परिभाषा
ऑक्सीकरण अवस्थाकिसी यौगिक में किसी रासायनिक तत्व के परमाणु की स्थिति का उसकी विद्युत ऋणात्मकता के आधार पर मात्रात्मक मूल्यांकन है।
यह सकारात्मक और नकारात्मक दोनों मान लेता है। किसी यौगिक में किसी तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था को इंगित करने के लिए, आपको उसके प्रतीक के ऊपर संबंधित चिह्न ("+" या "-") के साथ एक अरबी अंक रखना होगा।
यह याद रखना चाहिए कि ऑक्सीकरण अवस्था एक ऐसी मात्रा है जिसका कोई भौतिक अर्थ नहीं है, क्योंकि यह परमाणु के वास्तविक आवेश को प्रतिबिंबित नहीं करता है। हालाँकि, रसायन विज्ञान में इस अवधारणा का बहुत व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
रासायनिक तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्थाओं की तालिका
अधिकतम सकारात्मक और न्यूनतम नकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था को आवर्त सारणी डी.आई. का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है। मेंडेलीव। वे उस समूह की संख्या के बराबर हैं जिसमें तत्व स्थित है और क्रमशः "उच्चतम" ऑक्सीकरण अवस्था और संख्या 8 के मान के बीच का अंतर है।
यदि हम रासायनिक यौगिकों पर अधिक विशेष रूप से विचार करें, तो गैर-ध्रुवीय बंधन वाले पदार्थों में तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य (एन 2, एच 2, सीएल 2) है।
तात्विक अवस्था में धातुओं की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य होती है, क्योंकि उनमें इलेक्ट्रॉन घनत्व का वितरण एक समान होता है।
सरल आयनिक यौगिकों में, उनमें शामिल तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था विद्युत आवेश के बराबर होती है, क्योंकि इन यौगिकों के निर्माण के दौरान एक परमाणु से दूसरे परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का लगभग पूर्ण संक्रमण होता है: Na +1 I -1, Mg +2 सीएल -1 2, अल +3 एफ - 1 3 , जेडआर +4 बीआर -1 4 .
ध्रुवीय सहसंयोजक बंधों वाले यौगिकों में तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था का निर्धारण करते समय, उनके इलेक्ट्रोनगेटिविटी मूल्यों की तुलना की जाती है। चूंकि एक रासायनिक बंधन के निर्माण के दौरान, इलेक्ट्रॉनों को अधिक विद्युतीय तत्वों के परमाणुओं में विस्थापित किया जाता है, बाद वाले यौगिकों में नकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था होती है।
ऐसे तत्व हैं जिनकी विशेषता केवल एक ऑक्सीकरण अवस्था मान (फ्लोरीन, समूह IA और IIA आदि की धातुएँ) हैं। उच्चतम इलेक्ट्रोनगेटिविटी मान की विशेषता वाले फ्लोरीन में यौगिकों में हमेशा एक निरंतर नकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था (-1) होती है।
क्षारीय और क्षारीय पृथ्वी तत्व, जो अपेक्षाकृत कम इलेक्ट्रोनगेटिविटी मान की विशेषता रखते हैं, हमेशा क्रमशः (+1) और (+2) के बराबर सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था रखते हैं।
हालाँकि, ऐसे रासायनिक तत्व भी हैं जिनकी विशेषता कई ऑक्सीकरण अवस्थाएँ (सल्फर - (-2), 0, (+2), (+4), (+6, आदि) हैं।
यह याद रखना आसान बनाने के लिए कि किसी विशेष रासायनिक तत्व की कितनी और कौन सी ऑक्सीकरण अवस्थाएँ विशेषता हैं, रासायनिक तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्थाओं की तालिकाओं का उपयोग करें, जो इस तरह दिखती हैं:
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क्रम संख्या |
रूसी/अंग्रेज़ी नाम |
रासायनिक प्रतीक |
ऑक्सीकरण अवस्था |
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हाइड्रोजन |
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हीलियम |
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लिथियम |
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फीरोज़ा |
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(-1), 0, (+1), (+2), (+3) |
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कार्बन |
(-4), (-3), (-2), (-1), 0, (+2), (+4) |
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नाइट्रोजन / नाइट्रोजन |
(-3), (-2), (-1), 0, (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) |
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ऑक्सीजन |
(-2), (-1), 0, (+1), (+2) |
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एक अधातु तत्त्व |
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सोडियम/सोडियम |
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मैग्नीशियम/मैग्नीशियम |
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अल्युमीनियम |
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सिलिकॉन |
(-4), 0, (+2), (+4) |
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फॉस्फोरस/फॉस्फोरस |
(-3), 0, (+3), (+5) |
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सल्फर/सल्फर |
(-2), 0, (+4), (+6) |
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क्लोरीन |
(-1), 0, (+1), (+3), (+5), (+7), शायद ही कभी (+2) और (+4) |
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आर्गन / आर्गन |
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पोटैशियम/पोटैशियम |
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कैल्शियम |
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स्कैंडियम / स्कैंडियम |
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टाइटेनियम |
(+2), (+3), (+4) |
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वैनेडियम |
(+2), (+3), (+4), (+5) |
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क्रोम/क्रोमियम |
(+2), (+3), (+6) |
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मैंगनीज / मैंगनीज |
(+2), (+3), (+4), (+6), (+7) |
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लोहा |
(+2), (+3), दुर्लभ (+4) और (+6) |
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कोबाल्ट |
(+2), (+3), शायद ही कभी (+4) |
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निकल |
(+2), दुर्लभ (+1), (+3) और (+4) |
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ताँबा |
+1, +2, दुर्लभ (+3) |
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गैलियम |
(+3), दुर्लभ (+2) |
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जर्मेनियम / जर्मेनियम |
(-4), (+2), (+4) |
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आर्सेनिक/आर्सेनिक |
(-3), (+3), (+5), शायद ही कभी (+2) |
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सेलेनियम |
(-2), (+4), (+6), शायद ही कभी (+2) |
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ब्रोमिन |
(-1), (+1), (+5), शायद ही कभी (+3), (+4) |
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क्रिप्टन / क्रिप्टन |
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रुबिडियम / रुबिडियम |
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स्ट्रोंटियम / स्ट्रोंटियम |
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येट्रियम / येट्रियम |
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ज़िरकोनियम / ज़िरकोनियम |
(+4), दुर्लभ (+2) और (+3) |
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नाइओबियम / नाइओबियम |
(+3), (+5), दुर्लभ (+2) और (+4) |
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मोलिब्डेनम |
(+3), (+6), दुर्लभ (+2), (+3) और (+5) |
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टेक्नेटियम / टेक्नेटियम |
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रूथेनियम / रूथेनियम |
(+3), (+4), (+8), दुर्लभ (+2), (+6) और (+7) |
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रोडियाम |
(+4), दुर्लभ (+2), (+3) और (+6) |
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दुर्ग |
(+2), (+4), शायद ही कभी (+6) |
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चाँदी |
(+1), दुर्लभ (+2) और (+3) |
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कैडमियम |
(+2), दुर्लभ (+1) |
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ईण्डीयुम |
(+3), दुर्लभ (+1) और (+2) |
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टिन/टिन |
(+2), (+4) |
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सुरमा / सुरमा |
(-3), (+3), (+5), शायद ही कभी (+4) |
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टेल्यूरियम / टेल्यूरियम |
(-2), (+4), (+6), शायद ही कभी (+2) |
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(-1), (+1), (+5), (+7), शायद ही कभी (+3), (+4) |
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क्सीनन / क्सीनन |
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सीज़ियम |
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बेरियम/बेरियम |
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लैंथेनम / लैंथेनम |
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सैरियम |
(+3), (+4) |
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प्रेजोडायमियम / प्रेजोडायमियम |
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नियोडिमियम / नियोडिमियम |
(+3), (+4) |
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प्रोमेथियम / प्रोमेथियम |
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समैरियम/समेरियम |
(+3), दुर्लभ (+2) |
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युरोपियम |
(+3), दुर्लभ (+2) |
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गैडोलीनियम / गैडोलीनियम |
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टर्बियम / टर्बियम |
(+3), (+4) |
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डिस्प्रोसियम / डिस्प्रोसियम |
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होल्मियम |
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एर्बियम |
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थ्यूलियम |
(+3), दुर्लभ (+2) |
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येटरबियम / येटरबियम |
(+3), दुर्लभ (+2) |
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लुटेटियम / ल्यूटेटियम |
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हेफ़नियम / हेफ़नियम |
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टैंटलम / टैंटलम |
(+5), दुर्लभ (+3), (+4) |
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टंगस्टन/टंगस्टन |
(+6), दुर्लभ (+2), (+3), (+4) और (+5) |
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रेनियम / रेनियम |
(+2), (+4), (+6), (+7), दुर्लभ (-1), (+1), (+3), (+5) |
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ऑस्मियम / ऑस्मियम |
(+3), (+4), (+6), (+8), दुर्लभ (+2) |
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इरिडियम / इरिडियम |
(+3), (+4), (+6), शायद ही कभी (+1) और (+2) |
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प्लैटिनम |
(+2), (+4), (+6), दुर्लभ (+1) और (+3) |
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सोना |
(+1), (+3), शायद ही कभी (+2) |
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बुध |
(+1), (+2) |
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थैलियम / थैलियम |
(+1), (+3), शायद ही कभी (+2) |
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लीड/लीड |
(+2), (+4) |
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विस्मुट |
(+3), दुर्लभ (+3), (+2), (+4) और (+5) |
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एक विशेष तत्त्व जिस का प्रभाव रेडियो पर पड़ता है |
(+2), (+4), शायद ही कभी (-2) और (+6) |
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एस्टाटिन |
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रेडॉन/रेडॉन |
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फ्रैनशियम |
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रेडियम |
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जंगी |
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थोरियम |
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प्रोएक्टिनियम / प्रोटैक्टीनियम |
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यूरेनियम/यूरेनियम |
(+3), (+4), (+6), दुर्लभ (+2) और (+5) |
समस्या समाधान के उदाहरण
उदाहरण 1
- फॉस्फीन में फॉस्फोरस की ऑक्सीकरण अवस्था (-3) है, और ऑर्थोफॉस्फोरिक एसिड में - (+5)। फॉस्फोरस की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन: +3 → +5, अर्थात। पहला उत्तर विकल्प.
- किसी साधारण पदार्थ में रासायनिक तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य होती है। P 2 O 5 संघटन के ऑक्साइड में फॉस्फोरस की ऑक्सीकरण अवस्था (+5) है। फॉस्फोरस की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन: 0 → +5, अर्थात। तीसरा उत्तर विकल्प.
- एसिड संरचना एचपीओ 3 में फॉस्फोरस की ऑक्सीकरण डिग्री (+5) है, और एच 3 पीओ 2 (+1) है। फॉस्फोरस की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन: +5 → +1, अर्थात। पाँचवाँ उत्तर विकल्प.
उदाहरण 2
| व्यायाम | यौगिक में कार्बन की ऑक्सीकरण अवस्था (-3) है: ए) सीएच 3 सीएल; बी) सी 2 एच 2; ग) एचसीओएच; घ) सी 2 एच 6। |
| समाधान | पूछे गए प्रश्न का सही उत्तर देने के लिए, हम बारी-बारी से प्रत्येक प्रस्तावित यौगिक में कार्बन ऑक्सीकरण की डिग्री निर्धारित करेंगे। a) हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था (+1) है, और क्लोरीन की ऑक्सीकरण अवस्था (-1) है। आइए हम कार्बन की ऑक्सीकरण अवस्था को "x" के रूप में लें: एक्स + 3×1 + (-1) =0; उत्तर ग़लत है. b) हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था (+1) है। आइए हम कार्बन की ऑक्सीकरण अवस्था को "y" के रूप में लें: 2×y + 2×1 = 0; उत्तर ग़लत है. ग) हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था (+1) है, और ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था (-2) है। आइए हम कार्बन की ऑक्सीकरण अवस्था को "z" के रूप में लें: 1 + z + (-2) +1 = 0: उत्तर ग़लत है. d) हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था (+1) है। आइए हम कार्बन की ऑक्सीकरण अवस्था को "ए" के रूप में लें: 2×ए + 6×1 = 0; सही जवाब। |
| उत्तर | विकल्प (डी) |
ऑक्सीकरण अवस्था की गणना
सारांश
1. कर्मियों का गठन एक कार्मिक प्रबंधक के काम के सबसे महत्वपूर्ण क्षेत्रों में से एक है।
2. संगठन को आवश्यक मानव संसाधन प्रदान करने के लिए, बाहरी वातावरण और गतिविधि की तकनीक, कंपनी की संरचना में पर्याप्त स्थिति विकसित करना महत्वपूर्ण है; स्टाफिंग आवश्यकताओं की गणना करें।
3. भर्ती कार्यक्रम विकसित करने के लिए, क्षेत्र में कर्मियों की स्थिति का विश्लेषण करना, उम्मीदवारों को आकर्षित करने और मूल्यांकन करने के लिए प्रक्रियाएं विकसित करना और संगठन में नए कर्मचारियों को शामिल करने के लिए अनुकूलन उपाय करना आवश्यक है।
प्रश्नों पर नियंत्रण रखें
- संगठनात्मक संरचना बनाते समय कारकों के किन समूहों को ध्यान में रखा जाना चाहिए?
- संगठन डिज़ाइन के किन चरणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है?
- "कार्मिक आवश्यकताओं के गुणात्मक मूल्यांकन" की अवधारणा की व्याख्या करें।
- "अतिरिक्त स्टाफिंग आवश्यकताओं" की अवधारणा का वर्णन करें।
- क्षेत्र में कार्मिक स्थिति का विश्लेषण करने का उद्देश्य क्या है?
- प्रदर्शन विश्लेषण का उद्देश्य क्या है?
- गतिविधि विश्लेषण के किन चरणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है?
- बताएं कि प्रोफेशनलग्राम क्या है?
- कौन से पर्यावरणीय कारक उम्मीदवार भर्ती प्रक्रिया को प्रभावित करते हैं?
- आंतरिक एवं बाह्य भर्ती के स्रोतों का वर्णन करें।
- किसी सेट की गुणवत्ता का मूल्यांकन कैसे करें?
- उम्मीदवारों का मूल्यांकन करने के लिए किन तरीकों का उपयोग किया जाता है?
- आप कौन से प्रतिस्पर्धी भर्ती प्रतिमान जानते हैं?
- संगठन में कर्मचारी अनुकूलन के चरणों का नाम बताइए।
किसी तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था की गणना करने के लिए निम्नलिखित बातों को ध्यान में रखा जाना चाहिए:
1. सरल पदार्थों में परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य (Na 0; H 2 0) के बराबर होती है।
2. एक अणु बनाने वाले सभी परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्थाओं का बीजगणितीय योग हमेशा शून्य के बराबर होता है, और एक जटिल आयन में यह योग आयन के आवेश के बराबर होता है।
3. परमाणुओं में एक स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था होती है: क्षार धातु (+1), क्षारीय पृथ्वी धातु (+2), हाइड्रोजन (+1) (हाइड्राइड्स NaH, CaH 2, आदि को छोड़कर, जहां हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था है - 1), ऑक्सीजन (-2 ) (F 2 -1 O +2 और -O-O- समूह वाले पेरोक्साइड को छोड़कर, जिसमें ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था -1 है)।
4. तत्वों के लिए, सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था आवर्त प्रणाली की समूह संख्या के बराबर मान से अधिक नहीं हो सकती।
उदाहरण:
वी 2 +5 ओ 5 -2; ना 2 +1 बी 4 +3 ओ 7 -2; के +1 सीएल +7 ओ 4 -2 ; एन -3 एच 3 +1 ; के 2 +1 एच +1 पी +5 ओ 4 -2 ; ना 2 +1 करोड़ 2 +6 ओ 7 -2
रासायनिक अभिक्रियाएँ दो प्रकार की होती हैं:
ऐसी अभिक्रियाएँ जिनमें तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था नहीं बदलती:
अतिरिक्त प्रतिक्रियाएँ
एसओ 2 + ना 2 ओ ना 2 एसओ 3
अपघटन प्रतिक्रियाएँ
Cu(OH) 2 - t CuO + H 2 O
प्रतिक्रियाओं का आदान-प्रदान करें
एग्नो 3 + केसीएल एजीसीएल + केएनओ 3
NaOH + HNO 3 NaNO 3 + H 2 O
बी प्रतिक्रियाएं जिनमें प्रतिक्रियाशील यौगिक बनाने वाले तत्वों के परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन होता है:
2एमजी 0 + ओ 2 0 2एमजी +2 ओ -2
2KCl +5 O 3 -2 – t 2KCl -1 + 3O 2 0
2केआई -1 + सीएल 2 0 2केसीएल -1 + आई 2 0
एमएन +4 ओ 2 + 4एचसीएल -1 एमएन +2 सीएल 2 + सीएल 2 0 + 2एच 2 ओ
ऐसी प्रतिक्रियाएँ कहलाती हैं redox.
ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन के आधार पर सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:
I. प्रतिक्रियाएँ जो प्रतिक्रियाशील पदार्थों को बनाने वाले तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था को बदले बिना होती हैं। ऐसी प्रतिक्रियाओं को आयन विनिमय प्रतिक्रियाओं के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O.
द्वितीय. तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन के साथ होने वाली अभिक्रियाएँ
प्रतिक्रियाशील पदार्थों में शामिल हैं। ऐसी प्रतिक्रियाओं को रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
5NaNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5NaNO 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O.
ऑक्सीकरण अवस्था(ऑक्सीकरण) - एक अणु की संरचना में तत्वों के परमाणुओं की स्थिति की एक विशेषता। यह तत्वों के परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों के असमान वितरण को दर्शाता है और उस चार्ज से मेल खाता है जो किसी तत्व का एक परमाणु प्राप्त करेगा यदि उसके रासायनिक बंधनों के सभी सामान्य इलेक्ट्रॉन जोड़े अधिक विद्युतीय तत्व की ओर स्थानांतरित हो जाएं। बंधन बनाने वाले तत्वों की सापेक्ष इलेक्ट्रोनगेटिविटी के आधार पर, इलेक्ट्रॉन जोड़ी को परमाणुओं में से एक में स्थानांतरित किया जा सकता है या परमाणु नाभिक के सापेक्ष सममित रूप से स्थित किया जा सकता है। इसलिए, तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था का मान ऋणात्मक, धनात्मक या शून्य हो सकता है।
वे तत्व जिनके परमाणु दूसरे परमाणुओं से इलेक्ट्रॉन ग्रहण करते हैं, उनकी ऑक्सीकरण अवस्था ऋणात्मक होती है। वे तत्व जिनके परमाणु अपने इलेक्ट्रॉन अन्य परमाणुओं को दान करते हैं, उनकी ऑक्सीकरण अवस्था सकारात्मक होती है। सरल पदार्थों के अणुओं में परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य होती है, और यह भी कि यदि पदार्थ परमाणु अवस्था में है।
ऑक्सीकरण अवस्था को +1, +2 द्वारा दर्शाया जाता है।
आयन चार्ज 1+, 2+।
किसी यौगिक में किसी तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था नियमों के अनुसार निर्धारित की जाती है:
1. सरल पदार्थों में किसी तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य होती है।
2. कुछ तत्व अपने लगभग सभी यौगिकों में ऑक्सीकरण की स्थिर अवस्था प्रदर्शित करते हैं। इन तत्वों में शामिल हैं:
इसकी ऑक्सीकरण अवस्था +1 है (धातु हाइड्राइड को छोड़कर)।
O की ऑक्सीकरण अवस्था -2 है (फ़्लोराइड्स को छोड़कर)।
3. डी.आई. मेंडेलीव की तत्वों की आवर्त सारणी के मुख्य उपसमूहों के समूह I, II और III के तत्वों में समूह संख्या के बराबर निरंतर ऑक्सीकरण अवस्था होती है।
तत्व Na, Ba, Al: ऑक्सीकरण अवस्था क्रमशः +1, +2, +3।
4. जिन तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था परिवर्तनशील होती है, उनके लिए उच्च और निम्न ऑक्सीकरण अवस्था की अवधारणा होती है।
किसी तत्व की उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था डी.आई. मेंडेलीव की आवर्त सारणी के तत्वों के समूह की संख्या के बराबर होती है जिसमें तत्व स्थित है।
तत्व एन, सीएल: क्रमशः उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था +5, +7।
किसी तत्व की न्यूनतम ऑक्सीकरण अवस्था डी.आई. मेंडेलीव की तत्वों की आवर्त सारणी की समूह संख्या के बराबर होती है, जिसमें तत्व माइनस आठ स्थित होता है।
तत्व एन, सीएल: क्रमशः सबसे कम ऑक्सीकरण अवस्था -3, -1।
5. एकल-तत्व आयनों में, तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था आयन के आवेश के बराबर होती है।
Fe 3+ - ऑक्सीकरण अवस्था +3 है; S 2- - ऑक्सीकरण अवस्था -2 है।
6. एक अणु में सभी तत्वों के परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्थाओं का योग शून्य होता है।
ज्ञान 3; (+1) + एक्स+ 3 · (-2) = 0; एक्स= +5. नाइट्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था +5 है।
7. किसी आयन में सभी तत्वों के परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्थाओं का योग आयन के आवेश के बराबर होता है।
एसओ 4 2-; एक्स+ 4· (-2) = -2; एक्स= +6. सल्फर की ऑक्सीकरण अवस्था +6 है।
8. दो तत्वों से बने यौगिकों में दाहिनी ओर लिखे तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था सदैव सबसे कम होती है।
वे अभिक्रियाएँ जिनमें तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था बदल जाती है, उन्हें रेडॉक्स अभिक्रियाओं /ORR/ के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। इन प्रतिक्रियाओं में ऑक्सीकरण और कमी की प्रक्रियाएँ शामिल होती हैं।
ऑक्सीकरणकिसी तत्व द्वारा इलेक्ट्रॉन छोड़ने की प्रक्रिया है जो किसी परमाणु, अणु या आयन का हिस्सा होता है।
अल 0 - 3ई = अल 3+
एच 2 - 2ई = 2एच +
Fe 2+ - e = Fe 3+
2सीएल - - 2ई= सीएल 2
ऑक्सीकरण के दौरान तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ जाती है। एक पदार्थ (परमाणु, अणु या आयन) जिसमें एक तत्व होता है जो इलेक्ट्रॉन दान करता है उसे कम करने वाला एजेंट कहा जाता है। अल, एच 2, फ़े 2+, सीएल - कम करने वाले एजेंट। कम करने वाला एजेंट ऑक्सीकृत होता है।
वसूलीकिसी तत्व में इलेक्ट्रॉन जोड़ने की प्रक्रिया है जो परमाणु, अणु या आयन का हिस्सा है।
सीएल 2 + 2ई = 2सीएल -
Fe 3+ + e = Fe 2+
अपचयन के दौरान तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था कम हो जाती है। एक पदार्थ (परमाणु, अणु या आयन) जिसमें एक तत्व होता है जो इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है, ऑक्सीकरण एजेंट कहलाता है। S, Fe 3+, Cl 2 ऑक्सीकरण एजेंट हैं। ऑक्सीकरण एजेंट कम हो जाता है।
रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान सिस्टम में इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या नहीं बदलती है। कम करने वाले एजेंट द्वारा छोड़े गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या ऑक्सीकरण एजेंट द्वारा प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है।
समाधानों में ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया (ओआरआर) के लिए एक समीकरण संकलित करने के लिए, आयन-इलेक्ट्रॉनिक विधि (आधा-प्रतिक्रिया विधि) का उपयोग किया जाता है।
OVR अम्लीय, तटस्थ या क्षारीय वातावरण में हो सकता है। प्रतिक्रिया समीकरण पर्यावरण की प्रकृति के आधार पर, समाधान में निहित पानी के अणुओं (HOH) और अतिरिक्त H + या OH - आयनों की संभावित भागीदारी को ध्यान में रखते हैं:
अम्लीय वातावरण में - HOH और H + आयन;
तटस्थ वातावरण में - केवल NON;
क्षारीय वातावरण में - HOH और OH - आयन।
ओवीआर समीकरण संकलित करते समय, एक निश्चित अनुक्रम का पालन करना आवश्यक है:
1. एक प्रतिक्रिया आरेख लिखें.
2. उन तत्वों की पहचान करें जिन्होंने ऑक्सीकरण अवस्था बदल दी।
3.संक्षिप्त आयनिक-आण्विक रूप में एक आरेख लिखें: आयनों के रूप में मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स, अणुओं के रूप में कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स।
4. ऑक्सीकरण और कमी की प्रक्रियाओं (अर्ध-प्रतिक्रियाओं के समीकरण) के लिए समीकरण बनाएं। ऐसा करने के लिए, उन तत्वों को लिखें जो ऑक्सीकरण अवस्था को वास्तविक कणों (आयनों, परमाणुओं, अणुओं) के रूप में बदलते हैं और अर्ध-प्रतिक्रिया के बाएं और दाएं पक्षों में प्रत्येक तत्व की संख्या को बराबर करते हैं।
टिप्पणी:
यदि प्रारंभिक पदार्थ में उत्पादों (पी पीओ 4 3-) की तुलना में कम ऑक्सीजन परमाणु होते हैं, तो ऑक्सीजन की कमी की आपूर्ति पर्यावरण द्वारा की जाती है।
यदि प्रारंभिक पदार्थ में उत्पादों की तुलना में अधिक ऑक्सीजन परमाणु होते हैं (एसओ 4 2- एसओ 2), तो जारी ऑक्सीजन माध्यम से बंधी होती है।
5. आवेशों की संख्या के अनुसार समीकरण के बाएँ और दाएँ पक्षों को बराबर करें। ऐसा करने के लिए, आवश्यक संख्या में इलेक्ट्रॉनों को जोड़ें या घटाएँ।
6. ऑक्सीकरण और कमी अर्ध-प्रतिक्रियाओं के लिए कारकों का चयन करें ताकि ऑक्सीकरण के दौरान इलेक्ट्रॉनों की संख्या कमी के दौरान इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर हो।
7. पाए गए कारकों को ध्यान में रखते हुए, ऑक्सीकरण और कमी की अर्ध-प्रतिक्रियाओं का सारांश बनाएं।
8. परिणामी आयनिक-आणविक समीकरण को आणविक रूप में लिखें।
9.ऑक्सीजन परीक्षण करें।
रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं तीन प्रकार की होती हैं:
ए) अंतरआण्विक - प्रतिक्रियाएं जिनमें विभिन्न अणुओं को बनाने वाले तत्वों के लिए ऑक्सीकरण अवस्था बदल जाती है।
2KMnO 4 + 5NaNO 2 + 3H 2 SO 4 2MnSO 4 + 5NaNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
बी) इंट्रामोल्युलर - प्रतिक्रियाएं जिनमें एक अणु बनाने वाले तत्वों के लिए ऑक्सीकरण अवस्था बदल जाती है।
रेडॉक्स प्रतिक्रियाएंऑक्सीकरण अवस्था
ऑक्सीकरण अवस्था एक अणु में एक परमाणु का नाममात्र आवेश है, जिसकी गणना इस धारणा के तहत की जाती है कि अणु में आयन होते हैं और आम तौर पर विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं।
किसी यौगिक में सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्वों में नकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था होती है, और कम विद्युत ऋणात्मकता वाले तत्वों के परमाणुओं में सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था होती है।
ऑक्सीकरण अवस्था एक औपचारिक अवधारणा है; कुछ मामलों में, ऑक्सीकरण अवस्था संयोजकता से मेल नहीं खाती।
उदाहरण के लिए:
N2H4 (हाइड्रेज़िन)
नाइट्रोजन ऑक्सीकरण डिग्री - -2; नाइट्रोजन संयोजकता - 3.
ऑक्सीकरण अवस्था की गणना
किसी तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था की गणना करने के लिए निम्नलिखित प्रावधानों को ध्यान में रखा जाना चाहिए:
1. सरल पदार्थों में परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य (Na 0; H2 0) के बराबर होती है।
2. एक अणु बनाने वाले सभी परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्थाओं का बीजगणितीय योग हमेशा शून्य के बराबर होता है, और एक जटिल आयन में यह योग आयन के आवेश के बराबर होता है।
3. परमाणुओं में एक स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था होती है: क्षार धातु (+1), क्षारीय पृथ्वी धातु (+2), हाइड्रोजन (+1) (हाइड्राइड्स NaH, CaH2, आदि को छोड़कर, जहां हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था -1 है) ), ऑक्सीजन (-2) (F 2 -1 O +2 और -O-O- समूह वाले पेरोक्साइड को छोड़कर, जिसमें ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था -1 है)।
4. तत्वों के लिए, सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था आवर्त प्रणाली की समूह संख्या के बराबर मान से अधिक नहीं हो सकती।
उदाहरण:
वी 2 +5 हे 5 -2 ;ना 2 +1 बी 4 +3 हे 7 -2 ;क +1 क्लोरीन +7 हे 4 -2 ;एन -3 एच 3 +1 ;K2 +1 एच +1 पी +5 हे 4 -2 ;ना 2 +1 करोड़ 2 +6 हे 7 -2
ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन के बिना और उसके साथ प्रतिक्रियाएँ
रासायनिक अभिक्रियाएँ दो प्रकार की होती हैं:
वे अभिक्रियाएँ जिनमें तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्था नहीं बदलती:
अतिरिक्त प्रतिक्रियाएँ
इसलिए 2 +ना 2 ओ → ना 2 इसलिए 3
अपघटन प्रतिक्रियाएँ
Cu(OH) 2 → CuO + H 2 हे
प्रतिक्रियाओं का आदान-प्रदान करें
AgNO 3 + KCl → AgCl + KNO 3
NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O
वे अभिक्रियाएँ जिनमें प्रतिक्रियाशील यौगिक बनाने वाले तत्वों के परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन होता है:
2एमजी 0 + ओ 2 0 → 2एमजी +2 ओ -2
2KCl +5 O 3 -2 →2KCl -1 + 3O 2 0
2KI -1 + सीएल 2 0 → 2KCl -1 + I 2 0
एमएन +4 ओ 2 + 4एचसीएल -1 ® एमएन +2 सीएल 2 + सीएल +1 2 0 + 2एच 2 ओ
ऐसी प्रतिक्रियाओं को रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं कहा जाता है
रेडॉक्स अभिक्रियाएँ वे अभिक्रियाएँ होती हैं जिनमें परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ बदल जाती हैं। रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं बहुत आम हैं। सभी दहन अभिक्रियाएँ रेडॉक्स हैं।
रेडॉक्स प्रतिक्रिया में दो प्रक्रियाएँ होती हैं जो एक दूसरे से अलग नहीं हो सकतीं। ऑक्सीकरण अवस्था को बढ़ाने की प्रक्रिया को ऑक्सीकरण कहते हैं। ऑक्सीकरण के साथ-साथ अपचयन भी होता है, अर्थात् ऑक्सीकरण अवस्था कम होने की प्रक्रिया होती है।
ऑक्सीकरण न्यूनीकरण
तदनुसार, रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में दो मुख्य भागीदार होते हैं: एक ऑक्सीकरण एजेंट और एक कम करने वाला एजेंट। इलेक्ट्रॉन खोने की प्रक्रिया ऑक्सीकरण है। ऑक्सीकरण के दौरान ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ जाती है। प्रतिक्रिया के दौरान, ऑक्सीकरण एजेंट अपनी ऑक्सीकरण अवस्था को कम कर देता है और कम हो जाता है। यहां ऑक्सीकरण करने वाले रासायनिक तत्व और ऑक्सीकरण करने वाले पदार्थ के बीच अंतर करना आवश्यक है।
एन +5
- ऑक्सीकारक; एच.एन +5
O3 और NaN +5
ओ 3 - ऑक्सीकरण एजेंट।
यदि हम कहते हैं कि नाइट्रिक एसिड और उसके लवण मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं, तो इससे हमारा मतलब है कि ऑक्सीकरण एजेंट +5 की ऑक्सीकरण अवस्था वाले नाइट्रोजन परमाणु हैं, न कि संपूर्ण पदार्थ।
रेडॉक्स प्रतिक्रिया में दूसरे अनिवार्य भागीदार को कम करने वाला एजेंट कहा जाता है। इलेक्ट्रॉनों को जोड़ने की प्रक्रिया कमी है। कमी के दौरान ऑक्सीकरण अवस्था कम हो जाती है।
अपचायक एजेंट प्रतिक्रिया के दौरान ऑक्सीकृत होकर अपनी ऑक्सीकरण संख्या बढ़ाता है। ऑक्सीकरण एजेंट के मामले में, किसी को कम करने वाले पदार्थ और कम करने वाले रासायनिक तत्व के बीच अंतर करना चाहिए। एल्डिहाइड को अल्कोहल में कम करने की प्रतिक्रिया करते समय, हम -1 के ऑक्सीकरण अवस्था के साथ केवल हाइड्रोजन नहीं ले सकते हैं, बल्कि कुछ प्रकार के हाइड्राइड, अधिमानतः लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड ले सकते हैं।
एन -1
- संदर्भ पुस्तकें; नः -1
और LiAlH -1
4 - कम करने वाले एजेंट।
रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में, कम करने वाले एजेंट से ऑक्सीकरण एजेंट में इलेक्ट्रॉनों का पूर्ण स्थानांतरण अत्यंत दुर्लभ है, क्योंकि आयनिक बंधन वाले कुछ यौगिक होते हैं। लेकिन गुणांकों को व्यवस्थित करते समय, हम इस धारणा से आगे बढ़ते हैं कि ऐसा संक्रमण होता है। इससे ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट के सूत्रों के सामने मुख्य गुणांक को सही ढंग से निर्धारित करना संभव हो जाता है।
5H 2 SO 3 + 2KMnO 4 = 2H 2 SO 4 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O
एस +4
– 2ई → एस +6
5 - कम करने वाला एजेंट, ऑक्सीकरण
एम.एन. +7
+ 5ई → एमएन +2
2 - ऑक्सीडाइज़र, कमी
जो परमाणु या आयन किसी प्रतिक्रिया में इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं वे ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं, और जो परमाणु इलेक्ट्रॉन दान करते हैं वे अपचायक एजेंट होते हैं।
किसी पदार्थ के रेडॉक्स गुण और उसके घटक परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था
अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था वाले तत्वों के परमाणुओं वाले यौगिक केवल इन परमाणुओं के कारण ही ऑक्सीकरण एजेंट हो सकते हैं, क्योंकि वे पहले ही अपने सभी वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को छोड़ चुके हैं और केवल इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने में सक्षम हैं। किसी तत्व के परमाणु की अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था आवर्त सारणी में उस समूह की संख्या के बराबर होती है जिससे वह तत्व संबंधित है। न्यूनतम ऑक्सीकरण अवस्था वाले तत्वों के परमाणुओं वाले यौगिक केवल अपचायक के रूप में काम कर सकते हैं, क्योंकि वे केवल इलेक्ट्रॉन दान करने में सक्षम हैं, क्योंकि ऐसे परमाणुओं का बाहरी ऊर्जा स्तर आठ इलेक्ट्रॉनों द्वारा पूरा किया जाता है। धातु परमाणुओं के लिए न्यूनतम ऑक्सीकरण अवस्था 0 है, गैर-धातुओं के लिए - (n–8) (जहाँ n आवर्त सारणी में समूह की संख्या है)। मध्यवर्ती ऑक्सीकरण अवस्था वाले तत्वों के परमाणुओं वाले यौगिक ऑक्सीकरण और कम करने वाले दोनों एजेंट हो सकते हैं, यह उस भागीदार पर निर्भर करता है जिसके साथ वे बातचीत करते हैं और प्रतिक्रिया की स्थिति।
सबसे महत्वपूर्ण कम करने वाले और ऑक्सीकरण एजेंट
रेड्यूसर:
धातु,
हाइड्रोजन,
कोयला।
कार्बन (II) मोनोऑक्साइड (CO)।
हाइड्रोजन सल्फाइड (एच 2 एस);
सल्फर ऑक्साइड (IV) (SO 2);
सल्फ्यूरस एसिड एच 2 एसओ 3 और उसके लवण।
हाइड्रोहेलिक एसिड और उनके लवण।
निम्न ऑक्सीकरण अवस्था में धातु धनायन: SnCl 2, FeCl 2, MnSO 4, Cr 2 (SO 4) 3।
नाइट्रस एसिड HNO 2;
अमोनिया एनएच 3;
हाइड्राज़ीन एनएच 2 एनएच 2 ;
नाइट्रिक ऑक्साइड (II) (NO).
इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड.
ऑक्सीडाइज़िंग एजेंट
हैलोजन।
पोटेशियम परमैंगनेट (KMnO4);
पोटेशियम मैंगनेट (K 2 MnO 4);
मैंगनीज (IV) ऑक्साइड (MnO2)।
पोटेशियम डाइक्रोमेट (K 2 Cr 2 O 7);
पोटेशियम क्रोमेट (K 2 CrO 4)।
नाइट्रिक एसिड (HNO3).
सल्फ्यूरिक एसिड (एच 2 एसओ 4) सांद्र।
कॉपर (II) ऑक्साइड (CuO);
लेड(IV) ऑक्साइड (PbO2);
सिल्वर ऑक्साइड (एजी 2 ओ);
हाइड्रोजन पेरोक्साइड (एच 2 ओ 2)।
आयरन (III) क्लोराइड (FeCl 3)।
बर्थोलेट का नमक (KClO3)।
इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एनोड.
ऐसी प्रत्येक अर्ध-प्रतिक्रिया को एक मानक रेडॉक्स क्षमता ई 0 (आयाम - वोल्ट, वी) द्वारा विशेषता दी जाती है। E0 जितना अधिक होगा, ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में ऑक्सीकरण रूप उतना ही मजबूत होगा और कम करने वाले एजेंट के रूप में कम किया गया रूप उतना ही कमजोर होगा, और इसके विपरीत।
अर्ध-प्रतिक्रिया को विभवों के लिए संदर्भ बिंदु के रूप में लिया जाता है: 2H + + 2ē ® H 2, जिसके लिए E 0 =0
अर्ध-प्रतिक्रियाओं के लिए M n+ + nē ® M 0, E 0 को मानक इलेक्ट्रोड क्षमता कहा जाता है। इस क्षमता के परिमाण के आधार पर, धातुओं को आमतौर पर मानक इलेक्ट्रोड क्षमता (धातु वोल्टेज की एक श्रृंखला) की एक श्रृंखला में रखा जाता है:
|
ली, आरबी, के, बा, सीनियर, सीए, ना, एमजी, अल, एमएन, जेएन, सीआर, फ़े, सीडी, सह, नी, एसएन, पीबी, एच, एसबी, बीआई, सीयू, एचजी, एजी, पीडी, पीटी, औ |
कई तनाव धातुओं के रासायनिक गुणों की विशेषता बताते हैं:
1. कोई धातु वोल्टेज श्रृंखला में जितनी बाईं ओर स्थित होती है, उसकी कम करने की क्षमता उतनी ही मजबूत होती है और समाधान में उसके आयन की ऑक्सीकरण क्षमता उतनी ही कमजोर होती है (यानी, यह इलेक्ट्रॉनों को छोड़ना (ऑक्सीकरण करना) जितना आसान होता है और उतना ही कठिन होता है। इसके आयनों के लिए इलेक्ट्रॉनों को पुनः जोड़ने के लिए)।
2. प्रत्येक धातु नमक के घोल से उन धातुओं को विस्थापित करने में सक्षम है जो उसके दाईं ओर तनाव श्रृंखला में हैं, अर्थात। बाद की धातुओं के आयनों को विद्युत रूप से तटस्थ परमाणुओं में कम कर देता है, इलेक्ट्रॉन दान करता है और स्वयं आयनों में बदल जाता है।
3. केवल वे धातुएँ जो हाइड्रोजन (H) के बाईं ओर वोल्टेज श्रृंखला में हैं, इसे एसिड समाधानों से विस्थापित करने में सक्षम हैं (उदाहरण के लिए, Zn, Fe, Pb, लेकिन Cu, Hg, Ag नहीं)।
गैल्वेनिक कोशिकाएँ
प्रत्येक दो धातुएं, अपने लवणों के घोल में डूबी रहती हैं, जो इलेक्ट्रोलाइट से भरे साइफन के माध्यम से एक दूसरे के साथ संचार करती हैं, एक गैल्वेनिक सेल बनाती हैं। विलयन में डूबी धातु की प्लेटों को तत्व का इलेक्ट्रोड कहा जाता है।
यदि आप इलेक्ट्रोड के बाहरी सिरों (तत्व के ध्रुवों) को एक तार से जोड़ते हैं, तो इलेक्ट्रॉन धातु से, जिसकी क्षमता कम होती है, उस धातु की ओर जाना शुरू हो जाता है, जिसकी क्षमता अधिक होती है (उदाहरण के लिए, Zn से) पंजाब). इलेक्ट्रॉनों के जाने से विलयन में धातु और उसके आयनों के बीच मौजूद संतुलन बाधित हो जाता है और आयनों की एक नई संख्या विलयन में चली जाती है - धातु धीरे-धीरे घुल जाती है। उसी समय, किसी अन्य धातु में जाने वाले इलेक्ट्रॉन उसकी सतह पर समाधान में आयनों को निर्वहन करते हैं - धातु समाधान से मुक्त हो जाती है। जिस इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकरण होता है उसे एनोड कहा जाता है। जिस इलेक्ट्रोड पर कमी होती है उसे कैथोड कहा जाता है। लेड-जिंक सेल में, जिंक इलेक्ट्रोड एनोड है और लेड इलेक्ट्रोड कैथोड है।
इस प्रकार, एक बंद गैल्वेनिक सेल में, एक धातु और दूसरी धातु के नमक के घोल के बीच परस्पर क्रिया होती है, जो एक दूसरे के सीधे संपर्क में नहीं होते हैं। पहली धातु के परमाणु, इलेक्ट्रॉन छोड़कर, आयन में बदल जाते हैं, और दूसरी धातु के आयन, इलेक्ट्रॉन जोड़कर, परमाणु में बदल जाते हैं। पहली धातु अपने नमक के घोल से दूसरी को विस्थापित कर देती है। उदाहरण के लिए, जिंक और लेड से बने गैल्वेनिक सेल के संचालन के दौरान, क्रमशः Zn(NO 3) 2 और Pb(NO 3) 2 के घोल में डुबोए जाने पर, इलेक्ट्रोड पर निम्नलिखित प्रक्रियाएं होती हैं:
Zn – 2ē → Zn 2+
पीबी 2+ + 2ē → पीबी
दोनों प्रक्रियाओं को मिलाकर, हम समीकरण Zn + Pb 2+ → Pb + Zn 2+ प्राप्त करते हैं, जो तत्व में होने वाली प्रतिक्रिया को आयनिक रूप में व्यक्त करता है। उसी प्रतिक्रिया के लिए आणविक समीकरण होगा:
Zn + Pb(NO 3) 2 → Pb + Zn(NO 3) 2
एक गैल्वेनिक सेल का इलेक्ट्रोमोटिव बल उसके दो इलेक्ट्रोडों के बीच संभावित अंतर के बराबर होता है। इसे निर्धारित करते समय, हमेशा छोटी क्षमता को बड़ी क्षमता से घटा दिया जाता है। उदाहरण के लिए, विचाराधीन तत्व का इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ) बराबर है:
|
ई.एम.एफ. = |
-0,13 |
(-0,76) |
0.63v |
|
|
ई पी.बी |
ई Zn |
इसका यह मान होगा बशर्ते कि धातुओं को ऐसे घोल में डुबोया जाए जिसमें आयन सांद्रता 1 ग्राम-आयन/लीटर हो। समाधानों की अन्य सांद्रता पर, इलेक्ट्रोड क्षमता के मान कुछ भिन्न होंगे। उनकी गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:
ई = ई 0 + (0.058/एन) लॉगसी
जहां ई वांछित धातु क्षमता है (वोल्ट में)
ई 0 - इसकी सामान्य क्षमता
n - धातु आयनों की संयोजकता
सी - घोल में आयनों की सांद्रता (जी-आयन/एल)
उदाहरण
Zn(NO 3) 2 के 0.1 M घोल में डुबोए गए जिंक इलेक्ट्रोड और Pb(NO 3) 2 के 2 M घोल में डुबोए गए एक लेड इलेक्ट्रोड द्वारा गठित तत्व (ईएमएफ) का इलेक्ट्रोमोटिव बल ज्ञात करें।
समाधान
हम जिंक इलेक्ट्रोड की क्षमता की गणना करते हैं:
ई Zn = -0.76 + (0.058/2) लॉग 0.1 = -0.76 + 0.029 (-1) = -0.79 वी
हम लीड इलेक्ट्रोड की क्षमता की गणना करते हैं:
ई पीबी = -0.13 + (0.058/2) लॉग 2 = -0.13 + 0.029 0.3010 = -0.12 वी
तत्व का इलेक्ट्रोमोटिव बल ज्ञात करें:
ई.एम.एफ. = -0.12 – (-0.79) = 0.67 वी
इलेक्ट्रोलीज़
इलेक्ट्रोलीज़ विद्युत धारा द्वारा किसी पदार्थ के विघटित होने की प्रक्रिया कहलाती है।
इलेक्ट्रोलिसिस का सार यह है कि जब इलेक्ट्रोलाइट समाधान (या पिघला हुआ इलेक्ट्रोलाइट) के माध्यम से करंट प्रवाहित किया जाता है, तो सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन कैथोड में चले जाते हैं, और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन एनोड में चले जाते हैं। इलेक्ट्रोड तक पहुंचने के बाद, आयनों को छुट्टी दे दी जाती है, जिसके परिणामस्वरूप पानी में घुले इलेक्ट्रोलाइट या हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के घटक इलेक्ट्रोड पर निकल जाते हैं।
विभिन्न आयनों को तटस्थ परमाणुओं या परमाणुओं के समूहों में परिवर्तित करने के लिए विद्युत धारा के विभिन्न वोल्टेज की आवश्यकता होती है। कुछ आयन अधिक आसानी से अपना चार्ज खो देते हैं, अन्य अधिक कठिन। आसानी से धातु आयनों का निर्वहन (इलेक्ट्रॉन प्राप्त करना) की डिग्री वोल्टेज श्रृंखला में धातुओं की स्थिति से निर्धारित होती है। कोई धातु वोल्टेज श्रृंखला में बाईं ओर जितनी अधिक होगी, उसकी नकारात्मक क्षमता (या कम सकारात्मक क्षमता) उतनी ही अधिक होगी, अन्य चीजें समान होने पर, उसके आयनों को डिस्चार्ज करना उतना ही कठिन होगा (Au 3+, Ag + आयन सबसे आसान हैं) मुक्ति; ली +, आरबी +, के सबसे कठिन हैं +)।
यदि किसी घोल में एक ही समय में कई धातुओं के आयन हों, तो कम ऋणात्मक विभव (या अधिक धनात्मक विभव) वाले धातु के आयन पहले डिस्चार्ज हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, धात्विक तांबे को सबसे पहले Zn 2+ और Cu 2+ आयनों वाले घोल से छोड़ा जाता है। लेकिन धातु की क्षमता का परिमाण घोल में उसके आयनों की सांद्रता पर भी निर्भर करता है; प्रत्येक धातु के आयनों के निर्वहन की आसानी भी उनकी सांद्रता के आधार पर भिन्न होती है: एकाग्रता में वृद्धि से आयनों के निर्वहन की सुविधा होती है, कमी इसे और अधिक कठिन बना देती है। इसलिए, कई धातुओं के आयनों वाले घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, ऐसा हो सकता है कि अधिक सक्रिय धातु की रिहाई कम सक्रिय धातु की रिहाई से पहले होगी (यदि पहली धातु के आयनों की एकाग्रता महत्वपूर्ण है और दूसरे की सांद्रता बहुत कम है)।
लवण के जलीय घोल में, नमक आयनों के अलावा, हमेशा पानी के आयन (H + और OH -) भी होते हैं। इनमें से, वोल्टेज श्रृंखला में हाइड्रोजन से पहले के सभी धातुओं के आयनों की तुलना में हाइड्रोजन आयनों को अधिक आसानी से डिस्चार्ज किया जाएगा। हालाँकि, सबसे सक्रिय धातुओं के लवणों को छोड़कर, सभी लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान हाइड्रोजन आयनों की नगण्य सांद्रता के कारण, धातु, हाइड्रोजन नहीं, कैथोड पर निकलती है। केवल सोडियम, कैल्शियम और एल्यूमीनियम सहित अन्य धातुओं के लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, हाइड्रोजन आयनों का निर्वहन होता है और हाइड्रोजन निकलता है।
एनोड पर, या तो अम्लीय अवशेषों के आयन या पानी के हाइड्रॉक्सिल आयनों का निर्वहन किया जा सकता है। यदि अम्लीय अवशेषों के आयनों में ऑक्सीजन (Cl -, S 2-, CN -, आदि) नहीं होता है, तो आमतौर पर ये आयन ही डिस्चार्ज होते हैं, न कि हाइड्रॉक्सिल वाले, जो अपना चार्ज खोना अधिक कठिन बनाते हैं, और सीएल 2, एस, आदि एनोड .डी पर जारी किए जाते हैं। इसके विपरीत, यदि ऑक्सीजन युक्त एसिड का नमक या एसिड स्वयं इलेक्ट्रोलिसिस से गुजरता है, तो हाइड्रॉक्सिल आयन डिस्चार्ज होते हैं, न कि ऑक्सीजन अवशेषों के आयन। हाइड्रॉक्सिल आयनों के निर्वहन के दौरान बनने वाले तटस्थ OH समूह समीकरण के अनुसार तुरंत विघटित हो जाते हैं:
4OH → 2H2O + O2
परिणामस्वरूप, एनोड पर ऑक्सीजन निकलती है।
निकल क्लोराइड घोल NiCl 2 का इलेक्ट्रोलिसिस
घोल में Ni 2+ और Cl - आयन, साथ ही H + और OH - आयन नगण्य सांद्रता में होते हैं। जब करंट प्रवाहित किया जाता है, तो Ni 2+ आयन कैथोड में चले जाते हैं, और सीएल - आयन एनोड में चले जाते हैं। कैथोड से दो इलेक्ट्रॉन लेते हुए, Ni 2+ आयन तटस्थ परमाणुओं में बदल जाते हैं जो समाधान से मुक्त हो जाते हैं। कैथोड को धीरे-धीरे निकल से लेपित किया जाता है।
क्लोरीन आयन, एनोड तक पहुंचकर, उसमें इलेक्ट्रॉन छोड़ देते हैं और क्लोरीन परमाणुओं में बदल जाते हैं, जो जोड़े में संयुक्त होने पर क्लोरीन अणु बनाते हैं। एनोड पर क्लोरीन छोड़ा जाता है।
इस प्रकार, कैथोड पर है वसूली प्रक्रिया, एनोड पर - ऑक्सीकरण प्रक्रिया.
पोटेशियम आयोडाइड समाधान KI का इलेक्ट्रोलिसिस
पोटैशियम आयोडाइड K+ और I-आयनों के रूप में घोल में होता है। जब करंट प्रवाहित किया जाता है, तो K + आयन कैथोड में चले जाते हैं, I - आयन एनोड में चले जाते हैं। लेकिन चूंकि वोल्टेज श्रृंखला में पोटेशियम हाइड्रोजन के काफी बाईं ओर है, इसलिए कैथोड पर पोटेशियम आयन नहीं बल्कि पानी के हाइड्रोजन आयन डिस्चार्ज होते हैं। इस मामले में गठित हाइड्रोजन परमाणु एच 2 अणुओं में संयोजित होते हैं, और इस प्रकार हाइड्रोजन कैथोड पर जारी होता है।
जैसे ही हाइड्रोजन आयन डिस्चार्ज होते हैं, अधिक से अधिक पानी के अणु अलग हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रॉक्सिल आयन (पानी के अणु से मुक्त) कैथोड पर जमा हो जाते हैं, साथ ही K+ आयन भी, जो लगातार कैथोड में चले जाते हैं। एक KOH विलयन बनता है।
आयोडीन एनोड पर छोड़ा जाता है, क्योंकि I-आयन पानी के हाइड्रॉक्सिल आयनों की तुलना में अधिक आसानी से डिस्चार्ज हो जाते हैं।
पोटेशियम सल्फेट समाधान का इलेक्ट्रोलिसिस
घोल में पानी से K + आयन, SO 4 2- और H + और OH - आयन होते हैं। चूँकि K + आयनों को H + आयनों की तुलना में और SO 4 2- आयनों को OH - आयनों की तुलना में डिस्चार्ज करना अधिक कठिन होता है, तो जब एक विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो हाइड्रोजन आयनों को कैथोड पर और हाइड्रॉक्सिल समूहों को एनोड पर डिस्चार्ज किया जाएगा। वास्तव में है, पानी का इलेक्ट्रोलिसिस. उसी समय, पानी के हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्सिल आयनों के निर्वहन और कैथोड में K + आयनों और एनोड में SO 4 2- आयनों की निरंतर गति के कारण, कैथोड पर एक क्षार समाधान (KOH) बनता है, और एनोड पर एक सल्फ्यूरिक एसिड घोल बनता है।
कॉपर एनोड के साथ कॉपर सल्फेट घोल का इलेक्ट्रोलिसिस
इलेक्ट्रोलिसिस एक विशेष तरीके से होता है जब एनोड उसी धातु से बना होता है जिसका नमक घोल में होता है। इस मामले में, एनोड पर कोई आयन डिस्चार्ज नहीं होता है, लेकिन एनोड स्वयं धीरे-धीरे घुल जाता है, आयनों को समाधान में भेजता है और वर्तमान स्रोत को इलेक्ट्रॉन दान करता है।
पूरी प्रक्रिया कैथोड पर तांबे की रिहाई और एनोड के क्रमिक विघटन तक सीमित है। घोल में CuSO4 की मात्रा अपरिवर्तित रहती है।
इलेक्ट्रोलिसिस के नियम (एम. फैराडे)
1. इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान निकलने वाले पदार्थ की वजन मात्रा समाधान के माध्यम से बहने वाली बिजली की मात्रा के समानुपाती होती है और व्यावहारिक रूप से अन्य कारकों पर निर्भर नहीं होती है।
2. इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान विभिन्न रासायनिक यौगिकों से समान मात्रा में पदार्थों में समान मात्रा में बिजली निकलती है।
3. किसी इलेक्ट्रोलाइट घोल से किसी भी पदार्थ के बराबर एक ग्राम को अलग करने के लिए घोल से 96,500 कूलम्ब बिजली प्रवाहित करनी होगी।
एम (एक्स) = ((आई टी) / एफ) (एम (एक्स) / एन)
जहाँ m (x) कम या ऑक्सीकृत पदार्थ (g) की मात्रा है;
I संचरित धारा की शक्ति है (ए);
टी - इलेक्ट्रोलिसिस समय (ओं);
एम(एक्स) - दाढ़ द्रव्यमान;
n रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में प्राप्त या छोड़े गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या है;
एफ - फैराडे स्थिरांक (96500 कूल/मोल)।
इस सूत्र के आधार पर, आप इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया से संबंधित कई गणनाएँ कर सकते हैं, उदाहरण के लिए:
1. बिजली की एक निश्चित मात्रा से निकलने वाले या विघटित होने वाले पदार्थों की मात्रा की गणना करें;
2. जारी किए गए पदार्थ की मात्रा और इसके रिलीज पर खर्च किए गए समय से वर्तमान ताकत का पता लगाएं;
3. निर्धारित करें कि किसी दिए गए करंट पर किसी पदार्थ की एक निश्चित मात्रा को छोड़ने में कितना समय लगेगा।
उदाहरण 1
जब कॉपर सल्फेट CuSO 4 के घोल में 10 मिनट तक 5 एम्पीयर की धारा प्रवाहित की जाती है तो कैथोड पर कितने ग्राम तांबा निकलेगा?
समाधान
आइए समाधान के माध्यम से प्रवाहित होने वाली बिजली की मात्रा निर्धारित करें:
क्यू = यह,
जहां I एम्पीयर में धारा है;
t - सेकंड में समय।
Q = 5A 600 s = 3000 कूलम्ब
तांबे का समतुल्य (द्रव्यमान 63.54) 63.54: 2 = 31.77 है। इसलिए, 96500 कूलम्ब से 31.77 ग्राम तांबा निकलता है। तांबे की आवश्यक मात्रा:
मी = (31.77 3000) / 96500 » 0.98 ग्राम
उदाहरण 2
5.6 लीटर हाइड्रोजन (सामान्य परिस्थितियों में) प्राप्त करने के लिए एक अम्लीय घोल से 10 एम्पीयर की धारा प्रवाहित करने में कितना समय लगता है?
समाधान
हम बिजली की वह मात्रा ज्ञात करते हैं जो घोल से 5.6 लीटर हाइड्रोजन निकलने के लिए उसमें से गुजरनी चाहिए। चूँकि 1 g-eq. हाइड्रोजन n पर व्याप्त है। यू आयतन 11.2 लीटर है, तो बिजली की आवश्यक मात्रा
क्यू = (96500 5.6) / 11.2 = 48250 कूलम्ब
आइए वर्तमान मार्ग समय निर्धारित करें:
टी = क्यू/आई = 48250/10 = 4825 सेकेंड = 1 घंटा 20 मिनट 25 सेकेंड
उदाहरण 3
कैथोड पर सिल्वर साल्ट के घोल में करंट प्रवाहित करने पर यह 10 मिनट में निकल जाता है। 1 ग्राम चांदी. वर्तमान ताकत निर्धारित करें.
समाधान
1 जी-इक. चाँदी 107.9 ग्राम के बराबर है। 1 ग्राम चाँदी छोड़ने के लिए, 96500 को घोल से गुजरना होगा: 107.9 = 894 कूलम्ब। इसलिए वर्तमान ताकत
मैं = 894 / (10 60)" 1.5ए
उदाहरण 4
यदि SnCl 2 के विलयन से 30 मिनट में 2.5 एम्पीयर धारा प्रवाहित हो तो टिन का समतुल्य ज्ञात कीजिए। 2.77 ग्राम टिन निकलता है।
समाधान
30 मिनट में घोल से गुजरने वाली बिजली की मात्रा।
क्यू = 2.5 30 60 = 4500 कूलम्ब
चूँकि 1 g-eq की रिलीज़ के लिए। 96,500 कूलम्ब की आवश्यकता है, जो टिन के बराबर है।
ई एसएन = (2.77 96500) / 4500 = 59.4
जंग
इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री की अपनी चर्चा समाप्त करने से पहले, आइए हमने जो ज्ञान अर्जित किया है उसे एक बहुत ही महत्वपूर्ण समस्या के अध्ययन पर लागू करें - जंगधातुओं संक्षारण ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाओं के कारण होता है जिसमें एक धातु, अपने वातावरण में कुछ पदार्थों के साथ बातचीत के परिणामस्वरूप, एक अवांछनीय यौगिक में बदल जाती है।
सबसे व्यापक रूप से ज्ञात संक्षारण प्रक्रियाओं में से एक लोहे में जंग लगना है। आर्थिक दृष्टि से यह अत्यंत महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। यह अनुमान लगाया गया है कि संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रतिवर्ष उत्पादित लोहे का 20% उन लौह उत्पादों को बदलने के लिए उपयोग किया जाता है जो जंग लगने के कारण अनुपयोगी हो गए हैं।
यह ज्ञात है कि लोहे में जंग लगने में ऑक्सीजन शामिल होती है; ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में लोहा पानी में ऑक्सीकरण नहीं करता है। जंग लगने की प्रक्रिया में पानी भी भाग लेता है; ऑक्सीजन युक्त तेल में लोहे का संक्षारण तब तक नहीं होता जब तक उसमें पानी का कोई अंश न हो। जंग लगने की गति कई कारकों से तेज होती है, जैसे पर्यावरण का पीएच, उसमें लवण की उपस्थिति, धातु के साथ लोहे का संपर्क, जिसे लोहे की तुलना में ऑक्सीकरण करना अधिक कठिन होता है, साथ ही यांत्रिक तनाव के प्रभाव में भी।
लोहे का संक्षारण सैद्धांतिक रूप से एक विद्युत रासायनिक प्रक्रिया है। लोहे की सतह के कुछ क्षेत्र एनोड के रूप में कार्य करते हैं जिस पर इसका ऑक्सीकरण होता है:
Fe(ठोस) → Fe 2+ (aq) + 2e - Eº ऑक्साइड = 0.44 V
इस मामले में उत्पन्न इलेक्ट्रॉन धातु के माध्यम से सतह के अन्य क्षेत्रों में चले जाते हैं, जो कैथोड की भूमिका निभाते हैं। इन पर होती है ऑक्सीजन की कमी:
O 2 (g.) + 4H + (aq.) + 4e - → 2H 2 O (l.) Eº रिस्टोर = 1.23 V
ध्यान दें कि H+ आयन O2 कमी की प्रक्रिया में भाग लेते हैं। यदि H+ सांद्रता कम हो जाती है (अर्थात, जैसे-जैसे pH बढ़ता है), O2 में कमी अधिक कठिन हो जाती है। यह देखा गया है कि जिस घोल का पीएच 9-10 से ऊपर है, उसके संपर्क में आने पर लोहा संक्षारण नहीं करता है। संक्षारण प्रक्रिया के दौरान, एनोड पर बने Fe 2+ आयन Fe 3+ में ऑक्सीकृत हो जाते हैं। Fe 3+ आयन हाइड्रेटेड आयरन (III) ऑक्साइड बनाते हैं, जिसे जंग कहा जाता है:
4Fe 2+ (aq.) + O 2 (g.) + 4H 2 O (l.) +2 एक्सएच 2 ओ (एल.) → 2Fe 2 O 3 . एक्स H2O(टीवी.) + 8एच + (एक्यू.)
चूंकि कैथोड की भूमिका आमतौर पर सतह के उस हिस्से द्वारा निभाई जाती है जो ऑक्सीजन के प्रवाह के साथ सबसे अच्छी तरह से प्रदान की जाती है, जंग अक्सर इन क्षेत्रों में दिखाई देती है। यदि आप ध्यान से एक फावड़े की जांच करते हैं जो कुछ समय से खुली, नम हवा में खड़ा है और ब्लेड पर गंदगी चिपकी हुई है, तो आप देखेंगे कि धातु की सतह पर गंदगी के नीचे गड्ढे बन गए हैं, और हर जगह जहां O2 हो सकता है, वहां जंग लग गई है। घुसना.
नमक की उपस्थिति में बढ़े हुए संक्षारण का सामना अक्सर मोटर चालकों को उन क्षेत्रों में करना पड़ता है जहां सर्दियों में बर्फीली परिस्थितियों से निपटने के लिए सड़कों पर उदारतापूर्वक नमक छिड़का जाता है। नमक के प्रभाव को इस तथ्य से समझाया जाता है कि उनके द्वारा बनाए गए आयन एक बंद विद्युत सर्किट के निर्माण के लिए आवश्यक इलेक्ट्रोलाइट बनाते हैं।
लोहे की सतह पर एनोडिक और कैथोडिक साइटों की उपस्थिति से इस पर दो अलग-अलग रासायनिक वातावरण का निर्माण होता है। वे क्रिस्टल जाली में अशुद्धियों या दोषों की उपस्थिति के कारण उत्पन्न हो सकते हैं (जाहिरा तौर पर धातु के भीतर तनाव के कारण)। उन स्थानों पर जहां ऐसी अशुद्धियाँ या दोष मौजूद हैं, किसी विशेष लौह परमाणु का सूक्ष्म वातावरण क्रिस्टल जाली में सामान्य स्थिति से इसकी ऑक्सीकरण अवस्था को थोड़ा बढ़ा या घटा सकता है। इसलिए, ऐसे स्थान एनोड या कैथोड की भूमिका निभा सकते हैं। अति-शुद्ध लोहा, जिसमें ऐसे दोषों की संख्या न्यूनतम हो जाती है, सामान्य लोहे की तुलना में संक्षारण की संभावना बहुत कम होती है।
लोहे की सतह को जंग से बचाने के लिए अक्सर इसे पेंट या किसी अन्य धातु जैसे टिन, जस्ता या क्रोमियम से लेपित किया जाता है। तथाकथित "टिनप्लेट" शीट लोहे को टिन की एक पतली परत से ढककर प्राप्त किया जाता है। टिन लोहे की तभी तक रक्षा करता है जब तक सुरक्षात्मक परत बरकरार रहती है। जैसे ही यह क्षतिग्रस्त हो जाता है, हवा और नमी लोहे को प्रभावित करना शुरू कर देते हैं; टिन लोहे के क्षरण को भी तेज करता है क्योंकि यह विद्युत रासायनिक संक्षारण प्रक्रिया में कैथोड के रूप में कार्य करता है। लोहे और टिन की ऑक्सीकरण क्षमता की तुलना से पता चलता है कि टिन की तुलना में लोहे का ऑक्सीकरण अधिक आसानी से होता है:
Fe (ठोस) → Fe 2+ (aq.) + 2e - Eº ऑक्साइड = 0.44 V
एसएन (टीवी) → एसएन 2+ (aq.) + 2e - Eº ऑक्साइड = 0.14 V
इसलिए, इस मामले में लोहा एनोड के रूप में कार्य करता है और ऑक्सीकरण होता है।
लोहे पर जस्ते की पतली परत चढ़ाकर "गैल्वेनाइज्ड" (जस्ती) लोहा बनाया जाता है। कोटिंग की अखंडता क्षतिग्रस्त होने के बाद भी जस्ता लोहे को जंग से बचाता है। इस मामले में, संक्षारण प्रक्रिया के दौरान लोहा कैथोड की भूमिका निभाता है, क्योंकि जस्ता लोहे की तुलना में अधिक आसानी से ऑक्सीकरण करता है:
Zn (ठोस) → Zn 2+ (aq.) + 2e - Eº ऑक्साइड = 0.76 V
नतीजतन, जिंक एनोड के रूप में कार्य करता है और लोहे के बजाय संक्षारण करता है। इस प्रकार की धातु सुरक्षा, जिसमें यह विद्युत रासायनिक संक्षारण की प्रक्रिया में कैथोड की भूमिका निभाती है, कहलाती है कैथोडिक प्रतिरक्षण।भूमिगत बिछाए गए पाइपों को अक्सर इलेक्ट्रोकेमिकल सेल का कैथोड बनाकर जंग से बचाया जाता है। ऐसा करने के लिए, कुछ सक्रिय धातु के ब्लॉक, अक्सर मैग्नीशियम, को पाइपलाइन के साथ जमीन में गाड़ दिया जाता है और तार के साथ पाइप से जोड़ा जाता है। नम मिट्टी में, सक्रिय धातु एनोड के रूप में कार्य करती है, और लोहे के पाइप को कैथोडिक सुरक्षा प्राप्त होती है।
यद्यपि हमारी चर्चा लोहे पर केंद्रित है, यह संक्षारण के प्रति संवेदनशील एकमात्र धातु नहीं है। साथ ही, यह अजीब लग सकता है कि एक एल्युमीनियम कैन, जिसे लापरवाही से खुली हवा में छोड़ दिया जाता है, लोहे की तुलना में बहुत अधिक धीरे-धीरे संक्षारण करता है। एल्यूमीनियम (ईº ऑक्साइड = 1.66 वी) और लोहे (ईº ऑक्साइड = 0.44 वी) की मानक ऑक्सीकरण क्षमता को देखते हुए, यह उम्मीद की जानी चाहिए कि एल्यूमीनियम का संक्षारण बहुत तेजी से होना चाहिए। एल्यूमीनियम के धीमे क्षरण को इस तथ्य से समझाया जाता है कि इसकी सतह पर ऑक्साइड की एक पतली, घनी फिल्म बनती है, जो अंतर्निहित धातु को आगे क्षरण से बचाती है। मैग्नीशियम, जिसमें उच्च ऑक्सीकरण क्षमता होती है, उसी ऑक्साइड फिल्म के निर्माण के कारण संक्षारण से सुरक्षित रहता है। दुर्भाग्य से, लोहे की सतह पर ऑक्साइड फिल्म की संरचना बहुत ढीली है और यह विश्वसनीय सुरक्षा बनाने में सक्षम नहीं है। हालाँकि, लौह-क्रोमियम मिश्र धातुओं की सतह पर एक अच्छी सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म बनती है। ऐसी मिश्रधातुओं को स्टेनलेस स्टील कहा जाता है।
रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में वे प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं जो एक कण से दूसरे कण में इलेक्ट्रॉनों की गति के साथ होती हैं। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के पैटर्न पर विचार करते समय, ऑक्सीकरण डिग्री की अवधारणा का उपयोग किया जाता है।
ऑक्सीकरण अवस्था
अवधारणा ऑक्सीकरण अवस्थाएँकनेक्शन में तत्वों की स्थिति को दर्शाने के लिए पेश किया गया। ऑक्सीकरण अवस्था का अर्थ है किसी यौगिक में परमाणु का पारंपरिक आवेश, इस धारणा के आधार पर गणना की जाती है कि यौगिक में आयन होते हैं. जब इलेक्ट्रॉनों को किसी दिए गए परमाणु से दूसरे परमाणु में विस्थापित किया जाता है तो ऑक्सीकरण अवस्था को प्लस चिह्न के साथ एक अरबी अंक द्वारा और जब इलेक्ट्रॉनों को विपरीत दिशा में विस्थापित किया जाता है तो ऋण चिह्न के साथ एक संख्या द्वारा दर्शाया जाता है। "+" या "-" चिन्ह वाली एक संख्या को तत्व चिन्ह के ऊपर रखा जाता है। ऑक्सीकरण संख्या एक परमाणु की ऑक्सीकरण स्थिति को इंगित करती है और इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण के लेखांकन के लिए केवल एक सुविधाजनक रूप है: इसे किसी अणु में परमाणु के प्रभावी चार्ज के रूप में नहीं माना जाना चाहिए (उदाहरण के लिए, एक LiF अणु में, प्रभावी चार्ज) ली और एफ की क्रमशः +0.89 और -0 हैं। 89, जबकि ऑक्सीकरण अवस्थाएं +1 और -1 हैं), न ही तत्व की संयोजकता के रूप में (उदाहरण के लिए, यौगिकों सीएच 4, सीएच 3 ओएच, एचसीओओएच, में) CO 2, कार्बन की संयोजकता 4 है, और ऑक्सीकरण अवस्थाएँ क्रमशः -4, -2, + 2, +4) हैं। संयोजकता और ऑक्सीकरण अवस्था के संख्यात्मक मान निरपेक्ष मान में तभी मेल खा सकते हैं जब आयनिक संरचना वाले यौगिक बनते हैं।
ऑक्सीकरण की डिग्री निर्धारित करते समय, निम्नलिखित नियमों का उपयोग किया जाता है:
तत्वों के परमाणु जो स्वतंत्र अवस्था में हैं या सरल पदार्थों के अणुओं के रूप में हैं, उनकी ऑक्सीकरण अवस्था शून्य है, उदाहरण के लिए Fe, Cu, H 2, N 2, आदि।
आयनिक संरचना वाले यौगिक में एक मोनोआटोमिक आयन के रूप में किसी तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था इस आयन के आवेश के बराबर होती है,
1 -1 +2 -2 +3 -1
उदाहरण के लिए, NaCl, Cu S, AlF 3.
धातु हाइड्राइड (NaH, LiH) को छोड़कर, अधिकांश यौगिकों में हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था +1 होती है, जिसमें हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था -1 होती है।
यौगिकों में ऑक्सीजन की सबसे आम ऑक्सीकरण अवस्था -2 है, पेरोक्साइड (Na 2 O 2, H 2 O 2) के अपवाद के साथ, जिसमें ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था -1 और F 2 O है, जिसमें ऑक्सीकरण अवस्था ऑक्सीजन का मान +2 है।
परिवर्तनशील ऑक्सीकरण अवस्था वाले तत्वों के लिए, इसके मूल्य की गणना यौगिक के सूत्र को जानकर और यह ध्यान में रखकर की जा सकती है कि एक तटस्थ अणु में सभी तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्थाओं का बीजगणितीय योग शून्य है। एक जटिल आयन में, यह योग आयन के आवेश के बराबर होता है। उदाहरण के लिए, HClO 4 अणु में क्लोरीन परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था, अणु के कुल आवेश = 0 के आधार पर गणना की जाती है, जहाँ x क्लोरीन परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था है), +7 है। (SO 4) 2- [x + 4(-2) = -2] आयन में सल्फर परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था +6 है।
पदार्थों के रेडॉक्स गुण
किसी भी रेडॉक्स प्रतिक्रिया में ऑक्सीकरण और कमी प्रक्रियाएं शामिल होती हैं। ऑक्सीकरण - किसी अभिकारक के परमाणु, आयन या अणु द्वारा इलेक्ट्रॉन दान करने की प्रक्रिया है। जो पदार्थ देते हैं प्रतिक्रिया के दौरान और ऑक्सीकृत होने वाले उनके इलेक्ट्रॉन कहलाते हैं पुनर्स्थापक।
न्यूनीकरण एक परमाणु द्वारा इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने की प्रक्रिया है आयन या अभिकर्मक अणु.
वे पदार्थ जो इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करते हैं और इस प्रक्रिया में कम हो जाते हैं, ऑक्सीकरण एजेंट कहलाते हैं।
ऑक्सीकरण-अपचयन प्रतिक्रियाएँ हमेशा एक ही प्रक्रिया के रूप में होती हैं जिसे कहा जाता है रेडॉक्स प्रतिक्रिया।उदाहरण के लिए, जब धात्विक जस्ता तांबे के आयनों के साथ परस्पर क्रिया करता है संदर्भ पुस्तकें(Zn) अपने इलेक्ट्रॉन दान करता है ऑक्सीकरण एजेंट– कॉपर आयन (Cu 2+):
Zn + Cu 2+ Zn 2+ + Cu
तांबा जस्ता की सतह पर जारी होता है, और जस्ता आयन घोल में चले जाते हैं।
तत्वों के रेडॉक्स गुण उनके परमाणुओं की संरचना से संबंधित हैं और आवधिक प्रणाली डी.आई. में उनकी स्थिति से निर्धारित होते हैं। मेंडेलीव। तत्व की कम करने की क्षमता नाभिक के साथ वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के कमजोर बंधन के कारण होती है। बाहरी ऊर्जा स्तर पर कम संख्या में इलेक्ट्रॉनों वाले धातु परमाणुओं को खोने का खतरा होता है, अर्थात। आसानी से ऑक्सीकृत हो जाते हैं, कम करने वाले एजेंटों की भूमिका निभाते हैं। सबसे शक्तिशाली कम करने वाले एजेंट सबसे सक्रिय धातुएं हैं।
तत्वों की रेडॉक्स गतिविधि का मानदंड उनका मूल्य हो सकता है सापेक्ष वैद्युतीयऋणात्मकता: यह जितना अधिक होगा, तत्व की ऑक्सीकरण क्षमता उतनी ही अधिक स्पष्ट होगी, और यह जितनी कम होगी, इसकी कम करने वाली गतिविधि उतनी ही अधिक स्पष्ट होगी। गैर-धातु परमाणुओं (उदाहरण के लिए, एफ, ओ) में उच्च इलेक्ट्रॉन बंधुता और सापेक्ष इलेक्ट्रोनगेटिविटी होती है; वे आसानी से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करते हैं, अर्थात। ऑक्सीकरण एजेंट हैं.
किसी तत्व के रेडॉक्स गुण उसके ऑक्सीकरण की डिग्री पर निर्भर करते हैं। एक ही तत्व के लिए अलग-अलग हैं निम्न, उच्चतर और मध्यवर्ती ऑक्सीकरण अवस्थाएँ।
उदाहरण के तौर पर, सल्फर एस और इसके यौगिकों एच 2 एस, एसओ 2 और एसओ 3 पर विचार करें। इन यौगिकों में सल्फर परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना और इसके रेडॉक्स गुणों के बीच संबंध स्पष्ट रूप से तालिका 1 में प्रस्तुत किया गया है।
एच 2 एस अणु में, सल्फर परमाणु में बाहरी ऊर्जा स्तर 3s 2 3p 6 का एक स्थिर ऑक्टेट कॉन्फ़िगरेशन होता है और इसलिए वह अब इलेक्ट्रॉनों को जोड़ नहीं सकता है, लेकिन उन्हें दूर कर सकता है।
किसी परमाणु की वह अवस्था जिसमें वह इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार नहीं कर सकता, निम्नतम ऑक्सीकरण अवस्था कहलाती है।
सबसे कम ऑक्सीकरण अवस्था में, परमाणु अपनी ऑक्सीकरण क्षमता खो देता है और केवल एक कम करने वाला एजेंट रह सकता है।
तालिका नंबर एक।
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द्रव्य सूत्र |
इलेक्ट्रॉनिक सूत्र |
रेडॉक्स गुण |
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1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 |
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1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 |
आक्सीकारक |
संदर्भ पुस्तकें |
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1एस 2 2एस 2 2पी 6 3एस 2 3पी ओ |
आक्सीकारक |
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1s 2 2s 2 2p 6 3s o 3p 0 |
आक्सीकारक |
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–2
;
- 6
;
- 8
संदर्भ पुस्तकें
+
2
–4
;
-
6
+
4 
;
+
6
-2
संदर्भ पुस्तकें
+
2
;
+ 6
;
+
8
SO 3 अणु में, सल्फर परमाणु के सभी बाहरी इलेक्ट्रॉन ऑक्सीजन परमाणुओं में स्थानांतरित हो जाते हैं। इसलिए, इस मामले में, सल्फर परमाणु केवल इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार कर सकता है, ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित कर सकता है।
किसी परमाणु की वह अवस्था जिसमें उसने अपने सभी संयोजकता इलेक्ट्रॉनों को त्याग दिया हो, उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था कहलाती है।उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था में एक परमाणु केवल ऑक्सीकरण एजेंट हो सकता है।
एसओ 2 अणु और मौलिक सल्फर एस में, सल्फर परमाणु स्थित है मध्यवर्ती ऑक्सीकरण अवस्थाएँ, यानी, वैलेंस इलेक्ट्रॉन होने पर, परमाणु उन्हें दूर कर सकता है, लेकिन पूर्ण हुए बिना आर -सबलेवल, इसके पूरा होने तक इलेक्ट्रॉनों को भी स्वीकार कर सकता है।
मध्यवर्ती ऑक्सीकरण अवस्था वाले किसी तत्व का परमाणु ऑक्सीकरण और अपचायक दोनों गुण प्रदर्शित कर सकता है, जो किसी विशेष प्रतिक्रिया में इसकी भूमिका से निर्धारित होता है।
उदाहरण के लिए, सल्फाइट आयन SO की भूमिका 
निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं में भिन्न है:
5Na 2 SO 3 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 2MnSO 4 + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O (1)
एच 2 एसओ 3 + 2 एच 2 एस 3 एस + 3 एच 2 ओ (2)
प्रतिक्रिया (1) में, सल्फाइट आयन SO 
एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट की उपस्थिति में, KMnO4 एक कम करने वाले एजेंट की भूमिका निभाता है; प्रतिक्रिया में (2) सल्फाइट आयन SO 
- एक ऑक्सीकरण एजेंट, क्योंकि एच 2 एस केवल कम करने वाले गुण प्रदर्शित कर सकता है।
इस प्रकार, जटिल पदार्थों के बीच संरक्षणकर्ताओंहो सकता है:
1. सरल पदार्थ जिनके परमाणुओं में कम आयनीकरण ऊर्जा और इलेक्ट्रोनगेटिविटी होती है (विशेष रूप से, धातु)।
2. निम्न ऑक्सीकरण अवस्था वाले परमाणुओं वाले जटिल पदार्थ:
एच क्लोरीन,एच 2 एस,एनएच 3
ना 2 एस O3, फ़ेसीएल2, एस.एन.(नं 3) 2 .
ऑक्सीडाइज़िंग एजेंटहो सकता है:
1. सरल पदार्थ जिनके परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन बन्धुता तथा वैद्युतीयऋणात्मकता का मान उच्च होता है - अधातुएँ।
2. उच्च ऑक्सीकरण अवस्था में परमाणुओं वाले जटिल पदार्थ: +7 +6 +7
क एम.एन.ओ 4 , के 2 करोड़ 2 ओ 7, एचसीएलओ 4।
3. मध्यवर्ती ऑक्सीकरण अवस्था में परमाणुओं वाले जटिल पदार्थ:
ना 2 एस O3, एम.एन. O2, एम.एन. SO4.
