ஆக்சிஜனேற்ற எண்கள், ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்கக் காரணிகள், அரை-வினைச் சமநிலைப்படுத்துதல்

ஆக்சிஜனேற்ற எண் எதைப் பதிவு செய்கிறது

வெவ்வேறு அணுக்களுக்கு இடையிலான ஒவ்வொரு பிணைப்பும் முழுமையாக அயனிப் பிணைப்பாக இருந்து, பகிரப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் அதிக மின்னெதிர்த்தன்மை கொண்ட அணுவுக்கு வழங்கப்பட்டால் ஓர் அணு கொண்டிருக்கக்கூடிய மின்னூட்டமே ஆக்சிஜனேற்ற எண்; ஒரே மாதிரியான அணுக்களுக்கு இடையே பகிரப்படும் எலக்ட்ரான்கள் சமமாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன. இது முறைசார்ந்த எண்ணிக்கை, அளவிடப்பட்ட மின்னூட்டம் அல்ல. நீரில், உண்மையான பகுதி மின்னூட்டங்கள் மிகவும் சிறியவை என்றபோதிலும், ஆக்சிஜனுக்கு −2-ம் ஒவ்வொரு ஹைட்ரஜனுக்கும் +1-ம் வழங்கப்படுகிறது.

ஆக்சிஜனேற்றம் என்பது ஆக்சிஜனேற்ற எண்ணின் அதிகரிப்பு; அது எலக்ட்ரான்களை இழப்பதற்குச் சமம். ஒடுக்கம் என்பது ஆக்சிஜனேற்ற எண்ணின் குறைவு, எலக்ட்ரான்களைப் பெறுதல். ஓர் இனம் இழந்த எலக்ட்ரான்களை மற்றொன்று பெற வேண்டும் என்பதால் இவை இரண்டும் எப்போதும் சேர்ந்தே நிகழ்கின்றன. எந்த ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்கச் சமன்பாட்டிலும், ஆக்சிஜனேற்ற எண்ணின் மொத்த அதிகரிப்பு மொத்தக் குறைவுக்குச் சமம்; ஒவ்வொரு சமநிலைப்படுத்தும் முறையும் இந்தச் சமத்துவத்தின் மீது நிற்கிறது.

ஆக்சிஜனேற்ற எண்களை முன்னுரிமை வரிசையில் வழங்குதல்

பட்டியலின் மேலிருந்து கீழாக விதிகளைப் பயன்படுத்துங்கள். இரண்டு விதிகள் முரண்படும்போது உயர்ந்தது வெல்லும்; வாய்ப்பாட்டில் கடைசி அறியப்படாத அணு வித்தியாசத்தால் காணப்படுகிறது.

டைஹைட்ரஜன் பாஸ்பேட்டு அயனி H₂PO₄⁻-க்கு: 2(+1) + P + 4(−2) = −1; எனவே P = +5. டெட்ராதயோனேட்டு அயனி S₄O₆²⁻-க்கு: 4S + 6(−2) = −2; எனவே நான்கு கந்தக அணுக்களும் மொத்தம் +10, சராசரி +2.5. பின்ன முடிவு என்றால், ஒரே தனிமத்தின் அணுக்கள் வெவ்வேறு சூழல்களில் உள்ளன, தெரிவிக்கப்படும் எண் ஒரு சராசரி என்று பொருள். மேக்னடைட்டு, Fe₃O₄, ஒவ்வோர் இரண்டு Fe³⁺-க்கும் ஒரு Fe²⁺ கொண்டிருப்பதால் சராசரி +8/3.

• தூய தனிமத்தில் உள்ள அணு 0 (Fe, O₂, S₈).
• ஓரணு அயனி அதன் மின்னூட்டத்துக்குச் சமம் (Mg²⁺ என்பது +2, Br⁻ என்பது −1).
• வாய்ப்பாட்டில் உள்ள ஆக்சிஜனேற்ற எண்களின் கூட்டுத்தொகை அதன் ஒட்டுமொத்த மின்னூட்டம்.
• ஃப்ளூரின் அதன் எல்லாச் சேர்மங்களிலும் −1.
• சேர்மங்களில் முதல் தொகுதி உலோகங்கள் +1, இரண்டாம் தொகுதி உலோகங்கள் +2.
• ஹைட்ரஜன் அலோகங்களுடன் +1, NaH போன்ற உலோக ஹைட்ரைடுகளில் −1.
• ஆக்சிஜன் பொதுவாக −2; ஆனால் பெராக்சைடுகளில் (H₂O₂) −1, சூப்பராக்சைடுகளில் (KO₂) −½, OF₂-இல் +2.
• குளோரின், புரோமின், அயோடின் பொதுவாக −1; ஆக்சிஜனுடனோ இலகுவான ஹாலஜனுடனோ பிணைந்திருக்கும்போது தவிர.

ஆக்சிஜனேற்றிக்கும் ஒடுக்கிக்கும் பெயரிடுதல்

ஆக்சிஜனேற்றி எலக்ட்ரான்களை ஏற்றுக்கொண்டு வேறொன்றை ஆக்சிஜனேற்றம் அடையச் செய்கிறது; எனவே அதுவே ஒடுக்கப்படுகிறது. ஒடுக்கி எலக்ட்ரான்களை வழங்கி, தானே ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது. ஒற்றை அணுவைக் குறிப்பிடாமல், முழு இனத்துக்கும் பெயரிடுங்கள்.

2Fe²⁺(aq) + H₂O₂(aq) + 2H⁺(aq) → 2Fe³⁺(aq) + 2H₂O(l) என்பதைக் கருதுங்கள். இரும்பு +2-இலிருந்து +3-க்கு உயர்கிறது; எனவே Fe²⁺ ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது, அது ஒடுக்கி. ஆக்சிஜன் பெராக்சைடில் −1-இலிருந்து நீரில் −2-க்கு இறங்குகிறது; எனவே H₂O₂ ஒடுக்கப்படுகிறது, அது ஆக்சிஜனேற்றி. ஹைட்ரஜன் முழுவதும் +1-ஆகவே இருக்கிறது. இரண்டு இரும்பு அயனிகளும் ஒவ்வொன்றும் ஓர் எலக்ட்ரானை இழக்கின்றன, இரண்டு பெராக்சைடு ஆக்சிஜன் அணுக்கள் ஒவ்வொன்றும் ஒன்றைப் பெறுகின்றன; எனவே இரண்டு எலக்ட்ரான்கள் இழக்கப்படுகின்றன, இரண்டு பெறப்படுகின்றன.

ஓர் இனம் இரு பாத்திரங்களையும் ஏற்கலாம். Cl₂ + 2OH⁻ → Cl⁻ + ClO⁻ + H₂O-இல், ஒரு குளோரின் அணு 0-விலிருந்து −1-க்கும் மற்றொன்று 0-விலிருந்து +1-க்கும் செல்கிறது. இது சமமின்மை வினை; Cl₂ ஆக்சிஜனேற்றியாகவும் ஒடுக்கியாகவும் உள்ளது.

அமில ஊடகத்தில் அரை-வினைச் சமநிலைப்படுத்துதல்

ஆக்சிஜனேற்றத்தையும் ஒடுக்கத்தையும் பிரிப்பது ஒவ்வோர் எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தையும் தனியாகச் சமநிலைப்படுத்தவும், பின்னர் எலக்ட்ரான்கள் நீங்கும்படி இரு பகுதிகளையும் இணைக்கவும் உதவுகிறது. அமில நீரில் உண்மையில் இருப்பவை அவையே என்பதால் நீர் ஆக்சிஜன் அணுக்களையும் H⁺ ஹைட்ரஜன் அணுக்களையும் வழங்குகிறது.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு 1. அமிலத்தில், டைகுரோமேட்டு நைட்ரைட்டை ஆக்சிஜனேற்றுகிறது: Cr₂O₇²⁻ + NO₂⁻ → Cr³⁺ + NO₃⁻. குரோமியம் +6-இலிருந்து +3-க்கும், நைட்ரஜன் +3-இலிருந்து +5-க்கும் செல்கிறது. ஆக்சிஜனேற்றப் பாதி: NO₂⁻ + H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e⁻, இரு பக்கங்களிலும் மின்னூட்டம் −1. ஒடுக்கப் பாதி: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O, இரு பக்கங்களிலும் மின்னூட்டம் +6. ஆறு எலக்ட்ரான்கள் இரண்டு குரோமியம் அணுக்கள் ஒவ்வொன்றும் மூன்று அலகுகள் மாறுவதுடன் பொருந்துகின்றன.

இரு பகுதிகளும் 6e⁻ உள்ளடக்கும்படி ஆக்சிஜனேற்றப் பாதியை 3-ஆல் பெருக்கி, பின்னர் கூட்டுங்கள்: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 3NO₂⁻ + 3H₂O → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3NO₃⁻ + 6H⁺. இரு பக்கங்களிலிருந்தும் 6H⁺, 3H₂O ஆகியவற்றை நீக்குங்கள்: Cr₂O₇²⁻ + 8H⁺ + 3NO₂⁻ → 2Cr³⁺ + 3NO₃⁻ + 4H₂O. சரிபார்ப்பு: Cr 2 மற்றும் 2; N 3 மற்றும் 3; O 7 + 6 = 13 மற்றும் 9 + 4 = 13; H 8 மற்றும் 8; மின்னூட்டம் −2 + 8 − 3 = +3 மற்றும் +6 − 3 = +3.

• எலும்புக்கூட்டுச் சமன்பாட்டை ஆக்சிஜனேற்றப் பாதி, ஒடுக்கப் பாதி என்று பிரியுங்கள்.
• O, H தவிர ஒவ்வொரு தனிமத்தையும் சமநிலைப்படுத்துங்கள்.
• H₂O சேர்த்து O-ஐச் சமநிலைப்படுத்தி, பின்னர் H⁺ சேர்த்து H-ஐச் சமநிலைப்படுத்துங்கள்.
• அதிக நேர்மின்னூட்டம் உள்ள பக்கத்தில் எலக்ட்ரான்களைச் சேர்த்து மின்னூட்டத்தைச் சமநிலைப்படுத்துங்கள்.
• எலக்ட்ரான்கள் பொருந்தும்படி பாதிகளை அளவிட்டு, அவற்றைக் கூட்டி, இரு பக்கங்களிலும் உள்ள எதையும் நீக்குங்கள்.
• அணுக்களையும் மின்னூட்டத்தையும் சரிபார்த்து, எலக்ட்ரான்கள் எதுவும் மீதமில்லை என்பதை உறுதிசெய்யுங்கள்.

இம்முறையைக் கார ஊடகத்துக்கு மாற்றுதல்

கார ஊடகத்தில் OH⁻ மிகுதியாக உள்ளது; இறுதிச் சமன்பாட்டில் H⁺ இருக்கக் கூடாது. கரைசல் அமிலமானது போலச் சமநிலைப்படுத்தி, பின்னர் ஒவ்வொரு H⁺-ஐயும் நீராக்கத் தேவையான அளவு OH⁻-ஐ இரு பக்கங்களிலும் சேர்க்கவும். இரு பக்கங்களிலும் ஒரே இனத்தைச் சேர்ப்பது சமன்பாட்டைச் சமநிலையில் வைத்திருக்கிறது.

தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு 2. காரத்தில் ஹைப்போகுளோரைட்டு குரோமியம்(III) ஹைட்ராக்சைடை குரோமேட்டாக ஆக்சிஜனேற்றுகிறது: Cr(OH)₃ + ClO⁻ → CrO₄²⁻ + Cl⁻. குரோமியம் +3-இலிருந்து +6-க்கும், குளோரின் +1-இலிருந்து −1-க்கும் செல்கிறது. ஆக்சிஜனேற்றப் பாதி: Cr(OH)₃ + H₂O → CrO₄²⁻ + 5H⁺ + 3e⁻. ஒடுக்கப் பாதி: ClO⁻ + 2H⁺ + 2e⁻ → Cl⁻ + H₂O. 3-க்கும் 2-க்கும் மீச்சிறு பொது மடங்கு 6; எனவே முதல் பாதியை இருமடங்காக்கி, இரண்டாவதை மும்மடங்காக்குங்கள்.

கூட்டி நீக்கினால் 2Cr(OH)₃ + 3ClO⁻ → 2CrO₄²⁻ + 3Cl⁻ + 4H⁺ + H₂O கிடைக்கிறது. இரு பக்கங்களிலும் 4OH⁻ சேர்க்கவும்; வலப்புறம் 4H⁺ + 4OH⁻ என்பது 4H₂O ஆகிறது. இறுதி: 2Cr(OH)₃(s) + 3ClO⁻(aq) + 4OH⁻(aq) → 2CrO₄²⁻(aq) + 3Cl⁻(aq) + 5H₂O(l). சரிபார்ப்பு: Cr 2 மற்றும் 2; Cl 3 மற்றும் 3; O 6 + 3 + 4 = 13 மற்றும் 8 + 5 = 13; H 6 + 4 = 10 மற்றும் 10; இரு பக்கங்களிலும் மின்னூட்டம் −7.

ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்கக் கணக்கு வைப்பில் பொதுவான தவறுகள்

பெரும்பாலான ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்கப் பிழைகள் கணக்கு வைப்புப் பிழைகள்; ஒவ்வொன்றுக்கும் குறிப்பிட்ட சரிபார்ப்பு உள்ளது.

இறுதிச் சோதனையாக, இழந்த எலக்ட்ரான்கள் பெற்ற எலக்ட்ரான்களுக்குச் சமம் என்பதை ஆக்சிஜனேற்ற எண்களை மட்டும் கொண்டு உறுதிசெய்யுங்கள். தீர்த்த எடுத்துக்காட்டு 2-இல், இரண்டு குரோமியம் அணுக்கள் ஒவ்வொன்றும் 3 எலக்ட்ரான்களை இழக்கின்றன (மொத்தம் 6); மூன்று குளோரின் அணுக்கள் ஒவ்வொன்றும் 2-ஐப் பெறுகின்றன (அதுவும் 6).

• ஒரு அணுவை ஆக்சிஜனேற்றி/ஒடுக்கி எனப் பெயரிடுதல்: குரோமியம் அல்ல, Cr₂O₇²⁻ ஆக்சிஜனேற்றி என்று எழுதுங்கள்.
• மாற்றத்தை ஒரு வாய்ப்பாட்டுக்கு அல்லாமல் ஓர் அணுவுக்குக் கணக்கிடுதல்: Cr₂O₇²⁻ → 2Cr³⁺ 3 அல்ல, 6 எலக்ட்ரான்களை எடுத்துக்கொள்கிறது.
• எலக்ட்ரான்களைத் தவறான பக்கத்தில் வைத்தல்: அவை ஆக்சிஜனேற்றப் பாதியில் விளைபொருட்கள், ஒடுக்கப் பாதியில் வினைப்பொருட்கள். மின்னூட்டச் சரிபார்ப்பு தோல்வியடைந்தால், முதலில் இங்கே பாருங்கள்.
• ஆக்சிஜனை H₂O-வுக்குப் பதிலாக O, O₂ அல்லது O²⁻ கொண்டு சமநிலைப்படுத்துதல். தனித்த ஆக்சைடு அயனிகள் நீரில் இல்லை.
• காரக் கரைசல் விடையில் H⁺-ஐ விட்டுவிடுதல், அல்லது OH⁻ சேர்த்த பிறகு நீரை நீக்க மறத்தல்.
• ஆக்சிஜன் எப்போதும் −2 என்று கருதுதல்: பெராக்சைடுகள், சூப்பராக்சைடுகள், O–F பிணைப்புகளைச் சரிபாருங்கள்.
• குறியீட்டைக் கலத்தல்: ஆக்சிஜனேற்ற எண் குறி முதலில் (+3) எழுதப்படுகிறது; அயனி மின்னூட்டம் எண் முதலில் (3+) எழுதப்படுகிறது.