रासायनिक अभिक्रिया किसे कहते हैं
रासायनिक अभिक्रिया में बंध टूटते और नए बनते हैं, और नए पदार्थ बनते हैं। भौतिक परिवर्तन (पिघलना, चीनी घुलना) में सिर्फ़ अवस्था बदलती है, पदार्थ नहीं।
अभिक्रिया के संकेत: गैस बनना, घोल में ठोस (अवक्षेप) आना, रंग बदलना, गर्मी या रोशनी निकलना या सोखना, गंध आना। अकेला कोई संकेत पक्का सबूत नहीं (उबलने में भी बुलबुले आते हैं); असली जाँच है: क्या नए गुणों वाला नया पदार्थ बना?
द्रव्यमान संरक्षण का नियम: परमाणु न बनते हैं न नष्ट होते हैं, सिर्फ़ फिर से जुड़ते हैं, इसलिए बंद पात्र में अभिकारकों का कुल द्रव्यमान = उत्पादों का कुल द्रव्यमान।
हर अभिक्रिया में ऊर्जा परिवर्तन भी होता है: ऊष्माक्षेपी गर्मी देती है (ΔH < 0), ऊष्माशोषी गर्मी लेती है (ΔH > 0)।
अभिक्रिया को लिखने के तरीक़े: शब्द से नेट आयनिक समीकरण तक
एक अभिक्रिया, चार तरीक़े:
- शब्द समीकरण: सिल्वर नाइट्रेट + सोडियम क्लोराइड → सिल्वर क्लोराइड + सोडियम नाइट्रेट।
- अवस्था-चिह्नों (s, l, g, aq) के साथ संतुलित समीकरण: AgNO₃(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO₃(aq)।
- पूर्ण आयनिक समीकरण: घुले हुए प्रबल विद्युत-अपघट्य को आयनों में लिखो: Ag⁺ + NO₃⁻ + Na⁺ + Cl⁻ → AgCl(s) + Na⁺ + NO₃⁻।
- नेट आयनिक समीकरण: दोनों तरफ़ बिना बदले आयन (दर्शक आयन) काट दो: Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq) → AgCl(s)।
नियम: ठोस, द्रव, गैस, दुर्बल अम्ल और पानी को पूरा सूत्र रखो; सिर्फ़ घुलनशील आयनिक यौगिक और प्रबल अम्ल/क्षार तोड़ो। नेट आयनिक समीकरण में परमाणु और आवेश दोनों संतुलित हों।
कण चित्र
अभिक्रिया को कणों के चित्र से भी दिखाते हैं, जैसे 3D दृश्य में। सही चित्र में हर तरह के परमाणु पहले और बाद में बराबर होते हैं।
जाँच-भूल से संतुलन
सिर्फ़ आगे की बड़ी संख्या (गुणांक) बदलो, नीचे की छोटी संख्या (पादांक) कभी नहीं। पहले वे तत्व संतुलित करो जो हर तरफ़ एक ही पदार्थ में हैं, फिर H और O।
रासायनिक अभिक्रियाओं के प्रकार
| प्रकार | ढाँचा | उदाहरण |
|---|---|---|
| संयोजन | A + B → AB | 2Mg + O₂ → 2MgO |
| वियोजन | AB → A + B | CaCO₃ → CaO + CO₂ (गर्म करने पर) |
| एकल विस्थापन | A + BC → AC + B | Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu |
| द्विविस्थापन | AB + CD → AD + CB | AgNO₃ + NaCl → AgCl↓ + NaNO₃ |
| दहन | ईंधन + O₂ → CO₂ + H₂O | CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O |
द्विविस्थापन में अवक्षेपण (अघुलनशील ठोस बनना), उदासीनीकरण (अम्ल + क्षार → लवण + पानी; नेट H⁺ + OH⁻ → H₂O) और गैस बनना (कार्बोनेट + अम्ल → CO₂) आते हैं।
क्या स्थानांतरित होता है?
- रेडॉक्स: इलेक्ट्रॉन जाते हैं। जो खोता है वह ऑक्सीकृत (ऑक्सीकरण संख्या बढ़ती है), जो पाता है वह अपचयित।
- अम्ल–क्षार: प्रोटॉन (H⁺) अम्ल से क्षार पर जाता है।
- अवक्षेपण: आयन मिलकर अघुलनशील ठोस बनाते हैं; इलेक्ट्रॉन नहीं जाते।
सक्रियता श्रेणी बताती है कि विस्थापन होगा या नहीं: ज़्यादा सक्रिय धातु कम सक्रिय धातु को हटाती है (Zn, Cu को हटाता है; Cu, Zn को नहीं)।
बाहरी इलेक्ट्रॉन से सरल अभिक्रियाओं का अनुमान
परमाणु स्थिर बाहरी कोश पाने के लिए अभिक्रिया करते हैं, आम तौर पर 8 इलेक्ट्रॉन (H के लिए 2)। बाहरी (संयोजकता) इलेक्ट्रॉन बताते हैं कि तत्व क्या करेगा:
- समूह 1 (1 बाहरी e⁻) 1 खोकर +1 आयन; समूह 2 दो खोकर +2; ऐलुमिनियम 3 खोकर +3।
- समूह 17 (7 बाहरी e⁻) 1 लेकर −1; समूह 16 दो लेकर −2; समूह 15 तीन लेकर −3।
- दो अधातुएँ इलेक्ट्रॉन साझा करती हैं (सहसंयोजी बंध), जैसे H₂O, CH₄।
सूत्र का नियम: धातु के खोए इलेक्ट्रॉन = अधातु के लिए गए इलेक्ट्रॉन। Mg और Cl: Mg 2 देता है, हर Cl 1 लेता है → MgCl₂। Al और O: 3 और 2 का LCM 6 → 2 Al, 3 O → Al₂O₃।
कितनी तेज़ी से? समूह 1 में नीचे जाने पर बाहरी इलेक्ट्रॉन नाभिक से दूर होता है और आसानी से निकलता है, इसलिए K पानी से Na से तेज़ अभिक्रिया करता है। समूह 17 में नीचे इलेक्ट्रॉन लेना कठिन होता है, इसलिए F₂ सबसे सक्रिय है और ज़्यादा सक्रिय हैलोजन कम सक्रिय को हटाता है: Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂।
युग्मित अभिक्रियाएँ
अभिक्रिया अपने आप चलेगी या नहीं, यह गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन ΔG बताता है। ΔG < 0 हो तो स्वतःप्रवर्तित; ΔG > 0 हो तो अपने आप नहीं चलेगी।
ऐसी अभिक्रिया को किसी बहुत अनुकूल अभिक्रिया से जोड़कर (युग्मन) चलाया जा सकता है, अगर दोनों में कोई साझा पदार्थ हो। समीकरण जोड़ो, ΔG भी जोड़ो: कुल ऋणात्मक हो तो पूरी प्रक्रिया चलेगी।
उदाहरण (धातु निष्कर्षण): Fe₂O₃ → 2Fe + 3/2 O₂ का ΔG बड़ा धनात्मक है। कार्बन का जलना (3/2 C + 3/2 O₂ → 3/2 CO₂) बड़ा ऋणात्मक है। मिलाकर Fe₂O₃ + 3/2 C → 2Fe + 3/2 CO₂ भट्टी के तापमान पर ऋणात्मक ΔG देता है।
उदाहरण (जीवित कोशिका): ग्लूकोज़ और फ़्रक्टोज़ जोड़ना ≈ +27 kJ/mol; ATP का टूटना ≈ −30 kJ/mol। साथ में ≈ −3 kJ/mol, तो कोशिका शर्करा बना लेती है।
खुद करो: रसोई में सुरक्षित अवक्षेपण
एक कप पानी में एक चम्मच धोने का सोडा (सोडियम कार्बोनेट) और दूसरे कप में एक चम्मच एप्सम लवण (मैग्नीशियम सल्फ़ेट) घोलो। दोनों मिलाओ: सफ़ेद धुंधलापन दिखेगा। पहले अनुमान लगाओ: दर्शक आयन कौन? (Na⁺ और SO₄²⁻)। नेट आयनिक समीकरण: Mg²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq) → MgCO₃(s)। फिर आख़िरी 3D चरण में CaO और AlF₃ जैसे सूत्रों का अनुमान लगाओ।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- अभिकारकों का द्रव्यमान = उत्पादों का द्रव्यमान (बंद पात्र)
- नेट आयनिक समीकरण = पूर्ण आयनिक समीकरण − दर्शक आयन
- नेट आयनिक समीकरण में परमाणु और कुल आवेश संतुलित
- ऑक्सीकरण = इलेक्ट्रॉन खोना; अपचयन = इलेक्ट्रॉन पाना (OIL RIG)
- आयनिक सूत्र: धातु के खोए e⁻ × धातु परमाणु = अधातु के लिए e⁻ × अधातु परमाणु
- उदासीनीकरण (नेट): H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l)
- ΔG < 0 तो स्वतःप्रवर्तित; युग्मन: ΔG(कुल) = ΔG₁ + ΔG₂
- हाइड्रोकार्बन का दहन: CxHy + O₂ → CO₂ + H₂O
हल किए गए उदाहरण
1. संतुलित करो: Al + O₂ → Al₂O₃।
O: बाएँ 2, दाएँ 3; LCM 6, तो 3 O₂ और 2 Al₂O₃। अब दाएँ 4 Al, तो 4 Al। उत्तर: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃।
2. BaCl₂(aq) + Na₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2NaCl(aq) का नेट आयनिक समीकरण लिखो।
पूर्ण आयनिक: Ba²⁺ + 2Cl⁻ + 2Na⁺ + SO₄²⁻ → BaSO₄(s) + 2Na⁺ + 2Cl⁻। Na⁺ और Cl⁻ काटो: Ba²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) → BaSO₄(s)। आवेश: दोनों तरफ़ 0।
3. वर्गीकृत करो: (a) 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ (b) HCl + NaOH → NaCl + H₂O (c) C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O।
(a) वियोजन (रेडॉक्स भी), (b) द्विविस्थापन / उदासीनीकरण (अम्ल–क्षार), (c) दहन (रेडॉक्स)।
4. कैल्शियम (2 बाहरी e⁻) और नाइट्रोजन (3 चाहिए) के यौगिक का सूत्र बताओ।
2 और 3 का LCM 6। Ca: 6 ÷ 2 = 3; N: 6 ÷ 3 = 2। सूत्र Ca₃N₂।
5. क्या Cu + ZnSO₄ में अभिक्रिया होगी? Mg + CuSO₄ में?
Cu, Zn से कम सक्रिय है, तो नहीं। Mg, Cu से ज़्यादा सक्रिय है, तो Mg + CuSO₄ → MgSO₄ + Cu।
6. अभिक्रिया X का ΔG = +18 kJ/mol, Y का −31 kJ/mol। जोड़ने पर क्या प्रक्रिया चलेगी?
कुल ΔG = +18 − 31 = −13 kJ/mol। ऋणात्मक है, तो हाँ।
आम गलतियाँ
- संतुलन के लिए पादांक बदलना (2H₂O की जगह H₂O₂ लिखना)। सिर्फ़ गुणांक बदलते हैं।
- आयनिक समीकरण में ठोस, गैस या पानी को आयनों में तोड़ना। सिर्फ़ घुले प्रबल विद्युत-अपघट्य टूटते हैं।
- नेट आयनिक समीकरण में आवेश संतुलित न करना: Fe³⁺ + Cu → Fe²⁺ + Cu²⁺ में परमाणु बराबर हैं पर आवेश नहीं (2Fe³⁺ चाहिए)।
- सोचना कि युग्मन से प्रतिकूल अभिक्रिया अकेले अनुकूल बन जाती है। सिर्फ़ कुल ΔG ऋणात्मक होता है।