आयनिक रासायनिक प्रतिक्रियाएँ। आयनिक रासायनिक अभिक्रियाएँ रासायनिक अभिक्रियाएँ क्या होती हैं

9.1। रासायनिक अभिक्रियाएँ क्या होती हैं

याद कीजिए कि हम रासायनिक अभिक्रियाओं को प्रकृति की कोई भी रासायनिक घटना कहते हैं। रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान, कुछ रासायनिक बंधन टूट जाते हैं और अन्य रासायनिक बंधन बनते हैं। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, कुछ रसायनों से अन्य पदार्थ प्राप्त होते हैं (अध्याय 1 देखें)।

पूरा गृहकार्य§ 2.5 तक, आप रासायनिक परिवर्तनों के पूरे सेट से चार मुख्य प्रकार की प्रतिक्रियाओं के पारंपरिक पृथक्करण से परिचित हुए, उसी समय आपने उनके नाम सुझाए: संयोजन, अपघटन, प्रतिस्थापन और विनिमय की प्रतिक्रियाएँ।

यौगिक प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:

सी + ओ 2 \u003d सीओ 2; (एक)
ना 2 ओ + सीओ 2 \u003d ना 2 सीओ 3; (2)
एनएच 3 + सीओ 2 + एच 2 ओ \u003d एनएच 4 एचसीओ 3। (3)

अपघटन प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:

2एजी 2 ओ 4एजी + ओ 2; (चार)
CaCO 3 CaO + CO 2; (5)
(एनएच 4) 2 सीआर 2 ओ 7 एन 2 + सीआर 2 ओ 3 + 4 एच 2 ओ। (6)

प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:

CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu; (7)
2NaI + Cl 2 \u003d 2NaCl + I 2; (आठ)
CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2। (9)

विनिमय प्रतिक्रियाओं के उदाहरण:

बा (ओएच) 2 + एच 2 एसओ 4 = बासो 4 + 2 एच 2 ओ; (दस)
एचसीएल + केएनओ 2 \u003d केसीएल + एचएनओ 2; (ग्यारह)
AgNO 3 + NaCl \u003d AgCl + NaNO 3। (12)

रासायनिक प्रतिक्रियाओं का पारंपरिक वर्गीकरण उनकी सभी विविधता को कवर नहीं करता है - चार मुख्य प्रकार की प्रतिक्रियाओं के अलावा, कई और जटिल प्रतिक्रियाएं भी हैं।
दो अन्य प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं का चयन उनमें दो सबसे महत्वपूर्ण गैर-रासायनिक कणों की भागीदारी पर आधारित है: इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन।
कुछ प्रतिक्रियाओं के दौरान, एक परमाणु से दूसरे परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का पूर्ण या आंशिक स्थानांतरण होता है। इस मामले में, प्रारंभिक पदार्थों को बनाने वाले तत्वों के परमाणुओं का ऑक्सीकरण राज्य बदल जाता है; दिए गए उदाहरणों में से ये अभिक्रियाएँ 1, 4, 6, 7 और 8 हैं। इन अभिक्रियाओं को कहा जाता है रेडोक्स.

अभिक्रियाओं के एक अन्य समूह में, एक हाइड्रोजन आयन (H+), जो कि एक प्रोटॉन है, एक अभिक्रियाशील कण से दूसरे कण में जाता है। ऐसी अभिक्रियाएँ कहलाती हैं एसिड-बेस प्रतिक्रियाएंया प्रोटॉन स्थानांतरण प्रतिक्रियाएं.

दिए गए उदाहरणों में, ऐसी प्रतिक्रियाएँ 3, 10 और 11 हैं। इन प्रतिक्रियाओं के अनुरूप, रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को कभी-कभी कहा जाता है इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण प्रतिक्रियाएं. आप § 2 में RIA से परिचित होंगे, और KOR से - निम्नलिखित अध्यायों में।

यौगिक प्रतिक्रियाएं, अपघटन प्रतिक्रियाएं, प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं, एक्सचेंज प्रतिक्रियाएं, रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं, एसिड-बेस प्रतिक्रियाएं।
निम्नलिखित योजनाओं के अनुरूप प्रतिक्रिया समीकरण लिखें:
ए) एचजीओ एचजी + ओ 2 ( टी); बी) ली 2 ओ + एसओ 2 ली 2 एसओ 3; सी) क्यू (ओएच) 2 क्यूओ + एच 2 ओ ( टी);
डी) अल + मैं 2 अली 3; ई) CuCl 2 + Fe FeCl 2 + Cu; ई) एमजी + एच 3 पीओ 4 एमजी 3 (पीओ 4) 2 + एच 2;
जी) अल + ओ 2 अल 2 ओ 3 ( टी); i) KClO 3 + P P 2 O 5 + KCl ( टी); j) CuSO 4 + Al Al 2 (SO 4) 3 + Cu;
एल) Fe + Cl2 FeCl3 ( टी); एम) एनएच 3 + ओ 2 एन 2 + एच 2 ओ ( टी); एम) एच 2 एसओ 4 + क्यूओ क्यूएसओ 4 + एच 2 ओ।
पारंपरिक प्रकार की प्रतिक्रिया निर्दिष्ट करें। रेडॉक्स और एसिड-बेस प्रतिक्रियाओं पर ध्यान दें। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में, उन परमाणुओं को इंगित करें जिनके तत्व अपने ऑक्सीकरण राज्यों को बदलते हैं।

लौह अयस्क से लोहे (अधिक सटीक, कच्चा लोहा) के औद्योगिक उत्पादन के दौरान ब्लास्ट फर्नेस में होने वाली रेडॉक्स प्रतिक्रिया पर विचार करें:

Fe 2 O 3 + 3CO \u003d 2Fe + 3CO 2।

आइए हम परमाणुओं के ऑक्सीकरण राज्यों को निर्धारित करें जो प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों दोनों को बनाते हैं

जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप कार्बन परमाणुओं का ऑक्सीकरण राज्य बढ़ गया, लोहे के परमाणुओं का ऑक्सीकरण राज्य कम हो गया, और ऑक्सीजन परमाणुओं का ऑक्सीकरण राज्य अपरिवर्तित रहा। नतीजतन, इस प्रतिक्रिया में कार्बन परमाणुओं का ऑक्सीकरण हुआ, अर्थात, उन्होंने इलेक्ट्रॉनों को खो दिया ( ऑक्सीकरण), और लोहे के परमाणुओं को कम करने के लिए, अर्थात, उन्होंने इलेक्ट्रॉनों को जोड़ा ( बरामद) (§ 7.16 देखें)। OVR को चिह्नित करने के लिए, अवधारणाओं का उपयोग किया जाता है आक्सीकारकतथा अपचायक कारक.

इस प्रकार, हमारी प्रतिक्रिया में, ऑक्सीकरण करने वाले परमाणु लोहे के परमाणु होते हैं, और कम करने वाले परमाणु कार्बन परमाणु होते हैं।

हमारी प्रतिक्रिया में, ऑक्सीकरण एजेंट आयरन (III) ऑक्साइड है, और कम करने वाला एजेंट कार्बन (II) ऑक्साइड है।
ऐसे मामलों में जहां ऑक्सीकरण और कम करने वाले परमाणु एक ही पदार्थ का हिस्सा होते हैं (उदाहरण: पिछले पैराग्राफ से प्रतिक्रिया 6), "ऑक्सीडाइजिंग पदार्थ" और "कम करने वाले पदार्थ" की अवधारणाओं का उपयोग नहीं किया जाता है।
इस प्रकार, विशिष्ट ऑक्सीकरण एजेंट ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें परमाणु शामिल होते हैं जो इलेक्ट्रॉनों को जोड़ते हैं (पूरे या आंशिक रूप से), उनके ऑक्सीकरण राज्य को कम करते हैं। सरल पदार्थों में से, ये मुख्य रूप से हैलोजन और ऑक्सीजन हैं, कुछ हद तक सल्फर और नाइट्रोजन। जटिल पदार्थों में - ऐसे पदार्थ जिनमें उच्च ऑक्सीकरण राज्यों में परमाणु शामिल हैं, इन ऑक्सीकरण राज्यों में सरल आयन बनाने के लिए इच्छुक नहीं हैं: HNO 3 (N + V), KMnO 4 (Mn + VII), CrO 3 (Cr + VI), KClO 3 (सीएल + वी), केसीएलओ 4 (सीएल + VII), आदि।
विशिष्ट कम करने वाले एजेंट ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें परमाणु होते हैं जो अपने ऑक्सीकरण अवस्था को बढ़ाते हुए पूरे या आंशिक रूप से इलेक्ट्रॉनों का दान करते हैं। सरल पदार्थों में से, ये हाइड्रोजन, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएँ हैं, साथ ही एल्यूमीनियम भी हैं। जटिल पदार्थों में - H 2 S और सल्फाइड (S -II), SO 2 और सल्फाइट्स (S + IV), आयोडाइड्स (I -I), CO (C + II), NH 3 (N -III), आदि।
सामान्य तौर पर, लगभग सभी जटिल और कई सरल पदार्थ ऑक्सीकरण और कम करने वाले गुणों को प्रदर्शित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए:
SO 2 + Cl 2 \u003d S + Cl 2 O 2 (SO 2 एक मजबूत कम करने वाला एजेंट है);
SO 2 + C \u003d S + CO 2 (t) (SO 2 एक कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट है);
सी + ओ 2 \u003d सीओ 2 (टी) (सी कम करने वाला एजेंट है);
C + 2Ca \u003d Ca 2 C (t) (C एक ऑक्सीकरण एजेंट है)।
आइए हम इस भाग के आरंभ में चर्चा की गई प्रतिक्रिया पर वापस लौटते हैं।

ध्यान दें कि प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, ऑक्सीकरण करने वाले परमाणु (Fe + III) परमाणुओं (Fe 0) को कम करने में बदल गए, और कम करने वाले परमाणु (C + II) ऑक्सीकरण परमाणुओं (C + IV) में बदल गए। लेकिन सीओ 2 किसी भी स्थिति में एक बहुत कमजोर ऑक्सीकरण एजेंट है, और लोहा, हालांकि यह एक कम करने वाला एजेंट है, इन परिस्थितियों में सीओ की तुलना में बहुत कमजोर है। इसलिए, प्रतिक्रिया उत्पाद एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, और विपरीत प्रतिक्रिया नहीं होती है। उपरोक्त उदाहरण सामान्य सिद्धांत का एक उदाहरण है जो ओवीआर प्रवाह की दिशा निर्धारित करता है:

रेडॉक्स अभिक्रियाएँ एक दुर्बल ऑक्सीकारक तथा एक दुर्बल अपचायक के निर्माण की दिशा में आगे बढ़ती हैं।

पदार्थों के रेडॉक्स गुणों की तुलना केवल उन्हीं स्थितियों में की जा सकती है। कुछ मामलों में, यह तुलना मात्रात्मक रूप से की जा सकती है।
इस अध्याय के पहले पैराग्राफ के लिए अपना होमवर्क करते हुए, आपने देखा कि कुछ प्रतिक्रिया समीकरणों (विशेषकर OVR) में गुणांकों को खोजना काफी कठिन है। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के मामले में इस कार्य को सरल बनाने के लिए, निम्नलिखित दो विधियों का उपयोग किया जाता है:
एक) इलेक्ट्रॉनिक संतुलन विधितथा
बी) इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन विधि.
अब आप इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि का अध्ययन करेंगे, और इलेक्ट्रॉन-आयन संतुलन विधि का अध्ययन आमतौर पर उच्च शिक्षण संस्थानों में किया जाता है।
ये दोनों विधियां इस तथ्य पर आधारित हैं कि रासायनिक प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन कहीं गायब नहीं होते हैं और कहीं दिखाई नहीं देते हैं, अर्थात परमाणुओं द्वारा स्वीकार किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या अन्य परमाणुओं द्वारा दिए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है।
इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि में दान किए गए और प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या परमाणुओं के ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन से निर्धारित होती है। इस पद्धति का उपयोग करते समय, प्रारंभिक सामग्रियों और प्रतिक्रिया उत्पादों दोनों की संरचना को जानना आवश्यक है।
उदाहरणों का प्रयोग करते हुए इलेक्ट्रॉनिक संतुलन विधि के अनुप्रयोग पर विचार करें।

उदाहरण 1चलो लोहे की क्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण बनाते हैं। यह ज्ञात है कि ऐसी प्रतिक्रिया का उत्पाद आयरन (III) क्लोराइड है। आइए प्रतिक्रिया योजना लिखें:

फे + सीएल 2 FeCl 3।

आइए प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थों को बनाने वाले सभी तत्वों के परमाणुओं के ऑक्सीकरण राज्यों का निर्धारण करें:

लोहे के परमाणु इलेक्ट्रॉन दान करते हैं, और क्लोरीन के अणु उन्हें स्वीकार करते हैं। हम इन प्रक्रियाओं को व्यक्त करते हैं इलेक्ट्रॉनिक समीकरण:
फे -3 इ- \u003d फ़े + III,
सीएल2 + 2 इ-\u003d 2Cl -I।

प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होने के लिए दिए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या के लिए, पहले इलेक्ट्रॉनिक समीकरण को दो से गुणा किया जाना चाहिए, और दूसरे को तीन से गुणा किया जाना चाहिए:

प्रतिक्रिया योजना में गुणांक 2 और 3 दर्ज करके, हम प्रतिक्रिया समीकरण प्राप्त करते हैं:
2Fe + 3Cl 2 \u003d 2FeCl 3।

उदाहरण 2आइए हम क्लोरीन की अधिकता में सफेद फास्फोरस के दहन की प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण तैयार करें। यह ज्ञात है कि फॉस्फोरस (V) क्लोराइड इन परिस्थितियों में बनता है:

सफेद फास्फोरस अणु इलेक्ट्रॉन दान (ऑक्सीकरण) करते हैं, और क्लोरीन अणु उन्हें स्वीकार करते हैं (कम):

प्रारंभिक रूप से प्राप्त कारकों (2 और 20) में एक सामान्य विभाजक था, जिसके द्वारा (प्रतिक्रिया समीकरण में भविष्य के गुणांक के रूप में) उन्हें विभाजित किया गया था। प्रतिक्रिया समीकरण:

पी 4 + 10Cl 2 \u003d 4PCl 5।

उदाहरण 3आइए हम ऑक्सीजन में आयरन (II) सल्फाइड के भूनने के दौरान होने वाली प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण तैयार करें।

प्रतिक्रिया योजना:

इस मामले में, लोहा (II) और सल्फर (-II) दोनों परमाणु ऑक्सीकृत होते हैं। आयरन (II) सल्फाइड की संरचना में इन तत्वों के परमाणु 1:1 के अनुपात में होते हैं (सूचकांक देखें) सबसे सरल सूत्र).
इलेक्ट्रॉनिक संतुलन:

प्रतिक्रिया समीकरण: 4FeS + 7O 2 = 2Fe 2 O 3 + 4SO 2।

उदाहरण 4. आइए हम ऑक्सीजन में आयरन (II) डाइसल्फ़ाइड (पाइराइट) की फायरिंग के दौरान होने वाली प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण तैयार करें।

प्रतिक्रिया योजना:

जैसा कि पिछले उदाहरण में, लोहा (II) परमाणु और सल्फर परमाणु दोनों भी यहाँ ऑक्सीकृत हैं, लेकिन I के ऑक्सीकरण अवस्था के साथ। इन तत्वों के परमाणुओं को 1: 2 के अनुपात में पाइराइट की संरचना में शामिल किया गया है (सूचकांक देखें) सबसे सरल सूत्र में)। यह इस संबंध में है कि लोहा और सल्फर परमाणु प्रतिक्रिया करते हैं, जिसे इलेक्ट्रॉनिक संतुलन बनाते समय ध्यान में रखा जाता है:

प्रतिक्रिया समीकरण: 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2।

OVR के और भी जटिल मामले हैं, आप अपना होमवर्क करके उनमें से कुछ को जान पाएंगे।

ऑक्सीडाइज़र परमाणु, रेड्यूसर परमाणु, ऑक्सीडाइज़र पदार्थ, रेड्यूसर पदार्थ, इलेक्ट्रॉन संतुलन विधि, इलेक्ट्रॉनिक समीकरण।
1. इस अध्याय के § 1 के पाठ में दिए गए प्रत्येक OVR समीकरण के लिए एक इलेक्ट्रॉनिक संतुलन बनाएं।
2. इस अध्याय के § 1 के कार्य को पूरा करते समय आपने जो ओवीआर खोजा था, उसके समीकरण बनाएं। इस बार, ऑड्स लगाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक बैलेंस मेथड का इस्तेमाल करें। 3. इलेक्ट्रॉनिक बैलेंस विधि का उपयोग करते हुए, निम्नलिखित योजनाओं के अनुरूप प्रतिक्रिया समीकरण बनाएं: a) Na + I 2 NaI;
बी) ना + ओ 2 ना 2 ओ 2;
ग) ना 2 ओ 2 + ना ना 2 ओ;
डी) अल + ब्र 2 अलब्र 3;
ई) फ़े + ओ 2 फ़े 3 ओ 4 ( टी);
ई) Fe 3 ओ 4 + एच 2 FeO + एच 2 ओ ( टी);
जी) FeO + O2 Fe2O3 ( टी);
i) Fe2O3 + CO Fe + CO2 ( टी);
जे) सीआर + ओ 2 सीआर 2 ओ 3 ( टी);
एल) सीआरओ 3 + एनएच 3 सीआर 2 ओ 3 + एच 2 ओ + एन 2 ( टी);
एम) एमएन 2 ओ 7 + एनएच 3 एमएनओ 2 + एन 2 + एच 2 ओ;
एम) एमएनओ 2 + एच 2 एमएन + एच 2 ओ ( टी);
एन) एमएनएस + ओ 2 एमएनओ 2 + एसओ 2 ( टी)
पी) पीबीओ 2 + सीओ पीबी + सीओ 2 ( टी);
सी) क्यू 2 ओ + सीयू 2 एस सीयू + एसओ 2 ( टी);
टी) क्यूएस + ओ 2 सीयू 2 ओ + एसओ 2 ( टी);
वाई) पीबी 3 ओ 4 + एच 2 पीबी + एच 2 ओ ( टी).

रासायनिक अभिक्रियाएँ क्यों होती हैं?
इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, आइए याद करें कि अलग-अलग परमाणु अणुओं में क्यों जुड़ते हैं, पृथक आयनों से एक आयनिक क्रिस्टल क्यों बनता है, परमाणु के इलेक्ट्रॉन खोल के निर्माण के दौरान कम से कम ऊर्जा का सिद्धांत क्यों संचालित होता है। इन सभी सवालों का जवाब एक ही है: क्योंकि यह ऊर्जावान रूप से लाभकारी है। इसका मतलब है कि ऐसी प्रक्रियाओं के दौरान ऊर्जा जारी होती है। ऐसा लगता है कि रासायनिक प्रतिक्रियाएं उसी कारण से आगे बढ़नी चाहिए। दरअसल, कई प्रतिक्रियाएं की जा सकती हैं, जिसके दौरान ऊर्जा जारी होती है। ऊर्जा आमतौर पर गर्मी के रूप में जारी की जाती है।

यदि उष्माक्षेपी प्रतिक्रिया के दौरान गर्मी को हटाने का समय नहीं है, तो प्रतिक्रिया प्रणाली गर्म हो जाती है।
उदाहरण के लिए, मीथेन की दहन प्रतिक्रिया में

सीएच 4 (जी) + 2 ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (जी)

इतनी अधिक ऊष्मा निकलती है कि मीथेन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है।
तथ्य यह है कि इस प्रतिक्रिया में जारी गर्मी प्रतिक्रिया समीकरण में परिलक्षित हो सकती है:

सीएच 4 (जी) + 2 ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (जी) + क्यू।

यह तथाकथित थर्मोकेमिकल समीकरण. यहाँ प्रतीक "+ क्यू" का अर्थ है कि जब मीथेन को जलाया जाता है, तो ऊष्मा निकलती है। इस ऊष्मा को कहा जाता है प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव.
जारी गर्मी कहाँ से आती है?
आप जानते हैं कि रासायनिक अभिक्रियाओं में रासायनिक बंध टूटकर बनते हैं। इस मामले में, सीएच 4 अणुओं में कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ-साथ ओ 2 अणुओं में ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच बंधन टूट जाते हैं। इस मामले में, नए बंधन बनते हैं: सीओ 2 अणुओं में कार्बन और ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच और एच 2 ओ अणुओं में ऑक्सीजन और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच। बंधनों को तोड़ने के लिए, आपको ऊर्जा खर्च करने की आवश्यकता होती है ("बंधन ऊर्जा", "परमाणुकरण ऊर्जा" देखें) ), और बंधन बनाते समय ऊर्जा निकलती है। जाहिर है, अगर "नए" बंधन "पुराने" से मजबूत हैं, तो अवशोषित से अधिक ऊर्जा जारी की जाएगी। जारी और अवशोषित ऊर्जा के बीच का अंतर प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव है।
ऊष्मीय प्रभाव (ऊष्मा की मात्रा) को किलोजूल में मापा जाता है, उदाहरण के लिए:

2 एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) + 484 केजे।

इस तरह के रिकॉर्ड का मतलब है कि अगर दो मोल हाइड्रोजन ऑक्सीजन के एक मोल के साथ प्रतिक्रिया करता है और दो मोल गैसीय पानी (भाप) बनता है तो 484 किलोजूल गर्मी जारी होगी।

इस तरह, थर्मोकेमिकल समीकरणों में, गुणांक संख्यात्मक रूप से अभिकारकों और प्रतिक्रिया उत्पादों के पदार्थ की मात्रा के बराबर होते हैं.

प्रत्येक विशिष्ट प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव को क्या निर्धारित करता है?
प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव निर्भर करता है
क) प्रारंभिक पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों के एकत्रीकरण की स्थिति से,
बी) तापमान पर और
ग) रासायनिक परिवर्तन स्थिर आयतन पर होता है या स्थिर दबाव पर।
पदार्थों के एकत्रीकरण की स्थिति पर एक प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की निर्भरता इस तथ्य के कारण है कि एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी (कुछ अन्य भौतिक प्रक्रियाओं की तरह) संक्रमण की प्रक्रिया गर्मी की रिहाई या अवशोषण के साथ होती है। इसे थर्मोकेमिकल समीकरण द्वारा भी व्यक्त किया जा सकता है। एक उदाहरण जल वाष्प संघनन का थर्मोकेमिकल समीकरण है:

एच 2 ओ (जी) \u003d एच 2 ओ (जी) + क्यू।

थर्माकेमिकल समीकरणों में, और, यदि आवश्यक हो, सामान्य रासायनिक समीकरणों में, अक्षरों के सूचकांकों का उपयोग करके पदार्थों के कुल राज्यों का संकेत दिया जाता है:
(डी) - गैस,
(जी) - तरल,
(टी) या (सीआर) एक ठोस या क्रिस्टलीय पदार्थ है।
तापमान पर ऊष्मीय प्रभाव की निर्भरता ताप क्षमता में अंतर के साथ जुड़ी हुई है सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों को शुरू करना।
चूंकि, निरंतर दबाव पर एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, सिस्टम की मात्रा हमेशा बढ़ जाती है, मात्रा बढ़ाने के लिए काम करने पर ऊर्जा का हिस्सा खर्च होता है, और उसी प्रतिक्रिया के मामले में जारी गर्मी कम होगी स्थिर मात्रा में।
प्रतिक्रियाओं के ऊष्मीय प्रभावों की गणना आमतौर पर 25 डिग्री सेल्सियस पर स्थिर मात्रा में आगे बढ़ने वाली प्रतिक्रियाओं के लिए की जाती है और प्रतीक द्वारा निरूपित की जाती है क्यूओ
यदि ऊर्जा केवल ऊष्मा के रूप में जारी होती है, और रासायनिक प्रतिक्रिया एक स्थिर आयतन पर आगे बढ़ती है, तो प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव ( क्यू वी) परिवर्तन के बराबर है आंतरिक ऊर्जा(डी यू) प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थ, लेकिन विपरीत संकेत के साथ:

क्यू वी = - यू.

किसी पिंड की आंतरिक ऊर्जा को इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन, रासायनिक बंधों, सभी इलेक्ट्रॉनों की आयनीकरण ऊर्जा, नाभिकों में न्यूक्लियंस की बंध ऊर्जा, और इस शरीर द्वारा "संग्रहीत" अन्य सभी ज्ञात और अज्ञात प्रकार की ऊर्जा के रूप में समझा जाता है। "-" चिह्न इस तथ्य के कारण है कि जब ऊष्मा निकलती है, तो आंतरिक ऊर्जा कम हो जाती है। वह है

यू= – क्यू वी .

यदि प्रतिक्रिया स्थिर दबाव पर आगे बढ़ती है, तो सिस्टम का आयतन बदल सकता है। वॉल्यूम बढ़ाने के लिए काम पर आंतरिक ऊर्जा का हिस्सा भी खर्च किया जाता है। इस मामले में

यू = -(क्यू पी + ए) = –(क्यू पी + पीवी),

कहाँ पे प्रनिरंतर दबाव पर होने वाली प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव है। यहाँ से

क्यू पी = - यूपीवी .

के बराबर एक मूल्य यू+पीवीनाम रखा गया एन्थैल्पी परिवर्तनऔर डी द्वारा निरूपित एच.

एच =यू+पीवी.

फलस्वरूप

क्यू पी = - एच.

इस प्रकार, जब ऊष्मा मुक्त होती है, तो तंत्र की एन्थैल्पी कम हो जाती है। इसलिए इस मात्रा का पुराना नाम: "गर्मी सामग्री"।
तापीय प्रभाव के विपरीत, तापीय धारिता में परिवर्तन प्रतिक्रिया की विशेषता है, भले ही यह निरंतर मात्रा या निरंतर दबाव पर आगे बढ़ता है। एन्थैल्पी परिवर्तन का उपयोग करके लिखे गए थर्मोकेमिकल समीकरण कहलाते हैं थर्मोडायनामिक रूप में थर्मोकेमिकल समीकरण. इस मामले में, मानक स्थितियों (25 ° C, 101.3 kPa) के तहत तापीय धारिता में परिवर्तन का मान दिया गया है, निरूपित एच के बारे में. उदाहरण के लिए:
2 एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) एच के बारे में= - 484 केजे;
सीएओ (सीआर) + एच 2 ओ (एल) \u003d सीए (ओएच) 2 (सीआर) एच के बारे में= - 65 केजे।

प्रतिक्रिया में जारी गर्मी की मात्रा की निर्भरता ( क्यू) प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव से ( क्यूओ) और पदार्थ की मात्रा ( एनबी) प्रतिक्रिया में प्रतिभागियों में से एक (पदार्थ बी - प्रारंभिक पदार्थ या प्रतिक्रिया उत्पाद) समीकरण द्वारा व्यक्त किया गया है:

यहाँ B पदार्थ B की मात्रा है, जो थर्मोकेमिकल समीकरण में पदार्थ B के सूत्र के सामने गुणांक द्वारा दी गई है।

एक कार्य

ऑक्सीजन में जलने वाले हाइड्रोजन पदार्थ की मात्रा निर्धारित करें यदि 1694 kJ ऊष्मा जारी की गई हो।

समाधान

02-फ़रवरी-2014 | एक टिप्पणी | लोलिता ओकोलनोवा

आयनिक प्रतिक्रियाएँ- समाधान में आयनों के बीच प्रतिक्रिया

आइए बुनियादी अकार्बनिक और कुछ कार्बनिक रसायन प्रतिक्रियाओं पर एक नज़र डालें।

बहुत बार, रसायन विज्ञान में विभिन्न कार्यों में, उन्हें आणविक रूप में न केवल रासायनिक समीकरण लिखने के लिए कहा जाता है, बल्कि आयनिक (पूर्ण और संक्षिप्त) रूप में भी लिखा जाता है। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, आयनिक रासायनिक प्रतिक्रियाएँ विलयनों में होती हैं। अक्सर पदार्थ पानी में आयनों में टूट जाते हैं।

रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए पूर्ण आयनिक समीकरण है:सभी यौगिक इलेक्ट्रोलाइट्स हैं, हम गुणांक को ध्यान में रखते हुए आयनिक रूप में फिर से लिखते हैं:

2NaOH + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + 2H 2 O - आणविक प्रतिक्रिया समीकरण

2Na + +2OH - +2H + + SO -2 \u003d 2Na + + SO 4 -2 + 2H 2 O - पूर्ण आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण

रासायनिक प्रतिक्रिया का संक्षिप्त आयनिक समीकरण:हम समान घटकों को कम करते हैं:

2Na + +2OH - +2H + + SO -2 = 2Na + + SO4 -2 + 2H 2 हे

समान आयनों की इस कमी के परिणामों के अनुसार, यह स्पष्ट है कि कौन से आयन बनते हैं जो अघुलनशील या खराब घुलनशील - गैसीय उत्पाद या अभिकर्मक, अवक्षेपित या खराब रूप से विघटित पदार्थ होते हैं।

किसी पदार्थ की आयनिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं में आयनों में विघटित न करें:

1. पानी में अघुलनशील यौगिक (या कम घुलनशील) (देखें );

Ca(NO3)2 + 2NaOH = Ca(OH)2↓ + 2NaNO3

Сa 2+ + 2NO 3 - + 2Na + + 2OH - \u003d Ca (OH) 2 + 2Na + + 2NO 3 - - पूर्ण आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण

Ca 2+ + 2OH - \u003d Ca (OH) 2 - संक्षिप्त आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण

2. गैसीय पदार्थ, उदाहरण के लिए, O 2, Cl 2, NO, आदि:

ना 2 एस + 2 एचसीएल \u003d 2 एनएसीएल + एच 2 एस

2Na + + S -2 + 2H + +2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H2S - पूर्ण आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण

S -2 + 2H + = H2S - संक्षिप्त आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण

3. कम विघटित पदार्थ (H2O, NH4OH);

निराकरण प्रतिक्रिया

ओह - + एच + \u003d एच 2 ओ - संक्षिप्त आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण

4. (सभी: दोनों धातुओं और गैर-धातुओं द्वारा गठित);

2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2NaNO3 + H2O

2Ag + + 2NO 3 - + 2Na + + 2OH - = Ag2O + 2NO 3 - + 2Na + + H2O - पूर्ण आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण

2Ag + + 2OH - = Ag2O + H2O - कम आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण

5. कार्बनिक पदार्थ (कार्बनिक अम्ल को कम-विघटित पदार्थ कहा जाता है)

CH 3 COOH + NaOH \u003d CH 3 COONa + H 2 O

CH 3 COOH + Na + + OH - \u003d CH 3 COO - + Na + + H2O - पूर्ण आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण

CH 3 COOH + OH - \u003d CH 3 COO - + H2O - संक्षिप्त आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण

प्राय: आयनिक रासायनिक अभिक्रियाएँ होती हैं विनिमय प्रतिक्रियाएँ.

यदि प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले सभी पदार्थ आयनों के रूप में हैं, तो नए पदार्थ के निर्माण के साथ उनका बंधन नहीं होता है, इसलिए इस मामले में प्रतिक्रिया व्यावहारिक रूप से संभव नहीं है।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं से आयन एक्सचेंज की रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि वे प्रतिक्रिया में शामिल कणों के ऑक्सीकरण राज्यों को बदले बिना आगे बढ़ते हैं।

• परीक्षा में एक प्रश्न है - आयन एक्सचेंज प्रतिक्रियाएं
• GIA (OGE) में यह है - आयन एक्सचेंज प्रतिक्रियाएं

सोडियम प्रकृति में सबसे आम और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली क्षार धातु है, जो आवर्त सारणी में 11 वें स्थान पर है (यह पहले समूह में है, मुख्य उपसमूह, तीसरी अवधि)। वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ बातचीत करते समय, यह Na2O2 पेरोक्साइड बनाता है। क्या आप इसे सोडियम बता सकते हैं? बिल्कुल नहीं, चूंकि यह पदार्थ ऑक्साइड के वर्ग से संबंधित नहीं है, और इसका संरचनात्मक सूत्र इस रूप में लिखा गया है: ना-ओ-ओ-ना। उच्च ऑक्साइड वे होते हैं जिनमें ऑक्सीजन से जुड़ा रासायनिक तत्व होता है उच्चतम डिग्रीऑक्सीकरण। सोडियम में केवल एक ऑक्सीकरण अवस्था होती है, +1। इसलिए इसके लिए रासायनिक तत्व"उच्च ऑक्साइड" की अवधारणा मौजूद नहीं है।

सोडियम ऑक्साइड है आण्विक सूत्रइसका Na2O. दाढ़ जन 61.9789 g/mol के बराबर है। सोडियम ऑक्साइड का घनत्व 2.27 g/cm³ है। द्वारा दिखावटयह एक सफेद ठोस गैर-दहनशील पदार्थ है जो प्लस 1132 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पिघलता है, प्लस 1950 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर उबलता है और विघटित होता है। पानी में घुलने पर, ऑक्साइड इसके साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप सोडियम हाइड्रॉक्साइड बनता है, जिसे ठीक से हाइड्रॉक्साइड कहा जाना चाहिए। यह प्रतिक्रिया समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है: Na2O + H2O → 2NaOH। इस रासायनिक यौगिक (Na2O) का मुख्य खतरा यह है कि यह पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप आक्रामक कास्टिक क्षार बनता है।

कम ऑक्सीजन सामग्री वाले वातावरण में धातु को 180 ° C से अधिक तापमान पर गर्म करके सोडियम ऑक्साइड प्राप्त किया जा सकता है: 4Na + O2 → 2Na2O। इस मामले में, शुद्ध ऑक्साइड प्राप्त करना संभव नहीं है, क्योंकि प्रतिक्रिया उत्पादों में 20% तक पेरोक्साइड और लक्षित पदार्थ का केवल 80% होगा। Na2O प्राप्त करने के अन्य तरीके हैं। उदाहरण के लिए, धातु की अधिकता के साथ पेरोक्साइड के मिश्रण को गर्म करते समय: Na2O2 + 2Na → 2Na2O। इसके अलावा, ऑक्साइड धात्विक सोडियम को उसके हाइड्रॉक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जाता है: 2Na + NaOH → 2Na2O + H2, साथ ही एक क्षार धातु के साथ नमक की प्रतिक्रिया करके: 6Na + 2NaNO2 → 4Na2O + N2। ये सभी प्रतिक्रियाएं सोडियम की अधिकता के साथ आगे बढ़ती हैं। इसके अलावा, जब एक क्षार धातु कार्बोनेट को 851 ° C तक गर्म किया जाता है, तो प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार इस धातु का एक ऑक्साइड भी प्राप्त किया जा सकता है: Na2CO3 → Na2O + CO2।

सोडियम ऑक्साइड ने बुनियादी गुणों का उच्चारण किया है। पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करने के अलावा, यह एसिड और एसिड ऑक्साइड के साथ भी सक्रिय रूप से संपर्क करता है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, नमक और पानी बनता है: Na2O + 2HCl → 2NaCl + H2O। और जब सिलिकॉन डाइऑक्साइड के रंगहीन क्रिस्टल के साथ बातचीत करते हैं, तो एक क्षार धातु सिलिकेट बनता है: Na2O + SiO2 → Na2SiO3।

सोडियम ऑक्साइड, एक अन्य क्षार धातु के ऑक्साइड की तरह - पोटेशियम, एक बड़ा व्यावहारिक मूल्यनहीं है। यह पदार्थ आमतौर पर एक अभिकर्मक के रूप में प्रयोग किया जाता है महत्वपूर्ण घटकऔद्योगिक (सोडा-लाइम) और लिक्विड ग्लास, लेकिन ऑप्टिकल ग्लास का हिस्सा नहीं है। आमतौर पर, औद्योगिक ग्लास में लगभग 15% सोडियम ऑक्साइड, 70% सिलिका (सिलिकॉन डाइऑक्साइड) और 9% चूना होता है (Na ऑक्साइड उस तापमान को कम करने के लिए प्रवाह के रूप में कार्य करता है जिस पर सिलिका पिघलती है। सोडा ग्लास में पोटाश-चूने या की तुलना में कम गलनांक होता है। पोटेशियम-लेड। यह सबसे आम है, पेय, भोजन और कुछ अन्य सामानों के लिए खिड़की के शीशे और कांच के कंटेनर (बोतलें और जार) के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है। ग्लासवेयर अक्सर टेम्पर्ड सोडा-लाइम-सिलिकेट ग्लास से बनाया जाता है।

कच्चे माल को पिघलाकर प्राप्त किया जाता है - Na कार्बोनेट, चूना, डोलोमाइट, सिलिकॉन डाइऑक्साइड (सिलिका), एल्यूमीनियम ऑक्साइड (एल्यूमिना), साथ ही एजेंटों की एक छोटी मात्रा (उदाहरण के लिए, Na सल्फेट, Na क्लोराइड) - तापमान पर एक कांच की भट्टी में 1675 डिग्री सेल्सियस तक। हरे और भूरे रंग की बोतलें कच्चे माल से बनाई जाती हैं जिनमें विंडो ग्लास की तुलना में कंटेनर ग्लास में कम मैग्नीशियम ऑक्साइड और सोडियम ऑक्साइड होता है।