ऑक्सीकरण-संख्या विधि

रेडॉक्स अभिक्रिया एक प्रकार की रासायनिक अभिक्रिया है जिसमें भाग लेने वाले दो अभिकारकों के बीच इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण होता है। इलेक्ट्रॉनों के इस स्थानांतरण को अभिक्रियाशील प्रजातियों की ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तन को देखकर पहचाना जा सकता है। इलेक्ट्रॉनों की हानि या अभिकारक की ऑक्सीकरण अवस्था में हुई वृद्धि को ऑक्सीकरण कहा जाता है। किसी अभिकारक की में इलेक्ट्रॉनों की वृद्धि और ऑक्सीकरण अवस्था में हुई कमी को अपचयन कहा जाता है। इलेक्ट्रॉन-स्वीकार करने वाली प्रजातियां जो रेडॉक्स अभिक्रियाओं में अपचयन से गुजरती हैं, ऑक्सीकॉरक कहलाती हैं। एक इलेक्ट्रॉन-दान करने वाली प्रजाति जो इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालने की प्रवृत्ति रखती है, उसे अपचायक के रूप में संदर्भित किया जा सकता है। किसी भी रेडॉक्स अभिक्रिया दो अर्ध-अभिक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है, अर्थात् ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया और अपचयन अर्ध-अभिक्रिया।

अपचयोपचय अभिक्रियाओं का संतुलन की दो विधियाँ हैं:

• ऑक्सीकरण संख्या विधि
• अर्ध अभिक्रिया विधि

ऑक्सीकरण संख्या विधि

ऑक्सीकरण संख्या विधि को एक उदाहरण द्वारा समझते हैं:

पोटेशियम डाइक्रोमेट (VI), K₂Cr₂O₇ की सोडियम सल्फाइट, Na₂SO₃ से अम्लीय माध्यम में क्रोमियम (III) आयन तथा सल्फेट आयन देने वाली नेट आयनिक अभिक्रिया लिखिए।

पद - 1

अभिक्रिया कुछ इस प्रकार है:

Cr₂O₇^--(aq) + SO₃^--(aq) ${\ce {->}}$ Cr⁺⁺⁺ (aq) + SO₄^--(aq)

पद - 2

Cr एवं S की ऑक्सीकरण संख्या लिखिए।

Cr₂O₇^-2 में Cr की ऑक्सीकरण संख्या +6 है:

SO₃^-2 में S की ऑक्सीकरण संख्या +4 है:

Cr में Cr की ऑक्सीकरण संख्या +3 है:

SO₄^-2 में S की ऑक्सीकरण संख्या +6 है:

इसमें डाइक्रोमेट आयन ऑक्सीकारक तथा सल्फाइट आयन अपचायक है।

पद - 3

अब ऑक्सीकरण -संख्याओं की वृद्धि और ह्रास की गणना करेंगे।

पद दो से ये ज्ञात है की क्रोमियम और सल्फर की ऑक्सीकरण संख्या में परिवर्तन हुआ है जिसमे क्रोमियम की ऑक्सीकरण संख्या +6 से बढ़कर + 3 हो गई है। अभिक्रिया में दायीं और क्रोमियम की ऑक्सीकरण संख्या में +3 की कमी हुई है। जबकि सल्फर की ऑक्सीकरण संख्या +4 से + 6 हो गई है। अतः सल्फर की ऑक्सीकरण संख्या में + 2 की वृद्धि हुई है। अतः इस वृद्वि और ह्रास सामान रखने के लिए क्रोमियम की अर्द्ध अभिक्रिया में +3 का गुणा हो जायेगा। जबकि सल्फर की अर्द्ध अभिक्रिया में +2 का गुणा हो जायेगा।

${\ce {Cr2O7}}$^-2 ${\ce {+ 3SO3(aq)}}$^-2 ${\ce {-> 2Cr}}$⁺³ ${\ce {+ 3SO4}}$^-2

पद - 4

क्योकीं यह अभिक्रिया अम्लीय माध्यम में हो रही है और दोनों तरफ के आवेश भी बराबर हैं अतः बायीं ओर जोड़ दीजिये जिससे आयनिक आवेश एक समान हो जाये।

${\ce {Cr2O7}}$^-2 ${\ce {+ 3SO3(aq)}}$^-2 ${\ce {+ 8 H+}}$ ${\ce {-> 2Cr}}$⁺³ ${\ce {+ 3SO4}}$^-2

पद - 5

अंत में हाइड्रोजन आयन की गणना कीजिये। संतुलित अपचयोपचय अभिक्रिया प्राप्त करने के लिए दायीं और उपयुक्त संख्या में जल अणु जोड़ेंगे।

${\ce {Cr2O7}}$^-2 ${\ce {+ 3SO3(aq)}}$^-2 ${\ce {+ 8 H+}}$ ${\ce {-> 2Cr}}$⁺³ ${\ce {+ 3SO4}}$^-2 ${\ce {+ 4H2O}}$

उदाहरण 3: [CoCl₂ (NH₃)₄]⁺ में Co की ऑक्सीकरण संख्या ज्ञात कीजिये।

Co की ऑक्सीकरण संख्या (Co + 2Cl + 4×0) की ऑक्सीकरण संख्या = +1.

ऑक्सीकरण अवस्थाएँ x + (2$\times$(-1)) + 4$\times$0 = +1

x = +3

संकुल में कोबाल्ट की ऑक्सीकरण संख्या = +3

सुपरऑक्साइड - KO₂

पोटेशियम आयन की ऑक्सीकरण संख्या +1 होती है। पोटेशियम सुपरऑक्साइड अणु उदासीन होने के कारण, दो ऑक्सीजन परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था एक साथ -1 होती है।

तो, सुपरऑक्साइड में ऑक्सीजन की औसत ऑक्सीकरण संख्या -1/2 है।

सुपरऑक्साइड आयन की संरचना नीचे दी गई है:

संरचना के अनुसार, एक ऑक्सीजन परमाणु में शून्य ऑक्सीकरण अवस्था होती है। दूसरा ऑक्सीजन परमाणु ऋणात्मक रूप से आवेशित है और इसकी ऑक्सीकरण अवस्था -1 है। तो, ऑक्सीजन परमाणुओं की वास्तविक ऑक्सीकरण अवस्था शून्य से आधी नहीं बल्कि 0 और -1 है।

${\ce {K-O-O-K}}$, ${\ce {Na-O-O-Na}}$

उदाहरण Fe₃O₄

ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था -2 मानने पर आयरन के परमाणुओं की औसत ऑक्सीकरण अवस्था + होगी।

लेकिन अणु FeO और Fe2O3 के दो यौगिकों का मिश्रण है ।

FeO और Fe 2 O 3 में, लोहा +2 और +3 ऑक्सीकरण अवस्था में होता है। तो, Fe 3 O 4 में , एक लोहे में +2 है, और दूसरे लोहे में +3 ऑक्सीकरण अवस्थाएँ हैं।

अभ्यास प्रश्न

• किसी अभिक्रिया को संतुलित करने की कौन सी विधियां हैं ?
• अभिक्रिया को संतुलित करने की अर्ध अभिक्रिया विधि समझाइये।
• अभिक्रिया को संतुलित करने की ऑक्सीकरण संख्या विधि समझाइये।