रेडॉक्स प्रतिक्रिया संतुलित करना (ऑक्सीडेशन नंबर और आयन-इलेक्ट्रॉन विधियाँ)

रेडॉक्स प्रतिक्रियाएँ, या अपचयन-ऑक्सीडेशन प्रतिक्रियाएँ, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक महत्त्वपूर्ण श्रेणी होती हैं। इनमे दो पदार्थों के बीच इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण शामिल होता है। एक सरल तरीका जिससे रेडॉक्स प्रतिक्रिया को पहचाना जा सकता है, वह है कि इसमें परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन होता है। इन प्रतिक्रियाओं का संतुलन समझना महत्त्वपूर्ण है कि कैसे इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण होता है।

ऑक्सीकरण और अपचयन को समझना

संतुलन विधियों में जाने से पहले ऑक्सीकरण और अपचयन की अवधारणाओं को समझना महत्त्वपूर्ण है:

• ऑक्सीकरण: इलेक्ट्रॉनों की हानि को संदर्भित करता है। जब कोई तत्व इलेक्ट्रॉन खोता है, उसकी ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ जाती है।
• अपचयन: इलेक्ट्रॉनों की प्राप्ति को संदर्भित करता है। जब कोई तत्व इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है, उसकी ऑक्सीकरण अवस्था घट जाती है।

एक सामान्य स्मारक वाक्यांश है ऑइल रिग: ऑक्सीकरण हानि है, अपचयन लाभ है।

रेडॉक्स प्रतिक्रिया संतुलन करने की विधियाँ

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को संतुलित करने के लिए दो मुख्य विधियाँ आमतौर पर उपयोग की जाती हैं: ऑक्सीकरण संख्या विधि और आयन-इलेक्ट्रॉन विधि (जिसे अर्ध-प्रतिक्रिया विधि भी कहते हैं)। आइए हम प्रत्येक विधि को विस्तार से देखें।

ऑक्सीकरण संख्या विधि

ऑक्सीकरण संख्या विधि प्रतिक्रिया को संतुलित करने के लिए ऑक्सीकरण संख्या में परिवर्तन को ट्रैक करने से संबंधित है। निम्नलिखित चरण हैं:

1. ऑक्सीकरण संख्या आवंटित करें: असंतुलित समीकरण में सभी परमाणुओं की ऑक्सीकरण संख्या निर्धारित करें।
2. रेडॉक्स जोड़े की पहचान करें: यह पहचानें की कौन से तत्व ऑक्सीकृत होते हैं और कौन से घटते हैं।
3. परिवर्तनों को लिखें: ऑक्सीकरण संख्या में वृद्धि और कमी को लिखें।
4. ऑक्सीकरण संख्या में परिवर्तन का संतुलन करें: कोएफिशिएंट्स का उपयोग करके ऑक्सीकरण संख्या में वृद्धि और कमी को समान बनाएँ।
5. शेष परमाणुओं और चार्जों का संतुलन करें: समीकरण को संतुलित करें यह सुनिश्चित करके की सभी परमाणु और चार्ज संतुलित हों।

ऑक्सीकरण संख्या विधि का उदाहरण

जिंक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के बीच प्रतिक्रिया पर विचार करें:

Zn + HCl → ZnCl2 + H2

1. ऑक्सीकरण संख्या निर्दिष्ट करें:

   Zn: 0, H: +1, Cl: -1 Zn in ZnCl2: +2, Cl in ZnCl2: -1, H in H2: 0

2. रेडॉक्स जोड़े की पहचान करें:

   Zn ऑक्सीकृत होता है 0 से +2 तक H घटता है +1 से 0 तक

3. ऑक्सीकरण संख्या में परिवर्तन लिखें:

   Zn: 0 → +2 (ऑक्सीकरण) H: +1 → 0 (अपचयन)

4. ऑक्सीकरण संख्या में परिवर्तन का संतुलन:

   2 इलेक्ट्रॉन Zn द्वारा खोए गए = 2 इलेक्ट्रॉन 2 H द्वारा प्राप्त किए गए

5. शेष परमाणुओं और चार्ज का संतुलन:

   Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

आयन-इलेक्ट्रॉन विधि (अर्ध-प्रतिक्रिया विधि)

आयन-इलेक्ट्रॉन विधि में प्रतिक्रिया को दो अर्ध-प्रतिक्रियाओं में विभाजित किया जाता है: एक ऑक्सीकरण के लिए और एक अपचयन के लिए। इसे निम्नलिखित प्रकार से किया जाता है:

1. अर्ध-प्रतिक्रियाओं में विभाजित करें: संपूर्ण रेडॉक्स प्रतिक्रिया को दो अर्ध-प्रतिक्रियाओं में विभाजित करें।
2. O और H के अलावा अन्य परमाणुओं का संतुलन करें: प्रतिक्रिया में ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के अलावा सभी तत्वों का संतुलन करें।
3. ऑक्सीजन परमाणुओं का संतुलन करें: यह पानी (H2O) के अणुओं को जोड़कर करें।
4. हाइड्रोजन परमाणुओं का संतुलन करें: हाइड्रोजन आयन (H+) का उपयोग करके हाइड्रोजन का संतुलन करें।
5. चार्ज का संतुलन करें: प्रत्येक अर्ध-प्रतिक्रिया में चार्ज के अंतर को संतुलित करने के लिए इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करें।
6. इलेक्ट्रॉन विनिमय को सामान्य करें: सुनिश्चित करें कि खोए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्राप्त किए गए इलेक्ट्रॉनों के बराबर है, अर्ध-प्रतिक्रियाओं को उपयुक्त गुणकों के साथ मल्टीप्लाई करके।
7. अर्ध-प्रतिक्रियाओं को जोड़ें: अर्ध-प्रतिक्रियाओं को फिर से जोड़ें, समान पदों को समाप्त करते हुए।
8. संतुलन की जाँच करें: यह सत्यापित करें कि मास और चार्ज दोनों संतुलित हैं।

आयन-इलेक्ट्रॉन विधि का उदाहरण

चलो पोटेशियम परमैंगनेट और आयरन (II) सल्फेट के बीच प्रतिक्रिया को संतुलित करें:

KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O

1. अर्ध-प्रतिक्रियाओं में विभाजित करें:

   MnO4- → Mn2+ Fe2+ → Fe3+

2. Mn और Fe का संतुलन करें:

   MnO4- → Mn2+ Fe2+ → Fe3+

3. H2O जोड़कर ऑक्सीजन का संतुलन करें:

   MnO4- + 8H+ → Mn2+ + 4H2O

4. H+ जोड़कर हाइड्रोजन का संतुलन करें:

   पहले कदम में पहले से ही संतुलित।

5. इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके चार्ज का संतुलन करें:

   MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O Fe2+ → Fe3+ + e-

6. इलेक्ट्रॉन विनिमय को सामान्य करें:

   Fe की अर्ध-प्रतिक्रिया को 5 से गुणा करें: 5Fe2+ → 5Fe3+ + 5e-

7. सामान्य शब्दों को जोड़ें और रद्द करें:

   MnO4- + 8H+ + 5Fe2+ → Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O

8. मास और चार्ज दोनों का संतुलन जाँचें।

निष्कर्ष

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को संतुलित करना एक कौशल है जो अभ्यास के साथ सुधारता है। चाहे ऑक्सीकरण संख्या विधि हो या आयन-इलेक्ट्रॉन विधि का उपयोग हो, इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को समझना महत्त्वपूर्ण है। व्यवस्थित कदमों का पालन करके, किसी भी रेडॉक्स प्रतिक्रिया को संतुलित किया जा सकता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि मास और चार्ज दोनों संरक्षित हैं।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाएँ केवल प्रयोगशाला में ही नहीं होतीं; वे हमारे चारों ओर प्रवृत्त होती हैं जैसे कि क्षरण, दहन, और यहाँ तक कि जैविक प्रणाली में हमारे शरीर के भीतर।

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