Chemistry Chapter 2 - Class 12 Bihar Board Chemistry

विलयन (Solutions) और अनुसंख्य गुणधर्म

विलयन (Solutions) रसायन विज्ञान का एक महत्वपूर्ण विषय है जिसमें विलायक और विलय के मिश्रण से बनने वाले घोलों के गुणों का अध्ययन किया जाता है। इस विषय में अनुसंख्य गुणधर्म (Colligative Properties), मोलरता, मोललता, वांट हॉफ गुणक, हेनरी का नियम, परासरण, आदर्श व अनादर्श विलयन, आदि की परिभाषा, सूत्र, तथा उनसे जुड़े प्रश्नों की चर्चा की गई है। बोर्ड परीक्षा में इस अध्याय से ऑब्जेक्टिव और न्यूमेरिकल प्रश्न पूछे जाते हैं।

अनुसंख्य गुणधर्म (Colligative Properties)

अनुसंख्य गुणधर्म वे गुण होते हैं जो विलयन में उपस्थित विलय के कणों की संख्या पर निर्भर…

विलयन (Solutions) और अनुसंख्य गुणधर्म

विलयन (Solutions) रसायन विज्ञान का एक महत्वपूर्ण विषय है जिसमें विलायक और विलय के मिश्रण से बनने वाले घोलों के गुणों का अध्ययन किया जाता है। इस विषय में अनुसंख्य गुणधर्म (Colligative Properties), मोलरता, मोललता, वांट हॉफ गुणक, हेनरी का नियम, परासरण, आदर्श व अनादर्श विलयन, आदि की परिभाषा, सूत्र, तथा उनसे जुड़े प्रश्नों की चर्चा की गई है। बोर्ड परीक्षा में इस अध्याय से ऑब्जेक्टिव और न्यूमेरिकल प्रश्न पूछे जाते हैं।

अनुसंख्य गुणधर्म (Colligative Properties)

अनुसंख्य गुणधर्म वे गुण होते हैं जो विलयन में उपस्थित विलय के कणों की संख्या पर निर्भर करते हैं, न कि उनकी प्रकृति पर। ये गुणधर्म बोर्ड परीक्षा में बार-बार पूछे जाते हैं।

• मुख्य अनुसंख्य गुणधर्म:

  • वाष्प दाब में अवनमन (Lowering of Vapour Pressure)
  • क्वथनांक उन्नयन (Elevation of Boiling Point)
  • हिमांक अवनमन (Depression of Freezing Point)
  • परासरणी दाब (Osmotic Pressure)

• कोलीगेटिव प्रॉपर्टीज के उदाहरण: क्वथनांक उन्नयन, हिमांक अवनमन, वाष्प दाब में अवनमन, परासरणी दाब।

• कोलीगेटिव प्रॉपर्टीज नहीं: प्रकाशिक सक्रियता (Optical Activity), पृष्ठ तनाव, श्यानता।

मोलरता, मोललता एवं उनके मात्रक

मोलरता और मोललता विलयन की सांद्रता को मापने के दो प्रमुख तरीके हैं। दोनों के मात्रक और ताप पर निर्भरता में अंतर है।

• मोलरता (Molarity): 1 लीटर विलयन में उपस्थित विलय के मोलों की संख्या।

  • मात्रक: मोल लीटर$^{-1}$

• मोललता (Molality): 1 किलोग्राम विलायक में उपस्थित विलय के मोलों की संख्या।

  • मात्रक: मोल किलोग्राम$^{-1}$
  • मोललता ताप से प्रभावित नहीं होती, जबकि मोलरता प्रभावित होती है।

• मोललता का सूत्र:

  $$\text{Molality} = \frac{\text{विलय का द्रव्यमान (g)}}{\text{आणविक द्रव्यमान (g)}} \times \frac{1000}{\text{विलायक का द्रव्यमान (g)}}$$

• मोल प्रभाज (Mole Fraction):

  • विलय का मोल प्रभाज: $\frac{n}{n + N}$
  • विलायक का मोल प्रभाज: $\frac{N}{n + N}$
  • सभी अवयवों के मोल प्रभाज का योग = 1

वांट हॉफ गुणक (Van't Hoff Factor)

वांट हॉफ गुणक ($i$) विलयन में कणों की वास्तविक संख्या और सैद्धांतिक संख्या के अनुपात को दर्शाता है। यह इलेक्ट्रोलाइट्स के आयनीकरण या संघटन के कारण बदलता है।

• गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स (जैसे ग्लूकोज, सुक्रोज, यूरिया): $i = 1$

• NaCl: $i = 2$ (Na$^+$ और Cl$^-$)

• K$_2$SO$_4$: $i = 3$ (2K$^+$ + SO$_4^{2-}$)

• Ca(NO$_3$)$_2$: $i = 3$ (Ca$^{2+}$ + 2NO$_3^-$)

• MgCl$_2$: $i = 3$ (Mg$^{2+}$ + 2Cl$^-$)

• वांट हॉफ गुणक जितना अधिक, अनुसंख्य गुणधर्म उतना अधिक।

हेनरी का नियम (Henry's Law)

हेनरी का नियम गैसों की विल्यता से संबंधित है। यह बताता है कि किसी गैस का विलयन में आंशिक दाब उसकी मोल प्रभाज के समानुपाती होता है।

• समीकरण:

  $$P_{\text{gas}} = K_H \times X_{\text{gas}}$$
  • $P_{\text{gas}}$ = गैस का आंशिक दाब
  • $K_H$ = हेनरी नियतांक (Henry's Constant)
  • $X_{\text{gas}}$ = गैस का मोल प्रभाज

• दाब बढ़ाने पर गैस की विल्यता बढ़ती है।

• CO$_2$ की विल्यता कोल्ड ड्रिंक्स में बढ़ाने के लिए हेनरी के नियम का प्रयोग।

• ऊँचाई पर ऑक्सीजन के दाब में कमी से एनॉक्सिया (anoxia) होता है।

• गोताखोरों के ऑक्सीजन सिलेंडर में ऑक्सीजन को हीलियम के साथ मिलाया जाता है।

• केवल ऑक्सीजन-नाइट्रोजन मिश्रण से शरीर में बेंड (bend) नामक समस्या हो सकती है।

परासरण, परासरणी दाब एवं उल्टा परासरण

परासरण (Osmosis) अर्धपारगम्य झिल्ली (Semi-permeable membrane) के माध्यम से विलायक के कणों का प्रवाह है। परासरणी दाब (Osmotic Pressure) विलयन के इस गुण को दर्शाता है।

• केवल विलायक के कण अर्धपारगम्य झिल्ली से गुजर सकते हैं।

• परासरणी दाब ($\pi$) का सूत्र:

  $$\pi = CRT$$
  • $C$ = सांद्रता
  • $R$ = गैसीय नियतांक
  • $T$ = तापमान

• उल्टा परासरण (Reverse Osmosis): समुद्री जल को लवणहीन (desalination) करने में प्रयुक्त।

• प्रसारणी दाब को $π$ या $P$ से भी दर्शाया जाता है।

आदर्श व अनादर्श विलयन

आदर्श विलयन वे होते हैं जो राउल्ट के नियम का पालन करते हैं। अनादर्श विलयन में विचलन होता है।

• राउल्ट का नियम:

  • $P_1 = P_1^0 \times X_1$
  • $P_2 = P_2^0 \times X_2$
  • $P_{\text{total}} = P_1 + P_2$

• आदर्श विलयन: राउल्ट के नियम का पालन करते हैं।

• अनादर्श विलयन: राउल्ट के नियम का पालन नहीं करते।

एजियोट्रॉपिक मिश्रण (Azeotropic Mixture)

एजियोट्रॉपिक मिश्रण वे घोल हैं जो एक निश्चित ताप पर बिना संयोजन के परिवर्तन के उबलते हैं। ये दो प्रकार के होते हैं।

• प्रकार:
  • न्यूनतम स्थिर क्वाथ मिश्रण (Minimum Boiling Azeotrope)
  • अधिकतम स्थिर क्वाथ मिश्रण (Maximum Boiling Azeotrope)

क्वथनांक उन्नयन, हिमांक अवनमन एवं संबंधित सूत्र

विलयन में विलय के कणों की उपस्थिति से क्वथनांक बढ़ता है और हिमांक घटता है। ये दोनों अनुसंख्य गुणधर्म हैं।

• क्वथनांक उन्नयन ($\Delta T_b$):

  $$\Delta T_b = K_b \times \text{Molality}$$
  • $K_b$ = क्वथनांक उन्नयन नियतांक

• हिमांक अवनमन ($\Delta T_f$):

  • अधिक वांट हॉफ गुणक वाले विलयन का हिमांक अवनमन अधिक होगा।

• यदि $\Delta T_b = K_b$ हो, तो मोललता = 1

बोर्ड परीक्षा में पूछे गए प्रश्नों के उदाहरण

• 234.2 ग्राम विलयन में 34.2 ग्राम चीनी है, विलायक का द्रव्यमान = 200 ग्राम, आणविक द्रव्यमान = 342 ग्राम।

  • मोललता = $\frac{34.2 \times 1000}{342 \times 200} = 0.5$

• मोल प्रभाज का योग: सभी अवयवों के मोल प्रभाज का योग 1 होता है।

• ऊँचाई पर जल का क्वथनांक कम होता है क्योंकि वातावरणीय दाब कम होता है।

अन्य महत्वपूर्ण तथ्य एवं सूत्र

• कोलीगेटिव प्रॉपर्टीज के लिए वांट हॉफ गुणक का महत्व: जितना अधिक वांट हॉफ गुणक, उतना अधिक अनुसंख्य गुणधर्म।

• हेनरी के नियम का ग्राफ: $P_{\text{gas}}$ बनाम $X_{\text{gas}}$ का ग्राफ सीधी रेखा होती है।

• ऑस्मोटिक प्रेशर का सूत्र: $\pi = CRT$ या $P = CRT$

• मोलरता और मोललता की परिभाषा व मात्रक बोर्ड परीक्षा में बार-बार पूछे जाते हैं।

• न्यूमेरिकल प्रश्नों में मोलरता, मोललता, वांट हॉफ गुणक, हेनरी का नियम, परासरणी दाब, क्वथनांक उन्नयन, हिमांक अवनमन पर विशेष ध्यान दें।

• कोलीगेटिव प्रॉपर्टीज के चार मुख्य प्रकार: वाष्प दाब में अवनमन, क्वथनांक उन्नयन, हिमांक अवनमन, परासरणी दाब।

• ऑप्टिकली एक्टिव (प्रकाशिक सक्रियता) कोलीगेटिव प्रॉपर्टी नहीं है।

• परीक्षा में पूछे जाने वाले संभावित प्रश्न:

  • मोललता, मोलरता की परिभाषा व मात्रक
  • वांट हॉफ गुणक की गणना
  • हेनरी के नियम का समीकरण
  • परासरणी दाब का सूत्र
  • आदर्श व अनादर्श विलयन की पहचान
  • एजियोट्रॉपिक मिश्रण के प्रकार
  • क्वथनांक उन्नयन व हिमांक अवनमन के सूत्र

इन बिंदुओं पर विशेष ध्यान दें और संबंधित सूत्रों व परिभाषाओं का अभ्यास करें।