Chemical Kineticsरासायनिक बलगतिकीChemical Kinetics

• First order reaction: rate is proportional to the first power of the reactant concentration: Rate = k[R].
• Integrated rate law: k = (2.303/t) log([R]₀/[R]), or ln[R] = ln[R]₀ − kt, or [R] = [R]₀e^(−kt).
• In terms of fraction reacted: if x of a is used up, k = (2.303/t) log(a/(a − x)).
• Unit of k: s⁻¹ (time⁻¹); it does not depend on concentration units.
• Graph: ln[R] (or log[R]) vs t is a straight line with slope −k (or −k/2.303).
• Examples: decomposition of N₂O₅ and N₂O; hydrogenation of ethene (C₂H₄ + H₂ → C₂H₆); all natural radioactive decay.
• Pseudo first order reaction: a reaction of higher molecularity that behaves as first order because one reactant (usually water) is in large excess. Examples: acid hydrolysis of ethyl acetate, CH₃COOC₂H₅ + H₂O → CH₃COOH + C₂H₅OH (rate = k[CH₃COOC₂H₅]); inversion of cane sugar.

• प्रथम कोटि की अभिक्रिया: वेग अभिकारक की सांद्रता की प्रथम घात के समानुपाती: वेग = k[R]।
• समाकलित वेग समीकरण: k = (2.303/t) log([R]₀/[R]), या ln[R] = ln[R]₀ − kt, या [R] = [R]₀e^(−kt)।
• अभिकृत भाग के रूप में: यदि a में से x प्रयुक्त हो, k = (2.303/t) log(a/(a − x))।
• k का मात्रक: s⁻¹ (समय⁻¹); यह सांद्रता के मात्रक पर निर्भर नहीं।
• आलेख: ln[R] (या log[R]) बनाम t सरल रेखा, ढाल −k (या −k/2.303)।
• उदाहरण: N₂O₅ तथा N₂O का अपघटन; एथीन का हाइड्रोजनीकरण (C₂H₄ + H₂ → C₂H₆); सभी प्राकृतिक रेडियोऐक्टिव क्षय।
• छद्म प्रथम कोटि अभिक्रिया: अधिक आण्विकता वाली अभिक्रिया जो एक अभिकारक (प्रायः जल) के अत्यधिक होने से प्रथम कोटि की तरह व्यवहार करती है। उदाहरण: एथिल ऐसीटेट का अम्लीय जल-अपघटन, CH₃COOC₂H₅ + H₂O → CH₃COOH + C₂H₅OH (वेग = k[CH₃COOC₂H₅]); इक्षु शर्करा का प्रतीपन।

• First order reaction: rate reactant ke concentration ki pehli power ke proportional: Rate = k[R].
• Integrated rate law: k = (2.303/t) log([R]₀/[R]), ya ln[R] = ln[R]₀ − kt, ya [R] = [R]₀e^(−kt).
• Reacted fraction ke roop mein: agar a mein se x use ho, k = (2.303/t) log(a/(a − x)).
• k ki unit: s⁻¹ (time⁻¹); yeh concentration ki unit par depend nahi karti.
• Graph: ln[R] (ya log[R]) vs t seedhi line, slope −k (ya −k/2.303).
• Examples: N₂O₅ aur N₂O ka decomposition; ethene ka hydrogenation (C₂H₄ + H₂ → C₂H₆); saare natural radioactive decay.
• Pseudo first order reaction: zyada molecularity wali reaction jo ek reactant (aksar paani) ke bahut zyada hone se first order jaisi behave karti hai. Examples: ethyl acetate ka acidic hydrolysis, CH₃COOC₂H₅ + H₂O → CH₃COOH + C₂H₅OH (rate = k[CH₃COOC₂H₅]); cane sugar ka inversion.

💡 Write percent completed as the amount LEFT: 20% complete means [R]₀/[R] = 100/80, not 100/20.पूर्ण प्रतिशत को बचे हुए भाग में लिखें: 20% पूर्ण का अर्थ [R]₀/[R] = 100/80, न कि 100/20।Poora hua percent ko BACHE hue hisse mein likhiye: 20% complete matlab [R]₀/[R] = 100/80, 100/20 nahi.

• Half-life (t½): the time in which the concentration of a reactant falls to half its initial value.
• First order: t½ = 0.693/k. It is independent of the initial concentration.
• Zero order: t½ = [R]₀/2k, directly proportional to the initial concentration.
• After n half-lives, the amount left = [R]₀/2ⁿ. So 1/16 left means 4 half-lives.
• For a first order reaction: time for 75% (3/4) completion = 2 × t½; time for 99.9% completion ≈ 10 × t½.

• अर्धायु (t½): वह समय जिसमें अभिकारक की सांद्रता अपने प्रारंभिक मान की आधी रह जाए।
• प्रथम कोटि: t½ = 0.693/k। यह प्रारंभिक सांद्रता पर निर्भर नहीं।
• शून्य कोटि: t½ = [R]₀/2k, प्रारंभिक सांद्रता के अनुक्रमानुपाती।
• n अर्धायु के बाद शेष मात्रा = [R]₀/2ⁿ। अतः 1/16 शेष = 4 अर्धायु।
• प्रथम कोटि में: 75% (3/4) पूर्ण होने का समय = 2 × t½; 99.9% पूर्ण होने का समय ≈ 10 × t½।

• Half-life (t½): woh samay jismein reactant ka concentration apni shuruati value ka aadha reh jaaye.
• First order: t½ = 0.693/k. Yeh initial concentration par depend nahi karti.
• Zero order: t½ = [R]₀/2k, initial concentration ke directly proportional.
• n half-lives ke baad bachi maatra = [R]₀/2ⁿ. To 1/16 bacha = 4 half-lives.
• First order mein: 75% (3/4) poora hone ka samay = 2 × t½; 99.9% poora hone ka samay ≈ 10 × t½.

• Rate law: the expression that relates rate to the concentrations of reactants, found by experiment: Rate = k[A]ˣ[B]ʸ.
• Rate constant (k): the rate when the concentration of each reactant is unity; it depends on temperature, not on concentration.
• Order of reaction: the sum of powers of concentration terms in the experimental rate law: order = x + y. It can be 0, a whole number or a fraction, and can even be negative.
• Order is found only by experiment; it cannot be read from the balanced equation.
• Units of k: (mol L⁻¹)^(1−n) s⁻¹. Zero order: mol L⁻¹ s⁻¹; first order: s⁻¹; second order: L mol⁻¹ s⁻¹.
• MCQ: rate and rate constant have the SAME unit only for zero order reactions.
• Effect of volume: doubling the volume halves every concentration; if rate becomes 1/2, order = 1; if 1/4, order = 2; if 1/8, order = 3.

• वेग नियम: वेग तथा अभिकारकों की सांद्रताओं का संबंध बताने वाला व्यंजक, प्रयोग से प्राप्त: वेग = k[A]ˣ[B]ʸ।
• वेग स्थिरांक (k): जब प्रत्येक अभिकारक की सांद्रता इकाई हो, तब का वेग; यह ताप पर निर्भर है, सांद्रता पर नहीं।
• अभिक्रिया की कोटि: प्रायोगिक वेग नियम में सांद्रता पदों की घातों का योग: कोटि = x + y। यह 0, पूर्णांक या भिन्न, यहाँ तक कि ऋणात्मक भी हो सकती है।
• कोटि केवल प्रयोग से ज्ञात होती है; संतुलित समीकरण से नहीं पढ़ी जा सकती।
• k के मात्रक: (mol L⁻¹)^(1−n) s⁻¹। शून्य कोटि: mol L⁻¹ s⁻¹; प्रथम कोटि: s⁻¹; द्वितीय कोटि: L mol⁻¹ s⁻¹।
• MCQ: वेग तथा वेग स्थिरांक का मात्रक केवल शून्य कोटि में समान होता है।
• आयतन का प्रभाव: आयतन दोगुना करने पर प्रत्येक सांद्रता आधी; वेग 1/2 हो तो कोटि = 1; 1/4 हो तो 2; 1/8 हो तो 3।

• Rate law: rate aur reactants ke concentrations ka sambandh batane wala expression, experiment se milta hai: Rate = k[A]ˣ[B]ʸ.
• Rate constant (k): jab har reactant ka concentration unity ho, tab ka rate; yeh temperature par depend karta hai, concentration par nahi.
• Order of reaction: experimental rate law mein concentration terms ki powers ka jod: order = x + y. Yeh 0, poora number ya fraction, yahan tak ki negative bhi ho sakta hai.
• Order sirf experiment se pata chalta hai; balanced equation se nahi padh sakte.
• k ki units: (mol L⁻¹)^(1−n) s⁻¹. Zero order: mol L⁻¹ s⁻¹; first order: s⁻¹; second order: L mol⁻¹ s⁻¹.
• MCQ: rate aur rate constant ki unit sirf zero order mein same hoti hai.
• Volume ka effect: volume double karne par har concentration aadha; rate 1/2 ho to order = 1; 1/4 ho to 2; 1/8 ho to 3.

• Molecularity: the number of reacting species (atoms, ions or molecules) that must collide at the same time in an ELEMENTARY reaction.
• Unimolecular: NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O. Bimolecular: 2HI → H₂ + I₂. Termolecular: 2NO + O₂ → 2NO₂.
• Molecularity is always a whole number (1, 2 or 3); it cannot be zero or a fraction. More than 3 is very rare because a collision of 4 or more molecules at once is unlikely.
• For a complex reaction, molecularity has no meaning by itself; order is decided by the slowest step (rate-determining step).
• Order is experimental; it can be zero, fractional or even negative, and applies to both elementary and complex reactions.
• Example where they differ: acid hydrolysis of ethyl acetate has molecularity 2 but order 1 (pseudo first order).

• आण्विकता: किसी प्राथमिक अभिक्रिया में एक साथ टकराने वाली अभिकारी स्पीशीज़ (परमाणु, आयन या अणु) की संख्या।
• एकाणुक: NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O। द्विअणुक: 2HI → H₂ + I₂। त्रिअणुक: 2NO + O₂ → 2NO₂।
• आण्विकता सदैव पूर्णांक (1, 2 या 3) होती है; शून्य या भिन्न नहीं हो सकती। 3 से अधिक बहुत दुर्लभ है क्योंकि 4 या अधिक अणुओं का एक साथ टकराना कठिन है।
• जटिल अभिक्रिया में आण्विकता का स्वयं कोई अर्थ नहीं; कोटि सबसे धीमे चरण (वेग निर्धारक चरण) से तय होती है।
• कोटि प्रायोगिक है; यह शून्य, भिन्नात्मक या ऋणात्मक हो सकती है तथा प्राथमिक व जटिल दोनों अभिक्रियाओं पर लागू होती है।
• जहाँ दोनों भिन्न हैं: एथिल ऐसीटेट के अम्लीय जल-अपघटन की आण्विकता 2 पर कोटि 1 (छद्म प्रथम कोटि)।

• Molecularity: kisi ELEMENTARY reaction mein ek saath takrane wali reacting species (atoms, ions ya molecules) ki sankhya.
• Unimolecular: NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O. Bimolecular: 2HI → H₂ + I₂. Termolecular: 2NO + O₂ → 2NO₂.
• Molecularity hamesha poora number (1, 2 ya 3) hoti hai; zero ya fraction nahi ho sakti. 3 se zyada bahut kam hota hai kyunki 4 ya zyada molecules ka ek saath takrana mushkil hai.
• Complex reaction mein molecularity ka khud koi matlab nahi; order sabse slow step (rate determining step) se tay hota hai.
• Order experimental hai; yeh zero, fraction ya negative ho sakta hai aur elementary va complex dono reactions par lagta hai.
• Jahan dono alag hain: ethyl acetate ke acidic hydrolysis ki molecularity 2 par order 1 (pseudo first order).

• Zero order reaction: rate is independent of reactant concentration: Rate = k[R]⁰ = k.
• Integrated rate law: [R] = [R]₀ − kt, so k = ([R]₀ − [R])/t.
• Graph of [R] vs t is a straight line with slope −k and intercept [R]₀.
• Unit of k = unit of rate = mol L⁻¹ s⁻¹.
• Half-life: t½ = [R]₀/2k (proportional to initial concentration).
• Examples: decomposition of gaseous NH₃ on a hot platinum surface at high pressure (2NH₃ → N₂ + 3H₂); thermal decomposition of HI on a gold surface. The photochemical reaction of H₂ and Cl₂ (H₂ + Cl₂ → 2HCl in light) is also a common zero order example in exam MCQs.
• Reason (surface reactions): at high pressure the metal surface is fully covered with gas, so a further increase in concentration does not change the rate.

• शून्य कोटि की अभिक्रिया: वेग अभिकारक की सांद्रता पर निर्भर नहीं: वेग = k[R]⁰ = k।
• समाकलित वेग समीकरण: [R] = [R]₀ − kt, अतः k = ([R]₀ − [R])/t।
• [R] बनाम t का आलेख सरल रेखा, ढाल −k तथा अंतःखंड [R]₀।
• k का मात्रक = वेग का मात्रक = mol L⁻¹ s⁻¹।
• अर्धायु: t½ = [R]₀/2k (प्रारंभिक सांद्रता के समानुपाती)।
• उदाहरण: उच्च दाब पर गर्म प्लैटिनम सतह पर गैसीय NH₃ का अपघटन (2NH₃ → N₂ + 3H₂); सोने की सतह पर HI का तापीय अपघटन। H₂ तथा Cl₂ की प्रकाश-रासायनिक अभिक्रिया (प्रकाश में H₂ + Cl₂ → 2HCl) भी परीक्षा MCQ में शून्य कोटि का सामान्य उदाहरण है।
• कारण (सतही अभिक्रियाएँ): उच्च दाब पर धातु की सतह गैस से पूरी ढक जाती है, अतः सांद्रता और बढ़ाने पर वेग नहीं बदलता।

• Zero order reaction: rate reactant ke concentration par depend nahi karta: Rate = k[R]⁰ = k.
• Integrated rate law: [R] = [R]₀ − kt, to k = ([R]₀ − [R])/t.
• [R] vs t ka graph seedhi line, slope −k aur intercept [R]₀.
• k ki unit = rate ki unit = mol L⁻¹ s⁻¹.
• Half-life: t½ = [R]₀/2k (initial concentration ke proportional).
• Examples: high pressure par garam platinum surface par gaseous NH₃ ka decomposition (2NH₃ → N₂ + 3H₂); gold surface par HI ka thermal decomposition. H₂ aur Cl₂ ki photochemical reaction (light mein H₂ + Cl₂ → 2HCl) bhi exam MCQ mein zero order ka common example hai.
• Kaaran (surface reactions): high pressure par metal surface gas se poori dhak jaati hai, isliye concentration aur badhane par rate nahi badalta.