एकक 8 अपचयोपचय अभ्िाियाएँ त्म्क्व्ग् त्म्।ब्ज्प्व्छै उद्देश्य इस एकक के अध्ययन के बाद आपμ ऽ अपचयन तथा आॅक्सीकरण द्वारा होने वाली अपचयोपचय अभ्िाियाआंे के वगर् की पहचान कर सवेंफगेऋ ऽ आॅक्सीकरण, अपचयन ;आॅक्सीडेंटद्ध, आॅक्सीकारक तथा अपचायक ;रिडक्टेंटद्ध को परिभाष्िात कर सवेंफगेऋ ऽ इलेक्ट्राॅन - स्थानांतरण द्वारा अपचयोपचय अभ्िाियाओं की ियावििा की व्याख्या कर सवेंफगेऋ ऽ यौगिकों में तत्त्वों की आॅक्सीकरण - संख्या के आधार पर आॅक्सीकारक या अपचायक की पहचान कर सवेंफगेऋ ऽ अपचयोपचय अभ्िाियाओं का वगीर्करण, योग, अपघटन, विस्थापन एवं असमानुपातन अभ्िाियाओं के रूप में कर सवेंफगेऋ ऽ विभ्िान्न अपचायकों तथा आॅक्सीकारकों के तुलनात्मक क्रम का निधार्रण कर सवेंफगेऋ ऽ रासायनिक समीकरणों को ;पद्ध आॅक्सीकरण - संख्या तथा ;पपद्ध अ(र् - अभ्िािया या आयन - इलेक्ट्राॅन वििायों द्वारा संतुलित कर सवेंफगेऋ ऽ इलेक्ट्रोड वििा ;प्रक्रमद्ध की सहायता से अपचयोपचय अभ्िाियाओं की अवधारणा को सीख सवेंफगे। जहाँ आॅक्सीकरण है, वहाँ सदैव अपचयन होता है। रसायन विज्ञान अपचयोपचन विभ्िान्न पदाथा±े का तथा दूसरे पदाथो± में उनके परिवतर्न का अध्ययन रसायन शास्त्रा कहलाता है। ये परिवतर्न विभ्िान्न अभ्िाियाओं द्वारा होते हैं। अपचयोपचयअभ्िाियाएँ इनका एक महत्त्वपूणर् समूह है। अनेक भौतिक तथा जैविक परिघटनाएँ अपचयोपचय अभ्िाियायों से संबंिात हैं। इनका उपयोग औषिाविज्ञान, जीव विज्ञान, औद्योगिक क्षेत्रा, धातुनिमार्ण क्षेत्रा तथा कृष्िा विज्ञान क्षेत्रामें होता है। इनका महत्त्व इस बात से स्पष्ट है कि इनका प्रयोग निम्नलिख्िात क्षेत्रों में अपचयोपचय अभ्िाियाओं में, जैसेμघरेलू, यातायात तथा व्यावसायिकक्षेत्रों में अनेक प्रकार के ईंधन के ज्वलन से ऊजार् प्राप्त करने के लिएऋ विद्युत्् रासायनिक प्रक्रमों आदि मेंऋ अति ियाशील धातुओं तथा अधातुओं के निष्कषर्ण, धातु - संक्षारण, रासायनिक यौगिकों ;जैसेμक्लोरीन तथा कास्िटक सोडाद्ध के निमार्ण में तथा शुष्क एवं गीली बैटरियों के चालन में होता है। आजकल हाइड्रोजन मितव्ययिता ;द्रव हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप मेंद्ध तथा ओशोन छिद्र जैसे वातावरणी विषयों में भी अपचयोपचय अभ्िाियाएँ दिखती हैं। 8.1 अपचयोपचय अभ्िाियाएँ मूल रूप से आॅक्सीकरण शब्द का प्रयोग तत्त्वों तथा यौगिकों के आॅक्सीजन से संयोग के लिए होता था। वायुमंडल में लगभग 20 प्रतिशत डाइआॅक्सीजन की उपस्िथति के कारण बहुत से तत्त्व इससे संयोग कर लेते हैं। यही कारणहै कि पृथ्वी पर तत्त्व सामान्य रूप से आॅक्साइड रूप में ही पाए जाते हैं। आॅक्सीकरण की इस सीमित परिभाषा के अंतगर्त निम्नलिख्िात अभ्िाियाओं को दशार्या जा सकता हैμ 2 डह ;ेद्ध ़ व्2 ;हद्ध → 2 डहव् ;ेद्ध ;8ण्1द्ध ै ;ेद्ध ़ व्2 ;हद्ध → ैव्2 ;हद्ध ;8ण्2द्ध अभ्िािया 8.1 तथा 8.2 में मैग्नीश्िायम और सल्पफरतत्त्वों का आॅक्सीजन से मिलकर आॅक्सीकरण हो जाता है। समान रूप से आॅक्सीजन से संयोग के कारण मेथैन का आॅक्सीकरण हो जाता है। ब्भ्4 ;हद्ध ़ 2व्2 ;हद्ध → ब्व्2 ;हद्ध ़ 2भ्2व् ;सद्ध ;8ण्3द्ध यदि ध्यान से देखें, तो अभ्िािया 8.3 में मेथैन में हाइड्रोजन के स्थान पर आॅक्सीजन आ गया है। इससे रसायनशास्ित्रायों को प्रेरणा मिली कि हाइड्रोजन के निष्कासन को ‘आॅक्सीकरण’ कहा जाए। इस प्रकार आॅक्सीकरण पद को विस्तृत करके पदाथर् से हाइड्रोजन के निष्कासन को भी ‘आॅक्सीकरण’ कहते हैं। निम्नलिख्िात अभ्िािया में भी हाइड्रोजन का निष्कासन आॅक्सीकरण का उदाहरण हैμ 2 भ्2ै;हद्ध ़ व्2 ;हद्ध → 2 ै ;ेद्ध ़ 2 भ्2व् ;सद्ध ;8ण्4द्ध रसायनशास्ित्रायों के ज्ञान में जैसे - जैसे वृि हुइर्, वैसे - वैसे उन अभ्िाियाओं, जिनमेें 8.1 से 8.4 की भाँति आॅक्सीजन केअलावा अन्य )णविद्युती तत्त्वों का समावेश होता है, को वे‘आॅक्सीकरण’ कहने लगे। मैग्नीश्िायम का आॅक्सीकरण फ्रलुओरीन, क्लोरीन तथा सल्पफर द्वारा निम्नलिख्िात अभ्िाियाआंे में दशार्या गया हैμ डह ;ेद्ध ़ थ्2 ;हद्ध → डहथ्2 ;ेद्ध ;8ण्5द्ध डह ;ेद्ध ़ ब्स2 ;हद्ध → डहब्स2 ;ेद्ध ;8ण्6द्ध डह ;ेद्ध ़ ै ;ेद्ध → डहै ;ेद्ध ;8ण्7द्ध 8.5 से 8.7 तक की अभ्िाियाएँ आॅक्सीकरण अभ्िािया समूह मंे शामिल करने पर रसायनशास्ित्रायों को प्रेरित किया किवे हाइड्रोजन जैसे अन्य धनविद्युती तत्त्वों के निष्कासन को भी ‘आॅक्सीकरण’ कहने लगे। इस प्रकार अभ्िाियाμ 2ज्ञ4ख्थ्म;ब्छद्ध6,;ंुद्ध़ भ्2व्2 ;ंुद्ध → 2ज्ञ3 ख्थ्म;ब्छद्ध6,;ंुद्ध़ 2 ज्ञव्भ् ;ंुद्ध को ध्नविद्युती तत्त्व ज्ञ के निष्कासन के कारण ‘पोटैश्िायम पफैरोसाइनाइड का आॅक्सीकरण’ कह सकते हैं। सारांश में आॅक्सीकरण पद की परिभाषा इस प्रकार हैμ किसी पदाथर् में आॅक्सीजन/)णविद्युती तत्त्व का समावेश याहाइड्रोजन/धनविद्युती तत्त्व का निष्कासन आॅक्सीकरण कहलाता है। पहले किसी यौगिक से आॅक्सीजन का निष्कासन अपचयन माना जाता था, लेकिन आजकल अपचयन पद को विस्तृत करके पदाथर् से आॅक्सीजन/)णविद्युती तत्त्व के निष्कासन को या हाइड्रोजन/धनविद्युती तत्त्व के समावेश को अपचयन कहते हैं। उपरोक्त परिभाषा के अनुसार निम्नलिख्िात अभ्िािया अपचयन प्रक्रम का उदाहरण हैμ 2 भ्हव् ;ेद्ध 2 भ्ह ;सद्ध ़ व्2 ;हद्ध ;8ण्8द्ध ;मरक्यूरिक आॅक्साइड से आॅक्सीजन का निष्कासनद्ध 2 थ्मब्स3 ;ंुद्ध ़ भ्2 ;हद्ध → 2 थ्मब्स2 ;ंुद्ध ़ 2 भ्ब्स;ंुद्ध ;8ण्9द्ध ;विद्युत्)णी तत्त्व क्लोरीन का पेफरिक क्लोराइड से निष्काषनद्ध ब्भ्2 त्र ब्भ्2 ;हद्ध ़ भ्2 ;हद्ध → भ्3ब् दृ ब्भ्3 ;हद्ध ;8ण्10द्ध ;हाइड्रोजन का योगद्ध 2भ्हब्स2 ;ंुद्ध ़ ैदब्स2 ;ंुद्ध → भ्ह2ब्स2 ;ेद्ध़ैदब्स4 ;ंुद्ध ;8ण्11द्ध ;मरक्युरिक क्लोराइड से योगद्ध क्योंकि अभ्िािया 8.11 में स्टैनसक्लोराइड में वैद्युत)णी तत्त्व क्लोरीन का योग हो रहा है, इसलिए साथ - साथ स्टैनिक क्लोराइड के रूप में इसका आॅक्सीकरण भी हो रहा है। उपरोक्त सभी अभ्िाियाओं को ध्यान से देखने पर शीघ्र ही इस बात का आभास हो जाता है कि आॅक्सीकरण तथा अपचयन हमेशा साथ - साथ घटित होते हैं। इसीलिए इनके लिए अपचयोपचय शब्द दिया गया। उदाहरण 8.1 नीचे दी गइर् अभ्िाियाओं में पहचानिए कि किसका आॅक्सीकरण हो रहा है और किसका अपचयनμ ;पद्ध भ्2ै ;हद्ध ़ ब्स2 ;हद्ध → 2 भ्ब्स ;हद्ध ़ ै ;ेद्ध ;पपद्ध3थ्म3व्4 ;ेद्ध़ ;ेद्ध 8 ।स ;ेद्ध → 9 थ्म ;ेद्ध़ 4।स2व्3 ;ेद्ध ;पपपद्ध 2 छं ;ेद्ध ़ भ्2 ;हद्ध → 2 छंभ् ;ेद्ध हल ;पद्ध भ्2ै का आॅक्सीकरण हो रहा है, क्योंकि हाइड्रोजनसे )णविद्युती तत्त्व क्लोरीन का संयोग हो रहा है याधनविद्युती तत्त्व हाइड्रोजन का सल्पफर से निष्कासन हो रहा है। हाइड्रोजन के संयोग के कारण क्लोरीन का अपचयन हो रहा है। ;पपद्ध आॅक्सीजन के संयोग के कारण ऐलुमीनियम का आॅक्सीकरण हो रहा है। आॅक्सीजन के निष्कासन के कारण पफैरस पफैरिक आॅक्साइड ;थ्म3व्4द्ध का अपचयन हो रहा है। ;पपपद्ध विद्युत्)णता की अवधारणा के सावधानीपूवर्क अनुप्रयोगसे हम यह निष्कषर् निकालते हैं कि सोडियम आॅक्सीकृत तथा हाइड्रोजन अपचयित होता है। अभ्िािया ;पपपद्ध का चयन यहाँ इसलिए किया गया है, ताकि हम अपचयोपचय अभ्िाियाओं को अलग तरह से परिभाष्िात कर सवेंफ। 8.2 इलेक्ट्राॅन स्थानांतरण अभ्िाियाओं सुविधा के लिए उपरोक्त अभ्िाियाओं को दो चरणों में लिखा जा सकता है। एक में इलेक्ट्राॅनों का निष्कासन तथा दूसरे में इलेक्ट्राॅनों की प्राप्ित होती है। दृष्टांत रूप में सोडियमक्लोराइड के संभवन को अिाक परिष्कृत रूप में इस प्रकार भी लिख सकते हैंμ 2 छं;ेद्ध → 2 छं़;हद्ध ़ 2म दृ ब्स2;हद्ध ़ 2मदृ → 2 ब्सदृ;हद्ध उपरोक्त दोनों चरणों को ‘अ(र् अभ्िािया’ कहते हैं, जिनमें इलेक्ट्राॅनों की अभ्िालिप्तता सापफ - सापफ दिखाइर् देती है। दोके रूप में अपचयोपचय अभ्िाियाएहम यह जान चुके हैं कि निम्नलिख्िात सभी अभ्िाियाआंें मेंया तो आॅक्सीजन या अिाक )णविद्युती तत्त्व के संयोग के कारण सोडियम का आॅक्सीकरण हो रहा हैऋ साथ - साथ क्लोरीन, आॅक्सीजन तथा सल्पफर का अपचयन भी हो रहा है,क्योंकि इन तत्त्वों से धनविद्युती तत्त्व सोडियम का संयोग हो रहा हैμ 2छं;ेद्ध ़ ब्स2;हद्ध → 2छंब्स ;ेद्ध ;8ण्12द्ध 4छं;ेद्ध ़ व्2;हद्ध → 2छं2व्;ेद्ध ;8ण्13द्ध 2छं;ेद्ध ़ ै;ेद्ध → छं2ै;ेद्ध ;8ण्14द्ध रासायनिक आबंध के नियमों के आधार पर सोडियम क्लोराइड, सोडियम आॅक्साइड तथा सोडियम सल्पफाइड हमें आयनिक यौगिकों के रूप में विदित हैं। इन्हें छं़ब्सदृ ;ेद्धए ;छं़द्ध2व्2दृ;ेद्ध तथा ;छं़द्ध2 ै2दृ ;ेद्ध के रूप में लिखना ज्यादा उचित होगा। विद्युत् आवेश उत्पन्न होने के कारण 8.12 से 814 तक की अभ्िाियाओं को हम यों लिख सकते हैंμ ँअ(र्ियाओं को जोड़ने से एक पूणर् अभ्िािया प्राप्त होती हैμ 2 छं;ेद्ध ़ ब्स2 ;हद्ध → 2 छं़ ब्सदृ ;ेद्ध या 2 छंब्स ;ेद्ध 8.12 से 8.14 तक की अभ्िाियाओं में इलेक्ट्राॅन निष्कासन वाली अ(र्अभ्िाियाओं को ‘आॅक्सीकरण अभ्िािया’ तथा इलेक्ट्रॅान ग्रहण करनेवाली अ(र्अभ्िािया को ‘अपचयन अभ्िािया’ कहते हैं। यहाँ यह बताना प्रासंगिक होगा कि स्पीशीश के आपसी व्यवहार की पारंपरिक अवधारणा तथा इलेक्ट्राॅन स्थानांतरण के परस्पर मिलाने से ही आॅक्सीकरण और अपचयन की नइर् परिभाषा प्राप्त हुइर् है। 8.12 से 8.14 तक की अभ्िाियाओं में सोडियम, जिसका आॅक्सीकरण होता है, अपचायक के रूप में कायर् करता है, क्यांेकि यह िया करनेवाले प्रत्येक तत्त्व को इलेक्ट्राॅन देकर अपचयन में सहायता देता है। क्लोरीन, आॅक्सीजन तथा सल्पफर अपचयित हो रहे हंै और आॅक्सीकारक का कायर् करते हैं, क्योंकि ये सोडियम द्वारा दिए गए इलेक्ट्राॅन स्वीकार करते हैं। सारांश रूप में हम यह कह सकते हैंμ आॅक्सीकरण: किसी स्पीशीश द्वारा इलेक्ट्राॅन का निष्कासन अपचयन: किसी स्पीशीश द्वारा इलेक्ट्राॅन की प्राप्ित आॅक्सीकारकः इलेक्ट्राॅनग्राही अभ्िाकारक अपचायक: इलेक्ट्राॅनदाता अभ्िाकारक उदाहरण 8.2 निम्नलिख्िात अभ्िािया एक अपचयोपचय अभ्िािया है, औचित्य बताइएμ 2 छं;ेद्ध ़ भ्2;हद्ध → 2 छंभ् ;ेद्ध हल क्योंकि उपरोक्त अभ्िािया में बननेवाला यौगिक एक आयनिक पदाथर् है, जिसे छं़भ्दृ से प्रद£शत किया जा सकता है, अतः इसकी अ(र्अभ्िािया इस प्रकार होगीμ 2 छं ;ेद्ध → 2 छं़ ;हद्ध ़ 2मदृ चित्रा 8.1 बीकर में रखे काॅपर नाइट्रेट तथा ¯शक के बीच होनेवाली अपचयोपचय अभ्िािया तथा दूसरी भ्2 ;हद्ध ़ 2मदृ→ 2 भ् दृ ;हद्ध इस अभ्िािया का दो अ(र्अभ्िाियाओं में विभाजन, सोडियम के आॅक्सीकरण तथा हाइड्रोजन के अपचयन का प्रदशर्न करता है। इस पूरी अभ्िािया को अपचयोपचय अभ्िािया कहते हैं। 8.2.1 प्रतियोगी इलेक्ट्राॅन स्थानांतरण अभ्िाियाएँ जैसा चित्रा 8.1 में दशार्या गया है, ¯शक धातु की एक पट्टी को एक घंटे के लिए काॅपर नाइट्रेट के जलीय विलयन में रखा गया है। आप देखेंगेे कि धातु की पट्टी पर काॅपर धातु की लाल रंग की परत जम जाती है तथा विलयन का नीला रंग गायब हो जाता है। िाक आयन र्द2़ का उत्पाद के रूप में बनना ब्न2़ के रंग के विलुप्त होने से लिया जा सकता है। यदि र्द2़ वाले रंगहीन घोल में हाइड्रोजन सल्पफाइड गैस गुजारें, तो ¯शक सल्पफाइड र्दैअवक्षेप का सपेफद रंग अमोनिया द्वारा विलयन को क्षारीय करके देखा जा सकता है। ¯शक धातु तथा काॅपर नाइट्रेट के जलीय घोल के बीच होनेवाली अभ्िािया निम्नलिख्िात हैμ र्द;ेद्ध ़ ब्न2़ ;ंुद्ध → र्द2़ ;ंुद्ध ़ ब्न;ेद्ध ;8ण्15द्ध अभ्िािया 8.15 में ¯शक से इलेक्ट्राॅनों के निष्कासन से र्द2़ बनता है। इसलिए ¯शक का आॅक्सीकरण होता है। स्पष्ट है कि इलेक्ट्राॅनों के निष्कासन से ¯शक का आॅक्सीकरण हो रहा है, तो किसी वस्तु का इलेक्ट्राॅनों को ग्रहण करने से अपचयन भी हो रहा है। ¯शक द्वारा दिए गए इलेक्ट्राॅनों की प्राप्ित से काॅपर आयन अपचयित हो रहा है। अभ्िािया 8.15 को हम इस प्रकार दुबारा लिख सकते हैंμ अब हम समीकरण 8.15 द्वारा दशार्इर् गइर् अभ्िािया की साम्यावस्था का अध्ययन करेंगे। इसके लिए हम काॅपर धातु की पट्टी को ¯शक सल्पेफट के घोल में डुबोकर रखते हैं। कोइर् भी प्रतििया दिखलाइर् नहीं देती और न ही ब्न2़ का वह परीक्षण सपफल होता है, जिसमें विलयन में भ्ै गैस प्रवाहित करने पर2क्युपरिक सल्पफाइड ब्नै अवक्षेप का काला रंग मिलता है। यह परीक्षण बहुत संवेदनशील है, परंतु पिफर भी ब्न2़आयन का बनना नहीं देखा जा सकता है। इससे हम यह निष्कषर् निकालते हैं कि अभ्िािया 8.15 की साम्यावस्था की अनुवूफलता उत्पादों की ओर है। आइए, अब हम काॅपर धातु तथा सिल्वर नाइट्रेट के जलीय विलयन के बीच होनेवाली अभ्िािया को चित्रा 8.2 में दशार्इर् गइर् व्यवस्था के अनुसार घटित करें। आयन बनने के कारण घोल का रंग नीला हो जाता है, जो निम्नलिख्िात अभ्िािया के कारण हैμ चित्रा 8.2 एक बीकर में काॅपर धातु व सिल्वर नाइट्रेट के जलीय विलयन के बीच होने वाली अपचयोपचय अभ्िािया ;8ण्16द्ध यहाँ ब्न;ेद्धका ब्न2़ में आॅक्सीकरण होता है तथा ।ह़ का ।ह;ेद्ध में अपचयन हो रहा है। साम्यावस्था ब्न2़ ;ंुद्ध तथा ।ह;ेद्ध उत्पादों की दिशा में बहुत अनुवूफल है। विषमता के तौर पर निवैफल सल्पेफट के घोल में रखी गइर् कोबाल्ट धातु के बीच अभ्िािया का तुलनात्मक अध्ययन करें। यहाँ निम्नलिख्िात अभ्िािया घटित हो रही हैμ ;8ण्17द्ध रासायनिक परीक्षणों से यह विदित होता है कि साम्यावस्था की स्िथति में छप2़ ;ंुद्ध व ब्व2़;ंुद्ध दोनों की सांद्रता मध्यम होती है। यह परिस्िथति न तो अभ्िाकारकों ;ब्व ;ेद्ध, न छप2़ ;ंुद्धद्ध, न ही उत्पादों ;ब्व2़;ंुद्धऔर न छप ;ेद्धद्ध के पक्ष में है। इलेक्ट्राॅन ग्रहण करने के लिए यह प्रतियोगिता प्रसंगवश हमें अम्लों के बीच होनेवाली प्रोटाॅन निष्कासन की प्रतियोगिता की याद दिलाती है। इस समरूपता के अनुसार इलेक्ट्राॅननिष्कासन की प्रवृिा पर आधारित धातुओं तथा उनके आयनों की एक सूची उसी प्रकार तैयार कर सकते हैं, जिस प्रकार अम्लों की प्रबलता की सूची तैयार की जाती है। वास्तव में हमने वुफछ तुलनाएँ भी की हैं। हम यह जान गए हैं कि ¯शक काॅपर को तथा काॅपर सिल्वर को इलेक्ट्रॅान देता है। इसलिए इलेक्ट्रॅान निष्कासन - क्षमता का क्रम र्द झ ब्न झ ।ह हुआ। हम इस क्रम को विस्तृत करना चाहेंगे, ताकि धातु सियता सीरीश अथवा विद्युत् रासायनिक सीरीश बना सवेंफ। विभ्िान्न धातुओं के बीच इलेक्ट्राॅनों की प्रतियोगिता की सहायता से हमऐसे सेल बना सकते हैं, जो विद्युत् ऊजार् का स्रोत हों। इन सेलों को ‘गैलवेनिक सेल’ कहते हैं। इनके बारे में हम अगली कक्षा में विस्तार से पढ़ेंगे। 8.3 आॅक्सीकरण - संख्या निम्नलिख्िात अभ्िािया, जिसमें हाइड्रोजन आॅक्सीजन से संयोजन करके जल बनाता है, इलेक्ट्रॅान स्थानांतरण का एक अल्पविदित उदाहरण हैμ 2भ्2;हद्ध ़ व्2 ;हद्ध → 2भ्2व् ;सद्ध ;8ण्18द्ध यद्यपि यह एक सरल तरीका तो नहीं है, पिफर भी हम यह सोच सकते हैं कि भ् अणु में भ् परमाणु उदासीन ;शून्यद्ध2स्िथति से भ्व् में धन् स्िथति प्राप्त करता है। आॅक्सीजन2परमाणु व् में शून्य स्िथति से द्वि)णी स्िथति प्राप्त करते हैं।2यह माना गया है कि भ् से व् की ओर इलेक्ट्राॅन स्थानांतरित हो गया है। परिणामस्वरूप भ्2 का आॅक्सीकरण तथा व्2 का अपचयन हो गया है। बाद में हम यह पाएँगे कि यह आवेश स्थानांतरण आंश्िाक रूप से ही होता है। यह बेहतर होगा कि इसेइलेक्ट्राॅन विस्थापन ;श्िाफ्रटद्ध से दशार्या जाए, न कि भ् द्वारा इलेक्ट्राॅन निष्कासन तथा व् द्वारा इलेक्ट्राॅन की प्राप्ित। यहाँ समीकरण 8.18 के बारे में जो वुफछ कहा गया है, वही अन्य सहसंयोजक यौगिकों वाली अन्य अभ्िाियाओं के बारे में कहा जा सकता है। इनके दो उदाहरण हैंμ भ्2;ेद्ध ़ ब्स2;हद्ध → 2भ्ब्स;हद्ध ;8ण्19द्ध और ब्भ् 4;हद्ध ़ 4ब्स2;हद्ध → ब्ब्स4;सद्ध ़4भ्ब्स;हद्ध ;8ण्20द्ध सहसंयोजक यौगिकों के उत्पाद की अभ्िाियाओं में इलेक्ट्राॅन विस्थापन को ध्यान में रखकर आॅक्सीकरण - संख्या वििा का विकास किया गया है, ताकि अपचयोपचय अभ्िाियाओं का रिकाॅडर् रखा जा सके। इस वििा में यह माना गया है कि कम )णविद्युत् परमाणु से अिाक )णविद्युत् तथा इलेक्ट्राॅन स्थानांतरण पूरी तरह से हो जाता है। उदाहरणाथर्μ8.18 से 8.20 तक के समीकरणों को हम दोबारा इस प्रकार लिखते हंै। यहाँ के सभी परमाणुओं पर आवेश भी दशार्या गया हैμ0 0 ़1 दृ2 2भ्2;हद्ध ़ व्2;हद्ध → 2भ्2व् ;सद्ध ;8ण्21द्ध 0 0 ़1दृ1 भ्2 ;ेद्ध ़ ब्स2;हद्ध → 2भ्ब्स;हद्ध ;8ण्22द्धदृ4 ़1 0 ़4 दृ1 ़1दृ1ब्भ्4;हद्ध ़ 4ब्स2;हद्ध → 4ब्ब्स4;सद्ध ़ 4भ्ब्स;हद्ध ;8ण्23द्ध इसपर बल दिया जाए कि इलेक्ट्राॅन स्थानांतरण की कल्पना केवल लेखा - जोखा रखने के लिए की गइर् है। इस एकक में आगे चलने पर स्पष्ट हो जाएगा कि यह अपचयोपचय अभ्िाियाओं को सरलता से दशार्ती है।किसी यौगिक में तत्त्व की आॅक्सीकरण - संख्या उसकी आॅक्सीकरण स्िथति को दशार्ती है, जिसे इस नियम के आधार पर किया जाता है कि सहसंयोजक आबंधन में इलेक्ट्राॅनयुगल केवल अिाक वैद्युत - )णी तत्त्व से संब( होता है। इसे हमेशा याद रखना या जान लेना संभव नहीं है कि यौगिक में कौन सा तत्त्व अिाक वैद्युत - )णी है। इसलिएयौगिक/आयन के किसी तत्त्व की आॅक्सीकरण - संख्या का मान जानने के लिए वुफछ नियम बनाए गए हैं। यदि किसी अणु/आयन में किसी तत्त्व के दो अथवा दो से अिाक परमाणु उपस्िथत हों, ;जैसे छंैव्ध् ब्तव्2दृद्ध तो उस तत्त्व की223 27 आॅक्सीकरण - संख्या उसके सभी परमाणुओं की आॅक्सीकरण - संख्या की औसत होगी। अब हम आॅक्सीकरण - संख्या की गणना के निम्नलिख्िात नियमों को बताएँगेμ 1.तत्त्वों में स्वतंत्रा या असंयुक्त दशा में प्रत्येक परमाणु की आॅक्सीकरण - संख्या शून्य होती है। प्रत्यक्षतः भ्ए व्ए ब्सए222व्ए च्ए ैए छंए डह तथा ।स में सभी परमाणुओं की348आॅक्सीकरण - संख्या समान रूप से शून्य है। 2.केवल एक परमाणु वाले आयनों में परमाणु की आॅक्सीकरण - संख्या उस आयन में स्िथत आवेश का मान है। इस प्रकार छं़ आयन की आॅक्सीकरण - संख्या ़1ए डह2़ आयन की ़2ए थ्म3़आयन की ़3ए ब्सदृ आयन की दृ1 तथा व्2दृ आयन की दृ2 है। सभी क्षार धातुओं की उनके यौगिकों में आॅक्सीकरण - संख्या ़1 होती है तथा सभी क्षारीय मृदा धातुओं की आॅक्सीकरण - संख्या ़2 हेाती है। ऐलुमीनियम की उसके यौगिकों में आॅक्सीकरण - संख्या सामान्यतः ़3 मानी जाती है। 3.अिाकांश यौगिकों में आॅक्सीजन की आॅक्सीकरण - संख्या दृ2 होती है। हमें दो प्रकार के अपवाद मिलते हैं। पहलाμपराॅक्साइडों तथा सुपर आॅक्साइडों में और उन यौगिकों में, जहाँ आॅक्सीजन के परमाणु एक - दूसरे से सीधे - सीधे जुड़े रहते हैं। पराॅक्साइडों ;जैसेμभ्व्ए22छव्2व्2द्ध में प्रत्येक आॅक्सीजन परमाणु आॅक्सीकरण - संख्या दृ1 है। सुपर आॅक्साइड ;जैसेμज्ञव् त्इव् में22प्रत्येक आॅक्सीजन परमाणु के लिए आॅक्सीकरण - संख्या - क् निधार्रित की गइर् है। दूसरा अपवाद बहुत दुलर्भ है,जिसमें आॅक्सीजन डाइफ्रलुओराइड ;व्थ्द्धतथा डाइआॅक्सीजन2डाइफ्रलुओराइड ;व्थ्द्ध जैसे यौगिकों में आॅक्सीजन की22आॅक्सीकरण - संख्या क्रमशः ़2 तथा ़1 है। यह संख्या आॅक्सीजन की आबंधन स्िथति पर निभर्र है, लेकिन यह सदैव धनात्मक ही होगी। रसायन विज्ञान 4.हाइड्रोजन की आॅक्सीकरण - संख्या ़1 होती है। केवल उस दशा को छोड़कर, जहाँ धातुएँ इससे द्विअंगी यौगिक बनातीहैं ;केवल दो तत्त्वों वाले यौगिकद्ध। उदाहरण के लिए स्पभ्ए छंभ् तथा ब्ंभ् में हाइड्रोजन की आॅक्सीकरण - 2संख्या 1 है। 5.सभी यौगिकों में फ्रलुओरीन की आॅक्सीकरण - संख्या 1 होती है। यौगिकों में हैलाइड आयनों के अन्य हैलोजनों ;ब्सए ठतए तथा प्द्ध की आॅक्सीकरण - संख्या भी दृ1 है। क्लोरीन, ब्रोमीन तथा आयोडीन जब आॅक्सीजन से संयोजित होते हैं, तो इनकी आॅक्सीकरण - संख्या धनात्मक होती है। उदाहरणाथर्μआॅक्सीअम्लों तथा आॅक्सीएनायनों में। 6.यौगिक में सभी परमाणुओं की आॅक्सीकारक - संख्याओं का बीजीय योग शून्य ही होता है। बहुपरमाणुक आयनों में इसके सभी परमाणुओं की आॅक्सीकरण - संख्या का बीजीय योग उस आयन के आवेश के बराबर होता है। इस तरह ;ब्व्द्ध2दृ में तीनों आॅक्सीजन तथा एक काबर्न परमाणु की3आॅक्सीकरण - संख्याओं का योग दृ2 ही होगा। इन नियमों के अनुपालन से अणु या आयन में उपस्िथतअपेक्ष्िात इच्िछत तत्त्व की आॅक्सीकरण - संख्या हम ज्ञात करसकते हैं। यह स्पष्ट है कि धात्िवक तत्त्वों की आॅक्सीकरण - संख्याधनात्मक होती है तथा अधात्िवक तत्त्वों की आॅक्सीकरण - संख्याधनात्मक या )णात्मक होती है। संक्रमण धातु तत्त्व अनेक धनात्मक आॅक्सीकरण - संख्या दशार्ते हैं। पहले दो वगो± के परमाणुओं के लिए उनकी वगर् - संख्या ही उनकी उच्चतम आॅक्सीकरण - संख्या होगी तथा अन्य वगांेर् में यह वगर् - संख्या मेंसे 10 घटाकर होगी। इसका अथर् यह है कि किसी तत्त्व के परमाणु की उच्चतम आॅक्सीकरण - संख्या आवतर्सारणी में आवतर् में सामान्यतः बढ़ती जाती है। तीसरे आवतर् में आॅक्सीकरण - संख्या1 से 7 तक बढ़ती है, जैसा निम्नलिख्िात यौगिकों के तत्त्वों द्वारा इंगित किया गया है। आॅक्सीकरण - संख्या के स्थान पर आॅक्सीकरण - अवस्था पद का प्रयोग भी कइर् बार किया जाता है। अतः ब्व्में काबर्न2 की आॅक्सीकरण - अवस्था ़4 है, जो इसकी आॅक्सीकरण - संख्या भी है। इसी प्रकार आॅक्सीजन की आॅक्सीकरण अवस्था दृ2 है। इसका तात्पयर् यह है कि तत्त्व की आॅक्सीकरण - संख्या वगर् 1 2 13 14 15 16 17 तत्त्व छं डह ।स ैप च् ै ब्स यौगिक छंब्स डहैव्4 ।सथ्3 ैपब्स4 च्4व्10 ैथ्6 भ्ब्सव्4 तत्त्व की अध्िकतम समूहआॅक्सीकरण - संख्या/अवस्था ़1 ़2 ़3 ़4 ़5 ़6 ़7 उसकी आॅक्सीकरण - अवस्था को दशार्ती है। जमर्न रसायनज्ञअल्Úेड स्टाॅक के अनुसार यौगिकों में धातु की आॅक्सीकरण - अवस्था को रोमन संख्यांक में कोष्ठक में लिखा जाता है। इसे स्टाॅक संकेतन कहा जाता है। इस प्रकार आॅरस क्लोराइड तथा आॅरिक क्लोराइड को ।न;प्द्धब्स और ।न;प्प्प्द्धब्सलिखा जाता3 है। इसी प्रकार स्टेनस क्लोराइड तथा स्टेनिक क्लोराइड को ैद;प्प्द्धब्सऔर ैद;प्टद्धब्सलिखा जाता है। आॅक्सीकरण - संख्या24 में परिवतर्न को आॅक्सीकरण अवस्था में परिवतर्न के रूप में माना जाता है, जो यह पहचानने में भी सहायता देता है कि स्पीशीज़्ा आॅक्सीकृत अवस्था में है या अपचित अवस्था में इस प्रकार भ्ह;प्प्द्धब्सकी अपचित अवस्था भ्ह;प्द्धब्सहै।2 22 उदाहरण 8.3 स्टाॅक संकेतन का उपयोग करते हुए निम्नलिख्िात यौगिकों को निरूपित कीजिएμ भ्।नब्स4ए ज्स2व्ए थ्मव्ए थ्म2व्3ए ब्नप्ए ब्नव्ए डदव् तथा डदव्2 हल आॅक्सीकरण - संख्या की गणना के विभ्िाÂ नियमों के अनुसार प्रत्येक धातु की आॅक्सीकरण - संख्या इस प्रकार हैμ भ्।नब्स4 → ।न की 3 ज्स2व् → ज्स की 1 थ्मव् → थ्म की 2 थ्म2व्3 → थ्म की 3 ब्नप् → ब्न की 1 ब्नव् → ब्न की 2 डदव् → डद की 2 डदव्2 → डद की 4 इसलिए इन यौगिकों का निरूपण इस प्रकार हैμ भ्।न;प्प्प्द्धब्स4ए ज्स2;प्द्धव्ए थ्म;प्प्द्धव्ए थ्म2;प्प्प्द्धव्3ए ब्न;प्द्धप्ए ब्न;प्प्द्धव्ए डद;प्प्द्धव्ए डद;प्टद्धव्2 आॅक्सीकरण - संख्या के विचार का प्रयोग आॅक्सीकरण, अपचयन, आॅक्सीकारक, अपचायक तथा अपचयोपचय अभ्िािया को परिभाष्िात करने के लिए होता है। संक्षेप में हम यह कह सकते हैंμ आॅक्सीकरण: दिए गए पदाथर् में तत्त्व की आॅक्सीकरण - संख्या में वृि। अपचयन: दिए गए पदाथर् में तत्त्व की आॅक्सीकरण - संख्या में ”ास। आॅक्सीकारक: वह अभ्िाकारक, जो दिए गए पदाथर् में तत्त्व की आॅक्सीकरण - संरख्या में वृि करे। आॅक्सीकारकों को ‘आॅक्सीडेंट’ भी कहते हैं। अपचायक: वह अभ्िाकारक, जो दिए गए पदाथर् में तत्त्व की आॅक्सीकरण - संख्या में कमी करे। इन्हें रिडक्टेंट भी कहते हैं। उदाहरण 8.4 सि( कीजिए कि निम्नलिख्िात अभ्िािया अपचयोपचय अभ्िािया हैμ 2ब्न2व्;ेद्ध ़ ब्न2ै;ेद्ध → 6ब्न;ेद्ध ़ ैव्2;हद्ध उन स्पीशीश की पहचान कीजिए, जो आॅक्सीकृत तथा अपचयित हो रही हंै, जो आॅक्सीडेंट और रिडक्टेंट की तरह कायर् कर रही हैं। हल आइए, इस अभ्िािया के सभी अभ्िाकारकों की आॅक्सीकरण - संख्या लिखें, जिसके परिणामस्वरूप हम पाते हैंμ़1 दृ2 ़1 दृ2 0 ़4 दृ2 2ब्न2व्;ेद्ध ़ ब्न2ै;ेद्ध → 6ब्न;ेद्ध ़ ैव्2 इससे हम यह निष्कषर् निकालते हैं कि इस अभ्िािया में काॅपर का ़1 अवस्था से शून्यआॅक्सीकरण अवस्था तक अपचयन तथा सल्पफर का दृ2 से ़4 तक आॅक्सीकरण हो रहा है। इसलिए उपरोक्त अभ्िािया अपचयोपचय अभ्िािया है। इसके अतिरिक्त ब्न2ै में सल्पफर की आॅक्सीकरण - संख्या की वृि में ब्न2व् सहायक है। अतः ब्न;प्द्ध आॅक्सीडेंट हुआ तथा ब्न2ै का सल्पफर स्वयं ब्न2ै और ब्न2व् में काॅपर की आॅक्सीकरण - संख्या की कमी में सहायक है। अतः ब्न2ै रिडक्टेंट हुआ। 8.3.1 अपचयोपचय अभ्िाियाओं के प्रारूप 1. योग अभ्िाियाएँ योग अभ्िािया को इस प्रकार लिखा जाता हैμ । ़ ठ → ब्। ऐसी अभ्िाियाओं की अपचयोपचय अभ्िािया होने के लिए । या ठ में से एक को या दोनों को तत्त्व रूप में ही होना चाहिए। ऐसी सभी दहन अभ्िाियाएँ, जिनमें तत्त्व रूप में आॅक्सीजन या अन्य अभ्िाियाएँ संपÂ होती है तथा ऐसी अभ्िाियाएँ, जिनमें डाइआॅक्सीजन से अतिरिक्त दूसरे तत्त्वों का उपयोग हो रहा है, ‘अपचयोपचय अभ्िाियाएँ’ कहलाती हैं।इस श्रेणी के वुफछ महत्त्वपूणर् उदाहरण हैंμ 0 0 ़4 दृ2 ब्;ेद्ध ़ व्2 ;हद्ध → ब्व्2;हद्ध ;8ण्24द्ध 0 0 ़2 दृ3 3डह;ेद्ध ़ छ2;हद्ध → डह3छ2;ेद्ध ;8ण्25द्धदृ4़1 0 ़4दृ2 ़1 दृ2ब्भ्4;हद्ध ़ 2व्2;हद्ध → ब्व्2;हद्ध ़ 2भ्2व् ;सद्ध 2. अपघटन अभ्िाियाएँ अपघटन अभ्िाियाएँ संयोजन अभ्िाियाओं के विपरीत होती हैं। विशु( रूप से अपघटन अभ्िाियाओं के अंतगर्त यौगिक दो याअिाक भागों में विखंडित होता है, जिसमें कम से कम एक तत्त्व रूप में होता है। इस श्रेणी की अभ्िाियाओं के उदाहरण हैंμ ़1दृ2 0 0 2भ्2व् ;सद्ध 2भ्2 ;हद्ध ़ व्2;हद्ध ;8ण्26द्ध ़1 दृ10 0 2छंभ् ;ेद्ध 2छं ;ेद्ध ़ भ्2;हद्ध ;8ण्27द्ध ़1 ़5 दृ2 ़1 दृ1 0 2ज्ञब्सव्3 ;ेद्ध 2ज्ञब्स ;ेद्ध ़ 3व्2;हद्ध ;8ण्28द्ध ध्यान से देखने पर हम पाते हैं कि योग अभ्िाियाओं में मेथैन के हाइड्रोजन की तथा अभ्िािया ;8.28द्ध में पोटैश्िायम क्लोरेट के पोटैश्िायम की आॅक्सीकरण - संख्या में कोइर् परिवतर्न नहीं होता। यहाँ यह बात भी ध्यान देने योग्य है कि सभी अपघटन अभ्िाियाएँ अपचयोपचय नहीं होती हैं, जैसेμ ़2 ़4 दृ2 ़2 दृ2 ़4दृ2 ब्ंब्व्3 ;ेद्ध ब्ंव्;ेद्ध ़ ब्व्2;हद्ध 3. विस्थापन अभ्िाियाएँ विस्थापन अभ्िाियाओं में यौगिक के आयन ;या परमाणुद्धदूसरे तत्त्व के आयन ;या परमाणुद्ध द्वारा विस्थापित हो जाते हैं। इसे इस प्रकार प्रद£शत किया जाता हैμ ग् ़ ल्र् → ग्र् ़ ल् विस्थापन अभ्िाियाएँ दो प्रकार की होती हैंμ धातु विस्थापन तथा अधातु विस्थापन। ;अद्ध धातु विस्थापन: यौगिक में एक धातु दूसरी धातु को मुक्त अवस्था में विस्थापित कर सकती है। खंड 8.2.1 के अंतर्गत हम इस प्रकार की अभ्िाियाओं का अध्ययन कर चुके हैं। धातु विस्थापन अभ्िाियाओं का उपयोग धातुकमीर्य प्रक्रमों में, अयस्कों में यौगिकों से शु( धातु प्राप्त करने के रसायन विज्ञान लिए होता है। इनके वुफछ उदाहरण हैंμ ़2़ 6दृ2 0 0 ़2़6दृ2ब्नै व्4;ंुद्ध ़ र्द ;ेद्ध → ब्न;ेद्ध ़ र्दै व्4 ;ंुद्ध ;8ण्29द्ध ़5दृ2 0 0 ़2दृ2ट2व्5 ;ेद्ध ़ 5ब्ं ;ेद्ध 2ट ;ेद्ध ़ 5ब्ंव् ;ेद्ध ;8ण्30द्ध ़4दृ1 0 0 ़2 दृ1ज्पब्स4 ;सद्ध ़ 2डह ;ेद्ध ज्प ;ेद्ध ़ 2 डहब्स2 ;ेद्ध ;8ण्31द्ध ़3दृ2 0 ़3 दृ2 0 ब्त2व्3 ;ेद्ध ़ 2 ।स ;ेद्ध ।स2व्3 ;ेद्ध ़ 2ब्त;ेद्ध ;8ण्32द्ध इन सभी में अपचायक धातु अपचित धातु की अपेक्षा श्रेष्ठ अपचायक है, जिनकी इलेक्ट्राॅन निष्कासन - क्षमता अपचित धातु की तुलना में अिाक है। ;बद्ध अधातु विस्थापन: अधातु विस्थापन अपचयोपचय अभ्िाियाओं में हाइड्रोजन विस्थापन, आॅक्सीजन विस्थापन आदि दुलर्भ अभ्िाियाएँ शामिल हैं। सभी क्षार धातुएँ तथा वुफछ क्षार मृदा धातुएँ ;ब्ंए ैत या ठंद्ध श्रेष्ठ रिडक्टेंट हैं, जो शीतल जल से हाइड्रोजन का विस्थापन कर देती हैं।0 ़1 दृ2 ़1दृ2़1 0 2छं;ेद्ध ़ 2भ्2व्;सद्ध → 2छंव्भ्;ंुद्ध ़ भ्2;हद्ध ;8ण्33द्ध 0 ़1 दृ2 ़2दृ2़1 0 ब्ं;ेद्ध ़ 2भ्2व्;सद्ध → ब्ं;व्भ्द्ध2 ;ंुद्ध ़ भ्2;हद्ध ;8ण्34द्ध मैग्नीश्िायम, आयरन आदि कम सिय धातुएँ भाप से डाइहाइड्रोजन गैस का उत्पादन करती हैं। 0 ़1दृ2 ़2 दृ2़1 0 डह;ेद्ध ़ 2भ्2व्;सद्ध डह;व्भ्द्ध2;ेद्ध ़ भ्2;हद्ध ;8ण्35द्ध 0 ़1दृ2 ़3 दृ2 0 2थ्म;ेद्ध ़ 3भ्2व्;सद्ध थ्म2व्3;ेद्ध ़ 3भ्2;हद्ध ;8ण्36द्ध बहुत सी धातुएँ, जो शीतल जल से िया नहीं करतीं, अम्लों से हाइड्रोजन को विस्थापित कर सकती हैं। अम्लों से डाइहाइड्रोजन उन धातुओं द्वारा भी उत्पादित होती हैं, जो भाप से िया नहीं करती। केडमियम तथा टिन इसी प्रकार की धातुओं के उदाहरण हैं। अम्लों से हाइड्रोजन के विस्थापन के वुफछ उदाहरण हैंμ 0 ़1दृ1 ़2 दृ1 0 र्द;ेद्ध ़ 2भ्ब्स;ंुद्ध → र्दब्स2 ;ंुद्ध ़ भ्2 ;हद्ध ;8ण्37द्ध 0 ़1दृ1 ़2 दृ1 0 डह ;ेद्ध ़ 2भ्ब्स ;ंुद्ध → डहब्स2 ;ंुद्ध ़ भ्2 ;हद्ध ;8ण्38द्ध 0 ़1 दृ1 ़2 दृ1 0 थ्म;ेद्ध ़ 2भ्ब्स;ंुद्ध → थ्मब्स2;ंुद्ध ़ भ्2;हद्ध ;8ण्39द्ध 8.37 से 8.39 तक की अभ्िाियाएँ प्रयोगशाला में डाइहाइड्रोजन गैस तैयार करने में उपयोगी हैं। हाइड्रोजन गैस की निकास की गति धातुओं की सियता की परिचायक है, जो थ्म जैसी कम सिय धातुओं में न्यूनतम तथा डह जैसी अत्यंत सिय धातुओं के लिए उच्चतम होती है। सिल्वर ;।हद्धए गोल्ड ;।नद्ध आदि धातुएँ, जो प्रकृति में प्राकृत अवस्था में पाइर् जाती हैं, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल से भी िया नहीं करती हैं। खंड 8.2.1 में हम यह चचार् कर चुके हैं कि ¯शक ;र्दद्धए काॅपर ;ब्नद्ध तथा सिल्वर ;।हद्ध धातुओं की इलेक्ट्राॅनत्यागने की प्रवृिा उनका अपचायक ियाशीलता - क्रम र्द झ ब्न झ ।ह दशार्ती है। धातुओं के समान हैलोजनों कीसियता श्रेणी का अस्ितत्त्व है। आवतर् सारणी के 17वें वगर् में फ्रलुओरीन से आयोडीन तक नीचे जाने पर इन तत्त्वों की आॅक्सीकारक ियाशीलता श्िाथ्िाल होती जाती है। इसका अथर्यह हुआ कि फ्रलुओरीन इतनी सिय है कि यह विलयन से क्लोराइड, ब्रोमाइड या आयोडाइड आयन विस्थापित करसकती है। वास्तव में फ्रलुओरीन की सियता इतनी अिाक है कि यह जल से िया करके उससे आॅक्सीजन विस्थापित कर देती है। ़1दृ2 0 ़1दृ1 0 2 भ्2व् ;सद्ध ़ 2थ्2 ;हद्ध → 4भ्थ्;ंुद्ध ़ व्2;हद्ध ;8ण्40द्ध यही कारण है कि क्लोरीन, ब्रोमीन तथा आयोडीन कीफ्रलुओरीन द्वारा विस्थापन अभ्िाियाएँ सामान्यतः जलीय विलयन में घटित नहीं करते हैं। दूसरी ओर ब्रोमाइड तथा आयोडाइड आयनों को उनके जलीय विलयनों से क्लोरीन इस प्रकार विस्थापित कर सकती हैμ 0 ़1 दृ1 ़1दृ1 0 ब्स2 ;हद्ध ़ 2ज्ञठत ;ंुद्ध → 2 ज्ञब्स ;ंुद्ध ़ ठत2 ;सद्ध ;8ण्41द्ध 0 ़1दृ1 ़1दृ1 0 ब्स2 ;हद्ध ़ 2ज्ञप् ;ंुद्ध → 2 ज्ञब्स ;ंुद्ध ़ प्2 ;ेद्ध ;8ण्42द्ध ठत तथा प् के रंगीन तथा ब्ब्स में विलेय होने के224कारण इनको विलयन के रंग द्वारा आसानी से पहचाना जा सकता है। उपरोक्त अभ्िाियाओं को आयनिक रूप में इस प्रकार लिख सकते हैंμ 0दृ1 दृ1 0 ब्स2 ;हद्ध ़ 2ठतदृ ;ंुद्ध → 2ब्सदृ ;ंुद्ध ़ ठत2 ;सद्ध ;8ण्41ंद्ध 0दृ1 दृ1 0 ब्स2 ;हद्ध ़ 2प्दृ ;ंुद्ध → 2ब्सदृ ;ंुद्ध ़ प्2 ;ेद्ध ;8ण्42इद्ध प्रयोगशाला में ठतदृ तथा प्दृ की परीक्षण - वििा, जिसका प्रचलित नाम ‘परत परीक्षण’ ;स्ंलमत जमेजद्ध है, का आधार अभ्िाियाएँ 8.41 तथा 8.42 हैं। यह बताना अप्रासंगिक नहीं होगा कि इसी प्रकार विलयन में ब्रोमीन आयोडाइड आयन का विस्थापन कर सकती है। 0दृ1 दृ1 0 ठत2 ;सद्ध ़ 2प् दृ ;ंुद्ध → 2ठतदृ ;ंुद्ध ़ प्2 ;ेद्ध ;8ण्43द्ध हैलोजेन विस्थापन की अभ्िाियाओं का औद्योगिक अनुप्रयोग होता है। हैलाइडों से हैलोजेन की प्राप्ित के लिए आॅक्सीकरण वििा की आवश्यकता होती है, जिसे निम्नलिख्िात अभ्िािया से दशार्ते हैंμ 2ग्दृ → ग्2 ़ 2मदृ ;8ण्44द्ध यहाँ ग् हैलोजेन तत्त्व को प्रद£शत करता है। यद्यपि रासायनिक साधनों द्वारा ब्सदृए ठतदृ तथा प्दृ को आॅक्सीकृत करनेके लिए शक्ितशाली अभ्िाकारक फ्रलुओरीन उपलब्ध है, परंतु थ्दृ को थ्में बदलने के लिए कोइर् भी रासायनिक साधन संभव2 नहीं है। थ्दृ से थ्प्राप्त करने के लिए केवल विद्युत् - अपघटन2 द्वारा आॅक्सीकरण ही एक साधन है, जिसका अध्ययन आप आगे चलकर करेंगे। 4. असमानुपातन अभ्िाियाएँ असमानुपातन अभ्िाियाएँ विशेष प्रकार की अपचयोपचयअभ्िाियाएँ हैं। असमानुपातन अभ्िािया में तत्त्व की एकआॅक्सीकरण अवस्था एक साथ आॅक्सीकृत तथा अपचयित होती है। असमानुपातन अभ्िािया में सिय पदाथर् का एकतत्त्व कम से कम तीन आॅक्सीकरण अवस्थाएँ प्राप्त कर सकताहै। ियाशील पदाथर् में यह तत्त्व माध्यमिक आॅक्सीकरणअवस्था में होता है तथा रासायनिक परिवतर्न में उस तत्त्व की उच्चतर तथा निम्नतर आॅक्सीकरण अवस्थाएँ प्राप्त होती हैं। हाइड्रोजन पराॅक्साइड का अपघटन एक परिचित उदाहरण है,जहाँ आॅक्सीजन तत्त्व का असमानुपातन होता है। ़1 दृ1 ़1दृ2 0 2भ्2व्2 ;ंुद्ध → 2भ्2व्;सद्ध ़ व्2;हद्ध ;8ण्45द्ध यहाँ पराॅक्साइड की आॅक्सीजन, जो - 1 अवस्था में है, व् में शून्य अवस्था में तथा भ्व् में दृ2 अवस्था में परिवतिर्त22हो जाती है । पफॅास्पफोरस, सल्पफर तथा क्लोरीन का क्षारीय माध्यम में असमानुपातन निम्नलिख्िात ढंग से होता है - 0 ़1 दृ3 ़1 च्4;ेद्ध ़ 3व्भ्दृ;ंुद्ध़ 3भ्2व्;सद्ध → च्भ्3;हद्ध ़ 3भ्2च्व्2दृ ;ंुद्ध ;8ण्46द्ध 0 2 ़2 ै8;ेद्ध ़ 12 व्भ्दृ ;ंुद्ध → 4ै2दृ ;ंुद्ध ़ 2ै2व्32दृ;ंुद्ध ़ 6भ्2व्;सद्ध ;8ण्47द्ध 0 ़1 दृ1 ब्स2 ;हद्ध ़ 2 व्भ्दृ ;ंुद्ध → ब्सव् दृ ;ंुद्ध ़ ब्सदृ ;ंुद्ध ़ भ्2व् ;सद्ध ;8ण्48द्ध अभ्िािया 8.48 घरेलू विरंजक के उत्पाद को दशार्ती है। अभ्िािया में बननेवाला हाइपोक्लोराइट आयन ;ब्सव्दृद्ध रंगीनधब्बों को आॅक्सीकृत करके रंगहीन यौगिक बनाता है। यहबताना रुचिकर होगा कि ब्रोमीन तथा आयोडीन द्वारा वही प्रकृति प्रद£शत होती है, जो क्लोरीन द्वारा अभ्िािया 8.48 में प्रद£शतहोती है, लेकिन क्षार से फ्रलुओरीन की अभ्िािया भ्िान्न ढंग से, अथार्त् इस प्रकार होती हैμ 2 थ्2;हद्ध ़ 2व्भ्दृ;ंुद्ध → 2 थ्दृ;ंुद्ध ़ व्थ्2;हद्ध ़ भ्2व्;सद्ध ;8ण्49द्ध यह ध्यान देने की बात है कि अभ्िािया 8.49 मेंनिस्संदेह फ्रलुओरीन जल से िया करके वुफछ आॅक्सीजन भीदेती है। फ्रलुओरीन द्वारा दिखाया गया भ्िान्न व्यवहार आश्चयर्जनकनहीं है, क्योंकि हमें ज्ञात है कि फ्रलुओरीन सवार्ध्िक विद्युत्)णी तत्त्व होने के कारण धनात्मक आॅक्सीकरण अवस्था प्रद£शत नहीं कर सकती।इसका तात्पयर् यह हुआ कि हैलोजनों में फ्रलुओरीनअसमानुपातन प्रवृिा नहीं दशार् सकती। उदाहरण 8.5 इनमें से कौन सा स्पीशीश असमानुपातन प्रवृिा नहीं दशार्ती और क्यों? दृदृदृ ब्सव्दृए ब्सव्2ए ब्सव्3 तथा ब्सव्4 उन सभी स्पीशीश की अभ्िाियाएँ भी लिख्िाए, जो असमानुपातन दशार्ती है। हल दृक्लोरीन के उपरोक्त आॅक्सीजन आयनों में ब्सव्4 असमानुपातन नहीं दशार्ती, क्योंकि इन आॅक्सोएनायनों में क्लोरीन अपनी उच्चतर आॅक्सीकरण अवस्था ़7 में उपस्िथत है। शेष तीनों आॅक्सोएनायनों की असमानुपातन अभ्िाियाएँ इस प्रकार हैंμ ़1 दृ1 ़5 3ब्सव्दृ → 2ब्सदृ ़ ब्सव्दृ3 ़3 दृ1 ़5 दृ 6 ब्सव्2 ीअब्सदृ ़ 2ब्सव्दृ3→ ़5 दृ1 ़7 दृ 4 ब्सव्दृ3 → ब्सदृ ़ 3 ब्सव्4 उदाहरण 8.6 निम्नलिख्िात अपचयोपचय अभ्िाियाओं को वगीर्कृत कीजिए - ;कद्ध छ2 ;हद्ध ़ व्2 ;हद्ध → 2 छव् ;हद्ध ;खद्ध 2च्इ;छव्3द्ध2;ेद्ध → 2च्इव्;ेद्ध ़ 2 छव्2 ;हद्ध ़ क् व्2 ;हद्ध ;गद्ध छंभ्;ेद्ध ़ भ्2व्;सद्ध → छंव्भ्;ंुद्ध ़ भ्2 ;हद्ध दृ;घद्ध 2छव्2;हद्ध ़ 2व्भ्दृ;ंुद्ध → छव्2;ंुद्ध ़छव्3दृ ;ंुद्ध़भ्2व्;सद्ध हल अभ्िािया ‘क’ का यौगिक नाइटिªक आॅक्साइड तत्त्वों के संयोजन द्वारा बनता है। यह संयोजन अभ्िािया का उदाहरण है। अभ्िािया ‘ख’ में लेड नाइट्रेट तीन भागों में अपघटित होता है। इसलिए इस अभ्िािया कोअपघटन श्रेणी में वगीर्कृत करते हैं। अभ्िािया ‘ग’ में जल में उपस्िथत हाइड्रोजन का विस्थापन हाइड्राइड आयन द्वारा होने के पफलस्वरुप डाइहाइड्रोजन गैस बनती है। इसलिए इसे ‘विस्थापन अभ्िािया’ कहते हैं। अभ्िािया ‘घ’ में छव्2 ;़4 अवस्थाद्ध का छव्2दृ ;़3 अवस्थाद्ध तथा छव्3दृ ;़5 अवस्थाद्ध में असमानुपातन होता है। इसलिए यह अभ्िािया असमानापातन अपचयोपचय अभ्िािया है। उदाहरण 8.7 निम्नलिख्िात अभ्िाियाएँ अलग ढंग से क्यों होती हैं? च्इ3व्4 ़ 8भ्ब्स → 3च्इब्स2 ़ ब्स2 ़ 4भ्2व् तथा च्इ3व्4 ़4भ्छव्3 → 2च्इ;छव्3द्ध2 ़ च्इव्2 ़ 2भ्2व् हल वास्तव में च्इव् ए 3 2 मोल च्इव् तथा 1 मोल च्इव्24का रससमीकरणमिती मिश्रण है। च्इव्2 में लेड की आॅक्सीकरण अवस्था ़4 है, जबकि च्इव् में लेड की स्थायी आॅक्सीकरण अवस्था ़2 है। च्इव्2 इस प्रकार आॅक्सीडेंट ;आॅक्सीकरण के रूप मेंद्ध की भाँति अभ्िािया कर सकता है। इसलिए भ्ब्स के क्लोराइड आयन को क्लोरीन में आॅक्सीकृत कर सकता है। हमें यह भी ध्यान में रखना चाहिए कि च्इव् एक क्षारीय आॅक्साइड है। इसलिए अभ्िाियाμ च्इ3व्4 ़ 8भ्ब्स → 3च्इब्स2 ़ ब्स2 ़ 4भ्2व् को दो भागों में विभक्त कर सकते हैं। जैसे - 2च्इव़् 4भ्ब्स → 2च्इब्स2 ़ 2भ्2व् ;अम्ल - क्षार अभ्िाियाद्ध ़4 दृ1 ़2 0 च्इव्2 ़ 4भ्ब्स → च्इब्स2 ़ ब्स2 ़2भ्2व् ;अपचयोपचय अभ्िाियाद्ध 259 चूँकिभ्छव् स्वयं एक आॅक्सीकारक है, अतः च्इव् 33 तथा भ्छव् के बीच होने वाली अम्ल - क्षार अभ्िािया है - 3 2च्इव् ़ 4भ्छव्3 → 2च्इ;छव्3द्ध2 ़ 2भ्2व् इस अभ्िािया में च्इव्2 की भ्छव्3 के प्रति निष्िक्रयता भ्ब्प् से होने वाली अभ्िािया से अलग होती है। भ्िान्नात्मक आॅक्सीकरण - संख्या विरोधाभास कभी - कभी हमें वुफछ ऐसे यौगिक भी मिलते हैं, जिनमें किसी एक तत्त्व की आॅक्सीकरण - संख्या भ्िान्नात्मक होती है। उदाहरणाथर् ब्3व्2 ;जहाँ काबर्न की आॅक्सीकरण - संख्या 4ध्3 हैद्ध ठत3व्8 ;जहाँ ब्रोमीन की आॅक्सीकरण - संख्या 16ध्3 हैद्ध तथा छं2ै4व्6 ;जहाँ सल्पफर की आॅक्सीकरण - संख्या 5ध्2 हैद्ध। हमंे यह ज्ञात है कि भ्िान्नात्मक आॅक्सीकरण - संख्या स्वीकायर् नहीं है, क्योंकि इलेक्ट्राॅनों का सहभाजन/स्थानांतरण आंश्िाक नहींहो सकता। वास्तव में भ्िान्नात्मक आॅक्सीकरण अवस्था प्रेक्ष्िात किए जा रहे तत्त्व की आॅक्सीकरण - संख्याओं का औसत है तथा संरचनाप्राचलों से ज्ञात होता है कि वह तत्त्व, जिसकी भ्िान्नात्मक आॅक्सीकरण अवस्था होती है, अलग - अलग आॅक्सीकरण अवस्था में उपस्िथत है। ब्3व्2ए ठत3व्8 तथा ै4व्62दृ स्पीशीज़्ा की संरचनाओं में निम्नलिख्िात परिस्िथतियाँ दिखती हैंμ ;काबर्न सबाॅक्साइडद्ध ब्3व्2 की संरचना हैμ़2 0 ़2 व् त्र ब् त्र ब्’त्र ब् त्र व् ठतव् ;ट्राइब्रोमोआॅक्टोसाइडद्ध की संरचना हैμ38ै4व्62दृ ;टेट्रा थायोनेटद्ध की संरचना हैμ प्रत्येक स्पीशीज़्ा के तारांकित परमाणु उसी तत्त्व के अन्य परमाणुओं से अलग आॅक्सीकरण अवस्था दशार्ता है। इससे यह प्रतीत होता है कि ब्व्में दो काबर्न परमाणु ़2 आॅक्सीकरण अवस्था में तथा तीसरा शून्य आॅक्सीकरण अवस्था में है और इनकी औसत संख्या32 4ध्3 है। वास्तव में किनारे वाले दोनों काबर्नों की आॅक्सीकरण - संख्या ़2 तथा बीच वाले काबर्न की शून्य है। इसी प्रकार ठतव्में38 किनारे वाले दोनों प्रत्येक ब्रोमीन की आॅक्सीकरण अवस्था ़6 है तथा बीच वाले ब्रोमीन परमाणु की आॅक्सीकरण अवस्था ़4 है। 2दृएक बार पिफर औसत संख्या 16ध्3 वास्तविकता से दूर है। इसी प्रकार से स्पीशीश ै4व्6 में किनारे वाले दोनों सल्पफर ़5 आॅक्सीकरण अवस्था तथा बीच वाले दोनों सल्पफर परमाणु शून्य दशार्ते हंै। चारों सल्पफर परमाणु की आॅक्सीकरण - संख्या का औसत 5ध्2 होगा, जबकि वास्तव में प्रत्येक सल्पफर परमाणु की आॅक्सीकरण - संख्या क्रमशः ़5ए0ए0 तथा ़5 है। इस प्रकार हम यह निष्कषर् निकाल सकते हैं कि भ्िान्नात्मक आॅक्सीकरण अवस्था को हमें सावधनी से लेना चाहिए तथा वास्तविकताआॅक्सीकरण - संख्या उसकी संरचना से ही प्रद£शत होती है। इसके अतिरिक्त जब भी हमें किसी विशेष तत्त्व की भ्िान्नात्मक आॅक्सीकरण अवस्था दिखे, तो हमें समझ लेना चाहिए कि यह केवल औसत आॅक्सीकरण अवस्था है। वास्तव में इस स्पीशीश विशेष में एक से अिाक पूणार्क आॅक्सीकरण अवस्थाएँ हैं ;जो केवल संरचना द्वारा दशार्इर् जा सकती हैद्ध। थ्मव्ए डदव्ए च्इव् वुफछ अन्य ऐसे343434यौगिक हंै, जो मिश्र आॅक्साइड हैं, जिनमें प्रत्येक धातु की भ्िान्नात्मक आॅक्सीकरण होती हैं। व़् एवं व्दृ में भी भ्िान्नात्मक आॅक्सीकरण22अवस्था पाइर् जाती है। यह क्रमशः ़क् तथा दृक् है। 8.3.2 अपचयोपचय अभ्िाियाओं का संतुलन अपचयोपचय अभ्िाियाओं के संतुलन के लिए दो वििाओं का प्रयोग होता है। इनमें से एक वििा अपचायक की आॅक्सीकरण - संख्या में परिवतर्न पर आधारित है तथा दूसरी वििा में अपचयोपचय अभ्िािया को दो भागों में विभक्त किया जाता हैμएक में आॅक्सीकरण तथा दूसरे में अपचयन। दोनों ही वििाओं का प्रचलन है तथा व्यक्ित - विशेष अपनी इच्छानुसार इनका प्रयोग करता है। ;कद्ध आॅक्सीकरण - संख्या वििा अन्य अभ्िाियाओं की भाँति आॅक्सीकरण - अपचयन अभ्िाियाओं के लिए भी िया में भाग लेने वाले पदाथो± तथा बनने वाले उत्पादों के सूत्रा ज्ञात होने चाहिए। इन पदांे द्वारा आॅक्सीकरण - संख्या वििा को हम प्रद£शत करते हैंμ पद 1: सभी अभ्िाकारकों तथा उत्पादों के सही सूत्रा लिख्िाए। पद 2: अभ्िािया के सभी तत्त्वों के परमाणुओं को लिखकर उन परमाणुओं को पहचानिए, जिनकी आॅक्सीकरण - संख्या में परिवतर्न हो रहा है। पद 3: प्रत्येक परमाणु तथा पूरे अणु/आयन की आॅक्सीकरण - संख्या में वृि या ”ास की गणना कीजिए। यदि इनमंे समानता न हो, तो उपयुक्त संख्या से गुणा कीजिए, ताकि ये समान हो जाएँ ;यदि आपको लगे कि दो पदाथर् अपचयित हो रहे हैं तथादूसरा कोइर् आॅक्सीकृत नहीं हो रहा है या विलोमतः हो रहा है, तो समझिए कि वुफछ न वुफछ गड़बड़ है। या तो अभ्िाकारकों तथा उत्पादों के सूत्रा में त्राुटि है या आॅक्सीकरण - संख्याएँ ठीक प्रकार से निधार्रित नहीं की गइर् हैं। पद 4: यह भी निश्िचत कर लंे कि यदि अभ्िािया जलीय माध्यम में हो रही है, तो भ़् या व्भ्दृ आयन उपयुक्त स्थान पर जोडि़ए, ताकि अभ्िाकारकों तथा उत्पादों का वुफल आवेश बराबर हो। यदि अभ्िािया अम्लीय माध्यम में संपन्न होती है, तो भ़् आयन का उपयोग कीजिए। यदि क्षारीय माध्यम हो, तो व्भ्दृ आयन का उपयोग कीजिए। पद 5: अभ्िाकारकांे या उत्पादों में जल - अणु जोड़कर, व्यंजक से दोनों ओर हाड्रोजन परमाणुओं की संख्या एक समान बनाइए। अब आॅक्सीजन के परमाणुओं की संख्या की भी जाँच कीजिए। यदि अभ्िाकारकों तथा उत्पादोें में ;दोनों ओरद्ध आॅक्सीजन परमाणुओं की संख्या एक समान है, तो समीकरण संतुलित अपचयोपचय अभ्िािया दशार्ता है। आइए, हम वुफछ उदाहरणों की सहायता से इन पदांे को समझाएँμ उदाहरण 8.8 पोटैश्िायम डाइक्रोमेट ;टप्द्धए ज्ञ2ब्त2व्7 की सोडियम सल्पफाइट, छं2ैव्3 से अम्लीय माध्यम में क्रोमियम ;प्प्प्द्ध आयन तथा सल्पेफट आयन देने वाली नेट आयनिक अभ्िािया लिख्िाए। हलपद 1: अभ्िािया का ढाँचा इस प्रकार हैμ2दृ2दृ3़2दृब्त2व्7 ;ंुद्ध ़ ैव्3 ;ंुद्ध → ब्त;ंुद्ध ़ ैव्4 ;ंुद्ध पद 2: ब्त एवं ै की आॅक्सीकरण - संख्या लिख्िाएμ ़6 ़4दृ 3़ ़6दृ 2दृ2दृ2दृब्त2व्7 ;ंुद्ध ़ ैव्3 ;ंुद्ध → ब्त ;ंुद्ध ़ ैव्4 ;ंुद्ध यह इस बात का सूचक है कि डाइक्रोमेट आयनआॅक्सीकारक तथा सल्पफाइट आयन अपचायक है। पद 3: आॅक्सीकरण - संख्याओं की वृि और ”ास की गणना कीजिए तथा इन्हें एक समान बनाइएμ ़6 ़4 ़3 ब्त2व्72दृ;ंुद्ध ़ 3ैव्32दृ ;ंुद्ध → 2ब्त3़ ;ंुद्ध ़ ़6 3ैव्42दृ ;ंुद्ध पद 4: क्योंकि यह अभ्ििया अम्लीय माध्यम में संपन्न हो रही है तथा दोनों ओर के आयनों का आवेश एक समान नहीं है। इसलिए बाईं ओर 8भ़् जोडि़ए, जिससे आयनिक आवेश एक समान हो जाए। 2दृ2दृ3़ब्त2व्7 ;ंुद्ध ़ 3ैव्3 ;ंुद्ध़ 8भ़्→ 2ब्त;ंुद्ध ़ 3ैव्42दृ ;ंुद्ध पद 5: अंत में हाड्रोजन अणुओं की गणना कीजिए। संतुलित अपचयोपचय अभ्िािया प्राप्त करने के लिए दाईं ओर उपयुक्त संख्या में जल के अणुओं ;यानी 4भ्2व्द्ध को जोडि़एμ2दृ2दृ़ब्त2व्7 ;ंुद्ध ़ 3ैव्3 ;ंुद्ध़ 8भ् ;ंुद्ध → 2ब्त3़ ;ंुद्ध ़ 3ैव्42दृ ;ंुद्ध ़4भ्2व् ;सद्ध उदाहरण 8.9 क्षारीय माध्यम में परमैंगनेट आयन ब्रोमाइड आयन से संतुलित आयनिक अभ्िािया समीकरण लिख्िाए। हल पद 1: समीकरण का ढाँचा इस प्रकार से हैμ डदव्4दृ;ंुद्ध ़ ठतदृ;ंुद्ध →डदव्2;ेद्ध ़ ठतव्3दृ ;ंुद्ध पद 2: डद व ठत की आॅक्सीकरण - संख्या लिख्िाए। ़7 दृ1 ़4 ़5 डदव्4दृ;ंुद्ध ़ ठतदृ;ंुद्ध →डदव्2 ;ेद्ध ़ ठतव्3दृ ;ंुद्ध यह इस बात का सूचक है कि परमैंगनेट आयन आॅक्सीकारक है तथा ब्रोमाइड आयन अपचायक है। पद 3: आॅक्सीकरण - संख्या में वृि और ”ास की गणना कीजिए तथा वृि और ”ास को एक समान बनाइए। ़7 दृ1 ़4 ़5 दृदृ दृ 2डदव्4;ंुद्ध़ठत ;ंुद्ध → 2डदव्2;ेद्ध़ठतव्3;ंुद्ध पद 4: क्योंकि अभ्िािया क्षारीय माध्यम में संपन्न हो रही है तथा आयनिक आवेश एक समान नहीं है, इसलिए आयनिक आवेश एक समान बनाने के लिए दाईं ओर 2व्भ्दृ आयन जोडि़एμ 2डदव्4दृ ;ंुद्ध ़ ठतदृ ;ंुद्ध → 2डदव्2;ेद्ध ़ ठतव्3दृ;ंुद्ध ़ 2व्भ्दृ;ंुद्ध पद 5: अंत में हाइड्रोजन परमाणुओं की गणना कीजिए तथा बाईं ओर उपयुक्त संख्या में जल - अणुओं ;यानी एक भ्2व् अणुद्ध को जोडि़ए, जिससे संतुलित अपचयोपचय अभ्िािया प्राप्त हो जाएμ 2डदव्4दृ;ंुद्ध ़ ठतदृ;ंुद्ध ़ भ्2व्;सद्ध → 2डदव्2;ेद्ध़ ठतव्3दृ ;ंुद्ध ़ 2व्भ्दृ ;ंुद्ध ;खद्ध अ(र् - अभ्िािया वििा इस वििा द्वारा दोनों अ(र् - अभ्िाियाओं को अलग - अलग संतुलित करते हैं तथा बाद में दोनों को जोड़कर संतुलित अभ्िािया प्राप्त करते हैं। मान लीजिए कि हमें थ्म2़ आयन से थ्म3़ आयन में डाइक्रोमेट आयन ;ब्तव्द्ध2दृ द्वारा अम्लीय माध्यम में27आॅक्सीकरण अभ्िािया संपन्न करनी है, जिसमें ब्त व् 2दृ 27आयनों का ब्त3़ आयन में अपचयन होता है। इसके लिए हम निम्नलिख्िात कदम उठाते हैं - पद 1: असंतुलित समीकरण को आयनिक रूप में लिख्िाए - 2़2दृ3़3़थ्म;ंुद्ध ़ ब्त2व्7 ;ंुद्ध → थ्म ;ंुद्ध ़ ब्त;ंुद्ध ;8ण्50द्ध पद 2: इस समीकरण को दो अ(र् - अभ्िाियाओं में विभक्त कीजिए - आॅक्सीकरण अ(र्: थ्म2़ ;ंुद्ध → थ्म3़;ंुद्ध ;8ण्51द्ध ़62दृ़3अपचयन अ(र्: ब्त2व्7 ;ंुद्ध → ब्त;ंुद्ध ;8ण्52द्ध पद 3: प्रत्येक अ(र् - अभ्िािया के व् तथा भ् में अतिरिक्त सभी परमाणुओं को संतुलित कीजिए। अ(र् - अभ्िािया में अतिरिक्त परमाणुओं को संतुलित करने के लिए ब्त3़ को 2 से गुणा करते हैं। आॅक्सीकरण अ(र् - अभ्िाियाथ्म परमाणु के लिए पहले ही संतुलित हैμ ब्त2व्72दृ;ंुद्ध → 2 ब्त3़;ंुद्ध ;8ण्53द्ध पद 4: अम्लीय माध्यम में संपन्न होनेवाली अ(र् - अभ्िािया में व् परमाणु के संतुलन के लिए भ्व् तथा भ् परमाणु के2संतुलन के लिए भ़् जोडि़ए। इस प्रकार हमें निम्नलिख्िात अभ्िािया मिलती हैμ 2दृ़3़ब्त2व्7 ;ंुद्ध ़ 14भ् ;ंुद्ध → 2 ब्त;ंुद्ध ़ 7भ्2व् ;सद्ध ;8ण्54द्ध पद 5: अ(र् - अभ्िाियाओं में आवेशांे के संतुलन के लिए इलेक्ट्राॅन जोडि़ए। दोनों अ(र् - अभ्िाियाओं में इलेक्ट्राॅनों की संख्या एक जैसी रखने के लिए आवश्कतानुसार किसी एक को या दोनों को उपयुक्त संख्या से गुणा कीजिए। आवेश को संतुलित करते हुए आॅक्सीकरण को दोबारा इस प्रकार लिखते हैंμ थ्म2़ ;ंुद्ध → थ्म3़ ;ंुद्ध ़ मदृ ;8ण्55द्ध अब अपचयन अ(र् - अभ्िािया की बाईं ओर 12 धन आवेश हैं, 6 इलेक्ट्राॅन जोड़ देते हैंμ 2दृ़3़ब्त2व्7 ;ंुद्ध ़ 14भ् ;ंुद्ध ़ 6मदृ → 2ब्त;ंुद्ध ़ 7भ्2व् ;सद्ध ;8ण्56द्ध दोनों अ(र् - अभ्िाियाओं में इलेक्ट्राॅनांे की संख्या समान बनाने के लिए आॅक्सीकरण अ(र् - अभ्िािया को 6 से गुणा करके इस प्रकार लिखते हैंμ 2़ 3़ दृ6थ्म ;ंुद्ध → 6थ्म ;ंुद्ध ़ 6म ;8ण्57द्ध पद 6: दोनों अ(र् - अभ्िाियाओं को जोड़ने पर हम पूणर् अभ्िािया प्राप्त करते हैं तथा दोनों ओर के इलेक्ट्राॅन निरस्त कर देते हैं। 2़2दृ़3़6थ्म;ंुद्ध ़ ब्त2व्7 ;ंुद्ध ़ 14भ्;ंुद्ध → 6 थ्म;ंुद्ध ़ 2ब्त 3़;ंुद्ध ़ 7भ्2व्;सद्ध ;8ण्58द्ध पद 7: सत्यापित कीजिए कि समीकरण के दोनों ओर परमाणुओं की संख्या तथा आवेश समान हैं। यह अंतिम परीक्षण दशार्ता है कि समीकरण में परमाणुओं की संख्या तथा आवेश का पूरी तरह संतुलन है। क्षारीय माध्यम में अभ्िािया को पहले तो उसी प्रकार संतुलित कीजिए, जैसे अम्लीय माध्यम में करते हैं। बाद में समीकरण के दोनों ओर भ़् आयन की संख्या के बराबर व्भ्दृ जोड़ दीजिए। जहाँ भ़् तथा व्भ्दृ समीकरण एक ओर साथ हों, वहाँ दोनों को जोड़कर भ्व् लिख दीजिए।2उदाहरण 8.10 परमैंगनेट ;टप्प्द्ध आयन क्षारीय माध्यम में आयोडाइड दृआयन, प् आण्िवक आयोडीन प्2 तथा मैंग्नीज ;प्टद्ध आॅक्साइड ;डदव्2द्ध में आॅक्सीकृत करता है। इस अपचयोपचय अभ्िािया को दशार्ने वाली संतुलित आयनिक अभ्िािया लिख्िाए। हल पद 1: पहले हम ढाँचा समीकरण लिखते हैंμ डदव्4दृ ;ंुद्ध ़ प्दृ ;ंुद्ध → डदव्2;ेद्ध ़ प्2;ेद्ध पद 2: दो अ(र् - अभ्िाियाएँ इस प्रकार हैंμ दृ1 0 आॅक्सीकरण अ(र् - अभ्िािया प् दृ ;ंुद्ध → प्2 ;ेद्ध ़7 ़4 अपचयन अ(र् - अभ्िािया डदव्4दृ;ंुद्ध → डदव्2;ेद्ध पद 3: आॅक्सीकरण अ(र् - अभ्िािया में प् परमाणु का संतुलन करने पर हम लिखते हैं - 2प्दृ ;ंुद्ध → प्2 ;ेद्ध पद 4: व् परमाणु के संतुलन के लिए हम उपचयन अभ्िािया में दाईं ओर 2 जल - अणु जोड़ते हैं - दृडदव्4 ;ंुद्ध → डदव्2 ;ेद्ध ़ 2 भ्2व् ;सद्ध भ् परमाणु के संतुलन के लिए हम बाईं ओर चार भ़् आयन जोड़ देते हैं। डदव्दृ4 ;ंुद्ध ़ 4 भ़् ;ंुद्ध → डदव्2;ेद्ध ़ 2भ्2व् ;सद्ध क्योंकि अभ्िािया क्षारीय माध्यम में होती है, इसलिए 4भ़् के लिए समीकरण के दोनों ओर हम 4व्भ्दृ जोड़ देते हैं। डदव्4दृ ;ंुद्ध ़ 4भ़् ;ंुद्ध ़ 4व्भ्दृ;ंुद्ध → डदव्2 ;ेद्ध ़ 2 भ्2व्;सद्ध ़ 4व्भ्दृ ;ंुद्ध भ़् आयन तथा व्भ्दृ आयन के योग को भ्2व् से बदलने पर परिणामी समीकरण बन गएμ डदव्4दृ ;ंुद्ध ़ 2भ्2व् ;सद्ध → डदव्2 ;ेद्ध ़ 4 व्भ्दृ ;ंुद्ध पद 5: इस पद में हम दोनों अ(र् - अभ्िाियाओं में आवेश का संतुलन दशार्इर् गइर् वििा द्वारा करते हैं। 2प्दृ ;ंुद्ध → प्2 ;ेद्ध ़ 2मदृ डदव्4दृ;ंुद्ध ़ 2भ्2व्;सद्ध ़ 3मदृ → डदव्2;ेद्ध ़ 4व्भ्दृ;ंुद्ध इलेक्ट्राॅनों की संख्या एक समान बनाने के लिए आॅक्सीकरण अ(र् - अभ्िािया को 3 से तथा अपचयन अ(र् - अभ्िािया को 2 से गुणा करते हंै। 6प्दृ;ंुद्ध → 3प्2 ;ेद्ध ़ 6मदृ 2 डदव्4दृ ;ंुद्ध ़ 4भ्2व् ;सद्ध ़6मदृ → 2डदव्2;ेद्ध ़ 8व्भ्दृ ;ंुद्ध पद 6: दोनों अ(र् - अभ्िाियाओं को जोड़कर दोनांे ओर के इलेक्ट्राॅनों को निरस्त करने पर यह समीकरण प्राप्त होता हैμ 6प्दृ;ंुद्ध ़ 2डदव्4दृ;ंुद्ध ़ 4भ्2व्;सद्ध → 3प्2;ेद्ध ़ 2डदव्2;ेद्ध ़8 व्भ्दृ;ंुद्ध पद 7: अंतिम सत्यापन दशार्ता है कि दोनों ओर के परमाणुओं की संख्या तथा आवेश की दृष्िट से समीकरण संतुलित है। 8.3.3 अपचयोपचय अभ्िाियाओं पर आधारित अनुमापन अम्लक्षार निकाय में हम ऐसी अनुमापन विध्ि के संपकर् में आते हैं, जिससे एक विलयन की प्रबलता चभ् संवेदनशील संसूचक का प्रयोग कर दूसरे विलयन से ज्ञात करते हैं। समान रूप से अपचयोपचयन निकाय में अनुमापन विध्ि अपनाइर् जा सकती है, जिसमें अपचयोपचय संवेदनशील संसूचक का प्रयोग कर रिडक्टेंट/आॅक्सीडेंट की प्रबलता ज्ञात की जा सकती है। अपचयोपचय अनुमापन में संसूचक का प्रयोग निम्नलिख्िात उदाहरण द्वारा निरूपित किया गया हैμ ;पद्ध यदि कोइर् अभ्िाकारक ;जो स्वयं किसी गहरे रंग का हो, दृजैसेμपरमैंगनेट आयन डदव् द्ध स्वयंसूचक ;ैमस िपदकप4बंजवतद्ध की भाँति कायर् करता है। जब अपचायक ;थ्म2़ 2दृया ब्व् द्ध का अंतिम भाग आॅक्सीकृत हो चुका हो, तो24 दृदृश्य अंत्य¯बदु प्राप्त होता है। डदव् आयन की सांद्रता4 10दृ6 उवस कउदृ3 ;10दृ6 उवस स्दृ1द्ध से कम होने पर भी गुलाबी रंग की प्रथम स्थायी झलक दिखती है। इससे तुल्य¯बदु पर रंग न्यूनता से अतिलंघ्िात हो जाता है, जहाँ अपचायक तथा आॅक्सीकारक अपनी मोल रससमीकरण - मिति के अनुसार समान मात्रा में होते हैं। दृ;पपद्ध जैसा डदव् के अनुमापन में होता है, यदि वैसा कोइर् रंगμ4 परिवतर्न स्वतः नहीं होता है, तो ऐसे भी सूचक हैं, जो अपचायक के अंतिम भाग के उपभोगित हो जाने पर स्वयंआॅक्सीकृत होकर नाटकीय ढंग से रंग - परिवतर्न करते हैं। 2दृइसका सवोर्त्तम उदाहरण ब्त व् द्वारा दिया जाता है, जो27स्वयं सूचक नहीं है, लेकिन तुल्य¯बदु के बाद यह डाइपेफनिल एमीन सूचक को आॅक्सीकृत करके गहरा नीला रंग प्रदान करता है। इस प्रकार यह अंत्यबिंदु का सूचक होता है। ;पपपद्ध एक अन्य वििा भी उपलब्ध है, जो रोचक और सामान्य भी है। इसका प्रयोग केवल उन अभ्िाकारकों तक सीमित है, जो प्दृ आयनों को आॅक्सीकृत कर सकते हैं। उदाहरण के तौर परμ 2ब्न2़;ंुद्ध ़ 4प्दृ;ंुद्ध → ब्न2प्2;ेद्ध ़ प्2;ंुद्ध ;8ण्59द्ध इस वििा का आधार आयोडीन का स्टाचर् के साथ गहरा नीला रंग देना तथा आयोडीन की थायोसल्पेफट आयन से विशेष अभ्िािया है, जो अपचयोपचय अभ्िािया भी है। 2दृप्2;ंुद्ध ़ 2 ै2व्3 ;ंुद्ध→2प्दृ;ंुद्ध ़ ै4व्62दृ;ंुद्ध ;8ण्60द्ध यद्यपि प्जल में अविलेय है, ज्ञप् के विलयन में ज्ञप् के23रूप में विलेय है। अंत्य¯बदु को स्टाचर् डालकर पहचाना जाता हैं। शेष स्टाइकियोमिती गणनाएँ ही हंै। 8.3.4 आॅक्सीकरण अंकधारणा की सीमाएँ उपरोक्त विवेचना से आप यह जान गए हैं कि उपचयोपचय वििायों का विकास समयानुसार होता गया है। विकास का यह क्रम अभी जारी है। वास्तव में वुफछ समय पहले तक आॅक्सीकरण प(ति को अभ्िािया में संलग्न परमाणु ;एक या अिाकद्ध के चारों ओर इलेक्ट्राॅन घनत्व में ”ास के रूप में तथा अपचयन प(ति को इलेक्ट्राॅन घनत्व - वृि के रूप में देखा जाता था। 8.4 अपचयोपचन अभ्िाियाएँ तथा इलेक्ट्रोड प्रक्रम यदि ¯शक की छड़ को काॅपर सल्पेफट के विलयन में डुबोएँ, तो अभ्िािया ;8.15द्ध के अनुसार संगत प्रयोग दिखाइर् देता है। इस अपचयोपचय अभ्िािया के दौरान ¯शक से काॅपर पर इलेक्ट्राॅन के प्रत्यक्ष स्थानांतरण द्वारा ¯शक का आॅक्सीकरण ¯शक आयन के रूप में होता है तथा काॅपर आयनों का अपचयन काॅपर धातुके रूप में होता है। इस अभ्िािया में ऊष्मा का उत्सजर्न होता है।अभ्िािया की ऊष्मा विद्युत् ऊजार् में परिवतिर्त हो जाती है। इसके लिए काॅपर सल्पेफट विलयन से ¯शक धातु का पृथक्करण करना आवश्यक हो जाता है। हम काॅपर सल्पेफट घोल को एक बीकरमें रखते हैं, काॅपर की छड़ या पत्ती को इसमें डाल देते हैं। एक दूसरे बीकर में ¯शक सल्पेफट घोल डालते हैं तथा ¯शक की छड़या पत्ती इसमें डालते हैं। किसी भी बीकर में कोइर् भी अभ्िािया नहीं होती तथा दोनों बीकरों में धातु और उसके लवण के घोलके अंतरापृष्ठ पर एक ही रसायन के अपचयित और आॅक्सीकृत रूप एक साथ उपस्िथत होते हैं। ये अपचयन तथा आॅक्सीकरण अ(र् - अभ्िाियाओं में उपस्िथत स्पीशीश को दशार्ते हैं। आॅक्सीकरणतथा अपचयन अभ्िाियाओं में भाग ले रहे पदाथो± के आॅक्सीकृत तथा अपचयित स्वरूपों की एक साथ उपस्िथति से रेडाॅक्स युग्म को परिभाष्िात करते हैं।इस आॅक्सीकृत स्वरूप को अपचयित स्वरूप से एक सीधी रेखा या तिरछी रेखा द्वारा पृथव्फ करना दशार्या गया है, जो अंतरापृष्ठ ;जैसे - ठोस/घोलद्ध को दशार्ती है। उदाहरण के लिए, इस प्रयोग में दो रेडाॅक्स युग्मों को र्द2़ध्र्द तथा ब्न2़ध्ब्न द्वारा दशार्या गया है। दोनों में आॅक्सीकृत स्वरूप को अपचयित स्वरूप से पहले लिखा जाता है। अब हम काॅपर सल्पेफट घोल वाले बीकर को ¯शक सल्पेफट घोल वाले बीकर के पास रखते हैं ;चित्रा 8.3द्ध। दोनों बीकरों के घोलों को लवण - सेतु द्वारा जोड़ते हैं ;लवण - सेतु न् आकृति की एक नली है, जिसमें पोटैश्िायम क्लोराइड या अमोनियम नाइट्रेट के घोल को सामान्यतया ‘ऐगर - ऐगर’ के साथ उबालकर न् नली में भरकर तथा ठंडा करके जेली बना देते हैंद्ध। इन दोनों विलयनों को बिना एक - दूसरे से मिलाए हुए वैद्युत् संपकर् प्रदान किया जाता है। ¯शक तथा काॅपर की छड़ों को ऐमीटर तथा स्िवच के प्रावधान द्वारा धातु के तार से जोड़ा जाता है। चित्रा 8.3 में दशार्इर् गइर् व्यवस्था को ‘डेनियल सेल’ कहते हैं। जब स्िवच ‘आॅपफ’ ;बंदद्ध स्िथति में होता है, तो किसी बीकर में कोइर् भी अभ्िािया नहीं होती और धातु के तार से विद्युत् - धारा प्रवाहित नहीं होती है। स्िवच को आॅन करते ही हम पाते चित्रा 8.3 डेनियल सेल की आयोजना। ऐनोड पर र्द के आॅक्सीकरण द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्राॅन बाहरी परिपथ से वैफथोड तक पहुँचते हैं। सेल के अंदर का परिपथ लवण - सेतु के माध्यम से आयनों के विस्थापन द्वारा पूरा होता है। ध्यान दीजिए कि विद्युत् - प्रवाह की दिशा इलेक्ट्राॅनों के प्रवाह की दिशा के विपरीत है। 1.र्द से ब्न2़ तक इलेक्ट्राॅनों का स्थानांतरण प्रत्यक्ष रूप छड़ों, जिन्हें ‘इलेक्ट्रोड’ कहते हैं, में विभव का अंतर होने से न होकर दोनों छड़ों को जोड़ने वाले धात्िवक तार के पर ही विद्युत् - धारा का प्रवाह संभव है। द्वारा होता है, जो तीर द्वारा विद्युत् - धारा में प्रवाह के रूप प्रत्येक इलेक्ट्रोड के विभव को ‘इलेक्ट्रोड विभव’ कहते हैं। में दशार्या गया है। यदि इलेक्ट्रोड अभ्िािया में भाग लेने वाले सभी स्पीशीश की 2.एक बीकर में रखे घोल से दूसरे बीकर के घोल की ओर इकाइर् सांद्रता हो ;यदि इलेक्ट्रोड अभ्िािया में कोइर् गैस लवण - सेतु के माध्यम से आयनों के अभ्िागमन द्वारा विद्युत् निवफलती है, तो उसे एक वायुमंडलीय दाब पर होना चाहिएद्ध प्रवाहित होती है। हम जानते हैं कि काॅपर और ¯शक की तथा अभ्िािया 298ज्ञ पर होती हो, तो प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर आयन जलीय स्पीशीश के रूप में तथा जल द्रव के रूप में उपस्िथत हैंः गैस तथा ठोस को ह तथा े द्वारा दशार्या गया है। तालिका 8.1 298 ज्ञ पर मानक इलेक्ट्रोड विभव - आयन अभ्िािया ;आॅक्सीकृत स्वरूप दृ़दम → अपचयित स्वरूपद्ध म्0 ध् ट आॅक्सीकारक के बढ़ते सामथ्यर्↑ थ्2;हद्ध ़ 2मदृ → 2थ् दृ ब्व3़ ़ मदृ → ब्व2़ भ्2व्2 ़ 2भ़् ़ 2मदृ → 2भ्2व् डदव्4 दृ ़ 8भ़् ़ 5मदृ → डद2़ ़ 4भ्2व् ।न3़ ़ 3मदृ → ।न;ेद्ध ब्स2;हद्ध ़ 2मदृ → 2ब्सदृ ब्त2व्7 2दृ ़ 14भ़् ़ 6मदृ → 2ब्त3़ ़ 7भ्2व् व्2;हद्ध ़ 4भ़् ़ 4मदृ → 2भ्2व् डदव्2;ेद्ध ़ 4भ़् ़ 2मदृ → डद2़ ़ 2भ्2व् ठत2 ़ 2मदृ → 2ठतदृ छव्3 दृ ़ 4भ़् ़ 3मदृ → छव्;हद्ध ़ 2भ्2व् 2भ्ह2़ ़ 2मदृ → भ्ह2 2़ ।ह़ ़ मदृ → ।ह;ेद्ध थ्म3़ ़ मदृ → थ्म2़ व्2;हद्ध ़ 2भ़् ़ 2मदृ → भ्2व्2 प्2;ेद्ध ़ 2मदृ → 2प्दृ ब्ऩ ़ मदृ → ब्न;ेद्ध ब्न2़ ़ 2मदृ → ब्न;ेद्ध ।हब्स;ेद्ध ़ मदृ → ।ह;ेद्ध ़ ब्सदृ ।हठत;ेद्ध ़ मदृ → ।ह;ेद्ध ़ ठतदृ 2भ़् ़ 2मदृ → भ्2;हद्ध च्इ2़ ़ 2मदृ → च्इ;ेद्ध ैद2़ ़ 2मदृ → ैद;ेद्ध छप2़ ़ 2मदृ → छप;ेद्ध थ्म2़ ़ 2मदृ → थ्म;ेद्ध ब्त3़ ़ 3मदृ → ब्त;ेद्ध र्द2़ ़ 2मदृ → र्द;ेद्ध 2भ्2व् ़ 2मदृ → भ्2;हद्ध ़ 2व्भ् दृ ।स3़ ़ 3मदृ → ।स;ेद्ध डह2़ ़ 2मदृ → डह;ेद्ध छं़ ़ मदृ → छं;ेद्ध ब्ं2़ ़ 2मदृ → ब्ं;ेद्ध ज्ञ़ ़ मदृ → ज्ञ;ेद्ध स्प़ ़ मदृ → स्प;ेद्ध अपचायक के बढ़ते सामथ्यर् ↑ 2ण्87 1ण्81 1ण्78 1ण्51 1ण्40 1ण्36 1ण्33 1ण्23 1ण्23 1ण्09 0ण्97 0ण्92 0ण्80 0ण्77 0ण्68 0ण्54 0ण्52 0ण्34 0ण्22 0ण्10 0ण्00 दृ0ण्13 दृ0ण्14 दृ0ण्25 दृ0ण्44 दृ0ण्74 दृ0ण्76 दृ0ण्83 दृ1ण्66 दृ2ण्36 दृ2ण्71 दृ2ण्87 दृ2ण्93 दृ3ण्05 1. )णात्मक म्0 का अथर् यह है कि रेडाॅक्स युग्म भ़्ध्भ्की तुलना में प्रबल अपचायक है।2 2. धनात्मक म्0 का अथर् यह है कि रेडाॅक्स युग्म भ़्ध्भ्की तुलना में दुबर्ल अपचायक है।2 अभ्िाियाओं का एक महत्त्वपूणर् वगर् अपचयोपचय अभ्िािया है, जिसमें आॅक्सीकरण तथा अपचयन साथ - साथ होते हैं। इस पाठ में तीन प्रकार की संकल्पनाएँ विस्तार से दी गइर् हैंμचिरप्रतिष्िठत ;ब्संेेपबंसद्धए इलेक्ट्राॅनिक तथा आॅक्सीकरण - संख्या। इन संकल्पनाओं के आधार पर आॅक्सीकरण, अपचयन, आॅक्सीकारक ;आॅक्सीडेंटद्ध तथा अपचायक ;रिडक्टेंटद्ध को समझाया गया है। संगत नियमों के अंतगर्त आॅक्सीकरण - संख्या का निधार्रण किया गया है। ये दोनों आॅक्सीकरण - संख्या तथा आयन इलेक्ट्राॅन वििायाँ अपचयोपचय अभ्िाियाओं के समीकरण लिखने में उपयोगी हैं। अपचयोपचय अभ्िाियाओं को चार वगो± में विभाजित किया गया हैμयोग, अपघटन, विस्थापन तथा असमानुपातन। रिडाॅक्स युग्म तथा इलेक्ट्राॅड प्रक्रम की अवधारणा को प्रस्तुत किया गया है। रेडाॅक्स अभ्िाियाओं का इलेक्ट्रोड अभ्िाियाओं तथा सेलों के अध्ययन में व्यापक 8.1 निम्नलिख्िात स्पीशीश में प्रत्येक रेखांकित तत्त्व की आॅक्सीकरण - संख्या का निधार्रण कीजिएकृ ;कद्ध छंभ्च्व्;खद्ध छं भ्ैव् ;गद्ध भ्च्व्;घद्ध ज्ञडदव्24 4 427 24 ;घद्ध ब्ंव्;चद्ध छं ठभ् ;छद्ध भ्ैव्;जद्ध ज्ञ।स;ैव्द्धण्12 भ्व्2 4 227 4228.2 निम्नलिख्िात यौगिकों के रेखांकित तत्त्वों की आॅक्सीकरण - संख्या क्या है तथा इन परिणामों को आप वैफसे प्राप्त करते हैं? ;कद्ध ज्ञप्3 ;खद्ध भ्ैव् ;गद्ध थ्म व् ;घद्ध ब्भ् ब्भ् व्भ् ;घद्ध ब्भ् ब्व्व्भ् 24634 3238.3 निम्नलिख्िात अभ्िाियाओं का अपचयोपचय अभ्िाियाओं के रूप में औचित्य स्थापित करने का प्रयास करेंकृ ;कद्ध ब्नव्;ेद्ध ़ भ्;हद्ध → ब्न;ेद्ध ़ भ्व्;हद्ध2 2;खद्ध थ्मव्;ेद्ध ़ 3ब्व्;हद्ध → 2थ्म;ेद्ध ़ 3ब्व्;हद्ध23 2;गद्ध 4ठब्स;हद्ध ़ 3स्प।सभ्;ेद्ध → 2ठभ्;हद्ध ़ 3स्पब्स;ेद्ध ़ 3 ।सब्स;ेद्ध3426 3 ;घद्ध 2ज्ञ;ेद्ध ़ थ्;हद्ध → 2ज्ञ़थ्दृ ;ेद्ध2;घद्ध 4 छभ्;हद्ध ़ 5 व्;हद्ध → 4छव्;हद्ध ़ 6भ्व्;हद्ध32 28.4 फ्रलुओरीन बपफर् से अभ्िािया करके यह परिवतर्न लाती हैकृ भ्2व्;ेद्ध ़ थ्2;हद्ध → भ्थ्;हद्ध ़ भ्व्थ्;हद्ध इस अभ्िािया का अपचयोपचय औचित्य स्थापित कीजिए। 8.5 भ्ैव्ए ब्तव्2दृ तथा छव्− में सल्पफर, क्रोमियम तथा नाइट्रोजन की आॅक्सीकरण - संख्या की गणना कीजिए।2523साथ ही इन यौगिकों की संरचना बताइए तथा इसमें हेत्वाभास ;थ्ंससंबलद्ध का स्पष्टीकरण दीजिए। विभव को मानक इलेक्ट्रोड विभव कहते हैं। मान्यता के अनुसार, हाइड्रोजन का मानक इलेक्ट्रोड विभव 0.00 वोल्ट होता है। प्रत्येक इलेक्ट्रोड अभ्िािया के लिए इलेक्ट्रोड विभवका मान सिय स्पीशीश की आॅक्सीकृत/अपचयित अवस्थाकी आपेक्ष्िाक प्रवृिा का माप है। म्° के )णात्मक होने का अथर् है कि रेडाॅक्स युग्म भ़्ध्भ्की तुलना में अिाक2 शक्ितशाली अपचायक है। धनात्मक म्° का अथर् यह है कि भ़्ध्भ्की तुलना में एक दुबर्ल अपचायक है। मानक2 इलेक्ट्रोड विभव बहुत महत्त्वपूणर् है। इनसे हमें बहुत सी दूसरी उपयोगी जानकारियाँ भी मिलती हैं। वुफछ चुनी हुइर् इलेक्ट्रोड अभ्िाियाओं ;अपचयन अभ्िाियाद्ध के मानक इलेक्ट्रोड विभव के मान तालिका 8.1 में दिए गए हैं। इलेक्ट्रोड अभ्िाियाओं तथा सेलों के बारे में और अिाक विस्तार से आप अगली कक्षा में पढ़ंेगे। 8.6 निम्नलिख्िात यौगिकों के सूत्रा लिख्िाएμ ;कद्ध मरक्यूरी ;प्प्द्ध क्लोराइड ;खद्ध निकल ;प्प्द्ध सल्पेफट ;गद्ध टिन ;प्टद्ध आॅक्साइड ;घद्ध थेलियम ;प्द्ध सल्पेफट ;घद्ध आयरन ;प्प्प्द्ध सल्पेफट ;चद्ध क्रोमियम ;प्प्प्द्ध आॅक्साइड 8.7 उन पदाथो± की सूची तैयार कीजिए, जिनमें काबर्न दृ 4 से ़4 तक की तथा नाइट्रोजन दृ3 से ़5 तक की आॅक्सीकरण अवस्था होती है। 8.8 अपनी अभ्िाियाओं में सल्पफर डाइआॅक्साइड तथा हाइड्रोजन पराॅक्साइड आॅक्सीकारक तथा अपचायककृदोनों ही रूपों में िया करते हैं, जबकि ओशोन तथा नाइटिªक अम्ल केवल आॅक्सीकारक के रूप में ही। क्यों? 8.9 इन अभ्िाियाओं को देख्िाएकृ ;कद्ध 6 ब्व्;हद्ध ़ 6भ्व्;सद्ध → ब् भ् व्;ंुद्ध ़ 6व्;हद्ध2261262;खद्ध व्;हद्ध ़ भ्व्;सद्ध → भ्व्;सद्ध ़ 2व्;हद्ध32222बताइए कि इन्हें निम्नलिख्िात ढंग से लिखना ज्यादा उचित क्यों है? ;कद्ध 6ब्व्;हद्ध ़ 12भ्व्;सद्ध → ब् भ् व्;ंुद्ध ़ 6भ्व्;सद्ध ़ 6व्;हद्ध22612622;खद्ध व्;हद्ध ़ भ्व्;सद्ध → भ्व्;सद्ध ़ व्;हद्ध ़ व्;हद्ध322 222उपरोक्त अपचयोपचय अभ्िाियाओं ;कद्ध तथा ;खद्ध के अन्वेषण की वििा सुझाइए। 8.10 ।हथ्एक अस्िथर यौगिक है। यदि यह बन जाए, तो यह यौगिक एक अति शक्ितशाली आॅक्सीकारक की भाँति2 कायर् करता है। क्यों? 8.11 ‘‘जब भी एक आॅक्सीकारक तथा अपचायक के बीच अभ्िािया संपन्न की जाती है, तब अपचायक के आिाक्य में निम्नतर आॅक्सीकरण अवस्था का यौगिक तथा आॅक्सीकारक के आिाक्य में उच्चतर आॅक्सीकरण अवस्था का यौगिक बनता है।’’ इस वक्तव्य का औचित्य तीन उदाहरण देकर दीजिए। 8.12 इन प्रेक्षणों की अनुवूफलता को वैफसे समझाएँगे? ;कद्ध यद्यपि क्षारीय पोटैश्िायम परमैंगनेट तथा अम्लीय पोटैश्िायम परमैंगनेटμदोनों ही आॅक्सीकारक हैं। पिफर भी टाॅलुइन से बेंजोइक अम्ल बनाने के लिए हम एल्कोहाॅलक पोटैश्िायम परमैंगनेट का प्रयोग आॅक्सीकारक के रूप में क्यों करते हैं? इस अभ्िािया के लिए संतुलित अपचयोपचय समीकरण दीजिए। ;खद्ध क्लोराइडयुक्त अकाबर्निक यौगिक में सांद्र सल्फ्रयुरिक अम्ल डालने पर हमें तीक्ष्ण गंध वाली भ्ब्स गैस प्राप्त होती है, परंतु यदि मिश्रण में ब्रोमाइड उपस्िथत हो, तो हमें ब्रोमीन की लाल वाष्प प्राप्त होती है, क्यों? 8.13 निम्नलिख्िात अभ्िाियाओं में आॅक्सीकृत, अपचयित, आॅक्सीकारक तथा अपचायक पदाथर् पहचानिएμ ;कद्ध 2।हठत ;ेद्ध ़ ब्भ्व्;ंुद्ध → 2।ह;ेद्ध ़ 2भ्ठत ;ंुद्ध ़ ब्भ्व्;ंुद्ध662642दृ;खद्ध भ्ब्भ्व्;सद्ध ़ 2ख्।ह ;छभ्द्ध,़;ंुद्ध ़ 3व्भ् ;ंुद्ध → 2।ह;ेद्ध ़ भ्ब्व्व्दृ;ंुद्ध ़ 4छभ्;ंुद्ध32 3़ 2भ्2व्;सद्ध ;गद्ध भ्ब्भ्व् ;सद्ध ़ 2 ब्न2़;ंुद्ध ़ 5 व्भ्दृ;ंुद्ध → ब्नव्;ेद्ध ़ भ्ब्व्व्दृ;ंुद्ध ़ 3भ्व्;सद्ध2 2;घद्ध छभ्;सद्ध ़ 2भ्व्;सद्ध → छ;हद्ध ़ 4भ्व्;सद्ध242222;घद्ध च्इ;ेद्ध ़ च्इव्;ेद्ध ़ 2भ्ैव्;ंुद्ध → 2च्इैव्;ेद्ध ़ 2भ्व्;सद्ध224428.14 निम्नलिख्िात अभ्िाियाओं में एक ही अपचायक थायोसल्पेफट, आयोडीन तथा ब्रोमीन से अलग - अलग प्रकार से अभ्िािया क्यों करता है? 2 ैव्2दृ ;ंुद्ध ़ प्;ेद्ध → ैव्2दृ;ंुद्ध ़ 2प्दृ;ंुद्ध23 24 6 ैव्2दृ;ंुद्ध ़ 2ठत;सद्ध ़ 5 भ्व्;सद्ध → 2ैव्2दृ;ंुद्ध ़ 4ठतदृ;ंुद्ध ़ 10भ़्;ंुद्ध23224 8.15 अभ्िािया देते हुए सि( कीजिए कि हैलोजनों में फ्रलुओरीन श्रेष्ठ आॅक्सीकारक तथा हाइड्रोहैलिक यौगिकों में हाइड्रोआयोडिक अम्ल श्रेष्ठ अपचायक है। 8.16 निम्नलिख्िात अभ्िािया क्यों होती हैकृ ग्मव्6 4दृ ;ंुद्ध ़ 2थ् दृ ;ंुद्ध ़ 6भ़्;ंुद्ध → ग्मव्3;हद्ध़ थ्2;हद्ध ़ 3भ्2व्;सद्ध यौगिक छं4ग्मव्6 ;जिसका एक भाग ग्मव्6 4दृ हैद्ध के बारे में आप इस अभ्िािया में क्या निष्कषर् निकाल सकते हैं? 8.17 निम्नलिख्िात अभ्िाियाओं में ;कद्ध भ्3च्व्2;ंुद्ध ़ 4 ।हछव्3;ंुद्ध ़ 2 भ्2व्;सद्ध → भ्3च्व्4;ंुद्ध ़ 4।ह;ेद्ध ़ 4भ्छव्3;ंुद्ध ;खद्ध भ्3च्व्2;ंुद्ध ़ 2ब्नैव्4;ंुद्ध ़ 2 भ्2व्;सद्ध → भ्3च्व्4;ंुद्ध ़ 2ब्न;ेद्ध ़ भ्2ैव्4;ंुद्ध ;गद्ध ब्6भ्5ब्भ्व्;सद्ध ़ 2ख्।ह ;छभ्3द्ध2,़;ंुद्ध ़ 3व्भ् दृ ;ंुद्ध → ब्6भ्5ब्व्व् दृ ;ंुद्ध ़ 2।ह;ेद्ध ़ 4छभ्3 ;ंुद्ध ़ 2 भ्2व्;सद्ध ;घद्ध ब्6भ्5ब्भ्व्;सद्ध ़ 2ब्न2़;ंुद्ध ़ 5व्भ् दृ ;ंुद्ध → कोइर् परिवतर्न नहीं। इन अभ्िाियाओं से ।ह़ तथा ब्न2़ के व्यवहार के विषय में निष्कषर् निकालिए। 8.18 आयन इलेक्ट्राॅन वििा द्वारा निम्नलिख्िात रेडाॅक्स अभ्िाियाओं को संतुलित कीजिए कृ ;कद्ध डदव्4 दृ ;ंुद्ध ़ प् दृ ;ंुद्ध → डदव्2 ;ेद्ध ़ प्2;ेद्ध ;क्षारीय माध्यमद्ध ;खद्ध डदव्4 दृ ;ंुद्ध ़ ैव्2 ;हद्ध → डद2़ ;ंुद्ध ़ भ्ैव्4 दृ ;ंुद्ध;अम्लीय माध्यमद्ध ;गद्ध भ्2व्2 ;ंुद्ध ़ थ्म2़ ;ंुद्ध → थ्म3़ ;ंुद्ध ़ भ्2व् ;सद्ध ;अम्लीय माध्यमद्ध ;घद्ध ब्त2व्7 2दृ ़ ैव्2;हद्ध → ब्त3़ ;ंुद्ध ़ ैव्4 2दृ ;ंुद्ध ;अम्लीय माध्यमद्ध 8.19 निम्नलिख्िात अभ्िाियाओं के समीकरणों को आयन इलेक्ट्राॅन तथा आॅक्सीकरण - संख्या वििा ;क्षारीय माध्यम मेंद्ध द्वारा संतुलित कीजिए तथा इनमें आॅक्सीकरण और अपचायकों की पहचान कीजिएकृ ;कद्ध च्4;ेद्ध ़ व्भ् दृ ;ंुद्ध → च्भ्3;हद्ध ़ भ्च्व्2 दृ ;ंुद्ध ;खद्ध छ2भ्4;सद्ध ़ ब्सव्3 दृ ;ंुद्ध → छव्;हद्ध ़ ब्स दृ ;हद्ध ;गद्ध ब्स2व्7 ;हद्ध ़ भ्2व्2;ंुद्ध → ब्सव्2 दृ ;ंुद्ध ़ व्2;हद्ध ़ भ़् 8.20 निम्नलिख्िात अभ्िािया से आप कौन सी सूचनाएँ प्राप्त कर सकते हैंकृ ;ब्छद्ध2;हद्ध ़ 2व्भ् दृ ;ंुद्ध → ब्छ दृ ;ंुद्ध ़ ब्छव् दृ ;ंुद्ध ़ भ्2व्;सद्ध 8.21 डद3़ आयन विलयन में अस्थायी होता है तथा असमानुपातन द्वारा डद2़ए डदव्2 और भ़् आयन देता है। इस अभ्िािया के लिए संतुलित आयनिक समीकरण लिख्िाएकृ 8.22 ब्ेए छमए प्ए तथा थ् में ऐसे तत्त्व की पहचान कीजिए, जो ;कद्ध केवल )णात्मक आॅक्सीकरण अवस्था प्रद£शत करता है। ;खद्ध केवल धनात्मक आॅक्सीकरण अवस्था प्रद£शत करता है। ;गद्ध )णात्मक तथा धनात्मक दोनों आॅक्सीकरण अवस्था प्रद£शत करता है। ;घद्ध न )णात्मक और न ही धनात्मक आॅक्सीकरण अवस्था प्रद£शत करता है। 8.23 जल के शुिकरण में क्लोरीन को प्रयोग में लाया जाता है। क्लोरीन की अिाकता हानिकारक होती है। सल्पफरडाइआॅक्साइड से अभ्िािया करके इस अिाकता को दूर किया जाता है। जल में होने वाले इस अपचयोपचय परिवतर्न के लिए संतुलित समीकरण लिख्िाए। 8.24 इस पुस्तक में दी गइर् आवतर् सारणी की सहायता से निम्नलिख्िात प्रश्नों के उत्तर दीजिएकृ ;कद्ध संभावित अधातुओं के नाम बताइए, जो असमानुपातन की अभ्िािया प्रद£शत कर सकती हों। ;खद्ध किन्हीं तीन धातुओं के नाम बताइए, जो असमानुपातन अभ्िािया प्रद£शत कर सकती हों। रसायन विज्ञान 8.25 नाइटिªक अम्ल निमार्ण की ओस्टवाल्ड वििा के प्रथम पद में अमोनिया गैस के आॅक्सीजन गैस द्वारा आॅक्सीकरण से नाइटिªक आॅक्साइड गैस तथा जलवाष्प बनती है। 10.0 ग्राम अमोनिया तथा 20.00 ग्राम आॅक्सीजन द्वारा नाइटिªक आॅक्साइड की कितनी अिाकतम मात्रा प्राप्त हो सकती है? 8.26 सारणी 8.1 में दिए गए मानक विभवों की सहायता से अनुमान लगाइए कि क्या इन अभ्िाकारकों के बीच अभ्िािया संभव है? ;कद्ध थ्म3़ तथा प्दृ;ंुद्ध ;खद्ध ।ह़ तथा ब्न;ेद्ध ;गद्ध थ्म3़;ंुद्ध तथा ठतदृ;ंुद्ध ;घद्ध ।ह;ेद्ध तथा थ्म3़;ंुद्ध ;घद्ध ठत;ंुद्ध तथा थ्म2़ 28.27 निम्नलिख्िात में से प्रत्येक के विद्युत् - अपघटन से प्राप्त उत्पादों के नाम बताइएμ ;कद्ध सिल्वर इलेक्ट्रोड के साथ ।हछव् का जलीय विलयन3;खद्ध प्लैटिनम इलेक्ट्रोड के साथ ।हछव् का जलीय विलयन3;गद्ध प्लैटिनम इलेक्ट्रोड के साथ भ्ैव् का तनु विलयन24;घद्ध प्लैटिनम इलेक्ट्रोड के साथ ब्नब्प् का जलीय विलयन22.28 निम्नलिख्िात धतुओं को उनके लवणें के विलयन में से विस्थापन की क्षमता के क्रम में लिख्िाएμ ।सए ब्नए थ्मए डह तथा र्द 2.29 नीचे दिए गए मानक इलेक्ट्रोड विभवों के आधार पर धतुओं को उनकी बढ़ती अपचायक क्षमता के क्रम में लिख्िाएμ ज्ञ़ध्ज्ञ त्र दृ2ण्93टए ।ह़ध्।ह त्र 0ण्80टए भ्ह2़ध्भ्ह त्र 0ण्79ट डह2़ध्डह त्र दृ2ण्37टए ब्त3़ध्ब्त त्र दृ 0ण्74ट 8.30 उस गैल्वेनी सेल को चित्रिात कीजिए, जिसमें निम्नलिख्िात अभ्िािया होती हैμ र्द;ेद्ध ़ 2।ह़;ंुद्ध → र्द2़;ंुद्ध ़ 2।ह;ेद्ध अब बताइए किμ ;कद्ध कौन सा इलेक्ट्रोड )ण आवेश्िात है? ;खद्ध सेल में विद्युत्धरा के वाहक कौन हैं? ;गद्ध प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर होने वाली अभ्िाियाएँ क्या हैं?

>Unit-8Format>
Rasayanbhag2-001

एकक 8

अपचयोपचय अभिक्रियाएँ

Redox Reactions


जहाँ अॉक्सीकरण है, वहाँ सदैव अपचयन होता है। रसायन विज्ञान अपचयोपचन प्रक्रमों के अध्ययन का विज्ञान है।

उद्देश्य

इस एकक के अध्ययन के बाद आप–
  • अपचयन तथा अॉक्सीकरण द्वारा होने वाली अपचयोपचय अभिक्रियाआें के वर्ग की पहचान कर सकेंगे;
  • अॉक्सीकरण, अपचयन (अॉक्सीडेंट), अॉक्सीकारक तथा अपचायक (रिडक्टेंट) को परिभाषित कर सकेंगे;
  • इलेक्ट्रॉन-स्थानांतरण द्वारा अपचयोपचय अभिक्रियाओं की क्रियाविधि की व्याख्या कर सकेंगे;
  • यौगिकों में तत्त्वों की अॉक्सीकरण-संख्या के आधार पर अॉक्सीकारक या अपचायक की पहचान कर सकेंगे;
  • अपचयोपचय अभिक्रियाओं का वर्गीकरण, योग, अपघटन, विस्थापन एवं असमानुपातन अभिक्रियाओं के रूप में कर सकेंगे;
  • विभिन्न अपचायकों तथा अॉक्सीकारकों के तुलनात्मक क्रम का निर्धारण कर सकेंगे;
  • रासायनिक समीकरणों को (i) अॉक्सीकरण- संख्या तथा (ii) अर्द्ध-अभिक्रिया या आयन-इलेक्ट्रॉन विधियों द्वारा संतुलित कर सकेंगे;
  • इलेक्ट्रोड विधि (प्रक्रम) की सहायता से अपचयोपचय अभिक्रियाओं की अवधारणा को सीख सकेंगे।

विभिन्न पदार्थाें का तथा दूसरे पदार्थों में उनके परिवर्तन का अध्ययन रसायन शास्त्र कहलाता है। ये परिवर्तन विभिन्न अभिक्रियाओं द्वारा होते हैं। अपचयोपचय अभिक्रियाएँ इनका एक महत्त्वपूर्ण समूह है। अनेक भौतिक तथा जैविक परिघटनाएँ अपचयोपचय अभिक्रियायों से संबंधित हैं। इनका उपयोग औषधि विज्ञान, जीव विज्ञान, औद्योगिक क्षेत्र, धातुनिर्माण क्षेत्र तथा कृषि विज्ञान क्षेत्र में होता है। इनका महत्त्व इस बात से स्पष्ट है कि इनका प्रयोग निम्नलिखित क्षेत्रों में अपचयोपचय अभिक्रियाओं में, जैसे–घरेलू, यातायात तथा व्यावसायिक क्षेत्रों में अनेक प्रकार के ईंधन के ज्वलन से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए; विद्युत् रासायनिक प्रक्रमों आदि में; अति क्रियाशील धातुओं तथा अधातुओं के निष्कर्षण, धातु-संक्षारण, रासायनिक यौगिकों (जैसे–क्लोरीन तथा कास्टिक सोडा) के निर्माण में तथा शुष्क एवं गीली बैटरियों के चालन में होता है। आजकल हाइड्रोजन मितव्ययिता (द्रव हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में) तथा ओज़ोन छिद्र जैसे वातावरणी विषयों में भी अपचयोपचय अभिक्रियाएँ दिखती हैं।

8.1 अपचयोपचय अभिक्रियाएँ

मूल रूप से अॉक्सीकरण शब्द का प्रयोग तत्त्वों तथा यौगिकों के अॉक्सीजन से संयोग के लिए होता था। वायुमंडल में लगभग 20 प्रतिशत डाइअॉक्सीजन की उपस्थिति के कारण बहुत से तत्त्व इससे संयोग कर लेते हैं। यही कारण है कि पृथ्वी पर तत्त्व सामान्य रूप से अॉक्साइड रूप में ही पाए जाते हैं। अॉक्सीकरण की इस सीमित परिभाषा के अंतर्गत निम्नलिखित अभिक्रियाओं को दर्शाया जा सकता है–

2 Mg (s) + O2 (g) 2 MgO (s) (8.1)

S (s) + O2 (g) SO2 (g) (8.2)

अभिक्रिया 8.1 तथा 8.2 में मैग्नीशियम और सल्फर तत्त्वों का अॉक्सीजन से मिलकर अॉक्सीकरण हो जाता है। समान रूप से अॉक्सीजन से संयोग के कारण मेथैन का अॉक्सीकरण हो जाता है।

CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (l) (8.3)

यदि ध्यान से देखें, तो अभिक्रिया 8.3 में मेथैन में हाइड्रोजन के स्थान पर अॉक्सीजन आ गया है। इससे रसायनशास्त्रियों को प्रेरणा मिली कि हाइड्रोजन के निष्कासन को ‘अॉक्सीकरण’ कहा जाए। इस प्रकार अॉक्सीकरण पद को विस्तृत करके पदार्थ से हाइड्रोजन के निष्कासन को भी ‘अॉक्सीकरण’ कहते हैं। निम्नलिखित अभिक्रिया में भी हाइड्रोजन का निष्कासन अॉक्सीकरण का उदाहरण है–

2 H2S(g) + O2 (g) 2 S (s) + 2 H2O (l) (8.4)

रसायनशास्त्रियों के ज्ञान में जैसे-जैसे वृद्धि हुई, वैसे-वैसे उन अभिक्रियाओं, जिनमेें 8.1 से 8.4 की भाँति अॉक्सीजन के अलावा अन्य ऋणविद्युती तत्त्वों का समावेश होता है, को वे ‘अॉक्सीकरण’ कहने लगे। मैग्नीशियम का अॉक्सीकरण फ्लुओरीन, क्लोरीन तथा सल्फर द्वारा निम्नलिखित अभिक्रियाआें में दर्शाया गया है–

Mg (s) + F2 (g) MgF2 (s) (8.5)

Mg (s) + Cl2 (g) MgCl2 (s) (8.6)

Mg (s) + S (s) MgS (s) (8.7)

8.5 से 8.7 तक की अभिक्रियाएँ अॉक्सीकरण अभिक्रिया समूह में शामिल करने पर रसायनशास्त्रियों को प्रेरित किया कि वे हाइड्रोजन जैसे अन्य धनविद्युती तत्त्वों के निष्कासन को भी ‘अॉक्सीकरण’ कहने लगे। इस प्रकार अभिक्रिया–

2K4[Fe(CN)6](aq)+ H2O2 (aq) 2K3 [Fe(CN)6](aq) + 2 KOH (aq)

को धनविद्युती तत्त्व K के निष्कासन के कारण ‘पोटैशियम फैरोसाइनाइड का अॉक्सीकरण’ कह सकते हैं। सारांश में अॉक्सीकरण पद की परिभाषा इस प्रकार है– किसी पदार्थ 

में अॉक्सीजन/ऋणविद्युती तत्त्व का समावेश या हाइड्रोजन/धनविद्युती तत्त्व का निष्कासन अॉक्सीकरण कहलाता है।

पहले किसी यौगिक से अॉक्सीजन का निष्कासन अपचयन माना जाता था, लेकिन आजकल अपचयन पद को विस्तृत करके पदार्थ से अॉक्सीजन/ऋणविद्युती तत्त्व के निष्कासन को या हाइड्रोजन/धनविद्युती तत्त्व के समावेश को अपचयन कहते हैं।

उपरोक्त परिभाषा के अनुसार निम्नलिखित अभिक्रिया अपचयन प्रक्रम का उदाहरण है–

2 HgO (s) 2 Hg (l) + O2 (g) (8.8)

(मरक्यूरिक अॉक्साइड से अॉक्सीजन का निष्कासन)

2 FeCl3 (aq) + H2 (g) 2 FeCl2 (aq) + 2 HCl(aq) (8.9)

(विद्युत्ऋणी तत्त्व क्लोरीन का फेरिक क्लोराइड से निष्काषन)

CH2 = CH2 (g) + H2 (g) H3C CH3 (g) (8.10)

(हाइड्रोजन का योग)

2HgCl2 (aq) + SnCl2 (aq) Hg2Cl2 (s)+SnCl4 (aq) (8.11)

(मरक्युरिक क्लोराइड से योग)

क्योंकि अभिक्रिया 8.11 में स्टैनसक्लोराइड में वैद्युत ऋणी तत्त्व क्लोरीन का योग हो रहा है, इसलिए साथ-साथ स्टैनिक क्लोराइड के रूप में इसका अॉक्सीकरण भी हो रहा है। उपरोक्त सभी अभिक्रियाओं को ध्यान से देखने पर शीघ्र ही इस बात का आभास हो जाता है कि अॉक्सीकरण तथा अपचयन हमेशा साथ-साथ घटित होते हैं। इसीलिए इनके लिए अपचयोपचय शब्द दिया गया।

उदाहरण 8.1

नीचे दी गई अभिक्रियाओं में पहचानिए कि किसका अॉक्सीकरण हो रहा है और किसका अपचयन–

(i) H2S (g) + Cl2 (g) 2 HCl (g) + S (s)

(ii) 3Fe3O4 (s)+ (s) 8 Al (s) 9 Fe (s) + 4Al2O3 (s)

(iii) 2 Na (s) + H2 (g) 2 NaH (s)

हल

(i) H2S का अॉक्सीकरण हो रहा है, क्योंकि हाइड्रोजन से ऋणविद्युती तत्त्व क्लोरीन का संयोग हो रहा है या धनविद्युती तत्त्व हाइड्रोजन का सल्फर से निष्कासन हो रहा है। हाइड्रोजन के संयोग के कारण क्लोरीन का अपचयन हो रहा है।

(ii) अॉक्सीजन के संयोग के कारण एेलुमीनियम का अॉक्सीकरण हो रहा है। अॉक्सीजन के निष्कासन के कारण फैरस फैरिक अॉक्साइड (Fe3O4) का अपचयन हो रहा है।

(iii) विद्युत्ऋणता की अवधारणा के सावधानीपूर्वक अनुप्रयोग से हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि सोडियम अॉक्सीकृत तथा हाइड्रोजन अपचयित होता है।

अभिक्रिया (iii) का चयन यहाँ इसलिए किया गया है, ताकि हम अपचयोपचय अभिक्रियाओं को अलग तरह से परिभाषित कर सकें।


8.2 इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण अभिक्रियाओं के रूप में अपचयोपचय अभिक्रियाएँ

हम यह जान चुके हैं कि निम्नलिखित सभी अभिक्रियाआें में या तो अॉक्सीजन या अधिक ऋणविद्युती तत्त्व के संयोग के कारण सोडियम का अॉक्सीकरण हो रहा है; साथ-साथ क्लोरीन, अॉक्सीजन तथा सल्फर का अपचयन भी हो रहा है, क्योंकि इन तत्त्वों से धनविद्युती तत्त्व सोडियम का संयोग हो रहा है–

2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl (s) (8.12)

4Na(s) + O2(g) 2Na2O(s) (8.13)

2Na(s) + S(s) Na2S(s) (8.14)

रासायनिक आबंध के नियमों के आधार पर सोडियम क्लोराइड, सोडियम अॉक्साइड तथा सोडियम सल्फाइड हमें आयनिक यौगिकों के रूप में विदित हैं। इन्हें Na+Cl (s), (Na+)2O2–(s) तथा (Na+)2 S2– (s) के रूप में लिखना ज्यादा उचित होगा। विद्युत् आवेश उत्पन्न होने के कारण 8.12 से 8.14 तक की अभिक्रियाओं को हम यों लिख सकते हैं–

सुविधा के लिए उपरोक्त अभिक्रियाओं को दो चरणों में लिखा जा सकता है। एक में इलेक्ट्रॉनों का निष्कासन तथा दूसरे में इलेक्ट्रॉनों की प्राप्ति होती है। दृष्टांत रूप में सोडियम क्लोराइड के संभवन को अधिक परिष्कृत रूप में इस प्रकार भी लिख सकते हैं–

2 Na(s) 2 Na+(g) + 2e

Cl2(g) + 2e 2 Cl(g)

उपरोक्त दोनों चरणों को ‘अर्द्ध अभिक्रिया’ कहते हैं, जिनमें इलेक्ट्रॉनों की अभिलिप्तता साफ-साफ दिखाई देती है। दो अर्द्धक्रियाओं को जोड़ने से एक पूर्ण अभिक्रिया प्राप्त होती है–

2 Na(s) + Cl2 (g) 2 Na+ Cl (s) या 2 NaCl (s)

8.12 से 8.14 तक की अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन निष्कासन वाली अर्द्धअभिक्रियाओं को ‘अॉक्सीकरण अभिक्रिया’ तथा इलेक्ट्रॅान ग्रहण करनेवाली अर्द्धअभिक्रिया को ‘अपचयन अभिक्रिया’ कहते हैं। यहाँ यह बताना प्रासंगिक होगा कि स्पीशीज़ के आपसी व्यवहार की पारंपरिक अवधारणा तथा इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण के परस्पर मिलाने से ही अॉक्सीकरण और अपचयन की नई परिभाषा प्राप्त हुई है। 8.12 से 8.14 तक की अभिक्रियाओं में सोडियम, जिसका अॉक्सीकरण होता है, अपचायक के रूप में कार्य करता है, क्याेंकि यह क्रिया करनेवाले प्रत्येक तत्त्व को इलेक्ट्रॉन देकर अपचयन में सहायता देता है। क्लोरीन, अॉक्सीजन तथा सल्फर अपचयित हो रहे हैं और अॉक्सीकारक का कार्य करते हैं, क्योंकि ये सोडियम द्वारा दिए गए इलेक्ट्रॉन स्वीकार करते हैं। सारांश रूप में हम यह कह सकते हैं–

अॉक्सीकरण: किसी स्पीशीज़ द्वारा इलेक्ट्रॉन का निष्कासन

अपचयन: किसी स्पीशीज़ द्वारा इलेक्ट्रॉन की प्राप्ति

अॉक्सीकारकः इलेक्ट्रॉनग्राही अभिकारक

अपचायक:  इलेक्ट्रॉनदाता अभिकारक

उदाहरण 8.2

निम्नलिखित अभिक्रिया एक अपचयोपचय अभिक्रिया है, औचित्य बताइए–

2 Na(s) + H2(g) 2 NaH (s)

हल

क्योंकि उपरोक्त अभिक्रिया में बननेवाला यौगिक एक आयनिक पदार्थ है, जिसे Na+H– से प्रदर्शित किया जा सकता है, अतः इसकी अर्द्धअभिक्रिया इस प्रकार होगी–

2 Na (s) 2 Na+ (g) + 2e

तथा दूसरी

H2 (g) + 2e 2 H (g)

इस अभिक्रिया का दो अर्द्धअभिक्रियाओं में विभाजन, सोडियम के अॉक्सीकरण तथा हाइड्रोजन के अपचयन का प्रदर्शन करता है। इस पूरी अभिक्रिया को अपचयोपचय अभिक्रिया कहते हैं।


चित्र 8.1 बीकर में रखे कॉपर नाइट्रेट तथा ज़िंक के बीच होनेवाली अपचयोपचय अभिक्रिया

8.2.1 प्रतियोगी इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण अभिक्रियाएँ

जैसा चित्र 8.1 में दर्शाया गया है, ज़िंक धातु की एक पट्टी को एक घंटे के लिए कॉपर नाइट्रेट के जलीय विलयन में रखा गया है। आप देखेंगेे कि धातु की पट्टी पर कॉपर धातु की लाल रंग की परत जम जाती है तथा विलयन का नीला रंग गायब हो जाता है। ज़िक आयन Zn2+ का उत्पाद के रूप में बनना Cu2+ के रंग के विलुप्त होने से लिया जा सकता है। यदि Zn2+ वाले रंगहीन घोल में हाइड्रोजन सल्फाइड गैस गुजारें, तो ज़िंक सल्फाइड ZnS अवक्षेप का सफेद रंग अमोनिया द्वारा विलयन को क्षारीय करके देखा जा सकता है।

ज़िंक धातु तथा कॉपर नाइट्रेट के जलीय घोल के बीच होनेवाली अभिक्रिया निम्नलिखित है–

Zn(s) + Cu2+ (aq) Zn2+ (aq) + Cu(s) (8.15)

अभिक्रिया 8.15 में ज़िंक से इलेक्ट्रॉनों के निष्कासन से Zn2+ बनता है। इसलिए ज़िंक का अॉक्सीकरण होता है। स्पष्ट है कि इलेक्ट्रॉनों के निष्कासन से ज़िंक का अॉक्सीकरण हो रहा है, तो किसी वस्तु का इलेक्ट्रॉनों को ग्रहण करने से अपचयन भी हो रहा है। ज़िंक द्वारा दिए गए इलेक्ट्रॉनों की प्राप्ति से कॉपर आयन अपचयित हो रहा है। अभिक्रिया 8.15 को हम इस प्रकार दुबारा लिख सकते हैं–

अब हम समीकरण 8.15 द्वारा दर्शाई गई अभिक्रिया की साम्यावस्था का अध्ययन करेंगे। इसके लिए हम कॉपर धातु की पट्टी को ज़िंक सल्फेट के घोल में डुबोकर रखते हैं। कोई भी प्रतिक्रिया दिखलाई नहीं देती और न ही Cu2+ का वह परीक्षण सफल होता है, जिसमें विलयन में H2S गैस प्रवाहित करने पर क्युपरिक सल्फाइड CuS अवक्षेप का काला रंग मिलता है। यह परीक्षण बहुत संवेदनशील है, परंतु फिर भी Cu2+ आयन का बनना नहीं देखा जा सकता है। इससे हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि अभिक्रिया 8.15 की साम्यावस्था की अनुकूलता उत्पादों की ओर है। आइए, अब हम कॉपर धातु तथा सिल्वर
नाइट्रेट के जलीय विलयन के बीच होनेवाली अभिक्रिया को चित्र 8.2 में दर्शाई गई व्यवस्था के अनुसार घटित करें।

आयन बनने के कारण घोल का रंग नीला हो जाता है, जो निम्नलिखित अभिक्रिया के कारण है–

          (8.16)

यहाँ Cu(s) का Cu2+ में अॉक्सीकरण होता है तथा Ag+ का Ag(s) में अपचयन हो रहा है। साम्यावस्था Cu2+ (aq) तथा Ag(s) उत्पादों की दिशा में बहुत अनुकूल है। विषमता के तौर पर निकैल सल्फेट के घोल में रखी गई कोबाल्ट धातु के बीच अभिक्रिया का तुलनात्मक अध्ययन करें। यहाँ निम्नलिखित अभिक्रिया घटित हो रही है–

चित्र 8.2 एक बीकर में कॉपर धातु व सिल्वर नाइट्रेट के जलीय विलयन के बीच होने वाली अपचयोपचय अभिक्रिया

        (8.17)

रासायनिक परीक्षणों से यह विदित होता है कि साम्यावस्था की स्थिति में Ni2+ (aq) व Co2+(aq) दोनों की सांद्रता मध्यम होती है। यह परिस्थिति न तो अभिकारकों (Co (s), न Ni2+ (aq)), न ही उत्पादों (Co2+(aq) और न Ni (s)) के पक्ष में है।

इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने के लिए यह प्रतियोगिता प्रसंगवश हमें अम्लों के बीच होनेवाली प्रोटॉन निष्कासन की प्रतियोगिता की याद दिलाती है। इस समरूपता के अनुसार इलेक्ट्रॉन निष्कासन की प्रवृत्ति पर आधारित धातुओं तथा उनके आयनों की एक सूची उसी प्रकार तैयार कर सकते हैं, जिस प्रकार अम्लों की प्रबलता की सूची तैयार की जाती है। वास्तव में हमने कुछ तुलनाएँ भी की हैं। हम यह जान गए हैं कि ज़िंक कॉपर को तथा कॉपर सिल्वर को इलेक्ट्रॅान देता है। इसलिए इलेक्ट्रॅान निष्कासन-क्षमता का क्रम Zn > Cu > Ag हुआ। हम इस क्रम को विस्तृत करना चाहेंगे, ताकि धातु सक्रियता सीरीज़ अथवा विद्युत् रासायनिक सीरीज़ बना सकें। विभिन्न धातुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों की प्रतियोगिता की सहायता से हम एेसे सेल बना सकते हैं, जो विद्युत् ऊर्जा का स्रोत हों। इन सेलों को ‘गैलवेनिक सेल’ कहते हैं। इनके बारे में हम अगली कक्षा में विस्तार से पढ़ेंगे।

8.3 अॉक्सीकरण-संख्या

निम्नलिखित अभिक्रिया, जिसमें हाइड्रोजन अॉक्सीजन से संयोजन करके जल बनाता है, इलेक्ट्रॅान स्थानांतरण का एक अल्पविदित उदाहरण है–

2H2(g) + O2 (g) 2H2O (l)     (8.18)

यद्यपि यह एक सरल तरीका तो नहीं है, फिर भी हम यह सोच सकते हैं कि H2 अणु में H परमाणु उदासीन (शून्य) स्थिति से H2O में धन् स्थिति प्राप्त करता है। अॉक्सीजन परमाणु O2 में शून्य स्थिति से द्विऋणी स्थिति प्राप्त करते हैं। यह माना गया है कि H से O की ओर इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित हो गया है। परिणामस्वरूप H2 का अॉक्सीकरण तथा O2 का अपचयन हो गया है। बाद में हम यह पाएँगे कि यह आवेश स्थानांतरण आंशिक रूप से ही होता है। यह बेहतर होगा कि इसे इलेक्ट्रॉन विस्थापन (शिफ्ट) से दर्शाया जाए, न कि H द्वारा इलेक्ट्रॉन निष्कासन तथा O द्वारा इलेक्ट्रॉन की प्राप्ति। यहाँ समीकरण 8.18 के बारे में जो कुछ कहा गया है, वही अन्य सहसंयोजक यौगिकों वाली अन्य अभिक्रियाओं के बारे में कहा जा सकता है। इनके दो उदाहरण हैं–

H2(s) + Cl2(g) 2HCl(g) (8.19)

और

CH 4(g) + 4Cl2(g) CCl4(l) +4HCl(g) (8.20)

सहसंयोजक यौगिकों के उत्पाद की अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन विस्थापन को ध्यान में रखकर अॉक्सीकरण-संख्या विधि का विकास किया गया है, ताकि अपचयोपचय अभिक्रियाओं का रिकॉर्ड रखा जा सके। इस विधि में यह माना गया है कि कम ऋणविद्युत् परमाणु से अधिक ऋणविद्युत् तथा इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण पूरी तरह से हो जाता है। उदाहरणार्थ–8.18 से 

8.20 तक के समीकरणों को हम दोबारा इस प्रकार लिखते हैं। यहाँ के सभी परमाणुओं पर आवेश भी दर्शाया गया है–

0 0 +1 –2

2H2(g) + O2(g) 2H2O (l) (8.21)

0 0 +1–1

H2 (s) + Cl2(g) 2HCl(g) (8.22)

–4 +1 0 +4 –1 +1–1

CH4(g) + 4Cl2(g) 4CCl4(l) + 4HCl(g) (8.23)

इसपर बल दिया जाए कि इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण की कल्पना केवल लेखा-जोखा रखने के लिए की गई है। इस एकक में आगे चलने पर स्पष्ट हो जाएगा कि यह अपचयोपचय अभिक्रियाओं को सरलता से दर्शाती है।

किसी यौगिक में तत्त्व की अॉक्सीकरण-संख्या उसकी अॉक्सीकरण स्थिति को दर्शाती है, जिसे इस नियम के आधार पर किया जाता है कि सहसंयोजक आबंधन में इलेक्ट्रॉन युगल केवल अधिक वैद्युत-ऋणी तत्त्व से संबद्ध होता है।

इसे हमेशा याद रखना या जान लेना संभव नहीं है कि यौगिक में कौन सा तत्त्व अधिक वैद्युत-ऋणी है। इसलिए यौगिक/आयन के किसी तत्त्व की अॉक्सीकरण-संख्या का मान जानने के लिए कुछ नियम बनाए गए हैं। यदि किसी अणु/ आयन में किसी तत्त्व के दो अथवा दो से अधिक परमाणु उपस्थित हों, (जैसे Na2S2O3 / Cr2O72–) तो उस तत्त्व की अॉक्सीकरण-संख्या उसके सभी परमाणुओं की अॉक्सीकरण-
संख्या की औसत होगी। अब हम अॉक्सीकरण-संख्या की गणना के निम्नलिखित नियमों को बताएँगे–

  1.  तत्त्वों में स्वतंत्र या असंयुक्त दशा में प्रत्येक परमाणु की अॉक्सीकरण-संख्या शून्य होती है। प्रत्यक्षतः H2, O2, Cl2, O3, P4, S8, Na, Mg तथा Al में सभी परमाणुओं की अॉक्सीकरण-संख्या समान रूप से शून्य है।
  2. केवल एक परमाणु वाले आयनों में परमाणु की अॉक्सीकरण- संख्या उस आयन में स्थित आवेश का मान है। इस प्रकार Na+ आयन की अॉक्सीकरण-संख्या +1, Mg2+ आयन की +2, Fe3+आयन की +3, Cl– आयन की –1 तथा O2– आयन की –2 है। सभी क्षार धातुओं की उनके यौगिकों में अॉक्सीकरण-संख्या +1 होती है तथा सभी क्षारीय मृदा धातुओं की अॉक्सीकरण-संख्या +2 हेाती है। एेलुमीनियम की उसके यौगिकों में अॉक्सीकरण-संख्या सामान्यतः +3 मानी जाती है।
  3. अधिकांश यौगिकों में अॉक्सीजन की अॉक्सीकरण-संख्या –2 होती है। हमें दो प्रकार के अपवाद मिलते हैं। पहला–परॉक्साइडों तथा सुपर अॉक्साइडों में और उन यौगिकों में, जहाँ अॉक्सीजन के परमाणु एक-दूसरे से सीधे-सीधे जुड़े रहते हैं। परॉक्साइडों (जैसे–H2O2, NO2O2) में प्रत्येक अॉक्सीजन परमाणु अॉक्सीकरण-संख्या –1 है। सुपर अॉक्साइड (जैसे–KO2 RbO2 में प्रत्येक अॉक्सीजन परमाणु के लिए अॉक्सीकरण-संख्या -½ निर्धारित की गई है। दूसरा अपवाद बहुत दुर्लभ है, जिसमें अॉक्सीजन डाइफ्लुओराइड (OF2)तथा डाइअॉक्सीजन डाइफ्लुओराइड (O2F2) जैसे यौगिकों में अॉक्सीजन की अॉक्सीकरण-संख्या क्रमशः +2 तथा +1 है। यह संख्या अॉक्सीजन की आबंधन स्थिति पर निर्भर है, लेकिन यह सदैव धनात्मक ही होगी।
  4. हाइड्रोजन की अॉक्सीकरण-संख्या +1 होती है। केवल उस दशा को छोड़कर, जहाँ धातुएँ इससे द्विअंगी यौगिक बनाती हैं (केवल दो तत्त्वों वाले यौगिक)। उदाहरण के लिए LiH, NaH तथा CaH2 में हाइड्रोजन की अॉक्सीकरण-संख्या 1 है।
  5. सभी यौगिकों में फ्लुओरीन की अॉक्सीकरण-संख्या 1 होती है। यौगिकों में हैलाइड आयनों के अन्य हैलोजनों (Cl, Br, तथा I) की अॉक्सीकरण-संख्या भी –1 है। क्लोरीन, ब्रोमीन तथा आयोडीन जब अॉक्सीजन से संयोजित होते हैं, तो इनकी अॉक्सीकरण-संख्या धनात्मक होती है। उदाहरणार्थ–अॉक्सीअम्लों तथा अॉक्सीएनायनों में।
  6. यौगिक में सभी परमाणुओं की अॉक्सीकारक-संख्याओं का बीजीय योग शून्य ही होता है। बहुपरमाणुक आयनों में इसके सभी परमाणुओं की अॉक्सीकरण-संख्या का बीजीय योग उस आयन के आवेश के बराबर होता है। इस तरह (CO3)2– में तीनों अॉक्सीजन तथा एक कार्बन परमाणु की अॉक्सीकरण-संख्याओं का योग –2 ही होगा।

इन नियमों के अनुपालन से अणु या आयन में उपस्थित अपेक्षित इच्छित तत्त्व की अॉक्सीकरण-संख्या हम ज्ञात कर सकते हैं। यह स्पष्ट है कि धात्विक तत्त्वों की अॉक्सीकरण-संख्या धनात्मक होती है तथा अधात्विक तत्त्वों की अॉक्सीकरण-संख्या धनात्मक या ऋणात्मक होती है। संक्रमण धातु तत्त्व अनेक धनात्मक अॉक्सीकरण-संख्या दर्शाते हैं। पहले दो वर्गों के परमाणुओं के लिए उनकी वर्ग-संख्या ही उनकी उच्चतम अॉक्सीकरण-संख्या होगी तथा अन्य वर्गों में यह वर्ग-संख्या में से 10 घटाकर होगी। इसका अर्थ यह है कि किसी तत्त्व के परमाणु की उच्चतम अॉक्सीकरण-संख्या आवर्तसारणी में आवर्त में सामान्यतः बढ़ती जाती है। तीसरे आवर्त में अॉक्सीकरण-संख्या 1 से 7 तक बढ़ती है, जैसा निम्नलिखित यौगिकों के तत्त्वों द्वारा इंगित किया गया है।

अॉक्सीकरण-संख्या के स्थान पर अॉक्सीकरण-अवस्था पद का प्रयोग भी कई बार किया जाता है। अतः CO2 में कार्बन की अॉक्सीकरण-अवस्था +4 है, जो इसकी अॉक्सीकरण- संख्या भी है। इसी प्रकार अॉक्सीजन की अॉक्सीकरण अवस्था –2 है। इसका तात्पर्य यह है कि तत्त्व की अॉक्सीकरण-संख्या उसकी अॉक्सीकरण-अवस्था को दर्शाती है। जर्मन रसायनज्ञ अल्फ्रेड स्टॉक के अनुसार यौगिकों में धातु की अॉक्सीकरण- अवस्था को रोमन संख्यांक में कोष्ठक में लिखा जाता है। इसे स्टॉक संकेतन कहा जाता है। इस प्रकार अॉरस क्लोराइड तथा अॉरिक क्लोराइड को Au(I)Cl और Au(III)Cl3 लिखा जाता है। इसी प्रकार स्टेनस क्लोराइड तथा स्टेनिक क्लोराइड को Sn(II)Cl2 और Sn(IV)Cl4 लिखा जाता है। अॉक्सीकरण-संख्या में परिवर्तन को अॉक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन के रूप में माना जाता है, जो यह पहचानने में भी सहायता देता है कि स्पीशीज़ अॉक्सीकृत अवस्था में है या अपचित अवस्था में इस प्रकार Hg(II)Cl2 की अपचित अवस्था Hg2(I)Cl2 है।

8.2

उदाहरण 8.3

स्टॉक संकेतन का उपयोग करते हुए निम्नलिखित यौगिकों को निरूपित कीजिए–

HAuCl4, Tl2O, FeO, Fe2O3, CuI, CuO, MnO तथा MnO2

हल

अॉक्सीकरण-संख्या की गणना के विभिन्न नियमों के अनुसार प्रत्येक धातु की अॉक्सीकरण-संख्या इस
प्रकार है–

HAuCl4 Au की 3

Tl2O Tl की 1

FeO Fe की 2

Fe2O3 Fe की 3

CuI Cu की 1

CuO Cu की 2

MnO Mn की 2

MnO2 Mn की 4

इसलिए इन यौगिकों का निरूपण इस प्रकार है–

HAu(III)Cl4, Tl2(I)O, Fe(II)O, Fe2(III)O3, Cu(I)I, Cu(II)O, Mn(II)O, Mn(IV)O2

अॉक्सीकरण-संख्या के विचार का प्रयोग अॉक्सीकरण, अपचयन, अॉक्सीकारक, अपचायक तथा अपचयोपचय अभिक्रिया को परिभाषित करने के लिए होता है। संक्षेप में हम यह कह सकते हैं–

अॉक्सीकरण: दिए गए पदार्थ में तत्त्व की अॉक्सीकरण-संख्या में वृद्धि।

अपचयन: दिए गए पदार्थ में तत्त्व की अॉक्सीकरण-संख्या में ह्रास।

अॉक्सीकारक: वह अभिकारक, जो दिए गए पदार्थ में तत्त्व की अॉक्सीकरण-संरख्या में वृद्धि करे। अॉक्सीकारकों को ‘अॉक्सीडेंट’ भी कहते हैं।

अपचायक: वह अभिकारक, जो दिए गए पदार्थ में तत्त्व की अॉक्सीकरण-संख्या में कमी करे। इन्हें रिडक्टेंट भी कहते हैं।

उदाहरण 8.4

सिद्ध कीजिए कि निम्नलिखित अभिक्रिया अपचयोपचय अभिक्रिया है–

2Cu2O(s) + Cu2S(s) 6Cu(s) + SO2(g)

उन स्पीशीज़ की पहचान कीजिए, जो अॉक्सीकृत तथा अपचयित हो रही हैं, जो अॉक्सीडेंट और रिडक्टेंट की तरह कार्य कर रही हैं।

हल

आइए, इस अभिक्रिया के सभी अभिकारकों की अॉक्सीकरण-संख्या लिखें, जिसके परिणामस्वरूप हम पाते हैं–

+1 –2 +1 –2 0 +4 –2

2Cu2O(s) + Cu2S(s) 6Cu(s) + SO2

इससे हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि इस अभिक्रिया में कॉपर का +1 अवस्था से शून्य अॉक्सीकरण अवस्था तक अपचयन तथा सल्फर का –2 से +4 तक अॉक्सीकरण हो रहा है। इसलिए उपरोक्त अभिक्रिया अपचयोपचय अभिक्रिया है। इसके अतिरिक्त Cu2S में सल्फर की अॉक्सीकरण-संख्या की वृद्धि में Cu2O सहायक है। अतः Cu(I) अॉक्सीडेंट हुआ तथा Cu2S का सल्फर स्वयं Cu2S और Cu2O में कॉपर की अॉक्सीकरण- संख्या की कमी में सहायक है। अतः Cu2S रिडक्टेंट हुआ।

8.3.1 अपचयोपचय अभिक्रियाओं के प्रारूप

1. योग अभिक्रियाएँ

योग अभिक्रिया को इस प्रकार लिखा जाता है– A + B C। एेसी अभिक्रियाओं की अपचयोपचय अभिक्रिया होने के लिए A या B में से एक को या दोनों को तत्त्व रूप में ही होना चाहिए। एेसी सभी दहन अभिक्रियाएँ, जिनमें तत्त्व रूप में अॉक्सीजन या अन्य अभिक्रियाएँ संपन्न होती है तथा एेसी अभिक्रियाएँ, जिनमें डाइअॉक्सीजन से अतिरिक्त दूसरे तत्त्वों का उपयोग हो रहा है, ‘अपचयोपचय अभिक्रियाएँ’ कहलाती हैं। इस श्रेणी के कुछ महत्त्वपूर्ण उदाहरण हैं–

0 0 +4 –2

C(s) + O2 (g) CO2(g) (8.24)

0 0 +2 –3

3Mg(s) + N2(g) Mg3N2(s) (8.25)

–4+1 0 +4–2 +1 –2

CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O (l)

2. अपघटन अभिक्रियाएँ

अपघटन अभिक्रियाएँ संयोजन अभिक्रियाओं के विपरीत होती हैं। विशुद्ध रूप से अपघटन अभिक्रियाओं के अंतर्गत यौगिक दो या अधिक भागों में विखंडित होता है, जिसमें कम से कम एक तत्त्व रूप में होता है। इस श्रेणी की अभिक्रियाओं के उदाहरण हैं–

+1 –2 0 0

2H2O (l) 2H2 (g) + O2(g) (8.26)

+1 –1 0 0

2NaH (s) 2Na (s) + H2(g) (8.27)

+1 +5 –2 +1 –1 0

2KClO3 (s) 2KCl (s) + 3O2(g) (8.28)

ध्यान से देखने पर हम पाते हैं कि योग अभिक्रियाओं में मेथैन के हाइड्रोजन की तथा अभिक्रिया (8.28) में पोटैशियम क्लोरेट के पोटैशियम की अॉक्सीकरण-संख्या में कोई परिवर्तन नहीं होता। यहाँ यह बात भी ध्यान देने योग्य है कि सभी अपघटन अभिक्रियाएँ अपचयोपचय नहीं होती हैं, जैसे–

+2 +4 –2 +2 –2 +4–2

CaCO3 (s) CaO(s) + CO2(g)

3. विस्थापन अभिक्रियाएँ

विस्थापन अभिक्रियाओं में यौगिक के आयन (या परमाणु) दूसरे तत्त्व के आयन (या परमाणु) द्वारा विस्थापित हो जाते हैं। इसे इस प्रकार प्रदर्शित किया जाता है–

X + YZ XZ + Y

विस्थापन अभिक्रियाएँ दो प्रकार की होती हैं– धातु विस्थापन तथा अधातु विस्थापन।

(अ) धातु विस्थापन: यौगिक में एक धातु दूसरी धातु को मुक्त अवस्था में विस्थापित कर सकती है। खंड 8.2.1 के अंर्तगत हम इस प्रकार की अभिक्रियाओं का अध्ययन कर चुके हैं। धातु विस्थापन अभिक्रियाओं का उपयोग धातुकर्मीय प्रक्रमों में, अयस्कों में यौगिकों से शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए होता है। इनके कुछ उदाहरण हैं–

+2+ 6–2 0 0 +2+6–2

CuS O4(aq) + Zn (s) Cu(s) + ZnS O4 (aq) (8.29)

+5–2 0 0 +2–2

V2O5 (s) + 5Ca (s) 2V (s) + 5CaO (s) (8.30)

+4 –1 0 0 +2 –1

TiCl4 (l) + 2Mg (s) Ti (s) + 2 MgCl2 (s) (8.31)

+3 –2 0 +3 –2 0

Cr2O3 (s) + 2 Al (s) Al2O3 (s) + 2Cr(s) (8.32)

इन सभी में अपचायक धातु अपचित धातु की अपेक्षा श्रेष्ठ अपचायक है, जिनकी इलेक्ट्रॉन निष्कासन-क्षमता अपचित धातु की तुलना में अधिक है।

(ब) अधातु विस्थापन: अधातु विस्थापन अपचयोपचय अभिक्रियाओं में हाइड्रोजन विस्थापन, अॉक्सीजन विस्थापन आदि दुर्लभ अभिक्रियाएँ शामिल हैं।

सभी क्षार धातुएँ तथा कुछ क्षार मृदा धातुएँ (Ca, Sr या Ba) श्रेष्ठ रिडक्टेंट हैं, जो शीतल जल से हाइड्रोजन का विस्थापन कर देती हैं।

0 +1 –2 +1–2+1 0

2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + H2(g) (8.33)

0 +1 –2 +2–2+1 0

Ca(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2 (aq) + H2(g) (8.34)

मैग्नीशियम, आयरन आदि कम सक्रिय धातुएँ भाप से डाइहाइड्रोजन गैस का उत्पादन करती हैं।

0 +1–2 +2 –2+1 0

Mg(s) + 2H2O(l) Mg(OH)2(s) + H2(g) (8.35)

0 +1–2 +3 –2 0

2Fe(s) + 3H2O(l) Fe2O3(s) + 3H2(g) (8.36)

बहुत सी धातुएँ, जो शीतल जल से क्रिया नहीं करतीं, अम्लों से हाइड्रोजन को विस्थापित कर सकती हैं। अम्लों से डाइहाइड्रोजन उन धातुओं द्वारा भी उत्पादित होती हैं, जो भाप से क्रिया नहीं करती। केडमियम तथा टिन इसी प्रकार की धातुओं के उदाहरण हैं। अम्लों से हाइड्रोजन के विस्थापन के कुछ उदाहरण हैं–

0 +1–1 +2 –1 0

Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl2 (aq) + H2 (g) (8.37)

0 +1–1 +2 –1 0

Mg (s) + 2HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2 (g) (8.38)

0 +1 –1 +2 –1 0

Fe(s) + 2HCl(aq) FeCl2(aq) + H2(g) (8.39)

8.37 से 8.39 तक की अभिक्रियाएँ प्रयोगशाला में डाइहाइड्रोजन गैस तैयार करने में उपयोगी हैं। हाइड्रोजन गैस की निकास की गति धातुओं की सक्रियता की परिचायक है, जो Fe जैसी कम सक्रिय धातुओं में न्यूनतम तथा Mg जैसी अत्यंत सक्रिय धातुओं के लिए उच्चतम होती है। सिल्वर (Ag), गोल्ड (Au) आदि धातुएँ, जो प्रकृति में प्राकृत अवस्था में पाई जाती हैं, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल से भी क्रिया नहीं करती हैं।

खंड 8.2.1 में हम यह चर्चा कर चुके हैं कि ज़िंक (Zn), कॉपर (Cu) तथा सिल्वर (Ag) धातुओं की इलेक्ट्रॉन त्यागने की प्रवृत्ति उनका अपचायक क्रियाशीलता-क्रम 

Zn > Cu > Ag दर्शाती है। धातुओं के समान हैलोजनों की सक्रियता श्रेणी का अस्तित्त्व है। आवर्त सारणी के 17वें वर्ग में फ्लुओरीन से आयोडीन तक नीचे जाने पर इन तत्त्वों की अॉक्सीकारक क्रियाशीलता शिथिल होती जाती है। इसका अर्थ यह हुआ कि फ्लुओरीन इतनी सक्रिय है कि यह विलयन से क्लोराइड, ब्रोमाइड या आयोडाइड आयन विस्थापित कर सकती है। वास्तव में फ्लुओरीन की सक्रियता इतनी अधिक है कि यह जल से क्रिया करके उससे अॉक्सीजन विस्थापित कर देती है।

+1–2 0 +1–1 0

2 H2O (l) + 2F2 (g) 4HF(aq) + O2(g)   (8.40)

यही कारण है कि क्लोरीन, ब्रोमीन तथा आयोडीन की फ्लुओरीन द्वारा विस्थापन अभिक्रियाएँ सामान्यतः जलीय विलयन में घटित नहीं करते हैं। दूसरी ओर ब्रोमाइड तथा आयोडाइड आयनों को उनके जलीय विलयनों से क्लोरीन इस प्रकार विस्थापित कर सकती है–

0 +1 –1 +1–1 0

Cl2 (g) + 2KBr (aq) 2 KCl (aq) + Br2 (l) (8.41)

0 +1–1 +1–1 0

Cl2 (g) + 2KI (aq) 2 KCl (aq) + I2 (s) (8.42) Br2 तथा I2 के रंगीन तथा CCl4 में विलेय होने के कारण इनको विलयन के रंग द्वारा आसानी से पहचाना जा सकता है। उपरोक्त अभिक्रियाओं को आयनिक रूप में इस प्रकार लिख सकते हैं–

0 –1 –1 0

Cl2 (g) + 2Br (aq) 2Cl (aq) + Br2 (l) (8.41a)

0 –1 –1 0

Cl2 (g) + 2I (aq) 2Cl (aq) + I2 (s) (8.42b)

प्रयोगशाला में Br– तथा I की परीक्षण-विधि, जिसका प्रचलित नाम ‘परत परीक्षण’ (Layer test) है, का आधार अभिक्रियाएँ 8.41 तथा 8.42 हैं। यह बताना अप्रासंगिक नहीं होगा कि इसी प्रकार विलयन में ब्रोमीन आयोडाइड आयन का विस्थापन कर सकती है।

0 –1 –1 0

Br2 (l) + 2I (aq) 2Br (aq) + I2 (s) (8.43)

हैलोजेन विस्थापन की अभिक्रियाओं का औद्योगिक अनुप्रयोग होता है। हैलाइडों से हैलोजेन की प्राप्ति के लिए अॉक्सीकरण विधि की आवश्यकता होती है, जिसे निम्नलिखित अभिक्रिया से दर्शाते हैं–

2X X2 + 2e (8.44)

यहाँ X हैलोजेन तत्त्व को प्रदर्शित करता है। यद्यपि रासायनिक साधनों द्वारा Cl, Br तथा I को अॉक्सीकृत करने के लिए शक्तिशाली अभिकारक फ्लुओरीन उपलब्ध है, परंतु F को F2 में बदलने के लिए कोई भी रासायनिक साधन संभव नहीं है। F से F2 प्राप्त करने के लिए केवल विद्युत्-अपघटन द्वारा अॉक्सीकरण ही एक साधन है, जिसका अध्ययन आप आगे चलकर करेंगे।

4. असमानुपातन अभिक्रियाएँ

असमानुपातन अभिक्रियाएँ विशेष प्रकार की अपचयोपचय अभिक्रियाएँ हैं। असमानुपातन अभिक्रिया में तत्त्व की एक अॉक्सीकरण अवस्था एक साथ अॉक्सीकृत तथा अपचयित होती है। असमानुपातन अभिक्रिया में सक्रिय पदार्थ का एक तत्त्व कम से कम तीन अॉक्सीकरण अवस्थाएँ प्राप्त कर सकता है। क्रियाशील पदार्थ में यह तत्त्व माध्यमिक अॉक्सीकरण अवस्था में होता है तथा रासायनिक परिवर्तन में उस तत्त्व की उच्चतर तथा निम्नतर अॉक्सीकरण अवस्थाएँ प्राप्त होती हैं। हाइड्रोजन परॉक्साइड का अपघटन एक परिचित उदाहरण है, जहाँ अॉक्सीजन तत्त्व का असमानुपातन होता है।

+1 –1 +1–2 0

2H2O2 (aq) 2H2O(l) + O2(g) (8.45)

यहाँ परॉक्साइड की अॉक्सीजन, जो -1 अवस्था में है, O2 में शून्य अवस्था में तथा H2O में –2 अवस्था में परिवर्तित हो जाती है ।

फॅास्फोरस, सल्फर तथा क्लोरीन का क्षारीय माध्यम में असमानुपातन निम्नलिखित ढंग से होता है -

0 +1 –3 +1

P4(s) + 3OH(aq)+ 3H2O(l) PH3(g) + 3H2PO2 (aq) (8.46)

0 2 +2

S8(s) + 12 OH (aq) 4S2– (aq) + 2S2O32–(aq) + 6H2O(l) (8.47)

0 +1 –1

Cl2 (g) + 2 OH (aq) ClO (aq) + Cl (aq) + H2O (l) (8.48)

अभिक्रिया 8.48 घरेलू विरंजक के उत्पाद को दर्शाती है। अभिक्रिया में बननेवाला हाइपोक्लोराइट आयन (ClO) रंगीन धब्बों को अॉक्सीकृत करके रंगहीन यौगिक बनाता है। यह बताना रुचिकर होगा कि ब्रोमीन तथा आयोडीन द्वारा वही प्रकृति प्रदर्शित होती है, जो क्लोरीन द्वारा अभिक्रिया 8.48 में प्रदर्शित होती है, लेकिन क्षार से फ्लुओरीन की अभिक्रिया भिन्न ढंग से, अर्थात् इस प्रकार होती है–

2 F2(g) + 2OH(aq) 2 F(aq) + OF2(g) + H2O(l) (8.49)

यह ध्यान देने की बात है कि अभिक्रिया 8.49 में निस्संदेह फ्लुओरीन जल से क्रिया करके कुछ अॉक्सीजन भी देती है। फ्लुओरीन द्वारा दिखाया गया भिन्न व्यवहार आश्चर्यजनक नहीं है, क्योंकि हमें ज्ञात है कि फ्लुओरीन सर्वाधिक विद्युत् ऋणी तत्त्व होने के कारण धनात्मक अॉक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित नहीं कर सकती।

इसका तात्पर्य यह हुआ कि हैलोजनों में फ्लुओरीन असमानुपातन प्रवृत्ति नहीं दर्शा सकती।

उदाहरण 8.5

इनमें से कौन सा स्पीशीज़ असमानुपातन प्रवृत्ति नहीं दर्शाती और क्यों?

ClO, ClO2, ClO3 तथा ClO4

उन सभी स्पीशीज़ की अभिक्रियाएँ भी लिखिए, जो असमानुपातन दर्शाती है।

हल

क्लोरीन के उपरोक्त अॉक्सीजन आयनों में ClO4– असमानुपातन नहीं दर्शाती, क्योंकि इन अॉक्सोएनायनों में क्लोरीन अपनी उच्चतर अॉक्सीकरण अवस्था +7 में उपस्थित है। शेष तीनों अॉक्सोएनायनों की असमानुपातन अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं–

+1 –1 +5

3ClO 2Cl + ClO3

+3 –1 +5

6 ClO2 Cl + 2ClO3

+5 –1 +7

4 ClO3 Cl + 3 ClO4

उदाहरण 8.6

निम्नलिखित अपचयोपचय अभिक्रियाओं को वर्गीकृत कीजिए -

(क) N2 (g) + O2 (g) 2 NO (g)

(ख) 2Pb(NO3)2(s) 2PbO(s) + 4 NO2 (g)

+ O2 (g)

(ग) NaH(s) + H2O(l) NaOH(aq) + H2 (g)

(घ) 2NO2(g) + 2OH(aq) NO2(aq) +

NO3 (aq)+H2O(l)

हल

अभिक्रिया ‘क’ का यौगिक नाइट्रिक अॉक्साइड तत्त्वों के संयोजन द्वारा बनता है। यह संयोजन अभिक्रिया का उदाहरण है। अभिक्रिया ‘ख’ में लेड नाइट्रेट तीन भागों में अपघटित होता है। इसलिए इस अभिक्रिया को अपघटन श्रेणी में वर्गीकृत करते हैं। अभिक्रिया ‘ग’ में जल में उपस्थित हाइड्रोजन का विस्थापन हाइड्राइड आयन द्वारा होने के फलस्वरुप डाइहाइड्रोजन गैस बनती है। इसलिए इसे ‘विस्थापन अभिक्रिया’ कहते हैं। अभिक्रिया ‘घ’ में NO2 (+4 अवस्था) का NO2– (+3 अवस्था) तथा NO3 (+5 अवस्था) में असमानुपातन होता है। इसलिए यह अभिक्रिया असमानापातन अपचयोपचय अभिक्रिया है।

उदाहरण 8.7

निम्नलिखित अभिक्रियाएँ अलग ढंग से क्यों होती हैं?

Pb3O4 + 8HCl 3PbCl2 + Cl2 + 4H2O तथा

Pb3O4 +4HNO3 2Pb(NO3)2 + PbO2 + 2H2O

हल

वास्तव में Pb3O4 2 मोल PbO तथा 1 मोल PbO2 का रससमीकरणमिती मिश्रण है। PbO2 में लेड की अॉक्सीकरण अवस्था +4 है, जबकि PbO में लेड की स्थायी अॉक्सीकरण अवस्था +2 है। PbO2 इस प्रकार अॉक्सीडेंट (अॉक्सीकरण के रूप में) की भाँति अभिक्रिया कर सकता है। इसलिए HCl के क्लोराइड आयन को क्लोरीन में अॉक्सीकृत कर सकता है। हमें यह भी ध्यान में रखना चाहिए कि PbO एक क्षारीय अॉक्साइड है। इसलिए अभिक्रिया–

Pb3O4 + 8HCl 3PbCl2 + Cl2 + 4H2O

को दो भागों में विभक्त कर सकते हैं। जैसे-

2PbO+ 4HCl 2PbCl2 + 2H2O

(अम्ल-क्षार अभिक्रिया)

+4 –1 +2 0

PbO2 + 4HCl PbCl2 + Cl2 +2H2O (अपचयोपचय अभिक्रिया)

चूँकिHNO3 स्वयं एक अॉक्सीकारक है, अतः PbO3 तथा  HNO3 के बीच होने वाली अम्ल-क्षार अभिक्रिया है-

2PbO + 4HNO3 2Pb(NO3)2 + 2H2O

इस अभिक्रिया में PbO2 की HNO3के प्रति निष्क्रियता HCI से होने वाली अभिक्रिया से अलग होती है।


भिन्नात्मक अॉक्सीकरण-संख्या विरोधाभास

कभी-कभी हमें कुछ एेसे यौगिक भी मिलते हैं, जिनमें किसी एक तत्त्व की अॉक्सीकरण-संख्या भिन्नात्मक होती है। उदाहरणार्थ C3O2 (जहाँ कार्बन की अॉक्सीकरण-संख्या 4/3 है) Br3O8 (जहाँ ब्रोमीन की अॉक्सीकरण-संख्या 16/3 है) तथा Na2S4O6 (जहाँ सल्फर की अॉक्सीकरण-संख्या 5/2 है)।

हमें यह ज्ञात है कि भिन्नात्मक अॉक्सीकरण-संख्या स्वीकार्य नहीं है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनों का सहभाजन/स्थानांतरण आंशिक नहीं हो सकता। वास्तव में भिन्नात्मक अॉक्सीकरण अवस्था प्रेक्षित किए जा रहे तत्त्व की अॉक्सीकरण-संख्याओं का औसत है तथा संरचना प्राचलों से ज्ञात होता है कि वह तत्त्व, जिसकी भिन्नात्मक अॉक्सीकरण अवस्था होती है, अलग-अलग अॉक्सीकरण अवस्था में उपस्थित है। C3O2, Br3O8 तथा S4O62– स्पीशीज़ की संरचनाओं में निम्नलिखित परिस्थितियाँ दिखती हैं–

(कार्बन सबॉक्साइड) C3O2 की संरचना है–

+2 0 +2

O = C = C*= C = O

Br3O8 (ट्राइब्रोमोअॉक्टोसाइड) की संरचना है–

S4O62– (टेट्रा थायोनेट) की संरचना है–

प्रत्येक स्पीशीज़ के तारांकित परमाणु उसी तत्त्व के अन्य परमाणुओं से अलग अॉक्सीकरण अवस्था दर्शाता है। इससे यह प्रतीत होता है कि C3O2 में दो कार्बन परमाणु +2 अॉक्सीकरण अवस्था में तथा तीसरा शून्य अॉक्सीकरण अवस्था में है और इनकी औसत संख्या 4/3 है। वास्तव में किनारे वाले दोनों कार्बनों की अॉक्सीकरण-संख्या +2 तथा बीच वाले कार्बन की शून्य है। इसी प्रकार Br3O8 में किनारे वाले दोनों प्रत्येक ब्रोमीन की अॉक्सीकरण अवस्था +6 है तथा बीच वाले ब्रोमीन परमाणु की अॉक्सीकरण अवस्था +4 है। एक बार फिर औसत संख्या 16/3 वास्तविकता से दूर है। इसी प्रकार से स्पीशीज़ S4O62– में किनारे वाले दोनों सल्फर +5 अॉक्सीकरण अवस्था तथा बीच वाले दोनों सल्फर परमाणु शून्य दर्शाते हैं। चारों सल्फर परमाणु की अॉक्सीकरण-संख्या का औसत 5/2 होगा, जबकि वास्तव में प्रत्येक सल्फर परमाणु की अॉक्सीकरण-संख्या क्रमशः +5,0,0 तथा +5 है।

इस प्रकार हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि भिन्नात्मक अॉक्सीकरण अवस्था को हमें सावधानी से लेना चाहिए तथा वास्तविकता अॉक्सीकरण-संख्या उसकी संरचना से ही प्रदर्शित होती है। इसके अतिरिक्त जब भी हमें किसी विशेष तत्त्व की भिन्नात्मक अॉक्सीकरण अवस्था दिखे, तो हमें समझ लेना चाहिए कि यह केवल औसत अॉक्सीकरण अवस्था है। वास्तव में इस स्पीशीज़ विशेष में एक से अधिक पूर्णाक अॉक्सीकरण अवस्थाएँ हैं (जो केवल संरचना द्वारा दर्शाई जा सकती है)। Fe3O4, Mn3O4, Pb3O4 कुछ अन्य एेसे यौगिक हैं, जो मिश्र अॉक्साइड हैं, जिनमें प्रत्येक धातु की भिन्नात्मक अॉक्सीकरण होती हैं। O+2 एवं O2में भी भिन्नात्मक अॉक्सीकरण अवस्था पाई जाती है। यह क्रमशः +½ तथा –½ है।


8.3.2 अपचयोपचय अभिक्रियाओं का संतुलन

अपचयोपचय अभिक्रियाओं के संतुलन के लिए दो विधिओं का प्रयोग होता है। इनमें से एक विधि अपचायक की अॉक्सीकरण-संख्या में परिवर्तन पर आधारित है तथा दूसरी विधि में अपचयोपचय अभिक्रिया को दो भागों में विभक्त किया जाता है–एक में अॉक्सीकरण तथा दूसरे में अपचयन। दोनों ही विधिओं का प्रचलन है तथा व्यक्ति-विशेष अपनी इच्छानुसार इनका प्रयोग करता है।

(क) अॉक्सीकरण-संख्या विधि

अन्य अभिक्रियाओं की भाँति अॉक्सीकरण-अपचयन अभिक्रियाओं के लिए भी क्रिया में भाग लेने वाले पदार्थों तथा बनने वाले उत्पादों के सूत्र ज्ञात होने चाहिए। इन पदाें द्वारा अॉक्सीकरण-संख्या विधि को हम प्रदर्शित करते हैं–

पद 1: सभी अभिकारकों तथा उत्पादों के सही सूत्र लिखिए।

पद 2: अभिक्रिया के सभी तत्त्वों के परमाणुओं को लिखकर उन परमाणुओं को पहचानिए, जिनकी अॉक्सीकरण-संख्या में परिवर्तन हो रहा है।

पद 3: प्रत्येक परमाणु तथा पूरे अणु/आयन की अॉक्सीकरण- संख्या में वृद्धि या ह्रास की गणना कीजिए। यदि इनमें समानता न हो, तो उपयुक्त संख्या से गुणा कीजिए, ताकि ये समान हो जाएँ (यदि आपको लगे कि दो पदार्थ अपचयित हो रहे हैं तथा दूसरा कोई अॉक्सीकृत नहीं हो रहा है या विलोमतः हो रहा है, तो समझिए कि कुछ न कुछ गड़बड़ है। या तो अभिकारकों तथा उत्पादों के सूत्र में त्रुटि है या अॉक्सीकरण-संख्याएँ ठीक प्रकार से निर्धारित नहीं की गई हैं।

पद 4: यह भी निश्चित कर लें कि यदि अभिक्रिया जलीय माध्यम में हो रही है, तो H+ या OH आयन उपयुक्त स्थान पर जोड़िए, ताकि अभिकारकों तथा उत्पादों का कुल आवेश बराबर हो। यदि अभिक्रिया अम्लीय माध्यम में संपन्न होती है, तो H+ आयन का उपयोग कीजिए। यदि क्षारीय माध्यम हो, तो OH– आयन का उपयोग कीजिए।

पद 5: अभिकारकाें या उत्पादों में जल-अणु जोड़कर, व्यंजक से दोनों ओर हाड्रोजन परमाणुओं की संख्या एक समान बनाइए। अब अॉक्सीजन के परमाणुओं की संख्या की भी जाँच कीजिए। यदि अभिकारकों तथा उत्पादोें में (दोनों ओर) अॉक्सीजन परमाणुओं की संख्या एक समान है, तो समीकरण संतुलित अपचयोपचय अभिक्रिया दर्शाता है।

आइए, हम कुछ उदाहरणों की सहायता से इन पदाें को समझाएँ–

उदाहरण 8.8

पोटैशियम डाइक्रोमेट (VI), K2Cr2O7 की सोडियम सल्फाइट, Na2SO3 से अम्लीय माध्यम में क्रोमियम (III) आयन तथा सल्फेट आयन देने वाली नेट आयनिक अभिक्रिया लिखिए।

हल

पद 1: अभिक्रिया का ढाँचा इस प्रकार है–

Cr2O72–(aq) + SO32–(aq) Cr3+(aq) + SO42– (aq)

पद 2: Cr एवं S की अॉक्सीकरण-संख्या लिखिए–

+6 +4– 3+ +6–

Cr2O72– (aq) + SO32– (aq) Cr (aq) + SO42– (aq)

यह इस बात का सूचक है कि डाइक्रोमेट आयन अॉक्सीकारक तथा सल्फाइट आयन अपचायक है।

पद 3: अॉक्सीकरण-संख्याओं की वृद्धि और ह्रास की गणना कीजिए तथा इन्हें एक समान बनाइए–

पद 2 से हम देख सकते हैं कि क्रोमियम और सल्फर की अॉक्सीकरण संख्या में परिवर्तन हुआ है। क्रोमियम की आक्सीकरण संख्या +6 से +3 में परिवर्तित होती है। अभिक्रिया में दाईं ओर क्रोमियम की अॉक्सीकरण संख्या में +3 की कमी आई है। सल्फर की आक्सीकरण संख्या +4 से +6 में परिवर्तित हो जाती है। दाईं ओर सल्फर की अॉक्सीकरण संख्या में +2 की वृद्धि हुई है। वृद्धि और ह्रास को एक समान बनाने के लिए दाईं ओर क्रोमियम आयन के सम्मुख संख्या 2 लिखिए और सल्फेट आयन के सम्मुख संख्या 3 लिखिए। अब समीकरण के दोनों ओर परमाणुओं की संख्या संतुलित कीजिए। इस प्रकार हम प्राप्त करते हैं –

+6 +4 +3

Cr2O72–(aq) + 3SO32– (aq) 2Cr3+ (aq) +  +6 3SO42– (aq)

पद 4: क्योंकि यह अभि्क्रिया अम्लीय माध्यम में संपन्न हो रही है तथा दोनों ओर के आयनों का आवेश एक समान नहीं है। इसलिए बाईं ओर 8H+ जोड़िए, जिससे आयनिक आवेश एक समान हो जाए।

Cr2O72–(aq) + 3SO32–(aq)+ 8H+ 2Cr3+(aq) + 3SO42– (aq)

पद 5: अंत में हाड्रोजन अणुओं की गणना कीजिए। संतुलित अपचयोपचय अभिक्रिया प्राप्त करने के लिए दाईं ओर उपयुक्त संख्या में जल के अणुओं (यानी 4H2O) को जोड़िए–

Cr2O72– (aq) + 3SO32– (aq)+ 8H+ (aq)

2Cr3+ (aq) + 3SO42– (aq) +4H2O (l)

उदाहरण 8.9

क्षारीय माध्यम में परमैंगनेट आयन ब्रोमाइड आयन से संतुलित आयनिक अभिक्रिया समीकरण लिखिए।

हल

पद 1: समीकरण का ढाँचा इस प्रकार से है–

MnO4(aq) + Br(aq) MnO2(s) + BrO3 (aq)

पद 2: Mn व Br की अॉक्सीकरण-संख्या लिखिए।

+7 –1 +4 +5

MnO4(aq) + Br(aq) MnO2 (s) + BrO3 (aq)

यह इस बात का सूचक है कि परमैंगनेट आयन अॉक्सीकारक है तथा ब्रोमाइड आयन अपचायक है।

पद 3: अॉक्सीकरण-संख्या में वृद्धि और ह्रास की गणना कीजिए तथा वृद्धि और ह्रास को एक समान बनाइए।

+7 –1 +4 +5

2MnO4(aq)+Br (aq) 2MnO2(s)+BrO3(aq)

पद 4: क्योंकि अभिक्रिया क्षारीय माध्यम में संपन्न हो रही है तथा आयनिक आवेश एक समान नहीं है, इसलिए आयनिक आवेश एक समान बनाने के लिए दाईं ओर 2OH आयन जोड़िए–

2MnO4 (aq) + Br (aq) 2MnO2(s) +

BrO3(aq) + 2OH(aq)

पद 5 : अंत में हाइड्रोजन परमाणुओं की गणना कीजिए तथा बाईं ओर उपयुक्त संख्या में जल-अणुओं (यानी एक H2O अणु) को जोड़िए, जिससे संतुलित अपचयोपचय अभिक्रिया प्राप्त हो जाए–

2MnO4(aq) + Br(aq) + H2O(l) 2MnO2(s) + BrO3 (aq) + 2OH (aq)

(ख) अर्द्ध-अभिक्रिया विधि

इस विधि द्वारा दोनों अर्द्ध-अभिक्रियाओं को अलग-अलग संतुलित करते हैं तथा बाद में दोनों को जोड़कर संतुलित अभिक्रिया प्राप्त करते हैं।

मान लीजिए कि हमें Fe2+ आयन से Fe3+ आयन में डाइक्रोमेट आयन (Cr2O7)2– द्वारा अम्लीय माध्यम में अॉक्सीकरण अभिक्रिया संपन्न करनी है, जिसमें (Cr2O7)2– आयनों का Cr3+ आयन में अपचयन होता है। इसके लिए हम निम्नलिखित कदम उठाते हैं-

पद 1: असंतुलित समीकरण को आयनिक रूप में लिखिए-

Fe2+(aq) + Cr2O72– (aq) Fe3+ (aq) + Cr3+(aq) (8.50)

पद 2: इस समीकरण को दो अर्द्ध-अभिक्रियाओं में विभक्त कीजिए-

अॉक्सीकरण अर्द्ध: Fe2+ (aq) Fe3+(aq) (8.51)

अपचयन अर्द्ध: Cr+62O72–(aq) Cr+3(aq) (8.52)

पद 3: प्रत्येक अर्द्ध-अभिक्रिया के O तथा H में अतिरिक्त सभी परमाणुओं को संतुलित कीजिए। अर्द्ध-अभिक्रिया में अतिरिक्त परमाणुओं को संतुलित करने के लिए Cr3+ को 2 से गुणा करते हैं। अॉक्सीकरण अर्द्ध-अभिक्रिया Fe परमाणु के लिए पहले ही संतुलित है–

Cr2O7 2–(aq) 2 Cr3+(aq) (8.53)

पद 4: अम्लीय माध्यम में संपन्न होनेवाली अर्द्ध-अभिक्रिया में O परमाणु के संतुलन के लिए H2O तथा H परमाणु के संतुलन के लिए H+ जोड़िए। इस प्रकार हमें निम्नलिखित अभिक्रिया मिलती है–

Cr2O7 2– (aq) + 14H+ (aq) 2 Cr3+(aq) + 7H2O (l) (8.54)

पद 5: अर्द्ध-अभिक्रियाओं में आवेशाें के संतुलन के लिए इलेक्ट्रॉन जोड़िए। दोनों अर्द्ध-अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉनों की संख्या एक जैसी रखने के लिए आवश्कतानुसार किसी एक को या दोनों को उपयुक्त संख्या से गुणा कीजिए। आवेश को संतुलित करते हुए अॉक्सीकरण को दोबारा इस प्रकार लिखते हैं–

Fe2+ (aq) Fe3+ (aq) + e (8.55)

अब अपचयन अर्द्ध-अभिक्रिया की बाईं ओर 12 धन आवेश हैं, 6 इलेक्ट्रॉन जोड़ देते हैं–

Cr2O7 2– (aq) + 14H+ (aq) + 6e 2Cr3+(aq) 7H2O (l) (8.56)

दोनों अर्द्ध-अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉनाें की संख्या समान बनाने के लिए अॉक्सीकरण अर्द्ध-अभिक्रिया को 6 से गुणा करके इस प्रकार लिखते हैं–

 6Fe2+(aq)   → 6 Fe3+(aq)  6e   (8.57)

पद 6: दोनों अर्द्ध-अभिक्रियाओं को जोड़ने पर हम पूर्ण अभिक्रिया प्राप्त करते हैं तथा दोनों ओर के इलेक्ट्रॉन निरस्त कर देते हैं।

6Fe2+(aq) + Cr2O72–(aq) + 14H+(aq) 6 Fe3+(aq) 2Cr 3+(aq) + 7H2O(l) (8.58)

पद 7: सत्यापित कीजिए कि समीकरण के दोनों ओर परमाणुओं की संख्या तथा आवेश समान हैं। यह अंतिम परीक्षण दर्शाता है कि समीकरण में परमाणुओं की संख्या तथा आवेश का पूरी तरह संतुलन है।

क्षारीय माध्यम में अभिक्रिया को पहले तो उसी प्रकार संतुलित कीजिए, जैसे अम्लीय माध्यम में करते हैं। बाद में समीकरण के दोनों ओर H+ आयन की संख्या के बराबर OH– जोड़ दीजिए। जहाँ H+ तथा OH– समीकरण एक ओर साथ हों, वहाँ दोनों को जोड़कर H2O लिख दीजिए।

उदाहरण 8.10

परमैंगनेट (VII) आयन क्षारीय माध्यम में आयोडाइड आयन, I आण्विक आयोडीन I2 तथा मैंग्नीज (IV) अॉक्साइड (MnO2) में अॉक्सीकृत करता है। इस अपचयोपचय अभिक्रिया को दर्शाने वाली संतुलित आयनिक अभिक्रिया लिखिए।

हल

पद 1: पहले हम ढाँचा समीकरण लिखते हैं–

MnO4 (aq) + I (aq) MnO2(s) + I2(s)

पद 2: दो अर्द्ध-अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं–

–1 0

अॉक्सीकरण अर्द्ध-अभिक्रिया I(aq) I2 (s)

+7 +4

अपचयन अर्द्ध-अभिक्रिया MnO4(aq) MnO2(s) पद 3: अॉक्सीकरण अर्द्ध-अभिक्रिया में I परमाणु का संतुलन करने पर हम लिखते हैं-

2I (aq) I2 (s)

पद 4: O परमाणु के संतुलन के लिए हम उपचयन अभिक्रिया में दाईं ओर 2 जल-अणु जोड़ते हैं-

MnO4 (aq) MnO2 (s) + 2 H2O (l)

H परमाणु के संतुलन के लिए हम बाईं ओर चार H+ आयन जोड़ देते हैं।

MnO4 (aq) + 4 H+ (aq) MnO2(s) + 2H2O (l)

क्योंकि अभिक्रिया क्षारीय माध्यम में होती है, इसलिए 4H+ के लिए समीकरण के दोनों ओर हम 4OH– जोड़ देते हैं।

MnO4 (aq) + 4H+ (aq) + 4OH(aq)

MnO2 (s) + 2 H2O(l) + 4OH (aq)

H+ आयन तथा OH आयन के योग को H2O से बदलने पर परिणामी समीकरण बन गए–

MnO4 (aq) + 2H2O (l) MnO2 (s) + 4 OH (aq)

पद 5: इस पद में हम दोनों अर्द्ध-अभिक्रियाओं में आवेश का संतुलन दर्शाई गई विधि द्वारा करते हैं।

2I (aq) I2 (s) + 2e

MnO4(aq) + 2H2O(l) + 3e MnO2(s)

+ 4OH(aq)

इलेक्ट्रॉनों की संख्या एक समान बनाने के लिए अॉक्सीकरण अर्द्ध-अभिक्रिया को 3 से तथा अपचयन अर्द्ध-अभिक्रिया को 2 से गुणा करते हैं।

6I(aq) 3I2 (s) + 6e

2 MnO4 (aq) + 4H2O (l) +6e 2MnO2(s) + 8OH (aq)

पद 6: दोनों अर्द्ध-अभिक्रियाओं को जोड़कर दोनाें ओर के इलेक्ट्रॉनों को निरस्त करने पर यह समीकरण प्राप्त होता है–

6I(aq) + 2MnO4(aq) + 4H2O(l) 3I2(s) + 2MnO2(s) +8 OH(aq)

पद 7: अंतिम सत्यापन दर्शाता है कि दोनों ओर के परमाणुओं की संख्या तथा आवेश की दृष्टि से समीकरण संतुलित है।

8.3.3 अपचयोपचय अभिक्रियाओं पर आधारित अनुमापन

अम्लक्षार निकाय में हम एेसी अनुमापन विधि के संपर्क में आते हैं, जिससे एक विलयन की प्रबलता pH संवेदनशील संसूचक का प्रयोग कर दूसरे विलयन से ज्ञात करते हैं। समान रूप से अपचयोपचयन निकाय में अनुमापन विधि अपनाई जा सकती है, जिसमें अपचयोपचय संवेदनशील संसूचक का प्रयोग कर रिडक्टेंट/अॉक्सीडेंट की प्रबलता ज्ञात की जा सकती है। अपचयोपचय अनुमापन में संसूचक का प्रयोग निम्नलिखित उदाहरण द्वारा निरूपित किया गया है–

(i) यदि कोई अभिकारक (जो स्वयं किसी गहरे रंग का हो, जैसे–परमैंगनेट आयन  MnO4– स्वयंसूचक (Self indicator) की भाँति कार्य करता है। जब अपचायक (Fe2+ या  C2O4 2–) का अंतिम भाग अॉक्सीकृत हो चुका हो, तो दृश्य अंत्यबिंदु प्राप्त होता है। MnO4 आयन की सांद्रता 10–6 mol dm–3 (10–6 mol L–1) से कम होने पर भी गुलाबी रंग की प्रथम स्थायी झलक दिखती है। इससे तुल्यबिंदु पर रंग न्यूनता से अतिलंघित हो जाता है, जहाँ अपचायक तथा अॉक्सीकारक अपनी मोल रससमीकरण- मिति के अनुसार समान मात्रा में होते हैं।

(ii) जैसा  MnO4 के अनुमापन में होता है, यदि वैसा कोई रंग– परिवर्तन स्वतः नहीं होता है, तो एेसे भी सूचक हैं, जो अपचायक के अंतिम भाग के उपभोगित हो जाने पर स्वयं अॉक्सीकृत होकर नाटकीय ढंग से रंग-परिवर्तन करते हैं। इसका सर्वोत्तम उदाहरण Cr2O7 2– द्वारा दिया जाता है, जो स्वयं सूचक नहीं है, लेकिन तुल्यबिंदु के बाद यह डाइफेनिल एमीन सूचक को अॉक्सीकृत करके गहरा नीला रंग प्रदान करता है। इस प्रकार यह अंत्यबिंदु का सूचक होता है।

(iii) एक अन्य विधि भी उपलब्ध है, जो रोचक और सामान्य भी है। इसका प्रयोग केवल उन अभिकारकों तक सीमित है, जो I– आयनों को अॉक्सीकृत कर सकते हैं। उदाहरण के तौर पर–

2Cu2+(aq) + 4I(aq) Cu2I2(s) + I2(aq) (8.59)

इस विधि का आधार आयोडीन का स्टार्च के साथ गहरा नीला रंग देना तथा आयोडीन की थायोसल्फेट आयन से विशेष अभिक्रिया है, जो अपचयोपचय अभिक्रिया भी है।

I2(aq) + 2 S2O32–(aq)2I(aq) + S4O62–(aq) (8.60)

यद्यपि I2 जल में अविलेय है, KI के विलयन में KI3 के रूप में विलेय है।

अंत्यबिंदु को स्टार्च डालकर पहचाना जाता हैं। शेष स्टाइकियोमिती गणनाएँ ही हैं।

8.3.4 अॉक्सीकरण अंकधारणा की सीमाएँ

उपरोक्त विवेचना से आप यह जान गए हैं कि उपचयोपचय 

विधियों का विकास समयानुसार होता गया है। विकास का यह क्रम अभी जारी है। वास्तव में कुछ समय पहले तक अॉक्सीकरण पद्धति को अभिक्रिया में संलग्न परमाणु (एक या अधिक) के चारों ओर इलेक्ट्रॉन घनत्व में ह्रास के रूप में तथा अपचयन पद्धति को इलेक्ट्रॉन घनत्व-वृद्धि के रूप में देखा जाता था।

8.4 अपचयोपचन अभिक्रियाएँ तथा इलेक्ट्रोड प्रक्रम

यदि ज़िंक की छड़ को कॉपर सल्फेट के विलयन में डुबोएँ, तो अभिक्रिया (8.15) के अनुसार संगत प्रयोग दिखाई देता है। इस अपचयोपचय अभिक्रिया के दौरान ज़िंक से कॉपर पर इलेक्ट्रॉन के प्रत्यक्ष स्थानांतरण द्वारा ज़िंक का अॉक्सीकरण ज़िंक आयन के रूप में होता है तथा कॉपर आयनों का अपचयन कॉपर धातु के रूप में होता है। इस अभिक्रिया में ऊष्मा का उत्सर्जन होता है। अभिक्रिया की ऊष्मा विद्युत् ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इसके लिए कॉपर सल्फेट विलयन से ज़िंक धातु का पृथक्करण करना आवश्यक हो जाता है। हम कॉपर सल्फेट घोल को एक बीकर में रखते हैं, कॉपर की छड़ या पत्ती को इसमें डाल देते हैं। एक दूसरे बीकर में ज़िंक सल्फेट घोल डालते हैं तथा ज़िंक की छड़ या पत्ती इसमें डालते हैं। किसी भी बीकर में कोई भी अभिक्रिया नहीं होती तथा दोनों बीकरों में धातु और उसके लवण के घोल के अंतरापृष्ठ पर एक ही रसायन के अपचयित और अॉक्सीकृत रूप एक साथ उपस्थित होते हैं। ये अपचयन तथा अॉक्सीकरण अर्द्ध-अभिक्रियाओं में उपस्थित स्पीशीज़ को दर्शाते हैं। अॉक्सीकरण तथा अपचयन अभिक्रियाओं में भाग ले रहे पदार्थों के अॉक्सीकृत तथा अपचयित स्वरूपों की एक साथ उपस्थिति से रेडॉक्स युग्म को परिभाषित करते हैं।

इस अॉक्सीकृत स्वरूप को अपचयित स्वरूप से एक सीधी रेखा या तिरछी रेखा द्वारा पृथक् करना दर्शाया गया है, जो अंतरापृष्ठ (जैसे-ठोस/घोल) को दर्शाती है। उदाहरण के लिए, इस प्रयोग में दो रेडॉक्स युग्मों को Zn2+/Zn तथा Cu2+/Cu द्वारा दर्शाया गया है। दोनों में अॉक्सीकृत स्वरूप को अपचयित स्वरूप से पहले लिखा जाता है। अब हम कॉपर सल्फेट घोल वाले बीकर को ज़िंक सल्फेट घोल वाले बीकर के पास रखते हैं (चित्र 8.3)। दोनों बीकरों के घोलों को लवण-सेतु द्वारा जोड़ते हैं (लवण-सेतु U आकृति की एक नली है, जिसमें पोटैशियम क्लोराइड या अमोनियम नाइट्रेट के घोल को सामान्यतया ‘एेगर-एेगर’ के साथ उबालकर U नली में भरकर तथा ठंडा करके जेली बना देते हैं)। इन दोनों विलयनों को बिना एक-दूसरे से मिलाए हुए वैद्युत् संपर्क प्रदान किया जाता है। ज़िंक तथा कॉपर की छड़ों को एेमीटर तथा स्विच के प्रावधान द्वारा धातु के तार से जोड़ा जाता है।
चित्र 8.3, पृष्ठ 276 में दर्शाई गई व्यवस्था को ‘डेनियल सेल’ कहते हैं। जब स्विच ‘अॉफ’ (बंद) स्थिति में होता है, तो किसी बीकर में कोई भी अभिक्रिया नहीं होती और धातु के तार से विद्युत्-धारा प्रवाहित नहीं होती है। स्विच को अॉन करते ही हम पाते हैं कि–

  1. Zn से Cu2+  तक इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण प्रत्यक्ष रूप से न होकर दोनों छड़ों को जोड़ने वाले धात्विक तार के द्वारा होता है, जो तीर द्वारा विद्युत्-धारा में प्रवाह के रूप में दर्शाया गया है।           
  2. एक बीकर में रखे घोल से दूसरे बीकर के घोल की ओर लवण-सेतु के माध्यम से आयनों के अभिगमन द्वारा विद्युत् प्रवाहित होती है। हम जानते हैं कि कॉपर और ज़िंक की छड़ों, जिन्हें ‘इलेक्ट्रोड’ कहते हैं, में विभव का अंतर होने पर ही विद्युत्-धारा का प्रवाह संभव है।


चित्र 8.3 डेनियल सेल की आयोजना। एेनोड पर Zn के अॉक्सीकरण द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉन बाहरी परिपथ से कैथोड तक पहुँचते हैं। सेल के अंदर का परिपथ लवण-सेतु के माध्यम से आयनों के विस्थापन द्वारा पूरा होता है। ध्यान दीजिए कि विद्युत्-प्रवाह की दिशा इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह की दिशा के विपरीत है।

तालिका 8.1  298 K पर मानक इलेक्ट्रोड विभव-आयन

आयन जलीय स्पीशीज़ के रूप में तथा जल द्रव के रूप में उपस्थित हैंः गैस तथा ठोस को g तथा s द्वारा दर्शाया गया है।

8.20

1. ऋणात्मक E0 का अर्थ यह है कि रेडॉक्स युग्म H+/H2 की तुलना में प्रबल अपचायक है।

2. धनात्मक E0 का अर्थ यह है कि रेडॉक्स युग्म H+/H2 की तुलना में दुर्बल अपचायक है।

प्रत्येक इलेक्ट्रोड के विभव को ‘इलेक्ट्रोड विभव’ कहते हैं। यदि इलेक्ट्रोड अभिक्रिया में भाग लेने वाले सभी स्पीशीज़ की इकाई सांद्रता हो (यदि इलेक्ट्रोड अभिक्रिया में कोई गैस निकलती है, तो उसे एक वायुमंडलीय दाब पर होना चाहिए) तथा अभिक्रिया 298K पर होती हो, तो प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर विभव को मानक इलेक्ट्रोड विभव कहते हैं। मान्यता के अनुसार, हाइड्रोजन का मानक इलेक्ट्रोड विभव 0.00 वोल्ट होता है। प्रत्येक इलेक्ट्रोड अभिक्रिया के लिए इलेक्ट्रोड विभव का मान सक्रिय स्पीशीज़ की अॉक्सीकृत/अपचयित अवस्था की आपेक्षिक प्रवृत्ति का माप है। E° के ऋणात्मक होने का अर्थ है कि रेडॉक्स युग्म H+/H2 की तुलना में अधिक शक्तिशाली अपचायक है। धनात्मक E° का अर्थ यह है कि H+/H2 की तुलना में एक दुर्बल अपचायक है। मानक इलेक्ट्रोड विभव बहुत महत्त्वपूर्ण है। इनसे हमें बहुत सी दूसरी उपयोगी जानकारियाँ भी मिलती हैं। कुछ चुनी हुई इलेक्ट्रोड अभिक्रियाओं (अपचयन अभिक्रिया) के मानक इलेक्ट्रोड विभव के मान तालिका 8.1 में दिए गए हैं। इलेक्ट्रोड अभिक्रियाओं तथा सेलों के बारे में और अधिक विस्तार से आप अगली कक्षा में पढ़ेंगे।

सारांश

अभिक्रियाओं का एक महत्त्वपूर्ण वर्ग अपचयोपचय अभिक्रिया है, जिसमें अॉक्सीकरण तथा अपचयन साथ-साथ होते हैं। इस पाठ में तीन प्रकार की संकल्पनाएँ विस्तार से दी गई हैं–चिरप्रतिष्ठित (Classical), इलेक्ट्रॉनिक तथा अॉक्सीकरण-संख्या। इन संकल्पनाओं के आधार पर अॉक्सीकरण, अपचयन, अॉक्सीकारक (अॉक्सीडेंट) तथा अपचायक (रिडक्टेंट) को समझाया गया है। संगत नियमों के अंतर्गत अॉक्सीकरण-संख्या का निर्धारण किया गया है। ये दोनों अॉक्सीकरण-संख्या तथा आयन इलेक्ट्रॉन विधियाँ अपचयोपचय अभिक्रियाओं के समीकरण लिखने में उपयोगी हैं। अपचयोपचय अभिक्रियाओं को चार वर्गों में विभाजित किया गया है–योग, अपघटन, विस्थापन तथा असमानुपातन। रिडॉक्स युग्म तथा इलेक्ट्रॉड प्रक्रम की अवधारणा को प्रस्तुत किया गया है। रेडॉक्स अभिक्रियाओं का इलेक्ट्रोड अभिक्रियाओं तथा सेलों के अध्ययन में व्यापक अनुप्रयोग होता है।


अभ्यास

8.1 निम्नलिखित स्पीशीज़ में प्रत्येक रेखांकित तत्त्व की अॉक्सीकरण-संख्या का निर्धारण कीजिए—

(क) NaH2PO4 (ख) (ग) H4P2O7 (घ) K2MnO4

(ङ) CaO2 (च) (छ) H2S2O7 (ज) KAl(SO4)2.12 H2O

8.2 निम्नलिखित यौगिकों के रेखांकित तत्त्वों की अॉक्सीकरण-संख्या क्या है तथा इन परिणामों को आप कैसे प्राप्त करते हैं?

(क) (ख) (ग) (घ) (ङ)

8.3 निम्नलिखित अभिक्रियाओं का अपचयोपचय अभिक्रियाओं के रूप में औचित्य स्थापित करने का प्रयास करें

(क) CuO(s) + H2(g) Cu(s) + H2O(g)

(ख) Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g)

(ग) 4BCl3(g) + 3LiAlH4(s) 2B2H6(g) + 3LiCl(s) + 3 AlCl3 (s)

(घ) 2K(s) + F2(g) 2K+F (s)

(ङ) 4 NH3(g) + 5 O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)

8.4 फ्लुओरीन बर्फ से अभिक्रिया करके यह परिवर्तन लाती है

H2O(s) + F2(g) HF(g) + HOF(g)

इस अभिक्रिया का अपचयोपचय औचित्य स्थापित कीजिए।

8.5 H2SO5, Cr2O2– तथा में सल्फर, क्रोमियम तथा नाइट्रोजन की अॉक्सीकरण-संख्या कीगणना कीजिए। साथ ही इन यौगिकों की संरचना बताइए तथा इसमें हेत्वाभास (Fallacy) का स्पष्टीकरण दीजिए।

8.6 निम्नलिखित यौगिकों के सूत्र लिखिए–

(क) मरक्यूरी (II) क्लोराइड (ख) निकल (II) सल्फेट

(ग) टिन (IV) अॉक्साइड (घ) थेलियम (I) सल्फेट

(ङ) आयरन (III) सल्फेट (च) क्रोमियम (III) अॉक्साइड

8.7 उन पदार्थों की सूची तैयार कीजिए, जिनमें कार्बन 4 से +4 तक की तथा नाइट्रोजन –3 से +5 तक की अॉक्सीकरण अवस्था होती है।

8.8 अपनी अभिक्रियाओं में सल्फर डाइअॉक्साइड तथा हाइड्रोजन परॉक्साइड अॉक्सीकारक तथा अपचायक—दोनों ही रूपों में क्रिया करते हैं, जबकि ओज़ोन तथा नाइट्रिक अम्ल केवल अॉक्सीकारक के रूप में ही। क्यों?

8.9 इन अभिक्रियाओं को देखिए

(क) 6 CO2(g) + 6H2O(l) C6 H12 O6(aq) + 6O2(g)

(ख) O3(g) + H2O2(l) H2O(l) + 2O2(g)

बताइए कि इन्हें निम्नलिखित ढंग से लिखना ज्यादा उचित क्यों है?

(क) 6CO2(g) + 12H2O(l) C6 H12 O6(aq) + 6H2O(l) + 6O2(g)

(ख) O3(g) + H2O2 (l) H2O(l) + O2(g) + O2(g)

उपरोक्त अपचयोपचय अभिक्रियाओं (क) तथा (ख) के अन्वेषण की विधि सुझाइए।

8.10 AgF2 एक अस्थिर यौगिक है। यदि यह बन जाए, तो यह यौगिक एक अति शक्तिशाली अॉक्सीकारक की भाँति कार्य करता है। क्यों?

8.11 ‘‘जब भी एक अॉक्सीकारक तथा अपचायक के बीच अभिक्रिया संपन्न की जाती है, तब अपचायक के आधिक्य में निम्नतर अॉक्सीकरण अवस्था का यौगिक तथा अॉक्सीकारक के आधिक्य में उच्चतर अॉक्सीकरण अवस्था का यौगिक बनता है।’’ इस वक्तव्य का औचित्य तीन उदाहरण देकर दीजिए।

8.12 इन प्रेक्षणों की अनुकूलता को कैसे समझाएँगे?

(क) यद्यपि क्षारीय पोटैशियम परमैंगनेट तथा अम्लीय पोटैशियम परमैंगनेट–दोनों ही अॉक्सीकारक हैं। फिर भी टॉलुइन से बेंजोइक अम्ल बनाने के लिए हम एल्कोहॉलक पोटैशियम परमैंगनेट का प्रयोग अॉक्सीकारक के रूप में क्यों करते हैं? इस अभिक्रिया के लिए संतुलित अपचयोपचय समीकरण दीजिए।

(ख) क्लोराइडयुक्त अकार्बनिक यौगिक में सांद्र सल्फ्युरिक अम्ल डालने पर हमें तीक्ष्ण गंध वाली HCl गैस प्राप्त होती है, परंतु यदि मिश्रण में ब्रोमाइड उपस्थित हो, तो हमें ब्रोमीन की लाल वाष्प प्राप्त होती है, क्यों?

8.13 निम्नलिखित अभिक्रियाओं में अॉक्सीकृत, अपचयित, अॉक्सीकारक तथा अपचायक पदार्थ पहचानिए–

(क) 2AgBr (s) + C6H6O2(aq) 2Ag(s) + 2HBr (aq) + C6H4O2(aq)

(ख) HCHO(l) + 2[Ag (NH3)2]+(aq) + 3OH(aq) 2Ag(s) + HCOO(aq) + 4NH3(aq)

+ 2H2O(l)

(ग) HCHO (l) + 2 Cu2+(aq) + 5 OH(aq) Cu2O(s) + HCOO(aq) + 3H2O(l)

(घ) N2H4(l) + 2H2O2(l) N2(g) + 4H2O(l)

(ङ) Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

8.14 निम्नलिखित अभिक्रियाओं में एक ही अपचायक थायोसल्फेट, आयोडीन तथा ब्रोमीन से अलग-अलग प्रकार से अभिक्रिया क्यों करता है?

2 S2O32– (aq) + I2(s) S4 O6 2–(aq) + 2I(aq)

S2O3 2–(aq) + 2Br2(l) + 5 H2O(l) 2SO42–(aq) + 4Br(aq) + 10H+(aq)

8.15 अभिक्रिया देते हुए सिद्ध कीजिए कि हैलोजनों में फ्लुओरीन श्रेष्ठ अॉक्सीकारक तथा हाइड्रोहैलिक यौगिकों में हाइड्रोआयोडिक अम्ल श्रेष्ठ अपचायक है।

8.16 निम्नलिखित अभिक्रिया क्यों होती है

XeO64– (aq) + 2F (aq) + 6H+(aq) XeO3(g)+ F2(g) + 3H2O(l)

यौगिक Na4XeO6 (जिसका एक भाग XeO64– है) के बारे में आप इस अभिक्रिया में क्या निष्कर्ष निकाल सकते हैं?

8.17 निम्नलिखित अभिक्रियाओं में

(क) H3PO2(aq) + 4 AgNO3(aq) + 2 H2O(l) H3PO4(aq) + 4Ag(s) + 4HNO3(aq)

(ख) H3PO2(aq) + 2CuSO4(aq) + 2 H2O(l) H3PO4(aq) + 2Cu(s) + H2SO4(aq)

(ग) C6H5CHO(l) + 2[Ag (NH3)2]+(aq) + 3OH(aq) C6H5COO(aq) + 2Ag(s) +

4NH3 (aq) + 2 H2O(l)

(घ) C6H5CHO(l) + 2Cu2+(aq) + 5OH(aq) कोई परिवर्तन नहीं।

इन अभिक्रियाओं से Ag+ तथा Cu2+ के व्यवहार के विषय में निष्कर्ष निकालिए।

8.18 आयन इलेक्ट्रॉन विधि द्वारा निम्नलिखित रेडॉक्स अभिक्रियाओं को संतुलित कीजिए

(क) MnO4 (aq) + I (aq) MnO2 (s) + I2(s) (क्षारीय माध्यम)

(ख) MnO4 (aq) + SO2 (g) Mn2+ (aq) + HSO4 (aq)(अम्लीय माध्यम)

(ग) H2O2 (aq) + Fe2+ (aq) Fe3+ (aq) + H2O (l) (अम्लीय माध्यम)

(घ) Cr2O7 2– + SO2(g) Cr3+ (aq) + SO42– (aq) (अम्लीय माध्यम)

8.19 निम्नलिखित अभिक्रियाओं के समीकरणों को आयन इलेक्ट्रॉन तथा अॉक्सीकरण-संख्या विधि (क्षारीय माध्यम में) द्वारा संतुलित कीजिए तथा इनमें अॉक्सीकरण और अपचायकों की पहचान कीजिए

(क) P4(s) + OH(aq) PH3(g) + HPO2 (aq)

(ख) N2H4(l) + ClO3 (aq) NO(g) + Cl(g)

(ग) Cl2O7 (g) + H2O2(aq) ClO2(aq) + O2(g) + H+

8.20 निम्नलिखित अभिक्रिया से आप कौन सी सूचनाएँ प्राप्त कर सकते हैं

(CN)2(g) + 2OH(aq) CN(aq) + CNO(aq) + H2O(l)

8.21 Mn3+ आयन विलयन में अस्थायी होता है तथा असमानुपातन द्वारा Mn2+, MnO2 और H+ आयन देता है। इस अभिक्रिया के लिए संतुलित आयनिक समीकरण लिखिए

8.22 Cs, Ne, I, तथा F में एेसे तत्त्व की पहचान कीजिए, जो

(क) केवल ऋणात्मक अॉक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है।

(ख) केवल धनात्मक अॉक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है।

(ग) ऋणात्मक तथा धनात्मक दोनों अॉक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है।

(घ) न ऋणात्मक और न ही धनात्मक अॉक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है।

8.23 जल के शुद्धिकरण में क्लोरीन को प्रयोग में लाया जाता है। क्लोरीन की अधिकता हानिकारक होती है। सल्फरडाइअॉक्साइड से अभिक्रिया करके इस अधिकता को दूर किया जाता है। जल में होने वाले इस अपचयोपचय परिवर्तन के लिए संतुलित समीकरण लिखिए।

8.24 इस पुस्तक में दी गई आवर्त सारणी की सहायता से निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर दीजिए

(क) संभावित अधातुओं के नाम बताइए, जो असमानुपातन की अभिक्रिया प्रदर्शित कर सकती हों।

(ख) किन्हीं तीन धातुओं के नाम बताइए, जो असमानुपातन अभिक्रिया प्रदर्शित कर सकती हों।

8.25 नाइट्रिक अम्ल निर्माण की ओस्टवाल्ड विधि के प्रथम पद में अमोनिया गैस के अॉक्सीजन गैस द्वारा अॉक्सीकरण से नाइट्रिक अॉक्साइड गैस तथा जलवाष्प बनती है। 10.0 ग्राम अमोनिया तथा 20.00 ग्राम अॉक्सीजन द्वारा नाइट्रिक अॉक्साइड की कितनी अधिकतम मात्रा प्राप्त हो सकती है?

8.26 सारणी 8.1 में दिए गए मानक विभवों की सहायता से अनुमान लगाइए कि क्या इन अभिकारकों के बीच अभिक्रिया संभव है?

(क) Fe3+ तथा I(aq)

(ख) Ag+ तथा Cu(s)

(ग) Fe3+(aq) तथा Br(aq)

(घ) Ag(s) तथा Fe3+(aq)

(ङ) Br2(aq) तथा Fe2+

8.27 निम्नलिखित में से प्रत्येक के विद्युत्-अपघटन से प्राप्त उत्पादों के नाम बताइए–

(क) सिल्वर इलेक्ट्रोड के साथ AgNO3 का जलीय विलयन

(ख) प्लैटिनम इलेक्ट्रोड के साथ AgNO3 का जलीय विलयन

(ग) प्लैटिनम इलेक्ट्रोड के साथ H2SO4 का तनु विलयन

(घ) प्लैटिनम इलेक्ट्रोड के साथ CuCI2 का जलीय विलयन

2.28 निम्नलिखित धातुओं को उनके लवणें के विलयन में से विस्थापन की क्षमता के क्रम में लिखिए–

Al, Cu, Fe, Mg तथा Zn

2.29 नीचे दिए गए मानक इलेक्ट्रोड विभवों के आधाार पर धातुओं को उनकी बढ़ती अपचायक क्षमता के क्रम में लिखिए–

K+/K = –2.93V, Ag+/Ag = 0.80V,

Hg2+/Hg = 0.79V

Mg2+/Mg = –2.37V, Cr3+/Cr = 0.74V

8.30 उस गैल्वेनी सेल को चित्रित कीजिए, जिसमें निम्नलिखित अभिक्रिया होती है–

Zn(s) + 2Ag+(aq) Zn2+(aq) + 2Ag(s)

अब बताइए कि–

(क) कौन सा इलेक्ट्रोड ऋण आवेशित है?

(ख) सेल में विद्युत्धारा के वाहक कौन हैं?

(ग) प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर होने वाली अभिक्रियाएँ क्या हैं?

RELOAD if chapter isn't visible.