પ્રક્રિયાના પ્રકારો, દ્રાવ્યતા માર્ગદર્શિકાઓ અને નેટ આયનીય સમીકરણો

જલીય પ્રક્રિયાઓ પાછળનાં ત્રણ ચાલક બળો

જ્યારે બે દ્રાવણો ભેળવવામાં આવે, ત્યારે પ્રક્રિયા ત્યારે જ થાય છે જો કોઈ વસ્તુ દ્રાવણમાંથી આયનો દૂર કરે અથવા ઇલેક્ટ્રૉન ખસેડે. ત્રણ પ્રશ્નો પૂછો. શું એક દ્રાવણનો ધનાયન અને બીજાનો ઋણાયન ઓછી દ્રાવ્યતાવાળું સંયોજન બનાવે છે? શું ઍસિડ બેઝને પ્રોટૉન આપે છે, જેનાથી પાણી કે અન્ય નિર્બળ વિદ્યુતવિભાજ્ય બને છે? શું કોઈ પરમાણુઓનો ઓક્સિડેશન આંક બદલાય છે, જેથી ઇલેક્ટ્રૉન એક સ્પીશીઝમાંથી બીજીમાં જાય છે?

પહેલા પ્રશ્નનો હા એટલે અવક્ષેપન પ્રક્રિયા, બીજાનો હા એટલે ઍસિડ–બેઝ પ્રક્રિયા, અને ત્રીજાનો હા એટલે રેડોક્સ પ્રક્રિયા. HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → H₂O(l) + CO₂(g) જેવી વાયુ બનાવતી પ્રક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે ઍસિડ–બેઝ હેઠળ મુકાય છે કારણ કે પહેલું પગલું પ્રોટૉન સ્થાનાંતરણ છે. દહન અને એક ધાતુ દ્વારા બીજી ધાતુનું વિસ્થાપન રેડોક્સ પ્રક્રિયાઓ છે.

કુટુંબો પરસ્પર અલગ નથી. જ્યારે જલીય બેરિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ સલ્ફ્યુરિક ઍસિડને તટસ્થ કરે છે, Ba(OH)₂(aq) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2H₂O(l), ત્યારે એ જ પ્રક્રિયામાં પાણી બને છે અને અદ્રાવ્ય સલ્ફેટ અવક્ષેપિત થાય છે.

કઈ સ્પીશીઝ આયનો તરીકે લખવી તે નક્કી કરવું

નેટ આયનીય સમીકરણ એ જાણવા પર આધાર રાખે છે કે કયા પદાર્થો પાણીમાં અલગ આયનો તરીકે હોય છે. પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્યો લગભગ સંપૂર્ણપણે વિયોજન પામે છે: દ્રાવ્ય આયનીય સંયોજનો, પ્રબળ ઍસિડ અને પ્રબળ બેઝ. જ્યારે તેમને (aq) લેબલ હોય ત્યારે આને આયનો તરીકે લખો. બાકી બધું પોતાનું સૂત્ર રાખે છે: ઘન, પ્રવાહી, વાયુ, નિર્બળ ઍસિડ, નિર્બળ બેઝ, અને ગ્લુકોઝ જેવા આણ્વિક દ્રાવ્યો.

સામાન્ય પ્રબળ ઍસિડ HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄ અને H₂SO₄ (તેના પહેલા પ્રોટૉન માટે) છે. સામાન્ય રસાયણશાસ્ત્રમાં તમને મળતા લગભગ દરેક અન્ય ઍસિડને, HF, ઍસિટિક ઍસિડ (CH₃COOH) અને કાર્બોનિક ઍસિડ સહિત, નિર્બળ ગણો અને તેને અણુ તરીકે રાખો. પ્રબળ બેઝ સમૂહ 1 ના હાઇડ્રૉક્સાઇડ અને ભારે સમૂહ 2 ના હાઇડ્રૉક્સાઇડ છે. એમોનિયા નિર્બળ બેઝ છે અને NH₃(aq) તરીકે રહે છે.

જ્યારે સંયોજન વિયોજન પામે ત્યારે બહુપરમાણ્વીય આયનો અખંડ રહે છે. જલીય પોટેશિયમ ક્રોમેટ 2K⁺(aq) અને CrO₄²⁻(aq) આપે છે, અલગ પોટેશિયમ, ક્રોમિયમ અને ઑક્સિજન આયનો નહીં.

દ્રાવ્યતા માર્ગદર્શિકાઓ લાગુ કરવી

દ્રાવ્યતા માર્ગદર્શિકાઓ ખંડ તાપમાનની નજીક પાણીમાં આયનીય સંયોજનો માટે જોવા મળેલી પેટર્નનો સારાંશ આપે છે. દ્રાવ્ય એટલે ઉપયોગી જથ્થો ઓગળે છે; અદ્રાવ્ય એટલે દ્રાવ્યતા એટલી ઓછી છે કે સામાન્ય પ્રયોગશાળા સાંદ્રતાએ આયનો મળે ત્યારે ઘન બને છે. કોઈ પણ આયનીય સંયોજનની દ્રાવ્યતા બરાબર શૂન્ય હોતી નથી. નીચેની યાદી OpenStax Chemistry 2e, વિભાગ 4.2 ના કોષ્ટક 4.1 પર આધારિત છે.

અવક્ષેપની આગાહી કરવા, ભેળવ્યા પછી હાજર દરેક આયનની યાદી બનાવો, પછી દરેક ધનાયનને તે જેની સાથે શરૂ થયો ન હતો તે દરેક ઋણાયન સાથે જોડો. જો કોઈ નવી જોડી અદ્રાવ્ય વર્ગમાં આવે, તો તે સંયોજન અવક્ષેપિત થાય છે. જો દરેક શક્ય જોડી દ્રાવ્ય હોય, જેમ કે પોટેશિયમ નાઇટ્રેટ અને સોડિયમ ક્લોરાઇડના દ્રાવણો ભેળવતાં, તો આયનો ફક્ત સાથે રહે છે અને કોઈ નેટ પ્રક્રિયા નથી.

• સમૂહ 1 ના ધનાયનો (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺) અને NH₄⁺ ના સંયોજનો દ્રાવ્ય છે.
• નાઇટ્રેટ, ઍસિટેટ, હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ અને ક્લોરેટ દ્રાવ્ય છે.
• ક્લોરાઇડ, બ્રોમાઇડ અને આયોડાઇડ દ્રાવ્ય છે, સિવાય કે Ag⁺, Hg₂²⁺ અને Pb²⁺ ના.
• ફ્લોરાઇડ દ્રાવ્ય છે, સિવાય કે Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺ અને Fe³⁺ ના.
• સલ્ફેટ દ્રાવ્ય છે, સિવાય કે Ag⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ અને Sr²⁺ ના.
• કાર્બોનેટ, ક્રોમેટ, ફૉસ્ફેટ અને સલ્ફાઇડ અદ્રાવ્ય છે, સિવાય કે સમૂહ 1 ના ધનાયનો અને NH₄⁺ સાથે.
• હાઇડ્રૉક્સાઇડ અદ્રાવ્ય છે, સિવાય કે સમૂહ 1 ના ધનાયનો અને Ba²⁺ સાથે; Ca(OH)₂ અને Sr(OH)₂ થોડા દ્રાવ્ય છે.

નેટ આયનીય સમીકરણ પગલે પગલે બનાવવું

દરેક પગલાનું કારણ છે. પહેલા આણ્વિક સમીકરણ સંતુલિત કરવાથી પરમાણુઓની સંખ્યાની ખાતરી થાય છે. પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્યોને વિભાજિત કરવાથી બીકરમાં ખરેખર શું હાજર છે તે દેખાય છે. દર્શક આયનોને કાપવાથી બંને બાજુ અપરિવર્તિત દેખાતી અને ફેરફારમાં ભાગ ન લેતી સ્પીશીઝ દૂર થાય છે.

વીજભારની ચકાસણી એવી ભૂલો પકડે છે જે પરમાણુઓની ગણતરી ચૂકી જાય છે. નેટ આયનીય સમીકરણમાં કુલ વીજભાર શૂન્યેતર હોઈ શકે, પણ તે બંને બાજુ સરખો હોવો જોઈએ, કારણ કે વીજભાર પરમાણુઓની જેમ જ સંરક્ષિત છે.

• દરેક સૂત્ર પર અવસ્થા સંજ્ઞા સાથે સંતુલિત આણ્વિક સમીકરણ લખો.
• દરેક (aq) પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્યને અલગ આયનો તરીકે ફરી લખો, પાદાંક અને ગુણાંક બંને વડે ગુણીને.
• બંને બાજુ અપરિવર્તિત દેખાતા આયનો કાપી નાખો. આ દર્શક આયનો છે.
• બાકી રહેલા ગુણાંકોને સૌથી નાની પૂર્ણ સંખ્યાઓ સુધી ઘટાડો.
• ચકાસો કે દરેક તત્ત્વ અને કુલ વીજભાર સંતુલિત છે.

ઉકેલેલું ઉદાહરણ: સિલ્વર ક્રોમેટનું અવક્ષેપન

તમે 0.0850 mol/L પોટેશિયમ ક્રોમેટના 18.0 mL ને વધારાના જલીય સિલ્વર નાઇટ્રેટ સાથે ભેળવો છો. નવી જોડીઓ Ag⁺ સાથે CrO₄²⁻ અને K⁺ સાથે NO₃⁻ છે. સિલ્વર સમૂહ 1 નો ધનાયન નથી, તેથી લાલ-બદામી સિલ્વર ક્રોમેટ અવક્ષેપિત થાય છે; પોટેશિયમ નાઇટ્રેટ ઓગળેલું રહે છે. આણ્વિક સમીકરણ: 2AgNO₃(aq) + K₂CrO₄(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(aq). પૂર્ણ આયનીય સમીકરણ: 2Ag⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2K⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2K⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq). K⁺ અને NO₃⁻ કાપતાં નેટ આયનીય સમીકરણ 2Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) મળે છે. વીજભારની ચકાસણી: ડાબી બાજુ 2(+1) + (−2) = 0, અને જમણી બાજુ 0.

અવક્ષેપનું દળ શોધવા, બે દશાંશ સ્થાન સુધી રાઉન્ડ કરેલા IUPAC પ્રમાણભૂત પરમાણ્વીય વજનો વાપરો: Ag 107.87, Cr 52.00, O 16.00. Ag₂CrO₄ નું મોલર દળ 2(107.87) + 52.00 + 4(16.00) = 331.74 g/mol છે. ક્રોમેટના મોલ = 0.0180 L × 0.0850 mol/L = 1.53 × 10⁻³ mol, અને નેટ આયનીય સમીકરણ 1 mol CrO₄²⁻ દીઠ 1 mol Ag₂CrO₄ આપે છે. દળ = 1.53 × 10⁻³ mol × 331.74 g/mol = 0.508 g. બંને માપેલી રાશિઓમાં ત્રણ સાર્થક અંકો છે, તેથી જવાબમાં પણ છે.

ઉકેલેલાં ઉદાહરણો: નિર્બળ ઍસિડ અને દ્રાવણમાં ધાતુ

જલીય ઍસિટિક ઍસિડ જલીય સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે: CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l). ઍસિટિક ઍસિડ નિર્બળ છે, તેથી તે આણ્વિક રહે છે, જ્યારે NaOH અને સોડિયમ ઍસિટેટ પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્યો છે. Na⁺ કપાયા પછી, નેટ આયનીય સમીકરણ CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l) છે. નાઇટ્રિક ઍસિડ અને પોટેશિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ સાથે સરખાવો, જ્યાં બંને પ્રક્રિયકો પ્રબળ છે અને નેટ આયનીય સમીકરણ ટૂંકું થઈને H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) બને છે.

સિલ્વર નાઇટ્રેટના દ્રાવણમાં મૂકેલી નિકલની પટ્ટી સિલ્વર સ્ફટિકોથી ઢંકાઈ જાય છે. નિકલ 0 થી +2 અને સિલ્વર +1 થી 0 થાય છે, તેથી આ રેડોક્સ છે; નાઇટ્રેટ દર્શક છે. નેટ આયનીય સમીકરણ Ni(s) + 2Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + 2Ag(s) છે. ગુણાંક 2 વીજભારથી જરૂરી છે, પરમાણુઓથી નહીં: Ni(s) + Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Ag(s) દરેક તત્ત્વને સંતુલિત કરે છે પણ કુલ વીજભાર ડાબી બાજુ +1 અને જમણી બાજુ +2 છે.

આયનીય સમીકરણોમાં સામાન્ય ભૂલો અને તેમને કેવી રીતે પકડવી

મોટા ભાગની ભૂલો ખોટી સ્પીશીઝ લખવાથી આવે છે, અંકગણિતથી નહીં. કંઈ પણ કાપતાં પહેલાં, પૂછો કે શું દરેક સૂત્ર ખરેખર પાણીમાં અલગ આયનો તરીકે હોય છે.

છેલ્લી ચકાસણી તરીકે, નેટ આયનીય સમીકરણને ભૌતિક ઘટના તરીકે વાંચો. બે સિલ્વર આયનો અને એક ક્રોમેટ આયન મળીને ઘન બને એ જોઈ શકાય તેવી વસ્તુ છે; જે સમીકરણ ફક્ત ઓગળેલા આયનોને ભાગીદારો વચ્ચે અદલાબદલી કરે છે તે કશાનું વર્ણન કરતું નથી.

• નિર્બળ ઍસિડને વિભાજિત કરવો: HF(aq) આણ્વિક રહે છે. કોઈ પણ ઍસિડને છ પ્રબળ ઍસિડ સાથે સરખાવો.
• અવક્ષેપને વિભાજિત કરવો: (s) લેબલવાળું સૂત્ર અખંડ રહે છે ભલે ઘન આયનીય હોય.
• બહુપરમાણ્વીય આયનને તોડવો: NO₃⁻, SO₄²⁻ અને CrO₄²⁻ અખંડ રાખો.
• પાદાંકો ખોટી જગ્યાએ મૂકવા: K₂CrO₄ 2K⁺ આપે છે; K₂⁺ જેવો કોઈ આયન નથી.
• મર્ક્યુરી(I) ને Hg⁺ ગણવો: તે દ્વિપરમાણ્વીય Hg₂²⁺ ધનાયન તરીકે હોય છે.
• ગુણાંકો ઘટાડ્યા વગર છોડવા, જેમ કે 4Ag⁺ + 2CrO₄²⁻ → 2Ag₂CrO₄.
• જ્યારે દરેક જોડી દ્રાવ્ય હોય અને કોઈ પાણી, નિર્બળ વિદ્યુતવિભાજ્ય કે વાયુ ન બને, અને કશાનું ઓક્સિડેશન કે રિડક્શન ન થાય, ત્યારે નેટ આયનીય સમીકરણ લખવું. સાચો જવાબ છે કે કોઈ પ્રક્રિયા નથી.