रासायनिक अभिक्रियाएँ, समीकरण और संतुलन
दूध का खट्टा होना, लोहे की कील में जंग लगना और एलपीजी का जलना — इन सब में नए पदार्थ बनते हैं।
रासायनिक अभिक्रिया में आरंभिक पदार्थ (अभिकारक) बदलकर भिन्न गुणों वाले नए पदार्थ (उत्पाद) बनाते हैं। पहचान : अवस्था बदलना, रंग बदलना, गैस के बुलबुले, ताप में परिवर्तन, ठोस (अवक्षेप) बनना।
सूत्र / समीकरण : शब्द-समीकरण : मैग्नीशियम + ऑक्सीजन → मैग्नीशियम ऑक्साइड। कंकाल : Mg + O₂ → MgO। संतुलित : 2Mg + O₂ → 2MgO (दोनों ओर प्रत्येक तत्त्व के परमाणु बराबर, क्योंकि द्रव्यमान संरक्षित रहता है)। अवस्थाएँ : (s) ठोस, (l) द्रव, (g) गैस, (aq) जलीय विलयन।
आकृति में : बाएँ : ऑक्सीजन परमाणु असमान (2 और 1)। बीच में : केवल गुणांक बदलें। दाएँ : दोनों ओर 2 Mg और 2 O।
नियम 1 : कंकाल समीकरण का संतुलन — दोनों ओर प्रत्येक तत्त्व के परमाणु गिनें और केवल आगे की संख्याएँ (गुणांक) बदलें। नीचे की छोटी संख्याएँ कभी न बदलें।
- सरल : H₂ + Cl₂ → 2HCl
- मध्यम : Fe + H₂O → Fe₃O₄ + H₂ का संतुलित रूप 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂।
- परीक्षा के लिए : 3BaCl₂ + Al₂(SO₄)₃ → 3BaSO₄ + 2AlCl₃
नियम 2 : रासायनिक समीकरण पढ़ना — अच्छा समीकरण अवस्थाएँ और शर्तें (ऊष्मा, प्रकाश, उत्प्रेरक) तीर के ऊपर या नीचे दिखाता है।
- सरल : CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g) गर्म करने पर होती है।
- मध्यम : NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l) : बने जल को छोड़कर सब जल में घुले।
- परीक्षा के लिए : जस्ता + तनु सल्फ्यूरिक अम्ल : Zn(s) + H₂SO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + H₂(g)।
संतुलित समीकरण द्रव्यमान-संरक्षण नियम का पालन करता है : अभिकारकों का कुल द्रव्यमान = उत्पादों का कुल द्रव्यमान।
ऑक्सीजन "संतुलित" करने के लिए 2H₂O की जगह H₂O₂ लिखना। इससे पदार्थ ही बदल जाता है। केवल गुणांक बदले जा सकते हैं।
सबसे बड़े सूत्र से शुरू करें; H और O अंत में रखें। याद रखने की युक्ति : "गिनो, गुणांक लगाओ, जाँचो" (गि-गु-जाँ)।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | कंकाल समीकरण | संतुलित समीकरण |
|---|---|---|
| परमाणु | असमान हो सकते हैं | दोनों ओर बराबर |
| उदाहरण | Mg + O₂ → MgO | 2Mg + O₂ → 2MgO |
अभ्यास के प्रश्न
- 1रासायनिक अभिक्रिया के कोई दो संकेत बताइए।
- 2संतुलित कीजिए : N₂ + H₂ → NH₃।
- 3समीकरण में (aq) का क्या अर्थ है?
- 4संतुलित कीजिए : Al + O₂ → Al₂O₃।
- 5संतुलन करते समय नीचे की संख्याएँ क्यों नहीं बदलनी चाहिए?
- 6संतुलित कीजिए : Na + H₂O → NaOH + H₂।
- 7संतुलित कीजिए : Pb(NO₃)₂ → PbO + NO₂ + O₂।
- 8मेथेन (CH₄) के ऑक्सीजन में जलने का संतुलित समीकरण लिखिए और दोनों ओर परमाणु गिनिए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1Gas bubbles, colour change, new solid / temperature change, change of state
- 2N₂ + 3H₂ → 2NH₃
- 3जलीय विलयन।
- 44Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
- 5पदार्थ ही बदल जाएगा।
- 62Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂
- 72Pb(NO₃)₂ → 2PbO + 4NO₂ + O₂
- 8CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O ; C 1=1, H 4=4, O 4=4।
रासायनिक अभिक्रियाएँ, समीकरण और संतुलन
ऐप में इस आकृति को हाथ से हिलाकर देख सकते हैं।
ऐप में खोलेंसंयोजन और अपघटन अभिक्रियाएँ
बिना बुझा चूना पानी में डालने पर मिश्रण गर्म होता है (संयोजन)। बेकिंग सोडा गर्म करने पर केक फूलता है (अपघटन)।
संयोजन अभिक्रिया में दो या अधिक पदार्थ मिलकर एक ही उत्पाद बनाते हैं। अपघटन अभिक्रिया में एक पदार्थ ऊष्मा, प्रकाश या विद्युत से दो या अधिक सरल पदार्थों में टूटता है।
सूत्र / समीकरण : संयोजन : A + B → AB। अपघटन : AB → A + B।
आकृति में : अपघटन का नाम इस पर निर्भर है कि यौगिक किससे टूटता है : ऊष्मा, प्रकाश या विद्युत।
नियम 1 : संयोजन अभिक्रियाएँ — तत्त्व या यौगिक जुड़ते हैं। अधिकतर ऊष्माक्षेपी (ऊष्मा देने वाली) होती हैं।
- सरल : C + O₂ → CO₂
- मध्यम : CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + ऊष्मा (पुताई के लिए बुझा चूना)।
- परीक्षा के लिए : N₂ + 3H₂ → 2NH₃
नियम 2 : अपघटन अभिक्रियाएँ — एक यौगिक टूटता है। अधिकतर में ऊर्जा लगती है, इसलिए वे ऊष्माशोषी होती हैं।
- सरल : जल का विद्युत अपघटन : 2H₂O → 2H₂ + O₂।
- मध्यम : चूना-पत्थर गर्म करना : CaCO₃ → CaO + CO₂।
- परीक्षा के लिए : 2FeSO₄ → Fe₂O₃ + SO₂ + SO₃ (हरे क्रिस्टल भूरे होते हैं, जलते गंधक की गंध); धूप में 2AgCl → 2Ag + Cl₂ (सफ़ेद से धूसर)।
ऊष्माक्षेपी : ऊष्मा निकलती है (जलना, श्वसन)। ऊष्माशोषी : ऊष्मा अवशोषित होती है (अधिकतर अपघटन)।
यह मानना कि केवल तत्त्व ही जुड़ते हैं। यौगिक भी जुड़ते हैं : CaO + H₂O → Ca(OH)₂।
एक उत्पाद = संयोजन। एक अभिकारक = अपघटन। याद रखने की युक्ति : "संयोजन = सब साथ आएँ; अपघटन = एक के टुकड़े"।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | संयोजन | अपघटन |
|---|---|---|
| अभिकारक | दो या अधिक | एक |
| उत्पाद | एक | दो या अधिक |
| ऊष्मा | प्रायः निकलती है | प्रायः अवशोषित होती है |
अभ्यास के प्रश्न
- 1C + O₂ → CO₂ संयोजन है या अपघटन अभिक्रिया?
- 2अपघटन में प्रयुक्त तीन ऊर्जा स्रोत बताइए।
- 3चूना-पत्थर गर्म करने पर CaO के साथ दूसरा उत्पाद कौन-सा है?
- 4बिना बुझे चूने और जल की अभिक्रिया को ऊष्माक्षेपी क्यों कहते हैं?
- 5जल के विद्युत अपघटन का संतुलित समीकरण लिखिए।
- 6धूप में सिल्वर क्लोराइड धूसर हो जाता है। यह कौन-सा अपघटन है?
- 7हरे FeSO₄ क्रिस्टल गर्म किए गए। प्रेक्षण और समीकरण लिखिए।
- 8अपघटन अभिक्रियाओं को संयोजन के विपरीत क्यों कहते हैं? एक कारण दीजिए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1संयोजन
- 2ऊष्मा, प्रकाश, विद्युत
- 3CO₂ (carbon dioxide)
- 4ऊष्मा बाहर निकलती है।
- 52H₂O → 2H₂ + O₂
- 6प्रकाशीय (प्रकाश से)
- 7भूरे हो जाते हैं; जलते गंधक की गंध। 2FeSO₄ → Fe₂O₃ + SO₂ + SO₃
- 8संयोजन पदार्थ जोड़ता है; अपघटन उन्हें तोड़ता है।
संयोजन और अपघटन अभिक्रियाएँ
ऐप में इस आकृति को हाथ से हिलाकर देख सकते हैं।
ऐप में खोलेंविस्थापन और द्विविस्थापन अभिक्रियाएँ
नीले कॉपर सल्फेट में डुबोई गई चमकीली लोहे की कील पर भूरी परत चढ़ती है और नीला रंग फीका पड़ता है।
विस्थापन अभिक्रिया में अधिक अभिक्रियाशील तत्त्व कम अभिक्रियाशील तत्त्व को उसके यौगिक से बाहर निकालता है। द्विविस्थापन अभिक्रिया में दो यौगिक अपने आयनों की अदला-बदली करते हैं; प्रायः अविलेय ठोस (अवक्षेप) बनता है।
सूत्र / समीकरण : A + BC → AC + B | AB + CD → AD + CB
आकृति में : ऊपर बाएँ : एक तत्त्व बदलता है। ऊपर दाएँ : दो यौगिक साथी बदलते हैं। नीचे : वास्तविक उदाहरण; ↓ का अर्थ अवक्षेप।
नियम 1 : विस्थापन : अभिक्रियाशीलता तय करती है — कोई धातु दूसरी धातु को तभी विस्थापित करती है जब वह अधिक अभिक्रियाशील हो।
- सरल : Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
- मध्यम : Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu ; Pb + CuCl₂ → PbCl₂ + Cu
- परीक्षा के लिए : Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag (विलयन नीला होता है, चाँदी जमा होती है)।
नियम 2 : द्विविस्थापन और अवक्षेपण — धनायन और ऋणायन अदला-बदली करते हैं। यदि कोई नया यौगिक नहीं घुलता, तो अवक्षेप के रूप में दिखता है।
- सरल : Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ (white) + 2NaCl
- मध्यम : उदासीनीकरण भी द्विविस्थापन है : NaOH + HCl → NaCl + H₂O।
- परीक्षा के लिए : Pb(NO₃)₂ + 2KI → PbI₂↓ (yellow) + 2KNO₃ ; AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ (white) + NaNO₃
अवक्षेप विलयन में बनने वाला अविलेय ठोस है। उसके रंग से आयनों की पहचान होती है।
लोहे और कॉपर सल्फेट के उत्पाद को Fe₂(SO₄)₃ लिखना। इस अभिक्रिया में लोहा FeSO₄ (हल्का हरा) देता है।
एक की अदला-बदली = विस्थापन। दो जोड़ियों की अदला-बदली = द्विविस्थापन। याद रखने की युक्ति : "नया नृत्य-साथी" : एक बीच में आता है (विस्थापन) या दो जोड़ियाँ बदलती हैं (द्वि)।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | विस्थापन | द्विविस्थापन |
|---|---|---|
| क्या होता है | एक तत्त्व बदलता है | आयनों की अदला-बदली |
| विशेष संकेत | रंग परिवर्तन, धातु की परत | अवक्षेप |
अभ्यास के प्रश्न
- 1लोहा या ताँबा — अधिक अभिक्रियाशील कौन?
- 2अवक्षेप क्या है?
- 3Na₂SO₄ + BaCl₂ में बनने वाला सफ़ेद अवक्षेप कौन-सा है?
- 4जस्ता डालने पर CuSO₄ का नीला रंग क्यों फीका पड़ता है?
- 5लिखिए : ताँबा + सिल्वर नाइट्रेट → ?
- 6NaOH + HCl विस्थापन है या द्विविस्थापन?
- 7क्या चाँदी CuSO₄ से ताँबे को विस्थापित करेगी? कारण दीजिए।
- 8लेड नाइट्रेट और पोटैशियम आयोडाइड का संतुलित समीकरण और अवक्षेप का रंग लिखिए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1लोहा
- 2विलयन में बनने वाला अविलेय ठोस।
- 3BaSO₄
- 4Cu²⁺ का स्थान Zn²⁺ (रंगहीन) ले लेता है।
- 5Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag
- 6द्विविस्थापन
- 7नहीं; चाँदी ताँबे से कम अभिक्रियाशील है।
- 8Pb(NO₃)₂ + 2KI → PbI₂ + 2KNO₃ ; पीला
ऑक्सीकरण और अपचयन (रेडॉक्स)
ताँबे का बर्तन हवा में गर्म करने पर काला पड़ जाता है। उस काले चूर्ण पर हाइड्रोजन प्रवाहित करने पर भूरा ताँबा वापस मिलता है।
ऑक्सीकरण अर्थात ऑक्सीजन का जुड़ना या हाइड्रोजन का हटना। अपचयन अर्थात ऑक्सीजन का हटना या हाइड्रोजन का जुड़ना। रेडॉक्स अभिक्रिया में दोनों साथ होते हैं। ऑक्सीजन देने (या हाइड्रोजन लेने) वाला पदार्थ ऑक्सीकारक है; दूसरा अपचायक।
सूत्र / समीकरण : 2Cu + O₂ → 2CuO (Cu का ऑक्सीकरण) CuO + H₂ → Cu + H₂O (CuO का अपचयन, H₂ का ऑक्सीकरण)
आकृति में : ऊपर : दो परिभाषाएँ। नीचे : ताँबा ऑक्सीकृत होकर काला CuO बनता है; फिर CuO अपचयित होकर भूरा ताँबा देता है।
नियम 1 : पहचानिए क्या ऑक्सीकृत और क्या अपचयित — देखिए कि पदार्थों के बीच ऑक्सीजन या हाइड्रोजन कौन लेता/देता है।
- सरल : 2Mg + O₂ → 2MgO : Mg का ऑक्सीकरण।
- मध्यम : CuO + H₂ → Cu + H₂O : CuO का अपचयन; H₂ का ऑक्सीकरण।
- परीक्षा के लिए : ZnO + C → Zn + CO : ZnO का अपचयन, C का ऑक्सीकरण। MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂ : HCl का ऑक्सीकरण (H हटता है), MnO₂ का अपचयन (O हटता है)।
नियम 2 : ऑक्सीकारक और अपचायक — ऑक्सीकारक स्वयं अपचयित होता है; अपचायक स्वयं ऑक्सीकृत होता है।
- सरल : CuO + H₂ → Cu + H₂O में CuO ऑक्सीकारक है।
- मध्यम : Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe में ऐलुमिनियम अपचायक है।
- परीक्षा के लिए : H₂S + Cl₂ → 2HCl + S : H₂S का ऑक्सीकरण (H हटता है), Cl₂ का अपचयन; Cl₂ ऑक्सीकारक है।
ऑक्सीकरण और अपचयन अकेले नहीं होते; जहाँ एक पदार्थ ऑक्सीकृत होता है, वहाँ दूसरा अपचयित होता है।
"ऑक्सीकारक का ऑक्सीकरण होता है" कहना गलत है। ऑक्सीकरण अपचायक का होता है।
दो प्रश्न पूछिए : ऑक्सीजन किसे मिला? हाइड्रोजन किसका गया? याद रखने की युक्ति : "OG-HL" : ऑक्सीकरण = Oxygen Gain / Hydrogen Loss; "RL-HG" : अपचयन = oxygen Loss / Hydrogen Gain।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | ऑक्सीकरण | अपचयन |
|---|---|---|
| ऑक्सीजन | जुड़ता है | हटता है |
| हाइड्रोजन | हटता है | जुड़ता है |
अभ्यास के प्रश्न
- 1ऑक्सीजन के आधार पर ऑक्सीकरण की परिभाषा दीजिए।
- 22Cu + O₂ → 2CuO में किसका ऑक्सीकरण?
- 3रेडॉक्स अभिक्रिया क्या है?
- 4CuO + H₂ → Cu + H₂O में ऑक्सीकारक और अपचायक बताइए।
- 5हाइड्रोजन के प्रवाह में काला CuO भूरा क्यों हो जाता है?
- 6ZnO + C → Zn + CO में अपचयन किसका?
- 7H₂S + Cl₂ → 2HCl + S में ऑक्सीकृत पदार्थ और ऑक्सीकारक ज्ञात कीजिए।
- 8थर्माइट अभिक्रिया Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe रेडॉक्स क्यों है, समझाइए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1ऑक्सीजन का जुड़ना (या हाइड्रोजन का हटना)।
- 2ताँबा
- 3ऑक्सीकरण और अपचयन साथ-साथ होते हैं।
- 4ऑक्सीकारक : CuO। अपचायक : H₂।
- 5CuO ऑक्सीजन खोकर ताँबा बन जाता है।
- 6ZnO
- 7H₂S का ऑक्सीकरण; Cl₂ ऑक्सीकारक।
- 8Fe₂O₃ ऑक्सीजन खोता है (अपचयन); Al ऑक्सीजन पाता है (ऑक्सीकरण)।
संक्षारण और विकृतगंधिता
जंग लगा गेट, हरा पड़ा ताँबे का बर्तन और बासी तैलीय नमकीन — रोज़मर्रा के जीवन में धीमे ऑक्सीकरण के उदाहरण।
संक्षारण अर्थात वायु, नमी या रसायनों से धातु का धीरे-धीरे नष्ट होना। लोहे में जंग (Fe₂O₃·xH₂O) लगती है, ताँबा हरा और चाँदी काली पड़ती है। विकृतगंधिता अर्थात भोजन में वसा-तेल का ऑक्सीकरण होकर बुरी गंध और स्वाद आना।
सूत्र / समीकरण : जंग के लिए ऑक्सीजन और जल दोनों चाहिए। रोकथाम : पेंट, तेल, गैल्वनीकरण (जस्ते की परत), परत चढ़ाना या मिश्रधातु।
आकृति में : पहले तीन हानि दिखाते हैं; अंतिम उपाय बताता है।
नियम 1 : जंग और उसकी रोकथाम — वायु या जल हटाइए, या लोहे पर सुरक्षित परत चढ़ाइए।
- सरल : कैल्शियम क्लोराइड वाली शुष्क वायु में लोहे की कील में जंग नहीं लगती (नमी नहीं)।
- मध्यम : तेल की परत वाले उबले जल में रखी कील में जंग नहीं लगती (वायु नहीं)।
- परीक्षा के लिए : गैल्वनीकृत लोहा खरोंच लगने पर भी सुरक्षित रहता है, क्योंकि जस्ता अधिक अभिक्रियाशील है और पहले संक्षारित होता है (बलिदानी संरक्षण)।
नियम 2 : विकृतगंधिता और उसकी रोकथाम — वसा-तेल ऑक्सीजन से धीरे-धीरे अभिक्रिया करते हैं। ऑक्सीजन, प्रकाश और ऊष्मा से दूर रखिए।
- सरल : चिप्स के पैकेट में नाइट्रोजन गैस भरी जाती है।
- मध्यम : तेल और मक्खन में प्रतिऑक्सीकारक मिलाए जाते हैं।
- परीक्षा के लिए : ऑक्सीकरण धीमा करने के लिए तेल वायुरोधी डिब्बे में ठंडे, अँधेरे स्थान पर रखा जाता है।
जंग लालिमा लिए भूरी, परतदार होती है और लोहे को कमज़ोर करती है; संक्षारण से हर वर्ष बहुत आर्थिक हानि होती है।
यह समझना कि जंग केवल जल या केवल वायु से लगती है। ऑक्सीजन और नमी दोनों चाहिए।
वायु नहीं या जल नहीं = जंग नहीं। ढकिए, परत चढ़ाइए या जस्ते की बलि दीजिए। याद रखने की युक्ति : "वाज" : वायु + जल = जंग, तो एक हटा दें!
अंतर पहचानिए
| बिंदु | संक्षारण | विकृतगंधिता |
|---|---|---|
| किस पर प्रभाव | धातुएँ | भोजन के वसा-तेल |
| उदाहरण | लोहे में जंग | बासी चिप्स |
अभ्यास के प्रश्न
- 1जंग लगने के लिए आवश्यक दो चीज़ें बताइए।
- 2जंग का रंग कौन-सा है?
- 3चिप्स के पैकेट में नाइट्रोजन क्यों भरते हैं?
- 4जंग रोकने की दो विधियाँ बताइए।
- 5विकृतगंधिता क्या है?
- 6चाँदी का चम्मच काला क्यों पड़ता है?
- 7गैल्वनीकरण और उसका लाभ समझाइए।
- 8एक कील तेल की परत वाले उबले जल में और दूसरी नल के जल में रखी है। किसमें जंग लगेगी, क्यों?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1ऑक्सीजन (वायु) और जल (नमी)
- 2लालिमा लिए भूरा
- 3तेल का ऑक्सीकरण रोकने के लिए।
- 4पेंट, तेल लगाना, गैल्वनीकरण, मिश्रधातु (कोई दो)
- 5वसा-तेल का ऑक्सीकरण; बुरी गंध और स्वाद।
- 6काला सिल्वर सल्फाइड बनता है।
- 7लोहे पर जस्ते की परत; खरोंच पर भी सुरक्षा।
- 8नल के जल वाली कील में जंग लगेगी; दूसरी को वायु नहीं मिलती।