अभिक्रियांच्या प्रगतीचे विश्लेषण करण्यासाठी आणि संतुलनाच्या दिशेचा अंदाज लावण्यासाठी अभिक्रियांच्या आणि उत्पादनांच्या सांद्रतेसाठी गुणांक (Q) गणना करा.
R1 ⟶ P1
अभिक्रिया गुणांक:
सूत्र:
Q = (∏[Products]^coefficients) / (∏[Reactants]^coefficients)
स्थानापन्न:
Q = ([1]) / ([1])
अंतिम परिणाम:
Q = 0
रासायनिक अभिक्रिया गुणांक गणक रसायनज्ञ, विद्यार्थ्यांसाठी आणि रासायनिक अभिक्रियांसह काम करणाऱ्या संशोधकांसाठी एक आवश्यक साधन आहे. अभिक्रिया गुणांक (Q) रासायनिक अभिक्रियांच्या वर्तमान स्थितीबद्दल महत्त्वाची माहिती प्रदान करते, कारण तो अभिकर्तकांच्या एकाग्रता आणि उत्पादनांच्या एकाग्रतेची तुलना करतो. संतुलन गुणांक (K) च्या विपरीत, जो फक्त तेव्हा लागू होतो जेव्हा एक अभिक्रिया संतुलनावर पोहचली आहे, अभिक्रिया गुणांक कोणत्याही वेळी गणना केली जाऊ शकते. हा गणक तुम्हाला अभिकर्तक आणि उत्पादनांच्या एकाग्रता तसेच त्यांच्या स्टॉइकिओमेट्रिक गुणांकांची माहिती देऊन अभिक्रिया गुणांक सहजपणे ठरविण्यात मदत करतो, ज्यामुळे तुम्हाला समजून घेता येते की अभिक्रिया उत्पादनांकडे किंवा अभिकर्तकांकडे जाईल.
अभिक्रिया गुणांक (Q) एक मात्रात्मक माप आहे जे रासायनिक अभिक्रियेमध्ये कोणत्याही बिंदूवर उत्पादनांच्या एकाग्रतेची आणि अभिकर्तकांच्या एकाग्रतेची तुलना करते, प्रत्येक स्टॉइकिओमेट्रिक गुणांकाच्या शक्तीवर. सामान्य अभिक्रियेसाठी:
अभिक्रिया गुणांक खालीलप्रमाणे गणना केली जाते:
जिथे:
अभिक्रिया गुणांक संतुलनाकडे जाणाऱ्या अभिक्रियेसाठी महत्त्वाची माहिती प्रदान करतो:
सामान्य रासायनिक अभिक्रियेसाठी:
जिथे:
अभिक्रिया गुणांक खालील सूत्राने गणना केली जाते:
अभिक्रिया विचार करा:
जर आपल्याकडे खालील एकाग्रता असतील:
अभिक्रिया गुणांक असेल:
जेव्हा कोणत्याही अभिकर्तकाची एकाग्रता शून्य असते, तेव्हा हरवलेले भाग शून्य होतात, ज्यामुळे Q गणिती दृष्ट्या अनिर्धारित होते. व्यावहारिक दृष्ट्या:
जेव्हा Q अत्यंत मोठे किंवा लहान असते, तेव्हा स्पष्टतेसाठी वैज्ञानिक नोटेशन वापरले जाते. आमचा गणक परिणामाच्या प्रमाणानुसार योग्यरित्या स्वरूपित करतो.
आमचा रासायनिक अभिक्रिया गुणांक गणक सहज आणि सोप्या वापरासाठी डिझाइन केलेला आहे. तुमच्या रासायनिक अभिक्रियेसाठी अभिक्रिया गुणांक गणना करण्यासाठी खालील पायऱ्या अनुसरा:
तुमची अभिक्रिया सेट करा:
गुणांक भरा:
एकाग्रता भरा:
परिणाम पहा:
अभिक्रिया गुणांक रसायनशास्त्र आणि संबंधित क्षेत्रांमध्ये अनेक अनुप्रयोग आहेत:
अभिक्रिया गुणांकाचा एक सामान्य अनुप्रयोग म्हणजे अभिक्रियाच्या दिशेचा अंदाज घेणे. Q ला संतुलन गुणांक K शी तुलना करून:
हे औद्योगिक रसायनशास्त्रात अभिक्रिया परिस्थिती ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी वापरले जाते जेणेकरून उत्पादन वाढवता येईल.
अभिक्रिया गुणांक अभिक्रियाच्या प्रगतीचे मात्रात्मक माप प्रदान करतो:
संशोधक आणि प्रक्रिया अभियंते या माहितीचा वापर अभिक्रिया गतीशास्त्राचे निरीक्षण करण्यासाठी आणि अभिक्रिया पूर्ण झाली आहे की नाही हे ठरवण्यासाठी करतात.
अभिक्रिया गुणांक रासायनिक संतुलन समजून घेण्यासाठी मूलभूत आहे:
आम्ल-आधार रसायनशास्त्रात, अभिक्रिया गुणांक बफर सोल्यूशन्ससाठी pH मूल्ये गणना करण्यासाठी आणि टायट्रेशन दरम्यान pH कसे बदलते हे समजून घेण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो.
अभिक्रिया गुणांक नर्नस्ट समीकरणात दिसतो, जो इलेक्ट्रोकेमिकल सेलच्या सेल संभाव्यतेला मानक सेल संभाव्यतेशी आणि इलेक्ट्रोअॅक्टिव प्रजातींच्या क्रियाकलापांशी संबंधित करतो.
ही संबंध बॅटरी, इंधन सेल, आणि गंज प्रक्रियांचे समजून घेण्यात महत्त्वाची आहे.
अभिक्रिया गुणांक एक शक्तिशाली साधन असले तरी, रासायनिक अभिक्रिया विश्लेषणासाठी वैकल्पिक दृष्टिकोन आहेत:
संतुलन गुणांक Q च्या समान आहे, पण विशेषतः जेव्हा एक अभिक्रिया संतुलनावर पोहचली आहे तेव्हा लागू होते. हे उपयोगी आहे:
गिब्स मुक्त ऊर्जा बदल अभिक्रियेसाठी थर्मोडायनामिक माहिती प्रदान करतो:
Q आणि ΔG यांच्यातील संबंध आहे:
जेव्हा Q थर्मोडायनामिक स्थितीचे वर्णन करते, तेव्हा गतीशील दर कायदे अभिक्रियांचा वेग कसा आहे हे वर्णन करतात:
अभिक्रिया गुणांकाची संकल्पना रासायनिक थर्मोडायनामिक्स आणि संतुलन सिद्धांताच्या विकासात उगम पावली आहे, जी 19 व्या शतकाच्या उत्तरार्धात आणि 20 व्या शतकाच्या सुरुवातीला आहे.
रासायनिक संतुलन समजून घेण्यासाठी आधारभूत काम नॉर्वेजियन रसायनज्ञ कॅटो मॅक्सिमिलियन गुडबर्ग आणि पीटर वाग यांनी 1864 मध्ये केले. या कायद्याने रासायनिक अभिक्रियांचा वेग अभिकर्तकांच्या एकाग्रतेच्या उत्पादनाच्या गुणांकाच्या प्रमाणात असतो हे स्थापित केले.
आधुनिक थर्मोडायनामिक समजून घेण्याबद्दल अभिक्रिया गुणांकाचा विचार ज. विलार्ड गिब्स यांच्या 1870 च्या दशकात उगम पावला, ज्यांनी रासायनिक संभाव्यता आणि मुक्त ऊर्जा यांची संकल्पना विकसित केली. गिब्सने दर्शविले की रासायनिक अभिक्रिया त्या दिशेने जातात जी प्रणालीची मुक्त ऊर्जा कमी करते.
20 व्या शतकाच्या सुरुवातीस, अभिक्रिया गुणांक Q आणि संतुलन गुणांक K यांच्यातील संबंध दृढपणे स्थापित झाला. या संबंधाने अभिक्रियाच्या वर्तनाचा अंदाज घेण्यासाठी आणि संतुलन गतिशीलता समजून घेण्यासाठी एक शक्तिशाली चौकट प्रदान केली.
आज, अभिक्रिया गुणांक भौतिक रसायनशास्त्र, रासायनिक अभियांत्रिकी, आणि जैव-रसायनशास्त्रात एक आवश्यक संकल्पना आहे. हे डिजिटल साधनांमध्ये समाकलित केले गेले आहे जे रासायनिक अभिक्रियांचे परिणाम भाकीत करण्यासाठी आणि विविध क्षेत्रांमध्ये अनुप्रयोग शोधण्यासाठी वापरले जाते:
या रासायनिक अभिक्रिया गुणांक गणकासारख्या डिजिटल साधनांचा विकास या शक्तिशाली रासायनिक संकल्पनांना विद्यार्थ्यांना, संशोधकांना, आणि उद्योग व्यावसायिकांना सुलभपणे उपलब्ध करून देण्याच्या अंतिम विकासाचे प्रतिनिधित्व करतो.
अभिक्रिया गुणांक (Q) आणि संतुलन गुणांक (K) यांचा समान सूत्र आहे, परंतु ते भिन्न परिस्थितींमध्ये लागू होतात. Q कोणत्याही वेळी अभिक्रियेदरम्यान गणना केली जाऊ शकते, तर K विशेषतः तेव्हा लागू होते जेव्हा अभिक्रिया संतुलनावर पोहचली आहे. जेव्हा एक अभिक्रिया संतुलनावर असते, तेव्हा Q = K. Q ला K शी तुलना करून तुम्ही अंदाज घेऊ शकता की अभिक्रिया उत्पादनांकडे (Q < K) किंवा अभिकर्तकांकडे (Q > K) जाईल.
होय, अभिक्रिया गुणांक शून्य असू शकतो जर कोणत्याही उत्पादनाची एकाग्रता शून्य असेल. हे सामान्यतः अभिक्रियाच्या सुरुवातीला होते जेव्हा अद्याप कोणताही उत्पादन तयार झालेला नसतो. अभिक्रिया गुणांक अनिर्धारित होतो जर कोणत्याही अभिकर्तकाची एकाग्रता शून्य असेल, कारण यामुळे सूत्रात शून्य विभाजन होईल. व्यावहारिक दृष्ट्या, शून्य अभिकर्तक एकाग्रता म्हणजे अभिक्रिया उलट दिशेने जाऊ शकत नाही.
तुम्ही विशिष्ट बिंदूवर विश्लेषण करण्यासाठी एकाग्रता (मोल/एल किंवा M मध्ये) च्या मोलर एकाग्रता वापरावी. वायूंसाठी, तुम्ही एकाग्रतेच्या ऐवजी अंशीय दाब वापरू शकता. घन आणि शुद्ध द्रवांसाठी, त्यांच्या "एकाग्रता" स्थिर मानल्या जातात आणि संतुलन गुणांकात समाविष्ट केल्या जातात, त्यामुळे त्यांचा अभिक्रिया गुणांक व्यक्तीमध्ये समाविष्ट होत नाही.
तापमान स्वतः अभिक्रिया गुणांकाच्या गणनेवर थेट परिणाम करत नाही. तथापि, तापमान संतुलन गुणांक (K) वर परिणाम करते. कारण Q आणि K यांच्यातील तुलना अभिक्रियाच्या दिशेचा ठरवते, तापमान अप्रत्यक्षपणे Q मूल्यांचे अर्थ लावण्यात परिणाम करते. याव्यतिरिक्त, तापमान बदलामुळे अभिकर्तक आणि उत्पादनांच्या एकाग्रता बदलू शकतात, ज्यामुळे Q चा मूल्य बदलतो.
होय, अभिक्रिया गुणांक असमान अभिक्रियांसाठी वापरला जाऊ शकतो (ज्यात विविध टप्पे असतात). तथापि, शुद्ध घन आणि शुद्ध द्रवांच्या एकाग्रता स्थिर मानल्या जातात आणि संतुलन गुणांकात समाविष्ट केल्या जातात. त्यामुळे असमान अभिक्रियांसाठी अभिक्रिया गुणांक व्यक्तीमध्ये फक्त जल आणि वायवीय प्रजातींचा समावेश होतो.
ले चाटेलियर्स तत्त्वानुसार, जेव्हा संतुलनावर असलेल्या प्रणालीवर एक बदल लागू केला जातो, तेव्हा प्रणाली त्या बदलाला विरोध करण्यासाठी समायोजित होते. अभिक्रिया गुणांक या समायोजनांचे प्रमाण ठरविण्यात मदत करतो. जेव्हा एक ताण (जसे की एकाग्रता बदल) संतुलनावर असलेल्या प्रणालीवर लागू केला जातो, तेव्हा Q तात्पुरता K च्या भिन्न असतो, आणि अभिक्रिया त्या दिशेने जाते जी संतुलन पुनर्स्थापित करेल (Q = K पुन्हा बनवेल).
संतुलित रासायनिक समीकरणातील स्टॉइकिओमेट्रिक गुणांक प्रत्येक प्रजातीच्या संख्येचे प्रतिनिधित्व करतात. अभिक्रिया गुणांक सूत्रात एकाग्रता या शक्तीवर उचलणे या प्रजातींच्या स्टॉइकिओमेट्रिक संबंधांचा विचार करते. हा गणितीय उपचार रासायनिक थर्मोडायनामिक्सच्या मूलभूत तत्त्वांशी आणि द्रव्याच्या क्रियाकलापाच्या कायद्याशी सुसंगत आहे.
आवश्यक अचूकता तुमच्या अनुप्रयोगावर अवलंबून आहे. शैक्षणिक उद्देशांसाठी किंवा साधारण अंदाजांसाठी दोन किंवा तीन महत्त्वाच्या आकड्यांचा उपयोग केला जाऊ शकतो. संशोधन किंवा औद्योगिक अनुप्रयोगांसाठी जिथे अचूक भविष्यवाण्या आवश्यक आहेत, तिथे उच्च अचूकता मोजमापांची शिफारस केली जाते. लक्षात ठेवा की एकाग्रता मोजण्यात चुकल्यास अभिक्रिया गुणांक सूत्रात शक्तीवर उचल्यामुळे परिणामावर प्रभाव पडतो, त्यामुळे अचूकता महत्त्वाची आहे, विशेषतः मोठ्या स्टॉइकिओमेट्रिक गुणांकांसाठी.
अवश्य, असमान सोल्यूशन्ससाठी अभिक्रिया गुणांक एकाग्रता वापरतो. तथापि, असमान सोल्यूशन्ससाठी क्रियाकलापांचा वापर करणे तांत्रिकदृष्ट्या आवश्यक आहे. प्रजातींचा क्रियाकलाप असमान वर्तनाचा विचार करतो आणि एकाग्रतेशी क्रियाकलाप गुणांकाद्वारे संबंधित आहे. अनेक व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये, एकाग्रता अंदाज म्हणून वापरली जाते, परंतु असमान सोल्यूशन्ससह अत्यंत अचूक कामासाठी क्रियाकलापांचा विचार केला पाहिजे.
जैव रसायनशास्त्रात, अभिक्रिया गुणांक चयापचय अभिक्रियांच्या थर्मोडायनामिक प्रेरणाशक्ती समजून घेण्यासाठी उपयुक्त आहे. हे विशेषतः जोडलेल्या अभिक्रियांचे विश्लेषण करण्यासाठी उपयुक्त आहे, जिथे एक अनुकूल अभिक्रिया (Q > K) एक अनुकूल अभिक्रियाद्वारे (Q < K) चालवली जाते. एंझाइम गतीशास्त्रात, अभिक्रिया गुणांक थर्मोडायनामिक स्थितीचे वर्णन करते, जे Km आणि Vmax सारख्या गतीशील पॅरामिटर्ससह पूरक आहे, जे एंझाइम-उपचारित अभिक्रियांचा वेग आणि यांत्रिकी वर्णन करते.
अटकिन्स, पी. डब्ल्यू., & डी पाउला, जे. (2014). अटकिन्सचे भौतिक रसायनशास्त्र (10वा आवृत्ती). ऑक्सफोर्ड युनिव्हर्सिटी प्रेस.
चांग, आर., & गोल्ड्स्बी, के. ए. (2015). रसायनशास्त्र (12वा आवृत्ती). मॅकग्रा-हिल शिक्षण.
सिल्बरबर्ग, एम. एस., & अमाटिस, पी. (2018). रसायनशास्त्र: पदार्थाची आण्विक नैसर्गिकता आणि बदल (8वा आवृत्ती). मॅकग्रा-हिल शिक्षण.
झुंदाल, एस. एस., & झुंदाल, एस. ए. (2016). रसायनशास्त्र (10वा आवृत्ती). सेंजेज शिक्षण.
लेविन, आय. एन. (2008). भौतिक रसायनशास्त्र (6वा आवृत्ती). मॅकग्रा-हिल शिक्षण.
स्मिथ, जे. एम., व्हॅन नेस, एच. सी., & अॅबॉट, एम. एम. (2017). रासायनिक अभियांत्रिकी थर्मोडायनामिक्समध्ये प्रवेश (8वा आवृत्ती). मॅकग्रा-हिल शिक्षण.
पेट्रुसी, आर. एच., हेरिंग, एफ. जी., मॅड्यूरा, जे. डी., & बिसोननेट, सी. (2016). सामान्य रसायनशास्त्र: तत्त्वे आणि आधुनिक अनुप्रयोग (11वा आवृत्ती). पीयर्सन.
ब्राऊन, टी. एल., लेमे, एच. ई., बर्स्टन, बी. ई., मर्फी, सी. जे., वुडवर्ड, पी. एम., & स्टोल्ट्झफस, एम. डब्ल्यू. (2017). रसायनशास्त्र: केंद्रीय विज्ञान (14वा आवृत्ती). पीयर्सन.
आमच्या रासायनिक अभिक्रिया गुणांक गणकाचा वापर करून तुमच्या रासायनिक अभिक्रियांचे अंतर्दृष्टी मिळवा आणि अभिक्रियांच्या वर्तनाबद्दल माहितीपूर्ण अंदाज घ्या. तुम्ही रासायनिक संतुलनाबद्दल शिकणारे विद्यार्थी असाल किंवा जटिल अभिक्रिया प्रणालींचा विश्लेषण करणारे संशोधक असाल, हा साधन कोणत्याही रासायनिक अभिक्रियेसाठी अभिक्रिया गुणांक गणना करण्याचा जलद आणि अचूक मार्ग प्रदान करते.
आपल्या कामच्या प्रक्रियेसाठी उपयुक्त असणारे अधिक उपकरण शोधा.