इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण का सिद्धांत. समाधान

इलेक्ट्रोलाइट्स को रासायनिक पदार्थों के रूप में प्राचीन काल से जाना जाता है। हालाँकि, उन्होंने अपेक्षाकृत हाल ही में अपने आवेदन के अधिकांश क्षेत्रों पर विजय प्राप्त की है। हम इन पदार्थों के उपयोग के लिए उद्योग के सर्वोच्च प्राथमिकता वाले क्षेत्रों पर चर्चा करेंगे और पता लगाएंगे कि उत्तरार्द्ध क्या हैं और वे एक दूसरे से कैसे भिन्न हैं। लेकिन आइए इतिहास के भ्रमण से शुरुआत करें।

कहानी

सबसे पुराने ज्ञात इलेक्ट्रोलाइट्स लवण और एसिड हैं, जो प्राचीन दुनिया में खोजे गए थे। हालाँकि, इलेक्ट्रोलाइट्स की संरचना और गुणों के बारे में विचार समय के साथ विकसित हुए हैं। इन प्रक्रियाओं के सिद्धांत 1880 के दशक से विकसित हुए हैं, जब इलेक्ट्रोलाइट्स के गुणों के सिद्धांतों से संबंधित कई खोजें की गईं। पानी के साथ इलेक्ट्रोलाइट्स की बातचीत के तंत्र का वर्णन करने वाले सिद्धांतों में कई गुणात्मक छलांगें देखी गईं (आखिरकार, केवल समाधान में ही वे गुण प्राप्त करते हैं जिसके कारण उनका उद्योग में उपयोग किया जाता है)।

अब हम कई सिद्धांतों की विस्तार से जांच करेंगे जिनका इलेक्ट्रोलाइट्स और उनके गुणों के बारे में विचारों के विकास पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ा। और आइए सबसे आम और सरल सिद्धांत से शुरू करें, जिसे हममें से प्रत्येक ने स्कूल में पढ़ा था।

इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण का अरहेनियस सिद्धांत

1887 में, स्वीडिश रसायनज्ञ और विल्हेम ओस्टवाल्ड ने इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण का सिद्धांत बनाया। हालाँकि, यहाँ भी यह इतना आसान नहीं है। अरहेनियस स्वयं समाधान के तथाकथित भौतिक सिद्धांत के समर्थक थे, जिसने पानी के साथ किसी पदार्थ के घटकों की बातचीत को ध्यान में नहीं रखा और तर्क दिया कि समाधान में मुक्त आवेशित कण (आयन) मौजूद हैं। वैसे, इसी स्थिति से आज स्कूल में इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण पर विचार किया जाता है।

आइए इस बारे में बात करें कि यह सिद्धांत क्या प्रदान करता है और यह हमें पानी के साथ पदार्थों की परस्पर क्रिया की क्रियाविधि कैसे समझाता है। किसी भी अन्य की तरह, उसके पास कई अभिधारणाएँ हैं जिनका वह उपयोग करती है:

1. पानी के साथ क्रिया करते समय, पदार्थ आयनों (धनात्मक - धनायन और ऋणात्मक - आयन) में टूट जाता है। ये कण जलयोजन से गुजरते हैं: वे पानी के अणुओं को आकर्षित करते हैं, जो, वैसे, एक तरफ सकारात्मक रूप से और दूसरी तरफ नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं (एक द्विध्रुव बनाते हैं), जिसके परिणामस्वरूप वे एक्वा कॉम्प्लेक्स (सॉल्वेट्स) में बनते हैं।

2. पृथक्करण प्रक्रिया प्रतिवर्ती है - अर्थात, यदि कोई पदार्थ आयनों में टूट गया है, तो किसी भी कारक के प्रभाव में वह फिर से अपने मूल रूप में बदल सकता है।

3. यदि आप इलेक्ट्रोड को समाधान से जोड़ते हैं और करंट चालू करते हैं, तो धनायन नकारात्मक इलेक्ट्रोड - कैथोड, और आयनों को सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए - एनोड में स्थानांतरित करना शुरू कर देंगे। इसीलिए जो पदार्थ पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं वे पानी की तुलना में विद्युत धारा का बेहतर संचालन करते हैं। इसी कारण से उन्हें इलेक्ट्रोलाइट्स कहा जाता था।

4. इलेक्ट्रोलाइट किसी पदार्थ के उस प्रतिशत को दर्शाता है जो विघटन से गुजर चुका है। यह सूचक विलायक और घुले हुए पदार्थ के गुणों, बाद की सांद्रता और बाहरी तापमान पर निर्भर करता है।

यहाँ, वास्तव में, इस सरल सिद्धांत के सभी मुख्य अभिधारणाएँ हैं। इलेक्ट्रोलाइट समाधान में क्या होता है इसका वर्णन करने के लिए हम इस लेख में उनका उपयोग करेंगे। हम इन कनेक्शनों के उदाहरण थोड़ी देर बाद देखेंगे, लेकिन अब दूसरे सिद्धांत पर नजर डालते हैं।

अम्ल और क्षार का लुईस सिद्धांत

इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के सिद्धांत के अनुसार, एसिड एक पदार्थ है जिसके घोल में हाइड्रोजन धनायन मौजूद होता है, और आधार एक यौगिक है जो घोल में हाइड्रॉक्साइड आयन में विघटित हो जाता है। एक और सिद्धांत है, जिसका नाम प्रसिद्ध रसायनज्ञ गिल्बर्ट लुईस के नाम पर रखा गया है। यह हमें अम्ल और क्षार की अवधारणा को कुछ हद तक विस्तारित करने की अनुमति देता है। लुईस के सिद्धांत के अनुसार, एसिड किसी पदार्थ के अणु होते हैं जिनमें मुक्त इलेक्ट्रॉन कक्षाएँ होती हैं और वे दूसरे अणु से एक इलेक्ट्रॉन स्वीकार करने में सक्षम होते हैं। यह अनुमान लगाना आसान है कि आधार वे कण होंगे जो अम्ल के "उपयोग" के लिए अपने एक या अधिक इलेक्ट्रॉन दान करने में सक्षम हैं। यहां बहुत दिलचस्प बात यह है कि न केवल इलेक्ट्रोलाइट, बल्कि कोई भी पदार्थ, यहां तक ​​कि पानी में अघुलनशील भी, एसिड या बेस हो सकता है।

ब्रेंडस्टेड-लोरी प्रोटोलिटिक सिद्धांत

1923 में, एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से, दो वैज्ञानिकों - जे. ब्रोंस्टेड और टी. लोरी - ने एक सिद्धांत प्रस्तावित किया जो अब रासायनिक प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए वैज्ञानिकों द्वारा सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। इस सिद्धांत का सार यह है कि पृथक्करण का अर्थ एक प्रोटॉन को अम्ल से क्षार में स्थानांतरित करना है। इस प्रकार, उत्तरार्द्ध को यहां प्रोटॉन स्वीकर्ता के रूप में समझा जाता है। फिर एसिड उनका दाता है. यह सिद्धांत उन पदार्थों के अस्तित्व को भी अच्छी तरह से समझाता है जो अम्ल और क्षार दोनों के गुणों को प्रदर्शित करते हैं। ऐसे यौगिकों को उभयधर्मी कहा जाता है। ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत में, उनके लिए एम्फोलाइट्स शब्द का भी उपयोग किया जाता है, जबकि एसिड या बेस को आमतौर पर प्रोटोलाइट्स कहा जाता है।

हम लेख के अगले भाग पर आते हैं। यहां हम आपको बताएंगे कि मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स एक दूसरे से कैसे भिन्न होते हैं और उनके गुणों पर बाहरी कारकों के प्रभाव पर चर्चा करेंगे। और फिर हम उनके व्यावहारिक अनुप्रयोग का वर्णन करना शुरू करेंगे।

मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स

प्रत्येक पदार्थ पानी के साथ व्यक्तिगत रूप से क्रिया करता है। कुछ इसमें अच्छी तरह घुल जाते हैं (उदाहरण के लिए, टेबल नमक), जबकि अन्य बिल्कुल नहीं घुलते (उदाहरण के लिए, चाक)। इस प्रकार, सभी पदार्थों को मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स में विभाजित किया गया है। उत्तरार्द्ध ऐसे पदार्थ हैं जो पानी के साथ खराब प्रतिक्रिया करते हैं और समाधान के तल पर बस जाते हैं। इसका मतलब यह है कि उनके पास पृथक्करण की बहुत कम डिग्री और उच्च बंधन ऊर्जा है, जो अणु को सामान्य परिस्थितियों में अपने घटक आयनों में विघटित नहीं होने देती है। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स का पृथक्करण या तो बहुत धीरे-धीरे होता है या समाधान में इस पदार्थ के बढ़ते तापमान और एकाग्रता के साथ होता है।

आइए मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के बारे में बात करते हैं। इनमें सभी घुलनशील लवण, साथ ही मजबूत एसिड और क्षार शामिल हैं। वे आसानी से आयनों में विघटित हो जाते हैं और वर्षा में एकत्रित होना बहुत कठिन होता है। वैसे, इलेक्ट्रोलाइट्स में करंट घोल में मौजूद आयनों की बदौलत होता है। इसलिए, मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स करंट का सबसे अच्छा संचालन करते हैं। उत्तरार्द्ध के उदाहरण: मजबूत एसिड, क्षार, घुलनशील लवण।

इलेक्ट्रोलाइट्स के व्यवहार को प्रभावित करने वाले कारक

अब आइए जानें कि बाहरी वातावरण में परिवर्तन किस प्रकार एकाग्रता को प्रभावित करते हैं, सीधे इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण की डिग्री को प्रभावित करते हैं। इसके अलावा, इस संबंध को गणितीय रूप से व्यक्त किया जा सकता है। इस संबंध का वर्णन करने वाले कानून को ओस्टवाल्ड का तनुकरण नियम कहा जाता है और इसे इस प्रकार लिखा जाता है: a = (K/c) 1/2। यहां a पृथक्करण की डिग्री है (अंशों में ली गई है), K पृथक्करण स्थिरांक है, प्रत्येक पदार्थ के लिए अलग है, और c समाधान में इलेक्ट्रोलाइट की सांद्रता है। इस सूत्र का उपयोग करके, आप किसी पदार्थ और समाधान में उसके व्यवहार के बारे में बहुत कुछ जान सकते हैं।

लेकिन हम विषय से भटक गये हैं. एकाग्रता के अलावा, पृथक्करण की डिग्री भी इलेक्ट्रोलाइट के तापमान से प्रभावित होती है। अधिकांश पदार्थों के लिए, इसे बढ़ाने से घुलनशीलता और रासायनिक गतिविधि बढ़ जाती है। यह वही है जो केवल ऊंचे तापमान पर कुछ प्रतिक्रियाओं की घटना को समझा सकता है। सामान्य परिस्थितियों में, वे या तो बहुत धीमी गति से या दोनों दिशाओं में चलते हैं (इस प्रक्रिया को प्रतिवर्ती कहा जाता है)।

हमने उन कारकों का विश्लेषण किया है जो इलेक्ट्रोलाइट समाधान जैसे सिस्टम के व्यवहार को निर्धारित करते हैं। आइए अब बिना किसी संदेह के, अत्यंत महत्वपूर्ण रसायनों के व्यावहारिक अनुप्रयोग की ओर बढ़ते हैं।

औद्योगिक उपयोग

बेशक, सभी ने बैटरी के संबंध में "इलेक्ट्रोलाइट" शब्द सुना है। कार में लेड-एसिड बैटरियों का उपयोग किया गया है, जिसमें इलेक्ट्रोलाइट 40% सल्फ्यूरिक एसिड होता है। यह समझने के लिए कि इस पदार्थ की वहां आवश्यकता क्यों है, बैटरियों की परिचालन विशेषताओं को समझना उचित है।

तो किसी भी बैटरी के संचालन का सिद्धांत क्या है? वे एक पदार्थ को दूसरे पदार्थ में परिवर्तित करने की प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया से गुजरते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन निकलते हैं। बैटरी चार्ज करते समय, पदार्थों की परस्पर क्रिया होती है जो सामान्य परिस्थितियों में नहीं होती है। इसे रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप किसी पदार्थ में बिजली के संचय के रूप में सोचा जा सकता है। डिस्चार्ज के दौरान, रिवर्स ट्रांसफॉर्मेशन शुरू हो जाता है, जिससे सिस्टम प्रारंभिक स्थिति में आ जाता है। ये दोनों प्रक्रियाएँ मिलकर एक चार्ज-डिस्चार्ज चक्र बनाती हैं।

आइए एक विशिष्ट उदाहरण - एक लेड-एसिड बैटरी का उपयोग करके उपरोक्त प्रक्रिया को देखें। जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, इस वर्तमान स्रोत में सीसा (साथ ही सीसा डाइऑक्साइड पीबीओ 2) और एसिड युक्त एक तत्व होता है। किसी भी बैटरी में इलेक्ट्रोड होते हैं और उनके बीच का स्थान इलेक्ट्रोलाइट से भरा होता है। उत्तरार्द्ध के रूप में, जैसा कि हम पहले ही पता लगा चुके हैं, हमारे उदाहरण में हम 40 प्रतिशत की सांद्रता के साथ सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग करते हैं। ऐसी बैटरी का कैथोड लेड डाइऑक्साइड से बना होता है, और एनोड शुद्ध लेड से बना होता है। यह सब इसलिए है क्योंकि इन दो इलेक्ट्रोडों पर आयनों की भागीदारी के साथ अलग-अलग प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएं होती हैं जिनमें एसिड अलग हो गया है:

1. PbO 2 + SO 4 2- + 4H + + 2e - = PbSO 4 + 2H 2 O (नकारात्मक इलेक्ट्रोड - कैथोड पर होने वाली प्रतिक्रिया)।
2. Pb + SO 4 2- - 2e - = PbSO 4 (सकारात्मक इलेक्ट्रोड - एनोड पर होने वाली प्रतिक्रिया)।

यदि हम प्रतिक्रियाओं को बाएं से दाएं पढ़ते हैं, तो हमें वे प्रक्रियाएं मिलती हैं जो बैटरी डिस्चार्ज होने पर होती हैं, और यदि दाएं से बाएं करते हैं, तो हमें वे प्रक्रियाएं मिलती हैं जो बैटरी चार्ज होने पर होती हैं। इनमें से प्रत्येक प्रतिक्रिया में, ये प्रतिक्रियाएं अलग-अलग होती हैं, लेकिन उनकी घटना का तंत्र आम तौर पर उसी तरह वर्णित होता है: दो प्रक्रियाएं होती हैं, जिनमें से एक में इलेक्ट्रॉन "अवशोषित" होते हैं, और दूसरे में, इसके विपरीत, वे " चोर दिया"। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि अवशोषित इलेक्ट्रॉनों की संख्या उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है।

दरअसल, बैटरियों के अलावा इन पदार्थों के भी कई अनुप्रयोग होते हैं। सामान्य तौर पर, इलेक्ट्रोलाइट्स, जिनके उदाहरण हमने दिए हैं, इस शब्द के तहत एकजुट होने वाले विभिन्न प्रकार के पदार्थों का एक दाना मात्र हैं। वे हमें हर जगह, हर जगह घेर लेते हैं। उदाहरण के लिए, यहाँ मानव शरीर है। क्या आपको लगता है कि ये पदार्थ वहां नहीं हैं? आप बहुत ग़लत हैं. वे हममें हर जगह पाए जाते हैं, और सबसे बड़ी मात्रा रक्त इलेक्ट्रोलाइट्स से बनी होती है। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, लौह आयन, जो हीमोग्लोबिन का हिस्सा हैं और हमारे शरीर के ऊतकों तक ऑक्सीजन पहुंचाने में मदद करते हैं। रक्त इलेक्ट्रोलाइट्स जल-नमक संतुलन और हृदय क्रिया को विनियमित करने में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यह कार्य पोटेशियम और सोडियम आयनों द्वारा किया जाता है (यहां तक ​​कि एक प्रक्रिया भी होती है जो कोशिकाओं में होती है जिसे पोटेशियम-सोडियम पंप कहा जाता है)।

कोई भी पदार्थ जिसे आप थोड़ा सा भी घोल सकते हैं, इलेक्ट्रोलाइट्स हैं। और उद्योग या हमारे जीवन की कोई शाखा ऐसी नहीं है जहाँ इनका उपयोग न होता हो। यह सिर्फ कार बैटरी और बैटरी नहीं है। ये कोई भी रासायनिक और खाद्य उत्पादन, सैन्य कारखाने, कपड़े कारखाने इत्यादि हैं।

वैसे, इलेक्ट्रोलाइट की संरचना भिन्न होती है। इस प्रकार, अम्लीय और क्षारीय इलेक्ट्रोलाइट्स को अलग किया जा सकता है। वे अपने गुणों में मौलिक रूप से भिन्न हैं: जैसा कि हम पहले ही कह चुके हैं, अम्ल प्रोटॉन दाता हैं, और क्षार स्वीकर्ता हैं। लेकिन समय के साथ, पदार्थ के हिस्से के नुकसान के कारण इलेक्ट्रोलाइट की संरचना बदल जाती है; एकाग्रता या तो घट जाती है या बढ़ जाती है (यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि क्या खो गया है, पानी या इलेक्ट्रोलाइट)।

हम हर दिन उनसे मिलते हैं, लेकिन कम ही लोग इलेक्ट्रोलाइट्स जैसे शब्द की परिभाषा जानते हैं। हमने विशिष्ट पदार्थों के उदाहरण देखे हैं, तो चलिए थोड़ी अधिक जटिल अवधारणाओं की ओर बढ़ते हैं।

इलेक्ट्रोलाइट्स के भौतिक गुण

अब भौतिकी के बारे में। इस विषय का अध्ययन करते समय समझने वाली सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि इलेक्ट्रोलाइट्स में करंट कैसे संचारित होता है। आयन इसमें निर्णायक भूमिका निभाते हैं। ये आवेशित कण विलयन के एक भाग से दूसरे भाग में आवेश स्थानांतरित कर सकते हैं। इस प्रकार, आयन हमेशा सकारात्मक इलेक्ट्रोड की ओर प्रवृत्त होते हैं, और धनायन - नकारात्मक की ओर। इस प्रकार, विद्युत धारा के साथ समाधान पर कार्य करके, हम सिस्टम के विभिन्न पक्षों पर आवेशों को अलग करते हैं।

एक बहुत ही दिलचस्प भौतिक विशेषता घनत्व है। जिन यौगिकों की हम चर्चा कर रहे हैं उनके कई गुण इस पर निर्भर करते हैं। और अक्सर यह सवाल उठता है: "इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व कैसे बढ़ाया जाए?" वास्तव में, उत्तर सरल है: घोल में पानी की मात्रा कम करना आवश्यक है। चूंकि इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व काफी हद तक निर्धारित होता है, यह काफी हद तक बाद की एकाग्रता पर निर्भर करता है। आपकी योजना को प्राप्त करने के दो तरीके हैं। पहला काफी सरल है: बैटरी में मौजूद इलेक्ट्रोलाइट को उबालें। ऐसा करने के लिए, आपको इसे चार्ज करने की आवश्यकता है ताकि अंदर का तापमान एक सौ डिग्री सेल्सियस से थोड़ा ऊपर हो जाए। यदि यह विधि मदद नहीं करती है, तो चिंता न करें, एक और विधि भी है: बस पुराने इलेक्ट्रोलाइट को एक नए से बदलें। ऐसा करने के लिए, आपको पुराने घोल को निकालना होगा, आसुत जल से सल्फ्यूरिक एसिड के अवशेषों को अंदर से साफ करना होगा और फिर एक नया भाग भरना होगा। एक नियम के रूप में, उच्च गुणवत्ता वाले इलेक्ट्रोलाइट समाधानों में तुरंत वांछित एकाग्रता होती है। प्रतिस्थापन के बाद, आप लंबे समय तक भूल सकते हैं कि इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व कैसे बढ़ाया जाए।

इलेक्ट्रोलाइट की संरचना काफी हद तक इसके गुणों को निर्धारित करती है। उदाहरण के लिए, विद्युत चालकता और घनत्व जैसे लक्षण, विलेय की प्रकृति और उसकी सांद्रता पर दृढ़ता से निर्भर करते हैं। एक बैटरी में कितना इलेक्ट्रोलाइट हो सकता है, इसके बारे में एक अलग प्रश्न है। वास्तव में, इसकी मात्रा सीधे उत्पाद की घोषित शक्ति से संबंधित है। बैटरी के अंदर जितना अधिक सल्फ्यूरिक एसिड होगा, वह उतना ही अधिक शक्तिशाली होगा, यानी उतना अधिक वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है।

ये कहां काम आएगा?

अगर आप कार के शौकीन हैं या सिर्फ कारों में दिलचस्पी रखते हैं तो आप खुद ही सब कुछ समझते हैं। निश्चित रूप से अब आप यह भी जानते हैं कि बैटरी में कितना इलेक्ट्रोलाइट है यह कैसे निर्धारित किया जाए। और यदि आप कारों से दूर हैं, तो इन पदार्थों के गुणों, उनके उपयोग और वे एक-दूसरे के साथ कैसे बातचीत करते हैं, इसका ज्ञान अतिश्योक्तिपूर्ण नहीं होगा। यह जानने के बाद अगर आपसे यह पूछा जाए कि बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट क्या है तो आप भ्रमित नहीं होंगे। हालाँकि, भले ही आप कार के शौकीन नहीं हैं, लेकिन आपके पास एक कार है, तो बैटरी संरचना का ज्ञान अतिश्योक्तिपूर्ण नहीं होगा और मरम्मत में आपकी मदद करेगा। किसी ऑटो सेंटर पर जाने की तुलना में सब कुछ स्वयं करना बहुत आसान और सस्ता होगा।

और इस विषय का बेहतर अध्ययन करने के लिए, हम स्कूल और विश्वविद्यालयों के लिए रसायन विज्ञान की पाठ्यपुस्तक पढ़ने की सलाह देते हैं। यदि आप इस विज्ञान को अच्छी तरह से जानते हैं और पर्याप्त पाठ्यपुस्तकें पढ़ी हैं, तो सबसे अच्छा विकल्प वेरीपेव द्वारा लिखित "रासायनिक वर्तमान स्रोत" होगा। बैटरियों, विभिन्न बैटरियों और हाइड्रोजन कोशिकाओं के संचालन के संपूर्ण सिद्धांत को वहां विस्तार से रेखांकित किया गया है।

निष्कर्ष

हम अंत तक आ गए हैं. आइए संक्षेप करें. ऊपर हमने इलेक्ट्रोलाइट्स जैसी अवधारणा से संबंधित हर चीज पर चर्चा की: उदाहरण, संरचना और गुणों का सिद्धांत, कार्य और अनुप्रयोग। एक बार फिर, यह कहने लायक है कि ये यौगिक हमारे जीवन का हिस्सा हैं, जिनके बिना हमारे शरीर और उद्योग के सभी क्षेत्रों का अस्तित्व नहीं हो सकता। क्या आपको रक्त इलेक्ट्रोलाइट्स के बारे में याद है? उन्हीं की बदौलत हम जीते हैं. हमारी कारों के बारे में क्या? इस ज्ञान से हम बैटरी से जुड़ी किसी भी समस्या को ठीक कर सकते हैं, क्योंकि अब हम समझ गए हैं कि इसमें इलेक्ट्रोलाइट का घनत्व कैसे बढ़ाया जाए।

सब कुछ बताना असंभव है, और हमने ऐसा कोई लक्ष्य निर्धारित नहीं किया है। आख़िरकार, इन अद्भुत पदार्थों के बारे में इतना ही नहीं बताया जा सकता।

सभी पदार्थों को इलेक्ट्रोलाइट्स और गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स में विभाजित किया जा सकता है। इलेक्ट्रोलाइट्स में ऐसे पदार्थ शामिल होते हैं जिनके घोल या पिघलने से विद्युत प्रवाह होता है (उदाहरण के लिए, KCl, H 3 PO 4, Na 2 CO 3 के जलीय घोल या पिघल)। गैर-इलेक्ट्रोलाइट पदार्थ पिघलने या घुलने पर विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं करते हैं (चीनी, शराब, एसीटोन, आदि)।

इलेक्ट्रोलाइट्स को मजबूत और कमजोर में विभाजित किया गया है। विलयनों या पिघलों में मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स पूरी तरह से आयनों में अलग हो जाते हैं। रासायनिक प्रतिक्रिया समीकरण लिखते समय, इसे एक दिशा में एक तीर द्वारा जोर दिया जाता है, उदाहरण के लिए:

एचसीएल→ एच + + सीएल -

Ca(OH) 2 → Ca 2+ + 2OH -

मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स में हेटरोपोलर या आयनिक क्रिस्टल संरचना वाले पदार्थ शामिल हैं (तालिका 1.1)।

तालिका 1.1 मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स केवल आंशिक रूप से आयनों में विघटित होते हैं। आयनों के साथ-साथ, इन पदार्थों के पिघलने या समाधान में अत्यधिक असंबद्ध अणु होते हैं। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में, पृथक्करण के समानांतर, विपरीत प्रक्रिया होती है - एसोसिएशन, यानी, अणुओं में आयनों का संयोजन। प्रतिक्रिया समीकरण लिखते समय, इस पर दो विपरीत दिशा वाले तीरों द्वारा जोर दिया जाता है।

सीएच 3 कूह डी सीएच 3 सीओओ - + एच +

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स में होम्योपोलर प्रकार के क्रिस्टल जाली वाले पदार्थ शामिल हैं (तालिका 1.2)।

तालिका 1.2 कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स

एक जलीय घोल में एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट की संतुलन स्थिति मात्रात्मक रूप से इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण की डिग्री और इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण स्थिरांक द्वारा विशेषता होती है।

इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण की डिग्री α विघटित इलेक्ट्रोलाइट के अणुओं की कुल संख्या के लिए आयनों में विघटित अणुओं की संख्या का अनुपात है:

पृथक्करण की डिग्री से पता चलता है कि विघटित इलेक्ट्रोलाइट की कुल मात्रा का कौन सा हिस्सा आयनों में विघटित होता है और इलेक्ट्रोलाइट और विलायक की प्रकृति के साथ-साथ समाधान में पदार्थ की एकाग्रता पर निर्भर करता है, इसका एक आयामहीन मूल्य होता है, हालांकि यह आमतौर पर होता है प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया गया। इलेक्ट्रोलाइट समाधान के अनंत तनुकरण के साथ, पृथक्करण की डिग्री एकता के करीब पहुंचती है, जो आयनों में विघटित पदार्थ के अणुओं के पूर्ण, 100% पृथक्करण से मेल खाती है। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स α के समाधान के लिए<<1. Сильные электролиты в растворах диссоциируют полностью (α =1). Если известно, что в 0,1 М растворе уксусной кислоты степень электрической диссоциации α =0,0132, это означает, что 0,0132 (или 1,32%) общего количества растворённой уксусной кислоты продиссоциировало на ионы, а 0,9868 (или 98,68%) находится в виде недиссоциированных молекул. Диссоциация слабых электролитов в растворе подчиняется закону действия масс.

सामान्य तौर पर, एक प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

एए+ बीबी डी डीडी+ इइ

प्रतिक्रिया दर उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक की शक्तियों में प्रतिक्रिया करने वाले कणों की एकाग्रता के उत्पाद के सीधे आनुपातिक है। फिर सीधी प्रतिक्रिया के लिए

वि 1= क 1 [ए] ए[बी] बी,

और विपरीत प्रतिक्रिया की गति

वि 2= क 2 [डी] डी[इ] इ।

किसी समय, आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दरें बराबर हो जाएंगी, यानी।

इस अवस्था को रासायनिक संतुलन कहते हैं। यहाँ से

क 1 [ए] ए[बी] बी=क 2 [डी] डी[इ] इ

एक तरफ स्थिरांक और दूसरी तरफ चर को समूहीकृत करने पर, हमें यह मिलता है:

इस प्रकार, संतुलन की स्थिति में एक प्रतिवर्ती रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए, प्रारंभिक पदार्थों के लिए एक ही उत्पाद से संबंधित, उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक की शक्तियों में प्रतिक्रिया उत्पादों की संतुलन सांद्रता का उत्पाद, किसी दिए गए तापमान और दबाव पर एक स्थिर मूल्य है . रासायनिक संतुलन स्थिरांक का संख्यात्मक मान कोअभिकारकों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता। उदाहरण के लिए, सामूहिक क्रिया के नियम के अनुसार नाइट्रस एसिड के पृथक्करण के लिए संतुलन स्थिरांक को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

HNO 2 + H 2 OD H 3 O + + NO 2 -

.

आकार के एइसे अम्ल का पृथक्करण स्थिरांक कहा जाता है, इस मामले में नाइट्रस।

कमजोर आधार का पृथक्करण स्थिरांक इसी प्रकार व्यक्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, अमोनिया पृथक्करण प्रतिक्रिया के लिए:

एनएच 3 + एच 2 ओ डीएनएच 4 + + ओएच -

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आकार के बीइसे आधार का पृथक्करण स्थिरांक कहा जाता है, इस मामले में अमोनिया। इलेक्ट्रोलाइट का पृथक्करण स्थिरांक जितना अधिक होगा, इलेक्ट्रोलाइट उतनी ही अधिक मजबूती से अलग होगा और संतुलन में समाधान में इसके आयनों की सांद्रता उतनी ही अधिक होगी। पृथक्करण की डिग्री और एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण स्थिरांक के बीच एक संबंध है:

यह ओस्टवाल्ड के तनुकरण नियम की गणितीय अभिव्यक्ति है: जब एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट को पतला किया जाता है, तो इसके पृथक्करण की डिग्री बढ़ जाती है। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए को≤1∙ 10 -4 और साथ≥0.1 mol/l एक सरलीकृत अभिव्यक्ति का उपयोग करें:

को= α 2 ∙साथया α

उदाहरण 1. 0.1 एम अमोनियम हाइड्रॉक्साइड समाधान में आयनों और [एनएच 4 +] की पृथक्करण और एकाग्रता की डिग्री की गणना करें, यदि कोएनएच 4 ओएच =1.76∙10 -5

दिया गया: NH 4 OH

कोएनएच 4 ओएच =1.76∙10 -5

समाधान:

चूंकि इलेक्ट्रोलाइट काफी कमजोर है ( एनएच 4 ओएच तक =1,76∙10 –5 <1∙ 10 - 4) и раствор его не слишком разбавлен, можно принять, что:

या 1.33%

बाइनरी इलेक्ट्रोलाइट समाधान में आयनों की सांद्रता बराबर होती है सी∙α, चूँकि बाइनरी इलेक्ट्रोलाइट एक धनायन और एक ऋणायन बनाने के लिए आयनित होता है, तो = [ NH 4 + ]=0.1∙1.33∙10 -2 =1.33∙10 -3 (mol/l)।

उत्तर:α=1.33%; = [एनएच 4 + ]=1.33∙10 -3 मोल/ली.

मजबूत इलेक्ट्रोलाइट सिद्धांत

विलयनों और पिघलों में मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स पूरी तरह से आयनों में अलग हो जाते हैं। हालाँकि, मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधानों की विद्युत चालकता के प्रायोगिक अध्ययन से पता चलता है कि विद्युत चालकता की तुलना में इसका मूल्य कुछ हद तक कम आंका गया है जो कि 100% पृथक्करण पर होना चाहिए। इस विसंगति को डेबी और हकेल द्वारा प्रस्तावित मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के सिद्धांत द्वारा समझाया गया है। इस सिद्धांत के अनुसार, मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में आयनों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन होता है। प्रत्येक आयन के चारों ओर, विपरीत आवेश चिह्न के आयनों से एक "आयनिक वातावरण" बनता है, जो प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह पारित होने पर समाधान में आयनों की गति को रोकता है। आयनों की इलेक्ट्रोस्टैटिक अंतःक्रिया के अलावा, संकेंद्रित विलयनों में आयनों के जुड़ाव को भी ध्यान में रखना आवश्यक है। अंतर्आयनिक बलों का प्रभाव अणुओं के अपूर्ण पृथक्करण का प्रभाव पैदा करता है, अर्थात। पृथक्करण की स्पष्ट डिग्री. प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित α का मान हमेशा वास्तविक α से थोड़ा कम होता है। उदाहरण के लिए, Na 2 SO 4 के 0.1 M समाधान में प्रयोगात्मक मान α = 45% है। मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में इलेक्ट्रोस्टैटिक कारकों को ध्यान में रखने के लिए गतिविधि की अवधारणा का उपयोग किया जाता है (ए)।किसी आयन की गतिविधि वह प्रभावी या स्पष्ट सांद्रता है जिस पर आयन समाधान में कार्य करता है। गतिविधि और सच्ची एकाग्रता अभिव्यक्ति से संबंधित हैं:

कहाँ एफ -गतिविधि गुणांक, जो आयनों के इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के कारण आदर्श से सिस्टम के विचलन की डिग्री को दर्शाता है।

आयन गतिविधि गुणांक मान µ पर निर्भर करते हैं, जिसे समाधान की आयनिक शक्ति कहा जाता है। किसी घोल की आयनिक ताकत घोल में मौजूद सभी आयनों के इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन का एक माप है और सांद्रता के उत्पादों के आधे योग के बराबर है (साथ)विलयन में उपस्थित प्रत्येक आयन अपनी आवेश संख्या के प्रति वर्ग के अनुसार होता है (जेड):

.

तनु विलयनों में (µ<0,1М) коэффициенты активности меньше единицы и уменьшаются с ростом ионной силы. Растворы с очень низкой ионной силой (µ < 1∙10 -4 М) можно считать идеальными. В бесконечно разбавленных растворах электролитов активность можно заменить истинной концентрацией. В идеальной системе ए = सीऔर गतिविधि गुणांक 1 है। इसका मतलब है कि व्यावहारिक रूप से कोई इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन नहीं हैं। अत्यधिक संकेंद्रित विलयनों (µ>1M) में, आयन गतिविधि गुणांक एकता से अधिक हो सकते हैं। गतिविधि गुणांक और समाधान की आयनिक शक्ति के बीच संबंध सूत्रों द्वारा व्यक्त किया गया है:

पर µ <10 -2

10 -2 ≤ पर µ ≤ 10 -1

+ 0,1z 2 µ 0.1 पर<µ <1

गतिविधि के संदर्भ में व्यक्त संतुलन स्थिरांक को थर्मोडायनामिक कहा जाता है। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया के लिए

एए+ बीबी डीडी+ इइ

थर्मोडायनामिक स्थिरांक का रूप है:

यह तापमान, दबाव और विलायक की प्रकृति पर निर्भर करता है।

चूंकि कण की गतिविधि है

कहाँ को C एकाग्रता संतुलन स्थिरांक है।

अर्थ को C न केवल तापमान, विलायक की प्रकृति और दबाव पर निर्भर करता है, बल्कि आयनिक शक्ति पर भी निर्भर करता है एम. चूंकि थर्मोडायनामिक स्थिरांक कारकों की सबसे छोटी संख्या पर निर्भर करते हैं, इसलिए वे संतुलन की सबसे बुनियादी विशेषताएं हैं। इसलिए, यह थर्मोडायनामिक स्थिरांक हैं जो संदर्भ पुस्तकों में दिए गए हैं। कुछ कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के थर्मोडायनामिक स्थिरांक इस मैनुअल के परिशिष्ट में दिए गए हैं। =0.024 मोल/ली.

जैसे-जैसे आयन का आवेश बढ़ता है, आयन की गतिविधि गुणांक और गतिविधि कम हो जाती है।

आत्म-नियंत्रण के लिए प्रश्न:

1. एक आदर्श व्यवस्था क्या है? किसी वास्तविक प्रणाली के आदर्श से विचलन के मुख्य कारणों का नाम बताइए।
2. इलेक्ट्रोलाइट्स के पृथक्करण की डिग्री को क्या कहा जाता है?
3. मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के उदाहरण दीजिए।
4. पृथक्करण स्थिरांक और एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण की डिग्री के बीच क्या संबंध मौजूद है? इसे गणितीय रूप से व्यक्त करें।
5. गतिविधि क्या है? किसी आयन की गतिविधि और उसकी वास्तविक सांद्रता कैसे संबंधित हैं?
6. गतिविधि गुणांक क्या है?
7. आयन का आवेश गतिविधि गुणांक को कैसे प्रभावित करता है?
8. किसी विलयन की आयनिक शक्ति, उसकी गणितीय अभिव्यक्ति क्या है?
9. समाधान की आयनिक शक्ति के आधार पर व्यक्तिगत आयनों की गतिविधि गुणांक की गणना के लिए सूत्र लिखें।
10. सामूहिक क्रिया का नियम बनाइये और उसे गणितीय रूप से व्यक्त कीजिये।
11. थर्मोडायनामिक संतुलन स्थिरांक क्या है? कौन से कारक इसके मूल्य को प्रभावित करते हैं?
12. एकाग्रता संतुलन स्थिरांक क्या है? कौन से कारक इसके मूल्य को प्रभावित करते हैं?
13. थर्मोडायनामिक और एकाग्रता संतुलन स्थिरांक कैसे संबंधित हैं?
14. गतिविधि गुणांक मान किस सीमा के भीतर भिन्न हो सकते हैं?
15. प्रबल इलेक्ट्रोलाइट्स के सिद्धांत के मुख्य सिद्धांत क्या हैं?

लवण, उनके गुण, जल अपघटन

स्कूल नंबर 182 की 8वीं कक्षा की छात्रा बी

पेत्रोवा पोलीना

रसायन विज्ञान शिक्षक:

खरीना एकातेरिना अलेक्सेवना

मॉस्को 2009

रोजमर्रा की जिंदगी में, हम केवल एक नमक से निपटने के आदी हैं - टेबल नमक, यानी। सोडियम क्लोराइड NaCl. हालाँकि, रसायन विज्ञान में, यौगिकों के एक पूरे वर्ग को लवण कहा जाता है। लवण को धातु के साथ अम्ल में हाइड्रोजन के प्रतिस्थापन के उत्पाद के रूप में माना जा सकता है। उदाहरण के लिए, टेबल नमक को प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया द्वारा हाइड्रोक्लोरिक एसिड से प्राप्त किया जा सकता है:

2Na + 2HCl = 2NaCl + H2.

अम्लीय नमक

यदि आप सोडियम के स्थान पर एल्युमिनियम लेते हैं, तो एक और नमक बनता है - एल्युमिनियम क्लोराइड:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

लवण- ये धातु परमाणुओं और अम्लीय अवशेषों से युक्त जटिल पदार्थ हैं। वे किसी अम्ल में धातु के साथ हाइड्रोजन के पूर्ण या आंशिक प्रतिस्थापन या अम्ल अवशेष के साथ आधार में हाइड्रॉक्सिल समूह के उत्पाद हैं। उदाहरण के लिए, यदि सल्फ्यूरिक एसिड एच 2 एसओ 4 में हम एक हाइड्रोजन परमाणु को पोटेशियम के साथ बदलते हैं, तो हमें नमक केएचएसओ 4 मिलता है, और यदि दो - के 2 एसओ 4।

नमक कई प्रकार के होते हैं.

लवण के प्रकार	परिभाषा	लवण के उदाहरण
औसत	धातु के साथ अम्लीय हाइड्रोजन के पूर्ण प्रतिस्थापन का उत्पाद। उनमें न तो H परमाणु होते हैं और न ही OH समूह।	Na 2 SO 4 सोडियम सल्फेट CuCl 2 कॉपर (II) क्लोराइड Ca 3 (PO 4) 2 कैल्शियम फॉस्फेट Na 2 CO 3 सोडियम कार्बोनेट (सोडा ऐश)
खट्टा	धातु द्वारा अम्लीय हाइड्रोजन के अपूर्ण प्रतिस्थापन का एक उत्पाद। हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। (वे केवल पॉलीबेसिक एसिड द्वारा बनते हैं)	CaHPO 4 कैल्शियम हाइड्रोजन फॉस्फेट Ca(H 2 PO 4) 2 कैल्शियम डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट NaHCO 3 सोडियम बाइकार्बोनेट (बेकिंग सोडा)
बुनियादी	अम्लीय अवशेष के साथ आधार के हाइड्रॉक्सिल समूहों के अपूर्ण प्रतिस्थापन का उत्पाद। ओएच समूह शामिल हैं। (केवल पॉलीएसिड आधारों द्वारा निर्मित)	Cu(OH)Cl कॉपर (II) हाइड्रोक्सीक्लोराइड Ca 5 (PO 4) 3 (OH) कैल्शियम हाइड्रोक्सीफॉस्फेट (CuOH) 2 CO 3 कॉपर (II) हाइड्रोक्सीकार्बोनेट (मैलाकाइट)
मिश्रित	दो अम्लों के लवण	Ca(OCl)Cl - ब्लीच
दोहरा	दो धातुओं के लवण	K 2 NaPO 4 - डिपोटेशियम सोडियम ऑर्थोफोस्फेट
क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स	इसमें क्रिस्टलीकरण का पानी होता है। गर्म करने पर, वे निर्जलित हो जाते हैं - वे पानी खो देते हैं, निर्जल नमक में बदल जाते हैं।	CuSO4. 5H 2 O - पेंटाहाइड्रेट कॉपर (II) सल्फेट (कॉपर सल्फेट) Na 2 CO 3। 10H 2 O - सोडियम कार्बोनेट डेकाहाइड्रेट (सोडा)

लवण प्राप्त करने की विधियाँ.

1. धातुओं, क्षारीय ऑक्साइडों और क्षारों पर अम्लों के साथ क्रिया करके लवण प्राप्त किया जा सकता है:

Zn + 2HCl ZnCl 2 + H 2

जिंक क्लोराइड

3H 2 SO 4 + Fe 2 O 3 Fe 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

आयरन (III) सल्फेट

3HNO 3 + Cr(OH) 3 Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O

क्रोमियम (III) नाइट्रेट

2. लवण क्षार के साथ अम्लीय ऑक्साइड की प्रतिक्रिया से बनते हैं, साथ ही क्षारीय ऑक्साइड के साथ अम्लीय ऑक्साइड की प्रतिक्रिया से बनते हैं:

एन 2 ओ 5 + सीए(ओएच) 2 सीए(एनओ 3) 2 + एच 2 ओ

कैल्शियम नाइट्रेट

SiO 2 + CaO CaSiO 3

कैल्शियम सिलिकेट

3. लवण को अम्ल, क्षार, धातु, गैर-वाष्पशील अम्ल ऑक्साइड और अन्य लवणों के साथ अभिक्रिया करके लवण प्राप्त किया जा सकता है। ऐसी प्रतिक्रियाएँ गैस के विकास, अवक्षेप के अवक्षेपण, कमजोर अम्ल के ऑक्साइड के विकास या वाष्पशील ऑक्साइड के विकास की स्थितियों में होती हैं।

Ca 3 (PO4) 2 + 3H 2 SO 4 3CaSO 4 + 2H 3 PO 4

कैल्शियम ऑर्थोफॉस्फेट कैल्शियम सल्फेट

Fe 2 (SO 4) 3 + 6NaOH 2Fe(OH) 3 + 3Na 2 SO 4

आयरन (III) सल्फेट सोडियम सल्फेट

CuSO 4 + Fe FeSO 4 + Cu

कॉपर (II) सल्फेट आयरन (II) सल्फेट

CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2

कैल्शियम कार्बोनेट कैल्शियम सिलिकेट

अल 2 (एसओ 4) 3 + 3BaCl 2 3BaSO 4 + 2AlCl 3

सल्फेट क्लोराइड सल्फेट क्लोराइड

एल्यूमीनियम बेरियम बेरियम एल्यूमीनियम

4. ऑक्सीजन रहित अम्लों के लवण धातुओं की अधातुओं के साथ परस्पर क्रिया से बनते हैं:

2Fe + 3Cl 2 2FeCl 3

आयरन (III) क्लोराइड

भौतिक गुण।

लवण विभिन्न रंगों के ठोस होते हैं। पानी में इनकी घुलनशीलता अलग-अलग होती है। नाइट्रिक और एसिटिक एसिड के सभी लवण, साथ ही सोडियम और पोटेशियम लवण घुलनशील होते हैं। पानी में अन्य लवणों की घुलनशीलता घुलनशीलता तालिका में पाई जा सकती है।

रासायनिक गुण।

1) लवण धातुओं के साथ अभिक्रिया करते हैं।

चूंकि ये प्रतिक्रियाएं जलीय घोल में होती हैं, ली, ना, के, सीए, बा और अन्य सक्रिय धातुएं जो सामान्य परिस्थितियों में पानी के साथ प्रतिक्रिया करती हैं, उन्हें प्रयोगों के लिए इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है, या पिघले हुए घोल में प्रतिक्रियाएं नहीं की जा सकती हैं।

CuSO 4 + Zn ZnSO 4 + Cu

Pb(NO 3) 2 + Zn Zn(NO 3) 2 + Pb

2) लवण अम्ल के साथ अभिक्रिया करते हैं। ये प्रतिक्रियाएँ तब होती हैं जब एक मजबूत एसिड एक कमजोर एसिड को विस्थापित करता है, गैस छोड़ता है या अवक्षेपित करता है।

इन प्रतिक्रियाओं को निष्पादित करते समय, वे आमतौर पर सूखा नमक लेते हैं और केंद्रित एसिड के साथ कार्य करते हैं।

BaCl 2 + H 2 SO 4 BaSO 4 + 2HCl

Na 2 SiO 3 + 2HCl 2NaCl + H 2 SiO 3

3) लवण जलीय घोल में क्षार के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।

यह अघुलनशील क्षार और क्षार प्राप्त करने की एक विधि है।

FeCl 3 (पी-पी) + 3NaOH(पी-पी) Fe(OH) 3 + 3NaCl

CuSO 4 (पी-पी) + 2NaOH (पी-पी) Na 2 SO 4 + Cu(OH) 2

Na 2 SO 4 + Ba(OH) 2 BaSO 4 + 2NaOH

4) लवण लवण के साथ अभिक्रिया करते हैं।

प्रतिक्रियाएं समाधानों में होती हैं और व्यावहारिक रूप से अघुलनशील लवण प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाती हैं।

AgNO 3 + KBr AgBr + KNO 3

CaCl 2 + Na 2 CO 3 CaCO 3 + 2NaCl

5) गर्म करने पर कुछ लवण विघटित हो जाते हैं।

ऐसी प्रतिक्रिया का एक विशिष्ट उदाहरण चूना पत्थर का फायरिंग है, जिसका मुख्य घटक कैल्शियम कार्बोनेट है:

CaCO 3 CaO + CO2 कैल्शियम कार्बोनेट

1. कुछ लवण क्रिस्टलीकृत होकर क्रिस्टलीय हाइड्रेट बनाने में सक्षम होते हैं।

कॉपर (II) सल्फेट CuSO4 एक सफेद क्रिस्टलीय पदार्थ है। जब इसे पानी में घोला जाता है तो यह गर्म हो जाता है और नीला घोल बनता है। गर्मी का निकलना और रंग बदलना रासायनिक प्रतिक्रिया के संकेत हैं। जब घोल वाष्पित हो जाता है, तो क्रिस्टलीय हाइड्रेट CuSO 4 निकलता है। 5H 2 O (कॉपर सल्फेट)। इस पदार्थ का निर्माण इंगित करता है कि कॉपर (II) सल्फेट पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है:

CuSO 4 + 5H 2 O CuSO 4। 5H 2 O + Q

सफ़ेद नीला-नीला

नमक का प्रयोग.

अधिकांश नमक उद्योग और रोजमर्रा की जिंदगी में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, सोडियम क्लोराइड NaCl, या टेबल नमक, खाना पकाने में अपरिहार्य है। उद्योग में, सोडियम क्लोराइड का उपयोग सोडियम हाइड्रॉक्साइड, सोडा NaHCO3, क्लोरीन, सोडियम के उत्पादन के लिए किया जाता है। नाइट्रिक और ऑर्थोफॉस्फोरिक एसिड के लवण मुख्य रूप से खनिज उर्वरक हैं। उदाहरण के लिए, पोटेशियम नाइट्रेट KNO 3 पोटेशियम नाइट्रेट है। यह बारूद और अन्य आतिशबाज़ी मिश्रण का भी हिस्सा है। लवण का उपयोग धातु, अम्ल प्राप्त करने और कांच उत्पादन में किया जाता है। बीमारियों, कीटों और कुछ औषधीय पदार्थों से कई पौधों की सुरक्षा करने वाले उत्पाद भी लवण के वर्ग से संबंधित हैं। पोटेशियम परमैंगनेट KMnO4 को अक्सर पोटेशियम परमैंगनेट कहा जाता है। चूना पत्थर और जिप्सम - CaSO 4 - का उपयोग निर्माण सामग्री के रूप में किया जाता है। 2H 2 O, जिसका प्रयोग औषधि में भी किया जाता है।

समाधान और घुलनशीलता.

जैसा कि पहले कहा गया है, घुलनशीलता लवण का एक महत्वपूर्ण गुण है। घुलनशीलता किसी पदार्थ की किसी अन्य पदार्थ के साथ मिलकर परिवर्तनीय संरचना की एक सजातीय, स्थिर प्रणाली बनाने की क्षमता है, जिसमें दो या दो से अधिक घटक शामिल होते हैं।

समाधान- ये विलायक अणुओं और विलेय कणों से युक्त सजातीय प्रणालियाँ हैं।

इसलिए, उदाहरण के लिए, टेबल नमक के घोल में एक विलायक - पानी, एक घुला हुआ पदार्थ - Na +, सीएल - आयन होते हैं।

आयनों(ग्रीक आयन से - जा रहा है), परमाणुओं या परमाणुओं के समूहों द्वारा इलेक्ट्रॉनों (या अन्य आवेशित कणों) की हानि या लाभ से निर्मित विद्युत आवेशित कण। "आयन" की अवधारणा और शब्द 1834 में एम. फैराडे द्वारा पेश किया गया था, जिन्होंने एसिड, क्षार और लवण के जलीय समाधानों पर विद्युत प्रवाह के प्रभाव का अध्ययन करते हुए सुझाव दिया था कि ऐसे समाधानों की विद्युत चालकता आयनों की गति के कारण होती है। . फैराडे ने धनात्मक आवेशित आयनों को ऋणात्मक ध्रुव (कैथोड) धनायनों की ओर विलयन में गतिमान कहा जाता है, और ऋणात्मक रूप से आवेशित आयनों को धनात्मक ध्रुव (एनोड) की ओर गतिमान - ऋणायन कहा जाता है।

पानी में घुलनशीलता की डिग्री के आधार पर, पदार्थों को तीन समूहों में विभाजित किया जाता है:

1) अत्यधिक घुलनशील;

2) थोड़ा घुलनशील;

3) व्यावहारिक रूप से अघुलनशील।

कई लवण पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं। पानी में अन्य लवणों की घुलनशीलता तय करते समय आपको घुलनशीलता तालिका का उपयोग करना होगा।

यह सर्वविदित है कि कुछ पदार्थ, घुलने या पिघलने पर, विद्युत धारा का संचालन करते हैं, जबकि अन्य समान परिस्थितियों में विद्युत धारा का संचालन नहीं करते हैं।

वे पदार्थ जो विलयन में आयनों में विघटित हो जाते हैं या पिघल जाते हैं और इसलिए विद्युत धारा प्रवाहित करते हैं, कहलाते हैं इलेक्ट्रोलाइट्स.

वे पदार्थ जो समान परिस्थितियों में आयनों में विघटित नहीं होते और विद्युत धारा का संचालन नहीं करते, कहलाते हैं गैर इलेक्ट्रोलाइट्स.

इलेक्ट्रोलाइट्स में अम्ल, क्षार और लगभग सभी लवण शामिल हैं। इलेक्ट्रोलाइट्स स्वयं बिजली का संचालन नहीं करते हैं। विलयन और पिघलने पर, वे आयनों में टूट जाते हैं, जिससे धारा प्रवाहित होती है।

पानी में घुलने पर इलेक्ट्रोलाइट्स का आयनों में टूटना कहलाता है इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण. इसकी सामग्री निम्नलिखित तीन प्रावधानों पर आधारित है:

1) इलेक्ट्रोलाइट्स, पानी में घुलने पर, आयनों में टूट जाते हैं (अलग हो जाते हैं) - सकारात्मक और नकारात्मक।

2) विद्युत धारा के प्रभाव में, आयन दिशात्मक गति प्राप्त कर लेते हैं: सकारात्मक रूप से आवेशित आयन कैथोड की ओर बढ़ते हैं और धनायन कहलाते हैं, और नकारात्मक रूप से आवेशित आयन एनोड की ओर बढ़ते हैं और आयन कहलाते हैं।

3) पृथक्करण एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है: अणुओं के आयनों (पृथक्करण) में विघटन के समानांतर, आयनों के संयोजन (संघ) की प्रक्रिया होती है।

उलटने अथवा पुलटने योग्यता

मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स।

आयनों में विघटित होने के लिए इलेक्ट्रोलाइट की क्षमता को मात्रात्मक रूप से चित्रित करने के लिए, पृथक्करण की डिग्री (α) की अवधारणा, टी . इ।आयनों में विघटित अणुओं की संख्या और अणुओं की कुल संख्या का अनुपात। उदाहरण के लिए, α = 1 इंगित करता है कि इलेक्ट्रोलाइट पूरी तरह से आयनों में विघटित हो गया है, और α = 0.2 का अर्थ है कि इसके केवल हर पांचवें अणु का विघटन हुआ है। जब किसी सांद्र विलयन को पतला किया जाता है, साथ ही गर्म किया जाता है, तो इसकी विद्युत चालकता बढ़ जाती है, क्योंकि पृथक्करण की डिग्री बढ़ जाती है।

α के मान के आधार पर, इलेक्ट्रोलाइट्स को पारंपरिक रूप से मजबूत (लगभग पूरी तरह से अलग, (α 0.95)) मध्यम शक्ति (0.95) में विभाजित किया जाता है।

मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स कई खनिज एसिड (HCl, HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, आदि), क्षार (NaOH, KOH, Ca (OH) 2, आदि), और लगभग सभी लवण हैं। कमजोर लोगों में कुछ खनिज एसिड (एच 2 एस, एच 2 एसओ 3, एच 2 सीओ 3, एचसीएन, एचसीएलओ), कई कार्बनिक एसिड (उदाहरण के लिए, एसिटिक एसिड सीएच 3 सीओओएच), अमोनिया का एक जलीय घोल (एनएच 3) के समाधान शामिल हैं। .2O), पानी, कुछ पारा लवण (HgCl2)। मध्यम शक्ति के इलेक्ट्रोलाइट्स में अक्सर हाइड्रोफ्लोरिक एचएफ, ऑर्थोफॉस्फोरिक एच 3 पीओ 4 और नाइट्रस एचएनओ 2 एसिड शामिल होते हैं।

लवणों का जल अपघटन.

शब्द "हाइड्रोलिसिस" ग्रीक शब्द हिडोर (पानी) और लिसीस (अपघटन) से आया है। हाइड्रोलिसिस को आमतौर पर किसी पदार्थ और पानी के बीच विनिमय प्रतिक्रिया के रूप में समझा जाता है। हाइड्रोलाइटिक प्रक्रियाएं हमारे आस-पास की प्रकृति (जीवित और निर्जीव दोनों) में बेहद आम हैं, और आधुनिक उत्पादन और घरेलू प्रौद्योगिकियों में मनुष्यों द्वारा भी व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं।

नमक हाइड्रोलिसिस नमक और पानी बनाने वाले आयनों के बीच परस्पर क्रिया की प्रतिक्रिया है, जिससे कमजोर इलेक्ट्रोलाइट का निर्माण होता है और समाधान वातावरण में बदलाव के साथ होता है।

तीन प्रकार के लवण जल-अपघटन से गुजरते हैं:

ए) एक कमजोर आधार और एक मजबूत एसिड द्वारा गठित लवण (CuCl 2, NH 4 Cl, Fe 2 (SO 4) 3 - धनायन का हाइड्रोलिसिस होता है)

एनएच 4 + + एच 2 ओ एनएच 3 + एच 3 ओ +

एनएच 4 सीएल + एच 2 ओ एनएच 3। H2O + एचसीएल

माध्यम की प्रतिक्रिया अम्लीय होती है.

बी) एक मजबूत आधार और एक कमजोर एसिड द्वारा गठित लवण (के 2 सीओ 3, ना 2 एस - आयनों में हाइड्रोलिसिस होता है)

SiO 3 2- + 2H 2 O H 2 SiO 3 + 2OH -

K 2 SiO 3 +2H 2 O H 2 SiO 3 +2KOH

माध्यम की प्रतिक्रिया क्षारीय होती है।

ग) कमजोर आधार और कमजोर एसिड (एनएच 4) 2 सीओ 3, एफई 2 (सीओ 3) 3 द्वारा गठित लवण - हाइड्रोलिसिस धनायन और आयन पर होता है।

2एनएच 4 + + सीओ 3 2- + 2एच 2 ओ 2एनएच 3. H2O + H2CO3

(एनएच 4) 2 सीओ 3 + एच 2 ओ 2 एनएच 3। H2O + H2CO3

प्रायः वातावरण की प्रतिक्रिया तटस्थ होती है।

डी) एक मजबूत आधार और एक मजबूत एसिड (NaCl, Ba(NO 3) 2) द्वारा गठित लवण हाइड्रोलिसिस के अधीन नहीं हैं।

कुछ मामलों में, हाइड्रोलिसिस अपरिवर्तनीय रूप से आगे बढ़ता है (जैसा कि वे कहते हैं, यह अंत तक जाता है)। तो, जब सोडियम कार्बोनेट और कॉपर सल्फेट के घोल को मिलाया जाता है, तो हाइड्रेटेड मूल नमक का एक नीला अवक्षेप अवक्षेपित हो जाता है, जो गर्म होने पर, क्रिस्टलीकरण के पानी का हिस्सा खो देता है और हरा रंग प्राप्त कर लेता है - यह निर्जल मूल कॉपर कार्बोनेट - मैलाकाइट में बदल जाता है:

2CuSO 4 + 2Na 2 CO 3 + H 2 O (CuOH) 2 CO 3 + 2Na 2 SO 4 + CO 2

सोडियम सल्फाइड और एल्यूमीनियम क्लोराइड के घोल को मिलाते समय, हाइड्रोलिसिस भी पूरा हो जाता है:

2AlCl 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O 2Al(OH) 3 + 3H 2 S + 6NaCl

इसलिए, अल 2 एस 3 को जलीय घोल से अलग नहीं किया जा सकता है। यह नमक साधारण पदार्थों से प्राप्त होता है।

मजबूत और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स

कुछ इलेक्ट्रोलाइट्स के विलयनों में, अणुओं का केवल एक भाग ही वियोजित होता है। इलेक्ट्रोलाइट की ताकत को मात्रात्मक रूप से चिह्नित करने के लिए, पृथक्करण की डिग्री की अवधारणा पेश की गई थी। आयनों में विभाजित अणुओं की संख्या और विलेय के अणुओं की कुल संख्या के अनुपात को पृथक्करण की डिग्री कहा जाता है।

जहां C पृथक्कृत अणुओं की सांद्रता है, mol/l;

C 0 घोल की प्रारंभिक सांद्रता है, mol/l।

पृथक्करण की डिग्री के अनुसार, सभी इलेक्ट्रोलाइट्स को मजबूत और कमजोर में विभाजित किया गया है। मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स में वे शामिल हैं जिनकी पृथक्करण की डिग्री 30% (ए> 0.3) से अधिक है। इसमे शामिल है:

· मजबूत अम्ल (H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI);

· घुलनशील हाइड्रॉक्साइड, NH 4 OH को छोड़कर;

· घुलनशील लवण.

मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स का इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण अपरिवर्तनीय है

HNO 3 ® H + + NO - 3 .

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स में पृथक्करण की डिग्री 2% से कम होती है (ए)।< 0,02). К ним относятся:

· कमजोर अकार्बनिक एसिड (H 2 CO 3, H 2 S, HNO 2, HCN, H 2 SiO 3, आदि) और सभी कार्बनिक एसिड, उदाहरण के लिए, एसिटिक एसिड (CH 3 COOH);

· अघुलनशील हाइड्रॉक्साइड, साथ ही घुलनशील हाइड्रॉक्साइड NH 4 OH;

· अघुलनशील लवण.

पृथक्करण की डिग्री के मध्यवर्ती मूल्यों वाले इलेक्ट्रोलाइट्स को मध्यम शक्ति के इलेक्ट्रोलाइट्स कहा जाता है।

पृथक्करण की डिग्री (ए) निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:

इलेक्ट्रोलाइट की प्रकृति पर, यानी रासायनिक बंधों के प्रकार पर; पृथक्करण सर्वाधिक ध्रुवीय बंधों के स्थल पर सबसे आसानी से होता है;

विलायक की प्रकृति से - उत्तरार्द्ध जितना अधिक ध्रुवीय होगा, उसमें पृथक्करण प्रक्रिया उतनी ही आसान होगी;

तापमान से - बढ़ता तापमान पृथक्करण को बढ़ाता है;

घोल की सांद्रता पर - जब घोल को पतला किया जाता है तो पृथक्करण भी बढ़ जाता है।

रासायनिक बंधों की प्रकृति पर पृथक्करण की डिग्री की निर्भरता के एक उदाहरण के रूप में, सोडियम हाइड्रोजन सल्फेट (NaHSO 4) के पृथक्करण पर विचार करें, जिसके अणु में निम्नलिखित प्रकार के बंधन होते हैं: 1-आयनिक; 2 - ध्रुवीय सहसंयोजक; 3 - सल्फर और ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच का बंधन निम्न-ध्रुवीय होता है। आयनिक बंधन के स्थल पर टूटना सबसे आसानी से होता है (1):

ना 1 ओ 3 ओ एस 3 एच 2 ओ ओ

1. NaHSO 4 ® Na + + HSO - 4, 2. फिर एक कम डिग्री के ध्रुवीय बंधन के स्थल पर: HSO - 4 ® H + + SO 2 - 4। 3. अम्ल अवशेष आयनों में वियोजित नहीं होता है।

इलेक्ट्रोलाइट पृथक्करण की डिग्री दृढ़ता से विलायक की प्रकृति पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, एचसीएल पानी में दृढ़ता से अलग हो जाता है, इथेनॉल सी 2 एच 5 ओएच में कम दृढ़ता से, और लगभग बेंजीन में अलग नहीं होता है, जिसमें यह व्यावहारिक रूप से विद्युत प्रवाह का संचालन नहीं करता है। उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक (ई) वाले सॉल्वैंट्स विलेय अणुओं को ध्रुवीकृत करते हैं और उनके साथ सॉल्वेटेड (हाइड्रेटेड) आयन बनाते हैं। 25 0 सी पर ई(एच 2 ओ) = 78.5, ई(सी 2 एच 5 ओएच) = 24.2, ई(सी 6 एच 6) = 2.27।

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में, पृथक्करण प्रक्रिया विपरीत रूप से होती है और इसलिए, रासायनिक संतुलन के नियम अणुओं और आयनों के बीच समाधान में संतुलन पर लागू होते हैं। तो, एसिटिक एसिड के पृथक्करण के लिए

सीएच 3 सीओओएच « सीएच 3 सीओओ - + एच +।

संतुलन स्थिरांक Kc को इस प्रकार निर्धारित किया जाएगा

के सी = के डी = सीसीएच 3 सीओओ - · सीएच + / सीसीएच 3 सीओओएच।

पृथक्करण प्रक्रिया के लिए संतुलन स्थिरांक (K c) को पृथक्करण स्थिरांक (K d) कहा जाता है। इसका मान इलेक्ट्रोलाइट की प्रकृति, विलायक और तापमान पर निर्भर करता है, लेकिन यह घोल में इलेक्ट्रोलाइट की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है। पृथक्करण स्थिरांक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स की एक महत्वपूर्ण विशेषता है, क्योंकि यह समाधान में उनके अणुओं की ताकत को इंगित करता है। पृथक्करण स्थिरांक जितना छोटा होगा, इलेक्ट्रोलाइट का पृथक्करण उतना ही कमजोर होगा और उसके अणु उतने ही अधिक स्थिर होंगे। यह ध्यान में रखते हुए कि पृथक्करण की डिग्री, पृथक्करण स्थिरांक के विपरीत, समाधान की एकाग्रता के साथ बदलती है, K d और a के बीच संबंध खोजना आवश्यक है। यदि समाधान की प्रारंभिक सांद्रता C के बराबर ली जाती है, और इस सांद्रता के अनुरूप पृथक्करण की डिग्री a है, तो एसिटिक एसिड के वियोजित अणुओं की संख्या · C के बराबर होगी। चूँकि

सीसीएच 3 सीओओ - = सी एच + = ए सी,

तो एसिटिक एसिड के अघुलनशील अणुओं की सांद्रता (C - a · C) या C(1- a · C) के बराबर होगी। यहाँ से

के डी = एС · ए सी /(सी - ए · सी) = ए 2 सी / (1- ए)। (1)

समीकरण (1) ओस्टवाल्ड के तनुकरण नियम को व्यक्त करता है। बहुत कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए a<<1, то приближенно К @ a 2 С и

ए = (के/सी). (2)

जैसा कि सूत्र (2) से देखा जा सकता है, इलेक्ट्रोलाइट समाधान (पतला होने पर) की एकाग्रता में कमी के साथ, पृथक्करण की डिग्री बढ़ जाती है।

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स चरणों में अलग हो जाते हैं, उदाहरण के लिए:

प्रथम चरण H 2 CO 3 « H + + HCO - 3,

स्टेज 2 एचसीओ - 3 « एच + + सीओ 2 - 3 .

ऐसे इलेक्ट्रोलाइट्स को आयनों में अपघटन के चरणों की संख्या के आधार पर कई स्थिरांकों की विशेषता होती है। कार्बोनिक एसिड के लिए

के 1 = सीएच + सीएचसीओ - 2 / सीएच 2 सीओ 3 = 4.45 × 10 -7; के 2 = सीएच + · सीसीओ 2- 3 / सीएचसीओ - 3 = 4.7 × 10 -11।

जैसा कि देखा जा सकता है, कार्बोनिक एसिड आयनों में अपघटन मुख्य रूप से पहले चरण द्वारा निर्धारित होता है, और दूसरा केवल तभी प्रकट हो सकता है जब समाधान अत्यधिक पतला हो।

H 2 CO 3 « 2H + + CO 2 - 3 का कुल संतुलन कुल पृथक्करण स्थिरांक से मेल खाता है

के डी = सी 2 एन + · सीसीओ 2- 3 / सीएच 2 सीओ 3।

मात्राएँ K 1 और K 2 एक दूसरे से संबंध द्वारा संबंधित हैं

के डी = के 1 · के 2.

बहुसंयोजक धातुओं के आधार समान चरणबद्ध तरीके से अलग हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, कॉपर हाइड्रॉक्साइड के पृथक्करण के दो चरण

Cu(OH) 2 « CuOH + + OH - ,

CuOH + « Cu 2+ + OH -

पृथक्करण स्थिरांक के अनुरूप

K 1 = СCuOH + · СОН - / СCu(OH) 2 और К 2 = Сcu 2+ · СОН - / СCuOH +।

चूंकि मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स समाधान में पूरी तरह से अलग हो जाते हैं, इसलिए उनके लिए पृथक्करण स्थिरांक शब्द का कोई मतलब नहीं है।

इलेक्ट्रोलाइट्स के विभिन्न वर्गों का पृथक्करण

इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण के सिद्धांत के दृष्टिकोण से अम्ल एक पदार्थ है जिसका पृथक्करण धनायन के रूप में केवल हाइड्रेटेड हाइड्रोजन आयन H3O (या बस H+) उत्पन्न करता है।

बुनियादएक पदार्थ है, जो एक जलीय घोल में, हाइड्रॉक्साइड आयन OH बनाता है - और कोई अन्य आयन नहीं - आयन के रूप में।

ब्रोंस्टेड सिद्धांत के अनुसार, अम्ल एक प्रोटॉन दाता है और क्षार एक प्रोटॉन स्वीकर्ता है।

क्षार की शक्ति, अम्ल की शक्ति की तरह, पृथक्करण स्थिरांक के मूल्य पर निर्भर करती है। पृथक्करण स्थिरांक जितना बड़ा होगा, इलेक्ट्रोलाइट उतना ही मजबूत होगा।

ऐसे हाइड्रॉक्साइड होते हैं जो न केवल अम्लों के साथ, बल्कि क्षारों के साथ भी परस्पर क्रिया कर सकते हैं और लवण बना सकते हैं। ऐसे हाइड्रॉक्साइड्स कहलाते हैं उभयधर्मी. इसमे शामिल है Be(OH) 2 , Zn(OH) 2 , Sn(OH) 2 , Pb(OH) 2 , Cr(OH) 3 , Al(OH) 3. उनके गुण इस तथ्य के कारण हैं कि वे अम्ल और क्षार के रूप में कमजोर रूप से अलग हो जाते हैं

एच + + आरओ - « आरओएच « आर + + ओएच -.

इस संतुलन को इस तथ्य से समझाया गया है कि धातु और ऑक्सीजन के बीच बंधन शक्ति ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के बीच बंधन शक्ति से थोड़ी भिन्न होती है। इसलिए, जब बेरिलियम हाइड्रॉक्साइड हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो बेरिलियम क्लोराइड प्राप्त होता है

Be(OH) 2 + HCl = BeCl 2 + 2H 2 O,

और सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ बातचीत करते समय - सोडियम बेरिलेट

Be(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 BeO 2 + 2H 2 O.

लवणइलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो हाइड्रोजन धनायन के अलावा अन्य धनायन और हाइड्रॉक्साइड आयनों के अलावा अन्य ऋणायन बनाने के लिए समाधान में अलग हो जाते हैं।

मध्यम लवण, संबंधित एसिड के हाइड्रोजन आयनों को धातु धनायनों (या NH + 4) के साथ पूरी तरह से प्रतिस्थापित करके प्राप्त किया जाता है, Na 2 SO 4 « 2Na + + SO 2- 4 को पूरी तरह से अलग कर देता है।

अम्ल लवणकदम दर कदम अलग होना

1 चरण NaHSO 4 « Na + + HSO - 4 ,

दूसरा चरण एचएसओ - 4 « एच + + एसओ 2- 4 .

पहले चरण में पृथक्करण की डिग्री दूसरे चरण की तुलना में अधिक है, और एसिड जितना कमजोर होगा, दूसरे चरण में पृथक्करण की डिग्री उतनी ही कम होगी।

मूल लवणएसिड अवशेषों के साथ हाइड्रॉक्साइड आयनों के अपूर्ण प्रतिस्थापन द्वारा प्राप्त, चरणों में भी अलग हो जाते हैं:

प्रथम चरण (CuОH) 2 SO 4 « 2 CuOH + + SO 2- 4,

स्टेज 2 CuОH + « Cu 2+ + OH -।

कमजोर क्षारों के मूल लवण मुख्य रूप से पहले चरण में अलग हो जाते हैं।

जटिल लवण,इसमें एक जटिल जटिल आयन होता है जो विघटन पर अपनी स्थिरता बनाए रखता है, एक जटिल आयन और बाहरी क्षेत्र आयनों में अलग हो जाता है

क 3 « 3क + + 3 - ,

एसओ 4 « 2+ + एसओ 2 - 4 .

जटिल आयन के केंद्र में एक जटिल परमाणु है। यह भूमिका आमतौर पर धातु आयनों द्वारा निभाई जाती है। ध्रुवीय अणु या आयन, और कभी-कभी दोनों एक साथ, जटिल एजेंटों के पास स्थित (समन्वित) होते हैं; उन्हें कहा जाता है लिगेंड्स.कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट लिगेंड के साथ मिलकर कॉम्प्लेक्स के आंतरिक क्षेत्र का निर्माण करता है। कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट से दूर स्थित आयन, उससे कम मजबूती से बंधे हुए, कॉम्प्लेक्स कंपाउंड के बाहरी वातावरण में स्थित होते हैं। आंतरिक गोला आमतौर पर वर्गाकार कोष्ठकों में घिरा होता है। आंतरिक गोले में लिगेंड्स की संख्या दर्शाने वाली संख्या कहलाती है समन्वय. इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण की प्रक्रिया के दौरान जटिल और सरल आयनों के बीच रासायनिक बंधन अपेक्षाकृत आसानी से टूट जाते हैं। जटिल आयनों के निर्माण की ओर ले जाने वाले बांडों को दाता-स्वीकर्ता बांड कहा जाता है।

बाहरी क्षेत्र के आयन जटिल आयन से आसानी से अलग हो जाते हैं। इस पृथक्करण को प्राथमिक कहा जाता है। आंतरिक क्षेत्र का प्रतिवर्ती विघटन अधिक कठिन होता है और इसे द्वितीयक पृथक्करण कहा जाता है

सीएल « + + सीएल - - प्राथमिक पृथक्करण,

+ « एजी + +2 एनएच 3 - द्वितीयक पृथक्करण।

द्वितीयक पृथक्करण, एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण की तरह, एक अस्थिरता स्थिरांक की विशेषता है

के घोंसला. = × 2 / [ + ] = 6.8 × 10 -8 .

विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट्स की अस्थिरता स्थिरांक (K उदाहरण) कॉम्प्लेक्स की स्थिरता का एक माप है। जितना कम K घोंसला। , कॉम्प्लेक्स जितना अधिक स्थिर होगा।

तो, समान यौगिकों के बीच:

-	+	+	+
के नेस्ट = 1.3×10 -3	के नेस्ट =6.8×10 -8	के घोंसला =1×10 -13	के घोंसला =1×10 -21

- से + में संक्रमण करने पर कॉम्प्लेक्स की स्थिरता बढ़ जाती है।

अस्थिरता स्थिरांक के मान रसायन विज्ञान संदर्भ पुस्तकों में दिए गए हैं। इन मूल्यों का उपयोग करके, जटिल यौगिकों के बीच प्रतिक्रियाओं के पाठ्यक्रम की भविष्यवाणी करना संभव है, अस्थिरता स्थिरांक में एक मजबूत अंतर के साथ, प्रतिक्रिया कम अस्थिरता स्थिरांक के साथ एक जटिल के गठन की ओर जाएगी।

निम्न-स्थिर जटिल आयन वाले जटिल नमक को कहा जाता है दोगुना नमक. जटिल लवणों के विपरीत, डबल लवण, उनकी संरचना में शामिल सभी आयनों में वियोजित हो जाते हैं। उदाहरण के लिए:

KAl(SO 4) 2 « K + + Al 3+ + 2SO 2- 4,

NH 4 Fe(SO 4) 2 « NH 4 + + Fe 3+ + 2SO 2- 4.

निर्देश

इस सिद्धांत का सार यह है कि पिघलने (पानी में घुलने) पर, लगभग सभी इलेक्ट्रोलाइट्स आयनों में विघटित हो जाते हैं जो सकारात्मक और नकारात्मक दोनों तरह से चार्ज होते हैं (जिसे इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण कहा जाता है)। विद्युत धारा के प्रभाव में, ऋणात्मक धनायन ("-") एनोड (+) की ओर बढ़ते हैं, और धनावेशित धनायन (धनायन, "+") कैथोड (-) की ओर बढ़ते हैं। इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है (रिवर्स प्रक्रिया को "मोलराइजेशन" कहा जाता है)।

(ए) इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण की डिग्री इलेक्ट्रोलाइट, विलायक और उनकी एकाग्रता पर निर्भर करती है। यह आयनों में विघटित अणुओं (एन) की संख्या और घोल में डाले गए अणुओं की कुल संख्या (एन) का अनुपात है। आपको मिलता है: ए = एन/एन

इस प्रकार, मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स ऐसे पदार्थ होते हैं जो पानी में घुलने पर पूरी तरह से आयनों में विघटित हो जाते हैं। मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स आमतौर पर अत्यधिक ध्रुवीय या बंधन वाले पदार्थ होते हैं: ये ऐसे लवण होते हैं जो अत्यधिक घुलनशील होते हैं (HCl, HI, HBr, HClO4, HNO3, H2SO4), साथ ही मजबूत आधार (KOH, NaOH, RbOH, Ba(OH)2, CsOH, Sr(OH)2, LiOH, Ca(OH)2)। एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट में, इसमें घुला हुआ पदार्थ अधिकतर आयनों ( ) के रूप में होता है; व्यावहारिक रूप से ऐसे कोई अणु नहीं हैं जो असंबद्ध हों।

कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स ऐसे पदार्थ होते हैं जो केवल आंशिक रूप से आयनों में विघटित होते हैं। समाधान में आयनों के साथ कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स में असंबद्ध अणु होते हैं। कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स घोल में आयनों की मजबूत सांद्रता उत्पन्न नहीं करते हैं।

कमजोर लोगों में शामिल हैं:
- कार्बनिक अम्ल (लगभग सभी) (C2H5COOH, CH3COOH, आदि);
- कुछ अम्ल (H2S, H2CO3, आदि);
- लगभग सभी लवण जो पानी में थोड़ा घुलनशील हैं, अमोनियम हाइड्रॉक्साइड, साथ ही सभी क्षार (Ca3(PO4)2; Cu(OH)2; Al(OH)3; NH4OH);
- पानी।

वे व्यावहारिक रूप से विद्युत प्रवाह या संचालन नहीं करते हैं, लेकिन ख़राब तरीके से।

टिप्पणी

हालाँकि शुद्ध पानी बिजली का संचालन बहुत खराब तरीके से करता है, लेकिन इसमें मापनीय विद्युत चालकता होती है क्योंकि पानी हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन आयनों में थोड़ा अलग हो जाता है।

मददगार सलाह

अधिकांश इलेक्ट्रोलाइट्स आक्रामक पदार्थ होते हैं, इसलिए उनके साथ काम करते समय बेहद सावधान रहें और सुरक्षा नियमों का पालन करें।

एक मजबूत आधार हाइड्रॉक्सिल समूह -OH और एक क्षारीय (आवर्त सारणी के समूह I के तत्व: Li, K, Na, RB, Cs) या क्षारीय पृथ्वी धातु (समूह II Ba, Ca के तत्व) द्वारा निर्मित एक अकार्बनिक रासायनिक यौगिक है। ). LiOH, KOH, NaOH, RbOH, CsOH, Ca(OH) ₂, Ba(OH) ₂ सूत्रों के रूप में लिखा गया है।

आपको चाहिये होगा

• वाष्पीकरण कप
• बर्नर
• संकेतक
• धातु की छड़
• N₃PO₄

निर्देश

मजबूत कारण प्रकट होते हैं, सभी की विशेषता। समाधान में उपस्थिति सूचक के रंग में परिवर्तन से निर्धारित होती है। परीक्षण समाधान के साथ नमूने में फिनोलफथेलिन जोड़ें या लिटमस पेपर हटा दें। मिथाइल ऑरेंज पीला रंग पैदा करता है, फिनोलफथेलिन बैंगनी रंग पैदा करता है और लिटमस पेपर नीला हो जाता है। आधार जितना मजबूत होगा, सूचक का रंग उतना ही गहरा होगा।

यदि आपको यह पता लगाना है कि कौन से क्षार आपके सामने प्रस्तुत किए गए हैं, तो समाधानों का गुणात्मक विश्लेषण करें। सबसे आम मजबूत आधार लिथियम, पोटेशियम, सोडियम, बेरियम और कैल्शियम हैं। क्षार अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करके (निष्क्रियीकरण अभिक्रिया) करके नमक और पानी बनाते हैं। इस मामले में, Ca(OH) ₂, Ba(OH) ₂ और LiOH को अलग किया जा सकता है। अम्ल के साथ मिलाने पर अघुलनशील यौगिक बनते हैं। शेष हाइड्रॉक्साइड वर्षा उत्पन्न नहीं करेंगे, क्योंकि सभी K और Na लवण घुलनशील हैं।
3 Ca(OH) ₂ + 2 H₃PO₄ --→ Ca₃(PO₄)₂↓+ 6 H₂O

3 Ba(OH) ₂ +2 Н₃PO₄ --→ Ba₃(PO₄)₂↓+ 6 H₂О

3 LiOH + H₃PO₄ --→ Li₃PO₄↓ + 3 H₂O
इन्हें छानकर सुखा लें. सूखे तलछट को बर्नर की लौ में डालें। लौ का रंग बदलकर लिथियम, कैल्शियम और बेरियम आयनों को गुणात्मक रूप से निर्धारित किया जा सकता है। तदनुसार, आप यह निर्धारित करेंगे कि कौन सा हाइड्रॉक्साइड कौन सा है। लिथियम लवण बर्नर की लौ को कैरमाइन लाल रंग देता है। बेरियम लवण हरे रंग के होते हैं, और कैल्शियम लवण लाल रंग के होते हैं।

शेष क्षार घुलनशील ऑर्थोफॉस्फेट बनाते हैं।

3 NaOH + H₃PO₄--→ Na₃PO₄ + 3 H₂O

3 KOH + H₃PO₄--→ K₃PO₄ + 3 H₂O

सूखे अवशेष के लिए पानी को वाष्पित करना आवश्यक है। वाष्पीकृत नमक को धातु की छड़ पर एक-एक करके बर्नर की लौ में रखें। वहां, सोडियम नमक - लौ चमकीला पीला हो जाएगा, और पोटेशियम - गुलाबी-बैंगनी हो जाएगा। इस प्रकार, उपकरण और अभिकर्मकों का न्यूनतम सेट होने पर, आपने आपको दिए गए सभी मजबूत कारणों की पहचान कर ली है।

इलेक्ट्रोलाइट एक ऐसा पदार्थ है जो ठोस अवस्था में ढांकता हुआ होता है, अर्थात यह विद्युत धारा का संचालन नहीं करता है, लेकिन घुलने या पिघलने पर यह चालक बन जाता है। गुणों में इतना तीव्र परिवर्तन क्यों होता है? तथ्य यह है कि समाधान या पिघल में इलेक्ट्रोलाइट अणु सकारात्मक रूप से चार्ज और नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों में अलग हो जाते हैं, जिसके कारण ऐसी समग्र स्थिति में ये पदार्थ विद्युत प्रवाह का संचालन करने में सक्षम होते हैं। अधिकांश लवण, अम्ल और क्षार में इलेक्ट्रोलाइटिक गुण होते हैं।

निर्देश

कौन से पदार्थ मजबूत माने जाते हैं? ऐसे पदार्थ, जिनके विलयन या पिघलने में लगभग 100% अणु उजागर हो जाते हैं, चाहे विलयन की सांद्रता कुछ भी हो। सूची में घुलनशील क्षार, लवण और कुछ एसिड, जैसे हाइड्रोक्लोरिक, ब्रोमाइड, आयोडाइड, नाइट्रिक इत्यादि का पूर्ण बहुमत शामिल है।

कमजोर लोग विलयन या पिघलने में कैसा व्यवहार करते हैं? इलेक्ट्रोलाइट्स? सबसे पहले, वे बहुत कम सीमा तक अलग हो जाते हैं (अणुओं की कुल संख्या का 3% से अधिक नहीं), और दूसरी बात, समाधान की सांद्रता जितनी अधिक होती है, उनका पृथक्करण बदतर और धीमा हो जाता है। ऐसे इलेक्ट्रोलाइट्स में, उदाहरण के लिए, (अमोनियम हाइड्रॉक्साइड), अधिकांश कार्बनिक और अकार्बनिक एसिड (हाइड्रोफ्लोरिक एसिड - एचएफ सहित) और निश्चित रूप से, हम सभी के लिए परिचित पानी शामिल हैं। चूँकि इसके अणुओं का केवल एक नगण्य अंश ही हाइड्रोजन आयनों और हाइड्रॉक्सिल आयनों में टूटता है।

याद रखें कि पृथक्करण की डिग्री और, तदनुसार, इलेक्ट्रोलाइट की ताकत कारकों पर निर्भर करती है: इलेक्ट्रोलाइट की प्रकृति, विलायक और तापमान। इसलिए, यह विभाजन अपने आप में कुछ हद तक मनमाना है। आख़िरकार, एक ही पदार्थ, विभिन्न परिस्थितियों में, एक मजबूत इलेक्ट्रोलाइट और एक कमजोर दोनों हो सकता है। इलेक्ट्रोलाइट की ताकत का आकलन करने के लिए, एक विशेष मूल्य पेश किया गया था - पृथक्करण स्थिरांक, जो सामूहिक क्रिया के नियम के आधार पर निर्धारित किया जाता है। लेकिन यह केवल कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स पर लागू होता है; मज़बूत इलेक्ट्रोलाइट्ससामूहिक कार्रवाई के कानून का पालन न करें.

स्रोत:

• मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स सूची

लवण- ये रासायनिक पदार्थ हैं जिनमें एक धनायन होता है, यानी एक धनात्मक आवेशित आयन, एक धातु और एक ऋणात्मक आवेशित आयन - एक अम्ल अवशेष। लवण कई प्रकार के होते हैं: सामान्य, अम्लीय, क्षारीय, दोहरा, मिश्रित, हाइड्रेटेड, जटिल। यह धनायन और ऋणायन रचनाओं पर निर्भर करता है। आप कैसे निर्धारित कर सकते हैं आधारनमक?