Catalysts, including negative catalysts
প্রভাবক ও ঋণাত্মক প্রভাবক
প্রভাবক বিক্রিয়ার হার বদলে দেয় কিন্তু নিজে বিক্রিয়ার শেষে অপরিবর্তিত থেকে যায়। কাজটি সে করে একটি বিকল্প পথ খুলে দিয়ে, যার সক্রিয়ণ শক্তি কম। মনে রাখার সবচেয়ে জরুরি কথা হলো, প্রভাবক সাম্যের অবস্থান একটুও সরায় না — সে সামনের ও পিছনের দুই বিক্রিয়ার হারই সমানভাবে বাড়ায়, তাই কেবল সাম্যে পৌঁছাতে সময় কমে, ফলন বাড়ে না। ঋণাত্মক প্রভাবক উল্টো কাজ করে, সে হার কমিয়ে দেয় — যেমন হাইড্রোজেন পার-অক্সাইডের ভাঙন ঠেকাতে ফসফরিক অ্যাসিড ব্যবহার করা হয়।
প্রভাবক বিকল্প পথ দেয় যার সক্রিয়ণ শক্তি কম; নিজে অপরিবর্তিত থাকে
প্রভাবক সাম্যের অবস্থান বদলায় না, কেবল সাম্যে পৌঁছাতে সময় কমায়
সামনের ও পিছনের বিক্রিয়ার হার সমানভাবে বাড়ে
ঋণাত্মক প্রভাবক (প্রতিরোধক) হার কমায় — যেমন H₂O₂-এ ফসফরিক অ্যাসিড
প্রবর্ধক (promoter) প্রভাবকের কার্যকারিতা বাড়ায় — হেবার পদ্ধতিতে মলিবডেনাম
প্রভাবক বিষ (catalyst poison) প্রভাবকের পৃষ্ঠ নষ্ট করে দেয়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
'প্রভাবক ফলন বাড়ায়' — এটি সবসময় ভুল বিকল্প। সে কেবল সময় কমায়।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·প্রভাবক সাম্য সরায় ভাবা — শুরু ও শেষ শক্তিস্তর অপরিবর্তিত, তাই সাম্যও
- ·প্রভাবক সক্রিয়ণ শক্তি কমায় বলতে গিয়ে বিক্রিয়ার এনথালপিও কমে ভাবা
- ·ঋণাত্মক প্রভাবককে বিক্রিয়া বন্ধকারী ধরা — সে কেবল ধীর করে
Equilibrium constant and Le Chatelier's principle
সাম্য ধ্রুবক ও লা শাতেলিয়ার নীতি
উভমুখী বিক্রিয়া সাম্যে পৌঁছালে সামনের ও পিছনের হার সমান হয়ে যায় এবং ঘনমাত্রা আর বদলায় না — তবে বিক্রিয়া থেমে যায় না, দুদিকেই চলতে থাকে। সাম্য ধ্রুবকের মান বড় হলে বোঝা যায় সাম্যে উৎপাদই বেশি। লা শাতেলিয়ার নীতি বলে, সাম্যে থাকা তন্ত্রের উপর কোনো চাপ প্রয়োগ করলে তন্ত্র এমনভাবে সরে যায় যাতে সেই চাপ কিছুটা প্রশমিত হয়। চাপের প্রভাব নিয়ে প্রশ্নে একটি বিশেষ ক্ষেত্র বারবার আসে — দুই পাশে গ্যাসের মোল সংখ্যা সমান হলে চাপ বদলালেও সাম্য একটুও সরে না।
সাম্যে সামনের ও পিছনের বিক্রিয়ার হার সমান; বিক্রিয়া থামে না
K-এর মান বড় হলে সাম্যে উৎপাদের পরিমাণ বেশি
ঘনমাত্রা বাড়ালে সাম্য সেই উপাদান কমানোর দিকে সরে
চাপ বাড়ালে সাম্য কম মোল সংখ্যার দিকে সরে
দুই পাশে গ্যাসের মোল সংখ্যা সমান হলে চাপের কোনো প্রভাব নেই — যেমন H₂ + I₂ ⇌ 2HI
তাপোৎপাদী বিক্রিয়ায় তাপ বাড়ালে সাম্য বিক্রিয়কের দিকে সরে; K-এর মান কমে
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
চাপের প্রশ্নে দুই পাশের গ্যাসীয় মোল গুনে ফেলো — সমান হলে উত্তর 'কোনো প্রভাব নেই'।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·সাম্যে বিক্রিয়া থেমে যায় ভাবা — দুই দিকের হার সমান, কিন্তু শূন্য নয়
- ·কঠিন ও বিশুদ্ধ তরলকে চাপের হিসাবে ধরা — কেবল গ্যাসীয় মোল গোনা হয়
- ·প্রভাবককে সাম্য সরানোর উপায় ভাবা
Rate law, order and half-life
হার সমীকরণ, বিক্রিয়ার ক্রম ও অর্ধায়ু
বিক্রিয়ার হার সমীকরণ বলে হার কোন কোন বিক্রিয়কের ঘনমাত্রার উপর কত ঘাতে নির্ভর করে, আর সেই ঘাতগুলোর যোগফলই বিক্রিয়ার ক্রম। একটি গুরুত্বপূর্ণ কথা হলো ক্রম কখনও সুষম সমীকরণের সহগ থেকে বের করা যায় না — এটি একান্তভাবে পরীক্ষালব্ধ, কারণ প্রকৃত বিক্রিয়া প্রায়ই কয়েকটি ধাপে ঘটে এবং সবচেয়ে ধীর ধাপটিই হার নিয়ন্ত্রণ করে। প্রথম ক্রম বিক্রিয়ার একটি বিশেষ বৈশিষ্ট্য আছে: তার অর্ধায়ু প্রাথমিক ঘনমাত্রার উপর নির্ভর করে না, তাই যেকোনো বিন্দু থেকে অর্ধেক হতে একই সময় লাগে।
হার সমীকরণ: হার = k[A]^m[B]^n; ক্রম = m + n
ক্রম পরীক্ষালব্ধ, সুষম সমীকরণের সহগ থেকে নয়
আণবিকতা (molecularity) পূর্ণসংখ্যা ও তাত্ত্বিক; ক্রম ভগ্নাংশ বা শূন্যও হতে পারে
হার নিয়ন্ত্রণ করে বহুধাপ বিক্রিয়ার সবচেয়ে ধীর ধাপ
প্রথম ক্রমের অর্ধায়ু: t₁⁄₂ = 0.693 ÷ k — প্রাথমিক ঘনমাত্রা-নিরপেক্ষ
তেজস্ক্রিয় ক্ষয় একটি প্রথম ক্রম প্রক্রিয়া
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
প্রথম ক্রমের অর্ধায়ু ঘনমাত্রা-নিরপেক্ষ — অর্ধায়ু দিয়ে হার ধ্রুবক চাইলে সরাসরি 0.693 ভাগ t₁⁄₂।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·সুষম সমীকরণের সহগ থেকে ক্রম বের করা
- ·ক্রম ও আণবিকতাকে সমার্থক ধরা — একটি পরীক্ষালব্ধ, অন্যটি তাত্ত্বিক
- ·সব বিক্রিয়ার অর্ধায়ুকে ঘনমাত্রা-নিরপেক্ষ ধরা — কেবল প্রথম ক্রমে তা সত্য
Why temperature speeds up reactions
তাপমাত্রা ও বিক্রিয়ার হার
তাপমাত্রা বাড়লে অণুর গড় গতিশক্তি বাড়ে, কিন্তু হার এত দ্রুত বাড়ার আসল কারণ সেটি নয়। আসল কারণ হলো, তাপ বাড়ালে যেসব অণুর শক্তি সক্রিয়ণ শক্তির চেয়ে বেশি তাদের ভগ্নাংশ লাফিয়ে বেড়ে যায়। গড় শক্তি সামান্য বাড়লেও শক্তি-বণ্টনের লেজের দিকটা অনেকটা মোটা হয়ে যায়, আর কার্যকর সংঘর্ষ সেখান থেকেই আসে। এই কারণেই প্রচলিত নিয়ম — দশ ডিগ্রি তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে হার প্রায় দ্বিগুণ থেকে তিনগুণ হয়।
ভ্যান্ট হফের নিয়ম: প্রতি ১০ °C বৃদ্ধিতে হার প্রায় ২–৩ গুণ
মূল কারণ: সক্রিয়ণ শক্তি অতিক্রমকারী অণুর ভগ্নাংশ বৃদ্ধি
সংঘর্ষের সংখ্যা বৃদ্ধির অবদান তুলনামূলকভাবে সামান্য
কার্যকর সংঘর্ষের শর্ত দুটি: যথেষ্ট শক্তি এবং সঠিক দিকমুখিতা
হার বৃদ্ধির গুণিতক সক্রিয়ণ শক্তির উপর নির্ভরশীল — Ea বেশি হলে তাপমাত্রার প্রভাব বেশি
৩০ °C বৃদ্ধিতে হার প্রায় ২³ = ৮ গুণ (২ গুণ ধরে)
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
কত ডিগ্রি বেড়েছে তা ১০ দিয়ে ভাগ করে ঘাত বসাও — ৩০ ডিগ্রি মানে ২ ঘাত ৩, অর্থাৎ ৮ গুণ।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·হার বৃদ্ধির কারণ হিসেবে কেবল সংঘর্ষ সংখ্যা বৃদ্ধি বলা — মুখ্য কারণ শক্তি-বণ্টনের পরিবর্তন
- ·হার বৃদ্ধিকে তাপমাত্রার সমানুপাতিক ধরা — সম্পর্কটি সূচকীয়
- ·সক্রিয়ণ শক্তি তাপমাত্রার সঙ্গে কমে ভাবা — Ea বিক্রিয়ার নিজস্ব ধর্ম
Zero order reactions — rate independent of concentration
শূন্য ক্রম বিক্রিয়া
সাধারণত বিক্রিয়কের ঘনমাত্রা বাড়ালে বিক্রিয়ার হার বাড়ে, কিন্তু শূন্য ক্রম বিক্রিয়ায় তা হয় না — ঘনমাত্রা যতই বদলাক, হার একই থাকে। এমনটা ঘটে যখন বিক্রিয়াটি অন্য কিছুর দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে, যেমন প্রভাবকের পৃষ্ঠতল বা আলোর তীব্রতা; বিক্রিয়ক বেশি থাকলেও সেই সীমা পেরিয়ে হার বাড়তে পারে না। ফলে ঘনমাত্রা বনাম সময়ের লেখচিত্র একটি ঋণাত্মক ঢালের সরলরেখা হয়, আর হার ধ্রুবকের একক ঘনমাত্রা ভাগ সময় হয়ে যায় — অন্য কোনো ক্রমে যা হয় না।
শূন্য ক্রম: হার = k, বিক্রিয়কের ঘনমাত্রার উপর নির্ভরশীল নয়
ঘনমাত্রা বনাম সময় লেখচিত্র সরলরেখা, ঢাল = −k
হার ধ্রুবকের একক mol·L⁻¹·s⁻¹
অর্ধায়ু প্রাথমিক ঘনমাত্রার সমানুপাতিক: t₁⁄₂ = [A]₀ ÷ 2k
সাধারণ উদাহরণ: ধাতব পৃষ্ঠে প্রভাবকীয় বিক্রিয়া, আলোক-রাসায়নিক বিক্রিয়া
প্রথম ক্রমে হার ∝ [A]; দ্বিতীয় ক্রমে হার ∝ [A]²
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
হার ধ্রুবকের একক দেখেই ক্রম বলা যায় — mol·L⁻¹·s⁻¹ হলে শূন্য ক্রম, s⁻¹ হলে প্রথম ক্রম।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·শূন্য ক্রম মানে বিক্রিয়া ঘটে না ভাবা — বিক্রিয়া ঘটে, কেবল হার ঘনমাত্রা-নিরপেক্ষ
- ·শূন্য ক্রমের অর্ধায়ুকে ঘনমাত্রা-নিরপেক্ষ ধরা — সেটি প্রথম ক্রমের বৈশিষ্ট্য
- ·বিক্রিয়ার ক্রমকে সমীকরণের সহগ থেকে বের করা — ক্রম পরীক্ষালব্ধ