HSC रसायन विज्ञान के लिए आयनिक और सहसंयोजक नामकरण तथा संयोजकता
संयोजकता, आयनिक आवेश, ऑक्सीकरण अवस्था और नामकरण नियमों का उपयोग करके आयनिक और सहसंयोजक सूत्र लिखना और समझना सीखें।
मान लीजिए आपसे iron(III) oxide का सूत्र लिखने को कहा जाता है। इनमें से कौन-सा सही लगता है: \(\ce{FeO}\), \(\ce{Fe2O3}\), या \(\ce{Fe3O2}\)?
\(\ce{Fe3O2}\) चुनना आकर्षक लग सकता है। आखिर नाम में “III” है, और oxide की संयोजकता 2 होती है। लेकिन रोमन अंक यह नहीं बता रहा कि आपको iron के कितने परमाणु लिखने हैं। यह iron की ऑक्सीकरण अवस्था बताता है। फिर सूत्र इस तरह बनाया जाना चाहिए कि धनात्मक और ऋणात्मक आवेश एक-दूसरे को संतुलित कर दें।
इससे \(\ce{Fe2O3}\) मिलता है।
यही रासायनिक नामकरण का मुख्य विचार है: नाम और सूत्र अलग-अलग प्रकार की जानकारी देते हैं, और आपको यह जानना होता है कि उपसूचक किस जानकारी से निर्धारित होते हैं।
01तीन विचार जिन्हें आपस में मिलाना आसान है
यौगिकों का नामकरण करने से पहले तीन संबंधित विचारों को अलग-अलग समझें: संयोजकता, आयनिक आवेश और ऑक्सीकरण अवस्था।
| विचार | यह आपको क्या बताता है | उदाहरण |
|---|---|---|
| संयोजकता | संयोजन क्षमता का एक सरल माप | सामान्य यौगिकों में Mg की संयोजकता 2 है |
| आयनिक आवेश | किसी आयन द्वारा वहन किया जाने वाला वास्तविक आवेश | \(\mathrm{Mg}^{2+}\) |
| ऑक्सीकरण अवस्था | किसी पदार्थ में परमाणु को दिया गया चिह्न सहित लेखांकन मान | \(\ce{MgCl2}\) में Mg की ऑक्सीकरण अवस्था \(+2\) है |
HSC स्तर पर, संयोजकता सूत्र लिखने के लिए एक उपयोगी शॉर्टकट है, विशेष रूप से परिचित एकपरमाणुक आयनों के लिए। Magnesium सामान्यतः \(\mathrm{Mg}^{2+}\) बनाता है, इसलिए हम अक्सर कहते हैं कि इसकी संयोजकता 2 है। Chlorine सामान्यतः \(\mathrm{Cl}^{-}\) बनाता है, इसलिए इसकी संयोजकता 1 है।
लेकिन संयोजकता और ऑक्सीकरण अवस्था बिल्कुल एक ही चीज़ नहीं हैं।
संयोजकता आम तौर पर बिना चिह्न वाली पूर्ण संख्या के रूप में लिखी जाती है। ऑक्सीकरण अवस्था में चिह्न होता है और यह यौगिक पर निर्भर करती है। किसी तत्व की एक से अधिक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ हो सकती हैं।
उदाहरण के लिए, iron सामान्यतः \(\mathrm{Fe}^{2+}\) और \(\mathrm{Fe}^{3+}\), दोनों रूपों में मिलता है। इसी कारण iron(II) chloride और iron(III) chloride जैसे नामों में रोमन अंक की आवश्यकता होती है।
02आयनिक सूत्र आवेश से निर्धारित होते हैं
किसी आयनिक यौगिक को एक बहुत सख्त रात्रिभोज की तरह सोचें: किसी को बैठने की अनुमति मिलने से पहले हर धनात्मक आवेश को उतनी ही मात्रा के ऋणात्मक आवेश से संतुलित होना चाहिए।
एक \(\mathrm{Na}^{+}\) और एक \(\mathrm{Cl}^{-}\) पूरी तरह संतुलित होते हैं:
\[ (+1)+(-1)=0 \]
इसलिए sodium chloride का सूत्र \(\ce{NaCl}\) है।
अब magnesium और chloride को देखें। एक \(\mathrm{Mg}^{2+}\) में धनात्मक आवेश की दो इकाइयाँ होती हैं, जबकि प्रत्येक \(\mathrm{Cl}^{-}\) केवल एक इकाई ऋणात्मक आवेश देता है।
आपको दो chloride आयनों की आवश्यकता होती है:
\[ (+2)+2(-1)=0 \]
इसलिए सूत्र \(\ce{MgCl2}\) है।
रात्रिभोज का उदाहरण केवल एक उपमा है। कोई आयनिक ठोस अलग-अलग छोटे \(\ce{MgCl2}\) अणुओं से नहीं बना होता जो जोड़ों में बैठे हों। यह एक विशाल त्रि-आयामी जालक बनाता है। \(\ce{MgCl2}\) सूत्र आयनों का सरलतम पूर्ण-संख्या अनुपात बताता है।
जानने योग्य सामान्य आयनिक आवेश
आपको हर बार प्रत्येक सामान्य आयन का आवेश शुरू से निकालने की आवश्यकता नहीं है।
| आयन या समूह | सामान्य आवेश |
|---|---|
| समूह 1 के धातु आयन, जैसे \(\mathrm{Na}^{+}\), \(\mathrm{K}^{+}\) | \(+1\) |
| समूह 2 के धातु आयन, जैसे \(\mathrm{Mg}^{2+}\), \(\mathrm{Ca}^{2+}\) | \(+2\) |
| \(\mathrm{Al}^{3+}\) | \(+3\) |
| \(\mathrm{Ag}^{+}\) | \(+1\) |
| \(\mathrm{Zn}^{2+}\) | \(+2\) |
| halide आयन, जैसे \(\mathrm{Cl}^{-}\), \(\mathrm{Br}^{-}\) | \(-1\) |
| oxide, \(\mathrm{O}^{2-}\) | \(-2\) |
| sulfide, \(\mathrm{S}^{2-}\) | \(-2\) |
| nitride, \(\mathrm{N}^{3-}\) | \(-3\) |
| ammonium, \(\ce{NH4+}\) | \(+1\) |
| hydroxide, \(\ce{OH^-}\) | \(-1\) |
| nitrate, \(\ce{NO3^-}\) | \(-1\) |
| carbonate, \(\ce{CO3^2-}\) | \(-2\) |
| sulfate, \(\ce{SO4^2-}\) | \(-2\) |
| phosphate, \(\ce{PO4^3-}\) | \(-3\) |
Sulfate और nitrate जैसे बहुपरमाणुक आयन, आयनिक सूत्र बनाते समय एक ही आवेशित इकाई की तरह व्यवहार करते हैं।
हल किया गया उदाहरण: aluminium oxide का सूत्र लिखें
Aluminium oxide का रासायनिक सूत्र लिखें।
चरण 1
Aluminium \(\mathrm{Al}^{3+}\) बनाता है। Oxide \(\mathrm{O}^{2-}\) है।
चरण 2
3 और 2 का लघुत्तम समापवर्त्य 6 है।
दो aluminium आयन देते हैं:
\[ 2(+3)=+6 \]
तीन oxide आयन देते हैं:
\[ 3(-2)=-6 \]
चरण 3
\[ \ce{Al2O3} \]
इस परिणाम का अर्थ है कि सरलतम आवेश-तटस्थ अनुपात प्रत्येक तीन oxide आयनों के लिए दो aluminium आयन है।
“क्रिस-क्रॉस” शॉर्टकट भी 2 और 3 उपसूचक देगा। अपना उत्तर जाँचने के लिए यह शॉर्टकट ठीक है, लेकिन इसके काम करने का कारण आवेश-संतुलन है। यदि आप आवेशों को समझते हैं, तो इस शॉर्टकट का गलत उपयोग करने की संभावना बहुत कम हो जाती है।
आयनिक अनुपात को हमेशा सरल करें
Calcium oxide के साथ क्या होता है?
Calcium \(\mathrm{Ca}^{2+}\) है, और oxide \(\mathrm{O}^{2-}\) है। यदि 2 को यांत्रिक रूप से क्रिस-क्रॉस किया जाए, तो \(\ce{Ca2O2}\) मिल सकता है।
लेकिन एक calcium आयन पहले ही एक oxide आयन को संतुलित कर देता है:
\[ (+2)+(-2)=0 \]
इसलिए सरलतम अनुपात \(1:1\) है, अतः सूत्र है:
\[ \ce{CaO} \]
आयनिक सूत्रों में सबसे छोटा पूर्ण-संख्या अनुपात प्रयोग किया जाता है।
03बहुपरमाणुक आयन एक साथ बने रहते हैं
अब calcium nitrate पर विचार करें।
Calcium \(\mathrm{Ca}^{2+}\) है, जबकि nitrate \(\ce{NO3^-}\) है। दो nitrate आयनों की आवश्यकता होती है:
\[ (+2)+2(-1)=0 \]
सूत्र है:
\[ \ce{Ca(NO3)2} \]
कोष्ठक महत्वपूर्ण हैं। उपसूचक 2 पूरे nitrate आयन पर लागू होता है।
कोष्ठकों के बिना \(\ce{CaNO3_2}\) संरचना को सही ढंग से व्यक्त नहीं करेगा।
यहाँ एक और महत्वपूर्ण नियम छिपा है: आवेश संतुलित करते समय किसी बहुपरमाणुक आयन के भीतर के उपसूचकों को न बदलें। Nitrate \(\ce{NO3^-}\) है। गणना को सुविधाजनक बनाने के लिए आप इसे nitrogen और oxygen की किसी नई व्यवस्था में नहीं बदल सकते।
हल किया गया उदाहरण: iron(III) sulfate का सूत्र लिखें
Iron(III) sulfate का रासायनिक सूत्र लिखें।
चरण 1
Iron(III) का अर्थ है कि iron की ऑक्सीकरण अवस्था \(+3\) है। इस एकपरमाणुक iron आयन के लिए यह \(\mathrm{Fe}^{3+}\) के अनुरूप है।
Sulfate \(\ce{SO4^2-}\) है।
चरण 2
3 और 2 का लघुत्तम समापवर्त्य 6 है।
दो \(\mathrm{Fe}^{3+}\) आयन कुल \(+6\) देते हैं।
तीन sulfate आयन देते हैं:
\[ 3(-2)=-6 \]
चरण 3
\[ \ce{Fe2(SO4)3} \]
कोष्ठक आवश्यक हैं क्योंकि तीन पूरे sulfate आयन हैं।
04आयनिक यौगिकों का नामकरण
सूत्र लिखना एक दिशा है। HSC प्रश्न उतनी ही आसानी से आपको कोई सूत्र देकर उसका नाम भी पूछ सकते हैं।
मूल नियम है:
- पहले धनात्मक आयन का नाम लिखें।
- दूसरे स्थान पर ऋणात्मक आयन का नाम लिखें।
- एकपरमाणुक ऋणात्मक आयन के नाम के अंत को -ide में बदलें।
- बहुपरमाणुक आयन का स्थापित नाम बनाए रखें।
- यदि धातु की अलग-अलग ऑक्सीकरण अवस्थाएँ हो सकती हैं, तो उसकी ऑक्सीकरण अवस्था रोमन अंक का उपयोग करके बताएं।
उदाहरण के लिए:
| सूत्र | नाम |
|---|---|
| \(\ce{NaCl}\) | sodium chloride |
| \(\ce{MgO}\) | magnesium oxide |
| \(\ce{Al2S3}\) | aluminium sulfide |
| \(\ce{CaCO3}\) | calcium carbonate |
| \(\ce{FeCl2}\) | iron(II) chloride |
| \(\ce{FeCl3}\) | iron(III) chloride |
ध्यान दें कि यहाँ क्या नहीं है: di-, tri-, और tetra- जैसे उपसर्ग।
मानक आयनिक नामकरण में \(\ce{MgCl2}\) को “magnesium dichloride” नहीं कहा जाता। \(1:2\) अनुपात आवेश-संतुलन से निर्धारित होता है, इसलिए उपसर्ग की आवश्यकता नहीं है।
05किसी सूत्र से धातु की ऑक्सीकरण अवस्था ज्ञात करना
मान लीजिए आपको \(\ce{Cu2O}\) दिया गया है।
Copper की एक से अधिक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ हो सकती हैं, इसलिए केवल “copper oxide” कहना उपयोगी जानकारी को छोड़ देता है।
रोमन अंक कैसे ज्ञात करें?
Oxide की ऑक्सीकरण अवस्था \(-2\) है। यौगिक उदासीन है, इसलिए सभी ऑक्सीकरण अवस्थाओं का योग शून्य होना चाहिए।
प्रत्येक copper परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था \(x\) मानें:
\[ 2x+(-2)=0 \]
अतः:
\[ 2x=+2 \]
और:
\[ x=+1 \]
इसलिए \(\ce{Cu2O}\) का नाम copper(I) oxide है।
हल किया गया उदाहरण: \(\ce{Co2O3}\) का नाम बताएं
आयनिक यौगिक \(\ce{Co2O3}\) का नाम बताएं।
चरण 1
सामान्य oxides में oxygen की ऑक्सीकरण अवस्था सामान्यतः \(-2\) होती है।
इसलिए तीन oxygen परमाणुओं का योगदान है:
\[ 3(-2)=-6 \]
चरण 2
प्रत्येक cobalt परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था \(x\) मानें।
\[ 2x-6=0 \]
इसलिए:
\[ 2x=6 \]
\[ x=+3 \]
चरण 3
धातु cobalt है, इसकी ऑक्सीकरण अवस्था \(+3\) है, और \(\mathrm{O}^{2-}\) oxide है।
नाम है cobalt(III) oxide।
रोमन अंक III का अर्थ \(+3\) है। इसका अर्थ यह नहीं है कि सूत्र में तीन cobalt परमाणु हैं।
06ऑक्सीकरण अवस्था और किसी आयन का कुल आवेश एक ही चीज़ नहीं हैं
यह अंतर विशेष रूप से बहुपरमाणुक आयनों में महत्वपूर्ण हो जाता है।
Sulfate, \(\ce{SO4^2-}\), को लें।
पूरे sulfate आयन का आवेश \(-2\) है। इसका अर्थ यह नहीं है कि sulfur की ऑक्सीकरण अवस्था \(-2\) है।
Oxygen की ऑक्सीकरण अवस्था सामान्यतः \(-2\) होती है। इसलिए चार oxygen परमाणु योगदान देते हैं:
\[ 4(-2)=-8 \]
आयन के भीतर की ऑक्सीकरण अवस्थाओं का योग आयन के कुल आवेश, \(-2\), के बराबर होना चाहिए।
Sulfur की ऑक्सीकरण अवस्था \(x\) मानें:
\[ x-8=-2 \]
अतः:
\[ x=+6 \]
इसलिए sulfate में sulfur की ऑक्सीकरण अवस्था \(+6\) है, जबकि पूरे sulfate आयन का आवेश \(-2\) है।
इसी कारण “आवेश” और “ऑक्सीकरण अवस्था” शब्दों का परस्पर बदलकर उपयोग नहीं करना चाहिए।
ऑक्सीकरण अवस्था के नियमों का यह संक्षिप्त समूह काफी उपयोगी होगा:
- स्वतंत्र तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था \(0\) होती है
- एकपरमाणुक आयन की ऑक्सीकरण अवस्था उसके आयनिक आवेश के बराबर होती है
- उदासीन यौगिक में ऑक्सीकरण अवस्थाओं का योग \(0\) होता है
- बहुपरमाणुक आयन में ऑक्सीकरण अवस्थाओं का योग उसके कुल आवेश के बराबर होता है
- oxygen सामान्यतः \(-2\) होता है
- hydrogen सामान्यतः \(+1\) होता है
सामान्यतः शब्द महत्वपूर्ण है। Chemistry में अपवाद होते हैं, और जब oxidation और reduction पाठ्यक्रम का बड़ा भाग बनेंगे, तब आप इनमें से कुछ अपवादों से मिलेंगे।
07सहसंयोजक नामकरण में अलग प्रणाली का उपयोग होता है
अब \(\ce{N2O4}\) पर विचार करें।
यदि आप इसे आयनिक यौगिक की तरह समझने की कोशिश करेंगे, तो तुरंत समस्या आएगी। यहाँ ऐसा कोई धात्विक धनायन नहीं है जिसका आवेश किसी ऋणायन के विरुद्ध संतुलित करना हो।
सरल द्विघटकीय सहसंयोजक यौगिकों के लिए नाम इसके बजाय आपको यह बताता है कि सूत्र में कितने परमाणु दर्शाए गए हैं।
\(\ce{N2O4}\) के नाम का अनुमान लगाएँ। क्या “nitrogen oxide” पर्याप्त होगा?
नहीं। Nitrogen और oxygen वाले कई यौगिक होते हैं, इसलिए परमाणुओं की संख्या महत्वपूर्ण है। उपसर्ग यह जानकारी देते हैं।
| संख्या | उपसर्ग |
|---|---|
| 1 | mono- |
| 2 | di- |
| 3 | tri- |
| 4 | tetra- |
| 5 | penta- |
| 6 | hexa- |
| 7 | hepta- |
| 8 | octa- |
| 9 | nona- |
| 10 | deca- |
किसी द्विघटकीय सहसंयोजक यौगिक के लिए:
- पहले तत्व का नाम लिखें
- यदि पहले तत्व के एक से अधिक परमाणु हों, तो संख्यात्मक उपसर्ग का उपयोग करें
- दूसरे तत्व का नाम -ide अंत के साथ लिखें
- दूसरे तत्व के परमाणुओं की संख्या के लिए उपसर्ग का उपयोग करें, जिसमें एक परमाणु होने पर mono- भी शामिल है
पहले तत्व के लिए mono- उपसर्ग सामान्यतः छोड़ दिया जाता है।
कुछ नामों में पास-पास आने वाले स्वर संक्षिप्त हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, mono + oxide से monoxide बनता है, “monooxide” नहीं, और tetra + oxide से tetroxide बनता है।
हल किया गया उदाहरण: \(\ce{N2O4}\) का नाम बताएं
द्विघटकीय सहसंयोजक यौगिक \(\ce{N2O4}\) का नाम बताएं।
चरण 1
दो nitrogen परमाणु हैं। दो के लिए उपसर्ग di- है।
इससे dinitrogen मिलता है।
चरण 2
चार oxygen परमाणु हैं। उपसर्ग tetra- है, और oxygen, oxide बनता है।
“Tetraoxide” संक्षिप्त होकर tetroxide बनता है।
चरण 3
नाम है dinitrogen tetroxide।
उपसर्ग लिखे गए सूत्र में \(2:4\) परमाणु अनुपात को सीधे दर्शाते हैं। इसे केवल इसलिए \(\ce{NO2}\) में सरल न करें कि दोनों उपसूचक 2 से विभाज्य हैं। आणविक सूत्र और आयनिक सरलतम अनुपात अलग-अलग काम करते हैं।
हल किया गया उदाहरण: sulfur hexafluoride का सूत्र लिखें
Sulfur hexafluoride का सूत्र लिखें।
चरण 1
Sulfur से पहले कोई उपसर्ग नहीं है, इसलिए एक sulfur परमाणु है।
चरण 2
Hexa- का अर्थ छह है। Fluoride आपको बताता है कि दूसरा तत्व fluorine है।
इसलिए छह fluorine परमाणु हैं।
चरण 3
\[ \ce{SF6} \]
यहाँ आवेश-संतुलन की कोई गणना नहीं है। hexa- शब्द ने आवश्यक उपसूचक पहले ही बता दिया है।
08आयनिक या सहसंयोजक? नामकरण नियम लगाने से पहले तय करें
नामकरण की कई गलतियाँ इसलिए होती हैं क्योंकि विद्यार्थी को कोई नियम याद रहता है, लेकिन वह उसे गलत प्रकार के यौगिक पर लागू कर देता है।
सबसे पहले संघटन को संकेत के रूप में उपयोग करें।
| आपको क्या दिखाई देता है | संभावित तरीका |
|---|---|
| धातु + अधातु | आयनिक |
| धातु + बहुपरमाणुक आयन | आयनिक |
| Ammonium + ऋणायन | आयनिक |
| सरल द्विघटकीय यौगिक में दो अधातु | सहसंयोजक उपसर्ग नामकरण |
उदाहरण के लिए:
- \(\ce{CaCl2}\): calcium एक धातु है, इसलिए आयनिक नामकरण का उपयोग करें -> calcium chloride
- \(\ce{NCl3}\): nitrogen और chlorine अधातु हैं, इसलिए उपसर्गों का उपयोग करें -> nitrogen trichloride
- \(\ce{CuSO4}\): copper और sulfate का यौगिक आयनिक है -> copper की ऑक्सीकरण अवस्था निर्धारित करें, जिससे copper(II) sulfate मिलता है
यह नियम जानबूझकर यहाँ पढ़ाए गए सामान्य अकार्बनिक यौगिकों पर केंद्रित है। अम्लों, hydrates, कार्बनिक यौगिकों और अधिक उन्नत coordination compounds के लिए अतिरिक्त नामकरण नियमों की आवश्यकता होती है।
09“क्रिस-क्रॉस” याद करने से बेहतर तरीका
क्रिस-क्रॉस विधि उपयोगी हो सकती है, लेकिन जब यह सोचने की जगह ले लेती है तो खतरनाक हो जाती है।
उदाहरण के लिए, मान लीजिए आपको aluminium sulfate का सूत्र चाहिए।
आप जानते हैं:
\[ \mathrm{Al}^{3+} \]
और:
\[ \ce{SO4^2-} \]
आवेशों के परिमाणों को क्रिस-क्रॉस करने से मिलता है:
\[ \ce{Al2(SO4)3} \]
यह वास्तव में सही है।
लेकिन अधिक मजबूत तर्क है:
\[ 2(+3)+3(-2)=0 \]
यह आपको बताता है कि दो aluminium आयन और तीन sulfate आयन क्यों हैं। यह आपको यह भी याद दिलाता है कि sulfate एक अक्षुण्ण आयन है, इसलिए कोष्ठक आवश्यक हैं।
इसके बजाय यह निर्णय प्रक्रिया अपनाएँ:
नाम से आयनिक सूत्र
- धनायन और ऋणायन की पहचान करें।
- उनके आवेश लिखें।
- दोनों की सबसे छोटी ऐसी संख्याएँ खोजें जिनसे कुल आवेश शून्य हो जाए।
- यदि एक से अधिक बहुपरमाणुक आयन चाहिए, तो कोष्ठकों का उपयोग करें।
- जाँचें कि अनुपात को और सरल नहीं किया जा सकता।
आयनिक सूत्र से नाम
- धनायन और ऋणायन की पहचान करें।
- निर्धारित करें कि धातु की ऑक्सीकरण अवस्था बदल सकती है या नहीं।
- यदि बदल सकती है, तो आवेश-संतुलन से उसकी ऑक्सीकरण अवस्था की गणना करें।
- ऑक्सीकरण अवस्था को रोमन अंक के रूप में लिखें।
- ऋणायन का सही नाम लिखें।
सहसंयोजक नाम से सूत्र
- प्रत्येक तत्व की पहचान करें।
- प्रत्येक उपसर्ग को सीधे उपसूचक में बदलें।
- सूत्र में आवेश-संतुलन न करें।
सहसंयोजक सूत्र से नाम
- प्रत्येक प्रकार के परमाणु की संख्या गिनें।
- संख्याओं को उपसर्गों में बदलें।
- पहले तत्व के लिए mono- को छोड़ दें।
- दूसरे तत्व के नाम को -ide अंत दें।
10सबसे आकर्षक गलतियाँ
गलती 1: रोमन अंक को उपसूचक समझना
Iron(III) chloride, \(\ce{Fe3Cl}\) नहीं है।
III का अर्थ है कि iron की ऑक्सीकरण अवस्था \(+3\) है:
\[ \mathrm{Fe}^{3+} \]
प्रत्येक chloride \(\mathrm{Cl}^{-}\) है, इसलिए तीन chlorides की आवश्यकता होती है:
\[ \ce{FeCl3} \]
गलती 2: आयनिक यौगिकों के लिए सहसंयोजक उपसर्गों का उपयोग करना
\(\ce{CaCl2}\) calcium chloride है, calcium dichloride नहीं।
उपसूचक 2 पहले ही \(\mathrm{Ca}^{2+}\) और \(\mathrm{Cl}^{-}\) के आवेशों से निर्धारित हो जाता है।
गलती 3: यह मान लेना कि उपसूचक ऑक्सीकरण अवस्था के बराबर है
\(\ce{Fe2O3}\) में iron की ऑक्सीकरण अवस्था केवल इसलिए \(+2\) नहीं है कि उसका उपसूचक 2 है।
\(-2\) ऑक्सीकरण अवस्था वाले तीन oxygen परमाणु कुल \(-6\) देते हैं। दोनों iron परमाणुओं को मिलकर \(+6\) देना होगा, इसलिए प्रत्येक iron की ऑक्सीकरण अवस्था \(+3\) है।
यौगिक iron(III) oxide है।
गलती 4: आयनिक अनुपात को सरल करना भूल जाना
\(\mathrm{Ca}^{2+}\) और \(\mathrm{O}^{2-}\) के लिए यांत्रिक क्रिस-क्रॉस से \(\ce{Ca2O2}\) मिल सकता है।
सही सरलतम अनुपात है:
\[ \ce{CaO} \]
गलती 5: बहुपरमाणुक आयन को भीतर से बदल देना
Sulfate \(\ce{SO4^2-}\) है। यदि तीन sulfates आवश्यक हों, तो लिखें:
\[ \ce{(SO4)3} \]
\(\ce{SO4}\) इकाई को स्वयं न बदलें।
11प्रश्न और समाधान
प्रश्न 1
\(\ce{K2S}\) यौगिक का नाम बताएं। समझाएँ कि नाम में संख्यात्मक उपसर्ग की आवश्यकता क्यों नहीं है।
समाधान 1
यह यौगिक potassium sulfide है।
Potassium समूह 1 की धातु है और \(\mathrm{K}^{+}\) बनाता है। Sulfur, sulfide आयन \(\mathrm{S}^{2-}\) बनाता है। इसलिए एक sulfide आयन को संतुलित करने के लिए दो potassium आयनों की आवश्यकता होती है:
\[ 2(+1)+(-2)=0 \]
यौगिक आयनिक है, इसलिए \(2:1\) अनुपात आवेश-संतुलन से निर्धारित होता है। मानक आयनिक नाम में di- जैसे संख्यात्मक उपसर्गों का उपयोग नहीं किया जाता।
प्रश्न 2
Magnesium nitride का रासायनिक सूत्र लिखें।
समाधान 2
सूत्र \(\ce{Mg3N2}\) है।
Magnesium \(\mathrm{Mg}^{2+}\) बनाता है, जबकि nitride \(\mathrm{N}^{3-}\) है। सबसे छोटा समान कुल आवेश 6 है:
\[ 3(+2)=+6 \]
और:
\[ 2(-3)=-6 \]
इसलिए तीन magnesium आयन दो nitride आयनों को संतुलित करते हैं:
\[ \ce{Mg3N2} \]
\(3:2\) अनुपात पहले से ही सबसे छोटा पूर्ण-संख्या अनुपात है।
प्रश्न 3
Aluminium sulfate का रासायनिक सूत्र लिखें।
समाधान 3
सूत्र \(\ce{Al2(SO4)3}\) है।
Aluminium \(\mathrm{Al}^{3+}\) बनाता है, और sulfate \(\ce{SO4^2-}\) है। दो aluminium आयन \(+6\) देते हैं, जबकि तीन sulfate आयन \(-6\) देते हैं:
\[ 2(+3)+3(-2)=0 \]
इसलिए:
\[ \ce{Al2(SO4)3} \]
कोष्ठक आवश्यक हैं क्योंकि सूत्र में तीन पूरे sulfate आयन हैं। आवेश-संतुलन के दौरान आंतरिक सूत्र \(\ce{SO4}\) को नहीं बदलना चाहिए।
प्रश्न 4
\(\ce{MnO2}\) का नाम बताएं, यह जानते हुए कि manganese विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं वाले आयन बना सकता है।
समाधान 4
यौगिक manganese(IV) oxide है।
प्रत्येक oxygen की ऑक्सीकरण अवस्था \(-2\) है। इसलिए दो oxygen परमाणु योगदान देते हैं:
\[ 2(-2)=-4 \]
यौगिक उदासीन है, इसलिए manganese को \(+4\) देना होगा:
\[ x-4=0 \]
\[ x=+4 \]
रोमन अंक IV इस ऑक्सीकरण अवस्था को दर्ज करता है। उपसूचक 2 oxygen का है और इसका अर्थ यह नहीं है कि manganese की ऑक्सीकरण अवस्था \(+2\) है।
प्रश्न 5
\(\ce{N2O3}\) का व्यवस्थित द्विघटकीय सहसंयोजक नाम बताएं, और यौगिक में nitrogen की ऑक्सीकरण अवस्था निर्धारित करें।
समाधान 5
नाम dinitrogen trioxide है, और nitrogen की ऑक्सीकरण अवस्था \(+3\) है।
नामकरण और ऑक्सीकरण-अवस्था की गणना दो अलग-अलग कार्य हैं।
नाम के लिए, दो nitrogen परमाणुओं से di- उपसर्ग मिलता है, और तीन oxygen परमाणुओं से tri- तथा oxide मिलता है:
dinitrogen trioxide
ऑक्सीकरण अवस्था के लिए, oxygen सामान्यतः \(-2\) होता है। तीन oxygen परमाणु योगदान देते हैं:
\[ 3(-2)=-6 \]
प्रत्येक nitrogen परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था \(x\) मानें। क्योंकि यौगिक उदासीन है:
\[ 2x-6=0 \]
\[ 2x=6 \]
\[ x=+3 \]
महत्वपूर्ण अंतर यह है कि di- उपसर्ग nitrogen परमाणुओं की संख्या बताता है, जबकि ऑक्सीकरण अवस्था \(+3\) प्रत्येक nitrogen परमाणु को दी गई इलेक्ट्रॉन-लेखांकन अवस्था का वर्णन करती है।
प्रश्न 6
एक विद्यार्थी calcium oxide पर क्रिस-क्रॉस विधि का उपयोग करके \(\ce{Ca2O2}\) लिखता है। विद्यार्थी का तर्क है कि आवेश सही तरीके से उतारे गए हैं, इसलिए सूत्र सही होना चाहिए। इस तर्क का मूल्यांकन करें और सही सूत्र बताएं।
समाधान 6
सही सूत्र \(\ce{CaO}\) है, इसलिए विद्यार्थी का तर्क अधूरा है।
Calcium \(\mathrm{Ca}^{2+}\) बनाता है, और oxide \(\mathrm{O}^{2-}\) है। दोनों में से एक-एक आयन ही एक उदासीन संयोजन बना देते हैं:
\[ (+2)+(-2)=0 \]
इसलिए अनुपात \(1:1\) है।
यद्यपि आवेशों के परिमाणों को यांत्रिक रूप से क्रिस-क्रॉस करने पर अस्थायी अनुपात \(2:2\) मिल सकता है, आयनिक सूत्र को सरलतम पूर्ण-संख्या अनुपात में घटाना आवश्यक है:
\[ \ce{Ca2O2} \rightarrow \ce{CaO} \]
गलती यह मानना है कि क्रिस-क्रॉस वह नियम है जो अंतिम सूत्र बनाता है। वास्तविक नियम आवेश-तटस्थता और सरलतम अनुपात हैं।
प्रश्न 7
एक धातु \(X\), \(X^{2+}\) या \(X^{3+}\), दोनों में से कोई भी आयन बना सकती है। इस धातु के एक यौगिक का सूत्र \(\ce{X2O3}\) है।
एक विद्यार्थी का दावा है कि \(X\) की ऑक्सीकरण अवस्था \(+2\) होनी चाहिए क्योंकि सूत्र में \(X\) के बाद उपसूचक 2 है। \(X\) की ऑक्सीकरण अवस्था निर्धारित करें, और विद्यार्थी के तर्क की त्रुटि समझाएँ।
समाधान 7
\(X\) की ऑक्सीकरण अवस्था \(+3\) है।
प्रत्येक oxygen की ऑक्सीकरण अवस्था \(-2\) है। इसलिए तीन oxygen परमाणु योगदान देते हैं:
\[ 3(-2)=-6 \]
यदि प्रत्येक \(X\) परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था \(x\) है, तो उदासीन यौगिक के लिए होना चाहिए:
\[ 2x-6=0 \]
अतः:
\[ 2x=6 \]
\[ x=+3 \]
उपसूचक 2 हमें बताता है कि सूत्र इकाई में दो \(X\) परमाणु हैं। यह उनकी ऑक्सीकरण अवस्था नहीं बताता। वास्तव में, दोनों \(X\) परमाणुओं को मिलकर \(+6\) देना होगा, इसलिए प्रत्येक की ऑक्सीकरण अवस्था \(+3\) होनी चाहिए।
यही कारण है कि ऑक्सीकरण अवस्थाओं का अनुमान पास के उपसूचकों से लगाने के बजाय पूरे सूत्र से उनकी गणना करनी चाहिए।
प्रश्न 8
एक पात्र पर केवल chromium phosphate लिखा है। Chromium की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ \(+2\) और \(+3\) हो सकती हैं, जबकि phosphate \(\ce{PO4^3-}\) है।
समझाएँ कि यह लेबल किसी एक अद्वितीय सूत्र को क्यों निर्दिष्ट नहीं करता। Chromium(II) से बनने वाला सूत्र और chromium(III) से बनने वाला सूत्र लिखें।
समाधान 8
लेबल अस्पष्ट है क्योंकि chromium की एक से अधिक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ हो सकती हैं। यह पहचानने के लिए कि कौन-सा chromium आयन उपस्थित है, रोमन अंक की आवश्यकता होती है।
Chromium(II) के लिए आयन \(\mathrm{Cr}^{2+}\) है, जबकि phosphate \(\ce{PO4^3-}\) है। सबसे छोटा समान कुल आवेश 6 है:
\[ 3(+2)+2(-3)=0 \]
इसलिए chromium(II) phosphate है:
\[ \ce{Cr3(PO4)2} \]
Chromium(III) के लिए आवेशों के परिमाण समान हैं:
\[ (+3)+(-3)=0 \]
इसलिए अनुपात \(1:1\) है:
\[ \ce{CrPO4} \]
इसलिए दो संभावित यौगिकों के अलग-अलग सूत्र हैं:
- chromium(II) phosphate: \(\ce{Cr3(PO4)2}\)
- chromium(III) phosphate: \(\ce{CrPO4}\)
गायब रोमन अंक केवल नामकरण की कोई छोटी-सी जानकारी नहीं है। इसके बिना ऑक्सीकरण अवस्था, आयनिक अनुपात और रासायनिक सूत्र को अद्वितीय रूप से निर्धारित नहीं किया जा सकता।
12इससे आप आगे क्या कर सकते हैं
जब आप नामों को केवल याद करने योग्य शब्दों की तरह देखना बंद कर देते हैं, तो नामकरण बहुत आसान हो जाता है। एक आयनिक सूत्र आवेश-संतुलन का कथन है। एक सहसंयोजक उपसर्ग परमाणुओं की संख्या का निर्देश है। एक रोमन अंक ऑक्सीकरण अवस्था का कथन है।
यही विचार Chemistry के अन्य भागों में लगभग तुरंत फिर दिखाई देते हैं। सही सूत्र आपको समीकरणों को संतुलित करने और molar masses की गणना करने देते हैं, जबकि ऑक्सीकरण अवस्थाएँ redox अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण को ट्रैक करने का तरीका बन जाती हैं। यदि आप \(\ce{Fe2O3}\) को देखकर समझा सकते हैं कि iron की ऑक्सीकरण अवस्था \(+3\) क्यों है, तो आपने केवल यौगिकों के नाम याद करने के बजाय oxidation और reduction के लिए आवश्यक तर्क करना पहले ही शुरू कर दिया है।