रसायन विज्ञान पदार्थों और उनके परिवर्तनों का विज्ञान है, साथ ही उन्हें प्राप्त करने की विधियाँ भी हैं। यहां तक कि एक नियमित स्कूली पाठ्यक्रम में भी प्रतिक्रियाओं के प्रकार जैसे महत्वपूर्ण मुद्दे पर विचार किया जाता है। बुनियादी स्तर पर स्कूली बच्चों को जिस वर्गीकरण से परिचित कराया जाता है, वह ऑक्सीकरण की डिग्री, पाठ्यक्रम के चरण, प्रक्रिया के तंत्र आदि में परिवर्तन को ध्यान में रखता है। इसके अलावा, सभी रासायनिक प्रक्रियाओं को गैर-उत्प्रेरक और उत्प्रेरक में विभाजित किया जाता है। प्रतिक्रियाएं। उत्प्रेरक की भागीदारी के साथ होने वाले परिवर्तनों के उदाहरण सामान्य जीवन में एक व्यक्ति द्वारा देखे जाते हैं: किण्वन, क्षय। गैर-उत्प्रेरक परिवर्तन हमारे लिए बहुत दुर्लभ हैं।
उत्प्रेरक क्या है
यह एक रासायनिक पदार्थ है जो अंतःक्रिया की दर को बदल सकता है, लेकिन इसमें स्वयं भाग नहीं लेता है। मामले में जब उत्प्रेरक की मदद से प्रक्रिया को तेज किया जाता है, तो हम सकारात्मक कटैलिसीस के बारे में बात कर रहे हैं। इस घटना में कि प्रक्रिया में जोड़ा गया पदार्थ प्रतिक्रिया की दर को कम कर देता है, इसे अवरोधक कहा जाता है।
उत्प्रेरण के प्रकार
सजातीय और विषम उत्प्रेरण चरण में भिन्न होते हैं, मेंजो प्रारंभिक सामग्री स्थित हैं। यदि उत्प्रेरक सहित अन्योन्यक्रिया के लिए लिए गए प्रारंभिक घटक एकत्रीकरण की एक ही स्थिति में हैं, तो सजातीय उत्प्रेरण आगे बढ़ता है। मामले में जब विभिन्न चरणों के पदार्थ प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं, विषम उत्प्रेरण होता है।
कार्रवाई की चयनात्मकता
उत्प्रेरण केवल उपकरणों की उत्पादकता बढ़ाने का साधन नहीं है, इसका परिणामी उत्पादों की गुणवत्ता पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। इस घटना को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि अधिकांश उत्प्रेरकों की चयनात्मक (चयनात्मक) क्रिया के कारण, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया तेज हो जाती है, पार्श्व प्रक्रियाएं कम हो जाती हैं। अंत में, परिणामी उत्पाद उच्च शुद्धता के होते हैं, पदार्थों को और शुद्ध करने की कोई आवश्यकता नहीं होती है। उत्प्रेरक कार्रवाई की चयनात्मकता कच्चे माल की गैर-उत्पादन लागत में वास्तविक कमी, एक अच्छा आर्थिक लाभ देती है।
उत्पादन में उत्प्रेरक का उपयोग करने के लाभ
उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं की विशेषता और क्या है? एक विशिष्ट हाई स्कूल के उदाहरण बताते हैं कि उत्प्रेरक का उपयोग प्रक्रिया को कम तापमान पर करने की अनुमति देता है। प्रयोग इस बात की पुष्टि करते हैं कि इसका उपयोग ऊर्जा लागत को काफी कम करने के लिए किया जा सकता है। आधुनिक परिस्थितियों में यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जब दुनिया में ऊर्जा संसाधनों की कमी है।
उत्प्रेरक उत्पादन के उदाहरण
कौन सा उद्योग उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करता है? ऐसी प्रस्तुतियों के उदाहरण:नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड, हाइड्रोजन, अमोनिया, पॉलिमर, तेल शोधन का उत्पादन। कैटेलिसिस का व्यापक रूप से कार्बनिक अम्ल, मोनोहाइड्रिक और पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल, फिनोल, सिंथेटिक रेजिन, रंजक और दवाओं के उत्पादन में उपयोग किया जाता है।
उत्प्रेरक क्या है
कई पदार्थ जो दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी में हैं, साथ ही साथ उनके यौगिक उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सकते हैं। सबसे आम त्वरक हैं: निकल, लोहा, प्लेटिनम, कोबाल्ट, एल्युमिनोसिलिकेट्स, मैंगनीज ऑक्साइड।
उत्प्रेरक की विशेषताएं
चयनात्मक कार्रवाई के अलावा, उत्प्रेरक में उत्कृष्ट यांत्रिक शक्ति होती है, वे उत्प्रेरक जहरों का सामना करने में सक्षम होते हैं, और आसानी से पुन: उत्पन्न (पुनर्प्राप्त) होते हैं।
चरण अवस्था के अनुसार, उत्प्रेरक सजातीय प्रतिक्रियाओं को गैस-चरण और तरल-चरण में विभाजित किया जाता है।
आइए इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं पर करीब से नज़र डालें। विलयनों में, हाइड्रोजन धनायन H+, हाइड्रॉक्साइड क्षारक आयन OH-, धातु धनायन M+ और पदार्थ जो मुक्त कणों के निर्माण में योगदान करते हैं, रासायनिक परिवर्तन के त्वरक के रूप में कार्य करते हैं।
उत्प्रेरण का सार
अम्ल और क्षार की परस्पर क्रिया में उत्प्रेरण का तंत्र यह है कि परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थों और उत्प्रेरक धनात्मक आयनों (प्रोटॉन) के बीच आदान-प्रदान होता है। इस मामले में, इंट्रामोल्युलर परिवर्तन होते हैं। इसके तहतप्रतिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
- निर्जलीकरण (पानी की टुकड़ी);
- हाइड्रेशन (पानी के अणुओं का जुड़ाव);
- एस्टरीफिकेशन (शराब और कार्बोक्जिलिक एसिड से एस्टर का निर्माण);
- बहुसंघनन (पानी के उन्मूलन के साथ बहुलक का निर्माण)।
उत्प्रेरण का सिद्धांत न केवल प्रक्रिया की व्याख्या करता है, बल्कि संभावित पक्ष परिवर्तन भी करता है। विषम उत्प्रेरण के मामले में, प्रक्रिया का त्वरक एक स्वतंत्र चरण बनाता है, अभिकारकों की सतह पर कुछ केंद्रों में उत्प्रेरक गुण होते हैं, या पूरी सतह शामिल होती है।
एक सूक्ष्म विषमांगी प्रक्रिया भी होती है, जिसमें कोलाइडल अवस्था में उत्प्रेरक की उपस्थिति शामिल होती है। यह प्रकार एक सजातीय से एक विषम प्रकार के कटैलिसीस के लिए एक संक्रमणकालीन अवस्था है। इनमें से अधिकांश प्रक्रियाएं ठोस उत्प्रेरक का उपयोग करने वाले गैसीय पदार्थों के बीच होती हैं। वे दानों, गोलियों, अनाज के रूप में हो सकते हैं।
प्रकृति में उत्प्रेरण का वितरण
एंजाइमेटिक कटैलिसीस प्रकृति में काफी व्यापक है। जैव उत्प्रेरक की सहायता से प्रोटीन अणुओं का संश्लेषण होता है, जीवों में चयापचय होता है। जीवित जीवों की भागीदारी के साथ होने वाली एक भी जैविक प्रक्रिया उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं को दरकिनार नहीं करती है। महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के उदाहरण: अमीनो एसिड से शरीर के लिए विशिष्ट प्रोटीन का संश्लेषण; वसा, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट का टूटना।
उत्प्रेरण एल्गोरिथ्म
आइए उत्प्रेरण की क्रियाविधि पर विचार करें। झरझरा ठोस रासायनिक संपर्क त्वरक पर होने वाली इस प्रक्रिया में शामिल हैंअपने आप को कुछ प्रारंभिक चरण:
- प्रवाह के मूल से उत्प्रेरक अनाज की सतह पर परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थों का प्रसार;
- उत्प्रेरक के छिद्रों में अभिकर्मकों का प्रसार;
- रसायन सोखना (सक्रिय सोखना) - सक्रिय उत्प्रेरक-अभिकर्मक परिसरों;
- परमाणुओं की पुनर्व्यवस्था सतह संयोजन "उत्प्रेरक-उत्पाद" की उपस्थिति के साथ;
- उत्पाद प्रतिक्रिया त्वरक के छिद्रों में प्रसार;
- प्रतिक्रिया त्वरक की अनाज की सतह से उत्पाद का प्रसार कोर प्रवाह में।
रासायनिक सतह पदार्थों की उपस्थिति के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया त्वरक की सतह पर
उत्प्रेरक और गैर-उत्प्रेरक प्रतिक्रियाएं इतनी महत्वपूर्ण हैं कि वैज्ञानिकों ने इस क्षेत्र में कई वर्षों तक शोध जारी रखा है।
सजातीय उत्प्रेरण के साथ, विशेष संरचनाओं के निर्माण की कोई आवश्यकता नहीं है। विषम संस्करण में एंजाइमेटिक कटैलिसीस में विभिन्न और विशिष्ट उपकरणों का उपयोग शामिल है। इसके प्रवाह के लिए, विशेष संपर्क उपकरण विकसित किए गए हैं, जो संपर्क सतह (ट्यूबों में, दीवारों पर, उत्प्रेरक ग्रिड) के अनुसार उप-विभाजित हैं; एक फिल्टर परत के साथ; तौला हुआ परत; चलती चूर्णित उत्प्रेरक के साथ।
उपकरणों में हीट एक्सचेंज विभिन्न तरीकों से कार्यान्वित किया जाता है:
- रिमोट (बाहरी) हीट एक्सचेंजर्स के उपयोग के माध्यम से;
- संपर्क उपकरण में निर्मित हीट एक्सचेंजर्स की मदद से।
रसायन विज्ञान में सूत्रों का विश्लेषण करके, ऐसी प्रतिक्रियाएं भी मिल सकती हैं जिनमें उत्प्रेरक रासायनिक अंतःक्रिया के दौरान बनने वाले अंतिम उत्पादों में से एक है।मूल घटक।
ऐसी प्रक्रियाओं को आमतौर पर ऑटोकैटलिटिक कहा जाता है, इस घटना को ही रसायन विज्ञान में ऑटोकैटलिसिस कहा जाता है।
कई अंतःक्रियाओं की दर प्रतिक्रिया मिश्रण में कुछ पदार्थों की उपस्थिति से जुड़ी होती है। रसायन विज्ञान में उनके सूत्र सबसे अधिक बार छूट जाते हैं, उनकी जगह "उत्प्रेरक" शब्द या इसके संक्षिप्त संस्करण द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। वे अंतिम स्टीरियोकेमिकल समीकरण में शामिल नहीं हैं, क्योंकि वे बातचीत के पूरा होने के बाद मात्रात्मक दृष्टिकोण से नहीं बदलते हैं। कुछ मामलों में, पदार्थों की थोड़ी मात्रा प्रक्रिया की गति को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करने के लिए पर्याप्त होती है। स्थितियाँ भी काफी स्वीकार्य होती हैं जब प्रतिक्रिया पोत स्वयं रासायनिक संपर्क के त्वरक के रूप में कार्य करता है।
रासायनिक प्रक्रिया की दर को बदलने पर उत्प्रेरक के प्रभाव का सार यह है कि यह पदार्थ सक्रिय परिसर की संरचना में शामिल है, और इसलिए रासायनिक संपर्क की सक्रियता ऊर्जा को बदल देता है।
जब यह परिसर विघटित हो जाता है, तो उत्प्रेरक पुन: उत्पन्न हो जाता है। लब्बोलुआब यह है कि इसे खर्च नहीं किया जाएगा, यह बातचीत के अंत के बाद उसी राशि में रहेगा। यह इस कारण से है कि सक्रिय पदार्थ की थोड़ी मात्रा सब्सट्रेट (प्रतिक्रियाशील पदार्थ) के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए पर्याप्त है। वास्तव में, रासायनिक प्रक्रियाओं के दौरान उत्प्रेरक की नगण्य मात्रा अभी भी खपत होती है, क्योंकि विभिन्न पक्ष प्रक्रियाएं संभव हैं: इसकी विषाक्तता, तकनीकी नुकसान, और ठोस उत्प्रेरक की सतह की स्थिति में परिवर्तन। रसायन विज्ञान के सूत्रों में उत्प्रेरक शामिल नहीं है।
निष्कर्ष
प्रतिक्रियाएँ जिनमें एक सक्रिय पदार्थ (उत्प्रेरक) भाग लेता है, व्यक्ति को घेर लेता है, इसके अलावा, वे उसके शरीर में भी होते हैं। सजातीय प्रतिक्रियाएं विषम बातचीत की तुलना में बहुत कम आम हैं। किसी भी मामले में, पहले मध्यवर्ती परिसरों का निर्माण होता है, जो अस्थिर होते हैं, धीरे-धीरे नष्ट हो जाते हैं, और रासायनिक प्रक्रिया के त्वरक का पुनर्जनन (पुनर्प्राप्ति) मनाया जाता है। उदाहरण के लिए, जब मेटाफॉस्फोरिक एसिड पोटेशियम परसल्फेट के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो हाइड्रोआयोडिक एसिड उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। जब इसे अभिकारकों में मिलाया जाता है, तो एक पीला घोल बनता है। जैसे ही आप प्रक्रिया के अंत तक पहुंचते हैं, रंग धीरे-धीरे गायब हो जाता है। इस मामले में, आयोडीन एक मध्यवर्ती उत्पाद के रूप में कार्य करता है, और प्रक्रिया दो चरणों में होती है। लेकिन जैसे ही मेटाफॉस्फोरिक एसिड संश्लेषित होता है, उत्प्रेरक अपनी मूल स्थिति में लौट आता है। उत्प्रेरक उद्योग में अपरिहार्य हैं, वे परिवर्तनों को गति देने और उच्च गुणवत्ता वाले प्रतिक्रिया उत्पाद प्राप्त करने में मदद करते हैं। हमारे शरीर में जैव रासायनिक प्रक्रियाएं भी उनकी भागीदारी के बिना असंभव हैं।
