हम हर दिन विभिन्न पदार्थों के समाधान का सामना करते हैं। लेकिन यह संभावना नहीं है कि हम में से प्रत्येक को यह एहसास हो कि ये सिस्टम कितनी बड़ी भूमिका निभाते हैं। हजारों वर्षों के विस्तृत अध्ययन से आज उनका अधिकांश व्यवहार स्पष्ट हो गया है। इस दौरान कई ऐसे शब्द पेश किए गए हैं जो आम आदमी के लिए समझ से बाहर हैं। उनमें से एक समाधान की सामान्यता है। यह क्या है? इस पर हमारे लेख में चर्चा की जाएगी। आइए अतीत में गोता लगाकर शुरुआत करें।
अनुसंधान इतिहास
समाधान का अध्ययन करने वाले पहले उज्ज्वल दिमाग अरहेनियस, वैन्ट हॉफ और ओस्टवाल्ड जैसे प्रसिद्ध रसायनज्ञ थे। उनके काम के प्रभाव में, रसायनज्ञों की बाद की पीढ़ियों ने जलीय और तनु विलयनों के अध्ययन में तल्लीन करना शुरू किया। बेशक, उन्होंने बड़ी मात्रा में ज्ञान जमा किया है, लेकिन गैर-जलीय समाधान ध्यान के बिना छोड़ दिए गए थे, जो, वैसे, उद्योग और मानव जीवन के अन्य क्षेत्रों में भी एक बड़ी भूमिका निभाते हैं।
अजलीय विलयन के सिद्धांत में काफी समझ से परे था। उदाहरण के लिए, यदि जलीय प्रणालियों में पृथक्करण की डिग्री में वृद्धि के साथ चालकता का मूल्य बढ़ता है, तो समान प्रणालियों में, लेकिन पानी के बजाय एक अलग विलायक के साथ, यह दूसरी तरफ था। छोटे विद्युत मानचालकता अक्सर हदबंदी की उच्च डिग्री के अनुरूप होती है। विसंगतियों ने वैज्ञानिकों को रसायन विज्ञान के इस क्षेत्र का पता लगाने के लिए प्रेरित किया। डेटा की एक बड़ी श्रृंखला जमा हुई थी, जिसके प्रसंस्करण ने इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के सिद्धांत को पूरक करने वाली नियमितताओं को खोजना संभव बना दिया। इसके अलावा, इलेक्ट्रोलिसिस और कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों के जटिल आयनों की प्रकृति के बारे में ज्ञान का विस्तार करना संभव था।
फिर केंद्रित समाधान के क्षेत्र में और अधिक सक्रिय शोध शुरू हुआ। इस तरह की प्रणालियां तनु से गुणों में काफी भिन्न होती हैं क्योंकि इस तथ्य के कारण कि भंग पदार्थ की बढ़ती एकाग्रता के साथ, विलायक के साथ इसकी बातचीत तेजी से महत्वपूर्ण भूमिका निभाने लगती है। इसके बारे में अगले भाग में।
सिद्धांत
फिलहाल, विलयन में आयनों, अणुओं और परमाणुओं के व्यवहार की सबसे अच्छी व्याख्या केवल इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण का सिद्धांत है। 19वीं शताब्दी में स्वंते अरहेनियस द्वारा इसके निर्माण के बाद से, इसमें कुछ बदलाव हुए हैं। कुछ कानूनों की खोज की गई (जैसे ओस्टवाल्ड के कमजोर पड़ने वाले कानून) जो कुछ हद तक शास्त्रीय सिद्धांत में फिट नहीं थे। लेकिन, वैज्ञानिकों के बाद के काम के लिए धन्यवाद, सिद्धांत में संशोधन किए गए, और अपने आधुनिक रूप में यह अभी भी मौजूद है और उच्च सटीकता के साथ प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त परिणामों का वर्णन करता है।
पृथक्करण के इलेक्ट्रोलाइटिक सिद्धांत का मुख्य सार यह है कि पदार्थ, भंग होने पर, अपने घटक आयनों - कणों में विघटित हो जाता है, जिन पर आवेश होता है। भागों में विघटित (पृथक) करने की क्षमता के आधार पर, मजबूत और कमजोर होते हैंइलेक्ट्रोलाइट्स। मजबूत आयन विलयन में पूरी तरह से आयनों में वियोजित हो जाते हैं, जबकि कमजोर वाले बहुत ही कम मात्रा में आयनों में घुल जाते हैं।
ये कण जिनमें अणु टूटते हैं, विलायक के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं। इस घटना को सॉल्वैंशन कहा जाता है। लेकिन यह हमेशा नहीं होता है, क्योंकि यह आयन और विलायक के अणुओं पर एक चार्ज की उपस्थिति के कारण होता है। उदाहरण के लिए, एक पानी का अणु एक द्विध्रुवीय होता है, अर्थात एक कण एक तरफ धनात्मक रूप से आवेशित होता है और दूसरी ओर ऋणात्मक रूप से आवेशित होता है। और जिन आयनों में इलेक्ट्रोलाइट विघटित होता है, उन पर भी चार्ज होता है। इस प्रकार, ये कण विपरीत आवेशित पक्षों द्वारा आकर्षित होते हैं। लेकिन यह केवल ध्रुवीय सॉल्वैंट्स (जैसे पानी है) के साथ होता है। उदाहरण के लिए, हेक्सेन में किसी भी पदार्थ के घोल में सॉल्वैंशन नहीं होगा।
समाधानों का अध्ययन करने के लिए प्राय: किसी विलेय की मात्रा जानना आवश्यक होता है। कुछ मात्राओं को सूत्रों में प्रतिस्थापित करना कभी-कभी बहुत असुविधाजनक होता है। इसलिए, कई प्रकार की सांद्रताएं हैं, जिनमें से समाधान की सामान्यता है। अब हम किसी पदार्थ की सामग्री को विलयन में व्यक्त करने के सभी तरीकों और इसकी गणना के तरीकों के बारे में विस्तार से बताएंगे।
समाधान की एकाग्रता
रसायन शास्त्र में कई सूत्र होते हैं, और उनमें से कुछ इस तरह से बनाए जाते हैं कि मान को एक विशेष रूप या किसी अन्य रूप में लेना अधिक सुविधाजनक होता है।
हमारे लिए सबसे पहला, और सबसे परिचित, एकाग्रता की अभिव्यक्ति का रूप द्रव्यमान अंश है। इसकी गणना बहुत सरलता से की जाती है। हमें केवल समाधान में पदार्थ के द्रव्यमान को उसके कुल द्रव्यमान से विभाजित करने की आवश्यकता है। इसलिएइस प्रकार, हमें उत्तर एक के भिन्नों में मिलता है। परिणामी संख्या को एक सौ से गुणा करने पर हमें प्रतिशत के रूप में उत्तर प्राप्त होता है।
थोड़ा कम ज्ञात रूप आयतन अंश है। अक्सर इसका उपयोग मादक पेय पदार्थों में अल्कोहल की एकाग्रता को व्यक्त करने के लिए किया जाता है। इसकी गणना भी काफी सरलता से की जाती है: हम विलेय के आयतन को पूरे घोल के आयतन से विभाजित करते हैं। पिछले मामले की तरह, आप प्रतिशत के रूप में उत्तर प्राप्त कर सकते हैं। लेबल अक्सर कहते हैं: "40% वॉल्यूम।", जिसका अर्थ है: 40 वॉल्यूम प्रतिशत।
रसायन शास्त्र में अक्सर अन्य प्रकार की एकाग्रता का प्रयोग किया जाता है। लेकिन उन पर आगे बढ़ने से पहले, आइए बात करते हैं कि किसी पदार्थ का मोल क्या होता है। किसी पदार्थ की मात्रा को विभिन्न तरीकों से व्यक्त किया जा सकता है: द्रव्यमान, आयतन। लेकिन आखिरकार, प्रत्येक पदार्थ के अणुओं का अपना वजन होता है, और नमूने के द्रव्यमान से यह समझना असंभव है कि इसमें कितने अणु हैं, और रासायनिक परिवर्तनों के मात्रात्मक घटक को समझना आवश्यक है। इसके लिए किसी पदार्थ के मोल जैसी मात्रा का परिचय दिया गया। वास्तव में, एक मोल अणुओं की एक निश्चित संख्या होती है: 6.021023। इसे अवोगाद्रो संख्या कहते हैं। सबसे अधिक बार, किसी पदार्थ के मोल के रूप में ऐसी इकाई का उपयोग किसी प्रतिक्रिया के उत्पादों की मात्रा की गणना के लिए किया जाता है। इस संबंध में, एकाग्रता व्यक्त करने का एक और रूप है - दाढ़। यह प्रति इकाई आयतन पदार्थ की मात्रा है। मोलरिटी mol/L में व्यक्त की जाती है (पढ़ें: मोल प्रति लीटर)।
एक प्रणाली में किसी पदार्थ की सामग्री के लिए एक बहुत ही समान प्रकार की अभिव्यक्ति होती है: मोललिटी। यह मोलरिटी से इस मायने में भिन्न है कि यह किसी पदार्थ की मात्रा को मात्रा की एक इकाई में नहीं, बल्कि द्रव्यमान की एक इकाई में निर्धारित करता है। और प्रार्थना में व्यक्त कियाप्रति किलोग्राम (या अन्य गुणक, जैसे प्रति ग्राम)।
तो हम अंतिम रूप पर आते हैं, जिसकी चर्चा अब हम अलग से करेंगे, क्योंकि इसके विवरण के लिए कुछ सैद्धांतिक जानकारी की आवश्यकता होती है।
समाधान सामान्यता
यह क्या है? और यह पिछले मूल्यों से कैसे भिन्न है? पहले आपको समाधान की सामान्यता और मोलरता जैसी अवधारणाओं के बीच अंतर को समझने की आवश्यकता है। वास्तव में, वे केवल एक मान से भिन्न होते हैं - तुल्यता संख्या। अब आप कल्पना भी कर सकते हैं कि समाधान की सामान्यता क्या है। यह सिर्फ एक संशोधित दाढ़ है। तुल्यता संख्या उन कणों की संख्या को इंगित करती है जो हाइड्रोजन आयनों या हाइड्रॉक्साइड आयनों के एक मोल के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं।
हम परिचित हुए कि समाधान की सामान्यता क्या है। लेकिन आखिरकार, यह गहराई से खोदने लायक है, और हम देखेंगे कि यह कितना सरल है, पहली नज़र में, एकाग्रता का वर्णन करने का जटिल रूप है। तो, आइए देखें कि समाधान की सामान्यता क्या है।
फॉर्मूला
मौखिक विवरण से सूत्र की कल्पना करना बहुत आसान है। यह इस तरह दिखेगा: सीn=zn/N. यहाँ z तुल्यता कारक है, n पदार्थ की मात्रा है, V विलयन का आयतन है। पहला मूल्य सबसे दिलचस्प है। यह सिर्फ एक पदार्थ के बराबर दिखाता है, यानी वास्तविक या काल्पनिक कणों की संख्या जो दूसरे पदार्थ के एक न्यूनतम कण के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं। इससे, वास्तव में, समाधान की सामान्यता, जिसका सूत्र ऊपर प्रस्तुत किया गया था, गुणात्मक रूप से भिन्न होता हैमोलरिटी से।
और अब एक और महत्वपूर्ण भाग पर चलते हैं: समाधान की सामान्यता का निर्धारण कैसे करें। यह निस्संदेह एक महत्वपूर्ण प्रश्न है, इसलिए ऊपर प्रस्तुत समीकरण में इंगित प्रत्येक मूल्य की समझ के साथ इसका अध्ययन करना उचित है।
समाधान की सामान्यता कैसे पता करें?
हमने ऊपर जिस सूत्र की चर्चा की है वह विशुद्ध रूप से लागू है। इसमें दिए गए सभी मूल्यों की गणना व्यवहार में आसानी से की जाती है। वास्तव में, कुछ मात्राओं को जानकर समाधान की सामान्यता की गणना करना बहुत आसान है: विलेय का द्रव्यमान, उसका सूत्र और घोल का आयतन। चूँकि हम किसी पदार्थ के अणुओं का सूत्र जानते हैं, इसलिए हम उसका आणविक भार ज्ञात कर सकते हैं। किसी विलेय के नमूने के द्रव्यमान का उसके दाढ़ द्रव्यमान से अनुपात पदार्थ के मोलों की संख्या के बराबर होगा। और पूरे विलयन का आयतन जानकर हम निश्चित रूप से कह सकते हैं कि हमारी दाढ़ की सांद्रता क्या है।
समाधान की सामान्यता की गणना करने के लिए हमें जो अगला ऑपरेशन करने की आवश्यकता है, वह है तुल्यता कारक खोजने की क्रिया। ऐसा करने के लिए, हमें यह समझने की जरूरत है कि पृथक्करण के परिणामस्वरूप कितने कण बनते हैं जो प्रोटॉन या हाइड्रॉक्सिल आयनों को जोड़ सकते हैं। उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड में, तुल्यता कारक 2 है, और इसलिए इस मामले में समाधान की सामान्यता की गणना केवल इसकी दाढ़ को 2 से गुणा करके की जाती है।
आवेदन
रासायनिक विश्लेषण में, अक्सर समाधान की सामान्यता और मोलरता की गणना करनी पड़ती है। यह के लिए बहुत सुविधाजनक हैपदार्थों के आणविक सूत्रों की गणना।
और क्या पढ़ें?
समाधान की सामान्यता को बेहतर ढंग से समझने के लिए, सामान्य रसायन विज्ञान पर एक पाठ्यपुस्तक खोलना सबसे अच्छा है। और यदि आप पहले से ही यह सारी जानकारी जानते हैं, तो आपको रासायनिक विशिष्टताओं के छात्रों के लिए विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान पर पाठ्यपुस्तक का संदर्भ लेना चाहिए।
निष्कर्ष
लेख के लिए धन्यवाद, हमें लगता है कि आप समझ गए हैं कि समाधान की सामान्यता किसी पदार्थ की एकाग्रता को व्यक्त करने का एक रूप है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से रासायनिक विश्लेषण में किया जाता है। और अब यह किसी के लिए रहस्य नहीं है कि इसकी गणना कैसे की जाती है।
