ओ.एस.ज़ायतसेव

रसायन विज्ञान पुस्तक

माध्यमिक विद्यालय के शिक्षकों के लिए,
शैक्षणिक विश्वविद्यालयों के छात्र और 9-10 ग्रेड के स्कूली बच्चे,
जिन्होंने खुद को रसायन विज्ञान और प्राकृतिक विज्ञान के लिए समर्पित करने का फैसला किया

पाठ्यपुस्तक कार्य प्रयोगशाला पढ़ने के लिए व्यावहारिक वैज्ञानिक कहानियाँ

निरंतरता. संख्या 4-14, 16-28, 30-34, 37-44, 47, 48/2002 देखें;
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23,
24, 25-26, 27-28, 29, 30, 31, 32, 35, 36, 37, 39, 41, 42, 43, 44, 46, 47/2003;
1, 2, 3, 4, 5, 7, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 22, 24, 29, 30, 31, 34, 35, 39, 41, 42, 45/2004;
2, 3, 5, 8, 10, 16, 17/2005;
1, 2, 10, 12/2006

§ 8.4. परिक्षिप्त (कोलाइडल)
वस्तुस्थिति

जानवरों और पौधों के जीव, जलमंडल, पृथ्वी की पपड़ी और उप-मृदा, और बाहरी अंतरिक्ष अक्सर खंडित, या, जैसा कि वे कहते हैं, बिखरे हुए, अवस्था में पदार्थों का प्रतिनिधित्व करते हैं। हमारे आस-पास की दुनिया में अधिकांश पदार्थ बिखरी हुई प्रणालियों के रूप में मौजूद हैं: मिट्टी, जीवित जीवों के ऊतक, खाद्य उत्पाद, आदि। बिखरी हुई अवस्था रसायन विज्ञान एक बिल्कुल नया विज्ञान है, लेकिन इसका अध्ययन न तो स्कूल में और न ही गैर-स्कूलों में किया जाता है। -रासायनिक उच्च शिक्षण संस्थान, हालाँकि यह वैज्ञानिक क्षेत्र हमारे जीवन के लिए जटिल और कार्बनिक यौगिकों के रसायन विज्ञान से कम महत्वपूर्ण नहीं है। इस अध्याय को पढ़ते समय, लगातार इस बारे में सोचें कि आप प्रकृति, रोजमर्रा की जिंदगी या उत्पादन में वर्णित घटना का सामना कब और कहाँ करते हैं, और यह भी कि आप इसका उपयोग कैसे कर सकते हैं।

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बिखरी हुई प्रणालियाँ- ये ऐसी प्रणालियाँ हैं जिनमें पदार्थ के छोटे कण, या परिक्षेपित प्रावस्था, एक सजातीय माध्यम (तरल, गैस, क्रिस्टल) में वितरित, या फैलाव चरण(चित्र 8.25)।

परिक्षिप्त चरण का कण आकार फैलाव की विशेषता है। इसके आधार पर, फैलाव प्रणालियों को विभाजित किया जा सकता है अत्यधिक फैला हुआ, या वास्तव में कोलाइडयन का, और कम फैलाव वाला (मोटा).

कम फैलाव वाली प्रणालियों का कण आकार 10-3 मिमी या अधिक है। अत्यधिक परिक्षिप्त प्रणालियों का कण आकार 10-6-10-4 मिमी (1 से 100 एनएम तक) की सीमा में होता है, जो कम से कम वास्तविक समाधानों में कण आकार (10-7 मिमी) से बड़ा होता है। . परिक्षिप्त प्रणालियों का रसायन शास्त्र किसी पदार्थ के व्यवहार का अत्यधिक विखंडित, अत्यधिक परिक्षिप्त अवस्था में अध्ययन करता है, जो सभी कणों के कुल सतह क्षेत्र और उनके कुल आयतन या द्रव्यमान (फैलाव की डिग्री) के बहुत उच्च अनुपात की विशेषता है।

रसायन विज्ञान के एक अलग क्षेत्र का नाम - कोलाइडल - कोलाइडल सिस्टम नाम से आया है।

"कोलाइडल रसायन विज्ञान" बिखरी हुई प्रणालियों और सतह की घटनाओं के रसायन विज्ञान का पारंपरिक नाम है। पहले, गोंद जैसे पदार्थों को कोलाइड कहा जाता था; अब वे अत्यधिक विकसित चरण इंटरफ़ेस के साथ अत्यधिक फैलाए गए सिस्टम हैं। नीचे हम पुराने पारंपरिक शब्दों का आधुनिक अर्थ समझते हुए उनका प्रयोग करेंगे। उदाहरण के लिए, अभिव्यक्ति "कोलाइडल विलयन" से हमारा तात्पर्य परिक्षेपण माध्यम के रूप में पानी में किसी पदार्थ की अत्यधिक परिक्षिप्त अवस्था से है।किसी पदार्थ की परिक्षिप्त अवस्था की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि सिस्टम की ऊर्जा मुख्य रूप से चरण इंटरफ़ेस पर केंद्रित होती है। किसी पदार्थ को फैलाते या पीसते समय, कणों के सतह क्षेत्र में उल्लेखनीय वृद्धि होती है (स्थिर कुल आयतन के साथ)। इस मामले में, परिणामी कणों के बीच आकर्षण बलों को पीसने और उन पर काबू पाने में खर्च की गई ऊर्जा सतह परत की ऊर्जा में चली जाती है -

सतही ऊर्जा

. पीसने की डिग्री जितनी अधिक होगी, सतह की ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। इसलिए, फैलाव प्रणालियों (और कोलाइडल समाधान) के रसायन विज्ञान के क्षेत्र को सतह घटना का रसायन विज्ञान माना जाता है।

इस प्रकार, 20 डिग्री सेल्सियस पर एक सपाट सतह के ऊपर पानी का वाष्प दबाव 2333 Pa के बराबर है, लेकिन 1 मिमी त्रिज्या वाली पानी की बूंदों के ऊपर यह 0.003 Pa से अधिक है, और त्रिज्या वाली बूंदों के ऊपर यह 0.003 Pa अधिक है।
0.01 मिमी - 0.3 पा से। क्रिस्टलीय एल्यूमीनियम ऑक्साइड हाइड्रेट अल 2 ओ 3 3 एच 2 ओ (या
Al(OH) 3) 200 डिग्री सेल्सियस पर पानी खोना शुरू कर देता है, और बहुत बारीक कुचली अवस्था में - 100 डिग्री सेल्सियस पर। सोना हाइड्रोक्लोरिक एसिड में नहीं घुलता है, लेकिन अत्यधिक परिक्षिप्त अवस्था में यह आसानी से घोल में चला जाता है।
जल में CaSO4 की विलेयता है
4.9 10-3 मोल/ली, लेकिन 2 10-4 सेमी मापने वाले CaSO4 कणों के लिए यह बढ़ जाता है

1.5 10-3 मोल/ली.
इस तथ्य के कारण कि एक छोटे कण की सतह ऊर्जा एक बड़े कण की तुलना में अधिक होती है, उनके थर्मोडायनामिक गुण भिन्न होते हैं। इस प्रकार, सबसे छोटे क्रिस्टल की घुलनशीलता बड़े क्रिस्टल की तुलना में अधिक होती है, और पदार्थ को अत्यधिक बिखरे हुए चरण से कम बिखरे हुए चरण में स्थानांतरित किया जाता है, अर्थात। < 0.

बड़े क्रिस्टल छोटे क्रिस्टल के घुलने से बढ़ते हैं। इस सहज प्रक्रिया में

जी एक छोटी बूंद के ऊपर वाष्प का दबाव एक बड़ी बूंद के ऊपर की तुलना में अधिक होता है, और बड़ी बूंदें छोटी बूंदों के वाष्पीकरण के कारण बढ़ती हैं (चित्र 8.26)। इसीलिए बारिश की बूंदें बादलों में बनती हैं और बर्फ के टुकड़े भी उसी तरह बढ़ते हैं। चावल। 8.26.

अत्यधिक परिक्षिप्त से पदार्थ स्थानांतरण की योजना

कम फैलाव में राज्य

परिक्षिप्त अवस्था में कोई पदार्थ अन्य पदार्थों को अवशोषित कर लेता है।

बूंदों में गैसों की घुलनशीलता तरल की बड़ी मात्रा की तुलना में अधिक होती है। पानी की एक बूंद में ऑक्सीजन की उच्च घुलनशीलता के कारण, लोहे में अन्य पदार्थों की अशुद्धियों के बिना भी लोहे का क्षरण होता है (चित्र 8.27)। लोहे की सतह पर पानी की एक बूंद के नीचे, जंग मुख्य रूप से बूंद के किनारों पर प्रकट होती है, जहां ऑक्सीजन की घुलनशीलता अधिक होती है।

परिक्षिप्त प्रणालियों के कई अलग-अलग वर्गीकरण हैं: कण आकार के अनुसार, परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम की चरण अवस्था के अनुसार, परिक्षिप्त चरण के कणों की परिक्षेपण माध्यम के पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया की प्रकृति के अनुसार, थर्मोडायनामिक और गतिज द्वारा। बिखरी हुई प्रणालियों की स्थिरता, आदि।

चरणों के बीच बड़ा इंटरफ़ेस परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम के कणों के बीच एक मजबूत अंतःक्रिया का कारण बनता है, जो इस तथ्य की ओर ले जाता है कि परिक्षिप्त चरण के कण परिक्षेपण माध्यम (विलायक) के अणुओं और आयनों से घिरे होते हैं या एक अधिग्रहण कर लेते हैं। काफी महत्वपूर्ण विद्युत आवेश।

संपर्क की सतह पर कोई भी दो पदार्थ आवश्यक रूप से परस्पर क्रिया करते हैं।

यह एक रासायनिक प्रतिक्रिया हो सकती है, एक पदार्थ के दूसरे में प्रवेश करने और एक निश्चित संतुलन स्थिति तक पहुंचने पर रुकने के कारण होने वाली बातचीत, एक पदार्थ के एक कण के चारों ओर दूसरे के एक खोल का निर्माण, और भी बहुत कुछ। परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम भी परस्पर क्रिया करते हैं, लेकिन अंतःक्रिया की डिग्री भिन्न हो सकती है। परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम के बीच परस्पर क्रिया की शक्ति के आधार पर, कोलाइडल प्रणालियों को विभाजित किया जाता हैलियोफिलिक (ग्रीक से - घुलना, - प्यार) औरलियोफोबिक

(ग्रीक से - डर)। इन नामों से संकेत मिलता है कि लियोफिलिक कोलाइडल प्रणालियों में फैलाव माध्यम के पदार्थ के साथ कणों की बातचीत लियोफोबिक की तुलना में अधिक मजबूत होती है।

लियोफिलिक फैलाव प्रणालियों को फैलाव चरण के कणों के लिए फैलाव माध्यम के अणुओं के एक मजबूत आकर्षण की विशेषता है। कणों के चारों ओर घने और अपेक्षाकृत स्थिर सॉल्वेशन कोश अनायास ही बन जाते हैं।

इलेक्ट्रोलाइट्स या सर्फेक्टेंट की भागीदारी के बिना तरल पदार्थ में लियोफिलिक प्रणालियां अनायास बनती हैं। इस प्रकार, हाइड्रोफिलिक सिस्टम जिलेटिन और स्टार्च बनाते हैं, जो पहले पानी में फूलते हैं और फिर घोल (जेली, जेली, स्टार्च गोंद) में चले जाते हैं;

अंडे की सफेदी सहित एल्ब्यूमिन भी पानी में घुल जाते हैं; प्राकृतिक रबर गैसोलीन (रबर गोंद) में आसानी से घुल जाता है। लियोफिलिक कोलाइडल प्रणालियों में पानी में साधारण साबुन के घोल शामिल होते हैं।

फैलाव प्रणालियों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता कण आवेश का संकेत और परिमाण है। द्रवरागी कोलाइड के कणों में या तो बहुत कम आवेश होता है या बिल्कुल भी आवेश नहीं होता है। द्रवरागी कोलाइड कण पर आवेश थोड़ी मात्रा में इलेक्ट्रोलाइट्स मिलाने पर बहुत आसानी से बदल जाता है। घोल में हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता (पीएच) में परिवर्तन से कोलाइडल घोल के कणों का पुनर्भरण होता है। विद्युत क्षेत्र में द्रवरागी कोलाइड या तो गति नहीं करते या किसी भी दिशा में गति नहीं करते।

परिक्षिप्त चरण के कणों के साथ परिक्षेपण माध्यम के अणुओं की कमजोर अंतःक्रिया से लियोफोबिक प्रणालियों का निर्माण होता है। यदि फैलाव माध्यम पानी है, तो सिस्टम को हाइड्रोफोबिक कहा जाता है, यदि कार्बनिक तेल जैसे पदार्थ को ओलेओफोबिक कहा जाता है।

लियोफोबिक पदार्थों (निकायों) के कण घुलते नहीं हैं, खराब रूप से गीले होते हैं और फैलाव माध्यम के पदार्थ में फूलते नहीं हैं। 1% से अधिक बिखरी हुई चरण सांद्रता वाले लियोफोबिक सिस्टम प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं, लेकिन लियोफिलिक कोलाइडल सिस्टम बहुत केंद्रित हो सकते हैं।

किसी प्रणाली की लियोफिलिसिटी या लियोफोबिसिटी का अंदाजा विघटन, सूजन और गीलापन के दौरान निकलने वाली गर्मी की मात्रा से लगाया जा सकता है। लियोफिलिक प्रणालियों में, बातचीत की गर्मी लियोफोबिक प्रणालियों की तुलना में बहुत अधिक होती है।

लियोफोबिक पदार्थ की चिकनी सतह पर, तरल की एक बूंद फैलती है, जिससे एक पतली परत (फिल्म) बन जाती है, लेकिन लियोफोबिक सतह पर, बूंद फैलती नहीं है, जिससे एक लेंस या चपटी गेंद बन जाती है।

लियोफोबिसिटी का एक मात्रात्मक माप बूंद की सतहों और गीले शरीर (संपर्क कोण, या गीला कोण) के बीच का कोण हो सकता है।

लियोफोबिक और लियोफिलिक कोलाइडल प्रणालियों के बीच मूलभूत अंतर उनके थर्मोडायनामिक गुण हैं। लियोफोबिक प्रणालियाँ विषम हैं, और इस संबंध में उन्हें सच्चे समाधान के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जा सकता है। लियोफिलिक प्रणालियाँ एकल-चरण, सजातीय होती हैं, जिनमें वास्तविक समाधानों के कई गुण होते हैं।

उनकी उच्च सतह ऊर्जा के कारण, लियोफोबिक सिस्टम थर्मोडायनामिक और गतिज रूप से अस्थिर होते हैं। लियोफिलिक सिस्टम थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर होते हैं।

जब लियोफोबिक कोलाइड्स विघटित होते हैं, तो कोलाइडल कण बड़े हो जाते हैं, जिसके साथ सिस्टम की ऊर्जा में कमी आती है। लियोफोबिक प्रणाली में कणों के विस्तार (एकत्रिक स्थिरता) का विरोध करने की क्षमता अस्थायी है और अक्सर पदार्थों (स्टेबलाइजर्स) की उपस्थिति के कारण होती है जो कणों की सतह पर सोख लिए जाते हैं और उनके आसंजन (या संलयन) को रोकते हैं।अपेक्षाकृत बड़े (1 10-3 मिमी से अधिक) कणों के साथ "ठोस-तरल" प्रकार की मोटे तौर पर फैली हुई प्रणालियों को कहा जाता है

निलंबन

, या निलंबन। निलंबन कण ब्राउनियन गति प्रदर्शित नहीं करते हैं। फैलाव माध्यम के घनत्व से अधिक घनत्व वाले निलंबन अवक्षेपित होते हैं; यदि उनका घनत्व कम है तो कण तैरते हैं। प्राकृतिक जलाशयों में पानी की गंदगी महीन और मोटे दोनों प्रकार की अशुद्धियों (रेत, मिट्टी के कण, पौधों और जानवरों के जीवों के अपघटन के कण) के कारण होती है। जब समुद्र या समुद्र में निचली तलछट परेशान होती है, तो निचली निलंबन धाराएं (गंदलापन धाराएं) उत्पन्न होती हैं, जो सैकड़ों किलोमीटर तक 90 किमी/घंटा की गति से चलती हैं। उच्च प्रवाह दर वाली जलधाराओं में गंदलापन अंतर्निहित है।प्राकृतिक जल की अधिकतम गंदलापन पर, कणों की सांद्रता 1 ग्राम/लीटर तक पहुँच जाती है। मैलापन (या इसका व्युत्क्रम मान -

पारदर्शिता

मिट्टी का अत्यधिक संकेंद्रित निलंबन पानी के साथ एक आटा बनाता है, जिसे वांछित आकार दिया जा सकता है और, सूखने और पकाने के बाद, ईंट या अन्य उत्पाद में बनाया जा सकता है। चीनी मिट्टी काओलिनाइट अल 4 (OH) 8, क्वार्ट्ज SiO 2, फेल्डस्पार (पोटेशियम, सोडियम, कैल्शियम, बेरियम के एल्युमिनोसिलिकेट्स) के पाउडर के मिश्रण से बनाया जाता है। पाउडर को पानी के साथ मिलाकर एक गाढ़ा प्लास्टिक द्रव्यमान बनाया जाता है, जिसे वांछित आकार दिया जाता है, सुखाया जाता है और जलाया जाता है।

कैल्शियम सिलिकेट्स और एलुमिनेट्स को जलाने से प्राप्त सीमेंट पाउडर, जब पानी के साथ मिलाया जाता है, तो कुछ समय के बाद कठोर होकर एक टिकाऊ पत्थर जैसा शरीर बन जाता है।

रक्त एक शारीरिक समाधान (लिम्फ) में लाल रक्त कोशिकाओं, सफेद रक्त कोशिकाओं और प्लेटलेट्स का एक निलंबन है जो मनुष्यों और कई जानवरों के जीवन के लिए सबसे महत्वपूर्ण है।
एरिथ्रोसाइट्स - लाल रक्त कोशिकाएं - ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड ले जाती हैं, उनका व्यास होता है

(7.2-7.5) 10-2 मिमी, और 1 मिमी 3 रक्त में 4.5-5 मिलियन होते हैं। चूँकि कणों का आकार अपेक्षाकृत बड़ा होता है, निलंबन गतिज रूप से अस्थिर होते हैं, और स्थिर होने पर कण अवक्षेपित हो जाते हैं। गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में निलंबित कणों को छोड़ने की प्रक्रिया कहलाती हैअवसादन

, या निक्षेपण। अवसादन की शुरुआत में सबसे बड़े कण बाहर गिर जाते हैं। कण अवसादन की दर चरण घनत्व के अनुपात, तरल चरण की चिपचिपाहट, कण त्रिज्या, हाइड्रोफिलिसिटी की डिग्री, सर्फेक्टेंट की उपस्थिति और अन्य कारकों पर निर्भर करती है। कणों की हाइड्रोफिलिसिटी या हाइड्रोफोबिसिटी पर आधारिततैरने की क्रिया
- अलग-अलग वेटेबिलिटी वाले छोटे कणों को अलग करना। संवर्धन की प्लवन विधि के साथ, गैर-गीले हाइड्रोफोबिक खनिजों के कण सतह पर एकत्र किए जाते हैं, और गीले करने योग्य हाइड्रोफोबिक खनिजों के कण तरल की एक फिल्म में ढंके होते हैं और नीचे तक डूब जाते हैं। गैर-गीले करने योग्य कणों को तरल की सतह से हटा दिया जाता है। इस प्रकार अयस्क को अंशों में विभाजित किया जाता है

(चित्र 8.28)। कण आकार के संदर्भ में, वे निलंबन और वास्तविक समाधान के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं।सोल . सॉल अत्यधिक परिक्षिप्त प्रणालियाँ हैं जिनमें ठोस पदार्थ के कण स्थित होते हैंएक प्रकार कि गति

बिखरी हुई प्रणालियों (कणों के आकार, आकृति और आवेश का निर्धारण) के अध्ययन के तरीके विशेष रूप से ऑप्टिकल वाले में विविधता और फैलाव के कारण उनके विशेष गुणों के अध्ययन पर आधारित हैं। कोलाइडल समाधानों में ऑप्टिकल गुण होते हैं जो उन्हें वास्तविक समाधानों से अलग करते हैं - वे उनके माध्यम से गुजरने वाले प्रकाश को अवशोषित और बिखेरते हैं। जब किसी बिखरी हुई प्रणाली को किनारे से देखा जाता है, जिसके माध्यम से प्रकाश की एक संकीर्ण किरण गुजरती है, तो एक चमकदार नीला रंग तथाकथित होता है टाइन्डल शंकु(चित्र 8.29)। ऐसा ही तब होता है जब हम धूल भरे कमरे में खिड़की से सूरज की रोशनी की चमकदार रेखा देखते हैं। इस घटना को कहा जाता है रंग बदलना.

प्रकाश का प्रकीर्णन संभव है यदि कोलाइडल कण का आकार संचरित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से छोटा हो और परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम के अपवर्तनांक भिन्न हों।

कोलाइडल कणों का आकार स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग की तरंग दैर्ध्य (प्रकाश की लगभग 0.1-0.2 तरंग दैर्ध्य) से छोटा होता है, और अवशोषित प्रकाश ऊर्जा कणों द्वारा विभिन्न दिशाओं में पुनः उत्सर्जित होती है, जो प्रकाश के बिखरने में प्रकट होती है।

प्रकाश तरंग दैर्ध्य घटने के साथ प्रकाश प्रकीर्णन की तीव्रता तेजी से बढ़ती है।

टाइन्डल शंकु जितना अधिक सघनता वाला होता है उतना ही अधिक चमकीला होता है और कण का आकार भी उतना ही बड़ा होता है। प्रकाश के प्रकीर्णन की तीव्रता लघु-तरंग विकिरण के साथ बढ़ जाती है और बिखरे हुए और बिखरे हुए चरणों के अपवर्तक सूचकांकों में महत्वपूर्ण अंतर के साथ बढ़ जाती है। जैसे-जैसे कण का व्यास घटता है, अवशोषण अधिकतम स्पेक्ट्रम के लघु-तरंग दैर्ध्य भाग में स्थानांतरित हो जाता है, और अत्यधिक बिखरी हुई प्रणालियाँ छोटी प्रकाश तरंगों को बिखेरती हैं और इसलिए उनका रंग नीला होता है। कणों के आकार और आकार को निर्धारित करने की विधियाँ प्रकाश प्रकीर्णन स्पेक्ट्रा पर आधारित हैं। सॉल के कण आकार आमतौर पर 10 -3 -10 -5 मिमी होते हैं, जो उन्हें ब्राउनियन गति में भाग लेने की अनुमति देता है - तरल या गैस में छोटे कणों की निरंतर यादृच्छिक गति (चित्र 8.30)।फैलाव प्रणालियों के कणों के अलग-अलग आकार होते हैं, और वे

आकार वितरण ऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32.आयत का क्षेत्रफल उन कणों के अंश के बराबर है जिनके आकार सीमा में हैं ऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32.ए

ब्राउनियन गति गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में कणों के अवसादन (निपटान) को रोकती है और बिखरी हुई प्रणालियों की स्थिरता के कारणों में से एक है। ब्राउनियन गति के कारण, कण, उनके द्रव्यमान (और घनत्व) के आधार पर, गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में ऊंचाई में वितरित होते हैं
(चित्र 8.33)। कणों के इस वितरण को कहा जाता है अवसादन संतुलन. यह तरल और वायु वातावरण में पाया जाता है। बड़े द्रव्यमान वाले कण तरल या जलाशय वाले बर्तन के तल पर जमा हो जाते हैं।

चावल। 8.33. अवसादन संतुलन

सिस्टम को हिलाकर अवसादन संतुलन से हटाने के बाद, कुछ समय बाद यह अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाएगा। अवसादन संतुलन की स्थापना की दर कम है, और यह कुछ दिनों के बाद हो सकती है, लेकिन तब तक बनी रहेगी जब तक कि सॉल नष्ट न हो जाए।

यदि, बीकर (या जलाशय) में अवसादन संतुलन स्थापित करने के बाद, दूरी के बीच समाधान की एक पतली परत से तरल लिया जाता है एच 2 और एच 1 नीचे से (या सतह से), फिर कोई फैलाव माध्यम की विभिन्न परतों में कणों की संख्या और घनत्व का अनुमान लगा सकता है और समान आकार या घनत्व वाले कणों की पहचान कर सकता है।

समाधानएक सजातीय प्रणाली कहलाती है जिसमें कई घटक होते हैं, अर्थात्। दो या दो से अधिक व्यक्तिगत पदार्थों से निर्मित। गिब्स की परिभाषा के अनुसार: समाधान परिवर्तनशील संरचना का एक चरण है . परंपरागत रूप से, समाधान की संरचना को विभाजित किया गया है विलायक(किसी सिस्टम में अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा में मौजूद एक घटक) और घुला हुआ पदार्थ(अन्य घटक)। समाधान होगा उत्तम, यदि इसका गठन इसकी मात्रा में कमी या वृद्धि के साथ-साथ गर्मी की रिहाई या अवशोषण के साथ नहीं होता है। आदर्श समाधान सभी सांद्रता और सभी तापमानों पर राउल्ट के नियम (नीचे देखें) का पालन करते हैं। असलीएसोसिएशन, पृथक्करण, सॉल्वेशन इत्यादि की घटनाओं के कारण समाधानों में ऊपर उल्लिखित गुण नहीं होते हैं। लेकिन मजबूत तनुकरण की स्थिति में, और यदि वे रासायनिक संरचना और भौतिक गुणों में समान पदार्थों से बनते हैं, तो वे आदर्श समाधानों के करीब पहुंचते हैं, इसलिए, आदर्श समाधानों की स्थिति का वर्णन करने वाले मात्रात्मक कानून कुछ अनुमान के साथ उन पर लागू किए जा सकते हैं।

यहां हम केवल उन समाधानों पर विचार करते हैं जिनमें विलायक एक तरल (आमतौर पर पानी) होता है और विलेय गैस, तरल या ठोस होते हैं। मिश्रणएक समाधान की विशेषता समाधान या विलायक की प्रति इकाई मात्रा में घुले हुए पदार्थों की मात्रा से होती है।

असमस – अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से विलायक अणुओं की सहज गति विभिन्न सांद्रता वाले घोलों को कम सांद्रता वाले घोल से उच्च सांद्रता वाले घोल में अलग करती है, जिससे बाद वाला पतला हो जाता है। एक सिलोफ़न फिल्म का उपयोग अक्सर एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के रूप में किया जाता है, जिसके छोटे छिद्रों के माध्यम से केवल छोटी मात्रा वाले विलायक अणु ही चुनिंदा रूप से गुजर सकते हैं और बड़े या घुलनशील अणुओं या आयनों को बनाए रखा जाता है - उच्च-आणविक पदार्थों के लिए, और एक कॉपर फेरोसाइनाइड फिल्म कम आणविक भार वाले पदार्थों के लिए. विलायक स्थानांतरण (ऑस्मोसिस) की प्रक्रिया को रोका जा सकता है यदि बाहरी हाइड्रोस्टेटिक दबाव उच्च सांद्रता वाले समाधान पर लागू किया जाता है (संतुलन स्थितियों के तहत यह तथाकथित होगा) परासरणी दवाब,अक्षर p से दर्शाया गया है)। गैर-इलेक्ट्रोलाइट समाधानों में पी मान की गणना करने के लिए, अनुभवजन्य वान्ट हॉफ समीकरण:

पी = सी आर टी, (4.1)

जहां C पदार्थ की मोलर सांद्रता है, mol/kg;

आर - सार्वभौमिक गैस स्थिरांक, जे/मोल के।

आसमाटिक दबाव का परिमाण घोल की दी गई मात्रा में घुले एक या अधिक पदार्थों के अणुओं (सामान्य तौर पर, कणों की संख्या) की संख्या के समानुपाती होता है, और यह उनकी प्रकृति और विलायक की प्रकृति पर निर्भर नहीं करता है। मजबूत या कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में, अणुओं के पृथक्करण के कारण व्यक्तिगत कणों की कुल संख्या बढ़ जाती है, इसलिए, संबंधित आनुपातिकता गुणांक कहा जाता है आइसोटोनिक गुणांक.

पी = आई सी आर टी, (4.2)

जहाँ – आइसोटोनिक गुणांक, इस पदार्थ के अणुओं की प्रारंभिक संख्या में आयनों और असंबद्ध इलेक्ट्रोलाइट अणुओं की संख्या के योग के अनुपात के रूप में गणना की जाती है।

तो, यदि इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण की डिग्री, अर्थात्। आयनों में विघटित अणुओं की संख्या और विघटित पदार्थ के अणुओं की कुल संख्या का अनुपात a के बराबर है और इलेक्ट्रोलाइट अणु n आयनों में विघटित होता है, तो आइसोटोनिक गुणांक की गणना निम्नानुसार की जाती है:

मैं= 1 + (एन – 1)×ए, ( मैं > 1). (4.3)

मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए, a = 1 लिया जा सकता है , तब मैं= n, और गुणांक i (1 से भी बड़ा) कहा जाता है आसमाटिक गुणांक.

परासरण की घटना पौधों और जानवरों के जीवों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि कई पदार्थों के समाधान के संबंध में उनकी कोशिकाओं की झिल्लियों में अर्ध-पारगम्य झिल्ली के गुण होते हैं। शुद्ध पानी में, कोशिका बहुत अधिक सूज जाती है, कुछ मामलों में झिल्ली के फटने की स्थिति तक, और नमक की उच्च सांद्रता वाले घोल में, इसके विपरीत, पानी की बड़ी हानि के कारण इसका आकार कम हो जाता है और झुर्रियाँ पड़ जाती हैं। इसलिए, खाद्य पदार्थों को संरक्षित करते समय उनमें बड़ी मात्रा में नमक या चीनी मिलाई जाती है। ऐसी परिस्थितियों में माइक्रोबियल कोशिकाएं महत्वपूर्ण मात्रा में पानी खो देती हैं और मर जाती हैं।

आसमाटिक दबाव पौधों की जड़ों के कोशिका रस (5-20 बार) और मिट्टी के घोल के बीच आसमाटिक दबाव में अंतर के कारण पौधों में पानी की गति सुनिश्चित करता है, जो पानी देने के दौरान अतिरिक्त रूप से पतला होता है। आसमाटिक दबाव के कारण पौधे में जड़ों से ऊपर तक पानी बढ़ जाता है। इस प्रकार, पत्ती कोशिकाएं, पानी खोकर, आसमाटिक रूप से इसे स्टेम कोशिकाओं से अवशोषित करती हैं, और बाद वाली इसे जड़ कोशिकाओं से लेती हैं।

तरल पदार्थ में गैसों की घुलनशीलताव्यापक रूप से भिन्न होता है और न केवल गैस और विलायक की प्रकृति पर निर्भर करता है, बल्कि दबाव और तापमान पर भी निर्भर करता है। घुली हुई गैस की मात्रा घोल के ऊपर उसके वाष्प के दबाव के समानुपाती होती है ( हेनरी का नियम). बढ़ते तापमान और घोल में अन्य पदार्थों की उपस्थिति के साथ गैसों की घुलनशीलता कम हो जाती है।

तरल और वाष्प के बीच संतुलन गतिशील है - उनके बीच अणुओं (कणों) का निरंतर आदान-प्रदान होता है, और संतुलन की स्थिति में दोनों चरणों के बीच इंटरफेस की एक इकाई से गुजरने वाले इन अणुओं की संख्या समान होती है (दोनों दिशाओं में)।

के अनुसार राउल्ट का नियमघोल के ऊपर विलायक (ए) के वाष्प दबाव में सापेक्ष कमी केवल तरल में घुले पदार्थ (बी) के मोल अंश पर निर्भर करती है, अर्थात यह प्रति इकाई आयतन में पदार्थ बी के कणों की संख्या से निर्धारित होती है। , लेकिन विघटित पदार्थ के गुणों पर निर्भर नहीं करता है:

जहां एन बी समाधान में पदार्थ बी का मोल अंश है, जो सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

, (4.5)

जहाँ n पदार्थ के मोलों की संख्या है;

- शुद्ध विलायक के ऊपर संतृप्त वाष्प दबाव;

पी ए घोल के ऊपर (समान तापमान पर) विलायक का वाष्प दबाव है।

राउल्ट का नियम आदर्श और अत्यधिक तनु समाधानों पर आधारित है।

पी ए = (टी = स्थिरांक पर), (4.6)

जहां एन ए समाधान में पदार्थ ए का मोल अंश है, जो सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

. (4.7)

उपरोक्त समीकरण (4.6) से पता चलता है कि वास्तविक घोल के ऊपर विलायक का वाष्प दबाव इस घोल में विलायक के मोल अंश के सीधे आनुपातिक होता है।

किसी शुद्ध पदार्थ के संघनित चरण के वाष्पीकरण से संबंधित समस्याओं को हल करते समय, निम्नलिखित समीकरण का उपयोग किया जा सकता है:

(4.8)

जहां पी 1 और पी 2 क्रमशः निरपेक्ष तापमान टी 1 और टी 2 पर वाष्प दबाव हैं;

- वाष्पीकरण (वाष्पीकरण) की दाढ़ ऊष्मा, किसी दिए गए तापमान सीमा में स्थिर मानी जाती है;

आर - सार्वभौमिक गैस स्थिरांक।

तरल फोड़ेउस तापमान पर जिस पर उसके ऊपर संतृप्त वाष्प का दबाव बाहरी दबाव तक पहुँच जाता है। जैसे-जैसे इसमें घुले हुए अवाष्पशील पदार्थ की सांद्रता बढ़ती है, घोल के ऊपर विलायक का वाष्प दबाव कम हो जाता है और घोल शुद्ध विलायक की तुलना में अधिक तापमान पर उबलता है। क्वथनांक में वृद्धि (परिवर्तन)।शुद्ध विलायक के लिए T 0 से तनु विलयन के लिए T तक की गणना निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके की जाती है:

डीटी किप = टी - टी ओ = के ई·सी एम,बी, (4.9)

जहां डीटी उबाल समाधान के उबलते तापमान में वृद्धि है, के;

के ई - एबुलियोस्कोपिक गुणांक, के · किग्रा · मोल - 1;

समीकरण (4.9) से यह स्पष्ट है कि K e = DT bp. C m पर, B = 1 mol/kg। क्वथनांक में वृद्धि घोल की सांद्रता पर निर्भर करती है, अर्थात। प्रति इकाई आयतन में कणों की संख्या पर, लेकिन यह इन कणों के प्रकार और गुणों पर निर्भर नहीं करता है।

एबुलियोस्कोपिक गुणांक केवल विलायक की प्रकृति पर निर्भर करता है और निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है:

, (4.10)

जहां एम ए विलायक का दाढ़ द्रव्यमान है; जी/मोल;

डीएच वाष्पीकरण एक शुद्ध विलायक के वाष्पीकरण की दाढ़ ऊष्मा है।

क्योंकि , (4.11)

एम ए - विलायक द्रव्यमान, जी,

तब समीकरण (4.9) को ध्यान में रखते हुए समीकरण (4.11) को लिखा जा सकता है:

. (4.12)

परिणामी समीकरण (4.12) का उपयोग डीटी बीपी के प्रयोगात्मक रूप से पाए गए मान से विलेय बी के अज्ञात दाढ़ द्रव्यमान को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।

कमजोर या मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान के क्वथनांक में वृद्धि की गणना करने के लिए, आसमाटिक दबाव पर अनुभाग में दिए गए आइसोटोनिक गुणांक i की अवधारणा का उपयोग करना आवश्यक है (समीकरण 4.3 देखें)। तब समीकरण (4.9) निम्नलिखित रूप लेता है:

डीटी किप = के ई आई सी एम, वी. (4.13)

समाधान जमानाशुद्ध विलायक की तुलना में कम तापमान पर, जो घोल के ऊपर विलायक के वाष्प दबाव में कमी का परिणाम है। पतला समाधान के लिए हिमांक अवनमनशुद्ध विलायक के लिए T 0 से लेकर किसी घोल के लिए T तक, घोल की मात्रात्मक संरचना पर निर्भर करता है:

डीटी डिप्टी = Т 0 – Т = К к · С m , В, (4.14)

जहां डीटी डिप्टी समाधान के ठंड तापमान में कमी है, के;

के के - क्रायोस्कोपिक गुणांक, के · किग्रा · मोल - 1;

सी एम, बी - पदार्थ बी की मोलल सांद्रता, मोल/किग्रा।

समीकरण (4.14) से यह पता चलता है कि डीटी डिप्टी = के के सी एम पर, बी = 1 मोल/किग्रा और समाधान के हिमांक में कमी केवल प्रति इकाई आयतन कणों की संख्या से निर्धारित होती है, लेकिन निर्भर नहीं करती है इन कणों की प्रकृति.

,(4.15)

जहां एम ए विलायक ए, जी/मोल का दाढ़ द्रव्यमान है;

DН pl एक शुद्ध विलायक के संलयन की दाढ़ ऊष्मा है।

यदि विलायक एम ए के द्रव्यमान में विलेय बी का द्रव्यमान शामिल है, तो

,(4.16)

जहाँ m B विघटित पदार्थ B, g का द्रव्यमान है;

एमवी - विलेय बी का दाढ़ द्रव्यमान, जी/मोल;

एम ए - विलायक का द्रव्यमान, जी।

तब समीकरण (4.14) लिखा जा सकता है:

 (4.17)

समीकरण (4.17) का उपयोग किसी ज्ञात विलायक में उसके घोल के हिमांक को कम करके किसी अज्ञात पदार्थ के दाढ़ द्रव्यमान के प्रयोगात्मक निर्धारण और गणना में किया जा सकता है।

यदि कोई विलेय विलयन में आयनों में विघटित हो जाता है, तो उसके अणुओं के पृथक्करण के कारण कणों की संख्या में वृद्धि को आइसोटोनिक गुणांक i की शुरूआत के माध्यम से ध्यान में रखा जाता है (समीकरण 4.3 देखें):

डीटी डिप्टी = К к · i · С m , V. (4.18)

उदाहरण

अल्कोहल का एक जलीय घोल जिसमें 0.17 ग्राम अल्कोहल और 20 ग्राम पानी है, - 0.354 0 C के तापमान पर जम जाता है। अल्कोहल के दाढ़ द्रव्यमान की गणना करें यदि पानी के लिए क्रायोस्कोपिक गुणांक 1.86 o C kg mol -1 है।

समाधान

हल करने के लिए, हम समीकरण (1.60) का उपयोग करते हैं:

उत्तर. एम एसपी = 46 ग्राम/मोल।

कोनोवलोव का पहला कानून(राउल्ट के नियम से भटकने वाले आदर्श और समाधान दोनों के लिए लागू): दो तरल पदार्थों के संतुलन समाधान के ऊपर संतृप्त भाप उस घटक में अपेक्षाकृत समृद्ध होती है, जिसे सिस्टम में जोड़ने से कुल वाष्प दबाव बढ़ जाता है (या क्वथनांक कम हो जाता है)।इसलिए, जब कोई घोल वाष्पित हो जाता है, तो वाष्प अधिक अस्थिर घटक से समृद्ध हो जाता है, और तरल कम अस्थिर घटक से समृद्ध हो जाता है। मिश्रण (मुख्य रूप से कार्बनिक तरल पदार्थ) को सुधार द्वारा अलग करने की विधि समाधान की संरचना और उसके साथ संतुलन में वाष्प में अंतर पर आधारित है। वाष्पीकरण-संघनन क्रियाओं को दोहराकर आप शुद्ध घटक प्राप्त कर सकते हैं। व्यवहार में, इसे आसवन स्तंभों में लागू किया जाता है।

ऐसे समाधानों के लिए जो राउल्ट के नियम से महत्वपूर्ण रूप से विचलित होते हैं, समाधान की संरचना पर समाधान के ऊपर वाष्प दबाव की निर्भरता के वक्र में अक्सर अधिकतम या न्यूनतम बिंदु होता है। चरम बिंदुओं पर, वाष्प की संरचना तरल की संरचना से मेल खाती है (कोनोवलोव का दूसरा नियम)।ऐसे मिश्रण कहलाते हैं एज़ोट्रोपिक,इन्हें आसवन (सुधार) द्वारा अलग करना असंभव है।

उन लोगों के लिए जो प्रकृति में बहुत भिन्न हैं और इस कारण से व्यावहारिक रूप से भिन्न हैं मिलाने के लिए योग्य नहींतरल पदार्थ, मिश्रण के ऊपर प्रत्येक घटक का वाष्प दबाव शुद्ध घटक के वाष्प दबाव के बराबर होता है। तब कुल वाष्प दबाव शुद्ध अवस्था में (एक ही तापमान पर) दोनों घटकों के संतृप्त वाष्प दबाव के योग के बराबर होता है:

पी = पी ए + पी वी. (4.19)

हालाँकि, ऐसे मिश्रण का क्वथनांक प्रत्येक व्यक्तिगत तरल पदार्थ के क्वथनांक से कम होता है। इस संपत्ति का उपयोग भाप आसवन के लिए पानी के साथ अमिश्रणीय तरल के माध्यम से बुदबुदाहट करके किया जाता है, जिसके बाद निकलने वाले वाष्प का संघनन होता है। भाप आसवन आपको 100 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर उच्च उबलते तरल पदार्थों को आसवित करने की अनुमति देता है।

चरण संतुलन.

पिछले व्याख्यान में हमने रासायनिक संतुलन, संतुलन स्थिरांक, इत्यादि के साथ इसके संबंध पर ध्यान दिया। संतुलन में बदलाव को प्रभावित करने वाली मात्राएँ और कारक।

रसायन. संतुलन गतिशील है, अर्थात दो विरोधी प्रक्रियाएँ संतुलित हैं। गतिशील संतुलन का एक अन्य उदाहरण एक व्यक्ति है जो नीचे की ओर जाने वाली एस्केलेटर पर चल रहा है।

गतिशील संतुलन का एहसास तब होता है जब दो विरोधी प्रक्रियाएं संतुलित होती हैं। गतिशील संतुलन एम.बी. भौतिकऔर रासायनिक. भौतिक संतुलन का एक उदाहरण चरण संतुलन है जो किसी प्रणाली के विभिन्न चरणों के बीच स्थापित होता है। आइए चरण को परिभाषित करें।

चरण- एक विषम प्रणाली का सजातीय हिस्सा (एक हिस्सा जिसमें सभी बिंदुओं पर समान संरचना और गुण होते हैं, इंटरफेस द्वारा अन्य भागों से अलग किया जाता है)। यदि हमारे पास अवक्षेप और विलयन से युक्त एक प्रणाली है, तो यह तथाकथित दो-चरणीय प्रणाली है। इसी प्रकार, हम एल-जोड़े की प्रणाली पर विचार कर सकते हैं। यदि वाष्पीकरण की दर संघनन की दर के बराबर है, तो सिस्टम गतिशील संतुलन में है।

पदार्थ की तीन भौतिक अवस्थाएँ होती हैं - ठोस, तरल और गैस। चरण परिवर्तन- एक चरण से दूसरे चरण में संक्रमण।

अवयवसिस्टम - सिस्टम का ऐसा घटक जो रासायनिक रूप से सजातीय पदार्थ है, सिस्टम से अलग किया जा सकता है और लंबे समय तक पृथक अवस्था में मौजूद रह सकता है। उदाहरण के लिए, Na + और Cl - घटक नहीं हो सकते। सोडियम क्लोराइड घोल में घटक NaCl और पानी हैं। घटकों की संख्या के आधार पर, सिस्टम को एकल-घटक, दो-घटक, तीन-घटक और बहु-घटक सिस्टम में विभाजित किया जा सकता है।

राज्य आरेख- बुनियादी राज्य मापदंडों (टी, पी, संरचना) के स्थान पर थर्मोडायनामिक प्रणाली के सभी संभावित राज्यों का चित्रमय प्रतिनिधित्व। वे एक विशेष चरण के अस्तित्व के लिए स्थितियाँ दिखाते हैं।

जल की स्थिति के आरेख पर विचार करें.

सामान्य परिस्थितियों में पानी क्रिस्टल (बर्फ), तरल और गैस (भाप) के रूप में मौजूद होता है। पानी का प्रत्येक चरण केवल तापमान और दबाव के कुछ निश्चित संयोजनों पर ही स्थिर होता है। उदाहरण के लिए, यदि वायुमंडलीय दबाव पर तापमान 100 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा दिया जाए, तो पानी उबल जाएगा और भाप (गैस) में बदल जाएगा। यदि दबाव वायुमंडलीय से नीचे है, तो तरल का वाष्प में संक्रमण कम तापमान पर होगा। कुछ कम दबाव पर, पानी कमरे के तापमान पर उबलता है। यदि दबाव वायुमंडलीय दबाव से अधिक है, तो पानी 100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर उबल जाएगा। बर्फ 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर पिघलती है, लेकिन जब दबाव बदलता है, तो बर्फ के पिघलने का तापमान भी बदल जाता है।

चरण आरेख के क्षेत्र एक चरण के अनुरूप हैं। रेखाएँ चरण संतुलन की स्थितियों के अनुरूप हैं। वीटी - पिघलने वाला वक्र, टीसी - उबलने वाला वक्र (1 एटीएम के दबाव पर, क्वथनांक = 373 K), एटी - उर्ध्वपातन वक्र। बिंदु C क्रांतिक तापमान है - इस बिंदु के ऊपर, दबाव में किसी भी वृद्धि से जल वाष्प को तरल में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। वाष्प और तरल अब अलग-अलग नहीं रह गए हैं।

टी - त्रिक बिंदु - बर्फ, पानी और भाप संतुलन में हैं।

तापमान या दबाव को बदलकर आप किसी पदार्थ की अवस्था को बदल सकते हैं। मान लीजिए बिंदु 1 त्रिक बिंदु के ऊपर दबाव पर किसी पदार्थ की ठोस अवस्था को दर्शाता है। जब किसी पदार्थ को निरंतर दबाव पर गर्म किया जाता है, तो शरीर क्रमिक रूप से ठोस से तरल और गैसीय अवस्था में परिवर्तित हो जाएगा। यदि हम किसी पदार्थ को त्रिक बिंदु से नीचे के दबाव पर गर्म करते हैं, तो पदार्थ बिना तरल बने ही वाष्प में बदल जाएगा - ऊर्ध्वपातन (ऊर्ध्वपातन)

जल के विशेष गुण: बढ़ते दबाव के साथ, Tmel कम हो जाता है, बढ़ते दबाव के साथ, हाइड्रोजन बांड नष्ट हो जाते हैं, और एक सघन तरल चरण बनता है (आमतौर पर इसके विपरीत - बढ़ते दबाव के साथ, एक सघन ठोस चरण बनता है)।

एसटी - सुपरकूलिंग वक्र - पानी मेटास्टेबल अवस्था में है।

CO2 का आरेख दीजिए (फ़्रेमेंटल 1-पृ.287)

व्याख्यान 5: समाधान. समाधान के गुण. विलयनों की सांद्रता व्यक्त करने की विधियाँ।

व्याख्यान की रूपरेखा:

1. समाधान की अवधारणा. समाधानों का वर्गीकरण.

4. विलयनों की सांद्रता व्यक्त करने की विधियाँ।

5. समाधानों के सहसंयोजक गुण।

1. समाधान. समाधानों का वर्गीकरण.

समाधान एक सजातीय (सजातीय) प्रणाली कहलाती है जिसमें दो या दो से अधिक स्वतंत्र घटक (विलेय और विलायक) होते हैं, साथ ही उनकी परस्पर क्रिया के उत्पाद भी होते हैं। वह घटक जिसकी मात्रा किसी दी गई प्रणाली में प्रधान होती है, कहलाता है विलायक.

उनके एकत्रीकरण की स्थिति के आधार पर, समाधानों को विभाजित किया गया है:

गैसीय घोल : वायु ऑक्सीजन, जलवाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड CO2 और उत्कृष्ट गैसों का एक घोल है; ठोस समाधान : मिश्र धातु; तरल समाधान बदले में विभाजित हैं: द्रवों में ठोसों का विलयन: नमक+H2O, चीनी+H2O, आयोडीन+H2O द्रवों में गैसीय पदार्थों का विलयन: नींबू पानी, अमोनिया

3. द्रवों में द्रव पदार्थों का विलयन: सिरका, (शराब + पानी)

ऐसे समाधान जिनमें विलायक एक तरल है, रसायन विज्ञान के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं। किसी घोल में घटकों की सापेक्ष सामग्री कुछ भी हो सकती है, यह केवल पदार्थों की पारस्परिक घुलनशीलता से सीमित होती है, जो उनकी रासायनिक प्रकृति, एक-दूसरे के प्रति उनकी आत्मीयता के साथ-साथ घोल तैयार करने की शर्तों - तापमान, दबाव () पर निर्भर करती है। गैस विघटन के मामले में), अन्य घुलनशील पदार्थों की उपस्थिति।

विलेय और विलायक की सापेक्ष मात्रा के आधार पर, समाधान हैं: पतला और केंद्रित .

समाधान में गुजरने वाले कणों और समाधान से निकाले गए कणों की प्रबलता के अनुपात के आधार पर, समाधानों को प्रतिष्ठित किया जाता है अमीर , असंतृप्त और oversaturated .

तर-बतर समाधान एक ऐसा समाधान है जो विलेय के ठोस चरण के साथ संतुलन में होता है और इसमें दी गई शर्तों के तहत इस पदार्थ की अधिकतम संभव मात्रा होती है।

वह विलयन जिसकी सान्द्रता संतृप्त विलयन की सान्द्रता से कम हो, कहलाता है असंतृप्त . ऐसे घोल में, समान परिस्थितियों में, उसी पदार्थ की अतिरिक्त मात्रा को घोला जा सकता है।

यदि किसी घोल को गर्म करने पर संतृप्त किया जाता है, तो उसे सावधानीपूर्वक कमरे के तापमान तक ठंडा किया जाता है ताकि नमक के कोई क्रिस्टल न निकलें oversaturated समाधान। इस प्रकार, oversaturated ऐसा विलयन उसे कहा जाता है, जिसमें किसी दिए गए तापमान पर संतृप्त विलयन में जितना संभव हो उससे अधिक विलेय होता है। एक सुपरसैचुरेटेड घोल अस्थिर होता है, और जब स्थितियाँ बदलती हैं (उदाहरण के लिए, जोर से हिलाने या नमक क्रिस्टल - क्रिस्टलीकरण के लिए एक बीज) जोड़ने से, एक संतृप्त घोल और नमक क्रिस्टल का एक अवक्षेप बनता है।

2. पदार्थों की घुलनशीलता. पदार्थों की घुलनशीलता को प्रभावित करने वाले कारक.

संतृप्त घोल के घटकों के अनुपात की एक मात्रात्मक विशेषता है घुलनशीलता . ऐसा करने के सबसे सामान्य तरीके हैं:

· पदार्थ घुलनशीलता गुणांक (पी) - किसी दिए गए तापमान पर 100 ग्राम विलायक में घुलने में सक्षम पदार्थ का सबसे बड़ा द्रव्यमान। उदाहरण के लिए, 20ْ C पर, 36.0 ग्राम NaCI 100 ग्राम पानी में घुलकर एक संतृप्त घोल बनाता है, जिसका अर्थ है P(NaCI) = 36।

· किसी पदार्थ की दाढ़ घुलनशीलता ( एस) - संतृप्त घोल बनाने के लिए निर्दिष्ट विलायक के 1 लीटर में किसी दिए गए तापमान पर घुलने में सक्षम पदार्थ के मोलों की संख्या। तो, S(NaCI) = 6.154 mol\l

· गैस अवशोषण गुणांक - गैस की सबसे बड़ी मात्रा जो किसी दिए गए तापमान और 1 एटीएम के आंशिक गैस दबाव पर विलायक की एक इकाई मात्रा में घुल सकती है। इस प्रकार, 20 डिग्री सेल्सियस पर, पानी द्वारा नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के अवशोषण के गुणांक, जिनके अणु गैर-ध्रुवीय हैं, क्रमशः 0.016 और 0.031 हैं। उन गैसों के लिए जिनके अणु ध्रुवीय होते हैं, पानी द्वारा उनका अवशोषण गुणांक बहुत अधिक होता है, उदाहरण के लिए HCI - 500, NH3 - 1300।

पदार्थों की घुलनशीलता विलेय और विलायक की प्रकृति, तापमान और दबाव पर काफी हद तक निर्भर करती है।

अभिकारकों की प्रकृति पर निर्भरता

सबसे बड़ी घुलनशीलता तब प्राप्त होती है जब अंतर-आणविक संपर्क की ये ताकतें समान प्रकृति की होती हैं: "समान समान में घुल जाता है।" इस प्रकार, आयनिक प्रकार के रासायनिक बंधन (लवण, क्षार) या ध्रुवीय (अल्कोहल, एल्डिहाइड) वाले पदार्थ ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में अत्यधिक घुलनशील होते हैं, उदाहरण के लिए, पानी। इसके विपरीत, निम्न-ध्रुवीय यौगिक, जैसे कार्बन मोनोऑक्साइड (II), कार्बन डाइसल्फ़ाइड जैसे गैर-ध्रुवीय यौगिकों में अत्यधिक घुलनशील होते हैं।

तापमान पर निर्भरता.

चूंकि विघटन प्रक्रिया प्रतिवर्ती है, ले चैटेलियर का सिद्धांत इस पर लागू होता है: यदि किसी पदार्थ का विघटन गर्मी के अवशोषण के साथ होता है, तो तापमान में वृद्धि से घुलनशीलता में वृद्धि होती है।

अधिकांश ठोस पदार्थों के लिए, बढ़ते तापमान से घुलनशीलता बढ़ जाती है।

गैसों के लिए, तापमान में वृद्धि घुलनशीलता को कम करने में मदद करती है, क्योंकि घुलनशील पदार्थ और विलायक के अणुओं के बीच के बंधन नाजुक होते हैं।

3. विघटन प्रक्रिया का सार. विघटन प्रक्रिया की ऊष्मप्रवैगिकी.

पदार्थों का विघटन अक्सर ऊष्मा के निकलने या अवशोषण के साथ होता है, कभी-कभी मात्रा में परिवर्तन के साथ। समाधान के सिद्धांत के संस्थापक हैं. विघटन प्रक्रिया का सार इस प्रकार है:

समाधान में, समाधान के घटकों के बीच परस्पर क्रिया होती है, जिससे परिवर्तनशील संरचना के अस्थिर यौगिकों का निर्माण होता है। विलेय और विलायक के इन संयोजनों को कहा जाता है सॉल्वेट्स , यदि विलायक पानी है, तो उन्हें कहा जाता है हाइड्रेट . समाधान एक गतिशील प्रणाली है जिसमें विघटित होने वाले यौगिक सामूहिक क्रिया के नियम के अनुसार अपघटन उत्पादों के साथ गतिशील संतुलन में होते हैं। सॉल्वेशन (हाइड्रेशन) यह विलेय और विलायक के बीच कार्य करने वाले वैन डेर वाल्स बलों के कारण होता है। समाधान बनाने वाले अणु जितने अधिक ध्रुवीय होंगे, समाधान उतना ही बेहतर होता है। पानी एक अच्छा विलायक है क्योंकि इसके अणु अत्यधिक ध्रुवीय होते हैं। जलयोजन जल ठोस अणुओं से जुड़ा हो सकता है और क्रिस्टल का हिस्सा बन सकता है ( क्रिस्टल हाइड्रेट्स ): CuSO4 ∙ 5 H2O - कॉपर सल्फेट, CaSO4 ∙ 2 H2O - जिप्सम।

विघटन प्रक्रिया को चित्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

विलयन में विलेय + विलायक ó पदार्थ ± ∆ N.

1 मोल विघटित पदार्थ से संबंधित विघटन प्रक्रिया के साथ होने वाले थर्मल प्रभाव को कहा जाता है विलयन की दाढ़ ऊष्मा ∆ Nसोल.

ΔHसोल.= ∆Н1 + ∆H2

∆एन1 > 0 - विलायक अणुओं (एंडोथर्मिक प्रक्रिया) के बीच विलेय के कणों के वितरण पर खर्च की गई गर्मी की मात्रा।

ΔH2 < 0 - тепловой эффект сольватации (процесс экзотермический).

सॉल्वेशन का थर्मल प्रभाव - ऊष्मा की वह मात्रा जो तब निकलती है जब कोई विलेय विलायक अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करता है और उनके बीच बंध बनता है।

एक ठोस के लिए:

ΔH1 > 0 - क्रिस्टल जाली को नष्ट करने के लिए आवश्यक ऊर्जा और विलायक अणुओं (एंडोथर्मिक प्रक्रिया) के बीच के बंधन को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा।

इस पर निर्भर करते हुए कि क्या पहला या दूसरा घटक प्रबल है, विघटन प्रक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक या एंडोथर्मिक हो सकती है:

यदि │ ∆Н2 │> │∆ Н1│, प्रक्रिया ऊष्माक्षेपी है और ∆Н< 0;

यदि │∆Н2 │< │∆ Н1│, процесс эндотермический и ∆Н > 0.

4. समाधानों की संरचना को व्यक्त करने की विधियाँ।

समाधानों की संरचना आमतौर पर आयामहीन मात्रात्मक मात्राओं - अंशों (द्रव्यमान, आयतन, दाढ़) और आयामी मात्राओं - सांद्रता के माध्यम से मात्रात्मक रूप से व्यक्त की जाती है।

द्रव्यमान अंश (डब्ल्यू) या प्रतिशत सांद्रता - विलेय के द्रव्यमान का विलयन के द्रव्यमान से अनुपात। द्रव्यमान अंश एक आयामहीन मात्रा है, इसे एक इकाई के अंशों में प्रतिशत (10%) के रूप में व्यक्त किया जाता है। द्रव्यमान अंश से पता चलता है कि किसी दिए गए पदार्थ के 100 ग्राम घोल में कितने ग्राम हैं

एम इन-वा एम इन-वा

डब्ल्यू(ए)=एमसमाधान* 100%=एमसमाधान+एमआर-ला * 100%

एमवी-वीए - विघटित पदार्थ का द्रव्यमान, जी

एमवी-वीए - समाधान का द्रव्यमान, जी

एम आर-ला - विलायक का द्रव्यमान, जी।

W(NaOH) = 5% या 0.05 का मतलब है

100 ग्राम घोल में 5 ग्राम NaOH है,

95 ग्राम पानी में 5 ग्राम NaOH है

वॉल्यूम फ़्रैक्शन जे- विलेय के आयतन और विलयन के आयतन का अनुपात।

वी( ए) वी(ए)-घटक ए का आयतन

जे(ए) =वीसमाधान का V-मात्रा.

मोल - अंश एन– विलेय के मोलों की संख्या और विलेय और विलायक के मोलों की संख्या के योग का अनुपात।

एन ऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32. एनए-घटकों की संख्या ए

एनए =एनए+एनवीएनवी -विलायक की मात्रा

एम ऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32. /एम ऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32. .

एनऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32.= एमऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32./एमऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32.+एमवी/एमवी

सांद्रण किसी पदार्थ के द्रव्यमान या मात्रा और घोल के आयतन के अनुपात को दर्शाता है।

मोलर सांद्रता (मोलरिटी) सेमी (मोल/ली) - एक लीटर घोल में घुले हुए पदार्थ के मोलों की संख्या दर्शाता है, जिसे घोल की मात्रा और घुले हुए पदार्थ की मात्रा के अनुपात के रूप में व्यक्त किया जाता है।

एनऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32. 3

सेमी (ए) =वी [मोल/एम, मोल/एल]

एम ऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32.

सेमी = एमऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32.*वी

समाधान की सेमी-मोलर सांद्रता।

मा - ग्राम में पदार्थ का द्रव्यमान

Ma - पदार्थ का दाढ़ द्रव्यमान g/mol में

वी - लीटर में घोल की मात्रा

दाढ़ की सघनता को दर्शाने के लिए निम्नलिखित प्रतीकों का उपयोग किया जाता है:

1एम एक-दाढ़ समाधान सेमी = 1 मोल/ली

0.1M डेसीमोलर समाधान सेमी = 0.1 mol/l

जिस घोल में 1 मोल विलेय होता है उसे मोनोमोलर कहा जाता है।

2M NaOH घोल का मतलब है कि 1 लीटर घोल में 2 मोल NaOH समाहित है, यानी 2* 40 = 80 ग्राम NaOH।

सामान्य सांद्रता (समाधान की सामान्यता) या दाढ़ सांद्रता समतुल्य, СН (eq/l) - एक लीटर घोल में निहित विलेय समकक्षों की संख्या दर्शाता है।

एन eq. ऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32.

सीएच =वी

एम ऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32.

सीएच = एमसमान*वी

एस.एन. - सामान्य सांद्रता [मोल/ली]

एम इक्वा - किसी पदार्थ का समतुल्य द्रव्यमान g/mol में

मा - ग्राम में पदार्थ का द्रव्यमान

वी - लीटर में घोल की मात्रा

1H - एक-सामान्य घोल СН = 1 mol/l

0.1H - दशमलव समाधान CH = 0.1 mol/l

0.01N - सेंटिनॉर्मल समाधान СН = 0.01 मोल/ली

पदार्थ समतुल्य किसी पदार्थ का एक वास्तविक या काल्पनिक कण है जो एसिड-बेस समाधानों में एक एच धनायन या रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में एक इलेक्ट्रॉन को प्रतिस्थापित, जोड़, जारी या किसी तरह से समतुल्य (समकक्ष) कर सकता है। वह संख्या जो दर्शाती है कि किसी पदार्थ के वास्तविक कण का कौन सा अंश एक H धनायन या एक इलेक्ट्रॉन के बराबर है, कहलाती है तुल्यता कारक ( एफ eq) . समकक्ष (एन इक्विव) की मात्रा, साथ ही पदार्थ की मात्रा, मोल्स में मापी जाती है। एक मोल तुल्यांक का द्रव्यमान कहलाता है दाढ़ द्रव्यमान समतुल्य (एम eq) ठीक वैसे ही जैसे मोलर द्रव्यमान को g/mol में मापा जाता है। ये दोनों द्रव्यमान निम्नलिखित संबंध द्वारा एक दूसरे से संबंधित हैं:

एमeq = एम *एफeq के

एसिड के लिए

1

एफईक =एन(एन)

n(H) - हाइड्रोजन आयनों की संख्या जिन्हें धातु द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है (एसिड क्षारकता)

आधार के लिए

1

एफईक =एन(ओएच)

n(OH) - हाइड्रॉक्सिल समूह आयनों की संख्या (आधार अम्लता)

नमक के लिए

1

एफeq = धातु परमाणुओं की संख्या * धातु आयन का आवेश

तुल्यता कारक को ध्यान में रखते हुए:

एम ऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32.

सीएच = एमए *एफeq *वी

समाधान अनुमापांक टी – 1 मिलीलीटर घोल में निहित विलेय का द्रव्यमान दर्शाता है।

एम ऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32.

टी = 1000, [जी/एमएल]

सेमी*मी ए सेमी*मी ईए

टी = 1000 = 1000

मोलल सांद्रता (मोललिटी सी एम)- विलेय की मात्रा और विलायक के द्रव्यमान का अनुपात, किलोग्राम में व्यक्त किया गया।

एन ऊर्जा और गति द्वारा गैस अणुओं के वितरण के वक्रों के समान वक्रों द्वारा वर्णित है। परिक्षिप्त चरण के कणों का आकार वितरण चित्र में दिखाया गया है। 8.32.

साथएम =एमविलायक [मोल/किग्रा एच2ओ]

1000 एमए

साथएम =मा*एम एन2ओ

1000 - ग्राम से किलोग्राम में रूपांतरण कारक

समाधानों के सहसंयोजक गुण।

विलयन के वे गुण जो केवल विलयन में कणों की सांद्रता पर निर्भर करते हैं और विलेय की प्रकृति पर निर्भर नहीं करते, कहलाते हैं कॉलेजियम।

बिल्कुल समान आकार के कणों द्वारा निर्मित समाधान, जिनके बीच लगभग समान अंतर-आणविक संपर्क बल कार्य करते हैं, कोई रासायनिक संपर्क नहीं होता है, तापमान और आयतन में परिवर्तन होता है, कहलाते हैं आदर्श। बहुत पतले समाधान आदर्श समाधान की ओर प्रवृत्त होते हैं।

तनु विलयनों के सहसंयोजक गुणों को मात्रात्मक रूप से वर्णित किया जा सकता है और कानूनों के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। इसमे शामिल है:

परासरणी दवाब

· घोल के ऊपर विलायक का संतृप्त वाष्प दबाव

समाधान क्रिस्टलीकरण तापमान

घोल का क्वथनांक

परासरण। परासरणी दवाब।

समाधान आयतन के सभी भागों में सजातीय हैं। यदि आप एक बर्तन में सांद्र घोल और ऊपर पतला घोल रखें तो कुछ समय बाद यह विषमांगी द्रव्यमान फिर से सजातीय हो जाएगा। किसी पदार्थ को मिलाने की ऐसी सहज प्रक्रिया, जिससे उसकी सांद्रता बराबर हो जाती है, कहलाती है प्रसार.

यदि दो विलयनों के बीच एक अर्ध-पारगम्य विभाजन (झिल्ली) रखा जाए, तो सांद्रता केवल पानी के अणुओं की गति के कारण बराबर हो जाएगी। इसे एकतरफ़ा प्रसार कहा जाता है परासरण द्वारा.

असमस - कम सांद्रता वाले घोल से उच्च सांद्रता वाले घोल में अर्ध-पारगम्य विभाजन के माध्यम से विलायक अणुओं का एक तरफा सहज प्रसार।

अर्ध-पारगम्य विभाजन केवल विलायक अणुओं को गुजरने की अनुमति देने में सक्षम हैं, लेकिन विलेय अणुओं को नहीं।

प्राकृतिक अर्ध-पारगम्य विभाजन -पौधों और जानवरों की कोशिकाओं की दीवारें, आंतों की दीवारें;

कृत्रिम अर्ध-पारगम्य विभाजन -सिलोफ़न, चर्मपत्र, जिलेटिन फिल्में।

परासरण की मात्रात्मक विशेषता है परासरणी दवाब समाधान।

परासरणी दवाब ( देखना)परासरण से उत्पन्न अतिरिक्त हाइड्रोस्टैटिक दबाव कहा जाता है और चयनात्मक पारगम्यता के साथ एक झिल्ली के माध्यम से विलायक अणुओं के पारस्परिक प्रवेश की दर को बराबर करने के लिए अग्रणी होता है।

गैस दबाव के सभी नियम आसमाटिक दबाव पर लागू होते हैं और इसकी गणना के लिए क्लैपेरॉन-मेंडेलीव समीकरण का उपयोग किया जा सकता है एम

पी*वी = एम*आर*टी

एम

पी = एम*वी*आर*टी

एम

सेमी=एम*वी

1887 में, शोध के परिणामस्वरूप वानट हॉफ ने निम्नलिखित संबंध स्थापित किया:

पी ओसम. = सेमी*आर*टी[केपीए]

सेमी - विघटित पदार्थ की दाढ़ सांद्रता, मोल/ली

आर - सार्वभौमिक गैस स्थिरांक, 8.314 जे/मोल* के

टी - तापमान, के.

वान्ट हॉफ का नियम:

एक तनु आदर्श नॉनइलेक्ट्रोलाइट घोल का आसमाटिक दबाव उस दबाव के बराबर होता है जो विलेय उत्पन्न करेगा यदि यह एक ही तापमान पर गैसीय अवस्था में होता और घोल के आयतन के बराबर आयतन घेरता।

हालाँकि, यह समीकरण केवल उन समाधानों के लिए मान्य है जिनमें कणों के बीच कोई परस्पर क्रिया नहीं होती है, अर्थात आदर्श समाधानों के लिए। वास्तविक समाधानों में, पदार्थ के अणुओं और विलायक के बीच अंतर-आणविक अंतःक्रिया होती है, जिससे या तो विलेय के अणुओं का आयनों में पृथक्करण हो सकता है, या विलेय के अणुओं का जुड़ाव और उनसे सहयोगियों का निर्माण हो सकता है।

जलीय घोल में विलेय अणुओं का आयनों में पृथक्करण इलेक्ट्रोलाइट्स की विशेषता है। पृथक्करण के परिणामस्वरूप विलयन में कणों की संख्या बढ़ जाती है।

एसोसिएशन तब देखा जाता है जब किसी पदार्थ के अणु विलायक अणुओं की तुलना में एक दूसरे के साथ बेहतर बातचीत करते हैं। यह कोलाइडल समाधानों के लिए विशिष्ट है, जिससे समाधान में कणों की संख्या में कमी आती है।

वास्तविक समाधानों में अंतर-आणविक अंतःक्रियाओं को ध्यान में रखने के लिए, वान'ट हॉफ ने इसका उपयोग करने का प्रस्ताव रखा आइसोटोनिक गुणांक मैं। विलेय अणुओं के लिए, आइसोटोनिक गुणांक का भौतिक अर्थ है:

i = विलेय कणों की संख्या/मूल कणों की संख्या।

गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान के लिए, जिनके अणु अलग नहीं होते हैं और जुड़ने की प्रवृत्ति कम होती है, i = 1.

इलेक्ट्रोलाइट्स के जलीय घोल के लिए, पृथक्करण के कारण i > 1, और किसी दिए गए इलेक्ट्रोलाइट के लिए इसका अधिकतम मूल्य (i अधिकतम) इसके अणु में आयनों की संख्या के बराबर है:

NaCI CaCI2 Na3PO4

ऐसे समाधानों के लिए जिनमें पदार्थ सहयोगियों के रूप में है, i< 1.

अंतर-आणविक अंतःक्रियाओं को ध्यान में रखते हुए, वास्तविक समाधानों के लिए आसमाटिक दबाव बराबर है:

पी ओसम. =मैं*श्रीमती*आर*टी, और

गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए i =1

i > 1 इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए।

आइसोटोनिक समाधान – समान परासरण दाब हो। हाइपरटोनिक समाधान - किसी अन्य समाधान की तुलना में उच्च आसमाटिक दबाव होता है। हाइपोटोनिक समाधान - अन्य समाधानों की तुलना में कम आसमाटिक दबाव होता है।

परासरण की भूमिका. एसआरएस.

समाधानों के वाष्प दबाव को कम करना। राउल्ट के नियम.

किसी भी तरल के ऊपर एक निश्चित वाष्प दबाव स्थापित किया जाता है, जो अंतरिक्ष को संतृप्त करता है। विलायक सतह के विपरीत, समाधान सतह पर आंशिक रूप से विलेय अणुओं का कब्जा होता है। इसीलिए विलयन की सतह से वाष्पीकरण हमेशा विलायक की सतह से कम होता है, और एक ही तापमान पर समाधान के ऊपर संतृप्त वाष्प का दबाव हमेशा शुद्ध विलायक के ऊपर वाष्प के दबाव से कम होगा।

राउल्ट का नियम मैं:

. गैर-वाष्पशील विलेय वाले घोल का वाष्प दबाव उस घोल में विलायक के मोल अंश के सीधे आनुपातिक होता है

p = p0 · χр-л

p = p0 nр-lya/(nв-va+ nр-лa), कहाँ

p घोल के ऊपर वाष्प का दबाव है, Pa;

पी0 - शुद्ध विलायक के ऊपर वाष्प दबाव, पा;

χр-л - विलायक का मोल अंश।

nv-vaऔर nр-лa - क्रमशः, विलेय और विलायक की मात्रा, मोल।

एक और शब्दांकन:

घोल के ऊपर विलायक के संतृप्त वाष्प दबाव में सापेक्ष कमी विलेय के मोल अंश के बराबर होती है:

(p0 – p)/p0 = χv-va

(p0 – p)/p0 = nv-va/(nv-va + एनआर-एलए)

साथ ही हम इसे स्वीकार भी करते हैं χв-ва + χр-л= 1

इलेक्ट्रोलाइट समाधान के लिएयह समीकरण थोड़ा अलग रूप लेता है इसमें आइसोटोनिक गुणांक शामिल होता है मैं:

p0 – p = Δр

Δp = i p0 χv-va, कहाँ

Δp शुद्ध विलायक की तुलना में घोल के वाष्प दबाव में परिवर्तन है;

χv-va - मोल अंश पदार्थोंमिश्रण में

मैं - आइसोटोनिक गुणांक.

गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए i =1, इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए i > 1।

आइसोटोनिक गुणांक (या वांट हॉफ कारक) एक आयामहीन पैरामीटर है जो समाधान में किसी पदार्थ के व्यवहार को दर्शाता है। अर्थात्, आइसोटोनिक गुणांक समान सांद्रता के गैर-इलेक्ट्रोलाइट समाधान की तुलना में इलेक्ट्रोलाइट समाधान में कणों की सामग्री में अंतर दिखाता है। यह पृथक्करण की प्रक्रिया से, अधिक सटीक रूप से, पृथक्करण की डिग्री से निकटता से संबंधित है और निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा व्यक्त किया गया है:

मैं = 1+α(n- 1), कहाँ

एन– आयनों की संख्या जिसमें पदार्थ वियोजित होता है।

α - पृथक्करण की डिग्री.

घोल के ऊपर विलायक के संतृप्त वाष्प दबाव में कमी घोल के क्वथनांक में वृद्धि और इसके हिमांक में कमी से जुड़ी होती है। कोई भी तरल तब उबलता है जब उसके ऊपर संतृप्त वाष्प का दबाव वायुमंडलीय दबाव के बराबर हो जाता है। चूँकि, राउल्ट के प्रथम नियम के अनुसार, घोल के ऊपर वाष्प का दबाव विलायक घोल के ऊपर के वाष्प के दबाव से कम होता है, इसलिए घोल को उबालने के लिए, इसे विलायक की तुलना में अधिक तापमान पर गर्म किया जाना चाहिए। इस प्रकार, शुद्ध विलायक की तुलना में विलयन उच्च तापमान पर उबलते हैं और कम तापमान पर जम जाते हैं।

∆ टीकिप =टीकिप समाधान -टीकिप आर-ला

विलयन और विलायक के क्वथनांक के बीच के अंतर को क्वथनांक वृद्धि कहा जाता है।

∆ टीडिप्टी=टीडिप्टी आर-ला -टीउप जिला प्रबंधक

किसी विलयन और विलायक के हिमांक तापमान के बीच के अंतर को हिमांक में कमी कहा जाता है।

राउल्ट का नियम द्वितीय.

हिमांक में कमी और क्वथनांक में वृद्धि विलेय की प्रकृति पर निर्भर नहीं करती है और घोल की मोलल सांद्रता के सीधे आनुपातिक होती है।

∆ टीकिप =मैं*कैब*एसएम

∆ टीडिप्टी=मैं*केसीआर*एसएम

कैब

केकेआर – क्रायोस्कोपिक स्थिरांक

सेमी - घोल की मोलल सांद्रता [मोल/किग्रा विलायक]

i-आइसोटोनिक गुणांक, गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए i = 1, इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए i > 1।

कैब एन2о = 0.52 kg∙K/mol

केकेआर एन2о = 1.86 kg∙K/mol

कैब – एबुलियोस्कोपिक स्थिरांक

केकेआर – क्रायोस्कोपिक स्थिरांक

भौतिक अर्थ:

एबुलियोस्कोपिक स्थिरांक (कैब)- शुद्ध विलायक की तुलना में एक-मोलर घोल के क्वथनांक में वृद्धि दर्शाता है।

क्रायोस्कोपिक स्थिरांक (Ccr) - शुद्ध विलायक की तुलना में एक-मोलर समाधान के हिमांक में कमी दर्शाता है।

गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स के सभी एक-दाढ़ समाधान होंगे

तापमान पर उबालें: t उबाल = 100 C + 0.52 C = 100.52 C

और तापमान पर जमें: tm = 0 C- 1.86 C = - 1.86 C

उदाहरण। पानी में ग्लिसरॉल (C3 H5 (OH)3) के 4.6% घोल के क्वथनांक और हिमांक की गणना करें।

100 ग्राम पानी में 4.6 ग्राम ग्लिसरीन और 95.4 ग्राम पानी होता है।

1000 एमए 4,6*1000

Сm = Ma*m Н2О = 92* 95, 4 = 0.524 mol/kg

∆ टी किप = 0.52 * 0.524 = 0.272 सी

टी उबाल = 100 + 0.272 = 100.272 सी

∆ टी डिप्टी = 1.86 * 0.524 = 0.975 सी

टी डिप्टी = 0 – 0.975 = - 0.975 सी

डार्विन ने दिखाया कि जैविक दुनिया के विकास में मुख्य कारक, यानी वंशानुगत परिवर्तनशीलता, अस्तित्व के लिए संघर्ष और प्राकृतिक चयन, मानव विकास पर भी लागू होते हैं। उनके लिए धन्यवाद, प्राचीन वानर के शरीर में कई रूपात्मक परिवर्तन हुए, जिसके परिणामस्वरूप एक ऊर्ध्वाधर चाल विकसित हुई और हाथ और पैर के कार्य अलग हो गए।

मानवजनन की व्याख्या करने के लिए केवल जैविक नियम ही पर्याप्त नहीं हैं। इसकी गुणात्मक मौलिकता एफ. एंगेल्स द्वारा सामाजिक कारकों की ओर इशारा करते हुए प्रकट की गई थी: कार्य, सामाजिक जीवन, चेतना और भाषण। मानव विकास में श्रम सबसे महत्वपूर्ण कारक है

श्रम की शुरुआत औजारों के निर्माण से होती है। एंगेल्स के अनुसार, यह "सभी मानव जीवन की पहली मौलिक शर्त है, और इस हद तक कि एक निश्चित अर्थ में हमें कहना होगा: श्रम ने मनुष्य को स्वयं बनाया है।" मानवजनन की मुख्य प्रेरक शक्ति श्रम थी, जिसके दौरान मनुष्य स्वयं उपकरण बनाता है। सबसे उच्च संगठित जानवर वस्तुओं को तैयार उपकरणों के रूप में उपयोग कर सकते हैं, लेकिन उन्हें बनाने में सक्षम नहीं हैं . पशु केवल प्रकृति के उपहारों का उपयोग करते हैं, लेकिन मनुष्य इसे श्रम की प्रक्रिया में बदल देते हैं। जानवर भी प्रकृति बदलते हैं, लेकिन जानबूझकर नहीं, बल्कि केवल इसलिए कि वे प्रकृति में हैं और रहते हैं। प्रकृति पर उनका प्रभाव मनुष्यों के प्रभाव की तुलना में नगण्य है।

हमारे वानर-जैसे पूर्वजों के रूपात्मक और शारीरिक परिवर्तनों को एन्थ्रोपोमोर्फोस कहना अधिक सही होगा, क्योंकि मुख्य कारक जो उन्हें पैदा करता था - श्रम - केवल मानव विकास के लिए विशिष्ट था। सीधी चाल का उद्भव विशेष रूप से महत्वपूर्ण था। बंदरों का आकार और शरीर का वजन बढ़ गया, रीढ़ की हड्डी के स्तंभ का एक एस-आकार का मोड़ दिखाई दिया, जिससे इसे लचीलापन मिला, एक धनुषाकार स्प्रिंगदार पैर का निर्माण हुआ, श्रोणि का विस्तार हुआ, त्रिकास्थि मजबूत हुई, जबड़े का तंत्र हल्का हो गया, आदि। सीधी मुद्रा तुरंत स्थापित नहीं की गई थी। कामकाजी जीवन में उपयोगी वंशानुगत परिवर्तनों को चुनने की यह एक बहुत लंबी प्रक्रिया थी। माना जाता है कि यह लाखों वर्षों तक चला। जैविक रूप से, सीधा चलना मनुष्यों के लिए कई जटिलताएँ लेकर आया है। इसने उसके आंदोलन की गति को सीमित कर दिया, गतिशीलता के त्रिकास्थि को वंचित कर दिया, जिससे प्रसव मुश्किल हो गया; लंबे समय तक खड़े रहने और भारी वस्तुएं उठाने से कभी-कभी पैर सपाट हो जाते हैं और पैरों में नसें बढ़ जाती हैं। लेकिन सीधे चलने के कारण, हाथ औजारों के लिए मुक्त हो गए। चार्ल्स डार्विन और फिर एफ. एंगेल्स के अनुसार सीधी चाल का उद्भव, बंदर से मनुष्य बनने की राह पर एक निर्णायक कदम था। मनुष्य के वानर-जैसे पूर्वजों के सीधे चलने के कारण, भुजाएं जमीन पर चलते समय शरीर को सहारा देने की आवश्यकता से मुक्त हो गईं और विभिन्न प्रकार की गतिविधियों की क्षमता हासिल कर लीं।

मानव निर्माण की प्रक्रिया की शुरुआत में, उसका हाथ अविकसित था और केवल सबसे सरल कार्य ही कर सकता था। ऊपरी अंगों में वंशानुगत परिवर्तन वाले व्यक्ति, श्रम संचालन के लिए उपयोगी, मुख्य रूप से प्राकृतिक चयन के कारण संरक्षित थे। एफ. एंगेल्स ने लिखा है कि हाथ न केवल श्रम का अंग है, बल्कि श्रम का उत्पाद भी है। मानव हाथ और महान वानरों के हाथ के बीच का अंतर बहुत बड़ा है: एक भी वानर अपने हाथ से सबसे सरल पत्थर का चाकू भी नहीं बना सकता है। हमारे वानर-जैसे पूर्वजों को प्राकृतिक वातावरण की वस्तुओं को उपकरण के रूप में उपयोग करने से लेकर उन्हें बनाने तक में बहुत लंबा समय लगा। सबसे आदिम उपकरण आसपास की प्रकृति पर मनुष्य की निर्भरता को कम करते हैं, उसके क्षितिज को व्यापक बनाते हैं, प्राकृतिक वस्तुओं में नए, अज्ञात गुणों की खोज करते हैं; अंततः, उनका उपयोग उपकरणों को और बेहतर बनाने के लिए किया जाता है।

श्रम गतिविधि के विकास से जैविक कानूनों की कार्रवाई कमजोर हो जाती है और मानवजनन में सामाजिक कारकों की भूमिका में वृद्धि होती है।

मानव विकास में एक कारक के रूप में सामाजिक जीवन शैली। शुरू से ही काम सामाजिक था, क्योंकि बंदर झुंड में रहते थे। एफ. एंगेल्स ने बताया कि प्रकृति के सबसे सामाजिक प्राणी मनुष्य के पूर्वजों को गैर-सामाजिक जानवरों में से खोजना गलत होगा। मानव वानर पूर्वजों की झुंड प्रकृति एक विशेष कारक के प्रभाव में सामाजिक व्यवहार में विकसित हुई। ऐसा कारक श्रम था, जो हाथ को श्रम के अंग में बदलने से निकटता से संबंधित था। श्रम ने समाज के सदस्यों की एकता में योगदान दिया; उन्होंने सामूहिक रूप से जानवरों से अपनी रक्षा की, शिकार किया और बच्चों का पालन-पोषण किया। समाज के पुराने सदस्यों ने युवाओं को प्राकृतिक सामग्री ढूंढना और उपकरण बनाना सिखाया, शिकार करने और आग को संरक्षित करने की तकनीक सिखाई। श्रम प्रक्रिया के विकास के साथ, आपसी समर्थन और पारस्परिक सहायता के लाभ तेजी से स्पष्ट हो गए।

सबसे प्राचीन शिकार और मछली पकड़ने के उपकरण संकेत करते हैं कि हमारे पूर्वज प्रारंभिक अवस्था में मांस खाते थे। संसाधित और आग पर पकाने से, चबाने वाले उपकरण पर भार कम हो गया। पार्श्विका शिखा, जिससे बंदरों में शक्तिशाली चबाने वाले दांत जुड़े होते हैं, ने अपना जैविक महत्व खो दिया, बेकार हो गया और प्राकृतिक चयन की प्रक्रिया के माध्यम से धीरे-धीरे गायब हो गया; इसी कारण से, पादप खाद्य पदार्थों से मिश्रित खाद्य पदार्थों की ओर संक्रमण के कारण आंतें छोटी हो गईं। आग के उपयोग से ठंड और जानवरों से बचाव में मदद मिली।

प्रकृति के ज्ञान में संचित जीवन अनुभव पीढ़ी-दर-पीढ़ी बेहतर होता गया। समाज में रहते समय, एक-दूसरे के साथ संवाद करने के बहुत अच्छे अवसर थे: समाज के सदस्यों की संयुक्त गतिविधियों के लिए इशारों और ध्वनियों के साथ संकेत देना आवश्यक हो गया। पहले शब्द श्रम संचालन से जुड़े थे और क्रिया, कार्य को दर्शाते थे, और वस्तुओं के नाम बाद में सामने आए। मानव पूर्वजों के अविकसित स्वरयंत्र और मौखिक तंत्र, वंशानुगत परिवर्तनशीलता और प्राकृतिक चयन के परिणामस्वरूप, स्पष्ट मानव भाषण के अंगों में बदल गए थे। मनुष्य, जानवरों की तरह, इंद्रियों की प्रत्यक्ष उत्तेजना के माध्यम से आसपास की दुनिया से संकेतों को मानता है - यह पहली सिग्नलिंग प्रणाली है। लेकिन एक व्यक्ति शब्दों में संकेतों को समझने में सक्षम है - उसके पास दूसरी सिग्नलिंग प्रणाली है। यह मनुष्यों और जानवरों की उच्च तंत्रिका गतिविधि के बीच गुणात्मक अंतर पैदा करता है।

भाषण के उद्भव ने संयुक्त श्रम प्रक्रिया के आधार पर हमारे पूर्वजों के संचार को मजबूत किया और बदले में, सामाजिक संबंधों के विकास में योगदान दिया। हमारे पूर्वजों का विकास सामाजिक एवं जैविक कारकों के संयुक्त प्रभाव में हुआ। मानव समाज के विकास में प्राकृतिक चयन ने धीरे-धीरे अपना महत्व खो दिया। उपकरण और घरेलू सामान बनाने, स्पष्ट भाषण और इशारों और चेहरे के भावों की बढ़ती जटिल श्रम प्रक्रियाओं ने मस्तिष्क और इंद्रियों के विकास में योगदान दिया।

मस्तिष्क, सोच और चेतना के विकास ने एक ही समय में काम और भाषण के सुधार को प्रेरित किया। पीढ़ियों के बीच श्रम अनुभव की निरंतरता को अधिक से अधिक पूर्ण रूप से महसूस किया गया। केवल समाज में ही मानव सोच इतना ऊँचा विकास हासिल कर सकती है।

यदि किसी व्यक्ति की रूपात्मक और शारीरिक विशेषताएं विरासत में मिली हैं, तो सामूहिक कार्य गतिविधि, सोच और भाषण की क्षमताएं कभी विरासत में नहीं मिली हैं और अब प्रसारित नहीं होती हैं। ये विशिष्ट गुण ऐतिहासिक रूप से उत्पन्न हुए और सामाजिक कारकों के प्रभाव में सुधार हुए और समाज में केवल पालन-पोषण और शिक्षा के माध्यम से प्रत्येक व्यक्ति में उसके व्यक्तिगत विकास की प्रक्रिया में विकसित हुए।

तो, मानवजनन की प्रेरक शक्तियाँ जैविक कारक (वंशानुगत परिवर्तनशीलता, अस्तित्व के लिए संघर्ष और प्राकृतिक चयन) और सामाजिक कारक (श्रम गतिविधि, सामाजिक जीवन शैली, भाषण और सोच) थीं।

आवक नियंत्रण:

कार्य प्रगति:

कार्य क्रमांक 1

"पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के विभिन्न सिद्धांत" पाठ पढ़ें, परिणामों को एक तालिका में रखें:

सवाल का जवाब दें: आप व्यक्तिगत रूप से किस सिद्धांत का पालन करते हैं? क्यों?

कार्य क्रमांक 2

"मनुष्य की उत्पत्ति की परिकल्पना" पाठ पढ़ें, परिणामों को एक तालिका में रखें:

सवाल का जवाब दें: मानव उत्पत्ति पर कौन से विचार आपके सबसे करीब हैं? क्यों?

कार्य क्रमांक 3

पाठ्यपुस्तक में मनुष्यों और महान वानरों के बीच समानताओं और अंतरों का विवरण ढूंढें और परिणामों को एक तालिका में रखें:

"मनुष्यों और वानरों के बीच अंतर"

परिशिष्ट संख्या 1

परिशिष्ट संख्या 2

परिशिष्ट 3

आउटपुट नियंत्रण:

अवधारणा और इसकी परिभाषा के बीच पत्राचार खोजें, उत्तरों को एक तालिका में रखें:

परिशिष्ट संख्या 4

इस कार्य में आपके लिए निर्धारित लक्ष्यों के अनुसार एक सामान्य निष्कर्ष निकालें।

सन्दर्भ:

मुख्य स्रोत:

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5. http://o5-5.ru – 5 और 5 शैक्षिक सामग्री;

6. http://pptx.ru/ - पावरपॉइंट प्रस्तुतियों का संग्रह।

अतिरिक्त स्रोत:

सम्बंधित जानकारी.