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रेडॉक्स अभिक्रियाएँ
रेडॉक्स अभिक्रियाएँ, जिन्हें ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रियाएँ भी कहा जाता है, ऐसी अभिक्रियाओं का एक परिवार है जो रसायनों के बीच इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान को शामिल करते हैं। ये अभिक्रियाएँ कई जैविक और औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए केंद्रीय होती हैं, इसलिए उन्हें समझना रसायन विज्ञान का एक अनिवार्य हिस्सा है।
रेडॉक्स अभिक्रियाएँ क्या हैं?
रेडॉक्स अभिक्रियाएँ दो मुख्य प्रक्रियाओं को शामिल करती हैं: ऑक्सीकरण और अपचयन।
- ऑक्सीकरण वह प्रक्रिया है जिसमें एक पदार्थ इलेक्ट्रॉनों को खोता है।
- अपचयन वह प्रक्रिया है जिसमें एक पदार्थ इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है।
इसे याद रखने के लिए एक युक्ति है OIL RIG जो निम्नलिखित का संक्षिप्त रूप है:
- ऑक्सीकरण इस लूज
- अपचयन इस ए बेनेफिट
रेडॉक्स अभिक्रिया का बेसिक उदाहरण
रेडॉक्स अभिक्रिया का एक सरल उदाहरण जल के निर्माण के लिए हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के बीच की अभिक्रिया है:
2 H2 + O2 → 2 H2O
इस प्रतिक्रिया में:
- हाइड्रोजन (
H2) का ऑक्सीकरण होता है क्योंकि यह इलेक्ट्रॉनों को खोता है। हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण स्थिति 0 से +1 में बढ़ जाती है। - ऑक्सीजन (
O2) का अपचयन होता है क्योंकि यह इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है। ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण स्थिति 0 से -2 में घट जाती है।
ऊपर दिखाए गए आरेख में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को रेडॉक्स अभिक्रिया के माध्यम से जल बनाते हुए दिखाया गया है। हाइड्रोजन परमाणु ऑक्सीजन परमाणु को इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करते हैं, जिससे जल के अणु बनते हैं।
ऑक्सीकरण संख्या
रेडॉक्स अभिक्रियाओं को पूरी तरह से समझने के लिए, हमें ऑक्सीकरण संख्याओं के बारे में बात करनी होगी। ऑक्सीकरण संख्याएँ एक रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान इलेक्ट्रॉनों का लेखा-जोखा रखने का एक तरीका होती हैं। इन्हें अणुओं या आयनों में परमाणुओं को सौंपे गए काल्पनिक आवेशों के रूप में समझा जा सकता है।
ऑक्सीकरण संख्याएँ निर्धारित करने के लिए कुछ बुनियादी नियम निम्नलिखित हैं:
- अपने मौलिक रूप में एक परमाणु की ऑक्सीकरण संख्या हमेशा शून्य होती है। उदाहरण के लिए, O2, H2, N2 आदि की ऑक्सीकरण संख्या शून्य होती है।
- एक सरल (एक परमाणु वाले) आयन के लिए, ऑक्सीकरण संख्या आयन के आवेश के बराबर होती है। उदाहरण के लिए, Na+ की ऑक्सीकरण संख्या +1 होती है, और Cl- की ऑक्सीकरण संख्या -1 होती है।
- ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण संख्या आमतौर पर -2 होती है, सिवाय जब यह पेरॉक्साइड्स या फ्लोरीन के साथ बंधित होती है।
- हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण संख्या सामान्यतः +1 होती है जब वह अधातुओं के साथ सम्मिलित होती है, और धातुओं के साथ सम्मिलित होने पर -1 होती है।
- एक तटस्थ यौगिक में ऑक्सीकरण संख्याओं का योग शून्य होना चाहिए।
- एक बहुपरमाणु आयन में ऑक्सीकरण संख्याओं का योग आयन के आवेश के बराबर होना चाहिए।
इन नियमों को लागु कर जल (H2O) की ऑक्सीकरण संख्या ज्ञात कीजिए:
- ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण संख्या सामान्यतः -2 होती है।
- प्रत्येक हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण संख्या +1 होती है।
- H2O में ऑक्सीकरण संख्याओं का योग = 2(+1) + (-2) = 0, जो तटस्थ यौगिकों के नियम को संतुष्ट करता है।
रेडॉक्स अभिक्रियाओं की पहचान
रेडॉक्स अभिक्रियाओं की पहचान के लिए प्रतिक्रिया में पदार्थों की ऑक्सीकरण संख्याओं में हुए परिवर्तनों की जाँच करना शामिल है। यदि ऑक्सीकरण संख्याएँ बदलती हैं, तो प्रतिक्रिया रेडॉक्स होती है।
निम्नलिखित प्रतिक्रिया पर विचार करें:
4Zn + CuSO4 → ZnSO4 + Cu
यह निर्धारित करने के लिए कि क्या यह रेडॉक्स अभिक्रिया है, ऑक्सीकरण संख्या की गणना करें:
- Zn में: Zn की ऑक्सीकरण संख्या = 0, ZnSO4: Zn = +2 (यौगिक रूप में)।
- CuSO4 में: Cu = +2, मौलिक Cu: Cu = 0।
सूचना:
- Zn 0 से +2 में जाता है (इलेक्ट्रॉनों को खोता है, अर्थात् ऑक्सीकरण होता है)।
- Cu +2 से 0 में बदलता है (इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है, अर्थात् अपचयन होता है)।
आरेख में जिंक से ताम्बे में इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को दिखाया गया है, जिससे जिंक सल्फेट और ताम्बे की धातु बनती है। जिंक का ऑक्सीकरण जिंक आयनों का निर्माण करता है और समानांतर में तांबा इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है, जिससे ताम्बा धातु में बदल जाता है।
रेडॉक्स अभिक्रियाओं का संतुलन
रेडॉक्स अभिक्रियाओं का संतुलन यह सुनिश्चित करने के लिए होता है कि ऑक्सीकरण में खोए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या अपचयन में प्राप्त हुए इलेक्ट्रॉनों के समान हो। यहाँ कैसे आधा-अभिक्रिया विधि का उपयोग करके संतुलन करें:
रेडॉक्स अभिक्रियाओं को संतुलित करने के चरण
- असंतुलित रेडॉक्स अभिक्रिया को दो आधा-अभिक्रियाओं में विभाजित करें: एक ऑक्सीकरण के लिए और एक अपचयन के लिए।
- प्रत्येक आधा-अभिक्रिया को मास, फिर इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करते हुए चार्ज के लिए संतुलित करें।
- हर आधा-अभिक्रिया को सही पूर्णांकों से गुणा करें ताकि दोनों आधा-अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉनों की संख्या बराबर हो।
- संतुलित आधा-अभिक्रियाओं को पुनः संगठित करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि इलेक्ट्रॉनों को रद्द कर दिया गया है।
- पिछली समीकरण में परमाणु और चार्ज संतुलन का सत्यापन करें।
लोहा के साथ क्लोरीन की रेडॉक्स अभिक्रिया को संतुलित करें:
2Fe + Cl2 → FeCl3
संतुलन प्रक्रिया
चरण 1: आधा-अभिक्रियाओं में विभाजित करें:
ऑक्सीकरण: Fe → Fe3+ + 3e- अपचयन: Cl2 + 2e- → 2Cl-
चरण 2: O और H के अलावा अन्य परमाणुओं का संतुलन करें, फिर यदि उपस्थित हो तो ऑक्सीजन और हाइड्रोजन का संतुलन करें (यहाँ की आवश्यकता नहीं)।
चरण 3: इलेक्ट्रॉनों को जोड़ कर चार्ज संतुलित करें:
- ऑक्सीकरण पहले से ही चार्ज के लिए संतुलित है।
- अपचयन के लिए 3 इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता: Cl2 + 6e- → 2Cl2
चरण 4: ऑक्सीकरण के साथ इलेक्ट्रॉनों को बराबर करने के लिए 2 अपचयनों को सही पूर्णांकों से गुणा करें:
ऑक्सीकरण: Fe → Fe3+ + 3e- अपचयन: Cl2 + 6e- → 2Cl- (वही इलेक्ट्रॉन लाभ की आवश्यकता है)
चरण 5: इलेक्ट्रॉनों को हटाएँ और जोड़े:
2Fe + 3/2Cl2 → FeCl3
संतुलित प्रतिक्रिया इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण और परमाणु सूची में समानता सुनिष्चित करता है।
दैनिक जीवन में सामान्य रेडॉक्स प्रतिक्रियाएँ
रेडॉक्स प्रतिक्रियाएँ हमारे चारों ओर होती हैं और दैनिक जीवन का हिस्सा होती हैं। यहां कुछ उदाहरण दिए गए हैं:
दहन
दहन एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया है जिसमें ईंधन ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करता है और ऊर्जा जारी करता है। उदाहरण के लिए, मीथेन गैस का जलना:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
बैटरियाँ
बैटरियाँ रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं पर चलती हैं, जो एनोड से कैथोड तक इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को रासायनिक भिन्नताओं द्वारा संचालित करती हैं। एक साधारण जिंक-कार्बन बैटरी में:
Zn → Zn2+ + 2e- 2MnO2 + 2e- + 2NH4Cl → Mn2O3 + H2O + 2NH3
जंग
लोहा का जंग लगना एक रेडॉक्स प्रक्रिया है जिसमें लोहा ऑक्सीजन और जल के द्वारा ऑक्सीकरण होकर फेरिक ऑक्साइड बनाता है।
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O → 4 Fe(OH)3
निष्कर्ष
रेडॉक्स प्रतिक्रियाएँ बुनियादी और जटिल रासायनिक प्रक्रियाओं को समझने के लिए मौलिक हैं। ईंधनों के जलने से लेकर जैविक प्रक्रियाओं और बैटरियों में ऊर्जा भंडारण तक, रेडॉक्स प्रतिक्रियाएँ इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण में महत्वपूर्ण परिवर्तन संभव बनाती हैं। ऑक्सीकरण और अपचयन की बुनियादी बातों को समझना, और ऑक्सीकरण संख्याओं को कुशलता से निर्धारित करना, रेडॉक्स रसायन विज्ञान के व्यापक अनुप्रयोगों और प्रभावों का अन्वेषण करने के लिए महत्वपूर्ण है।
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