रासायनिक अभिक्रिया, समीकरणे आणि संतुलन
दूध नासणे, लोखंडी खिळ्याला गंज चढणे आणि एलपीजी जळणे — या सर्वांत नवीन पदार्थ तयार होतात.
रासायनिक अभिक्रिया म्हणजे सुरुवातीचे पदार्थ (अभिक्रियाकारक) बदलून वेगळे गुणधर्म असलेले नवे पदार्थ (उत्पादिते) तयार होणे. खुणा : अवस्था बदलणे, रंग बदलणे, वायूचे बुडबुडे, तापमान बदलणे, घन पदार्थ (अवक्षेप) तयार होणे.
सूत्र / समीकरण : शब्द-समीकरण : मॅग्नेशियम + ऑक्सिजन → मॅग्नेशियम ऑक्साइड. सांगाडा : Mg + O₂ → MgO. संतुलित : 2Mg + O₂ → 2MgO (दोन्ही बाजूंना प्रत्येक मूलद्रव्याचे अणू सारखे, कारण वस्तुमान नष्ट होत नाही). अवस्था : (s) घन, (l) द्रव, (g) वायू, (aq) पाण्यातील द्रावण.
आकृतीत : डावीकडे ऑक्सिजन अणू असमान (2 आणि 1). मध्ये : फक्त गुणक बदला. उजवीकडे : दोन्ही बाजूंना 2 Mg आणि 2 O.
नियम 1 : सांगाडा समीकरण संतुलित करणे — दोन्ही बाजूंच्या प्रत्येक मूलद्रव्याचे अणू मोजा आणि फक्त समोरचे आकडे (गुणक) बदला. खालचे छोटे आकडे कधीही बदलू नका.
- सोपे : H₂ + Cl₂ → 2HCl
- मध्यम : Fe + H₂O → Fe₃O₄ + H₂ चे संतुलित रूप 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂.
- परीक्षेसाठी : 3BaCl₂ + Al₂(SO₄)₃ → 3BaSO₄ + 2AlCl₃
नियम 2 : रासायनिक समीकरण वाचणे — चांगले समीकरण अवस्था आणि अटी (उष्णता, प्रकाश, उत्प्रेरक) बाणाच्या वर किंवा खाली दाखवते.
- सोपे : CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g) ही अभिक्रिया तापवल्यावर होते.
- मध्यम : NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l) : तयार झालेल्या पाण्याखेरीज सर्व पाण्यात विरघळलेले.
- परीक्षेसाठी : जस्त + तनु सल्फ्युरिक आम्ल : Zn(s) + H₂SO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + H₂(g).
संतुलित समीकरण वस्तुमान-अविनाशित्वाचा नियम पाळते : अभिक्रियाकारकांचे एकूण वस्तुमान = उत्पादितांचे एकूण वस्तुमान.
ऑक्सिजन "संतुलित" करण्यासाठी 2H₂O ऐवजी H₂O₂ लिहिणे. यामुळे पदार्थच बदलतो. फक्त गुणक बदलता येतात.
सर्वांत मोठ्या सूत्रापासून सुरुवात करा; H आणि O शेवटी ठेवा. आठवणीची युक्ती : "मोजा, गुणक लावा, तपासा" (मो-गु-त).
फरक ओळखा
| मुद्दा | सांगाडा समीकरण | संतुलित समीकरण |
|---|---|---|
| अणू | असमान असू शकतात | दोन्ही बाजूंना समान |
| उदाहरण | Mg + O₂ → MgO | 2Mg + O₂ → 2MgO |
सरावासाठी प्रश्न
- 1रासायनिक अभिक्रियेच्या कोणत्याही दोन खुणा सांगा.
- 2संतुलित करा : N₂ + H₂ → NH₃.
- 3समीकरणात (aq) चा अर्थ काय?
- 4संतुलित करा : Al + O₂ → Al₂O₃.
- 5संतुलन करताना खालचे आकडे का बदलू नयेत?
- 6संतुलित करा : Na + H₂O → NaOH + H₂.
- 7संतुलित करा : Pb(NO₃)₂ → PbO + NO₂ + O₂.
- 8मिथेन (CH₄) ऑक्सिजनमध्ये जळण्याचे संतुलित समीकरण लिहा आणि दोन्ही बाजूंचे अणू मोजा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1Gas bubbles, colour change, new solid / temperature change, change of state
- 2N₂ + 3H₂ → 2NH₃
- 3पाण्यातील द्रावण.
- 44Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
- 5पदार्थच बदलेल.
- 62Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂
- 72Pb(NO₃)₂ → 2PbO + 4NO₂ + O₂
- 8CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O ; C 1=1, H 4=4, O 4=4.
रासायनिक अभिक्रिया, समीकरणे आणि संतुलन
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडासंयोग आणि विघटन अभिक्रिया
कळीचा चुना पाण्यात टाकला की मिश्रण गरम होते (संयोग). बेकिंग सोडा तापवला की केक फुगतो (विघटन).
संयोग अभिक्रियेत दोन किंवा अधिक पदार्थ मिळून एकच उत्पादित तयार होते. विघटन अभिक्रियेत एका पदार्थाचे उष्णता, प्रकाश किंवा वीज वापरून दोन किंवा अधिक साधे पदार्थ होतात.
सूत्र / समीकरण : संयोग : A + B → AB. विघटन : AB → A + B.
आकृतीत : विघटन कशामुळे होते त्यावरून नाव मिळते : उष्णता, प्रकाश किंवा वीज.
नियम 1 : संयोग अभिक्रिया — मूलद्रव्ये किंवा संयुगे जोडली जातात. बहुतेक उष्मादायी (उष्णता सोडणारी) असतात.
- सोपे : C + O₂ → CO₂
- मध्यम : CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + उष्णता (भिंतीला रंगासाठी विरघळलेला चुना).
- परीक्षेसाठी : N₂ + 3H₂ → 2NH₃
नियम 2 : विघटन अभिक्रिया — एक संयुग तुटते. बहुतेकांना ऊर्जा लागते, म्हणून ती उष्माग्राही असतात.
- सोपे : पाण्याचे विद्युत विघटन : 2H₂O → 2H₂ + O₂.
- मध्यम : चुनखडी तापवणे : CaCO₃ → CaO + CO₂.
- परीक्षेसाठी : 2FeSO₄ → Fe₂O₃ + SO₂ + SO₃ (हिरवे स्फटिक तपकिरी होतात, गंधक जळाल्याचा वास); सूर्यप्रकाशात 2AgCl → 2Ag + Cl₂ (पांढरे राखाडी होते).
उष्मादायी : उष्णता बाहेर पडते (जळणे, श्वसन). उष्माग्राही : उष्णता शोषली जाते (बहुतेक विघटने).
फक्त मूलद्रव्येच एकत्र येतात असे समजणे. संयुगेही एकत्र येतात : CaO + H₂O → Ca(OH)₂.
एकच उत्पादित = संयोग. एकच अभिक्रियाकारक = विघटन. आठवणीची युक्ती : "संयोग = सगळे एकत्र; विघटन = एकाचे तुकडे".
फरक ओळखा
| मुद्दा | संयोग | विघटन |
|---|---|---|
| अभिक्रियाकारक | दोन किंवा अधिक | एक |
| उत्पादिते | एक | दोन किंवा अधिक |
| उष्णता | सहसा बाहेर पडते | सहसा शोषली जाते |
सरावासाठी प्रश्न
- 1C + O₂ → CO₂ ही संयोग की विघटन अभिक्रिया?
- 2विघटनासाठी वापरले जाणारे तीन ऊर्जा स्रोत सांगा.
- 3चुनखडी तापवल्यावर CaO सोबत दुसरे उत्पादित कोणते?
- 4कळीचा चुना आणि पाण्याच्या अभिक्रियेला उष्मादायी का म्हणतात?
- 5पाण्याच्या विद्युत विघटनाचे संतुलित समीकरण लिहा.
- 6सूर्यप्रकाशात सिल्व्हर क्लोराइड राखाडी होते. हे कोणते विघटन?
- 7हिरवे FeSO₄ स्फटिक तापवले. निरीक्षणे आणि समीकरण लिहा.
- 8विघटन अभिक्रियांना संयोग अभिक्रियांच्या उलट का म्हणतात? एक कारण द्या.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1संयोग
- 2उष्णता, प्रकाश, वीज
- 3CO₂ (carbon dioxide)
- 4उष्णता बाहेर पडते.
- 52H₂O → 2H₂ + O₂
- 6प्रकाशीय (प्रकाशामुळे)
- 7तपकिरी होतात; गंधक जळाल्याचा वास. 2FeSO₄ → Fe₂O₃ + SO₂ + SO₃
- 8संयोग पदार्थ जोडतो; विघटन पदार्थ तोडते.
संयोग आणि विघटन अभिक्रिया
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडाविस्थापन आणि द्विविस्थापन अभिक्रिया
निळ्या कॉपर सल्फेटमध्ये बुडवलेल्या चमकदार लोखंडी खिळ्यावर तपकिरी थर चढतो आणि निळा रंग फिकट होतो.
विस्थापन अभिक्रियेत जास्त क्रियाशील मूलद्रव्य कमी क्रियाशील मूलद्रव्याला त्याच्या संयुगातून बाहेर काढते. द्विविस्थापन अभिक्रियेत दोन संयुगे आपले आयन अदलाबदल करतात; अनेकदा न विरघळणारा घन (अवक्षेप) तयार होतो.
सूत्र / समीकरण : A + BC → AC + B | AB + CD → AD + CB
आकृतीत : वर डावीकडे : एका मूलद्रव्याची जागा बदलते. वर उजवीकडे : दोन संयुगे जोडीदार बदलतात. खाली : प्रत्यक्ष उदाहरणे; ↓ म्हणजे अवक्षेप.
नियम 1 : विस्थापन : क्रियाशीलता ठरवते — धातू दुसऱ्या धातूला तेव्हाच विस्थापित करते जेव्हा ती जास्त क्रियाशील असते.
- सोपे : Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu
- मध्यम : Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu ; Pb + CuCl₂ → PbCl₂ + Cu
- परीक्षेसाठी : Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag (द्रावण निळे होते, चांदी जमा होते).
नियम 2 : द्विविस्थापन आणि अवक्षेपण — धन आणि ऋण आयन अदलाबदल करतात. नवे संयुग न विरघळल्यास ते अवक्षेप म्हणून दिसते.
- सोपे : Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ (white) + 2NaCl
- मध्यम : उदासीनीकरण हेही द्विविस्थापन आहे : NaOH + HCl → NaCl + H₂O.
- परीक्षेसाठी : Pb(NO₃)₂ + 2KI → PbI₂↓ (yellow) + 2KNO₃ ; AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ (white) + NaNO₃
अवक्षेप म्हणजे द्रावणात तयार होणारा न विरघळणारा घन. त्याच्या रंगावरून आयन ओळखता येतात.
लोखंड आणि कॉपर सल्फेटच्या उत्पादिताला Fe₂(SO₄)₃ लिहिणे. या अभिक्रियेत लोखंडापासून FeSO₄ (फिकट हिरवे) मिळते.
एकाची जागा बदलली = विस्थापन. दोन जोड्या बदलल्या = द्विविस्थापन. आठवणीची युक्ती : "नवा जोडीदार" : एक जण मध्ये येतो (विस्थापन) किंवा दोन जोड्या अदलाबदल करतात (द्वि).
फरक ओळखा
| मुद्दा | विस्थापन | द्विविस्थापन |
|---|---|---|
| काय होते | एक मूलद्रव्य बदलते | आयनांची अदलाबदल |
| विशेष खूण | रंग बदल, धातूचा थर | अवक्षेप |
सरावासाठी प्रश्न
- 1लोखंड की तांबे — जास्त क्रियाशील कोणते?
- 2अवक्षेप म्हणजे काय?
- 3Na₂SO₄ + BaCl₂ मध्ये तयार होणारा पांढरा अवक्षेप कोणता?
- 4जस्त घातल्यावर CuSO₄ चा निळा रंग का फिकट होतो?
- 5लिहा : तांबे + सिल्व्हर नायट्रेट → ?
- 6NaOH + HCl ही विस्थापन की द्विविस्थापन?
- 7चांदी CuSO₄ मधून तांबे विस्थापित करेल का? कारण द्या.
- 8लेड नायट्रेट आणि पोटॅशियम आयोडाइडचे संतुलित समीकरण आणि अवक्षेपाचा रंग लिहा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1लोखंड
- 2द्रावणात तयार होणारा न विरघळणारा घन.
- 3BaSO₄
- 4Cu²⁺ ची जागा Zn²⁺ (रंगहीन) घेते.
- 5Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag
- 6द्विविस्थापन
- 7नाही; चांदी तांब्यापेक्षा कमी क्रियाशील आहे.
- 8Pb(NO₃)₂ + 2KI → PbI₂ + 2KNO₃ ; पिवळा
ऑक्सिडीकरण आणि क्षपण (रेडॉक्स)
तांब्याचे भांडे हवेत तापवले की काळे पडते. त्या काळ्या भुकटीवरून हायड्रोजन सोडला की तपकिरी तांबे परत मिळते.
ऑक्सिडीकरण म्हणजे ऑक्सिजन मिळणे किंवा हायड्रोजन जाणे. क्षपण म्हणजे ऑक्सिजन जाणे किंवा हायड्रोजन मिळणे. रेडॉक्स अभिक्रियेत दोन्ही एकत्र घडतात. ऑक्सिजन देणारा (किंवा हायड्रोजन घेणारा) पदार्थ ऑक्सिडीकारक; दुसरा क्षपणकारक.
सूत्र / समीकरण : 2Cu + O₂ → 2CuO (Cu चे ऑक्सिडीकरण) CuO + H₂ → Cu + H₂O (CuO चे क्षपण, H₂ चे ऑक्सिडीकरण)
आकृतीत : वर : दोन व्याख्या. खाली : तांब्याचे ऑक्सिडीकरण होऊन काळे CuO बनते; मग CuO चे क्षपण होऊन तपकिरी तांबे परत मिळते.
नियम 1 : काय ऑक्सिडीकृत व काय क्षपित ते ओळखा — पदार्थांमध्ये ऑक्सिजन किंवा हायड्रोजन कोण घेतो/देतो ते पाहा.
- सोपे : 2Mg + O₂ → 2MgO : Mg चे ऑक्सिडीकरण.
- मध्यम : CuO + H₂ → Cu + H₂O : CuO चे क्षपण; H₂ चे ऑक्सिडीकरण.
- परीक्षेसाठी : ZnO + C → Zn + CO : ZnO चे क्षपण, C चे ऑक्सिडीकरण. MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂ : HCl चे ऑक्सिडीकरण (H जातो), MnO₂ चे क्षपण (O जातो).
नियम 2 : ऑक्सिडीकारक आणि क्षपणकारक — ऑक्सिडीकारकाचे स्वतःचे क्षपण होते; क्षपणकारकाचे स्वतःचे ऑक्सिडीकरण होते.
- सोपे : CuO + H₂ → Cu + H₂O मध्ये CuO ऑक्सिडीकारक आहे.
- मध्यम : Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe मध्ये ॲल्युमिनियम क्षपणकारक आहे.
- परीक्षेसाठी : H₂S + Cl₂ → 2HCl + S : H₂S चे ऑक्सिडीकरण (H जातो), Cl₂ चे क्षपण; Cl₂ ऑक्सिडीकारक.
ऑक्सिडीकरण आणि क्षपण एकटे घडत नाही; एक पदार्थ ऑक्सिडीकृत झाला की दुसरा क्षपित होतो.
"ऑक्सिडीकारकाचे ऑक्सिडीकरण होते" असे म्हणणे चूक. ऑक्सिडीकरण क्षपणकारकाचे होते.
दोन प्रश्न विचारा : ऑक्सिजन कोणाला मिळाला? हायड्रोजन कोणाचा गेला? आठवणीची युक्ती : "OG-HL" : ऑक्सिडीकरण = Oxygen Gain / Hydrogen Loss; "RL-HG" : क्षपण = oxygen Loss / Hydrogen Gain.
फरक ओळखा
| मुद्दा | ऑक्सिडीकरण | क्षपण |
|---|---|---|
| ऑक्सिजन | मिळतो | जातो |
| हायड्रोजन | जातो | मिळतो |
सरावासाठी प्रश्न
- 1ऑक्सिजनच्या संदर्भात ऑक्सिडीकरणाची व्याख्या द्या.
- 22Cu + O₂ → 2CuO मध्ये कोणाचे ऑक्सिडीकरण?
- 3रेडॉक्स अभिक्रिया म्हणजे काय?
- 4CuO + H₂ → Cu + H₂O मध्ये ऑक्सिडीकारक आणि क्षपणकारक सांगा.
- 5हायड्रोजनच्या प्रवाहात काळे CuO तपकिरी का होते?
- 6ZnO + C → Zn + CO मध्ये क्षपण कोणाचे?
- 7H₂S + Cl₂ → 2HCl + S मध्ये ऑक्सिडीकृत पदार्थ आणि ऑक्सिडीकारक शोधा.
- 8थर्माइट अभिक्रिया Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe रेडॉक्स का आहे ते सांगा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1ऑक्सिजन मिळणे (किंवा हायड्रोजन जाणे).
- 2तांबे
- 3ऑक्सिडीकरण व क्षपण एकत्र घडतात.
- 4ऑक्सिडीकारक : CuO. क्षपणकारक : H₂.
- 5CuO चा ऑक्सिजन जाऊन तांबे बनते.
- 6ZnO
- 7H₂S चे ऑक्सिडीकरण; Cl₂ ऑक्सिडीकारक.
- 8Fe₂O₃ चा ऑक्सिजन जातो (क्षपण); Al ला ऑक्सिजन मिळतो (ऑक्सिडीकरण).
संक्षारण आणि खवटपणा
गंजलेले गेट, हिरवे पडलेले तांब्याचे भांडे आणि शिळे तेलकट पदार्थ — रोजच्या जीवनातील हळू ऑक्सिडीकरणाची उदाहरणे.
संक्षारण म्हणजे हवा, ओलावा किंवा रसायनांमुळे धातू हळूहळू खराब होणे. लोखंडाला गंज (Fe₂O₃·xH₂O) चढतो, तांबे हिरवे आणि चांदी काळी पडते. खवटपणा म्हणजे अन्नातील तेल-चरबीचे ऑक्सिडीकरण होऊन वाईट वास व चव येणे.
सूत्र / समीकरण : गंज लागायला ऑक्सिजन आणि पाणी दोन्ही हवे. प्रतिबंध : रंग लावणे, तेल लावणे, गॅल्व्हनायझेशन (जस्ताचा थर), मुलामा किंवा मिश्रधातू.
आकृतीत : पहिले तीन नुकसान दाखवतात; शेवटचे उपाय सांगते.
नियम 1 : गंज आणि त्याचा प्रतिबंध — हवा किंवा पाणी दूर करा, किंवा लोखंडावर सुरक्षित थर द्या.
- सोपे : कॅल्शियम क्लोराइड असलेल्या कोरड्या हवेत लोखंडी खिळ्याला गंज चढत नाही (ओलावा नाही).
- मध्यम : तेलाचा थर असलेल्या उकळलेल्या पाण्यातील खिळ्याला गंज चढत नाही (हवा नाही).
- परीक्षेसाठी : गॅल्व्हनाइज्ड लोखंड खरचटले तरी सुरक्षित राहते, कारण जस्त जास्त क्रियाशील असून आधी संक्षारित होते (त्यागाने संरक्षण).
नियम 2 : खवटपणा आणि त्याचा प्रतिबंध — तेल-चरबी ऑक्सिजनशी हळू अभिक्रिया करतात. ऑक्सिजन, प्रकाश आणि उष्णता दूर ठेवा.
- सोपे : वेफर्सच्या पाकिटात नायट्रोजन वायू भरतात.
- मध्यम : तेल आणि लोण्यात प्रतिऑक्सिडीकारक मिसळतात.
- परीक्षेसाठी : ऑक्सिडीकरण मंद करण्यासाठी तेल हवाबंद डब्यात थंड, अंधाऱ्या जागी ठेवतात.
गंज तपकिरी-लाल, पापुद्र्यासारखा असतो आणि लोखंड कमकुवत करतो; संक्षारणामुळे दरवर्षी खूप आर्थिक नुकसान होते.
गंज फक्त पाण्याने किंवा फक्त हवेने लागतो असे समजणे. ऑक्सिजन आणि ओलावा दोन्ही हवेत.
हवा नाही किंवा पाणी नाही = गंज नाही. झाका, थर द्या किंवा जस्त त्याग करू द्या. आठवणीची युक्ती : "हापा" : हवा + पाणी = गंज, मग एक दूर करा!
फरक ओळखा
| मुद्दा | संक्षारण | खवटपणा |
|---|---|---|
| कशावर परिणाम | धातू | अन्नातील तेल-चरबी |
| उदाहरण | लोखंडाला गंज | शिळे वेफर्स |
सरावासाठी प्रश्न
- 1गंज लागण्यासाठी आवश्यक दोन गोष्टी सांगा.
- 2गंजाचा रंग कोणता?
- 3वेफर्सच्या पाकिटात नायट्रोजन का भरतात?
- 4गंज रोखण्याच्या दोन पद्धती सांगा.
- 5खवटपणा म्हणजे काय?
- 6चांदीचा चमचा काळा का पडतो?
- 7गॅल्व्हनायझेशन आणि त्याचा फायदा सांगा.
- 8एक खिळा तेल लावलेल्या उकळलेल्या पाण्यात आणि दुसरा नळाच्या पाण्यात ठेवला. कोणाला गंज चढेल, का?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1ऑक्सिजन (हवा) आणि पाणी (ओलावा)
- 2तपकिरी-लाल
- 3तेलाचे ऑक्सिडीकरण थांबवण्यासाठी.
- 4रंग लावणे, तेल लावणे, गॅल्व्हनायझेशन, मिश्रधातू (कोणतेही दोन)
- 5तेल-चरबीचे ऑक्सिडीकरण; वाईट वास आणि चव.
- 6काळे सिल्व्हर सल्फाइड तयार होते.
- 7लोखंडावर जस्ताचा थर; खरचटले तरी संरक्षण.
- 8नळाच्या पाण्यातील खिळ्याला गंज चढेल; दुसऱ्याला हवा मिळत नाही.