రసాయన చర్య

ఒక రసాయన చర్య (Chemical reaction) అనేది ఒక రకమైన రసాయన పదార్థాల సముదాయాన్ని మరొక రకానికి మార్చే ప్రక్రియ.

రసాయన చర్యలు జరిగినప్పుడు, పరమాణువులు పునర్వ్యవస్థీకరించబడతాయి మరియు కొత్త ఉత్పత్తులు ఏర్పడేటప్పుడు ఈ చర్యతో పాటు శక్తి మార్పు సంభవిస్తుంది. సాంప్రదాయకంగా, రసాయన చర్యలు అనేవి పరమాణువుల మధ్య రసాయన బంధాల ఏర్పాటు మరియు విచ్ఛిన్నంలో ఎలక్ట్రాన్ల స్థానాల్లో మాత్రమే మార్పులను కలిగి ఉంటాయి, ఇందులో కేంద్రకాలలో ఎటువంటి మార్పు ఉండదు (ఉన్న మూలకాల్లో ఎటువంటి మార్పు ఉండదు), మరియు వీటిని తరచుగా ఒక రసాయన సమీకరణం ద్వారా వివరించవచ్చు. కేంద్రక రసాయన శాస్త్రం (Nuclear chemistry) అనేది రసాయన శాస్త్రంలో ఒక ఉప-విభాగం, ఇది అస్థిర మరియు రేడియోధార్మిక మూలకాల రసాయన చర్యలను కలిగి ఉంటుంది, ఇందులో ఎలక్ట్రానిక్ మరియు కేంద్రక మార్పులు రెండూ సంభవించవచ్చు.

రసాయన చర్యలో ప్రారంభంలో పాల్గొనే పదార్థాన్ని (లేదా పదార్థాలను) అభికారకాలు (reactants or reagents) అని పిలుస్తారు. రసాయన చర్యలు సాధారణంగా రసాయన మార్పు ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి, మరియు ఇవి ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఉత్పత్తులను ఇస్తాయి, ఇవి సాధారణంగా అభికారకాల కంటే భిన్నమైన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. చర్యలు తరచుగా వ్యక్తిగత ఉప-దశల క్రమాన్ని కలిగి ఉంటాయి, వీటిని ప్రాథమిక చర్యలు అని పిలుస్తారు, మరియు చర్య యొక్క ఖచ్చితమైన గమనం గురించిన సమాచారం చర్యా యంత్రాంగం (reaction mechanism)లో భాగంగా ఉంటుంది. రసాయన చర్యలను రసాయన సమీకరణాల ద్వారా వివరిస్తారు, ఇవి ప్రారంభ పదార్థాలు, తుది ఉత్పత్తులు మరియు కొన్నిసార్లు మధ్యంతర ఉత్పత్తులు మరియు చర్య పరిస్థితులను సంకేతాల రూపంలో చూపుతాయి.

రసాయన చర్యలు ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత మరియు రసాయన గాఢత వద్ద ఒక లక్షణ చర్యా రేటుతో జరుగుతాయి. కొన్ని చర్యలు ఉష్ణంను ఉత్పత్తి చేస్తాయి మరియు వీటిని ఉష్ణమోచక చర్యలు అని పిలుస్తారు, మరికొన్ని చర్యలు జరగడానికి ఉష్ణం అవసరం కావచ్చు, వీటిని ఉష్ణగ్రాహక చర్యలు అని పిలుస్తారు. సాధారణంగా, ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ చర్యా రేట్లు పెరుగుతాయి, ఎందుకంటే పరమాణువుల మధ్య బంధాలను విచ్ఛిన్నం చేయడానికి అవసరమైన ఉత్తేజిత శక్తిని (activation energy) చేరుకోవడానికి ఎక్కువ ఉష్ణ శక్తి అందుబాటులో ఉంటుంది.

ఒక చర్యను రెడాక్స్ (redox) చర్యగా వర్గీకరించవచ్చు, ఇందులో ఆక్సీకరణ మరియు క్షయకరణం జరుగుతాయి, లేదా ఆక్సీకరణ మరియు క్షయకరణం జరగని చర్యలను నాన్-రెడాక్స్ చర్యలుగా వర్గీకరించవచ్చు. చాలా సాధారణ రెడాక్స్ చర్యలను సంయోగ, వియోగ లేదా ఏక స్థానభ్రంశ చర్యలుగా వర్గీకరించవచ్చు.

కావలసిన ఉత్పత్తిని పొందడానికి రసాయన సంశ్లేషణలో వివిధ రసాయన చర్యలను ఉపయోగిస్తారు. జీవరసాయన శాస్త్రంలో, వరుస రసాయన చర్యలు (ఒక చర్య యొక్క ఉత్పత్తి తదుపరి చర్యకు అభికారకంగా ఉంటుంది) జీవక్రియ మార్గాలను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ చర్యలు తరచుగా ప్రోటీన్ ఎంజైమ్ల ద్వారా ఉత్ప్రేరకం చేయబడతాయి. ఎంజైమ్‌లు జీవరసాయన చర్యల రేట్లను పెంచుతాయి, తద్వారా సాధారణ పరిస్థితుల్లో అసాధ్యమైన జీవక్రియ సంశ్లేషణలు మరియు వియోగాలు ఒక కణం లోపల ఉన్న ఉష్ణోగ్రత మరియు గాఢతల వద్ద జరగగలవు.

రసాయన చర్య యొక్క సాధారణ భావన పరమాణువుల కంటే చిన్న అస్తిత్వాల మధ్య జరిగే చర్యలకు కూడా విస్తరించబడింది, ఇందులో కేంద్రక చర్యలు, రేడియోధార్మిక క్షయాలు మరియు క్వాంటం క్షేత్ర సిద్ధాంతం ద్వారా వివరించబడిన ప్రాథమిక కణాల మధ్య చర్యలు ఉన్నాయి.

చరిత్ర

అగ్నిలో దహనం, కిణ్వ ప్రక్రియ (జీవరసాయన శాస్త్రం) మరియు ఖనిజాల నుండి లోహాలను సంగ్రహించడం వంటి రసాయన చర్యలు పురాతన కాలం నుండి తెలుసు. పదార్థాల పరివర్తనకు సంబంధించిన ప్రారంభ సిద్ధాంతాలను గ్రీకు తత్వవేత్తలు అభివృద్ధి చేశారు, ఉదాహరణకు ఎంపిడోక్లెస్ యొక్క నాలుగు మూలకాల సిద్ధాంతం, దీని ప్రకారం ఏదైనా పదార్థం నాలుగు ప్రాథమిక మూలకాలతో - అగ్ని, నీరు, గాలి మరియు భూమి - నిర్మితమై ఉంటుంది. మధ్య యుగాలలో, రసాయన పరివర్తనలను రసవాదులు (alchemists) అధ్యయనం చేశారు. వారు ముఖ్యంగా సీసంను బంగారంగా మార్చడానికి ప్రయత్నించారు, ఇందుకోసం వారు సీసం మరియు సీసం-రాగి మిశ్రమాలను గంధకంతో చర్య జరిపారు.

రసాయన పదార్థాల కృత్రిమ ఉత్పత్తి ఇప్పటికే మధ్యయుగ రసవాదులకు ప్రధాన లక్ష్యంగా ఉండేది. ఉదాహరణలలో జాబిర్ ఇబ్న్ హయ్యన్కు ఆపాదించబడిన రచనలలో (సుమారు 850–950) వివరించిన విధంగా సేంద్రియ పదార్థాల నుండి అమ్మోనియం క్లోరైడ్ సంశ్లేషణ, లేదా సుమారు 1300 నుండి ప్రారంభించి తర్వాతి రసవాదులచే సల్ఫ్యూరిక్ మరియు నైట్రిక్ ఆమ్లం వంటి ఖనిజ ఆమ్లాల ఉత్పత్తి ఉన్నాయి. ఖనిజ ఆమ్లాల ఉత్పత్తిలో కాపర్ సల్ఫేట్, పటిక మరియు సాల్ట్‌పీటర్ వంటి సల్ఫేట్ మరియు నైట్రేట్ ఖనిజాలను వేడి చేయడం జరిగింది. 17వ శతాబ్దంలో, జోహాన్ రుడాల్ఫ్ గ్లాబర్ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం మరియు సోడియం క్లోరైడ్లను చర్య జరిపి హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం మరియు సోడియం సల్ఫేట్ను ఉత్పత్తి చేశారు. 1746లో లెడ్ ఛాంబర్ ప్రాసెస్ మరియు లెబ్లాంక్ ప్రాసెస్ అభివృద్ధి చెందడంతో, వరుసగా సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం మరియు సోడియం కార్బోనేట్ల భారీ ఉత్పత్తికి వీలు కల్పించబడింది, రసాయన చర్యలు పరిశ్రమలలో అమలు చేయబడ్డాయి. సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్ల సాంకేతికత యొక్క మరింత ఆప్టిమైజేషన్ 1880లలో కాంటాక్ట్ ప్రాసెస్కు దారితీసింది, మరియు అమ్మోనియా సంశ్లేషణ కోసం 1909–1910లో హేబర్ ప్రాసెస్ అభివృద్ధి చేయబడింది.

16వ శతాబ్దం నుండి, జాన్ బాప్టిస్ట్ వాన్ హెల్మాంట్, రాబర్ట్ బాయిల్ మరియు ఐజాక్ న్యూటన్ వంటి పరిశోధకులు ప్రయోగాత్మకంగా గమనించిన రసాయన పరివర్తనల సిద్ధాంతాలను స్థాపించడానికి ప్రయత్నించారు. ఫ్లోజిస్టన్ సిద్ధాంతం 1667లో జోహాన్ జోచిమ్ బెచెర్చే ప్రతిపాదించబడింది. ఇది దహనశీల శరీరాలలో ఉండే మరియు దహన సమయంలో విడుదలయ్యే "ఫ్లోజిస్టన్" అనే అగ్ని వంటి మూలకం ఉనికిని ప్రతిపాదించింది. ఇది 1785లో ఆంటోయిన్ లావోయిజర్ ద్వారా తప్పు అని నిరూపించబడింది, ఆయన గాలిలోని ఆక్సిజన్‌తో చర్యగా దహన ప్రక్రియకు సరైన వివరణను కనుగొన్నారు.

జోసెఫ్ లూయిస్ గే-లుసాక్ 1808లో వాయువులు ఎల్లప్పుడూ ఒకదానితో ఒకటి ఒక నిర్దిష్ట సంబంధంలో చర్య జరుపుతాయని గుర్తించారు. ఈ ఆలోచన మరియు జాన్ డాల్టన్ పరమాణు సిద్ధాంతం ఆధారంగా, జోసెఫ్ ప్రౌస్ట్ నిర్దిష్ట అనుపాతాల నియమాన్ని అభివృద్ధి చేశారు, ఇది తరువాత స్టోయికియోమెట్రీ మరియు రసాయన సమీకరణాల భావనలకు దారితీసింది.

సేంద్రియ రసాయన శాస్త్రం విషయానికి వస్తే, జీవుల నుండి పొందిన సమ్మేళనాలు కృత్రిమంగా పొందడానికి చాలా క్లిష్టమైనవని చాలా కాలం పాటు నమ్మేవారు. వైటలిజం (జీవశక్తి సిద్ధాంతం) భావన ప్రకారం, సేంద్రియ పదార్థం ఒక "జీవశక్తి"ని కలిగి ఉంటుంది మరియు అకర్బన పదార్థాల నుండి భిన్నంగా ఉంటుంది. అయితే, 1828లో ఫ్రెడ్రిక్ వోహ్లర్ అకర్బన పూర్వగాముల నుండి యూరియాను సంశ్లేషణ చేయడంతో ఈ విభజన ముగిసింది. సేంద్రియ రసాయన శాస్త్రానికి ప్రధాన సహకారం అందించిన ఇతర రసాయన శాస్త్రవేత్తలలో ఈథర్ల విలియమ్సన్ ఈథర్ సంశ్లేషణతో అలెగ్జాండర్ విలియం విలియమ్సన్ మరియు అనేక ఆవిష్కరణలతో పాటు ప్రతిక్షేపణ చర్యల యంత్రాంగాలను స్థాపించిన క్రిస్టోఫర్ కెల్క్ ఇన్గోల్డ్ ఉన్నారు.

లక్షణాలు

కొన్ని రసాయన చర్యలు కింది లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి:

• వాయువు విడుదల
• అవక్షేపం ఏర్పడటం
• ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు
• పదార్థ స్థితిలో మార్పు
• రంగులో మార్పు
• ద్రవ్యరాశిలో మార్పు

సమీకరణాలు

ప్రధాన వ్యాసం: Chemical equation

రసాయన సమీకరణాలు రసాయన చర్యలను గ్రాఫికల్‌గా వివరించడానికి ఉపయోగించబడతాయి. ఇవి ఎడమవైపు అభికారకాల యొక్క రసాయన లేదా నిర్మాణ ఫార్ములాలను మరియు కుడివైపు ఉత్పత్తుల ఫార్ములాలను కలిగి ఉంటాయి. వీటిని ఒక బాణం (→) ద్వారా వేరు చేస్తారు, ఇది చర్య యొక్క దిశను మరియు రకాన్ని సూచిస్తుంది; బాణాన్ని "ఇస్తుంది" (yields) అనే పదంగా చదువుతారు. బాణం యొక్క కొన చర్య సాగే దిశను చూపుతుంది. వ్యతిరేక దిశలలో చూపే డబుల్ బాణం () రసాయన సమతాస్థితి చర్యల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. సమీకరణాలు స్టోయికియోమెట్రీ ప్రకారం సమతుల్యం చేయబడాలి, ప్రతి జాతి యొక్క పరమాణువుల సంఖ్య సమీకరణానికి ఇరువైపులా సమానంగా ఉండాలి. ఇది పాల్గొన్న అణువుల సంఖ్యను (క్రింద ఉన్న స్కీమాటిక్ ఉదాహరణలో A, B, C మరియు D) తగిన పూర్ణాంకాలు a, b, c మరియు d ద్వారా స్కేలింగ్ చేయడం ద్వారా సాధించబడుతుంది.

a A + b B -> c C + d D

మరింత క్లిష్టమైన చర్యలు చర్యా పథకాల ద్వారా సూచించబడతాయి, ఇవి ప్రారంభ పదార్థాలు మరియు ఉత్పత్తులతో పాటు ముఖ్యమైన మధ్యంతర పదార్థాలు లేదా పరివర్తన స్థితిలను చూపుతాయి. అలాగే, చర్యకు కొన్ని చిన్న అదనపు పదార్థాలను బాణం పైన సూచించవచ్చు; అటువంటి అదనపు పదార్థాలకు ఉదాహరణలు నీరు, ఉష్ణం, కాంతి, ఉత్ప్రేరకం మొదలైనవి. అదేవిధంగా, కొన్ని చిన్న ఉత్పత్తులను బాణం క్రింద ఉంచవచ్చు, తరచుగా మైనస్ గుర్తుతో.

క్లిష్టమైన సంశ్లేషణ చర్యను రూపొందించడానికి రెట్రోసింథటిక్ విశ్లేషణను వర్తింపజేయవచ్చు. ఇక్కడ విశ్లేషణ ఉత్పత్తుల నుండి ప్రారంభమవుతుంది, ఉదాహరణకు ఎంచుకున్న రసాయన బంధాలను విడగొట్టడం ద్వారా, ఆమోదయోగ్యమైన ప్రారంభ అభికారకాలను చేరుకోవడానికి. రెట్రో చర్యలలో ఒక ప్రత్యేక బాణం (⇒) ఉపయోగించబడుతుంది.

ప్రాథమిక చర్యలు

ప్రాథమిక చర్య అనేది రసాయన చర్యను విభజించగల అతి చిన్న విభజన, దీనికి మధ్యంతర ఉత్పత్తులు ఉండవు. ప్రయోగాత్మకంగా గమనించిన చాలా చర్యలు సమాంతరంగా లేదా వరుసగా జరిగే అనేక ప్రాథమిక చర్యల నుండి నిర్మించబడతాయి. వ్యక్తిగత ప్రాథమిక చర్యల యొక్క వాస్తవ క్రమాన్ని చర్యా యంత్రాంగం అని పిలుస్తారు. ఒక ప్రాథమిక చర్యలో కొన్ని అణువులు, సాధారణంగా ఒకటి లేదా రెండు పాల్గొంటాయి, ఎందుకంటే అనేక అణువులు ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో కలవడం తక్కువ సంభావ్యత కలిగి ఉంటుంది.

అత్యంత ముఖ్యమైన ప్రాథమిక చర్యలు ఏక-అణు (unimolecular) మరియు ద్వి-అణు (bimolecular) చర్యలు. ఏక-అణు చర్యలో ఒక అణువు మాత్రమే పాల్గొంటుంది; ఇది ఐసోమెరైజేషన్ లేదా విఘటనం ద్వారా ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఇతర అణువులుగా మారుతుంది. ఇటువంటి చర్యలకు ఉష్ణం లేదా కాంతి రూపంలో శక్తిని జోడించడం అవసరం. ఏక-అణు చర్యకు ఒక సాధారణ ఉదాహరణ సిస్-ట్రాన్స్ ఐసోమెరిజం, ఇందులో ఒక సమ్మేళనం యొక్క 'సిస్' రూపం 'ట్రాన్స్' రూపంలోకి మారుతుంది లేదా దీనికి విరుద్ధంగా జరుగుతుంది.

ఒక సాధారణ విఘటనం చర్యలో, ఒక అణువులోని బంధం విడిపోతుంది (ruptures), దీని ఫలితంగా రెండు అణు శకలాలు ఏర్పడతాయి. ఈ విభజన హోమోలిటిక్ లేదా హెటెరోలిటిక్ కావచ్చు. మొదటి సందర్భంలో, బంధం విభజించబడుతుంది, తద్వారా ప్రతి ఉత్పత్తి ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను కలిగి ఉండి తటస్థ రాడికల్గా మారుతుంది. రెండవ సందర్భంలో, రసాయన బంధం యొక్క రెండు ఎలక్ట్రాన్లు ఉత్పత్తులలో ఒకదానితోనే ఉండిపోతాయి, దీని ఫలితంగా చార్జ్ చేయబడిన అయాన్లు ఏర్పడతాయి. హైడ్రోజన్-ఆక్సిజన్ లేదా పాలిమరైజేషన్ చర్యల వంటి గొలుసు చర్యలను ప్రేరేపించడంలో విఘటనం ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది.

AB → A + B

AB అణువు యొక్క A మరియు B శకలాలుగా విఘటనం

ద్వి-అణు చర్యల కోసం, రెండు అణువులు ఢీకొని ఒకదానితో ఒకటి చర్య జరుపుతాయి. వాటి కలయికను రసాయన సంశ్లేషణ లేదా సంకలన చర్య అని పిలుస్తారు.

A + B → AB

మరొక అవకాశం ఏమిటంటే, ఒక అణువులోని కొంత భాగం మాత్రమే మరొక అణువుకు బదిలీ చేయబడుతుంది. ఈ రకమైన చర్య, ఉదాహరణకు, రెడాక్స్ మరియు ఆమ్ల-క్షార చర్యలలో జరుగుతుంది. రెడాక్స్ చర్యలలో, బదిలీ చేయబడిన కణం ఒక ఎలక్ట్రాన్, అయితే ఆమ్ల-క్షార చర్యలలో ఇది ఒక ప్రోటాన్. ఈ రకమైన చర్యను సాల్ట్ మెటాథెసిస్ చర్య అని కూడా పిలుస్తారు.

HA + B → A + HB

ఉదాహరణకు:

NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl(v)

రసాయన సమతాస్థితి

ప్రధాన వ్యాసం: Chemical equilibrium చాలా రసాయన చర్యలు ఉత్క్రమణీయమైనవి; అంటే, అవి రెండు దిశలలో జరగగలవు మరియు జరుగుతాయి. పురోగమన మరియు తిరోగమన చర్యలు ఒకదానితో ఒకటి పోటీ పడుతున్నాయి మరియు చర్యా రేట్లలో భిన్నంగా ఉంటాయి. ఈ రేట్లు గాఢతపై ఆధారపడి ఉంటాయి మరియు అందువల్ల చర్య సమయంతో మారుతుంటాయి: తిరోగమన రేటు క్రమంగా పెరుగుతుంది మరియు పురోగమన చర్య రేటుకు సమానమవుతుంది, దీనిని రసాయన సమతాస్థితి అని పిలుస్తారు. సమతాస్థితిని చేరుకోవడానికి పట్టే సమయం ఉష్ణోగ్రత, పీడనం మరియు పాల్గొన్న పదార్థాలు వంటి పారామితులపై ఆధారపడి ఉంటుంది, మరియు ఇది కనిష్ట స్వేచ్ఛా శక్తి ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. సమతాస్థితిలో, చర్య యొక్క గిబ్స్ స్వేచ్ఛా శక్తి సున్నా ఉండాలి. పీడన ఆధారితాన్ని లీ చాటెలియర్ సూత్రంతో వివరించవచ్చు. ఉదాహరణకు, ఘనపరిమాణం తగ్గడం వల్ల పీడనం పెరగడం వల్ల చర్య తక్కువ మోల్స్ వాయువు ఉన్న వైపుకు మళ్లుతుంది.

చర్య దిగుబడి సమతాస్థితి వద్ద స్థిరీకరించబడుతుంది, కానీ చర్య మిశ్రమం నుండి ఉత్పత్తిని తొలగించడం ద్వారా లేదా ఉష్ణోగ్రత లేదా పీడనాన్ని పెంచడం ద్వారా దానిని పెంచవచ్చు. అభికారకాల గాఢతలలో మార్పు సమతాస్థితి స్థిరాంకాన్ని ప్రభావితం చేయదు కానీ సమతాస్థితి స్థానాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది.

ఉష్ణగతిక శాస్త్రం

రసాయన చర్యలు ఉష్ణగతిక శాస్త్రం యొక్క నియమాల ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి. చర్యలు ఎక్సర్‌గోనిక్ అయితే, అంటే అవి స్వేచ్ఛా శక్తిని విడుదల చేస్తే, అవి వాటంతట అవే జరగవచ్చు. చర్య యొక్క సంబంధిత స్వేచ్ఛా శక్తి మార్పు రెండు వేర్వేరు ఉష్ణగతిక పరిమాణాల మార్పులతో కూడి ఉంటుంది, అవి ఎంథాల్పీ మరియు ఎంట్రోపీ:

$\mathrm{\Delta }G=\mathrm{\Delta }H-T\cdot \mathrm{\Delta }S$.

G: స్వేచ్ఛా శక్తి, H: ఎంథాల్పీ, T: ఉష్ణోగ్రత, S: ఎంట్రోపీ, Δ: వ్యత్యాసం (అసలు మరియు ఉత్పత్తి మధ్య మార్పు)

చర్యలు ఉష్ణమోచక కావచ్చు, ఇక్కడ ΔH రుణాత్మకంగా ఉంటుంది మరియు శక్తి విడుదలవుతుంది. ఉష్ణమోచక చర్యలకు సాధారణ ఉదాహరణలు దహనం, అవక్షేపం మరియు స్పటికీకరణ, ఇందులో క్రమరహిత వాయు లేదా ద్రవ దశల నుండి క్రమబద్ధమైన ఘనపదార్థాలు ఏర్పడతాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, ఉష్ణగ్రాహక చర్యలలో, పర్యావరణం నుండి ఉష్ణం వినియోగించబడుతుంది. ఇది వ్యవస్థ యొక్క ఎంట్రోపీని పెంచడం ద్వారా జరగవచ్చు, తరచుగా వాయు లేదా కరిగిన చర్యా ఉత్పత్తుల ఏర్పాటు ద్వారా, ఇవి అధిక ఎంట్రోపీని కలిగి ఉంటాయి. స్వేచ్ఛా-శక్తి మార్పులోని ఎంట్రోపీ పదం ఉష్ణోగ్రతతో పెరుగుతుంది కాబట్టి, అనేక ఉష్ణగ్రాహక చర్యలు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ప్రాధాన్యంగా జరుగుతాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, స్పటికీకరణ వంటి అనేక ఉష్ణమోచక చర్యలు తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ప్రాధాన్యంగా జరుగుతాయి. ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు కొన్నిసార్లు చర్య యొక్క ఎంథాల్పీ గుర్తును మార్చవచ్చు, మాలిబ్డినం డయాక్సైడ్ యొక్క కార్బన్ మోనాక్సైడ్ క్షయకరణం కోసం:

2CO(g) + MoO2(s) → 2CO2(g) + Mo(s); $\mathrm{\Delta }{H}^o=+21.86\text{kJ at 298 K}$

కార్బన్ డయాక్సైడ్ మరియు మాలిబ్డినం ఏర్పడే ఈ చర్య తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉష్ణగ్రాహకమైనది, ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ అది తగ్గుతుంది. ΔH° విలువ 1855 K వద్ద సున్నా, మరియు ఆ ఉష్ణోగ్రత పైన చర్య ఉష్ణమోచకమవుతుంది.

ఉష్ణోగ్రతలో మార్పులు చర్య యొక్క దిశ ధోరణిని కూడా మార్చవచ్చు. ఉదాహరణకు, వాటర్ గ్యాస్ షిఫ్ట్ చర్య:

CO(g) + H2O({v}) <=> CO2(g) + H2(g)

తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల ద్వారా అనుకూలించబడుతుంది, కానీ దాని తిరోగమనం అధిక ఉష్ణోగ్రతల ద్వారా అనుకూలించబడుతుంది. చర్య దిశ ధోరణిలో మార్పు 1100 K వద్ద జరుగుతుంది.

చర్యలను వాటి అంతర్గత శక్తి మార్పు ద్వారా కూడా వర్గీకరించవచ్చు, ఇది ఎంట్రోపీ, ఘనపరిమాణం మరియు రసాయన పొటెన్షియల్లలో మార్పులను పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది. రెండోది, ఇతర విషయాలతోపాటు, పాల్గొన్న పదార్థాల చర్యశీలతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

$dU=T\cdot dS-p\cdot dV+\mu \cdot dn$

U: అంతర్గత శక్తి, S: ఎంట్రోపీ, p: పీడనం, μ: రసాయన పొటెన్షియల్, : అణువుల సంఖ్య, d: చిన్న మార్పు గుర్తు

గతిశాస్త్రం

చర్యలు జరిగే వేగాన్ని చర్యా గతిశాస్త్రం ద్వారా అధ్యయనం చేస్తారు. రేటు వివిధ పారామితులపై ఆధారపడి ఉంటుంది, అవి:

• అభికారక గాఢతలు, వీటిని పెంచితే సాధారణంగా ప్రమాణ కాలానికి ఎక్కువ ఘర్షణలు జరగడం వల్ల చర్య వేగంగా జరుగుతుంది. అయితే, కొన్ని చర్యలు పరిమిత సంఖ్యలో ఉత్ప్రేరక సైట్ల కారణంగా అభికారక గాఢతలపై ఆధారపడని రేట్లను కలిగి ఉంటాయి. వీటిని శూన్య క్రమ చర్యలు అని పిలుస్తారు.
• అభికారకాల మధ్య, ముఖ్యంగా భిన్నజాతీయ వ్యవస్థలలోని ఘనపదార్థాల మధ్య సంబంధం కోసం అందుబాటులో ఉన్న ఉపరితల వైశాల్యం. ఎక్కువ ఉపరితల వైశాల్యాలు అధిక చర్యా రేట్లకు దారితీస్తాయి.
• పీడనం – పీడనాన్ని పెంచడం వల్ల అణువుల మధ్య ఘనపరిమాణం తగ్గుతుంది మరియు అందువల్ల అణువుల మధ్య ఘర్షణల పౌనఃపున్యం పెరుగుతుంది.
• ఉత్తేజిత శక్తి (Activation energy), ఇది చర్య ప్రారంభం కావడానికి మరియు స్వయంచాలకంగా కొనసాగడానికి అవసరమైన శక్తి మొత్తంగా నిర్వచించబడుతుంది. అధిక ఉత్తేజిత శక్తి అంటే అభికారకాలు తక్కువ ఉత్తేజిత శక్తి ఉన్న చర్య కంటే ప్రారంభించడానికి ఎక్కువ శక్తిని అవసరమవుతాయని అర్థం.
• ఉష్ణోగ్రత, దీనిని పెంచితే చర్యలు వేగవంతమవుతాయి, ఎందుకంటే అధిక ఉష్ణోగ్రత అణువుల శక్తిని పెంచుతుంది, ప్రమాణ కాలానికి ఎక్కువ ఘర్షణలను సృష్టిస్తుంది.
• ఉత్ప్రేరకం ఉనికి లేదా లేకపోవడం. ఉత్ప్రేరకాలు అభికారకాలు లేదా మధ్యంతర పదార్థాలతో బలహీనమైన బంధాలను ఏర్పరిచి, చర్య యొక్క మార్గాన్ని (యంత్రాంగాన్ని) మార్చే పదార్థాలు, ఇది చర్య జరగడానికి అవసరమైన ఉత్తేజిత శక్తిని తగ్గించడం ద్వారా చర్య వేగాన్ని పెంచుతుంది. ఉత్ప్రేరకం చర్య సమయంలో నాశనం చేయబడదు లేదా మారదు, కాబట్టి దానిని మళ్ళీ ఉపయోగించవచ్చు.
• కొన్ని చర్యల కోసం, విద్యుదయస్కాంత వికిరణం, ముఖ్యంగా అతినీలలోహిత కాంతి ఉనికి, చర్యను ప్రారంభించడానికి బంధాల విచ్ఛిన్నతను ప్రోత్సహించడానికి అవసరం. ఇది రాడికల్స్తో కూడిన చర్యలకు ప్రత్యేకించి వర్తిస్తుంది.

అనేక సిద్ధాంతాలు పరమాణు స్థాయిలో చర్యా రేట్లను లెక్కించడానికి అనుమతిస్తాయి. ఈ రంగాన్ని చర్యా డైనమిక్స్ అని పిలుస్తారు. ఒక పదార్థం A యొక్క విచ్ఛిన్నం కాగల ప్రథమ-క్రమ చర్య యొక్క రేటు v ఇలా ఇవ్వబడింది:

v= - {d[A]}{dt}= k [A].

దీని సమాకలనం ఇలా ఇస్తుంది:

[A](t) = [A]_{0} e^{-k t}.

ఇక్కడ k అనేది ప్రథమ-క్రమ రేటు స్థిరాంకం, ఇది 1/సమయం పరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది, [A](t) అనేది t సమయంలో గాఢత మరియు [A]₀ అనేది ప్రారంభ గాఢత. ప్రథమ-క్రమ చర్య యొక్క రేటు కేవలం గాఢత మరియు పాల్గొన్న పదార్థం యొక్క లక్షణాలపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది, మరియు చర్యను ఒక లక్షణ అర్థ-జీవిత కాలం (half-life)తో వివరించవచ్చు. ఉన్నత క్రమ చర్యలను వివరించేటప్పుడు ఒకటి కంటే ఎక్కువ సమయ స్థిరాంకాలు అవసరమవుతాయి. రేటు స్థిరాంకం యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఆధారితం సాధారణంగా అర్హీనియస్ సమీకరణాన్ని అనుసరిస్తుంది:

Failed to parse (syntax error): {\displaystyle k = k_0 e^}

ఇక్కడ E_a అనేది ఉత్తేజిత శక్తి మరియు k_B అనేది బోల్ట్జ్‌మాన్ స్థిరాంకం. చర్యా రేటు యొక్క సరళమైన నమూనాలలో ఒకటి ఘర్షణ సిద్ధాంతం. మరింత వాస్తవిక నమూనాలు ఒక నిర్దిష్ట సమస్యకు అనుగుణంగా ఉంటాయి మరియు పరివర్తన స్థితి సిద్ధాంతం, పొటెన్షియల్ ఎనర్జీ సర్ఫేస్ యొక్క గణన, మార్కస్ సిద్ధాంతం మరియు రైస్-రామ్స్‌పెర్గర్-కాసెల్-మార్కస్ (RRKM) సిద్ధాంతంలను కలిగి ఉంటాయి.

చర్య రకాలు

నాలుగు ప్రాథమిక రకాలు

సంశ్లేషణ

ప్రధాన వ్యాసం: Synthesis reaction సంశ్లేషణ చర్యలో, రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సరళ పదార్థాలు కలిసి మరింత క్లిష్టమైన పదార్థాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. ఈ చర్యలు సాధారణ రూపంలో ఉంటాయి: $$\mathrm{A}+\mathrm{B}⟶\mathrm{A}\mathrm{B}$$

రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ అభికారకాలు ఒక ఉత్పత్తిని ఇవ్వడం సంశ్లేషణ చర్యను గుర్తించడానికి మరొక మార్గం. సంశ్లేషణ చర్యకు ఒక ఉదాహరణ ఇనుము మరియు గంధకం కలిసి ఐరన్(II) సల్ఫైడ్ను ఏర్పరచడం: $$8\mathrm{F}\mathrm{e}+\mathrm{S}{\phantom{A}}_8⟶8\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}$$

మరొక ఉదాహరణ సాధారణ హైడ్రోజన్ వాయువు మరియు సాధారణ ఆక్సిజన్ వాయువు కలిసి నీటిని ఉత్పత్తి చేయడం.

వియోగం

ప్రధాన వ్యాసం: Decomposition reaction వియోగ చర్య అంటే మరింత క్లిష్టమైన పదార్థం దాని సరళ భాగాలకు విడిపోవడం. ఇది సంశ్లేషణ చర్యకు వ్యతిరేకం మరియు దీనిని ఇలా వ్రాయవచ్చు: $$\mathrm{A}\mathrm{B}⟶\mathrm{A}+\mathrm{B}$$

వియోగ చర్యకు ఒక ఉదాహరణ నీటిని విద్యుద్విశ్లేషణ చేసి ఆక్సిజన్ మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును తయారు చేయడం: $$2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$$

ఏక స్థానభ్రంశం

ఏక స్థానభ్రంశ చర్యలో, ఒకే కలవని మూలకం సమ్మేళనంలోని మరొక మూలకాన్ని భర్తీ చేస్తుంది; మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఒక మూలకం సమ్మేళనంలోని మరొక మూలకంతో స్థానాలను మారుస్తుంది. ఈ చర్యలు సాధారణ రూపంలో ఉంటాయి: $$\mathrm{A}+\mathrm{B}\mathrm{C}⟶\mathrm{A}\mathrm{C}+\mathrm{B}$$

ఏక స్థానభ్రంశ చర్యకు ఒక ఉదాహరణ మెగ్నీషియం నీటిలోని హైడ్రోజన్‌ను భర్తీ చేసి ఘన మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును తయారు చేయడం: $$\mathrm{M}\mathrm{g}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{M}\mathrm{g}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2\downarrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$$

ద్వి స్థానభ్రంశం

ద్వి స్థానభ్రంశ చర్యలో, రెండు సమ్మేళనాల యానియాన్లు మరియు కాటయాన్లు స్థానాలను మార్చుకుని రెండు పూర్తిగా భిన్నమైన సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ చర్యలు సాధారణ రూపంలో ఉంటాయి: $$\mathrm{A}\mathrm{B}+\mathrm{C}\mathrm{D}⟶\mathrm{A}\mathrm{D}+\mathrm{C}\mathrm{B}$$

ఉదాహరణకు, బేరియం క్లోరైడ్ (BaCl₂) మరియు మెగ్నీషియం సల్ఫేట్ (MgSO₄) చర్య జరిపినప్పుడు, SO₄²⁻ యానియాన్ 2Cl⁻ యానియాన్‌తో స్థానాలను మార్చుకుంటుంది, దీనివల్ల BaSO₄ మరియు MgCl₂ సమ్మేళనాలు ఏర్పడతాయి.

ద్వి స్థానభ్రంశ చర్యకు మరొక ఉదాహరణ లెడ్(II) నైట్రేట్ మరియు పొటాషియం అయోడైడ్ చర్య జరిపి లెడ్(II) అయోడైడ్ మరియు పొటాషియం నైట్రేట్ను ఏర్పరచడం: $$\mathrm{P}\mathrm{b}(\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3){\phantom{A}}_2+2\mathrm{K}\mathrm{I}⟶\mathrm{P}\mathrm{b}\mathrm{I}{\phantom{A}}_2(\mathrm{v})+2\mathrm{K}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$$

పురోగమన మరియు తిరోగమన చర్యలు

లీ చాటెలియర్ సూత్రం ప్రకారం, చర్యలు ముగిసే వరకు లేదా రసాయన సమతాస్థితిని చేరుకునే వరకు పురోగమన లేదా తిరోగమన దిశలో సాగవచ్చు.

పురోగమన చర్యలు

సమతాస్థితిని చేరుకోవడానికి పురోగమన దిశలో (ఎడమ నుండి కుడికి) సాగే చర్యలను తరచుగా స్వచ్ఛంద చర్యలు అని పిలుస్తారు, అంటే $\mathrm{\Delta }G$ రుణాత్మకంగా ఉంటుంది, అంటే అవి స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద జరిగితే, అవి చర్య యొక్క గిబ్స్ స్వేచ్ఛా శక్తిని తగ్గిస్తాయి. పురోగమన దిశలో సాగడానికి వీటికి తక్కువ శక్తి అవసరమవుతుంది. చర్యలు సాధారణంగా అవి స్వచ్ఛందంగా ఉండే దిశలో పురోగమన చర్యలుగా వ్రాయబడతాయి. ఉదాహరణలు:

• నీటిని ఏర్పరచడానికి హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ చర్య.

2 + 2 O

• నీటిలో ఎసిటిక్ ఆమ్లం ఎసిటేట్ అయాన్లు మరియు హైడ్రోనియం అయాన్లుగా విఘటనం చెందడం.

COOH + O - + +

తిరోగమన చర్యలు

సమతాస్థితిని చేరుకోవడానికి తిరోగమన దిశలో సాగే చర్యలను తరచుగా అస్వచ్ఛంద చర్యలు అని పిలుస్తారు, అంటే $\mathrm{\Delta }G$ ధనాత్మకంగా ఉంటుంది, అంటే అవి స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద జరిగితే, అవి చర్య యొక్క గిబ్స్ స్వేచ్ఛా శక్తిని పెంచుతాయి. పురోగమన దిశలో సాగడానికి వీటికి శక్తి ఇన్‌పుట్ అవసరమవుతుంది. ఉదాహరణలలో ఇవి ఉన్నాయి:

• బాహ్య విద్యుత్ శక్తి వనరు నుండి సాధారణ DC బ్యాటరీని (విద్యుద్విశ్లేషణ ఘటాలు కలిగి ఉంటుంది) ఛార్జ్ చేయడం
• సాధారణంగా సూర్యరశ్మి రూపంలో విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని గ్రహించడం ద్వారా నడిచే కిరణజన్య సంయోగక్రియ:

CO₂ + H₂O + ఫోటాన్లు → [CH₂O] + O₂

ఆక్సీకరణ మరియు క్షయకరణం

Redox చర్యలను ఒక పదార్థం (క్షయకరణి - reducing agent) నుండి మరొక పదార్థానికి (ఆక్సీకరణి - oxidizing agent) ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీ పరంగా అర్థం చేసుకోవచ్చు. ఈ ప్రక్రియలో, మొదటి పదార్థం 'ఆక్సీకరణం' (oxidized) చెందుతుంది మరియు రెండవది 'క్షయకరణం' (reduced) చెందుతుంది. అనేక సందర్భాల్లో ఇది సరిపోయినప్పటికీ, ఈ వివరణలు ఖచ్చితమైనవి కావు. ఆక్సీకరణాన్ని పరమాణువుల oxidation state (ఆక్సీకరణ స్థితి) పెరగడం అని, క్షయకరణాన్ని ఆక్సీకరణ స్థితి తగ్గడం అని నిర్వచించడం మరింత సమంజసం. ఆచరణలో, ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీ ఎల్లప్పుడూ ఆక్సీకరణ స్థితిని మారుస్తుంది, కానీ ఎలక్ట్రాన్ బదిలీ జరగకపోయినా "రెడాక్స్" (redox) గా వర్గీకరించబడే అనేక చర్యలు ఉన్నాయి (ఉదాహరణకు covalent బంధాలతో కూడినవి).

కింది రెడాక్స్ చర్యలో, ప్రమాదకరమైన sodium లోహం విషపూరితమైన chlorine వాయువుతో చర్య జరిపి, అయానిక్ సమ్మేళనమైన sodium chloride లేదా సాధారణ ఉప్పును ఏర్పరుస్తుంది: $$2\mathrm{N}\mathrm{a}(\mathrm{s})+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})⟶2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}(\mathrm{s})$$

ఈ చర్యలో, సోడియం లోహం 0 (శుద్ధ మూలకం) ఆక్సీకరణ స్థితి నుండి +1కి మారుతుంది: అంటే, సోడియం ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయింది మరియు అది ఆక్సీకరణం చెందిందని చెబుతారు. మరోవైపు, క్లోరిన్ వాయువు 0 (ఇది కూడా శుద్ధ మూలకం) ఆక్సీకరణ స్థితి నుండి -1కి మారుతుంది: క్లోరిన్ ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను పొందుతుంది మరియు అది క్షయకరణం చెందిందని చెబుతారు. క్లోరిన్ క్షయకరణం చెందుతుంది కాబట్టి, ఇది ఎలక్ట్రాన్ గ్రాహకంగా పరిగణించబడుతుంది, లేదా సోడియంలో ఆక్సీకరణను ప్రేరేపిస్తుంది – అందువల్ల క్లోరిన్ వాయువును ఆక్సీకరణిగా పరిగణిస్తారు. దీనికి విరుద్ధంగా, సోడియం ఆక్సీకరణం చెందుతుంది లేదా ఎలక్ట్రాన్ దాతగా ఉంటుంది, తద్వారా ఇది ఇతర పదార్థంలో క్షయకరణాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది మరియు దీనిని 'క్షయకరణి' (reducing agent) గా పరిగణిస్తారు.

పాల్గొనే కారకాలలో ఏది క్షయకరణి లేదా ఆక్సీకరణి అవుతుందో వాటి మూలకాల electronegativity (రుణవిద్యుదాత్మకత) ఆధారంగా అంచనా వేయవచ్చు. తక్కువ రుణవిద్యుదాత్మకత కలిగిన మూలకాలు, ఉదాహరణకు చాలా లోహాలు, సులభంగా ఎలక్ట్రాన్లను దానం చేసి ఆక్సీకరణం చెందుతాయి – ఇవి క్షయకరణులు. దీనికి విరుద్ధంగా, 2, -, 3, 2-, లేదా 4 వంటి అధిక ఆక్సీకరణ సంఖ్యలు కలిగిన ఆక్సైడ్లు లేదా అయాన్లు ఒకటి లేదా రెండు అదనపు ఎలక్ట్రాన్లను పొందగలవు మరియు ఇవి బలమైన ఆక్సీకరణులు.

కొన్ని main-group elementల విషయంలో, రెడాక్స్ చర్యలో దానం చేయబడిన లేదా స్వీకరించబడిన ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యను ఆ కారక మూలకం యొక్క electron configuration ఆధారంగా అంచనా వేయవచ్చు. మూలకాలు తక్కువ శక్తి కలిగిన noble gas కాన్ఫిగరేషన్‌ను చేరుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తాయి, అందువల్ల క్షార లోహాలు మరియు హాలోజన్లు వరుసగా ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను దానం చేస్తాయి మరియు స్వీకరిస్తాయి. నోబుల్ వాయువులు రసాయనికంగా చురుకుగా ఉండవు.

మొత్తం రెడాక్స్ చర్యను సమతుల్యం చేయవచ్చు. ఆక్సీకరణ మరియు క్షయకరణ అర్థ-చర్యలను (half-reactions) గుణకాలతో గుణించడం ద్వారా, ఆక్సీకరణలో కోల్పోయిన ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య, క్షయకరణలో పొందిన ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యకు సమానమయ్యేలా చేయవచ్చు.

రెడాక్స్ చర్యలలో ఒక ముఖ్యమైన తరగతి ఎలక్ట్రోలైటిక్ ఎలక్ట్రోకెమికల్ చర్యలు. ఇందులో నెగటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద పవర్ సప్లై నుండి వచ్చే ఎలక్ట్రాన్లు క్షయకరణిగా పనిచేస్తాయి మరియు పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద ఎలక్ట్రాన్ల తొలగింపు ఆక్సీకరణిగా పనిచేస్తుంది. ఈ చర్యలు chlorine లేదా aluminium వంటి రసాయన మూలకాల ఉత్పత్తికి చాలా ముఖ్యమైనవి. రెడాక్స్ చర్యలలో ఎలక్ట్రాన్లు విడుదలయ్యే మరియు chemical energy electrical energyగా మార్చబడే వ్యతిరేక ప్రక్రియ సాధ్యమే, దీనిని బ్యాటరీలలో ఉపయోగిస్తారు.

దహనం (Combustion)

combustion చర్యలో, ఒక మూలకం లేదా సమ్మేళనం ఒక ఆక్సిడెంట్‌తో, సాధారణంగా oxygenతో చర్య జరిపి, తరచుగా heat లేదా light రూపంలో శక్తిని విడుదల చేస్తుంది. దహన చర్యలలో తరచుగా hydrocarbonలు ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, ఆక్సిజన్‌లో 1 మోల్ (114 గ్రా) ఆక్టేన్ దహనం: $$\mathrm{C}{\phantom{A}}_8\mathrm{H}{\phantom{A}}_{18}(\mathrm{l})+\frac{25}{2}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})⟶8\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})+9\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})$$

ఇది 5500 kJ శక్తిని విడుదల చేస్తుంది. carbon, magnesium లేదా sulfur ఆక్సిజన్‌తో చర్య జరపడం వల్ల కూడా దహన చర్య జరగవచ్చు. $$2\mathrm{M}\mathrm{g}(\mathrm{s})+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})⟶2\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{O}(\mathrm{s})$$ $$\mathrm{S}(\mathrm{s})+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})⟶\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2(\mathrm{g})$$

సంక్లిష్టీకరణ (Complexation)

సంక్లిష్టీకరణ చర్యలలో, అనేక ligandలు ఒక లోహ పరమాణువుతో చర్య జరిపి coordination complexను ఏర్పరుస్తాయి. ఇది లిగాండ్ యొక్క lone pairలను లోహ పరమాణువు యొక్క ఖాళీ ఆర్బిటాల్‌లలోకి అందించడం ద్వారా మరియు dipolar bondలను ఏర్పరచడం ద్వారా సాధించబడుతుంది. లిగాండ్లు Lewis baseలు, ఇవి అయాన్లు మరియు కార్బన్ మోనాక్సైడ్, అమ్మోనియా లేదా నీరు వంటి తటస్థ అణువులు కావచ్చు. ఒక కేంద్ర లోహ పరమాణువుతో చర్య జరిపే లిగాండ్ల సంఖ్యను 18-electron rule ఉపయోగించి కనుగొనవచ్చు. ఇది ఒక transition metal యొక్క valence shellలు మొత్తం 18 electronలను కలిగి ఉంటాయని చెబుతుంది, అయితే ఏర్పడే సంక్లిష్టత యొక్క సమరూపతను crystal field theory మరియు ligand field theoryలతో అంచనా వేయవచ్చు. సంక్లిష్టీకరణ చర్యలలో ligand exchange కూడా ఉంటుంది, ఇందులో ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ లిగాండ్లు మరొక దానితో భర్తీ చేయబడతాయి, మరియు కేంద్ర లోహ పరమాణువు యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితిని మార్చే రెడాక్స్ ప్రక్రియలు కూడా ఉంటాయి.

ఆమ్ల-క్షార చర్యలు (Acid–base reactions)

Brønsted–Lowry acid–base theoryలో, acid–base reaction ఒక పదార్థం (acid) నుండి మరొక పదార్థానికి (base) protonల (H⁺) బదిలీని కలిగి ఉంటుంది. ఒక ఆమ్లం నుండి ప్రోటాన్ తొలగించబడినప్పుడు, ఏర్పడే పదార్థాన్ని ఆ ఆమ్లం యొక్క కాన్జుగేట్ బేస్ అని పిలుస్తారు. ఒక క్షారం ప్రోటాన్‌ను స్వీకరించినప్పుడు, ఏర్పడే పదార్థాన్ని ఆ క్షారం యొక్క conjugate acid అని పిలుస్తారు. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, కింది సమీకరణం ప్రకారం ఆమ్లాలు ప్రోటాన్ దాతలుగా మరియు క్షారాలు ప్రోటాన్ స్వీకర్తలుగా పనిచేస్తాయి: $$\underset{\mathrm{a}\mathrm{c}\mathrm{i}\mathrm{d}}{\mathrm{H}\mathrm{A}}+\underset{\mathrm{b}\mathrm{a}\mathrm{s}\mathrm{e}}{\mathrm{B}}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\underset{\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{j}\mathrm{u}\mathrm{g}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{d}\mathrm{b}\mathrm{a}\mathrm{s}\mathrm{e}}{\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}}+\underset{\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{j}\mathrm{u}\mathrm{g}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{d}\mathrm{a}\mathrm{c}\mathrm{i}\mathrm{d}}{\mathrm{H}\mathrm{B}{\phantom{A}}^{+}}$$

వ్యతిరేక చర్య సాధ్యమే, కాబట్టి ఆమ్లం/క్షారం మరియు కాన్జుగేట్ బేస్/ఆమ్లం ఎల్లప్పుడూ సమతుల్యతలో ఉంటాయి. ఈ సమతుల్యత సంబంధిత పదార్థాల ఆమ్ల మరియు క్షార వియోజన స్థిరాంకాల (K_a మరియు K_b) ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఆమ్ల-క్షార చర్యకు ఒక ప్రత్యేక సందర్భం తటస్థీకరణ, ఇందులో ఒక ఆమ్లం మరియు ఒక క్షారం, సమాన పరిమాణంలో తీసుకున్నప్పుడు, తటస్థ లవణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.

ఉపయోగించే ఆమ్ల-క్షార భావనను బట్టి ఆమ్ల-క్షార చర్యలు వేర్వేరు నిర్వచనాలను కలిగి ఉండవచ్చు. కొన్ని సాధారణమైనవి:

• అర్హీనియస్ నిర్వచనం: ఆమ్లాలు నీటిలో విడిపోయి H₃O⁺ అయాన్లను విడుదల చేస్తాయి; క్షారాలు నీటిలో విడిపోయి OH⁻ అయాన్లను విడుదల చేస్తాయి.
• బ్రాన్‌స్టెడ్-లౌరీ నిర్వచనం: ఆమ్లాలు ప్రోటాన్ (H⁺) దాతలు, క్షారాలు ప్రోటాన్ స్వీకర్తలు; ఇది అర్హీనియస్ నిర్వచనాన్ని కూడా కలిగి ఉంటుంది.
• లూయిస్ నిర్వచనం: ఆమ్లాలు ఎలక్ట్రాన్-జంట స్వీకర్తలు, మరియు క్షారాలు ఎలక్ట్రాన్-జంట దాతలు; ఇది బ్రాన్‌స్టెడ్-లౌరీ నిర్వచనాన్ని కూడా కలిగి ఉంటుంది.

అవక్షేపణం (Precipitation)

అవక్షేపణం అనేది రసాయన చర్య సమయంలో ద్రావణంలో లేదా మరొక ఘనపదార్థంలో ఘనపదార్థం ఏర్పడటం. ఇది సాధారణంగా కరిగిన అయాన్ల గాఢత solubility పరిమితిని మించినప్పుడు జరుగుతుంది మరియు కరగని లవణాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఈ ప్రక్రియను అవక్షేపణ కారకాన్ని జోడించడం ద్వారా లేదా ద్రావణిని తొలగించడం ద్వారా వేగవంతం చేయవచ్చు. వేగవంతమైన అవక్షేపణం amorphous లేదా సూక్ష్మ స్ఫటికాకార అవశేషాన్ని ఇస్తుంది మరియు నెమ్మదిగా జరిగే ప్రక్రియ ఏక crystalలను ఇవ్వగలదు. వీటిని సూక్ష్మ స్ఫటికాకార లవణాల నుండి పునఃస్ఫటికీకరణ ద్వారా కూడా పొందవచ్చు.

ఘన-స్థితి చర్యలు (Solid-state reactions)

చర్యలు రెండు ఘనపదార్థాల మధ్య జరగవచ్చు. అయితే, ఘనపదార్థాలలో సాపేక్షంగా తక్కువ diffusion రేట్ల కారణంగా, ద్రవ మరియు వాయు దశ చర్యలతో పోలిస్తే సంబంధిత రసాయన చర్యలు చాలా నెమ్మదిగా ఉంటాయి. చర్య ఉష్ణోగ్రతను పెంచడం ద్వారా మరియు సంప్రదింపు ఉపరితల వైశాల్యాన్ని పెంచడానికి కారకాలను మెత్తగా విభజించడం ద్వారా వీటిని వేగవంతం చేస్తారు.

ఘన/వాయు అంతర్ముఖం వద్ద చర్యలు

చర్య ఘన|వాయు అంతర్ముఖం వద్ద, ultra-high vacuum వంటి చాలా తక్కువ పీడనం ఉన్న ఉపరితలాల వద్ద జరగవచ్చు. scanning tunneling microscopy ద్వారా, చర్య యొక్క కాలపరిమితి సరైన పరిధిలో ఉంటే, ఘన|వాయు అంతర్ముఖం వద్ద చర్యలను నిజమైన స్థలంలో గమనించడం సాధ్యమవుతుంది. ఘన|వాయు అంతర్ముఖం వద్ద చర్యలు కొన్ని సందర్భాల్లో ఉత్ప్రేరకానికి సంబంధించినవి.

కాంతి రసాయన చర్యలు (Photochemical reactions)

కాంతి రసాయన చర్యలలో, పరమాణువులు మరియు అణువులు కాంతి యొక్క శక్తిని (photonలు) గ్రహించి, దానిని excited state (ఉత్తేజిత స్థితి)కి మారుస్తాయి. అప్పుడు అవి రసాయన బంధాలను విచ్ఛిన్నం చేయడం ద్వారా ఈ శక్తిని విడుదల చేయగలవు, తద్వారా రాడికల్స్ ఉత్పత్తి అవుతాయి. కాంతి రసాయన చర్యలలో హైడ్రోజన్-ఆక్సిజన్ చర్యలు, radical polymerization, chain reactionలు మరియు rearrangement reactionలు ఉంటాయి.

అనేక ముఖ్యమైన ప్రక్రియలు కాంతి రసాయన శాస్త్రాన్ని కలిగి ఉంటాయి. దీనికి ప్రధాన ఉదాహరణ photosynthesis, ఇందులో చాలా మొక్కలు solar energyని ఉపయోగించి carbon dioxide మరియు నీటిని glucoseగా మారుస్తాయి, మరియు oxygenను ఉప-ఉత్పత్తిగా విడుదల చేస్తాయి. మానవులు విటమిన్ D తయారీ కోసం కాంతి రసాయన శాస్త్రంపై ఆధారపడతారు, మరియు దృష్టి అనేది rhodopsin యొక్క కాంతి రసాయన చర్య ద్వారా ప్రారంభమవుతుంది. firefliesలో, పొత్తికడుపులోని ఒక enzyme bioluminescenceకు దారితీసే చర్యను ఉత్ప్రేరకపరుస్తుంది. ఓజోన్ నిర్మాణం వంటి అనేక ముఖ్యమైన కాంతి రసాయన చర్యలు భూమి వాతావరణంలో జరుగుతాయి మరియు atmospheric chemistryని ఏర్పరుస్తాయి.

ఉత్ప్రేరకం (Catalysis)

ప్రధాన వ్యాసం: Catalysis మరింత సమాచారం: Reaction progress kinetic analysis

catalysisలో, చర్య నేరుగా జరగదు, కానీ catalyst అని పిలువబడే మూడవ పదార్థంతో చర్య ద్వారా జరుగుతుంది. ఉత్ప్రేరకం చర్యలో పాల్గొని, కారకాలు లేదా మధ్యంతర పదార్థాలతో బలహీనమైన బంధాలను ఏర్పరుచుకున్నప్పటికీ, చర్య ముగిసే సమయానికి అది తన అసలు స్థితికి తిరిగి వస్తుంది మరియు వినియోగించబడదు. అయితే, ఇది ద్వితీయ ప్రక్రియల ద్వారా నిరోధించబడవచ్చు, నిష్క్రియం చేయబడవచ్చు లేదా నాశనం చేయబడవచ్చు. ఉత్ప్రేరకాలను కారకాలతో వేర్వేరు దశలో (హెటెరోజీనియస్) లేదా అదే దశలో (హోమోజీనియస్) ఉపయోగించవచ్చు. హెటెరోజీనియస్ ఉత్ప్రేరకంలో, సాధారణ ద్వితీయ ప్రక్రియలలో coking ఉంటుంది, ఇక్కడ ఉత్ప్రేరకం polymeric ఉప-ఉత్పత్తులతో కప్పబడుతుంది. అదనంగా, హెటెరోజీనియస్ ఉత్ప్రేరకాలు ఘన-ద్రవ వ్యవస్థలో ద్రావణంలో కరిగిపోవచ్చు లేదా ఘన-వాయు వ్యవస్థలో ఆవిరైపోవచ్చు. ఉత్ప్రేరకాలు చర్యను మాత్రమే వేగవంతం చేయగలవు – చర్యను నెమ్మదింపజేసే రసాయనాలను ఇన్హిబిటర్లు అంటారు. ఉత్ప్రేరకాల చర్యను పెంచే పదార్థాలను ప్రమోటర్లు అంటారు, మరియు ఉత్ప్రేరకాలను నిష్క్రియం చేసే పదార్థాలను ఉత్ప్రేరక విషాలు అంటారు. ఉత్ప్రేరకంతో, అధిక ఉత్తేజిత శక్తి ద్వారా గతిశీలంగా నిరోధించబడిన చర్య ఈ ఉత్తేజిత శక్తిని అధిగమించి జరగవచ్చు.

హెటెరోజీనియస్ ఉత్ప్రేరకాలు సాధారణంగా ఘనపదార్థాలు, వాటి ఉపరితల వైశాల్యాన్ని పెంచడానికి పొడి చేయబడతాయి. హెటెరోజీనియస్ ఉత్ప్రేరకంలో platinum group లోహాలు మరియు ఇతర పరివర్తన లోహాలు చాలా ముఖ్యమైనవి, వీటిని hydrogenationలు, catalytic reforming మరియు nitric acid మరియు ammonia వంటి కమోడిటీ రసాయనాల సంశ్లేషణలో ఉపయోగిస్తారు. ఆమ్లాలు హోమోజీనియస్ ఉత్ప్రేరకానికి ఒక ఉదాహరణ, ఇవి carbonylల న్యూక్లియోఫిలిసిటీని పెంచుతాయి, తద్వారా ఎలక్ట్రోఫైల్స్‌తో జరగని చర్యను అనుమతిస్తాయి. హోమోజీనియస్ ఉత్ప్రేరకాల ప్రయోజనం ఏమిటంటే వాటిని కారకాలతో కలపడం సులభం, కానీ ఉత్పత్తుల నుండి వాటిని వేరు చేయడం కష్టం కావచ్చు. అందువల్ల, అనేక పారిశ్రామిక ప్రక్రియలలో హెటెరోజీనియస్ ఉత్ప్రేరకాలు ప్రాధాన్యత కలిగి ఉంటాయి.

ఆర్గానిక్ కెమిస్ట్రీలో చర్యలు

ప్రధాన వ్యాసం: Organic reaction organic chemistryలో, ఆక్సీకరణ, క్షయకరణ లేదా ఆమ్ల-క్షార చర్యలతో పాటు, కార్బన్ పరమాణువుల మధ్య లేదా కార్బన్ మరియు heteroatomల (ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్, halogenలు, మొదలైనవి) మధ్య covalent bondలను కలిగి ఉండే అనేక ఇతర చర్యలు జరగవచ్చు. ఆర్గానిక్ కెమిస్ట్రీలోని అనేక నిర్దిష్ట చర్యలు వాటిని కనుగొన్న వారి పేరు మీద name reactionలుగా పిలువబడతాయి.

పారిశ్రామికంగా అత్యంత ముఖ్యమైన చర్యలలో ఒకటి చమురు శుద్ధి కర్మాగారాల్లో భారీ hydrocarbonలను చిన్న, సరళమైన అణువులుగా మార్చే క్రాకింగ్. ఈ ప్రక్రియ gasoline తయారీకి ఉపయోగించబడుతుంది. నిర్దిష్ట రకాల ఆర్గానిక్ చర్యలను వాటి చర్య యంత్రాంగాల ద్వారా (ముఖ్యంగా ప్రతిక్షేపణ, సంకలన మరియు తొలగింపు) లేదా అవి ఉత్పత్తి చేసే ఉత్పత్తుల రకాల ద్వారా (ఉదాహరణకు, methylation, పాలిమరైజేషన్ మరియు halogenation) వర్గీకరించవచ్చు.

ప్రతిక్షేపణ (Substitution)

substitution reactionలో, ఒక నిర్దిష్ట chemical compoundలోని functional group మరొక సమూహంతో భర్తీ చేయబడుతుంది. ఈ చర్యలను ప్రతిక్షేపించే జాతుల రకాన్ని బట్టి న్యూక్లియోఫిలిక్, ఎలక్ట్రోఫిలిక్ లేదా radical substitutionగా విభజించవచ్చు.

మొదటి రకంలో, ఎలక్ట్రాన్ల అదనపు మరియు తద్వారా నెగటివ్ ఛార్జ్ లేదా partial charge కలిగిన అణువు లేదా పరమాణువు అయిన nucleophile, "సబ్‌స్ట్రేట్" అణువులోని మరొక పరమాణువును లేదా భాగాన్ని భర్తీ చేస్తుంది. న్యూక్లియోఫైల్ నుండి ఎలక్ట్రాన్ జంట సబ్‌స్ట్రేట్‌పై దాడి చేసి కొత్త బంధాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, అదే సమయంలో leaving group ఎలక్ట్రాన్ జంటతో బయలుదేరుతుంది. న్యూక్లియోఫైల్ విద్యుత్తుగా తటస్థంగా లేదా నెగటివ్ ఛార్జ్ కలిగి ఉండవచ్చు, అయితే సబ్‌స్ట్రేట్ సాధారణంగా తటస్థంగా లేదా పాజిటివ్ ఛార్జ్ కలిగి ఉంటుంది. న్యూక్లియోఫైల్స్‌కు ఉదాహరణలు hydroxide అయాన్, alkoxideలు, amineలు మరియు halideలు. ఈ రకమైన చర్య ప్రధానంగా aliphatic hydrocarbonలలో కనిపిస్తుంది, మరియు aromatic hydrocarbonలలో అరుదుగా కనిపిస్తుంది. రెండోవి అధిక ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రతను కలిగి ఉంటాయి మరియు చాలా బలమైన ఎలక్ట్రాన్ విత్‌డ్రాయింగ్ సమూహాలతో మాత్రమే nucleophilic aromatic substitutionలో పాల్గొంటాయి. న్యూక్లియోఫిలిక్ ప్రతిక్షేపణ రెండు వేర్వేరు యంత్రాంగాల ద్వారా జరగవచ్చు, S_N1 మరియు S_N2. వాటి పేర్లలో, S అంటే ప్రతిక్షేపణ (substitution), N అంటే న్యూక్లియోఫిలిక్, మరియు సంఖ్య చర్య యొక్క గతి క్రమాన్ని (యూనిమోలిక్యులర్ లేదా బైమోలిక్యులర్) సూచిస్తుంది.

S_N1 చర్య రెండు దశల్లో జరుగుతుంది. మొదట, leaving group తొలగించబడి carbocationను సృష్టిస్తుంది. దీని తర్వాత న్యూక్లియోఫైల్‌తో వేగవంతమైన చర్య జరుగుతుంది.

S_N2 యంత్రాంగాలలో, న్యూక్లియోఫైల్ దాడి చేసిన అణువుతో పరివర్తన స్థితిని ఏర్పరుస్తుంది, ఆ తర్వాతే లీవింగ్ గ్రూప్ విడిపోతుంది. ఈ రెండు యంత్రాంగాలు ఉత్పత్తుల stereochemistryలో భిన్నంగా ఉంటాయి. S_N1 నాన్-స్టీరియోస్పెసిఫిక్ సంకలనానికి దారితీస్తుంది మరియు chiral centerను ఏర్పరచదు, బదులుగా జ్యామితీయ ఐసోమర్ల (సిస్/ట్రాన్స్) సెట్‌ను ఇస్తుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, S_N2 యంత్రాంగంలో గతంలో ఉన్న స్టీరియోకెమిస్ట్రీ యొక్క తిరోగమనం (Walden inversion) గమనించబడుతుంది.

Electrophilic substitution అనేది న్యూక్లియోఫిలిక్ ప్రతిక్షేపణకు ప్రతిరూపం, ఎందుకంటే దాడి చేసే పరమాణువు లేదా అణువు, electrophile, తక్కువ ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది మరియు తద్వారా పాజిటివ్ ఛార్జ్ కలిగి ఉంటుంది. సాధారణ ఎలక్ట్రోఫైల్స్ carbonyl groupల కార్బన్ పరమాణువు, కార్బోకాటయాన్లు లేదా sulfur లేదా nitronium కాటయాన్లు. ఈ చర్య దాదాపు ప్రత్యేకంగా ఆరోమాటిక్ హైడ్రోకార్బన్‌లలో జరుగుతుంది, దీనిని electrophilic aromatic substitution అని పిలుస్తారు. ఎలక్ట్రోఫైల్ దాడి σ-కాంప్లెక్స్ అని పిలవబడే దానికి దారితీస్తుంది, ఇది ఆరోమాటిక్ వ్యవస్థ రద్దు చేయబడిన పరివర్తన స్థితి. అప్పుడు, లీవింగ్ గ్రూప్, సాధారణంగా ప్రోటాన్, విడిపోతుంది మరియు ఆరోమాటిసిటీ పునరుద్ధరించబడుతుంది. ఆరోమాటిక్ ప్రతిక్షేపణకు ప్రత్యామ్నాయం ఎలక్ట్రోఫిలిక్ అలిఫాటిక్ ప్రతిక్షేపణ. ఇది న్యూక్లియోఫిలిక్ అలిఫాటిక్ ప్రతిక్షేపణను పోలి ఉంటుంది మరియు దీనికి కూడా రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి, S_E1 మరియు S_E2.

మూడవ రకమైన ప్రతిక్షేపణ చర్యలో, రాడికల్ ప్రతిక్షేపణ, దాడి చేసే కణం ఒక రాడికల్. ఈ ప్రక్రియ సాధారణంగా chain reaction రూపంలో ఉంటుంది, ఉదాహరణకు ఆల్కేన్లు హాలోజన్లతో చర్య జరిపినప్పుడు. మొదటి దశలో, కాంతి లేదా వేడి హాలోజన్ కలిగిన అణువులను విచ్ఛిన్నం చేసి రాడికల్స్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అప్పుడు రెండు రాడికల్స్ కలిసి మళ్ళీ కలిసే వరకు చర్య హిమపాతంలా కొనసాగుతుంది.

X. + R-H → X-H + R.

R. + X2 → R-X + X.

రాడికల్ ప్రతిక్షేపణ యొక్క చైన్ రియాక్షన్ సమయంలో చర్యలు

సంకలన మరియు తొలగింపు (Addition and elimination)

సంకలన మరియు దాని ప్రతిరూపం, తొలగింపు, కార్బన్ పరమాణువుపై ప్రతిక్షేపకాల సంఖ్యను మార్చే మరియు మల్టిపుల్ బంధాలను ఏర్పరిచే లేదా విచ్ఛిన్నం చేసే చర్యలు. తగిన లీవింగ్ గ్రూప్‌ను తొలగించడం ద్వారా డబుల్ మరియు triple bondలను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. న్యూక్లియోఫిలిక్ ప్రతిక్షేపణ మాదిరిగానే, సంబంధిత చర్య క్రమం పేరు మీద అనేక సాధ్యమైన చర్య యంత్రాంగాలు ఉన్నాయి. E1 యంత్రాంగంలో, లీవింగ్ గ్రూప్ మొదట బయటకు పంపబడుతుంది, కార్బోకాటయాన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. తదుపరి దశ, డబుల్ బంధం ఏర్పడటం, ప్రోటాన్ తొలగింపుతో (deprotonation) జరుగుతుంది. E1cb యంత్రాంగంలో లీవింగ్ క్రమం తిరగబడుతుంది, అంటే ప్రోటాన్ మొదట విడిపోతుంది. ఈ యంత్రాంగానికి క్షారం యొక్క భాగస్వామ్యం అవసరం. సారూప్య పరిస్థితుల కారణంగా, E1 లేదా E1cb తొలగింపులోని రెండు చర్యలు ఎల్లప్పుడూ S_N1 ప్రతిక్షేపణతో పోటీపడతాయి.

E2 యంత్రాంగానికి కూడా క్షారం అవసరం, కానీ అక్కడ క్షారం యొక్క దాడి మరియు లీవింగ్ గ్రూప్ యొక్క తొలగింపు ఏకకాలంలో జరుగుతాయి మరియు ఎటువంటి అయానిక్ మధ్యంతర పదార్థాన్ని ఉత్పత్తి చేయవు. E1 తొలగింపులకు భిన్నంగా, E2 యంత్రాంగంలో చర్య ఉత్పత్తి కోసం వేర్వేరు స్టీరియోకెమికల్ కాన్ఫిగరేషన్లు సాధ్యమే, ఎందుకంటే క్షారం యొక్క దాడి లీవింగ్ గ్రూప్‌కు సంబంధించి యాంటీ-పొజిషన్‌లో ప్రాధాన్యతతో జరుగుతుంది. సారూప్య పరిస్థితులు మరియు కారకాల కారణంగా, E2 తొలగింపు ఎల్లప్పుడూ S_N2-ప్రతిక్షేపణతో పోటీలో ఉంటుంది.

తొలగింపుకు ప్రతిరూపం సంకలనం, ఇక్కడ డబుల్ లేదా ట్రిపుల్ బంధాలు సింగిల్ బంధాలుగా మార్చబడతాయి. ప్రతిక్షేపణ చర్యల మాదిరిగానే, దాడి చేసే కణం యొక్క రకాన్ని బట్టి అనేక రకాల సంకలనాలు ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, hydrogen bromide యొక్క electrophilic additionలో, ఒక ఎలక్ట్రోఫైల్ (ప్రోటాన్) డబుల్ బంధంపై దాడి చేసి carbocationను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది అప్పుడు న్యూక్లియోఫైల్ (బ్రోమిన్) తో చర్య జరుపుతుంది. కార్బోకాటయాన్ దాని చివరలకు జోడించబడిన సమూహాలను బట్టి డబుల్ బంధం యొక్క ఏ వైపునైనా ఏర్పడవచ్చు, మరియు ప్రాధాన్యత కలిగిన కాన్ఫిగరేషన్‌ను Markovnikov's ruleతో అంచనా వేయవచ్చు. ఈ నియమం ఇలా చెబుతుంది: "ఒక ఆల్కీన్ లేదా ఆల్కైన్‌కు ధ్రువ అణువు యొక్క హెటెరోలిటిక్ సంకలనంలో, ధ్రువ అణువు యొక్క అత్యంత రుణవిద్యుదాత్మక (న్యూక్లియోఫిలిక్) పరమాణువు (లేదా భాగం) తక్కువ సంఖ్యలో హైడ్రోజన్ పరమాణువులను కలిగి ఉన్న కార్బన్ పరమాణువుకు జోడించబడుతుంది."

ఒకవేళ ఫంక్షనల్ గ్రూప్ యొక్క సంకలనం డబుల్ బంధం యొక్క తక్కువ ప్రతిక్షేపిత కార్బన్ పరమాణువు వద్ద జరగాలంటే, ఆమ్లాలతో ఎలక్ట్రోఫిలిక్ ప్రతిక్షేపణ సాధ్యం కాదు. ఈ సందర్భంలో, hydroboration–oxidation reactionను ఉపయోగించాలి, ఇందులో మొదటి దశలో, boron పరమాణువు ఎలక్ట్రోఫైల్‌గా పనిచేస్తుంది మరియు తక్కువ ప్రతిక్షేపిత కార్బన్ పరమాణువుకు జోడించబడుతుంది. రెండవ దశలో, న్యూక్లియోఫిలిక్ hydroperoxide లేదా హాలోజన్ anion బోరాన్ పరమాణువుపై దాడి చేస్తుంది.

ఎలక్ట్రాన్-రిచ్ ఆల్కీన్లు మరియు ఆల్కైన్‌లకు సంకలనం ప్రధానంగా ఎలక్ట్రోఫిలిక్ అయినప్పటికీ, nucleophilic addition కార్బన్-హెటెరోయాటమ్ మల్టిపుల్ బంధాలలో, ముఖ్యంగా దాని అత్యంత ముఖ్యమైన ప్రతినిధి అయిన కార్బొనిల్ సమూహంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియ తరచుగా తొలగింపుతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది, తద్వారా చర్య తర్వాత కార్బొనిల్ సమూహం మళ్ళీ ఉంటుంది. అందువల్ల, దీనిని సంకలన-తొలగింపు చర్య అని పిలుస్తారు మరియు ఇది క్లోరైడ్లు, ఈస్టర్లు లేదా అన్‌హైడ్రైడ్లు వంటి కార్బాక్సిలిక్ ఆమ్ల ఉత్పన్నాలలో జరగవచ్చు. ఈ చర్య తరచుగా ఆమ్లాలు లేదా క్షారాల ద్వారా ఉత్ప్రేరకపరుస్తుంది, ఇక్కడ ఆమ్లాలు ఆక్సిజన్ పరమాణువుకు బంధించడం ద్వారా కార్బొనిల్ సమూహం యొక్క ఎలక్ట్రోఫిలిసిటీని పెంచుతాయి, అయితే క్షారాలు దాడి చేసే న్యూక్లియోఫైల్ యొక్క న్యూక్లియోఫిలిసిటీని పెంచుతాయి.

ఆల్ఫా, బీటా-అన్‌శాచురేటెడ్ కార్బొనిల్ సమ్మేళనం యొక్క డబుల్ బంధానికి carbanion లేదా మరొక nucleophile యొక్క Nucleophilic addition Michael reaction ద్వారా జరగవచ్చు, ఇది conjugate additionల పెద్ద తరగతికి చెందినది. ఇది C–C బంధాల సున్నితమైన నిర్మాణం కోసం అత్యంత ఉపయోగకరమైన పద్ధతులలో ఒకటి.

న్యూక్లియోఫైల్స్ మరియు ఎలక్ట్రోఫైల్స్‌తో అమలు చేయలేని కొన్ని సంకలనాలు ఫ్రీ రాడికల్స్‌తో విజయవంతం కావచ్చు. ఫ్రీ-రాడికల్ ప్రతిక్షేపణ మాదిరిగానే, radical addition చైన్ రియాక్షన్‌గా కొనసాగుతుంది, మరియు ఇటువంటి చర్యలు ఫ్రీ-రాడికల్ పాలిమరైజేషన్కు ఆధారం.

ఇతర ఆర్గానిక్ చర్య యంత్రాంగాలు

rearrangement reactionలో, అసలు అణువు యొక్క structural isomerను ఇవ్వడానికి molecule యొక్క కార్బన్ అస్థిపంజరం పునర్వ్యవస్థీకరించబడుతుంది. వీటిలో హైడ్రైడ్ షిఫ్ట్ చర్యలు ఉంటాయి, ఉదాహరణకు Wagner-Meerwein rearrangement, ఇక్కడ ఒక hydrogen, alkyl లేదా aryl సమూహం ఒక కార్బన్ నుండి పక్కనే ఉన్న కార్బన్‌కు మారుతుంది. చాలా పునర్వ్యవస్థీకరణలు కొత్త కార్బన్-కార్బన్ బంధాల విచ్ఛిన్నం మరియు నిర్మాణంతో సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. ఇతర ఉదాహరణలు sigmatropic reaction, ఉదాహరణకు Cope rearrangement.

చక్రీయ పునర్వ్యవస్థీకరణలలో సైక్లో ఎడిషన్ (cycloaddition) మరియు మరింత సాధారణంగా, పెరిసైక్లిక్ చర్యలు (pericyclic reactions) ఉంటాయి, ఇందులో రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ద్విబంధాలు కలిగిన అణువులు కలిసి ఒక చక్రీయ అణువును ఏర్పరుస్తాయి. సైక్లో ఎడిషన్ చర్యకు ఒక ముఖ్యమైన ఉదాహరణ డీల్స్-ఆల్డర్ చర్య (Diels–Alder reaction) (దీనిని [4+2] సైక్లో ఎడిషన్ అని పిలుస్తారు). ఇది ఒక సంయుగ్మ డైన్ (diene) మరియు ప్రతిక్షేపిత ఆల్కీన్ (alkene) మధ్య జరిగి, ప్రతిక్షేపిత సైక్లోహెక్సేన్ వ్యవస్థను ఏర్పరుస్తుంది.

ఒక నిర్దిష్ట సైక్లో ఎడిషన్ చర్య జరుగుతుందా లేదా అనేది పాల్గొనే జాతుల ఎలక్ట్రానిక్ ఆర్బిటాల్‌లపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఒకే సంకేతం (sign) కలిగిన తరంగ ప్రమేయం (wave function) ఉన్న ఆర్బిటాల్‌లు మాత్రమే అతివ్యాప్తి చెంది, కొత్త బంధాలను ఏర్పరచడానికి నిర్మాణాత్మకంగా పరస్పర చర్య చేస్తాయి. సైక్లో ఎడిషన్ సాధారణంగా కాంతి లేదా వేడి ద్వారా సహాయపడుతుంది. ఈ ఆటంకాలు పాల్గొనే అణువుల ఉత్తేజిత స్థితిలో ఎలక్ట్రాన్ల భిన్నమైన అమరికకు దారితీస్తాయి, తద్వారా వేర్వేరు ప్రభావాలను కలిగిస్తాయి. ఉదాహరణకు, [4+2] డీల్స్-ఆల్డర్ చర్యలు వేడి ద్వారా సహాయపడతాయి, అయితే [2+2] సైక్లో ఎడిషన్ కాంతి ద్వారా ఎంపిక చేయబడినట్లుగా ప్రేరేపించబడుతుంది. ఆర్బిటాల్ స్వభావం కారణంగా, సైక్లో ఎడిషన్ ద్వారా స్టీరియో ఐసోమెరిక్ (stereoisomeric) ఉత్పత్తులను అభివృద్ధి చేసే అవకాశం పరిమితంగా ఉంటుంది, దీనిని వుడ్‌వర్డ్-హాఫ్మన్ నియమాలు (Woodward–Hoffmann rules) వివరిస్తాయి.

జీవరసాయన చర్యలు

జీవరసాయన చర్యలు ప్రధానంగా ఎంజైమ్‌లు అని పిలువబడే సంక్లిష్ట ప్రోటీన్ల ద్వారా నియంత్రించబడతాయి, ఇవి సాధారణంగా ఒకే ఒక నిర్దిష్ట చర్యను ఉత్ప్రేరణ (catalyze) చేయడానికి ప్రత్యేకించబడతాయి. ఈ చర్య ఎంజైమ్‌లోని యాక్టివ్ సైట్ (active site) వద్ద జరుగుతుంది. ఇది ఎంజైమ్‌లో ఉండే ఒక చిన్న భాగం, ఇది సాధారణంగా అమినో ఆమ్ల అవశేషాలతో కూడిన చీలిక లేదా పాకెట్ రూపంలో ఉంటుంది; ఎంజైమ్ యొక్క మిగిలిన భాగం ప్రధానంగా స్థిరీకరణ కోసం ఉపయోగపడుతుంది. ఎంజైమ్‌ల ఉత్ప్రేరక చర్య అణువుల ఆకారం ("ఇండ్యూస్డ్ ఫిట్"), బంధాల ఒత్తిడి, ఎంజైమ్‌కు సంబంధించి అణువుల సామీప్యత మరియు ధోరణి, ప్రోటాన్ దానం లేదా ఉపసంహరణ (ఆమ్ల/క్షార ఉత్ప్రేరణ), ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ పరస్పర చర్యలు మరియు అనేక ఇతర యంత్రాంగాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

జీవులలో జరిగే జీవరసాయన చర్యలను సమిష్టిగా జీవక్రియ (metabolism) అని పిలుస్తారు. దీని యంత్రాంగాలలో అత్యంత ముఖ్యమైనది అనాబాలిజం (anabolism), ఇందులో వివిధ DNA మరియు ఎంజైమ్-నియంత్రిత ప్రక్రియల ద్వారా చిన్న యూనిట్ల నుండి ప్రోటీన్లు మరియు కార్బోహైడ్రేట్లు వంటి పెద్ద అణువుల ఉత్పత్తి జరుగుతుంది. బయోఎనర్జెటిక్స్ (Bioenergetics) అటువంటి చర్యలకు శక్తి వనరులను అధ్యయనం చేస్తుంది. ముఖ్యమైన శక్తి వనరులు గ్లూకోజ్ మరియు ఆక్సిజన్, వీటిని మొక్కలు కిరణజన్య సంయోగక్రియ ద్వారా ఉత్పత్తి చేస్తాయి లేదా ఆహారం మరియు గాలి నుండి గ్రహిస్తాయి. అన్ని జీవులు ఈ శక్తిని అడెనోసిన్ ట్రైఫాస్ఫేట్ (ATP) ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తాయి, దీనిని ఇతర చర్యలకు శక్తినివ్వడానికి ఉపయోగించవచ్చు. శిలీంధ్రాలు, బ్యాక్టీరియా మరియు ఇతర సూక్ష్మజీవుల ద్వారా సేంద్రియ పదార్థాల వియోగం కూడా జీవరసాయన శాస్త్రం పరిధిలోకి వస్తుంది.

అనువర్తనాలు

రసాయన చర్యలు కెమికల్ ఇంజనీరింగ్కు కేంద్రంగా ఉంటాయి, ఇక్కడ పెట్రోలియం, ఖనిజ ధాతువులు మరియు గాలిలోని ఆక్సిజన్ వంటి సహజ ముడి పదార్థాల నుండి కొత్త సమ్మేళనాల సంశ్లేషణకు వీటిని ఉపయోగిస్తారు. చర్యను సాధ్యమైనంత సమర్థవంతంగా చేయడం, దిగుబడిని పెంచడం మరియు రియాజెంట్లు, శక్తి ఇన్పుట్లు మరియు వ్యర్థాలను తగ్గించడం చాలా ముఖ్యం. చర్యకు అవసరమైన శక్తిని తగ్గించడానికి మరియు చర్య రేటును పెంచడానికి ఉత్ప్రేరకాలు (catalysts) ప్రత్యేకంగా సహాయపడతాయి.

కొన్ని నిర్దిష్ట చర్యలకు వాటి ప్రత్యేక అనువర్తనాలు ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, థర్మైట్ (thermite) చర్యను పైరోటెక్నిక్స్ మరియు వెల్డింగ్లో కాంతి మరియు వేడిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఇది సాంప్రదాయ ఆక్సి-ఫ్యూయల్ వెల్డింగ్, ఆర్క్ వెల్డింగ్ మరియు ఫ్లాష్ వెల్డింగ్ కంటే తక్కువ నియంత్రణలో ఉన్నప్పటికీ, దీనికి చాలా తక్కువ పరికరాలు అవసరమవుతాయి మరియు ఇప్పటికీ రైళ్లను బాగు చేయడానికి, ముఖ్యంగా మారుమూల ప్రాంతాలలో ఉపయోగిస్తారు.

పర్యవేక్షణ

రసాయన చర్యలను పర్యవేక్షించే యంత్రాంగాలు చర్య రేటుపై బలంగా ఆధారపడి ఉంటాయి. సాపేక్షంగా నెమ్మదిగా జరిగే ప్రక్రియలను వ్యక్తిగత పదార్థాల సాంద్రతలు మరియు గుర్తింపుల కోసం 'ఇన్ సిటు' (in situ) విశ్లేషించవచ్చు. నిజ-సమయ విశ్లేషణకు ముఖ్యమైన సాధనాలు pH కొలత మరియు ఆప్టికల్ శోషణ (రంగు) మరియు ఉద్గార వర్ణపటాల విశ్లేషణ. తక్కువ అందుబాటులో ఉన్నప్పటికీ చాలా సమర్థవంతమైన పద్ధతి ఏమిటంటే, చర్యలోకి రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌ను ప్రవేశపెట్టి, అది కాలక్రమేణా ఎలా మారుతుందో మరియు ఎక్కడికి కదులుతుందో పర్యవేక్షించడం; ఈ పద్ధతిని తరచుగా మానవ శరీరంలో పదార్థాల పునఃపంపిణీని విశ్లేషించడానికి ఉపయోగిస్తారు. వేగవంతమైన చర్యలను సాధారణంగా అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ స్పెక్ట్రోస్కోపీతో అధ్యయనం చేస్తారు, ఇక్కడ ఫెమ్టోసెకండ్ లేజర్ల వినియోగం స్వల్పకాలిక పరివర్తన స్థితులను కొన్ని ఫెమ్టోసెకన్ల సమయానికి పర్యవేక్షించడానికి అనుమతిస్తుంది.

ఇవి కూడా చూడండి

• రసాయన సమీకరణం
• రసాయన ప్రక్రియ
• రసాయన చర్య
  • సబ్‌స్ట్రేట్
  • రియాజెంట్
  • ఉత్ప్రేరకం
  • ఉత్పత్తి
• రసాయన చర్య నమూనా
• రసాయన శాస్త్రవేత్త
• రసాయన శాస్త్రం
• దహనం
• పరిమితి కారకం
• సేంద్రియ చర్యల జాబితా
• ద్రవ్యరాశి సమతుల్యత
• సూక్ష్మ ఉత్క్రమణీయత
• సేంద్రియ చర్య
• రియాక్షన్ ప్రోగ్రెస్ కైనెటిక్ అనాలిసిస్
• ఉత్క్రమణీయ చర్య

గ్రంథ పట్టిక

• (2006). "Physical Chemistry". Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-31546-8.
• Brock, William H.. (1997). Viewegs Geschichte der Chemie. Vieweg. ISBN 978-3-540-67033-9.
• Brückner, Reinhard. (2004). "Reaktionsmechanismen". Spektrum Akademischer Verlag. ISBN 978-3-8274-1579-0.
• Wiberg, Egon. (2001). Inorganic chemistry. Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.

---

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Chemical reaction” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_reaction ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.