अर्ध-प्रतिक्रिया विधि: एल्गोरिथम

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

परमाणुओं के ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तन के साथ कई रासायनिक प्रक्रियाएं होती हैं जो प्रतिक्रियाशील यौगिकों का निर्माण करती हैं। रेडॉक्स प्रकार की प्रतिक्रियाओं के लिए समीकरण लिखना अक्सर पदार्थों के प्रत्येक सूत्र के सामने गुणांकों को व्यवस्थित करने में कठिनाई के साथ होता है। इन उद्देश्यों के लिए, आवेश वितरण के इलेक्ट्रॉनिक या इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन से संबंधित तकनीकों का विकास किया गया है। लेख समीकरणों को लिखने के दूसरे तरीके का विस्तार से वर्णन करता है।

अर्ध-प्रतिक्रिया विधि, निकाय

इसे गुणांक कारकों के वितरण का इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन भी कहा जाता है। यह विधि अलग-अलग pH मानों के साथ घुलित मीडिया में आयनों या धनायनों के बीच ऋणात्मक आवेशित कणों के आदान-प्रदान पर आधारित है।

ऑक्सीकरण और कम करने वाले प्रकार के इलेक्ट्रोलाइट्स की प्रतिक्रियाओं में, नकारात्मक या सकारात्मक चार्ज वाले आयन शामिल होते हैं। आण्विक-आयनिक समीकरणअर्ध-प्रतिक्रियाओं की विधि के आधार पर प्रकार, किसी भी प्रक्रिया के सार को स्पष्ट रूप से सिद्ध करते हैं।

संतुलन बनाने के लिए, एक मजबूत कड़ी के इलेक्ट्रोलाइट्स का एक विशेष पदनाम आयनिक कणों के रूप में उपयोग किया जाता है, और कमजोर यौगिकों, गैसों और अविभाजित अणुओं के रूप में वर्षा का उपयोग किया जाता है। योजना के भाग के रूप में, उन कणों को इंगित करना आवश्यक है जिनमें उनके ऑक्सीकरण की डिग्री बदलती है। संतुलन में विलायक माध्यम का निर्धारण करने के लिए, अम्लीय (H⁺), क्षारीय (OH^-) और तटस्थ (H_{2O) शर्तें।}

इसका उपयोग किस लिए किया जाता है?

ओवीआर में, अर्ध-प्रतिक्रिया विधि का उद्देश्य ऑक्सीडेटिव और कमी प्रक्रियाओं के लिए अलग-अलग आयनिक समीकरण लिखना है। अंतिम शेष उनका योग होगा।

निष्पादन चरण

अर्ध-प्रतिक्रिया पद्धति की लेखन की अपनी विशिष्टताएँ हैं। एल्गोरिथ्म में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:

- पहला कदम सभी अभिकारकों के सूत्रों को लिखना है। उदाहरण के लिए:

एच₂एस + केएमएनओ₄ + एचसीएल

- फिर आपको रासायनिक दृष्टिकोण से, प्रत्येक घटक प्रक्रिया के कार्य को स्थापित करने की आवश्यकता है। इस प्रतिक्रिया में, KMnO₄ ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है, H₂S एक कम करने वाला एजेंट है, और HCl एक अम्लीय वातावरण को परिभाषित करता है।

- तीसरा चरण एक नई पंक्ति से एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट क्षमता वाले आयनिक प्रतिक्रियाशील यौगिकों के सूत्रों को लिखना है, जिनके परमाणुओं के ऑक्सीकरण राज्यों में परिवर्तन होता है। इस अन्योन्य क्रिया में MnO₄^- ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है, H₂S हैअभिकर्मक को कम करना, और H⁺ या ऑक्सोनियम केशन H₃O⁺ एसिड वातावरण को निर्धारित करता है। गैसीय, ठोस या कमजोर इलेक्ट्रोलाइटिक यौगिक पूरे आणविक सूत्रों द्वारा व्यक्त किए जाते हैं।

प्रारंभिक घटकों को जानकर, यह निर्धारित करने का प्रयास करें कि कौन से ऑक्सीकरण और कम करने वाले अभिकर्मकों में क्रमशः कम और ऑक्सीकृत रूप होंगे। कभी-कभी अंतिम पदार्थ पहले से ही शर्तों में निर्धारित होते हैं, जिससे काम आसान हो जाता है। निम्नलिखित समीकरण H₂S (हाइड्रोजन सल्फाइड) से S (सल्फर), और आयन MnO₄ ^{में संक्रमण का संकेत देते हैं। -से एमएन कटियन}2+^।

बाएँ और दाएँ वर्गों में परमाणु कणों को संतुलित करने के लिए, अम्ल माध्यम में हाइड्रोजन धनायन H⁺ या आणविक जल मिलाया जाता है। हाइड्रॉक्साइड आयन OH^- या H₂O.

क्षारीय घोल में मिलाए जाते हैं

एमएनओ₄^-→ एमएन²⁺

समाधान में, मैंगनेट आयनों से एक ऑक्सीजन परमाणु H⁺ के साथ मिलकर पानी के अणु बनाते हैं। तत्वों की संख्या को बराबर करने के लिए, समीकरण इस प्रकार लिखा जाता है: 2^{O + Mn}2+_।

फिर विद्युत संतुलन किया जाता है। ऐसा करने के लिए, बाएं खंड में शुल्क की कुल राशि पर विचार करें, यह +7 निकला, और फिर दाईं ओर, यह +2 निकला। प्रक्रिया को संतुलित करने के लिए, प्रारंभिक पदार्थों में पांच नकारात्मक कण जोड़े जाते हैं: 8H⁺ + MnO₄^-+ 5e ^- → 4H₂O + Mn²⁺। इसके परिणामस्वरूप अर्ध-प्रतिक्रिया में कमी आती है।

अब ऑक्सीकरण प्रक्रिया परमाणुओं की संख्या को बराबर करने के लिए अनुसरण करती है। इसके लिए दायीं तरफहाइड्रोजन केशन जोड़ें: H₂S → 2H⁺ + S.

चार्ज बराबर होने के बाद: H₂S -2e^- → 2H⁺ + एस। यह देखा जा सकता है कि दो नकारात्मक कण प्रारंभिक यौगिकों से दूर हो जाते हैं। यह ऑक्सीडेटिव प्रक्रिया की अर्ध-प्रतिक्रिया को प्राप्त करता है।

दोनों समीकरणों को एक कॉलम में लिखें और दिए गए और प्राप्त शुल्कों को बराबर करें। सबसे छोटे गुणकों को निर्धारित करने के नियम के अनुसार, प्रत्येक अर्ध-अभिक्रिया के लिए एक गुणक का चयन किया जाता है। ऑक्सीकरण और कमी समीकरण को इससे गुणा किया जाता है।

अब आप बाएँ और दाएँ पक्षों को एक साथ जोड़कर और इलेक्ट्रॉन कणों की संख्या को कम करके दो संतुलन जोड़ सकते हैं।

8H⁺ + एमएनओ₄^- + 5e^-→ 4H₂O + Mn²⁺ |2

H₂S -2e^- → 2H⁺ + S |5

16H⁺ + 2MnO₄^- + 5H₂ S → 8H₂O + 2Mn²⁺ + 10H⁺ + 5S

परिणामी समीकरण में, आप संख्या H⁺ को 10: 6H⁺ + 2MnO_{4 से कम कर सकते हैं} ^- + 5H₂S → 8H₂O + 2Mn ^{2++ 5एस.}

तीर से पहले और बाद में ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या की गणना करके आयन संतुलन की शुद्धता की जाँच करना, जो कि 8 के बराबर है। संतुलन के अंतिम और प्रारंभिक भागों के शुल्क की जाँच करना भी आवश्यक है: (+6) + (-2)=+4। अगर सब कुछ मेल खाता है, तो यह सही है।

आधा प्रतिक्रिया विधि आयनिक संकेतन से आणविक समीकरण में संक्रमण के साथ समाप्त होती है। प्रत्येक anionic और. के लिएसंतुलन के बाईं ओर धनायनित कण, एक आयन विपरीत प्रभारी का चयन किया जाता है। फिर उन्हें उसी राशि में दाईं ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है। अब आयनों को पूरे अणुओं में जोड़ा जा सकता है।

6H⁺ + 2MnO₄^- + 5H₂ S → 8H₂O + 2Mn²⁺ + 5S

6Cl^- + 2K⁺ → 6Cl^- + 2K ⁺

H₂S + KMnO₄ + 6HCl → 8H₂O + 2MnCl ₂ + 5S + 2KCl.

अर्ध-प्रतिक्रियाओं की विधि को लागू करना संभव है, जिसका एल्गोरिथम इलेक्ट्रॉनिक प्रकार के संतुलन लिखने के साथ-साथ आणविक समीकरण लिखने के लिए उबलता है।

ऑक्सीकरण एजेंटों का निर्धारण

यह भूमिका आयनिक, परमाणु या आणविक कणों की है जो ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करते हैं। पदार्थ जो ऑक्सीकरण करते हैं, प्रतिक्रियाओं में कमी आती है। उनमें एक इलेक्ट्रॉनिक कमी है जिसे आसानी से पूरा किया जा सकता है। ऐसी प्रक्रियाओं में रेडॉक्स अर्ध-प्रतिक्रियाएं शामिल हैं।

सभी पदार्थों में इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने की क्षमता नहीं होती। मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों में शामिल हैं:

• हलोजन प्रतिनिधि;
• एसिड जैसे नाइट्रिक, सेलेनिक और सल्फ्यूरिक;
• पोटेशियम परमैंगनेट, डाइक्रोमेट, मैंगनेट, क्रोमेट;
• मैंगनीज और लेड टेट्रावैलेंट ऑक्साइड;
• चांदी और सोना आयनिक;
• गैसीय ऑक्सीजन यौगिक;
• डिवैलेंट कॉपर और मोनोवैलेंट सिल्वर ऑक्साइड;
• क्लोरीन युक्त नमक घटक;
• रॉयल वोदका;
• हाइड्रोजन पेरोक्साइड।

कम करने वाले एजेंटों का निर्धारण

यह भूमिका आयनिक, परमाणु या आणविक कणों से संबंधित है जो एक नकारात्मक चार्ज देते हैं। प्रतिक्रियाओं में, इलेक्ट्रॉनों को समाप्त करने पर पदार्थों को कम करने वाले ऑक्सीकरण क्रिया से गुजरते हैं।

पुनर्विक्रय गुण हैं:

• कई धातुओं के प्रतिनिधि;
• सल्फर टेट्रावैलेंट यौगिक और हाइड्रोजन सल्फाइड;
• हैलोजेनेटेड एसिड;
• लोहा, क्रोमियम और मैंगनीज सल्फेट;
• टिन डाइवैलेंट क्लोराइड;
• नाइट्रोजन युक्त अभिकर्मक जैसे नाइट्रस एसिड, डाइवैलेंट ऑक्साइड, अमोनिया और हाइड्राज़िन;
• प्राकृतिक कार्बन और उसके डाइवैलेंट ऑक्साइड;
• हाइड्रोजन अणु;
• फॉस्फोरस एसिड।

इलेक्ट्रॉन-आयन विधि के लाभ

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को लिखने के लिए, अर्ध-प्रतिक्रिया पद्धति का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक रूप संतुलन की तुलना में अधिक बार किया जाता है।

यह इलेक्ट्रॉन-आयन विधि के लाभों के कारण है:

1. समीकरण लिखते समय, विलयन में मौजूद वास्तविक आयनों और यौगिकों पर विचार करें।
2. हो सकता है कि आपको शुरू में परिणामी पदार्थों के बारे में जानकारी न हो, वे अंतिम चरणों में निर्धारित किए जाते हैं।
3. ऑक्सीकरण ग्रेड डेटा की हमेशा आवश्यकता नहीं होती है।
4. विधि के लिए धन्यवाद, आप अर्ध-प्रतिक्रियाओं में भाग लेने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या का पता लगा सकते हैं, समाधान का पीएच कैसे बदलता है।
5. विलक्षणप्रक्रियाओं और परिणामी पदार्थों की संरचना।

एसिड घोल में अर्ध-प्रतिक्रिया

हाइड्रोजन आयनों की अधिकता के साथ गणना करना मुख्य एल्गोरिथम का पालन करता है। अम्ल माध्यम में अर्ध-अभिक्रियाओं की विधि किसी भी प्रक्रिया के घटक भागों की रिकॉर्डिंग से शुरू होती है। फिर उन्हें परमाणु और इलेक्ट्रॉनिक आवेश के संतुलन के साथ आयनिक रूप के समीकरणों के रूप में व्यक्त किया जाता है। ऑक्सीकरण और कम करने वाली प्रकृति की प्रक्रियाएं अलग-अलग दर्ज की जाती हैं।

परमाणु ऑक्सीजन को उसकी अधिकता के साथ अभिक्रियाओं की दिशा में बराबर करने के लिए, हाइड्रोजन धनायन पेश किए जाते हैं। आणविक जल प्राप्त करने के लिए H⁺ की मात्रा पर्याप्त होनी चाहिए। ऑक्सीजन की कमी की दिशा में H₂O.

फिर हाइड्रोजन परमाणुओं और इलेक्ट्रॉनों का संतुलन बनाएं।

वे गुणांक की व्यवस्था के साथ तीर के पहले और बाद के समीकरणों के हिस्सों को जोड़ते हैं।

समान आयनों और अणुओं को कम करें। लापता anionic और cationic कणों को समग्र समीकरण में पहले से दर्ज अभिकर्मकों में जोड़ा जाता है। तीर के बाद और पहले उनकी संख्या का मिलान होना चाहिए।

आणविक रूप की तैयार अभिव्यक्ति लिखते समय ओवीआर समीकरण (अर्ध-प्रतिक्रिया विधि) को पूरा माना जाता है। प्रत्येक घटक का एक निश्चित गुणक होना चाहिए।

खट्टे वातावरण के उदाहरण

क्लोरिक एसिड के साथ सोडियम नाइट्राइट की बातचीत से सोडियम नाइट्रेट और हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उत्पादन होता है। गुणांकों को व्यवस्थित करने के लिए अर्ध-प्रतिक्रियाओं की विधि का प्रयोग किया जाता है, समीकरण लिखने के उदाहरणएक अम्लीय वातावरण को इंगित करने के साथ जुड़ा हुआ है।

NaNO₂ + HClO₃ → NaNO₃ + HCl

ClO₃^- + 6H⁺ + 6e^- → 3H₂O + Cl^- |1

नहीं₂^- + एच₂ओ – 2ई^- → नहीं₃^- +2एच⁺ |3

ClO₃^- + 6H⁺ + 3H₂ O + 3NO₂^- → 3H₂O + Cl ^- + 3NO₃^- +6H⁺

ClO₃^- + 3NO₂^{-→ वर्ग}- ^{+ 3NO}3-

3ना⁺ + एच⁺ → 3ना⁺ + एच ⁺

3NaNO₂ + HClO₃ → 3NaNO₃ + HCl.

इस प्रक्रिया में नाइट्राइट से सोडियम नाइट्रेट और क्लोरिक एसिड से हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनता है। नाइट्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था +3 से +5 में बदल जाती है और क्लोरीन +5 का आवेश -1 हो जाता है। दोनों उत्पाद अवक्षेपित नहीं होते हैं।

क्षारीय माध्यम के लिए अर्ध-प्रतिक्रिया

हाइड्रॉक्साइड आयनों की अधिकता के साथ गणना करना अम्लीय समाधानों की गणना के अनुरूप है। एक क्षारीय माध्यम में अर्ध-प्रतिक्रियाओं की विधि भी आयनिक समीकरणों के रूप में प्रक्रिया के घटक भागों की अभिव्यक्ति के साथ शुरू होती है। परमाणु ऑक्सीजन की संख्या के संरेखण के दौरान अंतर देखा जाता है। तो, आणविक पानी को इसकी अधिकता के साथ प्रतिक्रिया के पक्ष में जोड़ा जाता है, और हाइड्रॉक्साइड आयनों को विपरीत दिशा में जोड़ा जाता है।

एच के सामने गुणांक ₂O अणु तीर के बाद और पहले और OH के लिए ऑक्सीजन की मात्रा में अंतर दिखाता है^{- आयन यह दुगना हो जाता है। ऑक्सीकरण के दौरानएक अभिकर्मक जो एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है, हाइड्रॉक्सिल आयनों से O परमाणुओं को हटा देता है।}

आधी प्रतिक्रियाओं की विधि एल्गोरिथम के शेष चरणों के साथ समाप्त होती है, जो उन प्रक्रियाओं के साथ मेल खाती है जिनमें एक अम्लीय अतिरिक्त होता है। अंतिम परिणाम एक आणविक समीकरण है।

क्षारीय उदाहरण

जब आयोडीन को सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ मिलाया जाता है, तो सोडियम आयोडाइड और आयोडेट, पानी के अणु बनते हैं। प्रक्रिया का संतुलन प्राप्त करने के लिए, अर्ध-प्रतिक्रिया विधि का उपयोग किया जाता है। क्षारीय समाधानों के उदाहरणों की परमाणु ऑक्सीजन के समीकरण से जुड़ी अपनी विशिष्टताएँ हैं।

NaOH + I₂ →NaI + NaIO₃ + H₂O

मैं + ई^- → मैं^- |5

6OH^- + मैं - 5e^- → मैं^- + 3H 2_{ओ + आईओ}3- ^|1

मैं + 5आई + 6ओएच^- → 3एच₂ओ + 5आई^- + आईओ ₃^-

6ना⁺ → ना⁺ + 5ना⁺

6NaOH + 3I₂ →5NaI + NaIO₃ + 3H₂O.

प्रतिक्रिया का परिणाम आणविक आयोडीन के बैंगनी रंग का गायब होना है। सोडियम आयोडाइड और आयोडेट के बनने से इस तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था 0 से -1 और +5 तक बदल जाती है।

तटस्थ वातावरण में प्रतिक्रिया

आमतौर पर यह उन प्रक्रियाओं का नाम है जो लवण के हाइड्रोलिसिस के दौरान थोड़ा अम्लीय (6 से 7 के पीएच के साथ) या थोड़ा क्षारीय (7 से 8 के पीएच के साथ) समाधान के गठन के साथ होती हैं।.

तटस्थ माध्यम में अर्ध-प्रतिक्रिया विधि कई में लिखी जाती हैविकल्प।

पहली विधि नमक हाइड्रोलिसिस को ध्यान में नहीं रखती है। माध्यम को तटस्थ के रूप में लिया जाता है, और आणविक पानी को तीर के बाईं ओर सौंपा जाता है। इस संस्करण में, एक आधी प्रतिक्रिया को अम्लीय और दूसरी को क्षारीय के रूप में लिया जाता है।

दूसरी विधि उन प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त है जिनमें आप पीएच मान का अनुमानित मान निर्धारित कर सकते हैं। फिर आयन-इलेक्ट्रॉन विधि के लिए प्रतिक्रियाओं को एक क्षारीय या अम्लीय समाधान में माना जाता है।

तटस्थ पर्यावरण उदाहरण

जब हाइड्रोजन सल्फाइड को पानी में सोडियम डाइक्रोमेट के साथ मिलाया जाता है, तो सल्फर, सोडियम और ट्रिटेंट क्रोमियम हाइड्रॉक्साइड का एक अवक्षेप प्राप्त होता है। यह एक तटस्थ समाधान के लिए एक विशिष्ट प्रतिक्रिया है।

ना₂Cr₂ओ₇ + एच₂ S +H2O → NaOH + S + Cr(OH)₃

H₂S - 2e^- → S + H⁺ |3

7H₂O + Cr₂O₇^2- + 6e^- → 8OH^- + 2Cr(OH)₃ |1

7H₂O +3H₂S + Cr₂O ₇^2- → 3H⁺ +3S + 2Cr(OH)₃ +8ओएच^-। हाइड्रोजन धनायन और हाइड्रॉक्साइड आयन मिलकर 6 जल अणु बनाते हैं। तीर के सामने अतिरिक्त छोड़कर, उन्हें दाएं और बाएं तरफ हटाया जा सकता है।

H₂O +3H₂S + Cr₂O ₇^2- → 3S + 2Cr(OH)₃ +2OH^-

2ना⁺ → 2ना⁺

ना₂Cr₂O₇ + 3H₂ S +H₂O → 2NaOH + 3S + 2Cr(OH)₃

अभिक्रिया के अंत में नीले क्रोमियम हाइड्रॉक्साइड और पीले रंग का अवक्षेप होता हैसोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ क्षारीय घोल में सल्फर। तत्व S की -2 के साथ ऑक्सीकरण अवस्था 0 हो जाती है, और +6 के साथ क्रोमियम चार्ज +3 हो जाता है।