আণবিক গতিবিদ্যা তত্ত্ব: ইতিহাস, পোস্টুলেটস এবং উদাহরণ - রসায়ন - 2025

আণবিক গতীয়তত্ত্ব এক আলোচনা হয় থেকে একটি আণুবীক্ষণিক দৃষ্টিকোণ থেকে গ্যাসের পরীক্ষামূলক পর্যবেক্ষণ ব্যাখ্যা। অর্থাৎ এটি গ্যাসীয় কণার প্রকৃতি ও আচরণকে গ্যাসের শারীরিক বৈশিষ্ট্যের সাথে তরল হিসাবে সংযুক্ত করার চেষ্টা করে; মাইক্রোস্কোপিক থেকে ম্যাক্রোস্কোপিক ব্যাখ্যা।

বিজ্ঞানীদের বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে গ্যাসগুলি সর্বদা তাদের আগ্রহী ছিল। তারা যে পাত্রে অবস্থিত তার পুরো ভলিউম দখল করে, ন্যূনতম প্রতিরোধের বিরোধিতা না করে তাদের সামগ্রীগুলি সম্পূর্ণ সংকুচিত হতে সক্ষম হয়; এবং যদি তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় তবে ধারকটি প্রসারিত হতে শুরু করে এবং ফাটলও পড়তে পারে।

তরল থেকে দূরে বা কাছের অবস্থার মধ্যে বায়বীয় কণা। সূত্র: অলিভিয়ার ক্লিনেন এবং ব্যবহারকারী: শরণায়ণ

এই বৈশিষ্ট্য এবং আচরণগুলির অনেকগুলি আদর্শ গ্যাস আইনগুলিতে সংক্ষিপ্ত করা হয়। তবে তারা গ্যাসটিকে সামগ্রিকভাবে বিবেচনা করে এবং মহাকাশে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা কয়েক মিলিয়ন কণার সংগ্রহ হিসাবে নয়; তদতিরিক্ত, এটি চাপ, ভলিউম এবং তাপমাত্রার ডেটার উপর ভিত্তি করে এই কণাগুলি কীভাবে স্থানান্তরিত হয় সে সম্পর্কিত আরও তথ্য সরবরাহ করে না।

এইভাবেই আণবিক গতিশক্তি তত্ত্ব (টিসিএম) তাদেরকে মোবাইল গোলকের (উপরের চিত্র) হিসাবে কল্পনা করার প্রস্তাব দেয়। এই গোলকগুলি একে অপরের সাথে এবং দেয়ালগুলি নির্বিচারে সংঘর্ষিত হয় এবং লিনিয়ার ট্র্যাজেক্টোরি বজায় রাখে। তবে, যখন তাপমাত্রা হ্রাস পায় এবং চাপ বাড়তে থাকে, তখন গোলকের পথটি বাঁকানো হয়ে যায়।

টিসিএম অনুসারে একটি গ্যাস অবশ্যই চিত্রের প্রথম ফ্রেমে গোলকের মতো আচরণ করবে। তবে, শীতল করে এবং তাদের উপর চাপ বাড়িয়ে দিয়ে, তাদের আচরণ আদর্শ থেকে অনেক দূরে। তারপরে এগুলি আসল গ্যাস, তরল পদক্ষেপের কাছাকাছি এবং তরল পর্যায়ে চলে যায়।

এই অবস্থার অধীনে, গোলকগুলির মধ্যে ক্রিয়াগুলি আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে যেহেতু তাদের গতিবেগ ক্ষণে ক্ষণে ধীর হয়ে যায়। তারা তরলকরণের নিকটবর্তী হওয়ার সাথে সাথে তাদের ট্রাজেক্টরিগুলি তত বেশি বক্রাকার হয়ে উঠবে (ডানদিকে ইনসেট), এবং তাদের সংঘর্ষগুলি কম শক্তিশালী।

ইতিহাস

ড্যানিয়েল বার্নোল্লি

পরমাণু হিসাবে পরিচিত এই ক্ষেত্রগুলির ধারণাটি ইতিমধ্যে রোমান দার্শনিক লুক্রেটিয়াস বিবেচনা করেছিলেন; গ্যাসের জন্য নয়, কঠিন, স্থির বস্তুর জন্য। অন্যদিকে, 1738 সালে ড্যানিয়েল বার্নৌলি গ্যাস ও তরলগুলিতে পরমাণু দৃষ্টি প্রয়োগ করেছিলেন এবং এগুলি সব দিক থেকে চলমান বিক্ষিপ্ত গোলক হিসাবে কল্পনা করেছিলেন।

তাঁর কাজ অবশ্য সেই সময় পদার্থবিজ্ঞানের আইন লঙ্ঘন করেছিল; কোনও দেহ চিরস্থায়ীভাবে চলতে পারে না, সুতরাং এটি ভাবাও অসম্ভব ছিল যে পরমাণু এবং অণুগুলির একটি সেট তাদের শক্তি হারিয়ে না ফেলে একে অপরের সাথে সংঘর্ষ করবে; যে, ইলাস্টিক সংঘর্ষের অস্তিত্ব সম্ভব ছিল না।

রুডলফ ক্লজিয়াস

এক শতাব্দী পরে, অন্যান্য লেখকরা টিসিএমকে এমন একটি মডেল দিয়ে শক্তিশালী করেছিলেন যেখানে বায়বীয় কণাগুলি কেবল এক দিকে অগ্রসর হয়। রুডল্ফ ক্লাউসিয়াস তার ফলাফলগুলি সংকলন করেছিলেন এবং টিসিএমের আরও একটি সম্পূর্ণ মডেল একত্র করলেন যার সাথে তিনি বয়েল, চার্লস, ডাল্টন এবং অ্যাভোগাড্রো দ্বারা প্রদর্শিত আদর্শ গ্যাস আইনগুলি ব্যাখ্যা করতে চেয়েছিলেন।

জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল এবং লুডভিগ বোল্টজমান

1859 সালে, জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল বলেছিলেন যে বায়বীয় কণাগুলি একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় গতিবেগের প্রদর্শন করে এবং এগুলির একটি সেটকে গড় আণবিক গতির মাধ্যমে বিবেচনা করা যেতে পারে।

তারপরে ১৮71১ সালে লুডভিগ বোল্টজমান বিদ্যমান ধারণাগুলি এন্ট্রপির সাথে সংযুক্ত করেছিলেন এবং কীভাবে গ্যাস তাপবিদ্যুৎসৃষ্টভাবে সর্বদা সর্বনিম্ন এবং স্বতঃস্ফূর্তভাবে যথাসম্ভব স্থান দখল করে থাকে।

মলিকুলার গতিগত তত্ত্বের পোস্টুলেটস

এর কণাগুলি থেকে গ্যাস বিবেচনা করার জন্য, একটি মডেল প্রয়োজনীয় যা নির্দিষ্ট পোস্টগুলি বা অনুমানগুলি পূর্ণ হয়; পোস্টুলেটস যে যৌক্তিকভাবে অবশ্যই ম্যাক্রোস্কোপিক এবং পরীক্ষামূলক পর্যবেক্ষণগুলির পূর্বাভাস এবং ব্যাখ্যা করতে সক্ষম হবে (যতটা সম্ভব বিশ্বস্তভাবে)। এটি বলেছিল, টিসিএম পোস্টুলেটসের উল্লেখ ও বর্ণনা করা আছে।

বায়বীয় কণার ভলিউম নগণ্য

বায়বীয় কণায় ভরা পাত্রে, এগুলি ছড়িয়ে পড়ে এবং সমস্ত কোণে একে অপরের থেকে দূরে সরে যায়। যদি এক মুহুর্তের জন্য তাদের সমস্তকে তরল পদার্থের নির্দিষ্ট পয়েন্টে, তরল ছাড়াই একত্রিত করা যেতে পারে তবে দেখা যাবে যে তারা কেবল ধারকটির ভলিউমের একটি নগণ্য অংশ দখল করেছে occup

এর অর্থ হ'ল ধারকটি, যদিও এতে কয়েক মিলিয়ন বায়বীয় কণা রয়েছে, এটি আসলে পূর্ণের চেয়ে খালি (ভলিউম-অকার্যকর অনুপাত 1 এর চেয়ে অনেক কম); সুতরাং, যদি এর বাধাগুলি এটির অনুমতি দেয় তবে এটি এবং এর মধ্যে থাকা গ্যাস হঠাৎ সংকুচিত হতে পারে; যেহেতু শেষ পর্যন্ত কণাগুলি খুব ছোট, তাদের ভলিউম হিসাবে।

একটি পাত্রে গ্যাসের ভলিউম-অকার্যকর সম্পর্ক। সূত্র: গ্যাব্রিয়েল বলিভার।

নীল রঙের গ্যাস ব্যবহার করে উপরের চিত্রটি উপরে বর্ণিতভাবে সঠিকভাবে বর্ণনা করেছে।

কণার মধ্যে আকর্ষণীয় বাহিনী শূন্য

ধারক অভ্যন্তরের বায়বীয় কণাগুলি তাদের শক্তি অর্জনের জন্য পর্যাপ্ত সময় ছাড়াই একে অপরের সাথে সংঘর্ষে জমে; এমনকি কম যখন মূলত তাদের চারপাশে ঘিরে থাকে তখন আণবিক শূন্যতা থাকে। এর তাত্ক্ষণিক পরিণতি হ'ল তাদের লিনিয়ার পাথগুলি কনটেইনারটির ভলিউমকে পুরোপুরি পরিবেষ্টনের অনুমতি দেয়।

যদি এটি না হয় তবে গ্যাস সংশ্লেষণের ফলে "উদ্ভট" এবং "গোলকধাঁধা" আকারের একটি পাত্রে আর্দ্র অঞ্চল থাকতে পারে; পরিবর্তে, কণাগুলি সম্পূর্ণ কন্টেইনারে সম্পূর্ণ স্বাধীনতার সাথে যাতায়াত করে, তাদের মিথস্ক্রিয়াটির চাপ ছাড়াই।

মিথষ্ক্রিয়াগুলি নাল বা তুচ্ছ (এ।, লিনিয়ার) হয় এবং যখন সেগুলি গুরুত্বপূর্ণ হয় (বি।, বক্ররেখা) বায়বীয় কণার ট্রাজেক্টোরিগুলি। সূত্র: গ্যাব্রিয়েল বলিভার।

উপরের চিত্রের রৈখিক ট্র্যাজেক্টরিগুলি (এ) এই সজ্জিত চিত্রটি প্রদর্শন করে; যদিও ট্রাজেক্টোরিগুলি বক্র হয় (বি), এটি দেখায় যে এমন ইন্টারঅ্যাকশন রয়েছে যা কণার মধ্যে উপেক্ষা করা যায় না।

বায়বীয় কণা সর্বদা চলমান থাকে

প্রথম দুটি পোস্টুলেটস থেকে, গ্যাসের কণাগুলি কখনই চলাচল বন্ধ করে দেয় না এ বিষয়টিও রূপান্তরিত হয়। একবার ধারকগুলিতে ঝাপসা হয়ে গেলে তারা একে অপরের সাথে এবং এর দেয়ালের সাথে সংঘর্ষ হয়, একটি শক্তি এবং গতির সাথে পরম তাপমাত্রার সাথে সরাসরি সমানুপাতিক হয়; এই শক্তি, চাপ।

যদি বায়বীয় কণাগুলি তাত্ক্ষণিকভাবে সরিয়ে নেওয়া বন্ধ করে দেয় তবে "ধোঁয়ার মুখের ভাষাগুলি" কনটেইনারের অভ্যন্তরে দেখা যাবে, কোথাও থেকে উদ্ভূত হবে না, শূন্যে নিজেকে সাজানোর জন্য এবং এলোমেলো আকার দেওয়ার জন্য পর্যাপ্ত সময় রয়েছে।

কণা এবং ধারকটির দেয়ালের মধ্যে সংঘাতগুলি স্থিতিস্থাপক

যদি কেবল বায়ুীয় কণা এবং ধারকটির দেয়ালের মধ্যে স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ হয় তবে গ্যাসের ঘনত্ব কখনই ঘটবে না (যতক্ষণ না শারীরিক অবস্থার পরিবর্তন হয় না); বা একই মত যা তারা বলে যে তারা কখনই বিশ্রাম নেয় না এবং সর্বদা সংঘর্ষে লিপ্ত হয়।

এটি কারণ ইলাস্টিক সংঘর্ষগুলিতে গতিশক্তির কোনও নেট ক্ষতি নেই; একটি কণা দেয়ালের সাথে ধাক্কা খায় এবং একই গতিতে বাউন্স করে। সংঘর্ষের সময় যখন কোনও কণা ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে ধীরে বেড়ে যায় বা উত্তাপ বা শব্দ তৈরি করে না যেগুলি তাদের উভয়ের গতিশক্তিকে বিকশিত করে।

গতিশক্তি স্থির থাকে না

কণার গতিবিধি এলোমেলো এবং বিশৃঙ্খল, যাতে সবার গতি একই থাকে না; যেমন ঘটেছিল, উদাহরণস্বরূপ, মহাসড়কে বা একটি ভিড়ের মধ্যে। কিছু কিছু বেশি উদ্যমী হয় এবং দ্রুত ভ্রমণ করে থাকে, অন্যরা ধীরে ধীরে, তাদের গতি বাড়ানোর জন্য সংঘর্ষের জন্য অপেক্ষা করে।

এর গতি বর্ণনা করার জন্য, তখন গড় গণনা করা প্রয়োজন; এবং এটির সাহায্যে বায়বীয় কণা বা রেণুগুলির গড় গতিশক্তি ঘুরে ফিরে পাওয়া যায়। সমস্ত কণার গতিশক্তি যেমন ক্রমাগত পরিবর্তিত হয়, গড় উপাত্তকে আরও ভাল নিয়ন্ত্রণের অনুমতি দেয় এবং আরও বেশি নির্ভরযোগ্যতার সাথে কাজ করা যায়।

গড় গতিশক্তি সমস্ত গ্যাসের জন্য প্রদত্ত তাপমাত্রার সমান

একটি পাত্রে গড় আণবিক গতিশক্তি (ইসি _এমপি) তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়। তাপমাত্রা যত বেশি হবে শক্তি তত বেশি হবে। এটি গড় হিসাবে, এমন কণা বা গ্যাসগুলি থাকতে পারে যা এই মানটির সাথে কমবেশি শক্তি ধারণ করে; কিছুটা দ্রুত এবং কিছুটা ধীরে ধীরে।

এটি গাণিতিকভাবে দেখানো যেতে পারে যে ইসি _এমপি কেবলমাত্র তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। এর অর্থ হ'ল গ্যাস যাই হোক না কেন, এর ভর বা আণবিক কাঠামো যাই হোক না কেন, তার ইসি _এমপি তাপমাত্রার টি তে সমান হবে এবং এটি বৃদ্ধি বা হ্রাস হলেই তারতম্য হবে। সমস্ত পোস্টুলেটের মধ্যে এটি সম্ভবত সবচেয়ে প্রাসঙ্গিক।

এবং গড় আণবিক গতি সম্পর্কে কি? ইসি _{এমপি থেকে পৃথক}, আণবিক ভর গতিকে প্রভাবিত করে। গ্যাসের কণা বা রেণু যত বেশি ভারী হয়, এটি আরও ধীরে ধীরে অগ্রসর হয় আশা করা স্বাভাবিক।

উদাহরণ

টিসিএম কীভাবে আদর্শ গ্যাস আইন ব্যাখ্যা করতে পরিচালিত হয়েছে তার সংক্ষিপ্ত উদাহরণ এখানে রয়েছে। যদিও সম্বোধন করা হয়নি, অন্যান্য ঘটনা, যেমন গ্যাসের বিস্তার এবং প্রসারণের বিষয়টিও টিসিএম দিয়ে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে।

বয়েলের আইন

যদি ধারকটির ভলিউম স্থির তাপমাত্রায় সংকুচিত হয়, তবে গ্যাসীয় কণাগুলি প্রাচীরের সাথে সংঘর্ষের জন্য যে দূরত্বটি ভ্রমণ করতে হবে তা হ্রাস পায়; যা এ জাতীয় সংঘর্ষগুলির ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধির সমান, যার ফলে আরও বেশি চাপ পড়ে। তাপমাত্রা স্থির থাকায় ইসি _{এমপিও} স্থির থাকে।

চার্লস আইন

টি _{বাড়ালে} ইসি _এমপি বাড়বে। বায়বীয় কণাগুলি দ্রুত সরে যাবে এবং ধারকটির দেয়ালের সাথে আরও বেশিবার সংঘর্ষ করবে; চাপ বাড়ে

যদি দেয়ালগুলি নমনীয় হয়, প্রসারিত করতে সক্ষম হয় তবে তাদের ক্ষেত্রটি বৃহত্তর হয়ে উঠবে এবং ধ্রুবক না হওয়া পর্যন্ত চাপ নামবে; এবং ফলস্বরূপ, আয়তনও বৃদ্ধি পাবে।

ডালটনের আইন

যদি ছোট পাত্রে থেকে আসে বেশ কয়েকটি লিটারের বিভিন্ন গ্যাসকে একটি প্রশস্ত পাত্রে যুক্ত করা হয় তবে এর মোট অভ্যন্তরীণ চাপ পৃথকভাবে প্রতিটি ধরণের গ্যাস দ্বারা আংশিক চাপের সমান হবে।

কেন? কারণ সমস্ত গ্যাস একে অপরের সাথে সংঘর্ষ শুরু করে এবং একজাতীয়ভাবে ছড়িয়ে দিতে শুরু করে; তাদের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া শূন্য, এবং শূন্যস্থানটি ধারকটিতে প্রবাহিত হয় (টিসিএম পোস্টুলেটস), সুতরাং এটি যেন প্রতিটি গ্যাস একা থাকে, অন্য গ্যাসের হস্তক্ষেপ ছাড়াই পৃথকভাবে তার চাপ প্রয়োগ করে।

তথ্যসূত্র

1. হাইটেন, ডেভিস, পেক এবং স্ট্যানলি (2008)। রসায়ন. (অষ্টম সংস্করণ) সেনজেজ লার্নিং, পি 426-431।
2. ফার্নান্দেজ পাবলো। (2019)। আণবিক গতিশক্তি তত্ত্ব। ভিক্স। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: vix.com থেকে
3. জোন্স, অ্যান্ড্রু জিমারম্যান। (ফেব্রুয়ারী 7, 2019) গ্যাস্টিক অণু তত্ত্ব। পুনরুদ্ধার করা: চিন্তো ডটকম থেকে
4. হল ন্যান্সি। (মে 5, 2015) গ্যাসের গতিবিধ তত্ত্ব। গ্লেন গবেষণা কেন্দ্র। থেকে উদ্ধার করা হয়েছে: grc.nasa.gov
5. ব্লেবার এম এবং লোয়ার এস (9 অক্টোবর, 2018) গতিশীল আণবিক তত্ত্বের মূল বিষয়গুলি। রসায়ন LibreTexts। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: chem.libretexts.org থেকে
6. গতিশীল মলিকুলার তত্ত্ব। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: chemed.chem.purdue.edu থেকে
7. উইকিপিডিয়া। (2019)। গ্যাসের গতিবিধ তত্ত্ব। পুনরুদ্ধার: en.wikedia.org থেকে
8. শীর্ষস্থানীয় (SF)। গ্যাসের গতিগত মলিকুলার তত্ত্ব। পুনরুদ্ধার: toppr.com থেকে