Colloids and Surfaces MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Colloids and Surfaces - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

अवधारणा:

कोलॉइडी विलयनों का स्थायित्व

• कोलॉइडी विलयन में एक सतत माध्यम में परिक्षिप्त कण होते हैं, आमतौर पर आकार में 1-1000 nm तक होते हैं।
• वे ऊष्मागतिकीय रूप से अस्थिर होते हैं, लेकिन गतिज रूप से स्थिर हो सकते हैं क्योंकि कणों के बीच प्रतिकर्षी बल एकत्रीकरण को रोकते हैं।
• सबसे महत्वपूर्ण स्थिरीकरण कारक कोलॉइडी कणों के चारों ओर एक विद्युत द्वि-स्तर का निर्माण है।

व्याख्या:

• जब कोलॉइडी कण आवेश प्राप्त करते हैं (आयनों के अधिशोषण द्वारा), तो वे आसपास के माध्यम से प्रति-आयनों को आकर्षित करते हैं।
• इससे दो परतों का निर्माण होता है:
  • स्थिर परत: कण की सतह पर कसकर बंधे आयन
  • विसरित परत: कण के आसपास शिथिल रूप से बंधे आयन
• साथ में, ये विद्युत द्वि-स्तर बनाते हैं, जो कणों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण उत्पन्न करता है।
• यह प्रतिकर्षण कोलॉइडी कणों के स्कंदन (एकत्रीकरण) को रोकता है, इस प्रकार कोलॉइडी विलयन को स्थिर करता है।

इसलिए, कोलॉइडी विलयन कणों की सतह पर विद्युत द्वि-स्तर द्वारा स्थिर होते हैं।

संकल्पना:

फ्रेंडलिच अधिशोषण समतापी

• फ्रेंडलिच अधिशोषण समतापी एक मूलानुपाती संबंध है जो सतहों पर गैसों या विलेयों के अधिशोषण का वर्णन करता है। यह तब लागू होता है जब विषमांगी सतहों पर अधिशोषण होता है और अधिशोषित अणु एक दूसरे के साथ महत्वपूर्ण रूप से परस्पर क्रिया नहीं करते हैं।
• फ्रेंडलिच समतापी को आमतौर पर इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:

  x/m = k * p^1/n

  जहाँ x/m प्रति इकाई द्रव्यमान अधिशोषक की अधिशोषक की मात्रा है, p दाब (या सांद्रता) है, k फ्रेंडलिच स्थिरांक है, और n एक स्थिरांक है जो अधिशोषण तीव्रता को दर्शाता है।

व्याख्या:

• फ्रेंडलिच अधिशोषण समतापी के लिए सही व्यंजक है:

  x/m = k * p^1/n

  यह सूत्र इंगित करता है कि अधिशोषक (x/m) की मात्रा 1/n की शक्ति के लिए बढाए गए दाब के समानुपाती है, जहाँ n 1 से अधिक है, और k एक स्थिरांक है जो निकाय पर निर्भर करता है।
• अन्य विकल्प फ्रेंडलिच अधिशोषण समतापी का सही ढंग से प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं।

इसलिए, सही उत्तर x/m = k * p^1/n है।

संकल्पना:

लैंगमुइर अधिशोषण समतापी

• लैंगमुइर अधिशोषण समतापी ठोस सतह पर अणुओं के अधिशोषण का वर्णन करता है और कई प्रमुख कारकों को मानता है:
  • अधिशोषित परत एक अणु मोटी होती है।
  • अधिशोषण स्थल सतह पर एकसमान होते हैं।
  • निकटवर्ती अधिशोषित अणुओं के बीच कोई अन्योन्यक्रिया नहीं होती है।
  • प्रत्येक स्थल केवल एक अणु धारण कर सकता है (प्रति स्थल कई अधिशोषण नहीं)।
• मॉडल मानता है कि अधिशोषण अणु स्वतंत्र होते हैं और एक-दूसरे के साथ अन्योन्यक्रिया नहीं करते हैं, जब तक कि वे निकटवर्ती न हों।

व्याख्या:

• लैंगमुइर अधिशोषण समतापी के व्युत्पन्न के दौरान, यह माना जाता है कि अधिशोषक अणुओं के बीच कोई आकर्षण नहीं है। गणित को आसान बनाने के लिए यह एक सरलीकरण है, क्योंकि अणुओं के बीच अन्योन्यक्रिया मॉडल को जटिल कर सकती है।
• एक धारणा जो स्पष्ट रूप से लैंगमुइर व्युत्पन्न में नहीं मानी जाती है, वह है अधिशोषक अणुओं के बीच अत्यधिक आकर्षण, क्योंकि यह अधिशोषण प्रक्रिया के व्यवहार को बदल देगा।
• इसलिए, सही उत्तर अधिशोषक अणुओं के बीच अत्यधिक आकर्षण के संबंध में धारणा है, क्योंकि यह लैंगमुइर के मॉडल का हिस्सा नहीं था।

इसलिए, सही उत्तर है: विकल्प 4

सही उत्तर विकल्प 2 है।

व्याख्या:

अधिशोषण की प्रक्रिया एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है और इस प्रकार, ले-शैटेलियर के सिद्धांत के अनुसार, सिस्टम के तापमान में कमी से अधिशोषण में वृद्धि होगी।

तापमान का प्रभाव सतह के अवशिष्ट बलों और गैसीय अणुओं की तापीय ऊर्जा के आधार पर समझा जा सकता है:

• यदि सिस्टम का तापमान अधिक है, तो बड़ी तापीय ऊर्जा के कारण, कम संख्या में अणु अवशिष्ट बलों द्वारा ठोस की सतह पर धारण किए जाते हैं और इसलिए अधिशोषण कम होता है।
• निम्न तापमान पर, तापीय ऊर्जा कम होती है और इस प्रकार अधिक संख्या में अणु सतह पर चिपके रहते हैं और इसलिए अधिशोषण अधिक होता है।

निष्कर्ष:

इसलिए, तापमान का सही क्रम है:T₄ > T₃ > T₂ > T₁

संप्रत्यय:

लैमेलर माइसेल्स ऐसी संरचनाएँ हैं जो सर्फेक्टेंट विलयनों में बन सकती हैं जब सर्फेक्टेंट की सांद्रता एक निश्चित स्तर से ऊपर होती है, जिसे क्रिटिकल माइसेल सांद्रता (CMC) के रूप में जाना जाता है। ये संरचनाएँ इस तरह से व्यवस्थित होती हैं कि मुक्त ऊर्जा को कम किया जा सके, जल से हाइड्रोफोबिक पूंछों को छिपाकर और जल के लिए हाइड्रोफिलिक सिरों को उजागर करके।

व्याख्या:

जब सर्फेक्टेंट की सांद्रता CMC से अधिक हो जाती है, तो सर्फेक्टेंट अणु हाइड्रोफोबिक पूंछों और जलीय वातावरण के बीच प्रतिकूल अंतःक्रियाओं को कम करने के लिए एकत्रित होते हैं। एक संभावित व्यवस्था लैमेलर माइसेल्स का निर्माण है।

• इस संरचना में, सर्फेक्टेंट अणु विस्तारित समानांतर चादरों में व्यवस्थित होते हैं। हाइड्रोफोबिक पूंछें बाईलेयर्स के अंदर स्थित होती हैं, जबकि हाइड्रोफिलिक सिर चादरों के दोनों ओर जलीय वातावरण का सामना करते हैं।
• व्यक्तिगत अणु इन चादरों के लंबवत स्थित होते हैं जिनके हाइड्रोफिलिक भाग बाहरी ओर होते हैं, जिससे जलीय घोल में स्थिरता और ऊर्जा को कम करना सुनिश्चित होता है।

निष्कर्ष:

लैमेलर माइसेल्स के बारे में सही कथन विकल्प 1 है। वे CMC से ऊपर बनते हैं और विस्तारित समानांतर चादरें बनाते हैं।

स्पष्टीकरण:-

• फ्रायंडलिच समताप वक्र एक अधिशोषण समताप वक्र है। यह किसी दी गई सतह में अधिशोषित गैस की सांद्रता या अधिशोषित विलेय की मात्रा की व्याख्या करता है।

Important Points

• अधिशोषण - किसी ठोस या तरल की मात्रा के स्थान पर सतह पर आण्विक प्रजाति के संचय को अधिशोषण कहते हैं।
• अधिशोषक- वे अणु प्रजातियाँ या पदार्थ, जो सतह पर सांद्रण या संचित होते हैं, अधिशोष्य कहलाते हैं। यहाँ,  p
• अधिशोषक- वह पदार्थ जिसके सतह पर अधिशोषण होता है, अधिशोषक कहलाता है। यहां, θ
  • फ्रायंडलिच समीकरण- x/ m = k .P^1/n  ( n > 1)
  • Log x/m = Log k + 1/n Log P

​

अवधारणा:

अधिशोषण:

• अधिशोषण को सतह पर आणविक प्रजातियों के निक्षेपण के रूप में परिभाषित किया गया है।
• सतह पर अधिशोषित होने वाली आणविक प्रजातियों को अधिशोषक के नाम से जाना जाता है और जिस सतह पर अधिशोषण होता है उसे अधिशोष्य के नाम से जाना जाता है।
• यह एक सतही घटना है और एक अधिशोष्य अणु की सतह पर बलों की असंतृप्ति के कारण होता है।

​

• अधिशोषण दो प्रकार के होते हैं:
  • भौतिक या फिजिशॉर्पशन जहां अधिशोषक और अधिशोष्य के बीच केवल कमजोर वैन डेर वाल्स बल मौजूद होता है।
  • रसायनिक या रसोवशोषण जहां अधिशोषक और अधिशोष्य के बीच नए आबंध बनते हैं।

व्याख्या:

• अधिशोषण समताप वक्र में, अधिशोष्य (x) के मोल का अंश अधिशोषक (m) के ग्राम बनाम P द्वारा आलेखित ​किया जाता है
• फ्रॉयन्डलिक समताप वक्र हमें गैस अधिशोषित की मात्रा और उसके संतुलन दाब P के बीच अनुभवजन्य संबंध देता है।
• यह देखा गया है कि जब दाब कम सीमा में होता है तो अधिशोषण की मात्रा दाब के बढने के साथ बढ़ जाती है।
• जैसे ही दाब बढ़ता है, अधिशोषण की दर बढ़ जाती है लेकिन कुछ बिंदु के बाद संतृप्ति तक पहुंच जाती है।
• इस बिंदु के बाद, दाब के बढ़ने पर भी अधिशोषण की मात्रा नहीं बदलती है।
• फ्रॉयन्डलिक समताप वक्र का समीकरण इस प्रकार दिया गया है:

\(\frac{{\rm{x}}}{{\rm{m}}} \propto {\rm{\;}}{{\rm{P}}^{\frac{1}{{\rm{n}}}}}\) जहां k और n एक निश्चित तापमान पर एक विशेष अधिशोषक और अधिशोष्य के लिए नियत होते हैं।

• यह आरेख निम्नानुसार दर्शाया गया है।

• जब तापमान नियत होता है और दाब कम होता है, तो अधिशोषण गैस के दाब के अनुलोमानुपाती हो जाता है।
• यह संबंध कम होकर होता है

x=kP.

यह दर्शाता है कि, 1/n = 1 या n = 1.

• दाब की उच्च श्रेणी में, अधिशोषण दाब से स्वतंत्र हो जाता है और समीकरण कम होकर होता है

x/m= k.

हम इससे अनुमान लगा सकते हैं कि 1/n = 0.

अतः, फ्रॉयन्डलिक अधिशोषण समताप वक्र में, 1/n का मान 0 से 1 होता है।

अवधारणा:

• लैंगमुइर अधिशोषण समतापी एकल-परत गैस अधिशोषण के बारे में बताता है।
• गैसीय अधिशोषक अणु अधिशोषक सतह पर गतिशील साम्यावस्था में होते हैं।
• गैसों के अधिशोषण से ऊष्मा मुक्त होती है जो सभी स्थलों के लिए समान होती है, अर्थात्, सभी स्थल समान रूप से संभावित होते हैं।
• इस मॉडल के अनुसार, आंशिक आवरण गैस के रिक्त स्थलों के अंश और दाब के समानुपाती होता है,

\(\theta \propto (1-\theta )P \)

• इसलिए, आंशिक आवरण के लिए संबंध इस प्रकार लिखा जा सकता है:

\(\theta =K(1-\theta)P\)

\(\theta= \frac{KP}{1+KP}\)------------------(1)

व्याख्या:

हम जानते हैं कि, आंशिक आवरण है:

\(\theta =\frac{amount\;of\; gas\;adsorbed}{amount\;of\;gas\;for\;complete\;monolayer\;coverage}=\frac{m}{M_0} \)

\(\frac{m}{M_0}=\frac{KP}{1+KP} \)

विभिन्न दाबों P₁ और P₂ के साथ संगत अधिशोषक द्रव्यमान m₁ और m₂ के लिए, आंशिक आवरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

\(\frac{m_1}{M_0} =\frac{KP_1}{1+KP_1}\) ------------(2)

\(\frac{m_2}{M_0} =\frac{KP_2}{1+KP_2}\)- -------------(3)

समीकरण (2) और (3) को विभाजित करने पर,

\(\frac{m_1}{m_2}=\frac{P_1}{1+KP_1}\times \frac{1+KP_2}{P_2} \)

m₁ = 0.25mg, P₁= 50bar और

m₂= 0.20mg, P₂ = 20bar

समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

\(\frac{0.25}{0.20}=\frac{50}{1+50K}\times\frac{1+20K}{20}\)

\(K=0.1Pa^{-1}\)

अब, समीकरण (1) में \(K=0.1Pa^{-1}\) और P = 50 bar रखने पर सतह आवरण प्राप्त होता है,

\(\theta=\frac{ 0.1bar^{-1}\times50bar}{1+ 0.1bar^{-1}\times50bar}\)

\(\theta= 0.83 \)

आंशिक आवरण का प्रतिशत = \(0.83\times100 \%\)

= 83%

निष्कर्ष:

50 bar पर गैस के अधिशोषण के लिए सतह आवरण का प्रतिशत 83% है।

संकल्पना:-

• अधिशोषण: अधिशोषण एक सतही प्रक्रिया है जहां अणु या परमाणु (अवशोषित) किसी सामग्री (अवशोषक) की सतह पर जमा हो जाते हैं। इस प्रक्रिया को दर समीकरणों के माध्यम से वर्णित किया जा सकता है, जहां ka (अधिशोषण दर के स्थिरांक) और kb (अवशोषण दर स्थिरांक) एक निश्चित समय पर सतह से बंधे अणुओं बनाम गैसीय अवस्था में वापस छोड़े गए अणुओं के अनुपात के लिए प्रमुखता से दिखाई देते हैं।
• लैंगमुइर समतापी वक्र का मॉडल: लैंगमुइर समतापी वक्र के मॉडल में मुख्य अवधारणा यह है कि अधिशोषक की सतह एक समान होती है और सतह पर प्रत्येक साइट समतुल्य होती है, अर्थात, प्रत्येक साइट में एक अणु को अधिशोषित करने की समान संभावना होती है। इस मॉडल को निम्न रूप से तैयार किया जाता है
    θ = kaP / (1 + kaP)

व्याख्या:-

एक निश्चित ताप पर K और P के बीच सही संबंध निम्नवत है:

\(K\times P = \frac{\theta}{1-\theta}\)

\(K = \frac{1}{P}(\frac{\theta}{1-\theta})\)

उपरोक्त समीकरण से \(K \propto p^{-1}\)

निष्कर्ष:-

इसलिए, एक निश्चित आंशिक कवरेज के लिए, एक निश्चित तापमान पर K और P के बीच सही संबंध \(K \propto p^{-1}\) है। 

संप्रत्यय:

→ एक पृष्ठ-उत्प्रेरित एकल-आण्विक अभिक्रिया की कोटि अभिकारक के दाब पर निर्भर करती है। अभिकारक के बहुत कम दाब पर, अभिक्रिया आमतौर पर प्रथम-कोटि होती है, जबकि बहुत अधिक दाब पर, अभिक्रिया आमतौर पर शून्य-कोटि होती है।

→ ऐसा इसलिए है क्योंकि एक पृष्ठ-उत्प्रेरित अभिक्रिया की दर उत्प्रेरक की सतह पर अधिशोषित अभिकारक अणुओं की सांद्रता पर निर्भर करती है।

→ अभिकारक के बहुत कम दाब पर, उत्प्रेरक की सतह पर कुछ अभिकारक अणु अधिशोषित होते हैं, और अभिक्रिया की दर उस दर से सीमित होती है जिस पर अभिकारक अणु सतह पर अधिशोषित होते हैं।

→ इस मामले में, अभिक्रिया की दर अभिकारक की सांद्रता के समानुपाती होती है, और अभिक्रिया प्रथम-कोटि होती है।

→ अभिकारक के बहुत अधिक दाब पर, उत्प्रेरक की सतह अभिकारक अणुओं से संतृप्त हो जाती है, और अभिक्रिया की दर उस दर से सीमित हो जाती है जिस पर अभिकारक अणु उत्प्रेरक की सतह पर एक-दूसरे के साथ अभिक्रिया करते हैं।

→ इस मामले में, अभिक्रिया की दर अभिकारक की सांद्रता से स्वतंत्र होती है, और अभिक्रिया शून्य-कोटि होती है।

निष्कर्ष: इसलिए, एक पृष्ठ-उत्प्रेरित एकल-आण्विक अभिक्रिया की कोटि, अभिकारक के बहुत कम और बहुत अधिक दाब पर, क्रमशः 1 और 0 होगी।

संप्रत्यय:

केशिका नली में किसी द्रव के चढ़ाव की ऊँचाई की गणना निम्न समीकरण द्वारा की जा सकती है:

\( h=\frac{2Tcos\Theta }{\rho gr}\),

जहाँ:

• h वह ऊँचाई है जहाँ तक द्रव चढ़ता है
• T द्रव का पृष्ठ तनाव है
• θ द्रव और केशिका नली के बीच संपर्क कोण है
• ρ द्रव का घनत्व है
• g गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है
• r केशिका नली की त्रिज्या है।

व्याख्या:

हम पृष्ठ तनाव ज्ञात करने के लिए इस समीकरण को पुनर्व्यवस्थित कर सकते हैं:

\(T=\frac{\rho grh}{2cos\theta } \)

दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करने पर, हमें प्राप्त होता है:

\(T=\frac{1.1\times9.81\times5.0\times0.2}{2cos0^{o} }\)

ध्यान दें कि द्रव और केशिका नली के बीच संपर्क कोण को 0° माना जाता है क्योंकि द्रव केशिका को पूरी तरह से गीला करता है।

इकाइयों को Nm⁻¹ में बदलने पर, हमें प्राप्त होता है:

T ≈ 0.054 Nm⁻¹.

निष्कर्ष:
इसलिए, द्रव का पृष्ठ तनाव 0.05 Nm⁻¹ के सबसे निकट है।

अवधारणा:

आच्छादित पृष्ठीय क्षेत्रफल = पूर्ण एकपरत आवरण के लिए संयोजित अणुओं की कुल संख्या × 1 अणु का क्षेत्रफल

STP पर,

1 मोल गैस = 22.4 L

22.4 L = 6.022 × 10²³ अणु

22.4 L = N_A

1 L में अणुओं की संख्या = \(\frac{N_A}{22.4}\)

V_m में अणुओं की संख्या = \(\frac{N_A}{22.4} × V_m\)

जहाँ V_m = पूर्ण एकपरत आवरण के संगत आयतन।

व्याख्या:

∵ एक छिद्रपूर्ण ठोस सतह पर एकपरत बनाने के लिए आवश्यक STP पर N₂ का आयतन = 22.4 cm³ g^-1

→ नाइट्रोजन गैस अणु के एक अणु द्वारा घेरा गया क्षेत्रफल = 16.2 Ų

= 16.2 × 10^-16 cm²

हम जानते हैं कि (1 L = 10³ cm³)

∴ STP पर 22400 cm³ N₂ में N_A N₂ के अणु होते हैं

∴ 22.4 cm³g^-1 N₂ में होते हैं

= \(\frac{22.4 × N_A}{22400}\)

= 6.022 × 10²⁰ N₂ के अणु

∴ N₂ के 6.022 × 10²⁰ अणुओं द्वारा घेरा गया पृष्ठीय क्षेत्रफल,

= 6.022 × 10²⁰ × 16.2 × 10^-16 cm²

= 97.55 × 10⁴

= 9.755 × 10⁵ cm² g^-1

निष्कर्ष:-
इसलिए, विकल्प '2' सही है।

व्याख्या:-

माइसेल विलयन में कोलाइड के संयोजन के कारण बनने वाले एकत्रित कणों के समूह होते हैं।

महत्वपूर्ण बिंदु

1. माइसेल के निर्माण की प्रक्रिया को माइसेलीकरण कहा जाता है
2. माइसेलीकरण एक तापमान-निर्भर प्रक्रिया है इसलिए यह एन्थैल्पी और एन्ट्रॉपी की दरों पर निर्भर करता है।
3. माइसेलीकरण में एन्थैल्पी परिवर्तन बहुत कम होता है और इसे Δ H_m = − nRT² (∂ ln CMC / ∂T)_p द्वारा दिया जा सकता है
4. माइसेलीकरण में एन्ट्रॉपी परिवर्तन बहुत अधिक होने का अनुमान है।

​ऊष्मागतिक परिवर्तन - ΔG = RT ln(CMC)

संप्रत्यय:

BET समीकरण 

• हम अधिशोषण डेटा से विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल निर्धारित करने के लिए BET समीकरण का उपयोग कर सकते हैं। यह समीकरण नमूने की सतह पर एकल परत के निर्माण के लिए आवश्यक गैस के आयतन को भी देता है।

BET समीकरण नीचे दिया गया है,

V= दाब P पर अधिशोषित गैस का आयतन।

V_Mono= एकल परत के संगत गैस की मात्रा।

z = p/p⁰, गैस का दाब और संतृप्ति पर दाब का अनुपात।

c = स्थिरांक।

बनाम z का आलेख एक ढाल और अंतःखंड z=0 पर देता है।

व्याख्या:

दिया गया है, 75K पर TiO₂ पर N₂ का अधिशोषण।

यहाँ अंतःखंड, = 4.0 × 10-6 mm-3 

ढाल,  =  1.0 × 10-3 mm-3.

सबसे पहले, हमें दिए गए ढाल से स्थिरांक "c" का मान ज्ञात करना होगा।

दिया गया है,

इसके अलावा,

एकल परत आवरण के संगत आयतन 996 mm³ है।

संकेत

BET पृष्ठीय क्षेत्रफल को मापने के लिए हम अक्सर नाइट्रोजन का उपयोग करते हैं।

अवधारणा:

दिया गया प्रश्न टंगस्टन सतह पर NH₃ के एकाण्विक अपघटन से संबंधित है, जो लैंगमुइर-हिंशेलवुड तंत्र का पालन करता है। यह तंत्र उत्प्रेरक सतह पर होने वाली प्रतिक्रियाओं का वर्णन करता है जहाँ दोनों अभिकारक अवशोषित होते हैं, और उत्पाद का निर्माण अभिकारकों की सतह कवरेज पर निर्भर करता है।

• लैंगमुइर-हिंशेलवुड तंत्र: यह तंत्र दो प्रमुख सिद्धांतों पर आधारित है:

  • सतह अवशोषण: दोनों अभिकारक अणु उत्प्रेरक सतह पर अवशोषित होते हैं, जहाँ अभिक्रिया होती है। अभिक्रिया की दर अभिकारकों द्वारा अधिग्रहित किए गए सक्रिय सतह स्थलों की संख्या पर निर्भर करती है।

  • सतह अभिक्रिया: अवशोषण के बाद, अवशोषित स्पीशीज के बीच अभिक्रिया होती है, जिससे उत्पाद बनते हैं। अभिक्रिया की दर अवशोषित अणुओं के साथ सतह के कवरेज और उनकी अभिक्रिया के लिए ऊर्जा बाधा द्वारा निर्धारित की जाती है।

• सतह कवरेज: किसी स्पीशीज (अभिकारक या उत्पाद) द्वारा आच्छादित उत्प्रेरक सतह का अंश उसके आंशिक दाब और संबंधित अवशोषण स्थिरांक से संबंधित है। स्पीशीज A की सतह कवरेज लैंगम्युअर समतापी समीकरण द्वारा दी गई है:

  • ​\(\theta_A = \frac{K_A P_A}{1 + K_A P_A + K_B P_B + \dots}\) ,

    • जहाँ ( K_A ) स्पीशीज A का अवशोषण साम्य स्थिरांक है, और ( P_A ) इसका आंशिक दाब है।

• प्रतिस्पर्धी अवशोषण: ऐसी स्थितियों में जहाँ कई स्पीशीज एक ही सक्रिय स्थलों के लिए प्रतिस्पर्धा करती हैं, प्रत्येक स्पीशीज के लिए समग्र सतह कवरेज कम हो जाती है। यदि उत्पादों में से एक (जैसे, H₂) अभिकारक (NH₃) के आगे अवशोषण को रोकता है, तो अभिक्रिया की दर कम हो जाती है।

• उत्पादों द्वारा अवरोध: जब कोई उत्पाद, जैसे H₂, सतह पर अवशोषित होता है, तो यह सक्रिय स्थलों का अधिग्रहण कर लेता है, जिससे NH₃ के अवशोषित होने और अभिक्रिया करने के लिए उपलब्ध स्थलों की संख्या कम हो जाती है। इस प्रकार का अवरोध अभिक्रिया की समग्र दर को कम करता है।

​व्याख्या:

• सतह-उत्प्रेरित अपघटन की दर NH₃ और H₂ दोनों के अवशोषण साम्य द्वारा नियंत्रित होती है। दर व्यंजक लैंगम्युअर अवशोषण समतापी पर आधारित है, प्रत्येक स्पीशीज के आंशिक दाब (P) और अवशोषण स्थिरांक (K) के लिए लेखांकन।

• सामान्य दर व्यंजक को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

  • \(r = \frac{k_c K_{NH_3} P_{NH_3}}{1 + K_{NH_3} P_{NH_3} + K_{H_2} P_{H_2}}\)

    • जहाँ k_c दर-निर्धारण चरण का दर स्थिरांक है, \(K_{NH_3}\) और \(K_{H_2}\) NH₃ और H₂ के लिए अवशोषण स्थिरांक हैं, और \( P_{NH_3} \) और \(P_{H_2}\) आंशिक दाब हैं।

• यह व्यंजक H₂ के कारण होने वाले अवरोध के लिए (\( K_{H_2} P_{H_2}\) ) से संबंधित पद को शामिल करके खाता है, जो सतह पर हाइड्रोजन द्वारा अधिग्रहण किए जाने पर समग्र दर को कम करता है।

निष्कर्ष:

• H₂ द्वारा अवरोध को ध्यान में रखते हुए, टंगस्टन पर NH₃ के सतह-उत्प्रेरित अपघटन के लिए सही दर व्यंजक है:

  \(r = \frac{k_c K_{NH_3} P_{NH_3}}{1 + K_{NH_3} P_{NH_3} + K_{H_2} P_{H_2}}\)