कनेक्शन प्रतिक्रिया। कनेक्शन प्रतिक्रिया उदाहरण

7.1 मुख्य प्रकार रसायनिक प्रतिक्रिया

पदार्थों के परिवर्तन, उनकी संरचना और गुणों में परिवर्तन के साथ, रासायनिक अभिक्रिया कहलाते हैं या रासायनिक बातचीत. रासायनिक अभिक्रियाओं में परमाणुओं के नाभिकों की संरचना में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

घटना जिसमें आकृति या भौतिक राज्यपदार्थ या परमाणुओं के नाभिक की संरचना में परिवर्तन, भौतिक कहलाते हैं। एक उदाहरण भौतिक घटनाएंधातुओं का ऊष्मा उपचार है, जिसमें उनके आकार में परिवर्तन (फोर्जिंग), धातु का पिघलना, आयोडीन का उच्चीकरण, पानी का बर्फ या भाप में परिवर्तन, आदि, साथ ही परमाणु प्रतिक्रियाएं, जिसके परिणामस्वरूप परमाणु अन्य तत्व कुछ तत्वों के परमाणुओं से बनते हैं।

रासायनिक घटनाएं भौतिक परिवर्तनों के साथ हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप बिजली उत्पन्न करनेवाली सेलएक विद्युत प्रवाह होता है।

रासायनिक प्रतिक्रियाओं को विभिन्न मानदंडों के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है।

1. चिन्ह से थर्मल प्रभावसभी प्रतिक्रियाओं को विभाजित किया गया है एन्दोठेर्मिक(गर्मी अवशोषण के साथ बहना) और एक्ज़ोथिर्मिक(गर्मी की रिहाई के साथ बहना) (देखें 6.1)।

2. प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों के एकत्रीकरण की स्थिति के अनुसार, निम्न हैं:

सजातीय प्रतिक्रियाएं, जिसमें सभी पदार्थ एक ही चरण में हैं:

2 केओएच (पी-पी) + एच 2 एसओ 4 (पी-पी) = के 2 एसओ (पी-पी) + 2 एच 2 ओ (जी),

सीओ (जी) + सीएल 2 (जी) \u003d सीओसीएल 2 (जी),

SiO 2 (c) + 2 Mg (c) \u003d Si (c) + 2 MgO (c)।

विषम प्रतिक्रियाएं, पदार्थ जिनमें विभिन्न चरणों में हैं:

सीएओ (सी) + सीओ 2 (जी) \u003d सीएसीओ 3 (सी),

CuSO 4 (समाधान) + 2 NaOH (समाधान) \u003d Cu (OH) 2 (c) + Na 2 SO 4 (समाधान),

ना 2 SO 3 (समाधान) + 2HCl (समाधान) \u003d 2 NaCl (समाधान) + SO 2 (g) + H 2 O (l)।

3. केवल आगे की दिशा में बहने की क्षमता के साथ-साथ आगे और पीछे की दिशाओं में, वे भेद करते हैं अचलतथा प्रतिवर्तीरासायनिक प्रतिक्रियाएं (§ 6.5 देखें)।

4. उत्प्रेरक की उपस्थिति या अनुपस्थिति से, वे भेद करते हैं उत्प्रेरकतथा गैर उत्प्रेरकप्रतिक्रियाएं (देखें 6.5)।

5. रासायनिक अभिक्रियाओं की क्रियाविधि के अनुसार इन्हें विभाजित किया जाता है ईओण का, मौलिकऔर अन्य (भागीदारी के साथ होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं का तंत्र कार्बनिक यौगिक, पाठ्यक्रम में शामिल कार्बनिक रसायन शास्त्र).

6. अभिकारक बनाने वाले परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था के अनुसार होने वाली अभिक्रियाएँ ऑक्सीकरण अवस्था में कोई परिवर्तन नहींपरमाणु, और परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन के साथ ( रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं) (देखें 7.2) ।

7. प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों की संरचना में परिवर्तन के अनुसार, प्रतिक्रियाओं को प्रतिष्ठित किया जाता है यौगिक, अपघटन, प्रतिस्थापन और विनिमय. ये अभिक्रियाएं तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तन के साथ और बिना दोनों के आगे बढ़ सकती हैं, तालिका . 7.1.

तालिका 7.1

रासायनिक प्रतिक्रियाओं के प्रकार

	सामान्य योजना	तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था को बदले बिना होने वाली अभिक्रियाओं के उदाहरण	रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के उदाहरण
सम्बन्ध (दो या दो से अधिक पदार्थों से एक नया पदार्थ बनता है)		एचसीएल + एनएच 3 \u003d एनएच 4 सीएल; एसओ 3 + एच 2 ओ \u003d एच 2 एसओ 4	एच 2 + सीएल 2 \u003d 2 एचसीएल; 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3
विस्तार (एक पदार्थ से अनेक नये पदार्थ बनते हैं)	ए = बी + सी + डी	एमजीसीओ 3 एमजीओ + सीओ 2; एच 2 एसआईओ 3 एसआईओ 2 + एच 2 ओ	2एजीएनओ 3 2एजी + 2एनओ 2 + ओ 2
प्रतिस्थापन (पदार्थों की परस्पर क्रिया के दौरान, एक पदार्थ के परमाणु दूसरे पदार्थ के परमाणुओं को अणु में बदल देते हैं)	ए + बीसी = एबी + सी	CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2	पीबी (संख्या 3) 2 + जेडएन = जेडएन (संख्या 3) 2 + पीबी; Mg + 2HCl \u003d MgCl 2 + H 2
(दो पदार्थ अपना विनिमय करते हैं घटक भाग, दो नए पदार्थों का निर्माण)	एबी + सीडी = एडी + सीबी	AlCl 3 + 3NaOH = अल (ओएच) 3 + 3NaCl; Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O

7.2. रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को दो समूहों में विभाजित किया गया है:

रासायनिक अभिक्रियाएँ जो अभिकारक बनाने वाले परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन के साथ होती हैं, रेडॉक्स अभिक्रियाएँ कहलाती हैं।

ऑक्सीकरणएक परमाणु, अणु या आयन द्वारा इलेक्ट्रॉनों को दान करने की प्रक्रिया है:

ना ओ - 1e \u003d ना +;

फ़े 2+ - ई \u003d फ़े 3+;

एच 2 ओ - 2 ई \u003d 2 एच +;

2 बीआर - - 2 ई \u003d बीआर 2 ओ।

वसूलीएक परमाणु, अणु या आयन में इलेक्ट्रॉनों को जोड़ने की प्रक्रिया है:

एस ओ + 2ई = एस 2–;

सीआर 3+ + ई \u003d सीआर 2+;

सीएल 2 ओ + 2e \u003d 2Cl -;

एमएन 7+ + 5e \u003d एमएन 2+।

इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने वाले परमाणु, अणु या आयन कहलाते हैं आक्सीकारक. संरक्षणकर्ताओंपरमाणु, अणु या आयन हैं जो इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं।

इलेक्ट्रॉनों को लेते हुए, प्रतिक्रिया के दौरान ऑक्सीकरण एजेंट कम हो जाता है, और कम करने वाले एजेंट को ऑक्सीकरण किया जाता है। ऑक्सीकरण हमेशा कमी के साथ होता है और इसके विपरीत। इस तरह, कम करने वाले एजेंट द्वारा दान किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या हमेशा ऑक्सीकरण एजेंट द्वारा स्वीकार किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है.

7.2.1. ऑक्सीकरण अवस्था

ऑक्सीकरण अवस्था एक यौगिक में एक परमाणु का सशर्त (औपचारिक) आवेश है, जिसकी गणना इस धारणा पर की जाती है कि इसमें केवल आयन होते हैं। ऑक्सीकरण की डिग्री को आमतौर पर "+" या "-" चिह्न के साथ तत्व प्रतीक के शीर्ष पर एक अरबी अंक द्वारा दर्शाया जाता है। उदाहरण के लिए, अल 3+, एस 2-।

ऑक्सीकरण राज्यों को खोजने के लिए निम्नलिखित नियमों द्वारा निर्देशित किया जाता है:

में परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था सरल पदार्थकुल्हाड़ी शून्य है;

एक अणु में परमाणुओं के ऑक्सीकरण राज्यों का बीजगणितीय योग शून्य है, एक जटिल आयन में - आयन का प्रभार;

क्षार धातु परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था हमेशा +1 होती है;

गैर-धातुओं (CH 4, NH 3, आदि) के साथ यौगिकों में हाइड्रोजन परमाणु +1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है, और सक्रिय धातुओं के साथ, इसकी ऑक्सीकरण अवस्था -1 (NaH, CaH 2, आदि) होती है;

यौगिकों में फ्लोरीन परमाणु हमेशा -1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है;

यौगिकों में ऑक्सीजन परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था आमतौर पर -2 होती है, पेरोक्साइड (H 2 O 2, Na 2 O 2) को छोड़कर, जिसमें ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था -1 होती है, और कुछ अन्य पदार्थ (सुपरऑक्साइड, ओजोनाइड्स, ऑक्सीजन) फ्लोराइड)।

किसी समूह में तत्वों की अधिकतम धनात्मक ऑक्सीकरण अवस्था सामान्यतः समूह संख्या के बराबर होती है। अपवाद फ्लोरीन, ऑक्सीजन हैं, क्योंकि उनकी उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था उस समूह की संख्या से कम है जिसमें वे स्थित हैं। कॉपर उपसमूह के तत्व यौगिक बनाते हैं जिसमें उनकी ऑक्सीकरण अवस्था समूह संख्या (CuO, AgF 5, AuCl 3) से अधिक होती है।

ज्यादा से ज्यादा नकारात्मक शक्तिआवर्त प्रणाली के मुख्य उपसमूहों में तत्वों का ऑक्सीकरण समूह संख्या को आठ से घटाकर निर्धारित किया जा सकता है। कार्बन के लिए, यह 8 - 4 \u003d 4, फास्फोरस के लिए - 8 - 5 \u003d 3 है।

मुख्य उपसमूहों में ऊपर से नीचे जाने पर उच्चतम धनात्मक ऑक्सीकरण अवस्था का स्थायित्व कम हो जाता है, द्वितीयक उपसमूहों में इसके विपरीत उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं का स्थायित्व ऊपर से नीचे की ओर बढ़ता है।

ऑक्सीकरण की डिग्री की अवधारणा की सशर्तता कुछ अकार्बनिक और कार्बनिक यौगिकों के उदाहरण से प्रदर्शित की जा सकती है। विशेष रूप से, फॉस्फीन (फॉस्फोरस) एच 3 आरओ 2, फॉस्फोनिक (फास्फोरस) एच 3 आरओ 3 और फॉस्फोरिक एच 3 आरओ 4 एसिड में, फॉस्फोरस के ऑक्सीकरण राज्य क्रमशः +1, +3 और +5 होते हैं, जबकि इन सभी यौगिकों में फास्फोरस पेंटावैलेंट है। मीथेन सीएच 4, मेथनॉल सीएच 3 ओएच, फॉर्मलाडेहाइड सीएच 2 ओ, फॉर्मिक एसिड एचसीओओएच और कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) सीओ 2 में कार्बन के लिए, कार्बन के ऑक्सीकरण राज्य क्रमशः -4, -2, 0, +2 और +4 हैं। जबकि इन सभी यौगिकों में कार्बन परमाणु की संयोजकता चार होती है।

इस तथ्य के बावजूद कि ऑक्सीकरण अवस्था एक सशर्त अवधारणा है, इसका व्यापक रूप से रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की तैयारी में उपयोग किया जाता है।

7.2.2. सबसे महत्वपूर्ण ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंट

विशिष्ट ऑक्सीकारक हैं:

1. साधारण पदार्थ जिनके परमाणुओं में उच्च विद्युत ऋणात्मकता होती है। ये, सबसे पहले, आवधिक प्रणाली के समूह VI और VII के मुख्य उपसमूहों के तत्व हैं: ऑक्सीजन, हैलोजन। सरल पदार्थों में से सबसे शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट फ्लोरीन है।

2. उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं में कुछ धातु धनायनों वाले यौगिक: Pb 4+, Fe 3+, Au 3+, आदि।

3. कुछ जटिल आयनों वाले यौगिक, जिनमें तत्व उच्च धनात्मक ऑक्सीकरण अवस्थाओं में होते हैं: 2-, - -, आदि।

पुनर्स्थापकों में शामिल हैं:

1. साधारण पदार्थ जिनके परमाणुओं में कम विद्युत ऋणात्मकता होती है - सक्रिय धातुएँ। गैर-धातु, जैसे हाइड्रोजन और कार्बन, भी कम करने वाले गुणों का प्रदर्शन कर सकते हैं।

2. कुछ धातु यौगिकों में धनायन (Sn 2+, Fe 2+, Cr 2+) होते हैं, जो इलेक्ट्रॉनों को दान करके, उनकी ऑक्सीकरण अवस्था को बढ़ा सकते हैं।

3. कुछ यौगिकों में ऐसे सरल आयन होते हैं, उदाहरण के लिए, I -, S 2-।

4. सम्मिश्र आयन (S 4+ O 3) 2–, (НР 3+ O 3) 2– युक्त यौगिक, जिनमें तत्व इलेक्ट्रॉन दान करके अपनी धनात्मक ऑक्सीकरण अवस्था को बढ़ा सकते हैं।

प्रयोगशाला अभ्यास में, निम्नलिखित ऑक्सीकरण एजेंटों का सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है:

पोटेशियम परमैंगनेट (केएमएनओ 4);

पोटेशियम डाइक्रोमेट (K 2 Cr 2 O 7);

नाइट्रिक एसिड (HNO 3);

केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड (एच 2 एसओ 4);

हाइड्रोजन पेरोक्साइड (एच 2 ओ 2);

मैंगनीज (IV) और लेड (IV) (MnO 2 , PbO 2) के ऑक्साइड;

पिघला हुआ पोटेशियम नाइट्रेट (KNO3) और कुछ अन्य नाइट्रेट्स का पिघलता है।

प्रयोगशाला अभ्यास में प्रयुक्त एजेंटों को कम करने में शामिल हैं:

मैग्नीशियम (Mg), एल्यूमीनियम (Al) और अन्य सक्रिय धातुएं;
हाइड्रोजन (एच 2) और कार्बन (सी);
पोटेशियम आयोडाइड (KI);
सोडियम सल्फाइड (ना 2 एस) और हाइड्रोजन सल्फाइड (एच 2 एस);
सोडियम सल्फाइट (ना 2 एसओ 3);
टिन क्लोराइड (SnCl 2)।

7.2.3. रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं का वर्गीकरण

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को आमतौर पर तीन प्रकारों में विभाजित किया जाता है: इंटरमॉलिक्युलर, इंट्रामोल्युलर, और अनुपातहीन प्रतिक्रियाएं (स्व-ऑक्सीकरण-स्व-पुनर्प्राप्ति)।

अंतर-आणविक प्रतिक्रियाएंविभिन्न अणुओं में मौजूद परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन के साथ होता है। उदाहरण के लिए:

2 अल + फे 2 ओ 3 अल 2 ओ 3 + 2 फे,

सी + 4 एचएनओ 3 (संक्षिप्त) = सीओ 2 + 4 नहीं 2 + 2 एच 2 ओ।

प्रति इंट्रामोल्युलर प्रतिक्रियाएंऐसी प्रतिक्रियाएं शामिल करें जिनमें ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट एक ही अणु का हिस्सा हों, उदाहरण के लिए:

(एनएच 4) 2 करोड़ 2 ओ 7 एन 2 + सीआर 2 ओ 3 + 4 एच 2 ओ,

2 KNO 3 2 KNO 2 + O 2 ।

पर अनुपातहीन प्रतिक्रिया(स्व-ऑक्सीकरण-स्व-उपचार) एक ही तत्व का एक परमाणु (आयन) एक ऑक्सीकरण एजेंट और एक कम करने वाला एजेंट दोनों है:

सीएल 2 + 2 केओएच केसीएल + केसीएलओ + एच 2 ओ,

2 नहीं 2 + 2 NaOH \u003d नानो 2 + नानो 3 + एच 2 ओ।

7.2.4। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के संकलन के लिए बुनियादी नियम

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की तैयारी तालिका में प्रस्तुत चरणों के अनुसार की जाती है। 7.2.

तालिका 7.2

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के समीकरणों के संकलन के चरण

	गतिविधि
	ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट का निर्धारण करें।
	रेडॉक्स प्रतिक्रिया के उत्पादों का निर्धारण करें।
	इलेक्ट्रॉनों का एक संतुलन बनाएं और इसका उपयोग उन पदार्थों के गुणांकों को व्यवस्थित करने के लिए करें जो उनके ऑक्सीकरण राज्यों को बदलते हैं।
	अन्य पदार्थों के गुणांकों को व्यवस्थित करें जो रेडॉक्स प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं और बनते हैं।
	बाईं ओर स्थित परमाणुओं (आमतौर पर हाइड्रोजन और ऑक्सीजन) के पदार्थ की मात्रा की गणना करके गुणांक के सही स्थान की जाँच करें सही भागप्रतिक्रिया समीकरण।

पोटेशियम परमैंगनेट के साथ पोटेशियम सल्फाइट की बातचीत के उदाहरण का उपयोग करके रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को संकलित करने के नियमों पर विचार करें अम्लीय वातावरण:

1. ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट का निर्धारण

में स्थित उच्चतम डिग्रीमैंगनीज का ऑक्सीकरण इलेक्ट्रॉनों का दान नहीं कर सकता है। Mn 7+ इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करेगा, अर्थात। एक ऑक्सीकरण एजेंट है।

S4+ आयन दो इलेक्ट्रॉन दान कर सकता है और S 6+ पर जा सकता है, अर्थात। एक पुनर्स्थापक है। इस प्रकार, विचाराधीन प्रतिक्रिया में, K 2 SO 3 एक कम करने वाला एजेंट है, और KMnO 4 एक ऑक्सीकरण एजेंट है।

2. प्रतिक्रिया उत्पादों की स्थापना

के 2 एसओ 3 + केएमएनओ 4 + एच 2 एसओ 4?

एक इलेक्ट्रॉन को दो इलेक्ट्रॉन देते हुए S4+ S6+ में जाता है। पोटेशियम सल्फाइट (K 2 SO 3) इस प्रकार सल्फेट (K 2 SO 4) में बदल जाता है। एक अम्लीय वातावरण में, Mn 7+ 5 इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है और एक सल्फ्यूरिक एसिड समाधान (मध्यम) में मैंगनीज सल्फेट (MnSO 4) बनाता है। इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, पोटेशियम सल्फेट के अतिरिक्त अणु भी बनते हैं (पोटेशियम आयनों के कारण जो परमैंगनेट बनाते हैं), साथ ही साथ पानी के अणु भी बनते हैं। इस प्रकार, विचाराधीन प्रतिक्रिया को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

के 2 एसओ 3 + केएमएनओ 4 + एच 2 एसओ 4 = के 2 एसओ 4 + एमएनएसओ 4 + एच 2 ओ।

3. इलेक्ट्रॉन संतुलन का संकलन

इलेक्ट्रॉनों के संतुलन को संकलित करने के लिए, उन ऑक्सीकरण अवस्थाओं को इंगित करना आवश्यक है जो विचाराधीन प्रतिक्रिया में परिवर्तन करते हैं:

के 2 एस 4+ ओ 3 + केएमएन 7+ ओ 4 + एच 2 एसओ 4 = के 2 एस 6+ ओ 4 + एमएन 2+ एसओ 4 + एच 2 ओ।

एमएन 7+ + 5 ई \u003d एमएन 2+;

एस 4+ - 2 ई \u003d एस 6+।

कम करने वाले एजेंट द्वारा दान किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या ऑक्सीकरण एजेंट द्वारा प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होनी चाहिए। इसलिए, दो एमएन 7+ और पांच एस 4+ को प्रतिक्रिया में भाग लेना चाहिए:

एमएन 7+ + 5 ई \u003d एमएन 2+ 2,

एस 4+ - 2 ई \u003d एस 6+ 5.

इस प्रकार, अपचायक (10) द्वारा दान किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या ऑक्सीकरण एजेंट (10) द्वारा प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होगी।

4. प्रतिक्रिया समीकरण में गुणांकों की व्यवस्था

इलेक्ट्रॉनों के संतुलन के अनुसार, K 2 SO 3 के सामने 5 और KMnO 4 के सामने 2 का गुणांक रखना आवश्यक है। दाईं ओर, हम पोटेशियम सल्फेट के सामने 6 का गुणांक डालते हैं, चूंकि परमैंगनेट बनाने वाले पोटेशियम आयनों के बंधन के परिणामस्वरूप पोटेशियम सल्फाइट K 2 SO 4 के ऑक्सीकरण के दौरान बनने वाले पांच K 2 SO 4 अणुओं में एक अणु जोड़ा जाता है। चूंकि प्रतिक्रिया में ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में भाग लेते हैं दोपरमैंगनेट अणु, दाईं ओर भी बनते हैं दोमैंगनीज सल्फेट अणु। प्रतिक्रिया उत्पादों (पोटेशियम और मैंगनीज आयन, जो परमैंगनेट का हिस्सा हैं) को बांधने के लिए, यह आवश्यक है तीनइसलिए, प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप सल्फ्यूरिक एसिड के अणु, तीनपानी के अणु। अंत में हमें मिलता है:

5 के 2 एसओ 3 + 2 केएमएनओ 4 + 3 एच 2 एसओ 4 = 6 के 2 एसओ 4 + 2 एमएनएसओ 4 + 3 एच 2 ओ।

5. अभिक्रिया समीकरण में गुणांकों के सही स्थान की जाँच करना

प्रतिक्रिया समीकरण के बाईं ओर ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या है:

5 3 + 2 4 + 3 4 = 35।

दाईं ओर, यह संख्या होगी:

6 4 + 2 4 + 3 1 = 35।

प्रतिक्रिया समीकरण के बाईं ओर हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या छह है और प्रतिक्रिया समीकरण के दाईं ओर इन परमाणुओं की संख्या से मेल खाती है।

7.2.5. रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के उदाहरण जिसमें विशिष्ट ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंट शामिल हैं

7.2.5.1। अंतर-आणविक ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाएं

नीचे, पोटेशियम परमैंगनेट, पोटेशियम डाइक्रोमेट, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, पोटेशियम नाइट्राइट, पोटेशियम आयोडाइड और पोटेशियम सल्फाइड से युक्त रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को उदाहरण के रूप में माना जाता है। अन्य विशिष्ट ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंटों को शामिल करने वाली रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की चर्चा मैनुअल के दूसरे भाग ("अकार्बनिक रसायन") में की गई है।

पोटेशियम परमैंगनेट से युक्त रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं

माध्यम (अम्लीय, तटस्थ, क्षारीय) के आधार पर, पोटेशियम परमैंगनेट, एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है, विभिन्न कमी उत्पाद देता है, अंजीर। 7.1

चावल। 7.1 विभिन्न माध्यमों में पोटेशियम परमैंगनेट कमी उत्पादों का निर्माण

नीचे विभिन्न माध्यमों में एक कम करने वाले एजेंट के रूप में पोटेशियम सल्फाइड के साथ KMnO 4 की प्रतिक्रियाएं हैं, जो योजना को दर्शाती हैं, अंजीर। 7.1 इन प्रतिक्रियाओं में, सल्फाइड आयन का ऑक्सीकरण उत्पाद मुक्त सल्फर होता है। एक क्षारीय वातावरण में, KOH अणु प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेते हैं, लेकिन केवल पोटेशियम परमैंगनेट के अपचयन उत्पाद का निर्धारण करते हैं।

5 के 2 एस + 2 केएमएनओ 4 + 8 एच 2 एसओ 4 \u003d 5 एस + 2 एमएनएसओ 4 + 6 के 2 एसओ 4 + 8 एच 2 ओ,

3 के 2 एस + 2 केएमएनओ 4 + 4 एच 2 ओ 2 एमएनओ 2 + 3 एस + 8 केओएच,

के 2 एस + 2 केएमएनओ 4 – (केओएच) 2 के 2 एमएनओ 4 + एस।

पोटेशियम डाइक्रोमेट से युक्त रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं

अम्लीय वातावरण में, पोटेशियम डाइक्रोमेट एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है। K 2 Cr 2 O 7 और सांद्र H 2 SO 4 (क्रोमिक पीक) का मिश्रण व्यापक रूप से प्रयोगशाला अभ्यास में ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है। एक कम करने वाले एजेंट के साथ बातचीत करते हुए, पोटेशियम डाइक्रोमेट का एक अणु छह इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है, जिससे त्रिसंयोजक क्रोमियम यौगिक बनते हैं:

6 FeSO 4 + K 2 Cr 2 O 7 +7 H 2 SO 4 \u003d 3 Fe 2 (SO 4) 3 + Cr 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 +7 H 2 O;

6 केआई + के 2 सीआर 2 ओ 7 + 7 एच 2 एसओ 4 \u003d 3 आई 2 + सीआर 2 (एसओ 4) 3 + 4 के 2 एसओ 4 + 7 एच 2 ओ।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं जिनमें हाइड्रोजन पेरोक्साइड और पोटेशियम नाइट्राइट शामिल हैं

हाइड्रोजन पेरोक्साइड और पोटेशियम नाइट्राइट मुख्य रूप से ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करते हैं:

एच 2 एस + एच 2 ओ 2 \u003d एस + 2 एच 2 ओ,

2 केआई + 2 केएनओ 2 + 2 एच 2 एसओ 4 \u003d आई 2 + 2 के 2 एसओ 4 + एच 2 ओ,

हालांकि, मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों (जैसे, उदाहरण के लिए, केएमएनओ 4) के साथ बातचीत करते समय, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और पोटेशियम नाइट्राइट एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करते हैं:

5 एच 2 ओ 2 + 2 केएमएनओ 4 + 3 एच 2 एसओ 4 = 5 ओ 2 + 2 एमएनएसओ 4 + के 2 एसओ 4 + 8 एच 2 ओ,

5 KNO 2 + 2 KMnO 4 + 3 H 2 SO 4 = 5 KNO 3 + 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3 H 2 O।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि, माध्यम के आधार पर, अंजीर में योजना के अनुसार हाइड्रोजन पेरोक्साइड को कम किया जाता है। 7.2.

चावल। 7.2. हाइड्रोजन पेरोक्साइड कमी के संभावित उत्पाद

इस मामले में, प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, पानी या हाइड्रॉक्साइड आयन बनते हैं:

2 FeSO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 = Fe 2 (SO 4) 3 + 2 H 2 O,

2 केआई + एच 2 ओ 2 \u003d मैं 2 + 2 केओएच।

7.2.5.2. इंट्रामोल्युलर रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं

इंट्रामोल्युलर रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं, एक नियम के रूप में, तब होती हैं जब पदार्थों को गर्म किया जाता है, जिसके अणुओं में एक कम करने वाला एजेंट और एक ऑक्सीकरण एजेंट होता है। इंट्रामोल्युलर कमी-ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के उदाहरण प्रक्रियाएं हैं थर्मल अपघटननाइट्रेट्स और पोटेशियम परमैंगनेट:

2 नैनो 3 2 नानो 2 + ओ 2,

2 Cu(NO 3) 2 2 CuO + 4 NO 2 + O 2,

एचजी (एनओ 3) 2 एचजी + एनओ 2 + ओ 2,

2 केएमएनओ 4 के 2 एमएनओ 4 + एमएनओ 2 + ओ 2।

7.2.5.3। अनुपातहीन प्रतिक्रिया

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अनुपातहीन प्रतिक्रियाओं में, एक ही परमाणु (आयन) एक ऑक्सीकरण एजेंट और एक कम करने वाला एजेंट दोनों है। क्षार के साथ सल्फर की बातचीत के उदाहरण का उपयोग करके इस प्रकार की प्रतिक्रिया को संकलित करने की प्रक्रिया पर विचार करें।

सल्फर की विशेषता ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: – 2, 0, +4 और +6। एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करते हुए, मौलिक सल्फर 4 इलेक्ट्रॉनों का दान करता है:

इसलिए – 4e = एस 4+।

गंधक – ऑक्सीकरण एजेंट दो इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है:

एस ओ + 2 ई \u003d एस 2–।

इस प्रकार, सल्फर के अनुपातहीन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, यौगिक बनते हैं, तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था जिसमें – 2 और दाएं +4:

3 एस + 6 केओएच \u003d 2 के 2 एस + के 2 एसओ 3 + 3 एच 2 ओ।

जब क्षार में नाइट्रिक ऑक्साइड (IV) का अनुपातहीन होता है, तो नाइट्राइट और नाइट्रेट प्राप्त होते हैं - ऐसे यौगिक जिनमें नाइट्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ क्रमशः +3 और +5 होती हैं:

2 एन 4+ ओ 2 + 2 केओएच = केएन 3+ ओ 2 + केएन 5+ ओ 3 + एच 2 ओ,

ठंडे क्षार के घोल में क्लोरीन का अनुपातहीन होने से हाइपोक्लोराइट बनता है, और गर्म में - क्लोरेट:

सीएल 0 2 + 2 केओएच \u003d केसीएल - + केसीएल + ओ + एच 2 ओ,

सीएल 0 2 + 6 केओएच 5 केसीएल - + केसीएल 5+ ओ 3 + 3 एच 2 ओ।

7.3. इलेक्ट्रोलीज़

एक रेडॉक्स प्रक्रिया जो विलयनों में होती है या पिघल जाती है जब उनके माध्यम से एक निरंतर धारा प्रवाहित की जाती है। विद्युत प्रवाहइलेक्ट्रोलिसिस कहा जाता है। इस मामले में, आयनों को सकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) पर ऑक्सीकृत किया जाता है। ऋणात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) पर धनायन कम हो जाते हैं।

2 ना 2 सीओ 3 4 ना + ओ 2 + 2सीओ 2।

इलेक्ट्रोलिसिस के साथ जलीय समाधानइलेक्ट्रोलाइट्स, भंग पदार्थ के परिवर्तनों के साथ, हाइड्रोजन आयनों और पानी के हाइड्रॉक्साइड आयनों की भागीदारी के साथ विद्युत रासायनिक प्रक्रियाएं हो सकती हैं:

कैथोड (-): 2 एच + + 2 ई \u003d एच 2,

एनोड (+): 4 ओएच - - 4 ई \u003d ओ 2 + 2 एच 2 ओ।

इस मामले में, कैथोड पर पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया निम्नानुसार होती है:

1. सक्रिय धातु के धनायन (अल 3+ तक) कैथोड पर कम नहीं होते हैं, इसके बजाय हाइड्रोजन कम हो जाता है।

2. हाइड्रोजन के दाईं ओर मानक इलेक्ट्रोड क्षमता (वोल्टेज की श्रृंखला में) की श्रृंखला में स्थित धातु के पिंजरे इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड पर मुक्त धातुओं में कम हो जाते हैं।

3. Al 3+ और H+ के बीच स्थित धातु धनायन हाइड्रोजन धनायन के साथ-साथ कैथोड पर अपचित होते हैं।

एनोड पर जलीय घोल में होने वाली प्रक्रियाएं उस पदार्थ पर निर्भर करती हैं जिससे एनोड बनाया जाता है। अघुलनशील एनोड हैं ( निष्क्रिय) और घुलनशील ( सक्रिय) ग्रेफाइट या प्लेटिनम का उपयोग अक्रिय एनोड की सामग्री के रूप में किया जाता है। घुलनशील एनोड तांबे, जस्ता और अन्य धातुओं से बने होते हैं।

एक निष्क्रिय एनोड के साथ समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित उत्पाद बन सकते हैं:

1. हैलाइड आयनों के ऑक्सीकरण के दौरान मुक्त हैलोजन निकलते हैं।

2. SO 2 2– , NO 3 – , PO 4 3– आयनों वाले विलयनों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, ऑक्सीजन निकलती है, अर्थात। यह ये आयन नहीं हैं जो एनोड पर ऑक्सीकृत होते हैं, बल्कि पानी के अणु होते हैं।

उपरोक्त नियमों को ध्यान में रखते हुए, एक उदाहरण के रूप में NaCl, CuSO 4 और KOH के जलीय घोलों के अक्रिय इलेक्ट्रोड के साथ इलेक्ट्रोलिसिस पर विचार करें।

एक)। विलयन में सोडियम क्लोराइड आयनों में वियोजित हो जाता है।

कई अभिकारकों के एक यौगिक की प्रतिक्रियाओं में, अपेक्षाकृत सरल रचनाअधिक जटिल संरचना का एक पदार्थ प्राप्त होता है:

एक नियम के रूप में, ये प्रतिक्रियाएं गर्मी रिलीज के साथ होती हैं, अर्थात। अधिक स्थिर और कम ऊर्जा युक्त यौगिकों के निर्माण की ओर ले जाता है।

सरल पदार्थों के संयोजन की प्रतिक्रियाएं प्रकृति में हमेशा रेडॉक्स होती हैं। जटिल पदार्थों के बीच होने वाली कनेक्शन प्रतिक्रियाएं वैलेंस में बदलाव के बिना दोनों हो सकती हैं:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2,

और रेडॉक्स के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है:

2FeCl 2 + Cl 2 = 2FeCl 3।

2. अपघटन प्रतिक्रियाएं

अपघटन प्रतिक्रियाओं से एक जटिल पदार्थ से कई यौगिकों का निर्माण होता है:

ए = बी + सी + डी।

एक जटिल पदार्थ के अपघटन उत्पाद सरल और जटिल दोनों प्रकार के पदार्थ हो सकते हैं।

वैलेंस अवस्थाओं को बदले बिना होने वाली अपघटन प्रतिक्रियाओं में से, क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स, क्षार, एसिड और ऑक्सीजन युक्त एसिड के लवण के अपघटन पर ध्यान दिया जाना चाहिए:


		CuSO 4 + 5H 2 O


		2एच 2 ओ + 4एनओ 2 ओ + ओ 2 ओ।

2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2, (NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O।

विशेष रूप से विशेषता नाइट्रिक एसिड के लवण के लिए अपघटन की रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं हैं।

कार्बनिक रसायन विज्ञान में अपघटन प्रतिक्रियाओं को क्रैकिंग कहा जाता है:

सी 18 एच 38 \u003d सी 9 एच 18 + सी 9 एच 20,

या डिहाइड्रोजनीकरण

सी 4 एच 10 \u003d सी 4 एच 6 + 2 एच 2।

3. प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं

प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में, आमतौर पर एक साधारण पदार्थ एक जटिल पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे दूसरा सरल पदार्थ और दूसरा जटिल पदार्थ बनता है:

ए + बीसी = एबी + सी।

विशाल बहुमत में ये प्रतिक्रियाएं रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं से संबंधित हैं:

2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3,

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2,

2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2,

2केएसएलओ 3 + एल 2 = 2 केएलओ 3 + सीएल 2।

प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के उदाहरण जो संयोजकता में परिवर्तन के साथ नहीं हैं परमाणुओं की अवस्था, अत्यंत कम हैं। यह ऑक्सीजन युक्त एसिड के लवण के साथ सिलिकॉन डाइऑक्साइड की प्रतिक्रिया पर ध्यान दिया जाना चाहिए, जो गैसीय या वाष्पशील एनहाइड्राइड के अनुरूप है:

CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2,

सीए 3 (आरओ 4) 2 + जेडएसआईओ 2 \u003d जेडसीएएसआईओ 3 + पी 2 ओ 5,

कभी-कभी इन प्रतिक्रियाओं को विनिमय प्रतिक्रियाओं के रूप में माना जाता है:

सीएच 4 + सीएल 2 = सीएच 3 सीएल + एचसीएल।

4. विनिमय प्रतिक्रियाएं

विनिमय प्रतिक्रियाएं दो यौगिकों के बीच प्रतिक्रियाएं हैं जो एक दूसरे के साथ अपने घटकों का आदान-प्रदान करती हैं:

एबी + सीडी = एडी + सीबी।

यदि प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के दौरान रेडॉक्स प्रक्रियाएं होती हैं, तो विनिमय प्रतिक्रियाएं हमेशा परमाणुओं की वैलेंस स्थिति को बदले बिना होती हैं। यह जटिल पदार्थों - ऑक्साइड, क्षार, अम्ल और लवण के बीच प्रतिक्रियाओं का सबसे आम समूह है:

ZnO + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 O,

AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3,

CrCl 3 + ZNaOH = Cr (OH) 3 + ZNaCl।

इन विनिमय प्रतिक्रियाओं का एक विशेष मामला तटस्थकरण प्रतिक्रियाएं हैं:

एचसीएल + केओएच \u003d केसीएल + एच 2 ओ।

आमतौर पर, ये प्रतिक्रियाएं रासायनिक संतुलन के नियमों का पालन करती हैं और उस दिशा में आगे बढ़ती हैं जहां कम से कम एक पदार्थ गैसीय, वाष्पशील पदार्थ, अवक्षेप, या कम-पृथक्करण (समाधान के लिए) यौगिक के रूप में प्रतिक्रिया क्षेत्र से हटा दिया जाता है:

NaHCO 3 + Hcl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2,

सीए (एचसीओ 3) 2 + सीए (ओएच) 2 \u003d 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 ओ,

सीएच 3 कूना + एच 3 आरओ 4 \u003d सीएच 3 कूह + नाह 2 आरओ 4।

9.1. रासायनिक प्रतिक्रियाएं क्या हैं

याद रखें कि हम रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रकृति की कोई रासायनिक घटना कहते हैं। रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान, एक टूट जाता है और दूसरा बनता है। रासायनिक बन्ध. प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, कुछ रसायनों से अन्य पदार्थ प्राप्त होते हैं (अध्याय 1 देखें)।

पूरा गृहकार्य 2.5 तक, आप रासायनिक परिवर्तनों के पूरे सेट से चार मुख्य प्रकार की प्रतिक्रियाओं के पारंपरिक आवंटन से परिचित हो गए, साथ ही आपने उनके नाम सुझाए: संयोजन, अपघटन, प्रतिस्थापन और विनिमय की प्रतिक्रियाएं।

यौगिक प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:

सी + ओ 2 \u003d सीओ 2; (एक)
ना 2 ओ + सीओ 2 \u003d ना 2 सीओ 3; (2)
एनएच 3 + सीओ 2 + एच 2 ओ \u003d एनएच 4 एचसीओ 3। (3)

अपघटन प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:

2एजी 2 ओ 4एजी + ओ 2; (चार)
CaCO 3 CaO + CO 2; (5)
(एनएच 4) 2 करोड़ 2 ओ 7 एन 2 + सीआर 2 ओ 3 + 4 एच 2 ओ। (6)

प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:

CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu; (7)
2NaI + Cl 2 \u003d 2NaCl + I 2; (आठ)
CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2। (9)

विनिमय प्रतिक्रियाएं- रासायनिक प्रतिक्रियाएं जिसमें प्रारंभिक पदार्थ, जैसे थे, अपने घटक भागों का आदान-प्रदान करते हैं।

विनिमय प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:

बा (ओएच) 2 + एच 2 एसओ 4 = बाएसओ 4 + 2 एच 2 ओ; (दस)
एचसीएल + केएनओ 2 \u003d केसीएल + एचएनओ 2; (ग्यारह)
AgNO 3 + NaCl \u003d AgCl + NaNO 3। (12)

रासायनिक प्रतिक्रियाओं के पारंपरिक वर्गीकरण में उनकी सभी विविधता शामिल नहीं है - चार मुख्य प्रकार की प्रतिक्रियाओं के अलावा, कई और जटिल प्रतिक्रियाएं भी हैं।
दो अन्य प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं का चयन दो सबसे महत्वपूर्ण गैर-रासायनिक कणों की भागीदारी पर आधारित होता है: इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन।
कुछ प्रतिक्रियाओं के दौरान, एक परमाणु से दूसरे परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का पूर्ण या आंशिक स्थानांतरण होता है। इस मामले में, प्रारंभिक पदार्थों को बनाने वाले तत्वों के परमाणुओं के ऑक्सीकरण राज्यों में परिवर्तन होता है; दिए गए उदाहरणों में से, ये प्रतिक्रियाएं 1, 4, 6, 7 और 8 हैं। इन प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है रेडोक्स.

प्रतिक्रियाओं के दूसरे समूह में, एक हाइड्रोजन आयन (H +), यानी एक प्रोटॉन, एक प्रतिक्रियाशील कण से दूसरे में जाता है। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है अम्ल-क्षार प्रतिक्रियाएंया प्रोटॉन स्थानांतरण प्रतिक्रियाएं.

दिए गए उदाहरणों में, ऐसी प्रतिक्रियाएं 3, 10 और 11 प्रतिक्रियाएं हैं। इन प्रतिक्रियाओं के अनुरूप, रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं कभी-कभी कहलाती हैं इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण प्रतिक्रियाएं. आप आरआईए से 2 में, और KOR से - निम्नलिखित अध्यायों में परिचित होंगे।

यौगिक प्रतिक्रियाएं, अपघटन प्रतिक्रियाएं, प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं, विनिमय प्रतिक्रियाएं, रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं, एसिड-बेस प्रतिक्रियाएं।
निम्नलिखित योजनाओं के अनुरूप प्रतिक्रिया समीकरण लिखें:
ए) एचजीओ एचजी + ओ 2 ( टी); बी) ली 2 ओ + एसओ 2 ली 2 एसओ 3; ग) Cu(OH) 2 CuO + H 2 O ( टी);
घ) अल + आई 2 अली 3; ई) CuCl 2 + Fe FeCl 2 + Cu; ई) एमजी + एच 3 पीओ 4 एमजी 3 (पीओ 4) 2 + एच 2;
छ) अल + ओ 2 अल 2 ओ 3 ( टी); i) केसीएलओ 3 + पी पी 2 ओ 5 + केसीएल ( टी); j) CuSO 4 + Al Al 2 (SO 4) 3 + Cu;
एल) Fe + Cl 2 FeCl 3 ( टी); एम) एनएच 3 + ओ 2 एन 2 + एच 2 ओ ( टी); एम) एच 2 एसओ 4 + क्यूओ क्यूएसओ 4 + एच 2 ओ।
पारंपरिक प्रकार की प्रतिक्रिया निर्दिष्ट करें। रेडॉक्स और एसिड-बेस प्रतिक्रियाओं पर ध्यान दें। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में, उन परमाणुओं को इंगित करें जिनके तत्व अपनी ऑक्सीकरण अवस्था बदलते हैं।

9.2. रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं

लौह अयस्क से लौह (अधिक सटीक, कच्चा लोहा) के औद्योगिक उत्पादन के दौरान विस्फोट भट्टियों में होने वाली रेडॉक्स प्रतिक्रिया पर विचार करें:

Fe 2 O 3 + 3CO \u003d 2Fe + 3CO 2.

आइए हम उन परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था निर्धारित करें जो प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पाद दोनों बनाते हैं


Fe2O3	+		=	2Fe	+

जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप कार्बन परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में वृद्धि हुई, लोहे के परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में कमी आई और ऑक्सीजन परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था अपरिवर्तित रही। नतीजतन, इस प्रतिक्रिया में कार्बन परमाणुओं का ऑक्सीकरण हुआ, यानी उन्होंने इलेक्ट्रॉनों को खो दिया ( ऑक्सीकरण), और लोहे के परमाणुओं को कम करने के लिए, यानी उन्होंने इलेक्ट्रॉनों को जोड़ा ( बरामद) (देखें 7.16)। OVR को चिह्नित करने के लिए, अवधारणाओं का उपयोग किया जाता है आक्सीकारकतथा अपचायक कारक.

इस प्रकार, हमारी प्रतिक्रिया में, ऑक्सीकरण करने वाले परमाणु लोहे के परमाणु होते हैं, और कम करने वाले परमाणु कार्बन परमाणु होते हैं।

हमारी प्रतिक्रिया में, ऑक्सीकरण एजेंट आयरन (III) ऑक्साइड है, और कम करने वाला एजेंट कार्बन (II) ऑक्साइड है।
ऐसे मामलों में जहां परमाणुओं का ऑक्सीकरण करना और परमाणुओं को कम करना एक ही पदार्थ का हिस्सा है (उदाहरण: पिछले पैराग्राफ से प्रतिक्रिया 6), "ऑक्सीकरण पदार्थ" और "घटाने वाले पदार्थ" की अवधारणाओं का उपयोग नहीं किया जाता है।
इस प्रकार, विशिष्ट ऑक्सीकरण एजेंट ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें परमाणु शामिल होते हैं जो इलेक्ट्रॉनों को जोड़ते हैं (पूरे या आंशिक रूप से), उनके ऑक्सीकरण राज्य को कम करते हैं। साधारण पदार्थों में से, ये मुख्य रूप से हैलोजन और ऑक्सीजन होते हैं, कुछ हद तक सल्फर और नाइट्रोजन। से जटिल पदार्थ- ऐसे पदार्थ जिनमें उच्च ऑक्सीकरण वाले परमाणु शामिल होते हैं, जो इन ऑक्सीकरण अवस्थाओं में सरल आयन बनाने के इच्छुक नहीं होते हैं: HNO 3 (N + V), KMnO 4 (Mn + VII), CrO 3 (Cr + VI), KClO 3 ( Cl) + वी), केसीएलओ 4 (सीएल + VII), आदि।
विशिष्ट कम करने वाले एजेंट ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें परमाणु होते हैं जो पूरे या आंशिक रूप से इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं, जिससे उनकी ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ जाती है। साधारण पदार्थों में से, ये हाइड्रोजन, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु, साथ ही एल्यूमीनियम हैं। जटिल पदार्थों में से - एच 2 एस और सल्फाइड (एस -II), एसओ 2 और सल्फाइट्स (एस + IV), आयोडाइड्स (आई-आई), सीओ (सी + II), एनएच 3 (एन -III), आदि।
पर सामान्य मामलालगभग सभी जटिल और कई सरल पदार्थ ऑक्सीकरण और कम करने दोनों गुणों को प्रदर्शित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए:
SO 2 + Cl 2 \u003d S + Cl 2 O 2 (SO 2 एक प्रबल अपचायक है);
SO 2 + C \u003d S + CO 2 (t) (SO 2 एक कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट है);
सी + ओ 2 \u003d सीओ 2 (टी) (सी कम करने वाला एजेंट है);
सी + 2 सीए \u003d सीए 2 सी (टी) (सी एक ऑक्सीकरण एजेंट है)।
आइए हम इस खंड की शुरुआत में चर्चा की गई प्रतिक्रिया पर लौटते हैं।


Fe2O3	+		=	2Fe	+

ध्यान दें कि प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, ऑक्सीकरण करने वाले परमाणु (Fe + III) कम करने वाले परमाणुओं (Fe 0) में बदल गए, और कम करने वाले परमाणु (C + II) ऑक्सीकरण करने वाले परमाणु (C + IV) में बदल गए। लेकिन CO2 किसी भी स्थिति में एक बहुत कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट है, और आयरन, हालांकि यह एक कम करने वाला एजेंट है, इन परिस्थितियों में CO की तुलना में बहुत कमजोर है। इसलिए, प्रतिक्रिया उत्पाद एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, और रिवर्स प्रतिक्रिया नहीं होती है। उपरोक्त उदाहरण सामान्य सिद्धांत का एक उदाहरण है जो ओवीआर प्रवाह की दिशा निर्धारित करता है:

रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं एक कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट और एक कमजोर कम करने वाले एजेंट के गठन की दिशा में आगे बढ़ती हैं।

पदार्थों के रेडॉक्स गुणों की तुलना केवल उन्हीं परिस्थितियों में की जा सकती है। कुछ मामलों में, यह तुलना मात्रात्मक रूप से की जा सकती है।
इस अध्याय के पहले पैराग्राफ के लिए अपना होमवर्क करते समय, आपने देखा कि कुछ प्रतिक्रिया समीकरणों (विशेषकर ओवीआर) में गुणांक खोजना काफी कठिन है। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के मामले में इस कार्य को सरल बनाने के लिए, निम्नलिखित दो विधियों का उपयोग किया जाता है:
एक) इलेक्ट्रॉनिक संतुलन विधितथा
बी) इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन विधि.
अब आप इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि का अध्ययन करेंगे, और इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन विधि का अध्ययन आमतौर पर उच्च शिक्षण संस्थानों में किया जाता है।
ये दोनों विधियां इस तथ्य पर आधारित हैं कि रासायनिक प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन कहीं गायब नहीं होते हैं और कहीं भी दिखाई नहीं देते हैं, अर्थात परमाणुओं द्वारा स्वीकार किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या अन्य परमाणुओं द्वारा दिए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है।
इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि में दान और प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन से निर्धारित होती है। इस पद्धति का उपयोग करते समय, प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों दोनों की संरचना को जानना आवश्यक है।
उदाहरणों का उपयोग करते हुए इलेक्ट्रॉनिक संतुलन विधि के अनुप्रयोग पर विचार करें।

उदाहरण 1आइए क्लोरीन के साथ लोहे की प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण बनाएं। यह ज्ञात है कि ऐसी प्रतिक्रिया का उत्पाद लोहा (III) क्लोराइड है। आइए प्रतिक्रिया योजना लिखें:

Fe + Cl 2 FeCl 3 ।

आइए प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थों को बनाने वाले सभी तत्वों के परमाणुओं के ऑक्सीकरण राज्यों को निर्धारित करें:

लोहे के परमाणु इलेक्ट्रॉन दान करते हैं, और क्लोरीन अणु उन्हें स्वीकार करते हैं। हम इन प्रक्रियाओं को व्यक्त करते हैं इलेक्ट्रॉनिक समीकरण:
फे -3 इ- \u003d फे + III,
Cl2 + 2 इ-\u003d 2Cl -I।

दिए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्राप्त लोगों की संख्या के बराबर होने के लिए, पहले इलेक्ट्रॉनिक समीकरण को दो से गुणा किया जाना चाहिए, और दूसरे को तीन से:

फे -3 इ- \u003d फे + III,
Cl2 + 2 इ- = 2Cl -I

2Fe - 6 इ- \u003d 2Fe + III,
3क्ल 2 + 6 इ- = 6Cl -I।

गुणांक 2 और 3 को प्रतिक्रिया योजना में दर्ज करते हुए, हम प्रतिक्रिया समीकरण प्राप्त करते हैं:
2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3।

उदाहरण 2आइए हम क्लोरीन की अधिकता में सफेद फास्फोरस के दहन की प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण बनाएं। यह ज्ञात है कि फॉस्फोरस (V) क्लोराइड इन परिस्थितियों में बनता है:

				+वी–मैं
पी4	+	Cl2		पीसीएल 5.

सफेद फास्फोरस अणु इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं (ऑक्सीकरण करते हैं), और क्लोरीन अणु उन्हें स्वीकार करते हैं (कम):

पी4-20 इ- = 4पी + वी
Cl2 + 2 इ- = 2Cl -I

1
10

2
20

पी4-20 इ- = 4पी + वी
Cl2 + 2 इ- = 2Cl -I

पी4-20 इ- = 4पी + वी
10Cl 2 + 20 इ- = 20Cl -I

प्रारंभिक रूप से प्राप्त कारकों (2 और 20) में एक सामान्य भाजक था, जिसके द्वारा (प्रतिक्रिया समीकरण में भविष्य के गुणांक के रूप में) उन्हें विभाजित किया गया था। प्रतिक्रिया समीकरण:

पी 4 + 10क्ल 2 \u003d 4पीसीएल 5।

उदाहरण 3आइए, आयरन (II) सल्फाइड को ऑक्सीजन में भूनने के दौरान होने वाली अभिक्रिया के लिए एक समीकरण बनाएँ।

प्रतिक्रिया योजना:

				+III-II		+चतुर्थ-द्वितीय
	+	O2			+

इस मामले में, लोहा (II) और सल्फर (-II) दोनों परमाणु ऑक्सीकृत होते हैं। आयरन (II) सल्फाइड की संरचना में इन तत्वों के परमाणु 1:1 के अनुपात में होते हैं (सूचकांक देखें) सबसे सरल सूत्र).
इलेक्ट्रॉनिक संतुलन:

4	फे + II - इ- = फे + III एस-द्वितीय-6 इ- = एस + IV	कुल दे दूर 7 इ –
7	ओ 2 + 4e - \u003d 2O - II

प्रतिक्रिया समीकरण: 4FeS + 7O 2 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2।

उदाहरण 4. आइए हम ऑक्सीजन में आयरन (II) डाइसल्फ़ाइड (पाइराइट) के जलने के दौरान होने वाली अभिक्रिया के लिए एक समीकरण बनाएँ।

प्रतिक्रिया योजना:

				+III-II		+चतुर्थ-द्वितीय
	+	O2			+

पिछले उदाहरण की तरह, लोहा (II) परमाणु और सल्फर परमाणु दोनों भी यहाँ ऑक्सीकृत होते हैं, लेकिन I की ऑक्सीकरण अवस्था के साथ। इन तत्वों के परमाणु 1:2 के अनुपात में पाइराइट की संरचना में शामिल होते हैं (सूचकांक देखें) सरलतम सूत्र में)। यह इस संबंध में है कि लौह और सल्फर परमाणु प्रतिक्रिया करते हैं, जिसे इलेक्ट्रॉनिक संतुलन संकलित करते समय ध्यान में रखा जाता है:

	Fe+III - इ- = फे + III 2एस-आई-10 इ- = 2S + IV	कुल 11 इ –
	ओ 2 + 4 इ- = 2O -II

प्रतिक्रिया समीकरण: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2।

ओवीआर के और भी जटिल मामले हैं, आप अपना होमवर्क करके उनमें से कुछ को जान पाएंगे।

ऑक्सीडाइज़र परमाणु, रेड्यूसर परमाणु, ऑक्सीडाइज़र पदार्थ, रेड्यूसर पदार्थ, इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि, इलेक्ट्रॉनिक समीकरण।
1. इस अध्याय के 1 के पाठ में दिए गए प्रत्येक OVR समीकरण के लिए एक इलेक्ट्रॉनिक संतुलन बनाएं।
2. इस अध्याय के 1 के लिए कार्य को पूरा करते समय आपके द्वारा खोजे गए OVR के समीकरण बनाएं। इस बार ऑड्स लगाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक बैलेंस मेथड का इस्तेमाल करें। 3. इलेक्ट्रॉनिक संतुलन विधि का प्रयोग करते हुए के संगत अभिक्रिया समीकरण लिखिए निम्नलिखित योजनाएं: ए) ना + मैं 2 नाई;
बी) ना + ओ 2 ना 2 ओ 2;
सी) ना 2 ओ 2 + ना ना 2 ओ;
डी) अल + बीआर 2 अलबीआर 3;
ई) फे + ओ 2 फे 3 ओ 4 ( टी);
ई) फे 3 ओ 4 + एच 2 फेओ + एच 2 ओ ( टी);
छ) FeO + O 2 Fe 2 O 3 ( टी);
i) Fe 2 O 3 + CO Fe + CO 2 ( टी);
जे) सीआर + ओ 2 सीआर 2 ओ 3 ( टी);
एल) सीआरओ 3 + एनएच 3 सीआर 2 ओ 3 + एच 2 ओ + एन 2 ( टी);
एम) एमएन 2 ओ 7 + एनएच 3 एमएनओ 2 + एन 2 + एच 2 ओ;
एम) एमएनओ 2 + एच 2 एमएन + एच 2 ओ ( टी);
एन) एमएनएस + ओ 2 एमएनओ 2 + एसओ 2 ( टी)
पी) पीबीओ 2 + सीओ पीबी + सीओ 2 ( टी);
सी) सीयू 2 ओ + क्यू 2 एस सीयू + एसओ 2 ( टी);
टी) CuS + O 2 Cu 2 O + SO 2 ( टी);
वाई) पीबी 3 ओ 4 + एच 2 पीबी + एच 2 ओ ( टी).

9.3. एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाएं। तापीय धारिता

रासायनिक प्रतिक्रियाएं क्यों होती हैं?
इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, आइए याद करें कि व्यक्तिगत परमाणु अणुओं में क्यों संयोजित होते हैं, पृथक आयनों से एक आयनिक क्रिस्टल क्यों बनता है, परमाणु के इलेक्ट्रॉन खोल के निर्माण के दौरान कम से कम ऊर्जा का सिद्धांत क्यों संचालित होता है। इन सभी सवालों का जवाब एक ही है: क्योंकि यह ऊर्जावान रूप से फायदेमंद है। इसका मतलब है कि ऐसी प्रक्रियाओं के दौरान ऊर्जा जारी की जाती है। ऐसा लगता है कि रासायनिक प्रतिक्रियाएं उसी कारण से आगे बढ़नी चाहिए। दरअसल, कई प्रतिक्रियाएं की जा सकती हैं, जिसके दौरान ऊर्जा निकलती है। ऊर्जा जारी की जाती है, आमतौर पर गर्मी के रूप में।

यदि ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया के दौरान ऊष्मा को हटाने का समय नहीं होता है, तो प्रतिक्रिया प्रणाली गर्म हो जाती है।
उदाहरण के लिए, मीथेन की दहन प्रतिक्रिया में

सीएच 4 (जी) + 2 ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (जी)

इतनी गर्मी निकलती है कि मीथेन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है।
तथ्य यह है कि इस प्रतिक्रिया में गर्मी जारी की जाती है, प्रतिक्रिया समीकरण में परिलक्षित हो सकती है:

सीएच 4 (जी) + 2 ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (जी) + क्यू।

यह तथाकथित थर्मोकेमिकल समीकरण. यहाँ प्रतीक "+ क्यू" का अर्थ है कि जब मीथेन को जलाया जाता है, तो गर्मी निकलती है। इस गर्मी को कहा जाता है प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव.
मुक्त गर्मी कहाँ से आती है?
आप जानते हैं कि रासायनिक अभिक्रियाओं में रासायनिक बंध टूट कर बनते हैं। इस मामले में, सीएच 4 अणुओं में कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ-साथ ओ 2 अणुओं में ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच बंधन टूट जाते हैं। इस मामले में, नए बंधन बनते हैं: सीओ 2 अणुओं में कार्बन और ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच और एच 2 ओ अणुओं में ऑक्सीजन और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच। बंधनों को तोड़ने के लिए, आपको ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता होती है ("बंध ऊर्जा", "परमाणुकरण ऊर्जा" देखें) ), और बांड बनाते समय, ऊर्जा निकलती है। जाहिर है, अगर "नए" बंधन "पुराने" की तुलना में अधिक मजबूत हैं, तो अवशोषित होने की तुलना में अधिक ऊर्जा जारी की जाएगी। जारी और अवशोषित ऊर्जा के बीच का अंतर प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव है।
ऊष्मीय प्रभाव (ऊष्मा की मात्रा) को किलोजूल में मापा जाता है, उदाहरण के लिए:

2H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g) + 484 kJ।

इस तरह के एक रिकॉर्ड का मतलब है कि 484 किलोजूल गर्मी जारी की जाएगी यदि हाइड्रोजन के दो मोल ऑक्सीजन के एक मोल के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और दो मोल गैसीय पानी (भाप) बनते हैं।

इस तरह, थर्मोकेमिकल समीकरणों में, गुणांक संख्यात्मक रूप से अभिकारकों और प्रतिक्रिया उत्पादों के पदार्थ की मात्रा के बराबर होते हैं.

प्रत्येक विशिष्ट प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव क्या निर्धारित करता है?
प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव निर्भर करता है
एक से कुल राज्यप्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पाद,
बी) तापमान पर और
ग) रासायनिक परिवर्तन स्थिर आयतन पर होता है या स्थिर दबाव पर।
पदार्थों के एकत्रीकरण की स्थिति पर प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव की निर्भरता इस तथ्य के कारण है कि एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी (कुछ अन्य भौतिक प्रक्रियाओं की तरह) में संक्रमण की प्रक्रिया गर्मी की रिहाई या अवशोषण के साथ होती है। इसे थर्मोकेमिकल समीकरण द्वारा भी व्यक्त किया जा सकता है। एक उदाहरण जल वाष्प संघनन का थर्मोकेमिकल समीकरण है:

एच 2 ओ (जी) \u003d एच 2 ओ (जी) + क्यू।

थर्मोकेमिकल समीकरणों में, और, यदि आवश्यक हो, सामान्य रासायनिक समीकरणों में, पदार्थों के कुल राज्यों को अक्षर सूचकांकों का उपयोग करके दर्शाया जाता है:
(डी) - गैस,
(छ) - तरल,
(टी) या (सीआर) एक ठोस या क्रिस्टलीय पदार्थ है।
तापमान पर ऊष्मीय प्रभाव की निर्भरता ऊष्मा क्षमता में अंतर से जुड़ी होती है प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पाद।
चूंकि, निरंतर दबाव पर एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, सिस्टम का आयतन हमेशा बढ़ता है, ऊर्जा का कुछ हिस्सा वॉल्यूम बढ़ाने के लिए काम करने पर खर्च किया जाता है, और जारी की गई गर्मी उसी प्रतिक्रिया के मामले में कम होगी स्थिर मात्रा में।
प्रतिक्रियाओं के ऊष्मीय प्रभावों की गणना आमतौर पर 25 डिग्री सेल्सियस पर स्थिर मात्रा में होने वाली प्रतिक्रियाओं के लिए की जाती है और इसे प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता है क्यूओ
यदि ऊर्जा केवल ऊष्मा के रूप में निकलती है, और रासायनिक प्रतिक्रिया एक स्थिर आयतन पर आगे बढ़ती है, तो प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव ( क्यू वी) परिवर्तन के बराबर है आंतरिक ऊर्जा(डी यू) प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थ, लेकिन विपरीत संकेत के साथ:

क्यू वी = - यू.

एक शरीर की आंतरिक ऊर्जा को इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन की कुल ऊर्जा, रासायनिक बांड, सभी इलेक्ट्रॉनों की आयनीकरण ऊर्जा, नाभिक में न्यूक्लियंस की बंधन ऊर्जा, और अन्य सभी ज्ञात और अज्ञात प्रकार की ऊर्जा के रूप में समझा जाता है जो इस शरीर द्वारा "संग्रहीत" होती हैं। "-" चिन्ह इस तथ्य के कारण है कि जब गर्मी निकलती है, तो आंतरिक ऊर्जा कम हो जाती है। वह है

यू= – क्यू वी .

यदि प्रतिक्रिया निरंतर दबाव में आगे बढ़ती है, तो सिस्टम का आयतन बदल सकता है। आंतरिक ऊर्जा का एक हिस्सा मात्रा बढ़ाने के काम पर भी खर्च किया जाता है। इस मामले में

यू = -(क्यू पी + ए) = –(क्यू पी + पीवी),

कहाँ पे क्यूपीस्थिर दबाव पर होने वाली प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव है। यहाँ से

क्यू पी = - यूपीवी .

के बराबर एक मान यू+पीवीनाम रखा गया एन्थैल्पी परिवर्तनऔर D . द्वारा निरूपित किया जाता है एच.

एच =यू+पीवी.

फलस्वरूप

क्यू पी = - एच.

इस प्रकार, जब ऊष्मा निकलती है, तो निकाय की एन्थैल्पी कम हो जाती है। इसलिए इस मात्रा का पुराना नाम: "गर्मी सामग्री"।
ऊष्मीय प्रभाव के विपरीत, थैलेपी में परिवर्तन प्रतिक्रिया की विशेषता है, भले ही यह निरंतर मात्रा या स्थिर दबाव पर आगे बढ़े। थैलेपी परिवर्तन का उपयोग करके लिखे गए थर्मोकेमिकल समीकरण कहलाते हैं थर्मोडायनामिक रूप में थर्मोकेमिकल समीकरण. इस मामले में, मानक स्थितियों (25 डिग्री सेल्सियस, 101.3 केपीए) के तहत थैलेपी में परिवर्तन का मूल्य दिया जाता है, निरूपित किया जाता है एच के बारे में. उदाहरण के लिए:
2एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) एच के बारे में= - 484 केजे;
सीएओ (सीआर) + एच 2 ओ (एल) \u003d सीए (ओएच) 2 (सीआर) एच के बारे में= - 65 केजे।

प्रतिक्रिया में जारी गर्मी की मात्रा की निर्भरता ( क्यू) प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव से ( क्यूओ) और पदार्थ की मात्रा ( एनबी) प्रतिक्रिया में प्रतिभागियों में से एक (पदार्थ बी - प्रारंभिक पदार्थ या प्रतिक्रिया उत्पाद) समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है:

यहां बी पदार्थ बी की मात्रा है, जो थर्मोकेमिकल समीकरण में पदार्थ बी के सूत्र के सामने गुणांक द्वारा दी गई है।

एक कार्य

1694 kJ ऊष्मा मुक्त होने पर ऑक्सीजन में जलने वाले हाइड्रोजन पदार्थ की मात्रा निर्धारित करें।

समाधान

2H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g) + 484 kJ।

क्यू = 1694 केजे, 6. गैसीय क्लोरीन के साथ क्रिस्टलीय एल्यूमीनियम की बातचीत की प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव 1408 केजे है। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें और इस प्रतिक्रिया का उपयोग करके 2816 kJ ऊष्मा उत्पन्न करने के लिए आवश्यक एल्यूमीनियम का द्रव्यमान निर्धारित करें।
7. यदि ऑक्सीजन में ग्रेफाइट दहन प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव 394 kJ है, तो हवा में 90% ग्रेफाइट युक्त 1 किलो कोयले के दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करें।

9.4. एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं। एन्ट्रापी

एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं के अलावा, प्रतिक्रियाएं संभव हैं जिनके दौरान गर्मी अवशोषित होती है, और यदि इसकी आपूर्ति नहीं की जाती है, तो प्रतिक्रिया प्रणाली ठंडा हो जाती है। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है एन्दोठेर्मिक.

ऐसी प्रतिक्रियाओं का ऊष्मीय प्रभाव नकारात्मक होता है। उदाहरण के लिए:
सीएसीओ 3 (सीआर) \u003d सीएओ (सीआर) + सीओ 2 (जी) - क्यू,
2एचजीओ (सीआर) \u003d 2एचजी (जी) + ओ 2 (जी) - क्यू,
2एजीबीआर (सीआर) \u003d 2एजी (सीआर) + बीआर 2 (जी) - क्यू।

इस प्रकार, इन और इसी तरह की प्रतिक्रियाओं के उत्पादों में बांड के निर्माण के दौरान जारी ऊर्जा प्रारंभिक सामग्री में बांड को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा से कम है।
ऐसी प्रतिक्रियाओं की घटना का कारण क्या है, क्योंकि वे ऊर्जावान रूप से प्रतिकूल हैं?
चूंकि ऐसी प्रतिक्रियाएं संभव हैं, इसका मतलब है कि कोई अज्ञात कारक है जो उन्हें होने का कारण बनता है। आइए इसे खोजने का प्रयास करें।

आइए दो फ्लास्क लें और उनमें से एक को नाइट्रोजन (रंगहीन गैस) और दूसरे को नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (भूरी गैस) से भरें ताकि फ्लास्क में दबाव और तापमान दोनों समान हों। यह ज्ञात है कि ये पदार्थ एक दूसरे के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया में प्रवेश नहीं करते हैं। हम फ्लास्क को उनकी गर्दन से कसकर जोड़ते हैं और उन्हें लंबवत रूप से सेट करते हैं, ताकि भारी नाइट्रोजन डाइऑक्साइड वाला फ्लास्क नीचे हो (चित्र 9.1)। थोड़ी देर बाद, हम देखेंगे कि ब्राउन नाइट्रोजन डाइऑक्साइड धीरे-धीरे ऊपरी फ्लास्क में फैलती है, और रंगहीन नाइट्रोजन निचले वाले में प्रवेश करती है। नतीजतन, गैसें मिश्रित होती हैं, और फ्लास्क की सामग्री का रंग समान हो जाता है।
गैसों का मिश्रण किसके कारण होता है?
अणुओं की अराजक तापीय गति।
उपरोक्त अनुभव से पता चलता है कि अनायास, हमारे किसी भी (बाहरी) प्रभाव के बिना, एक प्रक्रिया आगे बढ़ सकती है, जिसका थर्मल प्रभाव शून्य के बराबर है। और यह वास्तव में शून्य के बराबर है, क्योंकि इस मामले में कोई रासायनिक संपर्क नहीं है (रासायनिक बंधन टूटते नहीं हैं और नहीं बनते हैं), और गैसों में अंतर-आणविक बातचीत नगण्य और व्यावहारिक रूप से समान है।
देखी गई घटना प्रकृति के सार्वभौमिक नियम की अभिव्यक्ति का एक विशेष मामला है, जिसके अनुसार बड़ी संख्या में कणों से युक्त सिस्टम हमेशा यथासंभव अव्यवस्थित होते हैं।
इस तरह के विकार का एक माप एक भौतिक मात्रा है जिसे कहा जाता है एन्ट्रापी.

इस तरह,

अधिक आदेश - कम एन्ट्रॉपी,
कम आदेश - अधिक एन्ट्रॉपी।

एन्ट्रापी के बीच संबंध समीकरण ( एस) और अन्य मात्राओं का अध्ययन भौतिकी और भौतिक रसायन विज्ञान के पाठ्यक्रमों में किया जाता है। एन्ट्रापी इकाई [ एस] = 1 जम्मू/कश्मीर।
किसी पदार्थ को गर्म करने पर एन्ट्रापी बढ़ती है और ठंडा करने पर घटती है। यह किसी पदार्थ के ठोस से तरल में और तरल से गैसीय अवस्था में संक्रमण के दौरान विशेष रूप से दृढ़ता से बढ़ता है।
हमारे अनुभव में क्या हुआ?
दो मिलाते समय विभिन्न गैसेंअव्यवस्था की डिग्री बढ़ गई है। नतीजतन, सिस्टम की एन्ट्रापी बढ़ गई है। शून्य तापीय प्रभाव पर, यह प्रक्रिया के सहज प्रवाह का कारण था।
अगर अब हमें मिश्रित गैसों को अलग करना है, तो हमें काम करना होगा , यानी इसके लिए ऊर्जा खर्च करना। अनायास (ऊष्मीय गति के कारण) मिश्रित गैसें कभी अलग नहीं होंगी!
इसलिए, हमने दो कारकों की खोज की है जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं सहित कई प्रक्रियाओं की संभावना निर्धारित करते हैं:
1) सिस्टम की न्यूनतम ऊर्जा की इच्छा ( ऊर्जा कारक) तथा
2) प्रणाली की अधिकतम एन्ट्रापी की प्रवृत्ति ( एन्ट्रापी कारक).
आइए अब देखें कि इन दोनों कारकों के विभिन्न संयोजन रासायनिक प्रतिक्रियाओं की संभावना को कैसे प्रभावित करते हैं।
1. यदि, प्रस्तावित प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, प्रतिक्रिया उत्पादों की ऊर्जा प्रारंभिक पदार्थों की ऊर्जा से कम हो जाती है, और एन्ट्रॉपी अधिक होती है ("ढलान से अधिक विकार"), तो ऐसी प्रतिक्रिया हो सकती है आगे बढ़ें और एक्ज़ोथिर्मिक होगा।
2. यदि, प्रस्तावित प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, प्रतिक्रिया उत्पादों की ऊर्जा प्रारंभिक पदार्थों की ऊर्जा से अधिक हो जाती है, और एन्ट्रॉपी कम ("उच्च क्रम तक") है, तो ऐसी प्रतिक्रिया नही होता है।
3. यदि प्रस्तावित प्रतिक्रिया में, ऊर्जा और एन्ट्रॉपी कारक कार्य करते हैं विभिन्न पक्ष("ढलान, लेकिन अधिक क्रम की ओर" या "चढ़ाई, लेकिन अधिक विकार की ओर"), फिर विशेष गणना के बिना इस तरह की प्रतिक्रिया होने की संभावना के बारे में कुछ भी कहना असंभव है ("जो अधिक होगा")। इस बारे में सोचें कि इनमें से कौन से मामले एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं हैं।
एक भौतिक मात्रा की प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम में परिवर्तन की गणना करके एक रासायनिक प्रतिक्रिया होने की संभावना का अनुमान लगाया जा सकता है जो इस प्रतिक्रिया में एन्थैल्पी में परिवर्तन और एन्ट्रापी में परिवर्तन दोनों पर निर्भर करता है। ऐसा भौतिक मात्राबुलाया गिब्स ऊर्जा(19वीं सदी के अमेरिकी भौतिक रसायनज्ञ योशिय्याह विलार्ड गिब्स के सम्मान में)।

जी = एच-टी एस

प्रतिक्रिया की सहज घटना के लिए शर्त:

जी< 0.

पर कम तामपानप्रतिक्रिया की संभावना को अधिक हद तक निर्धारित करने वाला कारक ऊर्जा कारक है, और उच्च पर - एन्ट्रापी। उपरोक्त समीकरण से, विशेष रूप से, यह स्पष्ट है कि गैर-बहने पर क्यों कमरे का तापमानअपघटन प्रतिक्रियाएं (एन्ट्रॉपी बढ़ जाती हैं) एक ऊंचे तापमान पर आगे बढ़ने लगती हैं।

एंडोथर्मिक रिएक्शन, एन्ट्रॉपी, एनर्जी फैक्टर, एन्ट्रॉपी फैक्टर, गिब्स एनर्जी।
1. आपको ज्ञात ऊष्माशोषी प्रक्रियाओं के उदाहरण दीजिए।
2. सोडियम क्लोराइड क्रिस्टल की एन्ट्रॉपी इस क्रिस्टल से प्राप्त गलन की एन्ट्रॉपी से कम क्यों होती है?
3. कार्बन के साथ अपने ऑक्साइड से तांबे की कमी प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव

2CuO (cr) + C (ग्रेफाइट) \u003d 2Cu (cr) + CO 2 (g)

-46 kJ है। थर्मोकेमिकल समीकरण लिखिए और गणना कीजिए कि इस तरह की प्रतिक्रिया में 1 किलो तांबा प्राप्त करने के लिए आपको कितनी ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता है।
4. कैल्शियम कार्बोनेट को शांत करते समय, 300 kJ ऊष्मा खर्च की जाती थी। उसी समय, प्रतिक्रिया के अनुसार

सीएसीओ 3 (सीआर) \u003d सीएओ (सीआर) + सीओ 2 (जी) - 179 केजे

24.6 लीटर कार्बन डाइऑक्साइड का निर्माण हुआ। निर्धारित करें कि कितनी गर्मी बेकार में बर्बाद हुई। इस मामले में कितने ग्राम कैल्शियम ऑक्साइड बनता है?
5. जब मैग्नीशियम नाइट्रेट को कैल्सीन किया जाता है, तो मैग्नीशियम ऑक्साइड, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड गैस और ऑक्सीजन बनते हैं। प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव -510 kJ है। एक थर्मोकेमिकल समीकरण बनाएं और निर्धारित करें कि 4.48 लीटर ऑक्सीजन छोड़ने पर कितनी गर्मी अवशोषित हुई थी। विघटित मैग्नीशियम नाइट्रेट का द्रव्यमान क्या है?

रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, अन्य पदार्थ एक पदार्थ से प्राप्त होते हैं (परमाणु प्रतिक्रियाओं से भ्रमित नहीं होना चाहिए, जिसमें एक रासायनिक तत्वदूसरे में बदल जाता है)।

किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया का वर्णन रासायनिक समीकरण द्वारा किया जाता है:

अभिकर्मक → प्रतिक्रिया उत्पाद

तीर प्रतिक्रिया की दिशा को इंगित करता है।

उदाहरण के लिए:

इस प्रतिक्रिया में, मीथेन (सीएच 4) ऑक्सीजन (ओ 2) के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) और पानी (एच 2 ओ), या बल्कि, जल वाष्प का निर्माण होता है। जब आप गैस बर्नर जलाते हैं तो आपकी रसोई में ठीक यही प्रतिक्रिया होती है। समीकरण को इस तरह पढ़ा जाना चाहिए: मीथेन गैस का एक अणु ऑक्सीजन गैस के दो अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप कार्बन डाइऑक्साइड का एक अणु और पानी के दो अणु (भाप) बनते हैं।

रासायनिक अभिक्रिया के घटकों के सामने की संख्याएँ कहलाती हैं प्रतिक्रिया घटक.

रासायनिक प्रतिक्रियाएं हैं एन्दोठेर्मिक(ऊर्जा अवशोषण के साथ) और एक्ज़ोथिर्मिक(ऊर्जा रिलीज के साथ)। मीथेन का दहन ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया का एक विशिष्ट उदाहरण है।

कई प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं। सबसे आम:

यौगिक प्रतिक्रियाएं;
अपघटन प्रतिक्रियाएं;
एकल प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं;
डबल प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं;
ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं;
रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं।

1. कनेक्शन प्रतिक्रियाएं

एक यौगिक प्रतिक्रिया में, कम से कम दो तत्व एक उत्पाद बनाते हैं:

2Na (टी) + सीएल 2 (जी) → 2NaCl (टी)- नमक का निर्माण।

यौगिक प्रतिक्रियाओं की एक आवश्यक बारीकियों पर ध्यान दिया जाना चाहिए: प्रतिक्रिया की स्थितियों या प्रतिक्रिया में शामिल अभिकारकों के अनुपात के आधार पर, विभिन्न उत्पाद इसका परिणाम हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, जब सामान्य स्थितिकोयले के दहन से कार्बन डाइऑक्साइड पैदा होती है: सी (टी) + ओ 2 (जी) → सीओ 2 (जी)

ऑक्सीजन की मात्रा अपर्याप्त हो तो घातक कार्बन मोनोआक्साइड: 2सी (टी) + ओ 2 (जी) → 2CO (जी)

2. अपघटन प्रतिक्रियाएं

ये प्रतिक्रियाएं, जैसा कि यह थीं, यौगिक की प्रतिक्रियाओं के विपरीत हैं। अपघटन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, पदार्थ दो (3, 4...) अधिक में टूट जाता है सरल तत्व(सम्बन्ध):

2एच 2 ओ (जी) → 2 एच 2 (जी) + ओ 2 (जी)- जल अपघटन
2एच 2 ओ 2 (जी) → 2 एच 2 (जी) ओ + ओ 2 (जी)- हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन

3. एकल प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं

एकल प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, अधिक सक्रिय तत्व यौगिक में कम सक्रिय तत्व को प्रतिस्थापित करता है:

Zn (t) + CuSO 4 (समाधान) → ZnSO 4 (समाधान) + Cu (t)

कॉपर सल्फेट के घोल में जिंक कम सक्रिय कॉपर को विस्थापित करता है, जिसके परिणामस्वरूप जिंक सल्फेट घोल बनता है।

गतिविधि के आरोही क्रम में धातुओं की गतिविधि की डिग्री:

सबसे अधिक सक्रिय क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएं हैं।

उपरोक्त प्रतिक्रिया के लिए आयनिक समीकरण होगा:

Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)

आयनिक बंधन CuSO 4, जब पानी में घुल जाता है, तो एक कॉपर कटियन (चार्ज 2+) और एक आयन सल्फेट (चार्ज 2-) में विघटित हो जाता है। प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एक जस्ता धनायन बनता है (जिसमें तांबे के धनायन के समान आवेश होता है: 2-)। ध्यान दें कि सल्फेट आयन समीकरण के दोनों किनारों पर मौजूद होता है, यानी गणित के सभी नियमों से इसे कम किया जा सकता है। परिणाम एक आयन-आणविक समीकरण है:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

4. दोहरा प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं

दोहरे प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में, दो इलेक्ट्रॉनों को पहले ही बदल दिया जाता है। ऐसी प्रतिक्रियाओं को भी कहा जाता है विनिमय प्रतिक्रियाएं. ये अभिक्रियाएँ विलयन के रूप में होती हैं:

अघुलनशील ठोस (वर्षा प्रतिक्रिया);
पानी (बेअसर प्रतिक्रिया)।

वर्षा प्रतिक्रियाएं

सिल्वर नाइट्रेट (नमक) के घोल को सोडियम क्लोराइड के घोल में मिलाने पर सिल्वर क्लोराइड बनता है:

आणविक समीकरण: KCl (समाधान) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)

आयनिक समीकरण: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

आणविक-आयनिक समीकरण: Cl - + Ag + → AgCl (t)

यदि यौगिक घुलनशील है, तो यह आयनिक रूप में विलयन में होगा। यदि यौगिक अघुलनशील है, तो यह ठोस बनाकर अवक्षेपित हो जाएगा।

तटस्थीकरण प्रतिक्रियाएं

ये अम्ल और क्षार के बीच की प्रतिक्रियाएं हैं, जिसके परिणामस्वरूप पानी के अणु बनते हैं।

उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड के घोल और सोडियम हाइड्रॉक्साइड (लाइ) के घोल को मिलाने की प्रतिक्रिया:

आणविक समीकरण: एच 2 एसओ 4 (पी-पी) + 2नाओएच (पी-पी) → ना 2 एसओ 4 (पी-पी) + 2एच 2 ओ (एल)

आयनिक समीकरण: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)

आण्विक-आयनिक समीकरण: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (g) या H + + OH - → H 2 O (g)

5. ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं

ये हवा में गैसीय ऑक्सीजन के साथ पदार्थों की बातचीत की प्रतिक्रियाएं हैं, जिसमें, एक नियम के रूप में, एक बड़ी संख्या कीऊष्मा और प्रकाश के रूप में ऊर्जा। विशिष्ट प्रतिक्रियाऑक्सीकरण दहन है। इस पृष्ठ की शुरुआत में, ऑक्सीजन के साथ मीथेन की बातचीत की प्रतिक्रिया दी गई है:

सीएच 4 (जी) + 2 ओ 2 (जी) → सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (जी)

मीथेन हाइड्रोकार्बन (कार्बन और हाइड्रोजन के यौगिक) को संदर्भित करता है। जब एक हाइड्रोकार्बन ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो बहुत सारी ऊष्मा ऊर्जा निकलती है।

6. रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं

ये वे प्रतिक्रियाएं हैं जिनमें अभिकारकों के परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों का आदान-प्रदान होता है। ऊपर चर्चा की गई प्रतिक्रियाएं भी रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं हैं: