Chapter 1: રાસાયણિક પ્રક્રિયા અને સમીકરણ

વિજ્ઞાન – પ્રકરણ ૧: રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ અને સમીકરણો

પ્રશ્ન ૧: મેગ્નેશિયમની પટ્ટીને હવામાં સળગાવતાં પહેલાં શા માટે સ્વચ્છ કરવામાં આવે છે ?

જવાબ ૧: મેગ્નેશિયમ એ ખૂબ જ સક્રિય ધાતુ છે. જ્યારે તેને હવામાં ખુલ્લી રાખવામાં આવે છે, ત્યારે તે હવાના ઑક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને પોતાની સપાટી પર ‘મેગ્નેશિયમ ઑક્સાઈડ’ (MgO) નું એક નિષ્ક્રિય અને રક્ષણાત્મક પડ (લેયર) બનાવી દે છે.

આ પડ મેગ્નેશિયમને આગળ સળગવામાં અવરોધ રૂપ બને છે. તેથી, પટ્ટીને સળગાવતા પહેલાં કાચપેપર (Sandpaper) વડે ઘસીને આ પડ દૂર કરવામાં આવે છે, જેથી પટ્ટી હવામાં સરળતાથી ઑક્સિજનના સંપર્કમાં આવીને સળગી શકે.

પ્રશ્ન ૨: નીચે દર્શાવેલ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ માટે સમતોલિત સમીકરણ લખો :

(i) હાઈડ્રોજન + ક્લોરિન → હાઈડ્રોજન ક્લોરાઈડ

H₂ + Cl₂ → 2HCl

(ii) બેરિયમ ક્લોરાઈડ + ઍલ્યુમિનિયમ સલ્ફેટ → બેરિયમ સલ્ફેટ + ઍલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઈડ

3BaCl₂ + Al₂(SO₄)₃ → 3BaSO₄ + 2AlCl₃

(iii) સોડિયમ + પાણી → સોડિયમ હાઈડ્રૉક્સાઈડ + હાઈડ્રોજન

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

પ્રશ્ન ૩: નીચે દર્શાવેલ પ્રક્રિયાઓ માટે ભૌતિક અવસ્થાઓની સંજ્ઞા સહિતના સમતોલિત રાસાયણિક સમીકરણ લખો :

                💡 સંજ્ઞાઓની સમજૂતી: (s) = ઘન પદાર્થ (Solid), (l) = પ્રવાહી (Liquid), (g) = વાયુ (Gas), (aq) = જલીય દ્રાવણ એટલે કે પાણીમાં બનાવેલું દ્રાવણ (Aqueous).
            

(i) બેરિયમ ક્લોરાઈડ અને સોડિયમ સલ્ફેટના પાણીમાં બનાવેલાં દ્રાવણો વચ્ચે પ્રક્રિયા થઈ અદ્રાવ્ય બેરિયમ સલ્ફેટ અને સોડિયમ ક્લોરાઈડનું દ્રાવણ મળે છે.
અહીં ‘પાણીમાં બનાવેલા દ્રાવણો’ માટે (aq) લખાશે અને ‘અદ્રાવ્ય’ (જે ઓગળતું નથી તેવા ઘન) માટે (s) લખાશે.

BaCl_2(aq) + Na₂SO_4(aq) → BaSO_4(s) + 2NaCl_(aq)

(ii) સોડિયમ હાઈડ્રૉક્સાઈડનું દ્રાવણ (પાણીમાં) હાઈડ્રોક્લોરિક ઍસિડના દ્રાવણ (પાણીમાં) સાથે પ્રક્રિયા કરી સોડિયમ ક્લોરાઈડનું દ્રાવણ અને પાણી ઉત્પન્ન કરે છે.
આ એક તટસ્થીકરણની પ્રક્રિયા (ઍસિડ + બેઝ → ક્ષાર + પાણી) છે.

NaOH_(aq) + HCl_(aq) → NaCl_(aq) + H₂O_(l)

સ્વાધ્યાય ના પ્રશ્નો

પ્રશ્ન 9: ઉષ્માક્ષેપક અને ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયાઓ એટલે શું ? ઉદાહરણો આપો.

ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા: એવી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ કે જેમાં નીપજોના નિર્માણની સાથે ઉષ્મા મુક્ત (ઉત્પન્ન) થાય છે, તેને ઉષ્માક્ષેપક રાસાયણિક પ્રક્રિયા કહે છે. ઉદાહરણ: કુદરતી વાયુનું સળગવું (દહન): $CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(g) + ઉષ્મા$ . શ્વસન અને વનસ્પતિજ દ્રવ્યનું વિઘટન થઈ ખાતર બનવું એ પણ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે.
ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા: જે રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓમાં પ્રક્રિયકોને તોડવા માટે ઉષ્મા, પ્રકાશ અથવા વિદ્યુત સ્વરૂપે ઊર્જા શોષાતી હોય, તેવી પ્રક્રિયાઓને ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયાઓ કહે છે. ઉદાહરણ: કૅલ્શિયમ કાર્બોનેટનું ઉષ્મા દ્વારા વિઘટન: $CaCO_3(s) \xrightarrow{ઉષ્મા} CaO(s) + CO_2(g)$ .

પ્રશ્ન 10: શ્વસનને ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા શાથી ગણવામાં આવે છે ? સમજાવો.

આપણને જીવવા માટે ઊર્જાની જરૂર પડે છે, જે આપણે ખાધેલા ખોરાકમાંથી મળે છે. પાચન દરમિયાન ખોરાક વધુ સરળ પદાર્થોમાં વિભાજિત થાય છે (જેમ કે કાર્બોદિત પદાર્થોમાંથી ગ્લુકોઝ બને છે). આ ગ્લુકોઝ આપણા શરીરના કોષોમાં રહેલા ઑક્સિજન સાથે સંયોજાઈને ઊર્જા પૂરી પાડે છે. આ પ્રક્રિયામાં ઊર્જા મુક્ત થતી હોવાથી શ્વસનને ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા ગણવામાં આવે છે. સમીકરણ: $C_6H_{12}O_6(aq) + 6O_2(aq) \rightarrow 6CO_2(aq) + 6H_2O(l) + ઊર્જા$ .

પ્રશ્ન 11: વિઘટન પ્રક્રિયાઓને સંયોગીકરણ પ્રક્રિયાઓની વિરુદ્ધ પ્રક્રિયા શા માટે કહેવાય છે ? આ પ્રક્રિયાઓ માટેનાં સમીકરણો લખો.

સંયોગીકરણ પ્રક્રિયામાં બે કે તેથી વધુ પ્રક્રિયકો (પદાર્થો) સંયોજાઈને (જોડાઈને) એક જ નવી નીપજ બનાવે છે. સમીકરણ: $2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(l)$ .
તેનાથી સાવ ઊલટું, વિઘટન પ્રક્રિયામાં એક જ પ્રક્રિયક તૂટીને બે કે તેથી વધુ સરળ નીપજો આપે છે. સમીકરણ: $CaCO_3(s) \xrightarrow{ઉષ્મા} CaO(s) + CO_2(g)$ . આમ, બંને પ્રક્રિયાઓ એકબીજાની તદ્દન વિરુદ્ધ હોવાથી તેમને એકબીજાની વિરુદ્ધ પ્રક્રિયા કહે છે.

પ્રશ્ન 12: એવી વિઘટન પ્રક્રિયાઓના એક-એક સમીકરણ લખો કે જેમાં ઊર્જાને ઉષ્મા, પ્રકાશ અથવા વિદ્યુત સ્વરૂપે પૂરી પાડવામાં આવે છે.

ઉષ્મા દ્વારા વિઘટન (ઉષ્મીય વિઘટન): કૅલ્શિયમ કાર્બોનેટ (ચૂનાના પથ્થર) ને ગરમ કરતાં તેમાંથી કળીચૂનો બને છે. $CaCO_3(s) \xrightarrow{ઉષ્મા} CaO(s) + CO_2(g)$ .
પ્રકાશ દ્વારા વિઘટન: સૂર્યપ્રકાશમાં સિલ્વર ક્લોરાઇડનું સિલ્વર અને ક્લોરિનમાં વિઘટન થાય છે. $2AgCl(s) \xrightarrow{સૂર્યપ્રકાશ} 2Ag(s) + Cl_2(g)$ .
વિદ્યુત દ્વારા વિઘટન: પાણીમાં વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરતા તેનું હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિજનમાં વિઘટન થાય છે. $2H_2O(l) \xrightarrow{વિદ્યુતપ્રવાહ} 2H_2(g) + O_2(g)$ (આ માહિતી મુજબ પાણીનું વિદ્યુતવિભાજન થાય છે).

પ્રશ્ન 13: વિસ્થાપન પ્રક્રિયા અને દ્વિવિસ્થાપન પ્રક્રિયા વચ્ચે શું તફાવત છે ? આ પ્રક્રિયાઓ માટેનાં સમીકરણો લખો.

વિસ્થાપન પ્રક્રિયા: આ પ્રક્રિયામાં વધુ સક્રિય તત્ત્વ કોઈ સંયોજનમાંથી ઓછા સક્રિય તત્ત્વને વિસ્થાપિત કરે છે (દૂર કરે છે). સમીકરણ: $Fe(s) + CuSO_4(aq) \rightarrow FeSO_4(aq) + Cu(s)$ . (આયર્ન દ્વારા કૉપરનું વિસ્થાપન)
દ્વિવિસ્થાપન પ્રક્રિયા: એવી પ્રક્રિયાઓ કે જેમાં બે પ્રક્રિયકો વચ્ચે આયનોની આપ-લે થતી હોય છે, તેને દ્વિવિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ કહે છે. આમાં બે નવા સંયોજનો બને છે. સમીકરણ: $Na_2SO_4(aq) + BaCl_2(aq) \rightarrow BaSO_4(s) + 2NaCl(aq)$ .

પ્રશ્ન 14: સિલ્વરના શુદ્ધીકરણમાં કૉપર ધાતુ દ્વારા સિલ્વર નાઈટ્રેટના દ્રાવણમાંથી સિલ્વરની પ્રાપ્તિ વિસ્થાપન પ્રક્રિયા મારફતે થાય છે. તેમાં સમાવિષ્ટ પ્રક્રિયા લખો. અહીં કૉપર ધાતુ વધુ સક્રિય હોવાથી તે સિલ્વર નાઈટ્રેટમાંથી સિલ્વર(ચાંદી)ને વિસ્થાપિત કરે છે. સમીકરણ: $Cu(s) + 2AgNO_3(aq) \rightarrow Cu(NO_3)_2(aq) + 2Ag(s)$ (અહીં કૉપર સિલ્વરને દૂર કરીને કૉપર નાઈટ્રેટ બનાવે છે).

પ્રશ્ન 15: તમે અવક્ષેપન પ્રક્રિયાનો શું અર્થ કરો છો ? ઉદાહરણો આપી સમજાવો. જે રાસાયણિક પ્રક્રિયા દરમિયાન પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય તેવા સફેદ પદાર્થ (જેને અવક્ષેપ કહે છે) નું નિર્માણ થાય છે, તેવી કોઈ પણ પ્રક્રિયાને અવક્ષેપન પ્રક્રિયા (Precipitation Reaction) કહે છે. ઉદાહરણ: જ્યારે સોડિયમ સલ્ફેટના દ્રાવણમાં બેરિયમ ક્લોરાઈડનું દ્રાવણ ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે $Ba^{2+}$ અને $SO_4^{2-}$ આયનો વચ્ચેની પ્રક્રિયાના કારણે બેરિયમ સલ્ફેટ ( $BaSO_4$ ) ના સફેદ અદ્રાવ્ય અવક્ષેપ મળે છે. સમીકરણ: $Na_2SO_4(aq) + BaCl_2(aq) \rightarrow BaSO_4(s) + 2NaCl(aq)$ .

પ્રશ્ન 16: ઓકિક્સિજનનું ઉમેરાવું અથવા દૂર થવું તેના આધારે નીચેનાં પદોને દરેકનાં બે ઉદાહરણ સહિત સમજાવો. (a) ઓકિક્સિડેશન: જો પ્રક્રિયા દરમિયાન પદાર્થ ઑક્સિજન મેળવે તો તેનું ઑક્સિડેશન થયું કહેવાય.

કૉપરના ભૂકાને ગરમ કરતા ઑક્સિજન ઉમેરાઈને કાળા રંગનો કૉપર ઑક્સાઈડ બને છે: $2Cu + O_2 \xrightarrow{ઉષ્મા} 2CuO$ .
કાર્બન હવામાં સળગીને ઑક્સિજન મેળવી કાર્બન ડાયૉક્સાઈડ બને છે: $C(s) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g)$ . (b) રિડક્શન: જો પ્રક્રિયા દરમિયાન પદાર્થ ઑક્સિજન ગુમાવે તો તેનું રિડક્શન થયું કહેવાય.
ગરમ કરેલા કૉપર ઑક્સાઈડ પરથી હાઈડ્રોજન પસાર કરતા ઑક્સિજન દૂર થઈ કૉપર બને છે: $CuO + H_2 \xrightarrow{ઉષ્મા} Cu + H_2O$ .
ઝિંક ઑક્સાઈડને કાર્બન સાથે ગરમ કરતા તેમાંથી ઑક્સિજન દૂર થઈ ઝિંક બને છે: $ZnO + C \rightarrow Zn + CO$ .

પ્રશ્ન 17: એક ચળકતા કથ્થાઈ રંગના તત્ત્વ “X”ને હવામાં ગરમ કરતાં તે કાળા રંગનું બને છે. તત્ત્વ X તેમજ બનતા કાળા રંગના સંયોજનનું નામ આપો.

ચળકતા કથ્થાઈ રંગનું તત્ત્વ “X” એ કૉપર (તાંબુ – Cu) ધાતુ છે.
તેને હવામાં ગરમ કરતાં તેનું ઓક્સિડેશન થઈ સપાટી પર જે કાળા રંગનું પડ બને છે, તે સંયોજનનું નામ કૉપર (II) ઑક્સાઈડ (CuO) છે.

પ્રશ્ન 18: લોખંડની વસ્તુઓ પર આપણે રંગ શા માટે લગાવીએ છીએ ? લોખંડની નવી વસ્તુઓ ભેજવાળા વાતાવરણમાં કે હવામાં ખુલ્લી રાખતા તેની પર લાલાશ પડતા કથ્થાઈ રંગના પાઉડરનું આવરણ જામી જાય છે, જેને લોખંડનું કટાવું અથવા ક્ષારણ કહેવાય છે. લોખંડની વસ્તુઓ પર રંગ (Paint) લગાવવાથી લોખંડની સપાટીનો હવા (ઑક્સિજન) અને ભેજ સાથેનો સીધો સંપર્ક તૂટી જાય છે. આથી તેનું ઓક્સિડેશન અટકી જાય છે અને વસ્તુઓને કાટ લાગવાથી બચાવી શકાય છે.

પ્રશ્ન 19: તેલ તેમજ ચરબીયુક્ત ખાદ્યપદાર્થોની સાથે નાઈટ્રોજન વાયુને ભરવામાં આવે છે ? શા માટે ? જ્યારે તેલ અથવા ચરબીયુક્ત ખાદ્યપદાર્થો હવામાંના ઑક્સિજનના લાંબા સમય સુધી સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે તેમનું ઑક્સિડેશન થવાથી તે ખોરા થઈ જાય છે (Rancidity) અને તેમની વાસ તથા સ્વાદ બદલાઈ જાય છે. નાઈટ્રોજન વાયુ એ એક નિષ્ક્રિય વાયુ છે. ચિપ્સ (કાતરી) જેવી વસ્તુઓના પૅકિંગમાં નાઈટ્રોજન ભરવાથી ખાદ્યપદાર્થોનું ઑક્સિડેશન થતું અટકે છે અને તે લાંબા સમય સુધી બગડતા નથી.

પ્રશ્ન 20: નીચેનાં પદોને તે દરેકના એક ઉદાહરણ સહિત સમજાવો : (a) ક્ષારણ (b) ખોરાપણું (a) ક્ષારણ (Corrosion): જ્યારે કોઈ ધાતુ પર તેની આસપાસના પદાર્થો જેવાં કે ભેજ, ઍસિડ વગેરેની અસર થાય ત્યારે તેનું ધીમે ધીમે ક્ષયન થાય છે (ખવાવા લાગે છે), આ પ્રક્રિયાને ક્ષારણ કહે છે. ઉદાહરણ: લોખંડને કાટ લાગવો (લાલાશ પડતો કથ્થાઈ રંગ), ચાંદી પર લાગતું કાળા રંગનું સ્તર અને તાંબા પર લાગતું લીલા રંગનું સ્તર. (b) ખોરાપણું (Rancidity): જ્યારે તેલ અથવા ચરબીયુક્ત પદાર્થો હવામાં ખુલ્લા રહેવાથી ઓક્સિડેશન પામે છે ત્યારે તે ખોરા થઈ જાય છે અને તેમની વાસ તથા સ્વાદ ખરાબ થઈ જાય છે, આ ઘટનાને ખોરાપણું કહે છે. ઉદાહરણ: લાંબા સમય સુધી ડબ્બામાં બંધ રાખી મૂકેલી સેવ કે ચિપ્સ (તળેલા પદાર્થો) માંથી ખરાબ વાસ આવવી અને તેનો સ્વાદ બગડી જવો.

વિજ્ઞાન – પ્રકરણ ૧: પ્રવૃત્તિ (બેરિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને એમોનિયમ ક્લોરાઇડ)

પ્રશ્ન: એક કસનળીમાં આશરે 2 g બેરિયમ હાઈડ્રૉક્સાઈડ લો. તેમાં 1 g એમોનિયમ ક્લોરાઈડ ઉમેરીને કાચના સળિયા વડે મિશ્ર કરો. કસનળીના તળિયાને હથેળી વડે સ્પર્શ કરો. તમે શું અનુભવો છો? શું તે ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે કે ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા છે?

૧. અનુભવ અને પ્રક્રિયાનો પ્રકાર:
જ્યારે તમે કસનળીના તળિયાને સ્પર્શ કરશો, ત્યારે તે એકદમ બરફ જેવું ઠંડુ લાગશે.
આ પ્રક્રિયા થવા માટે આસપાસના વાતાવરણમાંથી ગરમી (ઉષ્મા) શોષાઈ જાય છે, તેથી આ એક ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા (Endothermic Reaction) છે.

રાસાયણિક સમીકરણ:
Ba(OH)_2(s) + 2NH₄Cl_(s) → BaCl_2(aq) + 2NH_3(g) + 2H₂O_(l)

                🧪 પ્રેક્ટિકલ લેબમાં શું જોવા મળે છે? (આંખે દેખ્યો અહેવાલ):
                બંને પદાર્થો સફેદ રંગના સૂકા પાઉડર (ઘન) હોય છે. પણ જ્યારે તેમને કાચના સળિયાથી હલાવીએ છીએ, ત્યારે પાણી ઉમેર્યા વગર જ તેમાંથી પ્રવાહી જેવું મિશ્રણ બનવા લાગે છે.
પ્રક્રિયા દરમિયાન તેમાંથી એમોનિયા વાયુ (NH3) બહાર નીકળે છે, જેની વાસ ખૂબ જ તીવ્ર અને નાકમાં બળતરા કરે તેવી (પબ્લિક શૌચાલય જેવી) હોય છે.
જાદુ જેવો પ્રયોગ: જો આ પ્રયોગ કરતી વખતે કસનળીને ભીના કરેલા લાકડાના નાના ટુકડા પર મૂકવામાં આવે, તો કસનળી એટલી બધી ઠંડી થઈ જાય છે કે લાકડા પર રહેલું પાણી બરફ બની જાય છે અને લાકડાનો ટુકડો કસનળીના તળિયે ચોંટી જાય છે! તમે કસનળી ઊંચી કરો તો લાકડું પણ સાથે ઊંચકાય છે.

            

વિજ્ઞાન – પ્રકરણ ૧: અગત્યના પ્રશ્નોત્તર

પ્રશ્ન ૧: પદાર્થ ‘X’ નું દ્રાવણ ધોળવા (White Washing) માટે વપરાય છે.
(i) પદાર્થ ‘X’ નું નામ આપો અને તેનું સૂત્ર લખો.
(ii) (i) માં જેનું નામ દર્શાવ્યું છે તે પદાર્થ ‘X’ ની પાણી સાથેની પ્રક્રિયા લખો.

જવાબ (i): દિવાલ ધોળવા માટે વપરાતા પદાર્થ ‘X’ નું નામ કળીચૂનો (Calcium Oxide) છે.
તેનું રાસાયણિક સૂત્ર: CaO છે.

જવાબ (ii): કળીચૂના (CaO) ની પાણી સાથે પ્રક્રિયા થઈને ‘ફોડેલો ચૂનો’ (કૅલ્શિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ) બને છે. આ એક ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે, જેમાં પુષ્કળ પ્રમાણમાં ગરમી (ઉષ્મા) ઉત્પન્ન થાય છે (પાણી ઊકળવા લાગે છે).

રાસાયણિક સમીકરણ:
CaO_(s) + H₂O_(l) → Ca(OH)_2(aq) + ઉષ્મા

(અહીં Ca(OH)₂ એ ફોડેલો ચૂનો છે, જેનું દ્રાવણ દિવાલ ધોળવા વપરાય છે.)

પ્રશ્ન ૨: પ્રવૃત્તિ 1.7 માં એક કસનળીમાં એકત્ર થતો વાયુનો જથ્થો એ બીજી કસનળીમાં એકત્ર થતા વાયુના જથ્થા કરતાં બમણો શા માટે છે ? આ વાયુનું નામ દર્શાવો.

                💡 સમજૂતી (પાણીનું વિદ્યુતવિભાજન):

                તમે કહ્યું તેમ, જ્યારે પાણીમાં ઍસિડનાં થોડાં ટીપાં નાખીને કાર્બનના બે સળિયા (વિદ્યુતધ્રુવો) મારફતે બૅટરીથી વીજપ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે, ત્યારે પાણી (H2O) નું વિઘટન થાય છે અને તેમાંથી વાયુના પરપોટા નીકળે છે.

જવાબ:
પાણીનું રાસાયણિક સૂત્ર H₂O છે. આ સૂત્ર જ દર્શાવે છે કે પાણીના એક અણુમાં હાઇડ્રોજનના 2 પરમાણુ અને ઑક્સિજનનો 1 પરમાણુ રહેલો છે.

જ્યારે પાણીનું વિદ્યુતવિભાજન થાય છે, ત્યારે પાણી છૂટું પડીને હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિજન વાયુ બને છે.

2H₂O_(l) → 2H_2(g) + O_2(g)

ઉપરના સમીકરણમાં જોઈ શકાય છે કે, ઑક્સિજન (O₂) ના એક અણુ સામે હાઇડ્રોજન (H₂) ના બે અણુ ઉત્પન્ન થાય છે. કદના પ્રમાણમાં આ ગુણોત્તર 2:1 નો છે.

આ કારણથી એક કસનળીમાં (કેથોડ પર) એકત્ર થતો વાયુ બીજી કસનળી (એનોડ પર) કરતાં કદમાં બમણો (ડબલ) હોય છે.

વાયુનું નામ: જે વાયુ બમણા (ડબલ) જથ્થામાં એકત્ર થાય છે તેનું નામ હાઇડ્રોજન (H₂) છે. (જ્યારે ઓછો વાયુ ઑક્સિજન છે).

વિજ્ઞાન – પ્રકરણ ૧: રાસાયણિક સમીકરણોનું સમતોલન

પ્રશ્ન ૫: નીચેનાં વિધાનોને રાસાયણિક સમીકરણોમાં રૂપાંતરિત કરો અને ત્યારબાદ તેઓને સમતોલિત કરો :

(a) હાઇડ્રોજન વાયુ નાઇટ્રોજન સાથે સંયોજાઈ એમોનિયા બનાવે છે.

3H_2(g) + N_2(g) → 2NH_3(g)

(b) હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ વાયુ હવામાં બળીને (દહન પામીને) પાણી અને સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ આપે છે.

2H₂S_(g) + 3O_2(g) → 2H₂O_(l) + 2SO_2(g)

3BaCl_2(aq) + Al₂(SO₄)_3(aq) → 2AlCl_3(aq) + 3BaSO_4(s)

(d) પોટેશિયમ ધાતુ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરી પોટેશિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન વાયુ આપે છે.

2K_(s) + 2H₂O_(l) → 2KOH_(aq) + H_2(g)

પ્રશ્ન ૬: નીચેનાં રાસાયણિક સમીકરણોને સમતોલિત કરો :

(a) HNO₃ + Ca(OH)₂ → Ca(NO₃)₂ + H₂O

2HNO₃ + Ca(OH)₂ → Ca(NO₃)₂ + 2H₂O

(b) NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

(c) NaCl + AgNO₃ → AgCl + NaNO₃

NaCl + AgNO₃ → AgCl + NaNO₃
(નોંધ: આ સમીકરણ પહેલેથી જ સમતોલિત છે.)

(d) BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + HCl

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2HCl

પ્રશ્ન ૭: નીચે આપેલ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ માટે સમતોલિત રાસાયણિક સમીકરણો લખો :

(a) કૅલ્શિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ + કાર્બન ડાયોક્સાઇડ → કૅલ્શિયમ કાર્બોનેટ + પાણી

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

(b) ઝિંક + સિલ્વર નાઇટ્રેટ → ઝિંક નાઇટ્રેટ + સિલ્વર

Zn + 2AgNO₃ → Zn(NO₃)₂ + 2Ag

(c) ઍલ્યુમિનિયમ + કૉપર ક્લોરાઇડ → ઍલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડ + કૉપર

2Al + 3CuCl₂ → 2AlCl₃ + 3Cu

(d) બેરિયમ ક્લોરાઇડ + પોટેશિયમ સલ્ફેટ → બેરિયમ સલ્ફેટ + પોટેશિયમ ક્લોરાઇડ

BaCl₂ + K₂SO₄ → BaSO₄ + 2KCl

પ્રશ્ન ૮: નીચેના માટે સમતોલિત રાસાયણિક સમીકરણ લખો અને તે દરેક કિસ્સામાં પ્રક્રિયાનો પ્રકાર ઓળખો :

(a) પોટેશિયમ બ્રોમાઇડ(aq) + બેરિયમ આયોડાઇડ(aq) → પોટેશિયમ આયોડાઇડ(aq) + બેરિયમ બ્રોમાઇડ(s)

2KBr_(aq) + BaI_2(aq) → 2KI_(aq) + BaBr_2(s)

→ પ્રક્રિયાનો પ્રકાર: દ્વિવિસ્થાપન પ્રક્રિયા (Double Displacement) (b) ઝિંક કાર્બોનેટ(s) → ઝિંક ઑક્સાઇડ(s) + કાર્બન ડાયોક્સાઇડ(g)

ZnCO_3(s) → ZnO_(s) + CO_2(g)

→ પ્રક્રિયાનો પ્રકાર: વિઘટન પ્રક્રિયા (Decomposition) (c) હાઇડ્રોજન(g) + ક્લોરિન(g) → હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ(g)

H_2(g) + Cl_2(g) → 2HCl_(g)

→ પ્રક્રિયાનો પ્રકાર: સંયોગીકરણ પ્રક્રિયા (Combination) (d) મૅગ્નેશિયમ(s) + હાઇડ્રોક્લોરિક ઍસિડ(aq) → મૅગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ(aq) + હાઇડ્રોજન(g)

Mg_(s) + 2HCl_(aq) → MgCl_2(aq) + H_2(g)

→ પ્રક્રિયાનો પ્રકાર: વિસ્થાપન પ્રક્રિયા (Displacement)

રાસાયણિક નામકરણના માસ્ટર નિયમો (ભાગ ૨)

નિયમ B: ઑક્સિજનની માત્રાવાળો નિયમ (“-એટ” અને “-આઇટ”)

જ્યારે કોઈ અધાતુ તત્ત્વ (જેમ કે સલ્ફર, નાઇટ્રોજન, ફોસ્ફરસ) ઑક્સિજન સાથે જોડાઈને એક ઝૂમખું (બહુપરમાણ્વીય આયન) બનાવે છે, ત્યારે તેનું નામ ઑક્સિજનના પરમાણુઓની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે.

સાદો નિયમ:

જો ઑક્સિજન વધારે હોય, તો નામની પાછળ “-એટ” (-ate) પ્રત્યય લાગે છે.
જો ઑક્સિજન ઓછો હોય, તો નામની પાછળ “-આઇટ” (-ite) પ્રત્યય લાગે છે.

તત્ત્વ	વધારે ઑક્સિજનવાળું આયન (“-એટ” લાગશે)	ઓછા ઑક્સિજનવાળું આયન (“-આઇટ” લાગશે)
નાઇટ્રોજન (N)	NO₃^– નાઇટ્રેટ (Nitrate) (દા.ત. સિલ્વર નાઇટ્રેટ – AgNO₃)	NO₂^– નાઇટ્રાઇટ (Nitrite) (દા.ત. સોડિયમ નાઇટ્રાઇટ – NaNO₂)
સલ્ફર (S)	SO₄^2- સલ્ફેટ (Sulfate) (દા.ત. બેરિયમ સલ્ફેટ – BaSO₄)	SO₃^2- સલ્ફાઇટ (Sulfite) (દા.ત. સોડિયમ સલ્ફાઇટ – Na₂SO₃)
ફૉસ્ફરસ (P)	PO₄^3- ફૉસ્ફેટ (Phosphate)	PO₃^3- ફૉસ્ફાઇટ (Phosphite)
ક્લોરિન (Cl)	ClO₃^– ક્લોરેટ (Chlorate)	ClO₂^– ક્લોરાઇટ (Chlorite)

(નોંધ: જો ઑક્સિજન બિલકુલ ન હોય અને ફક્ત એકલું જ તત્ત્વ હોય, તો પાછળ “-આઇડ” (-ide) લાગે છે. દા.ત. ફક્ત S હોય તો સલ્ફાઇડ, ફક્ત N હોય તો નાઇટ્રાઇડ).

નિયમ C: ધાતુની બદલાતી સંયોજકતાનો નિયમ (“-અસ” અને “-ઇક”)

અમુક ધાતુઓ (ખાસ કરીને સંક્રાંતિ ધાતુઓ / Transition Metals) એવી હોય છે જે એક કરતાં વધુ સંયોજકતા (Valency) ધરાવે છે. એટલે કે તે ક્યારેક 2 ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવે તો ક્યારેક 3 ગુમાવે.

આવા સમયે કઈ સંયોજકતા વપરાઈ છે તે ઓળખવા માટે લેટિન નામના આધારે આ નિયમ વપરાય છે:

જો ધાતુની સંયોજકતા ઓછી હોય, તો નામની પાછળ “-અસ” (-ous) લાગે છે.
જો ધાતુની સંયોજકતા વધારે હોય, તો નામની પાછળ “-ઇક” (-ic) લાગે છે.

ધાતુ (લેટિન નામ)	ઓછી સંયોજકતાવાળો આયન (“-અસ” લાગશે)	વધુ સંયોજકતાવાળો આયન (“-ઇક” લાગશે)
લોખંડ / Iron (Ferrum)	Fe²⁺ ફેરસ (Ferrous) (દા.ત. ફેરસ સલ્ફેટ – FeSO₄)	Fe³⁺ ફેરિક (Ferric) (દા.ત. ફેરિક ઑક્સાઇડ – Fe₂O₃)
તાંબુ / Copper (Cuprum)	Cu⁺ (1 સંયોજકતા) ક્યુપ્રસ (Cuprous) (દા.ત. ક્યુપ્રસ ક્લોરાઇડ – CuCl)	Cu²⁺ (2 સંયોજકતા) ક્યુપ્રિક (Cupric) (દા.ત. ક્યુપ્રિક સલ્ફેટ – CuSO₄)
ટીન / Tin (Stannum)	Sn²⁺ સ્ટેનસ (Stannous) (દા.ત. સ્ટેનસ ક્લોરાઇડ – SnCl₂)	Sn⁴⁺ સ્ટેનિક (Stannic) (દા.ત. સ્ટેનિક ક્લોરાઇડ – SnCl₄)
સીસું / Lead (Plumbum)	Pb²⁺ પ્લમ્બસ (Plumbous) (દા.ત. પ્લમ્બસ નાઇટ્રેટ)	Pb⁴⁺ પ્લમ્બિક (Plumbic)

                💡 આધુનિક પદ્ધતિ (IUPAC):

                આજકાલ આ “-અસ” અને “-ઇક” વાળા જૂના નામોની જગ્યાએ કૌંસમાં રોમન આંકડા લખવાની પ્રથા વધુ ચાલે છે. તેને Stock Notation કહે છે.

                – ફેરસ ક્લોરાઇડ (FeCl2) ને આયર્ન (II) ક્લોરાઇડ પણ કહેવાય છે.

                – ફેરિક ક્લોરાઇડ (FeCl3) ને આયર્ન (III) ક્લોરાઇડ પણ કહેવાય છે.

રાસાયણિક સમીકરણ લખવાની અને સંતુલિત કરવાની માસ્ટર રીત

ભાગ ૧: રાસાયણિક સમીકરણ લખવાના પાયાના નિયમો

પ્રક્રિયકો (Reactants): જે પદાર્થો વચ્ચે પ્રક્રિયા થાય છે, તેને હંમેશા ડાબી બાજુ (LHS) લખવામાં આવે છે. જો એક કરતા વધુ પ્રક્રિયક હોય તો તેમની વચ્ચે વત્તા (+) ની નિશાની મુકાય છે.
નીપજો (Products): પ્રક્રિયાના અંતે જે નવો પદાર્થ બને છે, તેને હંમેશા જમણી બાજુ (RHS) લખવામાં આવે છે.
તીરની નિશાની (→): પ્રક્રિયકો અને નીપજોની વચ્ચે તીર મુકાય છે. તીરની અણી નીપજ તરફ હોય છે, જે દર્શાવે છે કે પ્રક્રિયા કઈ દિશામાં થઈ રહી છે.
ભૌતિક અવસ્થા (Physical States): સમીકરણને વધુ સચોટ બનાવવા પદાર્થની સ્થિતિ કૌંસમાં લખાય છે:
ઘન = (s), પ્રવાહી = (l), વાયુ = (g), પાણીમાં બનાવેલું દ્રાવણ = (aq).
પ્રક્રિયાની શરતો: જો પ્રક્રિયા માટે તાપમાન, દબાણ કે ઉદ્દીપકની જરૂર હોય, તો તેને તીર (→) ની ઉપર કે નીચે લખવામાં આવે છે.

પ્રક્રિયકો → નીપજો
દા.ત. C_(s) + O_2(g) → CO_2(g)

ભાગ ૨: સમીકરણ સંતુલિત (Balance) કરવાની રીત

શા માટે સંતુલિત કરવું પડે? ‘દળ સંરક્ષણના નિયમ’ મુજબ કોઈપણ રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં દળનું સર્જન કે વિનાશ થતો નથી. તેથી, તીરની ડાબી બાજુ અને જમણી બાજુ દરેક તત્ત્વના પરમાણુઓની સંખ્યા એકસરખી હોવી જ જોઈએ.

ચાલો, એક ઉદાહરણથી સ્ટેપ-બાય-સ્ટેપ સમજીએ: લોખંડની પાણીની વરાળ સાથે પ્રક્રિયા

સ્ટેપ ૧: અસંતુલિત (માળખાકીય) સમીકરણ લખો અને બૉક્સ બનાવો.
પહેલા સૂત્રો લખો અને દરેક સૂત્રની આજુબાજુ બૉક્સ બનાવો. (નિયમ: બૉક્સની અંદર રહેલા સૂત્રમાં ક્યારેય કોઈ ફેરફાર કરવો નહીં. જે પણ આંકડો ગુણવાનો હોય તે બૉક્સની આગળ જ લખવો.)

[Fe] + [H₂O] → [Fe₃O₄] + [H₂]

સ્ટેપ ૨: પરમાણુઓની ગણતરીનું કોષ્ટક બનાવો.
ડાબી અને જમણી બાજુ કયા તત્ત્વના કેટલા પરમાણુ છે તે ગણી લો.

તત્ત્વ (Element)	પ્રક્રિયકોમાં પરમાણુ (LHS)	નીપજોમાં પરમાણુ (RHS)
લોખંડ (Fe)	1	3
હાઇડ્રોજન (H)	2	2
ઑક્સિજન (O)	1	4

સ્ટેપ ૩: સૌથી વધુ પરમાણુ ધરાવતા તત્ત્વથી શરૂઆત કરો.
કોષ્ટકમાં જુઓ, ઑક્સિજન (O) જમણી બાજુ 4 છે, જ્યારે ડાબી બાજુ માત્ર 1 છે.
તેને સમાન કરવા માટે ડાબી બાજુ H₂O ની આગળ 4 મૂકો.

[Fe] + 4[H₂O] → [Fe₃O₄] + [H₂]

સ્ટેપ ૪: હવે બીજા તત્ત્વોને સંતુલિત કરો.
આપણે H₂O ની આગળ 4 મૂક્યા, તેથી હાઇડ્રોજન (H) ડાબી બાજુ 8 (4 × 2) થઈ ગયા. જમણી બાજુ તે 2 જ છે.
હાઇડ્રોજનને 8 કરવા માટે જમણી બાજુ H₂ ની આગળ 4 મૂકો.

[Fe] + 4[H₂O] → [Fe₃O₄] + 4[H₂]

સ્ટેપ ૫: બાકી રહેલા છેલ્લા તત્ત્વને સંતુલિત કરો.
હવે માત્ર લોખંડ (Fe) બાકી છે. જમણી બાજુ 3 Fe છે, જ્યારે ડાબી બાજુ 1 છે.
તેથી ડાબી બાજુ Fe ની આગળ 3 મૂકો.

3[Fe] + 4[H₂O] → [Fe₃O₄] + 4[H₂]

સ્ટેપ ૬: અંતિમ ચકાસણી અને ભૌતિક અવસ્થા લખવી.
હવે બૉક્સ કાઢી નાખો અને બંને બાજુ ગણતરી કરી લો.
(LHS: Fe=3, H=8, O=4 | RHS: Fe=3, H=8, O=4). સમીકરણ એકદમ પરફેક્ટ બેલેન્સ થઈ ગયું છે!
છેલ્લે, પદાર્થની સ્થિતિના સંકેતો ઉમેરો:

3Fe_(s) + 4H₂O_(g) → Fe₃O₄_(s) + 4H_2(g)

(નોંધ: અહીં પાણી વરાળ સ્વરૂપે છે તેથી (g) લખ્યું છે.)