रासायनिक प्रतिक्रिया

रासायनिक परिवर्तन हुँदा पदार्थका परमाणुहरू जोडिन्छन् (सङ्गठन), छुट्टिन्छन् (विघटन) वा एकअर्कासँग ठाउँ साटफेर गर्छन्। यही प्रक्रियालाई रासायनिक प्रतिक्रिया भनिन्छ, जस्तै:

1. हाइड्रोजन ग्यास + अक्सिजन ग्यास → पानी

(हाइड्रोजन र अक्सिजनका परमाणुहरू जोडिन्छन्।)
2. क्याल्सियम कार्बोनेट → क्याल्सियम अक्साइड + कार्बनडाइअक्साइड

(तताउँदा क्याल्सियम कार्बोनेटको विघटन हुन्छ, अर्थात् यो टुक्रिन्छ।)
3. म्याग्नेसियम + हाइड्रोक्लोरिक अम्ल → म्याग्नेसियम क्लोराइड + हाइड्रोजन ग्यास

(म्याग्नेसियम र हाइड्रोजनले ठाउँ साटफेर गर्छन्: क्लोरिनको छेउमा रहेको हाइड्रोजनको ठाउँ म्याग्नेसियमले लिन्छ।)

प्रतिक्रियारत पदार्थ र उत्पादित पदार्थ

कार्बन जल्दा हावाको अक्सिजनसँग जोडिएर कार्बनडाइअक्साइड बन्छ:

कार्बन + अक्सिजन → कार्बनडाइअक्साइड

• प्रतिक्रियामा भाग लिने र प्रतिक्रियाका क्रममा खर्च हुने पदार्थलाई प्रतिक्रियारत पदार्थ भनिन्छ। यहाँ कार्बन र अक्सिजन प्रतिक्रियारत पदार्थ हुन्।
• प्रतिक्रियाबाट बन्ने नयाँ पदार्थलाई उत्पादित पदार्थ भनिन्छ। यहाँ कार्बनडाइअक्साइड उत्पादित पदार्थ हो।

सोडियम + क्लोरिन	→	सोडियम क्लोराइड
प्रतिक्रियारत पदार्थ		उत्पादित पदार्थ

यस प्रतिक्रियालाई शब्दमा वा सूत्रमा यसरी लेख्न सकिन्छ:

जिङ्क + हाइड्रोक्लोरिक अम्ल → जिङ्क क्लोराइड + हाइड्रोजन ग्यास
$$\text{Zn} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2$$

रासायनिक प्रतिक्रियालाई शब्द वा सूत्रद्वारा लेख्ने तरिकालाई रासायनिक समीकरण भनिन्छ। रासायनिक समीकरणमा प्रतिक्रियारत पदार्थ बाण चिह्नको बायाँतिर लेखिन्छन् भने उत्पादित पदार्थ दायाँतिर लेखिन्छन्। बाण चिह्नलाई “दिन्छ” वा “बनाउँछ” भनेर पढिन्छ।

शब्द समीकरण

क्याल्सियम कार्बोनेटलाई तताउँदा क्याल्सियम अक्साइड र कार्बनडाइअक्साइड बन्छ:

क्याल्सियम कार्बोनेट → क्याल्सियम अक्साइड + कार्बनडाइअक्साइड

प्रतिक्रियारत र उत्पादित पदार्थका नाम लेखेर बनाइएको रासायनिक समीकरणलाई शब्द समीकरण भनिन्छ।

सूत्र समीकरण

त्यही प्रतिक्रियालाई सङ्केत र सूत्रबाट लेख्दा सूत्र समीकरण बन्छ:

$$\text{CaCO}_3 \xrightarrow{\text{ताप}} \text{CaO} + \text{CO}_2$$

प्रतिक्रिया हुन चाहिने सर्त (ताप, प्रकाश, उत्प्रेरक, उच्च चाप) बाण चिह्नमाथि लेखिन्छ। तापलाई प्रायः Δ चिह्नले जनाइन्छ।

असन्तुलित रासायनिक समीकरण

तलका समीकरणमा दुवैतिर हरेक तत्त्वका परमाणु गन्दा यस्तो पाइन्छ:

1. Zn + HCl → ZnCl₂ + H₂

तत्त्व	प्रतिक्रियारत पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या	उत्पादित पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या
जिङ्क	1	1
हाइड्रोजन	1	2
क्लोरिन	1	2

जिङ्कको सङ्ख्या दुवैतिर बराबर छ तर हाइड्रोजन र क्लोरिनको सङ्ख्या बराबर छैन।

2. Mg + O₂ → MgO

तत्त्व	प्रतिक्रियारत पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या	उत्पादित पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या
म्याग्नेसियम	1	1
अक्सिजन	2	1

म्याग्नेसियमको सङ्ख्या दुवैतिर बराबर छ तर अक्सिजनको सङ्ख्या बराबर छैन।

3. KClO₃ → KCl + O₂

तत्त्व	प्रतिक्रियारत पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या	उत्पादित पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या
पोटासियम	1	1
क्लोरिन	1	1
अक्सिजन	3	2

पोटासियम र क्लोरिनको सङ्ख्या दुवैतिर बराबर छ तर अक्सिजनको सङ्ख्या बराबर छैन।

कुनै तत्त्वका परमाणुको सङ्ख्या दुवैतिर बराबर नभएको रासायनिक समीकरणलाई असन्तुलित रासायनिक समीकरण भनिन्छ। अङ्ग्रेजीमा यसलाई skeleton equation पनि भनिन्छ। परमाणु न हराउँछन् न कतैबाट नयाँ आउँछन्। त्यसैले असन्तुलित समीकरणबाट प्रतिक्रियामा भएको कुरा ठिकसँग थाहा हुँदैन। यस्तो समीकरणलाई सन्तुलित गर्नुपर्छ।

सन्तुलित रासायनिक समीकरण

अब तिनै प्रतिक्रियालाई केही सूत्रको अगाडि सङ्ख्या लेखेर फेरि हेरौँ:

1. Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

तत्त्व	प्रतिक्रियारत पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या	उत्पादित पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या
जिङ्क	1	1
हाइड्रोजन	2	2
क्लोरिन	2	2

2. 2Mg + O₂ → 2MgO

तत्त्व	प्रतिक्रियारत पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या	उत्पादित पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या
म्याग्नेसियम	2	2
अक्सिजन	2	2

3. 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

तत्त्व	प्रतिक्रियारत पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या	उत्पादित पदार्थमा परमाणु सङ्ख्या
पोटासियम	2	2
क्लोरिन	2	2
अक्सिजन	6	6

दुवैतिर हरेक तत्त्वका परमाणुको सङ्ख्या बराबर भएको रासायनिक समीकरणलाई सन्तुलित रासायनिक समीकरण भनिन्छ।

सूत्रको अगाडि लेखिएको सङ्ख्यालाई त्यस सूत्रको गुणाङ्क भनिन्छ। सूत्रका सबै परमाणुको सङ्ख्या गुणाङ्कले गुणा हुन्छ। जस्तै, 3O₂ भनेको अक्सिजनका तीनओटा अणु, अर्थात् 3 × 2 = 6 ओटा अक्सिजन परमाणु हो। त्यस्तै 2KClO₃ मा 2 ओटा K, 2 ओटा Cl र 2 × 3 = 6 ओटा O हुन्छन्।

सन्तुलित समीकरणमा हरेक पदार्थको भौतिक अवस्था पनि सूत्रपछि कोष्ठमा देखाउनुपर्छ। ठोसका लागि (s), तरलका लागि (l), ग्यासका लागि (g) र पानीमा घुलेको पदार्थका लागि (aq) (aqueous) लेखिन्छ:

$$\text{Zn(s)} + 2\text{HCl(aq)} \rightarrow \text{ZnCl}_2\text{(aq)} + \text{H}_2\text{(g)}$$

रासायनिक समीकरण कसरी सन्तुलन गर्ने

रासायनिक प्रतिक्रियाका क्रममा पदार्थ न नयाँ बन्छ न नष्ट हुन्छ। उत्पादित पदार्थहरूको कुल पिण्ड प्रतिक्रियारत पदार्थहरूको कुल पिण्डसँग बराबर हुन्छ। यसलाई पिण्ड संरक्षणको सिद्धान्त भनिन्छ। यही सिद्धान्तका कारण समीकरण सन्तुलित हुनुपर्छ। समीकरण सन्तुलन गर्ने सामान्य तरिका हिट र ट्रायल विधि (प्रयास र त्रुटि) हो। यस विधिमा यी कुरामा ध्यान दिनुपर्छ:

• क.सबैभन्दा पहिले प्रतिक्रियालाई शब्द समीकरणका रूपमा लेख्नुपर्छ।
• ख.हरेक प्रतिक्रियारत र उत्पादित पदार्थको सही सूत्र लेख्नुपर्छ।
• ग.सूत्रभित्रका साना सङ्ख्या (सबस्क्रिप्ट) कहिल्यै बदल्नुहुँदैन। तिनलाई बदल्दा पदार्थ नै बदलिन्छ। H₂O पानी हो भने H₂O₂ रङ उडाउने (ब्लिच गर्ने) पदार्थ हाइड्रोजन पेरोक्साइड हो।
• घ.हरेक तत्त्वका परमाणु दुवैतिर बराबर नहुन्जेल सूत्रको ठिक अगाडि उपयुक्त गुणाङ्क राख्नुपर्छ। मिल्ने सबैभन्दा साना पूर्णाङ्क प्रयोग गर्नुपर्छ।

सन्तुलित रासायनिक समीकरणका थप केही उदाहरण:

1. क्याल्सियम कार्बोनेट → क्याल्सियम अक्साइड + कार्बनडाइअक्साइड

$$\text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} + \text{CO}_2$$
2. हाइड्रोजन पेरोक्साइड → पानी + अक्सिजन

$$2\text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$$
3. सोडियम हाइड्रोअक्साइड + हाइड्रोक्लोरिक अम्ल → सोडियम क्लोराइड + पानी

$$\text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$$
4. एलुमिनियम + नाइट्रोजन → एलुमिनियम नाइट्राइड

$$2\text{Al} + \text{N}_2 \xrightarrow{\Delta} 2\text{AlN}$$
5. सोडियम + अक्सिजन → सोडियम अक्साइड

$$4\text{Na} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{Na}_2\text{O}$$

सन्तुलित रासायनिक समीकरणबाट प्राप्त हुने जानकारी

सन्तुलित रासायनिक समीकरणबाट यी जानकारी प्राप्त हुन्छन्:

• क.प्रतिक्रियारत र उत्पादित पदार्थका नाम र सूत्र;
• ख.हरेक प्रतिक्रियारत र उत्पादित पदार्थका अणु र परमाणुको सङ्ख्या;
• ग.प्रतिक्रियारत र उत्पादित पदार्थको पिण्ड (तौल) को अनुपात;
• घ.रासायनिक प्रतिक्रियाको प्रकार।

हामीले खाएको खाना कसरी पच्छ होला? बिरामी पर्दा खाएको औषधीले कसरी निको पार्छ होला? दुधबाट दही कसरी बन्छ होला? यी सबै रासायनिक प्रतिक्रियाबाट नै हुन्छन्। रासायनिक प्रतिक्रियाविना जीवन नै सम्भव हुँदैनथ्यो:

• पाचन: पेट र आन्द्राका इन्जाइमहरूले स्टार्च, प्रोटिन र चिल्लो पदार्थलाई शरीरले सोस्न सक्ने साना अणुमा टुक्र्याउँछन्।
• श्वासप्रश्वास: हरेक कोषमा ग्लुकोजले अक्सिजनसँग प्रतिक्रिया गर्छ र हामीलाई बाँच्न चाहिने ऊर्जा निस्कन्छ।
• प्रकाश संश्लेषण: हरिया बिरुवाहरूले घामको प्रकाश प्रयोग गरेर कार्बनडाइअक्साइड र पानीबाट ग्लुकोज बनाउँछन्। हामीले खाने हरेक गाँसको स्रोत यही हो।
• औषधी: औषधीले शरीर वा कीटाणुभित्रका रसायनसँग प्रतिक्रिया गर्छ। जस्तै, एन्टासिडले पेटको बढी अम्ललाई निराकरण गर्छ।
• इन्धन: दाउरा, मटितेल, LPG वा गोबर ग्यास बाल्दा ताप निस्कन्छ। यो ताप खाना पकाउन र न्यानो हुन प्रयोग गरिन्छ।
• खाना: दुधबाट दही बन्नु, पिठो फुल्नु, चामलबाट भात बन्नु, अचार अमिलो हुनु।
• उद्योग र खेती: सिमेन्ट, स्टिल, साबुन, रासायनिक मल, प्लास्टिक र औषधी बनाउनु।

रासायनिक प्रतिक्रिया हुँदा ताप निस्कन्छ कि ताप लिइन्छ भन्ने आधारमा प्रतिक्रियालाई दुई समूहमा छुट्याउन सकिन्छ। क्रियाकलाप 15.4 मा ताप निस्कन्छ। ताप उत्पन्न हुने रासायनिक प्रतिक्रियालाई तापदायक प्रतिक्रिया भनिन्छ (अङ्ग्रेजीमा exo = बाहिर, thermic = ताप)।

तापदायक प्रतिक्रियाका थप उदाहरण:

• श्वासप्रश्वास:

$$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\text{(aq)} + 6\text{O}_2\text{(g)} \rightarrow 6\text{CO}_2\text{(g)} + 6\text{H}_2\text{O(l)} + \text{ताप}$$

• चुनमा पानी मिसाउनु:

$$\text{CaO(s)} + \text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2\text{(aq)} + \text{ताप}$$

• कार्बन (अँगार) जल्नु:

$$\text{C(s)} + \text{O}_2\text{(g)} \rightarrow \text{CO}_2\text{(g)} + \text{ताप}$$

• अम्ललाई क्षारले निराकरण गर्नु:

$$\text{NaOH(aq)} + \text{HCl(aq)} \rightarrow \text{NaCl(aq)} + \text{H}_2\text{O(l)} + \text{ताप}$$

ग्यास चुलो, मैनबत्ती, डढेलो आदिमा हुने सबै जल्ने क्रिया (दहन) तापदायक हुन्छन्।

खाना पकाउन लगातार ताप दिइरहनुपर्छ। ग्यास चुलोमा ग्यास बल्नु तापदायक प्रतिक्रिया हो: यसबाट ताप निस्कन्छ। तर खाना पाक्ने क्रममा त्यही ताप लिइन्छ। आगो बलिरहुन्जेल चामल नरम हुँदै जान्छ; आगो निभाएपछि पाक्न रोकिन्छ। ताप शोषण हुने रासायनिक प्रतिक्रियालाई तापशोषक प्रतिक्रिया भनिन्छ (अङ्ग्रेजीमा endo = भित्र)।

तापशोषक प्रतिक्रियाका थप उदाहरण:

• रातो हुने गरी तातेको कोक (कार्बन) माथिबाट बाफ पठाउँदा वाटर ग्यास भनिने ग्यासहरूको मिश्रण बन्छ:

$$\text{C(s)} + \text{H}_2\text{O(g)} \xrightarrow{\text{ताप}} \text{CO(g)} + \text{H}_2\text{(g)}$$

• नाइट्रोजन र अक्सिजन धेरै उच्च तापक्रममा मात्र (चट्याङ पर्दा वा इन्जिनभित्र) जोडिएर नाइट्रिक अक्साइड बनाउँछन्:

$$\text{N}_2\text{(g)} + \text{O}_2\text{(g)} \xrightarrow{\text{ताप}} 2\text{NO(g)}$$

• भट्टीमा चुनढुङ्गा टुक्रिएर चुन बन्छ:

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

• प्रकाश संश्लेषणमा पनि ऊर्जा लिइन्छ, तर तापका रूपमा नभई प्रकाशका रूपमा:

$$6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{घामको प्रकाश}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$$

1. सही उत्तर छान्नुहोस्

2. अन्तर लेख्नुहोस्

3. तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्

4. तल दिइएका शब्द समीकरणलाई सन्तुलित सूत्र समीकरणमा बदल्नुहोस्

5. तल दिइएका असन्तुलित सूत्र समीकरणलाई सन्तुलित गरी लेख्नुहोस्

6. तल दिइएका सूत्र समीकरणलाई पूरा गरी सन्तुलित गर्नुहोस्