Redox reactions

Spread the love

ہم وضاحت کرتے ہیں کہ ریڈوکس رد عمل کیا ہیں، وہ اقسام جو موجود ہیں، ان کے اطلاقات، خصوصیات اور ریڈوکس رد عمل کی مثالیں۔

What are redox reactions?

کیمسٹری میں ، کیمیائی تعاملات جن میں الیکٹرانوں کا تبادلہ ایٹموں یا مالیکیولز کے درمیان ہوتا ہے ، کو ریڈوکس ری ایکشن، آکسیڈیشن-ریڈکشن ری ایکشن یا ریڈکشن-آکسیڈیشن ری ایکشن کہا جاتا ہے ۔

یہ تبادلہ ری ایکٹنٹس کی آکسیکرن حالت میں تبدیلی سے ظاہر ہوتا ہے ۔ ری ایکٹنٹ جو الیکٹرانوں کو چھوڑ دیتا ہے وہ آکسیڈیشن سے گزرتا ہے اور جو ان کو حاصل کرتا ہے وہ کمی سے گزرتا ہے۔

آکسیکرن حالت الیکٹرانوں کی تعداد کی نشاندہی کرتی ہے جو کیمیائی عنصر کا ایٹم چھوڑ دیتا ہے یا قبول کرتا ہے جب یہ کیمیائی رد عمل کا حصہ ہوتا ہے ۔ اس کی تشریح الیکٹرک چارج کے طور پر بھی کی جا سکتی ہے جو کہ ایک مخصوص ایٹم پر ہوتا ہے اگر دوسرے ایٹموں کے ساتھ اس کے تمام بندھن مکمل طور پر ionic ہوتے۔ اسے آکسیڈیشن نمبر یا والینس بھی کہا جاتا ہے ۔

آکسیکرن حالت کو پوری تعداد میں ظاہر کیا جاتا ہے ، صفر غیر جانبدار عناصر کے لیے آکسیکرن حالت ہونے کے ساتھ۔ اس طرح، یہ ایٹم کی قسم اور اس کے ردعمل کے لحاظ سے مثبت یا منفی اقدار لے سکتا ہے جس میں یہ حصہ لیتا ہے۔ دوسری طرف، کچھ ایٹموں میں متغیر آکسیکرن حالتیں ہوتی ہیں جو اس ردعمل پر منحصر ہوتی ہیں جس میں وہ شامل ہوتے ہیں۔

یہ جاننا کہ کیمیکل کمپاؤنڈ میں ہر ایٹم کی حالت یا آکسیڈیشن نمبر کا درست طریقے سے تعین کیسے کیا جائے، ریڈوکس کے رد عمل کو سمجھنے اور ان کا تجزیہ کرنے کے لیے ضروری ہے۔ کچھ اصول ہیں جو آپ کو ان کی اقدار کا حساب لگانے کی اجازت دیتے ہیں:

  • غیر جانبدار عناصر یا مالیکیولز کا آکسیکرن نمبر صفر ہے۔ مثال کے طور پر: ٹھوس دھاتیں (Fe, Cu, Zn…)، مالیکیول (O 2 , N 2 , F 2 )۔
  • ایک ایٹم پر مشتمل آئنوں کا آکسیکرن نمبر ان کے چارج کے برابر ہوتا ہے ۔ مثال کے طور پر: Na + , Li + , Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Cl  .
  • فلورین میں ہمیشہ -1 کی آکسیکرن حالت ہوتی ہے کیونکہ یہ سب سے زیادہ برقی منفی عنصر ہے جو موجود ہے (F  )۔
  • ہائیڈروجن کا ہمیشہ آکسیڈیشن نمبر +1 (H + ) ہوتا ہے، دھاتی ہائیڈرائڈز (پوٹاشیم ہائیڈرائڈ، KH) کے علاوہ، جہاں اس کا آکسیکرن نمبر -1 (H  ) ہوتا ہے۔
  • آکسیجن کا آکسیکرن نمبر -2 ہے، کچھ استثناء کے ساتھ:
    • جب یہ فلورین کے ساتھ مرکبات بناتا ہے تو اس کا آکسیکرن نمبر 2+ ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر: آکسیجن difluoride (OF 2 ).
    • جب یہ پیرو آکسائیڈ بناتا ہے تو اس کا آکسیکرن نمبر -1 (O 2- ) ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر: ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ (H 2 O 2 )، سوڈیم پیرو آکسائیڈ ( Na 2 O 2 )۔
    • جب یہ سپر آکسائیڈ بناتا ہے تو اس کا آکسیڈیشن نمبر -½ (O  ) ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر: پوٹاشیم سپر آکسائیڈ (KO 2 )۔
  • ایک غیر جانبدار مرکب کی تشکیل کرنے والے ایٹموں کے آکسیڈیشن نمبروں کا الجبری مجموعہ صفر ہے۔
  • پولیٹومک آئن پر مشتمل ایٹموں کے آکسیڈیشن نمبرز کا الجبری مجموعہ آئن کے چارج کے برابر ہے۔ مثال کے طور پر: سلفیٹ anion (SO 2- ) کا ایک آکسیڈیشن نمبر -2 ہے، جو سلفر اور آکسیجن کے آکسیڈیشن نمبروں کے مجموعہ کے برابر ہے، ہر ایک کو کمپاؤنڈ میں موجود ہر ایٹم کی مقدار سے ضرب کیا جاتا ہے، اس صورت میں، اس میں ایک سلفر ایٹم اور چار آکسیجن ایٹم ہیں۔
  • کچھ کیمیائی عناصر کے آکسیڈیشن نمبر غیر جانبدار مرکب یا آئن کے لحاظ سے مختلف ہو سکتے ہیں جس کا وہ حصہ ہیں۔ اس کے بعد، مندرجہ ذیل طریقے سے ایک مرکب میں ایٹم کے آکسیڈیشن نمبر کا حساب لگانا ممکن ہے:ریڈوکس ردعمل

جہاں no() کا مطلب ہے آکسیڈیشن نمبر، اور کیمیائی عنصر قوسین کے اندر ہے۔

اس طرح، ہر ریڈوکس رد عمل میں دو قسم کے ری ایکٹنٹ ہوتے ہیں، ایک جو الیکٹران کو چھوڑ دیتا ہے اور دوسرا جو انہیں قبول کرتا ہے :

  • ایک آکسائڈائزنگ ایجنٹ۔ یہ ایٹم ہے جو الیکٹرانوں کو پکڑتا ہے۔ اس لحاظ سے، اس کی ابتدائی آکسیکرن حالت کم ہوتی ہے، اور کمی کا تجربہ ہوتا ہے۔ اس طرح اس کا منفی برقی چارج الیکٹران حاصل کرکے بڑھتا ہے۔
  • کم کرنے والا ایجنٹ۔ یہ ایٹم ہے جو الیکٹرانوں کو چھوڑ دیتا ہے اور آکسیکرن سے گزرتے ہوئے اپنی ابتدائی آکسیکرن حالت کو بڑھاتا ہے۔ اس طرح الیکٹران چھوڑ کر اس کا مثبت برقی چارج بڑھتا ہے۔

کچھ کیمیائی عناصر کو ایک ہی وقت میں آکسائڈائز اور کم کیا جا سکتا ہے. ان عناصر کو ایمفولائٹس کہتے ہیں اور جس عمل میں یہ ہوتا ہے اسے ایمفولائٹس کہتے ہیں۔

ریڈوکس کے رد عمل کائنات میں سب سے زیادہ عام کیمیائی رد عمل میں سے ایک ہیں ، کیونکہ یہ پودوں میں فوتوسنتھیسس اور جانوروں میں سانس لینے کے عمل کا حصہ ہیں، جو زندگی کے تسلسل کی اجازت دیتے ہیں ۔

Characteristics of redox reactions

ریڈوکس کے رد عمل ہمارے ارد گرد ہر روز پائے جاتے ہیں۔ دھاتوں کا آکسیکرن ، باورچی خانے میں گیس کا دہن یا یہاں تک کہ ہمارے جسم میں اے ٹی پی حاصل کرنے کے لیے گلوکوز کا آکسیڈیشن کچھ مثالیں ہیں۔

زیادہ تر معاملات میں، ریڈوکس رد عمل کافی مقدار میں توانائی جاری کرتا ہے ۔

عام طور پر، ہر ریڈوکس ردعمل دو مراحل یا آدھے رد عمل پر مشتمل ہوتا ہے۔ نصف رد عمل میں سے ایک میں، آکسیکرن ہوتا ہے (ری ایکٹنٹ کو آکسائڈائز کیا جاتا ہے) اور دوسرے میں، کمی واقع ہوتی ہے (ری ایکٹنٹ کو کم کیا جاتا ہے)۔

کل ریڈوکس رد عمل، جو کہ تمام نصف رد عمل کو الجبری طور پر یکجا کرنے کے نتیجے میں حاصل ہوتا ہے، عام طور پر “عالمی ردعمل” کہلاتا ہے۔ یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ جب آدھے رد عمل کو الجبری طور پر ملایا جاتا ہے تو ماس اور چارج دونوں کو ایڈجسٹ کرنا ضروری ہے۔ یعنی، آکسیڈیشن کے دوران چھوڑے جانے والے الیکٹرانوں کی تعداد کمی کے دوران حاصل ہونے والے الیکٹرانوں کی تعداد کے برابر ہونی چاہیے، اور ہر ری ایکٹنٹ کا کمیت ہر پروڈکٹ کے کمیت کے برابر ہونا چاہیے۔

مثال کے طور پر:

  • نصف رد عمل میں کمی۔ دو الیکٹرانوں کو پکڑ کر تانبے کی کمی ۔ یہ اس کی آکسیکرن حالت کو کم کرتا ہے۔
    ریڈوکس ردعمل
  • آکسیکرن آدھا رد عمل۔ دو الیکٹران کھو کر لوہے کا آکسیڈیشن۔ یہ اس کی آکسیکرن حالت کو بڑھاتا ہے۔
    ریڈوکس ردعمل
    مجموعی ردعمل:
    ریڈوکس ردعمل

Types of redox reactions

ریڈوکس رد عمل میں کمی آکسیکرن مثال دہن انجن
دہن کے رد عمل (ریڈوکس رد عمل) توانائی جاری کرتے ہیں جو حرکت پیدا کرسکتے ہیں۔

ریڈوکس ردعمل کی مختلف اقسام ہیں، مختلف خصوصیات کے ساتھ۔ سب سے عام قسمیں ہیں:

  • دہن . دہن ریڈوکس کیمیائی رد عمل ہیں جو گرمی اور روشنی کی شکل میں قابل ذکر مقدار میں توانائی جاری کرتے ہیں۔ یہ رد عمل تیز آکسیڈیشن ہیں جو بہت زیادہ توانائی جاری کرتے ہیں۔ خارج ہونے والی توانائی کو کار کے انجنوں میں حرکت پیدا کرنے کے لیے ایک کنٹرول طریقے سے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایک عنصر جسے آکسیڈائزر کہا جاتا ہے (جو کم کر کے ایندھن میں آکسائڈائز کیا جاتا ہے) اور ایندھن کا عنصر (جو آکسائڈائزر اور آکسیڈائزر میں کم ہوتا ہے)ان رد عمل میں حصہ لیتے ہیںایندھن کی کچھ مثالیں پٹرول اور گیس ہیں جو ہم اپنے کچن میں استعمال کرتے ہیں، جبکہ سب سے مشہور آکسیڈائزر گیسی آکسیجن (O 2 ) ہے۔
  • دھاتوں کا آکسیکرن ۔ وہ دہن کے مقابلے میں سست رد عمل ہیں۔ انہیں عام طور پر بعض مادوں کی تنزلی کے طور پر بیان کیا جاتا ہے، خاص طور پر دھاتی، ان پر آکسیجن کے عمل کی وجہ سے۔ یہ دنیا بھر میں مشہور اور روزمرہ کا رجحان ہے، خاص طور پر ساحلی قصبوں میں، جہاں ماحول میں موجود نمکیات رد عمل کو تیز (اترک) کرتے ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ ایک کار، ہمیں ساحل سمندر پر لے جانے کے بعد، کھارے پانی کے تمام نشانات کو صاف کرنا ضروری ہے۔
  • غیر متناسب۔ تخفیف ردعمل کے طور پر بھی جانا جاتا ہے، وہ ایک واحد ریجنٹ پیش کرتے ہیں جو ایک ہی وقت میں کم اور آکسائڈائز ہوتا ہے. اس کا ایک عام معاملہ ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ (H2O2) کا گلنا ہے۔
  • سادہ سکرولنگ۔ اسے “سنگل متبادل رد عمل” بھی کہا جاتا ہے، یہ اس وقت ہوتا ہے جب دو عناصر ایک ہی کمپاؤنڈ میں اپنی متعلقہ جگہوں کا تبادلہ کرتے ہیں۔ یعنی، فارمولے میں ایک عنصر دوسرے ایٹم کی جگہ لے لیتا ہے، اپنے متعلقہ برقی چارجز کو دوسرے ایٹموں کے ساتھ متوازن کرتا ہے۔ ایک مثال یہ ہے کہ کیا ہوتا ہے جب دھات ہائیڈروجن کو تیزاب میں بدل دیتی ہے اور نمکیات بنتے ہیں، جیسے کہ جب کسی آلے میں بیٹریاں ٹوٹ جاتی ہیں۔

Examples of redox reactions

ریڈوکس رد عمل کی مثالیں بہت زیادہ ہیں۔ ہم اوپر بیان کردہ ہر قسم کی مثال دینے کی کوشش کریں گے:

  • آکٹین ​​کا دہن۔ آکٹین ​​گیسولین کا ایک ہائیڈرو کاربن جزو ہے جو ہماری کار کے انجن کو طاقت دینے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ جب آکٹین ​​آکسیجن کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، تو آکٹین ​​آکسیڈائز ہو جاتا ہے اور آکسیجن کم ہو جاتی ہے، اس ردعمل کے نتیجے میں بڑی مقدار میں توانائی خارج ہوتی ہے۔ اس جاری ہونے والی توانائی کو انجن میں کام کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اس عمل میں کاربن ڈائی آکسائیڈ اور پانی کے بخارات بھی پیدا ہوتے ہیں۔ مساوات جو اس ردعمل کی نمائندگی کرتی ہے یہ ہے:
    ریڈوکس ردعمل
  • ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ کا گلنا۔ یہ ایک منحرف ردعمل ہے جس میں ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ اس کے اجزاء، پانی اور آکسیجن میں گل جاتا ہے۔ اس رد عمل میں، آکسیجن اس کے آکسیڈیشن نمبر کو -1 (H 2 O 2 ) سے گھٹا کر -2 (H 2 O) کر دیا جاتا ہے، اور اس کے آکسیڈیشن نمبر کو -1 (H 2 O 2 ) سے 0 تک بڑھا کر آکسیڈائز کیا جاتا ہے۔ یا 2 )۔
    ریڈوکس ردعمل
  • تانبے کے ذریعے چاندی کی نقل مکانی یہ ایک سادہ نقل مکانی کا رد عمل ہے جس میں آپ دیکھ سکتے ہیں کہ جب آپ دھاتی تانبے کے ٹکڑے کو سلور نائٹریٹ کے محلول میں ڈبوتے ہیں تو محلول کا رنگ نیلا ہو جاتا ہے اور تانبے کے ٹکڑے پر دھاتی چاندی کی ایک پتلی تہہ جمع ہو جاتی ہے۔ اس صورت میں، دھاتی تانبے کا ایک حصہ (Cu) کاپر (II) نائٹریٹ (Cu(NO 3 ) 2 ) کے حصے کے طور پر Cu 2+ ion میں تبدیل ہو جاتا ہے ، جس کے محلول کا نیلا رنگ اچھا ہوتا ہے۔ دوسری طرف، Ag + cation کا حصہ ، جو سلور نائٹریٹ (AgNO 3 ) کا حصہ ہے، دھاتی چاندی (Ag) میں تبدیل ہو جاتا ہے جسے جمع کیا جاتا ہے۔
    ریڈوکس ردعمل
  • پتلا ہائیڈروکلورک ایسڈ کے ساتھ زنک کا رد عمل۔ یہ ایک سادہ نقل مکانی کا رد عمل ہے جس میں HCl (aq) سے ہائیڈروجن کو زنک کے ذریعے نکال کر نمک بنا دیا جاتا ہے۔
    ریڈوکس ردعمل
  • آئرن آکسیکرن دھاتی لوہا جب ہوا میں آکسیجن کے ساتھ رابطے میں آتا ہے تو آکسائڈائز ہوتا ہے ۔ یہ روزمرہ کی زندگی میں دیکھا جاتا ہے جب لوہے کی چیزوں پر بھوری زنگ کی ایک تہہ بن جاتی ہے جب وہ طویل عرصے تک ہوا کے سامنے رہتی ہیں۔ اس ردعمل میں، دھاتی لوہا (Fe)، جس کی آکسیڈیشن حالت 0 ہے، Fe3+ میں تبدیل ہو جاتی ہے، یعنی اس کی آکسیڈیشن حالت بڑھ جاتی ہے (یہ آکسیڈائز ہو جاتی ہے)۔ اس وجہ سے، اسے بدیہی یا بول چال میں کہا جاتا ہے: لوہے کا زنگ۔
    ریڈوکس ردعمل

Industrial applications

ریڈوکس رد عمل میں کمی آکسیکرن توانائی جنریٹر
پاور پلانٹس میں، ریڈوکس ری ایکشن بڑے انجن چلاتے ہیں۔

ریڈوکس رد عمل کے صنعتی استعمال لامتناہی ہیں ۔ مثال کے طور پر، دہن کے رد عمل ایسے کام کے لیے مثالی ہیں جو بجلی پیدا کرنے کے لیے پاور پلانٹس میں استعمال ہونے والے بڑے انجنوں میں حرکت پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں ۔

یہ عمل حرارت حاصل کرنے اور بوائلر میں پانی کے بخارات پیدا کرنے کے لیے فوسل فیول جلانے پر مشتمل ہوتا ہے، پھر اس پانی کے بخارات کو بڑے انجنوں یا ٹربائنوں کو چلانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ دوسری طرف، دہن کے رد عمل کو موٹر گاڑیوں کے انجنوں کو چلانے کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے جو فوسل فیول استعمال کرتے ہیں، جیسے کہ ہماری کاریں۔

دوسری طرف، ریڈوکس متبادل اور نقل مکانی کے رد عمل بعض عناصر کو پاکیزگی کی حالت میں حاصل کرنے کے لیے مفید ہیں جو کہ فطرت میں کثرت سے نظر نہیں آتے ۔ مثال کے طور پر، چاندی انتہائی رد عمل ہے. اگرچہ یہ معدنی ذیلی مٹی میں خالص پایا جانا نایاب ہے، لیکن ریڈوکس ردعمل کے ذریعے اعلیٰ درجے کی پاکیزگی حاصل کی جا سکتی ہے۔ ایسا ہی ہوتا ہے جب نمکیات اور دیگر مرکبات حاصل کرنے کی بات آتی ہے ۔

Leave a Comment