Physical Chemistry भौतिक रसायन (Physical Chemistry)

Order of Reaction अभिक्रिया की कोटि (Order of Reaction)

The order of reaction is defined as the sum of the powers of the concentration terms of the reactants in the experimentally determined rate law expression. It can be an integer, zero, or a fractional value, and it is determined solely by experiment rather than stoichiometric coefficients. अभिक्रिया की कोटि (Order of Reaction) को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित दर नियम (Rate Law) व्यंजक में अभिकारकों की सांद्रता पदों की घातों के योग के रूप में परिभाषित किया जाता है। यह एक पूर्णांक, शून्य या भिन्नात्मक मान हो सकता है, और इसे स्टोइकोमेट्रिक गुणांकों के बजाय केवल प्रयोग द्वारा निर्धारित किया जाता है।

UP PGT Chemistry Subject Code 02 B.Sc. / M.Sc. Level

Experimental Determination of Rate Law and Order दर नियम और कोटि का प्रयोगात्मक निर्धारण

The rate law is an empirical expression relating reaction rate directly to reactant molar concentrations.
Overall order equals the mathematical sum of concentration exponents in the differential rate equation: Rate = k[A]x[B]y.
Stoichiometric coefficients do not dictate reaction order; elementary steps follow stoichiometry, but complex reactions require experimental determination.
Units of the rate constant (k) vary with order according to mol1-n Ln-1 s-1.

दर नियम (Rate Law) एक अनुभवजन्य व्यंजक है जो अभिक्रिया की दर को सीधे अभिकारक की मोलर सांद्रता से संबंधित करता है।
कुल कोटि अवकल दर समीकरण में सांद्रता घातांकों के गणितीय योग के बराबर होती है: Rate = k[A]x[B]y.
स्टोइकोमेट्रिक गुणांक अभिक्रिया की कोटि निर्धारित नहीं करते हैं; प्राथमिक चरण स्टोइकोमेट्री का पालन करते हैं, लेकिन जटिल अभिक्रियाओं के लिए प्रयोगात्मक निर्धारण आवश्यक है।
दर स्थिरांक (k) की इकाइयाँ mol1-n Ln-1 s-1 के अनुसार कोटि के साथ बदलती रहती हैं।

Characteristics of Zero, First, and Second-Order Kinetics शून्य, प्रथम और द्वितीय कोटि की गतिकी की विशेषताएँ

Zero-order reactions proceed at a constant rate unaffected by decreasing reactant concentration, yielding a linear plot of [A]t versus t.
First-order kinetics exhibit an exponential decay of concentration, with a constant half-life independent of initial reactant loading.
Pseudo-first-order reactions occur when a reactant in high excess maintains a virtually constant concentration, shifting apparent bimolecular kinetics to first order.
Second-order integrated rate dependencies yield a linear plot of 1/[A]t versus time with slope equal to k.

शून्य कोटि की अभिक्रियाएँ एक स्थिर दर पर आगे बढ़ती हैं जो अभिकारक की घटती सांद्रता से अप्रभावित रहती है, जिससे [A]t बनाम t का एक रैखिक आरेख प्राप्त होता है।
प्रथम कोटि की गतिकी सांद्रता का चरघातांकी क्षय (Exponential decay) प्रदर्शित करती है, जिसमें अर्ध-आयु (Half-life) प्रारंभिक अभिकारक सांद्रता से स्वतंत्र होती है।
छद्म-प्रथम कोटि (Pseudo-first-order) अभिक्रियाएँ तब होती हैं जब अत्यधिक मात्रा में उपस्थित अभिकारक की सांद्रता लगभग स्थिर रहती है, जिससे द्वि-आणविक गतिकी प्रथम कोटि में परिवर्तित हो जाती है।
द्वितीय कोटि के समाकलित दर समीकरण 1/[A]t बनाम समय का एक रैखिक आरेख देते हैं, जिसका ढाल (slope) k के बराबर होता है।

Fractional and Negative Order Reactions भिन्नात्मक और ऋणात्मक कोटि की अभिक्रियाएँ

Fractional order reactions often denote complex mechanisms involving rapid pre-equilibria with intermediate radical formation.
The thermal decomposition of acetaldehyde (CH3CHO) proceeds with an overall order of 1.5 due to radical chain steps.
Negative orders arise when a product or intermediate inhibits the reaction rate, appearing in the denominator of the rate law.
Ozone decomposition or specific photochemical reactions display fractional or variable orders depending on light intensity and pressure domains.

भिन्नात्मक कोटि की अभिक्रियाएँ अक्सर जटिल तंत्रों को दर्शाती हैं जिनमें मध्यवर्ती मूलक (radical) निर्माण के साथ तीव्र पूर्व-साम्यावस्था शामिल होती है।
एसिटाल्डिहाइड (CH3CHO) का तापीय अपघटन मूलक श्रृंखला चरणों के कारण 1.5 की कुल कोटि के साथ आगे बढ़ता है।
ऋणात्मक कोटि तब उत्पन्न होती है जब कोई उत्पाद या मध्यवर्ती अभिक्रिया की दर को रोकता है, जो दर नियम के हर (denominator) में दिखाई देता है।
ओजोन अपघटन या विशिष्ट प्रकाश-रासायनिक अभिक्रियाएँ प्रकाश की तीव्रता और दबाव के आधार पर भिन्नात्मक या परिवर्तनीय कोटि प्रदर्शित करती हैं।

📐 Key Formulas & Equations 📐 महत्वपूर्ण सूत्र एवं समीकरण

First-Order Integrated Rate Equation प्रथम कोटि समाकलित दर समीकरण (First-Order Integrated Rate Equation)

k = (2.303 / t) log([A]₀ / [A]_t)

Conditions: For unimolecular or specific multi-molecular reactions acting as first order

शर्तें: एक-आणविक या विशिष्ट बहु-आणविक अभिक्रियाओं के लिए जो प्रथम कोटि की तरह कार्य करती हैं

इकाइयाँ: समय की इकाई (s-1)

Second-Order Integrated Rate Equation द्वितीय कोटि समाकलित दर समीकरण (Second-Order Integrated Rate Equation)

1 / [A]_t - 1 / [A]₀ = kt

Conditions: For bimolecular reactions dependent on second-power concentration terms

शर्तें: द्वि-आणविक अभिक्रियाओं के लिए जो सांद्रता पदों की दूसरी घात पर निर्भर करती हैं

इकाइयाँ: L mol-1 s-1

Half-Life Expression for nth Order n-वीं कोटि के लिए अर्ध-आयु व्यंजक (Half-Life Expression for nth Order)

t_1/2 ∝ 1 / ([A]₀^n-1)

Conditions: Applicable for any order n except n = 1

शर्तें: n = 1 को छोड़कर किसी भी कोटि n के लिए लागू

इकाइयाँ: सांद्रता और समय पर निर्भर

First-Order Half-Life Expression प्रथम कोटि अर्ध-आयु व्यंजक (First-Order Half-Life Expression)

t_1/2 = 0.693 / k

Conditions: Independent of initial concentration for first-order reactions

शर्तें: प्रथम कोटि की अभिक्रियाओं के लिए प्रारंभिक सांद्रता से स्वतंत्र

इकाइयाँ: समय (s)

Zero-Order Integrated Rate Equation शून्य कोटि समाकलित दर समीकरण (Zero-Order Integrated Rate Equation)

[A]_t = -kt + [A]₀

Conditions: For reactions where rate is independent of reactant concentration

शर्तें: उन अभिक्रियाओं के लिए जहाँ दर अभिकारक सांद्रता से स्वतंत्र है

इकाइयाँ: mol L-1 s-1

⚠️ Important Exceptions & Anomalies ⚠️ महत्वपूर्ण अपवाद एवं विसंगतियाँ

Exceptionअपवाद Reaction rate always increases with an increase in reactant concentration.अभिक्रिया की दर हमेशा अभिकारक की सांद्रता बढ़ने के साथ बढ़ती है।

Observation: Zero-order reactions and reactions with negative order kinetics. — In zero-order processes, active sites on catalysts are saturated; in negative order, products inhibit the rate. प्रेक्षण: शून्य कोटि और ऋणात्मक कोटि की अभिक्रियाओं में ऐसा नहीं होता। शून्य कोटि में उत्प्रेरक की सक्रिय साइटें संतृप्त हो जाती हैं; ऋणात्मक कोटि में उत्पाद दर को बाधित करते हैं।

Exceptionअपवाद Stoichiometric coefficients determine the order of a chemical reaction.स्टोइकोमेट्रिक गुणांक अभिक्रिया की कोटि निर्धारित करते हैं।

Observation: Complex multi-step reactions. — The rate-determining step dictates the overall rate law, which rarely matches the overall balanced stoichiometric equation. प्रेक्षण: जटिल बहु-चरणीय अभिक्रियाओं में, दर-निर्धारक चरण (Rate-determining step) कुल दर नियम तय करता है, जो संतुलित समीकरण से मेल नहीं खाता।

Exceptionअपवाद Half-life of a reaction depends on the initial concentration of reactants.अभिक्रिया की अर्ध-आयु अभिकारकों की प्रारंभिक सांद्रता पर निर्भर करती है।

Observation: First-order reactions. — Mathematical integration of first-order kinetics causes the initial concentration term [A]0 to cancel out in the half-life equation. प्रेक्षण: प्रथम कोटि की अभिक्रियाओं में, गणितीय समाकलन के कारण प्रारंभिक सांद्रता [A]0 अर्ध-आयु समीकरण से कट जाती है।

💡 Shortcuts & Memory Aids 💡 शॉर्टकट एवं स्मरणीय सूत्र

Unit Analysis Shortcut for Rate Constant (k)दर स्थिरांक (k) के लिए इकाई विश्लेषण शॉर्टकट

Unit of k = (mol L^-1)^1-n s^-1

Application: Quickly identify the order (n) of a reaction by inspecting the units of the given rate constant. अनुप्रयोग: दर स्थिरांक की इकाइयों को देखकर अभिक्रिया की कोटि (n) को तुरंत पहचानें।

Half-Life Concentration Dependence Ruleअर्ध-आयु सांद्रता निर्भरता नियम

t_1/2 ∝ [A]₀^1-n

Application: Determine reaction order by noting how doubling the initial concentration alters the half-life. अनुप्रयोग: यह देखकर कि प्रारंभिक सांद्रता को दोगुना करने पर अर्ध-आयु कैसे बदलती है, अभिक्रिया की कोटि निर्धारित करें।

Fractional Order Recognitionभिन्नात्मक कोटि की पहचान

Chain mechanisms (e.g., H₂ + Br₂)

Application: Instantly recognize that reactions involving gas-phase halogen atoms or radicals frequently feature fractional orders like 0.5 or 1.5. अनुप्रयोग: गैस-चरण हैलोजन परमाणुओं या मूलकों से जुड़ी अभिक्रियाओं में अक्सर 0.5 या 1.5 जैसी भिन्नात्मक कोटि होती है।

⚖️ Comparison of Zero, First, and Second-Order Reactions ⚖️ शून्य, प्रथम और द्वितीय कोटि अभिक्रियाओं की तुलना

Parameterपैरामीटर	Zero-Orderशून्य कोटि	First-Orderप्रथम कोटि
Differential Rate Lawअवकल दर नियम	Rate = kRate = k	Rate = k[A]Rate = k[A]
Integrated Rate Lawसमाकलित दर नियम	[A]t = -kt + [A]0[A]t = -kt + [A]0	ln([A]t / [A]0) = -ktln([A]t / [A]0) = -kt
Unit of Rate Constant (k)दर स्थिरांक (k) की इकाई	mol L-1 s-1mol L-1 s-1	s-1s-1
Half-Life (t1/2)अर्ध-आयु (t1/2)	[A]0 / (2k)[A]0 / (2k)	0.693 / k0.693 / k

🎯 Key Exam Points 🎯 महत्वपूर्ण परीक्षा बिंदु (Key Exam Points)

Order of a reaction is an experimental quantity determined from the rate law.
Molecularity is a theoretical concept applicable only to elementary steps, whereas order applies to both elementary and complex reactions.
Order can be zero, fractional, integer, or even negative, whereas molecularity is a positive integer from 1 to 3.
For a first-order reaction, the time required for 99.9% completion is approximately 10 times its half-life (t1/2).
Hydrolysis of an ester in acidic medium is pseudo-first-order because water is present in large excess.
Radioactive decay strictly follows first-order kinetics.

अभिक्रिया की कोटि एक प्रयोगात्मक मात्रा है जो दर नियम से निर्धारित होती है।
आणविकता (Molecularity) एक सैद्धांतिक अवधारणा है जो केवल प्राथमिक चरणों पर लागू होती है, जबकि कोटि प्राथमिक और जटिल दोनों अभिक्रियाओं पर लागू होती है।
कोटि शून्य, भिन्नात्मक, पूर्णांक या ऋणात्मक हो सकती है, जबकि आणविकता 1 से 3 तक का एक धनात्मक पूर्णांक है।
प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए, 99.9% पूर्ण होने में लगा समय उसकी अर्ध-आयु (t1/2) का लगभग 10 गुना होता है।
अम्लीय माध्यम में एस्टर का जल-अपघटन छद्म-प्रथम कोटि है क्योंकि पानी अधिकता में होता है।
रेडियोधर्मी क्षय सख्ती से प्रथम कोटि की गतिकी का पालन करता है।

🚫 Common Errors & Confusions 🚫 सामान्य भ्रांतियाँ एवं त्रुटियाँ (Common Errors)

Confusing order with molecularity; remember order is experimental while molecularity is theoretical.
Assuming stoichiometric coefficients equal reaction orders in overall balanced equations.
Failing to convert time units (minutes to seconds) when calculating rate constants.
Incorrectly stating that zero-order reactions have a half-life independent of initial concentration.

कोटि और आणविकता को भ्रमित करना; याद रखें कोटि प्रयोगात्मक है जबकि आणविकता सैद्धांतिक है।
कुल संतुलित समीकरणों में स्टोइकोमेट्रिक गुणांकों को अभिक्रिया कोटि मान लेना।
दर स्थिरांक की गणना करते समय समय की इकाइयों (मिनट से सेकंड) को बदलने में विफल रहना।
गलत तरीके से यह कहना कि शून्य कोटि की अभिक्रियाओं की अर्ध-आयु प्रारंभिक सांद्रता से स्वतंत्र होती है।

Syllabus Sectionपाठ्यक्रम अनुभाग

Physical Chemistryभौतिक रसायन

Branch topics covered under official UP PGT Chemistry curriculum.आधिकारिक UP PGT रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम के अंतर्गत शामिल विषय।

Molecular Velocity Of Gases → Mean Free Path → Collision Diameter → Liquefaction Of Gases → Joule Thomson Effect → Ideal Gases →

Full Chemistry Tracker →

Order of Reaction अभिक्रिया की कोटि (Order of Reaction)

Experimental Determination of Rate Law and Order दर नियम और कोटि का प्रयोगात्मक निर्धारण

Characteristics of Zero, First, and Second-Order Kinetics शून्य, प्रथम और द्वितीय कोटि की गतिकी की विशेषताएँ

Fractional and Negative Order Reactions भिन्नात्मक और ऋणात्मक कोटि की अभिक्रियाएँ

⚡ Quick Revision: Order of Reaction ⚡ त्वरित रिवीज़न: अभिक्रिया की कोटि (Order of Reaction)

Definition and Rate Law परिभाषा और दर नियम

Zero and First Order Kinetics शून्य और प्रथम कोटि गतिकी

Pseudo-Unimolecular Reactions छद्म-एक-आणविक अभिक्रियाएँ

Experimental Determination प्रयोगात्मक निर्धारण

📚 Terms & Units Glossary 📚 पारिभाषिक शब्दावली एवं इकाइयाँ

🎯 Key Takeaways 🎯 महत्वपूर्ण निष्कर्ष (Key Takeaways)

📌 Quick Recall 📌 त्वरित स्मरण (Quick Recall)

⚖️ Key Differences ⚖️ महत्वपूर्ण अंतर (Key Differences)

❓ Practice Questions (19 MCQs)❓ अभ्यास प्रश्न (19 बहुविकल्पीय प्रश्न)

The unit of the rate constant for a zero-order reaction is: शून्य कोटि की अभिक्रिया के लिए दर स्थिरांक की इकाई क्या है?

Which of the following reactions is an example of a pseudo-first-order reaction? निम्नलिखित में से कौन सी अभिक्रिया छद्म-प्रथम कोटि (pseudo-first-order) अभिक्रिया का उदाहरण है?

For a first-order reaction, the half-life period is: प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए, अर्ध-आयु काल क्या होता है?

What is the unit of the rate constant for a first-order reaction? प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए दर स्थिरांक की इकाई क्या है?

The thermal decomposition of acetaldehyde (CH₃CHO) has an order of: एसिटाल्डिहाइड (CH₃CHO) के तापीय अपघटन की कोटि क्या है?

Can the order of a reaction be negative? क्या किसी अभिक्रिया की कोटि ऋणात्मक हो सकती है?

What is the slope of the plot of ln[A]_t versus time (t) for a first-order reaction? प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए ln[A]_t बनाम समय (t) के ग्राफ का ढलान (slope) क्या है?

In a zero-order reaction, the time required for 100% completion (t_100%) is equal to: शून्य कोटि की अभिक्रिया में, 100% पूर्ण होने के लिए आवश्यक समय (t_100%) किसके बराबर है?

Molecularity of a reaction can never be: अभिक्रिया की आणविकता (molecularity) कभी भी क्या नहीं हो सकती?

Radioactive disintegration follows which order of kinetics? रेडियोधर्मी विघटन किस कोटि की गतिज ऊर्जा का पालन करता है?

If the units of rate constant are L² mol^-2 s^-1, the reaction order is: यदि दर स्थिरांक की इकाइयाँ L² mol^-2 s^-1 हैं, तो अभिक्रिया की कोटि क्या है?

Which factor affects the rate constant (k) of a reaction? कौन सा कारक अभिक्रिया के दर स्थिरांक (k) को प्रभावित करता है?

For a zero-order reaction, the half-life is directly proportional to: शून्य कोटि की अभिक्रिया के लिए, अर्ध-आयु किसके सीधे आनुपातिक होती है?

What is the order of the reaction for the photochemical combination of H₂ and Cl₂ to form HCl? HCl बनाने के लिए H₂ और Cl₂ के प्रकाश-रासायनिक संयोजन की अभिक्रिया की कोटि क्या है?

The time taken for 75% completion of a first-order reaction is equal to: प्रथम कोटि की अभिक्रिया के 75% पूर्ण होने में लगा समय किसके बराबर है?

🏛️ Exam Trends & Question Pattern🏛️ परीक्षा ट्रेंड एवं प्रश्न पैटर्न

⏱️ Timed Topic Test⏱️ समयबद्ध टॉपिक टेस्ट

Instructionsनिर्देश

Order of Reaction अभिक्रिया की कोटि (Order of Reaction)

Experimental Determination of Rate Law and Order दर नियम और कोटि का प्रयोगात्मक निर्धारण

Characteristics of Zero, First, and Second-Order Kinetics शून्य, प्रथम और द्वितीय कोटि की गतिकी की विशेषताएँ

Fractional and Negative Order Reactions भिन्नात्मक और ऋणात्मक कोटि की अभिक्रियाएँ

⚡ Quick Revision: Order of Reaction ⚡ त्वरित रिवीज़न: अभिक्रिया की कोटि (Order of Reaction)

Definition and Rate Law परिभाषा और दर नियम

Zero and First Order Kinetics शून्य और प्रथम कोटि गतिकी

Pseudo-Unimolecular Reactions छद्म-एक-आणविक अभिक्रियाएँ

Experimental Determination प्रयोगात्मक निर्धारण

📚 Terms & Units Glossary 📚 पारिभाषिक शब्दावली एवं इकाइयाँ

🎯 Key Takeaways 🎯 महत्वपूर्ण निष्कर्ष (Key Takeaways)

📌 Quick Recall 📌 त्वरित स्मरण (Quick Recall)

⚖️ Key Differences ⚖️ महत्वपूर्ण अंतर (Key Differences)

❓ Practice Questions (19 MCQs)❓ अभ्यास प्रश्न (19 बहुविकल्पीय प्रश्न)

The unit of the rate constant for a zero-order reaction is: शून्य कोटि की अभिक्रिया के लिए दर स्थिरांक की इकाई क्या है?

Which of the following reactions is an example of a pseudo-first-order reaction? निम्नलिखित में से कौन सी अभिक्रिया छद्म-प्रथम कोटि (pseudo-first-order) अभिक्रिया का उदाहरण है?

For a first-order reaction, the half-life period is: प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए, अर्ध-आयु काल क्या होता है?

What is the unit of the rate constant for a first-order reaction? प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए दर स्थिरांक की इकाई क्या है?

The thermal decomposition of acetaldehyde (CH3CHO) has an order of: एसिटाल्डिहाइड (CH3CHO) के तापीय अपघटन की कोटि क्या है?

Can the order of a reaction be negative? क्या किसी अभिक्रिया की कोटि ऋणात्मक हो सकती है?

What is the slope of the plot of ln[A]t versus time (t) for a first-order reaction? प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए ln[A]t बनाम समय (t) के ग्राफ का ढलान (slope) क्या है?

In a zero-order reaction, the time required for 100% completion (t100%) is equal to: शून्य कोटि की अभिक्रिया में, 100% पूर्ण होने के लिए आवश्यक समय (t100%) किसके बराबर है?

Molecularity of a reaction can never be: अभिक्रिया की आणविकता (molecularity) कभी भी क्या नहीं हो सकती?

Radioactive disintegration follows which order of kinetics? रेडियोधर्मी विघटन किस कोटि की गतिज ऊर्जा का पालन करता है?

If the units of rate constant are L2 mol-2 s-1, the reaction order is: यदि दर स्थिरांक की इकाइयाँ L2 mol-2 s-1 हैं, तो अभिक्रिया की कोटि क्या है?

Which factor affects the rate constant (k) of a reaction? कौन सा कारक अभिक्रिया के दर स्थिरांक (k) को प्रभावित करता है?

For a zero-order reaction, the half-life is directly proportional to: शून्य कोटि की अभिक्रिया के लिए, अर्ध-आयु किसके सीधे आनुपातिक होती है?

What is the order of the reaction for the photochemical combination of H2 and Cl2 to form HCl? HCl बनाने के लिए H2 और Cl2 के प्रकाश-रासायनिक संयोजन की अभिक्रिया की कोटि क्या है?

The time taken for 75% completion of a first-order reaction is equal to: प्रथम कोटि की अभिक्रिया के 75% पूर्ण होने में लगा समय किसके बराबर है?

🏛️ Exam Trends & Question Pattern🏛️ परीक्षा ट्रेंड एवं प्रश्न पैटर्न

⏱️ Timed Topic Test⏱️ समयबद्ध टॉपिक टेस्ट

Instructionsनिर्देश

Test Resultपरीक्षा परिणाम

The thermal decomposition of acetaldehyde (CH₃CHO) has an order of: एसिटाल्डिहाइड (CH₃CHO) के तापीय अपघटन की कोटि क्या है?

What is the slope of the plot of ln[A]_t versus time (t) for a first-order reaction? प्रथम कोटि की अभिक्रिया के लिए ln[A]_t बनाम समय (t) के ग्राफ का ढलान (slope) क्या है?

In a zero-order reaction, the time required for 100% completion (t_100%) is equal to: शून्य कोटि की अभिक्रिया में, 100% पूर्ण होने के लिए आवश्यक समय (t_100%) किसके बराबर है?

If the units of rate constant are L² mol^-2 s^-1, the reaction order is: यदि दर स्थिरांक की इकाइयाँ L² mol^-2 s^-1 हैं, तो अभिक्रिया की कोटि क्या है?

What is the order of the reaction for the photochemical combination of H₂ and Cl₂ to form HCl? HCl बनाने के लिए H₂ और Cl₂ के प्रकाश-रासायनिक संयोजन की अभिक्रिया की कोटि क्या है?