ऑक्सीकरण अवस्थाएँ

ऑक्सीकरण अवस्था की अवधारणा यह समझने का एक आवश्यक हिस्सा है कि तत्व एक-दूसरे के साथ कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। यह विशेष रूप से रिडॉक्स अभिक्रियाओं के संदर्भ में महत्वपूर्ण है, जहाँ इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण होता है। ऑक्सीकरण अवस्था, जिसे ऑक्सीकरण संख्या भी कहा जाता है, रासायनिक अभिक्रियाओं के दौरान इलेक्ट्रॉनों पर नज़र रखने में मदद करती है। यह अवधारणा विभिन्न रासायनिक गुणों को समझाने और अभिक्रियाओं के परिणामों की भविष्यवाणी करने में महत्वपूर्ण है।

ऑक्सीकरण अवस्था क्या है?

ऑक्सीकरण अवस्था एक संख्या है जो एक रासायनिक यौगिक में एक तत्व को दी जाती है, जो उस यौगिक में उस तत्व के परमाणु के द्वारा खोए (या खोए जा सकते हैं माना जाने वाले) और प्राप्त (या प्राप्त किए जा सकते हैं माने गए) गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या को सूचित करती है। इस अवधारणा का मुख्य रूप से रासायनिक अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से रिडॉक्स अभिक्रियाओं में। आम तौर पर, धातुओं के लिए ऑक्सीकरण अवस्था सकारात्मक होती है (जो इलेक्ट्रॉनों के नुकसान को सूचित करती है) और अधातुओं के लिए नकारात्मक होती है (जो इलेक्ट्रॉनों के लाभ को सूचित करती है)।

ऑक्सीकरण अवस्था आवंटन

ऑक्सीकरण अवस्था निर्धारित करने के लिए कुछ मूलभूत नियम होते हैं:

• अपनी शुद्ध अवस्था में किसी तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था हमेशा शून्य होती है। उदाहरण के लिए, O_2 और N_2 की ऑक्सीकरण अवस्था 0 होती है।
• एकाएक आयनों के लिए, ऑक्सीकरण अवस्था आयन के आवेश के समान होती है। उदाहरण के लिए, Na⁺ की ऑक्सीकरण अवस्था +1 है, और ^Cl- की -1 है।
• यौगिकों में, हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था आमतौर पर +1 होती है, और ऑक्सीजन की आमतौर पर -2 होती है। अपवाद उपस्थित हैं, जैसे H_2O_2 में, जहाँ ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था -1 होती है।
• एक तटस्थ यौगिक में, ऑक्सीकरण अवस्थाओं का योग शून्य होना चाहिए। उदाहरण के लिए, H₂O में, ऑक्सीकरण अवस्थाओं का योग (+1) * 2 + (-2) = 0 है।
• बहुपरमाणुतमक आयनों के लिए, ऑक्सीकरण अवस्थाओं का योग आयन के आवेश के बराबर होना चाहिए। उदाहरण के लिए, SO₄^2- में, यह मानते हुए कि सल्फर की ऑक्सीकरण अवस्था +6 है और ऑक्सीजन की -2 है, योग 6 + 4*(-2) = -2 है।

दृश्य उदाहरणों के माध्यम से समझना

आइए कुछ उदाहरणों का उपयोग करते हैं ताकि इसके समझ को बेहतर बना सकें कि ऑक्सीकरण अवस्थाएँ कैसे निर्धारित की जाती हैं।

उदाहरण 1: पानी (H2O)

H - ऑक्सीकरण अवस्था +1 2 x H = 2(+1) = +2 O - ऑक्सीकरण अवस्था -2 योग = +2 + (-2) = 0

पानी एक तटस्थ अणु है, इसलिए ऑक्सीकरण अवस्थाओं का योग शून्य है।

उदाहरण 2: अमोनियम आयन (NH4+)

N - ऑक्सीकरण अवस्था -3 H - ऑक्सीकरण अवस्था +1 4 x H = 4(+1) = +4 कुल = -3 + 4 = +1

कुल ऑक्सीकरण संख्या 1 है, जो अमोनियम आयन के आवेश के बराबर है।

आवर्त सारणी में स्थिति पर निर्भर तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ

ऑक्सीकरण अवस्थाएँ तत्व के आवर्त सारणी में उसके स्थान, उसके समूह, और उसके अवधि से प्रभावित होती हैं। विभिन्न तत्वों के समूह विशेष ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करते हैं:

• समूह 1 (क्षारीय धातुएँ): इन तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था सामान्यतः +1 होती है।
• समूह 2 (क्षारीय पृथ्वी धातुएँ): यहाँ, सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था +2 होती है।
• समूह 17 (हैलोजेन): ये अक्सर -1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं। हालाँकि, इनकी ऑक्सीकरण अवस्था ऑक्सीजन या अन्य हैलोजेन के साथ संयोजित होने पर सकारात्मक हो सकती है।
• समूह 18 (महान गैसें): इन तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था 0 होती है क्योंकि ये अधिकांशतः निष्क्रिय होते हैं और आसानी से यौगिक नहीं बनाते।

एक अवधि में ऑक्सीकरण अवस्थाएँ

जैसे ही आप आवर्त सारणी में एक अवधि के बाईं ओर से दाईं ओर बढ़ते हैं, ऑक्सीकरण अवस्थाएँ सामान्यतः अधिक सकारात्मक हो जाती हैं। क्योंकि नाभिकीय आवेश बढ़ता है। एक अवधि के दाईं ओर के तत्व इलेक्ट्रॉनों को पूरा बाहरी शेल प्राप्त करने के लिए प्राप्त करते हैं, जो सामान्यतः नकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्थाओं की ओर ले जाता है। यहाँ एक सरल प्रस्तुतीकरण है:

एक समूह नीचे ऑक्सीकरण अवस्थाएँ

जैसे ही आप आवर्त सारणी में एक समूह नीचे बढ़ते हैं, तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ सामान्यतः समान रहती हैं। इसका कारण यह है कि प्रत्येक समूह की बाहरी शेल में एक ही संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो मुख्य रूप से उनके रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता और ऑक्सीकरण अवस्थाओं को निर्धारित करता है।

विशेष मामले

हालांकि सामान्य नियम व्यापक रूप से लागू होते हैं, कुछ तत्व विभिन्न यौगिकों में विशेष परिस्थितियों या बाहरी कारकों के कारण विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करते हैं। उदाहरण के लिए, संक्रमण धातुएँ अक्सर बहु-ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करती हैं। क्रोमियम और मैंगनीज़ को विचार में लें, जहाँ उनके सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ यौगिकों की एक श्रृंखला में बड़ी पैमाने पर भिन्न हो सकती हैं:

• Cr: आम तौर पर +2, +3, और +6 प्रदर्शित करता है।
• Mn: +2, +4, +6, और यहाँ तक कि +7 भी प्रदर्शित कर सकता है।

रिडॉक्स प्रतिक्रियाओं में ऑक्सीकरण अवस्थाओं की भूमिका

रिडॉक्स प्रतिक्रियाएँ ऑक्सीकरण और अपचयन की मुख्य प्रक्रियाएँ होती हैं, जो रासायनिक प्रजातियों के बीच इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को शामिल करती हैं। रिडॉक्स प्रतिक्रियाओं को संतुलित करने के लिए ऑक्सीकरण अवस्थाओं की समझ आवश्यक है, क्योंकि ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन हमेशा विपरीत दिशा में समान परिवर्तन द्वारा पूरक होता है। इसका अर्थ है कि ऑक्सीकरण अवस्थाओं में कुल वृद्धि कुल कमी के बराबर होनी चाहिए।

यहाँ एक रिडॉक्स प्रतिक्रिया का सरल उदाहरण है:

उदाहरण: जस्ता का ताम्र सल्फेट के साथ ऑक्सीकरण:

Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s) Zn ऑक्सीकरण: 0 से +2 (2 इलेक्ट्रॉनों का नुकसान) Cu अपचयन: +2 से 0 (2 इलेक्ट्रॉनों का लाभ)

निष्कर्ष

ऑक्सीकरण अवस्था रसायन विज्ञान में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है जो रासायनिक अभिक्रियाओं के दौरान तत्वों के व्यवहार में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करती है। ऑक्सीकरण अवस्थाओं को आवंटित करने की विधि इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण प्रक्रियाओं को समझने का एक संरचित तरीका है और रासायनिक समीकरणों को संतुलित करना अधिक सहज बनाता है। ऑक्सीकरण अवस्थाओं को समझकर, रसायनज्ञ प्रतिक्रिया उत्पादों की भविष्यवाणी कर सकते हैं, बंधों की इलेक्ट्रॉनिक प्रकृति को समझ सकते हैं, और रासायनिक अभिक्रियाओं की समृद्ध विविधता का अन्वेषण कर सकते हैं। निरंतर अध्ययन के साथ, ऑक्सीकरण अवस्थाओं का अनुप्रयोग बुनियादी रसायन विज्ञान से आगे जाता है और अकार्बनिक, कार्बनिक, और भौतिक रसायन के उन्नत अध्ययनों में एक मौलिक भूमिका निभाता है।

टिप्पणियाँ