रसायन विज्ञान की मूल बातेंरासायनिक प्रतिक्रिएंस्तुईचिओमेटरीविज्ञान
अभिकारक बनाम उत्पाद
किसी भी केमिकल प्रोसेस में, रिएक्टेंट्स शुरुआती चीज़ें होती हैं जिनमें बदलाव होता है, जबकि प्रोडक्ट्स उस बदलाव से बनने वाले नए पदार्थ होते हैं। यह रिश्ता मैटर और एनर्जी के फ्लो को बताता है, जो रिएक्शन के दौरान केमिकल बॉन्ड के टूटने और बनने से कंट्रोल होता है।
मुख्य बातें
रिएक्टेंट्स 'पहले' की स्थिति हैं और प्रोडक्ट्स 'बाद' की स्थिति हैं।
हर एलिमेंट के एटम की संख्या दोनों तरफ एक जैसी रहती है।
कैटेलिस्ट रिएक्शन में मदद करते हैं लेकिन न तो रिएक्टेंट होते हैं और न ही प्रोडक्ट।
गर्मी जैसी रिएक्शन की स्थितियां बदल सकती हैं कि एक ही रिएक्टेंट से कौन से प्रोडक्ट बनेंगे।
अभिकारक क्या है?
केमिकल रिएक्शन की शुरुआत में मौजूद शुरुआती पदार्थ जो प्रोसेस के दौरान इस्तेमाल हो जाते हैं।
इन्हें हमेशा केमिकल इक्वेशन के बाईं ओर लिखा जाता है।
रिएक्शन को आगे बढ़ाने के लिए रिएक्टेंट्स के अंदर केमिकल बॉन्ड्स को तोड़ना ज़रूरी है।
जैसे-जैसे रिएक्शन आगे बढ़ता है, रिएक्टेंट्स का कंसंट्रेशन आम तौर पर कम होता जाता है।
वे बनाए गए फ़ाइनल सब्सटेंस की थ्योरेटिकल यील्ड तय करते हैं।
कुछ मामलों में, खास रिएक्टेंट्स लिमिटिंग रिएजेंट्स के तौर पर काम करते हैं जो खत्म होने पर प्रोसेस को रोक देते हैं।
उत्पाद क्या है?
केमिकल रिएक्शन के पूरा होने या इक्विलिब्रियम के नतीजे में बनने वाले पदार्थ।
वे केमिकल इक्वेशन में तीर के दाईं ओर होते हैं।
इन खास मॉलिक्यूलर स्ट्रक्चर को बनाने के लिए नए केमिकल बॉन्ड बनते हैं।
उनका कंसंट्रेशन समय के साथ बढ़ता जाता है जब तक कि रिएक्शन अपने अंत तक नहीं पहुंच जाता।
प्रोडक्ट्स में अक्सर शुरुआती मटीरियल से बिल्कुल अलग फिजिकल और केमिकल प्रॉपर्टीज़ होती हैं।
बाय-प्रोडक्ट्स सेकेंडरी प्रोडक्ट्स होते हैं जो प्राइमरी ज़रूरी चीज़ के साथ बनते हैं।
तुलना तालिका
विशेषता
अभिकारक
उत्पाद
समीकरण में स्थिति
तीर के बाईं ओर
तीर के दाईं ओर
समय के साथ स्थिति
उपभोग/घटता है
उत्पादित/बढ़ता है
बॉन्ड गतिविधि
बंधन टूट गए हैं
बॉन्ड बनते हैं
ऊर्जा भूमिका
ऊर्जा अवशोषित करें (बंध तोड़ने के लिए)
ऊर्जा छोड़ें (जब बॉन्ड बनते हैं)
मात्रा प्रभाव
यह तय करता है कि कितना बनाया जा सकता है
प्रक्रिया का परिणाम
रासायनिक पहचान
प्रारंभिक सामग्री
अंतिम पदार्थ
विस्तृत तुलना
परिवर्तन का तीर
रिएक्टेंट से प्रोडक्ट में बदलाव को रिएक्शन ऐरो से दिखाया जाता है, जो केमिकल बदलाव की दिशा बताता है। जहाँ रिएक्टेंट वे 'इंग्रेडिएंट्स' हैं जिनसे आप शुरू करते हैं, वहीं प्रोडक्ट्स 'फिनिश्ड मील' को दिखाते हैं। यह मूवमेंट सिर्फ़ नाम में बदलाव नहीं है, बल्कि एटम्स का नए कॉन्फ़िगरेशन में एक बुनियादी रीऑर्गेनाइज़ेशन है।
संरक्षण का मास
अलग-अलग दिखने के बावजूद, एक बंद सिस्टम में रिएक्टेंट्स का कुल मास, प्रोडक्ट्स के कुल मास के बराबर होना चाहिए। यह प्रिंसिपल, जिसे लॉ ऑफ़ कंज़र्वेशन ऑफ़ मास के नाम से जाना जाता है, यह पक्का करता है कि कोई एटम न बने या खत्म न हो; उन्हें बस पार्टनर्स के बीच स्वैप किया जाता है ताकि मौजूद रिएक्टेंट स्टॉक से प्रोडक्ट्स बन सकें।
ऊर्जा गतिकी
रिएक्टेंट्स के बॉन्ड तोड़ने के लिए हमेशा एनर्जी की ज़रूरत होती है, जबकि प्रोडक्ट बॉन्ड बनने पर एनर्जी निकलती है। इन दोनों फोर्स के बीच बैलेंस यह तय करता है कि कोई रिएक्शन एक्सोथर्मिक है, यानी प्रोडक्ट बनाते समय गर्म महसूस होता है, या एंडोथर्मिक है, यानी रिएक्टेंट्स को रिएक्ट करते रहने के लिए आस-पास से एनर्जी खींचते समय ठंडा महसूस होता है।
प्रतिवर्तीता और संतुलन
कई केमिकल सिस्टम में, रिएक्टेंट और प्रोडक्ट के बीच की लाइन धुंधली हो सकती है। रिवर्सिबल रिएक्शन से प्रोडक्ट एक ही समय में वापस रिएक्टेंट में बदल जाते हैं। जब आगे के रिएक्शन की दर पीछे वाले रिएक्शन से मेल खाती है, तो सिस्टम इक्विलिब्रियम पर पहुँच जाता है, जहाँ दोनों का कंसंट्रेशन स्थिर रहता है, भले ही ट्रांसफॉर्मेशन जारी रहे।
लाभ और हानि
अभिकारक
लाभ
+नियंत्रणीय इनपुट चर
+प्रतिक्रिया दर को सीधे प्रभावित करता है
+कुल लागत निर्धारित करता है
+भविष्य में इस्तेमाल के लिए आसानी से स्टोर किया जा सकता है
सहमत
−खतरनाक या ज़हरीला हो सकता है
−अक्सर खास स्टोरेज की ज़रूरत होती है
−शुद्धता स्तरों द्वारा सीमित
−सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता हो सकती है
उत्पाद
लाभ
+वांछित अंतिम लक्ष्य
+उच्च मूल्य हो सकता है
+प्रतिक्रिया सफलता दिखाता है
+अक्सर अधिक स्थिर
सहमत
−शुद्धिकरण की आवश्यकता हो सकती है
−बाय-प्रोडक्ट्स बेकार हो सकते हैं
−निकालना मुश्किल हो सकता है
−यील्ड शायद ही कभी 100% होती है
सामान्य भ्रांतियाँ
मिथ
प्रोडक्ट्स का वज़न ज़्यादा है क्योंकि एक नया सब्सटेंस बनाया गया था।
वास्तविकता
लॉ ऑफ़ कंज़र्वेशन ऑफ़ मास के तहत यह नामुमकिन है। अगर कोई प्रोडक्ट भारी लगता है, तो आमतौर पर ऐसा इसलिए होता है क्योंकि उसने हवा से किसी अनदेखी गैस (जैसे ऑक्सीजन) के साथ रिएक्ट किया है, जो एक ऐसा रिएक्टेंट था जिसका आपने हिसाब नहीं लगाया था।
मिथ
रिएक्शन खत्म होने के बाद रिएक्टेंट्स पूरी तरह से गायब हो जाते हैं।
वास्तविकता
कई रिएक्शन में, खासकर जो इक्विलिब्रियम में हों या जहां एक रिएक्टेंट ज़्यादा हो, कुछ शुरुआती चीज़ें रिएक्शन रुकने के बाद भी प्रोडक्ट के साथ मिली रहेंगी।
मिथ
कैटलिस्ट एक और तरह का रिएक्टेंट है।
वास्तविकता
रिएक्टेंट के उलट, कैटलिस्ट रिएक्शन में इस्तेमाल नहीं होता है। यह प्रोसेस को तेज़ करता है लेकिन दूसरी तरफ केमिकली बिना बदले निकलता है, मतलब यह प्रोडक्ट के तौर पर भी नहीं दिखता है।
मिथ
बीकर में सभी रिएक्टेंट्स आखिरकार प्रोडक्ट्स में बदल जाएंगे।
वास्तविकता
कई रिएक्शन एक 'लिमिट' तक पहुँच जाते हैं जहाँ एनर्जी या हालात बाकी रिएक्टेंट्स को बदलने के लिए काफ़ी नहीं होते। इसीलिए केमिस्ट 'परसेंट यील्ड' कैलकुलेट करते हैं ताकि यह देखा जा सके कि प्रोसेस असल में कितना एफिशिएंट था।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
क्या कोई पदार्थ रिएक्टेंट और प्रोडक्ट दोनों हो सकता है?
रिएक्शन के एक स्टेप में, नहीं। लेकिन, कई स्टेप वाले केमिकल प्रोसेस में, पहले स्टेप में बना कोई पदार्थ (एक प्रोडक्ट) दूसरे स्टेप (एक रिएक्टेंट) के लिए शुरुआती मटीरियल के तौर पर इस्तेमाल किया जा सकता है। इन 'मिडिल-मैन' पदार्थों को फॉर्मली इंटरमीडिएट्स के नाम से जाना जाता है।
लिमिटिंग रिएक्टेंट क्या है?
लिमिटिंग रिएक्टेंट वह चीज़ है जो केमिकल रिएक्शन के दौरान सबसे पहले खत्म होती है। जैसे बन की संख्या यह तय करती है कि आप कितने हॉट डॉग बना सकते हैं, वैसे ही लिमिटिंग रिएक्टेंट यह तय करता है कि प्रोडक्ट की ज़्यादा से ज़्यादा मात्रा कितनी बन सकती है, भले ही आपके पास दूसरे रिएक्टेंट कितने भी हों।
कुछ इक्वेशन में रिएक्टेंट्स और प्रोडक्ट्स के बीच डबल एरो क्यों होता है?
डबल ऐरो एक रिवर्सिबल रिएक्शन को दिखाता है। इसका मतलब है कि जैसे-जैसे रिएक्टेंट्स प्रोडक्ट्स में बदल रहे हैं, वैसे-वैसे प्रोडक्ट्स भी रिएक्टेंट्स में टूट रहे हैं। यह सिग्नल देता है कि रिएक्शन दोनों तरफ हो सकता है और शायद केमिकल इक्विलिब्रियम की स्थिति में पहुँच जाएगा।
आप किसी प्रोडक्ट और बाय-प्रोडक्ट के बीच अंतर कैसे बताते हैं?
'प्रोडक्ट' वह खास चीज़ है जिसे केमिस्ट या बनाने वाला बनाना चाहता है। 'बाय-प्रोडक्ट' उसी रिएक्शन के दौरान बनने वाला कोई दूसरा पदार्थ है। उदाहरण के लिए, साबुन बनाने में, साबुन प्रोडक्ट है, जबकि ग्लिसरॉल एक काम का बाय-प्रोडक्ट बनता है।
क्या रिएक्टेंट्स का टेम्परेचर प्रोडक्ट्स पर असर डालता है?
तापमान से प्रोडक्ट्स में बहुत कम बदलाव होता है, लेकिन यह उनके बनने की तेज़ी को बहुत ज़्यादा बदल देता है। ज़्यादा तापमान आम तौर पर रिएक्टेंट्स को ज़्यादा काइनेटिक एनर्जी देता है, जिससे वे ज़्यादा बार और ज़्यादा ज़ोर से टकराते हैं, जिससे प्रोडक्ट्स में बदलने की प्रक्रिया तेज़ हो जाती है।
बदलाव के दौरान एनर्जी का क्या होता है?
एनर्जी या तो एब्ज़ॉर्ब होती है या रिलीज़ होती है। एक्सोथर्मिक रिएक्शन में, प्रोडक्ट्स में रिएक्टेंट्स की तुलना में कम केमिकल एनर्जी स्टोर होती है, इसलिए एक्स्ट्रा एनर्जी हीट के रूप में रिलीज़ होती है। एंडोथर्मिक रिएक्शन में, प्रोडक्ट्स ज़्यादा एनर्जी स्टोर करते हैं, जिसका मतलब है कि बदलाव लाने के लिए आपको रिएक्टेंट्स में एनर्जी 'पुश' करनी पड़ी।
क्या प्रोडक्ट्स के लिए मैटर (गैस, लिक्विड, सॉलिड) की स्टेट अलग होती है?
अक्सर ऐसा होता है! केमिकल रिएक्शन का सबसे साफ़ संकेत स्टेट में बदलाव है, जैसे कि दो लिक्विड रिएक्टेंट मिलकर एक सॉलिड 'प्रेसिपिटेट' बनाते हैं या एक लिक्विड और सॉलिड मिलकर गैस छोड़ते हैं। ये फिजिकल संकेत आपको बताते हैं कि एक नया प्रोडक्ट बन गया है।
प्रोडक्ट्स के संबंध में 'थ्योरेटिकल यील्ड' क्या है?
थ्योरेटिकल यील्ड एक मैथमेटिकल कैलकुलेशन है कि अगर आपके लिमिटिंग रिएक्टेंट का हर एक एटम पूरी तरह से प्रोडक्ट में बदल जाए तो आपको प्रोडक्ट की ज़्यादा से ज़्यादा कितनी मात्रा मिल सकती है। असल दुनिया में, 'एक्चुअल यील्ड' स्पिल, इवैपोरेशन या साइड रिएक्शन की वजह से लगभग हमेशा कम होती है।
क्या आप सिर्फ़ एक रिएक्टेंट के साथ रिएक्शन कर सकते हैं?
हाँ, इन्हें डीकंपोज़िशन रिएक्शन कहते हैं। एक सिंगल कॉम्प्लेक्स रिएक्टेंट दो या उससे ज़्यादा आसान प्रोडक्ट में टूट जाता है। इसका एक आम उदाहरण है कैल्शियम कार्बोनेट को गर्म करके कैल्शियम ऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड गैस बनाना।
केमिस्ट पानी में घुले हुए रिएक्टेंट्स और प्रोडक्ट्स को कैसे दिखाते हैं?
वे सिंबल (aq) का इस्तेमाल करते हैं, जिसका मतलब है 'एक्वस'। अगर आपको रिएक्टेंट साइड पर 'NaCl (aq)' दिखता है, तो इसका मतलब है कि आपने खारे पानी से शुरुआत की है। इससे चीज़ों को उनके शुद्ध रूप में और उन चीज़ों के बीच फर्क करने में मदद मिलती है जो सॉल्यूशन का हिस्सा हैं।
निर्णय
रिएक्टेंट्स को उन चीज़ों के तौर पर पहचानें जिन्हें आप बदलाव लाने के लिए डालते हैं, और प्रोडक्ट्स को उस बदलाव के नतीजे के तौर पर देखें। स्टोइकियोमेट्री में माहिर होने और किसी भी केमिकल सिस्टम के व्यवहार का अनुमान लगाने के लिए दोनों को समझना ज़रूरी है।