ओक्सीकरण संख्याहरू, जसलाई अक्सीकरण अवस्थाहरू पनि भनिन्छ, इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाहरू बुझ्नमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। यी संख्याहरूले अणु वा आयनमा परमाणुहरू बीच इलेक्ट्रोनहरू कसरी वितरण गरिन्छ भनेर निर्धारण गर्न मद्दत गर्दछ। इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाहरूको नतिजाको भविष्यवाणी गर्नको लागि कम्पाउन्ड भित्र प्रत्येक तत्वको अक्सीकरण अवस्था जान्नु आवश्यक छ, जुन ब्याट्रीहरू र क्षरण रोकथाम सहित धेरै प्रविधिहरूको मुटुमा छन्।
एक अक्सिडेशन नम्बर एक सैद्धांतिक संख्या हो जुन एक परमाणु वा आयन मा एक परमाणु को लागी तोकिएको छ जुन त्यो परमाणु को सामान्य विद्युतीय चार्ज को संकेत गर्दछ। यो बन्डहरूमा इलेक्ट्रोन आवंटनलाई विचार गर्ने नियमहरूको सेटमा आधारित छ:
यी नियमहरूले अधिक जटिल अणुहरू र आयनहरूमा अक्सीकरण संख्याहरू निर्धारण गर्न आधारको रूपमा सेवा गर्दछ।
उदाहरण १: पानी (H₂O)
नियम अनुसार, अक्सिजन -2 को एक ओक्सीकरण संख्या छ। किनकि त्यहाँ दुई हाइड्रोजनहरू छन्, र प्रत्येक हाइड्रोजनको अक्सीकरण संख्या +1 छ, हाइड्रोजनको समग्र चार्ज +2 बराबर हुन्छ। यसले अक्सिजनको -2 चार्जसँग सन्तुलन राख्छ, अणु तटस्थ बनाउँछ।
उदाहरण २: सोडियम क्लोराइड (NaCl)
सोडियम, एक धातु, जब आयन बनाउँछ +१ को ओक्सीकरण अवस्था हुन्छ। क्लोरीन, यस कम्पाउन्डमा, समग्र चार्जलाई सन्तुलनमा राख्नको लागि -1 को अक्सीकरण अवस्था हुनेछ, कम्पाउन्ड तटस्थ बनाउँछ।
रिएक्टेन्टहरू र उत्पादनहरू भित्रका तत्वहरूको ओक्सीकरण अवस्थाहरू जान्नु इलेक्ट्रोकेमिस्ट्रीमा महत्त्वपूर्ण छ। यो ज्ञानले कुन प्रजातिले इलेक्ट्रोकेमिकल सेलमा अक्सिडेशन वा घटाउनेछ भनेर बुझ्न मद्दत गर्छ।
एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेलमा दुई इलेक्ट्रोडहरू हुन्छन्: एनोड (जहाँ अक्सिडेशन हुन्छ) र क्याथोड (जहाँ कमी हुन्छ)। बाह्य सर्किट मार्फत एनोडबाट क्याथोडमा इलेक्ट्रोनहरूको प्रवाहले विद्युत ऊर्जा उत्पन्न गर्दछ।
उदाहरण को लागी, एक साधारण जस्ता-तामा ब्याट्री मा, जस्ता को मौलिक रूप मा 0 को एक ओक्सीकरण संख्या छ। इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियामा, यसले Zn \(^{2+}\) आयनहरू बनाउनको लागि इलेक्ट्रोनहरू (अक्सिडेशन) गुमाउँछ, यसरी यसको ओक्सीकरण अवस्था 0 बाट +2 मा परिवर्तन हुन्छ। यसको विपरित, क्याथोडमा Cu \(^{2+}\) आयनहरूले इलेक्ट्रोनहरू (हटाइ) प्राप्त गर्दछ, तामाको अक्सीकरण अवस्थालाई +2 बाट ० मा परिवर्तन गर्दै यो धातुको तामाको रूपमा बाहिर निस्कन्छ।
इलेक्ट्रोनहरूको यो स्थानान्तरण, अक्सीकरण संख्याहरूमा परिवर्तनहरूद्वारा संचालित, ब्याट्रीहरूमा विद्युतीय ऊर्जा उत्पन्न गर्ने हो।
अक्सीकरण-घटाउने प्रक्रिया अवलोकन गर्नको लागि एउटा साधारण प्रयोगमा तामा (II) सल्फेटको घोल र जस्ता कीलहरू समावेश हुन्छन्। जब जस्ता नेललाई तामा (II) सल्फेट घोलमा डुबाइन्छ, जिंक अक्सिडाइज हुन्छ, Zn \(^{2+}\) आयनहरू बनाउन इलेक्ट्रोनहरू गुमाउँछ। यी इलेक्ट्रोनहरू त्यसपछि Cu \(^{2+}\) आयनहरूद्वारा प्राप्त हुन्छन्, जसले जस्ता नेलको सतहमा धातुको तामा बनाउँछ। यसलाई समाधानमा रंग परिवर्तन र जस्ता नेलमा तामाको कोटिंगको गठनको रूपमा अवलोकन गर्न सकिन्छ।
जटिल अणुहरूमा, अक्सीकरण संख्याहरू निर्धारण गर्न सावधानीपूर्वक विश्लेषणको आवश्यकता हुन सक्छ, विशेष गरी तत्वहरू भएका अणुहरूमा जसमा बहु ओक्सीकरण अवस्थाहरू हुन सक्छन्।
उदाहरण: पोटासियम डाइक्रोमेट (K₂Cr₂O₇) मा, पोटासियम (K) को अक्सीकरण संख्या +1 छ, अक्सिजन (O) को अक्सीकरण संख्या -2 छ, र क्रोमियम (Cr) गणना गर्न आवश्यक छ। त्यहाँ दुई पोटासियम आयनहरू (+1 प्रत्येक), र सात अक्सिजन परमाणुहरू (-2 प्रत्येक), र यौगिक तटस्थ छ भन्ने ज्ञानको साथ, एकले क्रोमियमको अक्सीकरण संख्या गणना गर्न सक्छ।
2(+1) + 2(Cr) + 7(-2) = 0
2 - 14 + 2(Cr) = 0
2(Cr) = 12
Cr = +6
यो गणनाले पोटासियम डाइक्रोमेटमा क्रोमियमको अक्सीकरण संख्या +6 रहेको देखाउँछ।
अक्सीकरण संख्याहरू रसायन विज्ञानमा एक मौलिक अवधारणा हो, विशेष गरी इलेक्ट्रोकेमिस्ट्रीमा, जहाँ तिनीहरूले अक्सीकरण-घटना प्रतिक्रियाहरूमा इलेक्ट्रोन प्रवाहको दिशा भविष्यवाणी गर्न मद्दत गर्छन्। इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाहरू र प्रतिक्रियाहरूको विश्लेषण गर्न, ब्याट्रीहरूमा ऊर्जा भण्डारणदेखि क्षरण सुरक्षा रणनीतिहरूमा सबै कुरालाई प्रभाव पार्ने, यी संख्याहरू कसरी असाइन गर्ने र गणना गर्ने भनेर बुझ्न आवश्यक छ।