জারণ সংখ্যা, রেডক্স কারক এবং অর্ধ-বিক্রিয়া সমতাকরণ

জারণ সংখ্যা কী লিপিবদ্ধ করে

জারণ সংখ্যা হলো সেই চার্জ যা একটি পরমাণু বহন করত যদি ভিন্ন পরমাণুর মধ্যকার প্রতিটি বন্ধন সম্পূর্ণ আয়নিক হতো, ভাগ করা ইলেকট্রন বেশি তড়িৎঋণাত্মক পরমাণুকে দেওয়া হতো; অভিন্ন পরমাণুর মধ্যে ভাগ করা ইলেকট্রন সমানভাবে ভাগ হয়। এটি একটি আনুষ্ঠানিক গণনা, মাপা চার্জ নয়। পানিতে অক্সিজেনকে −2 এবং প্রতিটি হাইড্রোজেনকে +1 ধরা হয়, যদিও প্রকৃত আংশিক চার্জ অনেক ছোট।

জারণ হলো জারণ সংখ্যা বৃদ্ধি, যা ইলেকট্রন হারানোর সঙ্গে সংশ্লিষ্ট। বিজারণ হলো জারণ সংখ্যা হ্রাস, ইলেকট্রন গ্রহণ। দুটি সবসময় একসঙ্গে ঘটে, কারণ এক প্রজাতির হারানো ইলেকট্রন অন্য প্রজাতিকে গ্রহণ করতে হয়। যেকোনো রেডক্স সমীকরণে জারণ সংখ্যার মোট বৃদ্ধি মোট হ্রাসের সমান, এবং প্রতিটি সমতাকরণ পদ্ধতি এই সমতার ওপর দাঁড়িয়ে।

অগ্রাধিকার ক্রমে জারণ সংখ্যা নির্ধারণ

তালিকার ওপর থেকে নিচের দিকে নিয়মগুলো প্রয়োগ করুন। দুটি নিয়মে বিরোধ হলে ওপরেরটি জেতে, এবং সংকেতের শেষ অজানা পরমাণুটি বিয়োগ করে বের করা হয়।

ডাইহাইড্রোজেন ফসফেট আয়ন, H₂PO₄⁻-এর জন্য: 2(+1) + P + 4(−2) = −1, তাই P = +5। টেট্রাথায়োনেট আয়ন, S₄O₆²⁻-এর জন্য: 4S + 6(−2) = −2, তাই চারটি সালফার পরমাণুর মোট +10 এবং গড় +2.5। ভগ্নাংশ ফল মানে একই মৌলের পরমাণুগুলো ভিন্ন পরিবেশে আছে এবং লেখা সংখ্যাটি গড়। ম্যাগনেটাইট, Fe₃O₄, গড়ে +8/3, কারণ প্রতি দুটি Fe³⁺-এর জন্য এতে একটি Fe²⁺ আছে।

• বিশুদ্ধ মৌলের পরমাণুর জারণ সংখ্যা 0 (Fe, O₂, S₈)।
• একপরমাণুক আয়নের জারণ সংখ্যা তার চার্জের সমান (Mg²⁺ হলো +2, Br⁻ হলো −1)।
• সংকেতের জারণ সংখ্যাগুলোর যোগফল তার সামগ্রিক চার্জের সমান।
• ফ্লোরিন তার সব যৌগে −1।
• যৌগে গ্রুপ 1-এর ধাতু +1 এবং গ্রুপ 2-এর ধাতু +2।
• অধাতুর সঙ্গে হাইড্রোজেন +1 এবং NaH-এর মতো ধাতব হাইড্রাইডে −1।
• অক্সিজেন সাধারণত −2, কিন্তু পারক্সাইডে (H₂O₂) −1, সুপারক্সাইডে (KO₂) −½ এবং OF₂-তে +2।
• ক্লোরিন, ব্রোমিন ও আয়োডিন সাধারণত −1, তবে অক্সিজেন বা হালকা হ্যালোজেনের সঙ্গে বন্ধনে থাকলে ছাড়া।

জারক ও বিজারকের নাম বলা

জারক ইলেকট্রন গ্রহণ করে এবং অন্য কিছুকে জারিত করে, তাই সে নিজে বিজারিত হয়। বিজারক ইলেকট্রন দান করে এবং নিজে জারিত হয়। একটি পরমাণুর নয়, পুরো প্রজাতির নাম বলুন।

ধরুন 2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2H₂O(l)। আয়রন +2 থেকে +3-এ ওঠে, তাই Fe²⁺ জারিত হয় এবং বিজারক। অক্সিজেন পারক্সাইডে −1 থেকে পানিতে −2-এ নামে, তাই H₂O₂ বিজারিত হয় এবং জারক। হাইড্রোজেন পুরো সময় +1 থাকে। দুটি আয়রন আয়ন প্রত্যেকে একটি ইলেকট্রন হারায় এবং দুটি পারক্সাইড অক্সিজেন পরমাণু প্রত্যেকে একটি গ্রহণ করে, তাই দুটি ইলেকট্রন হারায় ও দুটি গৃহীত হয়।

একটি প্রজাতি উভয় ভূমিকাই নিতে পারে। Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O-তে একটি ক্লোরিন পরমাণু 0 থেকে −1 এবং অন্যটি 0 থেকে +1-এ যায়। এটি ডিসপ্রোপোরশনেশন, এবং Cl₂ একই সঙ্গে জারক ও বিজারক।

অ্যাসিডীয় দ্রবণে অর্ধ-বিক্রিয়া সমতাকরণ

জারণ ও বিজারণকে আলাদা করলে প্রতিটি ইলেকট্রন স্থানান্তর স্বতন্ত্রভাবে সমতা করা যায়, তারপর অর্ধগুলো এমনভাবে যুক্ত করা হয় যাতে ইলেকট্রন কেটে যায়। পানি অক্সিজেন পরমাণু জোগায় এবং H⁺ হাইড্রোজেন পরমাণু জোগায়, কারণ অ্যাসিডীয় পানিতে প্রকৃতপক্ষে এই প্রজাতিগুলোই থাকে।

সমাধান করা উদাহরণ 1। অ্যাসিডে ডাইক্রোমেট নাইট্রাইটকে জারিত করে: Cr₂O₇²⁻ + NO₂⁻ → Cr³⁺ + NO₃⁻। ক্রোমিয়াম +6 থেকে +3-এ এবং নাইট্রোজেন +3 থেকে +5-এ যায়। জারণ অর্ধ: NO₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻, দুই পাশেই চার্জ −1। বিজারণ অর্ধ: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O, দুই পাশেই চার্জ +6। ছয়টি ইলেকট্রন দুটি ক্রোমিয়াম পরমাণুর প্রত্যেকটির তিন একক পরিবর্তনের সঙ্গে মেলে।

জারণ অর্ধকে 3 দিয়ে গুণ করুন যাতে দুটি অর্ধেই 6e⁻ থাকে, তারপর যোগ করুন: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 3NO₂⁻ + 3H₂O → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3NO₃⁻ + 6H⁺। প্রতিটি পাশ থেকে 6H⁺ ও 3H₂O কেটে দিন: Cr₂O₇²⁻ + 8H⁺ + 3NO₂⁻ → 2Cr³⁺ + 3NO₃⁻ + 4H₂O। যাচাই: Cr 2 ও 2; N 3 ও 3; O 7 + 6 = 13 ও 9 + 4 = 13; H 8 ও 8; চার্জ −2 + 8 − 3 = +3 ও +6 − 3 = +3।

• কাঠামোগত সমীকরণকে একটি জারণ অর্ধ ও একটি বিজারণ অর্ধে ভাগ করুন।
• O ও H ছাড়া প্রতিটি মৌল সমতা করুন।
• H₂O যোগ করে O সমতা করুন, তারপর H⁺ যোগ করে H সমতা করুন।
• বেশি ধনাত্মক পাশে ইলেকট্রন যোগ করে চার্জ সমতা করুন।
• অর্ধগুলোকে এমনভাবে স্কেল করুন যাতে ইলেকট্রন মেলে, সেগুলো যোগ করুন এবং দুই পাশেই যা আছে তা কেটে দিন।
• পরমাণু ও চার্জ যাচাই করুন এবং নিশ্চিত করুন কোনো ইলেকট্রন অবশিষ্ট নেই।

ক্ষারীয় দ্রবণের জন্য পদ্ধতি রূপান্তর

ক্ষারীয় দ্রবণে OH⁻ প্রচুর থাকে এবং চূড়ান্ত সমীকরণে H⁺ থাকা উচিত নয়। দ্রবণটি অ্যাসিডীয় ধরে সমতা করুন, তারপর প্রতিটি H⁺-কে পানিতে পরিণত করতে যথেষ্ট OH⁻ দুই পাশেই যোগ করুন। দুই পাশে একই প্রজাতি যোগ করলে সমীকরণ সমতাকৃত থাকে।

সমাধান করা উদাহরণ 2। ক্ষারে হাইপোক্লোরাইট ক্রোমিয়াম(III) হাইড্রক্সাইডকে ক্রোমেটে জারিত করে: Cr(OH)₃ + ClO⁻ → CrO₄²⁻ + Cl⁻। ক্রোমিয়াম +3 থেকে +6-এ এবং ক্লোরিন +1 থেকে −1-এ যায়। জারণ অর্ধ: Cr(OH)₃ + H₂O → CrO₄²⁻ + 5H⁺ + 3e⁻। বিজারণ অর্ধ: ClO⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → Cl⁻ + H₂O। 3 ও 2-এর ল.সা.গু. 6, তাই প্রথম অর্ধকে দ্বিগুণ ও দ্বিতীয়টিকে তিনগুণ করুন।

যোগ করে কাটলে পাওয়া যায় 2Cr(OH)₃ + 3ClO⁻ → 2CrO₄²⁻ + 3Cl⁻ + 4H⁺ + H₂O। দুই পাশেই 4OH⁻ যোগ করুন; ডান পাশে 4H⁺ + 4OH⁻ হয়ে যায় 4H₂O। চূড়ান্ত: 2Cr(OH)₃(s) + 3ClO⁻(aq) + 4OH⁻(aq) → 2CrO₄²⁻(aq) + 3Cl⁻(aq) + 5H₂O(l)। যাচাই: Cr 2 ও 2; Cl 3 ও 3; O 6 + 3 + 4 = 13 ও 8 + 5 = 13; H 6 + 4 = 10 ও 10; দুই পাশেই চার্জ −7।

রেডক্সের হিসাবরক্ষণে সাধারণ ভুল

বেশিরভাগ রেডক্স ভুল হিসাবরক্ষণের ভুল, এবং প্রতিটির একটি নির্দিষ্ট যাচাই আছে।

শেষ পরীক্ষা হিসেবে শুধু জারণ সংখ্যা দিয়ে নিশ্চিত করুন যে হারানো ইলেকট্রন গৃহীত ইলেকট্রনের সমান। সমাধান করা উদাহরণ 2-এ দুটি ক্রোমিয়াম পরমাণুর প্রত্যেকে 3টি ইলেকট্রন হারায় (মোট 6) এবং তিনটি ক্লোরিন পরমাণুর প্রত্যেকে 2টি গ্রহণ করে (এটিও 6)।

• একটি পরমাণুকে কারক বলা: Cr₂O₇²⁻ জারক, ক্রোমিয়াম নয়, এটি লিখুন।
• পরিবর্তন প্রতি পরমাণুতে গোনা কিন্তু প্রতি সংকেতে নয়: Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺-এ লাগে 6টি ইলেকট্রন, 3টি নয়।
• ইলেকট্রন ভুল পাশে বসানো: জারণ অর্ধে এগুলো উৎপাদ এবং বিজারণ অর্ধে বিক্রিয়ক। চার্জ যাচাই ব্যর্থ হলে প্রথমে এখানে দেখুন।
• H₂O-র বদলে O, O₂ বা O²⁻ দিয়ে অক্সিজেন সমতা করা। মুক্ত অক্সাইড আয়ন পানিতে থাকে না।
• ক্ষারীয় দ্রবণের উত্তরে H⁺ রেখে দেওয়া, অথবা OH⁻ যোগ করার পর পানি কাটতে ভুলে যাওয়া।
• অক্সিজেন সবসময় −2 ধরে নেওয়া: পারক্সাইড, সুপারক্সাইড ও O–F বন্ধন যাচাই করুন।
• লেখার রীতি গুলিয়ে ফেলা: জারণ সংখ্যা লেখা হয় চিহ্ন আগে (+3); আয়নের চার্জ লেখা হয় সংখ্যা আগে (3+)।