வேதிவினை இயக்கவியல், வேதிவினைகள் எவ்வாறு நிகழ்கின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்ள உதவுகிறது.

வேதியியல், அதன் இயல்பிலேயே, மாற்றத்துடன் தொடர்புடையது. நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட பண்புகளைக் கொண்ட பொருட்கள் வேதிவினைகள் மூலம் வேறுபட்ட பண்புகளைக் கொண்ட பிற பொருட்களாக மாற்றப்படுகின்றன. எந்தவொரு வேதிவினைக்கும், வேதியியலாளர்கள் பின்வருவனவற்றைக் கண்டறிய முயல்கின்றனர்

(அ) ஒரு வேதிவினையின் நடைமுறை சாத்தியம், இது வெப்ப இயக்கவியல் மூலம் கணிக்கப்படலாம் (நீங்கள் அறிந்தபடி, DG < 0 உள்ள ஒரு வினை, நிலையான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் சாத்தியமானது);

(ஆ) ஒரு வினை எந்த அளவுக்கு முன்னேறும் என்பது வேதிச்சமநிலையிலிருந்து தீர்மானிக்கப்படலாம்;

(இ) ஒரு வினையின் வேகம், அதாவது சமநிலையை அடைய ஒரு வினை எடுத்துக்கொள்ளும் நேரம்.

நடைமுறை சாத்தியம் மற்றும் அளவு ஆகியவற்றுடன், ஒரு வேதிவினையை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்வதற்கு அதன் வீதம் மற்றும் வீதத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் காரணிகள் பற்றி அறிந்துகொள்வது சமமான முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. உதாரணமாக, உணவு எவ்வளவு விரைவாக கெட்டுப்போகிறது என்பதை எந்த அளவுருக்கள் தீர்மானிக்கின்றன? பல் நிரப்புதலுக்கு விரைவாக கடினமாகும் பொருளை எவ்வாறு வடிவமைப்பது? அல்லது ஒரு தானியங்கி இயந்திரத்தில் எரிபொருள் எரியும் வீதத்தை என்ன கட்டுப்படுத்துகிறது? இந்தக் கேள்விகள் அனைத்திற்கும் வேதியியலின் ஒரு கிளையான, வினை வீதங்கள் மற்றும் அவற்றின் வினைமுறைகளைப் படிக்கும் வேதிவினை இயக்கவியல் மூலம் பதிலளிக்க முடியும். இயக்கவியல் (kinetics) என்பது கிரேக்க வார்த்தையான ‘கைனீசிஸ்’ (kinesis) என்பதிலிருந்து பெறப்பட்டது, அதன் பொருள் இயக்கம். வெப்ப இயக்கவியல் ஒரு வினையின் நடைமுறை சாத்தியத்தை மட்டுமே கூறுகிறது, அதேசமயம் வேதிவினை இயக்கவியல் ஒரு வினையின் வீதத்தைக் கூறுகிறது. உதாரணமாக, வெப்ப இயக்கவியல் தரவுகள் வைரம் கிராஃபைட்டாக மாறும் என்பதைக் குறிக்கின்றன, ஆனால் உண்மையில் மாற்ற வீதம் மிகவும் மெதுவாக இருப்பதால், மாற்றம் எந்த அளவிற்கும் உணரப்படுவதில்லை. எனவே, பெரும்பாலான மக்கள் வைரம் என்றென்றும் நிலைத்திருக்கும் என்று நினைக்கின்றனர். இயக்க ஆய்வுகள் ஒரு வேதிவினையின் வேகம் அல்லது வீதத்தை தீர்மானிப்பதற்கு மட்டுமல்லாமல், வினை வீதங்களை மாற்றக்கூடிய நிபந்தனைகளையும் விவரிக்க உதவுகின்றன. செறிவு, வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் வினையூக்கி போன்ற காரணிகள் ஒரு வினையின் வீதத்தை பாதிக்கின்றன. மேக்ரோஸ்கோபிக் (பேரளவு) மட்டத்தில், நாம் வினைபுரிந்த அல்லது உருவான அளவுகள் மற்றும் அவற்றின் நுகர்வு அல்லது உருவாக்கத்தின் வீதங்களில் ஆர்வமாக உள்ளோம். மூலக்கூறு மட்டத்தில், மோதல்களுக்கு உட்படும் மூலக்கூறுகளின் திசை மற்றும் ஆற்றலை உள்ளடக்கிய வினைமுறைகள் விவாதிக்கப்படுகின்றன.

இந்த அலகில், வினையின் சராசரி மற்றும் கணத் தருண வீதம் மற்றும் இவற்றைப் பாதிக்கும் காரணிகளைக் கையாள்வோம். வினை வீதங்களின் மோதல் கோட்பாடு பற்றிய சில அடிப்படைக் கருத்துகளும் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. இருப்பினும், இவை அனைத்தையும் புரிந்துகொள்ள, முதலில் வினை வீதம் பற்றி அறிந்து கொள்வோம்.

4.1 ஒரு வேதிவினையின் வீதம்

சில வினைகள், அயனி வினைகள் போன்றவை மிக விரைவாக நிகழ்கின்றன, உதாரணமாக, வெள்ளி நைட்ரேட்டு மற்றும் சோடியம் குளோரைடின் நீரிய கரைசல்களை கலப்பதன் மூலம் வெள்ளி குளோரைடின் வீழ்படிவு உடனடியாக நிகழ்கிறது. மறுபுறம், சில வினைகள் மிகவும் மெதுவாக இருக்கின்றன, உதாரணமாக, காற்று மற்றும் ஈரப்பதம் இருப்பதில் இரும்பு துருப்பிடித்தல். மேலும், கரும்பு சர்க்கரை தலைகீழாகுதல் மற்றும் ஸ்டார்ச்சின் நீராற்பகுப்பு போன்ற வினைகளும் உள்ளன, அவை மிதமான வேகத்தில் முன்னேறுகின்றன. ஒவ்வொரு வகையிலும் மேலும் உதாரணங்களை நீங்கள் சிந்திக்க முடியுமா?

ஒரு தானுந்து வண்டியின் வேகம், ஒரு குறிப்பிட்ட காலப்பகுதியில் அதன் நிலையில் ஏற்படும் மாற்றம் அல்லது கடந்த தூரத்தின் அடிப்படையில் வெளிப்படுத்தப்படுவதை நீங்கள் அறிந்திருக்க வேண்டும். இதேபோல், ஒரு வினையின் வேகம் அல்லது ஒரு வினையின் வீதம், ஓர் அலகு நேரத்தில் ஒரு வினைபடு பொருள் அல்லது விளைபொருளின் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றமாக வரையறுக்கப்படுகிறது. இன்னும் குறிப்பாக, இது பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தப்படலாம்:

(i) எந்த ஒரு வினைபடு பொருளின் செறிவு குறைவதன் வீதம், அல்லது

(ii) எந்த ஒரு விளைபொருளின் செறிவு அதிகரிப்பதன் வீதம். கணினியின் கன அளவு மாறாமல் இருக்கிறது என்று வைத்துக்கொண்டு, ஒரு கற்பனை வினையைக் கவனியுங்கள்.

$ \mathrm{R} \rightarrow \mathrm{P} $ வினைபடு பொருளின் ஒரு மோல் $R$ விளைபொருளின் ஒரு மோல் $P$ ஐ உருவாக்குகிறது. $\left[R\right]_1$ மற்றும் $\left[P\right]_1$ என்பவை முறையே $R$ மற்றும் $P$ இன் செறிவுகள் என்றால், நேரம் $t_1$ இல் மற்றும் $[\mathrm{R}]_2$ மற்றும் $[\mathrm{P}]_2$ என்பவை நேரம் $\mathrm{t_2}$ இல் அவற்றின் செறிவுகள் என்றால்,

$$ \begin{aligned} \Delta t & =t_{2}-t_1 \\ \Delta[\mathrm{R}] & =[\mathrm{R}]_2-[\mathrm{R}]_1 \\ \Delta[\mathrm{P}] & =[\mathrm{P}]_2-[\mathrm{P}]_1 \end{aligned} $$

மேலே உள்ள வெளிப்பாடுகளில் சதுர அடைப்புக்குறிகள் மோலார் செறிவை வெளிப்படுத்த பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

$\mathrm{R}$ இன் மறைவு வீதம்

$$ \begin{equation*} =\frac{\text { Decrease in concentration of } \mathrm{R}}{\text { Time taken }}=-\frac{\Delta[\mathrm{R}]}{\Delta t} \tag{4.1} \end{equation*} $$

$\mathrm{P}$ இன் தோற்ற வீதம்

$$ \begin{equation*} =\frac{\text { Increase in concentration of } \mathrm{P}}{\text { Time taken }}=+\frac{\Delta[\mathrm{P}]}{\Delta t} \tag{4.2} \end{equation*} $$

$\Delta[R]$ ஒரு எதிர்மறை அளவு என்பதால் (வினைபடு பொருட்களின் செறிவு குறைவதால்), வினையின் வீதத்தை நேர்மறை அளவாக மாற்றுவதற்கு அது -1 ஆல் பெருக்கப்படுகிறது.

மேலே கொடுக்கப்பட்டுள்ள சமன்பாடுகள் (4.1) மற்றும் (4.2) ஒரு வினையின் சராசரி வீதத்தைக் குறிக்கின்றன, $r_{\mathrm{av}}$.

சராசரி வீதம், வினைபடு பொருட்கள் அல்லது விளைபொருட்களின் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றம் மற்றும் அந்த மாற்றம் நிகழ எடுக்கும் நேரத்தைப் பொறுத்தது (படம் 4.1).

படம் 4.1: ஒரு வினையின் கணத் தருண மற்றும் சராசரி வீதம்

ஒரு வினையின் வீதத்தின் அலகுகள்

சமன்பாடுகள் (3.1) மற்றும் (3.2) இலிருந்து, வீதத்தின் அலகுகள் செறிவு நேரம் ${ }^{-1}$ என்பது தெளிவாகிறது. உதாரணமாக, செறிவு $\mathrm{mol} \mathrm{L}^{-1}$ இல் இருந்தால் மற்றும் நேரம் வினாடிகளில் இருந்தால், அலகுகள் $\mathrm{mol} \mathrm{L}^{-1} \mathrm{~s}^{-1}$ ஆக இருக்கும். இருப்பினும், வாயு வினைகளில், வாயுக்களின் செறிவு அவற்றின் பகுதி அழுத்தங்களின் அடிப்படையில் வெளிப்படுத்தப்படும் போது, வீத சமன்பாட்டின் அலகுகள் atm $\mathrm{s}^{-1}$ ஆக இருக்கும்.

எடுத்துக்காட்டு 4.1 கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ள வெவ்வேறு நேரங்களில் $\mathrm{C_4} \mathrm{H_9} \mathrm{Cl}$ (பியூட்டைல் குளோரைடு) இன் செறிவுகளிலிருந்து, வினையின் சராசரி வீதத்தைக் கணக்கிடவும்:

$$ \mathrm{C_4} \mathrm{H_9} \mathrm{Cl}+\mathrm{H_2} \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{C_4} \mathrm{H_9} \mathrm{OH}+\mathrm{HCl} $$

வெவ்வேறு நேர இடைவெளிகளில்.

$ \begin{array}{cccccccccc} t / \mathrm{s} & 0 & 50 & 100 & 150 & 200 & 300 & 400 & 700 & 800 \\ {\left[\mathrm{C} _4 \mathrm{H} _9 \mathrm{Cl}\right] / \mathrm{mol} \mathrm{L}^{-1}} & 0.100 & 0.0905 & 0.0820 & 0.0741 & 0.0671 & 0.0549 & 0.0439 & 0.0210 & 0.017 \end{array} $

தீர்வு வெவ்வேறு நேர இடைவெளிகளில் செறிவில் உள்ள வேறுபாட்டை நாம் தீர்மானிக்க முடியும், எனவே $\Delta[R]$ ஐ $\Delta t$ ஆல் வகுப்பதன் மூலம் சராசரி வீதத்தை தீர்மானிக்க முடியும் (அட்டவணை 4.1).

அட்டவணை 4.1: பியூட்டைல் குளோரைடின் நீராற்பகுப்பின் சராசரி வீதங்கள்

அட்டவணை 4.1 இலிருந்து பார்க்க முடிவது போல், சராசரி வீதம் $1.90 \times 0^{-4} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{~s}^{-1}$ இலிருந்து $0.4 \times 10^{-4} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{~s}^{-1}$ ஆக குறைகிறது. இருப்பினும், சராசரி வீதத்தை ஒரு குறிப்பிட்ட தருணத்தில் வினையின் வீதத்தை கணிக்க பயன்படுத்த முடியாது, ஏனெனில் அது கணக்கிடப்படும் நேர இடைவெளிக்கு நிலையானதாக இருக்கும். எனவே, ஒரு குறிப்பிட்ட தருணத்தில் வீதத்தை வெளிப்படுத்த, கணத் தருண வீதத்தை நாம் தீர்மானிக்கிறோம். மிகச்சிறிய நேர இடைவெளியான $\mathrm{d} t$ (அதாவது $\Delta t$ பூஜ்ஜியத்தை நெருங்கும் போது) சராசரி வீதத்தை நாம் கருதும்போது அது பெறப்படுகிறது. எனவே, கணித ரீதியாக மிகச்சிறிய $\mathrm{d} t$ க்கு, கணத் தருண வீதம் பின்வருமாறு கொடுக்கப்படுகிறது

$$ \begin{equation*} r_{\mathrm{av}}=\frac{-\Delta[\mathrm{R}]}{\Delta t}=\frac{\Delta[\mathrm{P}]}{\Delta t} \tag{4.3} \end{equation*} $$

$\Delta t \rightarrow 0$

$$ \text { and } \mathrm{r} _{\mathrm{inst}}=\frac{-\mathrm{d}[\mathrm{R}]}{\mathrm{d} t}=\frac{\mathrm{d}[\mathrm{P}]}{\mathrm{d} t} $$

படம் 4.2 பியூட்டைல் குளோரைடின் நீராற்பகுப்பின் கணத் தருண வீதம் $\left(\mathrm{C} _{4} \mathrm{H} _{9} \mathrm{Cl}\right)$

இது வரைபட ரீதியாக நேரம் $t$ இல் $\mathrm{R}$ மற்றும் $\mathrm{P}$ இன் செறிவுக்கான வளைவுகளில் எதிலாவது ஒரு தொடுகோடு வரைந்து, அதன் சாய்வைக் கணக்கிடுவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்படலாம் (படம் 4.1). எனவே சிக்கல் 3.1 இல், $r_{\text {inst }}$ உதாரணமாக 600 வினாடிகளில், பியூட்டைல் குளோரைட்டின் செறிவை நேரத்தின் சார்பாக வரைபடமாக்குவதன் மூலம் கணக்கிட முடியும். $t=600 \mathrm{~s}$ இல் வளைவைத் தொடும் ஒரு தொடுகோடு வரையப்படுகிறது (படம் 4.2).

இந்த தொடுகோட்டின் சாய்வு கணத் தருண வீதத்தைத் தருகிறது. $$ \begin{aligned} & \text { So, } r_{\text {inst }} \text { at } 600 \mathrm{~s}=-\left(\frac{0.0165-0.037}{(800-400) \mathrm{s}}\right) \mathrm{mol} \mathrm{L}^{-1}\\ & =5.12 \times 10^{-5} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{~s}^{-1} \\ & \text { At } t=250 \mathrm{~s} \quad r_{\text {inst }}=1.22 \times 10^{-4} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{~s}^{-1} \\ & \text { At } t=350 \mathrm{~s} \quad r_{\text {inst }}=1.0 \times 10^{-4} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{~s}^{-1} \\ & \text { At } t=450 \mathrm{~s} \quad r_{\text {inst }}=6.4 \times 10^{-5} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{~s}^{-1} \end{aligned} $$

இப்போது ஒரு வினையைக் கவனியுங்கள் $ \mathrm{Hg}(\mathrm{l})+\mathrm{Cl_2}(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{HgCl_2}(\mathrm{~s}) $

வினைபடு பொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் ஸ்டோய்கியோமெட்ரிக் குணகங்கள் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும் போது, வினையின் வீதம் பின்வருமாறு கொடுக்கப்படுகிறது

$ \text { Rate of reaction }=-\frac{\Delta[\mathrm{Hg}]}{\Delta t}=-\frac{\Delta\left[\mathrm{Cl_2}\right]}{\Delta t}=\frac{\Delta\left[\mathrm{HgCl_2}\right]}{\Delta t} $

அதாவது, எந்தவொரு வினைபடு பொருளின் மறைவு வீதமும், விளைபொருட்களின் தோற்ற வீதத்தைப் போலவே இருக்கும். ஆனால் பின்வரும் வினையில், $\mathrm{HI}$ இன் இரண்டு மோல்கள் சிதைந்து, $\mathrm{H_2}$ மற்றும் $\mathrm{I_2}$ இன் ஒவ்வொரு மோல்களையும் உருவாக்குகின்றன,

$$ 2 \mathrm{HI}(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{I_2}(\mathrm{~g}) $$

வினைபடு பொருட்கள் அல்லது விளைபொருட்களின் ஸ்டோய்கியோமெட்ரிக் குணகங்கள் ஒன்றுக்கு சமமாக இல்லாத ஒரு வினையின் வீதத்தை வெளிப்படுத்த, எந்தவொரு வினைபடு பொருளின் மறைவு வீதம் அல்லது விளைபொருட்களின் தோற்ற வீதம் அவற்றின் ஸ்டோய்கியோமெட்ரிக் குணகங்களால் வகுக்கப்படுகிறது. $\mathrm{HI}$ இன் நுகர்வு வீதம் $\mathrm{H_2}$ அல்லது $\mathrm{I_2}$ இன் உருவாக்க வீதத்தை விட இரண்டு மடங்கு என்பதால், அவற்றை சமமாக்க, $\Delta[\mathrm{HI}]$ என்ற சொல் 2 ஆல் வகுக்கப்படுகிறது. இந்த வினையின் வீதம் பின்வருமாறு கொடுக்கப்படுகிறது

வினையின் வீதம் $=-\frac{1}{2} \frac{\Delta[\mathrm{HI}]}{\Delta t}=\frac{\Delta\left[\mathrm{H_2}\right]}{\Delta t}=\frac{\Delta\left[\mathrm{I_2}\right]}{\Delta t}$ இதேபோல், வினைக்கு $$ \begin{aligned} & 5 \mathrm{Br}^{-}(\mathrm{aq})+\mathrm{BrO_3}^{-}(\mathrm{aq})+6 \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) \rightarrow 3 \mathrm{Br_2}(\mathrm{aq})+3 \mathrm{H_2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \\ & \text { Rate }=-\frac{1}{5} \frac{\Delta\left[\mathrm{Br}^{-}\right]}{\Delta t}=-\frac{\Delta \mathrm{BrO_3}^{-}}{\Delta t}=-\frac{1}{6} \frac{\Delta\left[\mathrm{H}^{+}\right]}{\Delta t}=\frac{1}{3} \frac{\Delta\left[\mathrm{Br_2}\right]}{\Delta t}=\frac{1}{3} \frac{\Delta\left[\mathrm{H_2} \mathrm{O}\right]}{\Delta t} \end{aligned} $$

நிலையான வெப்பநிலையில் ஒரு வாயு வினைக்கு, செறிவு ஒரு இனத்தின் பகுதி அழுத்தத்திற்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாக இருக்கும், எனவே, வீதத்தை வினைபடு பொருள் அல்லது விளைபொருளின் பகுதி அழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்ற வீதமாகவும் வெளிப்படுத்தலாம்.

எடுத்துக்காட்டு 4.2 $\mathrm{N_2} \mathrm{O_5}$ இன் சிதைவு $\mathrm{CCl_4}$ இல் $318 \mathrm{~K}$ இல் $\mathrm{N_2} \mathrm{O_5}$ இன் செறிவைக் கண்காணிப்பதன் மூலம் ஆய்வு செய்யப்பட்டது. ஆரம்பத்தில் $\mathrm{N_2} \mathrm{O_5}$ இன் செறிவு $2.33 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}$ மற்றும் 184 நிமிடங்களுக்குப் பிறகு, அது $2.08 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}$ ஆகக் குறைக்கப்படுகிறது. வினை பின்வரும் சமன்பாட்டின் படி நிகழ்கிறது

$$ 2 \mathrm{~N_2} \mathrm{O_5}(\mathrm{~g}) \rightarrow 4 \mathrm{NO_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{O_2}(\mathrm{~g}) $$

மணிநேரம், நிமிடம் மற்றும் வினாடிகளின் அடிப்படையில் இந்த வினையின் சராசரி வீதத்தைக் கணக்கிடவும். இந்த காலகட்டத்தில் $\mathrm{NO_2}$ இன் உற்பத்தி வீதம் என்ன?

தீர்வு சராசரி வீதம் $=\frac{1}{2}-\frac{\Delta\left[\mathrm{N_2} \mathrm{O_5}\right]}{\Delta t}=-\frac{1}{2} \frac{(2.08-2.33) \mathrm{molL}^{-1}}{184 \mathrm{~min}}$

$=6.79 \times 10^{-4} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} / \mathrm{min}=\left(6.79 \times 10^{-4} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{~min}^{-1}\right) \times(60 \mathrm{~min} / \mathrm{lh})$

$=4.07 \times 10^{-2} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} / \mathrm{h}$

$=6.79 \times 10^{-4} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \times 1 \mathrm{~min} / 60 \mathrm{~s}$

$=1.13 \times 10^{-5} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{~s}^{-1}$

இது நினைவில் கொள்ளப்பட வேண்டும்

$ \begin{aligned} & \text {Rate}=\frac{1}{4} \frac{\Delta\left[\mathrm{NO_2}\right]}{\Delta t} \\ & \frac{\Delta\left[\mathrm{NO_2}\right]}{\Delta t}=6.79 \times 10^{-4} \times 4 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{~min}^{-1}=2.72 \times 10^{-3} \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{~min}^{-1} \end{aligned} $

4.2 ஒரு வினையின் வீதத்தை பாதிக்கும் காரணிகள்

வினையின் வீதம், வினைபடு பொருட்களின் செறிவு (வாயுக்களின் விஷயத்தில் அழுத்தம்), வெப்பநிலை மற்றும் வினையூக்கி போன்ற சோதனை நிலைமைகளைப் பொறுத்தது.

4.2.1 செறிவைப் பொறுத்து வீதத்தின் சார்பு

கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் ஒரு வேதிவினையின் வீதம், ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வினைபடு பொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் செறிவைப் பொறுத்து இருக்கலாம். வினைபடு பொருட்களின் செறிவின் அடிப்படையில் வினை வீதத்தின் பிரதிநிதித்துவம் வீத விதி என அறியப்படுகிறது. இது வீத சமன்பாடு அல்லது வீத வெளிப்பாடு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

4.2.2 வீத வெளிப்பாடு மற்றும் வீத மாறிலி

அட்டவணை 4.1 இல் உள்ள முடிவுகள், வினைபடு பொருட்களின் செறிவு குறைவதால், வினையின் வீதம் நேரம் கடந்து குறைகிறது என்பதை தெளிவாகக் காட்டுகின்றன. மாறாக, வினைபடு பொருட்களின் செறிவு அதிகரிக்கும் போது வீதங்கள் பொதுவாக அதிகரிக்கின்றன. எனவே, ஒரு வினையின் வீதம் வினைபடு பொருட்களின் செறிவைப் பொறுத்தது.

ஒரு பொது வினையைக் கவனியுங்கள்:

$$ \mathrm{aA}+\mathrm{bB} \rightarrow \mathrm{cC}+\mathrm{dD} $$

இங்கு a, b, c மற்றும் d ஆகியவை வினைபடு பொருட்கள் மற்றும் விளைபொருட்களின் ஸ்டோய்கியோமெட்ரிக் குணகங்கள்.

இந்த வினைக்கான வீத வெளிப்பாடு

$$ \begin{equation*} \text { Rate } \propto[\mathrm{A}]^{\mathrm{x}}[\mathrm{B}]^{\mathrm{y}} \tag{4.4} \end{equation*} $$

இங்கு அடுக்குகள் $\mathrm{x}$ மற்றும் $\mathrm{y}$ ஆகியவை வினைபடு பொருட்களின் ஸ்டோய்கியோமெட்ரிக் குணகங்களுக்கு ( $\mathrm{a}$ மற்றும் $\mathrm{b}$ ) சமமாக இருக்கலாம் அல்லது இல்லாமல் இருக்கலாம். மேலே உள்ள சமன்பாட்டை இவ்வாறும் எழுதலாம்

$$ \begin{align*} & \text { Rate }=k[\mathrm{~A}]^{\mathrm{x}} \quad[\mathrm{B}]^{\mathrm{y}} \tag{4.4a}\\ & -\frac{\mathrm{d}[\mathrm{R}]}{\mathrm{d} t}=k[\mathrm{~A}]^{\mathrm{x}}[\mathrm{B}]^{\mathrm{y}} \tag{4.4b} \end{align*} $$

சமன்பாட்டின் (4.4 b) இந்த வடிவம் வகையீட்டு வீத சமன்பாடு என அறியப்படுகிறது, இங்கு k என்பது வீத மாறிலி எனப்படும் விகிதாசார மாறிலி ஆகும். (4.4) போன்ற சமன்பாடு, இது ஒரு வினையின் வீதத்தை வினைபடு பொருட்களின் செறிவுடன் தொடர்புபடுத்துகிறது, வீத விதி அல்லது வீத வெளிப்பாடு என அழைக்கப்படுகிறது. எனவே, வீத விதி என்பது ஒரு வினை வீதம், ஒவ்வொரு சொல்லும் சில அடுக்குகளுடன் உயர்த்தப்பட்ட, வினைபடு பொருட்களின் மோலார் செறிவின் அடிப்படையில் கொடுக்கப்படும் வெளிப்பாடாகும், இது சமநிலை வேதிச் சமன்பாட்டில் வினைபுரியும் இனங்களின் ஸ்டோய்கியோமெட்ரிக் குணகத்துடன் சமமாக இருக்கலாம் அல்லது இல்லாமல் இருக்கலாம்.

உதாரணமாக:

$$ 2 \mathrm{NO}(\mathrm{g})+\mathrm{O_2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{NO_2}(\mathrm{~g}) $$

ஒரு வினைபடு பொருளின் செறிவை மாறாமல் வைத்து, மற்ற வினைபடு பொருளின் செறிவை மாற்றுவதன் மூலம் அல்லது இரண்டு வினைபடு பொருட்களின் செறிவையும் மாற்றுவதன் மூலம், ஆரம்ப செறிவுகளின் செயல்பாடாக இந்த வினையின் வீதத்தை நாம் அளவிடலாம். பின்வரும் முடிவுகள் பெறப்படுகின்றன (அட்டவணை 4.2).

அட்டவணை 4.2: $\mathrm{NO} _{2}$ இன் உருவாக்கத்தின் ஆரம்ப வீதம்

முடிவுகளைப் பார்த்த பிறகு, $\mathrm{NO}$ இன் செறிவு இரட்டிப்பாக்கப்பட்டு, $\mathrm{O_2}$ இன் செறிவு மாறாமல் இருக்கும் போது, ஆரம்ப வீதம் 0.096 இலிருந்து $0.384 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{~s}^{-1}$ ஆக நான்கு மடங்கு அதிகரிக்கிறது என்பது தெளிவாகிறது. இது வீதம் NO இன் செறிவின் வர்க்கத்தைப் பொறுத்தது என்பதைக் குறிக்கிறது. NO இன் செறிவு மாறாமல் இருக்கும் போது மற்றும் $\mathrm{O_2}$ இன் செறிவு இரட்டிப்பாகும் போது வீதமும் இரட்டிப்பாகிறது, இது வீதம் $\mathrm{O_2}$ இன் செறிவை முதல் அடுக்கிற்கு பொறுத்தது என்பதைக் குறிக்கிறது. எனவே, இந்த வினைக்கான வீத சமன்பாடு இருக்கும்

$$ \text { Rate }=k\left[\mathrm{NO}^{2}\left[\mathrm{O_2}\right]\right]. $$

இந்த வீத வெளிப்பாட்டின் வகையீட்டு வடிவம் பின்வருமாறு கொடுக்கப்பட்டுள்ளது

$$ -\frac{\mathrm{d}[\mathrm{R}]}{\mathrm{d} t}=k[\mathrm{NO}]^{2}\left[\mathrm{O_2}\right] $$

இப்போது, சோதனைத் தரவுகளிலிருந்து பெறப்பட்ட வீத சமன்பாட்டில், இந்த வினைக்கு, செறிவு சொற்களின் அடுக்குகள் சமநிலை வேதிச் சமன்பாட்டில் அவற்றின் ஸ்டோய்கியோமெட்ரிக் குணகங்களைப் போலவே இருக்கின்றன என்பதை நாம் கவனிக்கிறோம்.

வேறு சில உதாரணங்கள் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளன: வினை சோதனை வீத வெளிப்பாடு

வினை

1. $\mathrm{CHCl_3}+\mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{CCl_4}+\mathrm{HCl}$

சோதனை வீத வெளிப்பாடு

2. $\mathrm{CH_3} \mathrm{COOC_2} \mathrm{H_5}+\mathrm{H_2} \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{CH_3} \mathrm{COOH}+\mathrm{C_2} \mathrm{H_5} \mathrm{OH}$ வீதம் $=k\left[\mathrm{CH_3} \mathrm{COOC_2} \mathrm{H_5}\right]^{1}\left[\mathrm{H_2} \mathrm{O}\right]^{0}$

இந்த வினைகளில், செறிவு சொற்களின் அடுக்குகள் அவற்றின் ஸ்டோய்கியோமெட்ரிக் குணகங்களைப் போல இல்லை. எனவே, நாம் கூறலாம்:

எந்தவொரு வினைக்கும் வீத விதியை சமநிலை வேதிச் சமன்பாட்டைப் பார்ப்பதன் மூலம் மட்டுமே கணிக்க முடியாது, அதாவது கோட்பாட்டளவில், ஆனால் சோதனை ரீதியாக தீர்மானிக்கப்பட வேண்டும்.

4.2.3 ஒரு வினையின் வரிசை

வீத சமன்பாட்டில் (4.4) வினை
$$ \text { Rate } =k[A]^{\mathrm{x}}[\mathrm{B}]^{\mathrm{y}} $$

$\mathrm{x}$ மற்றும் $\mathrm{y}$ ஆகியவை வீதம் A மற்றும் B இன் செறிவில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கு எவ்வளவு உணர்திறன் கொண்டது என்பதைக் குறிக்கின்றன. இந்த அடுக்குகளின் கூட்டுத்தொகை, அதாவது (4.4) இல் $x+y$ ஒரு வினையின் ஒட்டுமொத்த வரிசையைக் கொடுக்கிறது, அதேசமயம் $\mathrm{x}$ மற்றும் $\mathrm{y}$ ஆகியவை முறையே $\mathrm{A}$ மற்றும் $\mathrm{B}$ வினைபடு பொருட்களைப் பொறுத்த வரிசையைக் குறிக்கின்றன.

எனவே, வீத விதி வெளிப்பாட்டில் வினைபடு பொருட்களின் செறிவின் அடுக்குகளின் கூட்டுத்தொகை அந்த வேதிவினையின் வரிசை என அழைக்கப்படுகிறது.

ஒரு வினையின் வரிசை $0,1,2,3$ ஆகவும், ஒரு பின்னமாகவும் கூட இருக்கலாம். பூஜ்ஜிய வரிசை வினை என்பது வினையின் வீதம் வினைபடு பொருட்களின் செறிவைச் சார்ந்து இல்லை என்பதாகும்.

எடுத்துக்காட்டு 4.3 வீத வெளிப்பாடு கொண்ட ஒரு வினையின் ஒட்டுமொத்த வரிசையைக் கணக்கிடவும்

(அ) வீதம் $=k[\mathrm{~A}]^{1 / 2}[\mathrm{~B}]^{3 / 2}$

(ஆ) வீதம் $=k[\mathrm{~A}]^{3 / 2}[\mathrm{~B}]^{-1}$

தீர்வு (அ) வீதம் $=k[\mathrm{~A}]^{\mathrm{x}}[\mathrm{B}]^{\mathrm{y}}$

வரிசை $=\mathrm{x}+\mathrm{y}$

எனவே வரிசை $=1 / 2+3 / 2=2$, அதாவது, இரண்டாம் வரிசை

(ஆ) வரிசை $=3 / 2+(-1)=1 / 2$, அதாவது, அரை வரிசை.

ஒரு சமநிலை வேதிச் சமன்பாடு ஒரு வினை எவ்வாறு நிகழ்கிறது என்பதைப் பற்றிய உண்மையான படத்தை நமக்கு வழங்குவதில்லை, ஏனெனில் ஒரு படியில் ஒரு வினை முடிவடைவது அரிது. ஒரு படியில் நிகழும் வினைகள் அடிப்படை வினைகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. அடிப்படை வினைகளின் வரிசை (வினைமுறை என அழைக்கப்படுகிறது) நமக்கு விளைபொருட்களைக் கொடுக்கும் போது, வினைகள் சிக்கலான வினைகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இவை தொடர் வினைகள் (எ.கா., ஈத்தேனின் ஆக்சிஜனேற்றம் $\mathrm{CO_2}$ மற்றும் $\mathrm{H_2} \mathrm{O}$ க்கு இடைநிலை படிகளின் தொடர் வழியாக செல்கிறது, இதில் ஆல்கஹால், ஆல்டிஹைட் மற்றும் அமிலம் உருவாகின்றன), தலைகீழ் வினைகள் மற்றும் பக்க வினைகள் (எ.கா., ஃபீனாலின் நைட