विलेयता साम्य: Difference between revisions
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== परिभाषाएँ == | == परिभाषाएँ == | ||
[[घुलनशीलता]] संतुलन तब उपस्थित होता है जब ठोस अवस्था में रासायनिक यौगिक यौगिक युक्त समाधान (रसायन विज्ञान) के साथ रासायनिक संतुलन में होता है। इस प्रकार का संतुलन गतिशील संतुलन का उदाहरण है जिसमें कुछ भिन्न -भिन्न अणु ठोस और समाधान चरणों के मध्य माइग्रेट करते हैं जैसे कि [[विघटन (रसायन विज्ञान)]] और [[वर्षा (रसायन विज्ञान)]] की दर दूसरे के | [[घुलनशीलता]] संतुलन तब उपस्थित होता है जब ठोस अवस्था में रासायनिक यौगिक यौगिक युक्त समाधान (रसायन विज्ञान) के साथ रासायनिक संतुलन में होता है। इस प्रकार का संतुलन गतिशील संतुलन का उदाहरण है जिसमें कुछ भिन्न -भिन्न अणु ठोस और समाधान चरणों के मध्य माइग्रेट करते हैं जैसे कि [[विघटन (रसायन विज्ञान)]] और [[वर्षा (रसायन विज्ञान)]] की दर दूसरे के समान होती है। जब संतुलन स्थापित हो जाता है और ठोस प्रत्येक प्रकार से भंग नहीं होता है, तो समाधान को संतृप्त कहा जाता है। संतृप्त विलयन में विलेय की सांद्रता को विलेयता के रूप में जाना जाता है। विलेयता की इकाइयां दाढ़ हो सकती हैं (mol dm<sup>-3</sup>) या द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन के रूप में व्यक्त किया जाता है, जैसे μg mL<sup>-1</sup>. घुलनशीलता तापमान पर निर्भर है। घुलनशीलता की तुलना में विलेय की उच्च सांद्रता वाले विलयन को अधिसंतृप्ति कहा जाता है। [[अतिसंतृप्ति]] घोल को बीज के अतिरिक्त संतुलन में आने के लिए प्रेरित किया जा सकता है जो विलेय का छोटा क्रिस्टल या छोटा ठोस कण हो सकता है, जो वर्षा की प्रारंभ करता है। | ||
घुलनशीलता संतुलन के तीन मुख्य प्रकार हैं। | घुलनशीलता संतुलन के तीन मुख्य प्रकार हैं। | ||
# सरल विघटन। | # सरल विघटन। | ||
# पृथक्करण प्रतिक्रिया के साथ विघटन। यह [[लवण]] की विशेषता है। इस | # पृथक्करण प्रतिक्रिया के साथ विघटन। यह [[लवण]] की विशेषता है। इस स्थिति में संतुलन स्थिरांक को घुलनशीलता उत्पाद के रूप में जाना जाता है। | ||
# आयनीकरण प्रतिक्रिया के साथ विघटन। यह भिन्न -भिन्न [[पीएच]] के जलीय मीडिया में कमजोर अम्ल या [[कमजोर आधार]]ों के विघटन की विशेषता है। | # आयनीकरण प्रतिक्रिया के साथ विघटन। यह भिन्न -भिन्न [[पीएच]] के जलीय मीडिया में कमजोर अम्ल या [[कमजोर आधार]]ों के विघटन की विशेषता है। | ||
प्रत्येक | प्रत्येक स्थिति में संतुलन स्थिरांक को [[गतिविधि (रसायन विज्ञान)]] के भागफल के रूप में निर्दिष्ट किया जा सकता है। यह संतुलन स्थिरांक विमाहीन है क्योंकि गतिविधि विमाहीन मात्रा है। चूँकि , गतिविधियों का उपयोग बहुत असुविधाजनक है, इसलिए संतुलन स्थिरांक को सामान्यतः गतिविधि गुणांक के भागफल से विभाजित किया जाता है, ताकि सांद्रता का भागफल बन सके। विवरण के लिए इक्विलिब्रियम केमिस्ट्री#इक्विलिब्रियम स्थिरांक देखें। इसके अलावा, ठोस की गतिविधि, परिभाषा के अनुसार, 1 के समान होती है, इसलिए इसे परिभाषित अभिव्यक्ति से हटा दिया जाता है। | ||
रासायनिक संतुलन के लिए | रासायनिक संतुलन के लिए | ||
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घुलनशीलता उत्पाद, के<sub>sp</sub> यौगिक ए के लिए<sub>''p''</sub>B<sub>''q''</sub> निम्नानुसार परिभाषित किया गया है | घुलनशीलता उत्पाद, के<sub>sp</sub> यौगिक ए के लिए<sub>''p''</sub>B<sub>''q''</sub> निम्नानुसार परिभाषित किया गया है | ||
<math display="block">K_\mathrm{sp} = [\mathrm A]^p[\mathrm B]^q</math> | <math display="block">K_\mathrm{sp} = [\mathrm A]^p[\mathrm B]^q</math> | ||
जहां [ए] और [बी] संतृप्त समाधान में ए और बी की सांद्रता हैं। घुलनशीलता उत्पाद की समान कार्यक्षमता संतुलन स्थिरांक के समान होती है, | जहां [ए] और [बी] संतृप्त समाधान में ए और बी की सांद्रता हैं। घुलनशीलता उत्पाद की समान कार्यक्षमता संतुलन स्थिरांक के समान होती है, चूँकि औपचारिक रूप से K<sub>sp</sub> (एकाग्रता) का [[आयाम]] है<sup>पी+क्यू</sup>. | ||
== परिस्थितियों का प्रभाव == | == परिस्थितियों का प्रभाव == | ||
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आम-आयन प्रभाव नमक की घटी हुई घुलनशीलता का प्रभाव है, जब अन्य नमक जिसमें आयन होता है, वह भी उपस्थित होता है। उदाहरण के लिए, [[सिल्वर क्लोराइड]], AgCl की घुलनशीलता कम हो जाती है, जब सोडियम क्लोराइड, सामान्य आयन क्लोराइड का स्रोत, पानी में AgCl के निलंबन में जोड़ा जाता है।<ref>{{Housecroft3rd}} Section 6.10.</ref> | आम-आयन प्रभाव नमक की घटी हुई घुलनशीलता का प्रभाव है, जब अन्य नमक जिसमें आयन होता है, वह भी उपस्थित होता है। उदाहरण के लिए, [[सिल्वर क्लोराइड]], AgCl की घुलनशीलता कम हो जाती है, जब सोडियम क्लोराइड, सामान्य आयन क्लोराइड का स्रोत, पानी में AgCl के निलंबन में जोड़ा जाता है।<ref>{{Housecroft3rd}} Section 6.10.</ref> | ||
<math display="block">\mathrm{AgCl(s) \leftrightharpoons Ag^+ (aq) + Cl^- (aq) }</math> | <math display="block">\mathrm{AgCl(s) \leftrightharpoons Ag^+ (aq) + Cl^- (aq) }</math> | ||
सामान्य आयन की अनुपस्थिति में विलेयता, S, की गणना निम्नानुसार की जा सकती है। सांद्रता [एजी<sup>+</sup>] और [सीएल<sup>−</sup>] | सामान्य आयन की अनुपस्थिति में विलेयता, S, की गणना निम्नानुसार की जा सकती है। सांद्रता [एजी<sup>+</sup>] और [सीएल<sup>−</sup>] समान हैं क्योंकि AgCl का मोल Ag के मोल में वियोजित हो जाएगा<sup>+</sup> और Cl का मोल<sup>-</सुप>. [एजी की एकाग्रता दें<sup>+</sup>(aq)] को x से प्रदर्शित करें। तब | ||
<math display="block">K_\mathrm{sp}=\mathrm{[Ag^+][Cl^-]}= x^2</math> | <math display="block">K_\mathrm{sp}=\mathrm{[Ag^+][Cl^-]}= x^2</math> | ||
<math display="block"> \text{Solubility} = \mathrm{[Ag^+]=[Cl^-]} = x = \sqrt{K_\mathrm{sp}} </math> | <math display="block"> \text{Solubility} = \mathrm{[Ag^+]=[Cl^-]} = x = \sqrt{K_\mathrm{sp}} </math> | ||
K<sub>sp</sub> के लिए AgCl के | K<sub>sp</sub> के लिए AgCl के समान है {{val|1.77|e=-10|u=mol<sup>2</sup> dm<sup>−6</sup>}} 25 डिग्री सेल्सियस पर, तो घुलनशीलता है {{val|1.33|e=-5|u=mol dm<sup>−3</sup>}}. | ||
अब मान लीजिए कि 0.01 mol dm की सांद्रता पर सोडियम क्लोराइड भी उपस्थित है<sup>−3</sup> = 0.01 M. सोडियम आयनों के किसी भी संभावित प्रभाव को नज़रअंदाज़ करके विलेयता की अब गणना की जाती है | अब मान लीजिए कि 0.01 mol dm की सांद्रता पर सोडियम क्लोराइड भी उपस्थित है<sup>−3</sup> = 0.01 M. सोडियम आयनों के किसी भी संभावित प्रभाव को नज़रअंदाज़ करके विलेयता की अब गणना की जाती है | ||
<math display="block">K_\mathrm{sp}=\mathrm{[Ag^+][Cl^-]}=x(0.01 \,\text{M} + x)</math> | <math display="block">K_\mathrm{sp}=\mathrm{[Ag^+][Cl^-]}=x(0.01 \,\text{M} + x)</math> | ||
यह x में द्विघात समीकरण है, जो विलेयता के | यह x में द्विघात समीकरण है, जो विलेयता के समान भी है। | ||
<math display="block"> x^2 + 0.01 \, \text{M}\, x - K_{sp} = 0</math> | <math display="block"> x^2 + 0.01 \, \text{M}\, x - K_{sp} = 0</math> | ||
सिल्वर क्लोराइड के | सिल्वर क्लोराइड के स्थिति में, x<sup>2</sup> 0.01 M x से बहुत छोटा है, इसलिए पहले पद की उपेक्षा की जा सकती है। इसलिए | ||
<math display="block">\text{Solubility}=\mathrm{[Ag^+]} = x = \frac{K_\mathrm{sp}}{0.01 \,\text{M}} = \mathrm{1.77 \times 10^{-8} \, mol \, dm^{-3}}</math> | <math display="block">\text{Solubility}=\mathrm{[Ag^+]} = x = \frac{K_\mathrm{sp}}{0.01 \,\text{M}} = \mathrm{1.77 \times 10^{-8} \, mol \, dm^{-3}}</math> | ||
से काफी कमी {{val|1.33|e=-5|u=mol dm<sup>−3</sup>}}. चांदी के गुरुत्वाकर्षण विश्लेषण में, सामान्य आयन प्रभाव के कारण घुलनशीलता में कमी का उपयोग AgCl की पूर्ण अवक्षेपण सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है। | से काफी कमी {{val|1.33|e=-5|u=mol dm<sup>−3</sup>}}. चांदी के गुरुत्वाकर्षण विश्लेषण में, सामान्य आयन प्रभाव के कारण घुलनशीलता में कमी का उपयोग AgCl की पूर्ण अवक्षेपण सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है। | ||
=== कण आकार प्रभाव === | === कण आकार प्रभाव === | ||
थर्मोडायनामिक घुलनशीलता स्थिरांक को बड़े मोनोक्रिस्टल के लिए परिभाषित किया गया है। अतिरिक्त सतह ऊर्जा के कारण विलेय कण (या छोटी बूंद) के घटते आकार के साथ विलेयता बढ़ेगी। यह प्रभाव | थर्मोडायनामिक घुलनशीलता स्थिरांक को बड़े मोनोक्रिस्टल के लिए परिभाषित किया गया है। अतिरिक्त सतह ऊर्जा के कारण विलेय कण (या छोटी बूंद) के घटते आकार के साथ विलेयता बढ़ेगी। यह प्रभाव सामान्यतः छोटा होता है जब तक कण बहुत छोटे नहीं हो जाते, सामान्यतः 1 माइक्रोन से छोटे होते हैं। विलेयता स्थिरांक पर कण आकार के प्रभाव को निम्नानुसार परिमाणित किया जा सकता है: | ||
<math display="block">\log(^*K_{A}) = \log(^*K_{A \to 0}) + \frac{\gamma A_\mathrm{m}} {3.454RT}</math> | <math display="block">\log(^*K_{A}) = \log(^*K_{A \to 0}) + \frac{\gamma A_\mathrm{m}} {3.454RT}</math> | ||
जहां *के<sub>A</sub>दाढ़ सतह क्षेत्र A, *K के साथ विलेय कणों के लिए विलेयता स्थिरांक है<sub>''A''→0</sub> दाढ़ सतह क्षेत्र के साथ पदार्थ के लिए घुलनशीलता स्थिरांक शून्य है (अर्थात, जब कण बड़े होते हैं), γ विलायक में विलेय कण का सतही तनाव है, ए<sub>m</sub> विलेय का दाढ़ सतह क्षेत्र है (मी में<sup>2/sup>/mol), R [[सार्वभौमिक गैस स्थिरांक]] है, और T परम तापमान है।<ref name=hefter>{{cite book|editor1-last=Hefter|editor1-first=G. T.|editor2-last=Tomkins|editor2-first=R. P. T.| title=घुलनशीलता का प्रायोगिक निर्धारण|year=2003|publisher=Wiley-Blackwell |isbn= 0-471-49708-8 }}</ref> | जहां *के<sub>A</sub>दाढ़ सतह क्षेत्र A, *K के साथ विलेय कणों के लिए विलेयता स्थिरांक है<sub>''A''→0</sub> दाढ़ सतह क्षेत्र के साथ पदार्थ के लिए घुलनशीलता स्थिरांक शून्य है (अर्थात, जब कण बड़े होते हैं), γ विलायक में विलेय कण का सतही तनाव है, ए<sub>m</sub> विलेय का दाढ़ सतह क्षेत्र है (मी में<sup>2/sup>/mol), R [[सार्वभौमिक गैस स्थिरांक]] है, और T परम तापमान है।<ref name=hefter>{{cite book|editor1-last=Hefter|editor1-first=G. T.|editor2-last=Tomkins|editor2-first=R. P. T.| title=घुलनशीलता का प्रायोगिक निर्धारण|year=2003|publisher=Wiley-Blackwell |isbn= 0-471-49708-8 }}</ref> | ||
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=== चरण प्रभाव === | === चरण प्रभाव === | ||
संतुलन को विशिष्ट क्रिस्टल [[चरण (पदार्थ)]] के लिए परिभाषित किया गया है। इसलिए, ठोस के चरण के आधार पर घुलनशीलता उत्पाद भिन्न होने की उम्मीद है। उदाहरण के लिए, [[एंरेगोनाइट]] और [[केल्साइट]] के भिन्न -भिन्न घुलनशीलता उत्पाद होंगे, भले ही उनके पास ही रासायनिक पहचान ([[कैल्शियम कार्बोनेट]]) हो। किसी भी परिस्थिति में चरण दूसरे की तुलना में थर्मोडायनामिक रूप से अधिक स्थिर होगा; इसलिए, यह चरण तब बनेगा जब थर्मोडायनामिक संतुलन स्थापित हो जाएगा। | संतुलन को विशिष्ट क्रिस्टल [[चरण (पदार्थ)]] के लिए परिभाषित किया गया है। इसलिए, ठोस के चरण के आधार पर घुलनशीलता उत्पाद भिन्न होने की उम्मीद है। उदाहरण के लिए, [[एंरेगोनाइट]] और [[केल्साइट]] के भिन्न -भिन्न घुलनशीलता उत्पाद होंगे, भले ही उनके पास ही रासायनिक पहचान ([[कैल्शियम कार्बोनेट]]) हो। किसी भी परिस्थिति में चरण दूसरे की तुलना में थर्मोडायनामिक रूप से अधिक स्थिर होगा; इसलिए, यह चरण तब बनेगा जब थर्मोडायनामिक संतुलन स्थापित हो जाएगा। चूँकि , काइनेटिक कारक प्रतिकूल अवक्षेपण (जैसे अर्गोनाइट) के गठन का पक्ष ले सकते हैं, जिसे तब [[मेटास्टेबल]] अवस्था में कहा जाता है। | ||
फार्माकोलॉजी में, मेटास्टेबल राज्य को कभी-कभी अनाकार राज्य कहा जाता है। क्रिस्टल जाली में निहित लंबी दूरी की बातचीत की अनुपस्थिति के कारण अनाकार दवाओं में उनके क्रिस्टलीय समकक्षों की तुलना में उच्च घुलनशीलता होती है। इस प्रकार, अनाकार चरण में अणुओं को घोलने में कम ऊर्जा लगती है। विलेयता पर अनाकार चरण के [[विवो सुपरसेटेशन में]] व्यापक रूप से दवाओं को अधिक घुलनशील बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।<ref>{{Cite journal|last1=Hsieh|first1=Yi-Ling|last2=Ilevbare|first2=Grace A.|last3=Van Eerdenbrugh|first3=Bernard|last4=Box|first4=Karl J.|last5=Sanchez-Felix|first5=Manuel Vincente|last6=Taylor|first6=Lynne S.| date=2012-05-12|title=pH-Induced Precipitation Behavior of Weakly Basic Compounds: Determination of Extent and Duration of Supersaturation Using Potentiometric Titration and Correlation to Solid State Properties|journal=Pharmaceutical Research|language=en|volume=29|issue=10|pages=2738–2753|doi=10.1007/s11095-012-0759-8|pmid=22580905|s2cid=15502736|issn=0724-8741}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Dengale|first1=Swapnil Jayant| last2=Grohganz|first2=Holger| last3=Rades|first3=Thomas| last4=Löbmann|first4=Korbinian| date=May 2016|title=सह-अनाकार दवा योगों में हालिया प्रगति|journal=Advanced Drug Delivery Reviews|volume=100|pages=116–125|doi=10.1016/j.addr.2015.12.009|pmid=26805787|issn=0169-409X}}</ref> | फार्माकोलॉजी में, मेटास्टेबल राज्य को कभी-कभी अनाकार राज्य कहा जाता है। क्रिस्टल जाली में निहित लंबी दूरी की बातचीत की अनुपस्थिति के कारण अनाकार दवाओं में उनके क्रिस्टलीय समकक्षों की तुलना में उच्च घुलनशीलता होती है। इस प्रकार, अनाकार चरण में अणुओं को घोलने में कम ऊर्जा लगती है। विलेयता पर अनाकार चरण के [[विवो सुपरसेटेशन में]] व्यापक रूप से दवाओं को अधिक घुलनशील बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।<ref>{{Cite journal|last1=Hsieh|first1=Yi-Ling|last2=Ilevbare|first2=Grace A.|last3=Van Eerdenbrugh|first3=Bernard|last4=Box|first4=Karl J.|last5=Sanchez-Felix|first5=Manuel Vincente|last6=Taylor|first6=Lynne S.| date=2012-05-12|title=pH-Induced Precipitation Behavior of Weakly Basic Compounds: Determination of Extent and Duration of Supersaturation Using Potentiometric Titration and Correlation to Solid State Properties|journal=Pharmaceutical Research|language=en|volume=29|issue=10|pages=2738–2753|doi=10.1007/s11095-012-0759-8|pmid=22580905|s2cid=15502736|issn=0724-8741}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Dengale|first1=Swapnil Jayant| last2=Grohganz|first2=Holger| last3=Rades|first3=Thomas| last4=Löbmann|first4=Korbinian| date=May 2016|title=सह-अनाकार दवा योगों में हालिया प्रगति|journal=Advanced Drug Delivery Reviews|volume=100|pages=116–125|doi=10.1016/j.addr.2015.12.009|pmid=26805787|issn=0169-409X}}</ref> | ||
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===दबाव प्रभाव=== | ===दबाव प्रभाव=== | ||
संघनित चरणों (ठोस और तरल पदार्थ) के लिए, घुलनशीलता की दबाव निर्भरता | संघनित चरणों (ठोस और तरल पदार्थ) के लिए, घुलनशीलता की दबाव निर्भरता सामान्यतः कमजोर होती है और सामान्यतः व्यवहार में उपेक्षित होती है। [[आदर्श समाधान]] मानते हुए, निर्भरता को इस प्रकार निर्धारित किया जा सकता है: | ||
<math display="block"> \left(\frac{\partial \ln x_i}{\partial P} \right)_T = -\frac{\bar{V}_{i,\mathrm{aq}}-V_{i,\mathrm{cr}}} {RT} </math> | <math display="block"> \left(\frac{\partial \ln x_i}{\partial P} \right)_T = -\frac{\bar{V}_{i,\mathrm{aq}}-V_{i,\mathrm{cr}}} {RT} </math> | ||
कहाँ <math>x_i</math> का मोल अंश है <math>i</math>समाधान में -th घटक, <math>P</math> दबाव है, <math>T</math> परम तापमान है, <math>\bar{V}_{i,\text{aq}}</math> का आंशिक मोलर आयतन है <math>i</math>समाधान में वें घटक, <math>V_{i,\text{cr}}</math> का आंशिक मोलर आयतन है <math>i</math>घुलने वाले ठोस में वें घटक, और <math>R</math> सार्वत्रिक गैस नियतांक है।<ref>{{cite book|first=E. M.|last=Gutman| title=ठोस सतहों की मेकेनोकेमिस्ट्री|publisher=World Scientific Publishing|date=1994}}</ref> | कहाँ <math>x_i</math> का मोल अंश है <math>i</math>समाधान में -th घटक, <math>P</math> दबाव है, <math>T</math> परम तापमान है, <math>\bar{V}_{i,\text{aq}}</math> का आंशिक मोलर आयतन है <math>i</math>समाधान में वें घटक, <math>V_{i,\text{cr}}</math> का आंशिक मोलर आयतन है <math>i</math>घुलने वाले ठोस में वें घटक, और <math>R</math> सार्वत्रिक गैस नियतांक है।<ref>{{cite book|first=E. M.|last=Gutman| title=ठोस सतहों की मेकेनोकेमिस्ट्री|publisher=World Scientific Publishing|date=1994}}</ref> | ||
| Line 79: | Line 79: | ||
एक पदार्थ की गतिविधि, ए, समाधान में एकाग्रता के उत्पाद के रूप में व्यक्त की जा सकती है, [ए], और गतिविधि गुणांक, γ। जब के<sup><s>o</s></sup> को γ, विलेयता स्थिरांक, K से विभाजित किया जाता है<sub>s</sub>, | एक पदार्थ की गतिविधि, ए, समाधान में एकाग्रता के उत्पाद के रूप में व्यक्त की जा सकती है, [ए], और गतिविधि गुणांक, γ। जब के<sup><s>o</s></sup> को γ, विलेयता स्थिरांक, K से विभाजित किया जाता है<sub>s</sub>, | ||
<math display="block">K_\mathrm{s} = \left[\mathrm{{C}_{12}{H}_{22}{O}_{11}(aq)}\right]</math> | <math display="block">K_\mathrm{s} = \left[\mathrm{{C}_{12}{H}_{22}{O}_{11}(aq)}\right]</math> | ||
प्राप्त होना। यह [[मानक स्थिति]] को संतृप्त समाधान के रूप में परिभाषित करने के | प्राप्त होना। यह [[मानक स्थिति]] को संतृप्त समाधान के रूप में परिभाषित करने के समान है ताकि गतिविधि गुणांक के समान हो। विलेयता स्थिरांक केवल वास्तविक स्थिरांक है यदि गतिविधि गुणांक किसी अन्य विलेय की उपस्थिति से प्रभावित नहीं होता है जो उपस्थित हो सकता है। घुलनशीलता स्थिरांक की इकाई विलेय की सांद्रता की इकाई के समान होती है। सुक्रोज के लिए के<sub>s</sub>= 1.971 मोल डीएम<sup>-3</sup> 25 डिग्री सेल्सियस पर। इससे पता चलता है कि 25 डिग्री सेल्सियस पर सुक्रोज की घुलनशीलता लगभग 2 मोल डीएम है<sup>−3</sup> (540 जी/एल)। सुक्रोज इस मायने में असामान्य है कि यह आसानी से उच्च सांद्रता पर सुपरसैचुरेटेड घोल नहीं बनाता है, जैसा कि अधिकांश अन्य [[कार्बोहाइड्रेट]] करते हैं। | ||
=== पृथक्करण के साथ विघटन === | === पृथक्करण के साथ विघटन === | ||
आयनिक यौगिक | आयनिक यौगिक सामान्यतः पानी में घुलने पर उनके घटक आयनों में विघटन (रसायन) होता है। उदाहरण के लिए, सिल्वर क्लोराइड के लिए: | ||
<math display="block">\mathrm{AgCl_{(s)}} \leftrightharpoons \mathrm{Ag^+_{(aq)}} + \mathrm{Cl^-_{(aq)}} </math> | <math display="block">\mathrm{AgCl_{(s)}} \leftrightharpoons \mathrm{Ag^+_{(aq)}} + \mathrm{Cl^-_{(aq)}} </math> | ||
इस प्रतिक्रिया के लिए संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति है: | इस प्रतिक्रिया के लिए संतुलन स्थिरांक की अभिव्यक्ति है: | ||
| Line 89: | Line 89: | ||
=\left\{\ce{Ag+}_\ce{(aq)}\right\}\left\{\ce{Cl-}_\ce{(aq)}\right\} | =\left\{\ce{Ag+}_\ce{(aq)}\right\}\left\{\ce{Cl-}_\ce{(aq)}\right\} | ||
</math> | </math> | ||
कहाँ <math>K^\ominus</math> थर्मोडायनामिक संतुलन स्थिरांक है और ब्रेसिज़ गतिविधि का संकेत देते हैं। शुद्ध ठोस की गतिविधि, परिभाषा के अनुसार, के | कहाँ <math>K^\ominus</math> थर्मोडायनामिक संतुलन स्थिरांक है और ब्रेसिज़ गतिविधि का संकेत देते हैं। शुद्ध ठोस की गतिविधि, परिभाषा के अनुसार, के समान होती है। | ||
जब नमक की विलेयता बहुत कम होती है तो विलयन में आयनों के सक्रियता गुणांक लगभग के | जब नमक की विलेयता बहुत कम होती है तो विलयन में आयनों के सक्रियता गुणांक लगभग के समान होते हैं। उन्हें वास्तव में के समान सेट करके यह अभिव्यक्ति घुलनशीलता उत्पाद अभिव्यक्ति को कम कर देती है: | ||
<math chem display="block">K_\ce{sp} = [\ce{Ag+}][\ce{Cl-}]= [\ce{Ag+}]^2= [\ce{Cl-}]^2.</math> | <math chem display="block">K_\ce{sp} = [\ce{Ag+}][\ce{Cl-}]= [\ce{Ag+}]^2= [\ce{Cl-}]^2.</math> | ||
2:2 और 3:3 लवणों के लिए, जैसे CaSO<sub>4</sub> और एफईपीओ<sub>4</sub>, घुलनशीलता उत्पाद के लिए सामान्य अभिव्यक्ति 1:1 इलेक्ट्रोलाइट के समान है | 2:2 और 3:3 लवणों के लिए, जैसे CaSO<sub>4</sub> और एफईपीओ<sub>4</sub>, घुलनशीलता उत्पाद के लिए सामान्य अभिव्यक्ति 1:1 इलेक्ट्रोलाइट के समान है | ||
| Line 100: | Line 100: | ||
<math display="block">\mathrm{K_{sp} = [Ca] [OH]^2 }</math> | <math display="block">\mathrm{K_{sp} = [Ca] [OH]^2 }</math> | ||
चूँकि हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता कैल्शियम आयनों की सांद्रता से दोगुनी होती है, इसलिए यह कम हो जाती है <math>\mathrm{K_{sp} = 4[Ca]^3 }</math> | चूँकि हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता कैल्शियम आयनों की सांद्रता से दोगुनी होती है, इसलिए यह कम हो जाती है <math>\mathrm{K_{sp} = 4[Ca]^3 }</math> | ||
सामान्यतः, रासायनिक संतुलन के साथ | |||
<math display="block"> \mathrm{A_pB_q \leftrightharpoons p{A}^{n+} + q{B}^{m-} }</math> | <math display="block"> \mathrm{A_pB_q \leftrightharpoons p{A}^{n+} + q{B}^{m-} }</math> | ||
<math display="block"> \mathrm{[B] = \frac{q}{p}[A] } </math> | <math display="block"> \mathrm{[B] = \frac{q}{p}[A] } </math> | ||
| Line 129: | Line 129: | ||
==== हाइड्रॉक्साइड्स ==== | ==== हाइड्रॉक्साइड्स ==== | ||
धातु आयन, एम के हाइड्रॉक्साइड के लिए घुलनशीलता उत्पाद<sup>n+</sup>, | धातु आयन, एम के हाइड्रॉक्साइड के लिए घुलनशीलता उत्पाद<sup>n+</sup>, सामान्यतः निम्नानुसार परिभाषित किया जाता है: | ||
<math display="block">\mathrm{M(OH)_n \leftrightharpoons \mathrm{M^{n+} + n OH^-}}</math> | <math display="block">\mathrm{M(OH)_n \leftrightharpoons \mathrm{M^{n+} + n OH^-}}</math> | ||
<math display="block">K_{sp} = \mathrm{[M^{n+}][OH^-]^n} </math> | <math display="block">K_{sp} = \mathrm{[M^{n+}][OH^-]^n} </math> | ||
चूँकि , सामान्य प्रयोजन के कंप्यूटर प्रोग्राम वैकल्पिक परिभाषाओं के साथ हाइड्रोजन आयन सांद्रता का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। | |||
<math display="block">\mathrm{M(OH)_n + nH^+ \leftrightharpoons M^{n+} + n H_2O }</math> | <math display="block">\mathrm{M(OH)_n + nH^+ \leftrightharpoons M^{n+} + n H_2O }</math> | ||
<math display="block">K^*_\text{sp} = \mathrm{[M^{n+}][H^+]^{-n}} </math> | <math display="block">K^*_\text{sp} = \mathrm{[M^{n+}][H^+]^{-n}} </math> | ||
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<math display="block">\mathrm {B} \mathrm{(s)} + \mathrm H^+ \mathrm {(aq)} \leftrightharpoons \mathrm {BH}^+ (\mathrm{aq)}</math> | <math display="block">\mathrm {B} \mathrm{(s)} + \mathrm H^+ \mathrm {(aq)} \leftrightharpoons \mathrm {BH}^+ (\mathrm{aq)}</math> | ||
यह प्रतिक्रिया फार्मास्युटिकल उत्पादों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।<ref>{{cite web|url=http://www.pharmainfo.net/reviews/potential-solubility-drug-discovery-and-development |title=ड्रग डिस्कवरी और विकास में विलेयता की क्षमता|last=Payghan |first=Santosh |year=2008 |publisher=Pharminfo.net |access-date=5 July 2010 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20100330171700/http://www.pharmainfo.net/reviews/potential-solubility-drug-discovery-and-development |archive-date=March 30, 2010 }}</ref> क्षारीय माध्यम में दुर्बल अम्लों का विलयन भी इसी प्रकार महत्वपूर्ण है। | यह प्रतिक्रिया फार्मास्युटिकल उत्पादों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।<ref>{{cite web|url=http://www.pharmainfo.net/reviews/potential-solubility-drug-discovery-and-development |title=ड्रग डिस्कवरी और विकास में विलेयता की क्षमता|last=Payghan |first=Santosh |year=2008 |publisher=Pharminfo.net |access-date=5 July 2010 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20100330171700/http://www.pharmainfo.net/reviews/potential-solubility-drug-discovery-and-development |archive-date=March 30, 2010 }}</ref> क्षारीय माध्यम में दुर्बल अम्लों का विलयन भी इसी प्रकार महत्वपूर्ण है। | ||
<math display="block">\mathrm{ HA(s) + OH^-(aq) \leftrightharpoons A^- (aq) + H_2O}</math> अनावेशित अणु में | <math display="block">\mathrm{ HA(s) + OH^-(aq) \leftrightharpoons A^- (aq) + H_2O}</math> अनावेशित अणु में सामान्यतः आयनिक रूप की तुलना में कम घुलनशीलता होती है, इसलिए विलेयता pH और विलेय के [[अम्ल पृथक्करण स्थिरांक]] पर निर्भर करती है। अम्ल या क्षार की अनुपस्थिति में अआयनित रूप की घुलनशीलता का वर्णन करने के लिए आंतरिक विलेयता शब्द का उपयोग किया जाता है। | ||
[[अम्ल वर्षा]] द्वारा चट्टानों और मिट्टी से एल्यूमीनियम लवणों का निक्षालन प्रतिक्रिया के साथ विघटन का और उदाहरण है: [[alumino-सिलिकेट]] ऐसे आधार हैं जो अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करके घुलनशील प्रजातियों का निर्माण करते हैं, जैसे अल<sup>3+</sup>(एक्यू). | [[अम्ल वर्षा]] द्वारा चट्टानों और मिट्टी से एल्यूमीनियम लवणों का निक्षालन प्रतिक्रिया के साथ विघटन का और उदाहरण है: [[alumino-सिलिकेट]] ऐसे आधार हैं जो अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करके घुलनशील प्रजातियों का निर्माण करते हैं, जैसे अल<sup>3+</sup>(एक्यू). | ||
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=== स्थैतिक तरीके === | === स्थैतिक तरीके === | ||
स्थैतिक तरीकों में मिश्रण को संतुलन में लाया जाता है और [[रासायनिक विश्लेषण]] द्वारा समाधान चरण में प्रजाति की एकाग्रता निर्धारित की जाती है। इसके लिए | स्थैतिक तरीकों में मिश्रण को संतुलन में लाया जाता है और [[रासायनिक विश्लेषण]] द्वारा समाधान चरण में प्रजाति की एकाग्रता निर्धारित की जाती है। इसके लिए सामान्यतः ठोस और समाधान चरणों को भिन्न करने की आवश्यकता होती है। ऐसा करने के लिए थर्मोस्टेट वाले कमरे में संतुलन और पृथक्करण किया जाना चाहिए।<ref>{{cite book|first1=F. J. C. |last1=Rossotti |first2=H. |last2=Rossotti |title=स्थिरता स्थिरांक का निर्धारण|url=https://archive.org/details/determinationofs0000ross |url-access=registration |publisher=McGraw-Hill |date=1961 |chapter=Chapter 9: Solubility}}</ref> ठोस चरण में [[रेडियोधर्मी]] अनुरेखक शामिल होने पर बहुत कम सांद्रता को मापा जा सकता है। | ||
स्थैतिक विधि का रूपांतर जलीय बफर समाधान मिश्रण में गैर-जलीय विलायक, जैसे [[डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड]] में पदार्थ का समाधान जोड़ना है।<ref>Aqueous solubility measurement – kinetic vs. thermodynamic methods {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20090711083258/http://www.moleculardevices.com/pdfs/pIon.pdf |date=July 11, 2009 }}</ref> तुरंत वर्षा हो सकती है जिससे मेघाच्छादित मिश्रण बन सकता है। इस तरह के मिश्रण के लिए मापी गई घुलनशीलता को गतिज घुलनशीलता के रूप में जाना जाता है। मेघाच्छादन इस तथ्य के कारण होता है कि अवक्षेप कण बहुत छोटे होते हैं जिसके परिणामस्वरूप टिंडल का प्रकीर्णन होता है। वास्तव में कण इतने छोटे होते हैं कि #कण आकार प्रभाव खेल में आता है और गतिज घुलनशीलता अक्सर संतुलन घुलनशीलता से अधिक होती है। समय के साथ-साथ स्फटिकों के आकार में वृद्धि के साथ बादल गायब हो जाएगा, और अंतत: संतुलन उम्र बढ़ने के रूप में जाने वाली प्रक्रिया में संतुलन तक पहुंच जाएगा।<ref>{{VogelQuantitative}} Chapter 11: Gravimetric analysis</ref> | स्थैतिक विधि का रूपांतर जलीय बफर समाधान मिश्रण में गैर-जलीय विलायक, जैसे [[डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड]] में पदार्थ का समाधान जोड़ना है।<ref>Aqueous solubility measurement – kinetic vs. thermodynamic methods {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20090711083258/http://www.moleculardevices.com/pdfs/pIon.pdf |date=July 11, 2009 }}</ref> तुरंत वर्षा हो सकती है जिससे मेघाच्छादित मिश्रण बन सकता है। इस तरह के मिश्रण के लिए मापी गई घुलनशीलता को गतिज घुलनशीलता के रूप में जाना जाता है। मेघाच्छादन इस तथ्य के कारण होता है कि अवक्षेप कण बहुत छोटे होते हैं जिसके परिणामस्वरूप टिंडल का प्रकीर्णन होता है। वास्तव में कण इतने छोटे होते हैं कि #कण आकार प्रभाव खेल में आता है और गतिज घुलनशीलता अक्सर संतुलन घुलनशीलता से अधिक होती है। समय के साथ-साथ स्फटिकों के आकार में वृद्धि के साथ बादल गायब हो जाएगा, और अंतत: संतुलन उम्र बढ़ने के रूप में जाने वाली प्रक्रिया में संतुलन तक पहुंच जाएगा।<ref>{{VogelQuantitative}} Chapter 11: Gravimetric analysis</ref> | ||
=== गतिशील तरीके === | === गतिशील तरीके === | ||
कार्बनिक अम्लों, क्षारों, और फार्मास्युटिकल रुचि के एम्फ़ोलिट्स के विलेयता मान प्रक्रिया द्वारा प्राप्त किए जा सकते हैं जिसे चेज़िंग इक्विलिब्रियम सॉल्यूबिलिटी कहा जाता है।<ref>{{cite journal|last1=Stuart|first1=M.|last2=Box|first2=K. |year=2005|title=Chasing Equilibrium: Measuring the Intrinsic Solubility of Weak Acids and Bases|journal=Analytical Chemistry| pmid=15858976| volume=77| issue=4| pages=983–990|doi=10.1021/ac048767n}}</ref> इस प्रक्रिया में, पदार्थ की मात्रा को पहले पीएच में घोला जाता है जहां यह मुख्य रूप से अपने आयनित रूप में उपस्थित होता है और फिर पीएच को बदलकर तटस्थ (अन-आयनित) प्रजातियों का अवक्षेप बनता है। इसके बाद, वर्षा या विघटन के कारण पीएच के परिवर्तन की दर पर नजर रखी जाती है और दो दरों के | कार्बनिक अम्लों, क्षारों, और फार्मास्युटिकल रुचि के एम्फ़ोलिट्स के विलेयता मान प्रक्रिया द्वारा प्राप्त किए जा सकते हैं जिसे चेज़िंग इक्विलिब्रियम सॉल्यूबिलिटी कहा जाता है।<ref>{{cite journal|last1=Stuart|first1=M.|last2=Box|first2=K. |year=2005|title=Chasing Equilibrium: Measuring the Intrinsic Solubility of Weak Acids and Bases|journal=Analytical Chemistry| pmid=15858976| volume=77| issue=4| pages=983–990|doi=10.1021/ac048767n}}</ref> इस प्रक्रिया में, पदार्थ की मात्रा को पहले पीएच में घोला जाता है जहां यह मुख्य रूप से अपने आयनित रूप में उपस्थित होता है और फिर पीएच को बदलकर तटस्थ (अन-आयनित) प्रजातियों का अवक्षेप बनता है। इसके बाद, वर्षा या विघटन के कारण पीएच के परिवर्तन की दर पर नजर रखी जाती है और दो दरों के समान होने पर संतुलन की स्थिति का पता लगाने के लिए पीएच को समायोजित करने के लिए मजबूत अम्ल और बेस टाइट्रेंट को जोड़ा जाता है। इस विधि का लाभ यह है कि यह अपेक्षाकृत तेज़ है क्योंकि बनने वाले अवक्षेप की मात्रा काफी कम होती है। चूँकि , विधि का प्रदर्शन सुपरसैचुरेटेड समाधानों के निर्माण से प्रभावित हो सकता है। | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
Revision as of 09:01, 1 April 2023
घुलनशीलता संतुलन प्रकार का गतिशील संतुलन है जो तब उपस्थित होता है जब ठोस अवस्था में रासायनिक यौगिक उस यौगिक के समाधान (रसायन विज्ञान) के साथ रासायनिक संतुलन में होता है। पृथक्करण के साथ, या समाधान के किसी अन्य घटक जैसे अम्ल या क्षार के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया के साथ ठोस अपरिवर्तित हो सकता है। प्रत्येक घुलनशीलता संतुलन को तापमान-निर्भर घुलनशीलता उत्पाद द्वारा चित्रित किया जाता है जो संतुलन स्थिरांक की तरह कार्य करता है। घुलनशीलता संतुलन दवा, पर्यावरण और अनेक अन्य परिदृश्यों में महत्वपूर्ण हैं।
परिभाषाएँ
घुलनशीलता संतुलन तब उपस्थित होता है जब ठोस अवस्था में रासायनिक यौगिक यौगिक युक्त समाधान (रसायन विज्ञान) के साथ रासायनिक संतुलन में होता है। इस प्रकार का संतुलन गतिशील संतुलन का उदाहरण है जिसमें कुछ भिन्न -भिन्न अणु ठोस और समाधान चरणों के मध्य माइग्रेट करते हैं जैसे कि विघटन (रसायन विज्ञान) और वर्षा (रसायन विज्ञान) की दर दूसरे के समान होती है। जब संतुलन स्थापित हो जाता है और ठोस प्रत्येक प्रकार से भंग नहीं होता है, तो समाधान को संतृप्त कहा जाता है। संतृप्त विलयन में विलेय की सांद्रता को विलेयता के रूप में जाना जाता है। विलेयता की इकाइयां दाढ़ हो सकती हैं (mol dm-3) या द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन के रूप में व्यक्त किया जाता है, जैसे μg mL-1. घुलनशीलता तापमान पर निर्भर है। घुलनशीलता की तुलना में विलेय की उच्च सांद्रता वाले विलयन को अधिसंतृप्ति कहा जाता है। अतिसंतृप्ति घोल को बीज के अतिरिक्त संतुलन में आने के लिए प्रेरित किया जा सकता है जो विलेय का छोटा क्रिस्टल या छोटा ठोस कण हो सकता है, जो वर्षा की प्रारंभ करता है।
घुलनशीलता संतुलन के तीन मुख्य प्रकार हैं।
- सरल विघटन।
- पृथक्करण प्रतिक्रिया के साथ विघटन। यह लवण की विशेषता है। इस स्थिति में संतुलन स्थिरांक को घुलनशीलता उत्पाद के रूप में जाना जाता है।
- आयनीकरण प्रतिक्रिया के साथ विघटन। यह भिन्न -भिन्न पीएच के जलीय मीडिया में कमजोर अम्ल या कमजोर आधारों के विघटन की विशेषता है।
प्रत्येक स्थिति में संतुलन स्थिरांक को गतिविधि (रसायन विज्ञान) के भागफल के रूप में निर्दिष्ट किया जा सकता है। यह संतुलन स्थिरा