प्रतिक्रियाशीलता (रसायन विज्ञान)

रसायन विज्ञान में, प्रतिक्रियाशीलता वह आवेग है जिसके लिए एक रासायनिक पदार्थ एक रासायनिक प्रतिक्रिया से गुजरता है, या तो स्वयं या अन्य सामग्रियों के साथ, ऊर्जा की समग्र रिहाई के साथ।

प्रतिक्रियाशीलता का अर्थ है:

• किसी एक पदार्थ की रासायनिक प्रतिक्रियाएँ,
• दो या दो से अधिक पदार्थों की रासायनिक प्रतिक्रियाएँ जो एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करती हैं,
• इन दो प्रकार की प्रतिक्रियाओं के समुच्चय का व्यवस्थित अध्ययन,
• कार्यप्रणाली जो सभी प्रकार के रसायनों की प्रतिक्रियाशीलता 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 (रिएक्टेंट) की रासायनिक प्रतिक्रिया उसके व्यवहार को कवर करती है जिसमें यह:

• विघटित
• 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 प्रतिक्रियाशीलता विभिन्न प्रकार की परिस्थितियों (तापमान, दबाव, उत्प्रेरक की उपस्थिति सहित) को संदर्भित कर सकती है जिसमें यह प्रतिक्रिया करता है, संयोजन में:

• विभिन्न प्रकार के पदार्थ जिनके साथ यह प्रतिक्रिया करता है
• प्रतिक्रिया का संतुलन बिंदु (यानी, जिस हद तक यह सब प्रतिक्रिया करता है)
• प्रतिक्रिया की दर

प्रतिक्रियाशीलता शब्द रासायनिक स्थिरता और संगतता (रासायनिक) की अवधारणाओं से संबंधित है।

एक वैकल्पिक दृष्टिकोण

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

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

हालांकि यह बयान देना आम बात है कि पदार्थ 'एक्स प्रतिक्रियाशील है', सभी पदार्थ कुछ अभिकर्मकों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और अन्य नहीं। उदाहरण के लिए, यह बयान देते हुए कि 'सोडियम धातु प्रतिक्रियाशील है', हम इस तथ्य की ओर इशारा कर रहे हैं कि सोडियम कई सामान्य अभिकर्मकों (शुद्ध ऑक्सीजन, क्लोरीन, हाइड्रोक्लोरिक एसिड, पानी सहित) के साथ प्रतिक्रिया करता है और/या यह ऐसी सामग्री के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करता है। या तो कमरे के तापमान पर या बन्सेन लौ का उपयोग करके।

'स्थिरता' को प्रतिक्रियाशीलता के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन अणु की इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्तेजित अवस्था का एक पृथक अणु 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 प्रतिक्रियाशीलता केवल अन्य प्रजातियों के साथ इसकी प्रतिक्रियाओं के माध्यम से पता लगाया जा सकता है।

प्रतिक्रियाशीलता के कारण

'प्रतिक्रियाशीलता' का दूसरा अर्थ, कि कोई पदार्थ प्रतिक्रिया करता है या नहीं, पुराने और सरल वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत और परमाणु और आणविक कक्षीय सिद्धांत का उपयोग करके परमाणु और आणविक स्तर पर युक्तिसंगत बनाया जा सकता है। थर्मोडायनामिक रूप से, एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है क्योंकि उत्पाद (एक समूह के रूप में लिए गए) अभिकारकों की तुलना में कम थर्मोडायनामिक 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। आम तौर पर, आणविक कक्षाओं में इलेक्ट्रॉन मौजूद होते हैं जो विशिष्ट स्थितियों के लिए श्रोडिंगर समीकरण को हल करने का परिणाम होते हैं।

सभी चीजें (एन और एम के मूल्य_l क्वांटम संख्या) समान होने के कारण, एक सिस्टम में इलेक्ट्रॉनों की स्थिरता का क्रम कम से कम सबसे बड़ा है, समान ऑर्बिटल्स में कोई अन्य इलेक्ट्रॉनों के साथ अयुग्मित है, आधे भरे हुए सभी अध: पतन वाले ऑर्बिटल्स के साथ अयुग्मित है और सबसे स्थिर ऑर्बिटल्स का एक भरा हुआ सेट 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 प्रतिक्रिया करता है। उदाहरण के लिए, एक अकेले हाइड्रोजन परमाणु के 1s कक्षीय में एक एकल इलेक्ट्रॉन होता है। एच बनाने के लिए प्रतिक्रिया करते समय यह काफी अधिक स्थिर हो जाता है (जितना अधिक 100 किलोकलरीज प्रति मोल, या 420 जौल#किलोजूल प्रति तिल (यूनिट))₂.

इसी कारण से कार्बन लगभग हमेशा चार रासायनिक बंध बनाता है। इसकी जमीनी अवस्था वैलेंस (रसायन विज्ञान) विन्यास 2s है² 2p², आधा भरा हुआ। हालांकि, आधे भरे हुए पी ऑर्बिटल्स से पूरी तरह से भरे पी ऑर्बिटल्स 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 (एक्ज़ोथिर्मिक) जारी करती है। यह चार बराबर बंधन विन्यास एसपी कहा जाता है³ कक्षीय संकरण।

उपरोक्त तीन पैराग्राफ तर्कसंगत हैं, यद्यपि बहुत सामान्य रूप से, कुछ सामान्य प्रजातियों, विशेष रूप से परमाणुओं की प्रतिक्रियाएँ। उपरोक्त को सामान्य बनाने का एक तरीका सक्रियण तनाव मॉडल है रासायनिक अभिक्रियाशीलता जो अभिकारकों की कठोरता और उनकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना, और प्रतिक्रिया अवरोध की ऊंचाई के बीच एक कारण संबंध प्रदान करती है। किसी भी प्रतिक्रिया की दर,

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

दर कानून द्वारा शासित है:

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

जहां प्रतिक्रिया की दर प्रतिक्रिया के दर-निर्धारण चरण (सबसे धीमा चरण) में एक सेकंड में दाढ़ की एकाग्रता में परिवर्तन है, [ए] सही क्रम में उठाए गए सभी अभिकारकों की दाढ़ की एकाग्रता का उत्पाद है, ज्ञात प्रतिक्रिया क्रम के रूप में, और k प्रतिक्रिया स्थिरांक है, जो परिस्थितियों के एक सेट (आमतौर पर तापमान और दबाव) के लिए स्थिर है और एकाग्रता से स्वतंत्र है। किसी यौगिक की प्रतिक्रियाशीलता 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 प्रतिक्रिया क्रम है, m B का प्रतिक्रिया क्रम है, $n+m$ पूर्ण प्रतिक्रिया का प्रतिक्रिया क्रम है, और k प्रतिक्रिया स्थिरांक है।

यह भी देखें

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