सक्रियण ऊर्जा परिदृश्य

इस सिमुलेशन के बारे में

सक्रियण ऊर्जा परिदृश्य पाठ्यपुस्तक के 2D अभिक्रिया निर्देशांक आरेख को गतिशीलता वाले 3D स्थितिज ऊर्जा पर्वत पास में बदल देता है। बाईं घाटी में अभिकारक गोले तापमान द्वारा स्केल की गई थर्मल गतिज ऊर्जा प्राप्त करते हैं और संक्रमण-अवस्था सैडल (सक्रियित कॉम्प्लेक्स) के ऊपर दाईं ओर उत्पाद घाटी में चढ़ने का प्रयास करते हैं। प्रभावी सक्रियण ऊर्जा (Ea) से कम गतिज ऊर्जा वाले अणु अभिकारक घाटी में वापस लुढ़क जाते हैं, जबकि ऊर्जावान अणु शिखर को पार कर जाते हैं और उत्पादों के रूप में सुनहरे हो जाते हैं। छात्र चमकते बैंगनी संक्रमण-अवस्था शिखर को लंबवत खींच सकते हैं, अत्यधिक ऊष्माक्षेपी (-60 kJ/mol) से ऊष्माशोषी (+60 kJ/mol) तक ΔH बदल सकते हैं, या अवरोध को लगभग आधा करने और अभिक्रिया दर में वृद्धि देखने के लिए हरे प्लैटिनम उत्प्रेरक ब्लॉक को संलग्न कर सकते हैं।

विद्यार्थी क्या खोज सकते हैं

उत्प्रेरक रहित Ea को 110 kJ/mol तक बढ़ाने के लिए बैंगनी संक्रमण अवस्था शिखर को ऊपर की ओर खींचें और देखें कि अधिकांश नीले अभिकारक गोले बिना अभिक्रिया किए कैसे नीचे लुढ़क जाते हैं।
हरे उत्प्रेरक ब्लॉक पर क्लिक करें (या उत्प्रेरक पथ टॉगल करें) और देखें कि लाल संदर्भ वक्र अपनी मूल उत्प्रेरक रहित ऊँचाई पर बना रहता है जबकि पर्वत पास नीचे गिर जाता है।
तापमान स्लाइडर को 260 K से 580 K तक बढ़ाएं और देखें कि अरहीनियस समीकरण के अनुसार सफल टक्करों का प्रतिशत तेजी से कैसे बढ़ता है।
एन्थैल्पी ΔH को -45 kJ/mol (ऊष्माक्षेपी, कम उत्पाद घाटी) से +45 kJ/mol (ऊष्माशोषी, उच्च उत्पाद घाटी) पर स्लाइड करें और सत्यापित करें कि उत्प्रेरक ΔH को बदले बिना Ea को बदलता है।
संक्रमण अवस्था के पार उच्च-ऊर्जा वाले टकराने वाले अणुओं का एक विस्फोट भेजने के लिए 'अभिकारक तरंग लॉन्च करें' दबाएं।

अधिगम उद्देश्य

1स्थितिज ऊर्जा अभिक्रिया निर्देशांक आरेख पर सक्रियण ऊर्जा (Ea) और संक्रमण अवस्था (सक्रियित कॉम्प्लेक्स) को परिभाषित करें।
2बताएं कि तापमान बढ़ाने से Ea से अधिक या उसके बराबर ऊर्जा वाली टक्करों का अंश बढ़ाकर अभिक्रिया दर कैसे बढ़ती है।
3वर्णन करें कि एक उत्प्रेरक कम सक्रियण ऊर्जा वाला एक वैकल्पिक मार्ग प्रदान करके आगे और पीछे दोनों अभिक्रिया दरों को कैसे बढ़ाता है।
4ऊष्माक्षेपी (नकारात्मक ΔH) और ऊष्माशोषी (सकारात्मक ΔH) स्थितिज ऊर्जा प्रोफाइलों के बीच अंतर करें और बताएं कि उत्प्रेरक ΔH क्यों नहीं बदलता है।

शिक्षकों के आम सवाल

रासायनिक अभिक्रिया में सक्रियण ऊर्जा (Ea) क्या है?

सक्रियण ऊर्जा (Ea) न्यूनतम गतिज ऊर्जा है जो टकराने वाले अभिकारक कणों के पास नए उत्पाद बॉन्ड बनने से पहले मौजूदा रासायनिक बॉन्ड को खींचने और तोड़ने तथा उच्च-ऊर्जा संक्रमण अवस्था तक पहुँचने के लिए होनी चाहिए।

उत्प्रेरक रासायनिक अभिक्रिया को कैसे तेज करता है?

एक उत्प्रेरक कम-ऊर्जा संक्रमण अवस्था के साथ एक वैकल्पिक अभिक्रिया तंत्र प्रदान करता है। चूँकि सक्रियण ऊर्जा अवरोध (Ea) कम है, इसलिए समान तापमान पर टकराने वाले अणुओं का एक बहुत बड़ा अंश अवरोध को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा रखता है।

क्या उत्प्रेरक किसी अभिक्रिया के एन्थैल्पी परिवर्तन (ΔH) को बदलता है?

नहीं। एन्थैल्पी परिवर्तन (ΔH) पूरी तरह से प्रारंभिक अभिकारकों और अंतिम उत्पादों के बीच स्थितिज ऊर्जा अंतर पर निर्भर करता है, जो अवस्था फलन हैं। एक उत्प्रेरक दोनों घाटियों की ऊंचाई को बदले बिना बीच में संक्रमण-अवस्था शिखर को कम करता है।

तापमान में छोटी वृद्धि से अभिक्रिया दर में बड़ी वृद्धि क्यों होती है?

मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण और अरहीनियस समीकरण k = A · exp(-Ea / RT) के अनुसार, तापमान बढ़ाने से आणविक ऊर्जा वितरण की उच्च-ऊर्जा पूंछ स्थानांतरित हो जाती है, जिससे उन अणुओं का अंश तेजी से बढ़ जाता है जिनकी ऊर्जा Ea से अधिक होती है।

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