अध्याय 1: रासायनिक अभिक्रियाएँ एवं समीकरण (Chemical Reactions and Equations)

परिचय

कक्षा 10 विज्ञान का पहला अध्याय **'रासायनिक अभिक्रियाएँ एवं समीकरण'** है। यह अध्याय हमें बताता है कि हमारे चारों ओर पदार्थों में कैसे परिवर्तन होते हैं और इन परिवर्तनों को रासायनिक समीकरणों के रूप में कैसे दर्शाया जाता है। हम जानेंगे कि रासायनिक अभिक्रियाएं क्या होती हैं, उन्हें कैसे पहचाना जाता है, और उन्हें संतुलित करना क्यों महत्वपूर्ण है।

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1. रासायनिक अभिक्रियाएँ (Chemical Reactions)

जब दो या दो से अधिक पदार्थ आपस में मिलकर एक या एक से अधिक नए गुणधर्म वाले पदार्थों का निर्माण करते हैं, तो इस प्रक्रिया को **रासायनिक अभिक्रिया** कहते हैं। रासायनिक अभिक्रिया में, परमाणुओं के बीच के बंध टूटते हैं और नए बंध बनते हैं, जिससे नए पदार्थ बनते हैं।

रासायनिक अभिक्रियाओं के प्रेक्षणों में शामिल हैं:

• अवस्था में परिवर्तन (Change in state)
• रंग में परिवर्तन (Change in color)
• गैस का उत्सर्जन (Evolution of gas)
• तापमान में परिवर्तन (Change in temperature) - या तो ऊष्मा का उत्सर्जन (ऊष्माक्षेपी) या ऊष्मा का अवशोषण (ऊष्माशोषी)।
• अवक्षेप का बनना (Formation of precipitate)

उदाहरण: मैग्नीशियम रिबन का वायु में जलना। जब मैग्नीशियम को हवा में जलाया जाता है, तो यह ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके मैग्नीशियम ऑक्साइड बनाता है, जो एक सफेद पाउडर है।

मैग्नीशियम + ऑक्सीजन $\rightarrow$ मैग्नीशियम ऑक्साइड

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2. रासायनिक समीकरण (Chemical Equations)

एक रासायनिक अभिक्रिया को उसके प्रतीक और सूत्रों का उपयोग करके संक्षिप्त रूप में व्यक्त करने को **रासायनिक समीकरण** कहते हैं। एक रासायनिक समीकरण में, अभिकारकों (अभिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थ) को तीर के बाईं ओर लिखा जाता है और उत्पादों (अभिक्रिया के परिणामस्वरूप बनने वाले पदार्थ) को तीर के दाईं ओर लिखा जाता है। तीर अभिक्रिया की दिशा को दर्शाता है।

अभिकारक $\rightarrow$ उत्पाद

उदाहरण: मैग्नीशियम के जलने का समीकरण:

Mg(s) + O$_2$(g) $\rightarrow$ MgO(s)

कोष्ठकों में लिखे गए अक्षर अभिकारकों और उत्पादों की भौतिक अवस्थाओं को दर्शाते हैं: (s) ठोस के लिए, (l) द्रव के लिए, (g) गैस के लिए, और (aq) जलीय विलयन के लिए।

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3. रासायनिक समीकरण को संतुलित करना (Balancing Chemical Equations)

**द्रव्यमान संरक्षण का नियम** कहता है कि किसी भी रासायनिक अभिक्रिया में द्रव्यमान का न तो निर्माण होता है और न ही विनाश। इसका अर्थ है कि किसी रासायनिक अभिक्रिया में अभिकारकों का कुल द्रव्यमान उत्पादों के कुल द्रव्यमान के बराबर होना चाहिए। इस नियम का पालन करने के लिए, रासायनिक समीकरण के दोनों ओर प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या बराबर होनी चाहिए। इस प्रक्रिया को **रासायनिक समीकरण को संतुलित करना** कहते हैं।

रासायनिक समीकरण को संतुलित करने की विधि को **हिट एंड ट्रायल विधि** कहते हैं। इसमें परमाणुओं की संख्या को बराबर करने के लिए छोटे-से-छोटे पूर्णांक गुणांकों का उपयोग किया जाता है।

उदाहरण: असंतुलित समीकरण: $\text{Fe(s) + H}_2\text{O(g)} \rightarrow \text{Fe}_3\text{O}_4\text{(s) + H}_2\text{(g)}$

संतुलित समीकरण:

3Fe(s) + 4H$_2$O(g) $\rightarrow$ Fe$_3$O$_4$(s) + 4H$_2$(g)

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4. रासायनिक अभिक्रियाओं के प्रकार (Types of Chemical Reactions)

रासायनिक अभिक्रियाएँ कई प्रकार की होती हैं:

(i) संयोजन अभिक्रिया (Combination Reaction)

वह अभिक्रिया जिसमें दो या दो से अधिक अभिकारक मिलकर एक एकल उत्पाद बनाते हैं।

A + B $\rightarrow$ C

उदाहरण: कैल्शियम ऑक्साइड (बिना बुझा चूना) और जल का संयोजन बुझा हुआ चूना बनाना।

CaO(s) + H$_2$O(l) $\rightarrow$ Ca(OH)$_2$(aq) + ऊष्मा

यह एक ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया भी है।

(ii) वियोजन अभिक्रिया (Decomposition Reaction)

वह अभिक्रिया जिसमें एक एकल अभिकारक टूटकर दो या दो से अधिक सरल उत्पाद बनाता है। ये अभिक्रियाएँ ऊष्मा, प्रकाश या विद्युत ऊर्जा के अनुप्रयोग से होती हैं।

C $\rightarrow$ A + B

**उष्मीय वियोजन:** जब वियोजन ऊष्मा द्वारा होता है।

CaCO$_3$(s) $\xrightarrow{ऊष्मा}$ CaO(s) + CO$_2$(g)

**विद्युत वियोजन:** जब वियोजन विद्युत धारा द्वारा होता है।

2H$_2$O(l) $\xrightarrow{विद्युत}$ 2H$_2$(g) + O$_2$(g)

**प्रकाश वियोजन:** जब वियोजन प्रकाश ऊर्जा द्वारा होता है।

2AgCl(s) $\xrightarrow{सूर्य का प्रकाश}$ 2Ag(s) + Cl$_2$(g)

(iii) विस्थापन अभिक्रिया (Displacement Reaction)

वह अभिक्रिया जिसमें अधिक क्रियाशील तत्व कम क्रियाशील तत्व को उसके यौगिक से विस्थापित कर देता है।

A + BC $\rightarrow$ AC + B

उदाहरण: लोहे को कॉपर सल्फेट विलयन में डुबाना।

Fe(s) + CuSO$_4$(aq) $\rightarrow$ FeSO$_4$(aq) + Cu(s)

(iv) द्विविस्थापन अभिक्रिया (Double Displacement Reaction)

वह अभिक्रिया जिसमें अभिकारकों के बीच आयनों का आदान-प्रदान होता है। अक्सर अवक्षेप बनता है।

AB + CD $\rightarrow$ AD + CB

उदाहरण: सोडियम सल्फेट और बेरियम क्लोराइड विलयन का मिलना।

Na$_2$SO$_4$(aq) + BaCl$_2$(aq) $\rightarrow$ BaSO$_4$(s) + 2NaCl(aq)

यहाँ बेरियम सल्फेट (BaSO$_4$) का सफेद अवक्षेप बनता है।

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5. ऑक्सीकरण एवं अपचयन (Oxidation and Reduction)

ऑक्सीकरण (Oxidation)

• पदार्थ में ऑक्सीजन का जुड़ना।
• पदार्थ से हाइड्रोजन का हटना।
• इलेक्ट्रॉनों का त्याग।

उदाहरण: $2\text{Cu} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CuO}$ (कॉपर का ऑक्सीकरण)

अपचयन (Reduction)

• पदार्थ में हाइड्रोजन का जुड़ना।
• पदार्थ से ऑक्सीजन का हटना।
• इलेक्ट्रॉनों का ग्रहण करना।

उदाहरण: $\text{CuO} + \text{H}_2 \rightarrow \text{Cu} + \text{H}_2\text{O}$ (कॉपर ऑक्साइड का अपचयन)

रेडॉक्स अभिक्रिया (Redox Reaction)

वह अभिक्रिया जिसमें एक अभिकारक ऑक्सीकृत होता है और दूसरा अभिकारक अपचयित होता है। ऑक्सीकरण और अपचयन हमेशा एक साथ होते हैं।

उपरोक्त उदाहरण में: $\text{CuO} + \text{H}_2 \rightarrow \text{Cu} + \text{H}_2\text{O}$

• $\text{CuO}$ से $\text{O}$ हटता है, अतः $\text{CuO}$ का **अपचयन** होता है।
• $\text{H}_2$ में $\text{O}$ जुड़ता है, अतः $\text{H}_2$ का **ऑक्सीकरण** होता है।

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6. दैनिक जीवन में ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रियाएँ (Oxidation-Reduction Reactions in Daily Life)

(i) संक्षारण (Corrosion)

जब कोई धातु अपने आस-पास अम्ल, नमी या वायु के संपर्क में आती है, तो उस पर एक परत चढ़ जाती है, जिससे धातु कमजोर हो जाती है। इस प्रक्रिया को संक्षारण कहते हैं।

• लोहे में जंग लगना (लाल-भूरे रंग की परत): $4\text{Fe} + 3\text{O}_2 + 2x\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Fe}_2\text{O}_3 \cdot x\text{H}_2\text{O}$
• चांदी पर काली परत चढ़ना।
• तांबे पर हरी परत चढ़ना।

(ii) विकृतगंधिता (Rancidity)

जब वसायुक्त और तैलीय खाद्य पदार्थ लंबे समय तक रखे रहते हैं, तो वे वायु के संपर्क में आने पर ऑक्सीकृत हो जाते हैं, जिससे उनका स्वाद और गंध बदल जाती है। इस प्रक्रिया को विकृतगंधिता कहते हैं।

विकृतगंधिता को रोकने के उपाय:

• प्रतिऑक्सीकारक मिलाना (Antioxidants)।
• वायुरोधी बर्तनों में रखना।
• नाइट्रोजन गैस से फ्लश करना (जैसे चिप्स के पैकेट में)।
• रेफ्रिजरेटर में रखना।