सॉल्वेशन: Difference between revisions

From Vigyanwiki
m (Abhishek moved page समाधान to सॉल्वेशन without leaving a redirect)
No edit summary
Line 1: Line 1:
{{Short description|Association of molecules of a solvent with molecules or ions of a solute}}
{{Short description|Association of molecules of a solvent with molecules or ions of a solute}}
{{Distinguish|salvation}}
{{Distinguish|salvation}}
[[File:Na+H2O.svg|thumb|260px|पानी के अणुओं द्वारा घुलनशील सोडियम आयन]]सॉल्वेशन [[समाधान (रसायन विज्ञान)]] [[अणु]]ओं के साथ एक [[विलायक]] की बातचीत का वर्णन करता है। [[आयन]]ित और अपरिवर्तित दोनों अणु एक विलायक के साथ दृढ़ता से बातचीत करते हैं, और इस बातचीत की ताकत और प्रकृति घुलनशीलता, प्रतिक्रियाशीलता और रंग सहित विलेय के कई गुणों को प्रभावित करती है, साथ ही साथ विलायक के गुणों जैसे इसकी चिपचिपाहट और घनत्व को प्रभावित करती है।<ref name=article-1 />यदि विलायक और विलेय कणों के बीच आकर्षक बल विलेय कणों को एक साथ रखने वाले आकर्षक बलों से अधिक हैं, तो विलायक के कण विलेय कणों को अलग करते हैं और उन्हें घेर लेते हैं। घिरे हुए विलेय कण तब ठोस विलेय से दूर होकर विलयन में चले जाते हैं। आयन एक [[सॉल्वेशन शेल]] से घिरे होते हैं। सॉल्वेशन विलायक और विलेय अणुओं को सॉल्वैंशन कॉम्प्लेक्स में पुनर्गठित करने की प्रक्रिया है और इसमें बंधन गठन, हाइड्रोजन बॉन्डिंग और [[वैन डेर वाल्स बल]] शामिल हैं। जल द्वारा विलेय का विलयन जलयोजन कहलाता है।<ref>{{Cite book|title=रसायन विज्ञान - कैलिफोर्निया संस्करण|last=Cambell|first=Neil|publisher=Pearson Prentice Hall|year=2006|isbn=978-0-13-201304-8|location=Boston, Massachusetts|pages=734}}</ref>
[[File:Na+H2O.svg|thumb|260px|पानी के अणुओं द्वारा घुलनशील सोडियम आयन]]'''विलायकन''' [[Index.php?title=विलायकन|समाधान]] [[अणु]]ओं के साथ एक [[विलायक]] की पारस्परिक क्रिया का वर्णन करता है। आयनित और अपरिवर्तित दोनों अणु एक विलायक के साथ दृढ़ता से बातचीत करते हैं, और इस बातचीत की ताकत और प्रकृति घुलनशीलता, प्रतिक्रियाशीलता और रंग सहित विलेय के कई गुणों को प्रभावित करती है, साथ ही साथ विलायक के गुणों जैसे इसकी चिपचिपाहट और घनत्व को प्रभावित करती है।<ref name=article-1 />यदि विलायक और विलेय कणों के बीच आकर्षक बल विलेय कणों को एक साथ रखने वाले आकर्षक बलों से अधिक हैं, तो विलायक के कण विलेय कणों को अलग करते हैं और उन्हें घेर लेते हैं। घिरे हुए विलेय कण तब ठोस विलेय से दूर होकर विलयन में चले जाते हैं। आयन एक [[सॉल्वेशन शेल|विलायकन शेल]] से घिरे होते हैं। विलायकन विलायक और विलेय अणुओं को सॉल्वैंशन कॉम्प्लेक्स में पुनर्गठित करने की प्रक्रिया है और इसमें बंधन गठन, हाइड्रोजन बॉन्डिंग और [[वैन डेर वाल्स बल]] शामिल हैं। जल द्वारा विलेय का विलयन जलयोजन कहलाता है।<ref>{{Cite book|title=रसायन विज्ञान - कैलिफोर्निया संस्करण|last=Cambell|first=Neil|publisher=Pearson Prentice Hall|year=2006|isbn=978-0-13-201304-8|location=Boston, Massachusetts|pages=734}}</ref>
 
'''Solvation''' describes the interaction of a solvent with dissolved molecules. Both ionized and uncharged molecules interact strongly with a solvent, and the strength and nature of this interaction influence many properties of the solute, including solubility, reactivity, and color, as well as influencing the properties of the solvent such as its viscosity and density. If the attractive forces between the solvent and solute particles are greater than the attractive forces holding the solute particles together, the solvent particles pull the solute particles apart and surround them. The surrounded solute particles then move away from the solid solute and out into the solution. Ions are surrounded by a concentric shell of solvent. Solvation is the process of reorganizing solvent and solute molecules into solvation complexes and involves bond formation, hydrogen bonding, and van der Waals forces. Solvation of a solute by water is called hydration.
[[ठोस]] यौगिकों की घुलनशीलता [[जाली ऊर्जा]] और सॉल्वैंशन के बीच प्रतिस्पर्धा पर निर्भर करती है, जिसमें सॉल्वेंट संरचना में परिवर्तन से संबंधित एन्ट्रापी प्रभाव शामिल हैं।<ref>{{Greenwood&Earnshaw2nd|page= 823}}</ref>
[[ठोस]] यौगिकों की घुलनशीलता [[जाली ऊर्जा]] और सॉल्वैंशन के बीच प्रतिस्पर्धा पर निर्भर करती है, जिसमें सॉल्वेंट संरचना में परिवर्तन से संबंधित एन्ट्रापी प्रभाव शामिल हैं।<ref>{{Greenwood&Earnshaw2nd|page= 823}}</ref>




== घुलनशीलता से भेद ==
== घुलनशीलता से भेद ==
[[शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ]] की परिभाषा के अनुसार,<ref>{{GoldBookRef|title=solvation|file=S05747}}</ref> सॉल्वैंशन विलायक के साथ विलेय की एक अंतःक्रिया है, जो विलयन (रसायन विज्ञान) में विलेय प्रजातियों के स्थिरीकरण की ओर ले जाती है। विलायक अवस्था में, एक आयन या अणु एक समाधान में घिरा हुआ है या विलायक अणुओं द्वारा [[जटिल (रसायन विज्ञान)]] है। सॉल्वेटेड प्रजातियों को अक्सर [[समन्वय संख्या]] और जटिल संतुलन स्थिरांक द्वारा वर्णित किया जा सकता है। सॉल्वेशन इंटरैक्शन की अवधारणा को अघुलनशील सामग्री पर भी लागू किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, आयन-एक्सचेंज राल की सतह पर कार्यात्मक समूहों का सॉल्वेशन।
[[शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ]] की परिभाषा के अनुसार,<ref>{{GoldBookRef|title=solvation|file=S05747}}</ref> सॉल्वैंशन विलायक के साथ विलेय की एक अंतःक्रिया है, जो विलयन (रसायन विज्ञान) में विलेय प्रजातियों के स्थिरीकरण की ओर ले जाती है। विलायक अवस्था में, एक आयन या अणु एक समाधान में घिरा हुआ है या विलायक अणुओं द्वारा [[जटिल (रसायन विज्ञान)]] है। सॉल्वेटेड प्रजातियों को अक्सर [[समन्वय संख्या]] और जटिल संतुलन स्थिरांक द्वारा वर्णित किया जा सकता है। विलायकन इंटरैक्शन की अवधारणा को अघुलनशील सामग्री पर भी लागू किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, आयन-एक्सचेंज राल की सतह पर कार्यात्मक समूहों का विलायकन।


सॉल्वेशन, अवधारणा में, [[घुलनशीलता]] से अलग है। सॉल्वेशन या विघटन एक रासायनिक कैनेटीक्स प्रक्रिया है और इसकी दर से इसकी मात्रा निर्धारित की जाती है। घुलनशीलता [[गतिशील संतुलन]] स्थिति को प्राप्त करती है जब विघटन की दर [[वर्षा (रसायन विज्ञान)]] की दर के बराबर होती है। इकाइयों पर विचार करने से भेद स्पष्ट हो जाता है। विघटन दर के लिए विशिष्ट इकाई mol/s है। घुलनशीलता के लिए इकाइयाँ एक सांद्रता व्यक्त करती हैं: द्रव्यमान प्रति आयतन (mg/mL), मोलरिटी (mol/L), आदि।{{cn|date=August 2022}}
विलायकन, अवधारणा में, [[घुलनशीलता]] से अलग है। विलायकन या विघटन एक रासायनिक कैनेटीक्स प्रक्रिया है और इसकी दर से इसकी मात्रा निर्धारित की जाती है। घुलनशीलता [[गतिशील संतुलन]] स्थिति को प्राप्त करती है जब विघटन की दर [[वर्षा (रसायन विज्ञान)]] की दर के बराबर होती है। इकाइयों पर विचार करने से भेद स्पष्ट हो जाता है। विघटन दर के लिए विशिष्ट इकाई mol/s है। घुलनशीलता के लिए इकाइयाँ एक सांद्रता व्यक्त करती हैं: द्रव्यमान प्रति आयतन (mg/mL), मोलरिटी (mol/L), आदि।{{cn|date=August 2022}}


== सॉल्वैंट्स और इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन ==
== सॉल्वैंट्स और इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन ==
सॉल्वेशन में विभिन्न प्रकार के इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन शामिल हैं: [[ हाइड्रोजन बंध ]], आयन-डीपोल इंटरैक्शन, और वैन डेर वाल्स फोर्स (जिसमें डीपोल-डीपोल, डीपोल-प्रेरित डीपोल, और प्रेरित डीपोल-प्रेरित डीपोल इंटरैक्शन शामिल हैं)। इनमें से कौन सी ताकत काम कर रही है, यह विलायक और विलेय की आणविक संरचना और गुणों पर निर्भर करता है। विलायक और विलेय के बीच इन गुणों की समानता या पूरक चरित्र यह निर्धारित करता है कि किसी विशेष विलायक द्वारा विलेय को कितनी अच्छी तरह से घोला जा सकता है।
विलायकन में विभिन्न प्रकार के इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन शामिल हैं: [[ हाइड्रोजन बंध ]], आयन-डीपोल इंटरैक्शन, और वैन डेर वाल्स फोर्स (जिसमें डीपोल-डीपोल, डीपोल-प्रेरित डीपोल, और प्रेरित डीपोल-प्रेरित डीपोल इंटरैक्शन शामिल हैं)। इनमें से कौन सी ताकत काम कर रही है, यह विलायक और विलेय की आणविक संरचना और गुणों पर निर्भर करता है। विलायक और विलेय के बीच इन गुणों की समानता या पूरक चरित्र यह निर्धारित करता है कि किसी विशेष विलायक द्वारा विलेय को कितनी अच्छी तरह से घोला जा सकता है।


[[File:Nile red 01.jpg|thumb|विभिन्न सॉल्वैंट्स में दिन के उजाले (शीर्ष पंक्ति) और यूवी-प्रकाश (दूसरी पंक्ति) में [[नील लाल]]। बाएं से दाएं: 1. पानी, 2. मेथनॉल, 3. इथेनॉल, 4. एसिटोनिट्राइल, 5. डाइमिथाइलफोर्माइड, 6. एसीटोन, 7. एथिलैसेटेट, 8. डाइक्लोरमीथेन 9. एन-हेक्सेन, 10. मिथाइल-टर्ट-ब्यूटीलेथर, 11. साइक्लोहेक्सेन, 12. टोल्यूनि। फोटोग्राफर: आर्मिन कुबेलबेक, सीसी-बाय-एसए, विकिमीडिया कॉमन्स]]विलायक [[रासायनिक ध्रुवीयता]] यह निर्धारित करने में सबसे महत्वपूर्ण कारक है कि यह किसी विशेष विलेय को कितनी अच्छी तरह से घोलता है। ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में आणविक द्विध्रुव होते हैं, जिसका अर्थ है कि विलायक अणु के हिस्से में अणु के दूसरे भाग की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन घनत्व होता है। अधिक इलेक्ट्रॉन घनत्व वाला भाग आंशिक ऋणात्मक आवेश का अनुभव करेगा जबकि कम इलेक्ट्रॉन घनत्व वाला भाग आंशिक धनात्मक आवेश का अनुभव करेगा। ध्रुवीय विलायक के अणु ध्रुवीय विलेय और आयनों को घोल सकते हैं क्योंकि वे अणु के आंशिक रूप से चार्ज किए गए हिस्से को इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के माध्यम से विलेय की ओर उन्मुख कर सकते हैं। यह सिस्टम को स्थिर करता है और विलेय के प्रत्येक कण के चारों ओर एक सॉल्वैंशन शेल (या पानी के मामले में हाइड्रेशन शेल) बनाता है। एक विलेय कण के तत्काल आसपास के विलायक के अणुओं में अक्सर बाकी विलायक की तुलना में बहुत अलग क्रम होता है, और अलग-अलग क्रम वाले विलायक अणुओं के इस क्षेत्र को साइबोटैक्टिक क्षेत्र कहा जाता है।<ref name="Anslyn & Dougherty">Eric V. Anslyn; Dennis A. Dougherty (2006). Modern Physical Organic Chemistry. University Science Books. {{ISBN|978-1-891389-31-3}}.</ref> पानी सबसे आम और अच्छी तरह से अध्ययन किया गया ध्रुवीय विलायक है, लेकिन अन्य मौजूद हैं, जैसे कि [[इथेनॉल]], [[मेथनॉल]], [[एसीटोन]], [[acetonitrile]] और [[डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड]]। ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में अक्सर एक उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक पाया जाता है, हालांकि अन्य विलायक पैमानों का उपयोग विलायक ध्रुवीयता को वर्गीकृत करने के लिए भी किया जाता है। ध्रुवीय सॉल्वैंट्स का उपयोग लवण जैसे अकार्बनिक या आयनिक यौगिकों को भंग करने के लिए किया जा सकता है। किसी विलयन की [[विद्युत प्रतिरोधकता और चालकता]] उसके आयनों के विलयन पर निर्भर करती है। गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स आयनों को सॉल्व नहीं कर सकते हैं, और आयनों को आयन जोड़े के रूप में पाया जाएगा।
[[File:Nile red 01.jpg|thumb|विभिन्न सॉल्वैंट्स में दिन के उजाले (शीर्ष पंक्ति) और यूवी-प्रकाश (दूसरी पंक्ति) में [[नील लाल]]। बाएं से दाएं: 1. पानी, 2. मेथनॉल, 3. इथेनॉल, 4. एसिटोनिट्राइल, 5. डाइमिथाइलफोर्माइड, 6. एसीटोन, 7. एथिलैसेटेट, 8. डाइक्लोरमीथेन 9. एन-हेक्सेन, 10. मिथाइल-टर्ट-ब्यूटीलेथर, 11. साइक्लोहेक्सेन, 12. टोल्यूनि। फोटोग्राफर: आर्मिन कुबेलबेक, सीसी-बाय-एसए, विकिमीडिया कॉमन्स]]विलायक [[रासायनिक ध्रुवीयता]] यह निर्धारित करने में सबसे महत्वपूर्ण कारक है कि यह किसी विशेष विलेय को कितनी अच्छी तरह से घोलता है। ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में आणविक द्विध्रुव होते हैं, जिसका अर्थ है कि विलायक अणु के हिस्से में अणु के दूसरे भाग की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन घनत्व होता है। अधिक इलेक्ट्रॉन घनत्व वाला भाग आंशिक ऋणात्मक आवेश का अनुभव करेगा जबकि कम इलेक्ट्रॉन घनत्व वाला भाग आंशिक धनात्मक आवेश का अनुभव करेगा। ध्रुवीय विलायक के अणु ध्रुवीय विलेय और आयनों को घोल सकते हैं क्योंकि वे अणु के आंशिक रूप से चार्ज किए गए हिस्से को इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के माध्यम से विलेय की ओर उन्मुख कर सकते हैं। यह सिस्टम को स्थिर करता है और विलेय के प्रत्येक कण के चारों ओर एक सॉल्वैंशन शेल (या पानी के मामले में हाइड्रेशन शेल) बनाता है। एक विलेय कण के तत्काल आसपास के विलायक के अणुओं में अक्सर बाकी विलायक की तुलना में बहुत अलग क्रम होता है, और अलग-अलग क्रम वाले विलायक अणुओं के इस क्षेत्र को साइबोटैक्टिक क्षेत्र कहा जाता है।<ref name="Anslyn & Dougherty">Eric V. Anslyn; Dennis A. Dougherty (2006). Modern Physical Organic Chemistry. University Science Books. {{ISBN|978-1-891389-31-3}}.</ref> पानी सबसे आम और अच्छी तरह से अध्ययन किया गया ध्रुवीय विलायक है, लेकिन अन्य मौजूद हैं, जैसे कि [[इथेनॉल]], [[मेथनॉल]], [[एसीटोन]], [[acetonitrile]] और [[डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड]]। ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में अक्सर एक उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक पाया जाता है, हालांकि अन्य विलायक पैमानों का उपयोग विलायक ध्रुवीयता को वर्गीकृत करने के लिए भी किया जाता है। ध्रुवीय सॉल्वैंट्स का उपयोग लवण जैसे अकार्बनिक या आयनिक यौगिकों को भंग करने के लिए किया जा सकता है। किसी विलयन की [[विद्युत प्रतिरोधकता और चालकता]] उसके आयनों के विलयन पर निर्भर करती है। गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स आयनों को सॉल्व नहीं कर सकते हैं, और आयनों को आयन जोड़े के रूप में पाया जाएगा।
Line 19: Line 21:
कुछ रासायनिक यौगिकों में [[solvatochromism]] का अनुभव होता है, जो विलायक ध्रुवीयता के कारण रंग में परिवर्तन होता है। यह घटना बताती है कि कैसे अलग-अलग सॉल्वैंट्स एक ही विलेय के साथ अलग-अलग तरीके से इंटरैक्ट करते हैं। अन्य सॉल्वेंट प्रभावों में कंफॉर्मल या आइसोमेरिक प्राथमिकताएं और विलेय की अम्लता में परिवर्तन शामिल हैं।
कुछ रासायनिक यौगिकों में [[solvatochromism]] का अनुभव होता है, जो विलायक ध्रुवीयता के कारण रंग में परिवर्तन होता है। यह घटना बताती है कि कैसे अलग-अलग सॉल्वैंट्स एक ही विलेय के साथ अलग-अलग तरीके से इंटरैक्ट करते हैं। अन्य सॉल्वेंट प्रभावों में कंफॉर्मल या आइसोमेरिक प्राथमिकताएं और विलेय की अम्लता में परिवर्तन शामिल हैं।


== सॉल्वेशन एनर्जी और थर्मोडायनामिक विचार ==
== विलायकन एनर्जी और थर्मोडायनामिक विचार ==
अलग किए गए विलायक और ठोस (या गैस या तरल) की [[गिब्स ऊर्जा]] की तुलना में, समाधान की समग्र गिब्स ऊर्जा कम होने पर सॉल्वैंशन प्रक्रिया थर्मोडायनामिक रूप से अनुकूल होगी। इसका मतलब यह है कि [[तापीय धारिता]] माइनस [[एन्ट्रापी]] में परिवर्तन (निरपेक्ष तापमान से गुणा) एक नकारात्मक मान है, या यह कि सिस्टम की गिब्स ऊर्जा घट जाती है। एक नकारात्मक गिब्स ऊर्जा एक सहज प्रक्रिया को इंगित करती है लेकिन विघटन की दर के बारे में जानकारी प्रदान नहीं करती है।
अलग किए गए विलायक और ठोस (या गैस या तरल) की [[गिब्स ऊर्जा]] की तुलना में, समाधान की समग्र गिब्स ऊर्जा कम होने पर सॉल्वैंशन प्रक्रिया थर्मोडायनामिक रूप से अनुकूल होगी। इसका मतलब यह है कि [[तापीय धारिता]] माइनस [[एन्ट्रापी]] में परिवर्तन (निरपेक्ष तापमान से गुणा) एक नकारात्मक मान है, या यह कि सिस्टम की गिब्स ऊर्जा घट जाती है। एक नकारात्मक गिब्स ऊर्जा एक सहज प्रक्रिया को इंगित करती है लेकिन विघटन की दर के बारे में जानकारी प्रदान नहीं करती है।


सॉल्वेशन में विभिन्न ऊर्जा परिणामों के साथ कई चरण शामिल होते हैं। सबसे पहले, एक विलेय के लिए जगह बनाने के लिए विलायक में एक गुहा बननी चाहिए। यह एंट्रोपिक और थैलेपिक रूप से प्रतिकूल दोनों है, क्योंकि सॉल्वेंट ऑर्डर बढ़ता है और सॉल्वेंट-सॉल्वेंट इंटरैक्शन घटता है। विलायक के अणुओं के बीच मजबूत अंतःक्रिया गुहा गठन के लिए अधिक से अधिक थैलेपिक दंड की ओर ले जाती है। अगला, विलेय का एक कण थोक से अलग होना चाहिए। विलेय-विलेय अंतःक्रिया घटने के बाद से यह थैलेपिक रूप से प्रतिकूल है, लेकिन जब विलेय कण गुहा में प्रवेश करता है, तो परिणामी विलायक-विलेय अंतःक्रियाएं थैलेपिक रूप से अनुकूल होती हैं। अंत में, जैसे ही विलेय विलायक में मिश्रित होता है, एक एन्ट्रापी लाभ होता है।<ref name="Anslyn & Dougherty" />
विलायकन में विभिन्न ऊर्जा परिणामों के साथ कई चरण शामिल होते हैं। सबसे पहले, एक विलेय के लिए जगह बनाने के लिए विलायक में एक गुहा बननी चाहिए। यह एंट्रोपिक और थैलेपिक रूप से प्रतिकूल दोनों है, क्योंकि सॉल्वेंट ऑर्डर बढ़ता है और सॉल्वेंट-सॉल्वेंट इंटरैक्शन घटता है। विलायक के अणुओं के बीच मजबूत अंतःक्रिया गुहा गठन के लिए अधिक से अधिक थैलेपिक दंड की ओर ले जाती है। अगला, विलेय का एक कण थोक से अलग होना चाहिए। विलेय-विलेय अंतःक्रिया घटने के बाद से यह थैलेपिक रूप से प्रतिकूल है, लेकिन जब विलेय कण गुहा में प्रवेश करता है, तो परिणामी विलायक-विलेय अंतःक्रियाएं थैलेपिक रूप से अनुकूल होती हैं। अंत में, जैसे ही विलेय विलायक में मिश्रित होता है, एक एन्ट्रापी लाभ होता है।<ref name="Anslyn & Dougherty" />


[[File:Effect of solvent on solubility.png|600px|विलायक द्वारा विलेय का विलयन]]समाधान की एन्थैल्पी समाधान एन्थैल्पी माइनस अलग-अलग प्रणालियों की एन्थैल्पी है, जबकि समाधान की एन्ट्रापी एंट्रॉपी में संबंधित अंतर है। सॉल्वैंशन एनर्जी ([[गिब्स मुक्त ऊर्जा]] में परिवर्तन) एन्थैल्पी माइनस तापमान ([[केल्विन]] में) के गुणनफल में एंट्रॉपी में परिवर्तन का परिवर्तन है। गैस के घुलने पर गैस के आयतन में कमी के कारण गैसों के विलयन की ऋणात्मक एन्ट्रापी होती है। चूँकि उनके [[विलयन की एन्थैल्पी]] तापमान के साथ बहुत अधिक कम नहीं होती है, और उनके विलयन की एन्ट्रापी ऋणात्मक होती है और तापमान के साथ उल्लेखनीय रूप से भिन्न नहीं होती है, अधिकांश गैसें उच्च तापमान पर कम घुलनशील होती हैं।
[[File:Effect of solvent on solubility.png|600px|विलायक द्वारा विलेय का विलयन]]समाधान की एन्थैल्पी समाधान एन्थैल्पी माइनस अलग-अलग प्रणालियों की एन्थैल्पी है, जबकि समाधान की एन्ट्रापी एंट्रॉपी में संबंधित अंतर है। सॉल्वैंशन एनर्जी ([[गिब्स मुक्त ऊर्जा]] में परिवर्तन) एन्थैल्पी माइनस तापमान ([[केल्विन]] में) के गुणनफल में एंट्रॉपी में परिवर्तन का परिवर्तन है। गैस के घुलने पर गैस के आयतन में कमी के कारण गैसों के विलयन की ऋणात्मक एन्ट्रापी होती है। चूँकि उनके [[विलयन की एन्थैल्पी]] तापमान के साथ बहुत अधिक कम नहीं होती है, और उनके विलयन की एन्ट्रापी ऋणात्मक होती है और तापमान के साथ उल्लेखनीय रूप से भिन्न नहीं होती है, अधिकांश गैसें उच्च तापमान पर कम घुलनशील होती हैं।


सॉल्वैंशन की एन्थैल्पी यह समझाने में मदद कर सकती है कि सॉल्वैंशन कुछ आयनिक लैटिस के साथ क्यों होता है लेकिन दूसरों के साथ नहीं। किसी आयन को उसकी जाली से मुक्त करने के लिए आवश्यक ऊर्जा और विलायक के अणु के साथ संयोजन करने पर दी गई ऊर्जा के बीच के अंतर को [[विलयन का एन्थैल्पी परिवर्तन]] कहा जाता है। समाधान के एन्थैल्पी परिवर्तन के लिए एक [[ऋणात्मक संख्या]] मान एक आयन से मेल खाता है जो भंग होने की संभावना है, जबकि एक उच्च धनात्मक संख्या मान का अर्थ है कि सॉल्वेशन नहीं होगा। यह संभव है कि कोई आयन सकारात्मक एन्थैल्पी मान होने पर भी घुल जाएगा। आवश्यक अतिरिक्त ऊर्जा एंट्रॉपी में वृद्धि से आती है जिसके परिणामस्वरूप आयन घुल जाता है। एन्ट्रापी की शुरूआत अकेले गणना द्वारा यह निर्धारित करना कठिन बना देती है कि कोई पदार्थ घुलेगा या नहीं। सॉल्वैंट्स की सॉल्वेशन पावर के लिए एक मात्रात्मक माप [[दाता संख्या]] द्वारा दिया जाता है।<ref>{{cite journal | author = Gutmann V | year = 1976 | title = ऑर्गोनोमेटिक यौगिकों की प्रतिक्रियाशीलता पर विलायक प्रभाव| journal = Coord. Chem. Rev. | volume = 18 | issue = 2| page = 225 | doi = 10.1016/S0010-8545(00)82045-7 }}</ref>
सॉल्वैंशन की एन्थैल्पी यह समझाने में मदद कर सकती है कि सॉल्वैंशन कुछ आयनिक लैटिस के साथ क्यों होता है लेकिन दूसरों के साथ नहीं। किसी आयन को उसकी जाली से मुक्त करने के लिए आवश्यक ऊर्जा और विलायक के अणु के साथ संयोजन करने पर दी गई ऊर्जा के बीच के अंतर को [[विलयन का एन्थैल्पी परिवर्तन]] कहा जाता है। समाधान के एन्थैल्पी परिवर्तन के लिए एक [[ऋणात्मक संख्या]] मान एक आयन से मेल खाता है जो भंग होने की संभावना है, जबकि एक उच्च धनात्मक संख्या मान का अर्थ है कि विलायकन नहीं होगा। यह संभव है कि कोई आयन सकारात्मक एन्थैल्पी मान होने पर भी घुल जाएगा। आवश्यक अतिरिक्त ऊर्जा एंट्रॉपी में वृद्धि से आती है जिसके परिणामस्वरूप आयन घुल जाता है। एन्ट्रापी की शुरूआत अकेले गणना द्वारा यह निर्धारित करना कठिन बना देती है कि कोई पदार्थ घुलेगा या नहीं। सॉल्वैंट्स की विलायकन पावर के लिए एक मात्रात्मक माप [[दाता संख्या]] द्वारा दिया जाता है।<ref>{{cite journal | author = Gutmann V | year = 1976 | title = ऑर्गोनोमेटिक यौगिकों की प्रतिक्रियाशीलता पर विलायक प्रभाव| journal = Coord. Chem. Rev. | volume = 18 | issue = 2| page = 225 | doi = 10.1016/S0010-8545(00)82045-7 }}</ref>
हालांकि प्रारंभिक सोच यह थी कि [[आयनिक त्रिज्या]], या आवेश घनत्व के लिए एक धनायन के आयन आवेश का एक उच्च अनुपात, जिसके परिणामस्वरूप अधिक विलेयता होती है, यह लोहे (III) या [[लैंथेनाइड]]्स और [[एक्टिनाइड]]्स जैसे आयनों के लिए जांच के लिए खड़ा नहीं होता है, जो आसानी से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं। अघुलनशील (हाइड्रस) ऑक्साइड बनाने के लिए। चूंकि ये ठोस हैं, यह स्पष्ट है कि ये विलायक नहीं हैं।
हालांकि प्रारंभिक सोच यह थी कि [[आयनिक त्रिज्या]], या आवेश घनत्व के लिए एक धनायन के आयन आवेश का एक उच्च अनुपात, जिसके परिणामस्वरूप अधिक विलेयता होती है, यह लोहे (III) या [[लैंथेनाइड]]्स और [[एक्टिनाइड]]्स जैसे आयनों के लिए जांच के लिए खड़ा नहीं होता है, जो आसानी से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं। अघुलनशील (हाइड्रस) ऑक्साइड बनाने के लिए। चूंकि ये ठोस हैं, यह स्पष्ट है कि ये विलायक नहीं हैं।


मजबूत सॉल्वेंट-विलेय इंटरैक्शन सॉल्वेशन की प्रक्रिया को अधिक अनुकूल बनाते हैं। अलग-अलग सॉल्वैंट्स में विलेय का विघटन कितना अनुकूल है, इसकी तुलना करने का एक तरीका स्थानांतरण की मुक्त ऊर्जा पर विचार करना है। स्थानांतरण की मुक्त ऊर्जा दो अलग-अलग सॉल्वैंट्स में विलेय के तनु विलयनों के बीच मुक्त ऊर्जा अंतर की मात्रा निर्धारित करती है। यह मान अनिवार्य रूप से विलेय-विलेय अंतःक्रियाओं को शामिल किए बिना सॉल्वैंशन ऊर्जाओं की तुलना करने की अनुमति देता है।<ref name="Anslyn & Dougherty" />
मजबूत सॉल्वेंट-विलेय इंटरैक्शन विलायकन की प्रक्रिया को अधिक अनुकूल बनाते हैं। अलग-अलग सॉल्वैंट्स में विलेय का विघटन कितना अनुकूल है, इसकी तुलना करने का एक तरीका स्थानांतरण की मुक्त ऊर्जा पर विचार करना है। स्थानांतरण की मुक्त ऊर्जा दो अलग-अलग सॉल्वैंट्स में विलेय के तनु विलयनों के बीच मुक्त ऊर्जा अंतर की मात्रा निर्धारित करती है। यह मान अनिवार्य रूप से विलेय-विलेय अंतःक्रियाओं को शामिल किए बिना सॉल्वैंशन ऊर्जाओं की तुलना करने की अनुमति देता है।<ref name="Anslyn & Dougherty" />


सामान्य तौर पर, समाधानों का थर्मोडायनामिक विश्लेषण उन्हें प्रतिक्रियाओं के रूप में मॉडलिंग करके किया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि आप पानी में सोडियम क्लोराइड मिलाते हैं, तो नमक सोडियम (+aq) और क्लोराइड (-aq) आयनों में अलग हो जाएगा। इस पृथक्करण के लिए संतुलन स्थिरांक का अनुमान इस अभिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन द्वारा लगाया जा सकता है।
सामान्य तौर पर, समाधानों का थर्मोडायनामिक विश्लेषण उन्हें प्रतिक्रियाओं के रूप में मॉडलिंग करके किया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि आप पानी में सोडियम क्लोराइड मिलाते हैं, तो नमक सोडियम (+aq) और क्लोराइड (-aq) आयनों में अलग हो जाएगा। इस पृथक्करण के लिए संतुलन स्थिरांक का अनुमान इस अभिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन द्वारा लगाया जा सकता है।
Line 40: Line 42:
== मैक्रोमोलेक्युलस और असेंबली ==
== मैक्रोमोलेक्युलस और असेंबली ==


सॉल्वेशन (विशेष रूप से, [[हाइड्रेट]]) कई जैविक संरचनाओं और प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, जलीय विलयनों में [[डीएनए]] और प्रोटीन जैसे आयनों और/या आवेशित मैक्रोमोलेक्युलस का विलायक विषम संयोजनों के गठन को प्रभावित करता है, जो जैविक क्रिया के लिए जिम्मेदार हो सकता है।<ref>{{cite journal |author=A. Chremos|author2=J. F. Douglas |title=पॉलीइलेक्ट्रोलाइट एसोसिएशन और सॉल्वैंशन|journal= The Journal of Chemical Physics|volume=149 |issue=16 |pages=163305|year=2018|doi=10.1063/1.5030530|pmid=30384680 |pmc=6217855 |bibcode=2018JChPh.149p3305C }}</ref> एक अन्य उदाहरण के रूप में, प्रोटीन तह अनायास होता है, आंशिक रूप से प्रोटीन और आसपास के पानी के अणुओं के बीच बातचीत में अनुकूल परिवर्तन के कारण। मुड़े हुए प्रोटीन को सॉल्वेशन के संयोजन और एच-बॉन्ड सहित फ्यूजन की एन्थैल्पी के कारण [[ यादृच्छिक कुंडल ]] के सापेक्ष 5-10 किलो कैलोरी/मोल द्वारा स्थिर किया जाता है।<ref>{{cite journal | author = Pace CN, Shirley BA, McNutt M, Gajiwala K | year = 1996 | title = प्रोटीन के गठनात्मक स्थिरता में योगदान देने वाली शक्तियाँ| journal = FASEB Journal | volume = 10 | issue = 1| pages = 75–83 | pmid = 8566551 | doi = 10.1096/fasebj.10.1.8566551 | s2cid = 20021399 }}</ref> तह प्रोटीन के केंद्र में दफन करके पानी के संपर्क में आने वाली [[ जल विरोधी ]] साइड चेन की संख्या को कम करना सॉल्वेशन से संबंधित एक प्रेरक शक्ति है।
विलायकन (विशेष रूप से, [[हाइड्रेट]]) कई जैविक संरचनाओं और प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, जलीय विलयनों में [[डीएनए]] और प्रोटीन जैसे आयनों और/या आवेशित मैक्रोमोलेक्युलस का विलायक विषम संयोजनों के गठन को प्रभावित करता है, जो जैविक क्रिया के लिए जिम्मेदार हो सकता है।<ref>{{cite journal |author=A. Chremos|author2=J. F. Douglas |title=पॉलीइलेक्ट्रोलाइट एसोसिएशन और सॉल्वैंशन|journal= The Journal of Chemical Physics|volume=149 |issue=16 |pages=163305|year=2018|doi=10.1063/1.5030530|pmid=30384680 |pmc=6217855 |bibcode=2018JChPh.149p3305C }}</ref> एक अन्य उदाहरण के रूप में, प्रोटीन तह अनायास होता है, आंशिक रूप से प्रोटीन और आसपास के पानी के अणुओं के बीच बातचीत में अनुकूल परिवर्तन के कारण। मुड़े हुए प्रोटीन को विलायकन के संयोजन और एच-बॉन्ड सहित फ्यूजन की एन्थैल्पी के कारण [[ यादृच्छिक कुंडल ]] के सापेक्ष 5-10 किलो कैलोरी/मोल द्वारा स्थिर किया जाता है।<ref>{{cite journal | author = Pace CN, Shirley BA, McNutt M, Gajiwala K | year = 1996 | title = प्रोटीन के गठनात्मक स्थिरता में योगदान देने वाली शक्तियाँ| journal = FASEB Journal | volume = 10 | issue = 1| pages = 75–83 | pmid = 8566551 | doi = 10.1096/fasebj.10.1.8566551 | s2cid = 20021399 }}</ref> तह प्रोटीन के केंद्र में दफन करके पानी के संपर्क में आने वाली [[ जल विरोधी ]] साइड चेन की संख्या को कम करना विलायकन से संबंधित एक प्रेरक शक्ति है।


सॉल्वेशन मेजबान-अतिथि रसायन विज्ञान को भी प्रभावित करता है। मेजबान-अतिथि रंग। कई मेजबान अणुओं में एक हाइड्रोफोबिक छिद्र होता है जो एक हाइड्रोफोबिक अतिथि को आसानी से घेर लेता है। इन अंतःक्रियाओं का उपयोग दवा वितरण जैसे अनुप्रयोगों में किया जा सकता है, जैसे कि एक हाइड्रोफोबिक दवा अणु को जैविक प्रणाली में वितरित किया जा सकता है, बिना इसे घुलनशील बनाने के लिए दवा को संशोधित करने की आवश्यकता के बिना। समावेशन यौगिक के लिए बाध्यकारी स्थिरांक | मेजबान-अतिथि परिसर विलायक की ध्रुवीयता पर निर्भर करते हैं।<ref>Steed, J. W. and Atwood, J. L. (2013) Supramolecular Chemistry. 2nd ed. Wiley. {{ISBN|1118681509}}, 9781118681503.</ref>
विलायकन मेजबान-अतिथि रसायन विज्ञान को भी प्रभावित करता है। मेजबान-अतिथि रंग। कई मेजबान अणुओं में एक हाइड्रोफोबिक छिद्र होता है जो एक हाइड्रोफोबिक अतिथि को आसानी से घेर लेता है। इन अंतःक्रियाओं का उपयोग दवा वितरण जैसे अनुप्रयोगों में किया जा सकता है, जैसे कि एक हाइड्रोफोबिक दवा अणु को जैविक प्रणाली में वितरित किया जा सकता है, बिना इसे घुलनशील बनाने के लिए दवा को संशोधित करने की आवश्यकता के बिना। समावेशन यौगिक के लिए बाध्यकारी स्थिरांक | मेजबान-अतिथि परिसर विलायक की ध्रुवीयता पर निर्भर करते हैं।<ref>Steed, J. W. and Atwood, J. L. (2013) Supramolecular Chemistry. 2nd ed. Wiley. {{ISBN|1118681509}}, 9781118681503.</ref>
जलयोजन बायोमोलेक्यूल्स के इलेक्ट्रॉनिक और कंपन गुणों को प्रभावित करता है।<ref>{{cite journal | author = Mashaghi Alireza | display-authors = etal | year = 2012| title = जलयोजन झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स की आणविक और इलेक्ट्रॉनिक संरचना को दृढ़ता से प्रभावित करता है| journal = J. Chem. Phys. | volume = 136 | issue = 11| page = 114709 | doi = 10.1063/1.3694280 | pmid = 22443792 | bibcode = 2012JChPh.136k4709M }}</ref><ref>{{cite journal | author = Bonn Mischa | display-authors = etal | year = 2012 | title = मेम्ब्रेन लिपिड्स में विस्तारित कंपन को प्रेरित करके इंटरफेशियल जल ऊर्जा हस्तांतरण की सुविधा देता है| journal = J Phys Chem | volume = 116| issue = 22| pages = 6455–6460| doi = 10.1021/jp302478a | pmid = 22594454 }}</ref>
जलयोजन बायोमोलेक्यूल्स के इलेक्ट्रॉनिक और कंपन गुणों को प्रभावित करता है।<ref>{{cite journal | author = Mashaghi Alireza | display-authors = etal | year = 2012| title = जलयोजन झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स की आणविक और इलेक्ट्रॉनिक संरचना को दृढ़ता से प्रभावित करता है| journal = J. Chem. Phys. | volume = 136 | issue = 11| page = 114709 | doi = 10.1063/1.3694280 | pmid = 22443792 | bibcode = 2012JChPh.136k4709M }}</ref><ref>{{cite journal | author = Bonn Mischa | display-authors = etal | year = 2012 | title = मेम्ब्रेन लिपिड्स में विस्तारित कंपन को प्रेरित करके इंटरफेशियल जल ऊर्जा हस्तांतरण की सुविधा देता है| journal = J Phys Chem | volume = 116| issue = 22| pages = 6455–6460| doi = 10.1021/jp302478a | pmid = 22594454 }}</ref>


Revision as of 18:50, 5 March 2023

Not to be confused with salvation.
पानी के अणुओं द्वारा घुलनशील सोडियम आयन

विलायकन समाधान अणुओं के साथ एक विलायक की पारस्परिक क्रिया का वर्णन करता है। आयनित और अपरिवर्तित दोनों अणु एक विलायक के साथ दृढ़ता से बातचीत करते हैं, और इस बातचीत की ताकत और प्रकृति घुलनशीलता, प्रतिक्रियाशीलता और रंग सहित विलेय के कई गुणों को प्रभावित करती है, साथ ही साथ विलायक के गुणों जैसे इसकी चिपचिपाहट और घनत्व को प्रभावित करती है।[1]यदि विलायक और विलेय कणों के बीच आकर्षक बल विलेय कणों को एक साथ रखने वाले आकर्षक बलों से अधिक हैं, तो विलायक के कण विलेय कणों को अलग करते हैं और उन्हें घेर लेते हैं। घिरे हुए विलेय कण तब ठोस विलेय से दूर होकर विलयन में चले जाते हैं। आयन एक विलायकन शेल से घिरे होते हैं। विलायकन विलायक और विलेय अणुओं को सॉल्वैंशन कॉम्प्लेक्स में पुनर्गठित करने की प्रक्रिया है और इसमें बंधन गठन, हाइड्रोजन बॉन्डिंग और वैन डेर वाल्स बल शामिल हैं। जल द्वारा विलेय का विलयन जलयोजन कहलाता है।[2]

Solvation describes the interaction of a solvent with dissolved molecules. Both ionized and uncharged molecules interact strongly with a solvent, and the strength and nature of this interaction influence many properties of the solute, including solubility, reactivity, and color, as well as influencing the properties of the solvent such as its viscosity and density. If the attractive forces between the solvent and solute particles are greater than the attractive forces holding the solute particles together, the solvent particles pull the solute particles apart and surround them. The surrounded solute particles then move away from the solid solute and out into the solution. Ions are surrounded by a concentric shell of solvent. Solvation is the process of reorganizing solvent and solute molecules into solvation complexes and involves bond formation, hydrogen bonding, and van der Waals forces. Solvation of a solute by water is called hydration. ठोस यौगिकों की घुलनशीलता जाली ऊर्जा और सॉल्वैंशन के बीच प्रतिस्पर्धा पर निर्भर करती है, जिसमें सॉल्वेंट संरचना में परिवर्तन से संबंधित एन्ट्रापी प्रभाव शामिल हैं।[3]


घुलनशीलता से भेद

शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ की परिभाषा के अनुसार,[4] सॉल्वैंशन विलायक के साथ विलेय की एक अंतःक्रिया है, जो विलयन (रसायन विज्ञान) में विलेय प्रजातियों के स्थिरीकरण की ओर ले जाती है। विलायक अवस्था में, एक आयन या अणु एक समाधान में घिरा हुआ है या विलायक अणुओं द्वारा जटिल (रसायन विज्ञान) है। सॉल्वेटेड प्रजातियों को अक्सर समन्वय संख्या और जटिल संतुलन स्थिरांक द्वारा वर्णित किया जा सकता है। विलायकन इंटरैक्शन की अवधारणा को अघुलनशील सामग्री पर भी लागू किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, आयन-एक्सचेंज राल की सतह पर कार्यात्मक समूहों का विलायकन।

विलायकन, अवधारणा में, घुलनशीलता से अलग है। विलायकन या विघटन एक रासायनिक कैनेटीक्स प्रक्रिया है और इसकी दर से इसकी मात्रा निर्धारित की जाती है। घुलनशीलता गतिशील संतुलन स्थिति को प्राप्त करती है जब विघटन की दर वर्षा (रसायन विज्ञान) की दर के बराबर होती है। इकाइयों पर विचार करने से भेद स्पष्ट हो जाता है। विघटन दर के लिए विशिष्ट इकाई mol/s है। घुलनशीलता के लिए इकाइयाँ एक सांद्रता व्यक्त करती हैं: द्रव्यमान प्रति आयतन (mg/mL), मोलरिटी (mol/L), आदि।[citation needed]

सॉल्वैंट्स और इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन

विलायकन में विभिन्न प्रकार के इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन शामिल हैं: हाइड्रोजन बंध , आयन-डीपोल इंटरैक्शन, और वैन डेर वाल्स फोर्स (जिसमें डीपोल-डीपोल, डीपोल-प्रेरित डीपोल, और प्रेरित डीपोल-प्रेरित डीपोल इंटरैक्शन शामिल हैं)। इनमें से कौन सी ताकत काम कर रही है, यह विलायक और विलेय की आणविक संरचना और गुणों पर निर्भर करता है। विलायक और विलेय के बीच इन गुणों की समानता या पूरक चरित्र यह निर्धारित करता है कि किसी विशेष विलायक द्वारा विलेय को कितनी अच्छी तरह से घोला जा सकता है।

Error creating thumbnail:
विभिन्न सॉल्वैंट्स में दिन के उजाले (शीर्ष पंक्ति) और यूवी-प्रकाश (दूसरी पंक्ति) में नील लाल। बाएं से दाएं: 1. पानी, 2. मेथनॉल, 3. इथेनॉल, 4. एसिटोनिट्राइल, 5. डाइमिथाइलफोर्माइड, 6. एसीटोन, 7. एथिलैसेटेट, 8. डाइक्लोरमीथेन 9. एन-हेक्सेन, 10. मिथाइल-टर्ट-ब्यूटीलेथर, 11. साइक्लोहेक्सेन, 12. टोल्यूनि। फोटोग्राफर: आर्मिन कुबेलबेक, सीसी-बाय-एसए, विकिमीडिया कॉमन्स

विलायक रासायनिक ध्रुवीयता यह निर्धारित करने में सबसे महत्वपूर्ण कारक है कि यह किसी विशेष विलेय को कितनी अच्छी तरह से घोलता है। ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में आणविक द्विध्रुव होते हैं, जिसका अर्थ है कि विलायक अणु के हिस्से में अणु के दूसरे भाग की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन घनत्व होता है। अधिक इलेक्ट्रॉन घनत्व वाला भाग आंशिक ऋणात्मक आवेश का अनुभव करेगा जबकि कम इलेक्ट्रॉन घनत्व वाला भाग आंशिक धनात्मक आवेश का अनुभव करेगा। ध्रुवीय विलायक के अणु ध्रुवीय विलेय और आयनों को घोल सकते हैं क्योंकि वे अणु के आंशिक रूप से चार्ज किए गए हिस्से को इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के माध्यम से विलेय की ओर उन्मुख कर सकते हैं। यह सिस्टम को स्थिर करता है और विलेय के प्रत्येक कण के चारों ओर एक सॉल्वैंशन शेल (या पानी के मामले में हाइड्रेशन शेल) बनाता है। एक विलेय कण के तत्काल आसपास के विलायक के अणुओं में अक्सर बाकी विलायक की तुलना में बहुत अलग क्रम होता है, और अलग-अलग क्रम वाले विलायक अणुओं के इस क्षेत्र को साइबोटैक्टिक क्षेत्र कहा जाता है।[5] पानी सबसे आम और अच्छी तरह से अध्ययन किया गया ध्रुवीय विलायक है, लेकिन अन्य मौजूद हैं, जैसे कि इथेनॉल, मेथनॉल, एसीटोन, acetonitrile और डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड। ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में अक्सर एक उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक पाया जाता है, हालांकि अन्य विलायक पैमानों का उपयोग विलायक ध्रुवीयता को वर्गीकृत करने के लिए भी किया जाता है। ध्रुवीय सॉल्वैंट्स का उपयोग लवण जैसे अकार्बनिक या आयनिक यौगिकों को भंग करने के लिए किया जा सकता है। किसी विलयन की विद्युत प्रतिरोधकता और चालकता उसके आयनों के विलयन पर निर्भर करती है। गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स आयनों को सॉल्व नहीं कर सकते हैं, और आयनों को आयन जोड़े के रूप में पाया जाएगा।

विलायक और विलेय अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंधन एच-बॉन्ड को स्वीकार करने, एच-बांड दान करने या दोनों की क्षमता पर निर्भर करता है। सॉल्वैंट्स जो एच-बांड दान कर सकते हैं उन्हें प्रोटिक कहा जाता है, जबकि सॉल्वैंट्स जिनमें हाइड्रोजन परमाणु के लिए ध्रुवीकृत बंधन नहीं होता है और हाइड्रोजन बांड दान नहीं कर सकते हैं उन्हें एप्रोटिक कहा जाता है। एच-बॉन्ड डोनर क्षमता को स्केल (α) पर वर्गीकृत किया गया है।[6] प्रोटिक सॉल्वैंट्स विलेय को सॉल्व कर सकते हैं जो हाइड्रोजन बॉन्ड को स्वीकार कर सकते हैं। इसी तरह, सॉल्वैंट्स जो हाइड्रोजन बॉन्ड को स्वीकार कर सकते हैं, एच-बॉन्ड-दान करने वाले विलेय को सॉल्व कर सकते हैं। एक विलायक की हाइड्रोजन बांड स्वीकर्ता क्षमता को एक पैमाने (β) पर वर्गीकृत किया जाता है।[7] सॉल्वैंट्स जैसे कि पानी दोनों हाइड्रोजन बॉन्ड दान और स्वीकार कर सकते हैं, जो सॉल्विंग विलेय में उत्कृष्ट होते हैं जो एच-बांड दान या स्वीकार (या दोनों) कर सकते हैं।

कुछ रासायनिक यौगिकों में solvatochromism का अनुभव होता है, जो विलायक ध्रुवीयता के कारण रंग में परिवर्तन होता है। यह घटना बताती है कि कैसे अलग-अलग सॉल्वैंट्स एक ही विलेय के साथ अलग-अलग तरीके से इंटरैक्ट करते हैं। अन्य सॉल्वेंट प्रभावों में कंफॉर्मल या आइसोमेरिक प्राथमिकताएं और विलेय की अम्लता में परिवर्तन शामिल हैं।

विलायकन एनर्जी और थर्मोडायनामिक विचार

अलग किए गए विलायक और ठोस (या गैस या तरल) की गिब्स ऊर्जा की तुलना में, समाधान की समग्र गिब्स ऊर्जा कम होने पर सॉल्वैंशन प्रक्रिया थर्मोडायनामिक रूप से अनुकूल होगी। इसका मतलब यह है कि तापीय धारिता माइनस एन्ट्रापी में परिवर्तन (निरपेक्ष तापमान से गुणा) एक नकारात्मक मान है, या यह कि सिस्टम की गिब्स ऊर्जा घट जाती है। एक नकारात्मक गिब्स ऊर्जा एक सहज प्रक्रिया को इंगित करती है लेकिन विघटन की दर के बारे में जानकारी प्रदान नहीं करती है।

विलायकन में विभिन्न ऊर्जा परिणामों के साथ कई चरण शामिल होते हैं। सबसे पहले, एक विलेय के लिए जगह बनाने के लिए विलायक में एक गुहा बननी चाहिए। यह एंट्रोपिक और थैलेपिक रूप से प्रतिकूल दोनों है, क्योंकि सॉल्वेंट ऑर्डर बढ़ता है और सॉल्वेंट-सॉल्वेंट इंटरैक्शन घटता है। विलायक के अणुओं के बीच मजबूत अंतःक्रिया गुहा गठन के लिए अधिक से अधिक थैलेपिक दंड की ओर ले जाती है। अगला, विलेय का एक कण थोक से अलग होना चाहिए। विलेय-विलेय अंतःक्रिया घटने के बाद से यह थैलेपिक रूप से प्रतिकूल है, लेकिन जब विलेय कण गुहा में प्रवेश करता है, तो परिणामी विलायक-विलेय अंतःक्रियाएं थैलेपिक रूप से अनुकूल होती हैं। अंत में, जैसे ही विलेय विलायक में मिश्रित होता है, एक एन्ट्रापी लाभ होता है।[5]

विलायक द्वारा विलेय का विलयनसमाधान की एन्थैल्पी समाधान एन्थैल्पी माइनस अलग-अलग प्रणालियों की एन्थैल्पी है, जबकि समाधान की एन्ट्रापी एंट्रॉपी में संबंधित अंतर है। सॉल्वैंशन एनर्जी (गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन) एन्थैल्पी माइनस तापमान (केल्विन में) के गुणनफल में एंट्रॉपी में परिवर्तन का परिवर्तन है। गैस के घुलने पर गैस के आयतन में कमी के कारण गैसों के विलयन की ऋणात्मक एन्ट्रापी होती है। चूँकि उनके विलयन की एन्थैल्पी तापमान के साथ बहुत अधिक कम नहीं होती है, और उनके विलयन की एन्ट्रापी ऋणात्मक होती है और तापमान के साथ उल्लेखनीय रूप से भिन्न नहीं होती है, अधिकांश गैसें उच्च तापमान पर कम घुलनशील होती हैं।

सॉल्वैंशन की एन्थैल्पी यह समझाने में मदद कर सकती है कि सॉल्वैंशन कुछ आयनिक लैटिस के साथ क्यों होता है लेकिन दूसरों के साथ नहीं। किसी आयन को उसकी जाली से मुक्त करने के लिए आवश्यक ऊर्जा और विलायक के अणु के साथ संयोजन करने पर दी गई ऊर्जा के बीच के अंतर को विलयन का एन्थैल्पी परिवर्तन कहा जाता है। समाधान के एन्थैल्पी परिवर्तन के लिए एक ऋणात्मक संख्या मान एक आयन से मेल खाता है जो भंग होने की संभावना है, जबकि एक उच्च धनात्मक संख्या मान का अर्थ है कि विलायकन नहीं होगा। यह संभव है कि कोई आयन सकारात्मक एन्थैल्पी मान होने पर भी घुल जाएगा। आवश्यक अतिरिक्त ऊर्जा एंट्रॉपी में वृद्धि से आती है जिसके परिणामस्वरूप आयन घुल जाता है। एन्ट्रापी की शुरूआत अकेले गणना द्वारा यह निर्धारित करना कठिन बना देती है कि कोई पदार्थ घुलेगा या नहीं। सॉल्वैंट्स की विलायकन पावर के लिए एक मात्रात्मक माप दाता संख्या द्वारा दिया जाता है।[8] हालांकि प्रारंभिक सोच यह थी कि आयनिक त्रिज्या, या आवेश घनत्व के लिए एक धनायन के आयन आवेश का एक उच्च अनुपात, जिसके परिणामस्वरूप अधिक विलेयता होती है, यह लोहे (III) या लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स जैसे आयनों के लिए जांच के लिए खड़ा नहीं होता है, जो आसानी से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं। अघुलनशील (हाइड्रस) ऑक्साइड बनाने के लिए। चूंकि ये ठोस हैं, यह स्पष्ट है कि ये विलायक नहीं हैं।

मजबूत सॉल्वेंट-विलेय इंटरैक्शन विलायकन की प्रक्रिया को अधिक अनुकूल बनाते हैं। अलग-अलग सॉल्वैंट्स में विलेय का विघटन कितना अनुकूल है, इसकी तुलना करने का एक तरीका स्थानांतरण की मुक्त ऊर्जा पर विचार करना है। स्थानांतरण की मुक्त ऊर्जा दो अलग-अलग सॉल्वैंट्स में विलेय के तनु विलयनों के बीच मुक्त ऊर्जा अंतर की मात्रा निर्धारित करती है। यह मान अनिवार्य रूप से विलेय-विलेय अंतःक्रियाओं को शामिल किए बिना सॉल्वैंशन ऊर्जाओं की तुलना करने की अनुमति देता है।[5]

सामान्य तौर पर, समाधानों का थर्मोडायनामिक विश्लेषण उन्हें प्रतिक्रियाओं के रूप में मॉडलिंग करके किया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि आप पानी में सोडियम क्लोराइड मिलाते हैं, तो नमक सोडियम (+aq) और क्लोराइड (-aq) आयनों में अलग हो जाएगा। इस पृथक्करण के लिए संतुलन स्थिरांक का अनुमान इस अभिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन द्वारा लगाया जा सकता है।

गैसीय आयन के सॉल्वैंशन की गिब्स मुक्त ऊर्जा का अनुमान लगाने के लिए बोर्न समीकरण का उपयोग किया जाता है।

हाल के सिमुलेशन अध्ययनों से पता चला है कि आयनों और आसपास के पानी के अणुओं के बीच सॉल्वैंशन ऊर्जा में भिन्नता हॉफमिस्टर श्रृंखला के तंत्र को रेखांकित करती है।[9][1]


मैक्रोमोलेक्युलस और असेंबली

विलायकन (विशेष रूप से, हाइड्रेट) कई जैविक संरचनाओं और प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, जलीय विलयनों में डीएनए और प्रोटीन जैसे आयनों और/या आवेशित मैक्रोमोलेक्युलस का विलायक विषम संयोजनों के गठन को प्रभावित करता है, जो जैविक क्रिया के लिए जिम्मेदार हो सकता है।[10] एक अन्य उदाहरण के रूप में, प्रोटीन तह अनायास होता है, आंशिक रूप से प्रोटीन और आसपास के पानी के अणुओं के बीच बातचीत में अनुकूल परिवर्तन के कारण। मुड़े हुए प्रोटीन को विलायकन के संयोजन और एच-बॉन्ड सहित फ्यूजन की एन्थैल्पी के कारण यादृच्छिक कुंडल के सापेक्ष 5-10 किलो कैलोरी/मोल द्वारा स्थिर किया जाता है।[11] तह प्रोटीन के केंद्र में दफन करके पानी के संपर्क में आने वाली जल विरोधी साइड चेन की संख्या को कम करना विलायकन से संबंधित एक प्रेरक शक्ति है।

विलायकन मेजबान-अतिथि रसायन विज्ञान को भी प्रभावित करता है। मेजबान-अतिथि रंग। कई मेजबान अणुओं में एक हाइड्रोफोबिक छिद्र होता है जो एक हाइड्रोफोबिक अतिथि को आसानी से घेर लेता है। इन अंतःक्रियाओं का उपयोग दवा वितरण जैसे अनुप्रयोगों में किया जा सकता है, जैसे कि एक हाइड्रोफोबिक दवा अणु को जैविक प्रणाली में वितरित किया जा सकता है, बिना इसे घुलनशील बनाने के लिए दवा को संशोधित करने की आवश्यकता के बिना। समावेशन यौगिक के लिए बाध्यकारी स्थिरांक | मेजबान-अतिथि परिसर विलायक की ध्रुवीयता पर निर्भर करते हैं।[12] जलयोजन बायोमोलेक्यूल्स के इलेक्ट्रॉनिक और कंपन गुणों को प्रभावित करता है।[13][14]


कंप्यूटर सिमुलेशन में सॉल्वैंशन का महत्व

मैक्रोमोलेक्युलस की संरचना पर सॉल्वैंशन के प्रभाव के महत्व के कारण, प्रारंभिक कंप्यूटर सिमुलेशन, जिन्होंने सॉल्वेंट (वैक्यूओ में) के प्रभाव को शामिल किए बिना अपने व्यवहार को मॉडल करने का प्रयास किया, जब समाधान में प्राप्त प्रयोगात्मक डेटा की तुलना में खराब परिणाम प्राप्त हो सकते हैं। छोटे अणु भी अधिक कॉम्पैक्ट कन्फर्मेशन अपना सकते हैं जब वेक्यूओ में अनुकरण किया जाता है; यह अनुकूल वैन डेर वाल्स बल और इंट्रामोल्युलर इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के कारण है जो एक विलायक की उपस्थिति में नम हो जाएगा।

जैसे-जैसे कंप्यूटर की शक्ति में वृद्धि हुई, एक सिमुलेशन के भीतर सॉल्वैंशन के प्रभावों को आजमाना और शामिल करना संभव हो गया और ऐसा करने का सबसे सरल तरीका यह है कि सॉल्वेंट अणुओं की एक त्वचा के साथ अणु को घेरना, विलायक की एक बूंद के भीतर अणु का अनुकरण करने के समान है। अगर त्वचा पर्याप्त गहरी है।[15]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 M. Andreev; J. de Pable; A. Chremos; J. F. Douglas (2018). "इलेक्ट्रोलाइट समाधानों के गुणों पर आयन विलयन का प्रभाव". J. Phys. Chem. B. 122 (14): 4029–4034. doi:10.1021/acs.jpcb.8b00518. PMID 29611710.
  2. ↑ Cambell, Neil (2006). रसायन विज्ञान - कैलिफोर्निया संस्करण. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. p. 734. ISBN 978-0-13-201304-8.
  3. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 823. ISBN 978-0-08-037941-8.
  4. ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "solvation". doi:10.1351/goldbook.S05747
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 Eric V. Anslyn; Dennis A. Dougherty (2006). Modern Physical Organic Chemistry. University Science Books. ISBN 978-1-891389-31-3.
  6. ↑ Taft R. W., Kamlet M. J. (1976). "The solvatochromic comparison method. 2. The .alpha.-scale of solvent hydrogen-bond donor (HBD) acidities". J. Am. Chem. Soc. 98 (10): 2886–2894. doi:10.1021/ja00426a036.
  7. ↑ Taft R. W., Kamlet M. J. (1976). "सॉल्वैटोक्रोमिक तुलना विधि। 1. सॉल्वेंट हाइड्रोजन-बॉन्ड स्वीकर्ता (HBA) बेसिकिटी का .beta.-स्केल". J. Am. Chem. Soc. 98 (2): 377–383. doi:10.1021/ja00418a009.
  8. ↑ Gutmann V (1976). "ऑर्गोनोमेटिक यौगिकों की प्रतिक्रियाशीलता पर विलायक प्रभाव". Coord. Chem. Rev. 18 (2): 225. doi:10.1016/S0010-8545(00)82045-7.
  9. ↑ M. Andreev; A. Chremos; J. de Pablo; J. F. Douglas (2017). "इलेक्ट्रोलाइट समाधान की गतिशीलता का मोटे अनाज वाला मॉडल". J. Phys. Chem. B. 121 (34): 8195–8202. doi:10.1021/acs.jpcb.7b04297. PMID 28816050.
  10. ↑ A. Chremos; J. F. Douglas (2018). "पॉलीइलेक्ट्रोलाइट एसोसिएशन और सॉल्वैंशन". The Journal of Chemical Physics. 149 (16): 163305. Bibcode:2018JChPh.149p3305C. doi:10.1063/1.5030530. PMC 6217855. PMID 30384680.
  11. ↑ Pace CN, Shirley BA, McNutt M, Gajiwala K (1996). "प्रोटीन के गठनात्मक स्थिरता में योगदान देने वाली शक्तियाँ". FASEB Journal. 10 (1): 75–83. doi:10.1096/fasebj.10.1.8566551. PMID 8566551. S2CID 20021399.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  12. ↑ Steed, J. W. and Atwood, J. L. (2013) Supramolecular Chemistry. 2nd ed. Wiley. ISBN 1118681509, 9781118681503.
  13. ↑ Mashaghi Alireza; et al. (2012). "जलयोजन झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स की आणविक और इलेक्ट्रॉनिक संरचना को दृढ़ता से प्रभावित करता है". J. Chem. Phys. 136 (11): 114709. Bibcode:2012JChPh.136k4709M. doi:10.1063/1.3694280. PMID 22443792.
  14. ↑ Bonn Mischa; et al. (2012). "मेम्ब्रेन लिपिड्स में विस्तारित कंपन को प्रेरित करके इंटरफेशियल जल ऊर्जा हस्तांतरण की सुविधा देता है". J Phys Chem. 116 (22): 6455–6460. doi:10.1021/jp302478a. PMID 22594454.
  15. ↑ Leach, Andrew R. (2001). Molecular modelling : principles and applications (2nd ed.). Harlow, England: Prentice Hall. p. 320. ISBN 0-582-38210-6. OCLC 45008511.


अग्रिम पठन

  • Dogonadze, Revaz; et al., eds. (1985–88). The Chemical Physics of Solvation (3 vols. ed.). Amsterdam: Elsevier. ISBN 0-444-42551-9 (part A), ISBN 0-444-42674-4 (part B), ISBN 0-444-42984-0 (Chemistry)
  • Jiang D., Urakawa A., Yulikov M., Mallat T., Jeschke G., Baiker A. (2009). "Size selectivity of a copper metal-organic framework and origin of catalytic activity in epoxide alcoholysis". Chemistry. 15 (45): 12255–62. doi:10.1002/chem.200901510. PMID 19806616.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) [One example of a solvated MOF, where partial dissolution is described.]


बाहरी संबंध

File:Commons-logo.svg
Wikimedia Commons has media related to [[commons:Category:सॉल्वेशन|सॉल्वेशन]].
Look up सॉल्वेशन in Wiktionary, the free dictionary.
Retrieved from ‘https://www.vigyanwiki.in/index.php?title=सॉल्वेशन&oldid=146853’