प्रतिक्रिया मध्यवर्ती

Not to be confused with प्रतिक्रियाशील मध्यवर्ती.

रसायन विज्ञान में, प्रतिक्रिया मध्यवर्ती या मध्यवर्ती एक आणविक इकाई है जो अभिकारकों (या पूर्ववर्ती मध्यवर्ती) से बनती है और एक रासायनिक प्रतिक्रिया के सीधे देखे गए उत्पाद (रसायन विज्ञान) को देने के लिए आगे प्रतिक्रिया करती है। अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाएं चरण-दर-चरण होती हैं, जिसका अर्थ है कि वे पूरा करने के लिए एक से अधिक प्राथमिक कदम उठाते हैं। अंतिम परिणाम को छोड़कर इन चरणों में से प्रत्येक का प्रतिक्रिया परिणाम एक मध्यवर्ती है, जो अंतिम परिणाम बनाता है।

उदाहरण के लिए, इस काल्पनिक चरणबद्ध प्रतिक्रिया पर विचार करें:

${\ce {A + B -> C + D}}$

प्रतिक्रिया में ये प्राथमिक चरण सम्मिलित हैं:

${\ce {A + B -> X}}$

${\ce {X -> C + D}}$

रासायनिक प्रकार X एक मध्यवर्ती है।

प्रतिक्रियाशील मध्यवर्ती एक अस्थिर प्रकार की प्रतिक्रिया मध्यवर्ती हैं, और आमतौर पर अल्पकालिक, उच्च-ऊर्जा और शायद ही कभी पृथक होते हैं। अन्य प्रतिक्रिया मध्यवर्ती के विपरीत, वे अपने छोटे जीवनकाल के कारण उत्पाद मिश्रण में नहीं रहते हैं।

परिभाषा

IUPAC गोल्ड बुक मध्यवर्ती को आणविक इकाई (परमाणु, आयन, अणु ...) के रूप में परिभाषित करता है, जिसका जीवनकाल एक आणविक कंपन से काफी लंबा होता है जो अभिकारकों से (प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से) बनता है और देने के लिए आगे प्रतिक्रिया करता है ( या तो प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से) एक रासायनिक प्रतिक्रिया के उत्पाद। जीवनकाल की स्थिति कंपन अवस्थाओं या ऐसे संक्रमण स्थिति से वास्तविक, रासायनिक रूप से अलग मध्यवर्ती को अलग करती है, जो परिभाषा के अनुसार आणविक कंपन के करीब जीवनकाल रखते हैं, और इस प्रकार, मध्यवर्ती तापमान से उत्पन्न होने वाली उपलब्ध तापीय ऊर्जा से अधिक गहराई की संभावित ऊर्जा न्यूनतम के अनुरूप होते हैं, (RT, जहां R गैस स्थिरांक है और T तापमान है)।

कई मध्यवर्ती अल्पकालिक और अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं, इस प्रकार प्रतिक्रिया मिश्रण में कम सांद्रता होती है। जैसा कि रासायनिक गतिकी पर चर्चा करते समय हमेशा होता है, तेज/धीमी लघु/दीर्घजीवी जैसी परिभाषाएं सापेक्ष होती हैं, और इसमें सम्मिलित सभी प्रतिक्रियाओं की सापेक्ष दरों पर निर्भर करती हैं। ऐसी प्रजातियाँ जो एक प्रतिक्रिया तंत्र में अल्पकालिक होती हैं, उन्हें दूसरों में स्थिर माना जा सकता है और आणविक संस्थाएँ जो कुछ तंत्रों में मध्यवर्ती होती हैं, वे इतनी स्थिर हो सकती हैं कि उनका पता लगाया जा सके, उनकी पहचान की जा सके, उन्हें अलग किया जा सके या अन्य (या उनके उत्पाद) में अभिकारक के रूप में उपयोग किया जा सके। प्रतिक्रियाएं। प्रतिक्रिया मध्यवर्ती अक्सर मुक्त कण या अस्थिर आयन होते हैं। दहन प्रतिक्रियाओं में पाए जाने वाले ऑक्सीडाइजिंग रेडिकल्स (ओओएच और ओएच) इतने प्रतिक्रियाशील होते हैं कि उनके गायब होने की भरपाई के लिए उन्हें लगातार उत्पादन करने के लिए एक उच्च तापमान की आवश्यकता होती है, या दहन प्रतिक्रिया समाप्त हो जाएगी।

जब प्रतिक्रिया की आवश्यक शर्तें नहीं रह जाती हैं, तो ये मध्यवर्ती आगे प्रतिक्रिया करते हैं और प्रतिक्रिया मिश्रण में नहीं रहते हैं। कुछ ऑपरेशन ऐसे होते हैं जहां एक ही बैच में कई प्रतिक्रियाएं चलती हैं। उदाहरण के लिए, एक डियोल के एस्टरीफिकेशन में, मोनोएस्टर उत्पाद पहले बनता है, और अलग किया जा सकता है, लेकिन वही अभिकारक और स्थितियां डायस्टर के लिए मोनोएस्टर की दूसरी प्रतिक्रिया को बढ़ावा देती हैं। इस तरह के एक मध्यवर्ती का जीवनकाल स्वयं एस्टरीफिकेशन प्रतिक्रिया (चतुष्फलकीय मध्यवर्ती ) के मध्यवर्ती के जीवनकाल से काफी लंबा होता है।

रासायनिक प्रसंस्करण उद्योग

रासायनिक उद्योग में, मध्यवर्ती शब्द एक प्रतिक्रिया के (स्थिर) उत्पाद का भी उल्लेख कर सकता है जो अन्य उद्योगों के लिए केवल एक अग्रदूत रसायन के रूप में मूल्यवान है। एक सामान्य उदाहरण है क्यूमीन जो बेंजीन और प्रोपलीन से बनता है और क्यूमीन प्रक्रिया में एसीटोन और फिनोल बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। क्यूमिन अपने आप में अपेक्षाकृत कम मूल्य का है, और आमतौर पर केवल रासायनिक कंपनियों द्वारा खरीदा और बेचा जाता है।

उदाहरण

मीथेन क्लोरीनीकरण

मीथेन क्लोरीनीकरण एक श्रृंखला अभिक्रिया है। यदि केवल उत्पादों और अभिकारकों का विश्लेषण किया जाता है, तो परिणाम होता है:

${\ce {CH4 + 4Cl2->CCl4 +4HCl}}$

हालांकि, इस प्रतिक्रिया में 3 मध्यवर्ती अभिकारक होते हैं जो 4 अपरिवर्तनीय दूसरे क्रम प्रतिक्रियाओं के अनुक्रम के दौरान बनते हैं जब तक कि हम अंतिम उत्पाद तक नहीं पहुंच जाते। इसलिए इसे चेन रिएक्शन कहते हैं। श्रृंखला में केवल कार्बन युक्त प्रजातियों के बाद:

${\ce {CH4 -> CH3Cl -> CH2Cl2 -> CHCl3 -> CCl4}}$

अभिकारक: ${\ce {CH4 + 4Cl2}}$

उत्पाद: ${\ce {CCl4 + 4HCl}}$

अन्य प्रजातियां प्रतिक्रिया मध्यवर्ती हैं: ${\ce {CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3}}$

ये अपरिवर्तनीय दूसरे क्रम की प्रतिक्रियाओं का समूह हैं:

${\ce {CH4 + Cl2->CH3Cl + HCl}}$

${\ce {CH3Cl + Cl2->CH2Cl2 + HCl}}$

${\ce {CH2Cl2 + Cl2->CHCl3 + HCl}}$

${\ce {CHCl3 + Cl2->CCl4 + HCl}}$

इन मध्यवर्ती प्रजातियों की सांद्रता की गणना गतिज समीकरणों की प्रणाली को एकीकृत करके की जा सकती है। पूर्ण प्रतिक्रिया एक मुक्त मूलक प्रसार प्रतिक्रिया है जिसे नीचे विस्तार से भरा गया है।

दीक्षा: यह प्रतिक्रिया थेर्मलिसिस (हीटिंग) या प्रकाश अपघटन (प्रकाश का अवशोषण) द्वारा हो सकती है जिससे आणविक क्लोरीन बंधन टूट जाता है।

${\ce {Cl-Cl ->[h \nu] Cl. + Cl.}}$

जब बंधन टूट जाता है तो यह दो अत्यधिक प्रतिक्रियाशील क्लोरीन परमाणु पैदा करता है।

प्रसार: इस चरण में दो अलग प्रतिक्रिया वर्ग होते हैं। पहला क्लोरीन रेडिकल्स द्वारा कार्बन प्रजातियों से हाइड्रोजन को अलग करना है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि अकेले क्लोरीन परमाणु अस्थिर होते हैं, और ये क्लोरीन परमाणु कार्बन प्रजातियों के एक हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। परिणाम हाइड्रोक्लोरिक एसिड और एक नए कट्टरपंथी मिथाइल समूह का गठन है।

${\ce {CH3-H + Cl. -> CH3. + H-Cl}}$

${\ce {CH2Cl-H + Cl. -> CH2Cl. + H-Cl}}$

${\ce {CHCl2-H + Cl. -> CHCl2. + H-Cl}}$

${\ce {CCl3-H + Cl. -> CCl3. + H-Cl}}$

ये नई रेडिकल कार्बन युक्त प्रजातियां अब एक दूसरे Cl . के साथ प्रतिक्रिया करती हैं₂ अणु यह क्लोरीन रेडिकल को पुन: उत्पन्न करता है और चक्र जारी रहता है। यह प्रतिक्रिया इसलिए होती है क्योंकि रेडिकल मिथाइल प्रजातियां रेडिकल क्लोरीन की तुलना में अधिक स्थिर होती हैं, लेकिन नवगठित क्लोरोमेथेन प्रजातियों की समग्र स्थिरता ऊर्जा अंतर से अधिक होती है।

${\ce {CH3. + Cl-Cl -> CH3Cl + Cl.}}$

${\ce {CH2Cl. + Cl-Cl -> CH2Cl2 + Cl.}}$

${\ce {CHCl2. + Cl-Cl -> CHCl3 + Cl.}}$

${\ce {CCl3. + Cl-Cl -> CCl4 + Cl.}}$

प्रतिक्रिया के प्रसार के दौरान, कई अत्यधिक प्रतिक्रियाशील प्रजातियां हैं जिन्हें हटा दिया जाएगा और समाप्ति चरण में स्थिर कर दिया जाएगा।

समापन: इस तरह की प्रतिक्रिया तब होती है जब कट्टरपंथी प्रजातियां सीधे बातचीत करती हैं। समाप्ति प्रतिक्रियाओं के उत्पाद आम तौर पर मुख्य उत्पादों या मध्यवर्ती की तुलना में बहुत कम उपज होते हैं क्योंकि अत्यधिक प्रतिक्रियाशील कट्टरपंथी प्रजातियां शेष मिश्रण के संबंध में अपेक्षाकृत कम सांद्रता में होती हैं। इस तरह की प्रतिक्रिया स्थिर पक्ष उत्पाद, अभिकारक या मध्यवर्ती उत्पन्न करती है और श्रृंखला प्रतिक्रिया के प्रचार के लिए उपलब्ध रेडिकल की संख्या को कम करके प्रसार प्रतिक्रिया को धीमा कर देती है।

कई अलग-अलग समाप्ति संयोजन हैं, कुछ उदाहरण हैं:

ईथेन (एक साइड प्रोडक्ट) की ओर ले जाने वाले सी-सी बॉन्ड से मिथाइल रेडिकल्स का संघ।

${\ce {CH3. + CH3. -> CH3-CH3}}$

एक मिथाइल रेडिकल का एक सीएल रेडिकल बनाने वाला क्लोरोमेथेन (एक मध्यवर्ती बनाने वाली दूसरी प्रतिक्रिया) का संघ।

${\ce {CH3. + Cl. -> CH3Cl}}$

क्लोरीन गैस में सुधार के लिए दो सीएल रेडिकल्स का संघ (एक अभिकारक में सुधार करने वाली प्रतिक्रिया)।

${\ce {Cl. + Cl. -> Cl2}}$

यह भी देखें

• सक्रिय परिसर

संदर्भ

• Francis A. Carey; Richard J. Sundberg (1985). Advanced organic chemistry Structure and mechanisms. ISBN 978-0-306-41198-4.
• March, Jerry (1985). Advanced Organic Chemistry Reactions, Mechanisms, and Structure. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-85472-2.
• "Cloración del metano".
• "Write notes on consecutive reactions with example class 10 chemistry CBSE".