ऑक्सीकरण संख्या क्या है?
सहसंयोजी आबंध में इलेक्ट्रॉन साझा होते हैं, पूरे दिए नहीं जाते। इनका हिसाब रखने के लिए हम एक मान लिया गया आवेश लेते हैं: ऑक्सीकरण संख्या (या ऑक्सीकरण अवस्था)।
मानने का नियम: साझा इलेक्ट्रॉन पूरे उस परमाणु को दे दो जो ज़्यादा विद्युतऋणी है (ज़्यादा खींचता है)। तब हर परमाणु पर जो आवेश आए, वही उसकी ऑक्सीकरण संख्या है।
H₂O में O ज़्यादा खींचता है। उसे दोनों इलेक्ट्रॉन-युग्म मिलते हैं → O = −2, हर H = +1।
करके देखो: 3D के चरण 3 में दो पीले इलेक्ट्रॉन O की ओर खिसकते देखो।
ऑक्सीकरण संख्या निकालने के नियम
- मुक्त तत्व (Na, O₂, P₄, S₈): 0।
- एक परमाणु वाला आयन: उसका आवेश (Na⁺ = +1, Mg²⁺ = +2, Cl⁻ = −1)।
- ऑक्सीजन प्रायः −2। अपवाद: परॉक्साइड (H₂O₂, Na₂O₂) में −1, सुपरऑक्साइड (KO₂) में −½, और OF₂ में +2 क्योंकि F ज़्यादा खींचता है।
- हाइड्रोजन अधातुओं के साथ +1, पर धातु हाइड्राइड (NaH, CaH₂) में −1।
- फ़्लुओरीन हमेशा −1। बाकी हैलोजन हैलाइड में −1, पर O के साथ धनात्मक हो सकते हैं (जैसे ClO₄⁻)।
- समूह 1 की धातुएँ +1, समूह 2 की +2।
- उदासीन यौगिक में सबका जोड़ = 0, आयन में = उसका आवेश।
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अज्ञात परमाणु को x मानो। बाकी मान लिखो। कुल को आवेश के बराबर रखो। हल करो।
H₂SO₄: 2(+1) + x + 4(−2) = 0 → x = +6।
Cr₂O₇²⁻: 2x + 7(−2) = −2 → 2x = 12 → x = +6।
Fe₃O₄: 3x + 4(−2) = 0 → x = +8/3। भिन्न का मतलब औसत है: असल में दो Fe +3 और एक Fe +2 है।
करके देखो: चरण 6 में KMnO₄, NH₄⁺ और Fe₃O₄ चुनो। पहले ख़ुद हल करो।
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जब किसी धातु की एक से ज़्यादा ऑक्सीकरण संख्याएँ हो सकती हैं, तो नाम के बाद कोष्ठक में रोमन अंक लिखते हैं। यह स्टॉक संकेतन है।
- FeO → आयरन(II) ऑक्साइड; Fe₂O₃ → आयरन(III) ऑक्साइड
- Cu₂O → कॉपर(I) ऑक्साइड; CuO → कॉपर(II) ऑक्साइड
- MnO₂ → मैंगनीज़(IV) ऑक्साइड; SnCl₄ → टिन(IV) क्लोराइड
ऑक्सीकरण संख्या के रूप में रेडॉक्स
ऑक्सीकरण = ऑक्सीकरण संख्या बढ़ना। अपचयन = ऑक्सीकरण संख्या घटना।
ऑक्सीकारक की संख्या घटती है। अपचायक की संख्या बढ़ती है।
उदाहरण: 2Cu₂O + Cu₂S → 6Cu + SO₂। Cu: +1 → 0 (अपचयन)। S: −2 → +4 (ऑक्सीकरण)।
रेडॉक्स अभिक्रियाओं के प्रकार
- संयोजन: दो पदार्थ जुड़ते हैं। C + O₂ → CO₂ (C: 0 → +4)। कम से कम एक अभिकारक तत्व होता है।
- वियोजन: एक यौगिक टूटता है। 2H₂O → 2H₂ + O₂ (H: +1 → 0, O: −2 → 0)। हर वियोजन रेडॉक्स नहीं: CaCO₃ → CaO + CO₂ में कोई बदलाव नहीं।
- विस्थापन: यौगिक का कोई परमाणु/आयन बदल जाता है। धातु विस्थापन: Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu। अधातु विस्थापन: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂; Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂ (हटाने में F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂)।
- असमानुपातन: एक ही पदार्थ में एक ही तत्व का ऑक्सीकरण और अपचयन दोनों। 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ (O: −1 → −2 और −1 → 0)। Cl₂ + 2OH⁻ → ClO⁻ + Cl⁻ + H₂O (Cl: 0 → +1 और 0 → −1)। तत्व बीच की संख्या पर होना चाहिए, इसलिए F₂ असमानुपातन नहीं करता।
करके देखो: 3D के चरण 5 में O परमाणुओं को "नीचे" और "ऊपर" वाले दो समूहों में बँटते देखो।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- ऑक्सीकरण संख्याओं का जोड़ = 0 (उदासीन) या = आवेश (आयन)
- O = −2 (परॉक्साइड −1, सुपरऑक्साइड −½, OF₂ +2)
- H = +1 (धातु हाइड्राइड −1); F = हमेशा −1
- ऑक्सीकरण = संख्या बढ़ना; अपचयन = संख्या घटना
- असमानुपातन: एक ही तत्व ऊपर भी, नीचे भी
हल किए गए उदाहरण
1. NH₃ में N की ऑक्सीकरण संख्या निकालो।
x + 3(+1) = 0 → x = −3।
2. KMnO₄ में Mn की ऑक्सीकरण संख्या निकालो।
+1 + x + 4(−2) = 0 → x = +7।
3. K₂Cr₂O₇ में Cr की ऑक्सीकरण संख्या निकालो।
2(+1) + 2x + 7(−2) = 0 → 2x = 12 → x = +6। स्टॉक नाम: पोटैशियम डाइक्रोमेट(VI)।
4. NH₄⁺ में N की ऑक्सीकरण संख्या निकालो।
x + 4(+1) = +1 → x = −3।
5. S₂O₃²⁻ (थायोसल्फेट) में S की ऑक्सीकरण संख्या निकालो।
2x + 3(−2) = −2 → 2x = 4 → x = +2 (दोनों S का औसत)।
6. OF₂ और H₂O₂ में O की ऑक्सीकरण संख्या निकालो।
OF₂: F = −1, x + 2(−1) = 0 → x = +2। H₂O₂: 2(+1) + 2x = 0 → x = −1।
7. क्या Cl₂ + 2OH⁻ → ClO⁻ + Cl⁻ + H₂O असमानुपातन है? संख्याएँ दिखाओ।
Cl शुरू में 0। ClO⁻ में x − 2 = −1 → x = +1 (बढ़ी)। Cl⁻ में −1 (घटी)। एक ही तत्व ऊपर-नीचे → हाँ, असमानुपातन।
8. वर्गीकृत करो: (a) CaCO₃ → CaO + CO₂ (b) Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂।
(a) Ca +2, C +4, O −2 वैसे ही → रेडॉक्स नहीं। (b) Zn 0 → +2, H +1 → 0 → रेडॉक्स, अधातु विस्थापन।
आम गलतियाँ
- हर यौगिक में O को −2 लेना। H₂O₂ में −1 और OF₂ में +2 है।
- परमाणुओं की संख्या से गुणा भूलना: Cr₂O₇²⁻ में O से 7 × (−2) = −14।
- आयन में कुल 0 रखना। आयन में कुल = उसका आवेश।
- भिन्न वाली ऑक्सीकरण संख्या को गलत मानना। यह अलग-अलग परमाणुओं का औसत है।