HSC Chemistry के लिए अवक्षेपण अभिक्रियाएँ और नेट आयनिक समीकरण
जानें कि अविलेय उत्पादों का अनुमान कैसे लगाया जाता है, दर्शक आयनों की पहचान कैसे की जाती है और HSC Chemistry की अवक्षेपण अभिक्रियाओं के लिए संतुलित नेट आयनिक समीकरण कैसे लिखे जाते हैं।
आप दो साफ़, रंगहीन विलयनों को मिलाते हैं। एक सेकंड बाद, बीकर धुंधला हो जाता है और एक ठोस दिखाई देता है। मिलाने से पहले कुछ भी ठोस नहीं था, तो यह ठोस आया कहाँ से?
मान लीजिए कि एक विलयन में लेड(II) आयन और नाइट्रेट आयन हैं, जबकि दूसरे में पोटैशियम आयन और आयोडाइड आयन हैं। आगे पढ़ने से पहले अनुमान लगाइए कि जब ये मिलते हैं तो क्या होता है। क्या चारों आयन बस घुले हुए ही रहते हैं, या कोई एक नया संयोजन विलयन से बाहर निकल सकता है?
मुख्य विचार यह है कि आयनों के कुछ संयोजन पानी में विलेय होते हैं, जबकि अन्य बहुत कम विलेय होते हैं। यदि विपरीत आवेश वाले आयन मिलकर पर्याप्त रूप से अविलेय आयनिक यौगिक बनाते हैं, तो वे एक ठोस क्रिस्टल के रूप में इकट्ठे हो जाते हैं। उस ठोस को अवक्षेप कहा जाता है।
जब आप उस अविलेय संयोजन को पहचानना सीख लेते हैं, तो अवक्षेपण के प्रश्न काफी अधिक यांत्रिक हो जाते हैं: उत्पाद का अनुमान लगाइए, समीकरण संतुलित कीजिए, विलेय आयनिक पदार्थों को आयनों में विभाजित कीजिए, फिर दर्शक आयनों को हटा दीजिए।
01जलीय आयनिक विलयन के अंदर वास्तव में क्या होता है?
सोडियम क्लोराइड, \(\ce{NaCl}\), जैसे परिचित पदार्थ से शुरुआत करें।
ठोस सोडियम क्लोराइड में \(\mathrm{Na}^{+}\) और \(\mathrm{Cl}^{-}\) आयन एक आयनिक जालक में बंधे होते हैं। जब इसकी पर्याप्त मात्रा पानी में घुलती है, तो ये आयन अलग हो जाते हैं और पानी के अणुओं से घिर जाते हैं:
\[ \ce{NaCl(aq) -> Na+(aq) + Cl-(aq)} \]
\((aq)\) अवस्था का अर्थ जलीय, यानी पानी में घुला हुआ, है।
यही विचार पोटैशियम आयोडाइड पर भी लागू होता है:
\[ \ce{KI(aq) -> K+(aq) + I-(aq)} \]
इसलिए “\(\ce{KI(aq)}\)” लिखे हुए बीकर की कल्पना इस तरह नहीं करनी चाहिए कि उसमें बहुत-सी अखंड \(\ce{KI}\) इकाइयाँ तैर रही हैं। उसमें गतिशील \(\mathrm{K}^{+}\) और \(\mathrm{I}^{-}\) आयन होते हैं।
जब दो आयनिक विलयनों को मिलाया जाता है, तो यह बात महत्वपूर्ण हो जाती है।
आप मोटे तौर पर आयनों की कल्पना किसी पार्टी में मौजूद लोगों की तरह कर सकते हैं। हर कोई एक ही साथी से स्थायी रूप से जुड़ा रहने के बजाय स्वतंत्र रूप से घूम रहा है। जब दो समूह मिलते हैं, तो धनात्मक और ऋणात्मक आयनों की कोई विशेष जोड़ी ठोस के रूप में इतनी स्थिर हो सकती है कि वे आयन प्रभावी रूप से एक साथ पार्टी से बाहर निकल जाते हैं।
लेकिन यह उपमा यहीं तक काम करती है। आयन अपने साथी “चुनते” नहीं हैं, और अविलेयता आयनों, उनके क्रिस्टल जालक और पानी के बीच होने वाली पारस्परिक क्रियाओं के संतुलन से उत्पन्न होती है। HSC के अवक्षेपण प्रश्नों के लिए, विलेयता के नियम इन सभी पारस्परिक क्रियाओं की गणना किए बिना परिणाम का अनुमान लगाने का व्यावहारिक तरीका देते हैं।
02अवक्षेपण का मूल निर्णय
जलीय लेड(II) नाइट्रेट और पोटैशियम आयोडाइड को मिलाने पर विचार करें:
\[ \ce{Pb(NO3)2(aq) + KI(aq)} \]
घुले हुए आयन हैं:
- \(\mathrm{Pb}^{2+}\)
- \(\ce{NO3-}\)
- \(\mathrm{K}^{+}\)
- \(\mathrm{I}^{-}\)
उत्पादों का अनुमान लगाने का एक सामान्य तरीका यह कल्पना करना है कि धनात्मक आयन अपने ऋणात्मक साथी बदल रहे हैं।
संभव नए संयोजन हैं:
- \(\mathrm{Pb}^{2+}\) के साथ \(\mathrm{I}^{-}\)
- \(\mathrm{K}^{+}\) के साथ \(\ce{NO3-}\)
आवेश उदासीनता से सूत्र मिलते हैं:
\[ \ce{PbI2} \]
और
\[ \ce{KNO3} \]
अब महत्वपूर्ण प्रश्न है: इनमें से कौन-सा, यदि कोई है, अविलेय है?
पोटैशियम यौगिक और नाइट्रेट विलेय होते हैं, इसलिए \(\ce{KNO3}\) जलीय अवस्था में रहता है। लेड(II) आयोडाइड कम विलेय होता है, इसलिए यह ठोस बनाता है:
\[ \ce{PbI2(s)} \]
यही अवक्षेप है।
संतुलित समीकरण है:
\[ \ce{Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) -> PbI2(s) + 2KNO3(aq)} \]
अभिक्रिया इसलिए नहीं हो रही कि यौगिकों में किसी रहस्यमय कारण से “साथी बदलने” की आवश्यकता होती है। यह भाषा केवल व्यवस्थित रूप से सोचने के लिए उपयोगी है। वास्तविक प्रेरक घटना \(\mathrm{Pb}^{2+}\) और \(\mathrm{I}^{-}\) आयनों का ठोस \(\ce{PbI2}\) के रूप में विलयन से निकल जाना है।
03जिन विलेयता नियमों का आपको उपयोग करना है
आपको हर आयनिक यौगिक की विलेयता अलग-अलग याद करने की आवश्यकता नहीं है। अधिकांश काम पैटर्न कर देते हैं।
यदि किसी प्रश्न में विलेयता सारणी दी गई हो, तो उसे हमेशा प्राथमिकता देनी चाहिए। अन्यथा, HSC स्तर की समस्याओं के लिए ये महत्वपूर्ण पैटर्न उपयोगी हैं।
| आयनिक यौगिक का प्रकार | पानी में सामान्य व्यवहार | महत्वपूर्ण विचार |
|---|---|---|
| समूह 1 धातुओं के लवण | विलेय | \(\mathrm{Li}^{+}\), \(\mathrm{Na}^{+}\), \(\mathrm{K}^{+}\) और अन्य समूह 1 आयनों वाले यौगिक सामान्यतः जलीय अवस्था में रहते हैं |
| अमोनियम लवण | विलेय | \(\ce{NH4+}\) वाले यौगिक सामान्यतः जलीय अवस्था में रहते हैं |
| नाइट्रेट | विलेय | \(\ce{NO3-}\) वाले यौगिक सामान्यतः जलीय अवस्था में रहते हैं |
| क्लोराइड, ब्रोमाइड और आयोडाइड | आमतौर पर विलेय | महत्वपूर्ण अपवादों में \(\mathrm{Ag}^{+}\) और \(\mathrm{Pb}^{2+}\) जैसे आयनों के यौगिक शामिल हैं |
| सल्फेट | आमतौर पर विलेय | कुछ धातु सल्फेट, जिनमें \(\ce{BaSO4}\) और \(\ce{PbSO4}\) शामिल हैं, कम विलेय होते हैं |
| कार्बोनेट | आमतौर पर अविलेय | समूह 1 और अमोनियम कार्बोनेट महत्वपूर्ण विलेय अपवाद हैं |
| फॉस्फेट | आमतौर पर अविलेय | समूह 1 और अमोनियम फॉस्फेट महत्वपूर्ण विलेय अपवाद हैं |
| हाइड्रॉक्साइड | आमतौर पर अविलेय | समूह 1 हाइड्रॉक्साइड विलेय होते हैं, जबकि कुछ अन्य हाइड्रॉक्साइडों की विलेयता उल्लेखनीय या सीमित होती है |
ध्यान दें कि यहाँ शब्द आमतौर पर और सामान्यतः हैं, “हमेशा” नहीं। वास्तव में विलेयता एक सतत गुण है। जिस यौगिक को अविलेय कहा जाता है, उसकी भी सामान्यतः बहुत थोड़ी मात्रा घुली रहती है।
हालाँकि, HSC के अवक्षेपण प्रश्न में उपयोगी निर्णय सामान्यतः अधिक सरल होता है: क्या विलेयता की जानकारी आपको पदार्थ को \((aq)\) के रूप में लिखने के लिए कहती है या अवक्षेप, \((s)\), के रूप में?
04अवक्षेप का अनुमान लगाने की विश्वसनीय विधि
जब दो जलीय आयनिक यौगिकों को मिलाया जाए, तो यह क्रम अपनाएँ।
- प्रत्येक विलयन में मौजूद आयन लिखें।
- संभव नए आयनिक संयोजन बनाएँ।
- प्रत्येक उत्पाद को विद्युत रूप से उदासीन बनाएँ।
- विलेयता के नियमों का उपयोग करके प्रत्येक उत्पाद की अवस्था तय करें।
- यदि कोई अविलेय उत्पाद नहीं बनता, तो संभव है कि कोई अवक्षेपण अभिक्रिया न हो।
- आयनिक समीकरण लिखने से पहले पूर्ण समीकरण को संतुलित करें।
तीसरे चरण में बहुत-सी ऐसी गलतियाँ होती हैं जिन्हें आसानी से टाला जा सकता है।
उदाहरण के लिए, \(\mathrm{Fe}^{3+}\) और \(\ce{OH-}\), \(\ce{FeOH}\) नहीं बनाते। एक \(\mathrm{Fe}^{3+}\) को तीन \(\ce{OH-}\) आयनों की आवश्यकता होती है ताकि कुल आवेश शून्य हो:
\[ \ce{Fe(OH)3} \]
सूत्र आवेश से निर्धारित होता है, केवल एक आयन को दूसरे के बगल में लिख देने से नहीं।
यदि समीकरण को संतुलित करना ही कठिन भाग है, तो अभिक्रियाओं में परमाणुओं का पुनर्विन्यास: HSC Chemistry Guide में यह दोबारा देखना उपयोगी होगा कि अभिक्रियाएँ परमाणुओं का संरक्षण कैसे करती हैं।
उदाहरण: क्या सिल्वर क्लोराइड का अवक्षेप बनेगा?
जलीय सिल्वर नाइट्रेट को जलीय सोडियम क्लोराइड के साथ मिलाया जाता है। अनुमान लगाइए कि क्या अवक्षेप बनता है, और संतुलित आणविक समीकरण लिखिए।
चरण 1
सिल्वर नाइट्रेट में \(\mathrm{Ag}^{+}\) और \(\ce{NO3-}\) होते हैं।
सोडियम क्लोराइड में \(\mathrm{Na}^{+}\) और \(\mathrm{Cl}^{-}\) होते हैं।
चरण 2
ऋणात्मक आयनों की अदला-बदली से \(\ce{AgCl}\) और \(\ce{NaNO3}\) मिलते हैं।
चरण 3
नाइट्रेट और सोडियम लवण विलेय होते हैं, इसलिए:
\[ \ce{NaNO3(aq)} \]
सिल्वर क्लोराइड कम विलेय होता है, इसलिए:
\[ \ce{AgCl(s)} \]
चरण 4
\[ \ce{AgNO3(aq) + NaCl(aq) -> AgCl(s) + NaNO3(aq)} \]
समीकरण पहले से ही संतुलित है।
ठोस \(\ce{AgCl}\) अवक्षेप इसलिए बनता है क्योंकि घुले हुए \(\mathrm{Ag}^{+}\) और \(\mathrm{Cl}^{-}\) आयन मिलकर एक अविलेय आयनिक जालक बनाते हैं।
05आणविक समीकरण से नेट आयनिक समीकरण तक
आणविक समीकरण उपयोगी है, लेकिन इसमें ऐसे आयन भी शामिल होते हैं जिनमें वास्तव में कोई रासायनिक परिवर्तन नहीं हुआ है।
सिल्वर क्लोराइड अभिक्रिया के लिए:
\[ \ce{AgNO3(aq) + NaCl(aq) -> AgCl(s) + NaNO3(aq)} \]
याद रखें कि जलीय पदार्थों में वास्तव में क्या मौजूद होता है।
सिल्वर नाइट्रेट आयनों के रूप में घुला होता है:
\[ \ce{Ag+(aq) + NO3-(aq)} \]
सोडियम क्लोराइड इस प्रकार घुला होता है:
\[ \ce{Na+(aq) + Cl-(aq)} \]
उत्पाद पक्ष पर सोडियम नाइट्रेट भी जलीय है, इसलिए वह भी अलग-अलग आयनों के रूप में मौजूद रहता है।
इसलिए पूर्ण आयनिक समीकरण है:
\[ \ce{Ag+(aq) + NO3-(aq) + Na+(aq) + Cl-(aq) -> AgCl(s) + Na+(aq) + NO3-(aq)} \]
अब उन स्पीशीज़ को देखें जो दोनों ओर बिना बदले दिखाई देती हैं।
\(\mathrm{Na}^{+}\) और \(\ce{NO3-}\), दोनों अभिक्रिया से पहले और बाद में मौजूद हैं। ये दर्शक आयन हैं।
इन्हें काट दें:
\[ \ce{Ag+(aq) + Cl-(aq) -> AgCl(s)} \]
यह नेट आयनिक समीकरण है।
यह केवल उस रासायनिक परिवर्तन को दिखाता है जो अवक्षेपण के लिए जिम्मेदार है।
06किन पदार्थों को आयनों में विभाजित करना चाहिए?
एक उपयोगी नियम है:
विलेय जलीय आयनिक पदार्थों को विभाजित करें। अवक्षेपों को विभाजित न करें।
उदाहरण के लिए:
\[ \ce{Na2CO3(aq)} \]
बनता है:
\[ \ce{2Na+(aq) + CO3^2-(aq)} \]
लेकिन:
\[ \ce{CaCO3(s)} \]
ऐसे ही रहता है:
\[ \ce{CaCO3(s)} \]
यदि आप अवक्षेप को फिर से जलीय आयनों में विभाजित कर दें, तो आप उसी प्रक्रिया को उलट देते हैं जिसे समीकरण को दर्शाना है।
इसीलिए अवस्था-चिह्न केवल सजावट नहीं हैं। वे बताते हैं कि किसी पदार्थ को घुले हुए कणों के रूप में माना जाना चाहिए या एक अलग ठोस अवस्था के रूप में।
07उदाहरण: आयरन(III) हाइड्रॉक्साइड का अवक्षेपण
जलीय आयरन(III) क्लोराइड को जलीय सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ मिलाया जाता है। अवक्षेप का अनुमान लगाइए और आणविक, पूर्ण आयनिक तथा नेट आयनिक समीकरण लिखिए।
चरण 1
आयन हैं:
\[ \ce{Fe^3+, Cl-, Na+, OH-} \]
अदला-बदली से बनने वाले उत्पाद आयरन(III) हाइड्रॉक्साइड और सोडियम क्लोराइड हैं।
क्योंकि \(\mathrm{Fe}^{3+}\) का आवेश \(+3\) है और \(\ce{OH-}\) का आवेश \(-1\) है, इसलिए तीन हाइड्रॉक्साइड आयनों की आवश्यकता होती है:
\[ \ce{Fe(OH)3} \]
चरण 2
सोडियम क्लोराइड विलेय है।
आयरन(III) हाइड्रॉक्साइड कम विलेय है, इसलिए यह \(\ce{Fe(OH)3(s)}\) बनाता है।
चरण 3
\[ \ce{FeCl3(aq) + 3NaOH(aq) -> Fe(OH)3(s) + 3NaCl(aq)} \]
हर एक आयरन(III) आयन के लिए तीन हाइड्रॉक्साइड आयनों की आवश्यकता होती है। गुणांक उसी आवेश-संबंध को दर्शाते हैं जिसने \(\ce{Fe(OH)3}\) का सूत्र निर्धारित किया।
चरण 4
हर विलेय जलीय आयनिक पदार्थ को विभाजित करें:
\[ \ce{Fe^3+(aq) + 3Cl-(aq) + 3Na+(aq) + 3OH-(aq) -> Fe(OH)3(s) + 3Na+(aq) + 3Cl-(aq)} \]
चरण 5
\(\mathrm{Na}^{+}\) और \(\mathrm{Cl}^{-}\) आयन अपरिवर्तित रहते हैं:
\[ \ce{Fe^3+(aq) + 3OH-(aq) -> Fe(OH)3(s)} \]
यह नेट आयनिक समीकरण पूर्ण समीकरण की तुलना में अधिक उपयोगी बात बताता है। \(\mathrm{Fe}^{3+}\) का कोई भी उपयुक्त विलेय स्रोत, \(\ce{OH-}\) के किसी उपयुक्त विलेय स्रोत के साथ मिलकर वही अवक्षेपण प्रक्रिया उत्पन्न कर सकता है।
08आकर्षक लेकिन गलत धारणा: हर आयन-अदला-बदली को अभिक्रिया मान लेना
मान लीजिए कि जलीय पोटैशियम नाइट्रेट और सोडियम क्लोराइड को मिलाया जाता है।
एक विद्यार्थी लिख सकता है:
\[ \ce{KNO3(aq) + NaCl(aq) -> KCl(aq) + NaNO3(aq)} \]
समीकरण संतुलित है, इसलिए यह सही जैसा दिखता है।
लेकिन अनुमान लगाइए कि कण-स्तर पर क्या दिखाई देगा। मिलाने से पहले आपके पास पानी में घूमते हुए \(\mathrm{K}^{+}\), \(\ce{NO3-}\), \(\mathrm{Na}^{+}\) और \(\mathrm{Cl}^{-}\) आयन हैं। मिलाने के बाद भी चारों स्पीशीज़ घुली हुई रहती हैं।
रासायनिक रूप से वास्तव में कुछ भी नहीं बदला है।
दोनों संभावित उत्पाद विलेय हैं। कोई अवक्षेप, गैस, दुर्बल इलेक्ट्रोलाइट या ऐसी अन्य प्रेरक प्रक्रिया नहीं है जो आयनों को विलयन से बाहर निकाल रही हो।
पूर्ण आयनिक “समीकरण” होगा:
\[ \ce{K+(aq) + NO3-(aq) + Na+(aq) + Cl-(aq) -> K+(aq) + Cl-(aq) + Na+(aq) + NO3-(aq)} \]
हर स्पीशीज़ कट जाती है।
इसलिए अवक्षेपण अभिक्रिया के लिए कोई नेट आयनिक समीकरण नहीं है, क्योंकि कोई अवक्षेपण अभिक्रिया हुई ही नहीं है।
इसलिए “द्विविस्थापन” इस बात की गारंटी नहीं है कि अभिक्रिया होगी। यह केवल उत्पादों को व्यवस्थित करने का एक संभावित पैटर्न है। विलेयता यह तय करती है कि क्या अवक्षेपण वास्तव में परिवर्तन को प्रेरित करता है।
09किसी नेट आयनिक समीकरण पर भरोसा करने से पहले चार जाँच
एक सही नेट आयनिक समीकरण को चार कसौटियों पर खरा उतरना चाहिए।
| जाँच | क्या पूछना है |
|---|---|
| परमाणु | क्या दोनों ओर प्रत्येक प्रकार के परमाणु की संख्या समान है? |
| आवेश | क्या दोनों ओर कुल आवेश समान है? |
| अवस्थाएँ | क्या घुली हुई स्पीशीज़ को \((aq)\) और अवक्षेप को \((s)\) से दर्शाया गया है? |
| दर्शक आयन | क्या सभी अपरिवर्तित आयन, और केवल अपरिवर्तित आयन, काट दिए गए हैं? |
उदाहरण के लिए:
\[ \ce{Pb^2+(aq) + I-(aq) -> PbI2(s)} \]
आवेश और परमाणु दोनों जाँचों में असफल होता है। बाईं ओर कुल आवेश \(+1\) है और केवल एक आयोडाइड आयन है।
सही समीकरण है:
\[ \ce{Pb^2+(aq) + 2I-(aq) -> PbI2(s)} \]
अब बाईं ओर कुल आवेश \(0\) है, जो दाईं ओर के उदासीन ठोस से मेल खाता है, और दोनों ओर दो आयोडीन परमाणु हैं।
10प्रश्न और समाधान
प्रश्न 1
जलीय मैग्नीशियम क्लोराइड को जलीय सोडियम कार्बोनेट के साथ मिलाया जाता है।
अनुमान लगाइए कि क्या अवक्षेप बनता है। अवक्षेप का नाम बताइए और नेट आयनिक समीकरण लिखिए।
समाधान 1
मैग्नीशियम कार्बोनेट अवक्षेपित होता है, और नेट आयनिक समीकरण \(\ce{Mg^2+(aq) + CO3^2-(aq) -> MgCO3(s)}\) है।
शुरू में मौजूद आयन \(\mathrm{Mg}^{2+}\), \(\mathrm{Cl}^{-}\), \(\mathrm{Na}^{+}\) और \(\ce{CO3^2-}\) हैं।
साथियों की अदला-बदली से मैग्नीशियम कार्बोनेट और सोडियम क्लोराइड बनते हैं:
\[ \ce{MgCl2(aq) + Na2CO3(aq) -> MgCO3(s) + 2NaCl(aq)} \]
अधिकांश कार्बोनेट कम विलेय होते हैं, जब तक कि वे समूह 1 के धनायनों या अमोनियम जैसे आयनों से जुड़े न हों। इसलिए \(\ce{MgCO3}\) अवक्षेपित होता है।
पूर्ण आयनिक समीकरण है:
\[ \ce{Mg^2+(aq) + 2Cl-(aq) + 2Na+(aq) + CO3^2-(aq) -> MgCO3(s) + 2Na+(aq) + 2Cl-(aq)} \]
\(\mathrm{Na}^{+}\) और \(\mathrm{Cl}^{-}\) को काटने पर मिलता है:
\[ \ce{Mg^2+(aq) + CO3^2-(aq) -> MgCO3(s)} \]
समान परिमाण और विपरीत चिह्न वाले \(2+\) और \(2-\) आवेश यह भी समझाते हैं कि अवक्षेप का सूत्र \(1:1\) अनुपात वाला क्यों है।
प्रश्न 2
एक विद्यार्थी जलीय अमोनियम नाइट्रेट और जलीय पोटैशियम क्लोराइड को मिलाता है और अनुमान लगाता है कि ठोस अमोनियम क्लोराइड बनेगा क्योंकि आयनों ने “साथी बदल लिए” हैं।
क्या यह अनुमान सही है? विलेयता और कण-स्तरीय चित्र का उपयोग करके समझाइए।
समाधान 2
कोई अवक्षेप नहीं बनता, इसलिए विद्यार्थी का अनुमान गलत है।
संभावित उत्पाद अमोनियम क्लोराइड और पोटैशियम नाइट्रेट हैं:
\[ \ce{NH4NO3(aq) + KCl(aq) -> NH4Cl(aq) + KNO3(aq)} \]
अमोनियम लवण विलेय होते हैं, पोटैशियम लवण विलेय होते हैं और नाइट्रेट विलेय होते हैं। इसलिए प्रस्तावित दोनों उत्पाद जलीय अवस्था में रहते हैं।
कण-स्तर पर, मिलाने से पहले और बाद में विलयन में वही चार घुले हुए आयन-प्रकार होते हैं:
\[ \ce{NH4+, NO3-, K+, Cl-} \]
कोई अविलेय उत्पाद आयनों को विलयन से बाहर नहीं निकाल रहा है। आकर्षक लेकिन गलत धारणा यह है कि “आयन-अदला-बदली” को इस बात का प्रमाण मान लिया जाए कि अभिक्रिया हुई है। ऐसा नहीं है। विलेयता की जाँच ही तय करती है कि अवक्षेपण होता है या नहीं।
प्रश्न 3
जलीय एल्युमिनियम सल्फेट, \(\ce{Al2(SO4)3}\), को जलीय बेरियम नाइट्रेट, \(\ce{Ba(NO3)2}\), के साथ मिलाया जाता है।
लिखिए:
- संतुलित आणविक समीकरण,
- पूर्ण आयनिक समीकरण, और
- नेट आयनिक समीकरण।
समाधान 3
बेरियम सल्फेट अवक्षेपित होता है, और नेट आयनिक परिवर्तन \(\ce{Ba^2+(aq) + SO4^2-(aq) -> BaSO4(s)}\) है।
अदला-बदली से बनने वाले उत्पाद \(\ce{BaSO4}\) और \(\ce{Al(NO3)3}\) हैं। बेरियम सल्फेट कम विलेय है, जबकि नाइट्रेट विलेय होते हैं।
संतुलित आणविक समीकरण है:
\[ \ce{Al2(SO4)3(aq) + 3Ba(NO3)2(aq) -> 3BaSO4(s) + 2Al(NO3)3(aq)} \]
अब विलेय जलीय आयनिक पदार्थों को विभाजित करें:
\[ \ce{2Al^3+(aq) + 3SO4^2-(aq) + 3Ba^2+(aq) + 6NO3-(aq) -> 3BaSO4(s) + 2Al^3+(aq) + 6NO3-(aq)} \]
\(\mathrm{Al}^{3+}\) और \(\ce{NO3-}\) आयन दर्शक आयन हैं, इसलिए वे कट जाते हैं:
\[ \ce{3Ba^2+(aq) + 3SO4^2-(aq) -> 3BaSO4(s)} \]
नेट आयनिक समीकरणों को सबसे सरल पूर्णांक गुणांकों में लिखा जाना चाहिए, जिससे मिलता है:
\[ \ce{Ba^2+(aq) + SO4^2-(aq) -> BaSO4(s)} \]
आणविक समीकरण में तीन का गुणक पूर्ण यौगिकों को संतुलित करने से आया था। यह एक अवक्षेपण घटना के सबसे सरल वर्णन का हिस्सा नहीं है।
प्रश्न 4
एक विद्यार्थी अनुमान लगाता है कि जलीय लेड(II) नाइट्रेट और जलीय सोडियम क्लोराइड को मिलाने पर \(\ce{PbCl(s)}\) बनता है, और फिर लिखता है:
\[ \ce{Pb^2+(aq) + Cl-(aq) -> PbCl(s)} \]
त्रुटि पहचानिए और सही अवक्षेप का सूत्र तथा नेट आयनिक समीकरण लिखिए।
समाधान 4
अवक्षेप \(\ce{PbCl2(s)}\) है, और सही नेट आयनिक समीकरण \(\ce{Pb^2+(aq) + 2Cl-(aq) -> PbCl2(s)}\) है।
विद्यार्थी की मुख्य गलती आयनिक आवेश को संतुलित किए बिना उत्पाद का सूत्र बनाना है।
लेड(II) आयन का आवेश \(+2\) है:
\[ \mathrm{Pb}^{2+} \]
क्लोराइड आयन का आवेश \(-1\) है:
\[ \mathrm{Cl}^{-} \]
इसलिए एक उदासीन आयनिक यौगिक बनाने के लिए दो क्लोराइड आयनों की आवश्यकता होती है:
\[ (+2) + 2(-1) = 0 \]
इसलिए अवक्षेप है:
\[ \ce{PbCl2(s)} \]
सही नेट आयनिक समीकरण है:
\[ \ce{Pb^2+(aq) + 2Cl-(aq) -> PbCl2(s)} \]
यह समीकरण परमाणुओं और आवेश, दोनों का संरक्षण करता है। गलत संस्करण में बाईं ओर कुल आवेश \(+1\) था और क्लोराइड आयनों की संख्या भी गलत थी।
प्रश्न 5
तीन बिना लेबल वाले जलीय विलयन कैल्शियम क्लोराइड, सोडियम कार्बोनेट और पोटैशियम नाइट्रेट के हैं।
प्रेक्षण हैं:
- A को B के साथ मिलाने पर अवक्षेप बनता है,
- A को C के साथ मिलाने पर कोई अवक्षेप नहीं बनता,
- B को C के साथ मिलाने पर कोई अवक्षेप नहीं बनता।
विलयन C की पहचान कीजिए। क्या केवल इन प्रेक्षणों का उपयोग करके आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि A और B में से कौन कैल्शियम क्लोराइड है और कौन सोडियम कार्बोनेट? अवक्षेपण अभिक्रिया का नेट आयनिक समीकरण लिखिए।
समाधान 5
विलयन C पोटैशियम नाइट्रेट ही होना चाहिए, लेकिन प्रेक्षण हमें यह नहीं बताते कि A कैल्शियम क्लोराइड और B सोडियम कार्बोनेट है या इसका उलटा। अवक्षेपण अभिक्रिया \(\ce{Ca^2+(aq) + CO3^2-(aq) -> CaCO3(s)}\) है।
कैल्शियम क्लोराइड और सोडियम कार्बोनेट अभिक्रिया करते हैं क्योंकि कैल्शियम कार्बोनेट कम विलेय है:
\[ \ce{CaCl2(aq) + Na2CO3(aq) -> CaCO3(s) + 2NaCl(aq)} \]
पोटैशियम नाइट्रेट अन्य दोनों विलयनों में से किसी के साथ भी अवक्षेप नहीं बनाता, क्योंकि पोटैशियम लवण और नाइट्रेट विलेय रहते हैं।
इसलिए केवल कैल्शियम क्लोराइड और सोडियम कार्बोनेट की जोड़ी ही देखा गया अवक्षेप बना सकती है। चूँकि A और B अवक्षेप बनाने वाली जोड़ी हैं, इसलिए C पोटैशियम नाइट्रेट होना चाहिए।
हालाँकि, प्रमाण सममित है। यह हमें बताता है कि A और B वे दो अभिक्रिया करने वाले विलयन हैं, लेकिन ऐसा कोई प्रेक्षण नहीं देता जो यह अलग कर सके कि किसमें \(\mathrm{Ca}^{2+}\) है और किसमें \(\ce{CO3^2-}\)।
नेट आयनिक समीकरण है:
\[ \ce{Ca^2+(aq) + CO3^2-(aq) -> CaCO3(s)} \]
यहाँ कठिन भाग समीकरण लिखना नहीं है। कठिन भाग यह है कि प्रमाण जितना बताता है, उससे अधिक दावा न किया जाए।
प्रश्न 6
एक विद्यार्थी को जलीय सिल्वर नाइट्रेट और जलीय सोडियम फॉस्फेट दिया जाता है।
वह तर्क करता है कि सिल्वर का आवेश \(+1\) है, फॉस्फेट का आवेश \(3-\) है, और इसलिए अवक्षेप को \(\ce{AgPO4}\) लिखता है।
सही अवक्षेप का अनुमान लगाइए, संतुलित आणविक समीकरण लिखिए और नेट आयनिक समीकरण दीजिए।
समाधान 6
सही अवक्षेप सिल्वर फॉस्फेट, \(\ce{Ag3PO4(s)}\), है, और नेट आयनिक समीकरण \(\ce{3Ag+(aq) + PO4^3-(aq) -> Ag3PO4(s)}\) है।
विद्यार्थी द्वारा प्रस्तावित सूत्र \(\ce{AgPO4}\) विद्युत रूप से उदासीन नहीं है। एक \(\mathrm{Ag}^{+}\) \(+1\) का योगदान देता है, जबकि एक \(\ce{PO4^3-}\) \(-3\) का योगदान देता है, जिससे कुल आवेश \(-2\) होता है।
हर एक फॉस्फेट आयन के लिए तीन सिल्वर आयनों की आवश्यकता होती है:
\[ 3(+1) + (-3) = 0 \]
इसलिए उदासीन अवक्षेप है:
\[ \ce{Ag3PO4(s)} \]
आणविक समीकरण है:
\[ \ce{3AgNO3(aq) + Na3PO4(aq) -> Ag3PO4(s) + 3NaNO3(aq)} \]
जलीय पदार्थों को विभाजित करने पर मिलता है:
\[ \ce{3Ag+(aq) + 3NO3-(aq) + 3Na+(aq) + PO4^3-(aq) -> Ag3PO4(s) + 3Na+(aq) + 3NO3-(aq)} \]
दर्शक आयनों, \(\mathrm{Na}^{+}\) और \(\ce{NO3-}\), को काटने के बाद नेट आयनिक समीकरण है:
\[ \ce{3Ag+(aq) + PO4^3-(aq) -> Ag3PO4(s)} \]
यह प्रश्न एक उपयोगी आदत सामने लाता है: आयनों के नाम देखकर आयनिक सूत्र का अनुमान न लगाएँ। पहले कुल आवेश को शून्य करें, फिर अभिक्रिया को संतुलित करें।
11यह विचार आगे किस ओर ले जाता है
जब आप अवक्षेपों का अनुमान लगाना सीख लेते हैं, तो अगला चरण उन्हें प्रमाण के रूप में उपयोग करना है।
यदि किसी ज्ञात आयन को जोड़ने पर कोई विशिष्ट अविलेय यौगिक बनता है, तो वह अभिक्रिया किसी अज्ञात आयन की पहचान करने में मदद कर सकती है। वही नेट आयनिक समीकरण काम करता है, चाहे अभिक्रिया करने वाले आयनों को मूल रूप से किन विलेय लवणों ने प्रदान किया हो।
अवक्षेपण एक अधिक सटीक विचार की ओर भी ले जाता है: “अविलेय” का अर्थ यह नहीं है कि बिल्कुल शून्य कण घुलते हैं। साम्यावस्था पर किसी आयनिक ठोस की थोड़ी मात्रा घुली रह सकती है, और घुले हुए आयनों तथा ठोस के बीच संतुलन का मात्रात्मक वर्णन किया जा सकता है।
फिलहाल, HSC के लिए उपयोगी निर्णय अधिक सरल है: आयनों की पहचान करें, आवेश-उदासीन उत्पाद बनाएँ, उनकी विलेयता जाँचें, और उन स्पीशीज़ के आधार पर नेट आयनिक समीकरण लिखें जो वास्तव में बदलती हैं।