प्रतिक्रियाशीलता (रसायन विज्ञान)

रसायन विज्ञान में,अभिक्रियाशीलता वह आवेग है जिसके लिए एक रासायनिक पदार्थ, स्वयं या अन्य सामग्रियों के साथ, ऊर्जा की समग्र निर्मुक्ति के साथ एक रासायनिक अभिक्रिया से गुजरता है।अभिक्रियाशीलता का अर्थ है:

• एक पदार्थ की रासायनिक अभिक्रिया ,
• दो या दो से अधिक पदार्थों की रासायनिक अभिक्रियायें जो एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करती हैं,
• इन दो प्रकार की अभिक्रिया समुच्चय का व्यवस्थित अध्ययन,
• कार्यप्रणाली जो सभी प्रकार के रसायनों की अभिक्रियाशीलता के अध्ययन पर लागू होती है,
• प्रायोगिक विधियाँ जिनका उपयोग इन प्रक्रियाओं का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है
• इन प्रक्रियाओं की भविष्यवाणी करने और उनका लेखा-जोखा रखने के सिद्धांत।

किसी एक पदार्थ की रासायनिक अभिक्रिया उसके व्यवहार को आच्छादित करती है जिसमें यह:

• विघटित होता है
• किसी अन्य अभिकारक या अभिकारकों से परमाणुओं को जोड़कर नए पदार्थ बनाता है
• दो या दो से अधिक उत्पाद बनाने के लिए दो या दो से अधिक अभिकारकों के साथ परस्पर क्रिया करता है

किसी पदार्थ की रासायनिक अभिक्रियाशीलता विभिन्न प्रकार की परिस्थितियों (तापमान, दबाव, उत्प्रेरक की उपस्थिति सहित) को संदर्भित कर सकती है जिसमें यह संयोजन में अभिक्रिया करता है,:

• विभिन्न प्रकार के पदार्थ जिनके साथ यह अभिक्रिया करता है
• अभिक्रिया का संतुलन बिंदु (अर्थात जब तक ये सब अभिक्रिया करते है )
• अभिक्रिया की दर

अभिक्रियाशीलता शब्द रासायनिक स्थिरता और रासायनिक संगतता की अवधारणाओं से संबंधित है।

एक वैकल्पिक दृष्टिकोण

रसायन विज्ञान में अभिक्रियाशीलता किंचित अस्पष्ट अवधारणा है। ऐसा प्रतीत होता है कि यह ऊष्मागतिक कारकों और गतिज कारकों दोनों का प्रतीक है- अर्थात कोई पदार्थ अभिक्रिया करता है या नहीं, और यह कितनी तेजी से अभिक्रिया करता है। दोनों कारक वास्तव में अलग हैं, और दोनों सामान्यतः तापमान पर निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए सामान्यतः यह कहा जाता है कि समूह एक में धातु (Na, K,आदि) की अभिक्रियाशीलता आवर्त सारणी में समूह एक में नीचे की ओर बढ़ती है, या हाइड्रोजन की अभिक्रियाशीलता ऑक्सीजन के साथ इसकी अभिक्रिया से प्रमाणित होती है। वास्तव में, क्षार धातुओं की अभिक्रिया की दर ( उदाहरण के लिए पानी के साथ उनकी अभिक्रिया से प्रमाणित) न केवल समूह के भीतर की स्थिति बल्कि कण आकार का एक कार्य है। हाइड्रोजन ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया नहीं करता है - भले ही संतुलन स्थिरांक बहुत अधिक हो - जब तक कि एक ज्वाला मौलिक अभिक्रिया प्रारम्भ नहीं करती है, जिससे विस्फोट होता है।

अभिक्रिया दरों को संदर्भित करने के लिए शब्द का प्रतिबंध अधिक सुसंगत दृष्टिकोण की ओर ले जाता है। अभिक्रियाशीलता तब उस दर को संदर्भित करती है जिस पर एक रासायनिक पदार्थ समय पर रासायनिक अभिक्रिया से गुजरता है। शुद्ध यौगिकों में,अभिक्रियाशीलता को नमूने के भौतिक गुणों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र में एक नमूना पीसने से इसकी अभिक्रियाशीलता बढ़ जाती है। अशुद्ध यौगिकों में, प्रदूषकों को सम्मिलित करने से अभिक्रियाशीलता भी प्रभावित होती है। क्रिस्टलीय यौगिकों में, क्रिस्टलीय रूप अभिक्रियाशीलता को भी प्रभावित कर सकता है। यद्यपि सभी कारको में, अभिक्रियाशीलता मुख्य रूप से यौगिक के उप-परमाणु गुणों के कारण होती है।

यद्यपि यह कथन सामान्य है कि पदार्थ 'X अभिक्रियाशील है', सभी पदार्थ कुछ अभिकर्मकों के साथ अभिक्रिया करते हैं और अन्य नहीं। उदाहरण के लिए, यह कथन देते हुए कि 'सोडियम धातु अभिक्रियाशील है, हम इस तथ्य की ओर संकेत कर रहे हैं कि सोडियम कई सामान्य अभिकर्मकों (शुद्ध ऑक्सीजन, क्लोरीन, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल,जल सहित) के साथ अभिक्रिया करता है और यह कमरे के तापमान पर या बन्सेन लौ का उपयोग करके ऐसी सामग्री के साथ तेजी से अभिक्रिया करता है।

'स्थिरता' को अभिक्रियाशीलता के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। उदाहरण के लिए,ऑक्सीजन अणु के एक इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्तेजित अवस्था का एक पृथक अणु एक सांख्यिकीय रूप से परिभाषित अवधि के बाद अनायास प्रकाश का उत्सर्जन करता है। ऐसी प्रजाति का आधा जीवन इसकी स्थिरता का एक और प्रकटीकरण है, लेकिन इसकी अभिक्रियाशीलता को केवल अन्य प्रजातियों के साथ इसकी अभिक्रियाओं के माध्यम से ज्ञात किया जा सकता है।

अभिक्रियाशीलता के कारण

अभिक्रियाशीलता' का दूसरा अर्थ, कि कोई पदार्थ अभिक्रिया करता है या नहीं, पुराने और सरल रासायनिक संयोजन बंध सिद्धांत और परमाणु और आणविक कक्षा सिद्धांत का उपयोग करके परमाणु और आणविक स्तर पर इसे युक्तिसंगत बनाया जा सकता है। ऊष्मप्रवैगिक रूप से, एक रासायनिक अभिक्रिया होती है क्योंकि उत्पाद (एक समूह के रूप में लिया जाता है) अभिकारकों की तुलना में कम मुक्त ऊर्जा पर होते हैं; निम्न ऊर्जा अवस्था को 'अधिक स्थिर अवस्था' कहा जाता है। क्वांटम रसायन विज्ञान ऐसा होने के कारण की सबसे गहन और सटीक समझ प्रदान करता है। सामान्यतः आणविक कक्षाओं में इलेक्ट्रॉन उपस्थित होते हैं जो विशिष्ट स्थितियों के लिए श्रोडिंगर समीकरण को हल करने का परिणाम देते हैं।

सभी चीजें (n और m, l क्वांटम संख्या के मान) समान होने के कारण, एक प्रणाली में इलेक्ट्रॉनों की स्थिरता का क्रम कम से कम सबसे बड़ा है, समान कक्षक में कोई इलेक्ट्रॉन अन्य इलेक्ट्रॉनों के साथ अयुग्मित नहीं है, सभी अध: पतन वाले कक्षक का एक भरा हुआ सेट कक्षक के साथ अयुग्मित और सबसे स्थिर है। स्थिरता के इन आदेशों में से एक को प्राप्त करने के लिए, एक परमाणु दूसरे परमाणु के साथ दोनों को स्थिर करने के लिए अभिक्रिया करता है। उदाहरण के लिए, एक एकल हाइड्रोजन परमाणु के 1s कक्षा में एक एकल इलेक्ट्रॉन होता है। यह अधिक स्थिर हो जाता है (जितना अधिक 100 किलो कैलोरी प्रति मोल, या 420 किलो जूल प्रति मोल (यूनिट)).

इसी कारण कार्बन लगभग चार बंध बनाता है। इसकी मूल अवस्था संयोजी विन्यास 2s² 2p²,आधा भरा हुआ है। यद्यपि आधे भरे हुए p कक्षक से पूरी तरह से भरे p कक्षक तक जाने के लिए सक्रियण ऊर्जा इतनी कम है कि यह नगण्य है,और इस तरह कार्बन उन्हें लगभग तुरंत बना देता है। इस बीच, प्रक्रिया एक महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा ( ऊष्माक्षेपी) उत्पन्न करती है। इस चार समान बंधन विन्यास को sp³ संकरण कहा जाता है।।

उपरोक्त तीन अनुच्छेद तर्कसंगत हैं, यद्यपि सामान्य रूप से, कुछ सामान्य प्रजातियों, विशेष रूप से परमाणुओं की अभिक्रियायें तर्कसंगत हैं। उपरोक्त को सामान्य करने के लिए एक दृष्टिकोण रासायनिक अभिक्रियाशीलता का सक्रियण मॉडल प्रस्तुत करता है।रासायनिक अभिक्रियाशीलता जो अभिकारकों की कठोरता उनकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना, और अभिक्रिया अवरोध की ऊंचाई के बीच एक कारण संबंध प्रदान करती है।किसी भी अभिक्रिया की दर,

${\ce {Reactants -> Products}}$

दर नियम द्वारा परिभाषित है:

${\text{Rate}}=k\cdot [{\ce {A}}]$

जहां दर अभिक्रिया के दर-निर्धारण चरण (सबसे धीमा चरण) में एक सेकंड में मोलर सांद्रता में परिवर्तन है, [A] सही क्रम में उठाए गए सभी अभिकारकों की मोलर सांद्रता का उत्पाद है, जिसे प्रतिक्रिया क्रम, और k प्रतिक्रिया स्थिरांक है, जो परिस्थितियों के एक निश्चित सेट (सामान्यतःतापमान और दबाव) के लिए स्थिर है और सांद्रता से स्वतंत्र है। किसी यौगिक की अभिक्रियाशीलता जितनी अधिक होगी, k का मान उतना ही अधिक होगा और दर उतनी ही अधिक होगी। उदाहरण के लिए, यदि,

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

तब:

${\text{Rate}}=k\cdot [{\ce {A}}]^{n}\cdot [{\ce {B}}]^{m}$

कहाँ n A का अभिक्रिया क्रम है, m B का अभिक्रिया क्रम है, $n+m$ पूर्ण अभिक्रिया का अभिक्रिया क्रम है, और k अभिक्रिया स्थिरांक है।

यह भी देखें

• कटैलिसीस
• अभिक्रियाशीलताश्रृंखला
• माइकलिस-मेंटेन कैनेटीक्स
• कार्बनिक रसायन विज्ञान
• रासायनिक गतिकी
• संक्रमण अवस्था सिद्धांत
• मार्कस सिद्धांत
• क्लोपमैन-सलेम समीकरण