ধাপে ধাপে রাসায়নিক সমীকরণ সমতাকরণ

কোন সহগ বদলানো যায় আর কোন সাবস্ক্রিপ্ট যায় না

প্রতিটি সংকেত একটি পদার্থের সংযুক্তি স্থির করে। H₂O-তে সবসময় দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু ও একটি অক্সিজেন পরমাণু থাকে; এটিকে H₂O₂ করলে বোঝায় হাইড্রোজেন পারক্সাইড, যা একটি ভিন্ন যৌগ। তাই সমতাকরণ কেবল সহগ দিয়ে করা হয়, অর্থাৎ সংকেতের সামনের সংখ্যা দিয়ে, যা বলে প্রতিটি পদার্থের কতগুলো ফর্মুলা ইউনিট অংশ নিচ্ছে।

সমতাকৃত সমীকরণে দুই পাশেই প্রতিটি মৌলের পরমাণুর সংখ্যা সমান। পরমাণু তার ভর ধরে রাখে বলে বিক্রিয়কের মোট ভর তখন উৎপাদের মোট ভরের সমান হয়, যা একটি কাজের স্বাধীন যাচাই। আয়ন থাকলে বাম পাশের চার্জের যোগফল ডান পাশের যোগফলের সমানও হতে হবে।

সহগ লেখা হয় সমীকরণ সমতা করে এমন ক্ষুদ্রতম পূর্ণসংখ্যায়। 4 H₂ + 2 O₂ → 4 H₂O সমতাকৃত কিন্তু লঘিষ্ঠ আকারে নয়; 2 দিয়ে ভাগ করলে হয় 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O। 1 সহগ লেখা হয় না।

ঘুরপাক এড়ানোর একটি পরিদর্শন-ক্রম

পরিদর্শন সবচেয়ে ভালো কাজ করে একটি নির্দিষ্ট ক্রমে, কারণ একটি মৌল সমতা করতে গিয়ে আপনার আগে মেলানো অন্যটি অসমতা হয়ে যেতে পারে। নিচের ক্রম সেই মৌলগুলোকে পরে রাখে যা একাধিক সংকেতে আসে, বিশেষত O₂ বা কোনো ধাতুর মতো মুক্ত মৌল, কারণ মুক্ত মৌলের সহগ বদলালে অন্য কিছু ব্যাহত হয় না।

চূড়ান্ত হিসাবটিই সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ। প্রতিটি মৌলের দুই পাশের গণনা তালিকাভুক্ত করুন, প্রতিটি সাবস্ক্রিপ্টকে সহগ দিয়ে এবং বন্ধনীর বাইরের যেকোনো সাবস্ক্রিপ্ট দিয়ে গুণ করে। এতে এক মিনিট লাগে এবং প্রায় প্রতিটি ভুল ধরা পড়ে।

• দ্বিপরমাণুক মৌল (H₂, N₂, O₂, F₂, Cl₂, Br₂, I₂) সহ প্রতিটি পদার্থের সঠিক সংকেত লিখুন এবং পরে সেগুলো বদলাবেন না।
• সবচেয়ে জটিল সংকেতটিকে 1 পরীক্ষামূলক সহগ দিন।
• যে মৌলগুলো কেবল একটি বিক্রিয়ক ও একটি উৎপাদে আছে সেগুলো সমতা করুন।
• যে বহুপরমাণুক আয়নগুলো একক হিসেবে অপরিবর্তিত থাকে সেগুলো সমতা করুন।
• এরপর হাইড্রোজেন ও অক্সিজেন এবং সবশেষে মুক্ত মৌলগুলো সমতা করুন।
• ভগ্নাংশ থাকলে প্রতিটি সহগকে তার হর দিয়ে গুণ করে মুছে ফেলুন, তারপর ক্ষুদ্রতম পূর্ণসংখ্যায় নামিয়ে আনুন।
• দুই পাশে প্রতিটি মৌল এবং মোট চার্জের হিসাব মিলিয়ে নিন।

সমাধান করা উদাহরণ: 2-প্রোপানলের দহন

2-প্রোপানল (আইসোপ্রোপাইল অ্যালকোহল), C₃H₈O, অক্সিজেনে পুড়ে কার্বন ডাই-অক্সাইড ও পানি দেয়: C₃H₈O + O₂ → CO₂ + H₂O। C₃H₈O-কে 1 সহগ দিন। কার্বন একটি বিক্রিয়ক ও একটি উৎপাদে আছে, তাই 3 C-এর জন্য লাগে 3 CO₂। হাইড্রোজেনের ক্ষেত্রেও একই: 8 H-এর জন্য লাগে 4 H₂O।

অক্সিজেন আসে সবশেষে, কারণ O₂ একটি মুক্ত মৌল। ডান পাশে এখন 3 × 2 + 4 × 1 = 10টি O পরমাণু। জ্বালানি নিজেই 1টি O সরবরাহ করে, তাই O₂-কে 9টি পরমাণু জোগাতে হবে, অর্থাৎ সহগ 9/2। সবকিছুকে 2 দিয়ে গুণ করলে হয় 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O।

হিসাব: C 6 = 6; H 16 = 16; O বাম পাশে 2 + 18 = 20 এবং ডান পাশে 12 + 8 = 20। দুই দশমিক স্থানে রাউন্ড করা IUPAC আদর্শ পারমাণবিক ভর (C 12.01, H 1.01, O 16.00) দিয়ে ভর যাচাইও দেখানো মোল পরিমাণের জন্য মেলে: বিক্রিয়কের 2(60.11 g) + 9(32.00 g) = 408.22 g এবং উৎপাদের 6(44.01 g) + 8(18.02 g) = 408.22 g।

একটি সাধারণ অসাবধানতা হলো জ্বালানির ভেতরের অক্সিজেন পরমাণুটি ভুলে গিয়ে প্রতিটি C₃H₈O-র জন্য 5 O₂ লেখা। হিসাব মেলালে সঙ্গে সঙ্গে ধরা পড়ে: বাম পাশে 11টি O পরমাণু এবং ডান পাশে 10টি।

বহুপরমাণুক আয়নকে একক হিসেবে ধরা

সালফেট, নাইট্রেট বা ফসফেটের মতো কোনো বহুপরমাণুক আয়ন দুই পাশেই অপরিবর্তিত থাকলে তার পরমাণুগুলো আলাদা না গুনে তাকে একটি একক হিসেবে গুনুন। এতে হিসাব ছোট হয় এবং সবচেয়ে ঘন ঘন গণনার ভুলটি এড়ানো যায়, অর্থাৎ বন্ধনীর বাইরের সাবস্ক্রিপ্ট ভেতরের সবকিছুকে গুণ করে তা ভুলে যাওয়া: Ca(NO₃)₂-তে আছে 2টি N ও 6টি O।

সমাধান করা উদাহরণ: বেরিয়াম হাইড্রক্সাইড ফসফরিক অ্যাসিডের সঙ্গে বিক্রিয়া করে বেরিয়াম ফসফেট ও পানি দেয়, Ba(OH)₂ + H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + H₂O। Ba₃(PO₄)₂ দিয়ে শুরু করুন। এতে 3 Ba আছে, তাই 3 Ba(OH)₂ নিন, এবং 2টি ফসফেট একক আছে, তাই 2 H₃PO₄ নিন।

পানির জন্য এটিকে H–OH হিসেবে ভাবুন: প্রতিটি অণু গঠিত হয় অ্যাসিডের একটি H এবং ক্ষারকের একটি OH থেকে। বাম পাশে এখন 3 × 2 = 6টি OH মূলক এবং 2 × 3 = 6টি অ্যাসিডীয় H পরমাণু আছে, তাই 6টি H₂O গঠিত হয়: 3 Ba(OH)₂ + 2 H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 6 H₂O। হিসাব: Ba 3 = 3; P 2 = 2; H 6 + 6 = 12 এবং 6 × 2 = 12; O 6 + 8 = 14 এবং 8 + 6 = 14।

একক-পদ্ধতি কেবল তখনই ব্যবহার করুন যখন আয়নটি অক্ষত থাকে। যেমন, কোনো রেডক্স বিক্রিয়ায় নাইট্রেট NO-তে রূপান্তরিত হলে নাইট্রোজেন ও অক্সিজেন আলাদাভাবে গুনতে হবে।

আয়নিক সমীকরণে চার্জ সমতাকরণ

একটি আয়নিক সমীকরণ পরমাণুর হিসাবে মিলেও ভুল হতে পারে। ধরুন, কপার(II) আয়নের দ্রবণে অ্যালুমিনিয়াম ধাতু রাখা হলো: Al(s) + Cu²⁺(aq) → Al³⁺(aq) + Cu(s)। দুই পাশেই একটি করে Al ও Cu আছে, কিন্তু বাম পাশে চার্জ 2+ এবং ডান পাশে 3+।

প্রতিটি Al পরমাণু 3টি ইলেকট্রন ছাড়ে এবং প্রতিটি Cu²⁺ আয়ন 2টি গ্রহণ করে। ল.সা.গু. 6, তাই 2 Al বিক্রিয়া করে 3 Cu²⁺-এর সঙ্গে: 2 Al(s) + 3 Cu²⁺(aq) → 2 Al³⁺(aq) + 3 Cu(s)। চার্জ: বাম পাশে 3(2+) = 6+ এবং ডান পাশে 2(3+) = 6+; পরমাণু Al 2 = 2 এবং Cu 3 = 3।

সামগ্রিক সমীকরণে ইলেকট্রন দেখা যায় না, তাই চার্জের অমিল সবসময়ই বোঝায় সমীকরণ এখনও সমতাকৃত হয়নি: কোনো সহগ ভুল, অথবা H⁺, OH⁻ বা H₂O-এর মতো কোনো প্রজাতি বাদ পড়েছে। আরও জটিল রেডক্স সমীকরণে, বিশেষত অ্যাসিডীয় বা ক্ষারীয় দ্রবণে, পরিদর্শনের চেয়ে অর্ধ-বিক্রিয়া পদ্ধতি বেশি নির্ভরযোগ্য।

জটিল সমীকরণের জন্য বীজগাণিতিক পদ্ধতি

কিছু সমীকরণ, প্রায়ই রেডক্স বিক্রিয়া যেখানে একটি মৌল একাধিক উৎপাদে যায়, পরিদর্শনকে হার মানায়। প্রতিটি সহগের জন্য একটি অক্ষর বসান, প্রতিটি মৌলের জন্য একটি সমীকরণ লিখুন, একটি অক্ষরকে 1 ধরুন এবং সমাধান করুন। পটাসিয়াম পারম্যাঙ্গানেট ও হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের জন্য: a KMnO₄ + b HCl → c KCl + d MnCl₂ + e Cl₂ + f H₂O।

পটাসিয়াম থেকে পাওয়া যায় a = c; ম্যাঙ্গানিজ থেকে a = d; অক্সিজেন থেকে 4a = f; হাইড্রোজেন থেকে b = 2f; ক্লোরিন থেকে b = c + 2d + 2e। a = 1 ধরলে পাওয়া যায় c = 1, d = 1, f = 4 এবং b = 8, তারপর 8 = 1 + 2 + 2e, তাই e = 5/2। 2 দিয়ে গুণ করে: 2 KMnO₄ + 16 HCl → 2 KCl + 2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 8 H₂O। হিসাব: দুই পাশেই K 2, Mn 2, O 8, H 16 ও Cl 16।

একটি অক্ষরকে 1 ধরার পরও মৌলের সমীকরণগুলো যদি কোনো সহগকে অনির্ধারিত রেখে দেয়, তবে সমীকরণটির একাধিক স্বাধীন সমতাকৃত রূপ আছে। সাধারণত এর অর্থ এটি দুটি আলাদা বিক্রিয়াকে যুক্ত করেছে, এবং সঠিকটি বেছে নিতে বাড়তি রাসায়নিক তথ্য লাগে, যেমন প্রতিটি অর্ধ-বিক্রিয়ায় কোন প্রজাতি জারিত ও কোনটি বিজারিত হয়।

সমতাকরণের ভুল এবং যে হিসাব সেগুলো ধরে

নিচের প্রতিটি ভুল একই চূড়ান্ত হিসাবে ধরা পড়ে, মৌল ধরে ধরে এবং তারপর চার্জ। হিসাব মেলানোকে প্রতিটি সমীকরণের একটি নির্দিষ্ট শেষ লাইন করুন, ঐচ্ছিক বাড়তি কাজ নয়।

হিসাব মেলানো যদি একই মৌলের জন্য বারবার ব্যর্থ হয়, তবে পরিদর্শন-ক্রমে ফিরে গিয়ে দেখুন মৌলটি খুব আগে সমতা করা হয়েছিল কি না।

• মেলানোর জন্য সাবস্ক্রিপ্ট বদলানো, যেমন পানির জন্য H₂O₂ লেখা। প্রতিটি সংকেত আপনার শুরুর অসমতাকৃত সমীকরণের সঙ্গে মিলিয়ে দেখুন।
• দ্বিপরমাণুক মৌলকে একক পরমাণু হিসেবে লেখা, যেমন O₂-এর বদলে O।
• বন্ধনী জুড়ে গুণ করতে ভুলে যাওয়া, ফলে Ba₃(PO₄)₂-এ 8-এর বদলে 4টি O ধরা।
• চূড়ান্ত উত্তরে ভগ্নাংশ, বা সাধারণ গুণনীয়কযুক্ত সহগ রেখে দেওয়া।
• আয়নযুক্ত সমীকরণে পরমাণু সমতা করে চার্জ না করা।
• আগে মুক্ত মৌল সমতা করা এবং তারপর প্রতিটি অন্য পরিবর্তনের পর সেটি আবার করতে হওয়া।