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रेडॉक्स अभिक्रियाएँ और संतुलन विधियाँ

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अध्ययन नोट्स: रेडॉक्स अभिक्रियाएँ और संतुलन विधियाँ


विषय सूची

  1. रेडॉक्स अभिक्रियाओं का परिचय
  2. ऑक्सीकरण और अपचयन
  3. सामान्य रेडॉक्स अभिकर्मक
  4. ऑक्सीकरण संख्याएँ
  5. रेडॉक्स अभिक्रियाओं को संतुलित करना
    • 5.1 आयन इलेक्ट्रॉन विधि
    • 5.2 ऑक्सीकरण संख्या विधि
  6. सारांश

1. रेडॉक्स अभिक्रियाओं का परिचय

रेडॉक्स अभिक्रियाएँ प्रजातियों के बीच इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को शामिल करती हैं, जिससे ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तन होता है। ये अभिक्रियाएँ रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान और उद्योग में मौलिक हैं।


2. ऑक्सीकरण और अपचयन

मुख्य परिभाषाएँ

ऑक्सीकरण इलेक्ट्रॉनों की हानि है।
अपचयन इलेक्ट्रॉनों की प्राप्ति है।

ये प्रक्रियाएँ विपरीत होती हैं और रेडॉक्स अभिक्रिया में एक साथ घटित होती हैं।


3. सामान्य रेडॉक्स अभिकर्मक

ऑक्सीकारक (इलेक्ट्रॉन स्वीकार करते हैं)

  • ऑक्सीजन ($O_2$)
  • क्लोरीन ($Cl_2$)
  • पोटैशियम परमैंगनेट ($KMnO_4$)

अपचायक (इलेक्ट्रॉन दान करते हैं)

  • हाइड्रोजन ($H_2$)
  • सोडियम (Na)
  • लोहा (Fe)

4. ऑक्सीकरण संख्याएँ

परिभाषा

ऑक्सीकरण संख्या एक यौगिक में किसी परमाणु को आवंटित की गई काल्पनिक आवेश है, जो प्राप्त या खोए गए इलेक्ट्रॉनों को दर्शाती है।

ऑक्सीकरण संख्या निर्दिष्ट करने के नियम

नियम उदाहरण
मानक अवस्था में तत्वों की ऑक्सीकरण संख्या 0 होती है। $O_2$, $Na$, $Fe$
एकलपरमाणुक आयनों की ऑक्सीकरण संख्या उनके आवेश के बराबर होती है। $Na^+$ → +1, $Cl^-$ → -1
ऑक्सीजन आमतौर पर -2 होती है, सिवाय पेरोक्साइड्स (जैसे $H_2O_2$) में जहाँ यह -1 होती है।
हाइड्रोजन आमतौर पर +1 होता है, सिवाय धातु हाइड्राइड्स (जैसे $NaH$) में जहाँ यह -1 होता है।

5. रेडॉक्स अभिक्रियाओं को संतुलित करना

5.1 आयन इलेक्ट्रॉन विधि

चरण:

  1. अभिक्रिया को ऑक्सीकरण और अपचयन अर्ध-अभिक्रियाओं में विभाजित करें।
  2. प्रत्येक अर्ध-अभिक्रिया में परमाणुओं (O और H को छोड़कर) को संतुलित करें।
  3. O को $H_2O$ से, और H को $H^+$ (अम्लीय परिस्थितियों में) या $OH^-$ (क्षारीय परिस्थितियों में) से संतुलित करें।
  4. इलेक्ट्रॉनों द्वारा आवेश संतुलित करें।
  5. खोए और प्राप्त इलेक्ट्रॉनों को बराबर करने के लिए अर्ध-अभिक्रियाओं को गुणा करें।
  6. संयोजित करें और सरल बनाएँ।

उदाहरण:
अम्लीय परिस्थितियों में $Fe^{2+} + Cr_2O_7^{2-} \rightarrow Fe^{3+} + Cr^{3+}$ को संतुलित करना।


5.2 ऑक्सीकरण संख्या विधि

चरण:

  1. सभी परमाणुओं को ऑक्सीकरण संख्याएँ निर्दिष्ट करें।
  2. उन प्रजातियों की पहचान करें जो ऑक्सीकृत (ऑक्सीकरण संख्या में वृद्धि) और अपचित (कमी) होती हैं।
  3. ऑक्सीकरण संख्याओं में कुल वृद्धि और कमी की गणना करें।
  4. इलेक्ट्रॉनों की हानि और प्राप्ति को गुणांक समायोजित करके संतुलित करें।
  5. $H_2O$, $H^+$, या $OH^-$ का उपयोग करके परमाणुओं और आवेश को संतुलित करें।

उदाहरण:
ऑक्सीकरण संख्याओं का उपयोग करके $C_2H_6 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$ को संतुलित करना।


6. सारांश

मुख्य अवधारणाएँ

  • रेडॉक्स अभिक्रियाएँ इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण और ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तन शामिल करती हैं।
  • ऑक्सीकारक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं; अपचायक इलेक्ट्रॉन खोते हैं।
  • ऑक्सीकरण संख्याएँ इलेक्ट्रॉन गति को ट्रैक करने में मदद करती हैं।
  • रेडॉक्स अभिक्रियाओं को संतुलित करने की दो प्राथमिक विधियाँ:
    • आयन इलेक्ट्रॉन विधि (अर्ध-अभिक्रियाओं में विभाजित)
    • ऑक्सीकरण संख्या विधि (इलेक्ट्रॉन परिवर्तनों को ट्रैक करें)

महत्वपूर्ण सूत्र

  • ऑक्सीकरण संख्या नियम (ऊपर तालिका देखें)।
  • रेडॉक्स अभिक्रिया संतुलन समीकरण (जैसे $Fe^{2+} + Cr_2O_7^{2-} \rightarrow Fe^{3+} + Cr^{3+}$)।

तुलनात्मक तालिका: रेडॉक्स विधियाँ

विधि चरण सर्वोत्तम उपयोग
आयन इलेक्ट्रॉन अर्ध-अभिक्रियाओं में विभाजित करें जटिल अभिक्रियाएँ
ऑक्सीकरण संख्या इलेक्ट्रॉन परिवर्तनों को ट्रैक करें सरल अभिक्रियाएँ

रेडॉक्स अभिक्रियाओं को संतुलित करने की जाँच सूची

  • ऑक्सीकरण और अपचयन अर्ध-अभिक्रियाओं की पहचान करें।
  • परमाणुओं को (O और H को छोड़कर) संतुलित करें।
  • O और H को $H_2O$ और $H^+/OH^-$ का उपयोग करके संतुलित करें।
  • खोए और प्राप्त इलेक्ट्रॉनों को बराबर करें।
  • सरल करें और सत्यापित करें।


अभ्यास प्रश्न

##### निम्नलिखित में से कौन एक अपचायक नहीं है? 1. [ ] $SO_2$ 2. [ ] $H_2 O_2$ 3. [x] $CO_2$ 4. [ ] $NO_2$ ##### निम्नलिखित में से किस अभिक्रिया में नाइट्रिक ऑक्साइड एक अपचायक के रूप में कार्य करता है? 1. [ ] $4 NH_3+5 O_2 \rightarrow 4 NO+6 H_2 O$ 2. [x] $2 NO+3 I_2+4 H_2 O \rightarrow 2 NO_3^{-}+6 I^{-}+8 H^{+}$ 3. [ ] $2 NO+H_2 SO_3 \rightarrow N_2 O+H_2 SO_4$ 4. [ ] $2 NO+H_2 S \rightarrow N_2 O+S+H_2 O$ ##### निम्नलिखित में से कौन एक ऑक्सीकारक के रूप में कार्य नहीं कर सकता है? 1. [x] $I^{-}$ 2. [ ] $S(s)$ 3. [ ] $NO_3^{-}(aq)$ 4. [ ] $Cr_2 O_7^{2-}$ ##### निम्नलिखित में से किस अभिक्रिया में हाइड्रोजन एक ऑक्सीकारक के रूप में कार्य कर रहा है? 1. [ ] आयोडीन के साथ हाइड्रोजन आयोडाइड देने हेतु 2. [x] लिथियम के साथ लिथियम हाइड्राइड देने हेतु 3. [ ] नाइट्रोजन के साथ अमोनिया देने हेतु 4. [ ] सल्फ़र के साथ हाइड्रोजन सल्फ़ाइड देने हेतु ##### वह यौगिक जो एक ऑक्सीकारक के साथ-साथ अपचायक के रूप में भी कार्य कर सकता है, वह है 1. [ ] $KMnO_4$ 2. [x] $H_2 O_2$ 3. [ ] $Fe_2(SO_4)_3$ 4. [ ] $K_2 Cr_2 O_7$ ##### $ MnO_4^{-}$विभिन्न माध्यम में एक अच्छा ऑक्सीकारक है जो बदलता है ऑक्सीकरण संख्या में परिवर्तन क्रमशः हैं 1. [ ] $1,3,4,5$ 2. [ ] 5, 4, 3, 2 3. [x] $5,1,3,4$ 4. [ ] 2, 6, 4, 3 ##### $Ba(H_2 PO_2)_2$ में फॉस्फ़ोरस और $Na_4 XeO_6$ में जेनॉन की ऑक्सीकरण संख्या क्रमशः हैं 1. [ ] +3 और +4 2. [ ] +2 और +6 3. [x] +1 और +8 4. [ ] -1 और -6 ##### निम्नलिखित में से किस जोड़े में, रेखांकित तत्वों की ऑक्सीकरण संख्या में सबसे अधिक अंतर है? 1. [ ] $ \underline{N} O_2$ और $\underline{N_2} O_4$ 2. [ ] $\underline{P_2} O_5$ और $\underline{P_4} O_{10}$ 3. [ ] $\underline{N_2} O$ और $\underline{N}O$ 4. [x] $\underline{S}O_2$ और $\underline{S}O_3$ ##### किसी यौगिक में तत्व की ऑक्सीकरण संख्या का मूल्यांकन कुछ नियमों के आधार पर किया जाता है। इस संदर्भ में निम्नलिखित में से कौन सा नियम सही नहीं है? 1. [x] हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण संख्या हमेशा +1 होती है 2. [ ] एक यौगिक में सभी ऑक्सीकरण संख्याओं का बीजगणितीय योग 0 होता है 3. [ ] मुक्त या असंयुक्त अवस्था में तत्व की ऑक्सीकरण संख्या 0 होती है 4. [ ] इसके सभी यौगिकों में, फ्लोरीन की ऑक्सीकरण संख्या -1 होती है ##### $S_8, S_2 F_2$ और $H_2 S$ में सल्फ़र की ऑक्सीकरण संख्या क्रमशः हैं 1. [x] $0,+1$ और -2 2. [ ] $+2,+1$ और -2 3. [ ] $0,+1$ और +2 4. [ ] $-2,+1$ और -2 ##### अभिक्रिया $3 Br_2+6 CO_3^{2-}+3 H_2 O \rightarrow 5 Br^{-}+BrO_3^{-}+6 HCO_3^{-}$ में 1. [ ] ब्रोमीन ऑक्सीकृत होता है और कार्बोनेट रेडिकल अपचयित होता है 2. [ ] ब्रोमीन अपचयित होता है और कार्बोनेट रेडिकल ऑक्सीकृत होता है 3. [ ] ब्रोमीन न तो अपचयित होता है और न ही ऑक्सीकृत होता है 4. [x] ब्रोमीन दोनों अपचयित और ऑक्सीकृत होता है ##### किसी तत्व द्वारा प्रदर्शित सबसे बड़ी ऑक्सीकरण संख्या उसके बाह्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास पर निर्भर करती है। निम्नलिखित में से किस बाह्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास वाला तत्व सबसे बड़ी ऑक्सीकरण संख्या प्रदर्शित करेगा? 1. [ ] $3 d^{1} 4 s^{2}$ 2. [ ] $3 d^{3} 4 s^{2}$ 3. [ ] $3 d^{5} 4 s^{1}$ 4. [x] $3 d^{5} 4 s^{2}$ ##### निम्नलिखित में से किस यौगिक में एक तत्व दो भिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करता है? 1. [ ] $NH_2 OH$ 2. [x] $NH_4 NO_3$ 3. [ ] $N_2 H_4$ 4. [ ] $N_3 H$ ##### जब $SO_2$ को पोटैशियम डाइक्रोमेट के अम्लीय विलयन में प्रवाहित किया जाता है, तो $S$ की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन होता है 1. [ ] +4 से 0 तक 2. [ ] +4 से +2 तक 3. [x] +4 से +6 तक 4. [ ] +6 से +4 तक

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