रासायनिक समीकरण लिखना और संतुलित करना
रासायनिक समीकरण में बाएँ अभिकारक, दाएँ उत्पाद और बीच में तीर। परमाणु न बनते न मिटते, इसलिए हर तत्व के परमाणु दोनों तरफ़ बराबर होने चाहिए। यही संतुलित समीकरण है।
संतुलन कैसे करें (हिट एंड ट्रायल)
- सही सूत्र लिखो। सूत्र कभी मत बदलो (H₂O, H₂O ही रहेगा)।
- दोनों तरफ़ हर तत्व के परमाणु गिनो।
- सूत्रों के आगे संख्याएँ (गुणांक) लगाओ; उस तत्व से शुरू करो जो सबसे कम सूत्रों में है। H और O आखिर में।
- हर तत्व फिर जाँचो; सबसे छोटी पूर्ण संख्याएँ रखो।
- अवस्था लिखो: (s), (l), (g), (aq)।
उदाहरण: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O। C बराबर। H: बाएँ 4, तो 2 H₂O। O: दाएँ 2 + 2 = 4, तो 2 O₂। नतीजा: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)।
रससमीकरणमितीय गणनाएँ
गुणांक मोल बताते हैं, ग्राम नहीं। CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O का मतलब:
- 1 मोल CH₄ + 2 मोल O₂ → 1 मोल CO₂ + 2 मोल H₂O।
- ग्राम में: 16 g + 64 g → 44 g + 36 g (दोनों तरफ़ 80 g)।
- समान T, P पर गैसों के आयतन भी यही अनुपात: 1 L + 2 L → 1 L + 2 L।
चार-चरण विधि
- समीकरण संतुलित करो।
- दिया द्रव्यमान (या आयतन) मोल में बदलो: n = m ÷ M।
- गुणांकों से मोल अनुपात लगाओ।
- चाहे गए पदार्थ के मोल को द्रव्यमान में बदलो: m = n × M।
सीमांत अभिकर्मक
असल में अभिकारक शायद ही ठीक नुस्खे के अनुपात में हों। सीमांत अभिकर्मक वह अभिकारक है जो पहले खत्म होता है। वह अभिक्रिया रोकता है और उत्पाद की मात्रा तय करता है। दूसरा आधिक्य में है; उसका कुछ भाग बचता है।
कैसे पहचानें
- हर अभिकारक का द्रव्यमान मोल में बदलो।
- हर एक को संतुलित समीकरण में उसके गुणांक से भाग दो।
- सबसे छोटा मान = सीमांत अभिकर्मक।
- उत्पाद सिर्फ़ सीमांत अभिकर्मक से निकालो।
- बचा हुआ = लिया गया − इस्तेमाल हुआ।
उदाहरण: N₂ + 3H₂ → 2NH₃, 50 kg N₂ और 10 kg H₂। मोल: N₂ = 1786, H₂ = 5000। गुणांक से भाग: 1786 और 1667। H₂ छोटा, तो H₂ सीमांत। NH₃ = 5000 × 2/3 = 3333 मोल = 56.7 kg।
विलयन में अभिक्रियाएँ: सांद्रता के पद
विलयन में विलेय (कम भाग, जैसे चीनी) विलायक (ज़्यादा भाग, जैसे पानी) में घुला होता है। सांद्रता बताती है विलेय कितना है।
1. द्रव्यमान प्रतिशत (w/w)
द्रव्यमान % = (विलेय का द्रव्यमान ÷ विलयन का द्रव्यमान) × 100। 18 g पानी में 2 g नमक → 2/20 × 100 = 10%।
2. मोल अंश (x)
xA = A के मोल ÷ सब भागों के कुल मोल। मोल अंशों का योग 1, कोई मात्रक नहीं।
3. मोलरता (M)
मोलरता = विलेय के मोल ÷ विलयन का आयतन (लीटर) (mol L⁻¹)। ताप से थोड़ा बदलती है क्योंकि द्रव फैलते हैं। तनुकरण: M₁V₁ = M₂V₂।
4. मोललता (m)
मोललता = विलेय के मोल ÷ विलायक का द्रव्यमान (kg) (mol kg⁻¹)। ताप से नहीं बदलती क्योंकि द्रव्यमान नहीं बदलता।
घर पर करके देखो
एक गिलास (200 mL) पानी में 1 चम्मच (लगभग 5 g) नमक घोलो। द्रव्यमान % और मोलरता निकालो (NaCl M = 58.5): लगभग 2.4% और 0.43 M। फिर 3D में 6 H₂ और 2 O₂ रखो — देखने से पहले बताओ कौन सीमांत है।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- n = m / M; मोल अनुपात = गुणांकों का अनुपात
- सीमांत अभिकर्मक: सबसे छोटा (मोल ÷ गुणांक)
- द्रव्यमान % = (विलेय का द्रव्यमान / विलयन का द्रव्यमान) × 100
- x_A = n_A / (n_A + n_B); x_A + x_B = 1
- मोलरता M = विलेय के मोल / विलयन का आयतन (L); M₁V₁ = M₂V₂
- मोललता m = विलेय के मोल / विलायक का द्रव्यमान (kg)
हल किए गए उदाहरण
1. संतुलित करो: Fe + O₂ → Fe₂O₃
पंक्ति 1: Fe₂O₃ में 3 O, O₂ में 2। LCM 6: Fe₂O₃ के आगे 2, O₂ के आगे 3। पंक्ति 2: अब दाएँ 4 Fe, तो Fe के आगे 4। पंक्ति 3: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃। जाँच: Fe 4 = 4, O 6 = 6।
2. 16 g मीथेन पूरी जलने पर कितना पानी बनेगा? CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
पंक्ति 1: n(CH₄) = 16 ÷ 16 = 1 mol। पंक्ति 2: CH₄ : H₂O = 1 : 2 → 2 mol H₂O। पंक्ति 3: m = 2 × 18 = 36 g।
3. 8 g हाइड्रोजन को पानी में बदलने के लिए कितनी ऑक्सीजन?
पंक्ति 1: 2H₂ + O₂ → 2H₂O। पंक्ति 2: n(H₂) = 8 ÷ 2 = 4 mol। पंक्ति 3: n(O₂) = 4 × 1/2 = 2 mol। पंक्ति 4: m(O₂) = 2 × 32 = 64 g।
4. 50 g CaCO₃ गरम करने पर कितना CaO बनेगा? CaCO₃ → CaO + CO₂ (Ca = 40)
पंक्ति 1: M(CaCO₃) = 100; n = 0.5 mol। पंक्ति 2: अनुपात 1 : 1 → 0.5 mol CaO। पंक्ति 3: M(CaO) = 56 → m = 28 g।
5. 3 mol H₂ और 2 mol O₂ अभिक्रिया करते हैं। सीमांत कौन? कितना पानी बनेगा, क्या बचेगा?
पंक्ति 1: 2H₂ + O₂ → 2H₂O। पंक्ति 2: H₂: 3/2 = 1.5; O₂: 2/1 = 2। छोटा H₂ → सीमांत। पंक्ति 3: H₂O = 3 mol। पंक्ति 4: O₂ लगा 1.5 mol; बचा 0.5 mol O₂।
6. 50 kg N₂ और 10 kg H₂: N₂ + 3H₂ → 2NH₃। सीमांत अभिकर्मक और NH₃ का द्रव्यमान?
पंक्ति 1: n(N₂) = 50 000/28 = 1785.7 mol; n(H₂) = 5000 mol। पंक्ति 2: गुणांक से भाग: N₂ 1785.7; H₂ 1666.7 → H₂ सीमांत। पंक्ति 3: NH₃ = 5000 × 2/3 = 3333.3 mol। पंक्ति 4: m = 3333.3 × 17 ≈ 56.7 kg।
7. 4 g NaOH घोलकर 250 mL विलयन बनाया। मोलरता?
पंक्ति 1: M(NaOH) = 40; n = 0.1 mol। पंक्ति 2: V = 0.250 L। पंक्ति 3: मोलरता = 0.1 ÷ 0.250 = 0.4 M।
8. 1 kg पानी में 1 mol एथेनॉल है। मोललता और एथेनॉल का मोल अंश?
पंक्ति 1: मोललता = 1 mol ÷ 1 kg = 1 mol kg⁻¹। पंक्ति 2: n(पानी) = 1000 ÷ 18 = 55.6 mol। पंक्ति 3: x(एथेनॉल) = 1 ÷ 56.6 = 0.0177।
9. 100 mL 2 M HCl को 0.5 M बनाने के लिए कितना पानी मिलाएँ?
पंक्ति 1: M₁V₁ = M₂V₂ → 2 × 100 = 0.5 × V₂। पंक्ति 2: V₂ = 400 mL। पंक्ति 3: पानी = 400 − 100 = 300 mL।
आम गलतियाँ
- संतुलन के लिए सूत्र के नीचे की संख्या बदलना (2H₂O की जगह H₂O₂)। सिर्फ़ आगे के गुणांक बदलो।
- द्रव्यमान अनुपात को मोल अनुपात समझना। गुणांक मोल बताते हैं; पहले ग्राम को मोल बनाओ।
- कम द्रव्यमान वाले को सीमांत मान लेना। मोल ÷ गुणांक की तुलना करो, ग्राम की नहीं।
- मोलरता में विलायक का आयतन या मोललता में विलयन का द्रव्यमान लेना। मोलरता: लीटर विलयन; मोललता: kg विलायक।