बदल ः कैरीचा आंबा होणे, बर्फ वितळणे, पाणी उकळणे, पाण्यात मीठ विरघळणे, हिरवे केळे पिवळे होणे, फळ पिकल्‍यावर सुगंध येणे, बटाटा चिरून ठेवल्‍यावर काळा पडणे, फुगवलेला फुगा फट्‌दिशी फुटणे, फटाका पेटवल्‍यावर आवाज होणे, खाद्यपदार्थ खराब झाल्‍यावर आंबूस वास येणे. कोणताही रासायनिक बदल होताना मूळ पदार्थाचे संघटन बदलते व त्‍याच्यापासून वेगळे संघटन असलेला, वेगळे गुणधर्म असलेला नवीन पदार्थमिळतो. एखादा बदल हा रासायनिक बदल आहे हे ओळखायचे कसे?
एका स्‍वच्छ काचपात्रात लिंबाचा रस घ्‍या. चमच्यामध्ये दोन थेंब लिंबूरस घेऊन त्‍याची चव घ्‍या. आता लिंबूरसात चिमूटभर खाण्याचा सोडा टाका. सोड्याच्या कणांभोवती बुडबुडे तयार होताना दिसले का? पात्राजवळ कान नेल्‍यास काही आवाज ऐकू आला का? आता काचपात्रातील दोन थेंब द्रव घेऊन त्‍याची चव घ्‍या. सुरुवातीला लिंबूरसाची चव आंबट होती तशीच ही चव होती का? (वरील कृती स्‍वच्छ साहित्‍य व खाद्यपदार्थ वापरून करावयाची असल्‍याने चव घेणे ही परीक्षा करणे शक्‍य आहे. अन्यथा ‘चव घेणे’ ही परीक्षा करता येणार नाही हे लक्षात ठेवा)
वरील कृतीतील बदल घडून येत असताना जाणवण्याजोगी अनेक निरीक्षणे आढळतात. बुडबुड्यांच्या रूपात वायू मुक्‍त होताना दिसतो. हलकासा ध्वनी ऐकू येतो. खाण्याच्या सोड्याचे पांढरे स्‍थायूकण दिसेनासे होतात. मूळची आंबट चव कमी किंवा नाहीशी होते. त्‍यावरून ह्या बदलात वेगळ्या चवीचा नवीन पदार्थ तयार झाल्‍याचे समजते. वरील बदलाच्या शेवटी पदार्थाची चव वेगळी होती म्‍हणजे त्‍याचे संघटन वेगळे होते. याचा अर्थ असा, की वरील बदलात मूळ पदार्थाचे संघटन बदलून वेगळ्या गुणधर्माचा नवीन पदार्थ तयार झाला म्‍हणजेच लिंबूरसात खाण्याचा सोडा मिसळल्‍यावर होणारा बदल हा रासायनिक बदल आहे. काही वेळा रासायनिक बदल घडत असताना वेगवेगळी वैशिष्‍ट्यपूर्ण निरीक्षणे जाणवतात व त्‍यावरून रासायनिक बदल झाल्‍याचे ओळखता येते. त्यांपैकी काही निरीक्षणे तक्‍ता क्र 13.1 मध्येदिली आहेत.
रासायनिक बदल व शाब्दिक समीकरण ः रासायनिक बदल घडताना मूळच्या द्रव्याचे रासायनिक संघटन बदलून, वेगळे रासायनिक संघटन असलेले वेगळ्या गुणधर्माचे नवीन पदार्थ तयार होतात. रासायनिक संघटनातील बदल नेमकेपणाने माहित असल्‍यास रासायनिक बदलासाठी रासायनिक अभिक्रिया लिहीता येते. रासायनिक अभिक्रिया लिहीताना मूळच्या द्रव्यातील रासायनिक पदार्थाचे नाव व रासायनिक सूत्र, तसेच तयार झालेल्‍या नवीन पदार्थाचे नाव व रासायनिक सूत्र यांचा उपयोग करतात. उदाहरणार्थ, लिंबूरसात खाण्याचा सोडा मिसळल्‍यास घडून येणारा रासायनिक बदल हा लिंबूरसामधील सायट्रिक आम्‍लामध्ये होतो व तयार होणारा वायू कार्बन डायऑक्साइड असतो. या रासायनिक अभिक्रियेसाठी पुढीलप्रमाणे शाब्दिक समीकरण लिहिता येते.
दैनंदिन जीवनातील रासायनिक बदल ः आपल्‍या आजूबाजूला, शरीरात, घरात तसेच प्रयोगशाळेत आपल्‍याला रासायनिक बदलांची अनेक उदाहरणे दिसतात. शाब्दिक व रासायनिक समीकरणे लिहिता येतात असे काही रासायनिक बदल पाहू.
नैसर्गिक रासायनिक बदल अ. श्वसन ः श्वसन ही आपल्‍या जीवनात सतत चालू असणारी जैविक प्रक्रिया आहे. ह्या क्रियेमध्ये आपण श्वासावाटे हवा आत घेतो व उच्छ्‌वासावाटे कार्बन डायऑक्साइड वायू व पाण्याची वाफ बाहेर पडतात. सखोल अभ्‍यासानंतर समजते की श्वासावाटे घेतलेल्‍या हवेतील ऑक्सिजनची पेशींमधील ग्‍लुकोजबरोबर अभिक्रिया होऊन कार्बन डायऑक्साइड व पाणी हे तयार होतात. या रासायनिक अभििक्रयेचे शाब्दिक व रासायनिक समीकरण पुढीलप्रमाणे आहे. (येथे रासायनिक समीकरणाचे संतुलन केलेले नाही)
मानवनिर्मित रासायनिक बदल ः आपण दैनंदिन जीवनात आपल्‍या उपयोगासाठी अनेक रासायनिक बदल घडवून आणतो. त्‍यातील काही रासायनिक बदल आता पाहू. पहिल्‍या कृतीमध्ये जो रासायनिक बदल पाहिला त्‍याचा उपयोग ‘सोडा-लिंबू’ ह्या शीतपेयात करतात, म्‍हणजेच हा एक उपयुक्‍त मानवनिर्मित रासायनिक बदल आहे का नाही ते तुम्हीच ठरवा. कारण ‘सोडा-लिंबू’ या पेयात कार्बन डायऑक्साइड व सायट्रिक आम्ल हे दोघेही आम्लधर्मीच आहेत. त्यामुळे जठररसाची आम्लता वाढते.
अ. इंधनाचे ज्वलन ः ऊर्जामिळवण्यासाठी लाकूड, कोळसा, पेट्रोल िंकंवा स्‍वयंपाकाचा गॅस जाळतात. या सर्व इंधनामध्ये ज्वलन होणारा एक सामाईक पदार्थ ‘कार्बन’ हा आहे. ज्वलन प्रक्रियेमध्ये कार्बनचा संयोग हवेतील ऑक्सिजनबरोबर होतो व कार्बन डायऑक्साइड हे उत्‍पादित तयार होते. या सर्व ज्‍वलनाचे क्रियांसाठी सामाईक असे पुढील समीकरण लिहिता येते.
शाब्दिक समीकरण ः कार्बन + ऑक्सिजन कार्बन डायऑक्साइड रासायनिक समीकरण ः C + O 2 CO 2 इंधनाचे ज्वलन हा जलद व अपरिवर्तनीय असा रासायनिक बदल आहे.
आ. विरल हायड्रोक्‍लोरिक आम्‍लाने शहाबादी फरशी स्‍वच्छ करणे ः येथे शहाबादी फरशीचे रासायनिक संघटन मुख्यत्‍वे कॅल्‍शिअम कार्बोनेट असे आहे. फरशी हायड्रोक्‍लोरिक आम्‍लाने स्‍वच्छ करताना फरशीच्या वरच्या थराची हायड्रोक्‍लोरिक आम्‍लाबरोबर रासायनिक अभिक्रिया होते व तीन उत्‍पादिते तयार होतात. त्यांपैकी एक कॅल्‍शिअम क्‍लोराइड; हे पाण्यात द्रावणीय असल्‍याने पाण्याने धुतल्‍यावर निघून जाते. दुसरे उत्‍पादित म्‍हणजे कार्बन डायऑक्साइड, ह्याचे बुडबुडे हवेत मिसळून जातात. तिसरे उत्‍पादित पाणी, जे पाण्यात मिसळून जाते. ह्या रासायनिक बदलासाठी पुढील समीकरण लिहिता येते. शाब्दिक समीकरण ः कॅल्‍शिअम कार्बोनेट + हायड्रोक्‍लोरिक आम्ल कॅल्‍शिअम क्‍लोराइड + कार्बन डायऑक्साइड + पाणी वरील अभिक्रियेसाठी रासायनिक समीकरण (असंतुलित) लिहा.
इ. दुष्फेन पाणी सुफेन बनवणे ः काही विहिरींचे िंकंवा कुपनलिकांचे पाणी दुष्फेन असते. ते चवीला मचूळ लागते व त्‍यात साबणाचा फेस होत नाही. याचे कारण दुष्फेन पाण्यात कॅल्‍शिअम व मॅग्‍नेशिअमचे क्‍लोराइड व सल्‍फेट हे क्षार विरघळलेले असतात. हे दुष्फेन पाणी सुफेन करण्यासाठी त्‍यात धुण्याच्या सोड्याचे द्रावण घालतात. त्यामुळे रासायनिक अभिक्रिया होऊन कॅल्‍शिअम व मॅग्‍नेशिअमच्या अद्रावणीय कार्बोनेट क्षारांचा अवक्षेप तयार होऊन तो बाहेर पडतो. पाण्यातील विरघळलेले कॅल्‍शिअम व मॅग्‍नेशिअमचे क्षार कार्बोनेट क्षारांच्या अवक्षेपाच्या रूपात बाहेर पडल्‍याने पाणी सुफेन होते. या रासायनिक बदलासाठी पुढील समीकरण लिहिता येते.
रासायनिक बदल होताना द्रव्याचे रासायनिक संघटन बदलते व मूळच्या पदार्थांची, अभिकारकांची, रासायनिक अभिक्रिया होऊन वेगळ्या गुणधर्माचे नवीन पदार्थ, उत्‍पादिते, तयार होतात हे आपण पाहिले. हे होताना अभिकारकांमधील काही रासायनिक बंध तुटतात व अभिक्रियेमध्ये नवीन रासायनिक बंध तयार होऊन नवीन पदार्थ, म्‍हणजेच उत्‍पादिते तयार होतात. एका अणूने तयार केलेल्‍या रासायनिक बंधांची संख्या म्‍हणजे त्‍या अणूची संयुजा हेही आपण ‘द्रव्याचे संघटन’ ह्या पाठात पाहिले आहे. रासायनिक बंध म्‍हणजे काय ते आता पाहू.
रासायनिक बंध (Chemical Bond) : अणूचे अंतरंग ह्या पाठात आपण मूलद्रव्याचे इलेक्‍ट्रॉन संरूपण व मूलद्रव्याची संयुजा यांतील संबंध पाहिला. राजवायू रासायनिक बंध तयार करत नाहीत व त्‍यांचे इलेक्‍ट्रॉन अष्‍टक / द्‌विक पूर्ण असते. याउलट इलेक्‍ट्रॉन अष्‍टक / द्‌विक पूर्ण नसलेले अणू रासायनिक बंध तयार करतात. यामागचे कारण असे आहे की रासायनिक बंध तयार करताना अणू त्‍यांच्या संयुजा इलेक्‍टॉनांचा उपयोग करतात. तसेच संयुजेच्या संख्येइतके रासायनिक बंध तयार केल्‍यावर अणूला इलेक्‍ट्रॉन अष्‍टकाचे / द्‌विकांचे संरूपण प्राप्त होते. इलेक्‍ट्रॉन अष्‍टक / द्‌विक पूर्ण करण्याच्या दोन प्रमुख पद्धती आता पाहू.
1.आयनिक बंध (Ionic Bond) ः प्रथम सोडिअम व क्‍लोरिन या मूलद्रव्यांच्या अणूंपासून सोडिअम क्‍लोराइड हे संयुग कसे तयार होते ते पाहू. यासाठी सोडिअम व क्‍लोरिनचे इलेक्‍ट्रॉन संरूपण पाहू. 11Na – 2,8,1 ; 17Cl – 2,8,7 सोडिअमच्या संयुजा कवचात एक इलेक्‍ट्रॉन असल्‍याने त्‍याची संयुजा एक व क्‍लोरीनच्या संयुजा कवचात सात इलेक्‍ट्रॉन म्‍हणजे अष्‍टकाला एक कमी म्‍हणून क्‍लोरिनची संयुजा सुद्धा एक हा संबंध आपण पाहिला. सोडिअमचा अणू त्याच्या ‘M’ ह्या कवचातील एकमेव संयुजा इलेक्‍ट्रॉन गमावतो तेव्हा त्‍याचे उपांत्य कवच ‘L’ हे बाह्यतम कवच होते. त्‍यामध्ये आठ इलेक्‍ट्रॉन आहेत. परिणामतः आता सोडिअमला इलेक्‍ट्रॉन अष्‍टक स्‍थिती प्राप्त होते, मात्र आता इलेक्‍ट्रॉनांची संख्या 10 झाल्‍यामुळे सोडिअमच्या केंद्रकावरील +11 ह्या धनप्रभाराचे संतुलन होत नाही व निव्वळ +1 इतका धनप्रभार असलेला Na+ हा धनआयन तयार होतो. याउलट क्‍लोरिनच्या संयुजा कवचात अष्‍टक स्‍थितीपेक्षा एक इलेक्‍ट्रॉन कमी आहे. बाहेरून एक इलेक्‍ट्रॉन घेतल्‍यावर क्‍लोरिनचे इलेक्‍ट्रॉन अष्‍टक पूर्ण होते, मात्र उदासीन क्‍लोरीन अणूवर एका इलेक्‍ट्रॉनची भर पडल्‍यामुळे प्रभार संतुलन बिघडते व निव्वळ -1 इतका ॠणप्रभार असलेला Cl- हा ॠण आयन तयार होतो.
सोडिअम व क्‍लोरीन ही मूलद्रव्ये जेव्हा संयोग पावतात तेव्हा सोडिअमचा अणू त्‍याचा संयुजा इलेक्‍ट्रॉन क्‍लोरीनच्या अणूला देतो व त्यामुळे Na+ हे धन आयन व Cl- हे ॠण आयन तयार होतात. विजातीय प्रभारांमध्ये स्‍थितिक विद्युत आकर्षण बल असल्‍यामुळे हे विरुद्ध प्रभारी आयन एकमेकांकडे आकर्षिले जातात व त्‍यांच्यात रासायनिक बंध तयार होतो.
परस्‍परविरुद्‍ध प्रभार असलेल्‍या धन आयन व ॠण आयन यांच्यामधील स्‍थितिक विद्युत आकर्षण बलामुळे तयार होणाऱ्या रासायनिक बंधाला आयनिक बंध किंवा विद्युत संयुज बंध म्‍हणतात. एक किंवा अधिक आयनिक बंधांमुळे तयार होणाऱ्या संयुगाला आयनिक संयुग म्‍हणतात. सोडिअम व क्‍लोरीन या मूलद्रव्यांपासून सोडिअम क्‍लोराईड ह्या आयनिक संयुगाची निर्मिती इलेक्‍ट्रॉन संरूपणाच्या रेखाटनाचा उपयोग करून आकृती 13.3 मध्ये दाखविली आहे.
आयनावर असलेल्‍या +1 किंवा -1 विद्युतप्रभारामुळे एक आयनिक बंध तयार होतो. आयनावर जितका धनप्रभार किंवा ॠणप्रभार असतो ती त्‍या आयनाची संयुजा असते व संयुजेइतके आयनिक बंध तो आयन तयार करतो.
मॅग्‍नेशिअम क्‍लोराईड ह्या आयनिक संयुगाची निर्मिती मॅग्‍नेशिअम व क्‍लोरीन या मूलद्रव्यांपासून कशी होते ते आकृती 13.4 मध्ये दाखविले आहे. संबंधित मूलद्रव्यांपासून पुढील आयनिक संयुगांची निर्मिती संख्यात्‍मक इलेक्‍ट्रॉन संरूपण व इलेक्‍ट्रॉन संरूपणाचे रेखाटन या दोन्ही पद्‍धतींनी दर्शवा. (अ) 19 K व 9 F पासून K+F- , (आ) 20 Ca व 8 Oपासून Ca2+O2
- सहसंयुज बंध ः जेव्हा सारखे गुणधर्म असलेल्‍या मूलद्रव्यांच्या अणूंचा संयोग होतो तेव्हा साधारणपणे सहसंयुज बंध तयार होतो. अशा अणूंमध्ये इलेक्‍ट्रॉनांचे आदान-प्रदान (देवाण-घेवाण) होऊ शकत नाही. त्‍याऐवजी अशा अणूंमध्ये इलेक्‍ट्रॉनांचे संदान (sharing) होते. संदान केलेले इलेक्‍ट्रॉन दोेन्ही अणंूची सामाईक मालमत्ता झाल्‍यामुळे दोन्ही अणंूचे इलेक्‍ट्रॉन अष्‍टक / द्‌विक पूर्ण होते. प्रथम हायड्रोजनच्या रेणूचे (H2 ) उदाहरण पाहू.
‘अणूचे अंतरंग’ पाठात आपण पाहिले आहे, की हायड्रोजनच्या अणूमध्ये एक इलेक्‍ट्रॉन असून त्‍याचे इलेक्‍ट्रॉन द्‌विक पूर्ण होण्यासाठी एक इलक्‍ट्रॉन कमी आहे व हायड्रोजनची संयुजा एक आहे. हायड्रोजनच्या दोन
अणूंमध्ये बंध तयार होताना दोन्ही अणू एकसमान व एकाच प्रवृत्तीचे असल्‍याने ते एकमेकांबरोबर आपापल्‍या इलेक्‍ट्रॉनचे संदान करतात. त्यामुळे हायड्रोजनच्या दोन्ही अणंूचे इलेक्‍ट्रॉन द्‌विक पूर्ण होते व त्‍यांच्यामध्ये रासायनिक बंध तयार होतो.
दोन अणंूनी एकमेकांबरोबर आपापले संयुजा इलेक्‍ट्रॉन संदान केल्‍यावर जो रासायनिक बंध तयार होतो त्‍याला सहसंयुज बंध म्‍हणतात. दोन संयुजा इलेक्‍ट्रॉनांच्या संदानाने एक सहसंयुज बंध तयार होतो. हायड्रोजनच्या दोन अणूंपासून H2 ह्या रेणूची निर्मिती इलेक्‍ट्रॉन संरूपणाच्या रेखाटनाचा उपयोग करून आकृती 13.5 मध्ये दाखविली आहे. दोन अणूंमधील सहसंयुज बंध त्‍या अणंूच्या संज्ञांना जोडणाऱ्या रेषेनेसुद्धा दर्शवतात.
आता H 2 O ह्या सहसंयुज संयुगाच्या रेणूची निर्मिती हायड्रोजन व ऑक्सिजन ह्या अणंूपासून कशी होते ते पाहू. (पहा आकृती 13.6) ऑक्सिजन अणूच्या संयुजा कवचात सहा इलेक्‍ट्रॉन आहेत. म्‍हणजे ऑक्सिजनमध्ये इलेक्‍ट्रॉन अष्‍टकापेक्षा दोन इलेक्‍ट्रॉन कमी आहेत व ऑक्सिजनची संयुजा ‘2’ आहे. H2 O रेणूमध्ये ऑक्सिजन अणू दोन सहसंयुज बंध करून आपले इलेक्‍ट्रॉन अष्‍टक पूर्ण करतो. ऑक्सिजनचा एक अणू हे दोन सहसंयुज बंध दोन हायड्रोजन अणंूबरोबर प्रत्‍येकी एक याप्रमाणे करतो.हे होताना दोन्ही हायड्रोजन अणूंचे इलेक्‍ट्रॉन द्‌विक स्‍वतंत्रपणे पूर्ण होते.