્શાવવામાં આવે છે.

આ પાઠ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને ઝડપી બનાવવાની સૌથી મહત્વપૂર્ણ રીતો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. આ હેતુ માટે, એક પ્રયોગશાળા પ્રયોગ હાથ ધરવામાં આવે છે જે દર્શાવે છે કે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થોની સાંદ્રતા પર આધારિત છે.

પ્રયોગ માટે, નીચેના સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે વિદ્યાર્થીઓના ટેબલ પર મૂકવામાં આવે છે: 1) ત્રણ ટેસ્ટ ટ્યુબ સાથેનું સ્ટેન્ડ, જેમાંથી એકમાં સોડિયમ આયોડાઈડ અથવા પોટેશિયમ આયોડાઈડ (2 - 3 પિન હેડનું કદ)નું સ્ફટિક હોય છે. ફેરિક ક્લોરાઇડનું સોલ્યુશન ધરાવે છે, અને ત્રીજું - ખાલી; 2) ફ્લાસ્ક અથવા પાણીનો ગ્લાસ; 3) બે સરખા કાચની નળીઓ; 4) કાચની લાકડી.

શિક્ષક વિદ્યાર્થીઓને પ્રયોગની તૈયારી કરવા આમંત્રિત કરે છે: 1) સોડિયમ આયોડાઈડમાં પાણી ઉમેરીને સોલ્યુશનની 1/2 ટેસ્ટ ટ્યુબ બનાવો અને પ્રવાહીને લાકડી વડે મિક્સ કરો, 2) પરિણામી દ્રાવણનો 1/3 ભાગ બીજી ટેસ્ટ ટ્યુબમાં રેડો, 3 ) અન્ય ટેસ્ટ ટ્યુબ ટેસ્ટ ટ્યુબમાં પાણીના દ્રાવણ સાથે રેડવામાં આવેલા દ્રાવણમાં ઉમેરો જેથી ટેસ્ટ ટ્યુબમાં સોડિયમ આયોડાઈડ (અથવા પોટેશિયમ આયોડાઈડ) ના સોલ્યુશનની માત્રા સમાન હોય.

શિક્ષક વિદ્યાર્થીઓની દિશાઓની સમજ ચકાસવા માટે પ્રશ્નો પૂછે છે:

1) બીજી ટેસ્ટ ટ્યુબમાં સોડિયમ આયોડાઈડના દ્રાવણને કેટલી વાર ભેળવવામાં આવે છે?

2) પ્રથમ ટેસ્ટ ટ્યુબમાં મીઠાની સાંદ્રતા બીજી કરતા કેટલી વખત વધારે છે?

તે નોંધ્યું છે કે ઉકેલોમાંથી એકની સાંદ્રતા બીજાની સાંદ્રતા કરતાં બમણી છે. આ પછી, બે તૈયાર સોલ્યુશનમાં, ફેરિક ક્લોરાઇડને સોડિયમ આયોડાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવે છે, જે મુક્ત આયોડિન મુક્ત કરે છે:

2NaI + 2FeCl 3 = 2NaCl + 2FeCl 2 + I 2,

2I - + 2Fe 3+ = 2Fe 2+ + I 2.

વિદ્યાર્થીઓ નક્કી કરે છે કે કઈ ટેસ્ટ ટ્યુબમાં ક્ષારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો દર વધારે છે અને કયા માપદંડ દ્વારા આ નક્કી કરી શકાય છે. ધારણા પ્રાયોગિક રીતે ચકાસવામાં આવે છે.

પ્રથમ, સમાન પ્રમાણમાં સ્ટાર્ચ પેસ્ટ (1-2 મિલી) સોડિયમ આયોડાઇડ (અથવા પોટેશિયમ આયોડાઇડ) ના ઉકેલો સાથે બંને ટેસ્ટ ટ્યુબમાં રેડવામાં આવે છે, અને પછી, મિશ્રણ કર્યા પછી, ફેરિક ક્લોરાઇડના 5-10% દ્રાવણના થોડા ટીપાં. ફેરિક ક્લોરાઇડ સોલ્યુશનને એક જ સમયે બંને ટેસ્ટ ટ્યુબમાં રેડવાની સલાહ આપવામાં આવે છે. ઉચ્ચ સાંદ્રતાના દ્રાવણ સાથે ટેસ્ટ ટ્યુબમાં વાદળી રંગ વધુ જોવા મળે છે. ટેસ્ટ ટ્યુબમાં જ્યાં સોલ્યુશનની સાંદ્રતા વધુ હોય છે, આયોડિન આયનો ફેરિક આયનો સાથે મળવાની શક્યતા વધુ હોય છે, અને તેથી તેમની સાથે વધુ વખત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે - પ્રતિક્રિયા ઝડપથી આગળ વધે છે.

શિક્ષક હવામાં સલ્ફરનું દહન બતાવે છે અને વિદ્યાર્થીઓને પૂછે છે કે આ પ્રતિક્રિયા કેવી રીતે ઝડપી થઈ શકે છે. વિદ્યાર્થીઓ સળગતા સલ્ફરને ઓક્સિજનમાં રાખવાનું સૂચન કરે છે અને આ પ્રયોગ કરે છે. પ્રયોગોના વિશ્લેષણના આધારે, એક સામાન્ય નિષ્કર્ષ દોરવામાં આવે છે: રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર પ્રતિક્રિયા આપતા પદાર્થોની સાંદ્રતા (એકમ વોલ્યુમ દીઠ આયન અથવા પરમાણુઓની સંખ્યા) પર આધારિત છે.

અમે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દર પર પ્રતિક્રિયા આપતા પદાર્થોની સપાટીના પ્રભાવના પ્રશ્ન પર આગળ વધીએ છીએ. વિદ્યાર્થીઓ પ્રતિક્રિયા આપતા પદાર્થોના મિશ્રણ અને ગ્રાઇન્ડીંગને સંડોવતા પ્રતિક્રિયાઓ યાદ કરે છે: સ્લેક્ડ ચૂના સાથે એમોનિયાના મિશ્રણને પીસવું, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે માર્બલ અથવા ઝીંકના નાના ટુકડાઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા, નોઝલમાં પલ્વરાઇઝ્ડ ઇંધણનું દહન, smel માં કચડી અયસ્કનો ઉપયોગ. સલ્ફ્યુરિક એસિડના ઉત્પાદનમાં ધાતુઓ અને સલ્ફર પાયરાઇટ. સલ્ફ્યુરિક એસિડના ઉત્પાદનમાં પાયરાઇટ્સને ફાયરિંગ કરવાની શરતોની વધુ વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવી છે. સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ બનાવવા માટે, કચડી પાયરાઇટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, કારણ કે તે મોટા ટુકડાઓમાં લેવામાં આવતા પાયરાઇટ કરતાં વધુ ઝડપથી બળે છે. ડસ્ટ્ડ પાયરાઇટનું દહન ખાસ કરીને ઝડપથી થાય છે જો તે નોઝલમાંથી હવાના પ્રવાહ સાથે બહાર કાઢવામાં આવે છે, તેમજ જ્યારે તેને પ્રવાહી પથારીમાં સળગાવવામાં આવે છે, જ્યારે પાયરાઇટના ટુકડાઓની સમગ્ર સપાટી હવાના સંપર્કમાં આવે છે.

તે ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે કે અત્યંત કચડી જ્વલનશીલ પદાર્થો સાથેની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ વિસ્ફોટ સાથે થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ખાંડનું ઉત્પાદન કરતી ફેક્ટરીઓમાં ખાંડની ધૂળના વિસ્ફોટ થયા છે.

તેઓ તારણ આપે છે કે ઘન જેટલું વધુ કચડી નાખે છે, તે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર જેટલો ઝડપી હોય છે જેમાં તે ભાગ લે છે.

પછી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દર પર તાપમાનની અસરનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. સલ્ફ્યુરિક એસિડ સોલ્યુશનની સમાન માત્રાને હાઇપોસલ્ફાઇટ સોલ્યુશનના 1/4 સાથે ટેસ્ટ ટ્યુબમાં રેડવામાં આવે છે; આ પ્રયોગની સમાંતર, હાયપોસલ્ફાઇટ અને સલ્ફ્યુરિક એસિડના ગરમ ઉકેલો ડ્રેઇન કરવામાં આવે છે:

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + SO 2 + S↓

ઉકેલો વાદળછાયું બને ત્યાં સુધીનો સમય નોંધવામાં આવે છે. શિક્ષક કહે છે કે જ્યારે તાપમાન 10 ° સે વધે છે, ત્યારે મોટા ભાગની પ્રતિક્રિયાઓનો દર 2-3 ગણો વધે છે.

પ્રાપ્ત જ્ઞાનના આધારે, વિદ્યાર્થીઓને જ્યારે પદાર્થો ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના પ્રવેગને સમજાવવાની તક આપવામાં આવે છે.

આ પાઠમાં પદાર્થોની ઉત્પ્રેરક અસરોમાં અનુભવ દર્શાવવાની જરૂર નથી, કારણ કે વિદ્યાર્થીઓ હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના વિઘટન અને સલ્ફર ડાયોક્સાઇડના ઓક્સિડેશનના ઉદાહરણોનો ઉપયોગ કરીને તેનાથી પરિચિત થયા હતા. તેઓ તેમને જાણીતા ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાઓની યાદી આપે છે અને ઉત્પ્રેરક અને ઉત્પ્રેરકની વ્યાખ્યા આપે છે.

આ પાઠમાં જ્ઞાનને એકીકૃત કરવા માટે, નીચેના પ્રશ્નો પૂછવામાં આવે છે:

1. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર શું નક્કી કરે છે? ઉદાહરણો આપો.
2. કઈ પરિસ્થિતિઓમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર વધે છે?
3. ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશનના સિદ્ધાંતના પ્રકાશમાં, કોઈ કેવી રીતે સમજાવી શકે છે કે જ્યારે ઝિંક એસિટિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરે છે ત્યારે હાઇડ્રોજનની ઉત્ક્રાંતિ જ્યારે ઝિંક હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરે છે ત્યારે કરતાં ઘણી વધુ ધીમેથી થાય છે?
4. તમે ઝીંક અને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાને કઈ રીતે ઝડપી કરી શકો છો?
5. હવામાં ધુમાડો થતો સ્પ્લિન્ટર ઓક્સિજનમાં શા માટે ભડકે છે?
6. તમને બે ટેસ્ટ ટ્યુબ આપવામાં આવી છે જેમાં કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ ધીમે ધીમે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. વિવિધ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને દરેક ટેસ્ટ ટ્યુબમાં રાસાયણિક પ્રક્રિયાને ઝડપી બનાવવાનો પ્રયાસ કરો.
7. વધતા તાપમાન સાથે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર કેમ વધે છે?
8. સલ્ફ્યુરિક એસિડના ઉત્પાદનમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને વેગ આપવાની કઈ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ થાય છે?
9. તમારા માટે જાણીતી કઈ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ ઉત્પ્રેરક દ્વારા ઝડપી થાય છે તેની સૂચિ બનાવો.

એમોનિયા સંશ્લેષણની પ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ કરતી વખતે, વિદ્યાર્થીઓ ફરીથી ઉત્પ્રેરકના ઉપયોગનો સામનો કરે છે, અને, ઉત્પ્રેરક અને ઉત્પ્રેરક વિશે અગાઉ પ્રાપ્ત કરેલી માહિતીને એકીકૃત કરવા સાથે, આ જ્ઞાન કંઈક અંશે વિકસિત કરી શકાય છે.

શિક્ષક એ હકીકત તરફ ધ્યાન દોરે છે કે બંને પ્રતિક્રિયાઓ - એમોનિયાનું સંશ્લેષણ અને તેનું નાઇટ્રોજન અને હાઇડ્રોજનમાં વિઘટન - સમાન ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં થાય છે - લોહ ઘટે છે, જે આગળ અને વિપરીત બંને પ્રતિક્રિયાઓને સમાન હદ સુધી વેગ આપે છે. તેથી, ઉત્પ્રેરક રાસાયણિક સંતુલનને સ્થાનાંતરિત કરતું નથી, પરંતુ માત્ર આ સ્થિતિની ઝડપી સિદ્ધિમાં ફાળો આપે છે. આ જોગવાઈ વિશેની તેમની સમજ ચકાસવા માટે, શિક્ષક તેમને પ્રશ્નો પૂછે છે:

1. શું ઉચ્ચ દબાણ અને ગરમી હેઠળ નાઇટ્રોજન અને હાઇડ્રોજનના મિશ્રણમાંથી ઉત્પાદનમાં એમોનિયા ઉત્પન્ન કરવું શક્ય છે, પરંતુ ઉત્પ્રેરક વિના? શા માટે?
2. એમોનિયા સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયા ગરમી અને ઉત્પ્રેરક દ્વારા ઝડપી થાય છે. રાસાયણિક સંતુલન પર આ પરિસ્થિતિઓના પ્રભાવમાં શું તફાવત છે?

વિદ્યાર્થીઓને ઉત્પાદનમાં એમોનિયાના સંશ્લેષણનો પરિચય કરાવતા, શિક્ષક નિર્દેશ કરે છે કે જો વાયુઓ (હાઈડ્રોજન અને નાઈટ્રોજન) પહેલા અશુદ્ધિઓમાંથી મુક્ત ન થાય તો ઉત્પ્રેરક ઝડપથી તેની પ્રવૃત્તિ ગુમાવે છે. આ પ્રક્રિયામાં, ઓક્સિજન, પાણીની વરાળ, કાર્બન મોનોક્સાઇડ, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ અને અન્ય સલ્ફર સંયોજનો ઝેરી અસર કરે છે.

જેમ કે સલ્ફર ડાયોક્સાઇડના ટ્રાયઓક્સાઇડમાં ઉત્પ્રેરક ઓક્સિડેશનના કિસ્સામાં, એમોનિયાના સંશ્લેષણ દરમિયાન ઉત્પ્રેરક તેની પ્રવેગક અસર માત્ર ચોક્કસ તાપમાન મર્યાદામાં જ કરે છે. 600 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી ઉપરના તાપમાને, લોહમાં ઘટાડો તેની ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિને ઘટાડે છે.

એમોનિયા સંશ્લેષણના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને, અમે ઉત્પ્રેરકની ક્રિયાની પદ્ધતિને ધ્યાનમાં લઈ શકીએ છીએ. તે નોંધ્યું છે કે આયર્ન ઉત્પ્રેરકની સપાટી પર આયર્ન નાઇટ્રાઇડ રચાય છે:

હાઇડ્રોજન એમોનિયા ઉત્પન્ન કરવા માટે નાઇટ્રાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે:

FeN 2 + 3H 2 → Fe + 2NH 3.

પછી પ્રક્રિયા પુનરાવર્તિત થાય છે.

આયર્ન નાઇટ્રાઇડની રચના અને હાઇડ્રોજન સાથે તેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પ્રતિક્રિયાઓ ખૂબ જ ઝડપથી આગળ વધે છે.

એમોનિયા ઓક્સિડેશનની પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરતી વખતે, ઓક્સિજનમાં એમોનિયાના દહન અને એમોનિયાના ઉત્પ્રેરક ઓક્સિડેશન પર પ્રયોગો દર્શાવ્યા પછી, વિદ્યાર્થીઓનું ધ્યાન એ હકીકત તરફ દોરવામાં આવે છે કે આ બે કિસ્સાઓમાં પ્રારંભિક પદાર્થો સમાન લેવામાં આવ્યા હતા, પરંતુ તેના પર આધાર રાખીને. શરતો (ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ), વિવિધ ઉત્પાદનો મેળવવામાં આવે છે.

એમોનિયા ઓક્સિડેશન સમીકરણો અનુસાર વિવિધ પદાર્થોની રચના સાથે થઈ શકે છે:

4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O;

4NH 3 + 4O 2 = 2N 2 O + 6H 2 O;

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O.

ઉત્પ્રેરક, પ્લેટિનમ, આમાંની માત્ર છેલ્લી પ્રતિક્રિયાઓને વેગ આપે છે. તેથી, ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને, એમોનિયા અને ઓક્સિજનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને ઇચ્છિત દિશામાં દિશામાન કરવું શક્ય છે. આ નાઈટ્રિક એસિડના ઉત્પાદનમાં રાસાયણિક ઉત્પાદનમાં એપ્લિકેશન શોધે છે.

ધોરણ IX માં રાસાયણિક ઉત્પાદનની વિભાવનાની રચના વિદ્યાર્થીઓને રાસાયણિક છોડમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના દરના વ્યવહારિક નિયંત્રણ સાથે પરિચય કરાવવાની મોટી તકો પૂરી પાડે છે.

અગાઉ અભ્યાસ કરેલા ઉત્પાદન (હાઈડ્રોક્લોરિક, સલ્ફ્યુરિક, નાઈટ્રિક એસિડ્સ, એમોનિયા) વિશેના જ્ઞાનના સામાન્યીકરણના આધારે શિક્ષક વિદ્યાર્થીઓમાં ઉત્પાદનમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ કરવા માટે શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓનો ખ્યાલ બનાવે છે: શ્રેષ્ઠ તાપમાનનો ઉપયોગ, પ્રતિક્રિયાની સાંદ્રતામાં વધારો. પદાર્થો, પ્રતિક્રિયા આપતા પદાર્થોની સંપર્ક સપાટી વધારવી, અને ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ. આ પછી, દરેક સ્થિતિના ઉપયોગને મર્યાદિત કરતા સંજોગોને ઓળખવા માટે, વિદ્યાર્થીઓને પ્રશ્ન પૂછવામાં આવે છે: "શું ઉત્પાદનમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને વેગ આપવા માટે તાપમાનમાં અનિશ્ચિત વધારો કરવો શક્ય છે?" તેઓ શોધી કાઢે છે કે મજબૂત ગરમી રાસાયણિક સંતુલનને અનિચ્છનીય દિશામાં બદલી શકે છે, અને ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરવાના કિસ્સામાં, તેની પ્રવૃત્તિમાં ઘટાડો કરે છે. આને ધ્યાનમાં લેતા, ઉત્પાદનમાં મહત્તમ નહીં, પરંતુ શ્રેષ્ઠ તાપમાનનો ઉપયોગ થાય છે.

ઉત્પાદનમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ કરવા માટેની અન્ય શરતોનું વિશ્લેષણ એ જ રીતે કરવામાં આવે છે.

IX-X ગ્રેડમાં રસાયણશાસ્ત્રમાં નવી હકીકતલક્ષી સામગ્રીના અભ્યાસનો ઉપયોગ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના દર વિશેના જ્ઞાનને વધુ એકીકૃત કરવા માટે થાય છે.

સફેદ ફોસ્ફરસના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરતી વખતે, શિક્ષક કહે છે કે અંધારામાં સફેદ ફોસ્ફરસની ચમક હવામાં તેનું ધીમી ઓક્સિડેશન સૂચવે છે. આગળ, અમે ધ્યાનમાં લઈએ છીએ કે કઈ પરિસ્થિતિઓમાં સફેદ ફોસ્ફરસનું ઓક્સિડેશન ઝડપી થઈ શકે છે. ફોસ્ફરસને ગરમ કરવું, કચડી નાખવું અને ઓક્સિજનનો ઉપયોગ વાસ્તવમાં ફોસ્ફરસના ઓક્સિડેશનને વેગ આપે છે, જેના કારણે તે ભડકે છે.

વિદ્યાર્થીઓ સુપરફોસ્ફેટની રચના માટેની પરિસ્થિતિઓની આગાહી કરવા માટે રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને વેગ આપવાના માર્ગો વિશેના જ્ઞાનનો ઉપયોગ કરે છે. તેઓ કહે છે કે તૃતીય કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાને ગરમ કરીને, કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટને ગ્રાઇન્ડ કરીને, હલાવવાથી અને સલ્ફ્યુરિક એસિડની સાંદ્રતામાં વધારો કરીને ઝડપી થઈ શકે છે. શિક્ષક, જે કહેવામાં આવ્યું છે તેનો સારાંશ આપતા, તે ઉમેરે છે

આ ઉત્પાદનમાં, હીટિંગનો ખરેખર ઉપયોગ થાય છે, પરંતુ આ માટે તેઓ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન જ પ્રકાશિત ગરમીનો ઉપયોગ કરે છે, જ્યારે કચડી તૃતીય કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટને સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે સારી રીતે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે.

જેમ જેમ વિદ્યાર્થીઓ કાર્બનિક પદાર્થોનો અભ્યાસ કરે છે તેમ, તેઓ ઘણી પ્રક્રિયાઓનો સામનો કરે છે જેમાં ઉત્પ્રેરકનો સમાવેશ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઉડ્ડયન ગેસોલિન, રબર અને સુગંધિત હાઇડ્રોકાર્બનનું ઉત્પાદન.

અમે ઇથિલિનના હાઇડ્રેશનમાં સલ્ફ્યુરિક એસિડની ભૂમિકાને ધ્યાનમાં લઈ શકીએ છીએ. સલ્ફ્યુરિક એસિડની હાજરીમાં, ઇથિલિનમાં પાણી ઉમેરવાની ધીમી પ્રતિક્રિયાને બદલે (C 2 H 4 + H 2 O → C 2 H 5 OH), નીચેની પ્રક્રિયાઓ એક પછી એક ઝડપથી થાય છે: 1) સલ્ફ્યુરિક એસિડ ઇથિલિનમાં ઉમેરે છે. , સલ્ફ્યુરિક ઇથિલ ઈથર બનાવે છે:

2) ઇથિલ સલ્ફર ઇથર એથિલ આલ્કોહોલ અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ બનાવવા માટે સેપોનિફિકેશનમાંથી પસાર થાય છે.

આલ્કોહોલ બંધ કર્યા પછી, સલ્ફ્યુરિક એસિડ સમાન માત્રામાં દેખાય છે, પરંતુ તે મધ્યવર્તી ઉત્પાદનની રચનામાં ભાગ લે છે. વિદ્યાર્થીઓ તેમના હોમવર્ક કરતી વખતે સ્વતંત્ર રીતે સલ્ફ્યુરિક એસિડ (ઇથિલિન અને ઇથિલ આલ્કોહોલમાંથી ઇથિલિન અને ઇથરનું નિર્માણ) ની ઉત્પ્રેરક ક્રિયાના અન્ય ઉદાહરણોનું પરીક્ષણ કરે છે.

સમાન ઉત્પ્રેરક સાથે સમાન પદાર્થો, પરંતુ વિવિધ તાપમાને, વિવિધ ઉત્પાદનો બનાવવા માટે પ્રતિક્રિયા આપે છે. આલ્કોહોલના ગુણધર્મોથી પોતાને પરિચિત કરતી વખતે આ પર ભાર મૂકવો જોઈએ.

હાઇડ્રોજન સાથે કાર્બન મોનોક્સાઇડની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દર્શાવે છે કે વિવિધ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને, સમાન પદાર્થોમાંથી વિવિધ કાર્બનિક ઉત્પાદનો મેળવી શકાય છે. આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા મિથાઈલ આલ્કોહોલ, હાઈડ્રોકાર્બન અથવા ઉચ્ચ આલ્કોહોલની રચના તરફ દોરી શકે છે. પદાર્થોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની ઇચ્છિત દિશા ઉત્પ્રેરકના ઉપયોગ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે જે અનુરૂપ પ્રતિક્રિયાને વેગ આપે છે, પરંતુ અન્ય પર તેની નોંધપાત્ર અસર થતી નથી. મિથાઈલ આલ્કોહોલની રચનાની પ્રતિક્રિયાને ઝડપી બનાવવા માટે, ક્રોમિયમ ઓક્સાઇડ અને ઝીંક ઓક્સાઇડના મિશ્રણનો ઉપયોગ ઉત્પ્રેરક તરીકે થાય છે.

જ્ઞાનને સામાન્ય બનાવવા માટે હાઇડ્રોકાર્બન અને ઓક્સિજન ધરાવતા કાર્બનિક સંયોજનોનો અભ્યાસ કર્યા પછી, વિદ્યાર્થીઓને વર્ગમાં અથવા ઘરે સ્વતંત્ર કાર્ય કરવા માટે એક કાર્ય ઓફર કરવામાં આવે છે: પાઠ્યપુસ્તકના આવા અને આવા વિભાગમાંથી ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાઓના તમામ કેસ પસંદ કરો, અને દરેક વિદ્યાર્થીને ફક્ત આવા જ આપવામાં આવે છે. પાઠ્યપુસ્તકની સામગ્રીનો એક ભાગ જે તે ફાળવેલ સમયમાં જોઈ શકે છે.

કાર્બનિક પદાર્થોના ઉત્પાદન માટે ઔદ્યોગિક પદ્ધતિઓનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે, વિદ્યાર્થીઓનું ધ્યાન એ હકીકત તરફ દોરવું ઉપયોગી છે કે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના દરને નિયંત્રિત કરવા માટે તેઓ તે જ તકનીકોનો ઉપયોગ કરે છે જેનો ઉપયોગ અકાર્બનિક પદાર્થોના ઉત્પાદનમાં થાય છે.

38. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના દર પર ઉત્પ્રેરકનો પ્રભાવ. ઉત્પ્રેરકના પ્રભાવના કારણો.

પદાર્થો કે જે પ્રતિક્રિયાના પરિણામે ઉપયોગમાં લેવાતા નથી, પરંતુ તેના દરને અસર કરે છે, તેને ઉત્પ્રેરક કહેવામાં આવે છે. ઉત્પ્રેરક કે જે પ્રતિક્રિયાના દરને ઘટાડે છે તેને અવરોધકો કહેવામાં આવે છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ પર ઉત્પ્રેરકની અસર કહેવાય છે ઉત્પ્રેરક . ઉત્પ્રેરકનો સાર એ છે કે ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં, એકંદર પ્રતિક્રિયા જે માર્ગ પર આગળ વધે છે તે બદલાય છે, વિવિધ સક્રિયકરણ ઊર્જા સાથે અન્ય સંક્રમણ અવસ્થાઓ રચાય છે, અને તેથી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો દર પણ બદલાય છે. ત્યાં સજાતીય અને વિજાતીય ઉત્પ્રેરક છે. વિજાતીય ઉત્પ્રેરકમાં, પ્રતિક્રિયા ઉત્પ્રેરકની સપાટી પર થાય છે. તે અનુસરે છે કે ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિ તેની સપાટીના કદ અને ગુણધર્મો પર આધારિત છે. વિશાળ સપાટી વિસ્તાર મેળવવા માટે, ઉત્પ્રેરકમાં છિદ્રાળુ માળખું હોવું જોઈએ અથવા તે અત્યંત વિભાજિત સ્થિતિમાં હોવું જોઈએ. ઉત્પ્રેરક પસંદગીયુક્તતા દ્વારા અલગ પડે છે: તેઓ પ્રક્રિયાઓ પર પસંદગીયુક્ત રીતે કાર્ય કરે છે, તેમને ચોક્કસ દિશામાં દિશામાન કરે છે. નકારાત્મક ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કાટને ધીમું કરવા માટે થાય છે.

39. ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓ. રાસાયણિક સંતુલન. સંતુલન સ્થિર.

પ્રતિક્રિયાઓ કે જે ફક્ત એક જ દિશામાં આગળ વધે છે અને પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયાઓના અંતિમ પદાર્થોમાં સંપૂર્ણ રૂપાંતર સાથે સમાપ્ત થાય છે તેને કહેવામાં આવે છે. ઉલટાવી શકાય તેવું. 2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 . ઉલટાવી શકાય તેવુંએકસાથે બે પરસ્પર વિરુદ્ધ દિશામાં થતી પ્રતિક્રિયાઓને કહેવામાં આવે છે. 3H 2 + N 2 ⇆ 2NH 3

ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓ પૂર્ણતા તરફ આગળ વધતી નથી: કોઈ પણ રિએક્ટન્ટનો સંપૂર્ણ વપરાશ થતો નથી. ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓ: શરૂઆતમાં, જ્યારે પ્રારંભિક પદાર્થોનું મિશ્રણ કરવામાં આવે છે, ત્યારે આગળની પ્રતિક્રિયાનો દર ઊંચો હોય છે, અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાનો દર શૂન્ય હોય છે. જેમ જેમ પ્રતિક્રિયા આગળ વધે છે તેમ, પ્રારંભિક સામગ્રીનો વપરાશ થાય છે અને તેમની સાંદ્રતા ઘટે છે, પરિણામે પ્રતિક્રિયા દરમાં ઘટાડો થાય છે. તે જ સમયે, પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો દેખાય છે, જેની સાંદ્રતા વધે છે, અને તે મુજબ, વિપરીત પ્રતિક્રિયાનો દર વધે છે. જ્યારે આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરો સમાન બને છે, ત્યારે રાસાયણિક સંતુલન થાય છે. તેને ગતિશીલ સંતુલન કહેવામાં આવે છે, કારણ કે આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે, પરંતુ સમાન ગતિને લીધે, સિસ્ટમમાં ફેરફારો નોંધનીય નથી. રાસાયણિક સંતુલનની માત્રાત્મક લાક્ષણિકતા એ એક મૂલ્ય છે જેને રાસાયણિક સંતુલન સ્થિર કહેવામાં આવે છે. સંતુલન સમયે, આગળ અને વિપરીત પ્રતિક્રિયાઓના દરો સમાન હોય છે, જ્યારે પ્રારંભિક પદાર્થો અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સતત સાંદ્રતા, જેને સંતુલન સાંદ્રતા કહેવાય છે, સિસ્ટમમાં સ્થાપિત થાય છે. 2CO + O 2 = 2CO 2 માટે સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને સંતુલન સ્થિરાંકની ગણતરી કરી શકાય છે: સંતુલન સ્થિરાંકનું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય, પ્રથમ અંદાજ સુધી, આપેલ પ્રતિક્રિયાના ઉપજને લાક્ષણિકતા આપે છે. પ્રતિક્રિયાની ઉપજ એ પ્રાપ્ત કરેલ પદાર્થની માત્રા અને પ્રતિક્રિયા પૂર્ણ થવા પર આગળ વધવાથી પ્રાપ્ત થશે તે પ્રમાણનો ગુણોત્તર છે. K>>1 પ્રતિક્રિયા ઉપજ વધારે છે, K<10-6). В случае гетерогенных реакций в выражение константы равновесия входят концентрации только тех веществ, которые находятся в наиболее подвижной фазе. Катализатор не влияет на константу равновесия. Он может только ускорить наступление равновесия. K=e^(-ΔG/RT).

40. સમતુલાના વિસ્થાપન પર વિવિધ પરિબળોનો પ્રભાવ. લે ચેટેલિયરનો સિદ્ધાંત.

જો સિસ્ટમ સમતુલામાં હોય, તો જ્યાં સુધી બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ સ્થિર રહેશે ત્યાં સુધી તે તેમાં રહેશે. સંતુલનને અસર કરતી કોઈપણ પરિસ્થિતિઓને બદલવાની પ્રક્રિયાને સંતુલનમાં શિફ્ટ કહેવામાં આવે છે.

લે સિદ્ધાંત: જો સિસ્ટમ પર હોય. શોધો. બાહ્ય પ્રભાવ માટે સંતુલન, પછી પરિવર્તનની સિસ્ટમ. આ અસરને વળતર આપવા માટે.

પરિણામો: 1) વધતા તાપમાન સાથે. સંતુલન વિસ્થાપન એન્ડોથર્મિક પ્રતિક્રિયાની તરફેણમાં.

2) જેમ જેમ દબાણ વધે છે, સંતુલન બદલાય છે. નાના વોલ્યુમ તરફ (અથવા મોલ્સની નાની સંખ્યા)

3) પ્રારંભિક પદાર્થોમાંથી એકની સાંદ્રતામાં વધારો સાથે, સંતુલન પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોની સાંદ્રતામાં વધારો તરફ વળે છે, અને ઊલટું.