📚 கற்றல் முதன்மை க.பொ.த. (சா/த) க.பொ.த. (உ/த) பிற 🌐 English உள்நுழைய
பாடங்கள் · அலகு 3 · சமப்படுத்தல்

இரசாயன வினைகளைச் சமப்படுத்தல்

முழுமையான பார்வை — சமப்படுத்தல் (balancing) ஏன் தேவைப்படுகின்றது?

எரிதல் தாக்கம் (combustion)
Combustion reaction
Wikipedia → · CC

ஒரு இரசாயனத் தாக்கத்தில் (chemical reaction) பங்கேற்கும் ஆரம்பப் பதார்த்தங்கள் தாக்கிகள் (reactants) எனவும், தாக்கத்தினால் உருவாகும் இனங்கள் விளைவுகள் (products) எனவும் அழைக்கப்படுகின்றன. ஒரு இரசாயனத் தாக்கத்தின்போது மூலக அணுக்கள் (atom) புதிதாக உருவாக்கப்படுவதோ அல்லது அழிக்கப்படுவதோ இல்லை. ஆகவே தாக்கிப் பக்கத்திலுள்ள ஒவ்வொரு வகை அணுவினதும் மொத்த எண்ணிக்கை, விளைவுப் பக்கத்திலுள்ள அதே வகை அணுவின் மொத்த எண்ணிக்கைக்குச் சமமாக இருத்தல் வேண்டும்.

ஒரு இரசாயனச் சமன்பாட்டில் (chemical equation) இந்த அணுச் சமன்பாடு பேணப்பட்டிருப்பின், அந்தச் சமன்பாடு சமப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாடு (balanced equation) எனப்படும். இதனை அடைய ஒவ்வொரு சூத்திரத்திற்கும் முன்னால் ஒரு முழு எண் எழுதப்படுகின்றது; இந்த முழு எண்கள் குணகங்கள் (coefficients) என அழைக்கப்படுகின்றன. மிகவும் ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய சமன்பாடு எளிய முழு எண்களை மட்டுமே குணகங்களாகக் கொண்டிருக்கும்.

தாக்கங்களைச் சமப்படுத்துவதற்கு இரண்டு பிரதான வழிமுறைகள் NIE பாடநூலில் தரப்பட்டுள்ளன. முதலாவது உய்த்தறிதல் முறை (inspection method) என அழைக்கப்படும் சரிபார்த்தல் முறையாகும். இரண்டாவது, ஒட்சியேற்ற எண் மாற்றத்தைக் கருதும் தாழ்த்தேற்று முறை (redox method) ஆகும். இப்பாடம் இவ்விரு முறைகளையும், அத்துடன் எளிய கருத்தாக்கங்களைச் (nuclear reactions) சமப்படுத்துவதையும் கற்பிக்கின்றது.

Conservation of Atoms reactant atoms must equal product atoms UNBALANCED H₂ + O₂ → H₂O left: H = 2, O = 2 right: H = 2, O = 1 ✗ BALANCED 2H₂ + O₂ → 2H₂O left: H = 4, O = 2 right: H = 4, O = 2 ✓ Atom tally Atom Reactant side Product side H : 4 = 4 O : 2 = 2

1. உய்த்தறிதல் முறையில் சமப்படுத்தல் (3.6.1)

உய்த்தறிதல் முறையில், அணுக்களின் பேணல் விதியை அடிப்படையாகக் கொண்டு, ஒவ்வொரு மூலகமாகச் சமன்பாடு சரிபார்த்துச் சமப்படுத்தப்படுகின்றது. இந்த முறைக்கான பருமுறைகள் கீழே தரப்பட்டுள்ளன. சமப்படுத்தும்போது தாக்கிகளினதோ அல்லது விளைவுகளினதோ சூத்திரங்கள் ஒருபோதும் மாற்றப்படக் கூடாது; குணகங்கள் மட்டுமே மாற்றப்படுகின்றன.

  1. தாக்கிகள், விளைவுகள் ஆகியவற்றின் பொருத்தமான சூத்திரங்களை எழுதி, சமப்படுத்தப்படாத சமன்பாட்டை அமைக்க.
  2. மிகவும் சிக்கலான இனத்தில், அதாவது மிகக் குறைந்த இடங்களில் காணப்படும் மூலகத்தில் ஆரம்பித்து, ஒவ்வொரு மூலகமாகச் சமப்படுத்துக. இரண்டு இனங்களில் மட்டும் காணப்படும் மூலகத்தை முதலில் சமப்படுத்துவது நல்லது.
  3. O₂, H₂ போன்ற தனித்த நிலையிலுள்ள மூலகங்களைக் கடைசியாகச் சமப்படுத்துக. அவற்றின் குணகத்தை மாற்றுவது மற்ற எந்த அணுவையும் பாதிக்காது.
  4. பின்னங்கள் தோன்றின், சமன்பாடு முழுவதையும் ஒரு பொருத்தமான முழு எண்ணால் பெருக்கி, குணகங்கள் எளிய முழு எண்களாக மாறுமாறு செய்க.
  5. அம்புக்குறியின் இருபக்கங்களிலும் ஒவ்வொரு வகை அணுவினதும் எண்ணிக்கையை மீண்டும் எண்ணிச் சரிபார்க்க.
Inspection method — what order to balance in worked on C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O 1. Carbon in only one product 3 CO₂ 3 C on the left 2. Hydrogen in only one product 4 H₂O 8 H on the left 3. Oxygen LAST free element O₂ 5 O₂ 6 + 4 = 10 O on right C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O change only coefficients — never the subscripts inside a formula

பகுப்பு 1 — புரோப்பேன் (C₃H₈) ஒட்சிசனில் (O₂) எரிந்து காபனீரொட்சைட்டையும் (CO₂) நீரையும் (H₂O) தரும் தாக்கத்தைச் சமப்படுத்துக. இங்கு O₂ ஒரு தனித்த மூலகம் ஆகும்; ஆகவே அது கடைசியாகச் சமப்படுத்தப்படுகின்றது.

பகுப்பு 1 — சமப்படுத்தப்படாத சமன்பாடு:
C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O

படி 1 — காபன் சமப்படுத்தல்: இடப்பக்கம் 3 C அணுக்கள் உள்ளன. ஆகவே CO₂ இற்கு குணகம் 3.
C₃H₈ + O₂ → 3CO₂ + H₂O

படி 2 — ஐதரசன் சமப்படுத்தல்: இடப்பக்கம் 8 H அணுக்கள் உள்ளன. ஒரு H₂O இல் 2 H உள்ளமையால் குணகம் 4.
C₃H₈ + O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

படி 3 — ஒட்சிசன் (கடைசியாக): வலப்பக்கம் ஒட்சிசன் = (3 × 2) + (4 × 1) = 10 அணுக்கள். O₂ இல் 2 O உள்ளமையால் குணகம் 5.
C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

சரிபார்ப்பு: C : 3 = 3 ✓   H : 8 = 8 ✓   O : 10 = 10 ✓

பகுப்பு 2 — இரும்பு (Fe) ஒட்சிசனுடன் (O₂) இணைந்து இரும்பு(III) ஒட்சைட்டை (Fe₂O₃) உருவாக்கும் தாக்கத்தைச் சமப்படுத்துக. பின்னம் தோன்றினால் சமன்பாடு முழுவதையும் பெருக்கி அகற்றுதல் வேண்டும்.

பகுப்பு 2 — சமப்படுத்தப்படாத சமன்பாடு:
Fe + O₂ → Fe₂O₃

படி 1 — இரும்பு: ஒரு Fe₂O₃ இல் 2 Fe உள்ளமையால், Fe இற்கு குணகம் 2.
2Fe + O₂ → Fe₂O₃

படி 2 — ஒட்சிசன்: வலப்பக்கம் 3 O அணுக்கள்; இடப்பக்கம் O₂ இல் 2 O. சமப்படுத்த O₂ இற்கு குணகம் 3/2 (பின்னம்) தேவைப்படுகின்றது.
2Fe + 3/2 O₂ → Fe₂O₃

படி 3 — பின்னத்தை அகற்றல்: சமன்பாடு முழுவதையும் 2 ஆல் பெருக்குக.
4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃

சரிபார்ப்பு: Fe : 4 = 4 ✓   O : 6 = 6 ✓

NIE பாடநூலின் உய்த்தறிதல் முறை உதாரணம் இதே வழிமுறையைப் பின்பற்றுகின்றது. நைதரசனும் (N₂) ஐதரசனும் (H₂) தாக்கமடைந்து அமோனியா (NH₃) உருவாகும் தாக்கத்தில், முதலில் நைதரசன் சமப்படுத்தப்பட்டு, பின்னர் ஐதரசன் சமப்படுத்தப்பட்டு, இறுதியில் N₂ + 3H₂ → 2NH₃ எனும் சமப்படுத்தப்பட்ட சமன்பாடு பெறப்படுகின்றது.

2. தாழ்த்தேற்று / ஒட்சியேற்ற எண் முறையில் சமப்படுத்தல் (3.6.2)

ஒட்சியேற்ற–ஒட்சிஇறக்க தாக்கம்
Redox reaction
Wikipedia → · CC

அணுக்களின் ஒட்சியேற்ற எண் (oxidation number) மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய இரசாயனத் தாக்கங்கள் தாழ்த்தேற்றத் தாக்கங்களாகும். இவற்றில் ஒரு மூலகம் ஒட்சியேற்றத்திற்கும் (oxidation), மற்றொரு மூலகம் ஒட்சிஇறக்கத்திற்கும் (reduction) உட்படுகின்றது. ஒட்சியேற்ற எண் முறையில், ஒட்சியேற்றத்தில் இழக்கப்பட்ட இலத்திரன்களின் எண்ணிக்கையும், ஒட்சிஇறக்கத்தில் பெறப்பட்ட இலத்திரன்களின் எண்ணிக்கையும் சமமாக்கப்படுகின்றன.

  1. தாக்கிகள், விளைவுகள் ஆகியவற்றின் சூத்திரங்களைத் திருத்தமாக எழுதுக.
  2. ஒட்சியேற்றத்திற்கும் ஒட்சிஇறக்கத்திற்கும் உட்படும் மூலகங்களுக்கு ஒட்சியேற்ற எண்களை வழங்குக.
  3. ஒவ்வொரு மூலகத்தினதும் ஒட்சியேற்ற எண் மாற்றத்தைக் கணித்து, இழக்கப்பட்ட மற்றும் பெறப்பட்ட இலத்திரன்களின் எண்ணிக்கையைத் துணிக.
  4. ஒட்சியேற்ற எண் மாற்றம் சமனற்றுக் காணப்படின், இலத்திரன்களின் பரிமாற்றம் சமமாகுமாறு பொருத்தமான முழு எண்களால் பெருக்கி, அவற்றைக் குணகங்களாகப் பயன்படுத்துக.
  5. எஞ்சியுள்ள அணுக்களை உய்த்தறிதல் முறையால் சமப்படுத்துக.
Balancing a redox reaction — electrons lost = electrons gained worked on S + HNO₃ → H₂SO₄ + NO₂ + H₂O OXIDATION half S: 0 → +6 loses 6 electrons per S atom oxidation number rises REDUCTION half N: +5 → +4 gains 1 electron per N atom oxidation number falls 1 S × 6 e⁻ lost = 6 electrons need 6 N × 1 e⁻ gained = 6 electrons S + 6HNO₃ → H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

பகுப்பு 3 — கந்தகம் (S) நைத்திரிக்கமிலத்துடன் (HNO₃) தாக்கமடைந்து சல்பூரிக்கமிலம் (H₂SO₄), நைதரசன் டைஒட்சைட்டு (NO₂) மற்றும் நீர் (H₂O) ஆகியவற்றைத் தரும் NIE தாழ்த்தேற்றத் தாக்கத்தைச் சமப்படுத்துக.

பகுப்பு 3 — சமப்படுத்தப்படாத சமன்பாடு:
S + HNO₃ → H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

படி 1 — ஒட்சியேற்ற எண்கள்: S இன் ஒட்சியேற்ற எண் 0 இலிருந்து +6 ஆக மாறுகின்றது (ஒட்சியேற்றம், 6 இலத்திரன்கள் இழக்கப்படுகின்றன). HNO₃ இல் N இன் ஒட்சியேற்ற எண் +5 இலிருந்து NO₂ இல் +4 ஆக மாறுகின்றது (ஒட்சிஇறக்கம், 1 இலத்திரன் பெறப்படுகின்றது).

படி 2 — இலத்திரன் சமன்: S ஒன்று 6 இலத்திரன்களை இழக்கின்றது; N ஒன்று 1 இலத்திரனைப் பெறுகின்றது. ஆகவே 6 N அணுக்கள் தேவை.
S + 6HNO₃ → H₂SO₄ + 6NO₂ + H₂O

படி 3 — எஞ்சிய அணுக்களை உய்த்தறிதல் முறையால் சமப்படுத்தல்: ஐதரசனைச் சரிபார்க்க — இடப்பக்கம் 6 H; வலப்பக்கம் H₂SO₄ இல் 2 H, மீதி H₂O இல் இருக்க வேண்டும். ஆகவே H₂O இற்கு குணகம் 2.
S + 6HNO₃ → H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

சரிபார்ப்பு: S : 1 = 1 ✓   H : 6 = 6 ✓   N : 6 = 6 ✓   O : 18 = 4 + 12 + 2 = 18 ✓

NIE பாடநூல் தாழ்த்தேற்றுத் தாக்கங்களைச் சமப்படுத்துவதற்கு இரண்டாவது வழியான அயன்-இலத்திரன் அரைத்தாக்க முறையையும் (half-reaction method) தருகின்றது. அங்கு தாக்கம் ஒட்சியேற்ற அரைத்தாக்கம், ஒட்சிஇறக்க அரைத்தாக்கம் என இரண்டாகப் பிரிக்கப்பட்டு, ஒவ்வொன்றும் தனித்தனியே சமப்படுத்தப்பட்டு, பின்னர் இலத்திரன்கள் நீங்குமாறு இணைக்கப்படுகின்றன.

3. எளிய கருத்தாக்கங்களைச் சமப்படுத்தல் (3.6.3)

அல்பா தேய்வு படம்
Alpha decay diagram
Wikipedia → · CC

ஒரு கதிர்த்தொழிற்பாட்டு நியூக்கிளைட்டு (radioactive nuclide), கருத்துணிக்கைகளை அல்லது இலத்திரன்களை அல்லது காமா (γ) கதிர்வீசலை வெளியேற்றி, கதிர்த்தொழிற்பாட்டுத் தேய்விற்கு (radioactive decay) உட்படக் கூடியது. இவ்வாறான அணுக்கரு மாற்றங்கள் கருத்தாக்கங்கள் (nuclear reactions) அல்லது திரிபுகள் என அழைக்கப்படுகின்றன. அல்பா (α) துணிக்கை ஒரு ஈலியம் கருவாகும் (⁴₂He); பீற்றா (β) துணிக்கை ஒரு உயர்கதி இலத்திரனாகும் (⁰₋₁e).

ஒரு கருத்தாக்கத்தைச் சமப்படுத்துவதற்கு NIE பாடநூல் இரண்டு விதிகளைத் தருகின்றது. முதலாவது, தாக்கமுறும் கருக்களின் திணிவெண்களின் (mass number, மேல் எழுத்து A) கூட்டுத்தொகை, உருவாகும் கருக்களின் திணிவெண்களின் கூட்டுத்தொகைக்குச் சமமாக இருத்தல் வேண்டும். இரண்டாவது, தாக்கமுறும் கருக்களின் அணுவெண்களின் (atomic number, கீழ் எழுத்து Z) கூட்டுத்தொகை, உருவாகும் கருக்களின் அணுவெண்களின் கூட்டுத்தொகைக்குச் சமமாக இருத்தல் வேண்டும்.

Nuclear Balance — Alpha Decay mass number A (top) and atomic number Z (bottom) must each balance Ra A = 226 Z = 88 parent nuclide → Rn A = 222 Z = 86 daughter nuclide + α (He) A = 4 Z = 2 alpha particle A : 226 = 222 + 4 ✓ Z : 88 = 86 + 2 ✓

பகுப்பு 4 — ரேடியம் (Radium) ²²⁶ அணுக்கரு அல்பா தேய்விற்கு உட்படுகின்றது. உருவாகும் மகட்கருவைத் துணிந்து கருத்தாக்கத்தைச் சமப்படுத்துக. NIE குறியீட்டு முறையில் திணிவெண் மேல் எழுத்தாகவும், அணுவெண் கீழ் எழுத்தாகவும் எழுதப்படுகின்றன.

பகுப்பு 4 — அல்பா தேய்வு:
²²⁶₈₈Ra → ? + ⁴₂He

திணிவெண் (A) சமன்: 226 = A + 4  →  A = 222
அணுவெண் (Z) சமன்: 88 = Z + 2  →  Z = 86

அணுவெண் 86 உடைய மூலகம் ரேடொன் (Radon) ஆகும். ஆகவே சமப்படுத்தப்பட்ட கருத்தாக்கம்:
²²⁶₈₈Ra → ²²²₈₆Rn + ⁴₂He

பகுப்பு 5 — பெரிலியம் (Beryllium) ⁷ அணுக்கரு பீற்றா தேய்விற்கு உட்படுகின்றது. பீற்றா துணிக்கையின் திணிவெண் 0, அணுவெண் -1 எனக் கொள்க.

பகுப்பு 5 — பீற்றா தேய்வு:
⁷₄Be → ? + ⁰₋₁e

திணிவெண் (A) சமன்: 7 = A + 0  →  A = 7
அணுவெண் (Z) சமன்: 4 = Z + (-1)  →  Z = 5

அணுவெண் 5 உடைய மூலகம் போரோன் (Boron) ஆகும். ஆகவே சமப்படுத்தப்பட்ட கருத்தாக்கம்:
⁷₄Be → ⁷₅B + ⁰₋₁e

குறிப்பு: NIE பாடநூல் இங்கு இலிதியம் (Lithium) தொடர்பான ஒரு கருத்தாக்கத்தையும் உதாரணமாகத் தருகின்றது; மேல் மற்றும் கீழ் எழுத்துகளைச் சமப்படுத்தும் கொள்கை அனைத்திற்கும் ஒன்றே.
📝 தேர்வாளர் குறிப்பு
  • சமப்படுத்தும்போது சூத்திரங்களுக்குள்ளுள்ள கீழெண்களை (subscripts) ஒருபோதும் மாற்றாதீர்கள்; குணகங்களை மட்டுமே மாற்றுங்கள். கீழெண்ணை மாற்றினால் அது வேறொரு பதார்த்தமாகி விடுகின்றது.
  • உய்த்தறிதல் முறையில் ஒட்சிசனைக் (O) கடைசியாகச் சமப்படுத்துங்கள்; தனித்த மூலகங்களின் குணகத்தை இறுதியில் மாற்றுவது மற்ற அணுக்களைப் பாதிக்காது.
  • தாழ்த்தேற்றுத் தாக்கத்தில் ஒட்சியேற்றத்தில் இழக்கப்பட்ட இலத்திரன்களின் எண்ணிக்கையும், ஒட்சிஇறக்கத்தில் பெறப்பட்ட இலத்திரன்களின் எண்ணிக்கையும் கட்டாயம் சமமாக இருத்தல் வேண்டும்.
  • கருத்தாக்கங்களில் திணிவெண்களின் கூட்டுத்தொகையும் (மேல்) அணுவெண்களின் கூட்டுத்தொகையும் (கீழ்) தனித்தனியே சமப்படுத்தப்படல் வேண்டும்.
🌐 விளக்க படம் / Explanatory Diagram
Balancing chemical equations
வினைச் சமன்பாடு சமன்செய்தல்
Balancing chemical equations
Credit: Wikimedia Commons  · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

📝 பயிற்சி வினாக்கள்

பகுதி I — பல்தேர்வு வினாக்கள்

  1. சமன்செய்த சமன்பாடு அடிப்படையாகக் கொண்டது:

    1. ஆற்றல் மாறாமை
    2. திணிவு மாறாமை
    3. அழுத்தம்
    4. கனவளவு
    5. வேகம்
    விடை
    (2) — திணிவு (அணு) மாறாமை — இருபுறமும் அணுக்கள் சமம்.

  2. H₂ + O₂ → H₂O ஐ சமன்செய்தால்:

    1. H₂ + O₂ → H₂O
    2. 2H₂ + O₂ → 2H₂O
    3. H₂ + 2O₂ → 2H₂O
    4. 2H₂ + 2O₂ → H₂O
    5. H₂ + O₂ → 2H₂O
    விடை
    (2) — 2H₂ + O₂ → 2H₂O (H:4, O:2 இருபுறமும்).

  3. சமன்செய்வதில் மாற்றக்கூடாதது:

    1. குணகங்கள்
    2. வாய்ப்பாட்டுக் கீழெண்கள்
    3. நிலை
    4. வரிசை
    5. எதுவுமில்லை
    விடை
    (2) — வாய்ப்பாட்டுக் கீழெண்களை மாற்றினால் பொருளே மாறிவிடும்; குணகங்களை மட்டுமே மாற்றுக.

  4. CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O இல் O₂ இன் குணகம்:

    1. 1
    2. 2
    3. 3
    4. 4
    5. ½
    விடை
    (2) — CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O.

  5. சமன்செய்த சமன்பாட்டில் இருபுறமும் சமமாக இருப்பது:

    1. மூலக்கூறுகள்
    2. ஒவ்வோர் உறுப்பின் அணுக்கள்
    3. மோல்கள்
    4. கனவளவு
    5. அடர்த்தி
    விடை
    (2) — ஒவ்வோர் உறுப்பின் அணுக்களின் எண்ணிக்கை சமம்.

  6. Fe + O₂ → Fe₂O₃ ஐ சமன்செய்க:

    1. 2Fe + O₂ → Fe₂O₃
    2. 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
    3. Fe + O₂ → Fe₂O₃
    4. 3Fe + 2O₂ → Fe₂O₃
    5. 4Fe + O₂ → 2Fe₂O₃
    விடை
    (2) — 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ (Fe:4, O:6).

பகுதி II — கட்டமைப்பு வினா

• C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O ஐ சமன்செய்க.

மாதிரி விடை
C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O.

• சமன்செய்யும்போது குணகங்களை மட்டுமே மாற்ற வேண்டும், கீழெண்களை அல்ல — ஏன்?

மாதிரி விடை
கீழெண் மாற்றினால் வேறு பொருளாகிவிடும் (H₂O ≠ H₂O₂). குணகம் மூலக்கூறு எண்ணிக்கையை மட்டுமே மாற்றும்.

கட்டுரை வினா

• வேதிச் சமன்பாடுகளை சமன்செய்தல் — திணிவு மாறாமை, படிமுறை, எடுத்துக்காட்டுகளுடன் விளக்குக.

விடை வரைவு
வரைவு: அணுக்கள் உருவாகா/அழியா → இருபுறமும் சமம்; குணகங்களை மட்டும் மாற்று; எ-கா CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O, 4Fe+3O₂→2Fe₂O₃; அளவு வேதியியலின் தொடக்கம்.
← அலகு 3