रेडॉक्स अभिक्रियाएँ (ऑक्सीकरण और अपचयन)

रसायन विज्ञान में, अभिक्रियाओं को समझना यह जानने के लिए महत्वपूर्ण है कि पदार्थ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं और परिवर्तित होते हैं। रासायनिक अभिक्रियाओं के सबसे मूलभूत प्रकारों में से एक है रेडॉक्स अभिक्रिया, जो अपचयन-ऑक्सीकरण अभिक्रिया के लिए संक्षिप्त रूप है। ये वे प्रक्रियाएँ हैं जिनमें दो पदार्थों के बीच इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण शामिल होता है। आइए इस विषय पर विस्तार से चर्चा करते हैं, देखते हैं कि रेडॉक्स अभिक्रियाएँ क्या हैं, उनके घटक क्या हैं, वे कैसे काम करते हैं, और वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में उनका महत्व।

रेडॉक्स अभिक्रिया क्या है?

रेडॉक्स अभिक्रियाएँ रासायनिक अभिक्रियाएँ होती हैं जहाँ अणुओं, परमाणुओं या आयनों की ऑक्सीकरण अवस्था इलेक्ट्रॉनों के प्राप्त या खोने से बदल जाती है। 'रेडॉक्स' शब्द दो अवधारणाओं से आता है: अपचयन और ऑक्सीकरण।

मुख्य अवधारणाएँ

• ऑक्सीकरण: इसमें इलेक्ट्रॉनों की हानि शामिल है। जब कोई पदार्थ इलेक्ट्रॉन खो देता है, तो वह ऑक्सीकरण हो जाता है।
• अपचयन: इसमें इलेक्ट्रॉनों की प्राप्ति शामिल है। जब कोई पदार्थ इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है, तो वह अपचयनित हो जाता है।

2H 2 + O 2 → 2H 2 O

उपरोक्त उदाहरण में, हाइड्रोजन का ऑक्सीकरण होता है (इलेक्ट्रॉनों की हानि होती है), और ऑक्सीजन का अपचयन होता है (इलेक्ट्रॉनों की प्राप्ति होती है)।

ऑक्सीकरण और अपचयन निर्धारित करने के नियम

यह निर्धारित करने के लिए कि किसी अभिक्रिया में क्या ऑक्सीकरण और क्या अपचयन होता है, हम ऑक्सीकरण संख्याओं को देखते हैं। ये संख्याएँ परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों का हिसाब रखने में मदद करती हैं। यहाँ कुछ मौलिक नियम हैं:

• किसी तत्व की प्राकृतिक अवस्था में ऑक्सीकरण संख्या (जैसे, O ₂, H ₂) शून्य होती है।
• एकविटी आयन की ऑक्सीकरण संख्या वही होती है जो उसका आवेश (उदाहरण के लिए, Na ⁺ +1 है) है।
• ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण संख्या सामान्यतः -2 होती है, अपवाद के रूप में H ₂ O ₂ जैसे पेरॉक्साइड्स में।
• हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण संख्या सामान्यतः +1 होती है, जब तक कि यह हाइड्राइड्स (जैसे, LiH) में धातुओं से बंधित न हो।
• एक तटस्थ यौगिक में ऑक्सीकरण संख्याओं का योग शून्य होता है; पॉलीऑटोमिक आयन में, यह आयन के आवेश के बराबर होता है।

MnO 4 - :
    - O = -2 (4 ऑक्सीजन = -8 कुल)
    - कुल आवेश -1 है।
    - Mn = +7 (कुल ऑक्सीकरण = -1)
    

रेडॉक्स अभिक्रियाओं की पहचान

सभी अभिक्रियाएँ रेडॉक्स अभिक्रियाएँ नहीं होती हैं। यह निर्धारित करने के लिए कि कोई अभिक्रिया रेडॉक्स अभिक्रिया है, जाँचें कि क्या ऑक्सीकरण संख्याओं में कोई परिवर्तन है। जस्ता और कॉपर (II) सल्फेट के बीच की अभिक्रिया पर विचार करें:

4Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu

इस अभिक्रिया में, जस्ता Zn में 0 से _ZnSO4 में +2 तक बदल जाता है (ऑक्सीकरण), और कॉपर _CuSO4 में +2 से Cu में 0 तक बदल जाता है (अपचयन)।

रेडॉक्स अभिक्रियाओं का संतुलन

रेडॉक्स अभिक्रियाओं का संतुलन द्रव्यमान और आवेश के संरक्षण को सुनिश्चित करता है। आयन-इलेक्ट्रॉन विधि का उपयोग करें, जो विशेष रूप से अम्लीय या क्षारीय विलयनों में उपयोगी है:

1. अभिक्रिया को ऑक्सीकरण और अपचयन अर्ध-अभिक्रियाओं में विभाजित करें।
2. प्रत्येक अर्ध-अभिक्रिया को द्रव्यमान और आवेश के लिए संतुलित करें।
3. अर्ध-अभिक्रियाओं को मिलाएँ, सुनिश्चित करें कि इलेक्ट्रॉन रद्द हो जाएँ।

उदाहरण: अम्लीय विलयन में एक रेडॉक्स अभिक्रिया का संतुलन

इस अभिक्रिया को संतुलित करने पर विचार करें:

MnO 4 - + Fe 2+ → Mn 2+ + Fe 3+

1. अर्ध-अभिक्रियाओं को लिखें:

   ऑक्सीकरण: Fe 2+ → Fe 3+ + e -
   अपचयन: MnO 4 - + 8H + + 5e - → Mn 2+ + 4H 2 O
               

2. इलेक्ट्रॉनों का संतुलन करें:

   ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया को 5 से गुणा करें:
   5Fe 2+ → 5Fe 3+ + 5e -
   
   मिश्रण:
   5Fe 2+ + MnO 4 - + 8H + → 5Fe 3+ + Mn 2+ + 4H 2 O
               

रेडॉक्स अभिक्रियाओं के अनुप्रयोग

रेडॉक्स अभिक्रियाएँ केवल सैद्धांतिक अवधारणाएँ ही नहीं हैं बल्कि विभिन्न क्षेत्रों में वास्तविक अनुप्रयोग भी हैं:

बैटरियाँ

रेडॉक्स अभिक्रियाएँ बैटरी के कार्य के केंद्र में होती हैं। एक बैटरी में, रेडॉक्स अभिक्रियाएँ एक विद्युतरासायनिक कोष में होती हैं, जहाँ ऑक्सीकरण एनोड पर होता है, और अपचयन कैथोड पर होता है, जिससे विद्युत ऊर्जा उत्पन्न होती है।

Pb + PbO 2 + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O

जंग

जंग एक अवांछनीय रेडॉक्स अभिक्रिया का एक उदाहरण है। लोहा वायुमंडल में मौजूद ऑक्सीजन और नमी के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे जंग उत्पन्न होती है।

4Fe + 3O 2 + 6H 2 O → 4Fe(OH) 3

चयापचय और श्वसन

जैविक प्रणालियाँ ऊर्जा के लिए रेडॉक्स अभिक्रियाओं पर निर्भर करती हैं। कोशिकीय श्वसन एक रेडॉक्स अभिक्रिया है जिसमें ग्लूकोज का ऑक्सीकरण होता है, जिससे ऊर्जा प्राप्त होती है।

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + ऊर्जा

पर्यावरणीय रसायन विज्ञान

रेडॉक्स अभिक्रियाएँ प्रदूषकों को शुद्ध करने और पर्यावरणीय संतुलन बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। उदाहरण के लिए, जल उपचार में हानिकारक प्रदूषकों को हटाने के लिए रेडॉक्स प्रक्रियाएँ शामिल होती हैं।

निष्कर्ष

रेडॉक्स अभिक्रियाओं को समझना रसायन विज्ञान में आवश्यक है क्योंकि वे प्रकृति, उद्योग और प्रौद्योगिकी में प्रक्रियाओं के लिए मौलिक हैं। यह पहचानना कि कैसे इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण किया जाता है, हमें ऊर्जा रूपांतरण, रासायनिक संश्लेषण और जैविक प्रणालियों को बेहतर ढंग से समझने में सक्षम बनाता है। धातुओं के जंग से लेकर बैटरी के संचालन तक, रेडॉक्स अभिक्रियाएँ आधुनिक जीवन के लिए महत्वपूर्ण विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अपरिहार्य हैं।

ऑक्सीकरण और अपचयन के नियमों और अवधारणाओं में महारत हासिल करना, रेडॉक्स अभिक्रियाओं को संतुलित करना, और इन सिद्धांतों को वास्तविक दुनिया की परिस्थितियों में लागू करना किसी भी रसायन विज्ञान के छात्र के लिए महत्वपूर्ण है। जैसे-जैसे आप अपनी रसायन विज्ञान की शिक्षा में आगे बढ़ते हैं, ये मूलभूत अवधारणाएँ बार-बार आएँगी और विस्तार करेंगी, विज्ञान के अध्ययन में उनकी महत्व और अधिक मजबूत बनाएँगी।

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