विलेयता: Difference between revisions

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घुले हुए ठोस का उदाहरण (बाएं)

4.2 मोलर सांद्रता वाले अमोनियम सल्फेट घोल में क्रिस्टल का निर्माण। विलयन शुरू में 20 डिग्री सेल्सियस पर तैयार किया गया था और फिर 2 दिनों के लिए 4 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहीत किया गया था।

रसायन विज्ञान में, विलेयताएक रासायनिक पदार्थ की क्षमता है, विलेय, दूसरे पदार्थ, विलायक के साथ मिलकर एक विलयन बनाता है। अविलेयताविलेयताके विपरीत है, इसमें विलेय विलायक के साथ विलयन बनाने में असमर्थता प्रदर्शित करता है।

एक विशिष्ट विलायक में किसी पदार्थ की विलेयता की सीमा को सामान्यतः पर संतृप्त घोल में विलेय की सांद्रता के रूप में मापा जाता है, जिसमें कोई और विलेय नहीं घुल सकता है।^[1] इस बिंदु पर, कहा जाता है की दो पदार्थों की आपस में विलेयता साम्यावस्था है। कुछ विलेय और विलायक के लिए, ऐसी कोई सीमा नहीं हो सकती है, जिस स्थिति में दो पदार्थों को "सभी अनुपातों में मिश्रणीय" (या केवल "विलेय") कहा जाता है।^[2]

विलेय ठोस, द्रव या गैस हो सकता है, जबकि विलायक सामान्यतः पर ठोस या द्रव होता है। दोनों शुद्ध पदार्थ हो सकते हैं, या स्वयं विलयन हो सकते हैं। अत्यधिक चरम स्थितियों को छोड़कर, गैसें हमेशा सभी अनुपातों में मिश्रणीय होती हैं।^[3], और एक ठोस या द्रव गैस में गैसीय अवस्था में ही परिवर्तित होकर ही "घुल" सकती है।

विलेयतामुख्य रूप से विलेय और विलायक की संरचना (उनके पीएच(pH)और अन्य घुले हुई पदार्थों की उपस्थिति) के साथ-साथ तापमान और दबाव पर निर्भर करती है। निर्भरता को अक्सर दो पदार्थों के कणों (परमाणुओं, अणुओं, या आयनों) के बीच परस्पर क्रिया के रूप में और तापीय धारिता और एन्ट्रॉपी जैसी ऊष्मागतिकीय अवधारणाओं के संदर्भ में समझाया जा सकता है।

कुछ शर्तों के तहत, विलेय की सांद्रता इसकी सामान्य विलेयता सीमा से अधिक हो सकती है। जिसका परिणाम एक सुपरसैचुरेटेड विलयन है, जो मेटास्टेबल है और यदि एक उपयुक्त केंद्रक साइट दिखाई देती है तो अतिरिक्त विलेय को तेजी से बाहर कर देगा।^[4]

विलेयता की अवधारणा तब लागू नहीं होती है जब दो पदार्थों के बीच एक अपरिवर्तनीय रासायनिक अभिक्रिया होती है, जैसे कि हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड की अभिक्रिया; भले ही कोई कह सकता है, अनौपचारिक रूप से, कि एक दूसरे में घुल गया। विलेयताभी विलयन की दर के समान नहीं है, जो कि द्रव विलायक में एक ठोस विलेय कितनी तेजी से घुलता है। यह संपत्ति कई अन्य चरों पर निर्भर करती है, जैसे कि दो पदार्थों का भौतिक रूप और मिश्रण का तरीका और तीव्रता।

रसायन विज्ञान के अलावा कई विज्ञानों में विलेयता की अवधारणा और विलेयता का पैमाना अत्यंत महत्वपूर्ण हैं, जैसे कि भूविज्ञान, जीव विज्ञान, भौतिकी और समुद्र विज्ञान, साथ ही साथ अभियांत्रिकी, चिकित्सा, कृषि और यहां तक कि गैर-तकनीकी गतिविधियों जैसे चित्र, सफाई, खाना पकाना, और शराब बनाना। वैज्ञानिक, औद्योगिक, या व्यावहारिक हित की अधिकांश रासायनिक अभिक्रियाएँ तभी होती हैं जब अभिकर्मक को एक उपयुक्त विलायक में घोल दिया जाता है। जल अब तक का सबसे सामान्य विलायक है।

विलेयता शब्द का प्रयोग कभी-कभी उन सामग्रियों के लिए किया जाता है जो द्रव में बहुत महीन ठोस कणों के कोलाइड बना सकते हैं।^[5] हालांकि, ऐसे पदार्थों की मात्रात्मक विलेयता सामान्यतः पर अच्छी तरह से परिभाषित नहीं होती है।

विलेयता की मात्रा

एक विशिष्ट विलायक में एक विशिष्ट विलेय की विलेयता को सामान्यतः दो के संतृप्त विलयन की सान्द्रता के रूप में व्यक्त किया जाता है^[1]। विलयन की सान्द्रता को व्यक्त करने के कई तरीकों में से किसी का भी उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि द्रव्यमान, आयतन, या किसी विशिष्ट द्रव्यमान, आयतन या विलायक या विलयन के मोल के लिए विलेय की मोल् में मात्रा।

विलायक की प्रति मात्रा

विशेष रूप से, रासायनिक पुस्तिकाएं अक्सर एक द्रव पदार्थ में पदार्थ की विलेयता को विलेय प्रति डेसी लीटर (100 मिली लीटर) विलायक (g/dL) के के रूप में; या, सामान्यतः पर ग्राम प्रति लीटर (g/L) के रूप में व्यक्त करती हैं। इसके बजाय विलायक की मात्रा द्रव्यमान में व्यक्त की जा सकती है, जैसे ग्राम/100 ग्राम या ग्राम/किग्रा। इस मामले में संख्या को प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, और "भार प्रति भार" इंगित करने के लिए संक्षिप्त नाम w/w का उपयोग किया जा सकता है।^[6] (g/L और g/kg में मान व्यावहारिक रूप से जल के लिए समान हैं, लेकिन अन्य विलायक के लिए नहीं।)

वैकल्पिक रूप से, विलेय की मात्रा द्रव्यमान के बजाय मोल्स में व्यक्त की जा सकती है; यदि विलायक की मात्रा किलोग्राम में दी गई है, तो विलयन की मोललता (mol/kg) होगी।

विलयन की प्रति मात्रा की प्रति मात्रा

किसी द्रव में किसी पदार्थ की विलेयता को विलायक की बजाय विलयन की प्रति मात्रा में उपस्थित विलेय की मात्रा के रूप में भी व्यक्त किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, अनुमापन में सामान्य अभ्यास के बाद, इसे विलयन मे उपस्थित विलेय के मोल प्रति लीटर (mol / L) के रूप में व्यक्त किया जा सकता है,

अधिक विशिष्ट संदर्भों में विलेयता मोल - प्रभाज(विलेय प्लस सॉल्वेंट के कुल मोल प्रति विलेय के मोल्स) या द्रव्यमान अंश (रसायन विज्ञान) द्वारा साम्य (विलेय प्लस सॉल्वेंट के द्रव्यमान प्रति द्रव्यमान का द्रव्यमान), दोनों आयामी विश्लेषण द्वारा दी जा सकती है। 0 और 1 के बीच की संख्याएँ जिन्हें प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। In more specialized contexts the solubility may be given by the mole fraction (moles of solute per total moles of solute plus solvent) or by the mass fraction at equilibrium (mass of solute per mass of solute plus solvent), both adimensional numbers between 0 and 1 which may be expressed as percentages.

द्रव और गैसीय विलेय

द्रव पदार्थ या गैसों में उपस्थित द्रव पदार्थ के विलयन के लिए, दोनों पदार्थों की मात्राओं को द्रव्यमान या मोल राशि के बजाय दोनों पदार्थों की मात्रा को आयतन दिया जा सकता है; जैसे कि प्रति लीटर विलायक का लीटर, या प्रति लीटर विलयन में विलेय की मात्रा। मान प्रतिशत के रूप में दिया जा सकता है, और इस विकल्प को इंगित करने के लिए "आयतन प्रति आयतन" के लिए संक्षिप्त नाम "v/v" का उपयोग किया जा सकता है।

विलेयता मूल्यों का रूपांतरण

विलेयता को मापने के इन विभिन्न तरीकों के बीच रूपांतरण नगण्य नहीं हो सकता है, क्योंकि इसके लिए विलयन के घनत्व को जानने की आवश्यकता हो सकती है - जिसे प्रायः मापा नहीं जाता है, और इसकी भविष्यवाणी नहीं की जा सकती है। जबकि कुल द्रव्यमान को विघटन द्वारा संरक्षित किया जाता है, अंतिम मात्रा विलायक की मात्रा और दोनों मात्राओं के योग से भिन्न हो सकती है।^[7]

इसके अलावा, कई ठोस (जैसे अम्ल और लवण) विलेय होने पर गैर-मामूली तरीकों से पृथक्करण होगा; इसके विपरीत, विलायक विलेय के अणुओं या आयनों के साथ समन्वय संकुल बना सकता है। उन मामलों में, विलेय और विलायक के अणुओं के मोल् का योग वास्तव में स्वतंत्र कणों के विलयन का कुल मोल नहीं होता है। उस समस्या को दूर करने के लिए, विलयन के प्रति मोल की विलेयता की गणना सामान्यतः की जाती है और इसे इस तरह उद्धृत किया जाता है जैसे कि विलेय अलग नहीं होता है या कॉम्प्लेक्स नहीं बनाते हैं - अर्थात, यह दिखावा करके कि विलयन की मोल मात्रा दो पदार्थों की मोल मात्रा का योग है। .

विलेयता की सीमा का वर्णन करने के लिए प्रयुक्त क्वालिफायर्स

विलेयता की सीमा व्यापक रूप से, असीम रूप से विलेयता (बिना सीमा के, यानी मिश्रणीय) से होती है^[2] जैसे कि जल में विलेय इथेनॉल, अनिवार्य रूप से जल में अविलेय, टाइटेनियम डाइऑक्साइ किसी दिए गए आवेदन के लिए विलेयता की सीमा को अर्हता प्राप्त करने के लिए कई अन्य वर्णनात्मक शर्तों का भी उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, यू.एस. फार्माकोपिया विलेय के द्रव्यमान msu की एक इकाई को विलेय करने के लिए आवश्यक विलायक के द्रव्यमान msv के अनुसार निम्नलिखित शर्तें देता है:^[8] (20-25 डिग्री सेल्सियस पर पानी के लिए उदाहरणों की विलेयताएं अनुमानित है।)

Term	range	Example	g/dL	m_sv/m_su
Very soluble	<1	calcium nitrate	158.7	0.63
Freely soluble	1 to 10	calcium chloride	65	1.54
Soluble	10 to 30	sodium oxalate	3.9	26
Sparingly soluble	30 to 100
Slightly soluble	100 to 1000	calcium sulfate	0.21	490
Very slightly soluble	1000 to 10,000	dicalcium phosphate	0.02	5000
Practically insoluble or insoluble	≥ 10,000	barium sulfate	0.000245	409000

अविलेयता, या समान शर्तों के रूप में किसी चीज़ का वर्णन करने के लिए थ्रेसहोल्ड, अनुप्रयोग पर निर्भर हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक स्रोत बताता है कि जब पदार्थों की विलेयता 0.1 ग्राम प्रति 100 एमएल विलायक से कम होती है तो पदार्थों को "अघुलनशील" के रूप में वर्णित किया जाता है।

आणविक दृश्य

विलेयता गतिशील साम्यावस्था के तहत होती है, जिसका अर्थ है कि विलेयता विघटन और अवस्था में सम्मिलित होने के साथ और विरोधी प्रक्रियाओं (जैसे ठोस पदार्थों के अवक्षेपण) से उत्पन्न होती है। विलेयता साम्यावस्था तब आती है जब दो प्रक्रियाएं समान और विपरीत दरों पर आगे बढ़ती हैं।

विलेयता शब्द का उपयोग कुछ क्षेत्रों में भी किया जाता है जहां विलेय को विलेयता द्वारा बदल दिया जाता है। उदाहरण के लिए, कई धातुओं और उनके ऑक्साइड को हाइड्रोक्लोरिक एसिड में विलेय किया जाता है, हालांकि वास्तव में जलीय अम्ल घुलनशील उत्पाद देने के लिए ठोस को अपरिवर्तनीय रूप से कम करता है। यह भी सच है कि अधिकांश आयनिक ठोस ध्रुवीय विलायकों द्वारा घुल जाते हैं, लेकिन ऐसी प्रक्रियाएं उत्क्रमणीय होती हैं। उन मामलों में जहां विलायक के वाष्पीकरण पर विलेय को पुनर्प्राप्त नहीं किया जाता है, इस प्रक्रिया को सॉल्वोलिसिस कहा जाता है। विलेयता की थर्मोडायनामिक अवधारणा सीधे तौर पर सॉल्वोलिसिस पर लागू नहीं होती है।

जब एक विलेय घुल जाता है, तो यह विलयन में कई प्रजातियाँ बना सकता है। उदाहरण के लिए, आयरन (आयरन(II) हाइड्रॉक्साइड Fe(OH)
₂ का एक जलीय निलंबन, में श्रृंखला शामिल होगी [Fe(H₂O)_x(OH)_x]^(2x)+ साथ ही अन्य प्रजातियां सम्मिलित होंगी। इसके अलावा, फेरस हाइड्रॉक्साइड की विलेयता और इसके घुलनशील अवयवों की संरचना पीएच पर निर्भर करती है। सामान्य तौर पर, विलायक अवस्था में विलेयता केवल एक विशिष्ट विलेय के लिए दी जा सकती है जो थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर है, और विलेयता के मान में सभी प्रजातियों को विलयन में सम्मिलित किया जाएगा (ऊपर के उदाहरण में, सभी लोहे युक्त संकुल)।

विलेयता को प्रभावित करने वाले कारक

विलेयता को विशिष्ट अवस्था के लिए परिभाषित किया गया है। उदाहरण के लिए, पानी में एंरेगोनाइट और केल्साइट की विलेयता अलग-अलग होने की उम्मीद है, भले ही वे दोनों कैल्शियम कार्बोनेट के बहुरूप हैं और उनका रासायनिक सूत्र समान है।

एक पदार्थ की दूसरे में विलेयता विलायक और विलेय के बीच अंतर-आणविक बलों के साम्य और सॉल्वेशन के साथ होने वाले एन्ट्रापी परिवर्तन से निर्धारित होती है। तापमान और दबाव जैसे कारक इस साम्य को बदल देंगे, इस प्रकार विलेयता बदल जाएगी।

विलेयता विलायक में घुली अन्य प्रजातियों की उपस्थिति पर भी दृढ़ता से निर्भर हो सकती है, उदाहरण के लिए, द्रव पदार्थों में संकुल बनाने वाले ऋणायन (लिगेंड)। विलेयता विलयन में एक सामान्य आयन की अधिकता या कमी पर भी निर्भर करेगी, जिसे सामान्य-आयन प्रभाव के रूप में जाना जाता है। कुछ हद तक, विलेयता विलयनों की आयनिक शक्ति पर निर्भर करेगी। विलेयता साम्यावस्था के लिए समीकरण का उपयोग करके पिछले दो प्रभावों को परिमाणित किया जा सकता है।

एक ठोस के लिए जो एक रेडॉक्स अभिक्रिया में घुल जाता है, विलेयता विभव पर निर्भरकरती है (विभव की सीमा में जिसके तहत ठोस ऊष्मागतिकीय रूप से स्थिर अवस्था में रहता है)। उदाहरण के लिए, उच्च तापमान वाले जल में सोने की विलेयता लगभग उच्च मैग्नीट्यूड पर देखी जाती है (यानी लगभग दस गुना अधिक) के रूप में देखी जाती है, जब रेडॉक्स क्षमता को अत्यधिक ऑक्सीकरण वाले Fe3O4-Fe2O3 रेडॉक्स बफर का^[9] उपयोग करके मध्यम ऑक्सीकरण वाले Ni-NiO बफर के साथ नियंत्रित किया जाता है।

सीमा

विलेयता (मेटास्टेबल, संतृप्ति के करीब आने वाली सांद्रता पर) क्रिस्टल के भौतिक आकार या विलेय की छोटी बूंद (या, सख्ती से बोलना, विशिष्ट सतह क्षेत्र या विलेय के मोलर सतह क्षेत्र पर निर्भर करता है।^[10] परिमाणीकरण के लिए, विलेयता साम्यावस्था पर लेख में समीकरण देखें। अत्यधिक दोषपूर्ण क्रिस्टल के लिए, जैसे जैसे विकार बढ़ेगा वैसे वैसे विलेयता बढ़ती है।ये दोनों प्रभाव क्रिस्टल की गिब्स ऊर्जा पर विलेयता स्थिरांक की निर्भरता के कारण उत्पन्न होते हैं। अंतिम दो प्रभाव, हालांकि मापना अक्सर मुश्किल होता है, व्यावहारिक महत्व के होते हैं।^{[citation needed]} उदाहरण के लिए, वे ऑस्वाल्ड राइपनिंग के लिए प्रेरणा शक्ति प्रदान करते हैं (क्रिस्टल का आकार अनायास समय के साथ बढ़ता है)।

तापमान

किसी दिए गए विलायक में किसी दिए गए विलेय की विलेयता तापमान का फलन है। विघटन प्रतिक्रिया के तापीय धारिता (ΔH) में परिवर्तन के आधार पर, यानी, एंडोथर्मिक प्रक्रिया (ΔH > 0) या एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया (ΔH < 0) विघटन प्रतिक्रिया के लक्षण पर, किसी दिए गए यौगिक की विलेयता तापमान के साथ बढ़ या घट सकती है। वैन 'टी हॉफ समीकरण तापमान परिवर्तन और प्रतिक्रिया एन्थैल्पी परिवर्तन के लिए विलेयता साम्यावस्था स्थिरांक (केएसपी) के परिवर्तन से संबंधित है। अधिकांश ठोस और द्रव पदार्थों के लिए, तापमान के साथ उनकी विलेयता बढ़ जाती है क्योंकि उनकी विघटन अभिक्रिया एंडोथर्मिक (ΔH > 0) होती है।^[11] उच्च तापमान पर द्रव पानी में, (जैसे कि महत्वपूर्ण तापमान के करीब), द्रव पानी के गुणों और संरचना में परिवर्तन के कारण आयनिक विलेय की विलेयता कम हो जाती है; कम ढांकता हुआ स्थिरांक एक कम ध्रुवीय विलायक और जलयोजन ऊर्जा के परिवर्तन में विघटन अभिक्रिया के ΔG को प्रभावित करता है।

गैसीय विलेय तापमान के साथ अधिक जटिल व्यवहार प्रदर्शित करते हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, गैसें सामान्यतः पानी में कम विलेय हो जाती हैं (उनके जलयोजन से संबंधित एक्ज़ोथिर्मिक विघटन अभिक्रिया) (न्यूनतम तक, जो अधिकांश स्थायी गैसों के लिए 120 डिग्री सेल्सियस से कम है^[12]), लेकिन कार्बनिक विलायक में अधिक विलेय होती है (उनके सॉल्वैंशन से संबंधित एंडोथर्मिक विघटन अभिक्रिया)।^[11]

चार्ट द्रव पानी में कुछ विशिष्ट ठोस अकार्बनिक लवण (रसायन विज्ञान) के लिए विलेयतावक्र दिखाता है (तापमान डिग्री सेल्सीयस में है, यानी केल्विन माइनस 273.15)।^[13] कई लवण बेरियम नाइट्रेट और डाइसोडियम हाइड्रोजन आर्सेनेट की तरह व्यवहार करते हैं, और तापमान के साथ विलेयता में बड़ी वृद्धि दिखाते हैं (ΔH > 0)। कुछ विलेय (जैसे पानी में सोडियम क्लोराइड) विलेयता प्रदर्शित करते हैं जो तापमान पर निर्भर नहीं करती (ΔH ≈ 0)। कुछ, जैसे कैल्शियम सल्फेट (जिप्सम) और सीरियम (III) सल्फेट, तापमान बढ़ने पर पानी में कम विलेय हो जाते हैं (ΔH < 0)।^[14] यही स्थिति कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (पोर्टलैंडर्स) की भी है, जिसकी 70 डिग्री सेल्सियस पर विलेयता 25 डिग्री सेल्सियस पर इसके मूल्य का लगभग आधा है। कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड का पानी में घुलना भी एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया (ΔH < 0) है और वैन 'टी हॉफ़ समीकरण और ले चेटेलियर के सिद्धांत का पालन करता है। तापमान में कमी प्रणाली से विघटन गर्मी को हटाने के पक्ष में है और इस प्रकार सीए (ओएच) के विघटन का पक्ष लेती है।₂: इसलिए कम तापमान पर पोर्टलैंडाइट विलेयता बढ़ जाती है। इस तापमान निर्भरता को कभी-कभी "प्रतिगामी" या "प्रतिलोम" विलेयता कहा जाता है। कभी-कभी, एक अधिक जटिल पैटर्न देखा जाता है, जैसे कि सोडियम सल्फेट के साथ, ज�

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 == विलेयता भविष्यवाणी ==
-विलेयता विज्ञान के कई पहलुओं में रुचि की संपत्ति है, जिसमें शामिल हैं लेकिन इन तक सीमित नहीं है: पर्यावरणीय भविष्यवाणियां, जैव रसायन, फार्मेसी, ड्रग-डिज़ाइन, एग्रोकेमिकल डिज़ाइन और प्रोटीन लिगैंड बाइंडिंग। पानी द्वारा निभाए जाने वाले महत्वपूर्ण जैविक और परिवहन कार्यों के कारण जलीय विलेयतामौलिक रुचि है।<ref name = "Skyner et al">{{cite journal |last1=Skyner |first1=R. |last2=McDonagh |first2=J. L. |last3=Groom |first3=C. R. |last4=van Mourik |first4=T. |last5=Mitchell |first5=J. B. O. | title = समाधान मुक्त ऊर्जा की गणना के लिए तरीकों की समीक्षा और समाधान में सिस्टम की मॉडलिंग| year = 2015 | doi = 10.1039/C5CP00288E | pmid=25660403 | volume=17 | issue = 9 | journal=Phys Chem Chem Phys | pages=6174–91|bibcode=2015PCCP...17.6174S |url=https://research-repository.st-andrews.ac.uk/bitstream/10023/6096/1/c5cp00288e.pdf |doi-access=free }}</ref><ref name = "Tomasi et al">{{cite journal | last = Tomasi | first = J. |author2=Mennucci, B. |author3=Cammi, R. | title = क्वांटम मैकेनिकल कॉन्टिनम सॉल्वेशन मॉडल| year = 2005 | pages = 2999–3093 | doi = 10.1021/cr9904009 | pmid = 16092826 | volume=105 | issue = 8 | journal=Chemical Reviews}}</ref><ref name="Cramer et al">{{cite journal|last1=Cramer|first1=C. J.|last2=Truhlar|first2=D. G.|title=अंतर्निहित सॉल्वेशन मॉडल: संतुलन, संरचना, स्पेक्ट्रा और गतिशीलता| year = 1999 |journal=Chemical Reviews|pages=2161–2200|doi=10.1021/cr960149m|pmid=11849023|volume=99|issue=8}}</ref> इसके अलावा, पानी की विलेयताऔर विलायक प्रभाव में इस स्पष्ट वैज्ञानिक रुचि के अलावा; विलेयता की सटीक भविष्यवाणियां औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण हैं। एक अणु की विलेयता की सटीक भविष्यवाणी करने की क्षमता फार्मास्यूटिकल्स जैसे कई रासायनिक उत्पाद विकास प्रक्रियाओं में संभावित रूप से बड़ी वित्तीय बचत का प्रतिनिधित्व करती है।<ref name = "Abramov et al">{{cite journal | last = Abramov | first = Y. A. | title = QSPR में त्रुटि का प्रमुख स्रोत दवाओं की आंतरिक थर्मोडायनामिक घुलनशीलता की भविष्यवाणी: ठोस बनाम गैर-ठोस राज्य योगदान?| year = 2015 | doi = 10.1021/acs.molpharmaceut.5b00119 | pmid = 25880026 | journal=Molecular Pharmaceutics | volume = 12 | issue = 6 | pages=2126–2141}}</ref> फार्मास्युटिकल उद्योग में, विलेयता की भविष्यवाणी ड्रग उम्मीदवारों की प्रारंभिक अवस्था लीड अनुकूलन प्रक्रिया का हिस्सा बनती है। विलेयतासूत्रीकरण के लिए सभी तरह से एक चिंता का विषय बनी हुई है।<ref name="Abramov et al" />मात्रात्मक संरचना-गतिविधि संबंध (QSAR), मात्रात्मक संरचना-संपत्ति संबंध (QSPR) और [[डेटा माइनिंग]] सहित ऐसी भविष्यवाणियों के लिए कई तरीके लागू किए गए हैं। ये मॉडल विलेयता की कुशल भविष्यवाणियां प्रदान करते हैं और वर्तमान मानक का प्रतिनिधित्व करते हैं। ऐसे मॉडल का ड्रॉ बैक यह है कि उनमें भौतिक अंतर्दृष्टि की कमी हो सकती है। भौतिक सिद्धांत में स्थापित एक विधि, एक समझदार लागत पर सटीकता के समान स्तर प्राप्त करने में सक्षम, वैज्ञानिक और औद्योगिक रूप से एक शक्तिशाली उपकरण होगा।<ref name="McDonagh et al book">{{cite thesis|last1=McDonagh|first1=J. L.|title=ऑर्गेनिक ड्रग-लाइक मॉलिक्यूल्स की जलीय घुलनशीलता की गणना करना और हाइड्रोफोबिसिटी को समझना|publisher=University of St Andrews | year = 2015|hdl=10023/6534|type=Thesis }}</ref><ref name="Palmer et al">{{cite journal|last1=Palmer|first1=D. S. |author2=McDonagh, J. L. |author3=Mitchell, J. B. O. |author4=van Mourik, T. |author5=Fedorov, M. V. |title=प्रथम-सिद्धांत क्रिस्टलीय ड्रगलाइक अणुओं की आंतरिक जलीय विलेयता की गणना| journal = Journal of Chemical Theory and Computation| year = 2012 | pages = 3322–3337 | doi = 10.1021/ct300345m|pmid=26605739 | volume=8|issue=9 |hdl=10023/25470 }}</ref><ref name="McDonagh_et_al">{{cite journal|last1=McDonagh|first1=J. L. |author2=Nath, N. |author3=De Ferrari, L. |author4=van Mourik, T. |author5=Mitchell, J. B. O. |title=क्रिस्टलीय ड्रग जैसे अणुओं की आंतरिक जलीय घुलनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए रासायनिक सूचना विज्ञान और रासायनिक सिद्धांत को एकजुट करना|journal=Journal of Chemical Information and Modeling|year=2014|pages=844–856|doi=10.1021/ci4005805|pmid=24564264 |pmc=3965570 |volume=54|issue=3 }}</रेफरी><ref name="Lusci et al">{{cite journal|last1=Lusci|first1=A.|last2=Pollastri|first2=G.|last3=Baldi|first3=P.|title=केमोइंफॉर्मेटिक्स में डीप आर्किटेक्चर और डीप लर्निंग: ड्रग-लाइक मॉलिक्यूल्स के लिए जलीय विलेयता की भविष्यवाणी| year = 2013 |journal=Journal of Chemical Information and Modeling|pages=1563–1575|doi=10.1021/ci400187y|pmid=23795551|volume=53|issue=7|pmc=3739985}}</ref>
+विलेयता, विज्ञान के कई पहलुओं में रुचि रखती है, जिसमें : पर्यावरणीय भविष्यवाणियां, जैव रसायन, फार्मेसी, ड्रग-डिज़ाइन, एग्रोकेमिकल डिज़ाइन और प्रोटीन लिगैंड बाइंडिंग सम्मिलित हैं लेकिन इन तक सीमित नहीं है। पानी द्वारा बनने वाले महत्वपूर्ण जैविक और परिवहन कार्यों के कारण जलीय घुलनशीलता मौलिक रुचि है।<ref name = "Skyner et al">{{cite journal |last1=Skyner |first1=R. |last2=McDonagh |first2=J. L. |last3=Groom |first3=C. R. |last4=van Mourik |first4=T. |last5=Mitchell |first5=J. B. O. | title = समाधान मुक्त ऊर्जा की गणना के लिए तरीकों की समीक्षा और समाधान में सिस्टम की मॉडलिंग| year = 2015 | doi = 10.1039/C5CP00288E | pmid=25660403 | volume=17 | issue = 9 | journal=Phys Chem Chem Phys | pages=6174–91|bibcode=2015PCCP...17.6174S |url=https://research-repository.st-andrews.ac.uk/bitstream/10023/6096/1/c5cp00288e.pdf |doi-access=free }}</ref><ref name = "Tomasi et al">{{cite journal | last = Tomasi | first = J. |author2=Mennucci, B. |author3=Cammi, R. | title = क्वांटम मैकेनिकल कॉन्टिनम सॉल्वेशन मॉडल| year = 2005 | pages = 2999–3093 | doi = 10.1021/cr9904009 | pmid = 16092826 | volume=105 | issue = 8 | journal=Chemical Reviews}}</ref>इसके अलावा, पानी की घुलनशीलता और विलायक प्रभाव में इस स्पष्ट वैज्ञानिक रुचि के अलावा; घुलनशीलता की सटीक भविष्यवाणियां औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण हैं। एक अणु की विलेयता की सटीक भविष्यवाणी करने की क्षमता फार्मास्यूटिकल्स जैसे कई रासायनिक उत्पाद विकास प्रक्रियाओं में संभावित रूप से बड़ी वित्तीय बचत का प्रतिनिधित्व करती है।<ref name = "Abramov et al">{{cite journal | last = Abramov | first = Y. A. | title = QSPR में त्रुटि का प्रमुख स्रोत दवाओं की आंतरिक थर्मोडायनामिक घुलनशीलता की भविष्यवाणी: ठोस बनाम गैर-ठोस राज्य योगदान?| year = 2015 | doi = 10.1021/acs.molpharmaceut.5b00119 | pmid = 25880026 | journal=Molecular Pharmaceutics | volume = 12 | issue = 6 | pages=2126–2141}}</ref> फार्मास्युटिकल उद्योग में, विलेयता की भविष्यवाणी ड्रग उम्मीदवारों की प्रारंभिक अवस्था लीड अनुकूलन प्रक्रिया का हिस्सा बनती है। विलेयता सूत्रीकरण सभी तरह से एक चिंता का विषय बनी हुई है।<ref name="Abramov et al" />मात्रात्मक संरचना-गतिविधि संबंध (QSAR), मात्रात्मक संरचना-संपत्ति संबंध (QSPR) और [[डेटा माइनिंग]] सहित ऐसी भविष्यवाणियों के लिए कई तरीके लागू किए गए हैं। ये मॉडल घुलनशीलता की कुशल भविष्यवाणियां प्रदान करते हैं और वर्तमान मानक का प्रतिनिधित्व करते हैं। ऐसे मॉडल का ड्रॉ बैक यह है कि उनमें भौतिक अंतर्दृष्टि की कमी हो सकती है। भौतिक सिद्धांत में स्थापित एक विधि, जो उचित कीमत पर सटीकता के समान स्तर प्राप्त करने में सक्षम है, वैज्ञानिक और औद्योगिक रूप से एक शक्तिशाली उपकरण होगी।<ref name="McDonagh et al book">{{cite thesis|last1=McDonagh|first1=J. L.|title=ऑर्गेनिक ड्रग-लाइक मॉलिक्यूल्स की जलीय घुलनशीलता की गणना करना और हाइड्रोफोबिसिटी को समझना|publisher=University of St Andrews | year = 2015|hdl=10023/6534|type=Thesis }}</ref><ref name="Palmer et al">{{cite journal|last1=Palmer|first1=D. S. |author2=McDonagh, J. L. |author3=Mitchell, J. B. O. |author4=van Mourik, T. |author5=Fedorov, M. V. |title=प्रथम-सिद्धांत क्रिस्टलीय ड्रगलाइक अणुओं की आंतरिक जलीय विलेयता की गणना| journal = Journal of Chemical Theory and Computation| year = 2012 | pages = 3322–3337 | doi = 10.1021/ct300345m|pmid=26605739 | volume=8|issue=9 |hdl=10023/25470 }}</ref><ref name="McDonagh_et_al">{{cite journal|last1=McDonagh|first1=J. L. |author2=Nath, N. |author3=De Ferrari, L. |author4=van Mourik, T. |author5=Mitchell, J. B. O. |title=क्रिस्टलीय ड्रग जैसे अणुओं की आंतरिक जलीय घुलनशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए रासायनिक सूचना विज्ञान और रासायनिक सिद्धांत को एकजुट करना|journal=Journal of Chemical Information and Modeling|year=2014|pages=844–856|doi=10.1021/ci4005805|pmid=24564264 |pmc=3965570 |volume=54|issue=3 }}</रेफरी><ref name="Lusci et al">{{cite journal|last1=Lusci|first1=A.|last2=Pollastri|first2=G.|last3=Baldi|first3=P.|title=केमोइंफॉर्मेटिक्स में डीप आर्किटेक्चर और डीप लर्निंग: ड्रग-लाइक मॉलिक्यूल्स के लिए जलीय विलेयता की भविष्यवाणी| year = 2013 |journal=Journal of Chemical Information and Modeling|pages=1563–1575|doi=10.1021/ci400187y|pmid=23795551|volume=53|issue=7|pmc=3739985}}</ref>
-भौतिक सिद्धांत में स्थापित विधियों में थर्मोडायनामिक चक्रों का उपयोग होता है, जो शास्त्रीय थर्मोडायनामिक्स की एक अवधारणा है। उपयोग किए जाने वाले दो सामान्य थर्मोडायनामिक चक्रों में या तो उर्ध्वपातन (अवस्था संक्रमण) (द्रव अवस्था से गुजरे बिना गैस से ठोस) की मुक्त ऊर्जा की गणना और गैसीय अणु (गैस से विलयन) को सॉल्वेट करने की मुक्त ऊर्जा या एन्थैल्पी शामिल है। संलयन (एक पिघला हुआ अवस्था के लिए ठोस) और मिश्रण की मुक्त ऊर्जा (पिघला हुआ विलयन)। इन दो प्रक्रियाओं को निम्नलिखित आरेखों में दर्शाया गया है।
-[[File:Sublimation sol cycle3.png|thumb|left|उच्च बनाने की क्रिया के माध्यम से सॉल्वेशन की गणना के लिए थर्मोडायनामिक चक्र]]
+भौतिक सिद्धांत में स्थापित विधियों में थर्मोडायनामिक चक्रों का उपयोग होता है, जो क्लासिकल थर्मोडायनामिक्स की एक अवधारणा है। उपयोग किए जाने वाले दो सामान्य थर्मोडायनामिक चक्रों में या तो ऊर्ध्वपातन की मुक्त ऊर्जा (तरल अवस्था से गुजरे बिना ठोस से गैस) की गणना और गैसीय अणु (गैस से विलयन) को सॉल्वेट करने की मुक्त ऊर्जा या संलयन (ठोस) की मुक्त ऊर्जा और मिश्रण की मुक्त ऊर्जा शामिल है। इन दो प्रक्रियाओं को निम्नलिखित आरेखों में दर्शाया गया है
-[[File:Fusion sol cycle3.png|thumb|संलयन के माध्यम से सॉल्वेशन की गणना के लिए थर्मोडायनामिक चक्र]]इन चक्रों का उपयोग शारीरिक रूप से प्रेरित [[विलायक मॉडल]] का उपयोग करके पहले सिद्धांतों की भविष्यवाणियों (मौलिक भौतिक समीकरणों का उपयोग करके हल करना) के प्रयासों के लिए किया गया है।<ref name="Palmer et al" />पैरामीट्रिक समीकरण और QSPR मॉडल बनाने के लिए<ref name="Ran">{{cite journal |last1=Ran | first1 = Y. |author2=N. Jain |author3=S.H. Yalkowsky| title = सामान्य घुलनशीलता समीकरण (GSE) द्वारा कार्बनिक यौगिकों की जलीय घुलनशीलता की भविष्यवाणी| year = 2001| doi = 10.1021/ci010287z | volume=41 | issue = 5 | journal=Journal of Chemical Information and Modeling | pages=1208–1217| pmid = 11604020 }}</ref><ref name = "McDonagh_et_al" />और दोनों का संयोजन।<ref name = "McDonagh_et_al" />इन चक्रों का उपयोग अप्रत्यक्ष रूप से या तो गैस (उच्च बनाने की क्रिया चक्र में) या एक पिघल (संलयन चक्र) के माध्यम से सॉल्वैंशन मुक्त ऊर्जा की गणना करने में सक्षम बनाता है। यह मददगार है क्योंकि सॉल्वैंशन की मुक्त ऊर्जा की सीधे गणना करना अत्यंत कठिन है। सॉल्वैंशन की मुक्त ऊर्जा को विभिन्न सूत्रों का उपयोग करके विलेयतामान में परिवर्तित किया जा सकता है, सबसे सामान्य मामला नीचे दिखाया जा रहा है, जहां अंश सॉल्वैंशन की मुक्त ऊर्जा है, R [[गैस स्थिरांक]] है और T केल्विन में तापमान है।<ref name="Palmer et al" />
+[[File:Sublimation sol cycle3.png|thumb|left|सब्लिमेशन की क्रिया के माध्यम से सॉल्वेशन की गणना के लिए थर्मोडायनामिक चक्र]]
+[[File:Fusion sol cycle3.png|thumb|संलयन के माध्यम से सॉल्वेशन की गणना के लिए थर्मोडायनामिक चक्र]]इन चक्रों का उपयोग भौतिक रूप से प्रेरित [[विलायक मॉडल]]<ref name="Palmer et al" /> पैरामीट्रिक समीकरण और क्यूएसपीआर मॉडल<ref name="Ran">{{cite journal |last1=Ran | first1 = Y. |author2=N. Jain |author3=S.H. Yalkowsky| title = सामान्य घुलनशीलता समीकरण (GSE) द्वारा कार्बनिक यौगिकों की जलीय घुलनशीलता की भविष्यवाणी| year = 2001| doi = 10.1021/ci010287z | volume=41 | issue = 5 | journal=Journal of Chemical Information and Modeling | pages=1208–1217| pmid = 11604020 }}</ref>और दोनों के संयोजन<ref name = "McDonagh_et_al" /> बनाने के लिए, पहले सिद्धांतों की भविष्यवाणी (मौलिक भौतिक समीकरणों का उपयोग करके हल करना) के प्रयासों के लिए किया गया है। इन चक्रों का उपयोग अप्रत्यक्ष रूप से या तो गैस (सब्लिमेशन की क्रिया चक्र में) या एक गलनांक (संलयन चक्र) के माध्यम से सॉल्वैंशन मुक्त ऊर्जा की गणना करने में सक्षम बनाता है। सॉल्वैंशन की मुक्त ऊर्जा की सीधे गणना करना अत्यंत कठिन है इसलिए ये बहुत महत्वपूर्ण हो जाता है सॉल्वैंशन की मुक्त ऊर्जा को विभिन्न सूत्रों का उपयोग करके विलेयता मान में परिवर्तित किया जा सकता है, नीचे दिखाया जा रहा सबसे सामान्य मामला, जहां अंश सॉल्वैंशन की मुक्त ऊर्जा है, R [[गैस स्थिरांक]] है और T केल्विन में तापमान है।<ref name="Palmer et al" />
 :<math>\log S(V_{m}) = \frac{\Delta G_\text{solvation}}{-2.303RT}</math>
-विलेयता की भविष्यवाणी के लिए जाने-माने समीकरण सामान्य विलेयतासमीकरण हैं। ये समीकरण यालकोवस्की एट अल के काम से उपजा है।<ref>{{cite journal|last1=Yalkowsky|first1=S.H.|last2=Valvani|first2=S.C.|title=घुलनशीलता और विभाजन I: पानी में गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स की घुलनशीलता|journal=Journal of Pharmaceutical Sciences|date=1980|volume=69|issue=8|pages=912–922|doi=10.1002/jps.2600690814|pmid=7400936}}</ref><ref name = "JY GSE">{{cite journal|last1=Jain|first1=N.|last2=Yalkowsky|first2=S.H.|title=जलीय घुलनशीलता I का अनुमान: कार्बनिक गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए आवेदन|journal=Journal of Pharmaceutical Sciences|date=2001|volume=90|issue=2|pages=234–252|doi=10.1002/1520-6017(200102)90:2<234::aid-jps14>3.0.co;2-v|pmid=11169540 }}</ref> मूल सूत्र पहले दिया गया है, उसके बाद एक संशोधित सूत्र दिया गया है जो ऑक्टेनॉल में पूर्ण मिश्रणीयता की एक अलग धारणा लेता है।<ref name = "JY GSE" />
+विलेयता की भविष्यवाणी के लिए जाने-माने समीकरण सामान्य विलेयता समीकरण हैं। ये समीकरण यालकोवस्की एट अल के काम से उत्पन्न होते हैं।<ref>{{cite journal|last1=Yalkowsky|first1=S.H.|last2=Valvani|first2=S.C.|title=घुलनशीलता और विभाजन I: पानी में गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स की घुलनशीलता|journal=Journal of Pharmaceutical Sciences|date=1980|volume=69|issue=8|pages=912–922|doi=10.1002/jps.2600690814|pmid=7400936}}</ref><ref name = "JY GSE">{{cite journal|last1=Jain|first1=N.|last2=Yalkowsky|first2=S.H.|title=जलीय घुलनशीलता I का अनुमान: कार्बनिक गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए आवेदन|journal=Journal of Pharmaceutical Sciences|date=2001|volume=90|issue=2|pages=234–252|doi=10.1002/1520-6017(200102)90:2<234::aid-jps14>3.0.co;2-v|pmid=11169540 }}</ref> मूल सूत्र पहले दिया गया है, उसके बाद एक संशोधित सूत्र दिया गया है जो ऑक्टेनॉल में पूर्ण मिश्रणीयता की एक अलग धारणा लेता है।<ref name = "JY GSE" />
 :<math>
    \log_{10} (S) = 0.8 - \log_{10} (P) - 0.01(\text{melting point} -25)

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