મુખ્ય વિષયવસ્તુ

રસાયણવિજ્ઞાન લાઈબ્રેરી

Course: રસાયણવિજ્ઞાન લાઈબ્રેરી > Unit 5

Lesson 5: રાસાયણિક પ્રક્રિયાના પ્રકાર

ઓક્સિડેશન-રિડક્શન (રેડોક્ષ) પ્રક્રિયાઓ

ઓક્સિડેશન-રિડક્શન પ્રક્રિયા શું છે?

ઓક્સિડેશન-રિડક્શન અથવા રેડોક્ષ પ્રક્રિયા એવી પ્રક્રિયાઓ છે જે રાસાયણિક ઘટકો (પ્રક્રિયામાં સમાયેલા અણુઓ, પરમાણુઓ, અથવા આયન) ની વચ્ચે ઈલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણનો સમાવેશ કરે છે. રેડોક્ષ પ્રક્રિયાઓ આપણી આસપાસ બધે જ છે; બળતણના સળગવામાં, ધાતુઓના ક્ષારણમાં, અને પ્રકાશસંશ્લેષણ અને કોષીય શ્વસનમાં ઓક્સિડેશન-રિડક્શન પ્રક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે. રેડોક્ષ પ્રક્રિયામાં કેટલાક સામાન્ય ઉદાહરણ નીચે આપેલા છે.

\small{\ce{CH4}(g) + \ce{2O2}(g) \rightarrow \ce{CO2}(g) + \ce{2H2O}(g)\kern0.75em(\text{મિથેનનું દહન})}

\small{\ce{2Cu}(s) + \ce{O2}(g) \rightarrow \ce{2CuO}(s)\kern7.65em (\text{કોપરનું ઓક્સિડેશન})}

\small{\ce{6CO2}(g) + \ce{6H2O}(l) \rightarrow \ce{C6H12O6}(s) + \ce{6O2}(g)\kern1.90em(\text{પ્રકાશસંશ્લેષણ})}

રેડોક્ષ પ્રક્રિયા દરમિયાન, કેટલાક ઘટકો ઓક્સિડેશન પામે છે, અથવા ઈલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે, જ્યારે કેટલાક રિડક્શન પામે છે, અથવા ઈલેક્ટ્રોન મેળવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ક્ષાર બનાવવા માટે આયર્ન અને ઓક્સિજન વચ્ચેની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લો:

\small{\ce{4Fe}(s) + \ce{3O2}(g) \rightarrow \ce{2Fe2O3}(s)\kern8.65em(\text{આયર્નનું ક્ષારણ})}

આ પ્રક્રિયામાં, તટસ્થ

\ce{Fe}

ઈલેક્ટ્રોન ગુમાવીને

\ce{Fe^3+}

આયન બનાવે છે અને તટસ્થ

\ce{O2}

ઈલેક્ટ્રોન મેળવીને

\ce{O^2-}

આયન બનાવે છે. બીજા શબ્દોમાં, આયર્નનું ઓક્સિડેશન થાય છે અને ઓક્સિજનનું રિડક્શન થાય છે. ઓક્સિડેશન અને રિડક્શન ફક્ત ધાતુઓ અને અધાતુઓ વચ્ચે જ થતી નથી. ઈલેક્ટ્રોન અધાતુઓની વચ્ચે ગતિ કરી શકે છે, ઉપર દર્શાવેલા દહન અને પ્રકાશસંશ્લેષણના ઉદાહરણની જેમ જ.

ઓક્સિડેશન આંક

ચોક્કસ પ્રક્રિયા રેડોક્ષ પ્રક્રિયા જ છે એવું આપણે કઈ રીતે નક્કી કરી શકીએ? કેટલાક ઉદાહરણમાં, આ જોઈને જ કહેવું સરળ છે. ઉદાહરણ તરીકે, લોખંડના ક્ષારણમાં મુક્ત તત્વોમાંથી (

\ce{Fe}

અને

\ce{O2}

) આયર્નના નિર્માણ (

\ce{Fe^3+}

અને

\ce{O^2-}

) નો સમાવેશ થાય છે એ જોઈને જ તે રેડોક્ષ પ્રક્રિયા છે એ નક્કી કરી શકીએ. બીજા ઉદાહરણમાં, એ સ્પષ્ટ નથી, ખાસ કરીને ત્યારે જ્યારે પ્રક્રિયામાં ફક્ત અધાતુનો સમાવેશ થયો હોય

આવી રેડોક્ષ પ્રક્રિયાઓને ઓળખવા માટે, રસાયણવિજ્ઞાનીઓએ ઓક્સિડેશન આંકનો ખ્યાલ વિકસાવ્યો છે, જેની મદદથી આપણે પ્રક્રિયા પહેલા અને પછી ઇલેક્ટ્રોનની નોંધ રાખી શકીએ છીએ. પરમાણુનો ઓક્સિડેશન આંક (અથવા ઓક્સિડેશન અવસ્થા) કાલ્પનિક વીજભાર છે જે પરમાણુની પાસે હોઈ શકે જો પરમાણુ પાસેના બધા જ બંધ સંપૂર્ણ આયનીય હોય તો. નીચેની ગાઈડલાઈનનો ઉપયોગ કરીને પ્રક્રિયામાં પરમાણુને ઓક્સિડેશન આંક આપવામાં આવે છે:

મુક્ત તત્ત્વના પરમાણુ પાસે ઓક્સિડેશન આંક 0 હોય છે.ઉદાહરણ તરીકે, $\ce{Cl2}$ માં દરેક $\ce{Cl}$ પરમાણુ પાસે ઓક્સિડેશન આંક હોય છે. આ $\ce{H2}$ માં $\ce{H}$ દરેક પરમાણુ, $\ce{S8}$ માં દરેક $\ce{S}$ પરમાણુ માટે સાચું છે.
એકપરમાણ્વીય આયન પાસે ઓક્સિડેશન આંક બરાબર તેનો વીજભાર. ઉદાહરણ તરીકે, $\ce{Cu^2+}$ નો ઓક્સિડેશન આંક plus, 2 છે, અને $\ce{Br-}$ નો ઓક્સિડેશન આંક minus, 1 છે.
બીજા તત્વો સાથે ભેગું કરવામાં આવે, આલ્કલી ધાતુઓ (સમૂહ 1, start text, A, end text) ત્યારે તેની પાસે હંમેશા ઓક્સિડેશન આંક plus, 1 હોય છે, આલ્કલાઈન અર્થ ધાતુઓ (સમૂહ 2, start text, A, end text) પાસે ઓક્સિડેશન આંક હંમેશા plus, 2 હોય છે.
ફ્લોરિન પાસે તેના બધા જ સંયોજનોમાં ઓક્સિડેશન આંક minus, 1 હોય છે.
હાઇડ્રોજન પાસે તેના મોટા ભાગના સંયોજનોમાં ઓક્સિડેશન આંક plus, 1 હોય છે. જ્યારે હાઇડ્રોજન ધાતુઓ સાથે જોડાય, જેમ કે $\ce{NaH}$ અથવા $\ce{LiAlH4}$ માં, ત્યારે મુખ્ય અપવાદ જોવા મળે છે. આ ઉદાહરણમાં, હાઇડ્રોજનનો ઓક્સિડેશન આંક minus, 1 હોય છે.
ઓક્સિજન પાસે તેના મોટા ભાગના સંયોજનોમાં ઓક્સિડેશન આંક minus, 2 હોય છે. પેરોક્સાઈડમાં ( $\ce{O2^2-}$ ધરાવતા સંયોજનો) મુખ્ય અપવાદ જોવા મળે છે, જ્યારે ઓક્સિજનનો ઓક્સિડેશન આંક minus, 1 હોય છે. પેરોક્સાઈડના સામાન્ય ઉદાહરણમાં $\ce{H2O2}$ અને $\ce{Na2O2}$ નો સમાવેશ થાય છે..
બાકીના હેલોજન ( $\ce{Cl}$ , $\ce{Br}$ , અને $\ce{I}$ ) પાસે સંયોજનોમાં ઓક્સિડેશન આંક minus, 1 હોય છે, જ્યારે તેઓ ઓક્સિજન અને ફ્લોરિન સાથે જોડાયેલા ન હોય ત્યારે. ઉદાહરણ તરીકે, આયન $\ce{ClO4-}$ માં $\ce{Cl}$ નો ઓક્સિડેશન આંક plus, 7 છે ( $\ce{O}$ નો ઓક્સિડેશન આંક minus, 2 છે અને આયન પરનો એકંદર વીજભાર minus, 1 છે).
તટસ્થ સંયોજનમાં બધા જ પરમાણુઓ માટે ઓક્સિડેશન આંકનો સરવાળો શૂન્ય થાય છે, જ્યારે બહુપરમાણ્વીય આયનમાં બધા જ પરમાણુઓ માટે ઓક્સિડેશન આંકનો સરવાળો આયન પરના વીજભાર બરાબર થાય છે. બહુપરમાણ્વીય આયન $\ce{NO3-}$ ને ધ્યાનમાં લો. દરેક $\ce{O}$ પરમાણુ પાસે ઓક્સિડેશન આંક minus, 2 છે (કુલ minus, 2, times, 3, equals, minus, 6). આયનનો એકંદર વીજભાર minus, 1 છે, તેથી પરમાણુ $\ce{N}$ નો ઓક્સિડેશન આંક plus, 5 હોવો જ જોઈએ.

નોંધવા જેવી એક બાબત એ છે કે ઓક્સિડેશન આંકને સંખ્યા પહેલા નિશાની (plus અથવા minus) સાથે લખવામાં આવે છે. આ આયન પરના વીજભારથી વિપરીત છે, જેમાં સંખ્યા પછી નિશાની લખવામાં આવે છે. હવે, ઓક્સિડેશન આંક આપવાના કેટલાક ઉદાહરણ જોઈએ!

ઉદાહરણ 1: ઓક્સિડેશન આંક આપવો

(a) $\ce{SF6}$ , (b) $\ce{H3PO4}$ અને (c) $\ce{IO3-}$ માં દરેક પરમાણુનો ઓક્સિડેશન આંક શું છે?

દરેક સંયોજનમાં પરમાણુને ઓક્સિડેશન આંક આપવા માટે, ચાલો ઉપરની ગાઈડલાઈનને અનુસરીએ.

(a) આપણે જાણીએ છીએ કે

\ce{F}

નો ઓક્સિડેશન આંક minus, 1 છે (ગાઈડલાઈન 4). કારણકે છ

\ce{F}

પરમાણુના ઓક્સિડેશન આંકનો સરવાળો minus, 6 છે અને

\ce{SF6}

તટસ્થ સંયોજન છે, તેથી

\ce{S}

નો ઓક્સિડેશન આંક plus, 6 થવો જોઈએ.

\begin{aligned} &\kern0.75em\blueD{\text{S}}\maroonD{\text{F}}_6 \\ &\footnotesize\blueD{{+6}}\kern0.35em\maroonD{{-1}} \end{aligned}

(b)

\ce{H}

નો ઓક્સિડેશન આંક plus, 1 છે (ગાઈડલાઈન 5) અને

\ce{O}

નો ઓક્સિડેશન આંક minus, 2 છે (ગાઈડલાઈન 6). આ ઓક્સિડેશન આંકનો સરવાળો 3, left parenthesis, plus, 1, right parenthesis, plus, 4, left parenthesis, minus, 2, right parenthesis, equals, minus, 5 છે.

\ce{H3PO4}

પાસે પરિણામી વીજભાર નથી, તેથી

\ce{P}

નો ઓક્સિડેશન આંક plus, 5 હોવો જોઈએ:

\begin{aligned} &\kern0.60em\blueD{\text{H}}_3\maroonD{\text{P}}\greenD{\text{O}}_4 \\ &\footnotesize\blueD{{+1}}\kern0.35em\maroonD{{+5}}\kern0.35em\greenD{{-2}} \end{aligned}

(c)

\ce{O}

નો ઓક્સિડેશન આંક minus, 2 છે (ગાઈડલાઈન 6). તેથી ત્રણ

\ce{O}

પરમાણુના ઓક્સિડેશન આંકનો સરવાળો minus, 6 થાય.

\ce{IO3-}

પાસે પરિણામી વીજભાર minus, 1 છે, તેથી

\ce{I}

નો ઓક્સિડેશન આંક plus, 5 હોવો જોઈએ:

\begin{aligned} &\kern0.75em\blueD{\text{I}}\maroonD{\text{O}}_3^- \\ &\footnotesize\blueD{{+5}}\kern0.35em\maroonD{{-2}} \end{aligned}

ખ્યાલ ચકાસણી: $\ce{CO3^2-}$ માં કાર્બન પરમાણુનો ઓક્સિડેશન આંક શું છે?

[જવાબ બતાવો]

રેડોક્ષ પ્રક્રિયાઓને ઓળખવી

આપણે રેડોક્ષ પ્રક્રિયાઓને ઓળખવા માટે ઓક્સિડેશન આંકનો ઉપયોગ કઈ રીતે કરી શકીએ? તે શોધવા, આયર્ન અને ઓક્સિજન વચ્ચેની પ્રક્રિયાને ફરીથી જોઈએ, આ વખતે સમીકરણમાં દરેક પરમાણુને ઓક્સિડેશન આંક આપીએ:

\begin{aligned} &\small{\ce{4Fe}(s) + \ce{3O2}(g) \rightarrow \ce{2Fe2O3}(s)} \\ &\footnotesize\kern0.95em\blueD{{0}}\kern3.50em\blueD{{0}}\kern3.75em\blueD{{+3}}\kern0.50em\blueD{{-2}} \end{aligned}

નોંધો કે કઈ રીતે આયર્નનો ઓક્સિડેશન આંક 0 થી plus, 3 બદલાય છે (આપણે જાણીએ છીએ કે આ પ્રક્રિયામાં તેનું ઓક્સિડેશન થાય છે). સમાન રીતે, ઓક્સિજન પોતાનો ઓક્સિડેશન આંક 0 થી minus, 2 બદલે છે (જેનું રિડક્શન થાય છે). આ પરથી, આપણે તારણ કાઢી શકીએ કે ઓક્સિડેશનમાં ઓક્સિડેશન અંકનો વધારો થાય છે, અને રિડક્શનમાં ઓક્સિડેશન આંકનો ઘટાડો થાય છે.

તેથી, આપણે પ્રક્રિયા દરમિયાન ઓક્સિડેશન આંકમાં થતા ફેરફાર ને જોઈને રેડોક્ષ પ્રક્રિયા ઓળખી શકીએ છીએ. ચાલો પછીના ઉદાહરણમાં આને વધુ ઊંડાણમાં સમજીએ.

ઉદાહરણ 2: ઓક્સિડેશન અને રિડક્શનને ઓળખવા ઓક્સિડેશન આંકનો ઉપયોગ

નીચેની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લો:

\small{\ce{4NH3}(g) + \ce{5O2}(g) \rightarrow \ce{4NO}(g) + \ce{6H2O}(g)}

શું આ પ્રક્રિયા રેડોક્ષ પ્રક્રિયા છે? જો હા, તો કયા તત્વનું ઓક્સિડેશન થાય છે અને કયા તત્વનું રિડક્શન થાય છે?

રેડોક્ષ પ્રક્રિયા વિશેના આ આર્ટિકલને ધ્યાનમાં લો, પ્રક્રિયા મોટા ભાગે રેડોક્ષ પ્રક્રિયા છે! તેમછતાં, ચાલો સમીકરણમાં દરેક તત્વના પરમાણુને ઓક્સિડેશન આંક આપીને આ સાબિત કરવાનો પ્રયત્ન કરીએ:

\begin{aligned} &\small{\ce{4NH3}(g) + \ce{5O2}(g) \rightarrow \ce{4NO}(g) + \ce{6H2O}(g)} \\ &\footnotesize\blueD{{-3}}\kern0.35em\blueD{{+1}}\kern3.25em\blueD{{0}}\kern3.20em\blueD{{+2}}\kern0.35em\blueD{{-2}}\kern2.15em\blueD{{+1}}\kern0.50em\blueD{{-2}} \end{aligned}

\ce{N}

અને

\ce{O}

ના ઓક્સિડેશન આંક સમીકરણની બંને બાજુએ જુદા જુદા છે, તેથી આ ચોક્કસપણે રેડોક્ષ પ્રક્રિયા છે!

\ce{N}

નો ઓક્સિડેશન આંક minus, 3 થી plus, 2 વધે છે, જેનો અર્થ થાય કે પ્રક્રિયા દરમિયાન N ઈલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે અને ઓક્સિડેશન પામે છે.

\ce{O}

નો ઓક્સિડેશન આંક 0 થી minus, 2 ઘટે છે, જેનો અર્થ થાય કે

\ce{O}

પ્રક્રિયા દરમિયાન ઈલેક્ટ્રોન મેળવે છે અને રિડક્શન પામે છે.

સારાંશ

વેનેડિયમનો સૌથી સામાન્ય ઓક્સિડેશન આંક plus, 5 (પીળો), plus, 4 (ભૂરો), plus, 3 (લીલો), અને plus, 2 (જાંબલી) છે. Image credit: "વેનેડિયમ ઓક્સિડેશન અવસ્થા" by W. Oelen on Wikimedia Commons, CC BY-SA-3.0.

ઓક્સિડેશન-રિડક્શન પ્રક્રિયાઓ, સામાન્ય રીતે રેડોક્ષ પ્રક્રિયા કહેવાય છે, એવી પ્રક્રિયાઓ છે જે એક ઘટકથી બીજા ઘટક તરફ ઈલેક્ટ્રોનનું સ્થાનાંતરણ કહે છે. ઘટકો જે ઈલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે તે ઓક્સિડેશન પામે છે, ઘટકો જે ઈલેક્ટ્રોન મળેવે છે, તેનું રિડક્શન થાય છે. આપણે ઓક્સિડેશન આંકનો ઉપયોગ કરીને રેડોક્ષ પ્રક્રિયાને ઓળખી શકીએ, પરમાણુના બધા જ બંધ આયનીય બંધ છે એ ધારીને પરમાણુમાં અણુને ઓક્સિડેશન આંક આપી શકીએ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઓક્સિડેશન આંકમાં વધારો ઓક્સિડેશનને અનુરૂપ છે, જયારે ઘટાડો રિડક્શનને અનુરૂપ છે.

[રેફરન્સ]

વાર્તાલાપમાં જોડાવા માંગો છો?

લોગ ઇન

વડે ગોઠવવું:

No posts yet.

શું તમે અંગ્રેજી સમજો છો? ખાનએકેડેમીની અંગ્રેજીની સાઇટ પર વધુ ચર્ચા થતી જોવા માટે અહીં ક્લિક કરો.