ਰਸਾਇਣ ਵਿਗਿਆਨ ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਇੱਕ ਗਣਿਤਿਕ ਸਮੀਕਰਨ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਅਤੇ ਜਿਸ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਇਹ ਵਾਪਰਦੀ ਹੈ, ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਸੰਬੰਧ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਹ 1889 ਵਿੱਚ ਸਵੀਡਿਸ਼ ਰਸਾਇਣ ਵਿਗਿਆਨੀ ਸਵਾਂਤੇ ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਦੁਆਰਾ ਪੇਸ਼ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ।

ਸਮੀਕਰਨ#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਇਸ ਪ੍ਰਕਾਰ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:

$$ k = Ae^{(-Ea/RT)} $$

ਜਿੱਥੇ:

• k ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦਾ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• A ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਹੈ
• Ea ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਹੈ
• R ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• T ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ

ਵਿਆਖਿਆ#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਣ ਨਾਲ ਵਧਦੀ ਹੈ। ਇਸਦਾ ਕਾਰਨ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀਆਂ ਨੂੰ ਵਧੇਰੇ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਰੁਕਾਵਟ ਨੂੰ ਪਾਰ ਕਰਨ ਅਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਕਰਨ ਦੇ ਯੋਗ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ।

ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ, A, ਇੱਕ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ ਜੋ ਖਾਸ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਉਹਨਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀਆਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਟਕਰਾਓ ਦੀ ਬਾਰੰਬਾਰਤਾ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਕੋਲ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਕਰਨ ਲਈ ਕਾਫ਼ੀ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ, Ea, ਊਰਜਾ ਦੀ ਘੱਟੋ-ਘੱਟ ਮਾਤਰਾ ਹੈ ਜੋ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀਆਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਕਰਨ ਲਈ ਸਪਲਾਈ ਕਰਨੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਕਠਿਨਾਈ ਦਾ ਮਾਪ ਹੈ।

ਸੀਮਾਵਾਂ#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਇੱਕ ਸਰਲੀਕ੍ਰਿਤ ਮਾਡਲ ਹੈ ਜੋ ਉਹਨਾਂ ਸਾਰੇ ਕਾਰਕਾਂ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਰੱਖਦੀ ਜੋ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀਆਂ ਕੁਝ ਸੀਮਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ:

• ਇਹ ਮੰਨਦੀ ਹੈ ਕਿ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਪ੍ਰਾਥਮਿਕ ਹੈ, ਮਤਲਬ ਕਿ ਇਹ ਇੱਕ ਹੀ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ ਵਾਪਰਦੀ ਹੈ।
• ਇਹ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ‘ਤੇ ਸਾਂਦਰਤਾ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਰੱਖਦੀ।
• ਇਹ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ‘ਤੇ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਰੱਖਦੀ।

ਇਸਦੀਆਂ ਸੀਮਾਵਾਂ ਦੇ ਬਾਵਜੂਦ, ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਅਤੇ ਜਿਸ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਇਹ ਵਾਪਰਦੀ ਹੈ, ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਸੰਬੰਧ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਲਈ ਇੱਕ ਉਪਯੋਗੀ ਔਜ਼ਾਰ ਹੈ।

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਗ੍ਰਾਫ਼#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਇੱਕ ਗਣਿਤਿਕ ਸਮੀਕਰਨ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੇ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਅਤੇ ਜਿਸ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਵਾਪਰਦੀ ਹੈ, ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਸੰਬੰਧ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਸਮੀਕਰਨ 19ਵੀਂ ਸਦੀ ਦੇ ਅਖੀਰ ਵਿੱਚ ਸਵਾਂਤੇ ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਦੁਆਰਾ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ, ਅਤੇ ਇਹ ਰਸਾਇਣਿਕ ਕਾਇਨੇਟਿਕਸ ਵਿੱਚ ਸਭ ਤੋਂ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸਮੀਕਰਨਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕ ਹੈ।

ਸਮੀਕਰਨ#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਹੇਠ ਲਿਖੀ ਸਮੀਕਰਨ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:

$$ k = Ae^{(-Ea/RT)} $$

ਜਿੱਥੇ:

• k ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦਾ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• A ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਹੈ
• Ea ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਹੈ
• R ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• T ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ

ਗ੍ਰਾਫ਼#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਨੂੰ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ (ln k) ਦੇ ਕੁਦਰਤੀ ਲਘੂਗਣਕ ਨੂੰ ਤਾਪਮਾਨ (1/T) ਦੇ ਉਲਟ ਦੇ ਵਿਰੁੱਧ ਪਲਾਟ ਕਰਕੇ ਗ੍ਰਾਫ਼ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਹ -Ea/R ਦੀ ਢਲਾਨ ਵਾਲੀ ਇੱਕ ਸਿੱਧੀ ਰੇਖਾ ਪੈਦਾ ਕਰੇਗੀ। ਰੇਖਾ ਦਾ y-ਅੰਤਰਖੰਡ ln A ਹੈ।

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚ ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਰਸਾਇਣਿਕ ਕਾਇਨੇਟਿਕਸ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮੂਲ ਭੂਤ ਸਮੀਕਰਨ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੇ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਸੰਬੰਧ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਇਸ ਪ੍ਰਕਾਰ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:

$$k = Ae^{\frac{-Ea}{RT}}$$

ਜਿੱਥੇ:

• $k$ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• $A$ ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਹੈ
• $E_a$ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਹੈ
• $R$ ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• $T$ ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ

ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ, $A$, ਇੱਕ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ ਜੋ ਤਾਪਮਾਨ ਤੋਂ ਸੁਤੰਤਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਉਹਨਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਟਕਰਾਓ ਦੀ ਬਾਰੰਬਾਰਤਾ ਦਾ ਮਾਪ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਕੋਲ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਕਰਨ ਲਈ ਕਾਫ਼ੀ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਦੀ ਗਣਨਾ ਹੇਠ ਲਿਖੀ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ:

$$A = \frac{kT}{h}e^{\frac{\Delta S^{\ddagger}}{R}}$$

ਜਿੱਥੇ:

• $k$ ਬੋਲਟਜ਼ਮੈਨ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• $h$ ਪਲੈਂਕ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• $\Delta S^{\ddagger}$ ਸਰਗਰਮੀ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਹੈ

ਸਰਗਰਮੀ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਸਰਗਰਮ ਕੰਪਲੈਕਸ ਦੀ ਅਵਿਵਸਥਾ ਦਾ ਮਾਪ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਉੱਚਤਮ ਊਰਜਾ ਅਵਸਥਾ ਹੈ ਜਿਸ ਤੱਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀਆਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਕਰਨ ਲਈ ਪਹੁੰਚਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਧਨਾਤਮਕ ਸਰਗਰਮੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਸਰਗਰਮ ਕੰਪਲੈਕਸ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀਆਂ ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਅਵਿਵਸਥਿਤ ਹੈ, ਜਦਕਿ ਇੱਕ ਰਿਣਾਤਮਕ ਸਰਗਰਮੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਸਰਗਰਮ ਕੰਪਲੈਕਸ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀਆਂ ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਵਿਵਸਥਿਤ ਹੈ।

ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਪੈਰਾਮੀਟਰ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਟਕਰਾਓ ਦੀ ਬਾਰੰਬਾਰਤਾ ਅਤੇ ਸਰਗਰਮੀ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਬਾਰੇ ਜਾਣਕਾਰੀ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਜਾਣਕਾਰੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੇ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਅਤੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਤਾਪਮਾਨਾਂ ‘ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਦਾ ਅਨੁਮਾਨ ਲਗਾਉਣ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।

ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਦਾ ਮਹੱਤਵ#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚ ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ, $A$, ਦੇ ਕਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਨਿਹਿਤਾਰਥ ਹਨ:

• ਟਕਰਾਓ ਬਾਰੰਬਾਰਤਾ: ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਉਹਨਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਟਕਰਾਓ ਦੀ ਬਾਰੰਬਾਰਤਾ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਕੋਲ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਕਰਨ ਲਈ ਕਾਫ਼ੀ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇੱਕ ਉੱਚ ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਪਰਿਆਪਤ ਊਰਜਾ ਵਾਲੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਵਧੇਰੇ ਟਕਰਾਓ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਇੱਕ ਤੇਜ਼ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦਰ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

• ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ: ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ ਬਾਰੇ ਸੂਝ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਣ ਲਈ, ਇੱਕ ਘੱਟ ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਇਹ ਦਰਸਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਕਿ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਕਈ ਪੜਾਅਾਂ ਵਾਲਾ ਇੱਕ ਜਟਿਲ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ ਸ਼ਾਮਲ ਹੈ, ਜਦਕਿ ਇੱਕ ਉੱਚ ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਇੱਕ ਹੀ ਪੜਾਅ ਵਾਲੇ ਇੱਕ ਸਧਾਰਨ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ ਨੂੰ ਦਰਸਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

• ਤਾਪਮਾਨ ਨਿਰਭਰਤਾ: ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਤਾਪਮਾਨ ਤੋਂ ਸੁਤੰਤਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦਾ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਤਾਪਮਾਨ ਨਾਲ ਘਾਤੀ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਵਧਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਇਸ ਲਈ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਪਰਿਆਪਤ ਊਰਜਾ ਵਾਲੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀ ਅਣੂਆਂ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਤਾਪਮਾਨ ਵਧਣ ਨਾਲ ਵਧਦੀ ਹੈ।

• ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ: ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹੈ। ਇੱਕ ਉੱਚ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਇੱਕ ਘੱਟ ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਸਦੇ ਉਲਟ। ਇਹ ਇਸ ਲਈ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇੱਕ ਉੱਚ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਘੱਟ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀ ਅਣੂਆਂ ਕੋਲ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਕਰਨ ਲਈ ਕਾਫ਼ੀ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਇੱਕ ਘੱਟ ਟਕਰਾਓ ਬਾਰੰਬਾਰਤਾ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਕੁੱਲ ਮਿਲਾਕੇ, ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਨਿਰਣਾਇਕ ਪੈਰਾਮੀਟਰ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ, ਟਕਰਾਓ ਬਾਰੰਬਾਰਤਾ, ਤਾਪਮਾਨ ਨਿਰਭਰਤਾ, ਅਤੇ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਬਾਰੇ ਕੀਮਤੀ ਜਾਣਕਾਰੀ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦਾ ਹੈ।

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦੇ ਉਪਯੋਗ#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਰਸਾਇਣਿਕ ਕਾਇਨੇਟਿਕਸ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮੂਲ ਭੂਤ ਸਮੀਕਰਨ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੇ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਨੂੰ ਤਾਪਮਾਨ ਨਾਲ ਜੋੜਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਸਮੀਕਰਨ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:

$$k = Ae^{-Ea/RT}$$

ਜਿੱਥੇ:

• $k$ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• $A$ ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਹੈ
• $Ea$ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਹੈ
• $R$ ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• $T$ ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਰਸਾਇਣ ਵਿਗਿਆਨ ਵਿੱਚ ਕਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਉਪਯੋਗਤਾਵਾਂ ਹਨ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ:

1. ਇੱਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਦਾ ਨਿਰਧਾਰਨ#

ਇੱਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਊਰਜਾ ਦੀ ਘੱਟੋ-ਘੱਟ ਮਾਤਰਾ ਹੈ ਜੋ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਵਾਪਰਨ ਲਈ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀਆਂ ਨੂੰ ਸਪਲਾਈ ਕਰਨੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ। ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਦੇ ਕੁਦਰਤੀ ਲਘੂਗਣਕ ਨੂੰ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਉਲਟ ਦੇ ਵਿਰੁੱਧ ਪਲਾਟ ਕਰਕੇ ਇੱਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਪਲਾਟ ਦੀ ਢਲਾਨ $-Ea/R$ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

2. ਕਿਸੇ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਦਾ ਅਨੁਮਾਨ ਲਗਾਉਣਾ#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਿਸੇ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਦਾ ਅਨੁਮਾਨ ਲਗਾਉਣ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ ਜੇਕਰ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਜਾਣੇ ਜਾਂਦੇ ਹੋਣ। ਇਸ ਜਾਣਕਾਰੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਨੂੰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕਰਨ ਅਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਸਥਿਤੀਆਂ ਨੂੰ ਆਪਟੀਮਾਈਜ਼ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।

3. ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦਰਾਂ ਦੀ ਤਾਪਮਾਨ ਨਿਰਭਰਤਾ ਨੂੰ ਸਮਝਣਾ#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਤਾਪਮਾਨ ਨਾਲ ਵਧਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਇਸ ਲਈ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਤਾਪਮਾਨ ਜਿੰਨਾ ਉੱਚਾ ਹੋਵੇਗਾ, ਓਨੇ ਹੀ ਵਧੇਰੇ ਅਣੂਆਂ ਕੋਲ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਰੁਕਾਵਟ ਨੂੰ ਪਾਰ ਕਰਨ ਅਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਕਰਨ ਲਈ ਕਾਫ਼ੀ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

4. ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਦਾ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕਰਨਾ#

ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਉਹ ਪਦਾਰਥ ਹਨ ਜੋ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਖਪਤ ਹੋਏ ਬਿਨਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਨੂੰ ਤੇਜ਼ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਘਟਾ ਕੇ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਨੂੰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ ਜੋ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ ਵਿੱਚ ਉਹਨਾਂ ਪੜਾਅਾਂ ਦੀ ਪਛਾਣ ਕਰਕੇ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਉੱਚ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਫਿਰ ਉਹਨਾਂ ਅਣੂਆਂ ਨੂੰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕਰਕੇ ਜੋ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀਆਂ ਨਾਲ ਬੰਨ੍ਹ ਸਕਣ ਅਤੇ ਇਹਨਾਂ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾਵਾਂ ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਣ।

5. ਰੋਕਥਾਮ ਕਰਨ ਵਾਲਿਆਂ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਨਾ#

ਰੋਕਥਾਮ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਉਹ ਪਦਾਰਥ ਹਨ ਜੋ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਨੂੰ ਘੱਟ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਰੋਕਥਾਮ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਕਾਰੀਆਂ ਜਾਂ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਨਾਲ ਬੰਨ੍ਹ ਕੇ ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਕਰਨ ਤੋਂ ਰੋਕ ਕੇ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਰੋਕਥਾਮ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਨੂੰ ਸ਼ਾਮਲ ਕਰਨ ‘ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਵਿੱਚ ਪਰਿਵਰਤਨ ਨੂੰ ਮਾਪ ਕੇ ਰੋਕਥਾਮ ਕਰਨ ਵਾਲਿਆਂ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੀ ਕਾਇਨੇਟਿਕਸ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਲਈ ਇੱਕ ਸ਼ਕਤੀਸ਼ਾਲੀ ਔਜ਼ਾਰ ਹੈ। ਇਸਦੀ ਰਸਾਇਣ ਵਿਗਿਆਨ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਵਿਆਪਕ ਰੇਂਜ ਦੀਆਂ ਉਪਯੋਗਤਾਵਾਂ ਹਨ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨਾ, ਕਿਸੇ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਦਰ ਦਾ ਅਨੁਮਾਨ ਲਗਾਉਣਾ, ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦਰਾਂ ਦੀ ਤਾਪਮਾਨ ਨਿਰਭਰਤਾ ਨੂੰ ਸਮਝਣਾ, ਉਤਪ੍ਰੇਰਕਾਂ ਨੂੰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕਰਨਾ, ਅਤੇ ਰੋਕਥਾਮ ਕਰਨ ਵਾਲਿਆਂ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਨਾ ਸ਼ਾਮਲ ਹੈ।

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ‘ਤੇ ਹੱਲ ਕੀਤੇ ਉਦਾਹਰਣ#

ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਇੱਕ ਗਣਿਤਿਕ ਸਮੀਕਰਨ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੇ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ ਸੰਬੰਧ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਸਮੀਕਰਨ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:

$$k = Ae^{\frac{-Ea}{RT}}$$

ਜਿੱਥੇ:

• k ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• A ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ ਹੈ
• Ea ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਹੈ
• R ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸ ਸਥਿਰਾਂਕ ਹੈ
• T ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ

ਉਦਾਹਰਣ 1#

ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦਾ 25°C ‘ਤੇ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ 0.01 s$^{-1}$ ਹੈ। ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਲਈ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ 100 kJ/mol ਹੈ। 50°C ‘ਤੇ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਕੀ ਹੈ?

ਹੱਲ:

ਅਸੀਂ 50°C ‘ਤੇ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰਨ ਲਈ ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਾਂ। ਸਾਨੂੰ ਪਹਿਲਾਂ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ ਬਦਲਣ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ:

$$T_1 = 25°C + 273.15 = 298.15 K$$

$$T_2 = 50°C + 273.15 = 323.15 K$$

ਹੁਣ ਅਸੀਂ ਇਹਨਾਂ ਮੁੱਲਾਂ ਨੂੰ ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚ ਪਾ ਸਕਦੇ ਹਾਂ:

$$k_2 = Ae^{\frac{-Ea}{RT_2}}$$

$$k_2 = (0.01 s^{-1})e^{\frac{-100 kJ/mol}{(8.314 J/mol K)(323.15 K)}}$$

$$k_2 = 0.02 s^{-1}$$

ਇਸ ਲਈ, 50°C ‘ਤੇ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ 0.02 s$^{-1}$ ਹੈ।

ਉਦਾਹਰਣ 2#

ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦਾ ਪੂਰਵ-ਘਾਤੀ ਗੁਣਕ 1.0 x 10$^{12}$ s$^{-1}$ ਅਤੇ ਸਰਗਰਮੀ ਊਰਜਾ 200 kJ/mol ਹੈ। 100°C ‘ਤੇ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਕੀ ਹੈ?

ਹੱਲ:

ਅਸੀਂ 100°C ‘ਤੇ ਦਰ ਸਥਿਰਾਂਕ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰਨ ਲਈ ਆਰਹੀਨੀਅਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਾਂ। ਸਾਨੂੰ ਪਹਿਲ