रासायनिक समीकरणे आणि समीकरणांचे संतुलन (Balancing Chemical Equations)
१. रासायनिक समीकरण म्हणजे काय?
रासायनिक अभिक्रियेचे रासायनिक सूत्रांच्या साहाय्याने केलेले संक्षिप्त व सांकेतिक सादरीकरण म्हणजे रासायनिक समीकरण होय.
- अभिकारके (Reactants): रासायनिक अभिक्रियेत भाग घेणारे मूळ पदार्थ. हे समीकरणाच्या डाव्या बाजूला ($LHS$) लिहिले जातात.
- उत्पादिते (Products): रासायनिक अभिक्रियेच्या परिणामी तयार होणारे नवीन पदार्थ. हे समीकरणाच्या उजव्या बाजूला ($RHS$) लिहिले जातात.
- बाणाचा रोख ($\longrightarrow$): बाणाचे टोक उत्पादितांकडे असते आणि ते अभिक्रियेची दिशा दर्शवते.
$$\text{मॅग्नेशियम} + \text{ऑक्सिजन} \longrightarrow \text{मॅग्नेशियम ऑक्साईड}$$
$$\text{Mg} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{MgO} \quad \text{(कंकाल / असंतुलित समीकरण)}$$
२. समीकरण संतुलन का करावे लागते? (वस्तुमान अक्षय्यतेचा नियम)
अँटोनी लॅव्हॉइझर यांनी मांडलेल्या वस्तुमान अक्षय्यतेच्या नियमानुसार (Law of Conservation of Mass):
"कोणत्याही रासायनिक अभिक्रियेत वस्तुमानाची निर्मितीही होत नाही आणि विनाशही होत नाही."
याचाच अर्थ: रासायनिक अभिक्रियेत भाग घेणाऱ्या अभिकारकांमधील प्रत्येक मूलद्रव्याच्या अणूंची एकूण संख्या ही तयार होणाऱ्या उत्पादितांमधील त्या त्या मूलद्रव्याच्या अणूंच्या एकूण संख्येशी तंतोतंत समान असावी लागते.
३. पायरी-पायरी संतुलन पद्धत (Hit and Trial Method)
लोखंडाची पाण्याच्या वाफेशी होणारी अभिक्रिया पाहू:
$$\text{Fe} + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Fe}_3\text{O}_4 + \text{H}_2$$
| मूलद्रव्य | डाव्या बाजूचे अणू ($LHS$) | उजव्या बाजूचे अणू ($RHS$) | संतुलन स्थिती |
|---|---|---|---|
| Fe (लोखंड) | १ | ३ | असंतुलित |
| H (हायड्रोजन) | २ | २ | संतुलित |
| O (ऑक्सिजन) | १ | ४ | असंतुलित |
पायऱ्या:
- पायरी १: सूत्रांच्या आतील रासायनिक चिन्हांना हात न लावता केवळ सूत्रांच्या पुढे गुणक (Coefficients) लिहावेत.
- पायरी २: सर्वात जास्त अणू असणाऱ्या घटकापासून सुरुवात करा. उजवीकडे $\text{O}_4$ असल्याने डावीकडे $4\text{H}_2\text{O}$ करा.
$$\text{Fe} + 4\text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Fe}_3\text{O}_4 + \text{H}_2$$
- पायरी ३: आता हायड्रोजन $4 \times 2 = 8$ झाले. उजवीकडे $4\text{H}_2$ करा.
$$\text{Fe} + 4\text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Fe}_3\text{O}_4 + 4\text{H}_2$$
- पायरी ४: उजवीकडे ३ $\text{Fe}$ असल्याने डावीकडे $3\text{Fe}$ करा.
$$3\text{Fe} + 4\text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Fe}_3\text{O}_4 + 4\text{H}_2$$
- पायरी ५: भौतिक अवस्थांची नोंद करा:
$$3\text{Fe}(s) + 4\text{H}_2\text{O}(g) \longrightarrow \text{Fe}_3\text{O}_4(s) + 4\text{H}_2(g)$$