મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, જ્યારે પાણીમાં ઓગળી જાય છે, ત્યારે તે દ્રાવણમાં તેમની સાંદ્રતાને ધ્યાનમાં લીધા વિના લગભગ સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિસર્જન કરે છે.
તેથી, વિયોજન સમીકરણોમાં મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સસમાન ચિહ્ન (=) મૂકો.
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં શામેલ છે:
દ્રાવ્ય ક્ષાર;
ઘણા અકાર્બનિક એસિડ્સ: HNO3, H2SO4, HCl, HBr, HI;
ફાઉન્ડેશનો રચાયા આલ્કલી ધાતુઓ(LiOH, NaOH, KOH, વગેરે) અને આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓ (Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2).
જલીય દ્રાવણમાં નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માત્ર આંશિક રીતે (ઉલટાવી શકાય તેવું) આયનોમાં વિભાજિત થાય છે.
તેથી, વિયોજન સમીકરણોમાં નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સરિવર્સિબિલિટી સાઇન (⇄) મૂકો.
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં શામેલ છે:
લગભગ તમામ કાર્બનિક એસિડ અને પાણી;
કેટલાક અકાર્બનિક એસિડ્સ: H2S, H3PO4, H2CO3, HNO2, H2SiO3, વગેરે;
અદ્રાવ્ય હાઇડ્રોક્સાઇડ્સધાતુઓ: Mg(OH)2, Fe(OH)2, Zn(OH)2, વગેરે.
આયનીય પ્રતિક્રિયા સમીકરણો
આયનીય પ્રતિક્રિયા સમીકરણો
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ (એસિડ, પાયા અને ક્ષાર) ના ઉકેલોમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ આયનોની ભાગીદારી સાથે થાય છે. અંતિમ ઉકેલ સ્પષ્ટ રહી શકે છે (ઉત્પાદનો પાણીમાં અત્યંત દ્રાવ્ય હોય છે), પરંતુ ઉત્પાદનોમાંથી એક નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ હશે; અન્ય કિસ્સાઓમાં, વરસાદ અથવા ગેસ ઉત્ક્રાંતિ થશે.
આયનો સંડોવતા ઉકેલોમાં પ્રતિક્રિયાઓ માટે, માત્ર પરમાણુ સમીકરણ, પણ સંપૂર્ણ આયનીય અને ટૂંકા આયનીય.
સૂચન દ્વારા આયનીય સમીકરણોમાં ફ્રેન્ચ રસાયણશાસ્ત્રીકે. -એલ. બર્થોલેટ (1801) બધા મજબૂત સારા છે દ્રાવ્ય ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સઆયન સૂત્રોના સ્વરૂપમાં લખવામાં આવે છે, અને વરસાદ, વાયુઓ અને નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પરમાણુ સૂત્રોના સ્વરૂપમાં લખવામાં આવે છે. વરસાદની રચના "ડાઉન એરો" (↓) ચિહ્ન સાથે ચિહ્નિત થયેલ છે, અને "ઉપર એરો" ચિહ્ન () સાથે વાયુઓની રચના. બર્થોલેટના નિયમનો ઉપયોગ કરીને પ્રતિક્રિયા સમીકરણ લખવાનું ઉદાહરણ:
એ) પરમાણુ સમીકરણ
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O
b) સંપૂર્ણ આયનીય સમીકરણ
2Na+ + CO32− + 2H+ + SO42− = 2Na+ + SO42− + CO2 + H2O
(CO2 - ગેસ, H2O - નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ)
c) ટૂંકા આયનીય સમીકરણ
CO32− + 2H+ = CO2 + H2O
સામાન્ય રીતે, લખતી વખતે, તેઓ સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણ સુધી મર્યાદિત હોય છે, જેમાં ઇન્ડેક્સ (ટી) દ્વારા સૂચિત ઘન રીએજન્ટ્સ, ઇન્ડેક્સ (જી) દ્વારા વાયુયુક્ત રીએજન્ટ્સ હોય છે. ઉદાહરણો:
1) Cu(OH)2(t) + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2O
Cu(OH)2(t) + 2H+ = Cu2+ + 2H2O
Cu(OH)2 પાણીમાં વ્યવહારીક રીતે અદ્રાવ્ય છે
2) BaS + H2SO4 = BaSO4↓ + H2S
Ba2+ + S2− + 2H+ + SO42− = BaSO4↓ + H2S
(સંપૂર્ણ અને ટૂંકું આયનીય સમીકરણમેચ)
3) CaCO3(t) + CO2(g) + H2O = Ca(HCO3)2
CaCO3(s) + CO2(g) + H2O = Ca2+ + 2HCO3−
(મોટા ભાગના એસિડ ક્ષાર પાણીમાં અત્યંત દ્રાવ્ય હોય છે).
જો પ્રતિક્રિયામાં મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો સમાવેશ થતો નથી, આયનીય પ્રજાતિઓકોઈ સમીકરણ નથી:
Mg(OH)2(s) + 2HF(r) = MgF2↓ + 2H2O
ટિકિટ નંબર 23
ક્ષારનું હાઇડ્રોલિસિસ
સોલ્ટ હાઇડ્રોલિસિસ એ પાણી સાથે મીઠાના આયનોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે જે સહેજ વિભાજિત કણો બનાવે છે.
હાઇડ્રોલિસિસ, શાબ્દિક રીતે, પાણી દ્વારા વિઘટન છે. ક્ષારની હાઇડ્રોલિસિસ પ્રતિક્રિયાની આ વ્યાખ્યા આપીને, અમે ભારપૂર્વક જણાવીએ છીએ કે દ્રાવણમાં રહેલા ક્ષાર આયનોના સ્વરૂપમાં હોય છે, અને તે ચાલક બળપ્રતિક્રિયા એ સહેજ અલગ થતા કણોની રચના છે ( સામાન્ય નિયમઉકેલોમાં ઘણી પ્રતિક્રિયાઓ માટે).
હાઇડ્રોલિસિસ ફક્ત એવા કિસ્સાઓમાં થાય છે જ્યાં પરિણામે આયનો રચાય છે ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજનક્ષાર - એક કેશન, એક આયન, અથવા બંને એકસાથે - પાણીના આયનો સાથે નબળા રીતે વિભાજિત સંયોજનો બનાવવા માટે સક્ષમ છે, અને આ બદલામાં, જ્યારે કેશન મજબૂત રીતે ધ્રુવીકરણ કરે છે ત્યારે થાય છે (કેટેશન નબળો પાયો), અને આયન સરળતાથી ધ્રુવીકરણ થાય છે (નબળા એસિડનું આયન). આ પર્યાવરણના પીએચમાં ફેરફાર કરે છે. જો કેશન મજબૂત આધાર બનાવે છે, અને આયન મજબૂત એસિડ બનાવે છે, તો પછી તેઓ હાઇડ્રોલિસિસમાંથી પસાર થતા નથી.
1. નબળા આધારના મીઠાનું હાઇડ્રોલિસિસ અને મજબૂત એસિડ કેશનમાંથી પસાર થાય છે, એક નબળો આધાર અથવા મૂળભૂત મીઠું રચાય છે અને દ્રાવણનું pH ઘટશે
2. નબળા એસિડના મીઠાનું હાઇડ્રોલિસિસ અને મજબૂત પાયો આયનમાંથી પસાર થાય છે, અને નબળા એસિડ અથવા એસિડ મીઠુંઅને સોલ્યુશનનું pH વધશે
3. નબળા આધાર અને નબળા એસિડના મીઠાનું હાઇડ્રોલિસિસસામાન્ય રીતે નબળા એસિડ અને નબળા આધાર બનાવવા માટે સંપૂર્ણપણે પસાર થાય છે; સોલ્યુશનનો pH 7 થી થોડો અલગ છે અને તે એસિડ અને બેઝની સંબંધિત શક્તિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
4. મજબૂત આધાર અને મજબૂત એસિડના મીઠાનું હાઇડ્રોલિસિસ થતું નથી
પ્રશ્ન 24 ઓક્સાઇડનું વર્ગીકરણ
ઓક્સાઇડકહેવાય છે જટિલ પદાર્થો, જેના પરમાણુઓ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં ઓક્સિજન અણુઓનો સમાવેશ કરે છે - 2 અને કેટલાક અન્ય તત્વ.
ઓક્સાઇડઅન્ય તત્વ સાથે ઓક્સિજનની સીધી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા અથવા પરોક્ષ રીતે (ઉદાહરણ તરીકે, ક્ષાર, પાયા, એસિડના વિઘટન દરમિયાન) મેળવી શકાય છે. સામાન્ય સ્થિતિમાં, ઓક્સાઇડ ઘન, પ્રવાહી અને રૂપે થાય છે વાયુ અવસ્થા, આ પ્રકારનું જોડાણ પ્રકૃતિમાં ખૂબ જ સામાન્ય છે. માં ઓક્સાઇડ સમાયેલ છે પૃથ્વીનો પોપડો. કાટ, રેતી, પાણી, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ- આ ઓક્સાઇડ છે.
મીઠું બનાવતા ઓક્સાઇડ ઉદાહરણ તરીકે,
CuO + 2HCl → CuCl 2 + H 2 O.
CuO + SO 3 → CuSO 4.
મીઠું બનાવતા ઓક્સાઇડ- આ ઓક્સાઇડ્સ છે જે પરિણામે, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓક્ષાર રચે છે. આ ધાતુઓ અને બિન-ધાતુઓના ઓક્સાઇડ છે, જે જ્યારે પાણીના સ્વરૂપ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અનુરૂપ એસિડ, અને પાયા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી વખતે - અનુરૂપ એસિડિક અને સામાન્ય ક્ષાર. ઉદાહરણ તરીકે,કોપર ઓક્સાઇડ (CuO) એ મીઠું બનાવતું ઓક્સાઇડ છે કારણ કે, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે તે તેની સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ(HCl) મીઠું રચાય છે:
CuO + 2HCl → CuCl 2 + H 2 O.
રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના પરિણામે, અન્ય ક્ષાર મેળવી શકાય છે:
CuO + SO 3 → CuSO 4.
બિન-મીઠું બનાવતા ઓક્સાઇડઆ ઓક્સાઇડ્સ છે જે ક્ષાર બનાવતા નથી. ઉદાહરણોમાં CO, N 2 O, NO નો સમાવેશ થાય છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિયોજન માત્રાત્મક રીતે વિયોજનની ડિગ્રી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. ડિસોસિએશન ડિગ્રી એ–આ આયન N diss માં વિભાજિત પરમાણુઓની સંખ્યાનો ગુણોત્તર છે.,થી કુલ સંખ્યાઓગળેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ N ના અણુઓ :
a =
a- ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરમાણુઓનો અપૂર્ણાંક જે આયનોમાં તૂટી ગયો છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ડિસોસિએશનની ડિગ્રી ઘણા પરિબળો પર આધારિત છે: ઇલેક્ટ્રોલાઇટની પ્રકૃતિ, દ્રાવકની પ્રકૃતિ, દ્રાવણની સાંદ્રતા અને તાપમાન.
વિભાજન કરવાની તેમની ક્ષમતાના આધારે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સને પરંપરાગત રીતે મજબૂત અને નબળામાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ કે જે ફક્ત આયનોના સ્વરૂપમાં દ્રાવણમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે તેને સામાન્ય રીતે કહેવામાં આવે છે મજબૂત . ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, જે ઓગળેલા અવસ્થામાં અંશતઃ અણુઓના સ્વરૂપમાં અને આંશિક રીતે આયનોના સ્વરૂપમાં હોય છે, તેને કહેવામાં આવે છે. નબળા .
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં લગભગ તમામ ક્ષાર, કેટલાક એસિડનો સમાવેશ થાય છે: H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HI, HClO 4, આલ્કલી અને આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓના હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ (જુઓ પરિશિષ્ટ, કોષ્ટક 6).
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના વિયોજનની પ્રક્રિયા પૂર્ણ થવા માટે ચાલુ રહે છે:
HNO 3 = H + + NO 3 - , NaOH = Na + + OH - ,
અને સમાન ચિહ્નો વિયોજન સમીકરણોમાં મૂકવામાં આવે છે.
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના સંબંધમાં, "ડિસોસિએશનની ડિગ્રી" ની વિભાવના શરતી છે. " વિયોજનની સ્પષ્ટ ડિગ્રી (એદરેક) સાચા એકની નીચે (જુઓ પરિશિષ્ટ, કોષ્ટક 6). સોલ્યુશનમાં મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટની વધતી સાંદ્રતા સાથે, વિપરીત ચાર્જ આયનોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વધે છે. જ્યારે તેઓ એકબીજાની પૂરતા પ્રમાણમાં નજીક હોય છે, ત્યારે તેઓ સહયોગી બનાવે છે. તેમાંના આયનો દરેક આયનની આસપાસના ધ્રુવીય જળ અણુઓના સ્તરો દ્વારા અલગ પડે છે. આ સોલ્યુશનની વિદ્યુત વાહકતામાં ઘટાડોને અસર કરે છે, એટલે કે. અપૂર્ણ વિયોજનની અસર સર્જાય છે.
આ અસરને ધ્યાનમાં લેવા માટે, એક પ્રવૃત્તિ ગુણાંક g રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો, જે 0 થી 1 સુધી બદલાતા સોલ્યુશનની વધતી સાંદ્રતા સાથે ઘટે છે. માત્રાત્મક વર્ણનમજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉકેલોના ગુણધર્મો, એક જથ્થો કહેવાય છે પ્રવૃત્તિ (a).
આયનની પ્રવૃત્તિને તેની અસરકારક સાંદ્રતા તરીકે સમજવામાં આવે છે, જે મુજબ તે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં કાર્ય કરે છે.
આયન પ્રવૃત્તિ ( a) તેની બરાબર છે દાઢ એકાગ્રતા (સાથે), પ્રવૃત્તિ ગુણાંક (g) દ્વારા ગુણાકાર:
એ = g સાથે.
એકાગ્રતાને બદલે પ્રવૃતિનો ઉપયોગ કરવાથી આદર્શ ઉકેલો માટે સ્થાપિત કાયદાઓ ઉકેલો પર લાગુ થઈ શકે છે.
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં કેટલાક ખનિજોનો સમાવેશ થાય છે (HNO 2, H 2 SO 3, H 2 S, H 2 SiO 3, HCN, H 3 PO 4) અને મોટાભાગના કાર્બનિક એસિડ(CH 3 COOH, H 2 C 2 O 4, વગેરે), એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ NH 4 OH અને પાણીમાં નબળા દ્રાવ્ય પાયા, કાર્બનિક એમાઇન્સ.
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનું વિયોજન ઉલટાવી શકાય તેવું છે. નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉકેલોમાં, આયનો અને અસંબંધિત અણુઓ વચ્ચે સંતુલન સ્થાપિત થાય છે. અનુરૂપ વિયોજન સમીકરણોમાં, ઉલટાવી શકાય તેવું ચિહ્ન (“”) મૂકવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, નબળા વિયોજન સમીકરણ એસિટિક એસિડઆ રીતે લખાયેલ છે:
CH 3 COOH « CH 3 COO - + H + .
નબળા દ્વિસંગી ઇલેક્ટ્રોલાઇટના ઉકેલમાં ( સી.એ) નીચેનું સંતુલન સ્થાપિત થયેલ છે, જે સંતુલન સ્થિરાંક દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે જેને ડિસોસિએશન કોન્સ્ટન્ટ કહેવાય છે TOડી:
KA « K + + A - ,
જો 1 લિટર દ્રાવણ ઓગળવામાં આવે સાથેઇલેક્ટ્રોલાઇટના મોલ્સ સી.એઅને વિયોજનની ડિગ્રી a છે, જેનો અર્થ છે વિયોજન aСઇલેક્ટ્રોલાઇટના મોલ્સ અને દરેક આયનની રચના કરવામાં આવી હતી aСમોલ્સ અસંબંધિત અવસ્થામાં રહે છે ( સાથે – aС) મોલ્સ સી.એ.
KA « K + + A - .
C – aС aС aС
પછી વિયોજન સ્થિરાંક સમાન હશે:
વિયોજન સ્થિરાંક એકાગ્રતા પર નિર્ભર ન હોવાથી, મેળવેલ સંબંધ તેની સાંદ્રતા પર નબળા દ્વિસંગી ઇલેક્ટ્રોલાઇટના વિયોજનની ડિગ્રીની અવલંબનને વ્યક્ત કરે છે. સમીકરણ (6.1) થી તે સ્પષ્ટ છે કે સોલ્યુશનમાં નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટની સાંદ્રતામાં ઘટાડો તેના વિયોજનની ડિગ્રીમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે. સમીકરણ (6.1) વ્યક્ત કરે છે ઓસ્ટવાલ્ડનો મંદન કાયદો .
ખૂબ નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે (એટ a<<1), уравнение Оствальда можно записать следующим образом:
TOડી એ 2 સી, અથવા a"(6.2)
દરેક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ માટે વિયોજન સ્થિરાંક આપેલ તાપમાને સ્થિર હોય છે, તે સોલ્યુશનની સાંદ્રતા પર આધાર રાખતું નથી અને આયનોમાં વિઘટન કરવાની ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ક્ષમતાને દર્શાવે છે. Kd જેટલું ઊંચું છે, તેટલું વધુ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે. નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના વિયોજન સ્થિરાંકો ટેબ્યુલેટેડ છે (જુઓ પરિશિષ્ટ, કોષ્ટક 3).
રાસાયણિક પદાર્થો તરીકે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પ્રાચીન સમયથી જાણીતા છે. જો કે, તેઓએ પ્રમાણમાં તાજેતરમાં તેમની એપ્લિકેશનના મોટાભાગના વિસ્તારો પર વિજય મેળવ્યો છે. અમે આ પદાર્થોનો ઉપયોગ કરવા માટે ઉદ્યોગના સર્વોચ્ચ અગ્રતા ધરાવતા ક્ષેત્રોની ચર્ચા કરીશું અને બાદમાં શું છે અને તેઓ એકબીજાથી કેવી રીતે અલગ છે તે શોધીશું. પરંતુ ચાલો ઇતિહાસમાં પર્યટન સાથે પ્રારંભ કરીએ.
વાર્તા
સૌથી જૂના જાણીતા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ ક્ષાર અને એસિડ છે, જે પ્રાચીન વિશ્વમાં મળી આવ્યા હતા. જો કે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની રચના અને ગુણધર્મો વિશેના વિચારો સમય સાથે વિકસિત થયા છે. આ પ્રક્રિયાઓના સિદ્ધાંતો 1880 ના દાયકાથી વિકસિત થયા છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ગુણધર્મોના સિદ્ધાંતોને લગતી સંખ્યાબંધ શોધો કરવામાં આવી હતી. પાણી સાથે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિઓનું વર્ણન કરતી સિદ્ધાંતોમાં ઘણી ગુણાત્મક કૂદકો જોવામાં આવી હતી (છેવટે, માત્ર ઉકેલમાં તેઓ એવા ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરે છે જેના કારણે તેનો ઉદ્યોગમાં ઉપયોગ થાય છે).
હવે આપણે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને તેમના ગુણધર્મો વિશેના વિચારોના વિકાસ પર સૌથી વધુ પ્રભાવ ધરાવતા કેટલાક સિદ્ધાંતોની વિગતવાર તપાસ કરીશું. અને ચાલો સૌથી સામાન્ય અને સરળ સિદ્ધાંતથી પ્રારંભ કરીએ, જે આપણામાંના દરેક શાળામાં પસાર થયા હતા.
ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજનનો આર્હેનિયસ સિદ્ધાંત
1887 માં, સ્વીડિશ રસાયણશાસ્ત્રી અને વિલ્હેમ ઓસ્ટવાલ્ડે ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજનનો સિદ્ધાંત બનાવ્યો. જો કે, અહીં પણ તે એટલું સરળ નથી. આર્હેનિયસ પોતે ઉકેલોના કહેવાતા ભૌતિક સિદ્ધાંતના સમર્થક હતા, જેણે પાણી સાથે પદાર્થના ઘટકોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લીધી ન હતી અને દલીલ કરી હતી કે દ્રાવણમાં મુક્ત ચાર્જ કણો (આયનો) અસ્તિત્વ ધરાવે છે. માર્ગ દ્વારા, તે આ સ્થિતિથી છે કે આજે શાળામાં ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશન ગણવામાં આવે છે.
ચાલો આ સિદ્ધાંત શું પ્રદાન કરે છે અને તે અમને પાણી સાથે પદાર્થોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિ કેવી રીતે સમજાવે છે તે વિશે વાત કરીએ. અન્ય કોઈપણની જેમ, તેણી પાસે ઘણી ધારણાઓ છે જેનો તે ઉપયોગ કરે છે:
1. પાણી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતી વખતે, પદાર્થ આયનોમાં તૂટી જાય છે (સકારાત્મક - કેશન અને નકારાત્મક - આયન). આ કણો હાઇડ્રેશનમાંથી પસાર થાય છે: તેઓ પાણીના અણુઓને આકર્ષે છે, જે, માર્ગ દ્વારા, એક તરફ હકારાત્મક રીતે અને બીજી તરફ નકારાત્મક રીતે (દ્વિધ્રુવ બનાવે છે), પરિણામે તેઓ એક્વા કોમ્પ્લેક્સ (સોલ્વેટ્સ) માં રચાય છે.
2. વિયોજન પ્રક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવી છે - એટલે કે, જો કોઈ પદાર્થ આયનોમાં તૂટી ગયો હોય, તો કોઈપણ પરિબળોના પ્રભાવ હેઠળ તે ફરીથી તેના મૂળ સ્વરૂપમાં ફેરવાઈ શકે છે.
3. જો તમે ઇલેક્ટ્રોડને સોલ્યુશન સાથે જોડો છો અને વર્તમાન ચાલુ કરો છો, તો કેશન્સ નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ જવાનું શરૂ કરશે - કેથોડ, અને આયનોને હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ એક - એનોડ પર. એટલા માટે જે પદાર્થો પાણીમાં અત્યંત દ્રાવ્ય હોય છે તે પાણી કરતાં વધુ સારી રીતે વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે. આ જ કારણોસર તેઓ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ કહેવાતા હતા.
4. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ એ પદાર્થની ટકાવારી દર્શાવે છે જે વિસર્જનમાંથી પસાર થયું છે. આ સૂચક દ્રાવક અને ઓગળેલા પદાર્થના ગુણધર્મો પર, બાદમાંની સાંદ્રતા અને બાહ્ય તાપમાન પર આધારિત છે.
અહીં, હકીકતમાં, આ સરળ સિદ્ધાંતની તમામ મુખ્ય ધારણાઓ છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનમાં શું થાય છે તેનું વર્ણન કરવા માટે અમે આ લેખમાં તેનો ઉપયોગ કરીશું. આપણે થોડા સમય પછી આ જોડાણોના ઉદાહરણો જોઈશું, પરંતુ હવે ચાલો બીજી થિયરી જોઈએ.
એસિડ અને પાયાનો લેવિસ સિદ્ધાંત
ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશનના સિદ્ધાંત મુજબ, એસિડ એ એક પદાર્થ છે જેના દ્રાવણમાં હાઇડ્રોજન કેશન હોય છે, અને આધાર એ સંયોજન છે જે હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોમાં દ્રાવણમાં વિઘટન કરે છે. પ્રખ્યાત રસાયણશાસ્ત્રી ગિલ્બર્ટ લેવિસના નામ પરથી એક અન્ય સિદ્ધાંત છે. તે અમને એસિડ અને બેઝના ખ્યાલને કંઈક અંશે વિસ્તૃત કરવાની મંજૂરી આપે છે. લેવિસના સિદ્ધાંત મુજબ, એસિડ એ પદાર્થના પરમાણુઓ છે જે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ભ્રમણકક્ષા ધરાવે છે અને અન્ય પરમાણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારવામાં સક્ષમ છે. અનુમાન લગાવવું સરળ છે કે પાયા એવા કણો હશે જે એસિડના "ઉપયોગ" માટે તેમના એક અથવા વધુ ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરવામાં સક્ષમ છે. અહીં ખૂબ જ રસપ્રદ બાબત એ છે કે માત્ર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ જ નહીં, પણ કોઈપણ પદાર્થ, પાણીમાં અદ્રાવ્ય પણ એસિડ અથવા બેઝ હોઈ શકે છે.
બ્રેન્ડસ્ટેડ-લોરી પ્રોટોલિટીક સિદ્ધાંત
1923 માં, એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે, બે વૈજ્ઞાનિકો - J. Brønsted અને T. Lory - એ એક સિદ્ધાંતનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો જે હવે રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કરવા માટે વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા સક્રિયપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. આ સિદ્ધાંતનો સાર એ છે કે વિયોજનનો અર્થ એસિડમાંથી બેઝમાં પ્રોટોનના સ્થાનાંતરણ સુધી આવે છે. આમ, બાદમાં અહીં પ્રોટોન સ્વીકારનાર તરીકે સમજાય છે. પછી એસિડ તેમના દાતા છે. સિદ્ધાંત એ પદાર્થોના અસ્તિત્વને પણ સારી રીતે સમજાવે છે જે એસિડ અને બેઝ બંનેના ગુણધર્મો દર્શાવે છે. આવા સંયોજનોને એમ્ફોટેરિક કહેવામાં આવે છે. બ્રોન્સ્ટેડ-લોરી સિદ્ધાંતમાં, એમ્ફોલિટ્સ શબ્દનો પણ તેમના માટે ઉપયોગ થાય છે, જ્યારે એસિડ અથવા પાયાને સામાન્ય રીતે પ્રોટોલાઇટ્સ કહેવામાં આવે છે.
અમે લેખના આગળના ભાગ પર આવીએ છીએ. અહીં અમે તમને કહીશું કે મજબૂત અને નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ એકબીજાથી કેવી રીતે અલગ છે અને તેમના ગુણધર્મો પર બાહ્ય પરિબળોના પ્રભાવની ચર્ચા કરીશું. અને પછી અમે તેમના વ્યવહારુ ઉપયોગનું વર્ણન કરવાનું શરૂ કરીશું.
મજબૂત અને નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ
દરેક પદાર્થ પાણી સાથે વ્યક્તિગત રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. કેટલાક તેમાં સારી રીતે ઓગળી જાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, ટેબલ મીઠું), જ્યારે અન્ય બિલકુલ ઓગળતા નથી (ઉદાહરણ તરીકે, ચાક). આમ, બધા પદાર્થો મજબૂત અને નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં વિભાજિત થાય છે. બાદમાં એવા પદાર્થો છે જે પાણી સાથે નબળી રીતે સંપર્ક કરે છે અને ઉકેલના તળિયે સ્થાયી થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે તેમની પાસે વિયોજનની ખૂબ જ ઓછી ડિગ્રી અને ઉચ્ચ બોન્ડ ઊર્જા છે, જે સામાન્ય સ્થિતિમાં પરમાણુને તેના ઘટક આયનોમાં વિઘટન કરવાની મંજૂરી આપતું નથી. નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનું વિસર્જન કાં તો ખૂબ જ ધીમેથી અથવા વધતા તાપમાન અને દ્રાવણમાં આ પદાર્થની સાંદ્રતા સાથે થાય છે.
ચાલો મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વિશે વાત કરીએ. તેમાં તમામ દ્રાવ્ય ક્ષાર, તેમજ મજબૂત એસિડ અને આલ્કલીનો સમાવેશ થાય છે. તેઓ સરળતાથી આયનોમાં વિખેરી નાખે છે અને વરસાદમાં એકત્રિત કરવું ખૂબ મુશ્કેલ છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં વર્તમાન, માર્ગ દ્વારા, ઉકેલમાં સમાયેલ આયનોને કારણે ચોક્કસપણે હાથ ધરવામાં આવે છે. તેથી, મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વર્તમાનનું શ્રેષ્ઠ સંચાલન કરે છે. બાદમાંના ઉદાહરણો: મજબૂત એસિડ, આલ્કલીસ, દ્રાવ્ય ક્ષાર.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના વર્તનને પ્રભાવિત કરતા પરિબળો
હવે ચાલો આકૃતિ કરીએ કે બાહ્ય વાતાવરણમાં થતા ફેરફારો એકાગ્રતાને કેવી રીતે અસર કરે છે તે ઇલેક્ટ્રોલાઇટના વિયોજનની ડિગ્રીને સીધી અસર કરે છે. વધુમાં, આ સંબંધ ગાણિતિક રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે. આ સંબંધનું વર્ણન કરતા કાયદાને ઓસ્ટવાલ્ડનો મંદન કાયદો કહેવામાં આવે છે અને તે નીચે પ્રમાણે લખાયેલ છે: a = (K/c) 1/2. અહીં a એ વિયોજનની ડિગ્રી છે (અપૂર્ણાંકમાં લેવામાં આવે છે), K એ વિયોજન સ્થિરાંક છે, દરેક પદાર્થ માટે અલગ છે, અને c એ દ્રાવણમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટની સાંદ્રતા છે. આ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને, તમે પદાર્થ અને ઉકેલમાં તેના વર્તન વિશે ઘણું શીખી શકો છો.
પરંતુ અમે વિષયથી ભટકી ગયા છીએ. એકાગ્રતા ઉપરાંત, વિયોજનની ડિગ્રી પણ ઇલેક્ટ્રોલાઇટના તાપમાનથી પ્રભાવિત થાય છે. મોટાભાગના પદાર્થો માટે, તેને વધારવાથી દ્રાવ્યતા અને રાસાયણિક પ્રવૃત્તિ વધે છે. આ તે જ છે જે ફક્ત એલિવેટેડ તાપમાને કેટલીક પ્રતિક્રિયાઓની ઘટનાને સમજાવી શકે છે. સામાન્ય સ્થિતિમાં, તેઓ કાં તો ખૂબ ધીમેથી અથવા બંને દિશામાં જાય છે (આ પ્રક્રિયાને ઉલટાવી શકાય તેવું કહેવાય છે).
અમે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન જેવી સિસ્ટમના વર્તનને નિર્ધારિત કરતા પરિબળોનું વિશ્લેષણ કર્યું છે. હવે ચાલો આના વ્યવહારિક ઉપયોગ તરફ આગળ વધીએ, કોઈ શંકા વિના, ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ રસાયણો.
ઔદ્યોગિક ઉપયોગ
અલબત્ત, દરેક વ્યક્તિએ બેટરીના સંબંધમાં "ઇલેક્ટ્રોલાઇટ" શબ્દ સાંભળ્યો છે. કાર લીડ-એસિડ બેટરીનો ઉપયોગ કરે છે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ જેમાં 40% સલ્ફ્યુરિક એસિડ હોય છે. આ પદાર્થની જરૂર કેમ છે તે સમજવા માટે, બેટરીની ઓપરેટિંગ સુવિધાઓને સમજવા યોગ્ય છે.
તો કોઈપણ બેટરીના સંચાલનનો સિદ્ધાંત શું છે? તેઓ એક પદાર્થને બીજામાં રૂપાંતરિત કરવાની ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયામાંથી પસાર થાય છે, જેના પરિણામે ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત થાય છે. બેટરી ચાર્જ કરતી વખતે, પદાર્થોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે જે સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં થતી નથી. આને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના પરિણામે પદાર્થમાં વીજળીના સંચય તરીકે વિચારી શકાય છે. ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, રિવર્સ ટ્રાન્સફોર્મેશન શરૂ થાય છે, જે સિસ્ટમને પ્રારંભિક સ્થિતિ તરફ દોરી જાય છે. આ બે પ્રક્રિયાઓ મળીને એક ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્ર બનાવે છે.
ચાલો ચોક્કસ ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને ઉપરોક્ત પ્રક્રિયા જોઈએ - લીડ-એસિડ બેટરી. જેમ તમે અનુમાન કરી શકો છો, આ વર્તમાન સ્ત્રોતમાં લીડ (તેમજ લીડ ડાયોક્સાઇડ PbO 2) અને એસિડ ધરાવતા તત્વનો સમાવેશ થાય છે. કોઈપણ બેટરીમાં ઇલેક્ટ્રોડ અને તેમની વચ્ચેની જગ્યા ઇલેક્ટ્રોલાઇટથી ભરેલી હોય છે. બાદમાં, જેમ આપણે પહેલેથી જ શોધી કાઢ્યું છે, અમારા ઉદાહરણમાં આપણે 40 ટકાની સાંદ્રતા સાથે સલ્ફ્યુરિક એસિડનો ઉપયોગ કરીએ છીએ. આવી બેટરીનો કેથોડ લીડ ડાયોક્સાઇડથી બનેલો છે, અને એનોડમાં શુદ્ધ લીડનો સમાવેશ થાય છે. આ બધું એટલા માટે છે કારણ કે આ બે વિદ્યુતધ્રુવ પર વિવિધ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓ આયનોની ભાગીદારી સાથે થાય છે જેમાં એસિડ અલગ થઈ ગયું છે:
- PbO 2 + SO 4 2- + 4H + + 2e - = PbSO 4 + 2H 2 O (નેગેટિવ ઇલેક્ટ્રોડ - કેથોડ પર થતી પ્રતિક્રિયા).
- Pb + SO 4 2- - 2e - = PbSO 4 (પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડ - એનોડ પર થતી પ્રતિક્રિયા).
જો આપણે ડાબેથી જમણે પ્રતિક્રિયાઓ વાંચીએ, તો અમને એવી પ્રક્રિયાઓ મળે છે જે બેટરી ડિસ્ચાર્જ થાય ત્યારે થાય છે, અને જો જમણેથી ડાબે, તો અમને એવી પ્રક્રિયાઓ મળે છે જે બેટરી ચાર્જ થાય ત્યારે થાય છે. આ દરેક પ્રતિક્રિયાઓમાં, આ પ્રતિક્રિયાઓ જુદી જુદી હોય છે, પરંતુ તેમની ઘટનાની પદ્ધતિ સામાન્ય રીતે તે જ રીતે વર્ણવવામાં આવે છે: બે પ્રક્રિયાઓ થાય છે, જેમાંથી એકમાં ઇલેક્ટ્રોન "શોષાય છે", અને બીજામાં, તેનાથી વિપરીત, તેઓ " છોડી દો". સૌથી મહત્વની બાબત એ છે કે શોષાયેલા ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા રિલીઝ થયેલા ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી છે.
ખરેખર, બેટરી ઉપરાંત, આ પદાર્થો માટે ઘણી એપ્લિકેશનો છે. સામાન્ય રીતે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, જેનાં ઉદાહરણો આપણે આપ્યાં છે, તે આ શબ્દ હેઠળ એકીકૃત થયેલા વિવિધ પદાર્થોનો માત્ર એક અનાજ છે. તેઓ આપણને દરેક જગ્યાએ, દરેક જગ્યાએ ઘેરી લે છે. અહીં, ઉદાહરણ તરીકે, માનવ શરીર છે. શું તમને લાગે છે કે આ પદાર્થો ત્યાં નથી? તમે ખૂબ જ ભૂલમાં છો. તેઓ આપણામાં દરેક જગ્યાએ જોવા મળે છે, અને સૌથી મોટી રકમ રક્ત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સથી બનેલી છે. આમાં, ઉદાહરણ તરીકે, આયર્ન આયનોનો સમાવેશ થાય છે, જે હિમોગ્લોબિનનો ભાગ છે અને આપણા શરીરના પેશીઓમાં ઓક્સિજન પરિવહન કરવામાં મદદ કરે છે. પાણી-મીઠું સંતુલન અને હૃદયના કાર્યને નિયંત્રિત કરવામાં રક્ત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પણ મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. આ કાર્ય પોટેશિયમ અને સોડિયમ આયનો દ્વારા કરવામાં આવે છે (પોટેશિયમ-સોડિયમ પંપ તરીકે ઓળખાતા કોષોમાં પણ એક પ્રક્રિયા થાય છે).
કોઈપણ પદાર્થો કે જેને તમે થોડું પણ ઓગાળી શકો છો તે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે. અને ઉદ્યોગ અથવા આપણા જીવનની કોઈ શાખા એવી નથી કે જ્યાં તેનો ઉપયોગ ન થતો હોય. તે માત્ર કાર બેટરી અને બેટરી નથી. આ કોઈપણ રાસાયણિક અને ખાદ્ય ઉત્પાદન, લશ્કરી કારખાનાઓ, કપડાંના કારખાનાઓ વગેરે છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટની રચના, માર્ગ દ્વારા, બદલાય છે. આમ, એસિડિક અને આલ્કલાઇન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સને અલગ કરી શકાય છે. તેઓ તેમના ગુણધર્મોમાં મૂળભૂત રીતે અલગ છે: જેમ આપણે પહેલાથી જ કહ્યું છે કે, એસિડ પ્રોટોન દાતા છે, અને આલ્કલીસ સ્વીકારનારા છે. પરંતુ સમય જતાં, પદાર્થના ભાગના નુકસાનને કારણે ઇલેક્ટ્રોલાઇટની રચનામાં ફેરફાર થાય છે (તે બધું શું ખોવાઈ ગયું છે, પાણી અથવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પર આધારિત છે).
અમે દરરોજ તેમનો સામનો કરીએ છીએ, પરંતુ થોડા લોકો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ જેવા શબ્દની વ્યાખ્યા બરાબર જાણે છે. અમે ચોક્કસ પદાર્થોના ઉદાહરણો જોયા છે, તેથી ચાલો થોડી વધુ જટિલ વિભાવનાઓ તરફ આગળ વધીએ.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ભૌતિક ગુણધર્મો
હવે ભૌતિકશાસ્ત્ર વિશે. આ વિષયનો અભ્યાસ કરતી વખતે સમજવાની સૌથી અગત્યની બાબત એ છે કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં વર્તમાન કેવી રીતે પ્રસારિત થાય છે. આયનો આમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે. આ ચાર્જ થયેલા કણો દ્રાવણના એક ભાગમાંથી બીજા ભાગમાં ચાર્જ ટ્રાન્સફર કરી શકે છે. આમ, આયન હંમેશા હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ વલણ ધરાવે છે, અને કેશન - નકારાત્મક તરફ. આમ, વિદ્યુત પ્રવાહ સાથેના ઉકેલ પર કાર્ય કરીને, અમે સિસ્ટમની વિવિધ બાજુઓ પરના ચાર્જને અલગ કરીએ છીએ.
એક ખૂબ જ રસપ્રદ શારીરિક લાક્ષણિકતા ઘનતા છે. અમે ચર્ચા કરી રહ્યા છીએ તે સંયોજનોના ઘણા ગુણધર્મો તેના પર નિર્ભર છે. અને પ્રશ્ન વારંવાર આવે છે: "ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ઘનતા કેવી રીતે વધારવી?" વાસ્તવમાં, જવાબ સરળ છે: ઉકેલમાં પાણીનું પ્રમાણ ઘટાડવું જરૂરી છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ઘનતા મોટાભાગે નિર્ધારિત હોવાથી, તે મોટાભાગે બાદની સાંદ્રતા પર આધારિત છે. તમારી યોજના હાંસલ કરવાની બે રીત છે. પ્રથમ એકદમ સરળ છે: બેટરીમાં સમાયેલ ઇલેક્ટ્રોલાઇટને ઉકાળો. આ કરવા માટે, તમારે તેને ચાર્જ કરવાની જરૂર છે જેથી અંદરનું તાપમાન એકસો ડિગ્રી સેલ્સિયસથી ઉપર વધે. જો આ પદ્ધતિ મદદ કરતી નથી, તો ચિંતા કરશો નહીં, બીજી એક છે: ફક્ત જૂના ઇલેક્ટ્રોલાઇટને નવી સાથે બદલો. આ કરવા માટે, તમારે જૂના સોલ્યુશનને ડ્રેઇન કરવાની જરૂર છે, નિસ્યંદિત પાણીથી અવશેષ સલ્ફ્યુરિક એસિડમાંથી અંદરના ભાગને સાફ કરો અને પછી નવો ભાગ ભરો. એક નિયમ તરીકે, ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સ તરત જ ઇચ્છિત સાંદ્રતા ધરાવે છે. રિપ્લેસમેન્ટ પછી, તમે ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ઘનતા કેવી રીતે વધારવી તે વિશે લાંબા સમય સુધી ભૂલી શકો છો.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટની રચના મોટે ભાગે તેના ગુણધર્મો નક્કી કરે છે. વિદ્યુત વાહકતા અને ઘનતા જેવી લાક્ષણિકતાઓ, ઉદાહરણ તરીકે, દ્રાવ્યની પ્રકૃતિ અને તેની સાંદ્રતા પર ભારપૂર્વક આધાર રાખે છે. બેટરીમાં કેટલું ઇલેક્ટ્રોલાઇટ હોઈ શકે તે વિશે એક અલગ પ્રશ્ન છે. વાસ્તવમાં, તેનું વોલ્યુમ ઉત્પાદનની ઘોષિત શક્તિ સાથે સીધું સંબંધિત છે. બેટરીની અંદર જેટલું વધુ સલ્ફ્યુરિક એસિડ, તે વધુ શક્તિશાળી છે, એટલે કે, તે વધુ વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
આ ક્યાં ઉપયોગી થશે?
જો તમે કારના શોખીન છો અથવા ફક્ત કારમાં રસ ધરાવો છો, તો તમે પોતે જ બધું સમજો છો. તમે ચોક્કસપણે જાણો છો કે હવે બેટરીમાં કેટલી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ છે તે કેવી રીતે નક્કી કરવું. અને જો તમે કારથી દૂર છો, તો પછી આ પદાર્થોના ગુણધર્મો, તેમના ઉપયોગ અને તેઓ એકબીજા સાથે કેવી રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તેનું જ્ઞાન અનાવશ્યક રહેશે નહીં. આ જાણીને, જો તમને બેટરીમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ શું છે તે જણાવવાનું કહેવામાં આવે તો તમે મૂંઝવણમાં નહીં રહેશો. તેમ છતાં, જો તમે કારના શોખીન ન હોવ, પરંતુ તમારી પાસે કાર છે, તો બેટરીની રચનાનું જ્ઞાન અનાવશ્યક રહેશે નહીં અને સમારકામમાં તમને મદદ કરશે. ઓટો સેન્ટર પર જવા કરતાં બધું જાતે કરવું ખૂબ સરળ અને સસ્તું હશે.
અને આ વિષયનો વધુ સારી રીતે અભ્યાસ કરવા માટે, અમે શાળા અને યુનિવર્સિટીઓ માટે રસાયણશાસ્ત્રની પાઠયપુસ્તક વાંચવાની ભલામણ કરીએ છીએ. જો તમે આ વિજ્ઞાનને સારી રીતે જાણો છો અને પર્યાપ્ત પાઠ્યપુસ્તકો વાંચ્યા છે, તો શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ વેરીપેવ દ્વારા "કેમિકલ વર્તમાન સ્ત્રોતો" હશે. બેટરીઓ, વિવિધ બેટરીઓ અને હાઇડ્રોજન કોષોના સંચાલનનો સંપૂર્ણ સિદ્ધાંત ત્યાં વિગતવાર દર્શાવેલ છે.
નિષ્કર્ષ
અમે અંતમાં આવ્યા છીએ. ચાલો સારાંશ આપીએ. ઉપર આપણે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ જેવા ખ્યાલથી સંબંધિત દરેક વસ્તુની ચર્ચા કરી છે: ઉદાહરણો, રચના અને ગુણધર્મોનો સિદ્ધાંત, કાર્યો અને એપ્લિકેશન. ફરી એકવાર, તે કહેવું યોગ્ય છે કે આ સંયોજનો આપણા જીવનનો એક ભાગ છે, જેના વિના આપણું શરીર અને ઉદ્યોગના તમામ ક્ષેત્રો અસ્તિત્વમાં નથી. શું તમને બ્લડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વિશે યાદ છે? તેમના માટે આભાર અમે જીવીએ છીએ. અમારી કાર વિશે શું? આ જ્ઞાન સાથે, અમે બેટરી સંબંધિત કોઈપણ સમસ્યાને ઠીક કરી શકીએ છીએ, કારણ કે હવે આપણે સમજીએ છીએ કે તેમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ઘનતા કેવી રીતે વધારવી.
બધું કહેવું અશક્ય છે, અને અમે આવું લક્ષ્ય નક્કી કર્યું નથી. છેવટે, આ અદ્ભુત પદાર્થો વિશે આ બધું કહી શકાય તેવું નથી.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ડિસોસિએશનનો સિદ્ધાંત 1887 માં સ્વીડિશ વૈજ્ઞાનિક એસ. આર્હેનિયસ દ્વારા પ્રસ્તાવિત.
ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજન- આ સોલ્યુશનમાં હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ (કેશન્સ) અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ (આયન) આયનોની રચના સાથે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરમાણુઓનું ભંગાણ છે.
ઉદાહરણ તરીકે, એસિટિક એસિડ જલીય દ્રાવણમાં આ રીતે અલગ પડે છે:
CH 3 COOH⇄H + + CH 3 COO - .
વિયોજન એ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા છે. પરંતુ વિવિધ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અલગ અલગ રીતે અલગ પડે છે. ડિગ્રી ઇલેક્ટ્રોલાઇટની પ્રકૃતિ, તેની સાંદ્રતા, દ્રાવકની પ્રકૃતિ, બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ (તાપમાન, દબાણ) પર આધારિત છે.
વિયોજન ડિગ્રી α -આયનોમાં વિખરાયેલા પરમાણુઓની સંખ્યા અને પરમાણુઓની કુલ સંખ્યાનો ગુણોત્તર:
α=v´(x)/v(x).
ડિગ્રી 0 થી 1 સુધી બદલાઈ શકે છે (કોઈ વિયોજનથી તેની સંપૂર્ણ પૂર્ણતા સુધી). ટકાવારી તરીકે દર્શાવેલ છે. પ્રાયોગિક ધોરણે નિર્ધારિત. જ્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિખરાય છે, ત્યારે દ્રાવણમાં કણોની સંખ્યા વધે છે. વિયોજનની ડિગ્રી ઇલેક્ટ્રોલાઇટની મજબૂતાઈ દર્શાવે છે.
ભેદ પાડવો મજબૂતઅને નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ.
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ- આ તે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે જેમની વિયોજનની ડિગ્રી 30% થી વધુ છે.
મધ્યમ તાકાત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ- આ તે છે જેમની વિયોજનની ડિગ્રી 3% થી 30% સુધીની છે.
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ- જલીય 0.1 M દ્રાવણમાં વિયોજનની ડિગ્રી 3% કરતા ઓછી છે.
નબળા અને મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉદાહરણો.
મંદ દ્રાવણમાં મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિઘટન થાય છે, એટલે કે. α = 1. પરંતુ પ્રયોગો દર્શાવે છે કે વિયોજન 1 ની બરાબર હોઈ શકતું નથી, તેનું અંદાજિત મૂલ્ય છે, પરંતુ 1 ની બરાબર નથી. આ સાચું વિયોજન નથી, પરંતુ દેખીતું છે.
ઉદાહરણ તરીકે, કેટલાક જોડાણ દો α = 0.7. તે. એરેનિયસ સિદ્ધાંત મુજબ, 30% અસંબંધિત અણુઓ ઉકેલમાં "ફ્લોટ" થાય છે. અને 70% મુક્ત આયનો બનાવે છે. અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક થિયરી આ ખ્યાલને બીજી વ્યાખ્યા આપે છે: જો α = 0.7, તો પછી બધા પરમાણુઓ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે, પરંતુ આયનો માત્ર 70% મુક્ત છે, અને બાકીના 30% ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા બંધાયેલા છે.
વિયોજનની સ્પષ્ટ ડિગ્રી.
વિયોજનની ડિગ્રી માત્ર દ્રાવક અને દ્રાવકની પ્રકૃતિ પર જ નહીં, પણ દ્રાવણ અને તાપમાનની સાંદ્રતા પર પણ આધારિત છે.
વિયોજન સમીકરણને નીચે પ્રમાણે રજૂ કરી શકાય છે:
AK ⇄ A- + K + .
અને વિયોજનની ડિગ્રી નીચે પ્રમાણે વ્યક્ત કરી શકાય છે:
જેમ જેમ સોલ્યુશનની સાંદ્રતા વધે છે તેમ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિયોજનની ડિગ્રી ઘટે છે. તે. ચોક્કસ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ માટે ડિગ્રી મૂલ્ય સ્થિર મૂલ્ય નથી.
વિયોજન એ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા હોવાથી, પ્રતિક્રિયા દર સમીકરણો નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે:
જો વિયોજન સંતુલન હોય, તો દરો સમાન હોય છે અને પરિણામે આપણને મળે છે સંતુલન સ્થિર(વિયોજન સતત):
K દ્રાવકની પ્રકૃતિ અને તાપમાન પર આધાર રાખે છે, પરંતુ ઉકેલોની સાંદ્રતા પર આધાર રાખતો નથી. તે સમીકરણ પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે જેટલા વધુ અસંબંધિત અણુઓ છે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વિયોજન સ્થિરાંકનું મૂલ્ય ઓછું છે.
પોલીબેસિક એસિડ્સસ્ટેપવાઇઝ ડિસોસિએટ કરો, અને દરેક સ્ટેપનું પોતાનું ડિસોસિએશન કોન્સ્ટન્ટ વેલ્યુ હોય છે.
જો પોલીબેસિક એસિડ અલગ થઈ જાય, તો પ્રથમ પ્રોટોન સહેલાઈથી દૂર થઈ જાય છે, પરંતુ જેમ જેમ એનિઓનનો ચાર્જ વધે છે, આકર્ષણ વધે છે, અને તેથી પ્રોટોનને દૂર કરવું વધુ મુશ્કેલ છે. ઉદાહરણ તરીકે,
દરેક પગલા પર ઓર્થોફોસ્ફોરિક એસિડના વિયોજન સ્થિરાંકો મોટા પ્રમાણમાં બદલાવા જોઈએ:
I - સ્ટેજ:
II - સ્ટેજ:
III - સ્ટેજ:
પ્રથમ તબક્કે, ઓર્થોફોસ્ફોરિક એસિડ એ મધ્યમ-શક્તિનું એસિડ છે, અને બીજા તબક્કે તે નબળું છે, અને ત્રીજા તબક્કામાં તે ખૂબ જ નબળું છે.
કેટલાક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઉકેલો માટે સંતુલન સ્થિરાંકોના ઉદાહરણો.
ચાલો એક ઉદાહરણ જોઈએ:
જો ધાતુના તાંબાને ચાંદીના આયનો ધરાવતા સોલ્યુશનમાં ઉમેરવામાં આવે છે, તો સંતુલનની ક્ષણે, તાંબાના આયનોની સાંદ્રતા ચાંદીની સાંદ્રતા કરતા વધારે હોવી જોઈએ.
પરંતુ સ્થિરાંકનું મૂલ્ય ઓછું છે:
AgCl⇄Ag + +Cl - .
જે સૂચવે છે કે સંતુલન પહોંચ્યું ત્યાં સુધીમાં, બહુ ઓછું સિલ્વર ક્લોરાઇડ ઓગળી ગયું હતું.
ધાતુના તાંબા અને ચાંદીની સાંદ્રતા સમતુલા સ્થિરાંકમાં સમાવિષ્ટ છે.
પાણીનું આયનીય ઉત્પાદન.
નીચેના કોષ્ટકમાં નીચેનો ડેટા છે:
આ અચલ કહેવાય છે પાણીનું આયનીય ઉત્પાદન, જે માત્ર તાપમાન પર આધાર રાખે છે. વિયોજન અનુસાર, 1 H+ આયન દીઠ એક હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન છે. શુદ્ધ પાણીમાં આ આયનોની સાંદ્રતા સમાન છે: [ એચ + ] = [ઓહ - ].
અહીંથી, [ એચ + ] = [ઓહ- ] = = 10-7 મોલ/લિ.
જો તમે વિદેશી પદાર્થ ઉમેરો છો, ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, પાણીમાં, હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતા વધશે, પરંતુ પાણીનું આયનીય ઉત્પાદન સાંદ્રતા પર આધારિત નથી.
અને જો તમે આલ્કલી ઉમેરો છો, તો આયનોની સાંદ્રતા વધશે, અને હાઇડ્રોજનનું પ્રમાણ ઘટશે.
એકાગ્રતા અને એકબીજા સાથે સંકળાયેલા છે: એક મૂલ્ય જેટલું મોટું, બીજું ઓછું.
સોલ્યુશનની એસિડિટી (pH).
ઉકેલોની એસિડિટી સામાન્ય રીતે આયનોની સાંદ્રતા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે H+.એસિડિક વાતાવરણમાં pH<10 -7 моль/л, в нейтральных - pH= 10 -7 mol/l, આલ્કલાઇનમાં - pH> 10 -7 મોલ/લિ.
ઉકેલની એસિડિટી હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતાના નકારાત્મક લઘુગણક દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે, તેને કૉલ pH.
pH = -એલજી[ એચ + ].
સ્થિરતા અને વિયોજનની ડિગ્રી વચ્ચેનો સંબંધ.
એસિટિક એસિડના વિયોજનના ઉદાહરણનો વિચાર કરો:
ચાલો સ્થિરાંક શોધીએ:
દાઢ એકાગ્રતા C=1/વી, તેને સમીકરણમાં બદલો અને મેળવો:
આ સમીકરણો છે ડબલ્યુ. ઓસ્ટવાલ્ડનો સંવર્ધન કાયદો, જે મુજબ ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું વિયોજન સ્થિરતા દ્રાવણના મંદન પર આધારિત નથી.
ક્ષારનું હાઇડ્રોલિસિસ
હાઇડ્રોલિસિસપાણી સાથે પદાર્થની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પ્રતિક્રિયાઓ કહેવામાં આવે છે, જે નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ (એસિડ, બેઝ, એસિડિક અથવા મૂળભૂત ક્ષાર) ની રચના તરફ દોરી જાય છે. હાઇડ્રોલિસિસના પરિણામને પાણીના વિયોજનના સંતુલનના ઉલ્લંઘન તરીકે ગણી શકાય. વિવિધ વર્ગોના સંયોજનો હાઇડ્રોલિસિસને આધિન છે, પરંતુ સૌથી મહત્વપૂર્ણ કેસ ક્ષારનું હાઇડ્રોલિસિસ છે. ક્ષાર, એક નિયમ તરીકે, મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે જે આયનોમાં સંપૂર્ણ વિયોજનમાંથી પસાર થાય છે અને પાણીના આયનો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે.
મીઠું હાઇડ્રોલિસિસના સૌથી મહત્વપૂર્ણ કિસ્સાઓ:
1. એક મીઠું મજબૂત આધાર અને મજબૂત એસિડ દ્વારા રચાય છે. ઉદાહરણ તરીકે: NaCl એ મજબૂત આધાર NaOH અને મજબૂત એસિડ HCl દ્વારા રચાયેલ મીઠું છે;
NaCl + HOH ↔ NaOH + HCl – પરમાણુ સમીકરણ;
Na + + Cl - + HOH ↔ Na + + OH - + H + + Cl - – સંપૂર્ણ આયનીય સમીકરણ;
HOH ↔ OH - + H + - સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણ.
સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણ પરથી જોઈ શકાય છે, મજબૂત આધાર અને મજબૂત એસિડ દ્વારા રચાયેલ મીઠું પાણી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતું નથી, એટલે કે, હાઇડ્રોલિસિસમાંથી પસાર થતું નથી, અને માધ્યમ તટસ્થ રહે છે.
2. એક મીઠું મજબૂત આધાર અને નબળા એસિડ દ્વારા રચાય છે. ઉદાહરણ તરીકે: NaNO 2 એ મજબૂત આધાર NaOH અને નબળા એસિડ HNO 2 દ્વારા રચાયેલ મીઠું છે, જે વ્યવહારીક રીતે આયનોમાં વિભાજિત થતું નથી.
NaNO 2 + HOH ↔ NaOH + HNO 2;
ના + + ના 2 - + HOH ↔ Na + + OH - + HNO 2;
NO 2 - + HOH ↔ OH - + HNO 2.
આ કિસ્સામાં, મીઠું હાઇડ્રોલિસિસમાંથી પસાર થાય છે, અને હાઇડ્રોલિસિસ એનિઓન સાથે થાય છે, અને કેશન વ્યવહારીક રીતે હાઇડ્રોલિસિસ પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતું નથી. હાઇડ્રોલિસિસના પરિણામે આલ્કલીની રચના થતી હોવાથી, દ્રાવણમાં OH - anions ની વધુ માત્રા હોય છે. આવા મીઠાનું સોલ્યુશન આલ્કલાઇન વાતાવરણ મેળવે છે, એટલે કે. pH > 7.
સ્ટેજ I Na 2 CO 3 + HOH ↔ NaOH + NaHCO 3 ;
CO 3 2- + HOH ↔ OH - + HCO 3 - ;
સ્ટેજ II NaHСO 3 + HOH ↔ NaOH + H 2 CO 3 ;
HCO 3 - + HOH ↔ OH - + H 2 CO 3.
પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓ અને સોલ્યુશનના મધ્યમ મંદન હેઠળ, ક્ષારનું હાઇડ્રોલિસિસ ફક્ત પ્રથમ તબક્કામાં જ થાય છે. બીજાને ઉત્પાદનો દ્વારા દબાવવામાં આવે છે જે પ્રથમ તબક્કે રચાય છે. OH - આયનોનું સંચય એ સંતુલનને ડાબી બાજુએ ફેરવે છે.
3. એક મીઠું નબળા આધાર અને મજબૂત એસિડ દ્વારા રચાય છે. ઉદાહરણ તરીકે: NH 4 NO 3 એ નબળા આધાર NH 4 OH અને મજબૂત એસિડ HNO 3 દ્વારા રચાયેલ મીઠું છે.
NH 4 NO 3 + HOH ↔ NH 4 OH + HNO 3;
NH 4 + + HOH ↔ H + + NH 4 OH.
આ કિસ્સામાં, મીઠું હાઇડ્રોલિસિસમાંથી પસાર થાય છે, અને કેશન સાથે હાઇડ્રોલિસિસ થાય છે, અને આયન વ્યવહારીક રીતે હાઇડ્રોલિસિસ પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતું નથી. આવા મીઠાનું સોલ્યુશન એસિડિક વાતાવરણ મેળવે છે, એટલે કે. pH< 7.
અગાઉના કેસની જેમ, મલ્ટીપ્લાય ચાર્જ આયનોના ક્ષારને તબક્કામાં હાઇડ્રોલાઇઝ કરવામાં આવે છે, જો કે બીજા તબક્કામાં પણ દબાવવામાં આવે છે.
સ્ટેજ I Mg(NO 3) 2 + HOH ↔ MgOHNO 3 + HNO 3;
Mg 2+ + HOH ↔ MgOH + + H + ;
સ્ટેજ II MgOHNO 3 + HOH ↔ Mg(OH) 2 + HNO 3 ;
MgOH + + HOH ↔ Mg(OH) 2 + H + .
4. એક મીઠું નબળા આધાર અને નબળા એસિડ દ્વારા રચાય છે. ઉદાહરણ તરીકે: NH 4 CN એ નબળા આધાર NH 4 OH અને નબળા એસિડ HCN દ્વારા રચાયેલ મીઠું છે.
NH 4 CN + HOH ↔ NH 4 OH + HCN;
NH 4 + + CN - + HOH ↔ NH 4 OH + HCN.
આ કિસ્સામાં, કેશન અને આયન બંને હાઇડ્રોલિસિસમાં ભાગ લે છે. તેઓ પાણીના હાઇડ્રોજન કેશન અને હાઇડ્રોક્સો આયનોને બાંધે છે, નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ (નબળા એસિડ અને નબળા પાયા) બનાવે છે. આવા ક્ષારના દ્રાવણની પ્રતિક્રિયા કાં તો નબળી એસિડિક હોઈ શકે છે (જો હાઇડ્રોલિસિસના પરિણામે બનેલો આધાર એસિડ કરતાં નબળો હોય છે), અથવા નબળી રીતે આલ્કલાઇન (જો આધાર એસિડ કરતાં વધુ મજબૂત હોય તો), અથવા તટસ્થ (જો આધાર) અને એસિડ સમાન રીતે મજબૂત હોય છે).
જ્યારે મલ્ટીપ્લાય ચાર્જ આયનોના મીઠાનું હાઇડ્રોલાઇઝિંગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સ્ટેજ I અનુગામી રાશિઓને દબાવતું નથી, અને આવા ક્ષારનું હાઇડ્રોલિસિસ ઓરડાના તાપમાને પણ સંપૂર્ણપણે આગળ વધે છે.
સ્ટેજ I (NH 4) 2 S + HOH ↔ NH 4 OH + NH 4 HS;
2NH 4 + + S 2- + HOH ↔ NH 4 OH + NH 4 + + HS -;
સ્ટેજ II NH 4 HS + HOH ↔ NH 4 OH + H 2 S;
NH 4 + + HS - + HOH ↔ NH 4 OH + H 2 S.
