Ammonia Decomposition: Zero Order Reaction

The decomposition of gaseous Ammonia on a hot platinum surface is a ______ order reaction at high pressure.

Correct Answer Explanation

The decomposition of gaseous ammonia ($\text{NH}_3$) on a hot platinum surface is a classic example of a heterogeneous catalytic reaction. The reaction is:

$$2\text{NH}_3(g) \xrightarrow{\text{Pt catalyst}} \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g)$$

At high pressure (or high concentration of ammonia), the platinum surface gets completely covered or saturated with ammonia molecules. All the active sites on the catalyst surface are occupied. In such a scenario, increasing the pressure or concentration of ammonia further will not increase the rate of reaction because there are no more vacant active sites available for the ammonia molecules to adsorb and react. Therefore, the rate of reaction becomes independent of the concentration (or pressure) of ammonia, making it a zero-order reaction.

Incorrect Options Analysis

• three, two, one: These orders would imply that the reaction rate is dependent on the concentration of ammonia to the power of three, two, or one, respectively. This is not the case at high pressures for this specific catalytic decomposition, where surface saturation dictates the kinetics. At very low pressures, it might approach first-order kinetics as the surface coverage is proportional to pressure.

गर्म प्लेटिनम सतह पर गैसीय अमोनिया का अपघटन उच्च दाब पर ______ क्रम की अभिक्रिया है।

Correct Answer Explanation

गर्म प्लेटिनम सतह पर गैसीय अमोनिया ($\text{NH}_3$) का अपघटन एक विषमांगी उत्प्रेरक अभिक्रिया का एक उत्कृष्ट उदाहरण है। अभिक्रिया इस प्रकार है:

$$2\text{NH}_3(g) \xrightarrow{\text{Pt catalyst}} \text{N}_2(g) + 3\text{H}_2(g)$$

उच्च दाब (या अमोनिया की उच्च सांद्रता) पर, प्लेटिनम की सतह अमोनिया के अणुओं से पूरी तरह ढक जाती है या संतृप्त हो जाती है। उत्प्रेरक सतह पर सभी सक्रिय स्थल भर जाते हैं। ऐसी स्थिति में, अमोनिया का दाब या सांद्रता और बढ़ाने से अभिक्रिया की दर में वृद्धि नहीं होगी क्योंकि अमोनिया के अणुओं के अधिशोषित होने और प्रतिक्रिया करने के लिए कोई और खाली सक्रिय स्थल उपलब्ध नहीं होते हैं। इसलिए, अभिक्रिया की दर अमोनिया की सांद्रता (या दाब) पर निर्भर नहीं करती है, जिससे यह एक शून्य-क्रम अभिक्रिया बन जाती है।

Incorrect Options Analysis

• तीन, दो, एक: ये क्रम यह दर्शाते हैं कि अभिक्रिया की दर अमोनिया की सांद्रता के क्रमशः तीन, दो या एक घात पर निर्भर करती है। इस विशिष्ट उत्प्रेरक अपघटन के लिए उच्च दाब पर ऐसा नहीं होता है, जहाँ सतह संतृप्ति गतिकी को निर्धारित करती है। बहुत कम दाब पर, यह प्रथम-क्रम गतिकी के करीब पहुँच सकती है क्योंकि सतह कवरेज दाब के समानुपाती होता है।