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प्रत्येक रासायनिक प्रतिक्रिया में एक या एक से अधिक अभिकारक शामिल होते हैं जो रासायनिक बंधों को तोड़ने और बनाने की प्रक्रिया के माध्यम से एक या अधिक उत्पादों में परिवर्तित हो जाते हैं। इस प्रक्रिया को रासायनिक समीकरण के माध्यम से संक्षेप में लिखित रूप में दर्शाया गया है।
जिस प्रकार रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान होने वाली परिवर्तन प्रक्रिया को कुछ प्राकृतिक नियमों जैसे पदार्थ के संरक्षण के नियम और ऊर्जा के संरक्षण के नियम का पालन करना चाहिए, उसी तरह रासायनिक समीकरण को भी इन कानूनों के अनुपालन को प्रतिबिंबित करना चाहिए। इसलिए किसी भी रासायनिक समीकरण का समायोजन या संतुलन करना आवश्यक है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि पदार्थ समीकरण के दोनों ओर संतुलित है, इस प्रकार पदार्थ के संरक्षण के नियम का पालन होता है।
द्रव्यमान के संरक्षण के अलावा, यह भी आवश्यक है कि प्रतिक्रिया में शामिल विशेष परमाणु संरक्षित हों, क्योंकि रासायनिक प्रतिक्रियाओं में केवल परमाणुओं के संयोजी इलेक्ट्रॉनों की पुनर्व्यवस्था शामिल होती है, लेकिन उनके नाभिक में परिवर्तन शामिल नहीं होते हैं। इस कारण से, रासायनिक प्रतिक्रिया होने से पहले मौजूद सभी परमाणु होने के बाद भी मौजूद रहना चाहिए।
यह सुनिश्चित करना कि रासायनिक समीकरण को संतुलित करना क्या है। इस लेख में, हम विभिन्न प्रकार के समीकरणों को संतुलित करने के लिए तीन अलग-अलग तरीके प्रस्तुत करते हैं।
विधि 1: परीक्षण और त्रुटि द्वारा रासायनिक समीकरणों को संतुलित करना
रासायनिक समीकरणों को संतुलित करने की यह सबसे सरल विधि है। जब भी हम अपेक्षाकृत सरल प्रतिक्रियाओं की उपस्थिति में होते हैं, जिसमें कई अभिकारक या उत्पाद नहीं होते हैं, जिनमें दोहराए जाने वाले तत्व होते हैं, तो यह विधि सर्वोत्कृष्ट है।
परीक्षण और त्रुटि द्वारा समीकरणों को संतुलित करने की प्रक्रिया को बेहतर ढंग से समझने के लिए, हम एक उदाहरण के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) और पानी बनाने के लिए ऑक्सीजन गैस ( O2 ) की उपस्थिति में ब्यूटेन ( C4H10 ) की दहन प्रतिक्रिया लेंगे । (एच 2 या तो)।
परीक्षण द्वारा संतुलन में निम्नलिखित चरण होते हैं:
चरण 1: असंतुलित रासायनिक समीकरण लिखिए।
आपको अभिकारकों को बाईं ओर + चिह्नों से अलग करके लिखना होगा और प्रतिक्रिया तीर के दाईं ओर सभी उत्पादों को भी + चिन्ह से अलग करना होगा। हमारे उदाहरण में, ब्यूटेन और ऑक्सीजन अभिकारक हैं जबकि कार्बन डाइऑक्साइड और पानी उत्पाद हैं:
हमें यह सत्यापित करना होगा कि सभी सूत्र सही ढंग से लिखे गए हैं, किसी भी कोष्ठक का सही उपयोग करने का ध्यान रखते हुए।
चरण 2: समीकरण के प्रत्येक पक्ष के सभी तत्वों को सूचीबद्ध करें।
इस चरण में हमें यह सत्यापित करना चाहिए कि अभिकारकों में ऐसे तत्व नहीं हैं जो उत्पादों में नहीं हैं और इसके विपरीत। यदि ऐसा होता है, तो यह प्रारंभिक समीकरण में त्रुटि के कारण होता है, संभवत: प्रतिक्रिया में शामिल कुछ प्रजातियों के कारण जिन्हें हमने सूचीबद्ध नहीं किया।
| अभिकर्मकों | उत्पादों |
| सी। | सी। |
| एच | एच |
| दोनों में से एक | दोनों में से एक |
जैसा कि इस स्थिति में देखा जा सकता है, सभी अवयव समीकरण के दोनों ओर मौजूद हैं।
चरण 3: प्रत्येक पक्ष में प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की गणना करें।
इस बिंदु पर आप यह जांचना चाहते हैं कि समीकरण संतुलित है या नहीं। अगर ऐसा है, तो कुछ और करने की जरूरत नहीं है। यदि नहीं, तो यह अगले चरण पर आगे बढ़ेगा।
| अभिकर्मकों | उत्पादों |
| सी = 4 | सी = 1 |
| एच = 10 | एच = 2 |
| या = 2 | या = 3 |
जैसा कि हम देख सकते हैं, मौजूद तीन तत्वों (सी, एच, और ओ) में से कोई भी संतुलित नहीं है, इसलिए हम अगले चरण पर जाते हैं।
चरण 4: विभिन्न प्रजातियों के रासायनिक सूत्रों से पहले रससमीकरणमितीय गुणांक जोड़कर संतुलन।
यह सबसे जरूरी कदम है। सबसे पहले, हमें एक समय में एक वस्तु को संतुलित या संतुलित करना चाहिए। यह प्रत्येक सूत्र को एक उपयुक्त पूर्ण संख्या से गुणा करके पूरा किया जाता है जो प्रत्येक तरफ परमाणुओं को संतुलित करता है।
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि किसी समीकरण को संतुलित करने के लिए हमें कभी भी सूत्रों के सबस्क्रिप्ट को संशोधित नहीं करना चाहिए, क्योंकि इससे सूत्र बदल जाएगा और इसलिए पदार्थ की पहचान भी बदल जाएगी।
इसके अलावा, हमें यह भी याद रखना चाहिए कि समायोजन एक समय में एक तत्व द्वारा किया जाता है, भले ही समीकरण में गुणांक जोड़ने से अन्य तत्व बदल जाते हैं। कुंजी उस क्रम में है जिसमें विभिन्न तत्व संतुलित होते हैं। कुछ उपयोगी सुझाव हैं:
- कोई भी तत्व जो समीकरण के दोनों तरफ शुद्ध मौलिक रूप में प्रकट होता है, सबसे अंत में छोड़ दिया जाता है। जब हम उन्हें समायोजित करते हैं तो ये आमतौर पर अन्य तत्वों को नहीं बदलते हैं। हमारे उदाहरण के मामले में, इसका तात्पर्य उस ऑक्सीजन को छोड़ना है जो अभिकारकों में मौलिक ऑक्सीजन के रूप में दिखाई देती है।
- उन तत्वों से शुरू करना एक अच्छा विचार है जो प्रत्येक तरफ केवल एक बार दिखाई देते हैं। जो खुद को दोहराते हैं (जैसे ऑक्सीजन) आम तौर पर अन्य तत्वों को संतुलित करके खुद को संतुलित करते हैं।
- यदि स्विंग में एक बिंदु पर हम फंस जाते हैं, तो गुणांक को हटाना और फिर से शुरू करना सबसे अच्छा होता है, इस बार दूसरे तत्व से शुरू होता है।
- यदि आवश्यक हो, तो संतुलन प्रक्रिया के दौरान गुणांक में अंशों का उपयोग किया जा सकता है, जब तक कि किसी भी गैर-पूर्णांक गुणांक को हटाने के लिए पूरे समीकरण को अंतिम रूप से भाजक से गुणा किया जाता है।
हमारे उदाहरण में, हम C और H दोनों से शुरू कर सकते हैं क्योंकि दोनों समीकरण के दोनों पक्षों में केवल एक बार दिखाई देते हैं। अभिकारकों के 4 कार्बन को संतुलित करने के लिए, हमें CO 2 को 4 से गुणा करना होगा। इसके अलावा, हम अभिकारकों में 10 H को पूरा करने के लिए पानी को भी 5 से गुणा करते हैं।
जैसा कि हम देख सकते हैं, उत्पादों में 13 ऑक्सीजन होते हैं जबकि अभिकारकों में केवल 2 होते हैं। कि हमें (13) की आवश्यकता है जबकि भाजक में हम O की संख्या को O2 (2) अणु में रखते हैं । इसलिए, हम गुणांक 13/2 के रूप में रखते हैं:
| अभिकर्मकों | उत्पादों |
| सी = 4 | सी = 4×1= 4 |
| एच = 10 | एच = 2 x 5 = 10 |
| 0 = 2 x 13/2 = 13 | या = 4×2 + 5×1 = 13 |
इस बिंदु पर समीकरण पहले से ही संतुलित है, लेकिन इसका एक भिन्नात्मक गुणांक है, इसलिए अब हम पूरे समीकरण को 2 (अंश के भाजक) से गुणा करते हैं:
जो सही संतुलित समीकरण के अनुरूप है।
चरण 5: फिर से सभी तत्वों, साथ ही विद्युत आवेश की जाँच करें।
हम एक बार फिर समीकरण के दोनों ओर प्रत्येक तत्व के सभी परमाणुओं की गिनती करते हैं। यह सत्यापित करना भी महत्वपूर्ण है कि समीकरण के दोनों पक्षों पर कुल विद्युत आवेश भी बराबर है, क्योंकि विद्युत आवेश के संरक्षण की शर्त भी पूरी होनी चाहिए।
विधि 2: बीजगणितीय फिट
बीजगणितीय समायोजन या संतुलन विधि में रैखिक बीजगणित के माध्यम से संतुलन की समस्या को हल करना शामिल है, अर्थात, सभी स्टोइकोमेट्रिक गुणांकों को अज्ञात के रूप में खोजने के लिए परस्पर संबंधित रैखिक समीकरणों की एक प्रणाली को हल करना।
यह विधि सरल और जटिल दोनों समीकरणों के लिए काम करती है, जैसे ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया के समीकरण को संतुलित करना।
हम एक उदाहरण के रूप में परमैंगनेट आयन और आयोडाइड आयनों के बीच एक एसिड माध्यम में मैंगनीज (II) केशन, आणविक आयोडीन और पानी (यानी, एच + आयनों की उपस्थिति में ) का उत्पादन करने के लिए प्रतिक्रिया लेंगे । असमायोजित समीकरण है:
बीजगणितीय विधि का उपयोग करके इस समीकरण को संतुलित करने के चरण हैं:
चरण 1: मौजूद सभी रासायनिक प्रजातियों के गुणांक के रूप में एक अलग अक्षर जोड़ें।
यह अक्षर a, b, c, … हो सकता है या यह वर्णमाला के अंतिम अक्षरों का उपयोग कर सकता है: x, y, z, …
चरण 2: मास-बैलेंसिंग और चार्ज-बैलेंसिंग समीकरण लिखें।
इस चरण में समीकरणों की एक प्रणाली लिखना शामिल है, जिनके अज्ञात स्टोइकोमेट्रिक गुणांक हैं। समीकरण अलग-अलग प्रत्येक तत्व की श्रेणी के अनुरूप होते हैं, साथ ही रासायनिक समीकरण का चार्ज संतुलन:
चरण 3: समीकरणों की प्रणाली को हल करें
जैसा कि देखा जा सकता है, हमारे पास 6 अज्ञात, लेकिन केवल 5 स्वतंत्र समीकरण हैं। इसका अर्थ यह है कि अन्य सभी को प्राप्त करने के लिए हमें अज्ञात में से किसी एक का मान स्वयं निर्दिष्ट करना होगा। इसकी उम्मीद की जानी चाहिए क्योंकि स्टोइकीओमेट्रिक गुणांक के अनंत संयोजन हैं, दोनों पूर्णांक और अंश, जो समीकरण को संतुलित करने के लिए काम करेंगे। हालाँकि, उन समाधानों में से केवल एक सबसे कम पूर्णांक गुणांक वाला होगा।
समीकरणों के इस प्रकार के सिस्टम प्रतिस्थापन द्वारा हल करना आसान है, हालांकि कोई भी तरीका करेगा। हमारे मामले में, हम पहले समीकरण (1) को अन्य सभी में स्थानापन्न करेंगे
अब हम f = 4d को समीकरण (2) से अन्य सभी समीकरणों में प्लग करते हैं:
अगला, हम प्राप्त करने के लिए (3) और (4) को (5) में प्रतिस्थापित करते हैं:
अब हमें चर d के लिए मनमाना मान निर्दिष्ट करना होगा । इसके साथ, हमारे पास ई का मान होगा और सी का भी, और इसी तरह। आम तौर पर सब कुछ आसान बनाने के लिए पहले चर को 1 का मान दिया जाता है, लेकिन चूंकि इस मामले में d को 5/2 से गुणा किया जाता है, इसलिए d = 2 का चयन करना बेहतर होता है ताकि e एक पूर्णांक बन जाए:
अब d और e के साथ , हम शेष गुणांकों की गणना करने के लिए समीकरणों में वापस जाते हैं:
संक्षेप में, गुणांक a = 2 हैं; बी = 10; सी = 16; डी = 2; ई = 5; f = 8. संतुलित समीकरण तब है:
चरण 4: सत्यापित करें कि समीकरण संतुलित है
प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की गणना करके हम यह सत्यापित कर सकते हैं कि ये हैं:
- हर तरफ 2 Mn परमाणु।
- हर तरफ 8 ऑक्सीजन परमाणु।
- हर तरफ 10 आयोडीन परमाणु।
- हर तरफ 16 हाइड्रोजन परमाणु।
- दाईं ओर की तरह ही बाईं ओर भी +4 का कुल आवेश होता है।
संदर्भ
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