अभिक्रियाका प्रकार, विलेयता निर्देशिका र नेट आयनिक समीकरण

जलीय अभिक्रिया चलाउने तीन प्रेरक शक्ति

दुई विलयन मिसाउँदा विलयनबाट आयन हटाउने वा इलेक्ट्रोन सार्ने कुनै कुरा भए मात्र अभिक्रिया हुन्छ। तीनओटा प्रश्न सोध्नुहोस्। एउटा विलयनको धनायन र अर्कोको ऋणायनले कम विलेयता भएको यौगिक बनाउँछन् कि? अम्लले क्षारलाई प्रोटोन दिएर पानी वा अर्को कमजोर विद्युत्अपघट्य बनाउँछ कि? कुनै परमाणुले अक्सिकरण सङ्ख्या फेर्छन् कि, जसले गर्दा इलेक्ट्रोन एउटा स्पेसिजबाट अर्कोमा जान्छन्?

पहिलो प्रश्नको हो भनेको अवक्षेपण अभिक्रिया, दोस्रोको हो भनेको अम्ल–क्षार अभिक्रिया, र तेस्रोको हो भनेको रेडक्स अभिक्रिया हो। HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → H₂O(l) + CO₂(g) जस्ता ग्यास बनाउने अभिक्रिया सामान्यतः अम्ल–क्षारमा वर्गीकृत गरिन्छ किनभने पहिलो चरण प्रोटोन स्थानान्तरण हो। दहन र एउटा धातुले अर्कोलाई विस्थापित गर्ने क्रिया रेडक्स अभिक्रिया हुन्।

परिवारहरू पृथक छैनन्। जलीय ब्यारियम हाइड्रोक्साइडले सल्फ्युरिक अम्ललाई उदासीन बनाउँदा, Ba(OH)₂(aq) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2H₂O(l), एउटै अभिक्रियामा पानी बन्छ र अविलेय सल्फेट अवक्षेपित हुन्छ।

कुन स्पेसिजलाई आयनका रूपमा लेख्ने भन्ने निर्णय

नेट आयनिक समीकरण पानीमा कुन पदार्थ अलग आयनका रूपमा रहन्छन् भन्ने जान्नुमा निर्भर गर्छ। बलिया विद्युत्अपघट्य लगभग पूर्ण रूपमा वियोजित हुन्छन्: विलेय आयनिक यौगिक, बलिया अम्ल र बलिया क्षार। यी (aq) लेबल गरिएका छन् भने आयनका रूपमा लेख्नुहोस्। बाँकी सबैले आफ्नो सूत्र राख्छन्: ठोस, तरल, ग्यास, कमजोर अम्ल, कमजोर क्षार, र ग्लुकोज जस्ता आणविक विलेय।

सामान्य बलिया अम्ल HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄, र H₂SO₄ (यसको पहिलो प्रोटोनका लागि) हुन्। सामान्य रसायनशास्त्रमा भेटिने लगभग अन्य सबै अम्ल, HF, एसिटिक अम्ल (CH₃COOH) र कार्बोनिक अम्लसहित, कमजोर मान्नुहोस् र अणुका रूपमा राख्नुहोस्। बलिया क्षार समूह 1 का हाइड्रोक्साइड र भारी समूह 2 का हाइड्रोक्साइड हुन्। अमोनिया कमजोर क्षार हो र NH₃(aq) का रूपमा रहन्छ।

यौगिक वियोजित हुँदा बहुपरमाणुक आयन अक्षुण्ण रहन्छन्। जलीय पोटासियम क्रोमेटले 2K⁺(aq) र CrO₄²⁻(aq) दिन्छ, अलग-अलग पोटासियम, क्रोमियम र अक्सिजन आयन होइन।

विलेयता निर्देशिका लागू गर्ने

विलेयता निर्देशिकाले कोठाको तापक्रमनजिक पानीमा आयनिक यौगिकका देखिएका ढाँचा सारांशमा दिन्छन्। विलेयको अर्थ उपयोगी परिमाण घुल्छ; अविलेयको अर्थ विलेयता यति कम छ कि साधारण प्रयोगशाला सान्द्रतामा आयन भेटिँदा ठोस बन्छ। कुनै आयनिक यौगिकको विलेयता ठ्याक्कै शून्य हुँदैन। तलको सूची OpenStax Chemistry 2e, खण्ड 4.2, को तालिका 4.1 मा आधारित छ।

अवक्षेप अनुमान गर्न मिसाएपछि उपस्थित प्रत्येक आयन सूचीबद्ध गर्नुहोस्, त्यसपछि प्रत्येक धनायनलाई त्यसले सुरुमा नभएका प्रत्येक ऋणायनसँग जोडी बनाउनुहोस्। कुनै नयाँ जोडी अविलेय वर्गमा पर्छ भने त्यो यौगिक अवक्षेपित हुन्छ। पोटासियम नाइट्रेट र सोडियम क्लोराइडका विलयन मिसाउँदा जस्तै सबै सम्भावित जोडी विलेय छन् भने आयनहरू सँगै रहन्छन् र कुनै नेट अभिक्रिया हुँदैन।

• समूह 1 का धनायन (Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺) र NH₄⁺ का यौगिक विलेय हुन्छन्।
• नाइट्रेट, एसिटेट, हाइड्रोजन कार्बोनेट र क्लोरेट विलेय हुन्छन्।
• क्लोराइड, ब्रोमाइड र आयोडाइड विलेय हुन्छन्, Ag⁺, Hg₂²⁺ र Pb²⁺ का बाहेक।
• फ्लोराइड विलेय हुन्छन्, Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Pb²⁺ र Fe³⁺ का बाहेक।
• सल्फेट विलेय हुन्छन्, Ag⁺, Ba²⁺, Ca²⁺, Hg₂²⁺, Pb²⁺ र Sr²⁺ का बाहेक।
• कार्बोनेट, क्रोमेट, फस्फेट र सल्फाइड अविलेय हुन्छन्, समूह 1 का धनायन र NH₄⁺ सँगका बाहेक।
• हाइड्रोक्साइड अविलेय हुन्छन्, समूह 1 का धनायन र Ba²⁺ सँगका बाहेक; Ca(OH)₂ र Sr(OH)₂ थोरै विलेय छन्।

नेट आयनिक समीकरण चरणबद्ध रूपमा बनाउने

प्रत्येक चरणको कारण हुन्छ। पहिले आणविक समीकरण सन्तुलन गर्दा परमाणुको सङ्ख्याको ग्यारेन्टी हुन्छ। बलिया विद्युत्अपघट्यलाई छुट्याउँदा बिकरमा वास्तवमा के छ भन्ने देखिन्छ। दर्शक आयन काट्दा दुवै पक्षमा अपरिवर्तित देखिने र परिवर्तनमा भाग नलिने स्पेसिज हट्छन्।

आवेश जाँचले परमाणुको गणनाले छुटाउने त्रुटि समात्छ। नेट आयनिक समीकरणको कुल आवेश शून्य नहुन सक्छ, तर परमाणुजस्तै आवेश पनि संरक्षित हुने भएकाले त्यो आवेश दुवै पक्षमा उही हुनुपर्छ।

• प्रत्येक सूत्रमा अवस्था प्रतीकसहित सन्तुलित आणविक समीकरण लेख्नुहोस्।
• प्रत्येक (aq) बलियो विद्युत्अपघट्यलाई सबस्क्रिप्ट र गुणाङ्क दुवैले गुणन गरी अलग आयनका रूपमा फेरि लेख्नुहोस्।
• दुवै पक्षमा अपरिवर्तित देखिने आयनहरू काट्नुहोस्। यी दर्शक आयन हुन्।
• बाँकी गुणाङ्कलाई सबैभन्दा सानो पूर्णाङ्कमा घटाउनुहोस्।
• प्रत्येक तत्व र कुल आवेश सन्तुलित छन् कि जाँच्नुहोस्।

हल गरिएको उदाहरण: सिल्भर क्रोमेट अवक्षेपण

तपाईंले 0.0850 mol/L पोटासियम क्रोमेटको 18.0 mL लाई आधिक्य जलीय सिल्भर नाइट्रेटसँग मिसाउनुहुन्छ। नयाँ जोडी Ag⁺ सँग CrO₄²⁻ र K⁺ सँग NO₃⁻ हुन्। सिल्भर समूह 1 को धनायन होइन, त्यसैले रातो-खैरो सिल्भर क्रोमेट अवक्षेपित हुन्छ; पोटासियम नाइट्रेट घुलित रहन्छ। आणविक समीकरण: 2AgNO₃(aq) + K₂CrO₄(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(aq)। पूर्ण आयनिक समीकरण: 2Ag⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2K⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2K⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq)। K⁺ र NO₃⁻ काट्दा नेट आयनिक समीकरण 2Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) आउँछ। आवेश जाँच: बायाँमा 2(+1) + (−2) = 0, र दायाँमा 0।

अवक्षेपको द्रव्यमान निकाल्न दुई दशमलव स्थानसम्म राउन्ड गरिएका IUPAC मानक परमाणु भार प्रयोग गर्नुहोस्: Ag 107.87, Cr 52.00, O 16.00। Ag₂CrO₄ को मोलर द्रव्यमान 2(107.87) + 52.00 + 4(16.00) = 331.74 g/mol हो। क्रोमेटका मोल = 0.0180 L × 0.0850 mol/L = 1.53 × 10⁻³ mol, र नेट आयनिक समीकरणले प्रति 1 mol CrO₄²⁻ मा 1 mol Ag₂CrO₄ दिन्छ। द्रव्यमान = 1.53 × 10⁻³ mol × 331.74 g/mol = 0.508 g। दुवै मापित परिमाणमा तीनओटा सार्थक अंक छन्, त्यसैले उत्तरमा पनि छन्।

हल गरिएका उदाहरण: कमजोर अम्ल र विलयनमा धातु

जलीय एसिटिक अम्लले जलीय सोडियम हाइड्रोक्साइडसँग अभिक्रिया गर्छ: CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l)। एसिटिक अम्ल कमजोर छ, त्यसैले यो आणविक रहन्छ, जबकि NaOH र सोडियम एसिटेट बलिया विद्युत्अपघट्य हुन्। Na⁺ काटेपछि नेट आयनिक समीकरण CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l) हुन्छ। नाइट्रिक अम्ललाई पोटासियम हाइड्रोक्साइडसँग तुलना गर्नुहोस्, जहाँ दुवै अभिकारक बलिया छन् र नेट आयनिक समीकरण H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) मा खुम्चिन्छ।

सिल्भर नाइट्रेट विलयनमा राखिएको निकेलको पाताले सिल्भरका स्फटिकले ढाकिन्छ। निकेल 0 बाट +2 मा र सिल्भर +1 बाट 0 मा जान्छ, त्यसैले यो रेडक्स हो; नाइट्रेट दर्शक हो। नेट आयनिक समीकरण Ni(s) + 2Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + 2Ag(s) हो। गुणाङ्क 2 परमाणुले होइन, आवेशले आवश्यक पार्छ: Ni(s) + Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Ag(s) ले प्रत्येक तत्व सन्तुलन गर्छ तर बायाँमा कुल आवेश +1 र दायाँमा +2 हुन्छ।

आयनिक समीकरणका सामान्य गल्ती र तिनलाई कसरी समात्ने

अधिकांश त्रुटि अङ्कगणितका होइनन्, गलत स्पेसिज लेख्दा आउँछन्। केही काट्नुअघि प्रत्येक सूत्र पानीमा साँच्चै अलग आयनका रूपमा रहन्छ कि सोध्नुहोस्।

अन्तिम जाँचका रूपमा नेट आयनिक समीकरणलाई भौतिक घटनाका रूपमा पढ्नुहोस्। दुईओटा सिल्भर आयन र एउटा क्रोमेट आयनले ठोस बनाउनु तपाईंले हेर्न सक्ने कुरा हो; घुलित आयनलाई साझेदारबीच साट्ने मात्र समीकरणले केही वर्णन गर्दैन।

• कमजोर अम्ललाई छुट्याउनु: HF(aq) आणविक रहन्छ। कुनै पनि अम्ललाई छवटा बलिया अम्लसँग तुलना गर्नुहोस्।
• अवक्षेपलाई छुट्याउनु: ठोस आयनिक भए पनि (s) लेबल गरिएको सूत्र पूरै रहन्छ।
• बहुपरमाणुक आयनलाई टुक्र्याउनु: NO₃⁻, SO₄²⁻ र CrO₄²⁻ अक्षुण्ण राख्नुहोस्।
• सबस्क्रिप्ट गलत ठाउँमा राख्नु: K₂CrO₄ ले 2K⁺ दिन्छ; K₂⁺ आयन हुँदैन।
• मर्करी(I) लाई Hg⁺ मान्नु: यो द्विपरमाणुक Hg₂²⁺ धनायनका रूपमा रहन्छ।
• गुणाङ्कलाई नघटाई छोड्नु, जस्तै 4Ag⁺ + 2CrO₄²⁻ → 2Ag₂CrO₄।
• सबै जोडी विलेय हुँदा र पानी, कमजोर विद्युत्अपघट्य वा ग्यास नबन्दा, र केही पनि अक्सिकृत वा अपचयित नहुँदा नेट आयनिक समीकरण लेख्नु। सही उत्तर कुनै अभिक्रिया नहुनु हो।