आमल, आमलारी व क्ार

आपण मागील इयत्तेत पाहिले आहे की, खाद्यपदार्थांमधील आंबट चवीचे पदार्थ आमलधर्मी असतात, तर तुरट व बुळबुळीत पदार्थ आमलारीधर्मी असतात.

• आमल (Acids): पाण्यात विरघळल्यावर \(H^+\) आयन देतात. चवीला आंबट, निळे लिटमस लाल करतात.
• आमलारी (Bases): पाण्यात विरघळल्यावर \(OH^-\) आयन देतात. चवीला तुरट, स्पर्शाला बुळबुळीत, लाल लिटमस निळा करतात.
• क्षार (Salts): आमल आणि आमलारी यांच्या अभिक्रियेतून तयार होणारी आयनिक संयुगे. यांचा आमलारीधर्मी मूलक \(H^+\) पेक्षा वेगळा असतो आणि आमलधर्मी मूलक \(OH^-\) पेक्षा वेगळा असतो.

उदाहरणे:

• आमल: HCl (हायड्रोक्लोरिक आमल), \(H_2SO_4\) (सल्फ्युरिक आमल), \(HNO_3\) (नायट्रिक आमल)
• आमलारी: NaOH (सोडियम हायड्रॉक्साईड), KOH (पोटॅशियम हायड्रॉक्साईड), \(Ca(OH)_2\) (कॅल्शियम हायड्रॉक्साईड)
• क्षार: NaCl (सोडियम क्लोराईड), \(K_2SO_4\) (पोटॅशियम सल्फेट)

लिटमस पेपर चाचणी: | पदार्थ | लिटमस पेपरवर परिणाम | |---|---| | आमल | निळा लिटमस लाल होतो | | आमलारी | लाल लिटमस निळा होतो | | उदासीन | कोणताही बदल नाही |

आयनिक संयुगांची निर्मिती:

• आयनिक संयुगे कॅटायन (धन आयन / आमलारीधर्मी मूलक) आणि ॲनायन (ऋण आयन / आमलधर्मी मूलक) यांच्यापासून बनतात.
• या आयनांवर विरुद्ध विद्युतप्रभार असल्याने त्यांच्यामध्ये आकर्षण बल कार्यरत असते, ज्याला आयनिक बंध म्हणतात.
• अणू स्थिर होण्यासाठी इलेक्ट्रॉनची देवाणघेवाण करतात, ज्यामुळे आयन तयार होतात. पूर्ण अष्टक असलेले इलेक्ट्रॉन संरूपण स्थैर्य दर्शवते.

उदाहरण: NaCl ची निर्मिती

1. सोडियम (Na) अणू: इलेक्ट्रॉन संरूपण 2, 8, 1. बाह्यतम कवचात 1 इलेक्ट्रॉन.
2. क्लोरीन (Cl) अणू: इलेक्ट्रॉन संरूपण 2, 8, 7. बाह्यतम कवचात 7 इलेक्ट्रॉन.
3. इलेक्ट्रॉनची देवाणघेवाण:

• Na अणू 1 इलेक्ट्रॉन गमावून \(Na^+\) आयन बनवतो (2, 8).
• Cl अणू 1 इलेक्ट्रॉन मिळवून \(Cl^-\) आयन बनवतो (2, 8, 8).

1. \(Na^+\) आणि \(Cl^-\) आयनांमध्ये आयनिक बंध तयार होऊन NaCl (सोडियम क्लोराईड) हा क्षार बनतो.

आयनिक संयुगांचे विचरण (Dissociation):

• जेव्हा आयनिक संयुग पाण्यात विरघळते, तेव्हा त्याचे जलीय द्रावण तयार होते.
• स्थायूरूपात आयन एकमेकांना लागून असतात. पाण्यात विरघळताना पाण्याचे रेणू आयनांच्या मध्ये घुसतात आणि त्यांना वेगळे करतात.
• या प्रक्रियेला विचरण म्हणतात. विचरणाने आयन द्रावणात मुक्तपणे फिरतात.
• विचरण दर्शवण्यासाठी आयनाच्या संज्ञेच्या उजवीकडे (aq) (aqueous / जलीय) असे लिहितात.

उदाहरणे:

• \(HCl_{(g)} \xrightarrow{पाणी} H^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}\)
• \(NaCl_{(s)} \xrightarrow{पाणी} Na^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}\)

महत्त्वाचे: द्रावणात विलग झालेल्या प्रत्येक आयनाला पाण्याच्या रेणूंनी घेरलेले असते.

इ.स. 1887 मध्ये स्वीडिश वैज्ञानिक अर्‌हेनिअसने आमल व आमलारींची व्याख्या केली.

अऱ्हेनिअस आमल (Arrhenius Acid):

• आमल म्हणजे असा पदार्थ जो पाण्यात विरघळल्यावर त्याच्या द्रावणात \(H^+\) (हायड्रोजन आयन) हे एकमेव कॅटायन तयार करतो.
• उदाहरणे:
• \(HCl_{(g)} \xrightarrow{पाणी} H^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}\)
• \(H_2SO_{4(l)} \xrightarrow{पाणी} H^+_{(aq)} + HSO_{4(aq)}^-\)
• \(HSO_{4(aq)}^- \xrightarrow{पाणी} H^+_{(aq)} + SO_{4(aq)}^{2-}\)

अऱ्हेनिअस आमलारी (Arrhenius Base):

• आमलारी म्हणजे असा पदार्थ जो पाण्यात विरघळल्यावर त्याच्या द्रावणात \(OH^-\) (हायड्रॉक्साईड आयन) हे एकमेव ॲनायन तयार करतो.
• उदाहरणे:
• \(NaOH_{(s)} \xrightarrow{पाणी} Na^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}\)
• \(Ca(OH)_{2(s)} \xrightarrow{पाणी} Ca^{2+}_{(aq)} + 2OH^-_{(aq)}\)

टीप: \(NH_3\) (अमोनिया) हा आमलारी आहे, पण तो थेट \(OH^-\) आयन देत नाही. तो पाण्यासोबत अभिक्रिया करून \(NH_4OH\) तयार करतो, जे \(OH^-\) आयन देते. \(NH_3 + H_2O \rightarrow NH_4^+ + OH^-\)

आमल व आमलारींचे वर्गीकरण त्यांच्या जलीय द्रावणांमध्ये होणाऱ्या विचरणाच्या प्रमाणावर आधारित आहे:

1. तीव्र आमल (Strong Acid):

• पाण्यात विरघळल्यावर त्यांचे विचरण जवळजवळ पूर्ण होते.
• जलीय द्रावणात \(H^+\) आयन आणि संबंधित आमलाचे आमलधर्मी मूलक हेच प्रामुख्याने असतात.
• उदाहरणे: HCl, HBr, \(HNO_3\), \(H_2SO_4\).

2. सौम्य आमल (Weak Acid):

• पाण्यात विरघळल्यावर त्यांचे विचरण पूर्ण होत नाही.
• जलीय द्रावणात \(H^+\) आयन आणि संबंधित आमलाचे आमलधर्मी मूलक यांच्याबरोबरच विचरण न झालेले आमलाचे रेणू मोठ्या प्रमाणात असतात.
• उदाहरणे: \(CH_3COOH\) (ॲसेटिक आमल), \(H_2CO_3\) (कार्बोनिक आमल).

3. तीव्र आमलारी (Strong Base):

• पाण्यात विरघळल्यावर त्यांचे विचरण जवळजवळ पूर्ण होते.
• जलीय द्रावणात \(OH^-\) आयन आणि संबंधित आमलारींचे आमलारीधर्मी मूलक हेच प्रामुख्याने असतात.
• उदाहरणे: NaOH, KOH, \(Ca(OH)_2\), \(Na_2O\).

4. सौम्य आमलारी (Weak Base):

• पाण्यात विरघळल्यावर त्यांचे विचरण पूर्ण होत नाही.
• जलीय द्रावणात कमी प्रमाणातील \(OH^-\) आयन आणि संबंधित आमलारीधर्मी मूलकाबरोबरच विचरण न झालेले आमलारीचे रेणू मोठ्या प्रमाणात असतात.
• उदाहरणे: \(NH_3\) (अमोनिया) किंवा \(NH_4OH\) (अमोनियम हायड्रॉक्साईड).

अलक (Alkali):

• जे आमलारी पाण्यात मोठ्या प्रमाणात विद्राव्य असतात, त्यांना अलक म्हणतात.
• उदाहरणे: NaOH, KOH (तीव्र अलक), \(NH_3\) (सौम्य अलक).

आमलारिधर्मता (Basicity of Acid) व आमलधर्मता (Acidity of Base):

• आमलाची आमलारिधर्मता: आमलाच्या एका रेणूपासून विचरणाने जितके \(H^+\) आयन मिळू शकतात, ती संख्या म्हणजे त्या आमलाची आमलारिधर्मता होय.
• उदाहरणे: HCl (1), \(H_2SO_4\) (2), \(H_3PO_4\) (3).
• आमलारीची आमलधर्मता: आमलारीच्या एका रेणूपासून विचरणाने जितके \(OH^-\) आयन मिळू शकतात, ती संख्या म्हणजे त्या आमलारीची आमलधर्मता होय.
• उदाहरणे: NaOH (1), \(Ca(OH)_2\) (2), \(Al(OH)_3\) (3).

संहती (Concentration): द्रावणातील द्राव्याच्या राशीचे द्रावणाच्या राशीशी असलेले प्रमाण म्हणजे द्राव्याची द्रावणातील संहती होय.

• संहत द्रावण (Concentrated Solution): जेव्हा द्रावणात द्राव्याची संहती जास्त असते.
• विरल द्रावण (Dilute Solution): जेव्हा द्रावणात द्राव्याची संहती कमी असते.

संहती व्यक्त करण्याची एकके:

1. ग्रॅम प्रति लिटर (g/L): द्रावणाच्या एक लिटर आकारमानात विरघळलेल्या द्राव्याचे ग्रॅममधील वस्तुमान.

• \(संहती \ (g/L) = \frac{द्राव्याचे \ वस्तुमान \ (ग्रॅम)}{द्रावणाचे \ आकारमान \ (लिटर)}\)

1. रेणुता (Molarity, M): द्रावणाच्या एक लिटर आकारमानात विरघळलेली द्राव्याची मोलमध्ये व्यक्त केलेली राशी.

• \(रेणुता \ (M) = \frac{द्राव्याचे \ मोल \ (mol)}{द्रावणाचे \ आकारमान \ (लिटर)}\)
• द्राव्याचे मोल \(= \frac{द्राव्याचे \ वस्तुमान \ (ग्रॅम)}{द्राव्याचे \ रेणुवस्तुमान \ (ग्रॅम/मोल)}\)
• रेणुता दर्शवण्यासाठी रेणुसूत्र चौकटी कंसात लिहितात. उदा. [NaCl] = 1 मोल/लिटर म्हणजे 1M (1 मोलार).

उदाहरण: 100 मिली द्रावणात 7.3 ग्रॅम HCl असल्यास संहती काढा.

• HCl चे रेणुवस्तुमान = 1 + 35.5 = 36.5 g/mol
• द्राव्याचे वस्तुमान = 7.3 g
• द्रावणाचे आकारमान = 100 mL = 0.1 L

ग्रॅम/लिटर मध्ये संहती: \(संहती = \frac{7.3 \ g}{0.1 \ L} = 73 \ g/L\)

मोल/लिटर मध्ये संहती (रेणुता):

• HCl चे मोल \(= \frac{7.3 \ g}{36.5 \ g/mol} = 0.2 \ mol\)
• \(रेणुता = \frac{0.2 \ mol}{0.1 \ L} = 2 \ M\)

पाण्यात आमल व आमलारी विरघळल्यावर \(H^+\) व \(OH^-\) आयन तयार होतात. या आयनांच्या प्रमाणानुसार द्रावणाचे गुणधर्म ठरतात.

शुद्ध पाणी:

• शुद्ध पाण्याचे विचरण अतिशय कमी प्रमाणात होते, ज्यामुळे \(H^+\) व \(OH^-\) आयन समप्रमाणात तयार होतात.
• \(H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-\) (विचरण)
• \(25^\circ C\) तापमानाला \([H^+] = 1 \times 10^{-7}\) मोल/लिटर आणि \([OH^-] = 1 \times 10^{-7}\) मोल/लिटर असते.

pH स्केल (Power of Hydrogen):

• डॅनिश वैज्ञानिक सोरेन्सनने 1909 मध्ये \(H^+\) आयनांच्या संहतीचे सोयीस्कर माप म्हणून pH स्केल सुरू केले.
• pH स्केल 0 ते 14 पर्यंत असते.
• pH = 7: उदासीन द्रावण (उदा. शुद्ध पाणी). \([H^+] = 1 \times 10^{-7}\) मोल/लिटर.
• pH < 7: आमलधर्मी द्रावण. \([H^+]\) ची संहती \(1 \times 10^{-7}\) मोल/लिटर पेक्षा जास्त असते.
• pH > 7: आमलारीधर्मी द्रावण. \([H^+]\) ची संहती \(1 \times 10^{-7}\) मोल/लिटर पेक्षा कमी असते (म्हणजे \(OH^-\) ची संहती जास्त असते).

pH चे महत्त्व:

• मृदेचे आमलधर्मी, उदासीन व आमलारीधर्मी प्रकार ठरवण्यासाठी.
• रक्त, पेशीद्रव यांचे नियोजित कार्य योग्य रीतीने होण्यासाठी \(H^+\) व \(OH^-\) आयनांचे प्रमाण ठराविक असणे आवश्यक असते.
• किणवन (fermentation) आणि इतर जैवरासायनिक प्रक्रिया तसेच विविध रासायनिक प्रक्रियांमध्ये \(H^+\) व \(OH^-\) आयनांचे प्रमाण विशिष्ट मर्यादेत राखणे आवश्यक असते.

काही सामान्य द्रावणांचे pH मूल्ये: | द्रावण | pH मूल्य | |---|---| | तीव्र आम्ले | 0.0 | | 1M HCl | 1.0 | | जाठररस | 2.5 | | लिंबूरस | 3.0 | | व्हिनेगर | 4.1 | | टोमॅटो रस | 5.0 | | काळी कॉफी | 5.6 | | आमल पाऊस | 6.0 | | मूत्र | 6.5 | | पाऊस, दूध, शुद्ध पाणी, साखरेचे द्रावण | 7.0 | | रक्त | 7.4 | | खाण्याचा सोड्याचे द्रावण | 8.5 | | टूथपेस्ट | 9.5 | | मिल्क ऑफ मॅग्नेशिया | 10.5 | | चुन्याची निवळी | 11.0 | | 1M NaOH | 14.0 |

आमल-आमलारी दर्शकांचा उपयोग द्रावण आमलधर्मी आहे की आमलारीधर्मी हे ओळखण्यासाठी होतो. परंतु द्रावणाची तीव्रता किंवा pH मूल्य निश्चित करण्यासाठी वैश्विक दर्शक वापरतात.

• वैश्विक दर्शक: अनेक संश्लिष्ट दर्शकांचे विशिष्ट प्रमाणात मिश्रण करून बनवलेला दर्शक. हा वेगवेगळ्या pH मूल्यांवर वेगवेगळे रंग दाखवतो.
• उपयोग: वैश्विक दर्शकाचे द्रावण किंवा त्यापासून बनवलेल्या कागदी pH दर्शक पट्टिकेचा उपयोग करून दिलेल्या द्रावणाचा pH ठरवता येतो.
• pH मापक (pH meter): pH मोजण्याची सर्वात अचूक पद्धत. हे एक विद्युतसाधन आहे, ज्यात द्रावणात विद्युतअग्र बुडवून pH मोजतात.

नैसर्गिक व संश्लिष्ट दर्शकांचे रंगबदल: | दर्शक | आमलधर्मी द्रावणात | आमलारीधर्मी द्रावणात | |---|---|---| | लिटमस | लाल | निळा | | हळद | पिवळा | लालसर तपकिरी | | जांभूळ | लाल | हिरवा | | मिथिलीन ऑरेंज | लाल | पिवळा | | फिनॉल्फ्थॅलीन | रंगहीन | गुलाबी |

वैश्विक दर्शकाचे रंग आणि pH मूल्य:

• pH 0-6: लाल ते नारंगी (आमलधर्मी)
• pH 7: हिरवा (उदासीन)
• pH 8-14: निळा ते जांभळा (आमलारीधर्मी)

आमल आणि आमलारी विविध पदार्थांशी अभिक्रिया करतात. यातील काही महत्त्वाच्या अभिक्रिया खालीलप्रमाणे आहेत:

1. उदासिनीकरण (Neutralization):

• आमल आणि आमलारी यांच्यात अभिक्रिया होऊन क्षार व पाणी तयार होतात. या अभिक्रियेला उदासिनीकरण म्हणतात.
• सामान्य समीकरण: आमल + आमलारी \(\rightarrow\) क्षार + पाणी
• उदाहरण: \(HCl_{(aq)} + NaOH_{(aq)} \rightarrow NaCl_{(aq)} + H_2O_{(l)}\)

आयनिक समीकरण:

• \(H^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)} + Na^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \rightarrow Na^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)} + H_2O_{(l)}\)
• निव्वळ आयनिक अभिक्रिया: \(H^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \rightarrow H_2O_{(l)}\)
• स्पष्टीकरण: HCl द्रावणात NaOH मिळवल्यावर \(OH^-\) आयन \(H^+\) आयनांशी संयोग पावून पाण्याचे रेणू तयार करतात, ज्यामुळे \(H^+\) आयनांची संहती कमी होते आणि pH वाढत जातो. pH 7 झाल्यावर द्रावण उदासीन होते.

2. धातूंवर आमलांची अभिक्रिया:

• आमलांची धातूंशी अभिक्रिया होऊन क्षार व हायड्रोजन वायू तयार होतो.
• अभिक्रियेची तीव्रता आमलाची संहती, तापमान आणि धातूची अभिक्रियाशीलता यावर अवलंबून असते.
• सामान्य समीकरण: धातू + विरल आमल \(\rightarrow\) क्षार + हायड्रोजन वायू
• उदाहरणे:
• \(Mg_{(s)} + 2HCl_{(aq)} \rightarrow MgCl_{2(aq)} + H_{2(g)}\)
• \(Zn_{(s)} + H_2SO_{4(aq)} \rightarrow ZnSO_{4(aq)} + H_{2(g)}\)
• निरीक्षण: हायड्रोजन वायू ज्वलनशील असल्याने तो जळत्या मेणबत्तीजवळ नेल्यास 'पॉप' आवाज करतो.

3. धातूंच्या ऑक्साईडवर आमलांची अभिक्रिया:

• धातूंची ऑक्साईड आमलारीधर्मी असतात. ती आमलांशी अभिक्रिया करून क्षार व पाणी तयार करतात.
• सामान्य समीकरण: धातूचे ऑक्साईड + विरल आमल \(\rightarrow\) क्षार + पाणी
• उदाहरणे:
• \(Fe_2O_{3(s)} + 6HCl_{(aq)} \rightarrow 2FeCl_{3(aq)} + 3H_2O_{(l)}\)
• \(CaO_{(s)} + 2HCl_{(aq)} \rightarrow CaCl_{2(aq)} + H_2O_{(l)}\)
• \(MgO_{(s)} + H_2SO_{4(aq)} \rightarrow MgSO_{4(aq)} + H_2O_{(l)}\)

4. अधातूंच्या ऑक्साईडवर आमलारींची अभिक्रिया:

• अधातूंची ऑक्साईड आमलधर्मी असतात. ती आमलारींशी अभिक्रिया करून क्षार व पाणी तयार करतात.
• सामान्य समीकरण: अधातूचे ऑक्साईड + आमलारी \(\rightarrow\) क्षार + पाणी
• उदाहरणे:
• \(CO_{2(g)} + 2NaOH_{(aq)} \rightarrow Na_2CO_{3(aq)} + H_2O_{(l)}\)
• \(SO_{3(g)} + 2NaOH_{(aq)} \rightarrow Na_2SO_{4(aq)} + H_2O_{(l)}\)

5. धातूंच्या कार्बोनेट व बायकार्बोनेट क्षारांवर आमलांची अभिक्रिया:

• धातूंच्या कार्बोनेट आणि बायकार्बोनेट क्षारांवर आमलांची अभिक्रिया होऊन धातूचा अन्य क्षार, कार्बन डायऑक्साईड वायू व पाणी तयार होतात.
• सामान्य समीकरण (कार्बोनेट): धातूचा कार्बोनेट क्षार + विरल आमल \(\rightarrow\) धातूचा अन्य क्षार + \(CO_2\) + पाणी
• उदाहरण: \(Na_2CO_{3(s)} + 2HCl_{(aq)} \rightarrow 2NaCl_{(aq)} + CO_{2(g)} + H_2O_{(l)}\)
• सामान्य समीकरण (बायकार्बोनेट): धातूचा बायकार्बोनेट क्षार + विरल आमल \(\rightarrow\) धातूचा अन्य क्षार + \(CO_2\) + पाणी
• उदाहरण: \(NaHCO_{3(s)} + HCl_{(aq)} \rightarrow NaCl_{(aq)} + CO_{2(g)} + H_2O_{(l)}\)
• कार्बन डायऑक्साईडची चाचणी: \(CO_2\) वायू चुन्याच्या निवळीतून (\(Ca(OH)_2\)) गेल्यास ती दुधाळ होते, कारण \(CaCO_3\) चा साका तयार होतो.
• \(Ca(OH)_{2(aq)} + CO_{2(g)} \rightarrow CaCO_{3(s)} + H_2O_{(l)}\)

आमल व आमलारी यांच्या उदासिनीकरण अभिक्रियेने क्षार तयार होतात. हे क्षार नेहमीच उदासीन नसतात.

क्षारांचे प्रकार (pH मूल्यावर आधारित):

1. उदासीन क्षार (Neutral Salt):

• निर्मिती: तीव्र आमल + तीव्र आमलारी यांच्या उदासिनीकरणाने.
• pH: जलीय द्रावणाचा pH 7 असतो.
• उदाहरणे: NaCl (सोडियम क्लोराईड), \(K_2SO_4\) (पोटॅशियम सल्फेट).
• अभिक्रिया: \(HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O\)

1. आमलधर्मी क्षार (Acidic Salt):

• निर्मिती: तीव्र आमल + सौम्य आमलारी यांच्या उदासिनीकरणाने.
• pH: जलीय द्रावणाचा pH 7 पेक्षा कमी असतो.
• उदाहरणे: \(NH_4Cl\) (अमोनियम क्लोराईड), \(NH_4NO_3\) (अमोनियम नायट्रेट).
• अभिक्रिया: \(HCl + NH_4OH \rightarrow NH_4Cl + H_2O\)

1. आमलारीधर्मी क्षार (Basic Salt):

• निर्मिती: सौम्य आमल + तीव्र आमलारी यांच्या उदासिनीकरणाने.
• pH: जलीय द्रावणाचा pH 7 पेक्षा जास्त असतो.
• उदाहरणे: \(CH_3COONa\) (सोडियम ॲसिटेट), \(Na_2CO_3\) (सोडियम कार्बोनेट).
• अभिक्रिया: \(CH_3COOH + NaOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O\)

क्षारांचे वर्गीकरण (उदाहरणे):

• उदासीन: NaCl, \(K_2SO_4\), KBr
• आमलधर्मी: \(NH_4Cl\), \(NH_4NO_3\)
• आमलारीधर्मी: \(Na_2CO_3\), \(CH_3COONa\)

काही आयनिक संयुगांच्या स्फटिकांमध्ये पाण्याच्या रेणूंचा समावेश त्यांच्या स्फटिकी संरचनेत झालेला असतो. या पाण्याला स्फटिकजल म्हणतात.

स्फटिकजलाची वैशिष्ट्ये:

• स्फटिकजल हे संयुगाच्या रासायनिक सूत्राच्या विशिष्ट प्रमाणात असते.
• ते रासायनिक सूत्रात पुढीलप्रमाणे दर्शवतात: \(CuSO_4 \cdot 5H_2O\).
• स्फटिकजल हे स्फटिकाच्या अंतर्गत मांडणीचा भाग असते.
• गरम केल्याने किंवा काही काळ नुसते ठेवल्यानेही स्फटिकजल बाहेर पडते आणि स्फटिकरूप नष्ट होते.
• स्फटिकजल बाहेर पडणे, स्फटिक संरचना मोडणे, रंग बदलणे हे भौतिक बदल आहेत, रासायनिक बदल नाहीत.

उदाहरणे:

1. स्फटिकरूप मोरचूद (Copper Sulphate Pentahydrate): \(CuSO_4 \cdot 5H_2O\) (निळा रंग)

• उष्णता दिल्यावर: \(CuSO_4 \cdot 5H_2O_{(निळा)} \xrightarrow{उष्णता} CuSO_{4(पांढरा)} + 5H_2O\)
• पांढऱ्या \(CuSO_4\) मध्ये पाणी मिसळल्यास पुन्हा निळा रंग येतो.

1. स्फटिकरूप फेरस सल्फेट (Green Vitriol): \(FeSO_4 \cdot 7H_2O\) (हिरवा रंग)
2. स्फटिकरूप सोडा (Washing Soda): \(Na_2CO_3 \cdot 10H_2O\)
3. तुरटी (Potash Alum): \(K_2SO_4 \cdot Al_2(SO_4)_3 \cdot 24H_2O\)

तुरटीची लाही:

• तुरटीला उष्णता दिल्यावर त्यातील स्फटिकजल बाहेर पडते आणि तुरटीचे पांढऱ्या रंगाच्या चूर्णात रूपांतर होते. यालाच तुरटीची लाही म्हणतात.
• \(K_2SO_4 \cdot Al_2(SO_4)_3 \cdot 24H_2O \xrightarrow{उष्णता} K_2SO_4 \cdot Al_2(SO_4)_3 + 24H_2O\)

विद्युत परिपथ पूर्ण झाल्यावरच दिवा लागतो. द्रावण किंवा द्रव यांमधून वीज वाहून नेण्याचे काम आयन करतात.

विद्युतवाहक द्रावणे:

• NaCl, \(CuSO_4\), \(H_2SO_4\) व NaOH यांची जलीय द्रावणे विद्युतवाहक असतात.
• कारण ही संयुगे (क्षार, तीव्र आमल, तीव्र आमलारी) जलीय द्रावणात जवळजवळ पूर्णपणे विचरण पावतात.
• त्यामुळे त्यांच्या जलीय द्रावणात मोठ्या प्रमाणावर धन आयन व ऋण आयन असतात, जे विद्युत वहन करतात.

विद्युतअग्र (Electrodes):

• द्रावणात बुडवलेल्या विद्युत वाहक स्थायूच्या कांड्या/तारा/पट्ट्या.
• ऋणाग्र (Cathode): बॅटरीच्या ऋण टोकाला जोडलेले विद्युतअग्र.
• धनाग्र (Anode): बॅटरीच्या धन टोकाला जोडलेले विद्युतअग्र.

आयनांचे विचरण आणि विद्युतवाहकता:

• द्रव अवस्थेचे वैशिष्ट्य म्हणजे कणांना असलेली गतिमानता (Mobility).
• या गतिमानतेमुळे द्रावणातील धन आयन ऋणाग्राकडे आकर्षित होतात व ऋणाग्राच्या दिशेने प्रवास करतात.
• याउलट, द्रावणातील ऋण आयन धनाग्राच्या दिशेने प्रवास करतात.
• द्रावणातील आयनांचा संबंधित विद्युतअग्राच्या दिशेने प्रवास म्हणजे द्रावणातून विद्युतवहन होय.
• ज्या द्रव/द्रावणामध्ये आयनांचे मोठ्या प्रमाणात विचरण होते, त्यांना विद्युतवाहकता प्राप्त होते.

शुद्ध पाण्याची विद्युतवाहकता:

• शुद्ध पाणी हे विजेचे दुर्वाहक आहे, कारण त्याचे विचरण खूपच कमी प्रमाणात होते.
• \(H^+\) व \(OH^-\) आयनांची संहती प्रत्येकी \(1 \times 10^{-7}\) mol/L इतकी असते, जी विद्युत वहनासाठी पुरेशी नसते.
• पाण्यात थोडे क्षार किंवा तीव्र आमल/आमलारी मिसळल्यास त्यांच्या विचरणाने पाण्याची विद्युतवाहकता वाढते.

विद्युत प्रवाहामुळे द्रावणातील द्राव्याचे अपघटन होण्याच्या प्रक्रियेला विद्युत अपघटन म्हणतात.

विद्युत अपघटनाची प्रक्रिया:

• विद्युत परिपथातून वीजप्रवाह सुरू झाल्यावर द्रावणातील आयन विद्युतअग्रांकडे आकर्षित होतात.
• ऋणाग्राकडे (Cathode): धन आयन (कॅटायन) आकर्षित होतात आणि इलेक्ट्रॉन मिळवून उदासीन अणू बनतात.
• धनाग्राकडे (Anode): ऋण आयन (ॲनायन) आकर्षित होतात आणि इलेक्ट्रॉन गमावून उदासीन अणू बनतात.
• यामुळे द्रावणातील द्राव्याचे अपघटन होते.

उदाहरण: कॉपर सल्फेट द्रावणाचे विद्युत अपघटन (तांब्याच्या धनाग्रासह):

• द्रावणात \(Cu^{2+}\) आणि \(SO_4^{2-}\) आयन असतात.
• ऋणाग्र अभिक्रिया: \(Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^- \rightarrow Cu_{(s)}\)
• \(Cu^{2+}\) आयन ऋणाग्राकडे जातात आणि इलेक्ट्रॉन मिळवून तांब्याचे अणू बनवतात, जे ऋणाग्रावर जमा होतात (तांब्याचे पुट चढते).
• धनाग्र अभिक्रिया: \(Cu_{(s)} \rightarrow Cu^{2+}_{(aq)} + 2e^-\)
• धनाग्र तांब्याचे असल्याने, तांब्याच्या अणूंपासून इलेक्ट्रॉन काढून ते विजेच्या तारेतून पाठवले जातात, ज्यामुळे \(Cu^{2+}\) आयन द्रावणात उतरतात.
• निरीक्षण: द्रावणाचा रंग तसाच राहतो, कारण ऋणाग्रावर जमा होणारे \(Cu^{2+}\) आयन धनाग्रातून पुन्हा द्रावणात येतात.

पाण्याचे विद्युत अपघटन (Electrolysis of Water):

• शुद्ध पाणी विजेचे दुर्वाहक असल्याने, त्यात थोडे क्षार (उदा. NaCl) किंवा तीव्र आमल (उदा. \(H_2SO_4\)) मिसळून विद्युतवाहकता वाढवतात.
• अभिक्रिया: \(2H_2O_{(l)} \xrightarrow{विद्युत \ प्रवाह} 2H_{2(g)} + O_{2(g)}\)
• ऋणाग्र अभिक्रिया: \(2H_2O + 2e^- \rightarrow H_{2(g)} + 2OH^-_{(aq)}\)
• ऋणाग्रापाशी हायड्रोजन वायू तयार होतो.
• धनाग्र अभिक्रिया: \(2H_2O \rightarrow O_{2(g)} + 4H^+_{(aq)} + 4e^-\)
• धनाग्रापाशी ऑक्सिजन वायू तयार होतो.
• निरीक्षण: ऋणाग्रापाशी तयार होणाऱ्या वायूचे आकारमान धनाग्रापाशी तयार होणाऱ्या वायूच्या दुप्पट असते (2:1 प्रमाण).

विद्युत अपघटनी पदार्थ (Electrolyte):

• ज्या पदार्थांचे द्रावणात/द्रवरूप अवस्थेत मोठ्या प्रमाणावर विचरण होते, त्यांना तीव्र अपघटनी पदार्थ (Strong Electrolyte) म्हणतात.
• उदाहरणे: क्षार, तीव्र आमले व तीव्र आमलारी.
• हे पदार्थ द्रवरूपात व द्रावण अवस्थेत विजेचे सुवाहक असतात.
• सौम्य आमले व सौम्य आमलारी हे सौम्य विद्युत अपघटनी पदार्थ (Weak Electrolyte) आहेत.

विद्युत अपघटनी घट (Electrolytic Cell):

• विद्युत अपघटन करण्यासाठी पात्रामध्ये विद्युतअपघटनी पदार्थ (द्रवरूप/द्रावण) घेऊन त्यात विद्युतअग्रे बुडवल्यावर जी रचना तयार होते, तिला विद्युत अपघटनी घट म्हणतात.