📚 கற்றல் முதன்மை க.பொ.த. (சா/த) க.பொ.த. (உ/த) பிற 🌐 English உள்நுழைய
பாடங்கள் · அலகு 11 · தாக்க வீதக் காரணிகள்

தாக்க வீதத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகள்

முழுமையான பார்வை — தாக்க வீதத்தை ஏன் கட்டுப்படுத்த வேண்டும்?

ஒரு சமன் செய்யப்பட்ட இரசாயனச் சமன்பாடு, ஒரு தாக்கத்தில் தாக்கமடையும் தாக்கிகளுக்கும் உருவாகும் விளைவுகளுக்கும் இடையேயான அளவுசார் தொடர்பை மட்டுமே தருகின்றது. ஆனால் அந்தத் தாக்கம் எவ்வளவு விரைவாக நிகழும் என்னும் தகவலை அது தருவதில்லை. ஒரு தாக்கம் எவ்வளவு வேகமாக நிகழ்கின்றது என்பதைக் கற்கும் இரசாயனவியற் பிரிவு இரசாயன இயக்கவியல் (chemical kinetics) எனப்படுகின்றது.

ஒரு தாக்கத்தின் தாக்க வீதம் (reaction rate) ஒரு மாறிலி அல்ல; அது பல காரணிகளில் தங்கியுள்ளது. தாக்கிகளின் செறிவு, தொகுதியின் வெப்பநிலை, தாக்கிகளின் பெளதீகத் தன்மை அல்லது மேற்பரப்புப் பரப்பளவு, ஒரு வினையூக்கியின் முன்னிலை, வாயுத் தாக்கங்களில் அமுக்கம், சில தாக்கங்களில் ஒளி ஆகியன அத்தாக்க வீதத்தை மாற்றக்கூடிய முக்கிய காரணிகளாகும். இக்காரணிகளை ஒரு தொழிற்சாலையில் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், விரும்பிய விளைவை மிகச் சிக்கனமாகவும் விரைவாகவும் பெற முடிகின்றது.

தாக்க வீதம் = ஒரு அலகு நேரத்தில் ஏற்படும் செறிவு மாற்றம்
ஒவ்வொரு காரணியும் பயன்படு மோதுகைகளின் (effective collisions) எண்ணிக்கையை மாற்றுவதன் மூலமே வீதத்தைப் பாதிக்கின்றது.

1. தாக்க வீதத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகள் (NIE 1.5)

Catalysis
Wikipedia → · CC

ஒரு இரசாயனத் தாக்கம் எவ்வாறு விரைவுபடுத்தப்படலாம் அல்லது மெதுவுபடுத்தப்படலாம் என்பதை அன்றாட அனுபவத்திலிருந்தே நாம் உணரலாம். குளிர்சாதனப் பெட்டியில் வைக்கப்பட்ட உணவு மெதுவாகவே கெட்டுப்போகின்றது; அதே உணவு வெப்பமான இடத்தில் விரைவாகக் கெட்டுவிடுகின்றது. தாக்க வீதத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகள் கீழே தொகுத்துத் தரப்பட்டுள்ளன.

மேலும், கரையத்தைக் (தாக்கியைக்) கரைப்பதற்குப் பயன்படும் கரைப்பான் (solvent) இன் முனைவுத் தன்மையும் பாகுத் தன்மையும்கூடச் சில தாக்கங்களின் வீதத்தைப் பாதிக்கலாம். இக்காரணிகள் ஒவ்வொன்றும் ஏன் வீதத்தை மாற்றுகின்றன என்பதை மோதுகைக் கோட்பாட்டின் (collision theory) அடிப்படையில் விளக்க முடிகின்றது.

Six Factors That Control Reaction Rate Concentration ↑ more particles per volume Temperature ↑ faster, more energetic particles Surface area ↑ more collision sites on solid Catalyst added lower activation energy Pressure ↑ (gases) raises gas concentration Light (some) supplies activating energy Every factor works through collision theory it changes either the number of collisions, or the fraction that are effective

செறிவு, வெப்பநிலை, மேற்பரப்பு, வினையூக்கி, அமுக்கம், ஒளி — ஆறு காரணிகளும் மோதுகைக் கோட்பாட்டின் வழியேயே தாக்க வீதத்தை மாற்றுகின்றன.

2. மோதுகைக் கோட்பாடு (NIE 1.6)

Enzyme
Wikipedia → · CC

ஒரு தாக்கம் ஏன், எவ்வாறு நிகழ்கின்றது என்பதை விளக்குவதற்கு மோதுகைக் கோட்பாடு (collision theory) பயன்படுத்தப்படுகின்றது. மூலக்கூற்று இயக்கக் கோட்பாட்டின்படி, தாக்கி மூலக்கூறுகள் வன்மையான கோளங்களாகக் கருதப்படுகின்றன. அவை எப்பொழுதும் இயங்கிக்கொண்டிருப்பதால், ஒன்றுடன் ஒன்று அடிக்கடி மோதுகின்றன. ஒரு தாக்கம் நிகழ்வதற்கு, முதலில் தாக்கி மூலக்கூறுகள் கட்டாயமாக மோத வேண்டும்.

எனினும், எல்லா மோதுகைகளும் விளைவைத் தருவதில்லை. 25 °C வெப்பநிலையிலும் ஒரு வளிமண்டல அமுக்கத்திலும் வளியில் உள்ள மூலக்கூறுகள் ஒரு செக்கனில் கணக்கிலடங்காத மோதுகைகளுக்கு உட்படுகின்றன; இம்மோதுகைகள் அனைத்தும் விளைவைத் தந்தால் வளிமண்டலம் ஒரு செக்கனில் முற்றாக மாற்றமடைந்துவிடும். ஆனால் அவ்வாறு நிகழ்வதில்லை. எனவே, விளைவைத் தரும் மோதுகைகள் மொத்த மோதுகைகளில் ஒரு சிறு பங்கு மட்டுமே. இவ்வாறு விளைவைத் தரும் மோதுகைகள் பயன்படு மோதுகைகள் (effective collisions) எனப்படுகின்றன.

ஒரு மோதுகை பயன்படு மோதுகையாக அமைய இரண்டு நியதிகள் ஒருங்கே நிறைவேற வேண்டும்:

இவ்விரண்டில் எதேனும் ஒன்று குறையினும் அந்த மோதுகை வீணாகின்றது; மூலக்கூறுகள் தாக்கமுறாமல் விலகிச் சென்றுவிடுகின்றன. கீழே உள்ள வரிப்படம், போதிய சக்தியும் சரியான திசைமுகமும் கொண்ட பயன்படு மோதுகையையும், அவை குறையும்பொழுது நிகழும் பயனற்ற மோதுகைகளையும் ஒப்பிட்டுக் காட்டுகின்றது.

Effective vs Ineffective Collisions Effective collision → reaction A B A B enough energy ✓ + correct orientation ✓ new A–B bond forms Too little energy → no reaction A B energy < Eₐ — particles bounce apart no bonds break Wrong orientation → no reaction A B inert ends meet ✗ enough energy ✓ but reactive sites do not meet collision is wasted

போதிய சக்தியும் சரியான திசைமுகமும் ஒருங்கே இருந்தால் மட்டுமே ஒரு மோதுகை விளைவைத் தருகின்றது.

2.1 செறிவின் விளைவை மோதுகைக் கோட்பாடு எவ்வாறு விளக்குகின்றது

Activation energy
Wikipedia → · CC

ஒரு அலகுக் கனவளவில் தாக்கி மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும்பொழுது, அவற்றுக்கிடையே ஒரு அலகு நேரத்தில் ஏற்படும் மோதுகைகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கின்றது. அதிக மோதுகைகள் என்பது அதிக பயன்படு மோதுகைகளைக் குறிக்கின்றதால், தாக்க வீதம் அதிகரிக்கின்றது. இங்கு கவனிக்க வேண்டிய ஒரு நுட்பம் உண்டு — மோதுகை நிகழ்தகவு, தாக்கி மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கைகளின் பெருக்கத்தில் தங்கியிருக்கின்றதேயன்றி அவற்றின் கூட்டுத் தொகையில் அல்ல. எனவே A இன் இரண்டு மூலக்கூறுகளும் B இன் இரண்டு மூலக்கூறுகளும் இருக்கும்பொழுது 2 × 2 = 4 மோதுகைகள் சாத்தியமாகின்றன; A, B ஆகிய இரண்டின் எண்ணிக்கையும் மூன்றாக உயர்த்தப்பட்டால் 3 × 3 = 9 மோதுகைகள் சாத்தியமாகின்றன.

Concentration ↑ → More Collisions Low concentration few particles → few collisions → slow High concentration many particles → many collisions → fast

செறிவு அதிகரிக்க ஒரு அலகுக் கனவளவில் மோதுகை எண்ணிக்கை அதிகரிக்கின்றது; எனவே தாக்க வீதம் அதிகரிக்கின்றது.

வாயுத் தாக்கங்களில் அமுக்கத்தை அதிகரிப்பதும் இதே விளைவையே தருகின்றது. ஒரு குறிப்பிட்ட திணிவுள்ள வாயுவின் அமுக்கத்தை அதிகரிக்கும்பொழுது அதன் கனவளவு குறைகின்றது; எனவே ஒரு அலகுக் கனவளவில் உள்ள மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை — அதாவது செறிவு — அதிகரிக்கின்றது. அமுக்கம் செறிவுக்கு நேர் விகிதசமமாக இருப்பதை இலட்சிய வாயுச் சமன்பாட்டிலிருந்து அறியலாம். எனவே வாயுத் தாக்கிகளுக்கு அமுக்க அதிகரிப்பு செறிவு அதிகரிப்புக்குச் சமமான விளைவையே தருகின்றது; திண்மங்களும் திரவங்களும் மட்டுமே ஈடுபடும் தாக்கங்களில் அமுக்க மாற்றம் வீதத்தை மாற்றுவதில்லை.

2.2 வெப்பநிலையின் விளைவும் மக்ஸ்வெல்-போல்ட்ஸ்மான் பரம்பலும்

ஒரு தொகுதியின் வெப்பநிலையை உயர்த்தும்பொழுது தாக்க வீதம் கணிசமாக அதிகரிக்கின்றது. அறை வெப்பநிலையை அண்மித்த வெப்பநிலையில் நிகழும் பல தாக்கங்களுக்கு, ஒவ்வொரு 10 °C வெப்பநிலை அதிகரிப்புக்கும் தாக்க வீதம் அண்ணளவாக இரட்டிப்படைகின்றது. இந்த விளைவுக்கு இரண்டு காரணங்கள் உள்ளன. முதலாவதாக, வெப்பநிலை உயரும்பொழுது மூலக்கூறுகளின் சராசரி இயக்கச் சக்தி அதிகரிப்பதால் அவை வேகமாக அசைந்து அடிக்கடி மோதுகின்றன. ஆனால் இந்த மோதுகை எண்ணிக்கை அதிகரிப்பு மட்டுமே வீத அதிகரிப்பை முழுமையாக விளக்க முடியாது.

இரண்டாவதும் மிக முக்கியமானதுமான காரணம், ஏவற்சக்தியைத் தாண்டக் கூடிய மூலக்கூறுகளின் பங்கு கூர்மையாக அதிகரிப்பதேயாகும். இதனை விளக்க மக்ஸ்வெல்-போல்ட்ஸ்மான் சக்திப் பரம்பல் (Maxwell–Boltzmann distribution) பயன்படுகின்றது. ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் உள்ள ஒரு தொகுதி மூலக்கூறுகளில், சில மூலக்கூறுகள் தாழ் சக்தியையும் சில உயர் சக்தியையும் பெரும்பாலானவை இடைநிலைச் சக்தியையும் கொண்டிருக்கும். இந்தச் சக்திப் பரம்பலை வரைபடமாகக் காட்டும்பொழுது, ஏவற்சக்தி Eₐ க்கு வலப்பக்கம் உள்ள வளைவின் கீழமைந்த பரப்பளவு, தாக்கமுற இயலும் மூலக்கூறுகளின் பங்கைக் குறிக்கின்றது.

வெப்பநிலையை உயர்த்தும்பொழுது, இந்த வளைவின் உச்சி தாழ்ந்து வலப்பக்கம் நகர்கின்றது; வளைவின் கீழமைந்த மொத்தப் பரப்பளவு (மொத்த மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை) மாறாமலேயே இருக்கின்றது. இதன் விளைவாக, Eₐ க்கு வலப்பக்கம் உள்ள பரப்பளவு — அதாவது ஏவற்சக்தியைத் தாண்டக் கூடிய மூலக்கூறுகளின் பங்கு — மிகப் பெரிய அளவில் அதிகரிக்கின்றது. இதனாலேயே ஒரு சிறிய வெப்பநிலை அதிகரிப்பு தாக்க வீதத்தில் பெரிய மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகின்றது.

Maxwell–Boltzmann Distribution & the Effect of Heating kinetic energy of molecules → fraction of molecules T₁ (lower temperature) T₂ (higher temperature) Eₐ molecules with E ≥ Eₐ shaded area is much larger at T₂ → far more effective collisions peak shifts lower & right on heating total area stays constant

வெப்பநிலை உயரும்பொழுது வளைவின் உச்சி தாழ்ந்து வலப்பக்கம் நகர்கின்றது; Eₐ க்கு வலப்பக்கம் உள்ள மூலக்கூற்றுப் பங்கு கூர்மையாக அதிகரிக்கின்றது.

3. பெளதீகத் தன்மையும் மேற்பரப்புப் பரப்பளவும் (NIE 1.8)

தாக்கிகள் அனைத்தும் ஒரே அவத்தையில் — உதாரணமாக ஒரே ஏகவினக் கரைசலில் — சீராகப் பரம்பியிருக்கும்பொழுது, மூலக்கூறுகள் சுயாதீனமாக அசைவதால் அவை எளிதில் தொடர்புகொண்டு அடிக்கடி மோதுகின்றன. ஆனால் ஒரு தாக்கி திண்மமாகவும் மற்றொன்று வாயு அல்லது கரைசலாகவும் இருக்கும் பல்லினத் தாக்கத்தில் (heterogeneous reaction), தாக்கம் அவ்விரு அவத்தைகளுக்கும் இடையேயான பொதுமுகத்தில் (interface) மட்டுமே நிகழ முடியும்.

இத்தகைய தாக்கத்தில், ஒரு திண்மத் தாக்கியின் மேற்பரப்பில் உள்ள துணிக்கைகள் மட்டுமே மற்றத் தாக்கியுடன் மோதலாம்; உட்புறத்தில் உள்ள துணிக்கைகள் வெளியேற்றத்திற்கு வரும்வரை தாக்கத்தில் ஈடுபட முடியாது. எனவே ஒரு திண்மத்தை நுண்தூளாகத் தாளாக்கும்பொழுது, அதே திணிவுக்கு அதன் மேற்பரப்புப் பரப்பளவு மிகப் பெரிய அளவில் அதிகரிக்கின்றது. இது அதிக மோதுகைத் தளங்களைத் (collision sites) தருவதால் ஒரு அலகு நேரத்தில் ஏற்படும் மோதுகைகளின் எண்ணிக்கை அதிகரித்துத் தாக்க வீதம் அதிகரிக்கின்றது.

ஆய்வுகூடத்தில் இது தெளிவாக அவதானிக்கப்படலாம். தூளாக்கப்பட்ட கல்சியம் காபனேற்று, அதே திணிவுள்ள மாபிள் கட்டிகளிலும் பார்க்க ஐதரோகுளோறிக் அமிலத்துடன் மிக விரைவாகத் தாக்கமுறுகின்றது. அதேபோல, மக்னீசியம் நாடாவிலும் பார்க்க தூளாக்கப்பட்ட மக்னீசியம் ஐதரோகுளோறிக் அமிலத்துடன் வேகமாகத் தாக்கமுற்று ஐதரசன் வாயுவை விரைவாக வெளியிடுகின்றது. மோட்டார் வாகன இயந்திரத்தில் கசோலின் நுண்துளிகளாக உட்செலுத்தப்படுவதும் இதே காரணத்தினாலேயே — நுண்துளி வடிவில் அதன் மேற்பரப்புப் பரப்பளவு மிகப் பெரியதாக இருப்பதால் அது விரைவாகப் பற்றியெரிகின்றது.

Surface Area Effect — One Lump vs Powder Single lump of solid inside hidden small surface → few sites → slow Same mass, powdered large surface → many sites → fast yellow dots = exposed collision sites where reaction can occur

அதே திணிவுள்ள ஒரு திண்மம் நுண்தூளாகத் தாளாக்கப்படும்பொழுது மேற்பரப்புப் பரப்பளவு அதிகரித்து மோதுகைத் தளங்களும் தாக்க வீதமும் அதிகரிக்கின்றன.

தாக்கிகளின் இரசாயனப் பிணைப்புகளின் இயல்பும் தாக்க வீதத்தைப் பாதிக்கின்றது. நலிவான பிணைப்பு உடைய மூலக்கூறு, வலிமையான பிணைப்பு உடைய மூலக்கூறிலும் பார்க்க எளிதாகத் தாக்கமுறுகின்றது; ஏனெனில் நலிவான பிணைப்பை உடைக்கத் தேவையான சக்தி குறைவாகவே உள்ளது.

4. வினையூக்கிகளின் விளைவு (NIE 1.9)

ஒரு வினையூக்கி (catalyst) என்பது, ஒரு இரசாயனத் தாக்கத்தின் வீதத்தை அதிகரிக்கும், ஆனால் தாக்கம் முடிவுற்ற பின்னர் இரசாயன மாற்றத்திற்கு உட்படாமல் அதே அளவில் மீளப்பெறப்படும் ஒரு பதார்த்தமாகும். வினையூக்கி தாக்கத்தில் நுகரப்படுவதில்லை; அது தாக்கத்தை விரைவுபடுத்திய பின்னும் மாறாமலேயே இருக்கின்றது.

ஒரு வினையூக்கி தாக்க வீதத்தை அதிகரிக்கும் முறை மிக முக்கியமானது. வினையூக்கி, தாக்கிகள் விளைவாக மாற்றமடைவதற்கு குறைந்த ஏவற்சக்தி கொண்ட ஒரு மாற்றுத் தாக்கப் பாதையை (alternative reaction pathway with lower activation energy) வழங்குகின்றது. ஏவற்சக்தி தாழ்வாக அமைவதால், அந்தச் சக்தித் தடையைத் தாண்டக் கூடிய மூலக்கூறுகளின் பங்கு பெரிதாகின்றது; எனவே பயன்படு மோதுகைகளின் எண்ணிக்கையும் தாக்க வீதமும் அதிகரிக்கின்றன. கவனிக்க வேண்டிய ஒரு நுட்பம் — வினையூக்கி ஏவற்சக்தியை மட்டுமே தாழ்த்துகின்றது; அது தாக்கத்தின் வெப்ப உள்ளுறை மாற்றத்தை (ΔH) மாற்றுவதில்லை.

வினையூக்கிகள் இரு வகைப்படும். ஏகவின வினையூக்கி (homogeneous catalyst) தாக்கிகளுடன் ஒரே அவத்தையில் இருக்கின்றது; உதாரணமாக, கரைசல் அவத்தையில் நிகழும் தாக்கத்தில் ஒரு கரைந்த அயன் வினையூக்கியாகச் செயற்படுதல். பல்லின வினையூக்கி (heterogeneous catalyst) தாக்கிகளிலிருந்து வேறுபட்ட அவத்தையில் இருக்கின்றது; உதாரணமாக, ஐதரசன் பரவொட்சைட்டின் (H₂O₂) பிரிகைத் தாக்கத்தில் திண்ம மங்கனீஸ்(IV) ஒட்சைட்டு (MnO₂) வினையூக்கியாகச் செயற்படுதல். பல்லின வினையூக்கிகள் தங்கள் மேற்பரப்பில் தாக்கிகளை ஈர்த்து வைத்துத் தாக்கத்தை விரைவுபடுத்துகின்றன; அதனால் அவை நுண்தூளாக இருக்கும்பொழுது சிறுமணி வடிவிலிருப்பதிலும் பார்க்க வேகமாகச் செயற்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டுத் தாக்கம்:
2H₂O₂(aq) → 2H₂O(l) + O₂(g)    (MnO₂ வினையூக்கியாகச் செயற்படுகின்றது)
வினையூக்கியின்றி இத்தாக்கம் மிக மெதுவாக நிகழ்கின்றது; MnO₂ சேர்க்கப்படும்பொழுது O₂ வாயு விரைவாக வெளியேறுகின்றது.

5. ஏவற்சக்தித் தடையும் தாக்கச் சக்தி வரிப்படமும் (NIE 1.11)

ஒரு தாக்கம் புறவெப்பத் தாக்கமாக இருப்பினும் அகவெப்பத் தாக்கமாக இருப்பினும், தாக்கிகள் விளைவுகளாக மாற்றமடைய முன்னர் ஒரு சக்தித் தடையைத் தாண்ட வேண்டியுள்ளது. தாக்கி மூலக்கூறுகள் போதிய சக்தியுடன், சாதகமான திசைமுகத்தில் மோதும்பொழுது, அவை முதலில் இந்தத் தடையின் உச்சியை அடைகின்றன. இந்த உச்சியில் தோன்றும், மிகக் குறுகிய வாழ்வுக்காலம் கொண்ட நிலையற்றக் கூட்டமூலக்கூறு ஏவற்சிக்கல் அல்லது மாறும்நிலை (activated complex / transition state) எனப்படுகின்றது. பழைய பிணைப்புகள் பாதியளவில் உடைந்தும், புதிய பிணைப்புகள் பாதியளவில் உருவாகியும் உள்ள ஒரு நிலையே இதுவாகும்.

தாக்கிகளின் சக்தி மட்டத்திலிருந்து இந்த உச்சிக்குச் செல்லத் தேவையான குறைந்தபட்ச சக்தியே ஏவற்சக்தி (activation energy, Eₐ) ஆகும். ஏவற்சக்தி, உடையும் இரசாயனப் பிணைப்புகளின் இயல்பில் தங்கியிருக்கின்றதேயன்றி தாக்கத்தின் வெப்ப உள்ளுறையில் தங்கியிருப்பதில்லை. ஒரு தாக்கச் சக்தி வரிப்படம் (reaction energy profile) இந்த முழுச் செயற்பாட்டையும் வரிவடிவில் காட்டுகின்றது — தாக்கிகள், விளைவுகள், ஏவற்சக்தித் தடை, உச்சியிலுள்ள மாறும்நிலை, மற்றும் தாக்கிகளுக்கும் விளைவுகளுக்கும் இடையேயான வெப்ப உள்ளுறை வேறுபாடான ΔH ஆகியன அதில் காட்டப்படுகின்றன.

ஒரு புறவெப்பத் தாக்கத்தில் விளைவுகள் தாக்கிகளிலும் தாழ் சக்தி மட்டத்தில் அமைகின்றன; எனவே ΔH மறையாகும். ஓர் அகவெப்பத் தாக்கத்தில் விளைவுகள் உயர் சக்தி மட்டத்தில் அமைவதால் ΔH நேராகும். கீழே உள்ள வரிப்படம் ஒரு புறவெப்பத் தாக்கத்தின் சக்தி வரிப்படத்தைக் காட்டுகின்றது.

Reaction Energy Profile (Exothermic Reaction) progress of reaction → energy reactants products activated complex (transition state) Eₐ ΔH < 0 exothermic

புறவெப்பத் தாக்கத்தில் விளைவுகள் தாழ் சக்தியில் அமைகின்றன; ΔH மறையாகும். உச்சியிலுள்ள மாறும்நிலையை அடைய Eₐ அளவு சக்தி தேவை.

ஒரு வினையூக்கி சேர்க்கப்படும்பொழுது, அது குறைந்த ஏவற்சக்தி கொண்ட ஒரு மாற்றுப் பாதையை வழங்குகின்றது. இதனை ஒரே சக்தி வரிப்படத்தில் காட்டும்பொழுது, வினையூக்கப்பட்ட பாதையின் தடை வினையூக்கப்படாத பாதையின் தடையிலும் தாழ்வாக இருப்பதைக் காணலாம். ஆனால் தாக்கிகளினதும் விளைவுகளினதும் சக்தி மட்டங்கள் — எனவே ΔH உம் — இரு பாதைகளுக்கும் ஒன்றேயாகும். வினையூக்கி தடையை மட்டுமே தாழ்த்துகின்றது; ஆரம்ப, இறுதி நிலைகளை அது மாற்றுவதில்லை.

Catalysed vs Uncatalysed Pathway progress of reaction → energy uncatalysed path — high Eₐ catalysed path — lower Eₐ reactants products Eₐ Eₐ(cat) ΔH unchanged

வினையூக்கி ஏவற்சக்தித் தடையை மட்டுமே தாழ்த்துகின்றது; தாக்கிகளினதும் விளைவுகளினதும் சக்தி மட்டங்களும் ΔH உம் மாறாமலேயே இருக்கின்றன.

6. தொகுப்பு அட்டவணை — ஒவ்வொரு காரணியும் ஏன் வீதத்தை மாற்றுகின்றது

காரணிதாக்க வீதத்தில் விளைவுமோதுகைக் கோட்பாட்டுக் காரணம்
தாக்கியின் செறிவு அதிகரிப்புவீதம் அதிகரிக்கின்றதுஒரு அலகுக் கனவளவில் அதிக துணிக்கைகள் இருப்பதால் ஒரு அலகு நேரத்தில் அதிக மோதுகைகள் — எனவே அதிக பயன்படு மோதுகைகள்
வெப்பநிலை உயர்வுவீதம் கணிசமாக அதிகரிக்கின்றதுமூலக்கூறுகள் வேகமாக அசைந்து அடிக்கடி மோதுகின்றன; அதைவிட முக்கியமாக, Eₐ ஐத் தாண்டக் கூடிய மூலக்கூற்றுப் பங்கு கூர்மையாக அதிகரிக்கின்றது
மேற்பரப்புப் பரப்பளவு அதிகரிப்பு (தூளாக்கல்)வீதம் அதிகரிக்கின்றதுதிண்மத்தின் மேற்பரப்பில் அதிக மோதுகைத் தளங்கள் வெளிப்படுவதால் ஒரு அலகு நேரத்தில் மோதுகை எண்ணிக்கை அதிகரிக்கின்றது
வினையூக்கி சேர்த்தல்வீதம் அதிகரிக்கின்றதுகுறைந்த ஏவற்சக்தி கொண்ட மாற்றுப் பாதையை வழங்குவதால் தடையைத் தாண்டக் கூடிய மூலக்கூற்றுப் பங்கு அதிகரிக்கின்றது
அமுக்கம் அதிகரிப்பு (வாயுத் தாக்கங்கள்)வீதம் அதிகரிக்கின்றதுவாயுவின் கனவளவு குறைந்து செறிவு அதிகரிப்பதால் மோதுகை எண்ணிக்கை அதிகரிக்கின்றது
ஒளி (சில தாக்கங்கள் மட்டும்)வீதம் அதிகரிக்கின்றதுஒளி ஆற்றல், மூலக்கூறுகளுக்குத் தாக்கத்தைத் தூண்டத் தேவையான சக்தியை வழங்குகின்றது

பொதுவான பிழைகள் — கவனத்தில் கொள்க

  • "வெப்பநிலை உயர்வு மோதுகைகளை அதிகரிப்பதால் மட்டும் வீதம் அதிகரிக்கின்றது" எனக் கூறுவது முழுமையற்றது. முக்கியக் காரணம், Eₐ ஐத் தாண்டக் கூடிய மூலக்கூற்றுப் பங்கு கூர்மையாக அதிகரிப்பதேயாகும்.
  • வினையூக்கி ஏவற்சக்தியைத் தாழ்த்துகின்றது என்பது சரி; ஆனால் அது ΔH ஐ மாற்றுகின்றது எனக் கூறுவது தவறு. ΔH மாறாமலேயே இருக்கின்றது.
  • வினையூக்கி தாக்கத்தில் "நுகரப்படுகின்றது" எனக் கூறுவது தவறு; அது தாக்கம் முடிவில் மாறாமல் மீளப்பெறப்படுகின்றது.
  • மக்ஸ்வெல்-போல்ட்ஸ்மான் வளைவை வரையும்பொழுது, வெப்பநிலை உயரும்பொழுது வளைவின் கீழமைந்த மொத்தப் பரப்பளவு மாறக்கூடாது; உச்சி தாழ்ந்து வலப்பக்கம் நகர வேண்டும்.
  • அமுக்க அதிகரிப்பு, திண்மங்களும் திரவங்களும் மட்டுமே ஈடுபடும் தாக்கங்களில் வீதத்தை மாற்றுவதில்லை — அது வாயுத் தாக்கிகளுக்கு மட்டுமே பொருந்தும்.
📝 தேர்வாளர் குறிப்பு / Examiner note
  • எந்தவொரு காரணியின் விளைவையும் விளக்கும்பொழுது, "மோதுகை எண்ணிக்கை" அல்லது "பயன்படு மோதுகைகளின் பங்கு" என்னும் சொற்களைப் பயன்படுத்திக் காரணத்தைத் தெளிவாக எழுதுங்கள். வெறும் "வீதம் அதிகரிக்கின்றது" எனக் கூறினால் புள்ளி கிடைக்காது.
  • பயன்படு மோதுகைக்கு இரண்டு நியதிகள் — போதிய சக்தி (E ≥ Eₐ) மற்றும் சரியான திசைமுகம் — இரண்டையும் சேர்த்தே எழுதுங்கள். ஒன்றை மட்டும் எழுதினால் விடை முழுமையடையாது.
  • சக்தி வரிப்படம் வரையும்பொழுது அச்சுகளைப் (energy என்னும் செங்குத்து அச்சு, progress of reaction என்னும் கிடை அச்சு) பெயரிடுங்கள்; உச்சியில் மாறும்நிலையையும், Eₐ ஐயும், ΔH ஐயும் தனித்தனியே குறியிடுங்கள்.
  • வினையூக்கப்பட்ட, வினையூக்கப்படாத பாதைகளை ஒரே வரிப்படத்தில் காட்டும்பொழுது, இரு வளைவுகளும் ஒரே தாக்கிமட்டத்திலும் ஒரே விளைவுமட்டத்திலும் தொடங்கி முடிய வேண்டும் — Eₐ மட்டுமே வேறுபடும்.
  • ஏவற்சக்தி உடையும் பிணைப்புகளின் இயல்பில் தங்கியுள்ளது; அது தாக்கத்தின் வெப்ப உள்ளுறையில் (ΔH) தங்கியிருப்பதில்லை — இவை இரண்டையும் குழப்பிக்கொள்ள வேண்டாம்.
🌐 விளக்க படம் / Explanatory Diagram
Factors affecting reaction rate
வினைவேகத்தை பாதிக்கும் காரணிகள்
Factors affecting reaction rate
Credit: Wikimedia Commons  · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

📝 பயிற்சி வினாக்கள்

பகுதி I — பல்தேர்வு வினாக்கள்

  1. அடர்த்தி கூடும்போது வினை வீதம் பொதுவாக:

    1. குறையும்
    2. கூடும்
    3. மாறாது
    4. பூச்சியம்
    5. இரட்டிக்கும் எப்போதும்
    விடை
    (2) — அதிக அடர்த்தி → அதிக மோதல் அதிர்வெண் → வீதம் ↑.

  2. வெப்பநிலை கூடும்போது வினை வீதம்:

    1. குறையும்
    2. வேகமாக கூடும்
    3. மாறாது
    4. பூச்சியம்
    5. பாதியாகும்
    விடை
    (2) — அதிக KE → அதிக வெற்றிமோதல் → வீதம் ↑.

  3. வினையூக்கி (catalyst) வினை வீதத்தை அதிகரிப்பது:

    1. வெப்பநிலை கூட்டி
    2. செயற்பாட்டு ஆற்றலைக் குறைத்து
    3. அடர்த்தி கூட்டி
    4. சமநிலையை மாற்றி
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — மாற்று வழியில் குறைந்த செயற்பாட்டு ஆற்றல்.

  4. திண்மப் பரப்பளவு (surface area) கூடும்போது வீதம்:

    1. குறையும்
    2. கூடும்
    3. மாறாது
    4. பூச்சியம்
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — அதிக பரப்பளவு → அதிக மோதல் → வீதம் ↑ (தூள் > கட்டி).

  5. வாயு வினைகளில் அழுத்தம் கூட்டுவது வீதத்தை:

    1. குறைக்கும்
    2. அதிகரிக்கும்
    3. மாற்றாது
    4. பூச்சியம்
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — அழுத்தம் ↑ → துகள்கள் நெருங்கி → மோதல் ↑ → வீதம் ↑.

  6. மோதல் கோட்பாட்டின்படி வினைக்குத் தேவை:

    1. எந்த ஆற்றலும்
    2. போதிய ஆற்றல் + சரியான திசையமைப்பு
    3. தாழ் ஆற்றல்
    4. வினையூக்கி மட்டும்
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — செயற்பாட்டு ஆற்றலுக்கு ≥ ஆற்றல் + சரியான திசை.

பகுதி II — கட்டமைப்பு வினா

• வினை வீதத்தைப் பாதிக்கும் நான்கு காரணிகளை மோதல் கோட்பாட்டால் விளக்குக.

மாதிரி விடை
அடர்த்தி/அழுத்தம் ↑ → மோதல் அதிர்வெண் ↑; வெப்பநிலை ↑ → ஆற்றல்மிக்க மோதல் ↑; பரப்பளவு ↑ → தொடர்பு ↑; வினையூக்கி → செயற்பாட்டு ஆற்றல் ↓.

• வினையூக்கி வினை வீதத்தை எவ்வாறு அதிகரிக்கிறது? ஆற்றல் வரைபடத்தால் விளக்குக.

மாதிரி விடை
குறைந்த செயற்பாட்டு ஆற்றல் கொண்ட மாற்று வழியை வழங்குகிறது → அதிக துகள்கள் தடையை மீறுகின்றன → வீதம் ↑ (ΔH மாறாது).

கட்டுரை வினா

• வினை வீதத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகள் — அடர்த்தி, வெப்பநிலை, வினையூக்கி, பரப்பளவு, அழுத்தம் — மோதல் கோட்பாட்டுடன் விளக்குக.

விடை வரைவு
வரைவு: மோதல் கோட்பாடு (ஆற்றல்+திசை); அடர்த்தி/அழுத்தம்/பரப்பளவு→மோதல் அதிர்வெண்; வெப்பநிலை→ஆற்றல்மிக்க மோதல்; வினையூக்கி→செயற்பாட்டு ஆற்றல் ↓.
← அலகு 11