आयनिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं। आयनिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं Na o2 प्रतिक्रिया समीकरण
02-फरवरी-2014 | एक टिप्पणी | लोलिता ओकोलनोवा
आयनिक प्रतिक्रियाएं- विलयन में आयनों के बीच अभिक्रिया
आइए बुनियादी अकार्बनिक और कुछ कार्बनिक रसायन प्रतिक्रियाओं पर एक नज़र डालें।
बहुत बार रसायन शास्त्र में विभिन्न कार्यों में उन्हें न केवल लिखने के लिए कहा जाता है रासायनिक समीकरणआणविक रूप में, लेकिन आयनिक (पूर्ण और संक्षिप्त) में भी। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, आयनिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं समाधानों में होती हैं। अक्सर, पदार्थ पानी में आयनों में टूट जाते हैं।
पूर्ण आयनिक समीकरणरासायनिक प्रतिक्रिया:सभी यौगिक इलेक्ट्रोलाइट्स हैं, हम गुणांक को ध्यान में रखते हुए आयनिक रूप में फिर से लिखते हैं:
2NaOH + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + 2H 2 O - आणविक प्रतिक्रिया समीकरण
2Na + +2OH - +2H + + SO -2 \u003d 2Na + + SO 4 -2 + 2H 2 O - पूर्ण आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण
एक रासायनिक प्रतिक्रिया का संक्षिप्त आयनिक समीकरण:हम समान घटकों को कम करते हैं:
2Na + +2OH - +2H + + SO -2 = 2Na + + SO 4 -2 + 2H 2 O
समान आयनों की इस कमी के परिणामों के अनुसार, यह स्पष्ट है कि कौन से आयनों ने अघुलनशील या खराब घुलनशील - गैसीय उत्पादों या अभिकर्मकों, अवक्षेप या खराब रूप से अलग करने वाले पदार्थों का गठन किया।
किसी पदार्थ की आयनिक रासायनिक अभिक्रियाओं में आयनों में अपघटित न हों:
1. पानी में अघुलनशील यौगिक (या कम घुलनशील) (देखें );
Ca(NO3)2 + 2NaOH = Ca(OH)2↓ + 2NaNO3
a 2+ + 2NO 3 - + 2Na + + 2OH - \u003d Ca (OH) 2 + 2Na + + 2NO 3 - - पूर्ण आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण
सीए 2+ + 2OH - \u003d सीए (ओएच) 2 - संक्षिप्त आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण
2. गैसीय पदार्थ, उदाहरण के लिए, O 2, Cl 2, NO, आदि।
ना 2 एस + 2एचसीएल \u003d 2एनएसीएल + एच 2 एस
2Na + + S -2 + 2H + +2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H2S - पूर्ण आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण
एस -2 + 2 एच + = एच 2 एस - संक्षिप्त आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण
3. कम अलग करने वाले पदार्थ (H2O, NH4OH);
निराकरण प्रतिक्रिया
ओएच - + एच + \u003d एच 2 ओ - संक्षिप्त आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण
4. (सभी: दोनों धातुओं और अधातुओं द्वारा निर्मित);
2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2NaNO3 + H2O
2Ag + + 2NO 3 - + 2Na + + 2OH - = Ag2O + 2NO 3 - + 2Na + + H2O - पूर्ण आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण
2Ag + + 2OH - = Ag2O + H2O - कम आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण
5. कार्बनिक पदार्थ (कार्बनिक अम्लों को निम्न-विघटनकारी पदार्थ कहा जाता है)
सीएच 3 सीओओएच + नाओएच \u003d सीएच 3 कूना + एच 2 ओ
सीएच 3 सीओओएच + ना + + ओएच - \u003d सीएच 3 सीओओ - + ना + + एच 2 ओ - पूर्ण आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण
सीएच 3 सीओओएच + ओएच - \u003d सीएच 3 सीओओ - + एच 2 ओ - संक्षिप्त आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण
अक्सर आयनिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं विनिमय प्रतिक्रियाएं.
यदि प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले सभी पदार्थ आयनों के रूप में हैं, तो एक नए पदार्थ के गठन के साथ उनका बंधन नहीं होता है, इसलिए इस मामले में प्रतिक्रिया व्यावहारिक रूप से संभव नहीं है।
रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं से आयन एक्सचेंज की रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि वे प्रतिक्रिया में शामिल कणों के ऑक्सीकरण राज्यों को बदले बिना आगे बढ़ते हैं।
- परीक्षा में एक प्रश्न है - आयन एक्सचेंज प्रतिक्रियाएं
- जीआईए (ओजीई) में यह है - आयन एक्सचेंज प्रतिक्रियाएं
9.1. रासायनिक अभिक्रिया क्या होती हैं
याद रखें कि हम रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रकृति की कोई भी 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 घर का काम 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; (4)
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; (10)
एचसीएल + केएनओ 2 \u003d केसीएल + एचएनओ 2; (ग्यारह)
AgNO 3 + NaCl \u003d AgCl + NaNO 3। (12)
रासायनिक प्रतिक्रियाओं का पारंपरिक वर्गीकरण उनकी सभी विविधता को कवर नहीं करता है - चार मुख्य प्रकार की प्रतिक्रियाओं के अलावा, कई और जटिल प्रतिक्रियाएं भी होती 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; सी) Cu(OH) 2 CuO + H 2 O ( टी);
डी) 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)। ओवीआर को चिह्नित करने के लिए, अवधारणाओं का उपयोग किया जाता है ऑक्सीकरण एजेंटतथा संदर्भ पुस्तकें.
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- पदार्थ जिनमें उच्च ऑक्सीकरण वाले परमाणु शामिल होते हैं, जो इन ऑक्सीकरण राज्यों में सरल आयन बनाने के इच्छुक नहीं हैं: एचएनओ 3 (एन + वी), केएमएनओ 4 (एमएन + VII), सीआरओ 3 (सीआर + VI), केसीएलओ 3 ( सीएल + 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 साथ एल्यूमीनियम भी 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।
सामान्य तौर पर, लगभग सभी जटिल और कई सरल पदार्थ ऑक्सीकरण और कम करने वाले 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 परमाणु (Fe 0) में बदल गए, और कम करने वाले परमाणु (C + II) ऑक्सीकरण करने वाले परमाणु (C + IV) में बदल गए। लेकिन सीओ 2 किसी भी स्थिति में एक बहुत कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट है, और लोहा, हालांकि यह एक कम करने वाला एजेंट है, इन परिस्थितियों में सीओ 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:
ए) 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 (ऑक्सीकरण) का दान 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 को सरलतम सूत्र में देखें)।
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 कार्य को पूरा करते समय आपके द्वारा खोजे गए OVR के समीकरण बनाइए। इस बार ऑड्स लगाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक बैलेंस मेथड का इस्तेमाल करें। 3. इलेक्ट्रॉनिक संतुलन विधि का उपयोग करके, निम्नलिखित योजनाओं के अनुरूप प्रतिक्रिया समीकरण बनाएं: a) Na + I 2 NaI;
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);
ग) घन 2 ओ + घन 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 अलग-अलग परमाणु अणुओं में क्यों जुड़ते 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.
विमोचित ऊष्मा 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 (देखें "बंधन ऊर्जा", "परमाणुकरण ऊर्जा" ), और बांड बनाते समय, ऊर्जा निकलती है। जाहिर है, अगर "नए" बंधन "पुराने" की तुलना में मजबूत हैं, तो अवशोषित होने से 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:
2एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) + 484 केजे।
इस तरह के एक रिकॉर्ड का मतलब है कि 484 किलोजूल गर्मी जारी होगी 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 आयतन 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, रासायनिक बांड, सभी इलेक्ट्रॉनों की आयनीकरण ऊर्जा, नाभिक में न्यूक्लियंस की बंधन ऊर्जा, और अन्य सभी ज्ञात और अज्ञात प्रकार की ऊर्जा को इस शरीर द्वारा "संग्रहीत" के रूप में समझा जाता है। "-" चिन्ह इस तथ्य के कारण है कि जब गर्मी निकलती है, तो आंतरिक ऊर्जा कम हो जाती है। अर्थात्
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। यहां से
क्यू पी = - यूपीवी .
के बराबर एक मान यू+पीवीनामांकित किया गया था एन्थैल्पी परिवर्तनऔर डी . द्वारा निरूपित एच.
एच =यू+पीवी.
इसलिये
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"।
थर्मल 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।
टास्क
यदि 1694 kJ ऊष्मा निकलती है, तो ऑक्सीजन में जले हुए हाइड्रोजन पदार्थ की मात्रा निर्धारित करें।
समाधान
2एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) + 484 केजे। |
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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। 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: 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।
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। इस तरह,
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। जी = एच-टी एस प्रतिक्रिया की सहज घटना के लिए शर्त: जी< 0. कम तापमान पर, प्रतिक्रिया की संभावना को अधिक हद तक निर्धारित करने वाला कारक ऊर्जा कारक है, और उच्च तापमान पर, एन्ट्रॉपी एक। उपरोक्त समीकरण से, विशेष रूप से, यह स्पष्ट है कि गैर-बहने पर क्यों कमरे का तापमानअपघटन प्रतिक्रियाएं (एन्ट्रॉपी बढ़ जाती है) एक ऊंचे तापमान पर आगे बढ़ने लगती हैं। एंडोथर्मिक रिएक्शन, एन्ट्रॉपी, एनर्जी फैक्टर, एन्ट्रॉपी फैक्टर, गिब्स एनर्जी। 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। 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? |
सोडियम प्रकृति में सबसे आम और व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली क्षार धातु है, जो आवर्त सारणी में 11 वें स्थान पर है (यह 1 समूह, मुख्य उपसमूह, तीसरी अवधि में है)। वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ बातचीत करते समय, यह पेरोक्साइड Na2O2 बनाता है। क्या आप बता सकते हैं कि यह सोडियम है? बेशक नहीं, चूंकि यह पदार्थ ऑक्साइड के वर्ग से संबंधित नहीं है, और इसका संरचनात्मक सूत्र इस रूप में लिखा गया है: ना-ओ-ओ-ना। उच्च ऑक्साइड वे होते हैं जिनमें ऑक्सीजन से जुड़े रासायनिक तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था सबसे अधिक होती है। सोडियम में केवल एक ऑक्सीकरण अवस्था है, +1। इसलिए, इस रासायनिक तत्व के लिए, "उच्च ऑक्साइड" की अवधारणा मौजूद नहीं है।
सोडियम ऑक्साइड इसके Na2O का आणविक सूत्र है। दाढ़ द्रव्यमान 61.9789 g/mol है। सोडियम ऑक्साइड का घनत्व 2.27 g/cm³ है। द्वारा दिखावटयह एक सफेद ठोस गैर-दहनशील पदार्थ है जो प्लस 1132 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पिघलता है, प्लस 1950 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर उबलता है और विघटित होता है। पानी में घुलने पर, ऑक्साइड इसके साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप सोडियम हाइड्रॉक्साइड बनता है, जिसे ठीक से हाइड्रॉक्साइड कहा जाना चाहिए। इसे प्रतिक्रिया समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है: Na2O + H2O → 2NaOH। इसका मुख्य खतरा रासायनिक यौगिक(Na2O) यह है कि यह पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप एक आक्रामक कास्टिक क्षार बनता है।
कम ऑक्सीजन सामग्री वाले वातावरण में धातु को 180 डिग्री सेल्सियस से अधिक के तापमान पर गर्म करके सोडियम ऑक्साइड प्राप्त किया जा सकता है: 4Na + O2 → 2Na2O। इस मामले में, शुद्ध ऑक्साइड प्राप्त करना संभव नहीं है, क्योंकि प्रतिक्रिया उत्पादों में 20% पेरोक्साइड और लक्ष्य पदार्थ का केवल 80% होगा। Na2O प्राप्त करने के अन्य तरीके हैं। उदाहरण के लिए, धातु की अधिकता के साथ पेरोक्साइड के मिश्रण को गर्म करते समय: Na2O2 + 2Na → 2Na2O। इसके अलावा, ऑक्साइड धात्विक सोडियम को इसके हाइड्रॉक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जाता है: 2Na + NaOH → 2Na2O + H2, साथ ही एक क्षार धातु के साथ नमक की प्रतिक्रिया करके: 6Na + 2NaNO2 → 4Na2O + N2। ये सभी प्रतिक्रियाएं सोडियम की अधिकता के साथ आगे बढ़ती हैं। इसके अलावा, जब एक क्षार धातु कार्बोनेट को 851 ° C तक गर्म किया जाता है, तो इस धातु का एक ऑक्साइड भी प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार प्राप्त किया जा सकता है: Na2CO3 → Na2O + CO2।
सोडियम ऑक्साइड ने बुनियादी गुणों का उच्चारण किया है। पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करने के अलावा, यह सक्रिय रूप से एसिड और एसिड ऑक्साइड के साथ भी संपर्क करता है। के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप हाइड्रोक्लोरिक एसिडनमक और पानी बनते हैं: Na2O + 2HCl → 2NaCl + H2O। और जब सिलिकॉन डाइऑक्साइड के रंगहीन क्रिस्टल के साथ बातचीत करते हैं, तो एक क्षार धातु सिलिकेट बनता है: Na2O + SiO2 → Na2SiO3।
सोडियम ऑक्साइड, एक अन्य क्षार धातु, पोटेशियम के ऑक्साइड की तरह, कोई महान व्यावहारिक महत्व नहीं है। यह पदार्थ आमतौर पर एक अभिकर्मक के रूप में प्रयोग किया जाता है, औद्योगिक (सोडा-लाइम) और तरल ग्लास का एक महत्वपूर्ण घटक है, लेकिन ऑप्टिकल ग्लास का हिस्सा नहीं है। आमतौर पर, औद्योगिक ग्लास में लगभग 15% सोडियम ऑक्साइड, 70% सिलिका (सिलिकॉन डाइऑक्साइड) और 9% चूना होता है (ना ऑक्साइड उस तापमान को कम करने के लिए प्रवाह के रूप में कार्य करता है जिस पर सिलिका पिघलती है। सोडा ग्लास में पोटाश ग्लास की तुलना में कम गलनांक होता है। -लाइम या पोटेशियम-लीड। यह सबसे आम है, जिसका उपयोग पेय, भोजन और कुछ अन्य सामानों के लिए खिड़की के शीशे और कांच के कंटेनर (बोतलें और जार) के निर्माण के लिए किया जाता है। कांच के बने पदार्थ अक्सर टेम्पर्ड सोडा-लाइम-सिलिकेट ग्लास से बनाए जाते हैं।
कच्चे माल को पिघलाकर प्राप्त किया जाता है - ना कार्बोनेट, चूना, डोलोमाइट, सिलिकॉन डाइऑक्साइड (सिलिका), एल्यूमीनियम ऑक्साइड (एल्यूमिना), साथ ही साथ थोड़ी मात्रा में एजेंट (उदाहरण के लिए, ना सल्फेट, ना क्लोराइड) - तापमान पर एक कांच की भट्टी में 1675 डिग्री सेल्सियस तक। हरे और भूरे रंग की बोतलें खिड़की के शीशे की तुलना में कंटेनर ग्लास में कम मैग्नीशियम ऑक्साइड और सोडियम ऑक्साइड युक्त कच्चे माल से बनाई जाती हैं।