વિષયો યુનિફાઇડ સ્ટેટ પરીક્ષા કોડિફાયર: માં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનું ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજન જલીય ઉકેલો. મજબૂત અને નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ.
- આ એવા પદાર્થો છે જેના ઉકેલો અને પીગળે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે.
ઇલેક્ટ્રીક કરંટ એ ચાર્જ કરેલા કણોની ક્રમબદ્ધ હિલચાલ છે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર. આમ, ઈલેક્ટ્રોલાઈટ્સના સોલ્યુશન અથવા પીગળવામાં ચાર્જ થયેલા કણો હોય છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સમાં, એક નિયમ તરીકે, વિદ્યુત વાહકતાઆયનોની હાજરીને કારણે.
આયનોચાર્જ કણો (અણુઓ અથવા અણુઓના જૂથો) છે. અલગ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનો ( cations) અને નકારાત્મક ચાર્જ આયનો ( anions).
ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજન - જ્યારે તે ઓગળી જાય છે અથવા પીગળે છે ત્યારે આયનોમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટના ભંગાણની આ પ્રક્રિયા છે.
અલગ પદાર્થો - ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સઅને બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ. TO બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમજબૂત સહસંયોજક બંધન ધરાવતા પદાર્થોનો સમાવેશ કરો ધ્રુવીય બંધન (સરળ પદાર્થો), બધા ઓક્સાઇડ (જે રાસાયણિક છે નથીપાણી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરો), સૌથી વધુ કાર્બનિક પદાર્થ(ધ્રુવીય સંયોજનો સિવાય - કાર્બોક્સિલિક એસિડ્સ, તેમના ક્ષાર, ફિનોલ્સ) - એલ્ડીહાઇડ્સ, કેટોન્સ, હાઇડ્રોકાર્બન, કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ.
TO ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સહસંયોજક ધ્રુવીય બંધન ધરાવતા કેટલાક પદાર્થો અને આયનીય ક્રિસ્ટલ જાળીવાળા પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે.
પ્રક્રિયાનો સાર શું છે ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજન?
ટેસ્ટ ટ્યુબમાં સોડિયમ ક્લોરાઇડના કેટલાક સ્ફટિકો મૂકો અને પાણી ઉમેરો. થોડા સમય પછી, સ્ફટિકો ઓગળી જશે. શું થયું?
સોડિયમ ક્લોરાઇડ એ આયનીય ક્રિસ્ટલ જાળીવાળો પદાર્થ છે. NaCl ક્રિસ્ટલમાં Na+ આયનનો સમાવેશ થાય છેઅને Cl - . પાણીમાં, આ સ્ફટિક માળખાકીય એકમો - આયનોમાં વિઘટન થાય છે. આ કિસ્સામાં, આયનીય રાસાયણિક બોન્ડઅને પાણીના અણુઓ વચ્ચેના કેટલાક હાઇડ્રોજન બોન્ડ. Na + અને Cl - આયનો જે પાણીમાં પ્રવેશ કરે છે તે પાણીના અણુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. ક્લોરાઇડ આયનોના કિસ્સામાં, આપણે દ્વિધ્રુવીય (ધ્રુવીય) પાણીના અણુઓના ક્લોરીન આયનને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક આકર્ષણ વિશે વાત કરી શકીએ છીએ, અને સોડિયમ કેશનના કિસ્સામાં તે પ્રકૃતિમાં દાતા-સ્વીકારનારની નજીક આવે છે (જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન જોડીઓક્સિજન અણુ સોડિયમ આયનની ખાલી જગ્યામાં મૂકવામાં આવે છે). પાણીના અણુઓથી ઘેરાયેલા, આયનો ઢંકાઈ જાય છેહાઇડ્રેશન શેલ.
સોડિયમ ક્લોરાઇડનું વિયોજન સમીકરણ દ્વારા વર્ણવવામાં આવ્યું છે: NaCl = Na + + Cl - .
જ્યારે સહસંયોજક ધ્રુવીય બંધન સાથેના સંયોજનો પાણીમાં ઓગળી જાય છે, ત્યારે પાણીના અણુઓ, ધ્રુવીય પરમાણુની આસપાસ હોય છે, પ્રથમ તેમાં બોન્ડને ખેંચો, તેની ધ્રુવીયતામાં વધારો કરો, પછી તેને આયનોમાં તોડો, જે દ્રાવણમાં હાઇડ્રેટેડ અને સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ આ રીતે આયનોમાં વિભાજિત થાય છે: HCl = H + + Cl - .
ગલન દરમિયાન, જ્યારે સ્ફટિક ગરમ થાય છે, ત્યારે આયનો ગાંઠો પર તીવ્ર કંપનમાંથી પસાર થવાનું શરૂ કરે છે. સ્ફટિક જાળી, જેના પરિણામે તે નાશ પામે છે, એક ઓગળવામાં આવે છે, જેમાં આયનો હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજનની પ્રક્રિયા પદાર્થના પરમાણુઓના વિયોજનની ડિગ્રી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે:
વિયોજનની ડિગ્રી વિખરાયેલા (વિખરાયેલા) પરમાણુઓની સંખ્યાનો ગુણોત્તર છે કુલ સંખ્યાઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરમાણુઓ. એટલે કે, અણુઓનો કેટલો અપૂર્ણાંક પ્રારંભિક સામગ્રીદ્રાવણમાં આયનોમાં વિઘટન થાય છે અથવા ઓગળે છે.
α=N prodiss /N આઉટ, જ્યાં:
N prodiss એ વિખરાયેલા અણુઓની સંખ્યા છે,
N આઉટ એ અણુઓની પ્રારંભિક સંખ્યા છે.
વિયોજનની ડિગ્રી અનુસાર, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સને વિભાજિત કરવામાં આવે છે મજબૂતઅને નબળા.
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ (α≈1):
1. બધા દ્રાવ્ય ક્ષાર (ક્ષાર સહિત કાર્બનિક એસિડ- પોટેશિયમ એસિટેટ CH 3 કૂક, સોડિયમ ફોર્મેટ HCOONa, વગેરે)
2. મજબૂત એસિડ્સ: HCl, HI, HBr, HNO 3, H 2 SO 4 (પ્રથમ તબક્કામાં), HClO 4, વગેરે;
3. આલ્કલીસ: NaOH, KOH, LiOH, RbOH, CsOH; Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2.
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સજલીય દ્રાવણમાં લગભગ સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિઘટન થાય છે, પરંતુ માત્ર માં. ઉકેલોમાં, મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પણ માત્ર આંશિક રીતે વિઘટન કરી શકે છે. તે. વિયોજનની ડિગ્રી મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સα લગભગ માત્ર 1 માટે બરાબર છે અસંતૃપ્ત ઉકેલોપદાર્થો સંતૃપ્ત અથવા કેન્દ્રિત ઉકેલોમાં, મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના વિયોજનની ડિગ્રી 1: α≤1 કરતા ઓછી અથવા સમાન હોઈ શકે છે.
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ (α<1):
1. નબળા એસિડ, સહિત. કાર્બનિક
2. અદ્રાવ્ય પાયા અને એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ NH 4 OH;
3. અદ્રાવ્ય અને કેટલાક સહેજ દ્રાવ્ય ક્ષાર (દ્રાવ્યતા પર આધાર રાખીને).
બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ:
1. ઓક્સાઇડ કે જે પાણી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી (ઓક્સાઇડ જે પાણી સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, જ્યારે પાણીમાં ઓગળી જાય છે, ત્યારે હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ બનાવવા માટે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં પ્રવેશ કરે છે);
2. સરળ પદાર્થો;
3. નબળા ધ્રુવીય અથવા બિન-ધ્રુવીય બોન્ડ્સ (એલ્ડીહાઇડ્સ, કીટોન્સ, હાઇડ્રોકાર્બન, વગેરે) સાથે મોટાભાગના કાર્બનિક પદાર્થો.
પદાર્થો કેવી રીતે અલગ પડે છે? વિયોજનની ડિગ્રી અનુસાર તેઓ અલગ પાડે છે મજબૂતઅને નબળાઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સંપૂર્ણ રીતે (સંતૃપ્ત ઉકેલોમાં) અલગ પાડો, એક પગલામાં, બધા પરમાણુઓ આયનોમાં વિખેરી નાખે છે, લગભગ ઉલટાવી ન શકાય તેવું. મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે દ્રાવણમાં વિયોજન દરમિયાન, માત્ર સ્થિર આયનો રચાય છે. સૌથી સામાન્ય આયનો દ્રાવ્યતા કોષ્ટકમાં મળી શકે છે - કોઈપણ પરીક્ષા માટે તમારી સત્તાવાર ચીટ શીટ. મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના વિયોજનની ડિગ્રી લગભગ 1 જેટલી છે. ઉદાહરણ તરીકે, સોડિયમ ફોસ્ફેટના વિયોજન દરમિયાન, Na + અને PO 4 3– આયનો રચાય છે:
Na 3 PO 4 → 3Na + +PO 4 3-
NH 4 Cr(SO 4) 2 → NH 4 + + Cr 3+ + 2SO 4 2–
વિયોજન નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ : પોલિઆસીડ એસિડ અને પોલીઆસીડ પાયા તબક્કાવાર અને ઉલટાવી શકાય તેવું થાય છે. તે. નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના વિયોજન દરમિયાન, મૂળ કણોનો માત્ર ખૂબ જ નાનો ભાગ આયનોમાં વિઘટન થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, કાર્બોનિક એસિડ:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 –
HCO 3 – ↔ H + + CO 3 2–
મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ પણ 2 પગલામાં વિખરાય છે:
Mg(OH) 2 ⇄ Mg(OH) + OH –
Mg(OH) + ⇄ Mg 2+ + OH –
એસિડ ક્ષાર પણ અલગ પડે છે પગલાવાર, આયનીય બોન્ડ્સ પહેલા તૂટી જાય છે, પછી ધ્રુવીય સહસંયોજક બોન્ડ્સ. ઉદાહરણ તરીકે, પોટેશિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ અને મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇક્લોરાઇડ:
KHCO 3 ⇄ K + + HCO 3 – (α=1)
HCO 3 – ⇄ H + + CO 3 2– (α< 1)
Mg(OH)Cl ⇄ MgOH + + Cl – (α=1)
MgOH + ⇄ Mg 2+ + OH – (α<< 1)
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના વિયોજનની ડિગ્રી 1: α કરતાં ઘણી ઓછી છે<<1.
ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશનના સિદ્ધાંતની મુખ્ય જોગવાઈઓ આ રીતે છે:
1. જ્યારે પાણીમાં ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે (તૂટે છે).
2. પાણીમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના વિયોજનનું કારણ તેનું હાઇડ્રેશન છે, એટલે કે. પાણીના અણુઓ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને તેમાં રાસાયણિક બંધનો તોડવો.
3. બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, સકારાત્મક ચાર્જ થયેલ આયનો સકારાત્મક ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોડ તરફ જાય છે - કેથોડ તેમને કેશન કહેવામાં આવે છે; નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોન નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ તરફ જાય છે - એનોડ. તેમને એનિયન્સ કહેવામાં આવે છે.
4. ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજન નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે ઉલટાવી શકાય તેવું થાય છે, અને મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે વ્યવહારીક રીતે ઉલટાવી ન શકાય તેવું બને છે.
5. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ, એકાગ્રતા અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટની પ્રકૃતિને આધારે વિવિધ ડિગ્રીઓમાં આયનોમાં વિભાજિત થઈ શકે છે.
6. આયનોના રાસાયણિક ગુણધર્મો સરળ પદાર્થોના ગુણધર્મોથી અલગ પડે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનના રાસાયણિક ગુણધર્મો તે આયનોના ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જે વિયોજન દરમિયાન તેમાંથી રચાય છે.
ઉદાહરણો.
1. મીઠાના 1 મોલના અપૂર્ણ વિયોજન સાથે, દ્રાવણમાં હકારાત્મક અને નકારાત્મક આયનોની કુલ સંખ્યા 3.4 મોલ હતી. મીઠાનું સૂત્ર – a) K 2 S b) Ba(ClO 3) 2 c) NH 4 NO 3 d) Fe(NO 3) 3
ઉકેલ: પ્રથમ, ચાલો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની મજબૂતાઈ નક્કી કરીએ. આ દ્રાવ્યતા કોષ્ટકનો ઉપયોગ કરીને સરળતાથી કરી શકાય છે. જવાબોમાં આપેલ તમામ ક્ષાર દ્રાવ્ય છે, એટલે કે. મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ. આગળ, અમે ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજનના સમીકરણો લખીએ છીએ અને દરેક ઉકેલમાં આયનોની મહત્તમ સંખ્યા નક્કી કરવા માટે સમીકરણનો ઉપયોગ કરીએ છીએ:
અ) K 2 S ⇄ 2K + + S 2– ,મીઠાના 1 મોલના સંપૂર્ણ વિઘટન સાથે, આયનોના 3 મોલ્સ રચાય છે;
b) Ba(ClO 3) 2 ⇄ Ba 2+ + 2ClO 3 –, ફરીથી, મીઠાના 1 છછુંદરના વિઘટન દરમિયાન, આયનોના 3 મોલ રચાય છે, આયનોના 3 થી વધુ મોલ્સ રચાતા નથી;
વી) NH 4 NO 3 ⇄ NH 4 + + NO 3 –, એમોનિયમ નાઈટ્રેટના 1 મોલના વિઘટન દરમિયાન, આયનોના મહત્તમ 2 મોલ્સ રચાય છે;
જી) Fe(NO 3) 3 ⇄ Fe 3+ + 3NO 3 –, આયર્ન (III) નાઈટ્રેટના 1 મોલના સંપૂર્ણ વિઘટન સાથે, આયનોના 4 મોલ રચાય છે. પરિણામે, આયર્ન નાઈટ્રેટના 1 મોલના અપૂર્ણ વિઘટન સાથે, ઓછી સંખ્યામાં આયનોનું નિર્માણ શક્ય છે (સંતૃપ્ત મીઠાના દ્રાવણમાં અપૂર્ણ વિઘટન શક્ય છે). તેથી, વિકલ્પ 4 અમને અનુકૂળ છે.
ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ સાથેના પદાર્થોની વાહકતા અથવા વાહકતાનો અભાવ એક સરળ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને અવલોકન કરી શકાય છે.
તેમાં કાર્બન સળિયા (ઇલેક્ટ્રોડ્સ)નો સમાવેશ થાય છે જે વાયર દ્વારા ઇલેક્ટ્રિકલ નેટવર્ક સાથે જોડાયેલા હોય છે. સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક લાઇટ શામેલ છે, જે સર્કિટમાં વર્તમાનની હાજરી અથવા ગેરહાજરી દર્શાવે છે. જો તમે ખાંડના દ્રાવણમાં ઈલેક્ટ્રોડ્સને ડૂબાડશો, તો લાઇટ બલ્બ પ્રકાશિત થતો નથી. પરંતુ જો તેને સોડિયમ ક્લોરાઇડના દ્રાવણમાં બોળવામાં આવે તો તે તેજસ્વી રીતે પ્રકાશિત થશે.
પદાર્થો કે જે દ્રાવણમાં આયનોમાં વિઘટન કરે છે અથવા પીગળે છે અને તેથી વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે તેને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ કહેવામાં આવે છે.
જે પદાર્થો, સમાન પરિસ્થિતિઓમાં, આયનોમાં વિઘટન કરતા નથી અને વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરતા નથી તેને નોનઈલેક્ટ્રોલાઈટ્સ કહેવામાં આવે છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં એસિડ, પાયા અને લગભગ તમામ ક્ષારનો સમાવેશ થાય છે.
બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં મોટાભાગના કાર્બનિક સંયોજનો, તેમજ એવા પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે કે જેના પરમાણુઓમાં માત્ર સહસંયોજક બિન-ધ્રુવીય અથવા ઓછા-ધ્રુવીય બોન્ડ હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ બીજા પ્રકારના વાહક છે. સોલ્યુશનમાં અથવા ઓગળવામાં આવે છે, તે આયનોમાં તૂટી જાય છે, જેના કારણે પ્રવાહ વહે છે. દેખીતી રીતે, ઉકેલમાં વધુ આયનો, તે વધુ સારી રીતે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે. શુદ્ધ પાણી ખૂબ જ ખરાબ રીતે વીજળીનું સંચાલન કરે છે.
મજબૂત અને નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે.
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, જ્યારે ઓગળી જાય છે, ત્યારે સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિસર્જન થાય છે.
આમાં શામેલ છે:
1) લગભગ તમામ ક્ષાર;
2) ઘણા ખનિજ એસિડ, ઉદાહરણ તરીકે H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI, HMnO 4, HClO 3, HClO 4;
3) આલ્કલી અને આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓના પાયા.
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સજ્યારે પાણીમાં ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે તેઓ માત્ર આંશિક રીતે આયનોમાં વિસર્જન કરે છે.
આમાં શામેલ છે:
1) લગભગ તમામ કાર્બનિક એસિડ્સ;
2) કેટલાક ખનિજ એસિડ, ઉદાહરણ તરીકે H 2 CO 3, H 2 S, HNO 2, HClO, H 2 SiO 3;
3) ઘણા ધાતુના પાયા (આલ્કલી અને આલ્કલાઇન પૃથ્વીના ધાતુના પાયા સિવાય), તેમજ NH 4 OH, જેને એમોનિયા હાઇડ્રેટ NH 3 ∙H 2 O તરીકે રજૂ કરી શકાય છે.
પાણી એ નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ છે.
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ દ્રાવણમાં આયનોની ઊંચી સાંદ્રતા પેદા કરી શકતા નથી.
ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશનના સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો.
જ્યારે પાણીમાં ઓગળવામાં આવે ત્યારે આયનોમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનું વિભાજન ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજન કહેવાય છે.
આમ, સોડિયમ ક્લોરાઇડ NaCl, જ્યારે પાણીમાં ઓગળી જાય છે, ત્યારે સંપૂર્ણપણે સોડિયમ આયનો Na + અને ક્લોરાઇડ આયનો Cl - માં વિઘટિત થાય છે.
પાણી હાઇડ્રોજન આયનો H + અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનો OH બનાવે છે - માત્ર ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના જલીય દ્રાવણની લાક્ષણિકતાઓ સમજાવવા માટે, સ્વીડિશ વૈજ્ઞાનિક એસ. આર્હેનિયસે 1887માં ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજનનો સિદ્ધાંત પ્રસ્તાવિત કર્યો હતો. ત્યારબાદ, તે ઘણા વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા અણુઓ અને રાસાયણિક બોન્ડના બંધારણના સિદ્ધાંતના આધારે વિકસાવવામાં આવ્યું હતું.
આ સિદ્ધાંતની આધુનિક સામગ્રીને નીચેની ત્રણ જોગવાઈઓમાં ઘટાડી શકાય છે:
1. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, જ્યારે પાણીમાં ઓગળી જાય છે, ત્યારે આયનોમાં વિભાજીત થાય છે (અલગ થઈ જાય છે) - હકારાત્મક અને નકારાત્મક.
આયનો અણુઓ કરતાં વધુ સ્થિર ઇલેક્ટ્રોનિક સ્થિતિમાં હોય છે. તેમાં એક અણુનો સમાવેશ થઈ શકે છે - આ સરળ આયનો છે (Na +, Mg 2+, Al 3+, વગેરે) - અથવા ઘણા અણુઓમાંથી - આ જટિલ આયનો છે (NO 3 -, SO 2- 4, PO Z-4 વગેરે).
2. વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ, આયનો દિશાત્મક ચળવળ મેળવે છે: હકારાત્મક રીતે ચાર્જ આયનો કેથોડ તરફ જાય છે, નકારાત્મક ચાર્જ આયનો એનોડ તરફ જાય છે. તેથી, ભૂતપૂર્વને કેશન કહેવામાં આવે છે, બાદમાં - આયન.
આયનોની દિશાત્મક હિલચાલ વિરોધી ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોડ્સ દ્વારા તેમના આકર્ષણના પરિણામે થાય છે.
3. વિયોજન એ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા છે: આયનો (વિયોજન) માં પરમાણુઓના વિઘટન સાથે સમાંતર, આયનો (સંગઠન) ના સંયોજનની પ્રક્રિયા થાય છે.
તેથી, ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજનના સમીકરણોમાં, સમાન ચિહ્નને બદલે, ઉલટાવી શકાય તેવું ચિહ્ન વપરાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, K + cation અને A - anion માં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરમાણુ KA ના વિયોજન માટેનું સમીકરણ સામાન્ય રીતે નીચે પ્રમાણે લખવામાં આવે છે:
KA ↔ K + + A -
ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજનનો સિદ્ધાંત અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રમાં મુખ્ય સિદ્ધાંતોમાંનો એક છે અને અણુ-પરમાણુ વિજ્ઞાન અને અણુ બંધારણના સિદ્ધાંત સાથે સંપૂર્ણ સુસંગત છે.
વિયોજનની ડિગ્રી.
ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશનના આર્હેનિયસના સિદ્ધાંતની સૌથી મહત્વપૂર્ણ વિભાવનાઓમાંની એક વિયોજનની ડિગ્રીનો ખ્યાલ છે.
વિયોજનની ડિગ્રી (a) એ આયનો (n") માં વિખરાયેલા અણુઓની સંખ્યા અને ઓગળેલા અણુઓની કુલ સંખ્યા (n) નો ગુણોત્તર છે:
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ડિસોસિએશનની ડિગ્રી પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે અને તે એકમના અપૂર્ણાંકમાં અથવા ટકાવારીમાં દર્શાવવામાં આવે છે. જો α = 0, તો ત્યાં કોઈ વિયોજન નથી, અને જો α = 1 અથવા 100%, તો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિઘટન કરે છે. જો α = 20%, તો આનો અર્થ એ છે કે આપેલ ઇલેક્ટ્રોલાઇટના 100 પરમાણુઓમાંથી, 20 આયનોમાં તૂટી ગયા છે.
વિવિધ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં વિયોજનની વિવિધ ડિગ્રી હોય છે. અનુભવ દર્શાવે છે કે તે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાંદ્રતા અને તાપમાન પર આધાર રાખે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાંદ્રતામાં ઘટાડો સાથે, એટલે કે. જ્યારે પાણીથી ભળે છે, ત્યારે વિયોજનની ડિગ્રી હંમેશા વધે છે. એક નિયમ તરીકે, વિયોજનની ડિગ્રી અને તાપમાનમાં વધારો વધે છે. વિયોજનની ડિગ્રીના આધારે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સને મજબૂત અને નબળામાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
ચાલો નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ - એસિટિક એસિડના ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજન દરમિયાન બિનસંબંધિત અણુઓ અને આયનો વચ્ચે સ્થાપિત સંતુલનમાં પરિવર્તનને ધ્યાનમાં લઈએ:
CH 3 COOH ↔ CH 3 COO - + H +
જ્યારે એસિટિક એસિડનું દ્રાવણ પાણીથી ભળે છે, ત્યારે સંતુલન આયનોની રચના તરફ વળશે અને એસિડના વિયોજનની ડિગ્રી વધે છે. તેનાથી વિપરીત, જ્યારે દ્રાવણનું બાષ્પીભવન થાય છે, ત્યારે સંતુલન એસિડ પરમાણુઓની રચના તરફ વળે છે - વિયોજનની ડિગ્રી ઘટે છે.
આ અભિવ્યક્તિ પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે α 0 (કોઈ વિયોજન) થી 1 (સંપૂર્ણ વિયોજન) સુધી બદલાઈ શકે છે. વિયોજનની ડિગ્રી ઘણીવાર ટકાવારી તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ડિસોસિએશનની ડિગ્રી ફક્ત પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, સોલ્યુશનના ફ્રીઝિંગ પોઇન્ટને માપવા દ્વારા, સોલ્યુશનની વિદ્યુત વાહકતાને માપવા દ્વારા, વગેરે.
ડિસોસિએશન મિકેનિઝમ
આયનીય બોન્ડ સાથેના પદાર્થો સૌથી સહેલાઈથી અલગ થઈ જાય છે. જેમ તમે જાણો છો, આ પદાર્થોમાં આયનો હોય છે. જ્યારે તેઓ ઓગળી જાય છે, ત્યારે પાણીના દ્વિધ્રુવો હકારાત્મક અને નકારાત્મક આયનોની આસપાસ લક્ષી હોય છે. પાણીના આયનો અને દ્વિધ્રુવો વચ્ચે પરસ્પર આકર્ષક દળો ઉદ્ભવે છે. પરિણામે, આયનો વચ્ચેનું બંધન નબળું પડે છે અને આયનો સ્ફટિકમાંથી દ્રાવણ તરફ જાય છે. આ કિસ્સામાં, હાઇડ્રેટેડ આયનો રચાય છે, એટલે કે. આયનો રાસાયણિક રીતે પાણીના અણુઓ સાથે જોડાયેલા છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, જેના પરમાણુઓ ધ્રુવીય સહસંયોજક બોન્ડ (ધ્રુવીય પરમાણુઓ) ના પ્રકાર અનુસાર રચાય છે, તે જ રીતે અલગ પડે છે. પદાર્થના દરેક ધ્રુવીય પરમાણુની આસપાસ, પાણીના દ્વિધ્રુવો પણ લક્ષી હોય છે, જે તેમના નકારાત્મક ધ્રુવો દ્વારા પરમાણુના હકારાત્મક ધ્રુવ તરફ અને તેમના હકારાત્મક ધ્રુવો દ્વારા - નકારાત્મક ધ્રુવ તરફ આકર્ષાય છે. આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે, કનેક્ટિંગ ઇલેક્ટ્રોન ક્લાઉડ (ઇલેક્ટ્રોન જોડી) ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોનગેટિવિટી સાથે સંપૂર્ણપણે અણુ તરફ ખસેડવામાં આવે છે, ધ્રુવીય પરમાણુ આયનીયમાં ફેરવાય છે અને પછી હાઇડ્રેટેડ આયનો સરળતાથી રચાય છે:
ધ્રુવીય અણુઓનું વિયોજન સંપૂર્ણ અથવા આંશિક હોઈ શકે છે.
આમ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ આયનીય અથવા ધ્રુવીય બોન્ડ્સ સાથે સંયોજનો છે - ક્ષાર, એસિડ અને પાયા. અને તેઓ ધ્રુવીય દ્રાવકોમાં આયનોમાં વિભાજન કરી શકે છે.
વિયોજન સતત.
વિયોજન સતત. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ડિસોસિએશનની વધુ ચોક્કસ લાક્ષણિકતા એ ડિસોસિએશન કોન્સ્ટન્ટ છે, જે સોલ્યુશનની સાંદ્રતા પર આધારિત નથી.
વિયોજન સ્થિરતા માટેની અભિવ્યક્તિ સામાન્ય સ્વરૂપમાં AA ઇલેક્ટ્રોલાઇટની વિયોજન પ્રતિક્રિયા માટે સમીકરણ લખીને મેળવી શકાય છે:
A K → A - + K + .
વિયોજન એ ઉલટાવી શકાય તેવી સંતુલન પ્રક્રિયા હોવાથી, આ પ્રતિક્રિયા પર સામૂહિક ક્રિયાનો કાયદો લાગુ કરવામાં આવે છે, અને સંતુલન સ્થિરાંકને આ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે:
જ્યાં K એ વિયોજન સ્થિરાંક છે, જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અને દ્રાવકના તાપમાન અને પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે, પરંતુ ઇલેક્ટ્રોલાઇટની સાંદ્રતા પર આધારિત નથી.
વિવિધ પ્રતિક્રિયાઓ માટે સંતુલન સ્થિરાંકોની શ્રેણી ખૂબ મોટી છે - 10 -16 થી 10 15 સુધી. ઉદાહરણ તરીકે, ઉચ્ચ મૂલ્ય TOપ્રતિક્રિયા માટે
મતલબ કે જો ધાતુના તાંબાને ચાંદીના આયનો Ag + ધરાવતા દ્રાવણમાં ઉમેરવામાં આવે છે, તો જે ક્ષણે સંતુલન પ્રાપ્ત થાય છે, તાંબાના આયનોની સાંદ્રતા ચાંદીના આયનો 2 ની સાંદ્રતાના ચોરસ કરતા ઘણી વધારે છે. તેનાથી વિપરીત, ઓછી કિંમત TOપ્રતિક્રિયામાં
સૂચવે છે કે સંતુલન પહોંચ્યું ત્યાં સુધીમાં, સિલ્વર આયોડાઇડ AgI ની નજીવી માત્રા ઓગળી ગઈ હતી.
સંતુલન સતત માટે અભિવ્યક્તિઓ લખવાના સ્વરૂપ પર વિશેષ ધ્યાન આપો.જો પ્રતિક્રિયા દરમિયાન કેટલાક રિએક્ટન્ટ્સની સાંદ્રતા નોંધપાત્ર રીતે બદલાતી નથી, તો તે સંતુલન સ્થિરાંક માટે અભિવ્યક્તિમાં લખવામાં આવતી નથી. (આવા સ્થિરાંકોને K 1 સૂચવવામાં આવે છે).
તેથી, ચાંદી સાથે તાંબાની પ્રતિક્રિયા માટે અભિવ્યક્તિ ખોટી હશે:
યોગ્ય ફોર્મ હશે:
આ એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે ધાતુના તાંબા અને ચાંદીની સાંદ્રતા સંતુલન સ્થિરાંકમાં દાખલ થાય છે. તાંબા અને ચાંદીની સાંદ્રતા તેમની ઘનતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે અને તેને બદલી શકાતી નથી. તેથી, સંતુલન સ્થિરાંકની ગણતરી કરતી વખતે આ સાંદ્રતાને ધ્યાનમાં લેવાનો કોઈ અર્થ નથી.
AgCl અને AgI ઓગાળી રહ્યા હોય ત્યારે સંતુલન સ્થિરાંકો માટેના અભિવ્યક્તિઓ સમાન રીતે સમજાવવામાં આવે છે
દ્રાવ્યતાનું ઉત્પાદન. નબળા દ્રાવ્ય ધાતુના ક્ષાર અને હાઇડ્રોક્સાઇડ્સના વિયોજન સ્થિરાંકોને અનુરૂપ પદાર્થોની દ્રાવ્યતાનું ઉત્પાદન કહેવામાં આવે છે (પીઆર સૂચવવામાં આવે છે).
પાણી વિયોજન પ્રતિક્રિયા માટે
સતત અભિવ્યક્તિ હશે:
આ એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે જલીય દ્રાવણમાં પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન પાણીની સાંદ્રતા ખૂબ જ સહેજ બદલાય છે. તેથી, એવું માનવામાં આવે છે કે [H 2 O] ની સાંદ્રતા સ્થિર રહે છે અને તેને સંતુલન સ્થિરાંકમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજનના દૃષ્ટિકોણથી એસિડ, પાયા અને ક્ષાર.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ડિસોસિએશનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને, તેઓ એસિડ, પાયા અને ક્ષારના ગુણધર્મોને વ્યાખ્યાયિત કરે છે અને તેનું વર્ણન કરે છે.
એસિડ એ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે જેમના વિયોજનથી માત્ર હાઇડ્રોજન કેશન્સ કેશન તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે:
НCl ↔ Н + + С l - ;
CH 3 COOH ↔ H + + CH 3 COO -
પોલિબેસિક એસિડનું વિયોજન મુખ્યત્વે પ્રથમ પગલા દ્વારા થાય છે, થોડા અંશે બીજા દ્વારા અને માત્ર ત્રીજા દ્વારા થોડી અંશે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, ફોસ્ફોરિક એસિડના જલીય દ્રાવણમાં, H 3 PO 4 પરમાણુઓ સાથે, આયનો (ક્રમશઃ ઘટતા જથ્થામાં) H 2 PO 2-4, HPO 2-4 અને PO 3-4 હોય છે.
N 3 PO 4 ↔ N + + N 2 PO - 4 (પ્રથમ તબક્કો)
N 2 PO - 4 ↔ N + + NPO 2- 4 (બીજો તબક્કો)
NRO 2- 4 ↔ N+ PO Z- 4 (ત્રીજો તબક્કો)
એસિડની મૂળભૂતતા હાઇડ્રોજન કેશનની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જે વિયોજન દરમિયાન રચાય છે.
તેથી, HCl, HNO 3 - મોનોબેસિક એસિડ્સ - એક હાઇડ્રોજન કેશન રચાય છે;
H 2 S, H 2 CO 3, H 2 SO 4 - dibasic,
H 3 PO 4, H 3 AsO 4 આદિવાસી છે, કારણ કે અનુક્રમે બે અને ત્રણ હાઇડ્રોજન કેશન્સ રચાય છે.
એસિટિક એસિડ પરમાણુ CH 3 COOH માં સમાવિષ્ટ ચાર હાઇડ્રોજન અણુઓમાંથી, માત્ર એક, જે કાર્બોક્સિલ જૂથનો ભાગ છે - COOH, H + cation - મોનોબેસિક એસિટિક એસિડના સ્વરૂપમાં છૂટા થવા માટે સક્ષમ છે.
ડાયબેસિક અને પોલીબેસિક એસિડ્સ સ્ટેપવાઇઝ (ક્રમશઃ) અલગ પડે છે.
પાયા એ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે જેનું વિયોજન માત્ર હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોને આયન તરીકે ઉત્પન્ન કરે છે.
ઉદાહરણ તરીકે:
KOH ↔ K + + OH - ;
NH 4 OH ↔ NH + 4 + OH -
પાણીમાં ઓગળેલા પાયાને આલ્કલીસ કહેવામાં આવે છે. તેમાંના ઘણા નથી. આ આલ્કલી અને આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓના પાયા છે: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH અને Ca(OH) 2, Sr(OH) 2, Ba(OH) 2, Ra(OH) 2, તેમજ NH 4 OH. મોટાભાગના પાયા પાણીમાં સહેજ દ્રાવ્ય હોય છે.
આધારની એસિડિટી તેના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો (હાઇડ્રોક્સી જૂથો) ની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, NH 4 OH એક-એસિડ બેઝ છે, Ca(OH) 2 એ બે-એસિડ બેઝ છે, Fe(OH) 3 એ ત્રણ-એસિડ બેઝ છે, વગેરે.
Ca(OH) 2 ↔ Ca(OH) + + OH - (પ્રથમ તબક્કો)
Ca(OH) + ↔ Ca 2+ + OH - (બીજો તબક્કો)
જો કે, ત્યાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે જે, વિયોજન પર, એક સાથે હાઇડ્રોજન કેશન્સ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન બનાવે છે. આ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સને એમ્ફોટેરિક અથવા એમ્ફોલાઇટ્સ કહેવામાં આવે છે. તેમાં પાણી, જસત, એલ્યુમિનિયમ, ક્રોમિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ અને અન્ય સંખ્યાબંધ પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે. પાણી, ઉદાહરણ તરીકે, H + અને OH - આયનો (નાની માત્રામાં) માં વિભાજિત થાય છે:
H 2 O ↔ H + + OH -
પરિણામે, હાઇડ્રોજન કેશન્સ H + ની હાજરીને કારણે, તે સમાન રીતે ઉચ્ચારણ એસિડિક ગુણધર્મો ધરાવે છે, અને OH - આયનોની હાજરીને કારણે આલ્કલાઇન ગુણધર્મો ધરાવે છે.
એમ્ફોટેરિક ઝીંક હાઇડ્રોક્સાઇડ Zn(OH) 2 નું વિયોજન સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે
2OH - + Zn 2+ + 2H 2 O ↔ Zn(OH) 2 + 2H 2 O ↔ 2- + 2H +
ક્ષાર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે, જેના વિયોજન પર ધાતુના કેશન બને છે, તેમજ એમોનિયમ કેશન (NH 4) અને એસિડ અવશેષોના આયન.
ઉદાહરણ તરીકે:
(NH 4) 2 SO 4 ↔ 2NH + 4 + SO 2- 4;
Na 3 PO 4 ↔ 3Na + + PO 3- 4
આ રીતે મધ્યમ ક્ષાર છૂટા પડે છે. એસિડિક અને મૂળભૂત ક્ષાર તબક્કાવાર અલગ પડે છે. એસિડિક ક્ષારમાં, ધાતુના આયનો પ્રથમ દૂર કરવામાં આવે છે, અને પછી હાઇડ્રોજન કેશન્સ. ઉદાહરણ તરીકે:
KHSO 4 ↔ K + + HSO - 4
HSO - 4 ↔ H + + SO 2- 4
મૂળભૂત ક્ષારમાં, એસિડ અવશેષો પ્રથમ દૂર કરવામાં આવે છે, અને પછી હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન.
Mg(OH)Cl ↔ Mg(OH) + + Cl -
જેમ જાણીતું છે, ઓગળતી વખતે, પ્રસરણને કારણે હલ્યા વિના પણ, દ્રાવણ ધીમે ધીમે એકરૂપ બને છે, એટલે કે તમામ ભાગોમાં તેની સાંદ્રતા સમાન બની જાય છે.
ચાલો કેસ લઈએ જ્યારે દ્રાવણને અર્ધ-પારગમ્ય પાર્ટીશન (ચર્મપત્ર, કોલોડિયન ફિલ્મ, સેલોફેન, વગેરે) દ્વારા શુદ્ધ દ્રાવકથી અલગ કરવામાં આવે છે, જેમ કે ફિગમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. 15. આવા પાર્ટીશનો દ્રાવક પરમાણુઓને એકદમ સરળતાથી પસાર થવા દે છે, પરંતુ ઓગળેલા પદાર્થને પસાર થવા દેતા નથી. પાર્ટીશનની બંને બાજુએ સમાન સાંદ્રતાની પ્રક્રિયા જટિલ છે. દ્રાવક પાર્ટીશનમાંથી દ્રાવકમાં પસાર થઈ શકતું નથી. દ્રાવણમાં પાર્ટીશન દ્વારા માત્ર દ્રાવક પરમાણુઓનો પ્રવેશ શક્ય છે. આમ, દ્રાવક સાથે મંદનને કારણે તે ધીમે ધીમે ઘટશે.
અર્ધ-પારગમ્ય પાર્ટીશન દ્વારા દ્રાવકમાં દ્રાવકના પ્રવેશની પ્રક્રિયાને અભિસરણ કહેવામાં આવે છે. ઉચ્ચ, વધુ ઉચ્ચારણ અભિસરણ.
અભિસરણ પણ ત્યારે થાય છે જ્યારે વિવિધ સાંદ્રતાના ઉકેલોને અર્ધ-પારગમ્ય પાર્ટીશન દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે. જેમ જેમ દ્રાવક અર્ધ-પારગમ્ય પાર્ટીશન દ્વારા દ્રાવણમાં પ્રવેશ કરે છે, ઉચ્ચ સાંદ્રતા સાથે, બાદનું પ્રમાણ વધે છે. તેથી, જો તમે અર્ધ-પારગમ્ય પટલના બનેલા વાસણમાં સોલ્યુશન મૂકો છો, તેની સાથે ઊભી ટ્યુબ જોડીને, ફિગ. 15 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, અને પછી આ જહાજને દ્રાવકમાં નીચે કરો, વોલ્યુમમાં વધારો થવાને કારણે, સોલ્યુશન ટ્યુબ ઉપર આવશે. પ્રવાહીનું પરિણામી સ્તંભ ચોક્કસ માત્રામાં દબાણ બનાવશે, જે અમુક સમયે ઓસ્મોસિસ બંધ કરશે. દ્રાવણની અંદરથી પ્રવાહીના આ સ્તંભના દબાણને સંતુલિત કરતું બળ ઓસ્મોટિક દબાણ કહેવાય છે. ઓસ્મોટિક દબાણની તીવ્રતા બાહ્ય દબાણ દ્વારા માપવામાં આવે છે જ્યાં ઓસ્મોસિસ અટકે છે.
ચોખા. 15. ઓસ્મોસિસની ઘટનાનું નિરીક્ષણ કરવા માટેનું ઉપકરણ. 1 - પાણી સાથે જહાજ; 2 - અર્ધ-પારગમ્ય પટલ; 3 - પરિણામી ઓસ્મોટિક દબાણનું નિરીક્ષણ કરવા માટે ટ્યુબ; 4 - ઉકેલ.
વનસ્પતિ અને પ્રાણી કોષોની દિવાલો પ્રોટોપ્લાઝમ ધરાવતી અર્ધ-પારગમ્ય દિવાલો છે. તેમાં જે સતત જાળવવામાં આવે છે તે કોષો અને પેશીઓની સ્થિતિસ્થાપકતા નક્કી કરે છે.
■ 62. ઓસ્મોસિસ કઈ પરિસ્થિતિઓમાં થાય છે?
63. શું છે ?
64. વનસ્પતિ અને પ્રાણી સજીવો માટે અભિસરણનું શું મહત્વ છે?
ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજન સિદ્ધાંત
18મી અને 19મી સદીના વળાંકમાં, જ્યારે પદાર્થોના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા માટે વિદ્યુત પ્રવાહનો ઉપયોગ થવા લાગ્યો, ત્યારે ધ્યાન એ હકીકત તરફ દોરવામાં આવ્યું કે કેટલાક જલીય દ્રાવણમાં વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે, જ્યારે અન્ય તેનું સંચાલન કરતા નથી. ત્યારબાદ, જલીય દ્રાવણો જેમાંથી વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે તેને ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ કહેવામાં આવે છે. તેમાં આલ્કલી, એસિડ અને ક્ષારનો સમાવેશ થાય છે. એવા પદાર્થો કે જેના સોલ્યુશન્સ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતા ન હતા તેમને બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ (ખાંડ, આલ્કોહોલ, બેન્ઝીન અને અન્ય કાર્બનિક પદાર્થો) કહેવામાં આવે છે.
આજકાલ, જ્યારે રાસાયણિક બોન્ડના પ્રકારો જાણીતા બન્યા છે, ત્યારે પદાર્થોના વર્તનમાં આવા તફાવતોને સમજાવવાનું શક્ય બન્યું છે. જલીય દ્રાવણમાં પદાર્થોની વિદ્યુત વાહકતાની ઘટના દ્રાવ્ય અને દ્રાવક બંનેના પરમાણુઓમાં રાસાયણિક બંધનના પ્રકાર પર આધારિત છે.
પાણીના અણુ, જેમ આપણે પહેલાથી જ કહ્યું છે, તે દ્વિધ્રુવ છે (જુઓ પૃષ્ઠ 32-34). જો કોઈ પદાર્થ પાણીમાં ઓગળવામાં આવે છે, તો તેના પરમાણુમાં આયનીય પ્રકારનું બોન્ડ હોય છે અને તેથી તેની સ્ફટિક જાળી પણ આયનીય હોય છે, પાણીના દ્વિધ્રુવો તેમના નકારાત્મક ધ્રુવો સાથે હકારાત્મક આયનો તરફ લક્ષી હોય છે, અને નકારાત્મક આયનો તરફ - તેમના હકારાત્મક ધ્રુવો સાથે ( ફિગ. 16.a). આયનો અને પાણીના દ્વિધ્રુવોની વચ્ચે, ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક આકર્ષણના દળો વધે છે અને વિલક્ષણ બંધનો ઉત્પન્ન થાય છે, જે આખરે આયનીય સ્ફટિક જાળીને પાણીના દ્વિધ્રુવોથી ઘેરાયેલા વ્યક્તિગત આયનોમાં વિભાજિત કરે છે,
તેથી તેમને હાઇડ્રેટેડ આયનો કહેવામાં આવે છે. જો ધ્રુવીય અણુઓ સાથેનો પદાર્થ, ઉદાહરણ તરીકે ક્લોરાઇડ, પાણીમાં ઓગળી જાય તો લગભગ આ જ વસ્તુ થાય છે (જુઓ. ફિગ. 16, b). તે જ સમયે, જો દ્રાવ્યના પરમાણુઓ સહસંયોજક બિન-ધ્રુવીય પ્રકારના બોન્ડ અનુસાર બાંધવામાં આવે છે, તો દ્રાવણમાં કોઈ આયનો રચાતા નથી, કારણ કે બિન-ધ્રુવીય અણુઓ પાણીના અણુઓથી આયનીય અને સમાન પ્રભાવનો અનુભવ કરતા નથી. ધ્રુવીય અણુઓ. મૂળભૂત રીતે, મોટાભાગના કાર્બનિક પદાર્થોના પરમાણુઓ સહસંયોજક બિનધ્રુવીય પ્રકાર અનુસાર બનાવવામાં આવે છે. તેથી, કાર્બનિક પદાર્થો, એક નિયમ તરીકે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ નથી!
ચોખા. 16. પાણીમાં સોડિયમ ક્લોરાઇડના વિયોજનની યોજના (a) અને પાણીમાં ધ્રુવીય HCl અણુઓના વિયોજન (b)
આમ, માત્ર એવા પદાર્થો કે જેના પરમાણુઓ આયનીય અથવા ધ્રુવીય, પરમાણુમાંના અણુઓ વચ્ચેના બોન્ડના પ્રકાર અનુસાર બાંધવામાં આવે છે તે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ હોઈ શકે છે. વધુમાં, દ્રાવક પરમાણુઓનું ધ્રુવીય માળખું પણ હોવું જોઈએ અને માત્ર આવી પરિસ્થિતિઓમાં જ આપણે અણુઓનું આયનમાં વિઘટન થવાની અપેક્ષા રાખી શકીએ છીએ.
દ્રાવકની ક્રિયા હેઠળ આયનોમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરમાણુઓના વિભાજનને ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજન કહેવામાં આવે છે.
તમારી નોટબુકમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ડિસોસિએશનની વ્યાખ્યા લખો.
"વિયોજન" શબ્દનો અર્થ થાય છે "ઉલટાવી શકાય તેવું વિઘટન." જો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન બાષ્પીભવન થાય છે, તો પછી આપણે ફરીથી વિસર્જન પહેલાં સમાન જથ્થામાં સમાન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પ્રાપ્ત કરીશું, કારણ કે વિપરીત પ્રક્રિયા થશે - મોલરાઇઝેશન.
■ 65. રાસાયણિક બોન્ડના પ્રકાર અને સોલ્યુશનમાં વર્તનની દ્રષ્ટિએ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટથી કેવી રીતે અલગ પડે છે?
66. વિદ્યુત વિચ્છેદનની પ્રક્રિયા માટે દ્રાવકમાં દ્વિધ્રુવીય પરમાણુઓ અને રાસાયણિક બોન્ડનું ઇલેક્ટ્રોલાઇટ-આયનીક અથવા ધ્રુવીય પાત્ર શા માટે જરૂરી છે?
67. બિન-ધ્રુવીય અણુઓ સાથેના પદાર્થો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ કેમ ન હોઈ શકે?
68. ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશન શું છે તેની રચના કરો. હૃદયથી વ્યાખ્યા જાણો.
60. મોલરાઇઝેશનની પ્રક્રિયા વિયોજનથી કેવી રીતે અલગ પડે છે?
સોલ્યુશનમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનું વિયોજન સૌપ્રથમ 1887 માં સ્વીડિશ વૈજ્ઞાનિક એરેનસ દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું હતું. તેમણે સિદ્ધાંતની મુખ્ય જોગવાઈઓ ઘડી, જેને તેમણે ઈલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશનનો સિદ્ધાંત કહે છે,
આ સિદ્ધાંતની મુખ્ય જોગવાઈઓ નીચે મુજબ છે.
1 બધા પદાર્થો કે જેના ઉકેલો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ (ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ) નું સંચાલન કરે છે, જ્યારે ઓગળી જાય છે, ત્યારે સકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જવાળા કણો - આયનોમાં વિઘટન થાય છે.
2. જો સોલ્યુશનમાંથી સીધો વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર થાય છે, તો સકારાત્મક ચાર્જ આયનો નકારાત્મક ધ્રુવ તરફ જશે - કેથોડ, જેના કારણે તેમને કેશન કહેવામાં આવે છે. નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનો સકારાત્મક ધ્રુવ તરફ જશે - એનોડ, તેથી જ તેને આયન કહેવામાં આવે છે. દ્રાવણમાં કેશન્સનો કુલ ચાર્જ આયનોના કુલ ચાર્જ જેટલો હોય છે, તેથી દ્રાવણ હંમેશા વિદ્યુત તટસ્થ હોય છે.
3. સમાન તત્વોના આયનો અને અણુ ગુણધર્મોમાં એકબીજાથી ખૂબ જ અલગ છે. ઉદાહરણ તરીકે, કોપર આયનો વાદળી રંગ ધરાવે છે, જે કોપર સલ્ફેટને કારણે છે, અને ફ્રી કોપર આયનો લાલ ધાતુ છે. સોડિયમ પરમાણુ પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, તેને મુક્ત કરે છે અને આલ્કલી બનાવે છે, જ્યારે સોડિયમ આયનો વ્યવહારીક રીતે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા આપતા નથી.
ક્લોરિન આયનો રંગહીન, બિન-ઝેરી, રંગહીન અને ગંધહીન છે, જેમ કે સમાન સોડિયમ ક્લોરાઇડ દ્રાવણની તપાસ કરતી વખતે જોઈ શકાય છે, અને તે લીલો-પીળો છે.
લાક્ષણિક તીક્ષ્ણ ગંધ સાથે ઝેરી ગેસ.
તમારી નોટબુકમાં સિદ્ધાંતની મુખ્ય જોગવાઈઓ લખો.
લખતી વખતે અણુને આયનથી અલગ પાડવા માટે, ચાર્જનું ચિહ્ન અને તેની તીવ્રતા આયનની ઉપર જમણી બાજુએ દર્શાવેલ છે. ઉદાહરણ તરીકે: સોડિયમ અણુ Na છે, અને સોડિયમ આયન Na + છે (વાંચો: "સિંગલ ચાર્જ્ડ સોડિયમ કેશન"); કોપરનો અણુ Cu છે, અને કોપર આયન Cu 2+ છે (વાંચો: "ડબલ ચાર્જ્ડ કોપર કેશન"); એલ્યુમિનિયમનો અણુ Al છે, અને એલ્યુમિનિયમ આયન એ Al 3+ છે (વાંચો: “થ્રી-ચાર્જ્ડ એલ્યુમિનિયમ કેશન”), સલ્ફરનો અણુ S છે, અને સલ્ફર આયન S 2- છે; (વાંચો: "ડબલ ચાર્જ્ડ સલ્ફર આયન"), ક્લોરિન અણુ Cl, અને ક્લોરિન આયન Cl -, વગેરે.
■ 70. આયનો શું છે?
71. તટસ્થ અણુઓથી આયનો કેવી રીતે અલગ પડે છે?
72. કયા આયનોને કેશન કહેવામાં આવે છે, કયા આયન અને શા માટે?
73. લેખિતમાં તટસ્થ અણુમાંથી આયનને કેવી રીતે અલગ પાડવું (ઉદાહરણ આપો)?
74. નીચેના આયનોને નામ આપો: Fe 2+, Fe 3+, K +, Br -.
પાયા, એસિડ અને ક્ષારનું વિયોજન
અમે પહેલાથી જ કહ્યું છે કે માત્ર એવા સંયોજનો કે જેના પરમાણુઓ આયનીય અથવા ધ્રુવીય પ્રકારના બોન્ડ અનુસાર બનેલા હોય તે આયનોમાં વિઘટિત થઈ શકે છે, આને NaCl અને HCl ના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને ધ્યાનમાં લેતા. બિન-ધ્રુવીય અણુઓ માટે, તેઓ જલીય દ્રાવણમાં આયનોમાં વિઘટન કરતા નથી.
જો કે, ઘણીવાર એવા પદાર્થો હોય છે કે જેના પરમાણુઓમાં બંને પ્રકારના બોન્ડ જોવા મળે છે, ઉદાહરણ તરીકે, સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ NaOH ના પરમાણુમાં, ધાતુ આયનીય બોન્ડ દ્વારા હાઇડ્રોક્સિલ સાથે અને સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા ઓક્સિજન સાથે બંધાયેલ છે. સલ્ફ્યુરિક એસિડ પરમાણુ H2SO4 માં, હાઇડ્રોજન ધ્રુવીય બોન્ડ દ્વારા એસિડિક અવશેષો સાથે અને સહસંયોજક નોનપોલર બોન્ડ દ્વારા ઓક્સિજન સાથે જોડાયેલ છે. એલ્યુમિનિયમ નાઈટ્રેટ પરમાણુમાં, Al(NO 3) 3 એ એસિડિક અવશેષો સાથે આયનીય બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલ છે, અને નાઈટ્રોજન પરમાણુ ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે સહસંયોજક બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા છે. આવા કિસ્સાઓમાં, આયનોમાં પરમાણુનું ભંગાણ આયનીય અથવા ધ્રુવીય બોન્ડની સાઇટ પર થાય છે. સહસંયોજક બોન્ડ અસંબંધિત રહે છે.
ઉપરોક્ત પરથી તે અનુસરે છે કે આયનો ફક્ત વ્યક્તિગત અણુઓ જ નહીં, પણ અણુઓના જૂથો પણ હોઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, વિયોજન પર હાઇડ્રોક્સિલ એક આયન OH- બનાવે છે, જેને હાઇડ્રોક્સિલ આયન કહેવાય છે. એસિડ અવશેષો SO 4 બમણું ચાર્જ થયેલ આયન - સલ્ફેટ આયન બનાવે છે. દરેક આયનનો ચાર્જ તેની સંયોજકતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
હવે આપણે ધ્યાનમાં લઈ શકીએ છીએ કે અકાર્બનિક પદાર્થોના વિવિધ વર્ગો કયા આયનોમાં અલગ પડે છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા સમીકરણોની જેમ, વિયોજન સમીકરણો પણ લખી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોમાં વિઘટન નીચે પ્રમાણે લખાયેલું છે:
NaOH = Na + + OH -
કેટલીકવાર, આવા સમીકરણોમાં સમાન ચિહ્નને બદલે, વિપરીતતા ચિહ્ન ⇄ એ બતાવવા માટે વપરાય છે કે વિયોજન એ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા છે અને જ્યારે દ્રાવકને દૂર કરવામાં આવે ત્યારે તે વિરુદ્ધ દિશામાં થઈ શકે છે.
કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ નીચે પ્રમાણે અલગ પડે છે:
Ca(OH) 2 = Ca 2+ + 2OH -
(હાઈડ્રોક્સિલ જૂથોની સંખ્યા દર્શાવતો અનુક્રમણિકા ગુણાંક બની જાય છે).
પ્રવેશની શુદ્ધતા ચકાસવા માટે, કેશન્સનો કુલ હકારાત્મક ચાર્જ અને આયનોના કુલ નકારાત્મક ચાર્જની ગણતરી કરવી જોઈએ. તેઓ સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં સમાન હોવા જોઈએ. આ કિસ્સામાં, હકારાત્મક શુલ્કનો સરવાળો +2 છે, અને નકારાત્મક શુલ્ક -2 છે. ઉપરોક્તમાંથી, ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશનના સિદ્ધાંતના પ્રકાશમાં પાયાની વ્યાખ્યા ઊભી થાય છે.
આધારો તે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે જે માત્ર મેટલ કેશન અને હાઇડ્રોક્સિલ આયનોની રચના કરવા માટે દ્રાવણમાં વિભાજિત થાય છે.
તમારી નોટબુકમાં પાયાની વ્યાખ્યા લખો.
■ 75. નીચેના પાયા માટે વિયોજન સમીકરણો લખો, સૌપ્રથમ દ્રાવ્યતા કોષ્ટક સાથે તપાસો કે તેઓ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે કે કેમ: બેરિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ, આયર્ન હાઇડ્રોક્સાઇડ, પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ, સ્ટ્રોન્ટિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ, ઝિંક હાઇડ્રોક્સાઇડ, લિથિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ.
એસિડ આયનોમાં વિઘટન થાય છે જ્યાં ધ્રુવીય બંધન થાય છે, એટલે કે, હાઇડ્રોજન અણુ અને એસિડ અવશેષો વચ્ચે.
ઉદાહરણ તરીકે, નાઈટ્રિક એસિડ સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:
HNO 3 = H + + NO 3 —
બે અથવા વધુ મૂળભૂત એસિડ માટે, વિયોજન પગલાંઓમાં થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, H 2 CO 3 માટે:
Н 2 СО 3 ⇄ Н + + НСО з — (પ્રથમ તબક્કો) НСО 3 ⇄ Н + + CO 2 3 — (બીજો તબક્કો)
તબક્કાવાર વિયોજનને કેટલીકવાર સતત સમાનતા તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
H 2 CO 3 ⇄ H + + HCO 3 - ⇄ 2H + + CO 2 3 -
સ્ટેપવાઇઝ ડિસોસીએશન સાથે, પગલાઓમાં સડો ઘણો ઓછો થાય છે, અને છેલ્લા તબક્કામાં તે સામાન્ય રીતે ખૂબ નાનો હોય છે.
આમ, એસિડ એ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે જે કેશન તરીકે માત્ર હાઇડ્રોજન આયન રચવા માટે ઉકેલોમાં વિભાજિત થાય છે.
તમારી નોટબુકમાં એસિડની વ્યાખ્યા લખો.
■ 76. નીચેના એસિડ માટે વિયોજન સમીકરણો લખો: સલ્ફ્યુરિક, ફોસ્ફોરિક, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ, સલ્ફર, હાઇડ્રોક્લોરિક. બે અથવા વધુ મૂળભૂત એસિડના કિસ્સામાં, સમીકરણોને પગલાંઓમાં લખો.
પાયા અને એસિડના વિયોજનની પ્રકૃતિ આધાર અથવા એસિડ બનાવતા આયનની ત્રિજ્યા અને ચાર્જ પર આધારિત છે.
Na + ion ની ત્રિજ્યા H + ion ની ત્રિજ્યા કરતા વધારે છે, તેથી ઓક્સિજનના ઇલેક્ટ્રોન શેલ હાઇડ્રોજન ન્યુક્લિયસને સોડિયમ ન્યુક્લિયસ કરતાં વધુ મજબૂત રીતે આકર્ષે છે. તેથી, વિયોજન દરમિયાન, Na-OH બોન્ડ ઝડપથી તૂટી જવું જોઈએ. સમાન ચાર્જ સાથે હાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવતા આયનની ત્રિજ્યા જેટલી મોટી હોય છે, તેટલું સરળ વિયોજન થાય છે.
સમાન પેટાજૂથમાં, મોટા પરમાણુ પરમાણુ ચાર્જ સાથે મેટલ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને તેથી, મોટી આયનીય ત્રિજ્યા વધુ મજબૂત રીતે અલગ થશે.
■ 77. D.I. મેન્ડેલીવના ઘટકોના સામયિક કોષ્ટકનો ઉપયોગ કરીને, સૂચવે છે કે કયા પાયા વધુ મજબૂત રીતે અલગ થશે: Mg(OH) 2 અથવા Sr(OH) 2. શા માટે?
હાઇડ્રોક્સાઇડ (અથવા એસિડ) બનાવતા આયનોના ત્રિજ્યાના નજીકના મૂલ્યોના કિસ્સામાં, વિયોજનની પ્રકૃતિ તેના ચાર્જની તીવ્રતા પર આધારિત છે. તેથી, સિલિકિક એસિડ H 2 SiO 3 માં સિલિકોન આયનનો ચાર્જ Si(+4) હોવાથી અને આયનનો ચાર્જ
પરક્લોરિક એસિડ HClO 4 - Cl (+7) માં ક્લોરિન, તો પછીનું વધુ મજબૂત છે. આયન જેટલું વધુ સકારાત્મક છે, તેટલું તે હકારાત્મક હાઇડ્રોજન આયનને દૂર કરે છે. એસિડ-પ્રકારનું વિયોજન થાય છે.
બેરિલિયમ (II સમયગાળા) ની એમ્ફોટેરિક પ્રકૃતિ હાઇડ્રોજન આયનના પ્રતિકૂળ દળો અને બેરિલિયમ આયન દ્વારા તેના આકર્ષણ વચ્ચેના વિશિષ્ટ સંતુલન દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે.
■ 78. D.I. મેન્ડેલીવના સામયિક કોષ્ટકના III સમયગાળામાં મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ મૂળભૂત ગુણધર્મો દર્શાવે છે, એલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ - એમ્ફોટેરિક, પરંતુ એસિડ બનાવે છે? મેગ્નેશિયમ, એલ્યુમિનિયમ અને સલ્ફર આયનોના ચાર્જ અને ત્રિજ્યાની તુલના કરીને આ સમજાવો.
મીઠાના પરમાણુઓમાં ધાતુના અણુઓ અને એસિડિક અવશેષો વચ્ચે આયનીય બંધન હોવાથી, ક્ષાર અનુક્રમે ધાતુના કેશન અને એસિડિક અવશેષોના આયનોની રચના સાથે અલગ થઈ જાય છે, ઉદાહરણ તરીકે:
Al 2 (SO 4) 3 = 2 Al 3+ + 3SO 2 4 -
તેના આધારે, ક્ષાર એ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે જે, વિયોજન પર, ધાતુના આયનો કેશન તરીકે અને એસિડિક અવશેષોના આયનોને આયન તરીકે બનાવે છે.
■ 79. નીચેના મધ્યવર્તી ક્ષારો માટે વિયોજન સમીકરણો લખો: સોડિયમ ફોસ્ફેટ, મેગ્નેશિયમ નાઈટ્રેટ, એલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઈડ, પોટેશિયમ સિલિકેટ, સોડિયમ કાર્બોનેટ, પોટેશિયમ સલ્ફાઈડ, કોપર (II) નાઈટ્રેટ, આયર્ન (III) ક્લોરાઈડ.
એસિડિક, મૂળભૂત અને અન્ય ક્ષારનું વિયોજન કંઈક અલગ રીતે આગળ વધે છે, જેમ કે નીચે ચર્ચા કરવામાં આવશે.
વિયોજનની ડિગ્રી
ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજન એ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા છે. પરિણામે, આયનોની રચના સાથે, વિપરીત પ્રક્રિયા થાય છે - પરમાણુઓમાં આયનોનું સંયોજન. તેમની વચ્ચે સંતુલન સ્થાપિત થાય છે. સોલ્યુશન જેટલું વધુ પાતળું થાય છે, તેટલું વધુ સંપૂર્ણ વિયોજન થાય છે. વિયોજનની સંપૂર્ણતા વિયોજનની ડિગ્રી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે α અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.
ઓગળેલા પદાર્થના અણુઓ N ની કુલ સંખ્યા સાથે વિખરાયેલા અણુઓની સંખ્યા n નો ગુણોત્તર છે, ટકાવારી તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે:
તમારી નોટબુકમાં વિયોજનની ડિગ્રીનું સૂત્ર અને નિર્ધારણ લખો.
બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તે દર્શાવે છે કે ઓગળેલા પરમાણુઓની કેટલી ટકાવારી આયનોમાં તૂટી ગઈ છે.
વિયોજનની ડિગ્રીના આધારે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ મજબૂત અને નબળા વચ્ચે અલગ પડે છે. વધુ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ મજબૂત.
આયનોમાં વિઘટનની માત્રાના આધારે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સને મજબૂત, મધ્યમ અને નબળા તરીકે અલગ પાડવામાં આવે છે.
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, ઉદાહરણ તરીકે, HNO 3, HCl, H 2 SO 4, કોસ્ટિક આલ્કલીસ અને તમામ ક્ષાર લગભગ સંપૂર્ણપણે (100%) અલગ થઈ જાય છે, જો કે, મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં α > 30% હોય છે, એટલે કે 30% થી વધુ પરમાણુઓ તૂટી જાય છે. આયનોમાં. સરેરાશ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, ઉદાહરણ તરીકે H 3 PO 4 અને H 2 SO 3, 2 થી 30% સુધીના વિયોજનની ડિગ્રી ધરાવે છે. નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, ઉદાહરણ તરીકે NH 4 OH, H 2 CO 3, H 2 S, નબળી રીતે અલગ પડે છે: α< 2%.
વિવિધ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના વિયોજનની ડિગ્રીની તુલના સમાન સાંદ્રતા (મોટાભાગે 0.1 એન) ના ઉકેલોમાં કરવામાં આવે છે, કારણ કે વિયોજનની ડિગ્રી સોલ્યુશનની સાંદ્રતા પર ખૂબ આધાર રાખે છે.
વિયોજનની ડિગ્રી દ્રાવ્યની પ્રકૃતિ, દ્રાવક અને અન્ય સંખ્યાબંધ બાહ્ય પ્રભાવોથી પ્રભાવિત થાય છે. આમ, જ્યારે તેઓ "મજબૂત એસિડ" અથવા "મજબૂત આધાર" કહે છે, ત્યારે તેનો અર્થ ઉકેલમાં પદાર્થના વિયોજનની ડિગ્રી છે. આ કિસ્સામાં, અમે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ તરીકે આ પદાર્થો વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ. પદાર્થના વિયોજનની ડિગ્રી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં તેની વર્તણૂક અને પ્રતિક્રિયાના કોર્સને નક્કી કરે છે.
■ 80. વિયોજન α ની ડિગ્રી શું દર્શાવે છે?
81. તમારી નોટબુકમાં ટેબલ દોરો:
તમે વાંચેલા ટેક્સ્ટના આધારે, દરેક કૉલમમાં ઓછામાં ઓછા બે ઉદાહરણો આપો. 82. "મજબૂત એસિડ" અને "નબળા આધાર" અભિવ્યક્તિઓનો અર્થ શું છે?
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વચ્ચે વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓ.આયનીય સમીકરણો
સોલ્યુશનમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ આયનોમાં વિઘટન થતાં હોવાથી, આયનો વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પ્રતિક્રિયાઓ થવી જોઈએ.
દ્રાવણમાં આયનોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને આયનીય પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે.
તમારી નોટબુકમાં શબ્દો લખો.
આયનોની ભાગીદારી સાથે વિનિમય અને રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ બંને થઈ શકે છે. ઉકેલમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓ ધ્યાનમાં લો, ઉદાહરણ તરીકે બે ક્ષાર વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા:
NaCl + AgNO 3 = AgCl↓ + NaNO 3
અને કેવી રીતે મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ આયનોમાં અલગ પડે છે:
NaCl ⇄ Na + + Cl —
AgNO 3 ⇄ Ag + + NO 3 —
તેથી, સમાનતાની ડાબી બાજુ નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે: Na + + Cl - + Ag + + NO 3 - =
ચાલો પ્રતિક્રિયાના પરિણામે મેળવેલા પદાર્થોને ધ્યાનમાં લઈએ: AgCl એ અદ્રાવ્ય પદાર્થ છે, તેથી તે આયનોમાં વિસર્જન કરશે નહીં, અને NaNO 3 એ દ્રાવ્ય મીઠું છે, તે યોજના અનુસાર આયનોમાં સંપૂર્ણ રીતે વિસર્જન કરે છે.
NaNO 3 ⇄ Na + + NO 3 —
NaNO 3 એક મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ છે, તેથી સમીકરણની જમણી બાજુ આ રીતે લખાયેલ છે:
... = Na + + NO 3 - + AgCl સમગ્ર સમીકરણનું નીચેનું સ્વરૂપ હશે:
Na + + Cl - + Ag + + NO 3 - = Na + + NO 3 - + AgCl
આ સમીકરણને સંપૂર્ણ આયનીય સમીકરણ કહેવામાં આવે છે. આ સમીકરણમાં સમાન શબ્દોને ઘટાડીને, અમે સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણ મેળવીએ છીએ
Ag + + Cl - = AgCl
તેથી, આયનીય સમીકરણ કંપોઝ કરવાનો ક્રમ.
1. આયનીય સ્વરૂપમાં શરૂઆતના ઉત્પાદનોના સૂત્રો લખો (જે વિભાજિત થાય છે).
2. આયનીય સ્વરૂપમાં પરિણામી ઉત્પાદનો (જે વિભાજિત થાય છે) ના સૂત્રો લખો.
3. સમીકરણની ડાબી બાજુએ અને પછી જમણી બાજુએ આયનોના ધન અને નકારાત્મક શુલ્કની કુલ સંખ્યા સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં એકરુપ છે કે કેમ તે તપાસો.
4. સમીકરણની ડાબી અને જમણી બાજુએ સમાન નામના આયનોની સંખ્યા સમાન છે કે કેમ તે તપાસો (અણુઓને ધ્યાનમાં લેતા કે જે બિન-વિચ્છેદિત પદાર્થનો ભાગ છે).
આ સંપૂર્ણ આયનીય સમીકરણનું સંકલન પૂર્ણ કરે છે.
તમારી નોટબુકમાં આયનીય સમીકરણ કંપોઝ કરવાનો ક્રમ લખો.
5. સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણનું સંકલન કરવા માટે, તમારે સમીકરણની ડાબી અને જમણી બાજુએ સમાન ચિહ્નો સાથે સમાન શબ્દો શોધવા જોઈએ અને તેમને સમીકરણમાંથી બાકાત રાખવા જોઈએ, અને પછી પરિણામી સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણ લખો.
આપેલ સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણ માત્ર આ પ્રતિક્રિયાના સારને વ્યક્ત કરે છે. ચાલો ઘણા પ્રતિક્રિયા સમીકરણો લખીએ, ઉદાહરણ તરીકે:
1) HCl + AgNO 3 = AgCl↓ + HNO 3
H + + Cl - + Ag + + NO 3 - = H + + NO 3 - + AgCl↓
Ag + + Cl - = AgCl
2) BaCl 2 + 2AgNO 3 = Ba(NO 3) 2 + 2AgCl↓
Ba 2+ + 2Cl - + 2Ag + + 2NO 3 - = Ba 2+ + 2NO 3 - + 2AgCl↓
Ag + + Cl - = AgCl
3)AlCl 3 + 3AgNO 3 = Al(NO 3) 3 + 3AgCl↓
Al 3+ + 3Cl - + 3Ag + + 3NO 3 - = Al 3+ + 3NO 3 - + 3AgCl
Ag + + Cl - = AgCl
આપેલ તમામ ઉદાહરણોમાં, સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણ સમાન છે. ગુણાત્મક પૃથ્થકરણ માટે વિશ્લેષણાત્મક રસાયણશાસ્ત્રમાં આ સંજોગો ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.
એવા કિસ્સાઓ હોઈ શકે છે જ્યારે પ્રતિક્રિયાના પરિણામે (નીચું વિભાજન કરનાર પદાર્થ) ની રચના થાય છે.
Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O
Ca 2+ + 2OH - + 2H + + 2Cl - = Ca 2+ + 2Cl - + 2H 2 O
H + + OH - = H 2 O
અથવા ગેસ છોડવામાં આવે છે
Na 2 CO 3 + 2HNO 3 = 2NaNO 3 + H 2 O + CO2
2Na + + CO 2 3 - + 2H + + 2NO 3 - = 2Na + + 2NO 3 - + H 2 O + CO 2 ↓
2H + + CO 2 3 - = H 2 O + CO 2
જેમ જાણીતું છે, વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓને અંત સુધી આગળ વધવા માટેની શરતો છે: 1) જો અવક્ષેપ રચાય છે, 2) જો ગેસ છોડવામાં આવે છે, અને 3) જો . ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજનના સિદ્ધાંતના દૃષ્ટિકોણથી આ બધી શરતો નીચે પ્રમાણે ઘડી શકાય છે: વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓ પૂર્ણ થવા માટે આગળ વધે છે જો પ્રતિક્રિયા બિન-વિચ્છેદક અથવા ઓછા-વિચ્છેદક પદાર્થોની રચનામાં પરિણમે છે.
એવા કિસ્સાઓમાં કે જ્યાં બંને પરિણામી પદાર્થો સારી રીતે અલગ થઈ જાય છે, પ્રતિક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું છે, ઉદાહરણ તરીકે:
2KCl + Na 2 SO 4 ⇄ 2NaCl + K 2 SO 4
ઉકેલો સાથે કાર્યો નંબર 7.
ચાલો 2016 માટે OGE તરફથી સોંપણીઓ નંબર 7 જોઈએ.
ઉકેલો સાથે કાર્યો.
કાર્ય નંબર 1.
પદાર્થના વિયોજન દરમિયાન માત્ર પોટેશિયમ કેશન્સ અને ફોસ્ફેટ આયનોની રચના થાય છે જેનું સૂત્ર
1. KHPO4
2. Ca3(PO4)2
3. KH2PO4
4. K3PO4
સમજૂતી:જો વિયોજન દરમિયાન માત્ર પોટેશિયમ કેશન્સ અને ફોસ્ફેટ આયનો રચાય છે, તો માત્ર આ આયનો ઇચ્છિત પદાર્થનો ભાગ છે. ચાલો વિયોજન સમીકરણ સાથે પુષ્ટિ કરીએ:
K3PO4 → 3K+ + PO4³‾
સાચો જવાબ 4 છે.
કાર્ય નંબર 2.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં દરેક પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે જેના સૂત્રો છે
1. N2O, KOH, Na2CO3
2. Cu(NO3)2, HCl, Na2SO4
3. Ba(OH)2, NH3xH2O, H2SiO3
4. CaCl2, Cu(OH)2, SO2
સમજૂતી:ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ એવા પદાર્થો છે જે દ્રાવણ અને પીગળેલા આયનોમાં વિયોજનને કારણે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે. તેથી, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ દ્રાવ્ય પદાર્થો છે.
સાચો જવાબ 2 છે.
કાર્યો નંબર 3.
સોડિયમ સલ્ફાઇડના સંપૂર્ણ વિયોજન પર, આયનો રચાય છે
1. Na+ અને HS‾
2. Na+ અને SO3²‾
3. Na+ અને S²‾
4. Na+ અને SO4²‾
સમજૂતી:ચાલો સોડિયમ સલ્ફાઇડ માટે વિયોજન સમીકરણ લખીએ
Na2S → 2Na+ + S²‾
આથી, સાચો જવાબ 3 છે.
કાર્યો નંબર 4.
આયનોની યાદીમાં
A. નાઈટ્રેટ આયન
B. એમોનિયમ આયન
B. હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન
D. હાઇડ્રોજન આયન
D. ફોસ્ફેટ આયન
ઇ. મેગ્નેશિયમ આયન
કેશન્સ છે:
1. BGD 2. BGE 3. ઉંમર 4. HGE
સમજૂતી: cations હકારાત્મક પ્રજાતિઓ છે, જેમ કે મેટલ આયનો અથવા હાઇડ્રોજન આયનો. ઉપરોક્તમાંથી, આ એમોનિયમ આયન, હાઇડ્રોજન આયન અને મેગ્નેશિયમ આયન છે. સાચો જવાબ 2 છે.
કાર્યો નંબર 5.
શું ક્ષારના ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજન વિશે નીચેના વિધાન સાચા છે?
A. વિયોજન પર તમામ ક્ષાર ધાતુના ઋણ, હાઇડ્રોજન કેશન્સ અને એસિડ અવશેષોના આયનોની રચના કરે છે
B. વિયોજનની પ્રક્રિયા દરમિયાન, ક્ષાર એસિડ અવશેષોના ધાતુના કેશન અને આયનોની રચના કરે છે
1. માત્ર A સાચો છે
2. માત્ર B સાચો છે
3. બંને ચુકાદાઓ સાચા છે
4. બંને ચુકાદા ખોટા છે.
સમજૂતી:વિયોજન પર માત્ર એસિડ ક્ષાર હાઇડ્રોજન કેશન્સ બનાવે છે, તેથી, A ખોટો છે, પરંતુ B સાચો છે. અહીં એક ઉદાહરણ છે:
NaCl → Na+ + Cl‾
સાચો જવાબ 2 છે.
કાર્યો નંબર 6.
1 મોલના જલીય દ્રાવણમાં સંપૂર્ણ વિયોજન પર કેશન અને આયનોના સમાન સંખ્યામાં મોલ્સ રચાય છે
1. KNO3
2.CaCl2
3. Ba(NO3)2
4. Al2(SO4)3
સમજૂતી:આ સમીકરણમાં આપણે કાં તો વિયોજન સમીકરણો લખી શકીએ છીએ અને પરિણામી ગુણાંક જોઈ શકીએ છીએ અથવા આપેલ ક્ષારના સૂત્રોમાં સૂચકાંકો જોઈ શકીએ છીએ. માત્ર KNO3 પરમાણુમાં સમાન સંખ્યામાં મોલ્સ હોય છે:
KNO3 → K+ + NO3‾
સાચો જવાબ 1 છે.
કાર્ય નંબર 7.
ક્લોરાઇડ આયનો એક પદાર્થના વિયોજન દરમિયાન રચાય છે જેનું સૂત્ર છે
1. KClO3
2. AlCl3
3. NaClO
4. Cl2O7
સમજૂતી:આપેલ પદાર્થોમાં, ક્લોરાઇડ આયન ફક્ત એલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડ પરમાણુમાં જોવા મળે છે - AlCl3. ચાલો આ મીઠા માટે વિયોજન સમીકરણ રજૂ કરીએ:
AlCl3 → Al3+ + 3Cl‾
સાચો જવાબ 2 છે.
કાર્ય નંબર 8.
હાઇડ્રોજન આયનો એક પદાર્થના વિયોજન દરમિયાન રચાય છે જેનું સૂત્ર છે
1. H2SiO3
2.NH3xH2O
3. HBr
4. NaOH
સમજૂતી:હાઇડ્રોજન આયનો, સૂચિબદ્ધ લોકોમાં, ફક્ત HBr માં શામેલ છે: HBr → H+ + Br‾
(સોલ્યુશનમાં H2SiO3 H2O અને SiO2 માં અલગ પડે છે)
સાચો જવાબ 3 છે.
કાર્ય નંબર 9.
પદાર્થોની સૂચિમાં:
A. સલ્ફ્યુરિક એસિડ
B. ઓક્સિજન
B. પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ
જી. ગ્લુકોઝ
D. સોડિયમ સલ્ફેટ
E. ઇથિલ આલ્કોહોલ
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં શામેલ છે:
1. ક્યાં 2. ABG 3. WDE 4. AED
સમજૂતી:ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ મજબૂત એસિડ, પાયા અથવા ક્ષાર છે. સૂચિબદ્ધ લોકોમાં સલ્ફ્યુરિક એસિડ (H2SO4), પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (KOH), સોડિયમ સલ્ફેટ (Na2SO4) છે. સાચો જવાબ 4 છે.
કાર્ય નંબર 10.
વિયોજનની પ્રક્રિયા દરમિયાન, ફોસ્ફેટ આયન દરેક પદાર્થો બનાવે છે જેના સૂત્રો
1. H3PO4, (NH4)3PO4, Cu3(PO4)2
2. Mg3(PO4)2, Na3PO4, AlPO4
3. Na3PO4, Ca3(PO4)2, FePO4
4. K3PO4, H3PO4, Na3PO4
સમજૂતી:અગાઉના કાર્યની જેમ, અહીં આપણે જાણવાની જરૂર છે કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ મજબૂત એસિડ અથવા દ્રાવ્ય ક્ષાર છે, ઉદાહરણ તરીકે, નંબર 4 માં:
K3PO4 → 3K+ + PO4³‾
H3PO4 → 3H+ + PO4³‾
Na3PO4 → 3Na+ + PO4³‾
સાચો જવાબ 4 છે.
સ્વતંત્ર ઉકેલ માટે કાર્યો.
1. હાઇડ્રોજન આયનો અને એસિડ અવશેષો ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજનની પ્રક્રિયામાં રચાય છે:
1. પાણી
2. નાઈટ્રિક એસિડ
3. સિલિકિક એસિડ
4. પોટેશિયમ નાઈટ્રેટ
2. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ એ દરેક પદાર્થો છે જેના સૂત્રો છે:
1. KOH, H2O(dist), CaCl2
2. BaSO4, Al(NO3)3, H2SO4
3. BaCl2, H2SO4, LiOH
4. H2SiO3, AgCl, HCl
3. શું ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વિશે નીચેના નિવેદનો સાચા છે?
A. નાઈટ્રિક અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ મજબૂત ઈલેક્ટ્રોલાઈટ્સ છે
B. જલીય દ્રાવણમાં હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિઘટન કરે છે
1. માત્ર A સાચો છે
2. માત્ર B સાચો છે
3. બંને ચુકાદાઓ સાચા છે
4. બંને ચુકાદા ખોટા છે.
4. બે પદાર્થોમાંથી દરેક એક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ છે
1. કોપર(II) સલ્ફાઇડ અને ઇથેનોલ
2. હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ અને પોટેશિયમ સલ્ફેટ
3. બુધ (II) ઓક્સાઇડ અને કેલ્શિયમ સલ્ફેટ
4. મેગ્નેશિયમ કાર્બોનેટ અને નાઈટ્રિક ઓક્સાઇડ (I)
5. જલીય દ્રાવણમાં, તે પગથિયાંથી અલગ થઈ જાય છે
1. કોપર(II) નાઈટ્રેટ
2. નાઈટ્રિક એસિડ
3. સલ્ફ્યુરિક એસિડ
4. સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ
6. શું ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વિશે નીચેના નિવેદનો સાચા છે?
A. બેરિલિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને આયર્ન(III) હાઇડ્રોક્સાઇડ મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે.
B. જલીય દ્રાવણમાં સિલ્વર નાઈટ્રેટ સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિઘટન કરે છે
1. માત્ર A સાચો છે
2. માત્ર B સાચો છે
3. બંને ચુકાદાઓ સાચા છે
4. બંને ચુકાદા ખોટા છે.
7. સલ્ફેટ આયનો વિયોજન પ્રક્રિયા દરમિયાન રચાય છે
1. પોટેશિયમ સલ્ફાઇડ
2. હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ એસિડ
3. કોપર સલ્ફાઇડ
4. બેરિયમ સલ્ફેટ
8. સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને બેરિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના સામાન્ય રાસાયણિક ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે
1. તેમના ઉકેલોમાં સોડિયમ અને બેરિયમ આયનોની હાજરી
2. પાણીમાં તેમની સારી દ્રાવ્યતા
3. તેમની રચનામાં ત્રણ ઘટકોની હાજરી
4. તેમના ઉકેલોમાં હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોની હાજરી
9. કેશન છે
1. સલ્ફેટ આયન
2. સોડિયમ આયન
3. સલ્ફાઇડ આયન
4. સલ્ફાઇટ આયન
10. આયન છે
1. કેલ્શિયમ આયન
2. સિલિકેટ આયન
3. મેગ્નેશિયમ આયન
4. એમોનિયમ આયન
પ્રદાન કરેલા કાર્યો રસાયણશાસ્ત્રમાં યુનિફાઇડ સ્ટેટ પરીક્ષાની તૈયારી માટે સંગ્રહમાંથી લેવામાં આવ્યા હતા, લેખકો: એ.એસ. અને કુપત્સોવા એ.એ.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને નોન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ
તે ભૌતિકશાસ્ત્રના પાઠો પરથી જાણીતું છે કે કેટલાક પદાર્થોના ઉકેલો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ચલાવવા માટે સક્ષમ છે, જ્યારે અન્ય નથી.
પદાર્થો કે જેના ઉકેલો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે તેને કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ.
એવા પદાર્થો કે જેના ઉકેલો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરતા નથી તેને કહેવામાં આવે છે બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ. ઉદાહરણ તરીકે, ખાંડ, આલ્કોહોલ, ગ્લુકોઝ અને કેટલાક અન્ય પદાર્થોના ઉકેલો વીજળીનું સંચાલન કરતા નથી.
ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશન અને એસોસિએશન
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન શા માટે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનું સંચાલન કરે છે?
સ્વીડિશ વૈજ્ઞાનિક એસ. આર્હેનિયસ, વિવિધ પદાર્થોની વિદ્યુત વાહકતાનો અભ્યાસ કરતા, 1877 માં નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે વિદ્યુત વાહકતાનું કારણ દ્રાવણમાં હાજરી છે. આયનો, જે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પાણીમાં ઓગળી જાય છે ત્યારે બને છે.
ઈલેક્ટ્રોલાઈટના આયનોમાં વિભાજનની પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજન.
એસ. એરેનિયસ, જેઓ ઉકેલોના ભૌતિક સિદ્ધાંતનું પાલન કરતા હતા, તેમણે પાણી સાથે ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લીધી ન હતી અને માનતા હતા કે ઉકેલોમાં મુક્ત આયનો છે. તેનાથી વિપરિત, રશિયન રસાયણશાસ્ત્રીઓ I.A. કાબ્લુકોવ અને V.A.એ ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ડિસોસિએશનને સમજાવવા માટે ડી.આઇ. તેઓ આયનોમાં વિભાજિત થાય છે. તેઓ માનતા હતા કે સોલ્યુશન્સમાં મુક્ત નથી, "નગ્ન" આયનો નથી, પરંતુ હાઇડ્રેટેડ છે, એટલે કે, પાણીના અણુઓના "કોટમાં સજ્જ" છે.
પાણીના અણુઓ છે દ્વિધ્રુવો(બે ધ્રુવો), કારણ કે હાઇડ્રોજન પરમાણુ 104.5°ના ખૂણા પર સ્થિત છે, જેના કારણે પરમાણુ કોણીય આકાર ધરાવે છે. પાણીના પરમાણુ યોજનાકીય રીતે નીચે દર્શાવેલ છે.
એક નિયમ તરીકે, પદાર્થો સૌથી સરળતાથી અલગ થઈ જાય છે આયનીય બોન્ડઅને, તે મુજબ, આયનીય ક્રિસ્ટલ જાળી સાથે, કારણ કે તેમાં પહેલેથી જ તૈયાર આયનો હોય છે. જ્યારે તેઓ ઓગળી જાય છે, ત્યારે પાણીના દ્વિધ્રુવો ઇલેક્ટ્રોલાઇટના સકારાત્મક અને નકારાત્મક આયનોની આસપાસ વિપરીત ચાર્જવાળા છેડા સાથે લક્ષી હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ આયનો અને પાણીના દ્વિધ્રુવો વચ્ચે પરસ્પર આકર્ષક દળો ઉદ્ભવે છે. પરિણામે, આયનો વચ્ચેનું બંધન નબળું પડે છે અને આયનો સ્ફટિકમાંથી દ્રાવણ તરફ જાય છે. તે સ્પષ્ટ છે કે આયનીય બોન્ડ્સ (ક્ષાર અને આલ્કલી) સાથે પદાર્થોના વિયોજન દરમિયાન થતી પ્રક્રિયાઓનો ક્રમ નીચે મુજબ હશે:
1) સ્ફટિકના આયનોની નજીક પાણીના અણુઓ (દ્વિધ્રુવો) નું ઓરિએન્ટેશન;
2) સ્ફટિકની સપાટીના સ્તરના આયનો સાથે પાણીના અણુઓનું હાઇડ્રેશન (ક્રિયાપ્રતિક્રિયા);
3) હાઇડ્રેટેડ આયનોમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ક્રિસ્ટલનું વિયોજન (સડો).
નીચેના સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને સરળ પ્રક્રિયાઓને પ્રતિબિંબિત કરી શકાય છે:
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ કે જેના પરમાણુઓ સહસંયોજક બંધન ધરાવે છે (ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ HCl ના અણુઓ, નીચે જુઓ) તે જ રીતે અલગ પડે છે; ફક્ત આ કિસ્સામાં, પાણીના દ્વિધ્રુવોના પ્રભાવ હેઠળ, સહસંયોજક ધ્રુવીય બોન્ડનું આયનીયમાં રૂપાંતર થાય છે; આ કિસ્સામાં થતી પ્રક્રિયાઓનો ક્રમ નીચે મુજબ હશે:
1) ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરમાણુઓના ધ્રુવોની આસપાસ પાણીના અણુઓની દિશા;
2) ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરમાણુઓ સાથે પાણીના અણુઓનું હાઇડ્રેશન (ક્રિયાપ્રતિક્રિયા);
3) ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરમાણુઓનું આયનીકરણ (એક સહસંયોજક ધ્રુવીય બોન્ડનું આયનીયમાં રૂપાંતર);
4) હાઇડ્રેટેડ આયનોમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પરમાણુઓનું વિયોજન (સડો).
સરળ રીતે, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડના વિયોજનની પ્રક્રિયાને નીચેના સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને પ્રતિબિંબિત કરી શકાય છે:
તે ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સમાં, અસ્તવ્યસ્ત રીતે ફરતા હાઇડ્રેટેડ આયનો એકબીજા સાથે અથડાઈ શકે છે અને ફરીથી જોડાઈ શકે છે. આ વિપરીત પ્રક્રિયાને એસોસિએશન કહેવામાં આવે છે. ઉકેલોમાં જોડાણ વિયોજન સાથે સમાંતર થાય છે, તેથી પ્રતિક્રિયા સમીકરણોમાં ઉલટાવી શકાય તેવું ચિહ્ન મૂકવામાં આવે છે.
હાઇડ્રેટેડ આયનોના ગુણધર્મો બિન-હાઈડ્રેટેડ આયનોના ગુણધર્મોથી અલગ છે. ઉદાહરણ તરીકે, કોપર (II) સલ્ફેટના નિર્જળ સ્ફટિકોમાં બિનહાઈડ્રેટેડ કોપર આયન Cu 2+ સફેદ હોય છે અને જ્યારે હાઈડ્રેટેડ હોય ત્યારે તેનો રંગ વાદળી હોય છે, એટલે કે, પાણીના અણુઓ Cu 2+ nH 2 O સાથે સંકળાયેલા હોય છે. હાઈડ્રેટેડ આયનમાં સ્થિર અને ચલ સંખ્યા બંને હોય છે. પાણીના અણુઓ.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ડિસોસિએશનની ડિગ્રી
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સમાં, આયનોની સાથે, પરમાણુઓ પણ હોય છે. તેથી, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઉકેલો લાક્ષણિકતા છે વિયોજનની ડિગ્રી, જે ગ્રીક અક્ષર a ("આલ્ફા") દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.
આ ઓગળેલા કણોની કુલ સંખ્યા (N p) સાથે આયન (N g) માં વિભાજિત કણોની સંખ્યાનો ગુણોત્તર છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ડિસોસિએશનની ડિગ્રી પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે અને તે અપૂર્ણાંક અથવા ટકાવારીમાં દર્શાવવામાં આવે છે. જો a = 0 હોય, તો ત્યાં કોઈ વિયોજન નથી, અને જો a = 1, અથવા 100%, તો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિઘટન કરે છે. વિવિધ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં વિયોજનની વિવિધ ડિગ્રી હોય છે, એટલે કે વિયોજનની ડિગ્રી ઇલેક્ટ્રોલાઇટની પ્રકૃતિ પર આધારિત છે. તે એકાગ્રતા પર પણ આધાર રાખે છે: જેમ જેમ સોલ્યુશન પાતળું થાય છે, વિયોજનની ડિગ્રી વધે છે.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ડિસોસિએશનની ડિગ્રી અનુસાર, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સને મજબૂત અને નબળામાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ- આ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે જે, જ્યારે પાણીમાં ઓગળી જાય છે, ત્યારે લગભગ સંપૂર્ણપણે આયનોમાં વિસર્જન થાય છે. આવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે, વિયોજનની ડિગ્રી એકતા તરફ વલણ ધરાવે છે.
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં શામેલ છે:
1) બધા દ્રાવ્ય ક્ષાર;
2) મજબૂત એસિડ, ઉદાહરણ તરીકે: H 2 SO 4, HCl, HNO 3;
3) બધા આલ્કલી, ઉદાહરણ તરીકે: NaOH, KOH.
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ- આ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે જે, જ્યારે પાણીમાં ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે લગભગ આયનોમાં વિસર્જન થતું નથી. આવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે, વિયોજનની ડિગ્રી શૂન્ય તરફ વલણ ધરાવે છે.
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં શામેલ છે:
1) નબળા એસિડ્સ - H 2 S, H 2 CO 3, HNO 2;
2) એમોનિયા NH 3 H 2 O ના જલીય દ્રાવણ;
4) કેટલાક ક્ષાર.
વિયોજન સતત
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉકેલોમાં, તેમના અપૂર્ણ વિયોજનને કારણે, અસંબંધિત અણુઓ અને આયનો વચ્ચે ગતિશીલ સંતુલન. ઉદાહરણ તરીકે, એસિટિક એસિડ માટે:
તમે આ સંતુલન માટે સામૂહિક ક્રિયાનો કાયદો લાગુ કરી શકો છો અને સંતુલન સ્થિરતા માટે અભિવ્યક્તિ લખી શકો છો:
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટના વિયોજનની પ્રક્રિયાને લાક્ષણિકતા આપતું સંતુલન સ્થિર કહેવામાં આવે છે વિયોજન સતત.
વિયોજન સતત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ (એસિડ, આધાર, પાણી) ની ક્ષમતા દર્શાવે છે આયનોમાં વિસર્જન કરવું. જેટલો મોટો અચળ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ આયનોમાં વિભાજીત થાય તેટલું સરળ, તેથી, તે વધુ મજબૂત છે. નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે વિયોજન સ્થિરાંકોના મૂલ્યો સંદર્ભ પુસ્તકોમાં આપવામાં આવે છે.
ઇલેક્ટ્રોલિટીક ડિસોસિએશનના સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો
1. જ્યારે પાણીમાં ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સકારાત્મક અને નકારાત્મક આયનોમાં વિભાજન (તૂટે છે).
આયનોરાસાયણિક તત્વના અસ્તિત્વના સ્વરૂપોમાંનું એક છે. ઉદાહરણ તરીકે, સોડિયમ ધાતુના અણુ Na 0 પાણી સાથે જોરશોરથી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, આલ્કલી (NaOH) અને હાઇડ્રોજન H 2 બનાવે છે, જ્યારે સોડિયમ આયનો Na + આવા ઉત્પાદનો બનાવતા નથી. ક્લોરિન Cl 2 પીળો-લીલો રંગ અને તીવ્ર ગંધ ધરાવે છે, અને તે ઝેરી છે, જ્યારે ક્લોરિન આયનો Cl રંગહીન, બિન-ઝેરી અને ગંધહીન છે.
આયનો- આ સકારાત્મક અથવા નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા કણો છે જેમાં એક અથવા વધુ રાસાયણિક તત્વોના અણુઓ અથવા જૂથો ઇલેક્ટ્રોનના દાન અથવા ઉમેરાને પરિણામે રૂપાંતરિત થાય છે.
ઉકેલોમાં, આયનો જુદી જુદી દિશામાં અવ્યવસ્થિત રીતે આગળ વધે છે.
તેમની રચના અનુસાર, આયનોને વિભાજિત કરવામાં આવે છે સરળ- Cl - , Na + અને જટિલ- NH 4 + , SO 2 - .
2. જલીય દ્રાવણમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટના વિયોજનનું કારણ તેનું હાઇડ્રેશન છે, એટલે કે, પાણીના અણુઓ સાથે ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને તેમાં રાસાયણિક બંધનનું તૂટવું.
આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના પરિણામે, હાઇડ્રેટેડ આયનો રચાય છે, એટલે કે પાણીના અણુઓ સાથે સંકળાયેલા છે. પરિણામે, પાણીના શેલની હાજરી અનુસાર, આયનોને વિભાજિત કરવામાં આવે છે હાઇડ્રેટેડ(સોલ્યુશન અને સ્ફટિકીય હાઇડ્રેટ્સમાં) અને બિનહાઈડ્રેટેડ(નિર્જલીય ક્ષારમાં).
3. વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રભાવ હેઠળ, સકારાત્મક ચાર્જ આયનો વર્તમાન સ્ત્રોતના નકારાત્મક ધ્રુવ તરફ જાય છે - કેથોડ અને તેથી તેને કેશન્સ કહેવામાં આવે છે, અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ આયન વર્તમાન સ્ત્રોત - એનોડના હકારાત્મક ધ્રુવ તરફ જાય છે અને તેથી તેને આયન કહેવામાં આવે છે. .
પરિણામે, આયનોનું બીજું વર્ગીકરણ છે - તેમના ચાર્જની નિશાની અનુસાર.
કેશનના શુલ્કનો સરવાળો (H +, Na +, NH 4 +, Cu 2+) આયનોના શુલ્કના સરવાળા (Cl -, OH -, SO 4 2-) જેટલો છે, જેના પરિણામે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સ (HCl, (NH 4) 2 SO 4, NaOH, CuSO 4) ઇલેક્ટ્રિકલી તટસ્થ રહે છે.
4. ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક વિયોજન એ નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા છે.
વિયોજન પ્રક્રિયાની સાથે (ઇલેક્ટ્રોલાઇટનું આયનોમાં વિઘટન), વિપરીત પ્રક્રિયા પણ થાય છે - સંગઠન(આયનોનું સંયોજન). તેથી, ઇલેક્ટ્રોલિટીક વિયોજનના સમીકરણોમાં, સમાન ચિહ્નને બદલે, ઉલટાવી શકાય તેવું ચિહ્ન વપરાય છે, ઉદાહરણ તરીકે:
5. બધા ઈલેક્ટ્રોલાઈટ્સ એક જ હદ સુધી આયનોમાં વિભાજિત થતા નથી.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટની પ્રકૃતિ અને તેની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનના રાસાયણિક ગુણધર્મો આયનોના ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જે તેઓ વિયોજન દરમિયાન બનાવે છે.
નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનના ગુણધર્મો વિયોજન પ્રક્રિયા દરમિયાન રચાયેલા પરમાણુઓ અને આયનો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે એકબીજા સાથે ગતિશીલ સંતુલનમાં હોય છે.
એસિટિક એસિડની ગંધ CH 3 COOH પરમાણુઓની હાજરીને કારણે છે, સૂચકોના ખાટા સ્વાદ અને રંગમાં ફેરફાર ઉકેલમાં H + આયનોની હાજરી સાથે સંકળાયેલા છે.
મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉકેલોના ગુણધર્મો આયનોના ગુણધર્મો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જે તેમના વિયોજન દરમિયાન રચાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે, એસિડના સામાન્ય ગુણધર્મો, જેમ કે ખાટા સ્વાદ, સૂચકોના રંગમાં ફેરફાર વગેરે, તેમના ઉકેલોમાં હાઇડ્રોજન કેશન (વધુ સ્પષ્ટ રીતે, ઓક્સોનિયમ આયન H 3 O +) ની હાજરીને કારણે છે. ક્ષારના સામાન્ય ગુણધર્મો, જેમ કે સ્પર્શ માટે સાબુપણું, સૂચકોના રંગમાં ફેરફાર વગેરે, હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન OH ની હાજરી સાથે સંકળાયેલા છે - તેમના ઉકેલોમાં, અને ક્ષારના ગુણધર્મો દ્રાવણમાં તેમના વિઘટન સાથે સંકળાયેલા છે. ધાતુ (અથવા એમોનિયમ) કેશન અને એસિડિક અવશેષોના આયન.
ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક ડિસોસિએશનના સિદ્ધાંત અનુસાર ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના જલીય દ્રાવણમાં તમામ પ્રતિક્રિયાઓ આયનો વચ્ચેની પ્રતિક્રિયાઓ છે. આ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન્સમાં ઘણી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની ઉચ્ચ ગતિ માટે જવાબદાર છે.
આયનો વચ્ચે થતી પ્રતિક્રિયાઓને કહેવામાં આવે છે આયનીય પ્રતિક્રિયાઓ, અને આ પ્રતિક્રિયાઓના સમીકરણો છે આયનીય સમીકરણો.
જલીય દ્રાવણમાં આયન વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓ થઈ શકે છે:
1. ઉલટાવી શકાય તેવું, અંત સુધી.
2. ઉલટાવી શકાય તેવું, એટલે કે, બે વિરુદ્ધ દિશામાં એક સાથે વહેવું. સોલ્યુશન્સમાં મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ વચ્ચેની વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓ પૂર્ણ થવા તરફ આગળ વધે છે અથવા જ્યારે આયનો એકબીજા સાથે મળીને પદાર્થો બનાવે છે ત્યારે તે વ્યવહારીક રીતે બદલી ન શકાય તેવી હોય છે:
a) અદ્રાવ્ય;
b) નીચા ડિસોસિએટિંગ (નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ);
c) વાયુયુક્ત.
અહીં પરમાણુ અને સંક્ષિપ્ત આયનીય સમીકરણોના કેટલાક ઉદાહરણો છે:
પ્રતિક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું છે, કારણ કે તેના ઉત્પાદનોમાંથી એક અદ્રાવ્ય પદાર્થ છે.
તટસ્થતા પ્રતિક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું છે, કારણ કે નીચા-વિચ્છેદક પદાર્થની રચના થાય છે - પાણી.
પ્રતિક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું છે, કારણ કે CO 2 વાયુ અને ઓછા વિભાજન કરનાર પદાર્થ - પાણી - રચાય છે.
જો પ્રારંભિક પદાર્થોમાં અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોમાં નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અથવા નબળા દ્રાવ્ય પદાર્થો હોય, તો આવી પ્રતિક્રિયાઓ ઉલટાવી શકાય તેવું છે, એટલે કે, તેઓ પૂર્ણ થવા તરફ આગળ વધતા નથી.
ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓમાં, સંતુલન ઓછામાં ઓછા દ્રાવ્ય અથવા ઓછામાં ઓછા વિચ્છેદિત પદાર્થોની રચના તરફ વળે છે.
ઉદાહરણ તરીકે:
સંતુલન નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ - H 2 O ની રચના તરફ વળે છે. જો કે, આવી પ્રતિક્રિયા પૂર્ણતા તરફ આગળ વધશે નહીં: એસિટિક એસિડ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોના અસંબંધિત અણુઓ ઉકેલમાં રહે છે.
જો પ્રારંભિક પદાર્થો મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ છે, જે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પર અદ્રાવ્ય અથવા સહેજ વિભાજિત પદાર્થો અથવા વાયુઓ બનાવતા નથી, તો આવી પ્રતિક્રિયાઓ થતી નથી: જ્યારે ઉકેલો મિશ્રિત થાય છે, ત્યારે આયનોનું મિશ્રણ રચાય છે.
ટેસ્ટ લેવા માટે સંદર્ભ સામગ્રી:
સામયિક કોષ્ટક
દ્રાવ્યતા કોષ્ટક
