દ્વિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયા

દ્વિ અદલાબદલીની પ્રક્રિયાઓ—તેને દ્વિ વિસ્થાપિત, અદલાબદલી, અથવા મેથાથીસીસ પ્રક્રિયાઓ પણ કહેવામાં આવે છે—જ્યારે બે આયનીય સંયોજનોના ભાગની અદલાબદલી થાય ત્યારે થાય છે, બે નવા સંયોજનો બનાવે છે. દ્વિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયાની પેટર્ન આ મુજબ દેખાય છે:

તમે કેટાયન અથવા એનાયનની અદલાબદલી કરવા તરીકે પ્રક્રિયાને વિચારી શકો, પણ બંનેની અદલાબદલી નહિ કારણકે તમે જે પદાર્થોથી શરૂઆત કરી હતી એ જ તમને અંતે મળે. સામાન્ય રીતે દ્વિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયા માટે દ્રાવક પાણી હોય છે, તેમજ પ્રક્રિયકો અને નીપજો સામાન્ય રીતે આયનીય સંયોજનો હોય છે—પણ તેઓ ઍસિડ અથવા બેઈઝ પણ હોઈ શકે.

અહીં દ્વિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયાનું ઉદાહરણ છે:

આ ઉદાહરણમાં, કેટાયન ${\text{Ba}}^{2+}$‍ અને ${\text{Na}}^{+}$‍ છે, તેમજ એનાયન ${\text{Cl}}^{-}$‍ અને ${\text{SO}}_4^{2-}$‍ છે. જો આપણે એનાયન, અથવા કેટાયનની અદલાબદલી કરીએ, તો આપણને આપણી નીપજો ${\text{BaSO}}_4$‍ અને $\text{NaCl}$‍ મળે.

એકવાર જો તમે પેટર્નને ઓળખી લો તો દ્વિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓને ઓળખવી ઘણી જ સરળ છે. પ્રક્રિયા થશે કે નહિ તેનું અનુમાન લગાવવું થોડું અઘરું છે; તે દ્વિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયાના કેટલાક સામાન્ય પ્રકારને ઓળખવામાં મદદ કરે છે. આ આર્ટીકલમાં આપણે અવક્ષેપન પ્રક્રિયાઓ અને તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયાઓની ચર્ચા કરીશું.

જ્યારે બે જલીય આયનીય સંયોજનો નવું આયનીય સંયોજન બનાવે જે પાણીમાં દ્રાવ્ય ન હોય એને અવક્ષેપન પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે. લેડ (II) નાઇટ્રેટ અને પોટેશિયમ આયોડાઈડ વચ્ચે થતી પ્રક્રિયા એક ઉદાહરણ છે. બંને સંયોજનો સફેદ ઘન છે જેને ચોખ્ખું, રંગવિહીન દ્રાવણ બનાવવા પાણીમાં ઓગાળી શકાય છે. જ્યારે તમે બે ચોખ્ખા દ્રાવણને ભેગા કરો, ત્યારે તમને નીચેની પ્રક્રિયા મળે છે:

આપણે બે ચોખ્ખા દ્રાવણમાંથી સુંદર સોનેરી ઘન બનાવ્યો! વાસ્તવિક જીવનમાં, તમારું પ્રક્રિયા પાત્ર નીચેના ચિત્ર જેવું કંઈક દેખાય શકે.

અદ્રાવ્ય નીપજ સંયોજનને અવક્ષેપ કહેવામાં આવે છે. પ્રક્રિયાના દ્રાવક અને દ્રાવ્ય સંયોજનો સુપરનેટ અથવા સુપરનેટન્ટ કહેવામાં આવે છે. અવક્ષેપન પ્રક્રિયા થશે કે નહિ તેનું અનુમાન લગાવવા આપણે દ્રાવ્યતાના નિયમનો ઉપયોગ કરી શકીએ. ઘન અવક્ષેપનું નિર્માણ પ્રેરક બળ છે જે પ્રક્રિયાને પુરોગામી દિશામાં આગળ વધારે છે.

તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયાઓ દ્વિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયાનો એક પ્રકાર છે જે ઍસિડ અને બેઇઝ વચ્ચે થાય છે. તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયાનું ઉદાહરણ નીચે છે:

જલીય તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે પાણી અને નવો આયનીય સંયોજન ઉત્પન્ન કરે છે, જેને ક્ષાર કહેવામાં આવે છે. તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયાને ઓળખવાનો સૌથી અઘરો ભાગ તમારી પાસે પ્રક્રિયક માટે ઍસિડ અને બેઇઝ છે એ ઓળખવાનો છે. એકવાર તમે જાણી લો કે તમારી પાસે તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયા છે, પછી તમે અનુમાન લગાવી શકો કે જો તમારી પાસે પ્રક્રિયક તરીકે પ્રબળ ઍસિડ અને/અથવા પ્રબળ બેઇઝ હોય તો પ્રક્રિયા પુરોગામી દિશામાં થશે.

કેટલીક મજાની તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયા જેનો તમે પ્રયત્ન કર્યો હશે એ બેકિંગ સોડા—સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ, ${\text{NaHCO}}_3$‍—અને વિનેગર—એસિટિક ઍસિડ, ${\text{CH}}_3\text{COOH}(aq)$‍) સાથે મોટે ભાગે પાણીનું સંયોજન છે—જે કાર્બોનિક ઍસિડ—${\text{H}}_2{\text{CO}}_3$‍—અને સોડિયમ એસિટેટ—${\text{NaCH}}_3\text{COO}$‍ ઉત્પન્ન કરે છે. જો તમે આ પ્રક્રિયાનો પ્રયત્ન ઘરે કર્યો હોય, તો તમને પરપોટાનો અવાજ યાદ હશે કારણકે તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયા વાયુ-ઉત્પન્ન કરતી પ્રક્રિયા છે, જ્યાં કાર્બોનિક ઍસિડનું કાર્બન ડાયોક્સાઇડ વાયુ—પરપોટા!—અને પાણીમાં વિઘટન થાય છે.

નોંધો કે દ્વિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓને આણ્વીય, સંપૂર્ણ આયનીય, અથવા ચોખ્ખા આયનીય સમીકરણ તરીકે લખી શકાય. આ આર્ટીકલમાં આપણે ફક્ત આણ્વીય સમીકરણ જ લખીશું, પણ તમે કદાચ સમીકરણોના બીજા સ્વરૂપ લખવા સાથે પણ પરિચિત થવા માંગો.

ચાલો ઉદાહરણ જોઈએ જેમાં આપણે નીપજ જાણતા નથી:

સૌપ્રથમ, આપણે કેટાયન અને એનાયનને ઓળખી શકીએ જેની અદલાબદલી થાય છે. કેટાયન ${\text{H}}^{+}$‍ અને ${\text{Ba}}^{2+}$‍ છે, તેમજ એનાયન ${\text{SO}}_4^{2-}$‍ અને ${\text{OH}}^{-}$‍ છે. એનાયનની અદલાબદલી કરતા મળતી નીપજો ${\text{H}}_2\text{O}$‍ અને ${\text{BaSO}}_4$‍ છે:

આપણે જોઈ શકીએ કે આપણી દ્વિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયા તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયા પણ છે કારણકે આપણે સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ, પ્રબળ ઍસિડની પ્રક્રિયા બેરિયમ હાઈડ્રોક્સાઇડ, પ્રબળ બેઇઝ સાથે કરી શકીએ. નીપજ બેરિયમ સલ્ફેટની અવસ્થા શું છે? જો આપણે દ્રાવ્યતાના નિયમો ચકાસીએ, તો આપણે જોઈ શકીએ કે બેરિયમ સલ્ફેટ અદ્રાવ્ય છે અને તે દ્રાવણમાં અવક્ષેપ તરીકે રહેવો જોઈએ. તેનો અર્થ થાય કે આપણી પ્રક્રિયા અવક્ષેપન પ્રક્રિયા પણ છે! આપણે ${\text{BaSO}}_4$‍ પછી સંજ્ઞા $(s)$‍ ઉમેરીને સમીકરણમાં આ માહિતીનો સમાવેશ કરી શકીએ.

આપણે હજુ પૂરું નથી કર્યું આપણી પ્રક્રિયા સંતુલિત નથી કારણકે આપણી પાસે તીરની બંને બાજુ હાઇડ્રોજન અને ઓકિસજનની અસમાન સંખ્યા છે. આપણે અંતિમ, સંતુલિત આણ્વીય સમેકરણ મેળવવા માટે ${\text{H}}_2\text{O}$‍ ને $2$‍ વડે ગુણી શકીએ:

દ્વિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ પાસે બે આયનીય સંયોજનો હોય છે જે કેટાયન અથવા એનાયનની અદલાબદલી કરે છે. અવક્ષેપન પ્રક્રિયાઓ અને તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયાઓ દ્વિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓના બે સામાન્ય પ્રકાર છે. અવક્ષેપન પ્રક્રિયાઓ બે જલીય પ્રક્રિયકો પરથી અદ્રાવ્ય નીપજ ઉત્પન્ન કરે છે, અને તમે દ્રાવ્યતાના નિયમોનો ઉપયોગ કરીને અવક્ષેપન પ્રક્રિયાને ઓળખી શકો.જ્યારે પ્રક્રિયકો ઍસિડ અને બેઈઝ હોય ત્યારે તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયા થાય છે, અને જો પ્રક્રિયામાં પ્રબળ ઍસિડ અને/અથવા પ્રબળ બેઈઝનો સમાવેશ થતો હોય તો સામાન્ય રીતે તટસ્થીકરણ પ્રક્રિયાની તરફેણ થાય છે.