रासायनिक अभिक्रियाएँ: पाठ, हल किए गए प्रश्न और अभ्यास

रासायनिक अभिक्रिया क्या है

गर्मी में दूध कुछ घंटे बाहर रह जाए, तो खट्टा हो जाता है। लोहे की कील नमी में पड़ी रहे, तो उस पर भूरी परत चढ़ जाती है। खाना पकता है, पेट में पचता है, और हम साँस लेते हैं। इन सब में शुरू वाला पदार्थ बदलकर कोई नया पदार्थ बन जाता है। जब ऐसा रासायनिक परिवर्तन होता है, तो हम कहते हैं कि रासायनिक अभिक्रिया हुई है।

पुस्तक के पहले तीन क्रियाकलाप यही दिखाते हैं:

1. मैग्नीशियम रिबन का दहन: रेगमाल से साफ़ किया गया रिबन चमकदार सफ़ेद लौ के साथ जलता है और सफ़ेद चूर्ण बचता है। यह मैग्नीशियम ऑक्साइड है, जो मैग्नीशियम और हवा की ऑक्सीजन से बना है।
2. लेड नाइट्रेट और पोटैशियम आयोडाइड: दोनों के घोल मिलाते ही पीले रंग का पदार्थ बनता है।
3. जिंक और तनु अम्ल: दानेदार जिंक पर तनु हाइड्रोक्लोरिक या सल्फ़्यूरिक अम्ल डालने पर दानों के चारों ओर बुलबुले उठते हैं (हाइड्रोजन गैस) और फ्लास्क छूने पर गर्म लगता है।

चित्र के नामांकन: 1. चिमटा, 2. मैग्नीशियम रिबन, 3. चमकदार सफ़ेद लौ, 4. बर्नर, 5. वॉच ग्लास, 6. मैग्नीशियम ऑक्साइड का सफ़ेद चूर्ण

चित्र के नामांकन: 1. शंक्वाकार फ्लास्क, 2. तनु अम्ल, 3. दानेदार जिंक, 4. हाइड्रोजन गैस के बुलबुले

इनसे चार पहचान मिलती हैं। इनमें से कोई भी दिखे, तो समझिए कि अभिक्रिया हुई है: अवस्था में बदलाव, रंग में बदलाव, गैस का निकलना और तापमान में बदलाव।

मैग्नीशियम वाले क्रियाकलाप में शिक्षक की मदद लीजिए और जलते रिबन को आँखों से दूर रखिए। उसकी रोशनी बहुत तेज़ होती है।

शब्द-समीकरण से रासायनिक समीकरण तक

किसी अभिक्रिया को पूरे वाक्य में लिखना लंबा पड़ता है। इसे छोटा करने का पहला तरीका है शब्द-समीकरण:

मैग्नीशियम + ऑक्सीजन → मैग्नीशियम ऑक्साइड

जिन पदार्थों में बदलाव होता है (यहाँ मैग्नीशियम और ऑक्सीजन), वे अभिकारक कहलाते हैं और बाईं ओर (LHS) लिखे जाते हैं। जो नया पदार्थ बनता है, वह उत्पाद है और दाईं ओर (RHS) लिखा जाता है। कई अभिकारक या उत्पाद हों, तो उनके बीच + का चिह्न लगता है। तीर का सिरा उत्पाद की ओर रहता है और अभिक्रिया की दिशा बताता है।

नाम की जगह सूत्र लिख दें, तो यही रासायनिक समीकरण बन जाता है:

Mg + O₂ → MgO

अब दोनों ओर के परमाणु गिनिए। बाईं ओर ऑक्सीजन के 2 परमाणु हैं, दाईं ओर 1। ऐसा समीकरण, जिसमें दोनों ओर किसी तत्व के परमाणु बराबर न हों, कंकाली रासायनिक समीकरण कहलाता है।

समीकरण को संतुलित करना क्यों ज़रूरी है

कक्षा 9 में आपने द्रव्यमान संरक्षण का नियम पढ़ा था: रासायनिक अभिक्रिया में द्रव्यमान न बनता है, न नष्ट होता है। परमाणु टूटकर दूसरे तत्व के परमाणु नहीं बनते, वे बस नए ढंग से जुड़ जाते हैं। इसलिए अभिक्रिया से पहले और बाद में हर तत्व के परमाणुओं की गिनती एक जैसी रहनी चाहिए। जिस समीकरण में यह गिनती बराबर हो, वह संतुलित रासायनिक समीकरण है।

जिंक और तनु सल्फ़्यूरिक अम्ल वाली अभिक्रिया देखिए:

जिंक + सल्फ़्यूरिक अम्ल → जिंक सल्फ़ेट + हाइड्रोजन

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

हर तत्व की गिनती बराबर है, इसलिए यह समीकरण पहले से संतुलित है। हर समीकरण इतना सीधा नहीं होता, तो अगले भाग में संतुलन का तरीका देखेंगे।

संतुलन का तरीका: लोहा और भाप

गर्म लोहे पर भाप प्रवाहित करने की अभिक्रिया का कंकाली समीकरण है:

Fe + H₂O → Fe₃O₄ + H₂

पहला नियम: किसी भी सूत्र के अंदर कुछ नहीं बदलना है। H₂O को H₂O₂ नहीं लिख सकते, क्योंकि तब पदार्थ ही बदल जाएगा। बदलाव केवल सूत्र के आगे संख्या (गुणांक) लगाकर करना है।

अब कदम-दर-कदम चलते हैं:

1. सबसे ज़्यादा परमाणुओं वाला सूत्र Fe₃O₄ है, और उसमें ऑक्सीजन सबसे ज़्यादा है। दाईं ओर ऑक्सीजन के 4 परमाणु हैं, बाईं ओर 1। तो H₂O के आगे 4 लगाइए: Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + H₂
2. अब बाईं ओर हाइड्रोजन के 8 परमाणु हो गए और दाईं ओर 2। H₂ के आगे 4 लगाइए: Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂
3. आख़िर में लोहा बचा। दाईं ओर 3 परमाणु हैं, इसलिए बाईं ओर 3Fe लिखिए।

3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂

अंत में दोनों ओर गिनती कर लीजिए: Fe 3 और 3, H 8 और 8, O 4 और 4। समीकरण संतुलित है।

छोटे-से-छोटे पूर्ण गुणांक आज़माकर संतुलन करने के इस तरीके को पुस्तक में हिट एंड ट्रायल विधि कहा गया है। परीक्षा में यही काफ़ी है। अभ्यास से धीरे-धीरे यह मन में ही होने लगता है।

अवस्था के संकेत और अभिक्रिया की शर्तें

संतुलित समीकरण से यह पता नहीं चलता कि कौन-सा पदार्थ ठोस है और कौन-सा गैस। इसके लिए सूत्र के साथ कोष्ठक में संकेत लगाते हैं:

लोहे और भाप वाला समीकरण अब ऐसे लिखा जाएगा:

3Fe(s) + 4H₂O(g) → Fe₃O₄(s) + 4H₂(g)

यहाँ H₂O के साथ (g) लिखा है, क्योंकि जल भाप के रूप में लिया गया है। हर समीकरण में अवस्था लिखना ज़रूरी नहीं है, पर जब प्रश्न में माँगा जाए या बात उसी पर टिकी हो, तब लिखिए।

कभी-कभी ताप, दाब या उत्प्रेरक जैसी शर्तें तीर के ऊपर या नीचे लिखी जाती हैं। जैसे कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन 340 atm दाब पर मेथेनॉल बनाते हैं:

CO(g) + 2H₂(g) → CH₃OH(l) (340 atm)

और प्रकाश संश्लेषण, जो सूर्य के प्रकाश और क्लोरोफ़िल की उपस्थिति में होता है:

6CO₂(aq) + 12H₂O(l) → C₆H₁₂O₆(aq) + 6O₂(aq) + 6H₂O(l)

यहाँ C₆H₁₂O₆ ग्लूकोज़ है।

संयोजन अभिक्रिया

बीकर में थोड़ा कैल्सियम ऑक्साइड (बिना बुझा चूना) लेकर धीरे-धीरे पानी डालिए। बीकर छूते ही गर्म लगता है, और बुझा हुआ चूना बन जाता है:

CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + ऊष्मा

यहाँ दो अभिकारक मिलकर एक ही उत्पाद बना रहे हैं। जब दो या दो से अधिक पदार्थ (तत्व या यौगिक) मिलकर एकल उत्पाद बनाते हैं, तो उसे संयोजन अभिक्रिया कहते हैं। दो और उदाहरण:

• कोयले का दहन: C(s) + O₂(g) → CO₂(g)
• हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से जल: 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)

बुझे हुए चूने का घोल दीवारों की सफ़ेदी में लगता है। यह हवा की कार्बन डाइऑक्साइड से धीरे-धीरे अभिक्रिया करके दीवार पर कैल्सियम कार्बोनेट की पतली परत बना देता है:

Ca(OH)₂(aq) + CO₂(g) → CaCO₃(s) + H₂O(l)

यह परत दो-तीन दिन में बनती है और इसी से सफ़ेदी में चमक आती है। संगमरमर का सूत्र भी CaCO₃ ही है।

ऊष्माक्षेपी और ऊष्माशोषी अभिक्रियाएँ

चूने और पानी वाले बीकर का गर्म होना बताता है कि अभिक्रिया में ऊष्मा निकली। जिन अभिक्रियाओं में उत्पाद के साथ ऊष्मा भी निकलती है, वे ऊष्माक्षेपी कहलाती हैं। उदाहरण:

• प्राकृतिक गैस (मेथेन) का दहन: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g) + ऊर्जा
• श्वसन: भोजन के कार्बोहाइड्रेट पचकर ग्लूकोज़ बनाते हैं। ग्लूकोज़ कोशिकाओं में ऑक्सीजन से मिलकर ऊर्जा देता है: C₆H₁₂O₆(aq) + 6O₂(aq) → 6CO₂(aq) + 6H₂O(l) + ऊर्जा
• शाक-सब्ज़ियों का सड़कर कंपोस्ट बनना।

इसका उल्टा भी होता है। जिन अभिक्रियाओं में ऊर्जा अवशोषित होती है, वे ऊष्माशोषी कहलाती हैं। आगे की वियोजन अभिक्रियाएँ ज़्यादातर ऐसी ही हैं, क्योंकि पदार्थ को तोड़ने के लिए ऊष्मा, प्रकाश या बिजली देनी पड़ती है।

पुस्तक का एक छोटा प्रयोग इसे हाथ से महसूस कराता है: परखनली में लगभग 2 g बेरियम हाइड्रॉक्साइड और 1 g अमोनियम क्लोराइड मिलाकर तली छूइए। परखनली ठंडी लगती है, क्योंकि अभिक्रिया आसपास से ऊष्मा ले रही है।

वियोजन अभिक्रिया: गर्म करने पर

सूखी क्वथन नली में फ़ेरस सल्फ़ेट के हरे क्रिस्टल लेकर गर्म कीजिए। पहले क्रिस्टल अपना जल छोड़ते हैं और उनका हरा रंग बदल जाता है। फिर जलते गंधक जैसी तीखी गंध आती है:

2FeSO₄(s) → Fe₂O₃(s) + SO₂(g) + SO₃(g) (गर्म करने पर)

एक ही अभिकारक टूटकर कई छोटे उत्पाद बना रहा है। ऐसी अभिक्रिया वियोजन (अपघटन) अभिक्रिया कहलाती है। जब यह टूटना ऊष्मा से हो, तो इसे ऊष्मीय वियोजन कहते हैं। यहाँ फ़ेरिक ऑक्साइड ठोस है, जबकि SO₂ और SO₃ गैसें हैं।

चित्र के नामांकन: 1. क्वथन नली, 2. फ़ेरस सल्फ़ेट के क्रिस्टल, 3. परखनली होल्डर, 4. बर्नर, 5. निकलती हुई गैसें, 6. हाथ से गैस को नाक की ओर करना

उद्योग में सबसे काम का ऊष्मीय वियोजन चूना पत्थर का है:

CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g) (गर्म करने पर)

इससे बना कैल्सियम ऑक्साइड ही चूना या बिना बुझा चूना है, जिसका एक बड़ा उपयोग सीमेंट बनाने में होता है।

लेड नाइट्रेट को गर्म करने पर भूरे रंग का धुआँ निकलता है। यह नाइट्रोजन डाइऑक्साइड है:

2Pb(NO₃)₂(s) → 2PbO(s) + 4NO₂(g) + O₂(g) (गर्म करने पर)

क्वथन नली का खुला मुँह कभी अपनी या पड़ोसी की ओर मत रखिए, और गैस को सीधे नाक से मत सूँघिए। हाथ से हवा अपनी ओर करके हल्की-सी गंध लीजिए।

वियोजन: बिजली और प्रकाश से

जल का विद्युत अपघटन: पानी में तनु सल्फ़्यूरिक अम्ल की कुछ बूँदें डालकर दो कार्बन इलेक्ट्रोडों को 6 वोल्ट की बैटरी से जोड़िए और दोनों पर पानी भरी परखनलियाँ उलटी रखिए। दोनों इलेक्ट्रोडों पर बुलबुले बनते हैं, पर एक परखनली में दूसरी से दुगुनी गैस इकट्ठा होती है।

2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g) (विद्युत धारा से)

समीकरण ही बताता है कि जल के अणु से हाइड्रोजन के दो भाग और ऑक्सीजन का एक भाग निकलता है। इसलिए दुगुनी गैस हाइड्रोजन है, जो कैथोड (ऋण इलेक्ट्रोड) पर इकट्ठा होती है। जलती मोमबत्ती पास लाने पर हाइड्रोजन 'पॉप' की आवाज़ के साथ जलती है, जबकि ऑक्सीजन में मोमबत्ती और तेज़ जलती है।

चित्र के नामांकन: 1. प्लास्टिक का बर्तन, 2. तनु सल्फ़्यूरिक अम्ल की कुछ बूँदों वाला पानी, 3. हाइड्रोजन गैस (दुगुना आयतन), 4. ऑक्सीजन गैस, 5. कार्बन इलेक्ट्रोड, कैथोड (ऋण इलेक्ट्रोड), 6. कार्बन इलेक्ट्रोड, ऐनोड (धन इलेक्ट्रोड), 7. 6 वोल्ट की बैटरी

प्रकाश से वियोजन: चायना डिश में सफ़ेद सिल्वर क्लोराइड को धूप में रख दीजिए। थोड़ी देर में यह धूसर हो जाता है, क्योंकि प्रकाश इसे सिल्वर और क्लोरीन में तोड़ देता है:

2AgCl(s) → 2Ag(s) + Cl₂(g) (सूर्य के प्रकाश में)

2AgBr(s) → 2Ag(s) + Br₂(g) (सूर्य के प्रकाश में)

सिल्वर ब्रोमाइड की यही अभिक्रिया श्याम-श्वेत फ़ोटोग्राफ़ी में काम आती है। इसी कारण सिल्वर के ऐसे यौगिक गहरे रंग की बोतलों में रखे जाते हैं।

तीनों तरह के वियोजन में ऊर्जा (ऊष्मा, विद्युत या प्रकाश) देनी पड़ती है, इसलिए ये ऊष्माशोषी हैं।

विस्थापन अभिक्रिया

रेगमाल से साफ़ की गई दो लोहे की कीलों को धागे से बाँधकर लगभग 20 मिनट तक कॉपर सल्फ़ेट के नीले घोल में लटकाइए। तुलना के लिए एक कील बाहर रखिए। निकालने पर दिखेगा कि घोल में डूबी कीलों पर भूरी परत चढ़ गई है और घोल का नीला रंग फीका पड़ गया है।

Fe(s) + CuSO₄(aq) → FeSO₄(aq) + Cu(s)

चित्र के नामांकन: 1. धागा, 2. कॉपर की भूरी परत वाली लोहे की कीलें, 3. फीके नीले रंग का घोल, 4. तुलना के लिए रखा नीला कॉपर सल्फ़ेट घोल, 5. तुलना के लिए बाहर रखी कील, 6. परखनली स्टैंड

लोहे ने कॉपर को उसके यौगिक से हटाकर उसकी जगह ले ली। कील पर जमी भूरी परत कॉपर की है। जिस अभिक्रिया में एक तत्व दूसरे तत्व को उसके यौगिक से हटा देता है, उसे विस्थापन अभिक्रिया कहते हैं। दो और उदाहरण:

• Zn(s) + CuSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Cu(s)
• Pb(s) + CuCl₂(aq) → PbCl₂(aq) + Cu(s)

विस्थापन तभी होता है जब आने वाली धातु, यौगिक वाली धातु से अधिक क्रियाशील हो। लोहा, जिंक और लेड, तीनों कॉपर से अधिक क्रियाशील हैं। उल्टा नहीं होता: कॉपर का टुकड़ा फ़ेरस सल्फ़ेट या जिंक सल्फ़ेट के घोल में रख दें, तो कुछ नहीं बदलेगा। धातुओं की क्रियाशीलता का पूरा क्रम आप धातु और अधातु वाले अध्याय में पढ़ेंगे।

द्विविस्थापन और अवक्षेपण

एक परखनली में सोडियम सल्फ़ेट का घोल और दूसरी में बेरियम क्लोराइड का घोल लेकर दोनों को मिला दीजिए। तुरंत सफ़ेद रंग का एक पदार्थ बनता है जो पानी में नहीं घुलता:

Na₂SO₄(aq) + BaCl₂(aq) → BaSO₄(s) + 2NaCl(aq)

यह सफ़ेद पदार्थ बेरियम सल्फ़ेट है। पानी में न घुलने वाले ऐसे ठोस को अवक्षेप कहते हैं, और जिस अभिक्रिया में अवक्षेप बने, उसे अवक्षेपण अभिक्रिया।

यहाँ हुआ क्या? Ba²⁺ आयन ने SO₄²⁻ से मिलकर BaSO₄ बनाया, और Na⁺ आयन Cl⁻ के साथ NaCl बनकर घोल में ही रह गए। दोनों यौगिकों ने आपस में अपने साथी बदल लिए। जिन अभिक्रियाओं में अभिकारकों के बीच आयनों का आदान-प्रदान होता है, वे द्विविस्थापन अभिक्रियाएँ कहलाती हैं।

शुरुआत वाला लेड नाइट्रेट और पोटैशियम आयोडाइड का प्रयोग भी यही है:

Pb(NO₃)₂(aq) + 2KI(aq) → PbI₂(s) + 2KNO₃(aq)

पीला अवक्षेप लेड आयोडाइड का है। विस्थापन और द्विविस्थापन में फ़र्क़ याद रखने का आसान तरीका: विस्थापन में एक तत्व किसी यौगिक में घुसता है, द्विविस्थापन में दो यौगिक आपस में आयन बदलते हैं।

चित्र के नामांकन: 1. बेरियम सल्फ़ेट का सफ़ेद अवक्षेप, 2. सोडियम क्लोराइड का घोल, 3. लेड आयोडाइड का पीला अवक्षेप, 4. पोटैशियम नाइट्रेट का घोल

उपचयन, अपचयन और रेडॉक्स

चायना डिश में 1 g कॉपर चूर्ण गर्म कीजिए। भूरे चूर्ण पर काली परत चढ़ जाती है। यह कॉपर ऑक्साइड है, जो कॉपर में ऑक्सीजन जुड़ने से बना:

2Cu + O₂ → 2CuO (गर्म करने पर)

चित्र के नामांकन: 1. चायना डिश, 2. कॉपर चूर्ण पर कॉपर ऑक्साइड (CuO) की काली परत, 3. तार की जाली, 4. तिपाई स्टैंड, 5. बर्नर

अब इस गर्म काले पदार्थ पर हाइड्रोजन गैस प्रवाहित की जाए, तो परत फिर भूरी हो जाती है, क्योंकि ऑक्सीजन निकलकर कॉपर वापस मिल जाता है:

CuO + H₂ → Cu + H₂O (गर्म करने पर)

दूसरी अभिक्रिया में CuO की ऑक्सीजन गई, तो उसका अपचयन हुआ। H₂ को ऑक्सीजन मिली, तो उसका उपचयन हुआ। दोनों काम एक साथ हो रहे हैं। ऐसी अभिक्रियाओं को उपचयन-अपचयन या रेडॉक्स अभिक्रियाएँ कहते हैं। दो और उदाहरण:

• ZnO + C → Zn + CO: कार्बन का उपचयन होकर CO बना, और ZnO का अपचयन होकर Zn।
• MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + 2H₂O + Cl₂: HCl की हाइड्रोजन निकल गई, तो उसका उपचयन हुआ। MnO₂ की ऑक्सीजन गई, तो उसका अपचयन हुआ।

वायु में मैग्नीशियम का जलना भी उपचयन है, क्योंकि मैग्नीशियम में ऑक्सीजन जुड़ती है। किसी अभिक्रिया में किसका उपचयन हुआ, यह पहचानने के लिए हर पदार्थ को अलग से देखिए: उसे ऑक्सीजन मिली या उसकी हाइड्रोजन गई?

रोज़मर्रा में उपचयन: संक्षारण और विकृतगंधिता

संक्षारण: लोहे की नई चीज़ें चमकदार होती हैं, पर कुछ समय बाद उन पर लाल-भूरी परत चढ़ जाती है। इसे जंग लगना कहते हैं। चाँदी पर काली परत और ताँबे पर हरी परत भी ऐसा ही बदलाव है, पर इन्हें जंग नहीं कहते। जब कोई धातु अपने आसपास की नमी, हवा या अम्ल के संपर्क में आकर धीरे-धीरे नष्ट होती है, तो इसे संक्षारण कहते हैं।

इससे कार के ढाँचे, पुल, लोहे की रेलिंग और जहाज़ों को भारी नुकसान होता है, और हर साल खराब लोहे को बदलने में बहुत पैसा लगता है। रंग-रोगन जैसे बचाव के तरीके धातु वाले अध्याय में विस्तार से आएँगे।

विकृतगंधिता: तेल या घी में बनी चीज़ें बहुत दिन पड़ी रहें, तो उनका स्वाद और गंध बिगड़ जाते हैं। तेल और वसा का उपचयन होने से ऐसा होता है, और इसे विकृतगंधिता कहते हैं। इसे धीमा करने के उपाय:

• ऐसे खाद्य पदार्थों में उपचयन रोकने वाले पदार्थ (प्रति ऑक्सीकारक) मिलाए जाते हैं।
• खाने को वायुरोधी डिब्बों में रखा जाता है।
• चिप्स के पैकेट से ऑक्सीजन निकालकर उसमें नाइट्रोजन जैसी कम सक्रिय गैस भरी जाती है, ताकि चिप्स का उपचयन न हो।

मैग्नीशियम रिबन को पहले साफ़ क्यों करते हैं

प्रश्न 1. वायु में जलाने से पहले मैग्नीशियम रिबन को साफ़ क्यों किया जाता है? (2 अंक)

उत्तर:

हवा में पड़े-पड़े मैग्नीशियम रिबन की सतह पर मैग्नीशियम ऑक्साइड की पतली परत जम जाती है। यह परत अंदर की धातु को ऑक्सीजन से मिलने नहीं देती, इसलिए रिबन ठीक से नहीं जलता। रेगमाल से रगड़ने पर यह परत हट जाती है और साफ़ मैग्नीशियम सीधे ऑक्सीजन से अभिक्रिया करता है:

2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s)

शब्दों से संतुलित समीकरण

प्रश्न 2. निम्नलिखित अभिक्रियाओं के संतुलित समीकरण लिखिए: (3 अंक)

(i) हाइड्रोजन + क्लोरीन → हाइड्रोजन क्लोराइड (ii) बेरियम क्लोराइड + ऐलुमिनियम सल्फ़ेट → बेरियम सल्फ़ेट + ऐलुमिनियम क्लोराइड (iii) सोडियम + जल → सोडियम हाइड्रॉक्साइड + हाइड्रोजन

उत्तर:

(i) H₂ + Cl₂ → 2HCl

(ii) 3BaCl₂ + Al₂(SO₄)₃ → 3BaSO₄ + 2AlCl₃

(iii) 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

दूसरे समीकरण में SO₄ समूह को एक इकाई मानकर गिनिए। बाईं ओर Al₂(SO₄)₃ में 3 सल्फ़ेट हैं, तो दाईं ओर 3BaSO₄ चाहिए। फिर बेरियम के लिए 3BaCl₂ लिखिए। अब क्लोरीन के 6 परमाणु हो गए, इसलिए 2AlCl₃। ऐलुमिनियम दोनों ओर 2 है।

अवस्था के संकेत के साथ समीकरण

प्रश्न 3. अवस्था के संकेतों सहित संतुलित समीकरण लिखिए: (2 अंक)

(i) जल में बेरियम क्लोराइड और सोडियम सल्फ़ेट के विलयन अभिक्रिया करके सोडियम क्लोराइड का विलयन और अघुलनशील बेरियम सल्फ़ेट का अवक्षेप बनाते हैं। (ii) सोडियम हाइड्रॉक्साइड का विलयन (जल में) हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के विलयन (जल में) से अभिक्रिया करके सोडियम क्लोराइड का विलयन और जल बनाता है।

उत्तर:

(i) BaCl₂(aq) + Na₂SO₄(aq) → BaSO₄(s) + 2NaCl(aq)

(ii) NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

जो पदार्थ "विलयन" या "जल में" लिखा है, उसके साथ (aq) लगेगा। अवक्षेप ठोस है, इसलिए BaSO₄ के साथ (s)। बना हुआ जल द्रव है, इसलिए (l)।

सफ़ेदी वाला पदार्थ X

प्रश्न 4. किसी पदार्थ X के विलयन का उपयोग सफ़ेदी करने के लिए होता है। (2 अंक)

(i) पदार्थ X का नाम और सूत्र लिखिए। (ii) X की जल के साथ अभिक्रिया लिखिए।

उत्तर:

(i) पदार्थ X कैल्सियम ऑक्साइड (बिना बुझा चूना) है। इसका सूत्र CaO है।

(ii) जल के साथ यह बहुत ऊष्मा देकर बुझा हुआ चूना बनाता है:

CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + ऊष्मा

इसी बुझे हुए चूने का घोल दीवारों पर लगाया जाता है।

एक परखनली में दुगुनी गैस क्यों

प्रश्न 5. जल के विद्युत अपघटन में एक परखनली में इकट्ठी गैस की मात्रा दूसरी से दुगुनी क्यों होती है? उस गैस का नाम बताइए। (2 अंक)

उत्तर:

जल के अणु H₂O में हाइड्रोजन के 2 परमाणु और ऑक्सीजन का 1 परमाणु होता है। विद्युत अपघटन का समीकरण है:

2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g)

यहाँ हाइड्रोजन के 2 अणु बनते हैं और ऑक्सीजन का 1 अणु। इसलिए हाइड्रोजन का आयतन ऑक्सीजन से दुगुना होता है। दुगुनी मात्रा वाली गैस हाइड्रोजन है।

ऊष्माक्षेपी और ऊष्माशोषी में अंतर

प्रश्न 6. ऊष्माक्षेपी और ऊष्माशोषी अभिक्रिया का क्या अर्थ है? एक-एक उदाहरण दीजिए। (2 अंक)

उत्तर:

जिन अभिक्रियाओं में उत्पाद बनने के साथ ऊष्मा भी निकलती है, वे ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाएँ हैं। उदाहरण, मेथेन का दहन:

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g) + ऊर्जा

जिन अभिक्रियाओं में ऊष्मा अवशोषित होती है, वे ऊष्माशोषी अभिक्रियाएँ हैं। उदाहरण, चूना पत्थर का गर्म करने पर टूटना:

CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g) (गर्म करने पर)

श्वसन ऊष्माक्षेपी क्यों है

प्रश्न 7. श्वसन को ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया क्यों कहते हैं? (2 अंक)

उत्तर:

भोजन के कार्बोहाइड्रेट पचकर ग्लूकोज़ बनाते हैं। कोशिकाओं में यह ग्लूकोज़ ऑक्सीजन से अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड और जल बनाता है, और साथ में ऊर्जा निकलती है:

C₆H₁₂O₆(aq) + 6O₂(aq) → 6CO₂(aq) + 6H₂O(l) + ऊर्जा

इस अभिक्रिया में ऊर्जा बाहर निकलती है, इसलिए श्वसन ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया है। यही ऊर्जा हमें जीवित रहने और काम करने के लिए मिलती है।

वियोजन, संयोजन का उल्टा

प्रश्न 8. वियोजन अभिक्रिया को संयोजन अभिक्रिया के विपरीत क्यों कहा जाता है? समीकरण लिखिए। (2 अंक)

उत्तर:

संयोजन अभिक्रिया में दो या अधिक पदार्थ मिलकर एक उत्पाद बनाते हैं, जैसे:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)

वियोजन अभिक्रिया में एक पदार्थ टूटकर दो या अधिक पदार्थ बनाता है, जैसे:

2H₂O(l) → 2H₂(g) + O₂(g) (विद्युत धारा से)

एक में पदार्थ जुड़ते हैं और दूसरे में टूटते हैं। ऊपर के दोनों समीकरण एक-दूसरे के ठीक उल्टे हैं, इसीलिए वियोजन को संयोजन का विपरीत कहते हैं।

सिल्वर क्लोराइड धूप में

प्रश्न 9. सफ़ेद सिल्वर क्लोराइड को धूप में रखने पर क्या होता है? समीकरण लिखिए और बताइए कि यह किस प्रकार की अभिक्रिया है। (2 अंक)

उत्तर:

धूप में सिल्वर क्लोराइड धूसर रंग का हो जाता है, क्योंकि प्रकाश इसे सिल्वर और क्लोरीन में तोड़ देता है:

2AgCl(s) → 2Ag(s) + Cl₂(g) (सूर्य के प्रकाश में)

यह प्रकाश से होने वाली वियोजन अभिक्रिया है। ऊर्जा प्रकाश से ली जाती है। सिल्वर ब्रोमाइड की ऐसी ही अभिक्रिया श्याम-श्वेत फ़ोटोग्राफ़ी में काम आती है।

थर्मिट जैसी अभिक्रिया का प्रकार

प्रश्न 10. Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe

ऊपर की अभिक्रिया किस प्रकार की है? कारण बताइए। (2 अंक)

उत्तर:

यह विस्थापन अभिक्रिया है। ऐलुमिनियम, लोहे से अधिक क्रियाशील है, इसलिए वह आयरन ऑक्साइड से लोहे को हटाकर ख़ुद ऑक्सीजन से जुड़ जाता है और लोहा मुक्त हो जाता है।

इसी अभिक्रिया को दूसरी तरह से भी देख सकते हैं: ऐलुमिनियम को ऑक्सीजन मिली, तो उसका उपचयन हुआ, और Fe₂O₃ की ऑक्सीजन गई, तो उसका अपचयन। प्रश्न में "प्रकार" पूछा हो, तो विस्थापन लिखिए।

कौन-सा कथन असत्य है

प्रश्न 11. अभिक्रिया 2PbO(s) + C(s) → 2Pb(s) + CO₂(g) के बारे में कौन-से कथन असत्य हैं? (2 अंक)

(a) सीसा अपचयित हो रहा है। (b) कार्बन डाइऑक्साइड उपचयित हो रहा है। (c) कार्बन उपचयित हो रहा है। (d) लेड ऑक्साइड अपचयित हो रहा है।

उत्तर:

यहाँ PbO की ऑक्सीजन निकल रही है, तो लेड ऑक्साइड का अपचयन हो रहा है। कार्बन को ऑक्सीजन मिल रही है, तो कार्बन का उपचयन हो रहा है। इसलिए (c) और (d) सही हैं।

(a) असत्य है, क्योंकि अपचयन सीसे (Pb) का नहीं, लेड ऑक्साइड का हो रहा है। सीसा तो उत्पाद है। (b) असत्य है, क्योंकि CO₂ भी उत्पाद है। वह अभिक्रिया में भाग नहीं ले रहा।

तो असत्य कथन (a) और (b) हैं।

संतुलित कीजिए और प्रकार बताइए

प्रश्न 12. संतुलित समीकरण लिखिए और हर अभिक्रिया का प्रकार बताइए: (4 अंक)

(a) पोटैशियम ब्रोमाइड (aq) + बेरियम आयोडाइड (aq) → पोटैशियम आयोडाइड (aq) + बेरियम ब्रोमाइड (s) (b) जिंक कार्बोनेट (s) → जिंक ऑक्साइड (s) + कार्बन डाइऑक्साइड (g) (c) हाइड्रोजन (g) + क्लोरीन (g) → हाइड्रोजन क्लोराइड (g) (d) मैग्नीशियम (s) + हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (aq) → मैग्नीशियम क्लोराइड (aq) + हाइड्रोजन (g)

उत्तर:

(a) में दोनों यौगिक आपस में आयन बदल रहे हैं। प्रश्न में बेरियम ब्रोमाइड के साथ (s) लिखा है, इसलिए उत्तर में भी वही रखा है। (d) में तत्व मैग्नीशियम, अम्ल से हाइड्रोजन को हटा रहा है। प्रकार पहचानने के लिए अभिकारकों और उत्पादों की गिनती से शुरू कीजिए: एक अभिकारक टूटकर कई उत्पाद बनाए तो वियोजन, कई अभिकारक मिलकर एक उत्पाद बनाएँ तो संयोजन।

संक्षारण: लंबा उत्तर

प्रश्न 13. संक्षारण किसे कहते हैं? इसके दो उदाहरण दीजिए। इससे क्या हानि होती है? (5 अंक)

उत्तर:

जब कोई धातु अपने आसपास की नमी, हवा (ऑक्सीजन) या अम्ल के संपर्क में आती है, तो उसकी सतह पर धीरे-धीरे दूसरे पदार्थ की परत बनने लगती है और धातु नष्ट होने लगती है। इस प्रक्रिया को संक्षारण कहते हैं।

उदाहरण:

1. लोहे की वस्तुओं पर लाल-भूरी परत चढ़ना, जिसे जंग लगना कहते हैं।
2. चाँदी के गहनों या बर्तनों पर काली परत चढ़ना।
3. ताँबे के बर्तनों पर हरी परत चढ़ना।

हानि:

• कार के ढाँचे, पुल, लोहे की रेलिंग, जहाज़ और लोहे से बनी दूसरी चीज़ें कमज़ोर होकर ख़राब हो जाती हैं।
• खराब हुए लोहे को बदलने में हर साल बहुत पैसा ख़र्च होता है।

संक्षारण धातु और ऑक्सीजन की अभिक्रिया है, इसलिए यह उपचयन का एक रूप है। लोहे पर रंग या तेल लगाने से हवा और नमी का संपर्क टूट जाता है और जंग कम लगती है।

विस्थापन और द्विविस्थापन में अंतर

प्रश्न 14. विस्थापन और द्विविस्थापन अभिक्रिया में अंतर लिखिए। दोनों का एक-एक उदाहरण समीकरण सहित दीजिए। (5 अंक)

उत्तर:

विस्थापन का उदाहरण: लोहे की कील कॉपर सल्फ़ेट के घोल में डालने पर कील पर भूरा कॉपर जम जाता है और नीला रंग फीका पड़ता है:

Fe(s) + CuSO₄(aq) → FeSO₄(aq) + Cu(s)

द्विविस्थापन का उदाहरण: सोडियम सल्फ़ेट और बेरियम क्लोराइड के घोल मिलाने पर बेरियम सल्फ़ेट का सफ़ेद अवक्षेप बनता है:

Na₂SO₄(aq) + BaCl₂(aq) → BaSO₄(s) + 2NaCl(aq)

अब क्विज़ की बारी

अब आगे 20 प्रश्नों की क्विज़ है। जहाँ समीकरण संतुलित करना हो या उपचयन-अपचयन पहचानना हो, वहाँ पहले कॉपी में लिखकर देखिए, फिर विकल्प चुनिए।

जो प्रश्न गलत हो जाए, उसका भाग पाठ में फिर से पढ़िए। समीकरण वाली गलती हो, तो वह समीकरण एक बार बिना देखे लिखकर अभ्यास कीजिए।