अक्सिकरण सङ्ख्या, रेडक्स कारक र अर्ध-अभिक्रिया सन्तुलन

अक्सिकरण सङ्ख्याले के दर्ता गर्छ

अक्सिकरण सङ्ख्या भनेको भिन्न परमाणुबीचका प्रत्येक बन्ध पूर्ण रूपमा आयनिक भए, साझा इलेक्ट्रोनहरू बढी विद्युत्ऋणात्मक परमाणुलाई तोकिए, परमाणुले बोक्ने आवेश हो; उस्तै परमाणुबीच साझा भएका इलेक्ट्रोन बराबर बाँडिन्छन्। यो औपचारिक गणना हो, मापन गरिएको आवेश होइन। पानीमा वास्तविक आंशिक आवेश निकै सानो भए पनि अक्सिजनलाई −2 र प्रत्येक हाइड्रोजनलाई +1 तोकिन्छ।

अक्सिकरण भनेको अक्सिकरण सङ्ख्या बढ्नु हो, जुन इलेक्ट्रोन गुमाउनुसँग मेल खान्छ। अपचयन भनेको अक्सिकरण सङ्ख्या घट्नु हो, अर्थात् इलेक्ट्रोन पाउनु। दुवै सधैँ सँगै हुन्छन्, किनभने एउटा स्पेसिजले गुमाएका इलेक्ट्रोन अर्कोले पाउनुपर्छ। कुनै पनि रेडक्स समीकरणमा अक्सिकरण सङ्ख्याको कुल वृद्धि कुल ह्रास बराबर हुन्छ, र हरेक सन्तुलन विधि यही समानतामा आधारित हुन्छ।

प्राथमिकताक्रममा अक्सिकरण सङ्ख्या तोक्ने

सूचीको माथिबाट तलतिर नियम लागू गर्नुहोस्। दुई नियम बाझिँदा माथिको नियम जित्छ, र सूत्रको अन्तिम अज्ञात परमाणु फरकबाट पत्ता लगाइन्छ।

डाइहाइड्रोजन फस्फेट आयन, H₂PO₄⁻, का लागि: 2(+1) + P + 4(−2) = −1, त्यसैले P = +5। टेट्राथायोनेट आयन, S₄O₆²⁻, का लागि: 4S + 6(−2) = −2, त्यसैले चारओटा सल्फर परमाणुको कुल +10 हुन्छ र औसत +2.5 हुन्छ। भिन्नात्मक नतिजाको अर्थ उही तत्वका परमाणु फरक वातावरणमा छन् र जनाइएको सङ्ख्या औसत हो। म्याग्नेटाइट, Fe₃O₄, को औसत +8/3 हुन्छ किनभने यसमा प्रत्येक दुई Fe³⁺ का लागि एउटा Fe²⁺ हुन्छ।

• शुद्ध तत्वमा परमाणु 0 हुन्छ (Fe, O₂, S₈)।
• एकपरमाणुक आयनको अक्सिकरण सङ्ख्या त्यसको आवेश बराबर हुन्छ (Mg²⁺ को +2, Br⁻ को −1)।
• सूत्रमा रहेका अक्सिकरण सङ्ख्याको योग त्यसको समग्र आवेश बराबर हुन्छ।
• फ्लोरिन यसका सबै यौगिकमा −1 हुन्छ।
• यौगिकमा समूह 1 का धातु +1 र समूह 2 का धातु +2 हुन्छन्।
• हाइड्रोजन अधातुसँग +1 र NaH जस्ता धातु हाइड्राइडमा −1 हुन्छ।
• अक्सिजन प्रायः −2 हुन्छ, तर पेरोक्साइड (H₂O₂) मा −1, सुपरअक्साइड (KO₂) मा −½, र OF₂ मा +2 हुन्छ।
• क्लोरिन, ब्रोमिन र आयोडिन प्रायः −1 हुन्छन्, अक्सिजन वा हल्का हेलोजनसँग बन्धित हुँदा बाहेक।

अक्सिकारक र अपचायकको नाम लिने

अक्सिकारकले इलेक्ट्रोन ग्रहण गर्छ र अरू केहीलाई अक्सिकृत गराउँछ, त्यसैले यो आफैँ अपचयित हुन्छ। अपचायकले इलेक्ट्रोन दिन्छ र आफैँ अक्सिकृत हुन्छ। एकल परमाणुको होइन, पूरै स्पेसिजको नाम लिनुहोस्।

2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2H₂O(l) लाई विचार गर्नुहोस्। आइरन +2 बाट +3 मा जान्छ, त्यसैले Fe²⁺ अक्सिकृत हुन्छ र अपचायक हो। अक्सिजन पेरोक्साइडमा −1 बाट पानीमा −2 मा झर्छ, त्यसैले H₂O₂ अपचयित हुन्छ र अक्सिकारक हो। हाइड्रोजन सबैतिर +1 रहन्छ। दुईओटा आइरन आयनले प्रत्येकले एउटा इलेक्ट्रोन गुमाउँछन् र दुईओटा पेरोक्साइड अक्सिजन परमाणुले प्रत्येकले एउटा पाउँछन्, त्यसैले दुई इलेक्ट्रोन गुमाइन्छन् र दुई पाइन्छन्।

एउटै स्पेसिजले दुवै भूमिका खेल्न सक्छ। Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O मा एउटा क्लोरिन परमाणु 0 बाट −1 र अर्को 0 बाट +1 मा जान्छ। यो असमानुपातन हो, र Cl₂ अक्सिकारक र अपचायक दुवै हो।

अम्लीय विलयनमा अर्ध-अभिक्रिया सन्तुलन

अक्सिकरणलाई अपचयनबाट अलग गर्दा तपाईंले प्रत्येक इलेक्ट्रोन स्थानान्तरण छुट्टै सन्तुलन गर्न सक्नुहुन्छ, र त्यसपछि इलेक्ट्रोन कटिने गरी दुवै भाग जोड्न सक्नुहुन्छ। पानीले अक्सिजन परमाणु दिन्छ र H⁺ ले हाइड्रोजन परमाणु दिन्छ किनभने अम्लीय पानीमा वास्तवमा उपस्थित स्पेसिज यिनै हुन्।

हल गरिएको उदाहरण 1। अम्लमा डाइक्रोमेटले नाइट्राइटलाई अक्सिकृत गर्छ: Cr₂O₇²⁻ + NO₂⁻ → Cr³⁺ + NO₃⁻। क्रोमियम +6 बाट +3 मा र नाइट्रोजन +3 बाट +5 मा जान्छ। अक्सिकरण अर्ध: NO₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻, दुवै पक्षमा आवेश −1 सहित। अपचयन अर्ध: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O, दुवै पक्षमा आवेश +6 सहित। छ इलेक्ट्रोन प्रत्येकले तीन एकाइ परिवर्तन हुने दुईओटा क्रोमियम परमाणुसँग मिल्छन्।

अक्सिकरण अर्धलाई 3 ले गुणन गर्नुहोस् ताकि दुवै अर्धमा 6e⁻ हुन्, र त्यसपछि जोड्नुहोस्: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 3NO₂⁻ + 3H₂O → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3NO₃⁻ + 6H⁺। प्रत्येक पक्षबाट 6H⁺ र 3H₂O काट्नुहोस्: Cr₂O₇²⁻ + 8H⁺ + 3NO₂⁻ → 2Cr³⁺ + 3NO₃⁻ + 4H₂O। जाँच: Cr 2 र 2; N 3 र 3; O 7 + 6 = 13 र 9 + 4 = 13; H 8 र 8; आवेश −2 + 8 − 3 = +3 र +6 − 3 = +3।

• ढाँचा समीकरणलाई अक्सिकरण अर्ध र अपचयन अर्धमा विभाजन गर्नुहोस्।
• O र H बाहेक प्रत्येक तत्व सन्तुलन गर्नुहोस्।
• H₂O थपेर O सन्तुलन गर्नुहोस्, त्यसपछि H⁺ थपेर H सन्तुलन गर्नुहोस्।
• बढी धनात्मक पक्षमा इलेक्ट्रोन थपेर आवेश सन्तुलन गर्नुहोस्।
• अर्धहरूलाई इलेक्ट्रोन मिल्ने गरी गुणन गर्नुहोस्, जोड्नुहोस्, र दुवै पक्षमा रहेका कुरा काट्नुहोस्।
• परमाणु र आवेश जाँच्नुहोस्, र कुनै इलेक्ट्रोन बाँकी छैन भनी पुष्टि गर्नुहोस्।

क्षारीय विलयनका लागि विधि रूपान्तरण गर्ने

क्षारीय विलयनमा OH⁻ प्रशस्त हुन्छ र अन्तिम समीकरणमा H⁺ हुनु हुँदैन। विलयन अम्लीय भएझैँ सन्तुलन गर्नुहोस्, त्यसपछि प्रत्येक H⁺ लाई पानीमा बदल्न दुवै पक्षमा पर्याप्त OH⁻ थप्नुहोस्। दुवै पक्षमा उही स्पेसिज थप्दा समीकरण सन्तुलित रहन्छ।

हल गरिएको उदाहरण 2। क्षारमा हाइपोक्लोराइटले क्रोमियम(III) हाइड्रोक्साइडलाई क्रोमेटमा अक्सिकृत गर्छ: Cr(OH)₃ + ClO⁻ → CrO₄²⁻ + Cl⁻। क्रोमियम +3 बाट +6 मा र क्लोरिन +1 बाट −1 मा जान्छ। अक्सिकरण अर्ध: Cr(OH)₃ + H₂O → CrO₄²⁻ + 5H⁺ + 3e⁻। अपचयन अर्ध: ClO⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → Cl⁻ + H₂O। 3 र 2 को लघुत्तम समापवर्त्य 6 हो, त्यसैले पहिलो अर्धलाई दोब्बर र दोस्रोलाई तिब्बर गर्नुहोस्।

जोडेर काट्दा 2Cr(OH)₃ + 3ClO⁻ → 2CrO₄²⁻ + 3Cl⁻ + 4H⁺ + H₂O आउँछ। दुवै पक्षमा 4OH⁻ थप्नुहोस्; दायाँमा 4H⁺ + 4OH⁻ 4H₂O बन्छ। अन्तिम: 2Cr(OH)₃(s) + 3ClO⁻(aq) + 4OH⁻(aq) → 2CrO₄²⁻(aq) + 3Cl⁻(aq) + 5H₂O(l)। जाँच: Cr 2 र 2; Cl 3 र 3; O 6 + 3 + 4 = 13 र 8 + 5 = 13; H 6 + 4 = 10 र 10; प्रत्येक पक्षमा आवेश −7।

रेडक्सको हिसाबका सामान्य गल्ती

अधिकांश रेडक्स त्रुटि हिसाब राख्ने त्रुटि हुन्, र प्रत्येकको एउटा निश्चित जाँच छ।

अन्तिम परीक्षणका रूपमा, अक्सिकरण सङ्ख्याले मात्र गुमाएका इलेक्ट्रोन पाएका इलेक्ट्रोन बराबर छन् भनी पुष्टि गर्नुहोस्। हल गरिएको उदाहरण 2 मा दुईओटा क्रोमियम परमाणुले प्रत्येकले 3 इलेक्ट्रोन गुमाउँछन् (कुल 6) र तीनओटा क्लोरिन परमाणुले प्रत्येकले 2 पाउँछन् (पनि 6)।

• परमाणुलाई कारकका रूपमा नाम दिनु: क्रोमियम होइन, Cr₂O₇²⁻ अक्सिकारक हो भनी लेख्नुहोस्।
• परिवर्तनलाई प्रति परमाणु गन्नु तर प्रति सूत्र नगन्नु: Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺ ले 3 होइन, 6 इलेक्ट्रोन लिन्छ।
• इलेक्ट्रोनलाई गलत पक्षमा राख्नु: तिनीहरू अक्सिकरण अर्धमा उत्पाद र अपचयन अर्धमा अभिकारक हुन्। आवेश जाँच असफल भयो भने पहिले यहाँ हेर्नुहोस्।
• H₂O को सट्टा O, O₂ वा O²⁻ ले अक्सिजन सन्तुलन गर्नु। पानीमा मुक्त अक्साइड आयन हुँदैनन्।
• क्षारीय विलयनको उत्तरमा H⁺ छोड्नु, वा OH⁻ थपेपछि पानी काट्न बिर्सनु।
• अक्सिजन सधैँ −2 हुन्छ भन्ने मान्नु: पेरोक्साइड, सुपरअक्साइड र O–F बन्ध जाँच्नुहोस्।
• सङ्केत मिसाउनु: अक्सिकरण सङ्ख्या चिह्न पहिले लेखिन्छ (+3); आयनको आवेश सङ्ख्या पहिले लेखिन्छ (3+)।