जैसा कि आप जानते हैं कि हमारे आस-पास की वस्तुओं को बनाने वाले अणु और परमाणु बहुत छोटे होते हैं। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान गणना करने के लिए, साथ ही तरल और गैसों में गैर-अंतःक्रियात्मक घटकों के मिश्रण के व्यवहार का विश्लेषण करने के लिए, मोल अंशों की अवधारणा का उपयोग किया जाता है। वे क्या हैं, और मिश्रण की मैक्रोस्कोपिक भौतिक मात्रा प्राप्त करने के लिए उनका उपयोग कैसे किया जा सकता है, इस लेख में चर्चा की गई है।
अवोगाद्रो का नंबर
20वीं शताब्दी की शुरुआत में, गैस मिश्रण के साथ प्रयोग करते हुए, फ्रांसीसी वैज्ञानिक जीन पेरिन ने इस गैस के 1 ग्राम में निहित H2 अणुओं की संख्या को मापा। यह संख्या एक बड़ी संख्या निकली (6,0221023)। चूंकि इस तरह के आंकड़ों के साथ गणना करना बेहद असुविधाजनक है, इसलिए पेरिन ने इस मूल्य के लिए एक नाम प्रस्तावित किया - अवोगाद्रो की संख्या। यह नाम उन्नीसवीं शताब्दी की शुरुआत के इतालवी वैज्ञानिक, एमेडियो अवोगाद्रो के सम्मान में चुना गया था, जिन्होंने पेरिन की तरह, गैसों के मिश्रण का अध्ययन किया और यहां तक कि तैयार करने में भी सक्षम थे।उनके लिए, कानून जो वर्तमान में उनके उपनाम को धारण करता है।
अवोगाद्रो की संख्या वर्तमान में विभिन्न पदार्थों के अध्ययन में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। यह स्थूल और सूक्ष्म विशेषताओं को जोड़ता है।
पदार्थ की मात्रा और दाढ़ द्रव्यमान
60 के दशक में, इंटरनेशनल चैंबर ऑफ वेट एंड मेजर्स ने माप की सातवीं बुनियादी इकाई को भौतिक इकाइयों (एसआई) की प्रणाली में पेश किया। यह एक कीड़ा बन गया। तिल उन तत्वों की संख्या को दर्शाता है जो सिस्टम को प्रश्न में बनाते हैं। एक मोल अवोगैद्रो की संख्या के बराबर होता है।
मोलर द्रव्यमान किसी दिए गए पदार्थ के एक मोल का भार होता है। इसे ग्राम प्रति मोल में मापा जाता है। दाढ़ द्रव्यमान एक योगात्मक मात्रा है, अर्थात इसे किसी विशेष रासायनिक यौगिक के लिए निर्धारित करने के लिए, इस यौगिक को बनाने वाले रासायनिक तत्वों के दाढ़ द्रव्यमान को जोड़ना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, मीथेन का मोलर द्रव्यमान (CH4) है:
एमसीएच4=एमसी + 4एमएच=12 + 41=16 ग्राम/मोल.
अर्थात् 1 मोल मीथेन अणु का द्रव्यमान 16 ग्राम होगा।
तिल अंश अवधारणा
शुद्ध पदार्थ प्रकृति में दुर्लभ हैं। उदाहरण के लिए, विभिन्न अशुद्धियाँ (लवण) हमेशा पानी में घुली रहती हैं; हमारे ग्रह की हवा गैसों का मिश्रण है। दूसरे शब्दों में, तरल और गैसीय अवस्था में कोई भी पदार्थ विभिन्न तत्वों का मिश्रण होता है। मोल अंश एक मान है जो दर्शाता है कि मोल तुल्यांक में कौन सा भाग एक या किसी अन्य घटक द्वारा कब्जा कर लिया गया हैमिश्रण। यदि पूरे मिश्रण के पदार्थ की मात्रा को n के रूप में दर्शाया जाता है, और घटक i के पदार्थ की मात्रा को ni के रूप में दर्शाया जाता है, तो निम्नलिखित समीकरण लिखा जा सकता है:
xमैं=nमैं / एन.
यहाँ xi इस मिश्रण के लिए घटक i का मोल अंश है। जैसा कि देखा जा सकता है, यह मात्रा आयामहीन है। मिश्रण के सभी घटकों के लिए, उनके मोल अंशों का योग सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:
∑मैं(xमैं)=1.
इस सूत्र को प्राप्त करना कठिन नहीं है। ऐसा करने के लिए, बस पिछले व्यंजक को xi के लिए प्रतिस्थापित करें।
इसमें
परमाणु हित
रसायन विज्ञान में समस्याओं को हल करते समय अक्सर प्रारंभिक मान परमाणु प्रतिशत में दिए जाते हैं। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के मिश्रण में, बाद वाला 60 परमाणु% है। इसका मतलब है कि मिश्रण में 10 अणुओं में से 6 हाइड्रोजन के अनुरूप होंगे। चूंकि मोल अंश, घटक परमाणुओं की संख्या और उनकी कुल संख्या का अनुपात है, इसलिए परमाणु प्रतिशत विचाराधीन अवधारणा का पर्याय हैं।
शेयरों का परमाणु प्रतिशत में रूपांतरण केवल परिमाण के दो क्रमों से बढ़ाकर किया जाता है। उदाहरण के लिए, हवा में ऑक्सीजन का 0.21 मोल अंश 21 परमाणु% के अनुरूप है।
आदर्श गैस
अक्सर मोल फ्रैक्शंस की अवधारणा का उपयोग गैस मिश्रण के साथ समस्याओं को हल करने में किया जाता है। सामान्य परिस्थितियों में अधिकांश गैसें (तापमान 300 K और दबाव 1 atm।) आदर्श होती हैं। इसका मतलब है कि गैस बनाने वाले परमाणु और अणु एक दूसरे से काफी दूरी पर हैं और एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं।
आदर्श गैसों के लिए, अवस्था का निम्नलिखित समीकरण मान्य है:
पीवी=एनआरटी.
यहाँ P, V और T तीन मैक्रोस्कोपिक थर्मोडायनामिक विशेषताएँ हैं: क्रमशः दबाव, आयतन और तापमान। मान R=8, 314 J / (Kmol) सभी गैसों के लिए एक स्थिरांक है, n मोल में कणों की संख्या है, अर्थात पदार्थ की मात्रा।
राज्य के समीकरण से पता चलता है कि तीन मैक्रोस्कोपिक गैस विशेषताओं (पी, वी या टी) में से एक कैसे बदल जाएगा यदि उनमें से दूसरा तय हो गया है और तीसरा बदल गया है। उदाहरण के लिए, एक स्थिर तापमान पर, दबाव गैस के आयतन के व्युत्क्रमानुपाती होगा (बॉयल-मैरियोट कानून)।
लिखित सूत्र की सबसे उल्लेखनीय बात यह है कि यह गैस के अणुओं और परमाणुओं की रासायनिक प्रकृति को ध्यान में नहीं रखता है, अर्थात यह शुद्ध गैसों और उनके मिश्रण दोनों के लिए मान्य है।
डाल्टन का नियम और आंशिक दबाव
मिश्रण में गैस के मोल अंश की गणना कैसे करें? ऐसा करने के लिए, विचाराधीन घटक के लिए कणों की कुल संख्या और उनकी संख्या जानना पर्याप्त है। हालाँकि, आप अन्यथा कर सकते हैं।
मिश्रण में गैस का मोल अंश उसके आंशिक दबाव को जानकर ज्ञात किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध को उस दबाव के रूप में समझा जाता है जो गैस मिश्रण के किसी दिए गए घटक को पैदा करेगा यदि अन्य सभी घटकों को निकालना संभव हो। यदि हम i-वें घटक के आंशिक दबाव को Pi और पूरे मिश्रण के दबाव को P के रूप में नामित करते हैं, तो इस घटक के लिए मोल अंश का सूत्र रूप लेगा:
xमैं=पीमैं / पी.
क्योंकि राशिसभी का xi एक के बराबर है, तो हम निम्नलिखित व्यंजक लिख सकते हैं:
∑मैं(पीमैं / पी)=1, इसलिए ∑मैं (पीमैं)=पी.
अंतिम समानता को डाल्टन का नियम कहा जाता है, जिसका नाम 19वीं शताब्दी की शुरुआत के ब्रिटिश वैज्ञानिक जॉन डाल्टन के नाम पर रखा गया है।
आंशिक दबाव का नियम या डाल्टन का नियम आदर्श गैसों के लिए राज्य के समीकरण का प्रत्यक्ष परिणाम है। यदि गैस में परमाणु या अणु एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करने लगते हैं (यह उच्च तापमान और उच्च दबाव पर होता है), तो डाल्टन का नियम अनुचित है। बाद के मामले में, घटकों के तिल अंशों की गणना करने के लिए, पदार्थ की मात्रा के संदर्भ में सूत्र का उपयोग करना आवश्यक है, न कि आंशिक दबाव के संदर्भ में।
गैस मिश्रण के रूप में हवा
मिश्रण में किसी घटक के मोल अंश का पता लगाने के सवाल पर विचार करने के बाद, हम निम्नलिखित समस्या को हल करते हैं: मानों की गणना करें xi और P i हवा में प्रत्येक घटक के लिए।
यदि हम शुष्क हवा पर विचार करें, तो इसमें निम्नलिखित 4 गैस घटक होते हैं:
- नाइट्रोजन (78.09%);
- ऑक्सीजन (20.95%);
- आर्गन (0.93%);
- कार्बन डाइऑक्साइड गैस (0.04%)।
इस डेटा से, प्रत्येक गैस के लिए मोल फ्रैक्शंस की गणना करना बहुत आसान है। ऐसा करने के लिए, जैसा कि लेख में ऊपर बताया गया है, प्रतिशत को सापेक्ष रूप में प्रस्तुत करना पर्याप्त है। तब हमें मिलता है:
xN2=0, 7809;
xO2=0, 2095;
xAr=0, 0093;
xCO2=0, 0004.
आंशिक दबावहम इन वायु घटकों की गणना करते हैं, यह देखते हुए कि समुद्र तल पर वायुमंडलीय दबाव 101 325 Pa या 1 atm है। तब हमें मिलता है:
PN2=xN2 P=0.7809 एटीएम।;
PO2=xO2 P=0, 2095 एटीएम।;
PAr=xAr P=0.0093 एटीएम।;
PCO2=xCO2 P=0.0004 एटीएम।
इस डेटा का मतलब है कि अगर आप वायुमंडल से सभी ऑक्सीजन और अन्य गैसों को हटा दें, और केवल नाइट्रोजन छोड़ दें, तो दबाव 22% कम हो जाएगा।
पानी के भीतर गोता लगाने वाले लोगों के लिए ऑक्सीजन के आंशिक दबाव को जानना महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। तो, अगर यह 0.16 atm से कम है, तो व्यक्ति तुरंत होश खो देता है। इसके विपरीत, ऑक्सीजन का आंशिक दबाव 1.6 एटीएम के निशान से अधिक है। इस गैस के साथ विषाक्तता की ओर जाता है, जो आक्षेप के साथ होता है। इस प्रकार, मानव जीवन के लिए ऑक्सीजन का एक सुरक्षित आंशिक दबाव 0.16 - 1.6 बजे के भीतर होना चाहिए।
