வேதியியல் இயக்கவியல்

    7. வேதி இயக்கவியல்

    கற்றல் நோக்கங்கள்

    இந்த அலகைப் படித்த பிறகு, மாணவர்கள் முடியும்

    • ஒரு வினையின் வீதம் மற்றும் வரிசையை வரையறுத்தல்,
    • பூஜ்யம் மற்றும் முதல் வரிசை வினைகளுக்கான தொகையீட்டு வீதச் சமன்பாடுகளைப் பெறுதல்,
    • அரைவாழ்வுக் காலத்தை விளக்குதல்,
    • மோதல் கோட்பாட்டை விளக்குதல்,
    • ஒரு வினையின் வீதத்தின் வெப்பநிலைச் சார்பைப் பற்றி விவாதித்தல், மற்றும்
    • ஒரு வினையின் வீதத்தைப் பாதிக்கும் பல்வேறு காரணிகளை விளக்குதல்.

    7.1 ஒரு வேதி வினையின் வீதம்

    கொடுக்கப்பட்ட நிபந்தனைகளின் கீழ் ஒரு வேதி வினையின் சாத்தியத்தை, வெப்ப இயக்கவியலின் கோட்பாடுகளைப் பயன்படுத்தி கணிக்க முடியும் என்பதை XI வகுப்பில் நாம் ஏற்கனவே கற்றுள்ளோம். இருப்பினும், ஒரு வேதி வினை எவ்வளவு வேகமாக நடைபெறுகிறது என்பதற்கான மிக முக்கியமான கேள்விக்கு வெப்ப இயக்கவியல் பதிலை வழங்கவில்லை. நமது நடைமுறை அனுபவத்திலிருந்து, அனைத்து வேதி வினைகளும் முழுமையடைய சிறிது நேரம் எடுத்துக்கொள்கின்றன என்பதை நாம் அறிவோம். வினை வேகங்கள் மிக வேகமானவை (ஃபெம்டோ நொடிகளில்) முதல் மிக மெதுவானவை (ஆண்டுகளில்) வரை இருக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, \( \mathrm{BaCl}_2 \) கரைசல் மற்றும் நீர்த்த \( \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 \) ஆகிய வினைபடுபொருட்கள் கலக்கப்படும்போது, \( \mathrm{BaSO}_4 \) இன் வெள்ளை வீழ்படிவு உடனடியாக உருவாகிறது; மறுபுறம் இரும்புத் துருப்பிடித்தல் போன்ற வினைகள் முழுமையடைய பல ஆண்டுகள் ஆகும். (i) ஒரு வேதி மாற்றம் எவ்வளவு வேகமாக நிகழ முடியும் மற்றும் (ii) ஆரம்ப நிலைக்கும் இறுதி நிலைக்கும் இடையிலான காலத்தில் ஒரு வேதி வினையில் என்ன நடக்கிறது போன்ற கேள்விகளுக்கான பதில்களை வேதி இயக்கவியல் வழங்குகிறது. இயக்கவியல் என்ற சொல் கிரேக்க வார்த்தையான “kinesis” என்பதிலிருந்து பெறப்பட்டது, இதன் பொருள் இயக்கம்.

    வேதி இயக்கவியல் என்பது வெப்பநிலை, அழுத்தம், செறிவு போன்ற கொடுக்கப்பட்ட நிபந்தனைகளின் கீழ் நடைபெறும் வேதி வினைகளின் வீதம் மற்றும் வினைவழிமுறை பற்றிய ஆய்வு ஆகும்.

    வேதி இயக்கவியலின் ஆய்வு, ஒரு வேதி வினையின் வீதத்தை நிர்ணயிக்க மட்டும் உதவாமல், தொழில்துறை உற்பத்தி செயல்முறைகள், கரிம மற்றும் கனிமத் தொகுப்பு முறை போன்றவற்றின் செயல்முறை நிலைமைகளை உகந்ததாக்குவதிலும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

    இந்த அலகில், ஒரு வேதி வினையின் வீதம் மற்றும் அதைப் பாதிக்கும் காரணிகள் பற்றி விவாதிக்கிறோள். மேலும் ஒரு வேதி வினையின் வீதக் கோட்பாடுகள் மற்றும் வெப்பநிலைச் சார்பு பற்றியும் விவாதிக்கிறோம்.

    வீதம் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட மாறியில் ஒரு அலகு நேரத்திற்கு ஏற்படும் மாற்றமாகும். ஒரு துகளின் இடப்பெயர்ச்சியில் ஒரு அலகு நேரத்திற்கு ஏற்படும் மாற்றம் அதன் திசைவேகத்தைக் கொடுக்கும் என்பதை இயற்பியலில் நீங்கள் ஏற்கனவே கற்றுள்ளீர்கள். இதேபோல், ஒரு வேதி வினையில், ஒரு அலகு நேரத்திற்கு வேதி வினையில் ஈடுபடும் இனங்களின் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றம் ஒரு வினையின் வீதத்தைக் கொடுக்கிறது.

    ஒரு எளிய பொதுவான வினையைக் கருத்தில் கொள்வோம்

    \[ \mathrm{A} \longrightarrow \mathrm{B} \]

    வெவ்வேறு நேர இடைவெளிகளில் வினைபடுபொருளின் ([A]) செறிவை அளவிட முடியும். \( t_2 \) மற்றும் \( t_1 \), \( (t_2 > t_1) \) ஆகிய இரண்டு வெவ்வேறு நேரங்களில் A இன் செறிவு முறையே \([A_1]\) மற்றும் \([A_2]\) ஆக இருக்கட்டும். வினையின் வீதத்தை பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்

    \[ \text{வீதம்} = \frac{-[\text{வினைபடுபொருட்களின் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றம்}]}{(\text{நேரத்தில் ஏற்படும் மாற்றம்})} \]\[ \text{அதாவது, வீதம்} = \frac{-([A_2] - [A_1])}{(t_2 - t_1)} = -\left(\frac{\Delta[A]}{\Delta t}\right) \quad \dots (7.1) \]

    வினையின் போது, வினைபடுபொருளின் செறிவு குறைகிறது, அதாவது \([A_2] < [A_1]\) மற்றும் எனவே செறிவு மாற்றம் \([A_2] - [A_1]\) ஒரு எதிர்மறை மதிப்பைக் கொடுக்கிறது. மரபுப்படி, வினை வீதம் ஒரு நேர்மறை மதிப்பாகும், எனவே வீதக் கோவையில் ஒரு எதிர்மறை குறி அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது (சமன்பாடு 7.1).

    விளைபொருளின் செறிவை அளவிடுவதன் மூலம் வினை பின்பற்றப்பட்டால், வீதம் \( \left(\frac{\Delta[B]}{\Delta t}\right) \) ஆல் கொடுக்கப்படுகிறது, ஏனெனில் \([B_2] > [B_1]\), இங்கு கழித்தல் குறி தேவையில்லை.

    படம் 7.1 A → B வினைக்கான A மற்றும் B இன் செறிவில் மாற்றம்

    ஒரு வினையின் வீதத்தின் அலகு:

    \[ \text{வீதத்தின் அலகு} = \frac{\text{செறிவின் அலகு}}{\text{நேரத்தின் அலகு}} \]

    வழக்கமாக, செறிவு ஒரு லிட்டருக்கு மோல்களின் எண்ணிக்கையிலும், நேரம் விநாடிகளிலும் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, எனவே ஒரு வினையின் வீதத்தின் அலகு mol \( \mathrm{L}^{-1} \mathrm{s}^{-1} \) ஆகும். வினையின் தன்மையைப் பொறுத்து, நிமிடம், மணி, வருடம் போன்றவையும் பயன்படுத்தப்படலாம்.

    ஒரு வாயுக் கட்ட வினைக்கு, வாயுப் பரவலினத்தின் செறிவு பொதுவாக அவற்றின் பகுதி அழுத்தங்களின் அடிப்படையில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் அத்தகைய சந்தர்ப்பங்களில் வினை வீதத்தின் அலகு atm \( \mathrm{s}^{-1} \) ஆகும்.

    7.1.1 ஸ்டோக்கியோமெட்ரி மற்றும் ஒரு வினையின் வீதம்

    \( \mathrm{A} \longrightarrow \mathrm{B} \) என்ற வினையில், வினைபடுபொருள் மற்றும் விளைபொருள் இரண்டின் ஸ்டோக்கியோமெட்ரியும் ஒன்றே, எனவே வினைபடுபொருளின் (A) குறைவு வீதமும் மற்றும் விளைபொருளின் (B) தோற்ற வீதமும் ஒன்றே.

    இப்போது, வேறுபட்ட வினையைக் கருத்தில் கொள்வோம்

    \[ \mathrm{A} \longrightarrow 2\mathrm{B} \]

    இந்த வழக்கில், குறையும் A இன் ஒவ்வொரு மோலுக்கும், தோன்றும் B இன் இரண்டு மோல்கள் உள்ளன, அதாவது B இன் உருவாக்க வீதம் A இன் குறைவு வீதத்தை விட இரண்டு மடங்கு வேகமானது. எனவே, வினையின் வீதத்தை கீழே காட்டியுள்ளபடி வெளிப்படுத்தலாம்

    \[ \text{வீதம்} = \frac{+d[\mathrm{B}]}{dt} = 2\left(-\frac{d[\mathrm{A}]}{dt}\right) \]

    வேறு வார்த்தைகளில்,

    \[ \text{வீதம்} = -\frac{d[\mathrm{A}]}{dt} = \frac{1}{2}\frac{d[\mathrm{B}]}{dt} \]

    ஒரு பொது வினைக்கு, வினையின் வீதம், ஒரு வினைபடுபொருளின் நுகர்வு வீதம் (அல்லது ஒரு விளைபொருளின் உருவாக்க வீதம்) சமப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாட்டில் அதன் கெழுவால் வகுக்கப்பட்டதற்குச் சமமாகும்.

    \[ x\mathrm{A} + y\mathrm{B} \longrightarrow l\mathrm{C} + m\mathrm{D} \]\[ \text{வீதம்} = \frac{-1}{x}\frac{d[\mathrm{A}]}{dt} = \frac{-1}{y}\frac{d[\mathrm{B}]}{dt} = \frac{1}{l}\frac{d[\mathrm{C}]}{dt} = \frac{1}{m}\frac{d[\mathrm{D}]}{dt} \]

    7.1.2 சராசரி வீதம் மற்றும் கணநேர வீதம்

    சைக்ளோப்ரோபேனின் மாற்றியக் கூறாக்கலைக் கருத்தில் கொண்டு சராசரி வீதம் மற்றும் கணநேர வீதத்தைப் புரிந்துகொள்வோம்.

    மேற்கண்ட வினையின் இயக்கவியல், சைக்ளோப்ரோபேனின் செறிவை வழக்கமான இடைவெளிகளில் அளவிடுவதன் மூலம் பின்பற்றப்படுகிறது, மேலும் அவதானிப்புகள் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளன. (அட்டவணை 7.1)

    அட்டவணை 7.1 780K இல் அதன் மாற்றியக் கூறாக்கலின் போது பல்வேறு நேரங்களில் சைக்ளோப்ரோபேனின் செறிவு

    நேரம் (நிமிடம்)[சைக்ளோப்ரோபேன்] (mol L\(^{-1}\))
    02.00
    51.67
    101.40
    151.17
    200.98
    250.82
    300.69
    \[ \text{வினையின் வீதம்} = \frac{-\Delta[\text{சைக்ளோப்ரோபேன்}]}{\Delta t} \]\[ \text{முதல் } = \frac{-(0.69 - 2)\ \mathrm{mol\ L^{-1}}}{(30 - 0)\ \mathrm{நிமிடம்}} \]\[ = \frac{1.31}{30} = 4.36 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol\ L^{-1}\ நிமிடம்^{-1}} \]

    வினையின் முதல் 30 நிமிடங்களில், வினைபடுபொருளின் (சைக்ளோப்ரோபேன்) செறிவு ஒவ்வொரு நிமிடமும் சராசரியாக \( 4.36 \times 10^{-2} \) mol \( \mathrm{L}^{-1} \) குறைகிறது என்பதாகும்.

    ஒரு குறுகிய காலத்தில் ஆரம்ப மற்றும் பிந்தைய நிலைக்கான சராசரி வீதத்தைக் கணக்கிடுவோம்.

    \[ \begin{array}{l} (\text{வீதம்})_{\text{ஆரம்ப}} = \frac{-(1.4 - 2)}{(10 - 0)} \\ = \frac{0.6}{10} = 6 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol\ L^{-1}\ நிமிடம்^{-1}} \\ (\text{வீதம்})_{\text{பிந்தைய}} = \frac{-(0.69 - 0.98)}{(30 - 20)} \\ = \frac{0.29}{10} = 2.9 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol\ L^{-1}\ நிமிடம்^{-1}} \end{array} \]

    மேற்கண்ட கணக்கீடுகளிலிருந்து, வினை நடைபெறும்போது வீதம் காலப்போக்கில் குறைகிறது என்பதையும், எந்த ஒரு கணத்திலும் வினையின் வீதத்தைக் கணிக்க சராசரி வீதத்தைப் பயன்படுத்த முடியாது என்பதையும் நாம் அறிகிறோம். வினையின் போது, ஒரு குறிப்பிட்ட கணத்தில் உள்ள வீதம் கணநேர வீதம் எனப்படும். நாம் தேர்ந்தெடுக்கும் நேர இடைவெளி குறுகியதாக இருந்தால், கணநேர வீதத்தை நாம் நெருங்குகிறோம்.

    \[ \Delta t \rightarrow 0; \quad \frac{-\Delta[\text{சைக்ளோப்ரோபேன்}]}{\Delta t} = \frac{-d[\text{சைக்ளோப்ரோபேன்}]}{dt} \]

    [சைக்ளோப்ரோபேன்] Vs நேரம் ஆகியவற்றின் வரைபடம் படம் 7.2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரு வளைவைக் கொடுக்கிறது. ஒரு குறிப்பிட்ட கணம் ’t’ இல் உள்ள கணநேர வீதம், அந்தக் கணத்தில் வளைவுக்கு வரையப்பட்ட தொடுகோட்டின் சாய்வைக் கணக்கிடுவதன் மூலம் பெறப்படுகிறது.

    பொதுவாக, வினைபடுபொருட்களைக் கலக்கும் தருணத்தில் \( (t = 0) \) உள்ள கணநேர வினை வீதம், வளைவுக்கு வரையப்பட்ட தொடுகோட்டின் சாய்விலிருந்து கணக்கிடப்படுகிறது. இந்த முறையால் கணக்கிடப்பட்ட வீதம் ஒரு வினையின் ஆரம்ப வீதம் எனப்படும்.

    படம் 7.2 சைக்ளோப்ரோபேனின் செறிவு Vs நேரம் - வரைபடம்

    படம் 7.2 இல் காட்டப்பட்டுள்ள வரைபடத்திலிருந்து வெவ்வேறு செறிவுகளில் சைக்ளோப்ரோபேனின் மாற்றியக் கூறாக்கலின் கணநேர வீதத்தைக் கணக்கிடுவோம்: \( 2\mathrm{M} \), \( 1\mathrm{M} \) மற்றும் \( 0.5\mathrm{M} \), பெறப்பட்ட முடிவுகள் கீழே அட்டவணைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.

    அட்டவணை 7.2 மாற்றியக் கூறாக்கலின் வீதம்

    [சைக்ளோப்ரோபேன்] mol L\(^{-1}\)வீதம் mol L\(^{-1}\) நிமிடம்\(^{-1}\)
    2\( 6.92 \times 10^{-2} \)
    1\( 3.46 \times 10^{-2} \)
    0.5\( 1.73 \times 10^{-2} \)

    7.3 வீத விதி மற்றும் வீத மாறிலி

    வினையின் வீதம் வினைபடுபொருளின் செறிவைப் பொறுத்தது என்பதை இப்போதுதான் கற்றுக்கொண்டோம். இப்போது, பின்வரும் பொது வினையைக் கருத்தில் கொண்டு வினை வீதம் செறிவுடன் எவ்வாறு தொடர்புடையது என்பதைப் புரிந்துகொள்வோம்.

    \[ x\mathrm{A} + y\mathrm{B} \longrightarrow \text{விளைபொருட்கள்} \]

    மேற்கண்ட வினைக்கான வீத விதி பொதுவாக பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தப்படுகிறது

    \[ \text{வீதம்} = k[\mathrm{A}]^{m}[\mathrm{B}]^{n} \]

    இங்கு \( k \) என்பது வீத மாறிலி எனப்படும் விகிதச் சமான மாறிலி ஆகும். \( m \) மற்றும் \( n \) இன் மதிப்புகள் முறையே A மற்றும் B ஐப் பொறுத்த வினை வரிசையைக் குறிக்கின்றன. வினையின் ஒட்டுமொத்த வரிசை \( (m + n) \) ஆல் கொடுக்கப்படுகிறது. வீத விதியில் உள்ள அடுக்குகளின் (m மற்றும் n) மதிப்புகள் சோதனை மூலம் தீர்மானிக்கப்பட வேண்டும். அவை வினையின் ஸ்டோக்கியோமெட்ரியிலிருந்து கழிக்க முடியாது. எடுத்துக்காட்டாக, நாம் முன்பு விவாதித்த சைக்ளோப்ரோபேனின் மாற்றியக் கூறாக்கலைக் கருத்தில் கொள்வோம்.

    அட்டவணை 7.2 இல் காட்டப்பட்டுள்ள முடிவுகள், சைக்ளோப்ரோபேனின் செறிவு பாதியாகக் குறைக்கப்பட்டால், வீதமும் பாதியாகக் குறைகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. அதாவது வீதம் [சைக்ளோப்ரோபேன்] இன் முதல் அடுக்கைப் பொறுத்தது.

    \[ \text{அதாவது, } \text{வீதம்} = k[\text{சைக்ளோப்ரோபேன்}]^{1} \]\[ \Rightarrow \frac{\text{வீதம்}}{[\text{சைக்ளோப்ரோபேன்}]} = k \]

    அட்டவணை 7.3 மாற்றியக் கூறாக்கலுக்கான வீத மாறிலி

    வீதம் mol L\(^{-1}\) நிமிடம்\(^{-1}\)[சைக்ளோப்ரோபேன்]\( k = \frac{\text{வீதம்}}{[\text{சைக்ளோப்ரோபேன்}]} \)
    \( 6.92 \times 10^{-2} \)2\( 3.46 \times 10^{-2} \)
    \( 3.46 \times 10^{-2} \)1\( 3.46 \times 10^{-2} \)
    \( 1.73 \times 10^{-2} \)0.5\( 3.46 \times 10^{-2} \)

    மற்றொரு உதாரணத்தைக் கருத்தில் கொள்வோம், நைட்ரிக் ஆக்சைட்டின் (NO) ஆக்சிஜனேற்றம்

    \[ 2\mathrm{NO}(g) + \mathrm{O}_2(g) \longrightarrow 2\mathrm{NO}_2(g) \]

    ஒரு வினைபடுபொருளின் செறிவை மாறிலியாக வைத்து மற்றவற்றின் செறிவை மாற்றுவதன் மூலம் தொடர் சோதனைகள் நடத்தப்படுகின்றன.

    சோதனை[NO] \( \times 10^{-2} \) (mol L\(^{-1}\))[O\(_2\)] \( \times 10^{-2} \) (mol L\(^{-1}\))ஆரம்ப வீதம் \( \times 10^{-2} \) (mol L\(^{-1}\) நிமிடம்\(^{-1}\))
    11.31.119.26
    21.32.238.40
    32.61.176.80
    \[ \text{வீதம்} = k[\mathrm{NO}]^{m}[\mathrm{O}_2]^{n} \]

    சோதனை 1 க்கு, வீத விதி

    \[ \text{வீதம்}_1 = k[\mathrm{NO}]^{m}[\mathrm{O}_2]^{n} \]\[ 19.26 \times 10^{-2} = k[1.3]^{m}[1.1]^{n} \quad \dots (1) \]

    இதேபோல் சோதனை 2 க்கு

    \[ \text{வீதம்}_2 = k[\mathrm{NO}]^{m}[\mathrm{O}_2]^{n} \]\[ 38.40 \times 10^{-2} = k[1.3]^{m}[2.2]^{n} \quad \dots (2) \]

    சோதனை 3 க்கு

    \[ \text{வீதம்}_3 = k[\mathrm{NO}]^{m}[\mathrm{O}_2]^{n} \]\[ 76.8 \times 10^{-2} = k[2.6]^{m}[1.1]^{n} \quad \dots (3) \]\[ \frac{(2)}{(1)} \Rightarrow \frac{38.40 \times 10^{-2}}{19.26 \times 10^{-2}} = \frac{k[1.3]^{m}[2.2]^{n}}{k[1.3]^{m}[1.1]^{n}} \]\[ 2 = \left(\frac{2.2}{1.1}\right)^{n} \]\[ 2 = 2^{n} \text{ அதாவது, } n = 1 \]

    எனவே வினையானது \( \mathrm{O}_2 \) ஐப் பொறுத்து முதல் வரிசை கொண்டது.

    \[ \frac{(3)}{(1)} \Rightarrow \frac{76.8 \times 10^{-2}}{19.26 \times 10^{-2}} = \frac{k[2.6]^{m}[1.1]^{n}}{k[1.3]^{m}[1.1]^{n}} \]\[ 4 = 2^{m} \text{ அதாவது, } m = 2 \]

    எனவே வினையானது NO ஐப் பொறுத்து இரண்டாம் வரிசை கொண்டது.

    \[ \text{வீதம்} = k[\mathrm{NO}]^{2}[\mathrm{O}_2]^{1} \]

    வினையின் ஒட்டுமொத்த வரிசை \( = (2 + 1) = 3 \)

    ஒரு வினையின் வீதத்திற்கும் வீத மாறிலிக்கும் உள்ள வேறுபாடுகள்

    வ.எண்ஒரு வினையின் வீதம்ஒரு வினையின் வீத மாறிலி
    1எந்த ஒரு கணத்திலும் வினைபடுபொருட்கள் விளைபொருட்களாக மாற்றப்படும் வேகத்தை இது குறிக்கிறது.இது ஒரு விகிதச் சமான மாறிலி ஆகும்.
    2வினைபடுபொருட்களின் செறிவில் குறைவு அல்லது விளைபொருட்களின் செறிவில் அதிகரிப்பு என அளவிடப்படுகிறது.ஒவ்வொரு வினைபடுபொருளின் செறிவும் ஒன்றாக இருக்கும்போது, இது வினை வீதத்திற்குச் சமமாகும்.
    3இது வினைபடுபொருட்களின் ஆரம்ப செறிவைப் பொறுத்தது.இது வினைபடுபொருட்களின் ஆரம்ப செறிவைப் பொறுத்ததல்ல.

    7.4 மூலக்கூற்றுத் தன்மை

    இயக்கவியல் ஆய்வுகள் ஒரு வினையின் வீதத்தை அளவிடுவது மட்டுமல்லாமல், ஒரு நியாயமான வினை வழிமுறையை முன்மொழிவதையும் உள்ளடக்கியது. ஒரு வினை வழிமுறையில் உள்ள ஒவ்வொரு தனிப்படியும் ஒரு அடிப்படை வினை எனப்படும்.

    ஒரு அடிப்படைப் படியானது அதன் மூலக்கூற்றுத் தன்மையால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு அடிப்படைப் படியில் ஈடுபடும் மொத்த வினைபடு இனங்களின் எண்ணிக்கே அந்த குறிப்பிட்ட படியின் மூலக்கூற்றுத் தன்மை எனப்படும். XI வகுப்பில் படித்த t-பியூட்டைல் புரோமைட்டின் நீராற்பகுப்பை நினைவு கூர்வோம். வீதத்தை நிர்ணயிக்கும் அடிப்படைப் படியில் t-பியூட்டைல் புரோமைடு மட்டுமே ஈடுபடுவதால், இந்த வினை ஒரு ஒருமூலக்கூற்று அணுக்கரு மாற்று \( (\mathrm{S_N^1}) \) வினை எனப்படுகிறது.

    \( \mathrm{I}^- \) ஆல் வினையூக்கம் செய்யப்படும் ஹைட்ரஜன் பெராக்சைட்டின் சிதைவு என்ற மற்றொரு வினையைக் கருத்தில் கொண்டு அடிப்படை வினைகளைப் புரிந்துகொள்வோம்.

    \[ 2\mathrm{H}_2\mathrm{O}_2(aq) \longrightarrow 2\mathrm{H}_2\mathrm{O}(l) + \mathrm{O}_2(g) \]

    சோதனை முறையில், வினையானது \( \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{I}^- \) இரண்டையும் பொறுத்து முதல் வரிசை கொண்டது என்று கண்டறியப்பட்டுள்ளது, இது \( \mathrm{I}^- \) வினையில் ஈடுபட்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது. வழிமுறையானது பின்வரும் படிகளை உள்ளடக்கியது.

    படி:1 \( \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2(aq) + \mathrm{I}^-(aq) \longrightarrow \mathrm{H}_2\mathrm{O}(l) + \mathrm{OI}^-(aq) \)

    படி:2 \( \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2(aq) + \mathrm{OI}^-(aq) \longrightarrow \mathrm{H}_2\mathrm{O}(l) + \mathrm{I}^-(aq) + \mathrm{O}_2(g) \)

    ஒட்டுமொத்த வினை

    \[ 2\mathrm{H}_2\mathrm{O}_2(aq) \longrightarrow 2\mathrm{H}_2\mathrm{O}(l) + \mathrm{O}_2(g) \]

    இந்த இரண்டு வினைகளும் அடிப்படை வினைகள் ஆகும். சமன்பாடு (1) மற்றும் (2) ஐக் கூட்டுவது ஒட்டுமொத்த வினையைக் கொடுக்கிறது. படி 1 தான் வீதத்தை நிர்ணயிக்கும் படியாகும், இது \( \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{I}^- \) இரண்டையும் உள்ளடக்கியிருப்பதால், ஒட்டுமொத்த வினை இருமூலக்கூற்று ஆகும்.

    வரிசைக்கும் மூலக்கூற்றுத் தன்மைக்கும் இடையிலான வேறுபாடுகள்

    வ.எண்ஒரு வினையின் வரிசைஒரு வினையின் மூலக்கூற்றுத் தன்மை
    1சோதனை முறையில் நிர்ணயிக்கப்பட்ட வீத விதியில் உள்ள செறிவு உறுப்புகளின் அடுக்குகளின் கூடுதல் ஆகும்.ஒரு அடிப்படைப் படியில் ஈடுபடும் மொத்த வினைபடு இனங்களின் எண்ணிக்கை ஆகும்.
    2இது பூஜ்யம் (அல்லது) பின்ன (அல்லது) முழு எண்ணாக இருக்கலாம்.இது எப்போதும் ஒரு முழு எண், பூஜ்யமாகவோ அல்லது பின்ன எண்ணாகவோ இருக்க முடியாது.
    3இது ஒட்டுமொத்த வினைக்காக நிர்ணயிக்கப்படுகிறது.இது வழிமுறையின் ஒவ்வொரு அடிப்படைப் படிக்காக நிர்ணயிக்கப்படுகிறது.

    எடுத்துக்காட்டு 1

    \( \mathrm{NO}_2 \) ஐ உருவாக்க நைட்ரிக் ஆக்சைட்டின் ஆக்சிஜனேற்றத்தைக் கருத்தில் கொள்க

    \[ 2\mathrm{NO}(g) + \mathrm{O}_2(g) \longrightarrow 2\mathrm{NO}_2(g) \]

    (a) \( \mathrm{NO} \), \( \mathrm{O}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{NO}_2 \) ஆகியவற்றின் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றங்களின் அடிப்படையில் வினையின் வீதத்தை வெளிப்படுத்துக.

    (b) ஒரு குறிப்பிட்ட கணத்தில், \( [\mathrm{O}_2] \) ஆனது \( 0.2\ \mathrm{mol\ L^{-1}\ s^{-1}} \) என்ற வீதத்தில் குறையும் போது, அந்தக் கணத்தில் \( [\mathrm{NO}_2] \) எந்த வீதத்தில் அதிகரிக்கிறது?

    தீர்வு:

    \[ \text{(a) வீதம்} = \frac{-1}{2}\frac{d[\mathrm{NO}]}{dt} = \frac{-d[\mathrm{O}_2]}{dt} = \frac{1}{2}\frac{d[\mathrm{NO}_2]}{dt} \]\[ \text{(b) } \frac{-d[\mathrm{O}_2]}{dt} = \frac{1}{2}\frac{d[\mathrm{NO}_2]}{dt} \]\[ \frac{d[\mathrm{NO}_2]}{dt} = 2 \times \left(\frac{-d[\mathrm{O}_2]}{dt}\right) = 2 \times 0.2\ \mathrm{mol\ L^{-1}\ s^{-1}} \]\[ = 0.4\ \mathrm{mol\ L^{-1}\ s^{-1}} \]

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள் 1

    1. பின்வரும் வினைகளுக்கான வீதக் கோவையை எழுதுக, அவற்றை அடிப்படை வினைகளாகக் கருதுக.

    (i) \( 3\mathrm{A} + 5\mathrm{B}_2 \longrightarrow 4\mathrm{CD} \)

    (ii) \( \mathrm{X}_2 + \mathrm{Y}_2 \longrightarrow 2\mathrm{XY} \)

    1. \( \mathrm{N}_2\mathrm{O}_5(g) \) இன் சிதைவு \( \mathrm{NO}_2(g) \) மற்றும் \( \mathrm{O}_2(g) \) ஐ உருவாக்குவதைக் கருத்தில் கொள்க. ஒரு குறிப்பிட்ட கணத்தில் \( \mathrm{N}_2\mathrm{O}_5 \) ஆனது \( 2.5 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol\ dm^{-3}\ s^{-1}} \) என்ற வீதத்தில் குறைகிறது. \( \mathrm{NO}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{O}_2 \) எந்த வீதங்களில் உருவாகின்றன? வினையின் வீதம் என்ன?

    எடுத்துக்காட்டு 2

    1. பின்வரும் வினைகளில் ஒவ்வொரு வினைபடுபொருளையும் பொறுத்த வரிசை மற்றும் ஒட்டுமொத்த வரிசை என்ன?

    (a) \( 5\mathrm{Br}^-(aq) + \mathrm{BrO}_3^-(aq) + 6\mathrm{H}^+(aq) \longrightarrow 3\mathrm{Br}_2(l) + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O}(l) \)

    சோதனை வீத விதி வீதம் = \( k[\mathrm{Br}^-][\mathrm{BrO}_3^-][\mathrm{H}^+]^2 \)

    (b) \( \mathrm{CH}_3\mathrm{CHO}(g) \longrightarrow \mathrm{CH}_4(g) + \mathrm{CO}(g) \)

    சோதனை வீத விதி வீதம் = \( k[\mathrm{CH}_3\mathrm{CHO}]^{3/2} \)

    தீர்வு:

    a) \( \mathrm{Br}^- \) ஐப் பொறுத்து முதல் வரிசை, \( \mathrm{BrO}_3^- \) ஐப் பொறுத்து முதல் வரிசை மற்றும் \( \mathrm{H}^+ \) ஐப் பொறுத்து இரண்டாம் வரிசை. எனவே வினையின் ஒட்டுமொத்த வரிசை \( 1 + 1 + 2 = 4 \) க்குச் சமம்.

    b) அசிடால்டிஹைடைப் பொறுத்து வினையின் வரிசை \( \frac{3}{2} \) மற்றும் ஒட்டுமொத்த வரிசையும் \( \frac{3}{2} \) ஆகும்.

    எடுத்துக்காட்டு 3

    1. \( x + 2y \longrightarrow \) விளைபொருள் என்ற வினையின் வீதம் \( 4 \times 10^{-3}\ \mathrm{mol\ L^{-1}\ s^{-1}} \), \( [x] = [y] = 0.2\mathrm{M} \) மற்றும் \( 400\mathrm{K} \) இல் வீத மாறிலி \( 2 \times 10^{-2}\ \mathrm{s^{-1}} \) எனில், வினையின் ஒட்டுமொத்த வரிசை என்ன?

    தீர்வு:

    \[ \text{வீதம்} = k[x]^n[y]^m \]\[ 4 \times 10^{-3}\ \mathrm{mol\ L^{-1}\ s^{-1}} = 2 \times 10^{-2}\ \mathrm{s^{-1}} (0.2\ \mathrm{mol\ L^{-1}})^n (0.2\ \mathrm{mol\ L^{-1}})^m \]\[ \frac{4 \times 10^{-3}\ \mathrm{mol\ L^{-1}\ s^{-1}}}{2 \times 10^{-2}\ \mathrm{s^{-1}}} = (0.2)^{n+m} (\mathrm{mol\ L^{-1}})^{n+m} \]\[ 0.2(\mathrm{mol\ L^{-1}}) = (0.2)^{n+m} (\mathrm{mol\ L^{-1}})^{n+m} \]

    இருபுறமும் உள்ள அடுக்குகளை ஒப்பிடுக

    வினையின் ஒட்டுமொத்த வரிசை \( n + m = 1 \)

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள் 2

    1. ஒரு வினைக்கு, \( \mathrm{X} + \mathrm{Y} \longrightarrow \) விளைபொருள்; \( [x] \) ஐ நான்கு மடங்காக்குவது, வீதத்தை 8 மடங்கு அதிகரிக்கிறது. \( [x] \) மற்றும் \( [y] \) இரண்டையும் நான்கு மடங்காக்குவது, வீதத்தை 16 மடங்கு அதிகரிக்கிறது. x மற்றும் y ஐப் பொறுத்து வினையின் வரிசையைக் கண்டுபிடி. ஒட்டுமொத்த வரிசை என்ன?

    2. கொடுக்கப்பட்ட தரவுகளைப் பயன்படுத்தி பின்வரும் வினையின் தனிப்பட்ட மற்றும் ஒட்டுமொத்த வரிசையைக் கண்டுபிடி.

    \[ 2\mathrm{NO}(g) + \mathrm{Cl}_2(g) \longrightarrow 2\mathrm{NOCl}(g) \]
    சோதனைஆரம்ப செறிவுஆரம்ப வீதம் NOCl mol L\(^{-1}\) s\(^{-1}\)
    NOCl\(_2\)
    10.10.1
    20.20.1
    30.20.3

    7.5 தொகையீட்டு வீதச் சமன்பாடு

    வினைபடுபொருளின் செறிவில் ஏற்படும் மாற்ற வீதம், வினைபடுபொருளின் செறிவுக்கு நேர்விகிதத்தில் உள்ளது என்பதை இப்போதுதான் கற்றுக்கொண்டோம். ஒரு பொது வினைக்கு,

    A \( \longrightarrow \) விளைபொருள்

    வீத விதி

    \[ \text{வீதம்} = \frac{-d[\mathrm{A}]}{dt} = k[\mathrm{A}]^x \]

    இங்கு k என்பது வீத மாறிலி, மற்றும் \( x \) என்பது வினையின் வரிசை ஆகும். மேற்கண்ட சமன்பாடு ஒரு வகையீட்டுச் சமன்பாடு ஆகும், \( \frac{-d[\mathrm{A}]}{dt} \), எனவே இது எந்த ஒரு கணத்திலும் வீதத்தைக் கொடுக்கிறது. இருப்பினும், மேற்கண்ட கோவையைப் பயன்படுத்தி, வினையில் ஒரு குறிப்பிட்ட செறிவு A எவ்வளவு நேரத்தில் பயன்படுத்தப்படும்? ’t’ நேரத்திற்குப் பிறகு வினைபடுபொருளின் செறிவு என்னவாக இருக்கும்? போன்ற கேள்விகளுக்குப் பதிலளிக்க முடியாது. இத்தகைய கேள்விகளுக்குப் பதிலளிக்க, நேரத்தை ஒரு மாறியாகக் கொண்ட மேற்கண்ட வீத விதியின் தொகையீட்டு வடிவம் நமக்குத் தேவைப்படுகிறது.

    7.5.1 முதல் வரிசை வினைக்கான தொகையீட்டு வீத விதி

    வினைபடுபொருளின் செறிவு முதல் அடுக்காக உயர்த்தப்பட்டதை வீதம் சார்ந்து இருக்கும் ஒரு வினை முதல் வரிசை வினை எனப்படும். பின்வரும் முதல் வரிசை வினையைக் கருத்தில் கொள்வோம்,

    A \( \longrightarrow \) விளைபொருள்

    வீத விதியை பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்

    \[ \text{வீதம்} = k[\mathrm{A}]^1 \]

    இங்கு, k என்பது முதல் வரிசை வீத மாறிலி ஆகும்.

    \[ \frac{-d[\mathrm{A}]}{dt} = k[\mathrm{A}]^1 \]\[ \Rightarrow \frac{-d[\mathrm{A}]}{[\mathrm{A}]} = k\ dt \quad (1) \]

    மேற்கண்ட சமன்பாட்டை \( t = 0 \) மற்றும் t க்குச் சமமான நேரம் ஆகிய வரம்புகளுக்கிடையே தொகையிடுக, அதே நேரத்தில் செறிவு ஆரம்ப செறிவு \( [\mathrm{A}_0] \) இலிருந்து பிந்தைய நேரத்தில் [A] வரை மாறுபடுகிறது.

    \[ \int_{[\mathrm{A}_0]}^{[\mathrm{A}]} \frac{-d[\mathrm{A}]}{[\mathrm{A}]} = k \int_{0}^{t} dt \]\[ \left(-\ln [\mathrm{A}]\right)_{[\mathrm{A}_0]}^{[\mathrm{A}]} = k \left(t\right)_{0}^{t} \]\[ -\ln [\mathrm{A}] - (-\ln [\mathrm{A}_0]) = k(t - 0) \]\[ -\ln [\mathrm{A}] + \ln [\mathrm{A}_0] = k t \]\[ \ln \left(\frac{[\mathrm{A}_0]}{[\mathrm{A}]}\right) = k t \]

    இந்த சமன்பாடு இயற்கை மடக்கையில் உள்ளது. இதை அடிமானம் 10 கொண்ட வழக்கமான மடக்கையாக மாற்ற, நாம் உறுப்பை 2.303 ஆல் பெருக்க வேண்டும்.

    \[ 2.303 \log \left(\frac{[\mathrm{A}_0]}{[\mathrm{A}]}\right) = k t \]

    7.5.2 போலி முதல் வரிசை வினை

    உயர் வரிசை வினையின் இயக்கவியல் ஆய்வு பின்பற்றுவது கடினம், எடுத்துக்காட்டாக, இரண்டு வெவ்வேறு வினைபடுபொருட்களை உள்ளடக்கிய இரண்டாம் வரிசை வினையின் ஆய்வில், இரண்டு வினைபடுபொருட்களின் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றத்தை ஒரே நேரத்தில் அளவிடுவது மிகவும் கடினம். இத்தகைய சிரமங்களைத் தாண்ட, ஒரு வினைபடுபொருளை அதிகப்படியாக எடுத்துக்கொள்வதன் மூலம் ஒரு இரண்டாம் வரிசை வினையை முதல் வரிசை வினையாக மாற்றலாம், அத்தகைய வினை போலி முதல் வரிசை வினை எனப்படும். ஒரு எஸ்டரின் அமில நீராற்பகுப்பைக் கருத்தில் கொள்வோம்,

    \[ \mathrm{CH}_3\mathrm{COOCH}_3(aq) + \mathrm{H}_2\mathrm{O}(l) \xrightarrow{\mathrm{H}^+} \mathrm{CH}_3\mathrm{COOH}(aq) + \mathrm{CH}_3\mathrm{OH}(aq) \]\[ \text{வீதம்} = k[\mathrm{CH}_3\mathrm{COOCH}_3][\mathrm{H}_2\mathrm{O}] \]

    நீரின் அதிகப்படியான அளவுடன் வினை மேற்கொள்ளப்பட்டால், நீராற்பகுப்பின் போது நீரின் செறிவில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றம் இல்லை. அதாவது, நீரின் செறிவு கிட்டத்தட்ட மாறிலியாக இருக்கும்.

    இப்போது, \( k[\mathrm{H}_2\mathrm{O}] = k' \) என வரையறுக்கலாம்; எனவே மேற்கண்ட வீதச் சமன்பாடு ஆகிறது

    \[ \text{வீதம்} = k'[\mathrm{CH}_3\mathrm{COOCH}_3] \]

    இவ்வாறு இது முதல் வரிசை இயக்கவியலைப் பின்பற்றுகிறது.

    7.5.3 பூஜ்ய வரிசை வினைக்கான தொகையீட்டு வீத விதி

    பரந்த அளவிலான செறிவுகளில் வினைபடுபொருளின் செறிவிலிருந்து வீதம் சுயாதீனமாக இருக்கும் ஒரு வினை பூஜ்ய வரிசை வினை எனப்படும். இத்தகைய வினைகள் அரிதானவை. பின்வரும் கற்பனையான பூஜ்ய வரிசை வினையைக் கருத்தில் கொள்வோம்.

    A \( \longrightarrow \) விளைபொருள்

    வீத விதியை பின்வருமாறு எழுதலாம்,

    \[ \text{வீதம்} = k[\mathrm{A}]^0 \]\[ \frac{-d[\mathrm{A}]}{dt} = k(1) \]\[ \Rightarrow -d[\mathrm{A}] = k\ dt \]

    மேற்கண்ட சமன்பாட்டை பூஜ்ய நேரத்தில் \( [\mathrm{A}_0] \) மற்றும் சிறிது நேரம் ’t’ க்குப் பிறகு [A] ஆகிய வரம்புகளுக்கிடையே தொகையிடுக,

    \[ -\int_{[\mathrm{A}_0]}^{[\mathrm{A}]} d[\mathrm{A}] = k \int_{0}^{t} dt \]\[ -([\mathrm{A}])_{[\mathrm{A}_0]}^{[\mathrm{A}]} = k(t)_{0}^{t} \]\[ [\mathrm{A}_0] - [\mathrm{A}] = k t \]\[ k = \frac{[\mathrm{A}_0] - [\mathrm{A}]}{t} \]

    சமன்பாடு (2) ஒரு நேர்கோட்டின் வடிவத்தில் உள்ளது \( y = mx + c \)

    \[ \text{அதாவது, } [\mathrm{A}] = -k t + [\mathrm{A}_0] \]\[ \Rightarrow y = c + mx \]

    [A] Vs நேரம் ஆகியவற்றின் வரைபடம் -k சாய்வுடன் கூடிய நேர்கோட்டையும், y-இடைமறிப்பு [A\(_0\)] ஐயும் கொடுக்கிறது.

    படம் 7.4: பூஜ்ய வரிசை வினை A → விளைபொருளுக்கான [A] Vs நேரம் வரைபடம், ஆரம்ப செறிவு \([A] = 0.5\mathrm{M}\) மற்றும் \(k = 1.5 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol}^{-1}\ \mathrm{L}^{-1}\ \mathrm{min}^{-1}\)

    பூஜ்ய வரிசை வினைக்கான எடுத்துக்காட்டுகள்:

    1. \( \mathrm{H}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{Cl}_2 \) இடையேயான ஒளிவேதி வினை

      \[ \mathrm{H}_2(g) + \mathrm{Cl}_2(g) \xrightarrow{h\nu} 2\mathrm{HCl}(g) \]

    2. சூடான பிளாட்டினம் மேற்பரப்பில் \( \mathrm{N}_2\mathrm{O} \) இன் சிதைவு

      \[ \mathrm{N}_2\mathrm{O}(g) \xrightarrow{\mathrm{Pt}} \mathrm{N}_2(g) + \frac{1}{2}\mathrm{O}_2(g) \]

    3. அமில ஊடகத்தில் அசிட்டோனின் அயோடின் ஏற்பு வினை அயோடினைப் பொறுத்து பூஜ்ய வரிசை ஆகும்.

      \[ \mathrm{CH}_3\mathrm{COCH}_3 + \mathrm{I}_2 \xrightarrow{\mathrm{H}^+} \mathrm{ICH}_2\mathrm{COCH}_3 + \mathrm{HI} \]

      \[ \text{வீதம்} = k[\mathrm{CH}_3\mathrm{COCH}_3][\mathrm{H}^+] \]

    ஒரு வினைபடுபொருள் [A] ஐ உள்ளடக்கிய \( n^{\text{th}} \) வரிசை வினைக்கான பொது வீதச் சமன்பாடு.

    A \( \longrightarrow \) விளைபொருள்

    \[ \text{வீத விதி } \frac{-d[\mathrm{A}]}{dt} = k[\mathrm{A}]^n \]

    \( n \neq 1 \) ஆக இருக்கும் வழக்கைக் கருத்தில் கொள்க, மேற்கண்ட சமன்பாட்டை \( t = 0 \) மற்றும் \( t = t \) ஆகிய நேரங்களில் \( [\mathrm{A}_0] \) மற்றும் [A] க்கு இடையே தொகையிடுதல் கிடைப்பது

    \[ \frac{1}{[\mathrm{A}]^{n-1}} - \frac{1}{[\mathrm{A}_0]^{n-1}} = (n-1)k t \]

    7.6 ஒரு வினையின் அரைவாழ்வுக் காலம்

    ஒரு வினையின் அரைவாழ்வுக் காலம் என்பது வினைபடுபொருளின் செறிவு அதன் ஆரம்ப மதிப்பில் பாதியை அடைய தேவையான நேரம் என வரையறுக்கப்படுகிறது. ஒரு முதல் வரிசை வினைக்கு, அரைவாழ்வுக் காலம் ஒரு மாறிலியாகும், அதாவது இது ஆரம்ப செறிவைப் பொறுத்ததல்ல.

    ஒரு முதல் வரிசை வினைக்கான வீத மாறிலி பின்வருமாறு கொடுக்கப்படுகிறது

    \[ k = \frac{2.303}{t} \log \frac{[\mathrm{A}_0]}{[\mathrm{A}]} \]

    \( t = t_{1/2} \) இல்; \( [\mathrm{A}] = \frac{[\mathrm{A}_0]}{2} \)

    \[ k = \frac{2.303}{t_{1/2}} \log \frac{[\mathrm{A}_0]}{[\mathrm{A}_0]/2} \]\[ k = \frac{2.303}{t_{1/2}} \log 2 \]\[ k = \frac{2.303 \times 0.3010}{t_{1/2}} = \frac{0.6932}{t_{1/2}} \]\[ t_{1/2} = \frac{0.6932}{k} \]

    பூஜ்ய வரிசை வினைக்கான அரைவாழ்வுக் காலத்தைக் கணக்கிடுவோம்.

    \[ \text{வீத மாறிலி, } k = \frac{[\mathrm{A}_0] - [\mathrm{A}]}{t} \]

    \( t = t_{1/2} \) இல்; \( [\mathrm{A}] = [\mathrm{A}_0]/2 \)

    \[ k = \frac{[\mathrm{A}_0] - [\mathrm{A}_0]/2}{t_{1/2}} \]\[ k = \frac{[\mathrm{A}_0]}{2 t_{1/2}} \]\[ t_{1/2} = \frac{[\mathrm{A}_0]}{2k} \]

    எனவே, முதல் வரிசை வினையின் அரைவாழ்வுக் காலத்திற்கு மாறாக, பூஜ்ய வரிசை வினையின் அரைவாழ்வுக் காலம் வினைபடுபொருளின் ஆரம்ப செறிவுக்கு நேர்விகிதத்தில் உள்ளது.

    மேலும் அறிய

    வினைபடுபொருள் A மற்றும் \( n \neq 1 \) ஐ உள்ளடக்கிய \( n^{\text{th}} \) வரிசை வினைக்கான அரைவாழ்வுக் காலம்

    \[ t_{1/2} = \frac{2^{n-1} - 1}{(n-1)k[\mathrm{A}_0]^{n-1}} \]

    எடுத்துக்காட்டு 4

    (i) ஒரு முதல் வரிசை வினை \( 90\% \) நிறைவடைய 8 மணி நேரம் ஆகும். \( 80\% \) நிறைவடைய தேவையான நேரத்தைக் கணக்கிடுக. \( (\log 5 = 0.6989; \log 10 = 1) \)

    தீர்வு:

    ஒரு முதல் வரிசை வினைக்கு,

    \[ k = \frac{2.303}{t} \log \left(\frac{[\mathrm{A}_0]}{[\mathrm{A}]}\right) \quad \dots (1) \]

    \( [\mathrm{A}_0] = 100\mathrm{M} \) என்க

    \( t = t_{90\%} \) ஆக இருக்கும் போது; \( [\mathrm{A}] = 10\mathrm{M} \) ( \( t_{90\%} = 8 \) மணி நேரம் என்க)

    \( t = t_{80\%} \) ஆக இருக்கும் போது; \( [\mathrm{A}] = 20\mathrm{M} \)

    \[ k = \frac{2.303}{t_{80\%}} \log \left(\frac{100}{20}\right) \]\[ t_{80\%} = \frac{2.303}{k} \log (5) \quad \dots (2) \]

    கொடுக்கப்பட்ட தரவுகளைப் பயன்படுத்தி k இன் மதிப்பைக் கண்டுபிடி

    \[ k = \frac{2.303}{t_{90\%}} \log \left(\frac{100}{10}\right) \]\[ k = \frac{2.303}{8\ \text{மணி நேரம்}} \log 10 \]\[ k = \frac{2.303}{8\ \text{மணி நேரம்}} (1) \]

    k இன் மதிப்பை சமன்பாடு (2) இல் பிரதியிடுக

    \[ t_{80\%} = \frac{2.303}{\left(\frac{2.303}{8\ \text{மணி நேரம்}}\right)} \log (5) \]\[ t_{80\%} = 8\ \text{மணி நேரம்} \times 0.6989 \]\[ t_{80\%} = 5.59\ \text{மணி நேரம்} \]

    எடுத்துக்காட்டு 5

    (ii) ஒரு முதல் வரிசை வினை \( \mathrm{x} \longrightarrow \) விளைபொருட்கள் என்பதன் அரைவாழ்வுக் காலம் \( 500\mathrm{K} \) இல் \( 6.932 \times 10^4 \) s ஆகும். \( 500\mathrm{K} \) இல் \( 100\mathrm{min} \) சூடாக்கும்போது \( \mathrm{x} \) இல் எவ்வளவு சதவீதம் சிதைவடையும்? \( (e^{0.06} = 1.06) \)

    தீர்வு:

    கொடுக்கப்பட்ட \( t_{1/2} = 0.6932 \times 10^4 \ \mathrm{s} \)

    தீர்க்க: \( t = 100 \ \mathrm{min} \) ஆக இருக்கும் போது

    \[ \frac{[\mathrm{A}_0] - [\mathrm{A}]}{[\mathrm{A}_0]} \times 100 = ? \]

    நமக்குத் தெரியும்

    ஒரு முதல் வரிசை வினைக்கு, \( t_{1/2} = \frac{0.6932}{k} \)

    \[ k = \frac{0.6932}{6.932 \times 10^4} = 10^{-5} \ \mathrm{s}^{-1} \]\[ k = \frac{2.303}{t} \log \frac{[\mathrm{A}_0]}{[\mathrm{A}]} \]\[ 10^{-5} \ \mathrm{s}^{-1} \times (100 \times 60 \ \mathrm{s}) = \ln \frac{[\mathrm{A}_0]}{[\mathrm{A}]} \]\[ 0.06 = \ln \frac{[\mathrm{A}_0]}{[\mathrm{A}]} \]\[ \frac{[\mathrm{A}_0]}{[\mathrm{A}]} = e^{0.06} = 1.06 \]\[ \frac{[\mathrm{A}_0] - [\mathrm{A}]}{[\mathrm{A}_0]} \times 100 = \left(1 - \frac{1}{1.06}\right) \times 100 = 5.6\% \]

    எடுத்துக்காட்டு 6

    முதல் வரிசை வினையின் விஷயத்தில், 99.9% நிறைவடைய தேவையான நேரம், வினையின் அரை நிறைவுக்குத் தேவையான நேரத்தை விட பத்து மடங்கு அதிகமாகும் என்பதைக் காட்டுக.

    \( [\mathrm{A}_0] = 100 \) என்க; \( t = t_{99.9\%} \) ஆக இருக்கும் போது \( [\mathrm{A}] = 100 - 99.9 = 0.1 \)

    \[ k = \frac{2.303}{t_{99.9\%}} \log \frac{100}{0.1} \]\[ t_{99.9\%} = \frac{2.303}{k} \log 1000 = \frac{2.303}{k} \times 3 \]\[ t_{99.9\%} = \frac{6.909}{k} \]\[ t_{99.9\%} \approx 10 \times \frac{0.69}{k} \approx 10 \times t_{1/2} \]

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள்:

    (1) ஒரு முதல் வரிசை வினை A \( \longrightarrow \) விளைபொருட்களில், A இன் கொடுக்கப்பட்ட மாதிரியில் 60% 40 நிமிடங்களில் சிதைகிறது. வினையின் அரைவாழ்வுக் காலம் என்ன?

    (2) ஒரு முதல் வரிசை வினைக்கான வீத மாறிலி \( 2.3 \times 10^{-4} \ \mathrm{s}^{-1} \) ஆகும். வினைபடுபொருளின் ஆரம்ப செறிவு 0.01M எனில், 1 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு என்ன செறிவு இருக்கும்?

    (3) ஒரு நீர்க் கரைசலில் ஒரு எஸ்டரின் நீராற்பகுப்பு, விடுவிக்கப்பட்ட கார்பாக்சிலிக் அமிலத்தை சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசலுக்கு எதிராக தரம்பார்ப்பதன் மூலம் ஆய்வு செய்யப்பட்டது. வெவ்வேறு நேர இடைவெளிகளில் எஸ்டரின் செறிவுகள் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.

    நேரம் (நிமிடம்)0306090
    எஸ்டர் செறிவு (mol L\(^{-1}\))0.850.800.7540.71

    வினையானது முதல் வரிசை இயக்கவியலைப் பின்பற்றுகிறது என்பதைக் காட்டுக.

    7.7 மோதல் கோட்பாடு

    மோதல் கோட்பாடு 1916 இல் மேக்ஸ் ட்ராட்ஸ் மற்றும் 1918 இல் வில்லியம் லூயிஸ் ஆகியோரால் சுயாதீனமாக முன்மொழியப்பட்டது. இந்த கோட்பாடு வாயுக்களின் இயக்கவியல் கோட்பாட்டின் அடிப்படையில் அமைந்துள்ளது. இந்த கோட்பாட்டின் படி, வேதி வினைகள் வினைபடு மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான மோதல்களின் விளைவாக நிகழ்கின்றன. பின்வரும் வினையைக் கருத்தில் கொண்டு இந்த கோட்பாட்டைப் புரிந்துகொள்வோம்.

    \[ \mathrm{A}_2(g) + \mathrm{B}_2(g) \longrightarrow 2\mathrm{AB}(g) \]
    படம் 7.5 வினையின் முன்னேற்றம்

    \( \mathrm{A}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{B}_2 \) மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான வினை அவற்றுக்கிடையேயான மோதல்கள் மூலம் நடைபெறுகிறது எனக் கருதினால், வீதம் ஒரு நொடிக்கு ஏற்படும் மோதல்களின் எண்ணிக்கைக்கு விகிதசமமாக இருக்கும்.

    வீதம் \( \propto \) ஒரு லிட்டருக்கு ஒரு நொடிக்கு மோதும் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை (மோதல் வீதம்)

    மோதல்களின் எண்ணிக்கை \( \mathrm{A}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{B}_2 \) இரண்டின் செறிவுகளுக்கும் நேர்விகிதத்தில் உள்ளது.

    மோதல் வீதம் \( \propto [\mathrm{A}_2][\mathrm{B}_2] \)

    மோதல் வீதம் \( = Z[\mathrm{A}_2][\mathrm{B}_2] \)

    இங்கு, \( Z \) என்பது ஒரு மாறிலி.

    வாயுக்களில் மோதல் வீதத்தை வாயுக்களின் இயக்கவியல் கோட்பாட்டிலிருந்து கணக்கிட முடியும். அறை வெப்பநிலையில் \( (298\mathrm{K}) \) மற்றும் 1 atm அழுத்தத்தில் உள்ள ஒரு வாயுவுக்கு, ஒவ்வொரு மூலக்கூறும் ஒரு நொடிக்கு தோராயமாக \( 10^9 \) மோதல்களுக்கு உட்படுகிறது, அதாவது \( 10^{-9} \) விநாடியில் 1 மோதல். எனவே, ஒவ்வொரு மோதலும் வினையில் விளைவித்தால், வினை \( 10^{-9} \) விநாடியில் முழுமையடையும். நடைமுறையில் இது நடப்பதில்லை. எல்லா மோதல்களும் வினைக்கு வழிவகுப்பதில்லை என்பதை இது குறிக்கிறது. வினைபுரிய, மோதும் மூலக்கூறுகள் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் எனப்படும் குறைந்தபட்ச ஆற்றலைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். செயல்படுத்தும் ஆற்றலை விட குறைவான ஆற்றலுடன் மோதும் மூலக்கூறுகள் சிதைவடையாமல் இருக்கும் மற்றும் எந்த வினையும் நிகழாது.

    பயனுள்ள மோதல்களின் பின்னம் (f) பின்வரும் கோவையால் கொடுக்கப்படுகிறது

    \[ f = e^{\frac{-E_a}{RT}} \]

    மோதல் காரணியின் (f) அளவைப் புரிந்துகொள்ள, \( 300\mathrm{K} \) இல் \( 100\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}} \) செயல்படுத்தும் ஆற்றலைக் கொண்ட வினைக்கான மோதல் காரணியை (f) கணக்கிடுவோம்.

    \[ f = e^{\frac{-100 \times 10^3\ \mathrm{J\ mol^{-1}}}{8.314\ \mathrm{J\ K^{-1}\ mol^{-1}} \times 300\ \mathrm{K}}} \]\[ f = e^{-40} \approx 4 \times 10^{-18} \]

    எனவே, \( 10^{18} \) மோதல்களில், நான்கு மோதல்கள் மட்டுமே வினைபடுபொருட்களை விளைபொருட்களாக மாற்றும் அளவுக்கு போதுமான ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன. மோதல்களின் இந்த பின்னம், திசைச்சார்புக் காரணி காரணமாக மேலும் குறைக்கப்படுகிறது, அதாவது வினைபடு மூலக்கூறுகள் போதுமான ஆற்றலுடன் மோதினாலும், மாறுநிலை நிலை உருவாக்கத்திற்கு வினைபடு மூலக்கூறுகளின் திசைச்சார்பு பொருத்தமாக இல்லாவிட்டால் அவை வினைபுரியாது.

    படம் 7.6 - வினைபடுபொருட்களின் திசைச்சார்பு - திட்ட விளக்கம்

    படம் 7.6 வினைக்கு வழிவகுக்கும் மூலக்கூறுகளின் சரியான சீரமைப்பின் முக்கியத்துவத்தை விளக்குகிறது.

    சரியான திசைச்சார்பு கொண்ட பயனுள்ள மோதல்களின் பின்னம் (f) ஸ்டெரிக் காரணி p ஆல் கொடுக்கப்படுகிறது.

    \[ \Rightarrow \text{வீதம்} = p \times f \times \text{மோதல் வீதம்} \]\[ \text{அதாவது, வீதம்} = p \times e^{\frac{-E_a}{RT}} \times Z[\mathrm{A}_2][\mathrm{B}_2] \quad \dots (1) \]

    வீத விதியின் படி,

    \[ \text{வீதம்} = k[\mathrm{A}_2][\mathrm{B}_2] \quad \dots (2) \]

    இங்கு k என்பது வீத மாறிலி

    சமன்பாடு (1) மற்றும் (2) ஐ ஒப்பிடும்போது, வீத மாறிலி k ஆனது

    \[ k = p Z e^{\frac{-E_a}{RT}} \]

    7.8 அர்ஹீனியஸ் சமன்பாடு - வினை வீதத்தின் மீதான வெப்பநிலையின் விளைவு

    பொதுவாக, ஒரு வினையின் வீதம் அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், மிகக் குறைவான விதிவிலக்குகள் உள்ளன. இந்த வீதத்தின் அதிகரிப்பின் அளவு வெவ்வேறு வினைகளுக்கு வேறுபட்டது. ஒரு தோராயமான விதியாக, அறை வெப்பநிலைக்கு அருகில் உள்ள பல வினைகளுக்கு, வெப்பநிலை \( 10^{\circ}\mathrm{C} \) அதிகரிக்கும் போது வினை வீதம் இரட்டிப்பாகும்.

    செயல்பாடு

    இந்தச் செயல்பாட்டைச் செய்வதன் மூலம் வினை வீதத்தின் மீதான வெப்பநிலையின் விளைவைப் புரிந்துகொள்வோம்.

    i. இரண்டு சோதனைக் குழாய்களை எடுத்து, அவற்றை A மற்றும் B எனப் பெயரிடுக. ii. A இல் 5ml குளிர்ந்த நீரை எடுத்து, ஒரு சொட்டு பினால்த்தாலின் குறிகாட்டியைச் சேர்த்து, பின்னர் மெக்னீசியத் துகள்களைச் சேர்க்கவும். iii. B சோதனைக் குழாயில் 5ml சூடான நீருடன் மேற்கண்டதை மீண்டும் செய்க. iv. இரண்டு சோதனைக் குழாய்களையும் கவனி. v. B சோதனைக் குழாயில் உள்ள கரைசல் இளஞ்சிவப்பு நிறமாக மாறுவதையும், A சோதனைக் குழாயில் அத்தகைய நிற மாற்றம் இல்லாததையும் கவனிப்பு காட்டுகிறது. அதாவது, சூடான நீர் பின்வரும் வினையின் படி மெக்னீசியத்துடன் வினைபுரிகிறது மற்றும் குளிர்ந்த நீரில் அத்தகைய வினை இல்லை.

    \[ \mathrm{Mg} + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O} \longrightarrow \mathrm{Mg}^{2+} + 2\mathrm{OH}^- + \mathrm{H}_2\uparrow \]

    vi. விளைந்த கரைசல் காரத்தன்மை கொண்டது மற்றும் அது பினால்த்தாலின் மூலம் குறிக்கப்படுகிறது.

    அறை வெப்பநிலையில் நடைபெறாத ஆனால் அதிக வெப்பநிலைகளில் எளிதாக நிகழும் பல வினைகள் அறியப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டு: \( \mathrm{H}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{O}_2 \) வினைபுரிந்து \( \mathrm{H}_2\mathrm{O} \) உருவாக்குவது ஒரு மின் தீப்பொறி செலுத்தப்படும்போது மட்டுமே நடைபெறுகிறது.

    அர்ஹீனியஸ், பெரும்பாலான வினைகளின் வீதங்கள் வெப்பநிலையுடன் மாறுபடுவதால், வீத மாறிலி \( e^{\left(\frac{-E_a}{RT}\right)} \) க்கு நேர்விகிதத்தில் உள்ளது என்று பரிந்துரைத்தார், மேலும் அவர் வீத மாறிலிக்கும் வெப்பநிலைக்கும் இடையே ஒரு உறவை முன்மொழிந்தார்.

    \[ k = A e^{-\left(\frac{E_a}{RT}\right)} \]

    இங்கு A அதிர்வெண் காரணி,

    R வாயு மாறிலி,

    \( E_a \) வினையின் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் மற்றும்,

    T தனிவெப்பநிலை (K இல்)

    அதிர்வெண் காரணி (A) என்பது வினைபடு மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான மோதல்களின் அதிர்வெண்ணுடன் (ஒரு நொடிக்கு மோதல்களின் எண்ணிக்கை) தொடர்புடையது. A காரணி வெப்பநிலையுடன் கணிசமாக மாறுபடுவதில்லை, எனவே இது ஒரு மாறிலியாக எடுத்துக் கொள்ளப்படலாம்.

    \( E_a \) என்பது வினையின் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் ஆகும், இது ஒரு மூலக்கூறு வினைபுரியக் கொண்டிருக்க வேண்டிய குறைந்தபட்ச ஆற்றலாக அர்ஹீனியஸ் கருதினார்.

    சமன்பாட்டின் இருபுறமும் மடக்கை எடுத்துக்கொள்க (1)

    \[ \ln k = \ln A + \ln e^{-\left(\frac{E_a}{RT}\right)} \]\[ \ln k = \ln A - \left(\frac{E_a}{RT}\right) \quad (\because \ln e = 1) \quad \dots (2) \]

    மேற்கண்ட சமன்பாடு ஒரு நேர்கோட்டின் வடிவத்தில் உள்ளது \( y = mx + c \)

    \( \ln k \) Vs \( \frac{1}{T} \) இன் வரைபடம் \( -\frac{E_a}{R} \) என்ற எதிர்மறை சாய்வுடன் கூடிய ஒரு நேர்கோட்டைக் கொடுக்கிறது. இரண்டு வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில் ஒரு வினைக்கான வீத மாறிலி தெரிந்தால், பின்வருமாறு செயல்படுத்தும் ஆற்றலைக் கணக்கிடலாம்.

    வெப்பநிலை \( T = T_1 \) இல்; வீத மாறிலி \( k = k_1 \)

    \[ \ln k_1 = \ln A - \left(\frac{E_a}{RT_1}\right) \quad (3) \]

    வெப்பநிலை \( T = T_2 \) இல்; வீத மாறிலி \( k = k_2 \)

    \[ \ln k_2 = \ln A - \left(\frac{E_a}{RT_2}\right) \quad (4) \]

    (4) - (3)

    \[ \ln k_2 - \ln k_1 = \left(\frac{E_a}{RT_1}\right) - \left(\frac{E_a}{RT_2}\right) \]\[ \ln \frac{k_2}{k_1} = \frac{E_a}{R} \left(\frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2}\right) \]\[ \log \frac{k_2}{k_1} = \frac{E_a}{2.303 R} \left(\frac{T_2 - T_1}{T_1 T_2}\right) \]

    இந்த சமன்பாடு \( T_1 \) மற்றும் \( T_2 \) வெப்பநிலைகளில் உள்ள \( k_1 \) மற்றும் \( k_2 \) வீத மாறிலிகளிலிருந்து \( E_a \) கணக்கிடப் பயன்படுத்தப்படலாம்.

    எடுத்துக்காட்டு 7

    400 மற்றும் 200K இல் ஒரு வினையின் வீத மாறிலிகள் முறையே 0.04 மற்றும் 0.02 s\(^{-1}\) ஆகும். செயல்படுத்தும் ஆற்றலின் மதிப்பைக் கணக்கிடுக.

    தீர்வு

    அர்ஹீனியஸ் சமன்பாட்டின் படி

    \[ \log \frac{k_2}{k_1} = \frac{E_a}{2.303 R} \left(\frac{T_2 - T_1}{T_1 T_2}\right) \]

    \( T_2 = 400\mathrm{K} \); \( k_2 = 0.04\ \mathrm{s}^{-1} \)

    \( T_1 = 200\mathrm{K} \); \( k_1 = 0.02\ \mathrm{s}^{-1} \)

    \[ \log \frac{0.04}{0.02} = \frac{E_a}{2.303 \times 8.314\ \mathrm{J\ K^{-1}\ mol^{-1}}} \left(\frac{400 - 200}{400 \times 200}\right) \]\[ \log 2 = \frac{E_a}{2.303 \times 8.314\ \mathrm{J\ K^{-1}\ mol^{-1}}} \times \frac{200}{80000} \]\[ E_a = \frac{0.3010 \times 2.303 \times 8.314 \times 80000}{200} \]\[ E_a = 2305\ \mathrm{J\ mol^{-1}} \]

    எடுத்துக்காட்டு 8

    ஒரு வினையின் வீத மாறிலி k ஆனது T வெப்பநிலையுடன் பின்வரும் அர்ஹீனியஸ் சமன்பாட்டின் படி மாறுபடுகிறது

    \[ \log k = \log A - \frac{E_a}{2.303R} \left(\frac{1}{T}\right) \]

    இங்கு \( E_a \) என்பது செயல்படுத்தும் ஆற்றல். \( \log k \) Vs \( \frac{1}{T} \) க்கான வரைபடம் வரையப்படும்போது, -4000K சாய்வுடன் கூடிய நேர்கோடு பெறப்படுகிறது. செயல்படுத்தும் ஆற்றலைக் கணக்கிடுக.

    தீர்வு

    \[ \log k = \log A - \frac{E_a}{2.303R} \left(\frac{1}{T}\right) \]

    \( y = c + mx \)

    \( m = -\frac{E_a}{2.303R} \)

    \( E_a = -m \times 2.303R \)

    \( E_a = -(-4000\mathrm{K}) \times 2.303 \times 8.314\ \mathrm{J\ K^{-1}\ mol^{-1}} \)

    \( E_a = 4000 \times 2.303 \times 8.314\ \mathrm{J\ mol^{-1}} \)

    \( E_a = 76589\ \mathrm{J\ mol^{-1}} = 76.589\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}} \)

    உங்களை மதிப்பீடு செய்துகொள்ளுங்கள்

    ஒரு முதல் வரிசை வினைக்கான வீத மாறிலி 500K இல் \( 8 \times 10^{-4}\ \mathrm{s}^{-1} \) ஆகும். வினைக்கான செயல்படுத்தும் ஆற்றல் 190 kJ mol\(^{-1}\) எனில், அதிர்வெண் காரணியைக் கணக்கிடுக.

    7.9 வினை வீதத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகள்

    ஒரு வினையின் வீதம் பின்வரும் காரணிகளால் பாதிக்கப்படுகிறது.

    1. வினைபடுபொருளின் தன்மை மற்றும் நிலை
    2. வினைபடுபொருளின் செறிவு
    3. வினைபடுபொருளின் புறப்பரப்பு
    4. வினையின் வெப்பநிலை
    5. ஒரு வினையூக்கியின் இருப்பு

    7.9.1 வினைபடுபொருளின் தன்மை மற்றும் நிலை

    ஒரு வேதி வினையானது வினைபடுபொருளின் சில இருக்கும் பிணைப்புகளை உடைத்து, விளைபொருளுக்கு வழிவகுக்கும் புதிய பிணைப்புகளை உருவாக்குவதை உள்ளடக்கியது என்பதை நாம் அறிவோம். இந்த செயல்பாட்டில் ஈடுபட்டுள்ள நிகர ஆற்றல் வினைபடுபொருளின் தன்மையைப் பொறுத்தது, எனவே வீதங்கள் வெவ்வேறு வினைபடுபொருட்களுக்கு வேறுபட்டவை.

    நீங்கள் அளவீட்டுப் பகுப்பாய்வில் மேற்கொண்ட பின்வரும் இரண்டு வினைகளை ஒப்பிடுவோம்.

    1. ஃபெர்ரஸ் அம்மோனியம் சல்பேட்டிற்கும் (FAS) \( \mathrm{KMnO}_4 \) க்கும் இடையிலான ரெடாக்ஸ் வினை
    2. ஆக்சாலிக் அமிலத்திற்கும் \( \mathrm{KMnO}_4 \) க்கும் இடையிலான ரெடாக்ஸ் வினை

    \( \mathrm{KMnO}_4 \) மூலம் ஆக்சலேட் அயனியின் ஆக்சிஜனேற்றம், \( \mathrm{KMnO}_4 \) மற்றும் \( \mathrm{Fe}^{2+} \) க்கு இடையிலான வினையுடன் ஒப்பிடும்போது ஒப்பீட்டளவில் மெதுவாகும். உண்மையில், \( \mathrm{KMnO}_4 \) மற்றும் ஆக்சலேட் அயனிக்கு இடையிலான வினைக்கு வெப்பமூட்டுதல் தேவைப்படுகிறது மற்றும் அது \( 60^{\circ}\mathrm{C} \) வெப்பநிலையில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது.

    வினைபடுபொருளின் இயற்பியல் நிலையும் வினைகளின் வீதத்தைப் பாதிப்பதில் ஒரு முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. வாயுக் கட்ட வினைகள் திட அல்லது திரவ வினைபடுபொருட்களை உள்ளடக்கிய வினைகளுடன் ஒப்பிடும்போது வேகமானவை. எடுத்துக்காட்டாக, சோடியம் உலோகத்தின் வினை அயோடின் ஆவிகளுடன், திட சோடியத்திற்கும் திட அயோடினுக்கும் இடையிலான வினையை விட வேகமானது.

    ஈய உப்புகளின் கனிமத் தரமான பகுப்பாய்வில் நீங்கள் மேற்கொண்ட மற்றொரு எடுத்துக்காட்டைக் கருத்தில் கொள்வோம். நிறமற்ற பொட்டாசியம் அயோடைட்டின் நீர்க் கரைசலை நிறமற்ற ஈய நைட்ரேட்டின் கரைசலுடன் கலந்தால், மஞ்சள் ஈய அயோடைடு வீழ்படிவு உடனடியாக ஏற்படுகிறது, அதே நேரம் திட ஈய நைட்ரேட்டை திட பொட்டாசியம் அயோடைடுடன் கலந்தால், மஞ்சள் நிறம் மெதுவாகத் தோன்றும்.

    7.9.2 வினைபடுபொருட்களின் செறிவு

    வினைபடுபொருட்களின் செறிவு அதிகரிப்புடன் வினையின் வீதம் அதிகரிக்கிறது. செறிவின் விளைவு வினை வீதங்களின் மோதல் கோட்பாட்டின் அடிப்படையில் விளக்கப்படுகிறது. இந்த கோட்பாட்டின் படி, ஒரு வினையின் வீதம் வினைபடு மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான மோதல்களின் எண்ணிக்கையைப் பொறுத்தது. செறிவு அதிகமாக இருந்தால், மோதலுக்கான வாய்ப்பு அதிகமாகும், எனவே வீதம் அதிகமாகும்.

    செயல்பாடு

    1. மூன்று கூம்பு குடுவைகளை எடுத்து அவற்றை A, B, மற்றும் C எனப் பெயரிடுக.
    2. ஒரு பியூரட்டைப் பயன்படுத்தி, முறையே A, B மற்றும் C குடுவைகளில் 10, 20 மற்றும் 40 ml 0.1M சோடியம் தயோசல்பேட் கரைசலைச் சேர்க்கவும். பின்னர் தொடர்புடைய குடுவைகளில் 40, 30 மற்றும் 10 ml காய்ச்சி வடித்த நீரைச் சேர்க்கவும், இதனால் ஒவ்வொரு குடுவையிலும் கரைசலின் கன அளவு 50 ml ஆகும்.
    3. A குடுவைக்கு 10 ml 1M HCl ஐச் சேர்க்கவும். HCl இல் பாதி சேர்க்கப்பட்டதும் நிறுத்து கடிகாரத்தைத் தொடங்கவும். உள்ளடக்கங்களை கவனமாகக் குலுக்கி, படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரு குறுக்குக் குறி கொண்ட ஓடு மீது வைக்கவும். மேலே இருந்து கூம்பு குடுவையைக் கவனித்து, குறுக்குக் குறி புலப்படாமல் போகும் போது நிறுத்து கடிகாரத்தை நிறுத்தவும். நேரத்தைக் குறிக்கவும்.
    4. B மற்றும் C இல் உள்ள உள்ளடக்கங்களுடன் சோதனையை மீண்டும் செய்க. கவனிப்பைப் பதிவு செய்க.
    குடுவைNa\(_2\)S\(_2\)O\(_3\) கன அளவுநீரின் கன அளவுNa\(_2\)S\(_2\)O\(_3\) வலிமைஎடுத்துக்கொண்ட நேரம் (t)
    A10400.02
    B20300.04
    C40100.08

    \( \frac{1}{t} \) Vs சோடியம் தயோசல்பேட்டின் செறிவு ஆகியவற்றுக்கு இடையே ஒரு வரைபடத்தை வரையவும். \( \frac{1}{t} \) என்பது வினை வீதத்தின் நேரடி அளவீடு ஆகும், எனவே வினைபடுபொருட்களின் செறிவு அதாவது \( \mathrm{Na}_2\mathrm{S}_2\mathrm{O}_3 \) அதிகரிப்பது வீதத்தை அதிகரிக்கிறது.

    7.9.3 வினைபடுபொருளின் புறப்பரப்பின் விளைவு

    பல்வேறுபடு வினைகளில், திட வினைபடுபொருட்களின் புறப்பரப்புகள் வீதத்தை நிர்ணயிப்பதில் ஒரு முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. ஒரு வினைபடுபொருளின் கொடுக்கப்பட்ட நிறைக்கு, துகள் அளவு குறையும் போது புறப்பரப்பு அதிகரிக்கிறது. வினைபடுபொருளின் புறப்பரப்பின் அதிகரிப்பு ஒரு லிட்டருக்கு ஒரு நொடிக்கு அதிக மோதல்களுக்கு வழிவகுக்கிறது, எனவே வினையின் வீதம் அதிகரிக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, தூளாக்கப்பட்ட கால்சியம் கார்பனேட், நீர்த்த HCl உடன் மிக வேகமாக வினைபுரிகிறது, அதே நிறையுள்ள பளிங்குச் சில்லுகளாக \( \mathrm{CaCO}_3 \) உடன் ஒப்பிடும்போது.

    செயல்பாடு

    ஒரு குடுவையில் அறியப்பட்ட நிறை பளிங்குச் சில்லுகள் எடுக்கப்பட்டு, அதில் அறியப்பட்ட கன அளவு நீர்த்த HCl சேர்க்கப்படுகிறது, HCl இல் பாதி கன அளவு சேர்க்கப்படும் போது ஒரு நிறுத்து கடிகாரம் தொடங்கப்படுகிறது. வினை முழுமையடையும் வரை வழக்கமான இடைவெளிகளில் நிறை குறிக்கப்படுகிறது. அதே நிறையுள்ள தூளாக்கப்பட்ட பளிங்குச் சில்லுகளுடன் அதே சோதனை மீண்டும் செய்யப்பட்டு அவதானிப்புகள் பதிவு செய்யப்படுகின்றன.

    வினை: \( \mathrm{CaCO}_3(s) + 2\mathrm{HCl}(aq) \longrightarrow \mathrm{CaCl}_2(aq) + \mathrm{H}_2\mathrm{O}(l) + \mathrm{CO}_2(g) \)

    வினையின் போது, கார்பன் டை ஆக்சைடு வெளியேறுவதால், குடுவையின் நிறை இலகுவாகிறது. எனவே, குடுவையின் நிறை இழப்பை அளவிடுவதன் மூலம், வினையின் வீதத்தை நாம் பின்பற்றலாம். நிறை இழப்பு Vs நேரத்தின் வரைபடம் வரையப்படுகிறது.

    தூளாக்கப்பட்ட பளிங்குச் சில்லுகளுக்கு, வினை குறைந்த நேரத்தில் நிறைவடைகிறது. அதாவது, ஒரு திட வினைபடுபொருளின் புறப்பரப்பு அதிகரிக்கப்படும்போது ஒரு வினையின் வீதம் அதிகரிக்கிறது.

    7.9.4 வினையூக்கியின் இருப்பின் விளைவு

    இதுவரை, வினையின் வீதத்தை ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு வினைபடுபொருளின் செறிவு, வெப்பநிலை மற்றும் புறப்பரப்பை அதிகரிப்பதன் மூலம் அதிகரிக்க முடியும் என்று கற்றுக்கொண்டோம். இருப்பினும், வினையூக்கி எனப்படும் ஒரு பொருளைச் சேர்ப்பதன் மூலம் வினையில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்களைக் கொண்டுவர முடியும். ஒரு வினையூக்கி என்பது எந்தவொரு நிரந்தர வேதி மாற்றத்திற்கும் உட்படாமல் ஒரு வினையின் வீதத்தை மாற்றும் ஒரு பொருளாகும். அவை வினையில் பங்கேற்கலாம், ஆனால் வினையின் முடிவில் மீண்டும் உருவாக்கப்படுகின்றன. ஒரு வினையூக்கியின் முன்னிலையில், செயல்படுத்தும் ஆற்றல் குறைக்கப்படுகிறது, எனவே, அதிக எண்ணிக்கையிலான மூலக்கூறுகள் ஆற்றல் தடையைக் கடந்து விளைபொருட்களாக மாற முடியும், இதன் மூலம் வினையின் வீதம் அதிகரிக்கிறது.

    செயல்பாடு

    இரண்டு சோதனைக் குழாய்களை எடுத்து அவற்றை A மற்றும் B எனப் பெயரிடுக. இரண்டு சோதனைக் குழாய்களிலும் 7 ml 0.1N ஆக்சாலிக் அமிலக் கரைசல், 5 ml 0.1N KMnO\(_4\) கரைசல் மற்றும் 5 ml 2N நீர்த்த \( \mathrm{H}_2\mathrm{SO}_4 \) சேர்க்கவும். இரண்டு சோதனைக் குழாய்களிலும் கரைசலின் நிறம் இளஞ்சிவப்பாக இருக்கும்.

    இப்போது A சோதனைக் குழாயில் உள்ள உள்ளடக்கங்களுக்கு சில படிகங்கள் மாங்கனீசு சல்பேட்டைச் சேர்க்கவும். இளஞ்சிவப்பு நிறம் மங்கி மறைகிறது. இந்த வழக்கில், \( \mathrm{MnSO}_4 \) ஒரு வினையூக்கியாகச் செயல்படுகிறது மற்றும் \( \mathrm{MnO}_4^- \) மூலம் \( \mathrm{C_2O_4}^{2-} \) ஆக்சிஜனேற்றத்தின் வீதத்தை அதிகரிக்கிறது.

    மருந்துகளில் வேதி இயக்கவியல்

    வேதி இயக்கவியல் மருந்துத் துறையில் பல பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. உடலுக்குள் மருந்துகளின் ஆயுட்காலம் மற்றும் உயிர் கிடைக்கும் தன்மை ஆகியவற்றைப் படிக்க இது பயன்படுகிறது, மேலும் இந்த ஆய்வுப் பிரிவு மருந்தியக்கவியல் எனப்படும். மருத்துவர்கள் பொதுவாக மருந்துகளை பகலின் வெவ்வேறு நேரங்களில் எடுத்துக்கொள்ள பரிந்துரைக்கின்றனர். அதாவது, சில மருந்துகள் ஒரு நாளைக்கு இரண்டு முறை எடுத்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும், மற்றவை ஒரு நாளைக்கு மூன்று முறை அல்லது ஒரு நாளைக்கு ஒரு முறை மட்டுமே எடுத்துக்கொள்ளப்பட வேண்டும். பரிந்துரையை (அளவு மற்றும் அதிர்வெண்) தீர்மானிக்க மருந்தியக்கவியல் ஆய்வுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, பாராசிட்டமால் ஒரு நன்கு அறியப்பட்ட காய்ச்சல் தணிப்பு மற்றும் வலி நிவாரணி ஆகும், இது காய்ச்சல் மற்றும் உடல் வலி ஏற்படும் சந்தர்ப்பங்களில் பரிந்துரைக்கப்படுகிறது. மருந்தியக்கவியல் ஆய்வுகள், பாராசிட்டமால் உடலுக்குள் 2.5 மணி நேரம் அரைவாழ்வுக் காலத்தைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் காட்டியது, அதாவது 2.5 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு மருந்தின் பிளாஸ்மா செறிவு பாதியாகிறது. 10 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு (4 அரைவாழ்வுகள்) மருந்தில் 6.25% மட்டுமே எஞ்சியிருக்கும். இத்தகைய ஆய்வுகளின் அடிப்படையில் அளவு மற்றும் அதிர்வெண் முடிவு செய்யப்படும். பாராசிட்டமாலின் விஷயத்தில், நிலைமைகளைப் பொறுத்து, இது பொதுவாக 6 மணி நேரத்திற்கு ஒருமுறை எடுத்துக்கொள்ள பரிந்துரைக்கப்படுகிறது.

    சுருக்கம்

    • வேதி இயக்கவியல் என்பது வெப்பநிலை, அழுத்தம், செறிவு போன்ற கொடுக்கப்பட்ட நிபந்தனைகளின் கீழ் நடைபெறும் வேதி வினைகளின் வீதம் மற்றும் வினைவழிமுறை பற்றிய ஆய்வு ஆகும்.

    • ஒரு வேதி வினையில் ஈடுபடும் இனங்களின் செறிவில் ஒரு அலகு நேரத்திற்கு ஏற்படும் மாற்றம் ஒரு வினையின் வீதத்தைக் கொடுக்கிறது.

    • வினையின் போது, ஒரு குறிப்பிட்ட கணத்தில் உள்ள வினையின் வீதம் கணநேர வீதம் எனப்படும். நாம் தேர்ந்தெடுக்கும் நேர இடைவெளி குறுகியதாக இருந்தால், கணநேர வீதத்தை நாம் நெருங்குகிறோம்.

    • வீதம் என்பது எந்த ஒரு கணத்திலும் வினைபடுபொருட்கள் விளைபொருட்களாக மாற்றப்படும் வேகத்தைக் குறிக்கிறது.

    • வீத மாறிலி என்பது ஒரு விகிதச் சமான மாறிலி ஆகும், மேலும் ஒவ்வொரு வினைபடுபொருளின் செறிவும் ஒன்றாக இருக்கும்போது, இது வினை வீதத்திற்குச் சமமாகும்.

    • ஒரு வினையின் மூலக்கூற்றுத் தன்மை என்பது ஒரு அடிப்படைப் படியில் ஈடுபடும் மொத்த வினைபடு இனங்களின் எண்ணிக்கையாகும்.

    • ஒரு வினையின் அரைவாழ்வுக் காலம் என்பது வினைபடுபொருளின் செறிவு அதன் ஆரம்ப மதிப்பில் பாதியை அடைய தேவையான நேரம் என வரையறுக்கப்படுகிறது. ஒரு முதல் வரிசை வினைக்கு, அரைவாழ்வுக் காலம் ஒரு மாறிலியாகும்.

    • ஒரு வினையின் வீதம் பின்வரும் காரணிகளால் பாதிக்கப்படுகிறது:

      1. வினைபடுபொருளின் தன்மை மற்றும் நிலை
      2. வினைபடுபொருளின் செறிவு
      3. வினைபடுபொருளின் புறப்பரப்பு
      4. வினையின் வெப்பநிலை
      5. ஒரு வினையூக்கியின் இருப்பு

    சரியான பதிலைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்

    1. ஒரு முதல் வரிசை வினை \( \mathrm{A} \longrightarrow \mathrm{B} \) க்கு வீத மாறிலி \( x\ \mathrm{min}^{-1} \) ஆகும். A இன் ஆரம்ப செறிவு \( 0.01\mathrm{M} \) எனில், ஒரு மணி நேரத்திற்குப் பிறகு A இன் செறிவு பின்வரும் கோவையால் கொடுக்கப்படுகிறது.

      a) \( 0.01e^{-x} \) b) \( 1 \times 10^{-2}(1 - e^{-60x}) \) c) \( (1 \times 10^{-2})e^{-60x} \) d) இவை எதுவுமில்லை

    2. ஒரு பூஜ்ய வரிசை வினை \( \mathrm{X} \longrightarrow \mathrm{விளைபொருள்} \) ஆரம்ப செறிவு \( 0.02\mathrm{M} \) உடன் \( 10\mathrm{min} \) அரைவாழ்வுக் காலத்தைக் கொண்டுள்ளது. \( 0.04\mathrm{M} \) செறிவுடன் தொடங்கினால், அரைவாழ்வுக் காலம்

      a) \( 10\mathrm{s} \) b) \( 5\mathrm{min} \) c) \( 20\mathrm{min} \) d) கொடுக்கப்பட்ட தகவலைப் பயன்படுத்தி கணிக்க முடியாது

    3. ஒரு வினைக்கு வெப்பநிலை (T) உடன் வீத மாறிலியின் மாறுபாட்டைக் காட்டும் பின்வரும் வரைபடங்களில், முழு வெப்பநிலை வரம்பிலும் அர்ஹீனியஸ் நடத்தையை வெளிப்படுத்தும் வரைபடம்

    4. ஒரு முதல் வரிசை வினை \( \mathrm{A} \longrightarrow \mathrm{விளைபொருள்} \) ஆரம்ப செறிவு \( x\ \mathrm{mol}\ \mathrm{L}^{-1} \) உடன் 2.5 மணி நேரம் அரைவாழ்வுக் காலத்தைக் கொண்டுள்ளது. அதே வினைக்கு ஆரம்ப செறிவு \( \left(\frac{x}{2}\right) \mathrm{mol}\ \mathrm{L}^{-1} \) உடன் அரைவாழ்வுக் காலம்

      a) \( 2.5\ \text{மணி நேரம்} \) b) \( \frac{2.5}{2}\ \text{மணி நேரம்} \) c) \( 2.5\ \text{மணி நேரம்} \) d) வீத மாறிலியை அறியாமல், கொடுக்கப்பட்ட தரவுகளிலிருந்து \( t_{1/2} \) ஐ தீர்மானிக்க முடியாது

    5. \( 2\mathrm{NH}_3 \longrightarrow \mathrm{N}_2 + 3\mathrm{H}_2 \) வினைக்கு, \( -\frac{d[\mathrm{NH}_3]}{dt} = k_1[\mathrm{NH}_3] \), \( \frac{d[\mathrm{N}_2]}{dt} = k_2[\mathrm{NH}_3] \), \( \frac{d[\mathrm{H}_2]}{dt} = k_3[\mathrm{NH}_3] \) எனில், \( k_1, k_2 \) மற்றும் \( k_3 \) க்கு இடையிலான உறவு

      a) \( k_1 = k_2 = k_3 \) b) \( k_1 = 3k_2 = 2k_3 \) c) \( 1.5k_1 = 3k_2 = k_3 \) d) \( 2k_1 = k_2 = 3k_3 \)

    6. டங்ஸ்டனில் குறைந்த அழுத்தத்தில் பாஸ்பீனின் (PH\(_3\)) சிதைவு ஒரு முதல் வரிசை வினையாகும். ஏனெனில் (NEET)

      a) வீதம் புறப்பரப்பு மூடுதலுக்கு விகிதசமமாக உள்ளது b) வீதம் புறப்பரப்பு மூடுதலுக்கு எதிர்விகிதசமமாக உள்ளது c) வீதம் புறப்பரப்பு மூடுதலிலிருந்து சுயாதீனமாக உள்ளது d) சிதைவு வீதம் மெதுவாக உள்ளது

    7. ஒரு வினைக்கு வீதம் = \( k[\text{அசிட்டோன்}]^{3/2} \) எனில், முறையே வீத மாறிலி மற்றும் வினை வீதத்தின் அலகு

      a) \( (\mathrm{mol}^{-1/2} \mathrm{L}^{1/2} \mathrm{s}^{-1}), (\mathrm{mol} \mathrm{L}^{-1} \mathrm{s}^{-1}) \) b) \( (\mathrm{mol}^{1/2} \mathrm{L}^{-1/2} \mathrm{s}^{-1}), (\mathrm{mol} \mathrm{L}^{-1} \mathrm{s}^{-1}) \) c) \( (\mathrm{mol}^{-1/2} \mathrm{L}^{1/2} \mathrm{s}^{-1}), (\mathrm{mol} \mathrm{L}^{-1} \mathrm{s}^{-1}) \) d) \( (\mathrm{mol} \mathrm{L}^{-1} \mathrm{s}^{-1}), (\mathrm{mol}^{1/2} \mathrm{L}^{-1/2} \mathrm{s}^{-1}) \)

    8. ஒரு வேதி வினையின் போது ஒரு வினையூக்கியைச் சேர்ப்பது பின்வரும் அளவுகளில் எதை மாற்றுகிறது? (NEET)

      a) எந்தால்பி b) செயல்படுத்தும் ஆற்றல் c) என்ட்ரோபி d) உள்ளாற்றல்

    9. பின்வரும் கூற்றுகளைக் கருத்தில் கொள்க: (i) வினைபடுபொருளின் செறிவு அதிகரிப்பது பூஜ்ய வரிசை வினையின் வீதத்தை அதிகரிக்கிறது. (ii) \( E_a = 0 \) எனில் வீத மாறிலி k ஆனது மோதல் அதிர்வெண் A க்கு சமம் (iii) \( E_a = \infty \) எனில் வீத மாறிலி k ஆனது மோதல் அதிர்வெண் A க்கு சமம் (iv) ln k Vs \( T \) இன் வரைபடம் ஒரு நேர்கோடாகும். (v) ln k Vs \( \left(\frac{1}{T}\right) \) இன் வரைபடம் நேர்மறை சாய்வுடன் கூடிய நேர்கோடாகும்.

      சரியான கூற்றுகள்

      a) (ii) மட்டும் b) (ii) மற்றும் (iv) c) (ii) மற்றும் (v) d) (i), (ii) மற்றும் (v)

    10. ஒரு மீளக்கூடிய வினையில், எந்தால்பி மாற்றம் மற்றும் முன்னோக்குத் திசையில் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் முறையே \( -x\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}} \) மற்றும் \( y\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}} \) ஆகும். எனவே, பின்னோக்குத் திசையில் செயல்படுத்தும் ஆற்றல்

      a) \( (y - x)\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}} \) b) \( (x + y)\ \mathrm{J\ mol^{-1}} \) c) \( (x - y)\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}} \) d) \( (x + y) \times 10^3\ \mathrm{J\ mol^{-1}} \)

    11. \( 200\mathrm{K} \) இலிருந்து \( 400\mathrm{K} \) க்கு உயர்த்தப்படும் போது ஒரு வினையின் வீதம் இரட்டிப்பாகிறது எனில், அதன் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் என்ன? (\( R = 8.314\ \mathrm{J\ K^{-1}\ mol^{-1}} \))

      a) \( 234.65\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}} \) b) \( 434.65\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}} \) c) \( 2.305\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}} \) d) \( 334.65\ \mathrm{J\ mol^{-1}} \)

    12. சைக்ளோப்ரோபேன் பின்வரும் வினைக்கு உட்படுகிறது: \( \Delta \longrightarrow \Delta \longrightarrow \Delta \); இந்த வினை முதல் வரிசை இயக்கவியலைப் பின்பற்றுகிறது. ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் வீத மாறிலி \( 2.303 \times 10^{-2}\ \mathrm{hour}^{-1} \) ஆகும். சைக்ளோப்ரோபேனின் ஆரம்ப செறிவு 0.25 M ஆகும். 1806 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு சைக்ளோப்ரோபேனின் செறிவு என்ன? \( (\log 2 = 0.3010) \)

      a) \( 0.125\mathrm{M} \) b) \( 0.215\mathrm{M} \) c) \( 0.25 \times 2.303\mathrm{M} \) d) \( 0.05\mathrm{M} \)

    13. ஒரு முதல் வரிசை வினைக்கு, வீத மாறிலி \( 6.909\ \mathrm{min}^{-1} \) ஆகும். \( 75\% \) மாற்றத்திற்கு எடுத்துக்கொள்ளும் நேரம் நிமிடங்களில்

    14. ஒரு முதல் வரிசை வினை \( x \longrightarrow y \); k என்பது வீத மாறிலி மற்றும் வினைபடுபொருள் x இன் ஆரம்ப செறிவு \( 0.1\mathrm{M} \) எனில், அரைவாழ்வுக் காலம்

    15. கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ள தரவுகளின் அடிப்படையில் பின்வரும் வினையின் வீத விதியைக் கணிக்கவும்

      \[ 2\mathrm{A} + \mathrm{B} \longrightarrow \mathrm{C} + 3\mathrm{D} \]
      வினை எண்[A] (M)[B] (M)ஆரம்ப வீதம் (M s\(^{-1}\))
      10.10.1x
      20.20.12x
      30.10.24x
      40.20.28x

      a) வீதம் = \( k[\mathrm{A}]^1[\mathrm{B}] \) b) வீதம் = \( k[\mathrm{A}][\mathrm{B}]^2 \) c) வீதம் = \( k[\mathrm{A}][\mathrm{B}] \) d) வீதம் = \( k[\mathrm{A}]^2[\mathrm{B}]^2 \)

    16. வலியுறுத்தல்: இது ஒரு முதல் வரிசை வினையாக இருந்தால், வினைபடுபொருளின் செறிவு இரட்டிப்பாக்கப்படும்போது வினையின் வீதம் இரட்டிப்பாகிறது. காரணம்: வீத மாறிலியும் இரட்டிப்பாகிறது

      a) வலியுறுத்தல் மற்றும் காரணம் இரண்டும் உண்மை மற்றும் காரணம் வலியுறுத்தலின் சரியான விளக்கமாகும். b) வலியுறுத்தல் மற்றும் காரணம் இரண்டும் உண்மை ஆனால் காரணம் வலியுறுத்தலின் சரியான விளக்கமல்ல. c) வலியுறுத்தல் உண்மை ஆனால் காரணம் தவறானது. d) வலியுறுத்தல் மற்றும் காரணம் இரண்டும் தவறானவை.

    17. ஒரு வினையின் வீத மாறிலி \( 5.8 \times 10^{-2}\ \mathrm{s}^{-1} \) ஆகும். வினையின் வரிசை

      a) முதல் வரிசை b) பூஜ்ய வரிசை c) இரண்டாம் வரிசை d) மூன்றாம் வரிசை

    18. \( \mathrm{N}_2\mathrm{O}_5(g) \longrightarrow 2\mathrm{NO}_2(g) + \frac{1}{2}\mathrm{O}_2(g) \) வினைக்கு, \( \mathrm{N}_2\mathrm{O}_5 \) இன் குறைவு வீதத்தின் மதிப்பு \( 6.5 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol\ L^{-1}\ s^{-1}} \) எனக் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. \( \mathrm{NO}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{O}_2 \) இன் உருவாக்க வீதம்

    19. \( \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 \) இன் சிதைவின் போது டைஆக்சிஜனை உருவாக்க, ஒரு குறிப்பிட்ட நேரத்தில் ஒரு நிமிடத்திற்கு 48 g \( \mathrm{O}_2 \) உருவாகிறது. இந்த கணத்தில் நீரின் உருவாக்க வீதம்

      a) 0.75 mol min\(^{-1}\) b) 1.5 mol min\(^{-1}\) c) 2.25 mol min\(^{-1}\) d) 3.0 mol min\(^{-1}\)

    20. வினைபடுபொருளின் ஆரம்ப செறிவு இரட்டிப்பாக்கப்பட்டால், அரை வினைக்கான நேரமும் இரட்டிப்பாகிறது. எனில், வினையின் வரிசை

      a) பூஜ்யம் b) ஒன்று c) பின்னம் d) எதுவுமில்லை

    21. ஒரு சமபடித்தான வினை \( \mathrm{A} \longrightarrow \mathrm{B} + \mathrm{C} + \mathrm{D} \) இல், ஆரம்ப அழுத்தம் \( \mathrm{P}_0 \) மற்றும் t நேரத்திற்குப் பிறகு அது \( \mathrm{P} \) ஆக இருந்தது. \( \mathrm{P}_0 \), \( \mathrm{P} \) மற்றும் t இன் அடிப்படையில் வீத மாறிலிக்கான கோவை

      a) \( k = \left(\frac{2.303}{t}\right) \log \left(\frac{2\mathrm{P}_0}{3\mathrm{P}_0 - \mathrm{P}}\right) \) b) \( k = \left(\frac{2.303}{t}\right) \log \left(\frac{2\mathrm{P}_0}{\mathrm{P}_0 - \mathrm{P}}\right) \) c) \( k = \left(\frac{2.303}{t}\right) \log \left(\frac{3\mathrm{P}_0 - \mathrm{P}}{2\mathrm{P}_0}\right) \) d) \( k = \left(\frac{2.303}{t}\right) \log \left(\frac{2\mathrm{P}_0}{3\mathrm{P}_0 - 2\mathrm{P}}\right) \)

    22. ஒரு முதல் வரிசை வினையின் \( 75\% \) 60 நிமிடங்களில் நிறைவடைந்தால், அதே நிலைமைகளின் கீழ் அதே வினையின் \( 50\% \) எத்தனை நிமிடங்களில் நிறைவடையும்?

      a) 20 நிமிடங்கள் b) 30 நிமிடங்கள் c) 35 நிமிடங்கள் d) 75 நிமிடங்கள்

    23. ஒரு கதிரியக்கத் தனிமத்தின் அரைவாழ்வுக் காலம் 140 நாட்கள். 560 நாட்களுக்குப் பிறகு, 1 g தனிமம் எவ்வளவாக குறைக்கப்படும்?

      a) \( \left(\frac{1}{2}\right)\mathrm{g} \) b) \( \left(\frac{1}{4}\right)\mathrm{g} \) c) \( \left(\frac{1}{8}\right)\mathrm{g} \) d) \( \left(\frac{1}{16}\right)\mathrm{g} \)

    24. முதல் மற்றும் இரண்டாம் வரிசை வினைகளுக்கு இடையிலான சரியான வேறுபாடு (NEET)

      a) ஒரு முதல் வரிசை வினை வினையூக்கம் செய்யப்படலாம்; ஒரு இரண்டாம் வரிசை வினை வினையூக்கம் செய்யப்பட முடியாது. b) ஒரு முதல் வரிசை வினையின் அரைவாழ்வுக் காலம் \( [\mathrm{A}_0] \) ஐப் பொறுத்ததல்ல; ஒரு இரண்டாம் வரிசை வினையின் அரைவாழ்வுக் காலம் \( [\mathrm{A}_0] \) ஐப் பொறுத்தது. c) ஒரு முதல் வரிசை வினையின் வீதம் வினைபடுபொருட்களின் செறிவுகளைப் பொறுத்ததல்ல; ஒரு இரண்டாம் வரிசை வினையின் வீதம் வினைபடுபொருட்களின் செறிவுகளைப் பொறுத்தது. d) ஒரு முதல் வரிசை வினையின் வீதம் வினைபடுபொருட்களின் செறிவுகளைப் பொறுத்தது; ஒரு இரண்டாம் வரிசை வினையின் வீதம் வினைபடுபொருட்களின் செறிவுகளைப் பொறுத்ததல்ல.

    25. 2 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு, ஒரு கதிரியக்கப் பொருள் அசல் அளவின் \( \left(\frac{1}{16}\right)^{\text{th}} \) ஆகிறது. எனில், அரைவாழ்வுக் காலம் (நிமிடங்களில்)

    பின்வரும் கேள்விகளுக்குப் பதிலளிக்கவும்

    1. சராசரி வீதம் மற்றும் கணநேர வீதத்தை வரையறுக்கவும்.

    2. வீத விதி மற்றும் வீத மாறிலியை வரையறுக்கவும்.

    3. ஒரு பூஜ்ய வரிசை வினை \( \mathrm{A} \longrightarrow \mathrm{விளைபொருள்} \) க்கான தொகையீட்டு வீத விதியைப் பெறுக.

    4. ஒரு வினையின் அரைவாழ்வுக் காலத்தை வரையறுக்கவும். ஒரு முதல் வரிசை வினைக்கு அரைவாழ்வுக் காலம் ஆரம்ப செறிவிலிருந்து சுயாதீனமானது என்பதைக் காட்டுக.

    5. ஒரு அடிப்படை வினை என்றால் என்ன? ஒரு வினையின் வரிசைக்கும் மூலக்கூற்றுத் தன்மைக்கும் இடையிலான வேறுபாடுகளைக் கொடுக்கவும்.

    6. ஒரு எடுத்துக்காட்டுடன் வீதத்தை நிர்ணயிக்கும் படியை விளக்குக.

    7. முதல் வரிசை வினையின் வரைகலைப் பிரதிநிதித்துவத்தை விவரிக்கவும்.

    8. பின்வரும் வினைகளுக்கான வீத விதியை எழுதுக. (a) x இல் \( 3/2 \) வரிசை மற்றும் y இல் பூஜ்ய வரிசை கொண்ட ஒரு வினை. (b) NO இல் இரண்டாம் வரிசை மற்றும் \( \mathrm{Br}_2 \) இல் முதல் வரிசை கொண்ட ஒரு வினை.

    9. ஒரு எடுத்துக்காட்டுடன் வினை வீதத்தின் மீதான வினையூக்கியின் விளைவை விளக்குக.

    10. A, B மற்றும் C க்கான ஒரு வினையின் வீத விதி வீதம் \( = k[\mathrm{A}]^2[\mathrm{B}][\mathrm{L}]^{3/2} \) எனக் கண்டறியப்பட்டுள்ளது. எப்போது வினை வீதம் எவ்வாறு மாறும் (i) [L] இன் செறிவு நான்கு மடங்காக்கப்படும் போது (ii) [A] மற்றும் [B] இரண்டின் செறிவும் இரட்டிப்பாக்கப்படும் போது (iii) [A] இன் செறிவு பாதியாக்கப்படும் போது (iv) [A] இன் செறிவு \( \left(\frac{1}{\sqrt{3}}\right) \) ஆக குறைக்கப்பட்டு, [L] இன் செறிவு நான்கு மடங்காக்கப்படும் போது

    11. ஒரு இரண்டாம் வரிசை வினையில் ஒரு டைமரின் உருவாக்க வீதம் \( 7.5 \times 10^{-3} \) mol \( \mathrm{L}^{-1} \mathrm{s}^{-1} \) ஆகும், \( 0.05\ \mathrm{mol}\ \mathrm{L}^{-1} \) மோனோமர் செறிவில். வீத மாறிலியைக் கணக்கிடுக.

    12. ஒரு வினை \( x + y + z \longrightarrow \) விளைபொருட்களுக்கான வீத விதி வீதம் \( = k[x]^{3/2}[y]^{1/2} \) எனக் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. வினையின் ஒட்டுமொத்த வரிசை என்ன மற்றும் z ஐப் பொறுத்து வினையின் வரிசை என்ன?

    13. இருமூலக்கூற்று வினைகளின் மோதல் கோட்பாட்டைச் சுருக்கமாக விளக்குக.

    14. அர்ஹீனியஸ் சமன்பாட்டை எழுதி, அதில் உள்ள உறுப்புகளை விளக்குக.

    15. \( \mathrm{Cl}_2\mathrm{O}_7 \) இன் \( 500\mathrm{K} \) இல் வாயுக் கட்டத்தில் \( \mathrm{Cl}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{O}_2 \) ஆக சிதைவது ஒரு முதல் வரிசை வினையாகும். \( 500\mathrm{K} \) இல் 1 நிமிடத்திற்குப் பிறகு, \( \mathrm{Cl}_2\mathrm{O}_7 \) இன் அழுத்தம் 0.08 இலிருந்து 0.04 atm ஆக குறைகிறது. வீத மாறிலியை \( \mathrm{s}^{-1} \) இல் கணக்கிடுக.

    16. பூஜ்ய வரிசை வினைக்கு இரண்டு எடுத்துக்காட்டுகளைக் கொடுக்கவும்.

    17. ஒரு எடுத்துக்காட்டுடன் போலி முதல் வரிசை வினையை விளக்குக.

    18. பின்வரும் வினைகளுக்கான வரிசையை அடையாளம் காண்க (i) இரும்பின் துருப்பிடித்தல் (ii) \( \mathrm{U}^{238} \) இன் கதிரியக்கச் சிதைவு (iii) \( 2\mathrm{A} + 3\mathrm{B} \longrightarrow \) விளைபொருட்கள்; வீதம் \( = k[\mathrm{A}]^{1/2}[\mathrm{B}]^2 \)

    19. ஒரு வாயுக் கட்ட வினைக்கு செயல்படுத்தும் ஆற்றல் \( 200\ \mathrm{kJ\ mol^{-1}} \) ஆகும். வினையின் அதிர்வெண் காரணி \( 1.6 \times 10^{13}\ \mathrm{s^{-1}} \) எனில், \( 600\mathrm{K} \) இல் வீத மாறிலியைக் கணக்கிடுக. \( (e^{-40.09} = 3.8 \times 10^{-18}) \)

    20. \( 2x + y \longrightarrow \mathrm{L} \) வினைக்கு பின்வரும் தரவுகளிலிருந்து வீத விதியைக் கண்டுபிடி.

      [x] (M)[y] (M)வீதம் (M s\(^{-1}\))
      0.20.020.15
      0.40.020.30
      0.40.081.20

    21. வினைபடுபொருட்களின் செறிவுகள் வினையின் வீதத்தை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன?

    22. வினைபடுபொருளின் தன்மை வினை வீதத்தை எவ்வாறு பாதிக்கிறது.

    23. ஒரு முதல் வரிசை வினைக்கான வீத மாறிலி \( 1.54 \times 10^{-3}\ \mathrm{s}^{-1} \) ஆகும். அதன் அரைவாழ்வுக் காலத்தைக் கணக்கிடுக.

    24. முதல் வரிசை இயக்கவியலைப் பின்பற்றும் சமபடித்தான வாயுக் கட்ட வினை \( \mathrm{SO}_2\mathrm{Cl}_2 \rightarrow \mathrm{SO}_2 + \mathrm{Cl}_2 \) இன் அரைவாழ்வுக் காலம் 8.0 நிமிடங்கள். \( \mathrm{SO}_2\mathrm{Cl}_2 \) இன் செறிவு ஆரம்ப மதிப்பில் \( 1\% \) ஆக குறைக்க எவ்வளவு நேரம் ஆகும்?

    25. ஒரு பொருள் A இன் முதல் வரிசைச் சிதைவில் அரை மாற்றத்திற்கான நேரம் 60 விநாடிகள் ஆகும். வீத மாறிலியைக் கணக்கிடுக. 180 விநாடிகளுக்குப் பிறகு A இல் எவ்வளவு இருக்கும்?

    26. ஒரு பூஜ்ய வரிசை வினை 20 நிமிடங்களில் \( 20\% \) நிறைவடைகிறது. வீத மாறிலியின் மதிப்பைக் கணக்கிடுக. எத்தனை நேரத்தில் வினை \( 80\% \) நிறைவடையும்?

    27. ஒரு வினையின் செயல்படுத்தும் ஆற்றல் \( 22.5\ \mathrm{kCal\ mol^{-1}} \) மற்றும் \( 40^{\circ}\mathrm{C} \) இல் வீத மாறிலியின் மதிப்பு \( 1.8 \times 10^{-5}\ \mathrm{s}^{-1} \) ஆகும். அதிர்வெண் காரணி A ஐக் கணக்கிடுக.

    28. பென்சீன் டயஸோனியம் குளோரைடு நீர்க் கரைசலில் \( \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{N}_2\mathrm{Cl} \longrightarrow \mathrm{C}_6\mathrm{H}_5\mathrm{Cl} + \mathrm{N}_2 \) சமன்பாட்டின் படி சிதைகிறது. \( 10\ \mathrm{g\ L^{-1}} \) ஆரம்ப செறிவுடன் தொடங்கி, \( 50^{\circ}\mathrm{C} \) இல் வெவ்வேறு நேர இடைவெளிகளில் பெறப்பட்ட \( \mathrm{N}_2 \) வாயுவின் கன அளவு பின்வருமாறு கண்டறியப்பட்டது:

      t (நிமிடம்):612182430∞
      N\(_2\) இன் கன அளவு (ml):19.332.641.346.550.458.3

      மேற்கண்ட வினையானது முதல் வரிசை இயக்கவியலைப் பின்பற்றுகிறது என்பதைக் காட்டுக. வீத மாறிலியின் மதிப்பு என்ன?

    29. பின்வரும் தரவுகளிலிருந்து, ஹைட்ரஜன் பெராக்சைட்டின் சிதைவு முதல் வரிசை வினை என்பதைக் காட்டுக:

      t (நிமிடம்)01020
      V (ml)46.129.819.3

      இங்கு t என்பது நேரம் நிமிடங்களில் மற்றும் V என்பது அதே கன அளவு வினைக் கலவையை தரம்பார்க்க தேவையான நிலையான \( \mathrm{KMnO}_4 \) கரைசலின் கன அளவு ஆகும்.

    30. ஒரு முதல் வரிசை வினை 50 நிமிடங்களில் \( 40\% \) நிறைவடைகிறது. வீத மாறிலியின் மதிப்பைக் கணக்கிடுக. எத்தனை நேரத்தில் வினை \( 80\% \) நிறைவடையும்?