पी ब्लॉक तत्वों के तत्वों और यौगिकों के गुण और प्रतिक्रियाएं - सत्र 2

जैसा कि हम जानते हैं, किसी रासायनिक अभिक्रिया में किसी परमाणु, अणु या आयन द्वारा एक या अधिक इलेक्ट्रॉनों की हानि को ऑक्सीकरण कहा जाता है। जबकि किसी परमाणु, अणु या आयन द्वारा एक या एक से अधिक इलेक्ट्रॉनों के लाभ को अपचयन कहा जाता है। उदाहरण के लिए, जब ऑक्सीजन मैग्नीशियम के साथ प्रतिक्रिया करती है, तो मैग्नीशियम ऑक्साइड बनता है। ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य से ऋणात्मक दो तक परिवर्तित हो जाती है। इससे पता चलता है कि ऑक्सीजन को मैग्नीशियम से दो इलेक्ट्रॉन प्राप्त होते हैं। ऑक्सीजन में कमी आ गई है। इसी प्रकार, मैग्नीशियम दो इलेक्ट्रॉन खो देता है। मैग्नीशियम में कमी आई है।

ऑक्सीकरण क्षमता से तात्पर्य किसी पदार्थ की किसी अन्य पदार्थ से इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके उसे ऑक्सीकरण करने की क्षमता से है। दूसरे शब्दों में, यह किसी पदार्थ की किसी अन्य पदार्थ में ऑक्सीकरण उत्पन्न करने की क्षमता है। वह पदार्थ जो अन्य पदार्थ का ऑक्सीकरण करता है, ऑक्सीकरण एजेंट कहलाता है। ऑक्सीकरण एजेंट स्वयं भी अपचयन से गुजरता है। उदाहरण के लिए, लोहे और ऑक्सीजन के बीच की प्रतिक्रिया का उपयोग ऑक्सीकरण क्षमता को समझाने के लिए किया जा सकता है। इस अभिक्रिया में लोहा इलेक्ट्रॉन खो देता है तथा ऑक्सीजन इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है। ऑक्सीजन ऑक्सीकरण एजेंट है क्योंकि यह लोहे में ऑक्सीकरण का कारण बनता है।

पी ब्लॉक तत्व अपने इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और परमाणु आकार के आधार पर अलग-अलग ऑक्सीकरण क्षमता प्रदर्शित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन की विद्युत-ऋणात्मकता उच्च होती है तथा परमाणु का आकार छोटा होता है। यह अन्य तत्वों से इलेक्ट्रॉनों को आसानी से ग्रहण कर सकता है, जिससे यह एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट बन जाता है। ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के बीच अभिक्रिया में ऑक्सीजन, हाइड्रोजन से इलेक्ट्रॉन ग्रहण कर जल बनाता है। इसलिए यह ऑक्सीकरण एजेंट है।

ऑक्सीजन के बाद, P ब्लॉक तत्व क्लोरीन की विद्युतऋणात्मकता उच्च होती है। इसका परमाणु आकार ऑक्सीजन के समान छोटा है। यह आसानी से इलेक्ट्रॉनों को भी ग्रहण कर सकता है, जिससे यह एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट बन जाता है। उदाहरण के लिए, क्लोरीन और लोहे के बीच अभिक्रिया में क्लोरीन की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य से ऋणात्मक में बदल जाती है। क्लोरीन लोहे से इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके आयरन क्लोराइड बनाता है। यह लोहे का ऑक्सीकरण करता है। इसलिए यह एक ऑक्सीकरण एजेंट है।

पी ब्लॉक तत्व नाइट्रोजन की विद्युत ऋणात्मकता मध्यम होती है तथा इसका परमाणु आकार ऑक्सीजन और क्लोरीन की तुलना में बड़ा होता है। यह ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में भी कार्य कर सकता है, लेकिन ऑक्सीजन और क्लोरीन जितना मजबूत नहीं है। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन के बीच प्रतिक्रिया में, नाइट्रोजन हाइड्रोजन से इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके अमोनिया बनाता है। नाइट्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य से ऋणात्मक तीन तक परिवर्तित हो जाती है। इसलिए यह एक ऑक्सीकरण एजेंट है।

P ब्लॉक तत्वों की ऑक्सीकरण क्षमता सामान्यतः समूह में नीचे की ओर घटती जाती है, क्योंकि परमाणु आकार बढ़ता जाता है तथा विद्युतऋणात्मकता घटती जाती है। विद्युत-ऋणात्मकता में कमी के कारण, इन तत्वों द्वारा इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने की संभावना कम होती है। इसलिए उनके ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करने की संभावना कम होती है। हालाँकि, ऑक्सीकरण क्षमता आम तौर पर बाएं से दाएं आवर्त में बढ़ती जाती है, क्योंकि परमाणु का आकार घटता जाता है और विद्युत-ऋणात्मकता बढ़ती जाती है। इसका अर्थ यह है कि इन तत्वों द्वारा इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने तथा ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करने की अधिक संभावना होती है।

अपचयन क्षमता से तात्पर्य किसी पदार्थ की किसी अन्य पदार्थ को इलेक्ट्रॉन प्रदान करके उसे अपचयित करने की क्षमता से है। दूसरे शब्दों में, यह किसी पदार्थ की किसी अन्य पदार्थ में अपचयन उत्पन्न करने की क्षमता है। वह पदार्थ जो दूसरे पदार्थ में अपचयन उत्पन्न करता है तथा स्वयं ऑक्सीकरण हो जाता है, अपचायक कहलाता है। उदाहरण के लिए, जब कार्बन ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है तो कार्बन डाइऑक्साइड बनता है। कार्बन की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य से धनात्मक चार तक परिवर्तित हो जाती है। इसका ऑक्सीकरण होता है। कार्बन ऑक्सीजन को कम करता है।

पी ब्लॉक तत्व अपने इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और परमाणु आकार के आधार पर अलग-अलग अपचयन क्षमता प्रदर्शित कर सकते हैं। बोरोन की विद्युत-ऋणात्मकता कम होती है तथा इसका परमाणु आकार भी छोटा होता है, जिसके कारण यह आसानी से इलेक्ट्रॉन दान कर सकता है तथा अपचायक के रूप में कार्य कर सकता है। उदाहरण के लिए, बोरोन और फ्लोरीन के बीच अभिक्रिया में, बोरोन फ्लोरीन को इलेक्ट्रॉन दान करके बोरोन ट्राइफ्लोराइड बनाता है। बोरोन की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य से धनात्मक तीन तक परिवर्तित हो जाती है। बोरोन फ्लोरीन को कम करता है। बोरोन एक अच्छा अपचायक है।

पी ब्लॉक तत्व सिलिकॉन की विद्युत ऋणात्मकता मध्यम होती है तथा बोरोन की तुलना में इसका परमाणु आकार बड़ा होता है। इससे यह एक कमजोर अपचायक बन जाता है। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन और क्लोरीन के बीच प्रतिक्रिया में, सिलिकॉन क्लोरीन को इलेक्ट्रॉन दान करके सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड बनाता है। सिलिकॉन की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य से धनात्मक चार तक परिवर्तित हो जाती है। सिलिकॉन क्लोरीन को कम करता है। अतः सिलिकॉन अपचायक एजेंट है।

पी ब्लॉक तत्वों की अपचयन क्षमता सामान्यतः समूह में नीचे की ओर बढ़ती है, क्योंकि परमाणु आकार बढ़ता है और विद्युतऋणात्मकता घटती है। इसका अर्थ यह है कि इन तत्वों द्वारा इलेक्ट्रॉन दान करने तथा अपचायक के रूप में कार्य करने की संभावना अधिक होती है। हालाँकि, अपचायक क्षमता आम तौर पर बाएं से दाएं आवर्त में घटती जाती है, क्योंकि परमाणु का आकार घटता जाता है और विद्युत-ऋणात्मकता बढ़ती जाती है। इसका अर्थ यह है कि इन तत्वों द्वारा इलेक्ट्रॉन दान करने तथा अपचायक के रूप में कार्य करने की संभावना कम होती है।

यह एक दिलचस्प तथ्य है। P ब्लॉक तत्वों के कुछ यौगिक ऑक्सीकरण तथा अपचयन दोनों के रूप में कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, जब हाइड्रोजन सल्फाइड तांबे जैसी धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो यह ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है। इस प्रतिक्रिया का उत्पाद कॉपर सल्फाइड और हाइड्रोजन गैस है। हाइड्रोजन सल्फाइड तांबे का ऑक्सीकरण करता है। तांबे की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य से धनात्मक दो में परिवर्तित हो जाती है।

हाइड्रोजन सल्फाइड पोटेशियम परमैंगनेट या पोटेशियम डाइक्रोमेट के साथ अभिक्रिया करने पर अपचायक के रूप में भी कार्य करता है। हाइड्रोजन सल्फाइड पोटेशियम परमैंगनेट को कम कर देता है और स्वयं भी ऑक्सीकरण से गुजरता है। सल्फर की ऑक्सीकरण अवस्था ऋणात्मक दो से शून्य में परिवर्तित हो जाती है। इससे पता चलता है कि हाइड्रोजन सल्फाइड ऑक्सीकरण से गुजरता है। मैंगनीज की ऑक्सीकरण अवस्था धनात्मक सात से धनात्मक दो में परिवर्तित हो जाती है। इससे पता चलता है कि पोटेशियम परमैंगनेट का अपचयन होता है। हम कह सकते हैं कि हाइड्रोजन सल्फाइड पोटेशियम परमैंगनेट को कम करता है और एक अपचायक के रूप में कार्य करता है।

सल्फर डाइऑक्साइड हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया करके अपचायक के रूप में कार्य करता है। उदाहरण के लिए, जब सल्फर डाइऑक्साइड क्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो यह सल्फ्यूरिक एसिड और हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनाता है। सल्फर की ऑक्सीकरण अवस्था धनात्मक चार से धनात्मक छह में परिवर्तित हो जाती है। इसका मतलब यह है कि सल्फर डाइऑक्साइड ऑक्सीकरण से गुजरता है। क्लोरीन की ऑक्सीकरण अवस्था शून्य से ऋणात्मक एक में परिवर्तित हो जाती है। इसका मतलब है कि क्लोरीन में कमी आ गई है। इससे पता चलता है कि सल्फर डाइऑक्साइड क्लोरीन को कम कर देता है, और स्वयं ऑक्सीकरण हो जाता है। अतः सल्फर डाइऑक्साइड यहाँ अपचायक के रूप में कार्य करता है।

जब सल्फर डाइऑक्साइड धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो यह ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है। उदाहरण के लिए, जब सल्फर डाइऑक्साइड मैग्नीशियम धातु के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो यह मैग्नीशियम ऑक्साइड और सल्फर बनाता है। सल्फर की ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तन होता है +40 तक। इस बीच मैग्नीशियम की ऑक्सीकरण अवस्था 0 से बदल जाती है +2। इससे पता चलता है कि सल्फर डाइऑक्साइड मैग्नीशियम से इलेक्ट्रॉन स्वीकार करता है और मैग्नीशियम का ऑक्सीकरण करता है। अतः सल्फर डाइऑक्साइड एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है।

असमानुपातन गुण p-ब्लॉक तत्वों की एक अद्वितीय विशेषता है। इसमें एक ही रासायनिक अभिक्रिया में एक ही तत्व का ऑक्सीकरण और अपचयन शामिल होता है। इस प्रक्रिया में, किसी तत्व का एक परमाणु एक साथ ऑक्सीकरण और अपचयन दोनों से गुजरता है, जिससे उस तत्व की दो अलग-अलग ऑक्सीकरण अवस्थाएं उत्पन्न होती हैं। यह गुण विशेष रूप से समूह 15, समूह 16 और समूह 17 के तत्वों में पाया जाता है, जैसे नाइट्रोजन, फास्फोरस, क्लोरीन, ब्रोमीन, आर्सेनिक, एंटीमनी, सल्फर, सेलेनियम और टेल्यूरियम। इन तत्वों में अनेक ऑक्सीकरण अवस्थाओं में विद्यमान रहने की प्रवृत्ति होती है, जिसके कारण वे असमानुपातन अभिक्रियाओं से गुजरने में सक्षम होते हैं।

उदाहरण के लिए, क्लोरीन डाइऑक्साइड की प्रतिक्रिया पर विचार करें ClO₂पानी के साथ H₂Oरूप देना HClO₃और HCl। इस प्रतिक्रिया में, क्लोरीन ClO₂अणु एक साथ ऑक्सीकृत होता है +4एक को +5ऑक्सीकरण अवस्था HClO₃। इस बीच इसे घटाकर +4ऑक्सीकरण अवस्था ClO₂को -1ऑक्सीकरण अवस्था HCl।

इसी प्रकार, नाइट्रोजन भी असमानुपातन अभिक्रिया से गुजर सकता है। यहाँ इसकी प्रतिक्रिया देखी जा सकती है NH3क्लोरीन गैस के साथ। इस अभिक्रिया में नाइट्रोजन का ऑक्सीकरण होता है -3ऑक्सीकरण अवस्था NH3नाइट्रोजन में शून्य ऑक्सीकरण अवस्था तक। इसे भी घटा दिया गया है +3ऑक्सीकरण अवस्था NH₃को -1ऑक्सीकरण अवस्था NH₄Cl।

एम्फीप्रोटिक पदार्थ ऐसे अणु या आयन होते हैं जो प्रोटो दान करके और स्वीकार करके अम्ल और क्षार दोनों के रूप में कार्य कर सकते हैं। दूसरे शब्दों में, दान करना H⁺आयन। एम्फीप्रोटिक पदार्थों के उदाहरणों में पानी, अमीनो एसिड और शामिल हैं HCO₃⁻आयन। पानी एक एसिड के रूप में कार्य कर सकता है H⁺एक मजबूत आधार के लिए। इस प्रकार, एक हाइड्रोनियम आयन बनता है, जिसे इस प्रकार लिखा जाता है H3O⁺ ion। यह एक आधार के रूप में भी कार्य कर सकता है, क्योंकि यह एक H⁺एक मजबूत एसिड से, एक हाइड्रॉक्साइड आयन का निर्माण OH- ion।