അഭിക്രിയാ തരങ്ങൾ, ലേയത്വ മാർഗനിർദേശങ്ങൾ, നെറ്റ് അയോണിക സമവാക്യങ്ങൾ

ജലീയ അഭിക്രിയകൾക്ക് പിന്നിലെ മൂന്ന് ചാലകശക്തികൾ

രണ്ട് ലായനികൾ കലർത്തുമ്പോൾ, എന്തെങ്കിലും ലായനിയിൽ നിന്ന് അയോണുകളെ നീക്കുകയോ ഇലക്ട്രോണുകളെ നീക്കുകയോ ചെയ്താൽ മാത്രമേ അഭിക്രിയ സംഭവിക്കൂ. മൂന്ന് ചോദ്യങ്ങൾ ചോദിക്കുക. ഒരു ലായനിയിലെ കാറ്റയോണും മറ്റേതിലെ ആനയോണും ചേർന്ന് കുറഞ്ഞ ലേയത്വമുള്ള സംയുക്തം ഉണ്ടാക്കുന്നുണ്ടോ? ഒരു അമ്ലം ഒരു ക്ഷാരത്തിലേക്ക് പ്രോട്ടോൺ കൈമാറി വെള്ളമോ മറ്റൊരു ദുർബല വൈദ്യുതവിശ്ലേഷ്യമോ ഉണ്ടാക്കുന്നുണ്ടോ? ഏതെങ്കിലും ആറ്റങ്ങളുടെ ഓക്സീകരണ സംഖ്യ മാറുന്നുണ്ടോ, അങ്ങനെ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒരു സ്പീഷീസിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് പോകുന്നുണ്ടോ?

ആദ്യ ചോദ്യത്തിന് അതെ എന്നാൽ അവക്ഷേപണ അഭിക്രിയ, രണ്ടാമത്തേതിന് അതെ എന്നാൽ അമ്ല–ക്ഷാര അഭിക്രിയ, മൂന്നാമത്തേതിന് അതെ എന്നാൽ റെഡോക്സ് അഭിക്രിയ. ആദ്യ ഘട്ടം പ്രോട്ടോൺ കൈമാറ്റമായതിനാൽ HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → H₂O(l) + CO₂(g) പോലുള്ള വാതകം ഉണ്ടാകുന്ന അഭിക്രിയകൾ സാധാരണയായി അമ്ല–ക്ഷാരത്തിൽ ഉൾപ്പെടുത്തുന്നു. ജ്വലനവും ഒരു ലോഹം മറ്റൊന്നിനെ സ്ഥാനഭ്രംശം വരുത്തുന്നതും റെഡോക്സ് അഭിക്രിയകളാണ്.

ഈ കുടുംബങ്ങൾ പരസ്പരം ഒഴിവാക്കുന്നവയല്ല. ജലീയ ബേരിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് സൾഫ്യൂരിക് അമ്ലത്തെ നിർവീര്യമാക്കുമ്പോൾ, Ba(OH)₂(aq) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2H₂O(l), ഒരേ അഭിക്രിയയിൽ വെള്ളം ഉണ്ടാകുകയും ലയിക്കാത്ത ഒരു സൾഫേറ്റ് അവക്ഷേപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഏതൊക്കെ സ്പീഷീസുകളെ അയോണുകളായി എഴുതണമെന്ന് തീരുമാനിക്കൽ

വെള്ളത്തിൽ ഏതൊക്കെ പദാർഥങ്ങൾ വേർപെട്ട അയോണുകളായി നിലനിൽക്കുന്നു എന്ന് അറിയുന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചാണ് നെറ്റ് അയോണിക സമവാക്യം. ശക്തമായ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷ്യങ്ങൾ ഏതാണ്ട് പൂർണമായി വിഘടിക്കുന്നു: ലയിക്കുന്ന അയോണിക സംയുക്തങ്ങൾ, ശക്തമായ അമ്ലങ്ങൾ, ശക്തമായ ക്ഷാരങ്ങൾ. (aq) എന്ന് ലേബൽ ചെയ്തിരിക്കുമ്പോൾ ഇവ അയോണുകളായി എഴുതുക. മറ്റെല്ലാം അവയുടെ സൂത്രവാക്യം നിലനിർത്തുന്നു: ഖരങ്ങൾ, ദ്രാവകങ്ങൾ, വാതകങ്ങൾ, ദുർബല അമ്ലങ്ങൾ, ദുർബല ക്ഷാരങ്ങൾ, ഗ്ലൂക്കോസ് പോലുള്ള തന്മാത്രാ ലേയങ്ങൾ.

സാധാരണ ശക്തമായ അമ്ലങ്ങൾ HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄, H₂SO₄ (ആദ്യ പ്രോട്ടോണിന്) എന്നിവയാണ്. പൊതു രസതന്ത്രത്തിൽ നിങ്ങൾ കാണുന്ന മറ്റ് മിക്ക അമ്ലങ്ങളെയും, HF, അസറ്റിക് അമ്ലം (CH₃COOH), കാർബോണിക് അമ്ലം എന്നിവ ഉൾപ്പെടെ, ദുർബലമായി കണക്കാക്കി തന്മാത്രയായി നിലനിർത്തുക. ശക്തമായ ക്ഷാരങ്ങൾ ഗ്രൂപ്പ് 1 ഹൈഡ്രോക്സൈഡുകളും ഭാരം കൂടിയ ഗ്രൂപ്പ് 2 ഹൈഡ്രോക്സൈഡുകളുമാണ്. അമോണിയ ദുർബല ക്ഷാരമാണ്, NH₃(aq) ആയി നിലനിൽക്കുന്നു.

ഒരു സംയുക്തം വിഘടിക്കുമ്പോൾ ബഹുഘടക അയോണുകൾ കേടുകൂടാതെ നിൽക്കുന്നു. ജലീയ പൊട്ടാസ്യം ക്രോമേറ്റ് 2K⁺(aq), CrO₄²⁻(aq) എന്നിവ നൽകുന്നു, വേറിട്ട പൊട്ടാസ്യം, ക്രോമിയം, ഓക്സിജൻ അയോണുകളല്ല.

ലേയത്വ മാർഗനിർദേശങ്ങൾ പ്രയോഗിക്കൽ

മുറിയിലെ താപനിലയ്ക്ക് സമീപം വെള്ളത്തിലെ അയോണിക സംയുക്തങ്ങളുടെ നിരീക്ഷിച്ച രീതികൾ ലേയത്വ മാർഗനിർദേശങ്ങൾ സംഗ്രഹിക്കുന്നു. ലയിക്കുന്നത് എന്നാൽ ഉപയോഗപ്രദമായ അളവ് ലയിക്കുന്നു എന്നാണ്; ലയിക്കാത്തത് എന്നാൽ സാധാരണ ലബോറട്ടറി സാന്ദ്രതകളിൽ അയോണുകൾ കണ്ടുമുട്ടുമ്പോൾ ഖരം ഉണ്ടാകാൻ മാത്രം ലേയത്വം കുറവാണ് എന്നാണ്. ഒരു അയോണിക സംയുക്തത്തിനും ലേയത്വം കൃത്യം പൂജ്യമല്ല. താഴെയുള്ള പട്ടിക OpenStax Chemistry 2e, വിഭാഗം 4.2-ലെ പട്ടിക 4.1-നെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്.

അവക്ഷിപ്തം പ്രവചിക്കാൻ, കലർത്തിയ ശേഷം ഉള്ള എല്ലാ അയോണുകളും പട്ടികപ്പെടുത്തി, ഓരോ കാറ്റയോണിനെയും അത് തുടക്കത്തിൽ ഇല്ലാതിരുന്ന ഓരോ ആനയോണുമായി ജോടിയാക്കുക. പുതിയ ഏതെങ്കിലും ജോടി ലയിക്കാത്ത വിഭാഗത്തിൽ വരുന്നെങ്കിൽ ആ സംയുക്തം അവക്ഷേപിക്കും. പൊട്ടാസ്യം നൈട്രേറ്റ്, സോഡിയം ക്ലോറൈഡ് ലായനികൾ കലർത്തുമ്പോഴെന്നപോലെ സാധ്യമായ എല്ലാ ജോടികളും ലയിക്കുന്നവയാണെങ്കിൽ, അയോണുകൾ വെറുതെ ഒന്നിച്ചു നിലകൊള്ളുന്നു, നെറ്റ് അഭിക്രിയയില്ല.

• ഗ്രൂപ്പ് 1 കാറ്റയോണുകളുടെയും (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺) NH₄⁺-ന്റെയും സംയുക്തങ്ങൾ ലയിക്കുന്നവയാണ്.
• നൈട്രേറ്റുകൾ, അസറ്റേറ്റുകൾ, ഹൈഡ്രജൻ കാർബണേറ്റുകൾ, ക്ലോറേറ്റുകൾ എന്നിവ ലയിക്കുന്നവയാണ്.
• ക്ലോറൈഡുകൾ, ബ്രോമൈഡുകൾ, അയഡൈഡുകൾ എന്നിവ Ag⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ എന്നിവയുടേത് ഒഴികെ ലയിക്കുന്നവയാണ്.
• ഫ്ലൂറൈഡുകൾ Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺, Fe³⁺ എന്നിവയുടേത് ഒഴികെ ലയിക്കുന്നവയാണ്.
• സൾഫേറ്റുകൾ Ag⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺, Sr²⁺ എന്നിവയുടേത് ഒഴികെ ലയിക്കുന്നവയാണ്.
• കാർബണേറ്റുകൾ, ക്രോമേറ്റുകൾ, ഫോസ്ഫേറ്റുകൾ, സൾഫൈഡുകൾ എന്നിവ ഗ്രൂപ്പ് 1 കാറ്റയോണുകളോടും NH₄⁺-നോടും ചേർന്നവ ഒഴികെ ലയിക്കാത്തവയാണ്.
• ഹൈഡ്രോക്സൈഡുകൾ ഗ്രൂപ്പ് 1 കാറ്റയോണുകളോടും Ba²⁺-നോടും ചേർന്നവ ഒഴികെ ലയിക്കാത്തവയാണ്; Ca(OH)₂, Sr(OH)₂ എന്നിവ ചെറിയ തോതിൽ ലയിക്കുന്നവയാണ്.

നെറ്റ് അയോണിക സമവാക്യം ഘട്ടം ഘട്ടമായി നിർമിക്കൽ

ഓരോ ഘട്ടത്തിനും ഒരു കാരണമുണ്ട്. തന്മാത്രാ സമവാക്യം ആദ്യം സമീകരിക്കുന്നത് ആറ്റങ്ങളുടെ എണ്ണം ഉറപ്പാക്കുന്നു. ശക്തമായ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷ്യങ്ങളെ വിഭജിക്കുന്നത് ബീക്കറിൽ യഥാർഥത്തിൽ എന്താണുള്ളതെന്ന് കാണിക്കുന്നു. സ്പെക്ടേറ്റർ അയോണുകളെ ഒഴിവാക്കുന്നത് ഇരുവശത്തും മാറ്റമില്ലാതെ കാണുകയും മാറ്റത്തിൽ പങ്കെടുക്കാതിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന സ്പീഷീസുകളെ നീക്കുന്നു.

ആറ്റങ്ങളുടെ എണ്ണം നഷ്ടപ്പെടുത്തുന്ന പിശകുകൾ ചാർജ് പരിശോധന പിടികൂടുന്നു. ഒരു നെറ്റ് അയോണിക സമവാക്യത്തിന് പൂജ്യമല്ലാത്ത ആകെ ചാർജ് ഉണ്ടാകാം, പക്ഷേ ആറ്റങ്ങളെപ്പോലെ ചാർജും സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നതിനാൽ ആ ചാർജ് ഇരുവശത്തും തുല്യമായിരിക്കണം.

• ഓരോ സൂത്രവാക്യത്തിലും അവസ്ഥാ ചിഹ്നം സഹിതം സമീകൃത തന്മാത്രാ സമവാക്യം എഴുതുക.
• ഓരോ (aq) ശക്തമായ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷ്യത്തെയും, സബ്സ്ക്രിപ്റ്റും ഗുണാങ്കവും കൊണ്ട് ഗുണിച്ച്, വേറിട്ട അയോണുകളായി പുനരെഴുതുക.
• ഇരുവശത്തും മാറ്റമില്ലാതെ കാണുന്ന അയോണുകളെ വെട്ടിക്കളയുക. ഇവയാണ് സ്പെക്ടേറ്റർ അയോണുകൾ.
• ശേഷിക്കുന്ന ഗുണാങ്കങ്ങളെ ഏറ്റവും ചെറിയ പൂർണ്ണസംഖ്യകളിലേക്ക് ലഘൂകരിക്കുക.
• ഓരോ മൂലകവും ആകെ ചാർജും സമീകൃതമാണെന്ന് പരിശോധിക്കുക.

ഉദാഹരണം: സിൽവർ ക്രോമേറ്റ് അവക്ഷേപിക്കൽ

നിങ്ങൾ 0.0850 mol/L പൊട്ടാസ്യം ക്രോമേറ്റിന്റെ 18.0 mL അധികമുള്ള ജലീയ സിൽവർ നൈട്രേറ്റുമായി കലർത്തുന്നു. പുതിയ ജോടികൾ Ag⁺-ഉം CrO₄²⁻-ഉം, K⁺-ഉം NO₃⁻-ഉം ആണ്. സിൽവർ ഗ്രൂപ്പ് 1 കാറ്റയോണല്ല, അതിനാൽ ചുവപ്പുകലർന്ന തവിട്ടുനിറമുള്ള സിൽവർ ക്രോമേറ്റ് അവക്ഷേപിക്കുന്നു; പൊട്ടാസ്യം നൈട്രേറ്റ് ലയിച്ചുതന്നെ നിൽക്കുന്നു. തന്മാത്രാ സമവാക്യം: 2AgNO₃(aq) + K₂CrO₄(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(aq). പൂർണ അയോണിക സമവാക്യം: 2Ag⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2K⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2K⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq). K⁺, NO₃⁻ എന്നിവ ഒഴിവാക്കുമ്പോൾ നെറ്റ് അയോണിക സമവാക്യം 2Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) ലഭിക്കുന്നു. ചാർജ് പരിശോധന: ഇടതുവശത്ത് 2(+1) + (−2) = 0, വലതുവശത്ത് 0.

അവക്ഷിപ്തത്തിന്റെ പിണ്ഡം കണ്ടെത്താൻ, രണ്ട് ദശാംശസ്ഥാനങ്ങളിലേക്ക് റൗണ്ട് ചെയ്ത IUPAC സാധാരണ ആറ്റോമിക ഭാരങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുക: Ag 107.87, Cr 52.00, O 16.00. Ag₂CrO₄-ന്റെ മോളാർ പിണ്ഡം 2(107.87) + 52.00 + 4(16.00) = 331.74 g/mol ആണ്. ക്രോമേറ്റിന്റെ മോളുകൾ = 0.0180 L × 0.0850 mol/L = 1.53 × 10⁻³ mol, നെറ്റ് അയോണിക സമവാക്യം ഓരോ 1 mol CrO₄²⁻-നും 1 mol Ag₂CrO₄ നൽകുന്നു. പിണ്ഡം = 1.53 × 10⁻³ mol × 331.74 g/mol = 0.508 g. അളന്ന രണ്ട് അളവുകൾക്കും മൂന്ന് സാർഥക അക്കങ്ങളുള്ളതിനാൽ ഉത്തരത്തിനും മൂന്ന് അക്കങ്ങളാണ്.

ഉദാഹരണങ്ങൾ: ഒരു ദുർബല അമ്ലവും ലായനിയിലെ ഒരു ലോഹവും

ജലീയ അസറ്റിക് അമ്ലം ജലീയ സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡുമായി അഭിക്രിയ ചെയ്യുന്നു: CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l). അസറ്റിക് അമ്ലം ദുർബലമായതിനാൽ തന്മാത്രയായി നിൽക്കുന്നു, NaOH-ഉം സോഡിയം അസറ്റേറ്റും ശക്തമായ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷ്യങ്ങളാണ്. Na⁺ ഒഴിവാക്കിയ ശേഷം നെറ്റ് അയോണിക സമവാക്യം CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l) ആണ്. രണ്ട് അഭികാരകങ്ങളും ശക്തമായ നൈട്രിക് അമ്ലവും പൊട്ടാസ്യം ഹൈഡ്രോക്സൈഡും താരതമ്യം ചെയ്യുക; അവിടെ നെറ്റ് അയോണിക സമവാക്യം H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) ആയി ചുരുങ്ങുന്നു.

സിൽവർ നൈട്രേറ്റ് ലായനിയിൽ ഇട്ട ഒരു നിക്കൽ പട്ടയിൽ സിൽവർ പരലുകൾ പൊതിയുന്നു. നിക്കൽ 0-ൽ നിന്ന് +2-ലേക്കും സിൽവർ +1-ൽ നിന്ന് 0-ലേക്കും മാറുന്നു, അതിനാൽ ഇത് റെഡോക്സ് ആണ്; നൈട്രേറ്റ് സ്പെക്ടേറ്റർ ആണ്. നെറ്റ് അയോണിക സമവാക്യം Ni(s) + 2Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + 2Ag(s) ആണ്. 2 എന്ന ഗുണാങ്കം ആവശ്യമായത് ചാർജ് കാരണമാണ്, ആറ്റങ്ങൾ കാരണമല്ല: Ni(s) + Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Ag(s) എല്ലാ മൂലകങ്ങളെയും സമീകരിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും ഇടതുവശത്ത് ആകെ ചാർജ് +1 ഉം വലതുവശത്ത് +2 ഉം ആണ്.

അയോണിക സമവാക്യങ്ങളിലെ സാധാരണ പിഴവുകളും അവ എങ്ങനെ കണ്ടെത്താം

മിക്ക പിശകുകളും വരുന്നത് തെറ്റായ സ്പീഷീസ് എഴുതുന്നതിൽ നിന്നാണ്, ഗണിതത്തിൽ നിന്നല്ല. എന്തെങ്കിലും ഒഴിവാക്കും മുമ്പ്, ഓരോ സൂത്രവാക്യവും വെള്ളത്തിൽ യഥാർഥത്തിൽ വേർപെട്ട അയോണുകളായി നിലനിൽക്കുന്നുണ്ടോ എന്ന് ചോദിക്കുക.

അവസാന പരിശോധനയായി, നെറ്റ് അയോണിക സമവാക്യത്തെ ഒരു ഭൗതിക സംഭവമായി വായിക്കുക. രണ്ട് സിൽവർ അയോണുകളും ഒരു ക്രോമേറ്റ് അയോണും ചേർന്ന് ഖരം ഉണ്ടാകുന്നത് നിങ്ങൾക്ക് കണ്ടുനിൽക്കാവുന്ന കാര്യമാണ്; ലയിച്ച അയോണുകളെ ജോടികൾക്കിടയിൽ കൈമാറ്റം ചെയ്യുക മാത്രം ചെയ്യുന്ന സമവാക്യം ഒന്നിനെയും വിവരിക്കുന്നില്ല.

• ദുർബല അമ്ലത്തെ വിഭജിക്കൽ: HF(aq) തന്മാത്രയായി നിൽക്കുന്നു. ഏതൊരു അമ്ലത്തെയും ആറ് ശക്തമായ അമ്ലങ്ങളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുക.
• അവക്ഷിപ്തത്തെ വിഭജിക്കൽ: ഖരം അയോണികമാണെങ്കിലും (s) എന്ന് ലേബൽ ചെയ്ത സൂത്രവാക്യം മുഴുവനായി നിൽക്കുന്നു.
• ബഹുഘടക അയോണിനെ പിളർത്തൽ: NO₃⁻, SO₄²⁻, CrO₄²⁻ എന്നിവ കേടുകൂടാതെ സൂക്ഷിക്കുക.
• സബ്സ്ക്രിപ്റ്റുകൾ സ്ഥാനംതെറ്റിക്കൽ: K₂CrO₄ 2K⁺ നൽകുന്നു; K₂⁺ എന്ന അയോൺ ഇല്ല.
• മെർക്കുറി(I)-നെ Hg⁺ ആയി കണക്കാക്കൽ: അത് ദ്വയാറ്റോമിക Hg₂²⁺ കാറ്റയോണായി നിലനിൽക്കുന്നു.
• 4Ag⁺ + 2CrO₄²⁻ → 2Ag₂CrO₄ പോലെ ഗുണാങ്കങ്ങൾ ലഘൂകരിക്കാതെ വിടൽ.
• എല്ലാ ജോടികളും ലയിക്കുന്നവയും വെള്ളമോ ദുർബല വൈദ്യുതവിശ്ലേഷ്യമോ വാതകമോ ഉണ്ടാകാത്തതും ഒന്നും ഓക്സീകരിക്കപ്പെടുകയോ നിരോക്സീകരിക്കപ്പെടുകയോ ചെയ്യാത്തതുമായ സാഹചര്യത്തിൽ നെറ്റ് അയോണിക സമവാക്യം എഴുതൽ. ശരിയായ ഉത്തരം അഭിക്രിയയില്ല എന്നതാണ്.