रसायन विज्ञान एक दिलचस्प और काफी जटिल विज्ञान है। इसके नियम और अवधारणाएं रोजमर्रा की जिंदगी में हमारे सामने आती हैं, और यह हमेशा सहज रूप से स्पष्ट नहीं होता है कि उनका क्या मतलब है और उनका अर्थ क्या है। इन अवधारणाओं में से एक घुलनशीलता है। समाधान के सिद्धांत में इस शब्द का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और रोजमर्रा की जिंदगी में हम इसके उपयोग का सामना करते हैं क्योंकि हम इन्हीं समाधानों से घिरे होते हैं। लेकिन यह इस अवधारणा का इतना अधिक उपयोग नहीं है जो महत्वपूर्ण है, बल्कि भौतिक घटना है कि यह दर्शाता है। लेकिन अपनी कहानी के मुख्य भाग पर जाने से पहले, आइए उन्नीसवीं शताब्दी की ओर तेजी से आगे बढ़ें, जब स्वंते अरहेनियस और विल्हेम ओस्टवाल्ड ने इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण का सिद्धांत तैयार किया।
इतिहास
समाधान और घुलनशीलता का अध्ययन वियोजन के भौतिक सिद्धांत से शुरू होता है। यह समझना सबसे आसान है, लेकिन बहुत आदिम है और केवल कुछ ही क्षणों में वास्तविकता के साथ मेल खाता है। इस सिद्धांत का सार यह है कि विलेय विलयन में जाकर आवेशित कणों में विघटित हो जाता है, जिन्हें आयन कहते हैं। यह वे कण हैं जो घोल के रासायनिक गुणों और इसकी कुछ भौतिक विशेषताओं को निर्धारित करते हैं, जिसमें चालकता और क्वथनांक, गलनांक और क्रिस्टलीकरण बिंदु शामिल हैं।
लेकिन और भी हैंजटिल सिद्धांत जो एक समाधान को एक प्रणाली के रूप में मानते हैं जिसमें कण एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं और तथाकथित सॉल्वेट्स बनाते हैं - द्विध्रुव से घिरे आयन। एक द्विध्रुवीय, सामान्य तौर पर, एक तटस्थ अणु होता है, जिसके ध्रुव विपरीत रूप से आवेशित होते हैं। द्विध्रुव प्रायः एक विलायक अणु होता है। घोल में प्रवेश करने पर, घुलित पदार्थ आयनों में विघटित हो जाता है, और द्विध्रुव एक आयन की ओर आकर्षित होते हैं, जो उनके संबंध में विपरीत रूप से आवेशित होते हैं, और अन्य आयनों को क्रमशः दूसरे विपरीत आवेशित छोर से आकर्षित करते हैं। इस प्रकार, सॉल्वैट्स प्राप्त होते हैं - अन्य तटस्थ अणुओं के खोल वाले अणु।
अब सिद्धांतों के सार के बारे में थोड़ी बात करते हैं और उन पर करीब से नज़र डालते हैं।
समाधान सिद्धांत
ऐसे कणों का बनना कई घटनाओं की व्याख्या कर सकता है जिन्हें समाधान के शास्त्रीय सिद्धांत का उपयोग करके वर्णित नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, विघटन प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव। अरहेनियस सिद्धांत के दृष्टिकोण से, यह कहना मुश्किल है कि, जब एक पदार्थ दूसरे में घुल जाता है, तो गर्मी को अवशोषित और छोड़ा जा सकता है। हां, क्रिस्टल जाली नष्ट हो जाती है, और इसलिए ऊर्जा या तो खर्च हो जाती है और रासायनिक बंधनों की अतिरिक्त ऊर्जा के कारण समाधान ठंडा हो जाता है, या क्षय के दौरान निकल जाता है। लेकिन शास्त्रीय सिद्धांत के दृष्टिकोण से इसकी व्याख्या करना असंभव हो जाता है, क्योंकि विनाश तंत्र स्वयं समझ से बाहर है। और अगर हम समाधान के रासायनिक सिद्धांत को लागू करते हैं, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि विलायक के अणु, जाली के रिक्त स्थान में, इसे अंदर से नष्ट कर देते हैं, जैसे कि "संलग्न"एक दूसरे से विलायक खोल द्वारा आयन।
अगले भाग में, हम देखेंगे कि घुलनशीलता क्या है और इससे जुड़ी हर चीज सरल और सहज मात्रा में प्रतीत होती है।
घुलनशीलता की अवधारणा
यह विशुद्ध रूप से सहज है कि घुलनशीलता इंगित करती है कि किसी विशेष विलायक में पदार्थ कितनी अच्छी तरह घुलता है। हालांकि, हम आमतौर पर पदार्थों के विघटन की प्रकृति के बारे में बहुत कम जानते हैं। क्यों, उदाहरण के लिए, चाक पानी में नहीं घुलता है, और टेबल नमक - इसके विपरीत? यह सब अणु के भीतर बंधों की ताकत के बारे में है। यदि बंधन मजबूत हैं, तो इस वजह से, ये कण आयनों में अलग नहीं हो सकते हैं, जिससे क्रिस्टल नष्ट हो जाते हैं। इसलिए, यह अघुलनशील रहता है।
घुलनशीलता एक मात्रात्मक विशेषता है जो दर्शाती है कि घुलनशील कणों के रूप में विलेय का कितना अनुपात है। इसका मान विलेय और विलायक की प्रकृति पर निर्भर करता है। विभिन्न पदार्थों के लिए पानी में घुलनशीलता अलग-अलग होती है, जो अणु में परमाणुओं के बीच के बंधन पर निर्भर करती है। सहसंयोजी बंध वाले पदार्थों की विलेयता सबसे कम होती है, जबकि आयनिक बंध वाले पदार्थों की विलेयता सबसे अधिक होती है।
लेकिन यह समझना हमेशा संभव नहीं होता है कि कौन सी घुलनशीलता बड़ी है और कौन सी छोटी। अतः अगले भाग में हम चर्चा करेंगे कि जल में विभिन्न पदार्थों की विलेयता क्या होती है।
तुलना
प्रकृति में बहुत सारे तरल विलायक होते हैं। और भी अधिक वैकल्पिक पदार्थ हैं जो कुछ शर्तों तक पहुँचने पर अंतिम के रूप में काम कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, एक निश्चितसकल राज्य। यह स्पष्ट हो जाता है कि यदि आप "विलेय-विलायक" की प्रत्येक जोड़ी के एक-दूसरे में घुलनशीलता पर डेटा एकत्र करते हैं, तो यह अनंत काल के लिए पर्याप्त नहीं होगा, क्योंकि संयोजन विशाल हैं। इसलिए, ऐसा हुआ कि हमारे ग्रह पर पानी सार्वभौमिक विलायक और मानक है। उन्होंने ऐसा इसलिए किया क्योंकि यह पृथ्वी पर सबसे आम है।
इस प्रकार, कई सैकड़ों और हजारों पदार्थों के लिए एक जल घुलनशीलता तालिका संकलित की गई थी। हम सभी ने इसे देखा है, लेकिन एक छोटे और अधिक समझने योग्य संस्करण में। तालिका की कोशिकाओं में घुलनशील, अघुलनशील या थोड़ा घुलनशील पदार्थ को दर्शाने वाले अक्षर होते हैं। लेकिन उन लोगों के लिए अधिक विशिष्ट टेबल हैं जो रसायन विज्ञान में गंभीरता से वाकिफ हैं। यह ग्राम प्रति लीटर घोल में घुलनशीलता के सटीक संख्यात्मक मान को इंगित करता है।
अब विलेयता जैसी चीज के सिद्धांत की ओर मुड़ते हैं।
घुलनशीलता रसायन
विघटन प्रक्रिया स्वयं कैसे होती है, हम पिछले अनुभागों में पहले ही विश्लेषण कर चुके हैं। लेकिन, उदाहरण के लिए, इसे प्रतिक्रिया के रूप में कैसे लिखा जाए? यहां सब कुछ इतना आसान नहीं है। उदाहरण के लिए, जब एक एसिड घुल जाता है, तो हाइड्रोजन आयन पानी के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोनियम आयन बनाता है H3O+। इस प्रकार, एचसीएल के लिए, प्रतिक्रिया समीकरण इस तरह दिखेगा:
एचसीएल + एच2ओ =एच3ओ+ + वर्ग-
लवणों की विलेयता, उनकी संरचना के आधार पर, उनकी रासायनिक प्रतिक्रिया से भी निर्धारित होती है। उत्तरार्द्ध का प्रकार नमक की संरचना पर निर्भर करता है औरइसके अणुओं के भीतर बंधन।
हमें पता चला कि पानी में लवण की घुलनशीलता को ग्राफिक रूप से कैसे रिकॉर्ड किया जाए। अब व्यावहारिक अनुप्रयोग का समय है।
आवेदन
यदि आप उन मामलों को सूचीबद्ध करते हैं जब इस मूल्य की आवश्यकता होती है, तो एक सदी भी पर्याप्त नहीं होती है। परोक्ष रूप से, इसका उपयोग करके, आप अन्य मात्राओं की गणना कर सकते हैं जो किसी भी समाधान के अध्ययन के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं। इसके बिना, हम पदार्थ की सटीक एकाग्रता, उसकी गतिविधि को नहीं जान पाएंगे, हम यह आकलन नहीं कर पाएंगे कि दवा किसी व्यक्ति को ठीक करेगी या मार डालेगी (आखिरकार, पानी भी बड़ी मात्रा में जीवन के लिए खतरा है).
रासायनिक उद्योग और वैज्ञानिक उद्देश्यों के अलावा दैनिक जीवन में भी घुलनशीलता के सार को समझना आवश्यक है। दरअसल, कभी-कभी किसी पदार्थ का सुपरसैचुरेटेड घोल तैयार करना, कहना आवश्यक होता है। उदाहरण के लिए, बच्चे के गृहकार्य के लिए नमक के क्रिस्टल प्राप्त करना आवश्यक है। पानी में नमक की घुलनशीलता को जानकर, हम आसानी से यह निर्धारित कर सकते हैं कि इसे एक बर्तन में कितना डालना है ताकि यह अवक्षेपित होने लगे और अधिक से क्रिस्टल बनने लगे।
रसायन विज्ञान में अपने संक्षिप्त भ्रमण को समाप्त करने से पहले, आइए घुलनशीलता से संबंधित कुछ अवधारणाओं के बारे में बात करते हैं।
और क्या दिलचस्प है?
हमारी राय में, यदि आप इस खंड में पहुंच गए हैं, तो आप शायद पहले ही समझ चुके हैं कि घुलनशीलता केवल एक अजीब रासायनिक मात्रा नहीं है। यह अन्य मात्राओं का आधार है। और उनमें से: एकाग्रता, गतिविधि, हदबंदी स्थिरांक, पीएच। और यह पूरी सूची नहीं है। आपने कम से कम एक तो सुना ही होगाइन शब्दों से। समाधान की प्रकृति के बारे में इस ज्ञान के बिना, जिसका अध्ययन घुलनशीलता के साथ शुरू हुआ, हम अब आधुनिक रसायन विज्ञान और भौतिकी की कल्पना नहीं कर सकते। यहाँ भौतिकी क्या है? कभी-कभी भौतिक विज्ञानी भी समाधानों से निपटते हैं, उनकी चालकता को मापते हैं, और अपने अन्य गुणों का उपयोग अपनी आवश्यकताओं के लिए करते हैं।
निष्कर्ष
इस लेख में हम घुलनशीलता जैसी रासायनिक अवधारणा से परिचित हुए। यह शायद काफी उपयोगी जानकारी थी, क्योंकि हम में से अधिकांश लोग इसके अध्ययन में विस्तार से जाने की इच्छा के बिना समाधान के सिद्धांत के गहरे सार को शायद ही समझ पाते हैं। किसी भी मामले में, कुछ नया सीखकर अपने मस्तिष्क को प्रशिक्षित करना बहुत उपयोगी है। आखिर एक व्यक्ति को जीवन भर "पढ़ना, पढ़ना और फिर से पढ़ना" चाहिए।
