تعاملات کی اقسام، حلالیت کے رہنما اصول اور خالص آئنی مساواتیں

آبی تعاملات کے پیچھے تین محرک قوتیں

جب دو محلول ملائے جاتے ہیں تو تعامل صرف اسی وقت ہوتا ہے جب کوئی شے محلول سے آئن ہٹائے یا الیکٹران منتقل کرے۔ تین سوال پوچھیں۔ کیا ایک محلول کا کیٹائن اور دوسرے کا اینائن کم حلالیت والا مرکب بناتے ہیں؟ کیا کوئی تیزاب کسی اساس کو پروٹان منتقل کرتا ہے، جس سے پانی یا کوئی دوسرا کمزور برق پاش بنتا ہے؟ کیا کسی ایٹم کا تکسیدی عدد بدلتا ہے، یعنی الیکٹران ایک نوع سے دوسری میں جاتے ہیں؟

پہلے سوال کا جواب ہاں ہو تو ترسیبی تعامل، دوسرے کا ہاں ہو تو تیزاب–اساس تعامل، اور تیسرے کا ہاں ہو تو ریڈاکس تعامل۔ گیس بنانے والے تعاملات، جیسے HCO₃⁻(aq) + H⁺(aq) → H₂O(l) + CO₂(g)، عموماً تیزاب–اساس کے تحت درج ہوتے ہیں کیونکہ پہلا قدم پروٹان کی منتقلی ہے۔ احتراق اور ایک دھات کا دوسری کو بے دخل کرنا ریڈاکس تعاملات ہیں۔

یہ خاندان باہم الگ الگ نہیں ہیں۔ جب آبی بیریم ہائیڈروآکسائیڈ سلفیورک تیزاب کو بے اثر کرتا ہے، Ba(OH)₂(aq) + H₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2H₂O(l)، تو ایک ہی تعامل میں پانی بنتا ہے اور غیر حل پذیر سلفیٹ رسوب بنتا ہے۔

یہ طے کرنا کہ کن انواع کو آئنوں کی صورت میں لکھنا ہے

خالص آئنی مساوات کا انحصار اس پر ہے کہ کون سے مادے پانی میں الگ الگ آئنوں کی صورت میں موجود ہیں۔ قوی برق پاش بنیادی طور پر مکمل طور پر تفکیک ہو جاتے ہیں: حل پذیر آئنی مرکبات، قوی تیزاب اور قوی اساس۔ جب ان پر (aq) کا لیبل ہو تو انہیں آئنوں کی صورت میں لکھیں۔ باقی سب اپنا فارمولا برقرار رکھتے ہیں: ٹھوس، مائعات، گیسیں، کمزور تیزاب، کمزور اساس، اور گلوکوز جیسے سالماتی مذاب۔

عام قوی تیزاب HCl، HBr، HI، HNO₃، HClO₄ اور H₂SO₄ (اس کے پہلے پروٹان کے لیے) ہیں۔ عمومی کیمیا میں پیش آنے والے تقریباً ہر دوسرے تیزاب کو، بشمول HF، ایسیٹک تیزاب (CH₃COOH) اور کاربونک تیزاب، کمزور سمجھیں اور اسے سالمے کی صورت میں رکھیں۔ قوی اساس گروہ 1 کے ہائیڈروآکسائیڈ اور گروہ 2 کے بھاری ہائیڈروآکسائیڈ ہیں۔ امونیا کمزور اساس ہے اور NH₃(aq) ہی رہتی ہے۔

جب کوئی مرکب تفکیک ہوتا ہے تو کثیر ایٹمی آئن سالم رہتے ہیں۔ آبی پوٹاشیم کرومیٹ 2K⁺(aq) اور CrO₄²⁻(aq) دیتا ہے، الگ الگ پوٹاشیم، کرومیم اور آکسیجن آئن نہیں۔

حلالیت کے رہنما اصول لاگو کرنا

حلالیت کے رہنما اصول کمرے کے درجۂ حرارت کے قریب پانی میں آئنی مرکبات کے مشاہدہ شدہ نمونوں کا خلاصہ ہیں۔ حل پذیر کا مطلب ہے کہ کارآمد مقدار حل ہو جاتی ہے؛ غیر حل پذیر کا مطلب ہے کہ حلالیت اتنی کم ہے کہ عام لیبارٹری ارتکازوں پر آئن ملنے سے ٹھوس بن جاتا ہے۔ کسی آئنی مرکب کی حلالیت بالکل صفر نہیں ہوتی۔ نیچے دی گئی فہرست OpenStax Chemistry 2e، سیکشن 4.2 کے جدول 4.1 پر مبنی ہے۔

رسوب کی پیش گوئی کے لیے ملانے کے بعد موجود ہر آئن کی فہرست بنائیں، پھر ہر کیٹائن کو ہر اس اینائن کے ساتھ جوڑیں جس کے ساتھ وہ شروع میں نہیں تھا۔ اگر کوئی نیا جوڑ غیر حل پذیر زمرے میں آئے تو وہ مرکب رسوب بن جاتا ہے۔ اگر ہر ممکنہ جوڑ حل پذیر ہو، جیسے پوٹاشیم نائٹریٹ اور سوڈیم کلورائیڈ کے محلول ملانے پر، تو آئن بس ساتھ ساتھ رہتے ہیں اور کوئی خالص تعامل نہیں ہوتا۔

• گروہ 1 کے کیٹائنوں (Li⁺، Na⁺، K⁺، Rb⁺، Cs⁺) اور NH₄⁺ کے مرکبات حل پذیر ہیں۔
• نائٹریٹ، ایسیٹیٹ، ہائیڈروجن کاربونیٹ اور کلوریٹ حل پذیر ہیں۔
• کلورائیڈ، برومائیڈ اور آئیوڈائیڈ حل پذیر ہیں سوائے Ag⁺، Hg₂²⁺ اور Pb²⁺ کے۔
• فلورائیڈ حل پذیر ہیں سوائے Mg²⁺، Ca²⁺، Sr²⁺، Ba²⁺، Pb²⁺ اور Fe³⁺ کے۔
• سلفیٹ حل پذیر ہیں سوائے Ag⁺، Ba²⁺، Ca²⁺، Hg₂²⁺، Pb²⁺ اور Sr²⁺ کے۔
• کاربونیٹ، کرومیٹ، فاسفیٹ اور سلفائیڈ غیر حل پذیر ہیں سوائے گروہ 1 کے کیٹائنوں اور NH₄⁺ کے ساتھ۔
• ہائیڈروآکسائیڈ غیر حل پذیر ہیں سوائے گروہ 1 کے کیٹائنوں اور Ba²⁺ کے ساتھ؛ Ca(OH)₂ اور Sr(OH)₂ کم حل پذیر ہیں۔

خالص آئنی مساوات مرحلہ وار بنانا

ہر مرحلے کی ایک وجہ ہے۔ پہلے سالماتی مساوات کو متوازن کرنے سے ایٹموں کی تعداد کی ضمانت ملتی ہے۔ قوی برق پاشوں کو الگ کرنے سے دکھائی دیتا ہے کہ بیکر میں واقعی کیا موجود ہے۔ تماشائی آئنوں کو کاٹنے سے وہ انواع ہٹ جاتی ہیں جو دونوں اطراف بغیر بدلے نظر آتی ہیں اور تبدیلی میں حصہ نہیں لیتیں۔

چارج کی جانچ وہ غلطیاں پکڑتی ہے جو ایٹموں کی گنتی سے رہ جاتی ہیں۔ خالص آئنی مساوات کا کل چارج غیر صفر ہو سکتا ہے، لیکن وہ دونوں اطراف یکساں ہونا چاہیے، کیونکہ چارج بھی ایٹموں کی طرح محفوظ رہتا ہے۔

• ہر فارمولے پر حالت کی علامت کے ساتھ متوازن سالماتی مساوات لکھیں۔
• ہر (aq) قوی برق پاش کو الگ الگ آئنوں کی صورت میں دوبارہ لکھیں، زیریں عدد اور عددی سر دونوں سے ضرب دیتے ہوئے۔
• وہ آئن کاٹ دیں جو دونوں اطراف بغیر بدلے نظر آتے ہیں۔ یہ تماشائی آئن ہیں۔
• باقی عددی سروں کو سب سے چھوٹے صحیح اعداد تک گھٹائیں۔
• جانچیں کہ ہر عنصر اور کل چارج متوازن ہیں۔

حل شدہ مثال: سلور کرومیٹ کا رسوب بنانا

آپ 0.0850 mol/L پوٹاشیم کرومیٹ کے 18.0 mL کو زائد آبی سلور نائٹریٹ کے ساتھ ملاتے ہیں۔ نئے جوڑ Ag⁺ کے ساتھ CrO₄²⁻ اور K⁺ کے ساتھ NO₃⁻ ہیں۔ سلور گروہ 1 کا کیٹائن نہیں ہے، اس لیے سرخی مائل بھورا سلور کرومیٹ رسوب بنتا ہے؛ پوٹاشیم نائٹریٹ حل رہتا ہے۔ سالماتی مساوات: 2AgNO₃(aq) + K₂CrO₄(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(aq)۔ مکمل آئنی مساوات: 2Ag⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq) + 2K⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) + 2K⁺(aq) + 2NO₃⁻(aq)۔ K⁺ اور NO₃⁻ کو کاٹنے سے خالص آئنی مساوات 2Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq) → Ag₂CrO₄(s) ملتی ہے۔ چارج کی جانچ: بائیں جانب 2(+1) + (−2) = 0، اور دائیں جانب 0۔

رسوب کی کمیت معلوم کرنے کے لیے IUPAC کے معیاری جوہری اوزان دو اعشاری مقامات تک راؤنڈ کر کے استعمال کریں: Ag 107.87، Cr 52.00، O 16.00۔ Ag₂CrO₄ کی مولر کمیت 2(107.87) + 52.00 + 4(16.00) = 331.74 g/mol ہے۔ کرومیٹ کے مول = 0.0180 L × 0.0850 mol/L = 1.53 × 10⁻³ mol، اور خالص آئنی مساوات فی 1 mol CrO₄²⁻ پر 1 mol Ag₂CrO₄ دیتی ہے۔ کمیت = 1.53 × 10⁻³ mol × 331.74 g/mol = 0.508 g۔ دونوں ناپی گئی مقداروں میں تین اہم ہندسے ہیں، اس لیے جواب میں بھی تین ہیں۔

حل شدہ مثالیں: ایک کمزور تیزاب اور محلول میں ایک دھات

آبی ایسیٹک تیزاب آبی سوڈیم ہائیڈروآکسائیڈ سے تعامل کرتا ہے: CH₃COOH(aq) + NaOH(aq) → CH₃COONa(aq) + H₂O(l)۔ ایسیٹک تیزاب کمزور ہے، اس لیے سالماتی رہتا ہے، جبکہ NaOH اور سوڈیم ایسیٹیٹ قوی برق پاش ہیں۔ Na⁺ کٹنے کے بعد خالص آئنی مساوات CH₃COOH(aq) + OH⁻(aq) → CH₃COO⁻(aq) + H₂O(l) ہے۔ اس کا نائٹرک تیزاب اور پوٹاشیم ہائیڈروآکسائیڈ سے موازنہ کریں، جہاں دونوں متعامل قوی ہیں اور خالص آئنی مساوات سمٹ کر H⁺(aq) + OH⁻(aq) → H₂O(l) رہ جاتی ہے۔

سلور نائٹریٹ کے محلول میں رکھی ہوئی نکل کی پٹی پر سلور کے قلم جم جاتے ہیں۔ نکل 0 سے +2 اور سلور +1 سے 0 پر جاتا ہے، اس لیے یہ ریڈاکس ہے؛ نائٹریٹ تماشائی ہے۔ خالص آئنی مساوات Ni(s) + 2Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + 2Ag(s) ہے۔ عددی سر 2 چارج کی وجہ سے درکار ہے، ایٹموں کی وجہ سے نہیں: Ni(s) + Ag⁺(aq) → Ni²⁺(aq) + Ag(s) ہر عنصر کو متوازن کرتی ہے مگر اس کا کل چارج بائیں جانب +1 اور دائیں جانب +2 ہے۔

آئنی مساواتوں کی عام غلطیاں اور انہیں کیسے پکڑیں

زیادہ تر غلطیاں حساب کی بجائے غلط نوع لکھنے سے آتی ہیں۔ کچھ بھی کاٹنے سے پہلے پوچھیں کہ کیا ہر فارمولا واقعی پانی میں الگ الگ آئنوں کی صورت میں موجود ہے۔

آخری جانچ کے طور پر خالص آئنی مساوات کو ایک طبعی واقعے کی طرح پڑھیں۔ دو سلور آئن اور ایک کرومیٹ آئن کا مل کر ٹھوس بنانا ایسی چیز ہے جو آپ دیکھ سکتے ہیں؛ وہ مساوات جو صرف حل شدہ آئنوں کے جوڑے بدلتی ہو کچھ بھی بیان نہیں کرتی۔

• کمزور تیزاب کو الگ کرنا: HF(aq) سالماتی رہتا ہے۔ کسی بھی تیزاب کا موازنہ چھ قوی تیزابوں سے کریں۔
• رسوب کو الگ کرنا: (s) کے لیبل والا فارمولا سالم رہتا ہے چاہے ٹھوس آئنی ہو۔
• کثیر ایٹمی آئن کو توڑنا: NO₃⁻، SO₄²⁻ اور CrO₄²⁻ کو سالم رکھیں۔
• زیریں اعداد غلط جگہ لگانا: K₂CrO₄ سے 2K⁺ ملتا ہے؛ K₂⁺ نام کا کوئی آئن نہیں ہے۔
• مرکری(I) کو Hg⁺ سمجھنا: یہ دو ایٹمی کیٹائن Hg₂²⁺ کی صورت میں موجود ہے۔
• عددی سروں کو بغیر گھٹائے چھوڑ دینا، جیسے 4Ag⁺ + 2CrO₄²⁻ → 2Ag₂CrO₄۔
• خالص آئنی مساوات لکھنا جب ہر جوڑ حل پذیر ہو اور نہ پانی، نہ کمزور برق پاش، نہ گیس بنے، اور نہ کوئی شے تکسید یا تخفیف ہو۔ درست جواب یہ ہے کہ کوئی تعامل نہیں ہوتا۔