Balancing a chemical equation

जब भी हम chemical equation की बात करते है, तब यह बोला जाता है कि chemical equation को balance करना चाहिये। इसी के साथ दो बड़े सवाल हमारे दिमाग मे आता है।

• What is balanced chemical equation?
• Why should to balance chemical equation?

चलो मैं इन सवालों का जवाब देनी की कोशिश करता हु।

किसी भी chemical equation में दो part होते है। left side reactants होता है और right side product होता

है।बीच मे →होता है। 

तो reactants side में present atoms के numbers , product side में present atoms के numbers को equal करना ही Balancing कहलाता है।  

चुकि हमने already पढ़ रखा है की law of conservation of mass के according दोनो side के mass बराबर होने चाहिए, ये mass बराबर तभी होंगे जब दोनों side number of atoms equal होंगे। इसलिये दोनो तरफ (reactants and products) के atoms को बराबर किया जाता है। इसे ही balancing बोलते है।

लेकिन यहाँ Law of constant proportion का भी ख्याल रखा जाता है। जिसके according हर compound में elements का एक fixed ratio होता है,

 "जब भी elements आपस मे combine करके कोई product का formation करते है, तो उनका mass का proportion fix होता है, चाहे उसे किसी भी method से क्यों न बनाया गया हो" 

जैसे:- अगर water का formation जब भी होगा  इनके mass का ratio 1:8 का ही होगा, इसका अर्थ ये हुुुआ की जब भी water का formula लिखा जाएगा H₂O ही लिखा जायेगा ।

Balancing के समय इस बात को ध्यान में रखते हुवे किसी chemical compound ke formula को disturb नही करना है।

For example:-

Hydrogen gas + Oxygen gas ⇾water इस equation को balance करने के 2 तरीके हमारे पास होता है।

                            H₂ + O₂ ⇾H₂O

1 तरीका  Oxygen atoms को product side में बढ़ा केp

                           H₂ + O₂ ⇾H₂O₂ यहाँ सभी atoms balanced हो गए।  इसको चेक करने के लिये left hand side के atoms को count करते है और right hand side के atoms को count करते है।

           चलो यहाँ atoms check करते है।

left hand side	right hand side
H=2	H=2
O=2	O=2

But ये गलत है। क्योंकि यहाँ Law of constant proportion follow नहीं हो रहा है। हम कभी भी water का chemical formula H₂O₂ नही लिख सकते है।water का chemical formula सदैव H₂O ही होता है।

ये एक नया compound हो गया, जिसे Hydrogen peroxide के नाम से जाना जाता है, इसका अर्थ यह हुआ कि हमे दोनो Laws को follow करवाना है।

इसके लिए हम coefficient का use करते है। चलो अब समझे कि आखिर ये coefficient क्या होता है। 

Cofficient को चलो एक रिएक्शन की मदद से समझते है।

N₂ + 3 H₂ -----> 2 NH₃

यहाँ जो भी colorful पार्ट दिखाई दे रहा है वो सभी coefficient है। coefficient लगाने से पूरे equation को एक नया meaning मिल गया।

ऊपर वाले equation को ही देख लो, cofficient लगने से यहा यह meaning निकल के आ रहा है कि nitrogen का एक molecule hydrogen के तीन molecules के साथ react करके ammonia के 2 molecules का formation करता है।

Moles के terms में अगर इसी reaction को देखे तो इसका अर्थ कुछ ऐसे होगा, nitrogen का एक mole hydrogen के तीन moles के साथ react करके ammonia के 2 moles का formation करता है।

इस तरीके से हमारा balancing भी हो गया और एक information भी equation में put कर दिया। अब cofficient लगाने के हमारे पास 2 methods होते है।मतलब balancing के दो method है।

1) Hit and trail method:-इसमे हम एक एक atoms को one by one देखते है, और बराबर करते है।

For example:- C₃H₈ + O₂ ➝ CO₂ + H₂O

अभी यह reaction balanced नही है।

Step number 1

सबसे पहले हम सभी atoms को left hand side और  right hand side ओर लिखेंगे ।

left hand side	right hand side
C=3	C=1
H=8	H=2
O=2	O=2+1

Step number 2

इसमे दोनो side के atoms का number different है, इसके लिए one by one हम atoms को equal करेंगे। ऐसे:-

First carbon को equal करने की कोशिश करेंगे, तो product side 3 से multiply करना होगा।

left hand side	right hand side
C=3	C=1 × 3 = 3
H=8	H=2 × 4 = 8
O=2	O=(2 × 3 )+1=7

C₃H₈ + O₂ ➝ 3CO₂ + H₂O

जैसे ही product side में CO₂ को 3 से multiple करते है तो न सिर्फ C=3  होता है बल्कि O भी 3 से multiply हो जाएगा। अब total oxygen atoms का number 7 हो जााएगा।

Step number 3

अब चलिये पहले hydrogen को balance करते है।

left hand side	right hand side
C=3	C=1 × 3 = 3
H=8	H=2 x 4 = 8
O=2	O=(2 × 3 )+(1× 4)=10

    C₃H₈ + O₂ ➝ 3CO₂ + 4H₂O

Step number 4

Hydrogen को balance करते ही oxygen का number बढ़ कर 10 हो जाता है, अब ऑक्सीजन को balance करते है।

left hand side	right hand side
C=3	C=1 × 3 = 3
H=8	H=2 x 4 = 8
O=2 × 5 = 10	O=(2 × 3 )+(1× 4)=10

इस तरीके से हम देखेंगे कि सभी atoms balanced है।

Hit and trail method एक traditional method है, जो पुराने समय से चलन में हैै। इस मे  कई बार complicated reactions को इस method से balancing करना 

मुश्किल हो जाता है जहां हम Modern balancing method या Algebraic balancing Method का 

उपयोग करते है।

     तो चलो इस method को सीखते है।

      C₃H₈ + O₂ ➝ CO₂ + H₂O इसी  reaction को हम अब algebraic balancing method से balance करेंगे।

Step Number 1

सभी reactant और products के cofficients को a,b,c,d से denote करेंगे। ऐसे:-

  a C₃H₈ + b O₂ ➝ c CO₂ + d H₂O

 अब लिखेंगे

atoms	equation
C	3a=c
H	8a=2d
O	2b=2c+d

यहाँ number of atoms and coefficient को  मिलाके ,equation तैयार किया गया है।

Step number 2

सभी equation को equate करेंगे पर पहले ,

Let assume a=1

Then putting this value we get,

3a=c or 3×1=c or c=3

8a=2d or 8×1=2×d or 8/2=d

यहाँ से हमे a, c, d की values मिल चुकी है। जो कि क्रमसः 1,3,4 है।

अब 2b=2c+d में d and c की value put करके b की value को निकाल सकते है।

2b=( 2×3)+(4×1) or b=10/2 or b=5

इस तरह से सभी coefficient के values आ गए, अब इन्हें main equation में put करेंगे।

Step Number 3

            a C₃H₈ + b O₂ ➝ c CO₂ + d H₂O

            1 C₃H₈ +  5 O₂ ➝ 3 CO₂ + 4 H₂O

तो इस तरह से हमारा यह equation balance हो गया ।

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Some problems related to balancing a chemical equation.

QUES1) Translate the following statements to chemical equation and balance them

1)Dil.Hydrochloricacid reacts with iron fillings to form ferricchloride and hydrogen gas.

2)Hydrogen gas reacts with nitrogen gas to form ammonia.

3)Hydrogensulphide gas burns in air to give water and sulphur dioxide gas.

4)Aqueous barium chloride reacts with aqueous aluminum sulphate to give aluminum chloride and ppt of barium sulphate.

5)Nitric acid reacts with calcium hydroxide to give calcium nitrate and water.

6)Sodiumchloride reacts with silver nitrates to gives silver chloride and sodiumnitrate.

7)Aq.Potassium bromide reacts with aq.Barium iodide to give potassium iodide and bariumbromide.

8)Hydrogen gas reacts with chlorine to give hydrogen chloride gas.

9)On heating hydrogen peroxide decomposes to water and oxygen gas.

10)Sulphur dioxide gas reacts with hydrogen sulphide solution to give sulphur and water.

11)Oleum(H2S2O7) reacts with water to give sulphuric acid.

QUES2) Balance the equation

1)Fe+ O₂  ➝    Fe₂O₃

2)SO₂ + H₂S ➝    S + H₂O

3)Ag + HCl  ➝  AgCl + H₂

4)CO₂ + H₂O  ➝ C₆H₁₂O₆ + O₂

5)KClO   ➝   KCl + O₂