રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ || Chemistry Std 11 Chapter

June 07, 2026

એકમ ૧ રસાયણવિજ્ઞાન

રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

(Some Basic Concepts of Chemistry)

[ હેતુઓ ]

આ એકમના અભ્યાસ પછી તમે...

તમે રસાયણવિજ્ઞાનમાં ભારતના યોગદાનને નિરૂપશો, જીવનના જુદા-જુદા કાર્યક્ષેત્રો (Spheres) માં રસાયણ વિજ્ઞાનની ભૂમિકાને સમજી શકશો.
દ્રવ્યની ત્રણ અવસ્થાઓની લાક્ષણિકતાઓને સમજાવી શકશો.
જુદા જુદા પદાર્થોનું તત્ત્વ, મિશ્રણ અને સંયોજનમાં વર્ગીકરણ કરી શકશો.
SI આધારિત એકમોની વ્યાખ્યા આપી શકશો અને કેટલાક સામાન્ય રીતે વપરાતા પૂર્વગોની યાદી બનાવી શકશો.
વૈજ્ઞાનિક સંકેતોનો ઉપયોગ કરીને સંખ્યા પર કેટલાક સાદા ગાણિતિક પ્રચલન (operations)નો ઉપયોગ કરી શકશો.
પરિશુદ્ધતા (precision) અને ચોકસાઈ (accuracy) વચ્ચેનો ભેદ જાણી શકશો.
અર્થસૂચક અંક (સાર્થક અંક) નક્કી કરી શકશો.
ભૌતિક રાશિઓને એક પદ્ધતિમાંથી બીજી પદ્ધતિઓના એકમોમાં પરિવર્તિત કરી શકશો.
રાસાયણિક સંયોગીકરણના જુદા જુદા નિયમો સમજાવી શકશો.
પરમાણ્વીયદળ, સરેરાશ પરમાણ્વીયદળ, આણ્વીયદળ અને સૂત્ર દળની સમાલોચના કરી શકશો.
મોલ અને મોલર દળ જેવા પદોનું વર્ણન કરી શકશો.
સંયોજનનું નિર્માણ કરતાં જુદા જુદા ઘટકતત્ત્વોની દળથી ટકાવારીની ગણતરી કરી શકશો.
સંયોજનના પ્રમાણસૂચક સૂત્ર (empirical formula) અને આણ્વીય સૂત્ર આપેલા પ્રાયોગિક પરિણામો પરથી નક્કી કરી શકશો.
તત્ત્વયોગમિતિય (stoichiometric) ગણતરીઓ કરી શકશો.

“રસાયણવિજ્ઞાન અણુઓ અને તેમના રૂપાંતરણનું વિજ્ઞાન છે. રસાયણવિજ્ઞાન માત્ર 100 જેટલા તત્ત્વોનું વિજ્ઞાન નથી, પરંતુ તેમાંથી રચાતા અસંખ્ય વૈવિધ્યસભર અણુઓનું વિજ્ઞાન છે.”

રોઆલ્ડ હોફમેન (Roald Hoffmann)

વિજ્ઞાનને આપણે કુદરતનું વર્ણન કરવા અને સમજવા માટેના જ્ઞાનને વ્યવસ્થિત રીતે મૂકવાના માનવના સતત પ્રયત્નો તરીકે જોઈ શકીએ છીએ. તમે તમારા અગાઉના ધોરણોમાં અભ્યાસ કર્યો છે કે આપણે રોજિંદા જીવનમાં કુદરતમાં રહેલા વિવિધ પદાર્થો તથા તેમનામાં થતા ફેરફારોના સંપર્કમાં આવીએ છીએ.

દૂધમાંથી દહીંની બનાવટ, શેરડીના રસને લાંબો સમય મૂકી રાખી તેમાંથી વિનેગરની બનાવટ અને લોખંડને કાટ લાગવો એવા તે ફેરફારોના કેટલાક ઉદાહરણો છે કે જેના સંપર્કમાં આપણે ઘણી વખત આવીએ છીએ. અનુકૂળતા ખાતર વિજ્ઞાનને જુદી-જુદી શાખાઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવેલ છે; જેમ કે રસાયણવિજ્ઞાન, ભૌતિક વિજ્ઞાન, જીવવિજ્ઞાન, ભૂસ્તરવિજ્ઞાન વગેરે. વિજ્ઞાનની એવી શાખા કે જેમાં દ્રવ્ય પદાર્થોની બનાવટ, ગુણધર્મો, બંધારણ અને પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ થાય છે તેને રસાયણવિજ્ઞાન કહે છે.

❖

રસાયણવિજ્ઞાનનો વિકાસ (Development of Chemistry)

જેને આપણે અત્યારે રસાયણવિજ્ઞાન તરીકે સમજીએ છીએ તે ઘણો જૂનો વિષય નથી. રસાયણવિજ્ઞાનનો અભ્યાસ તેના પોતાના હિત માટે નહોતો થયો પરંતુ તે બે રસપ્રદ બાબતોની શોધના પરિણામરૂપે આવેલ છે :

(i) તત્ત્વજ્ઞાની (philosopher)નો પથ્થર-પારસમણિ જે બધી જ બેઝર ધાતુઓ (કિંમતી ન હોય તેવી ધાતુઓ) દા.ત., લોખંડ અને તાંબાને સોનામાં પરિવર્તિત કરી શકે છે.
(ii) ‘જીવનનું અમૃત’ જે આપણને અમરત્વ પ્રદાન કરી શકે છે.

પ્રાચીન ભારતમાં લોકોને આધુનિક વિજ્ઞાનના આગમનના ઘણા પહેલા ઘણી વૈજ્ઞાનિક ઘટનાઓનું જ્ઞાન હતું જ. તેમને જીવનના જુદા-જુદા ક્ષેત્રોમાં આ જ્ઞાનને લાગુ પાડવું હતું.
રસાયણવિજ્ઞાન મુખ્યત્વે 1300-1600 CE દરમિયાન કિમિયાગીરી (alchemy) અને આર્થરસાયણવિજ્ઞાન (Iatrochemistry) ના સ્વરૂપે વિકસિત થયું હતું.
આધુનિક રસાયણવિજ્ઞાને યુરોપમાં આરબો દ્વારા દાખલ કરાયેલ કિમિયાગીરી પ્રણાલિકાઓની કેટલીક સદીઓ પછી 18મી સદીમાં આકાર લીધો.

પાનું: ૨ રસાયણવિજ્ઞાન (Chemistry)

ભારતીય રસાયણવિજ્ઞાનનો વૈવિધ્યસભર ઇતિહાસ

પ્રાચીન સંસ્કૃતિઓ અને પારિભાષિક શબ્દો

અન્ય સંસ્કૃતિઓ - ખાસ કરીને ચાઈનીઝ અને ભારતીયને તેમની પોતાની કિમિયાગીરી પ્રણાલિકતાઓ હતી. આમાં રાસાયણિક પ્રક્રમો અને પ્રવિધિઓના ઘણા જ્ઞાનનો સમાવેશ થયેલો હતો.
પ્રાચીન ભારતમાં રસાયણવિજ્ઞાનને રસાયણશાસ્ત્ર, રસતંત્ર, રસક્રિયા અથવા રસવિદ્યા પણ કહેવામાં આવતું હતું. તેમાં ધાતુ કર્મવિધિ, ઔષધ, સૌંદર્ય પ્રસાધનોનું ઉત્પાદન, કાચ, રંગકો વગેરેનો સમાવેશ થયેલો હતો.

મોહેં જો દડો અને હડપ્પાના પ્રમાણો

પંજાબમાંના સિંધ અને હડપ્પાના મોહેં જો દડો (Mohenjodaro)ના પદ્ધતિસરના ખોદકામે સાબિત કરેલું છે કે ભારતમાં રસાયણવિજ્ઞાનનો વિકાસ ઘણો જૂનો છે.
પુરાતત્વ પ્રાપ્તિઓ દર્શાવે છે કે બાંધકામમાં પકવેલી ઈંટોનો ઉપયોગ થયો હતો. તે ચિનાઈ પાત્રોનું વિશાળ પાયા પર ઉત્પાદન દર્શાવે છે, કે જેને અગાઉની રાસાયણિક પદ્ધતિઓ તરીકે ગણવામાં આવતી હતી, જેમાં પદાર્થોને મિશ્ર કરવામાં આવતા અને ઘાટ આપવામાં આવતા જેથી ઈચ્છિત ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરી શકાય.
મોહેં જો દડોમાં ગ્લેઝ કરેલી ચિનાઈ માટીની વસ્તુઓના અવશેષો મળી આવ્યા છે. જીપ્સમ સિમેન્ટને બાંધકામમાં ઉપયોગમાં લેવામાં આવ્યો હતો, જે કળીચૂનો, રેતી અને CaCO₃ ની અલ્પમાત્રા ધરાવે છે.
હડપ્પન લોકોએ ફેઈન્સ (Faience-ચિનાઈમાટી) બનાવેલી જે એક પ્રકારનો કાચ હતો. તેમને લેડ, સિલ્વર, ગોલ્ડ અને કોપર જેવી ધાતુઓને પિગાળીને અને ઘડીને અનેક પ્રકારની વસ્તુઓ બનાવી હતી.

તેમને ટીન અને આર્સેનિકનો ઉપયોગ કરીને તાંબાની સખ્તાઈ વધારેલી અને તેનો ઉપયોગ કરીને કૃત્રિમ વસ્તુઓ બનાવી હતી.
કાચની અનેક વસ્તુઓ દક્ષિણ ભારતના માસ્કીમાં (1000-900 BCE) અને ઉત્તર ભારતમાંના હસ્તિનાપુર અને તક્ષશિલામાં (1000-200 BCE) મળી આવી હતી.
કાચ અને ગ્લેઝને ધાતુ ઓક્સાઈડ જેવા પ્રક્રિયક ઉમેરીને રંગીન બનાવેલા હતા.

વૈદિક જ્ઞાન અને રાસાયણિક કૌશલ્ય

ભારતમાં કોપરની ધાતુકર્મવિધિ ઉપખંડમાંની ચાલ્કોલિથિક (Chalcolithic) સંસ્કૃતિના શરૂઆતના સમયની તવારીખ આપે છે.
ઋગ્વેદ અનુસાર 1000-400 BCE દરમિયાન ચામડા કમાવવાનું અને સૂતરને રંગીન બનાવવાની કામગીરી હાથ ધરાતી હતી.
ઉત્તર ભારતના કાળી પોલીશ કરેલા વાસણોનો સોનેરી ચળકાટને પુનઃનિર્મિત કરી શકાયું નથી અને તે હજુ પણ રાસાયણિક રહસ્ય જ રહ્યું છે. આ વાસણો એ રહસ્યો નિર્દેશે છે કે ભઠ્ઠીના તાપમાનને નિયંત્રિત કરી શકાતું હતું.
કૌટિલ્યનું અર્થશાસ્ત્ર સમુદ્રમાંથી ક્ષારના ઉત્પાદનનું વર્ણન કરે છે. વૈદિક સાહિત્યમાં વર્ણવેલા દ્રવ્યો આધુનિક વૈજ્ઞાનિક શોધોની સાથે મળતા આવે છે.

❖

પુરાતત્ત્વ સ્થળોમાં કોપરના વાસણો, આયર્ન, ગોલ્ડ, સિલ્વરના આભૂષણો અને ટેરાકોટાની ડીશો મળી આવી છે.
સુશ્રુત સંહિતા આલ્કલીની અગત્ય સમજાવે છે. ચરકસંહિતા જણાવે છે કે પ્રાચીન ભારતીયો સલ્ફ્યુરિક એસિડ, નાઈટ્રિક એસિડ અને વિવિધ ઓક્સાઈડ બનાવવાનું જાણતા હતા.
રસોપનિષદ (Rasopanishada) ગન પાઉડરના મિશ્રણની બનાવટનું વર્ણન કરે છે. તામિલ પાઠ્યપુસ્તકો પણ ફટાકડા બનાવવાનું વર્ણન કરે છે.

મહાન વૈજ્ઞાનિકો અને કલાકૃતિઓ

નાગાર્જુન મહાન ભારતીય વૈજ્ઞાનિક હતા. તેમનું કાર્ય રસ રત્નાકર મરક્યુરી સંયોજનોની બનાવટ અને ધાતુઓના નિષ્કર્ષણ સાથે સંકળાયેલ છે.
પુસ્તક રસાર્ણવ જે 800 CE માં પ્રકાશિત થયું હતું, તે ભઠ્ઠીઓ અને ધાતુ ઓળખવાની જ્યોત કસોટી વિશે જણાવે છે.
ચક્રપાણી એ મરક્યુરી સલ્ફાઈડ અને સાબુની શોધ કરી હતી. ૧૮મી સદીમાં ભારતીયોએ સાબુ બનાવવામાં એરંડાનું તેલ અને CaCO₃ નો ઉપયોગ કર્યો હતો.
અજંતા અને ઈલોરાની દીવાલો પરના રંગચિત્રો જે યુગો પછી પણ તાજા લાગે છે, તે પ્રાચીન ભારતના ઉચ્ચ સ્તરીય વિજ્ઞાનના પુરાવા છે.
વરાહમિહિર નું બૃહતસંહિતા છઠ્ઠી સદી CE માં રચવામાં આવ્યું હતું, જે મંદિરો અને ઘરો માટે વજ્ર-લેપની બનાવટ વિશે માહિતી આપે છે.

પાનું: ૩ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

પ્રાચીન ભારતીય જ્ઞાન અને પરમાણુ સિદ્ધાંત

શાસ્ત્રીય ગ્રંથો અને કુદરતી રંગકો

ઘણા બધા શાસ્ત્રીય પુસ્તકો જેવા કે અથર્વવેદમાં (1000 BCE) કેટલાક રંગકો તરીકે વપરાતા પદાર્થો જેવા કે હળદર, મજીઠ (Madder), સૂર્યમુખી, હરતાલ (Orpiment), કીરમાંજી (Cochineal) અને લાખ વગેરેને દર્શાવેલ છે.
બીજા કેટલાક પદાર્થો જેવા કે Kamplcica, pattanga અને jatuka રંગ આપવાના ગુણધર્મ ધરાવે છે.

વરાહમિહિરની બૃહદસંહિતા સુગંધી પદાર્થો અને સૌંદર્ય પ્રસાધનોનો સંદર્ભ આપે છે.

માથાના વાળને રંગ કરવાની સામગ્રીઓ ગળી જેવા છોડમાંથી અને આયર્ન પાઉડર, આયર્ન બ્લેક જેવા ખનીજ તત્ત્વો અથવા સ્ટીલ અને ખાટા ચોખાના એસિડિક નિષ્કર્ષમાંથી બનાવવામાં આવ્યા હતા.
ગંધાયુક્લી અત્તર, મોં માટેના સુગંધી પદાર્થો, નહાવાના પાઉડર, અગરબત્તી અને શંખજીરું પાઉડર બનાવવાની રીતનું વર્ણન કરે છે.

શાહી અને આથવણની પ્રક્રિયા

ચીની મુસાફર આઈ-સીંગ (I-tsing)ના વર્ણન કર્યા પ્રમાણે કાગળની જાણકારી ભારતને 17 મી સદીમાં હતી. તક્ષશિલાનું ખોદકામ નિર્દેશ કરે છે કે શાહીનો ઉપયોગ ભારતમાં ચોથી સદીથી હતો. શાહીના રંગો ચાક, રેડ લેડ અને સિંદુરમાંથી બનાવવામાં આવ્યા હતા.
એમ જણાય છે કે ભારતીયો આથવણની પ્રક્રિયા સારી રીતે જાણતા હતા. વેદો અને કૌટિલ્યનું અર્થશાસ્ત્ર ઘણા બધા પ્રકારના ઔષધજલ વિષે માહિતી આપે છે. ચરક સંહિતા પણ દર્શાવે છે કે ઝાડની છાલ, પ્રકાંડ, ફૂલો, પાંદડાં, લાકડું, અનાજ, ફળો અને શેરડી વગેરે આસવ બનાવવા માટેના સંઘટકો છે.

પરમાણુ સિદ્ધાંત અને આચાર્ય કાનડા

દ્રવ્ય અંતે તો અવિભાજ્ય બંધારણીય એકમ છે તેવી સંકલ્પનાને એક તત્ત્વજ્ઞાનીય ચિંતનના ભાગરૂપે ભારતમાં ઓછી BCE સદીમાં જોવા મળી હતી.
600 BCE માં જન્મેલા આચાર્ય કાનડા (Kanda) જેઓ કશ્યપના મૂળ નામે જાણીતા હતા તેઓ પરમાણુ સિદ્ધાંતના પ્રથમ પ્રણેતા હતા. તેમણે અવિભાજ્ય કણો અંગેનો સિદ્ધાંત સૂત્રિત કર્યો જેને તેમણે પરમાણુ (પરમાણુઓ સાથે સરખાવી શકાય) કહ્યા.
તેમણે વૈશેશિકા (Vaisheshika) સૂત્રોના પુસ્તકનું લેખન કાર્ય કર્યું હતું. તેમના મત પ્રમાણે બધા જ પદાર્થો ઘણા નાના એકમો કે જેને પરમાણુ કહેલા છે તેનું સમુચ્ચય સ્વરૂપ છે. આ પરમાણુઓ શાશ્વત, અવિભાજ્ય, ગોળાકાર, અતિસંવેદનશીલ અને મૂળઅવસ્થામાં ગતિમાં રહેવાવાળા છે.
તેમણે સમજાવ્યું કે આ વ્યક્તિગત સ્પિસીઝ માણસના કોઈપણ અંગથી પારખી શકાય તેમ નથી. કાનડાએ વધુમાં ઉમેર્યું કે પરમાણુના ઘણા બધા પ્રકાર હોય છે અને તેઓ પદાર્થના જુદા-જુદા પ્રકારની જેમ જુદા-જુદા હોય છે.
તેમણે જણાવ્યું કે અન્ય સંયોગીકરણ સિવાય બે અથવા ત્રણ પરમાણુઓ અદ્રશ્ય બળો દ્વારા આંતરક્રિયા પામી સંયોજાઈ શકે છે. તેમણે જોહન ડાલ્ટન (1766-1844) ના સમયથી આશરે 2500 વર્ષ પહેલાં આ સિદ્ધાંતની સંકલ્પના આપી હતી.

આયુર્વેદ અને નેનોટેકનોલોજીના મૂળ

ચરકસંહિતા ભારતનું સૌથી જૂનો આયુર્વેદિક ગ્રંથ છે. તે રોગોની સારવારનું વર્ણન કરે છે. ધાતુઓના કણના કદને નાના કરવાની સંકલ્પના ચરકસંહિતામાં સ્પષ્ટ રીતે વર્ણવવામાં આવી છે.
કણોના કદને અત્યંત નાના બનાવવાને નેનોટેકનોલોજી નામ આપવામાં આવ્યું છે. ચરકસંહિતા માંદગીની સારવારમાં ધાતુની ભસ્મનો ઉપયોગ કરવાનું વર્ણન કરે છે. હાલમાં તે સાબિત થઈ ચૂક્યું છે કે ભસ્મમાં ધાતુઓના નેનોકણો હોય છે.

❖

અવનતિનો સમય અને આધુનિક વિજ્ઞાનનો ઉદય

કિમિયાગીરીના અધ:પતન પછી પાશ્ચરસાયણવિજ્ઞાન (Iatrochemistry) સ્થિર અવસ્થાએ પહોંચ્યું, પરંતુ તેનું પણ 20મી સદીમાં પશ્ચિમ વૈદિકીય પદ્ધતિના પ્રવેશથી અને તેના ઉપયોગના કારણે અધ:પતન થયું.
આ પ્રગતિરોધ (Stagnation) સમય દરમિયાન આયુર્વેદ પર આધારિત ઔષધીય ઉદ્યોગોનું અસ્તિત્વ જળવાઈ રહ્યું પણ ધીમે ધીમે તેનું પણ પતન થયું. ભારતીય લોકોને નવી તકનીકો શીખવામાં અને સ્વીકારવામાં આશરે 100-150 વર્ષ લાગ્યા.
આ સમય દરમિયાન પરદેશી પેદાશો દાખલ થઈ, અને પરિણામે ભારતીય પ્રણાલીગત તકનીકોનું અધ:પતન થયું. આધુનિક વિજ્ઞાન ભારતમાં ઓગણીસમી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં જણાવા લાગ્યું. ઓગણીસમી સદીની મધ્યથી યુરોપિયન વૈજ્ઞાનિકોએ ભારતમાં આવવાનું શરૂ કર્યું અને આધુનિક વિજ્ઞાનનો વિકાસ શરૂ થયો.

નિષ્કર્ષ

ઉપરની ચર્ચા પરથી તમે શીખ્યા કે રસાયણવિજ્ઞાન દ્રવ્યનું સંઘટન, બંધારણ, ગુણધર્મો અને આંતરક્રિયા સાથે સંબંધિત છે અને તે મનુષ્યને રોજિંદા જીવનમાં ખૂબ ઉપયોગી છે.
આ બાબતોને દ્રવ્યના પાયાના ઘટકો-પરમાણુઓ અને અણુઓ દ્વારા સારી રીતે વર્ણવી શકાય છે અને સમજી શકાય છે. તેથી રસાયણવિજ્ઞાનને પરમાણુઓ અને અણુઓનું વિજ્ઞાન પણ કહે છે.
શું આપણે આ કણો(પરમાણુઓ અને અણુઓ)ને જોઈ શકીએ છીએ ? તેમનું વજન કરી શકીએ છીએ ? અને તેમની હાજરીનો અનુભવ કરી શકીએ છીએ ?
શું કોઈ પદાર્થના નિશ્ચિત દળમાં પરમાણુઓ અને અણુઓની સંખ્યા જાણી શકીએ છીએ ? અને શું કણોની સંખ્યા અને તેમના દળ વચ્ચે જથ્થાત્મક સંબંધ છે ? આ એકમમાં આપણે આવા કેટલાક પ્રશ્નોના ઉત્તરો મેળવીશું વિશેષમાં આપણે દ્રવ્યના ભૌતિક ગુણધર્મોને યોગ્ય એકમો સાથે સાંખ્યિક મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરીને જથ્થાત્મક રીતે વર્ણવી શકીશું.

પાનું: ૪ રસાયણવિજ્ઞાન (Chemistry)

રસાયણવિજ્ઞાનની અગત્ય અને દ્રવ્યનો સ્વભાવ

1.1 રસાયણવિજ્ઞાનની અગત્ય (Importance of Chemistry)

રસાયણવિજ્ઞાન વિજ્ઞાનમાં કેન્દ્રીય ભૂમિકા ભજવે છે અને અનેકવાર વિજ્ઞાનની અન્ય શાખાઓ સાથે પણ પારસ્પરિક રીતે વણાયેલ છે.
હવામાનની તરાહો, મગજની કાર્યપદ્ધતિ અને કમ્પ્યુટરનું પ્રચાલન (operation) રાસાયણિક ઉદ્યોગોમાં ઉત્પાદન, ખાતર, આલ્કલી, એસિડ, ક્ષાર, રંગક, પોલિમર, ઔષધ, સાબુ, પ્રક્ષાલક, ધાતુ, મિશ્રધાતુના ઉત્પાદન તથા નવા દ્રવ્યોના ઉત્પાદન જેવા અનેકવિધ ક્ષેત્રોમાં રાસાયણિક સિદ્ધાંતો અગત્યના છે.
રસાયણવિજ્ઞાન રાષ્ટ્રીય અર્થવ્યવસ્થામાં વિશેષ ફાળો આપે છે. આ ઉપરાંત રસાયણવિજ્ઞાન ખોરાક, સ્વાસ્થ્ય-સંભાળની જરૂરિયાતને તથા અન્ય પદાર્થો કે જે માનવજીવનની ગુણવત્તા વધારવાનાં ધ્યેય માટે હોય છે તેને પહોંચી વળે છે.

આરોગ્ય ક્ષેત્રે ફાળો:

✦ રસાયણવિજ્ઞાન કુદરતી સ્ત્રોતમાંથી જીવનરક્ષક ઔષધોના અલગીકરણ માટેની પદ્ધતિઓ અને આવી ઔષધોના શક્ય સંશ્લેષણની રીતો પુરી પાડે છે.
✦ આ પૈકીની ઘણી જીવનરક્ષક ઔષધો જેવી કે સીસ-પ્લેટિન અને ટેક્સસોલ, જે કેન્સરની સારવારમાં અસરકારક છે.
✦ AZT (એઝિડોથાયમિડિન) એઈડ્સનો ભોગ બનેલા દર્દીને મદદરૂપ છે.

રાસાયણિક સિદ્ધાંતોની વધારે સારી સમજણને કારણે હવે વિશિષ્ટ ચુંબકીય, વિદ્યુતીય અને પ્રકાશીય ગુણધર્મો ધરાવતા નવા પદાર્થોના અભિકલ્પ (design) અને સંશ્લેષણ શક્ય બન્યા છે.
આને લીધે અતિવાહક સેરેમિક, વાહકતા ધરાવતા પોલિમર, ઓપ્ટિકલ ફાઈબર વગેરેના ઉત્પાદન કરવા તરફ દોરવાયા છીએ.

પર્યાવરણીય પડકારો

વર્તમાન સમયમાં રસાયણવિજ્ઞાને પર્યાવરણના અવક્રમણ (degradation)ની અતિ મહત્ત્વની બાબતોનો સામનો કરવામાં સારા એવા પ્રમાણમાં સફળતા પ્રાપ્ત કરી છે.
પર્યાવરણીય જોખમો (hazards) રેફ્રિજરન્ટ જેવા કે CFCs (ક્લોરોફ્લોરો કાર્બન્સ)ના સલામત વિકલ્પને સંશ્લેષિત કરી શકાયા છે.
જેથી સમતાપ આવરણમાં ઓઝોન ક્ષયનને ઘટાડી શકાયેલ છે. તેમ છતાં ઘણી મોટી પર્યાવરણીય સમસ્યાઓને મહાત કરવા માટે રસાયણવિજ્ઞાનીઓએ કમર કસવાની છે.
આમાંની એક સમસ્યા ગ્રીન હાઉસ વાયુઓ જેવા કે મિથેન, કાર્બન ડાયોક્સાઈડ વગેરેનું વ્યવસ્થાપન કરવાનું છે.
ભારત જેવા વિકસતા દેશમાં આવા પડકારોને ઝીલવા માટે કુશાગ્ર અને સર્જનાત્મક રસાયણશાસ્ત્રીઓની જરૂર પડશે.

❖

1.2 દ્રવ્યનો સ્વભાવ (પ્રકૃતિ) (Nature of Matter)

તમે અગાઉના ધોરણોના અભ્યાસ પરથી ‘દ્રવ્ય’ પર્યાય સાથે માહિતગાર થયેલા છો. કોઈ પણ વસ્તુ જે દળ ધરાવે છે અને જગ્યા (અવકાશ) રોકે છે તેને દ્રવ્ય કહે છે.
આપણી આસપાસ (ચોપાસ) રહેલી વસ્તુઓને ઉદાહરણ તરીકે લેતાં ચોપડી, પેન, પેન્સિલ, પાણી, હવા, બધા જ સજીવો વગેરે દ્રવ્યથી સંઘટિત હોય છે.

1.2.1 દ્રવ્યની અવસ્થાઓ (State of Matter)

તમે એ પણ જાણો છો કે દ્રવ્ય ત્રણ ભૌતિક અવસ્થાઓ જેવી કે ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. દ્રવ્યના ઘટક કણો આ ત્રણેય અવસ્થામાં કેવી રીતે રહેલા હોય છે, તે આકૃતિ 1.1માં દર્શાવેલ છે.

ઘન: ઘનમાં આ કણો એકબીજાની ઘણા જ નજીક હોય છે અને વ્યવસ્થિત ક્રમબદ્ધ રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે જેથી તેમની હેરફેર માટેની મુક્તિ વધુ હોતી નથી.
પ્રવાહી: પ્રવાહીમાં કણો એકબીજાની નજીક હોય છે પરંતુ આજુબાજુમાં હરીફરી શકે છે.
વાયુ: જ્યારે વાયુમાં કણો ઘન અને પ્રવાહીની સરખામણીમાં એકબીજાથી ઘણા દૂર હોય છે અને તેમની હેરફેર સરળ અને ઝડપી હોય છે.

આ પ્રકારની કણોની ગોઠવણીને લીધે દ્રવ્યની જુદી જુદી અવસ્થાઓ નીચે પ્રમાણેની લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે:

(i) ઘનને ચોક્કસ કદ અને ચોક્કસ આકાર હોય છે.
(ii) પ્રવાહીને ચોક્કસ કદ હોય છે પણ ચોક્કસ આકાર હોતો નથી. તેમનો આકાર તેમને જે પાત્રમાં ભરવામાં આવે છે તે પ્રમાણેના પાત્ર જેવો હોય છે.
(iii) વાયુઓને ચોક્કસ કદ કે ચોક્કસ આકાર હોતા નથી. તેઓને જે પાત્રમાં ભરવામાં આવે તેમાં બધે જ ફેલાઈ જઈ આખા પાત્રને ભરી દે છે.

પાનું: ૫ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

દ્રવ્યની અવસ્થાઓ અને વર્ગીકરણ

આકૃતિ 1.1: ઘન, પ્રવાહી અને વાયુમય અવસ્થામાં કણોની ગોઠવણી

તાપમાન અને દબાણની પરિસ્થિતિમાં ફેરફાર કરવાથી દ્રવ્યની આ ત્રણે અવસ્થાઓ એકબીજામાં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે.

ઘન

ગરમ કરતાં ઠંડું પાડતાં

પ્રવાહી

ગરમ કરતાં ઠંડું પાડતાં

વાયુ

ઘનને ગરમ કરતાં સામાન્ય રીતે પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે અને પ્રવાહીને વધારે ગરમ કરતાં વાયુમય (અથવા બાષ્પીય) અવસ્થામાં ફેરવાય છે. આનાથી ઉલટા ક્રમમાં વાયુને ઠંડો કરતાં તે પ્રવાહીકૃત થાય છે અને પ્રવાહીને આગળ ઉપર ઠંડું કરતાં તે ઘન સ્વરૂપમાં ઠરે છે.

1.2.2 દ્રવ્યનું વર્ગીકરણ (Classification of Matter)

તમે ધોરણ-IX (પ્રકરણ-2) માં શીખ્યા છો કે સ્થૂળદર્શિય (macroscopic) અથવા જથ્થામય (bulk) સ્તરે દ્રવ્યને શુદ્ધ પદાર્થો અથવા મિશ્રણ તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય. આનું ઉપવિભાજન આકૃતિ 1.2માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે કરી શકાય.

આકૃતિ 1.2: દ્રવ્યનું વર્ગીકરણ

જ્યારે પદાર્થના બધા જ ઘટક કણો રાસાયણિક સ્વભાવમાં સરખા જ હોય તો તેને શુદ્ધ પદાર્થ કહે છે. મિશ્રણ ઘણા પ્રકારના કણો ધરાવે છે.
મિશ્રણ બે કે વધારે શુદ્ધ પદાર્થોના કણો ધરાવે છે, જેઓ કોઈપણ ગુણોત્તર પ્રમાણમાં રહેલા હોય છે. આથી તેમનું સંઘટન (Composition) ચલિત હોય છે. શુદ્ધ પદાર્થો જે મિશ્રણ બનાવે છે તેમને મિશ્રણના ઘટક કણો કહે છે. તમારી ચોપાસમાં રહેલા પદાર્થોમાંના મોટાભાગના પદાર્થો મિશ્રણ છે. ઉદાહરણ તરીકે ખાંડનું પાણીમાં દ્રાવણ, હવા, ચા વગેરે બધા જ મિશ્રણ છે. મિશ્રણ સમાંગ અથવા વિષમાંગ હોઈ શકે છે.

✦ સમાંગ મિશ્રણ: સમાંગ મિશ્રણમાં ઘટકો એકબીજા સાથે સંપૂર્ણ રીતે મિશ્ર થાય છે અને તેનું સંઘટન બધે જ એકસમાન (uniform) હોય છે. ખાંડનું દ્રાવણ અને હવા આ રીતે સમાંગ મિશ્રણના ઉદાહરણો છે.
✦ વિષમાંગ મિશ્રણ: આનાથી વિરુદ્ધમાં વિષમાંગ મિશ્રણમાં સંઘટન બધે જ એકસમાન હોતું નથી અને કેટલીક વખત અલગ અલગ ઘટકો જોઈ શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે ક્ષાર (મીઠું) અને ખાંડનું મિશ્રણ. અનાજ અને કઠોળના દાણા સાથે ઘણીવાર કાંકરા અથવા માટીના કણો જોવા મળે છે, જે વિષમાંગ મિશ્રણો છે.

તમે તમારા રોજિંદા જીવન દરમિયાન આવા ઘણા બધા ઉદાહરણોનો વિચાર કરી શકો છો. અહીંયા એ નોંધવું અગત્યનું છે કે મિશ્રણમાંના ઘટકોને ભૌતિક પદ્ધતિઓ જેવી કે હાથ વડે વીણવું, ગાળણ, સ્ફટિકીકરણ, નિસ્યંદન વગેરેથી અલગ કરી શકાય.

❖

શુદ્ધ પદાર્થોની લાક્ષણિકતાઓ

શુદ્ધ પદાર્થોને મિશ્રણ કરતાં અલગ લાક્ષણિકતાઓ હોય છે. શુદ્ધ પદાર્થોના ઘટક કણોને નિશ્ચિત સંઘટન હોય છે. કોપર, સિલ્વર, ગોલ્ડ, પાણી, ગ્લુકોઝ, શુદ્ધ પદાર્થોના કેટલાક ઉદાહરણો છે.
ગ્લુકોઝ કાર્બન, હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન નિશ્ચિત પ્રમાણમાં ધરાવે છે અને તેના કણો સમાન સંઘટનમાં હોય છે. તેથી અન્ય શુદ્ધ પદાર્થોની જેમ ગ્લુકોઝ નિશ્ચિત સંઘટન ધરાવે છે. વળી તેના ઘટકો-કાર્બન, હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનને સરળ ભૌતિક પદ્ધતિઓથી અલગ કરી શકાતા નથી.
શુદ્ધ પદાર્થોને તત્વ અને સંયોજન તરીકે વધુ વર્ગીકૃત કરી શકાય. તત્વ એક જ પ્રકારના પરમાણુઓ ધરાવે છે. આ કણો પરમાણુઓ કે અણુઓ હોય છે. તમે અગાઉના ધોરણોમાં કરેલા અભ્યાસ પરથી પરમાણુ અને અણુ વિશે માહિતગાર છો.

પાનું: ૬ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

તત્વો, પરમાણુઓ અને અણુઓની સમજણ

તેમ છતાં તેમના વિશે વિગતવાર અભ્યાસ એકમ 2માં કરશો. સોડિયમ, કોપર, સિલ્વર, હાઇડ્રોજન, ઓક્સિજન વગેરે તત્વોના કેટલાક ઉદાહરણો છે.
આ બધા એક જ પ્રકારના પરમાણુના બનેલા છે. આમ છતાં જુદા જુદા તત્વોના પરમાણુઓ સ્વભાવમાં જુદા જુદા હોય છે.
સોડિયમ અથવા કોપર જેવા કેટલાક તત્વોમાં એકલ પરમાણુઓ એક સાથે ઘટક તરીકે જોડાયેલા હોય છે, જ્યારે અન્ય કેટલાકમાં ઘટક કણો અણુઓ હોય છે જે બે કે વધારે પરમાણુઓના બનેલા હોય છે.
તત્વોમાં બે કે વધારે પરમાણુઓ જોડાઈને તત્વોનો અણુ બનાવે છે. આમ, હાઇડ્રોજન, નાઇટ્રોજન અને ઓક્સિજન જેવા વાયુઓ અણુના બનેલા છે. જેમાં તેમના બે પરમાણુઓ જોડાઈને તેમના અનુવર્તી અણુઓ આપે છે. આ આકૃતિ 1.3માં દર્શાવેલ છે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.3 અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.3 પરમાણુઓ અને અણુઓની રજૂઆત (જુદા જુદા તત્વોના પરમાણુઓ: H, O, N, Cu, Na / હાઇડ્રોજનનો પરમાણુ (H) + હાઇડ્રોજનનો બીજો પરમાણુ (H) → હાઇડ્રોજનનો અણુ (H₂) / ઓક્સિજનનો પરમાણુ (O) + ઓક્સિજનનો બીજો પરમાણુ (O) → ઓક્સિજનનો અણુ (O₂))

સંયોજનોની રચના અને લાક્ષણિકતાઓ

જ્યારે જુદા જુદા તત્વોના બે કે વધુ પરમાણુઓ નિશ્ચિત પ્રમાણમાં સંયોજાય છે ત્યારે સંયોજનોનો અણુ મળે છે. વહુમાં સંયોજનના ઘટકોને ભૌતિક પદ્ધતિઓ દ્વારા વધુ સરળ પદાર્થોમાં અલગ કરી શકતા નથી. તેમને રાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા અલગ કરી શકાય છે.
આવા કેટલાક સંયોજનોના ઉદાહરણ પાણી, એમોનિયા, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને ખાંડ વગેરે છે. પાણી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના અણુ આકૃતિ 1.4માં દર્શાવેલ છે.
નોંધો કે પાણીનો એક અણુ બે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ અને એક ઓક્સિજન પરમાણુ ધરાવે છે. એ જ રીતે કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો એક અણુ બે ઓક્સિજન અને એક કાર્બન પરમાણુ ધરાવે છે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.4 અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.4 પાણી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના અણુઓ (પાણીનો અણુ (H₂O) / કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો અણુ (CO₂))

સંયોજનોના વિશિષ્ટ ગુણધર્મો:

✦ આમ સંયોજનોમાં જુદા જુદા તત્વોના પરમાણુઓ નિશ્ચિત હોય છે અને તે નિયત પ્રમાણમાં (ratio) હોય છે, જે તે સંયોજનની લાક્ષણિકતા છે.
✦ વળી સંયોજનના ગુણધર્મો તેના ઘટક તત્વોના ગુણધર્મો કરતાં અલગ હોય છે.
✦ ઉદાહરણ તરીકે હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન બંને વાયુઓ છે જ્યારે તેમના સંયોજાવવાથી બનેલું સંયોજન એટલે કે પાણી પ્રવાહી છે.
✦ એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે હાઇડ્રોજન ધડાકા સાથે સળગે છે, જ્યારે ઓક્સિજન દહનનો સહાયક છે; પરંતુ પાણી અગ્નિશામક તરીકે વપરાય છે.

❖

1.3 દ્રવ્યા ગુણધર્મો અને તેમનું માપન (Properties of Matter and their Measurement)

1.3.1 ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો (Physical and Chemical Properties)

દરેક પદાર્થને વિશિષ્ટ અથવા લાક્ષણિક ગુણધર્મો હોય છે. આ ગુણધર્મોને બે વિભાગમાં વહેંચી શકાય. ભૌતિક ગુણધર્મો જેવા કે રંગ, વાસ, ગલનબિંદુ, ઉત્કલનબિંદુ વગેરે અને રાસાયણિક ગુણધર્મો જેવા કે સંઘટન, દહનશીલતા, એસિડ અને બેઇઝ સાથેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા વગેરે.
ભૌતિક ગુણધર્મો એવા ગુણધર્મો છે કે જે પદાર્થનું સંઘટન બદલ્યા વગર અથવા તેની ઓળખ બદલ્યા વગર માપી કે અવલોકી શકાય.
રાસાયણિક ગુણધર્મોના માપન કે અવલોકન કરવા માટે રાસાયણિક ફેરફાર થવો જરૂરી છે. ભૌતિક ગુણધર્મોના માપન માટે રાસાયણિક ફેરફાર થવો જરૂરી નથી.
રાસાયણિક ગુણધર્મોના ઉદાહરણોમાં જુદા જુદા પદાર્થોની લાક્ષણિક પ્રક્રિયાઓ છે. જેમાં એસિડિકતા અથવા બેઝિકતા, દહનશીલતા વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
રસાયણિક વિજ્ઞાનીઓ પદાર્થોની વર્તણૂકનું વર્ણન, અર્થઘટન પ્રાક્કથન તેમના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોના જ્ઞાનના આધારે કરે છે, આ ગુણધર્મોને કાળજીપૂર્વકના માપન અને પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરી શકાય છે.

પાનું: ૭-૮ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

ભૌતિક રાશિઓનું માપન અને SI એકમ પદ્ધતિ

1.3.2 ભૌતિક ગુણધર્મોનું માપન (Measurement of Physical Properties)

વૈજ્ઞાનિક સંશોધન માટે ગુણધર્મોનું જથ્થાત્મક માપન જરૂરી હોય છે. દ્રવ્યના ઘણા ગુણધર્મો જેવા કે લંબાઈ, ક્ષેત્રફળ, કદ વગેરે સ્વભાવે જથ્થાત્મક હોય છે. કોઈ પણ જથ્થાત્મક અવલોકન અથવા માપનને તેની સંખ્યા તથા તેનું માપન કરેલા એકમ સાથે દર્શાવવામાં આવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે ઓરડાની લંબાઈ 6 m દર્શાવી શકાય. અહીંયા 6 સંખ્યા છે અને m મીટર દર્શાવે છે જે માપન કરેલી લંબાઈનો એકમ છે.
અગાઉના સમયમાં દુનિયાના જુદા જુદા ભાગોમાં માપનની બે જુદી જુદી પદ્ધતિઓ વપરાતી હતી. ઇંગ્લિશ પદ્ધતિ અને મેટ્રિક પદ્ધતિ. ‘મેટ્રિક પદ્ધતિ’ જેનો ઉદ્ભવ ફ્રાન્સમાં અઢારમી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં થયેલો તે ઘણી જ અનુકૂળ હતી, કારણ કે તેનો આધાર દશાંશ પદ્ધતિ હતો. વૈજ્ઞાનિક સમાજને સમાન પ્રમાણિત પદ્ધતિની જરૂરિયાત જણાઈ. આવી પદ્ધતિ 1960માં પ્રસ્થાપિત થઈ જેની વિગતે ચર્ચા નીચે કરેલી છે :

માપનના રાષ્ટ્રીય પ્રમાણિતો (માનકો) (Standards) જાળવી રાખવા

એકોનની વ્યાખ્યા પાયાના એકોનોની પદ્ધતિ સમય સાથે બદલાતી રહે છે, જ્યારે કોઈ ચોક્કસ એકમના માપનની ચોક્સાઈમાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે ત્યારે નવા સિદ્ધાંતોનો સ્વીકાર કરીને મીટર ટ્રીટીના (1875માં હસ્તાક્ષર કરેલ) સભ્ય દેશો તે એકમની ઔપચારિક વ્યાખ્યામાં ફેરફાર માટે સંમત થાય છે. દરેક આધુનિક ઔદ્યોગિક દેશ જેમાં ભારતનો સમાવેશ થાય છે તેમની નેશનલ મેટ્રોલોજી ઇન્સ્ટિટ્યુટ (NMI) જે એકોમોના પ્રમાણિતો(માનકો)ને જાળવી રાખે છે. આની જવાબદારી નેશનલ ફિઝિકલ લેબોરેટરી (NPL, નવી દિલ્હી)ને સોંપવામાં આવી છે. આ પ્રયોગશાળા, માપનના પાયાના એકમો અને ઉપજાવેલા એકમોને સાક્ષાત્કાર (realize) કરવા માટે પ્રયોગો પ્રસ્થાપિત કરે છે અને માપનના રાષ્ટ્રીય એકમોની જાળવણી કરે છે. આ પ્રમાણિતો (માનકો)ને સમયાનુસાર વિશ્વની અન્ય રાષ્ટ્રીય મેટ્રોલોજી ઇન્સ્ટિટ્યુટ સાથે તથા પેરિસમાં આવેલ ઇન્ટરનેશનલ બ્યુરો ઓફ સ્ટાન્ડર્ડ્સમાં પ્રસ્થાપિત કરેલા એકમો સાથે એકબીજાને સરખાવે છે.

1.3.3 એકમોની આંતરરાષ્ટ્રીય પદ્ધતિ (International System of Units) (SI)

એકમોની આંતરરાષ્ટ્રીય પદ્ધતિ (ફ્રેન્ચ ભાષામાં Le Systeme International d' Unites – ટૂંકમાં દર્શાવતાં SI)ને વજન અને માપનની અગિયારમી સામાન્ય સભા (11th General Conference on Weights and Measures (CGPM) (Conference Generale des Poids et Mesures માંથી)) દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવી હતી. 1875માં પેરિસમાં હસ્તાક્ષર થયેલી જે મીટર કન્વેન્શન (Meter Convention) તરીકે ઓળખાય છે તે ઇન્ટર ગવર્નમેન્ટલ ટ્રીટી ઓર્ગેનાઇઝેશન તરીકે જે CGPM તરીકે દર્શાવાય છે તે ડિપ્લોમેટિક સંધિ હતી.
SI પદ્ધતિમાં પાયાના સાત એકમો છે જેની યાદી કોષ્ટક 1.1માં આપેલ છે. આ એકમો સાત મૂળભૂત વૈજ્ઞાનિક રાશિઓને લગતા એકમો છે. અન્ય ભૌતિક રાશિઓ જેવી કે ઝડપ, કદ, ઘનતા વગેરે આ રાશિઓમાંથી ઉપજાવી(derived) શકાય છે. SI આધારિત એકમોની વ્યાખ્યાઓ કોષ્ટક 1.2માં આપેલી છે. SI પદ્ધતિમાં ગુણક (multiple) અને ઉપગુણક (submultiples) દર્શાવવા માટે પૂર્વગોના ઉપયોગની છૂટ આપે છે, આ પૂર્વગોની યાદી કોષ્ટક 1.3માં કરેલ છે. આ પુસ્તકમાં વારંવાર ઉપયોગ કરવાની કેટલીક રાશિઓનો આપણે ઝડપભેર અભ્યાસ કરીએ.

❖

કોષ્ટક 1.1 પાયાની ભૌતિક રાશિઓ અને તેમના એકમો

પાયાની ભૌતિક રાશિ	રાશિની સંજ્ઞા	SI એકમનું નામ	SI એકમની સંજ્ઞા
લંબાઈ	l	મીટર	m
દળ	m	કિલોગ્રામ	kg
સમય	t	સેકન્ડ	s
વિદ્યુત પ્રવાહ	I	એમ્પિયર	A
ઉષ્માગતિકીય તાપમાન	T	કેલ્વિન	K
પદાર્થનો જથ્થો	n	મોલ	mol
પ્રદીપ્ત તીવ્રતા	I_v	કેન્ડેલા	cd

❖

કોષ્ટક 1.2 SI પદ્ધતિના પાયાના એકમોની વ્યાખ્યાઓ

એકમ	નામ	વ્યાખ્યા
લંબાઈનો એકમ	મીટર	મીટર, સંજ્ઞા m, લંબાઈનો SI એકમ છે. તેને શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશની ઝડપ c ના નિશ્ચિત સંખ્યાત્મક મૂલ્ય 299792458 ને s^-1 એકમમાં દર્શાવીને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જ્યાં સેકન્ડને સિંઝિયમ આવૃત્તિ Δν_Cs ના પર્યાયમાં વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
દળનો એકમ	કિલોગ્રામ	કિલોગ્રામ, સંજ્ઞા kg, દળનો SI એકમ છે. તેને પ્લાન્ક અચળાંક h ના નિશ્ચિત સંખ્યાત્મક મૂલ્ય 6.62607015 × 10^-34 ને J s એકમમાં, જે kg m² s^-1 ના બરાબર છે, તેના વડે દર્શાવીને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જ્યાં મીટર અને સેકન્ડને c અને Δν_Cs ના પર્યાયમાં વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
સમયનો એકમ	સેકન્ડ	સેકન્ડ, સંજ્ઞા s, સમયનો SI એકમ છે. તેને સિંઝિયમ આવૃત્તિ Δν_Cs કે જે સિંઝિયમ-133 પરમાણુની અવિચલિત ભૂમિ અવસ્થામાં અતિસૂક્ષ્મ સંક્રાંતિ આવૃત્તિ છે, તેને નિશ્ચિત સંખ્યાત્મક મૂલ્ય 9192631770 ને Hz એકમમાં જે s^-1 ના બરાબર છે, તેના વડે દર્શાવીને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
વિદ્યુત પ્રવાહનો એકમ	એમ્પિયર	એમ્પિયર, સંજ્ઞા A, વિદ્યુતપ્રવાહનો SI એકમ છે. તેને મૂળભૂત ભાર e ના નિશ્ચિત સંખ્યાત્મક મૂલ્ય 1.602176634 × 10^-19 ને કૂલંબ C એકમમાં જે A s ના બરાબર છે, તેના વડે દર્શાવીને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
ઉષ્માગતિકીય તાપમાનનો એકમ	કેલ્વિન	કેલ્વિન, સંજ્ઞા K, ઉષ્માગતિકીય તાપમાનનો SI એકમ છે. તેને બોલ્ટ્સમેન અચળાંક k ના નિશ્ચિત સંખ્યાત્મક મૂલ્ય 1.380649 × 10^-23 ને J K^-1 એકમમાં જે kg m² s^-2 K^-1 ના બરાબર છે, તેના વડે દર્શાવીને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જ્યાં કિલોગ્રામ, મીટર અને સેકન્ડને h, c અને Δν_Cs ના પર્યાયમાં વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
પદાર્થના જથ્થાનો એકમ	મોલ	મોલ, સંજ્ઞા mol, પદાર્થના જથ્થાનો SI એકમ છે. એક મોલ ચોક્કસ 6.02214076 × 10²³ જેટલી ચોક્કસ સંખ્યામાં મૂળભૂત ઘટકકણો ધરાવે છે. આ સંખ્યા એવોગેડ્રો અચળાંક, N_A નું નિશ્ચિત સંખ્યાત્મક મૂલ્ય છે, જ્યારે તેને mol^-1 એકમમાં દર્શાવાય ત્યારે તેને એવોગેડ્રો આંક કહેવાય છે. પ્રણાલીમાં રહેલો પદાર્થનો જથ્થો, સંજ્ઞા n તે દર્શાવેલી મૂળભૂત સ્પીસીઝની સંખ્યાનું માપન છે. મૂળભૂત સ્પીસીઝ તરીકે પરમાણુ, અણુ, આયન, ઇલેક્ટ્રોન કે કોઈ અન્ય કણો અથવા કણોના વિશિષ્ટ સમૂહ હોઈ શકે છે.
પ્રદીપ્ત તીવ્રતાનો એકમ	કેન્ડેલા	કેન્ડેલા, સંજ્ઞા cd, પ્રદીપ્ત (જ્યોતિ) તીવ્રતાનો આપેલી દિશામાં SI એકમ છે. તેને 540 × 10¹² Hz આવૃત્તિવાળા એકરંગી વિકિરણની પ્રદીપ્ત અસરકારકતાના નિશ્ચિત સંખ્યાત્મક મૂલ્ય 683 ને lm W^-1 એકમમાં કે જે cd sr W^-1 અથવા cd sr kg^-1 m^-2 s³ ના બરાબર છે, તેના વડે દર્શાવીને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જ્યાં કિલોગ્રામ, મીટર અને સેકન્ડ h, c અને Δν_Cs પર્યાયમાં વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.

પાનું: ૯ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

કોષ્ટક 1.3 SI પદ્ધતિમાં વપરાતા પૂર્વગો

ગુણક	પૂર્વગ	સંજ્ઞા
10^-24	યોક્ટો	y
10^-21	ઝેપ્ટો	z
10^-18	એક્ટો	a
10^-15	ફેમ્ટો	f
10^-12	પિકો	p
10^-9	નેનો	n
10^-6	માઇક્રો	μ
10^-3	મિલિ	m
10^-2	સેન્ટિ	c
10^-1	ડેસિ	d
10	ડેકા	da
10²	હેક્ટો	h
10³	કિલો	k
10⁶	મેગા	M
10⁹	ગીગા	G
10¹²	ટેરા	T
10¹⁵	પેટા	P
10¹⁸	એક્ઝા	E
10²¹	ઝેટા	Z
10²⁴	યોટ્ટા	Y

❖

1.3.4 દળ અને વજન (Mass and Weight)

પદાર્થનું દળ તેમાં રહેલ દ્રવ્યનો જથ્થો છે. જ્યારે વજન પદાર્થ પર લાગતું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ છે.
પદાર્થનું દળ અચળ હોય છે જ્યારે તેનું વજન એક સ્થળેથી બીજા સ્થળે બદલાય છે, કારણ કે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ બદલાય છે. આ પદોનો ઉપયોગ કરવામાં તમારે કાળજી રાખવી જોઈશે.
પ્રયોગશાળામાં પદાર્થનું દળ વૈશ્લેષિક (analytical) તુલા વડે (આકૃતિ 1.5) ખૂબ ચોકસાઈથી નક્કી કરી શકાય છે.
દળનો SI એકમ કોષ્ટક 1.1માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે કિલોગ્રામ છે. તેનો આંશિક ભાગ ગ્રામ (1 કિગ્રા = 1000 ગ્રામ) પ્રયોગશાળામાં વપરાય છે. કારણ કે રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓમાં રસાયણોનો નાનો જથ્થો વપરાય છે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.5 અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.5 વૈશ્લેષિક તુલા (લેબલ સૂચિ: આરોહી વાહક, દંડ, આરોહી વાહક હાથો, પલ્લું, સમતોલન પેચ, પલ્લું મોચન, દંડ મોચન, દર્શક અને સ્કેલ)

1.3.5 કદ (Volume)

કોઈ પદાર્થ વડે અવકાશમાં રોકાયેલ જગ્યાને તે પદાર્થનું કદ કહે છે. કદનો એકમ (લંબાઈ)³ છે. આથી SI એકમમાં કદનો એકમ m³ છે, પરંતુ રાસાયણિક પ્રયોગશાળામાં નાના કદનો ઉપયોગ થાય છે. આથી કદને માટે સેમી³ (cm³) અથવા (ડેસીમી)³ (dm³) એકમ વપરાય છે.
સામાન્ય એકમ લીટર (L) છે જે SI એકમ નથી પણ પ્રવાહીઓના કદના માપનમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.

કદના એકમો વચ્ચેનો સંબંધ

1L = 1000 mL, 1000 cm³ = 1dm³

આકૃતિ 1.6 આ સંબંધોને તાદૃશ (visualise) કરવામાં મદદરૂપ થાય છે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.6 અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.6 કદ દર્શાવવા વપરાતા જુદા જુદા એકમો (મોટો ક્યુબ: 10 cm = 1dm લંબાઈ ધરાવતો ક્યુબ, કદ: 1000 cm³, 1000 mL, 1 dm³, 1 L / નાનો ક્યુબ: 1 cm બાજુ વાળો ક્યુબ, કદ: 1 cm³, 1 mL)

પાનું: ૧૦-૧૧ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

ઘનતા, તાપમાન અને માપનમાં અનિશ્ચિતતા

1.3.6 ઘનતા (Density)

પ્રયોગશાળામાં પ્રવાહી કે દ્રાવણના કદ અંકિત નળાકાર, બ્યુરેટ, પિપેટ વગેરેથી માપી શકાય છે. કદમાપક ફ્લાસ્કનો ઉપયોગ જ્ઞાત કદ ધરાવતા દ્રાવણ બનાવવા માટે ઉપયોગી છે. આ માપનના સાધનો આકૃતિ 1.7માં દર્શાવેલ છે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.7 અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.7 કેટલાક કદમાપક સાધનો (બ્યુરેટ, પિપેટ, અંકિત નળાકાર, કદમાપક ફ્લાસ્ક)

બે ગુણધર્મો – દળ અને કદ કે જેની ચર્ચા અગાઉ કરવામાં આવી છે, તેમની વચ્ચે નીચે પ્રમાણેનો સંબંધ છે.

ઘનતા =

દળ

કદ

પદાર્થની ઘનતા પ્રતિ એકમ કદના જથ્થાનું દળ છે, આથી ઘનતાનો SI એકમ નીચે પ્રમાણે મેળવી શકાય :

ઘનતાનો SI એકમ =

દળનો SI એકમ

કદનો SI એકમ

m³

અથવા kg m^-3

આ એકમ ઘણો મોટો હોવાથી રસાયણશાસ્ત્રોમાં મુખ્યત્વે ઘનતાને g cm^-3માં દર્શાવે છે, જ્યાં દળ ગ્રામમાં અને કદ cm³માં દર્શાવેલ હોય છે. પદાર્થની ઘનતા તેના કણો એકબીજાની કેટલા નજીક ગોઠવાયેલા છે તે કહી શકે છે. જો ઘનતા વધારે હોય તો તેનો અર્થ એમ થાય છે કે તેમાં રહેલા કણો એકબીજાની વધારે નજીક ગોઠવાયેલા હોય છે.

1.3.7 તાપમાન (Temperature)

તાપમાન માપવા માટે ત્રણ સામાન્ય માપક્રમ છે: °C (અંશ સેલ્સિયસ), °F (અંશ ફેરનહીટ) અને K (કેલ્વિન). અહીંયા K, SI એકમ છે. આ માપક્રમ પર આધારિત થર્મોમીટર આકૃતિ 1.8માં દર્શાવેલા છે. સામાન્ય રીતે સેલ્સિયસ માપક્રમવાળા થર્મોમીટર 0° થી 100° સુધી અંકિત કરેલા હોય છે, જેમાં આ બંને તાપમાનો અનુક્રમે પાણીના ઠારબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ છે. ફેરનહીટ માપક્રમ 32° થી 212° વચ્ચે દર્શાવેલ છે.
બંને માપક્રમના તાપમાન એકબીજા સાથે નીચેનો સંબંધ ધરાવે છે :

°F =

(°C) + 32

કેલ્વિન માપક્રમ સેલ્સિયસ માપક્રમ સાથે નીચે પ્રમાણે સંબંધિત છે :

K = °C + 271.15

એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે 0 °C થી નીચું તાપમાન (ઋણ મૂલ્યો) સેલ્સિયસ માપક્રમમાં શક્ય છે, પરંતુ કેલ્વિન માપક્રમમાં તાપમાનનું ઋણ મૂલ્ય શક્ય નથી.

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.8 અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.8 જુદા જુદા તાપમાન માપક્રમના થર્મોમીટર (કેલ્વિન માપક્રમ: 373.15 K, 310.15 K, 298.15 K, 273.15 K / સેલ્સિયસ માપક્રમ: 100 °C પાણીનું ઉત્કલનબિંદુ, 37 °C માનવ શરીરનું તાપમાન, 25 °C ઓરડાનું તાપમાન, 0 °C પાણીનું ઠારબિંદu / ફેરનહીટ માપક્રમ: 212 °F, 98.6 °F, 77 °F, 32 °F)

❖

1.4 માપનમાં અનિશ્ચિતતા (Uncertainty in Measurement)

રસાયણવિજ્ઞાનના તત્ત્વોને ઘણી વાર પ્રાયોગિક પરિણામો અને સૈદ્ધાંતિક ગણતરીઓ સાથે સંકળાવું પડે છે. સંખ્યાઓને અનુકૂળતા પ્રમાણે સ્વીકારવા માટે અર્થપૂર્ણ રસ્તાઓ છે અને તેથી પરિણામોને શક્ય તેટલી કક્ષાએ ચોકસાઈથી હકીકતરૂપે રજૂ કરી શકાય છે. આ વિચારોને નીચે પ્રમાણે વિગતવાર વર્ણવ્યા છે.

સંદર્ભ માનક

માપનના એકમો જેવા કે કિલોગ્રામ અથવા મીટર વ્યાખ્યાયિત કર્યા પછી વૈજ્ઞાનિકો સંદર્ભ માનક માટે સંમત થયા, આ સંદર્ભ માનકોથી બધા જ માપન સાધનોને અંકિત કરવાનું શક્ય બન્યું. વિશ્વસનીય માપન મેળવવા માટે બધા જ સાધનો જેવા કે મીટર સ્ટીક અને વૈશ્લેષિક તુલા તેમના ઉત્પાદકો દ્વારા અંકિત કરે છે જેથી સાચા વાંચન આંક (Readings) મળે, આ બધા જ સાધનો કોઈ સંદર્ભ સાથે અંકિત કરેલા હોય છે. દળનો માનક રાષ્ટ્રીય કિલોગ્રામ છે તેની વ્યાખ્યા કરવામાં આવી છે કે તે પ્લેટિનમ-ઇરીડિયમ (Pt-Ir)ના નળાકાર જે ફ્રાન્સના બ્યુરો ઓફ વેટ્સ એન્ડ મેઝર્સ ખાતે સાચવેલ પ્રતિકૃતિના દળ જેટલું છે, Pt-Ir નો પસંદગી આ માનક માટે કરવામાં આવેલી કારણ કે તે રાસાયણિક હુમલા(રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ)ની સામે ઉચ્ચ પ્રતિરોધક છે અને તેનું દળ લાંબા સમય સુધી બદલાતું નથી.

વૈજ્ઞાનિકો આ પ્રકારના માનકોની શોધમાં છે, અને ચારે ઓપ્ટિકલ અવલોકન ચોક્કસ સાધન મારફતે પ્રાપ્ત કરે છે. આ નવા માનક માટેનું પાઠ્યપુસ્તક યોગ્ય રીતે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં રહેલા પરમાણુઓનું ચોક્કસ વજન છે. આભૂષણોની એક પદ્ધતિ જેમાં k-રેડિયોનો ઉપયોગ કરીને અતિસૂક્ષ્મ વિકિરણોના સ્ફટિકોની પરમાણ્વીય ધનતા નક્કી કરવાનું છે. આમાં 10⁸ ભાગમાં 1 ભાગ જેટલી ચોકસાઈ હોય છતાં હજુ સુધી તેને સ્ટાન્ડર્ડ તરીકે સ્વીકારવામાં આવેલ નથી. આ ઉપરાંત અન્ય પદ્ધતિઓ પણ છે, પરંતુ તેમાંની એકેય Pt-Ir નળાકારનું સ્થાન લઈ શકે તેમ નથી. બેશક આ પ્રકારના ફેરફારો અપેક્ષિત છે.

મીટર મૂળભૂત રીતે 0 °C (273.15 K) તાપમાને રાખેલ Pt-Ir સળિયા પરના બે ચિહ્નો વચ્ચેની લંબાઈ છે. 1960માં મીટરને ક્રિપ્ટોન લેઝરના ઉત્સર્જિત પ્રકાશની તરંગલંબાઈના 1650763.73 × 10¹⁰ ગણા તરીકે દર્શાવાયેલ, જો કે આ સંકલ્પ મૂંઝવણ ભરેલી હોવાથી લંબાઈનો એકમ અગાઉ પ્રમાણે મીટર જ રાખેલ છે. મીટરને 1983માં CGPM દ્વારા ફરીથી વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવેલો તે પ્રમાણે લંબાઈના 1/299792458માં ભાગના સમયગાળા દરમિયાન શૂન્યાવકાશમાં પ્રસાર પામેલા પ્રકાશની પથ લંબાઈ, લંબાઈ અને દળની જેમ અન્ય ભૌતિક રાશિઓના પણ સંદર્ભ માનક હોય છે.

1.4.1 વૈજ્ઞાનિક સંકેત (Scientific Notations)

રસાયણવિજ્ઞાન ખૂબ મોટી સંખ્યા ધરાવતા અને અત્યંત ઓછું દળ ધરાવતા પરમાણુઓ તથા અણુઓ અંગેનો અભ્યાસ હોવાથી રસાયણવિજ્ઞાનીઓએ 2 ગ્રામ હાઇડ્રોજન વાયુમાં રહેલા 602,200,000,000,000,000,000,000 અણુઓ જેટલી મોટી સંખ્યા તથા H પરમાણુનું વજન 0.000000000000000000000166 ગ્રામ જેટલી નાની સંખ્યાઓ સાથે કામ પાર પાડવું પડે છે. આ જ પ્રમાણે ભૌતિક અચળાંકો જેવા કે પ્લાન્ક અચળાંક, પ્રકાશની ગતિ, કણો પરનો ભાર વગેરે, જેમાં ઉપર દર્શાવેલ માત્રા પ્રતીક્ષાની સંખ્યાઓ હોય છે.
આટલા બધા શૂન્ય ગણવા અથવા લખવા વારંવાર તો મગજ જેવું કામ થઈ જાય ભારી સંગ્રહ કરવા સરવાળો, બાદબાકી, ગુણાકાર, ભાગાકાર જેવા સાદા ગાણિતિક કારકોનો ઉપયોગ ખરેખર પડકારરૂપ બને છે. જો તમારે આ પડકાર સ્વીકારવા માટે ઉપર દર્શાવેલી કોઈ પણ બે સંખ્યાઓનો ઉપયોગ કરી કોઈ પણ એક કારકને લાગુ પાડો તો તમને ખ્યાલ આવશે કે આવી સંખ્યાઓ સાથેની ગણતરી કેટલી મુશ્કેલ હોય છે.
આ સમસ્યાનું નિવારણ વૈજ્ઞાનિક સંકેતના ઉપયોગથી પ્રાપ્ત કરી શકાયેલ છે. એટલે કે ઘાતાંકીય સંકેતો જેમાં કોઈ પણ સંખ્યાને N × 10ⁿ તરીકે દર્શાવી શકાય, જ્યાં n ઘન કે ઋણ મૂલ્ય ધરાવતો ઘાતાંક (exponent) છે અને N (અંકશાસ્ત્રીય પદ) 1.000... અને 9.999... વચ્ચે બદલાય છે.
આમ આપણે 232.508ને વૈજ્ઞાનિક સંકેતમાં 2.32508 × 10² તરીકે દર્શાવી શકીએ. એ નોંધવું જોઈએ કે દશાંશ ચિહ્ન ડાબી તરફ બે સ્થાન જે સ્થાન જે 10ના ઘાતાંક 2 બરાબર વૈજ્ઞાનિક સંકેતમાં છે.
તે જ પ્રમાણે 0.00016ને 1.6 × 10^-4 તરીકે લખી શકાય. અહીંયા દશાંશ ચિહ્ન ચાર સ્થાન જમણી બાજુ ખસેડવાનું છે અને (-4) એ વૈજ્ઞાનિક સંકેતમાં ઘાતાંક છે.
હવે વૈજ્ઞાનિક સંકેતમાં દર્શાવેલ સંખ્યાઓ પર કોઈ પણ ગાણિતિક ક્રિયા કરતા પહેલા નીચેના મુદ્દાઓ ધ્યાનમાં રાખવાના હોય છે.

પાનું: ૧૨-૧૪ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

વૈજ્ઞાનિક ગણતરીઓ, સાર્થક અંકો અને રાસાયણિક સંયોગીકરણના નિયમો

ગુણાકાર અને ભાગાકાર

આ બે ક્રિયાઓ માટે ઘાતાંકીય સંખ્યા પરના એ જ નિયમો છે જે સામાન્ય ગણિત માટે છે :

(5.6 × 105) × (6.9 × 108) = (5.6 × 6.9) (105 + 8)
= (38.64) × 1013
= 3.864 × 1014
(9.8 × 10-2) × (2.5 × 10-6) = (9.8 × 2.5) (10-2 + (-6))
= 24.50 × 10-8
= 2.450 × 10-7
2.7 × 10-35.5 × 104
 = (2.7 ÷ 5.5) (10-3 - 4) = 0.4909 × 10-7
= 4.909 × 10-8

સરવાળો અને બાદબાકી

આ બંને ક્રિયાઓ માટે સંખ્યાઓને એવી રીતે લખવામાં આવે છે કે જેથી તેમના ઘાતાંક સમાન બને. ત્યારબાદ ગુણક (coefficients) ઉમેરવામાં કે બાદ કરવામાં આવે છે :

આમ, 6.65 × 10⁴ અને 8.95 × 10³ નો સરવાળો કરવા માટે 8.95 × 10³ ને ઘાતાંક 10⁴ સાથે લખવો પડે. આથી આ સંખ્યાઓને નીચે પ્રમાણે ઉમેરી શકાય :

(6.65 × 104) + (0.895 × 104) = (6.65 + 0.895) × 104
= 7.545 × 104

તે જ પ્રમાણે બે સંખ્યાની બાદબાકી નીચે દર્શાવ્યા પ્રમાણે કરી શકાય :

(2.5 × 10-2) - (4.8 × 10-3)
= (2.5 × 10-2) - (0.48 × 10-2)
= (2.5 - 0.48) × 10-2
= 2.02 × 10-2

1.4.2 અર્થસૂચક (સાર્થક) અંકો (Significant Figures)

દરેક પ્રાયોગિક માપન સાથે થોડા પ્રમાણમાં અનિશ્ચિતતા સંકળાયેલી હોય છે, પરંતુ પ્રાયોગિક જ્ઞાનમાં ચોકસાઈ અને પરિશુદ્ધતા ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ. ઉદાહરણ તરીકે કોઈ વસ્તુનું દળ સામાન્ય કમાનીવાળી તુલા વડે 9.4 g અને અંકિત છે, પણ આ જ વસ્તુનું દળ વૈશ્લેષિક તુલાથી માપતા તે 9.4213 g મળે છે. વૈશ્લેષિક તુલાથી મળેલ માપનમાં દળની પાછળના ત્રણ અંકો દર્શાવેલા છે, આથી સાધનોની ઓછી અનિશ્ચિતતા આ બીજા માપનમાં ખુલ્લી પડે છે તે અંકિત કરે છે તે પ્રમાણમાં સ્વીકાર્ય બને છે.
પરિશુદ્ધતા તે દર્શાવે છે કે અર્થસૂચક અંકોનાં કોઈ મૂલ્ય જુદાં જુદાં માપન વચ્ચે કેટલા નજીક છે, તે માપન વચ્ચે સરખામણી આપે છે. જ્યારે ચોકસાઈ તે મૂલ્યોના સરેરાશ અથવા વાસ્તવિક સાચા અર્થ નજીક હોવા માટે સંબંધિત હોય છે. દરેક આધુનિક પરિશુદ્ધતા માટે વિશિષ્ટ રીતોનો ઉપયોગ થાય છે.
અર્થસૂચક અંકો અર્થપૂર્ણ અંક છે, જે ચોક્કસાઈપૂર્વક જાણીતા હોય છે. અનિશ્ચિતતા દર્શાવવા માટે સૌથી પહેલા તમામ નિશ્ચિત અંકો લખવામાં આવે છે અને છેલ્લે અચોક્કસ અંક અંકિત કરવામાં આવે છે. જો કોઈ રીતે ઉલ્લેખ કરવામાં ન આવ્યો હોય તો તે અનિશ્ચિતતા સામાન્ય રીતે છેલ્લા અંકમાં ±1 તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
અર્થસૂચક અંકો નક્કી કરવા માટે કેટલાક નિયમો વિકસાવ્યા છે. આ નિયમો વિગતે નીચે દર્શાવેલા છે :

(1) બધા જ શૂન્ય સિવાયના અંકો સાર્થક અંકો છે. ઉદાહરણ તરીકે 285 cm માં ત્રણ સાર્થક અંકો છે અને 0.25 mL માં બે સાર્થક અંકો છે.
(2) શૂન્ય સિવાયના અંકની આગળના શૂન્ય અર્થસૂચક હોતા નથી. આવા શૂન્ય માત્ર દશાંશ ચિહ્નનું સ્થાન દર્શાવે છે. આમ 0.03 માં એક જ અર્થસૂચક અંક છે જ્યારે 0.00524 માં ત્રણ અર્થસૂચક અંકો છે.
(3) શૂન્ય સિવાયના બે અંકોની વચ્ચેના શૂન્ય સાર્થક અંકો છે. આમ, 2.005 માં ચાર અર્થસૂચક અંકો છે.
(4) સંખ્યાની જમણી બાજુના છેડા પર શૂન્ય હોય તો તે અર્થસૂચક અંક છે, જો તે દશાંશ ચિહ્નની જમણી બાજુએ આવેલા હોય તો. ઉદાહરણ તરીકે 0.200 g માં ત્રણ અર્થસૂચક અંકો છે. પરંતુ દશાંશ ચિહ્ન સિવાયની સંખ્યામાં જમણી બાજુ આવેલ શૂન્ય અર્થસૂચક નથી. ઉદાહરણ તરીકે 100 માં માત્ર એક જ સાર્થક અંક છે, પરંતુ 100. માં ત્રણ સાર્થક અંકો છે તથા 100.0 માં ચાર સાર્થક અંકો છે. આથી સંખ્યાઓને વૈજ્ઞાનિક સંકેતોમાં રજૂ કરવી ઉત્તમ રીત ગણાય છે. જેથી ચર્ચા કરી શકાય. જેમ કે 100 ને 1.0 × 10² લખીએ તો બે સાર્થક અંકો મળે તથા 1.00 × 10² તરીકે દર્શાવીએ તો ત્રણ સાર્થક અંકો મળશે.
(5) વસ્તુઓની ગણતરીની વાસ્તવિક સંખ્યાઓ જેવી કે 2 દડા અથવા 20 ઇંડા સાર્થક અંકો અનંત છે કારણ કે તે ચોક્કસ સંખ્યાઓ છે અને તેમને દશાંશ ચિહ્ન મૂકીને અનંત શૂન્ય ઉમેરી શકાય છે (દા.ત., 2 = 2.0000000000000).

જ્યારે કોઈ વૈજ્ઞાનિક સંકેત પદ્ધતિમાં સંખ્યાઓને રજૂ કરવામાં આવે ત્યારે ઘાતાંકીય અંકો સાર્થક અંકો હોતા નથી, આથી 4.01 × 10² માં ત્રણ અર્થસૂચક અંકો અને 8.256 × 10^-3 માં ચાર અર્થસૂચક અંકો છે.

કોષ્ટક 1.4 પરિશુદ્ધતા અને ચોકસાઈ દર્શાવતો માપનનો દાખલો

વિદ્યાર્થી	માપન/g		સરેરાશ (g)
વિદ્યાર્થી	1	2	સરેરાશ (g)
વિદ્યાર્થી A	1.95	1.93	1.940
વિદ્યાર્થી B	1.94	2.05	1.995
વિદ્યાર્થી C	2.01	1.99	2.000

નોંધ: વસ્તુનું પ્રાયોગિક વાસ્તવિક સાચું વજન 2.00 g છે.

અર્થસૂચક અંકોના સરવાળા, બાદબાકી, ગુણાકાર અને ભાગાકાર

પરિણામોમાં સાર્થક અંકો નક્કી કરવા માટે અને ગણતરી બાદ અંકોને સન્નિકટ કરવા (Rounding off) નીચેના નિયમો છે :

(1) જો જમણી બાજુનો છેલ્લો અંક 5 કરતાં વધારે હોય તો તેને દૂર કરી તેના આગળના અંકમાં 1 નો વધારો કરવામાં આવે છે. જેમ કે 1.386ના 3 સાર્થક અંકો રાખવા હોય તો સન્નિકટ કરીને 1.39 લખવું પડે.
(2) જો જમણી બાજુનો છેલ્લો અંક 5 કરતાં ઓછો હોય તો તેને હટાવી દેવામાં આવે છે અને તેની આગળના અંકમાં કોઈ ફેરફાર કરવામાં આવતો નથી. ઉદાહરણ તરીકે 4.334 ને બે અંકો સુધી સન્નિકટ કરીએ તો પરિણામ 4.33 મળે છે.
(3) જો જમણી બાજુનો છેલ્લો અંક 5 હોય તથા તેની આગળનો અંક બેકી હોય તો ફેરફાર કરાતો નથી, પરંતુ જો તેની આગળનો અંક એકી હોય તો આગળના અંકમાં 1 નો વધારો કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે 6.35નું સન્નિકટ કરવું હોય તો 6.4 લખવું પડે પરંતુ જો 6.25નું સન્નિકટ કરીએ તો 6.2 નધિ રાખવામાં આવશે.

❖

1.4.3 પરિમાણાત્મક પૃથક્કરણ (Dimensional Analysis)

ગણતરી કરતી વખતે ઘણીવાર એકમોને એક પદ્ધતિમાંથી બીજી પદ્ધતિમાં ફેરવવા પડે છે. આ માટે અવયવ લેબલ પદ્ધતિ (Factor label method) અથવા એકમ અવયવ પદ્ધતિ (Unit factor method) અથવા પરિમાણાત્મક પૃથક્કરણ (Dimensional analysis) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

કોષ્ટક સ્વરૂપના વ્યવહારિક દાખલા અને ઉદાહરણો :

ઉદાહરણ ૧: એક ધાતુનો ટુકડો 3 ઇંચ લાંબો છે તો તેની લંબાઈ સેન્ટીમીટરમાં કેટલી થશે?

આપણે જાણીએ છીએ કે 1 in = 2.54 cm.
આથી એકમ અવયવ: 
2.54 cm1 in
 = 1 અને 
1 in2.54 cm
 = 1
આમ, 3 in લંબાઈને સેમીમાં ફેરવવા માટે યોગ્ય એકમ અવયવ વડે ગુણતાં :
3 in = 3 in × 
2.54 cm1 in
 = 3 × 2.54 cm = 7.62 cm

ઉદાહરણ ૨: બે દિવસની સેકન્ડો કેટલી થાય?

આપણે જાણીએ છીએ કે 1 દિવસ = 24 કલાક (h).
એકમ અવયવ: 
24 h1 દિવસ
 = 1 અને 1 h = 60 મિનિટ (min) → 
60 min1 h
 = 1
વળી 1 મિનિટ = 60 સેકન્ડ (s) → 
60 s1 min
 = 1
આમ, 2 દિવસને સેકન્ડમાં ફેરવવા માટે પરસ્પર સંબંધો ધરાવતા એકમ અવયવો વડે ગુણતાં :
2 દિવસ = 2 દિવસ × 
24 h1 દિવસ
 × 
60 min1 h
 × 
60 s1 min
= 2 × 24 × 60 × 60 s = 172800 s

ઉદાહરણ ૩: એક જગમાં 2 L દૂધ છે, તો દૂધનું કદ m³ માં ગણો.

આપણે જાણીએ છીએ કે 1 L = 1000 cm3 અને 1 m = 100 cm.
મીટરને સેન્ટીમીટરમાં ફેરવવા માટેનો એકમ અવયવ: 
1 m100 cm
 = 1
કદ ધરાવતા પદ માટે ઘન કરવાથી :
(
1 m100 cm
)3 = 
1 m3106 cm3
 = 13 = 1
આમ, 2 L કદને m3 માં ફેરવવા માટે :
2 L = 2 × 1000 cm3 × 
1 m3106 cm3
 = 2 × 10-3 m3

❖

1.5 રાસાયણિક સંયોગીકરણના નિયમો (Laws of Chemical Combinations)

તત્વોના સંયોગીકરણથી સંયોજનોનું નિર્માણ પાંચ મૂળભૂત નિયમોને આધીન છે :

1.5.1 દળ સંચયનો નિયમ (Law of Conservation of Mass)

આ નિયમ ફ્રેન્ચ રસાયણશાસ્ત્રી એન્ટોની લેવોઇઝિયરે 1789માં રજૂ કર્યો હતો. તેમણે દહન પ્રક્રિયાઓનો કાળજીપૂર્વક પ્રાયોગિક અભ્યાસ કર્યો હતો.
તે નાટક પર પહોંચ્યા કે ભૌતિક અને રાસાયણિક ફેરફારો દરમિયાન દ્રવ્યના કુલ દળમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી. દરેક આધુનિક વ્યાખ્યામાં ફેરફાર માટે સંમત થાય છે.
આના આધારે આ નિયમની વ્યાખ્યા પ્રસ્થાપિત થઈ કે, "દ્રવ્યનું સર્જન કે વિનાશ થઈ શકતો નથી, જેને દળ સંચયનો નિયમ કહે છે." આ નિયમ રસાયણવિજ્ઞાનના અગાઉના વિકાસમાં પાયારૂપ બનેલો છે, આ નિયમ જ પ્રક્રિયાકો અને નીપજોના ચોક્કસ વજન અને એમના પ્રમાણસર શોધના પ્રાયોગિક પરિણામ તરફ દોરી ગયો.

એન્ટોની લેવોઇઝિયર

(1743–1794)

પાનું: ૧૫-૧૭ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

રાસાયણિય સંયોગીકરણના નિયમો, ડાલ્ટનનો સિદ્ધાંત અને પરમાણ્વીય દળ

1.5.2 નિશ્ચિત પ્રમાણનો નિયમ (Law of Definite Proportion)

આ નિયમ ફ્રેન્ચ રસાયણશાસ્ત્રી જોસેફ પ્રાઉસ્ટે (Joseph Proust) આપ્યો હતો, જેમણે ક્યુપ્રિક કાર્બોનેટના બે નમૂના સંશોધન-રાજ્યની સરખા પ્રકાશનમાં દર્શાવ્યા હતા.
તેમણે શોધી કાઢ્યું કે નમૂના કોઈ પણ સ્ત્રોતથી મેળવાયેલ હોય, તેમાં રહેલા ઘટક તત્ત્વોના દળની ટકાવારી સમાન પ્રમાણમાં હોય છે.

ક્યુપ્રિક કાર્બોનેટ	કોપર%	કાર્બન%	ઓક્સિજન%
કુદરતી નમૂનો	51.35	9.74	38.91
સંશ્લેષિત નમૂનો	51.35	9.74	38.91

આમ સ્ત્રોત ગમે તે હોવા છતાં આપેલા સંયોજનમાં સમાન તત્વો સમાન પ્રમાણમાં જ રહેલા હોય છે. આ નિયમને વર્તમાન યુગમાં નિશ્ચિત સંઘટનનો નિયમ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

જોસેફ પ્રાઉસ્ટ

(1754–1826)

1.5.3 ગુણક પ્રમાણનો નિયમ (Law of Multiple Proportions)

આ નિયમ ડાલ્ટને (1803માં) રજૂ કર્યો હતો. આ નિયમ પ્રમાણે, જ્યારે બે તત્ત્વો સંયોજાઈને એક કરતા વધુ સંયોજન બનાવે છે ત્યારે એક તત્વના દળ, બીજા તત્વના નિશ્ચિત દળ (fixed mass) સાથે જોડાય છે તે સાદી પૂર્ણાંક સંખ્યાના ગુણોત્તરમાં હોય છે.
ઉદાહરણ તરીકે હાઇડ્રોજન ઓક્સિજન સાથે સંયોજાઈને પાણી અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ બનાવે છે :

હાઇડ્રોજન + ઓક્સિજન → પાણી
2 g      + 16 g     → 18 g
હાઇડ્રોજન + ઓક્સિજન → હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ
2 g      + 32 g     → 34 g

અહીંયા ઓક્સિજનના દળ (16 g અને 32 g) જે હાઇડ્રોજનના નિશ્ચિત દળ (2 g) સાથે સંયોજાય છે, તે સાદા ગુણોત્તર દર્શાવે છે. એટલે કે 16 : 32 અથવા 1 : 2.

1.5.4 ગે લ્યુસેકનો વાયુમય કદનો નિયم (Gay Lussac's Law of Gaseous Volumes)

આ નિયમ ગે લ્યુસેકે (1808માં) રજૂ કર્યો હતો. તેણે અવલોકન કર્યું કે જ્યારે રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં વાયુઓ સંયોજાય છે અથવા ઉત્પન્ન થાય છે ત્યારે જો તેઓ સમાન તાપમાને અને દબાણે હોય તો તેમના કદ સાદો ગુણોત્તર દર્શાવે છે.
આમ, 100 mL હાઇડ્રોજન 50 mL ઓક્સિજન સાથે સંયોજાઈને 100 mL પાણીની બાષ્પ આપે છે :

હાઇડ્રોજન + ઓક્સિજન → પાણી (બાષ્પ)
100 mL     + 50 mL     → 100 mL

આમ હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનના કદ (100 mL અને 50 mL) જે પરસ્પર સંયોજાય છે, કદનો સબંધ સાદો ગુણોત્તર 2 : 1 દર્શાવે છે.

જોસેફ લુઇસ ગે-લ્યુસેક

(1778–1850)

ગે લ્યુસેકનો કદના સંયોજનનો ગુણોત્તર પૂર્ણાંક મૂલ્યોનો ખરેખર નિશ્ચિત પ્રમાણનો નિયમ જ કદના અનુસંધાનમાં હતો. ગે લ્યુસેકના નિયમની યોગ્ય સમજણ એવોગેડ્રોના કાર્ય દ્વારા 1811માં સમજાવવામાં આવી હતી.

1.5.5 એવોગેડ્રો નિયમ (Avogadro Law)

એવોગેડ્રોએ (1811માં) સૂચવ્યું કે સમાન તાપમાને અને દબાણે સમાન કદ ધરાવતા વાયુઓમાં અણુઓની સંખ્યા સમાન હોય છે. એવોગેડ્રોએ પરમાણુ અને અણુ વચ્ચે ભેદ સ્પષ્ટ કર્યો, જે સામાન્ય રીતે સમજવામાં મુશ્કેલ લાગે છે. જો આપણે હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનના સંયોજાવાથી પાણી બનવાની પ્રક્રિયાને ફરી વિચાર કરીએ તો જાણી શકાય કે હાઇડ્રોજનના બે કદ ઓક્સિજનના એક કદ સાથે સંયોજાઈને પાણીના બે કદ આપે છે અને કોઈ પણ કણ પ્રક્રિયા વિજ્ઞાનનો અવિભાજ્ય રહેતો નથી.

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.9 અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.9 હાઇડ્રોજનના બે કદ ઓક્સિજનના એક કદ જોડાઈને બે કદ પાણીની બાષ્પ આપે છે. (બોક્સ-૧: હાઇડ્રોજનનું 1 Vol, બોક્સ-૨: હાઇડ્રોજનનું 1 Vol, બોક્સ-૩: ઓક્સિજનનું 1 Vol → બોક્સ-૪: પાણીની બાષ્પનું 2 Vol)

એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે પ્રણિતી (ડાલ્ટન) અને અન્યોએ એવોગેડ્રોના વિચારોને અમાન્ય ગણ્યા હતા, કારણ કે તે સમયે એવું માનવામાં આવતું હતું કે સમાન પ્રકારના પરમાણુઓ એકબીજા સાથે સંયોજાઈ શકે નહીં અને ઓક્સિજન કે હાઇડ્રોજનના અણુઓ દ્વિપરમાણ્વીય હોઈ શકે નહીં. જેમ કે હાઇડ્રોજન કે ઓક્સિજનના અણુઓ બે પરમાણુઓ ધરાવતા હોય. તેમ છતાં એવોગેડ્રોની દરખાસ્ત Journal de Physique માં પ્રકાશિત થયેલી અને તે સમયે સાચી પૂરવાર થઈ શકી ન હતી.
ત્યારબાદ આશરે 50 વર્ષ પછી કાન્નિઝારોએ (1860માં) જર્મનીના કાર્લઝુહે (Karlsruhe) પરિષદમાં રાસાયણિક ફિલસૂફી અને એવોગેડ્રોના વિચારોની સમજણ આપતી રજૂઆત કરી અને તેનું મહત્વ સ્વીકારાયું.

લોરેન્ઝો રોમાનો આમેદિઓ કાર્લો એવોગેડ્રો

(1776–1856)

❖

1.6 ડાલ્ટનનો પરમાણ્વીય સિદ્ધાંત (Dalton's Atomic Theory)

દ્રવ્ય અવિભાજ્ય કણોનું બનેલું છે તે પરિકલ્પના પ્રાચીન ગ્રીક તત્ત્વજ્ઞાની ડેમોક્રિટસ (460–370 BCE) સુધી જાય છે, પરંતુ વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગો પર આધારિત પ્રણાલીગત સિદ્ધાંત જોહન ડાલ્ટને આપ્યો હતો. 1808માં ડાલ્ટને પોતાનું પુસ્તક 'A New System of Chemical Philosophy' પ્રકાશિત કર્યું જેમાં નીચેના મુખ્ય મુદ્દાઓ દર્શાવેલા હતા :

1. દ્રવ્ય અવિભાજ્ય પરમાણુઓનું બનેલું છે.
2. આપેલા તત્વના બધા જ પરમાણુઓ સમાન ગુણધર્મો ધરાવે છે, જેમાં સમાન દળનો સમાવેશ થાય છે. જુદા જુદા તત્વોના પરમાણુઓનું દળ જુદું જુદું હોય છે.
3. જ્યારે જુદા જુદા તત્વોના પરમાણુઓ કોઈ નિશ્ચિત પ્રમાણમાં (ગુણોત્તરમાં) જોડાય છે ત્યારે સંયોજનો બને છે.
4. રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં પરમાણુઓની પુનર્ગોઠવણી સામેલ છે. તેને રાસાયણિક પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉત્પન્ન કરી શકાતા નથી કે નાશ કરી શકાતા નથી.

જોહન ડાલ્ટન

(1766–1844)

ડાલ્ટનનો સિદ્ધાંત રાસાયણિક સંયોગીકરણના નિયમો સમજાવી શકતો હતો. જોકે, તે ગે લ્યુસેકનો વાયુમય કદનો નિયમ સમજાવી શક્યો ન હતો.

❖

1.7 પરમાણ્વીય અને આણ્વીય દળ (Atomic and Molecular Masses)

પરમાણુ અને અણુ અતિ સૂક્ષ્મ કદ ધરાવે છે, તેથી તેમના દળ માપવા અત્યંત મુશ્કેલ છે. આધુનિક સમયમાં માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી જેવી પદ્ધતિઓ દ્વારા ચોક્કસ દળ માપી શકાય છે, પરંતુ ઓગણીસમી સદીમાં વૈજ્ઞાનિકો પરમાણ્વીય દળ એકબીજાની સાપેક્ષ નક્કી કરતા હતા. હાઇડ્રોજન સૌથી હલકો હોવાથી તેનું દળ સ્વેચ્છાએ 1 સ્વીકારવામાં આવ્યું હતું.

1.7.1 પરમાણ્વીય દળ (Atomic Mass)

હાલમાં પરમાણ્વીય દળ કાર્બન-12 (¹²C) પ્રમાણિત સ્કેલ પર આધારિત છે. આ પદ્ધતિમાં ¹²C ના પરમાણુનું દળ બરાબર 12 સ્વીકારવામાં આવેલ છે, અને અન્ય તત્વોના દળ તેની સાપેક્ષ નક્કી કરાય છે.
એક પરમાણ્વીય દળ એકમ (amu - Atomic Mass Unit) વ્યાખ્યાયિત કરાય છે કે જે કાર્બન-12 પરમાણુના દળના
૧
૧૨
ભાગ જેટલું છે :

1 amu = 1.66056 × 10^-24 g

હાઇડ્રોજન પરમાણુનું વાસ્તવિક દળ 1.6736 × 10^-24 g છે. આથી amu ના પર્યાયમાં ગણતરી કરતા :

H નું દળ = 
1.6736 × 10-24 g1.66056 × 10-24 g
= 1.0078 amu
≈ 1.0080 amu

તે જ પ્રમાણે ઓક્સિજન-16 (¹⁶O) નું દળ 15.995 amu થશે. આજના સમયમાં amu ના સ્થાને માત્ર 'u' (Unified Mass) નો ઉપયોગ કરાય છે.

1.7.2 સરેરાશ પરમાણ્વીય દળ (Average Atomic Mass)

કુદરતમાં તત્ત્વો એક કરતાં વધુ સમસ્થાનિકો (isotopes) ધરાવે છે, તેથી તેમનું સરેરાશ પરમાણ્વીય દળ ગણવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે કાર્બનના સમસ્થાનિકોની માહિતી નીચે મુજબ છે :

સમસ્થાનિક	સાપેક્ષ પ્રચુરતા (%)	પરમાણ્વીય દળ (amu)
¹²C	98.892	12.00000
¹³C	1.108	13.00335
¹⁴C	2 × 10^-10	14.00317

આ માહિતી પરથી કાર્બનનું સરેરાશ પરમાણ્વીય દળ નીચે મુજબ ગણી શકાય :

ਸરેરાਸ਼ પરમાણ્વીય દળ = (0.98892)(12 u) + (0.01108)(13.00335 u) + (2 × 10-12)(14.00317 u)
= 12.011 u

આ જ પ્રમાણે અન્ય તત્વોના સરેરાશ પરમાણ્વીય દળ આવર્ત કોષ્ટકમાં દર્શાવવામાં આવે છે.

1.7.3 આણ્વીય દળ (Molecular Mass)

આણ્વીય દળ એટલે કોઈ પણ અણુમાં રહેલા બધા જ ઘટક પરમાણુઓના પરમાણ્વીય દળનો સરવાળો. તેને દરેક પરમાણુની સંખ્યાને તેના પરમાણ્વીય દળ વડે ગુણીને મેળવી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે :

મિથેન (CH4) નું આણ્વીય દળ:
= 1 × (C નું પરમાણ્વીય દળ) + 4 × (H નું પરમાણ્વીય દળ)
= 1 × (12.011 u) + 4 × (1.008 u)
= 12.011 u + 4.032 u = 16.043 u
પાણી (H2O) નું આણ્વીય દળ:
= 2 × (H નું પરમાણ્વીય દળ) + 1 × (O નું પરમાણ્વીય દળ)
= 2 × (1.008 u) + 1 × (16.00 u)
= 2.016 u + 16.00 u = 18.02 u

1.7.4 સૂત્ર દળ (Formula Mass)

કેટલાક પદાર્થો જેવા કે સોડિયમ ક્લોરાઇડ (NaCl) તેમના બંધારણમાં સ્વતંત્ર અણુઓ ધરાવતા નથી. આવા સંયોજનોમાં ધન આયનો (Na⁺) અને ઋણ આયનો (Cl^-) ત્રિ-પરિમાણીય આકૃતિ 1.10માં દર્શાવ્યા મુજબ ગોઠવાયેલા હોય છે :

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.10 અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.10 સોડિયમ ક્લોરાઇડનું પેકિંગ દર્શાવતું મોડેલ (વાદળી ગોળા: Na⁺, લાલ ગોળા: Cl^-)

અહીં એ નોંધવું જોઈએ કે સોડિયમ ક્લોરાઇડના સ્ફટિકમાં એક Na⁺ છ Cl^- વડે ઘેરાયેલો હોય છે અને એ જ રીતે એક Cl^- છ Na⁺ વડે ઘેરાયેલો હોય છે. આથી તેનું સૂત્ર માત્ર NaCl લખાય છે, અને આણ્વીય દળના બદલે તેનું સૂત્ર દળ ગણવામાં આવે છે :

NaCl નું સૂત્ર દળ:
= Na નું પરમાણ્વીય દળ + Cl નું પરમાણ્વીય દળ
= 23.0 u + 35.5 u = 58.5 u

પાનું: ૧૮ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

આથી સોડિયમ ક્લોરાઇડનું સૂત્રદળ = સોડિયમનું પરમાણ્વીયદળ + ક્લોરિનનું પરમાણ્વીયદળ = 23.0 u + 35.5 u = 58.5 u

કોયડો ૧.૧

ગ્લુકોઝ (C₆H₁₂O₆) અણુનું આણ્વીયદળ ગણો.

ઉકેલ : ગ્લુકોઝ (C₆H₁₂O₆) અણુનું આણ્વીયદળ

= 6(12.011 u) + 12(1.008 u) + 6(16.00 u)
= 72.066 u + 12.096 u + 96.00 u
= 180.162 u

❖

1.8 મોલ સંકલ્પના અને મોલરદળ (Mole Concept and Molar Mass)

પરમાણુઓ અને અણુઓ કદમાં અતિ સૂક્ષ્મ છે અને કોઈ પણ પદાર્થના નાના જથ્થામાં પણ તેમની સંખ્યા ઘણી જ વધારે હોય છે. આવી વિશાળ સંખ્યા માટે તેની માત્રા જેવો કોઈ સમાન એકમ જરૂરી બને છે.
આપણે એક ડઝન એટલે 12 નંગ, એક કોડી એટલે 20 નંગ અને એક ગ્રોસ એટલે 144 નંગ એમ દર્શાવીએ છીએ. સૂક્ષ્મ સ્તરે સ્પીસિઝ (પરમાણુઓ / અણુઓ / કણો / ઇલેક્ટ્રોન / આયનો વગેરે)ને ગણવા માટે મોલ સંકલ્પનાનો ઉપયોગ કરીએ છીએ.
SI પદ્ધતિમાં મોલ(Mole) (સંજ્ઞા તરીકે mol)ને પદાર્થના જથ્થા માટેની પાયાની સાતમી રાશિ દાખલ કરવામાં આવી.
મોલ, સંજ્ઞા ‘mol’, પદાર્થના જથ્થાનો SI એકમ છે. એક મોલ 6.02214076 × 10²³ જેટલી ચોક્કસ સંખ્યામાં મૂળભૂત સ્પીસિઝ ધરાવે છે. આ સંખ્યા એવોગેડ્રો અચળાંક, N_A નું નિશ્ચિત સંખ્યાત્મક મૂલ્ય છે, જ્યારે તેને mol^-1 એકમમાં દર્શાવાય ત્યારે તે એવોગેડ્રો આંક કહેવાય છે.
પ્રણાલીમાં રહેલો પદાર્થનો જથ્થો, સંજ્ઞા ‘n’ તે દર્શાવેલી મૂળભૂત સ્પીસિઝની સંખ્યાનું માપ છે. મૂળભૂત સ્પીસિઝ તરીકે પરમાણુ, અણુ, આયન, ઇલેક્ટ્રોન કે કોઈ અન્ય કણ અથવા કણોનો વિશિષ્ટ સમૂહ હોઈ શકે છે. એના પર ખાસ ભાર મૂકીએ કે પદાર્થનો એક મોલ એટલે કોઈ પણ પદાર્થમાં રહેલા પછી તે ગમે તે હોય તો પણ સરખી સંખ્યામાં સ્પીસિઝ ધરાવે છે.
ખૂબ જ પરિશુદ્ધતાથી આ સંખ્યા નક્કી કરવા માટે દળ સ્પેક્ટ્રોમીટરની મદદથી કાર્બન-12 પરમાણુનું દળ નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું અને તેનું મૂલ્ય 1.992648 × 10^-23 g હતું. આપણે જાણીએ છીએ કે એક મોલ કાર્બનનું વજન 12 g છે. આથી તેમાં રહેલા પરમાણુની સંખ્યા નીચે પ્રમાણે થશે :

12 g/mol 12C1.992648 × 10-23 g / 12C પરમાણુ

= 6.0221367 × 10²³ પરમાણુઓ/મોલ

એક મોલમાં રહેલી સ્પીસિઝની સંખ્યા એટલી અગત્યની હતી કે તેને અલગ નામ અને સંજ્ઞા આપવામાં આવ્યા. વૈજ્ઞાનિક એમિડો એવોગેડ્રોના સન્માનરૂપે તે એવોગેડ્રો અચળાંક તરીકે ઓળખાય છે અને N_A સંજ્ઞાથી દર્શાવાય છે. આ અંકની બૃહદતા(largness)ની કદર કરવા માટે આપણે તેને દસના ઘાતાંકમાં લખવાને બદલે બધા જ શૂન્ય સાથે લખીએ તો,

      602213670000000000000000
    

આમ, કોઈ પણ પદાર્થની આટલી મોટી સંખ્યામાં સ્પીસિઝ (પરમાણુ/અણુ અથવા બીજા કોઈ પણ કણો) તે પદાર્થનો એક મોલ કહેવાય છે.
આથી આપણે કહી શકીએ કે એક મોલ હાઇડ્રોજન પરમાણુ એટલે 6.022 × 10²³ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ.
એક મોલ પાણીના અણુ = 6.022 × 10²³ પાણીના અણુઓ.
1 મોલ સોડિયમ ક્લોરાઇડ = 6.022 × 10²³ સોડિયમ ક્લોરાઇડના સૂત્ર એકમો
મોલની વ્યાખ્યા આપ્યા પછી કોઈ પણ પદાર્થનો અથવા તેના ઘટક સ્પીસિઝનું 1 મોલ દળ મેળવવું સરળ બન્યું છે. પદાર્થના 1 મોલનું ગ્રામમાં દર્શાવેલ દળ તેનું મોલરદળ કહેવાય છે. ગ્રામમાં મોલર દળ સંખ્યાની દૃષ્ટિએ પરમાણ્વીય/આણ્વીય/સૂત્રદળ (u એકમમાં) જેટલું થાય છે.
પાણીનું મોલર દળ = 18.02 g mol^-1 અને સોડિયમ ક્લોરાઇડનું મોલર દળ = 58.5 g mol^-1

[ 📷 અહીં આકૃતિ ૧.૧૧ અપલોડ કરો ]

આકૃતિ ૧.૧૧ જુદા જુદા પદાર્થોના એક મોલ (ચિત્ર વર્ણન: વિવિધ પદાર્થો બીકરો અને ચાઈના ડીશમાં ૧ મોલ જથ્થામાં પ્રદર્શિત કરેલ છે)

❖

1.9 બંધારણીય (સંઘટનીય) ટકાવારી (Percentage Composition)

હજી સુધી આપણે આપેલ નમૂનામાં હાજર સ્પીસિઝની સંખ્યા સાથે સંકળાયેલ હતા. પરંતુ ઘણી વખત સંયોજનમાં રહેલા તત્વોના ટકા પણ જાણવા જરૂરી બને છે. ધારો કે તમને કોઈ નવું અથવા અજ્ઞાત સંયોજન આપવામાં આવેલ છે, તો તમે પ્રથમ પ્રશ્નો પૂછશો કે તેનું સૂત્ર શું છે ?

પાનું: ૧૯-૨૦ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

બંધારણીય ટકાવારી, પ્રમાણસૂચક સૂત્ર અને તત્ત્વયોગમિતિ

અને તેના ઘટકો શું છે ? અને કયા પ્રમાણમાં તે પદાર્થમાં રહેલા છે ? જ્ઞાત સંયોજન માટે પણ આવી માહિતી વડે શુદ્ધ નમૂનામાં એટલા તત્વોનો ટકાવારી ગણતરી પ્રમાણિત છે કે નહિ તેને તપાસી શકીએ છીએ. બીજા શબ્દોમાં, પ્રાપ્ત માહિતીના પૃથક્કરણ પરથી આપેલા નમૂનાની શુદ્ધતા પારખી શકીએ છીએ.
આ સમજવા માટે આપણે પાણી (H₂O) ના દૃષ્ટાંત પરથી મેળવીએ. પાણીમાં હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન એ બે તત્વો રહેલા હોવાથી તેમનું ટકાવારી પ્રમાણ નીચે પ્રમાણે ગણી શકીએ :

તત્વની દળ ટકાવારી = 
સંયોજનમાં તે તત્વનું દળસંયોજનનું મોલર દળ
 × 100
પાણીનું મોલર દળ = 18.02 g
હાઇડ્રોજનનું દળ % = 
2 × 1.00818.02
 × 100 = 11.18 %
ઓક્સિજનનું દળ % = 
16.0018.02
 × 100 = 88.79 %

આપણે એક વધુ ઉદાહરણ લઈએ, ઇથેનોલમાં કાર્બન, હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનના કેટલા ટકા છે ?
ઇથેનોલનું આણ્વીય સૂત્ર : C₂H₅OH

ઇથેનોલનું મોલર દળ = (2 × 12.01 + 6 × 1.008 + 16.00) g = 46.068 g
કાર્બનનું દળ % = 
24.02 g46.068 g
 × 100 = 52.14 %
હાઇડ્રોજનનું દળ % = 
6.048 g46.068 g
 × 100 = 13.13 %
ઓક્સિજનનું દળ % = 
16.00 g46.068 g
 × 100 = 34.73 %

તત્વો ટકાવારીની ગણતરી કર્યાની સમજણ બાદ આપણે હવે જોઈએ કે તત્ત્વના સંઘટન માહિતી પરથી શું જાણકારી પ્રાપ્ત થાય છે.

1.9.1 આણ્વીય સૂત્ર માટે પ્રમાણસૂચક સૂત્ર (Empirical Formula for Molecular Formula)

પ્રમાણસૂચક સૂત્ર સંયોજનમાં રહેલા જુદા જુદા પરમાણુઓની પૂર્ણ સંખ્યાનો સરળ ગુણોત્તર દર્શાવે છે, જ્યારે આણ્વીય સૂત્ર સંયોજનના અણુમાં રહેલા જુદા જુદા પ્રકારના પરમાણુઓની ચોક્કસ સંખ્યા દર્શાવે છે.
જો સંયોજનમાં રહેલા જુદા જુદા તત્વોના દળ ટકાવારી જ્ઞાત હોય તો તેનું પ્રમાણસૂચક સૂત્ર નક્કી કરી શકીએ છીએ. જો મોલર દળ જ્ઞાત હોય તો આણ્વીય સૂત્ર પણ મેળવી શકીએ છીએ. નીચેનું ઉદાહરણ તેની સમજણ આપે છે.

કોયડો ૧.૨

એક સંયોજન 4.07 % હાઇડ્રોજન, 24.47 % કાર્બન અને 71.65 % ક્લોરિન ધરાવે છે. તેનું મોલર દળ 98.96 g mol^-1 છે. તેના પ્રમાણસૂચક અને આણ્વીય સૂત્રો શું હશે ?

ઉકેલ :

સોપાન-1 : દળ ટકાને ગ્રામમાં ફેરવવા :

આપણને ટકાવારી પ્રાપ્ત છે તો સંયોજનનો 100 g નમૂનો લેવો વધુ અનુકૂળ પડશે. આમ ઉપરના સંયોજનના 100 ગ્રામ નમૂનામાં 4.07 g હાઇડ્રોજન હાજર છે, 24.47 g કાર્બન હાજર છે અને 71.65 g ક્લોરિન હાજર છે.

સોપાન-2 : દરેક તત્વને મોલ સંખ્યામાં ફેરવો :

ઉપર મળેલા જુદા જુદા તત્વોના દળને તેના અનુવર્તી પરમાણ્વીય દળ વડે ભાગીને તેમના મોલમાં ફેરવો :

હાઇડ્રોજનના મોલ = 
4.07 g1.008 g
 = 4.04
કાર્બનના મોલ = 
24.47 g12.01 g
 = 2.021
ક્લોરિનના મોલ = 
71.65 g35.453 g
 = 2.021

સોપાન-3 : ઉપરની ગણતરીમાં મળેલ મોલની સંખ્યાને સૌથી નાની સંખ્યા વડે ભાગાકાર કરો :

અહીં સૌથી નાની કિંમત 2.021 છે તેથી તેના વડે ભાગાકાર કરતાં H : C : Cl માટે 2 : 1 : 1 ગુણોત્તર આવશે. જો આ ગુણોત્તર પૂર્ણાંક ના હોય તો કોઈ યોગ્ય ગુણક વડે ગુણીને પૂર્ણ સંખ્યામાં ફેરવો.

સોપાન-4 : દરેક તત્વની સંખ્યા લખી તેના અનુરૂપ સંજ્ઞા લખી પ્રમાણસૂચક સૂત્ર લખો :

આમ, CH₂Cl ઉપરના સંયોજનનું પ્રમાણસૂચક સૂત્ર થશે.

સોપાન-5 : આણ્વીય સૂત્ર લખવું :

(a) પ્રમાણસૂચક સૂત્રનું દળ નક્કી કરો. પ્રમાણસૂચક સૂત્રમાં હાજર રહેલા જુદા જુદા પરમાણુઓના પરમાણ્વીયદળનો સરવાળો કરો :

CH₂Cl માટે પ્રમાણસૂચક સૂત્ર દળ = 12.01 + 2 × 1.008 + 35.453 = 49.48 g થશે.
(b) મોલર દળને પ્રમાણસૂચક દળ વડે ભાગો :

n =
મોલર દળ
પ્રમાણસૂચક સૂત્ર દળ
=
98.96 g
49.48 g
= 2
(c) પ્રમાણસૂચક સૂત્રને ઉપર પ્રમાણે મેળવેલ n વડે ગુણો જેથી આણ્વીય સૂત્ર મળશે.

આણ્વીય સૂત્ર = (CH₂Cl) × 2 = C₂H₄Cl₂

❖

1.10 તત્ત્વયોગમિતિ અને તત્ત્વયોગમિતિય ગણતરીઓ (Stoichiometry and Stoichiometric Calculations)

Stoichiometry (તત્ત્વયોગમિતિ) શબ્દ બે ગ્રીક શબ્દો પરથી લેવામાં આવેલ છે: Stoicheion (અર્થ છે તત્ત્વ) અને metron (અર્થ છે માપન). આમ, તત્ત્વયોગમિતિ રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં સમાવિષ્ટ પ્રક્રિયકો અને નીપજોના દળની ગણતરી (કેટલીક વખત કદ) સાથે સંકળાયેલ છે. રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં જરૂરી પ્રક્રિયકોના જથ્થાની કે પ્રક્રિયા થઈ ઉત્પન્ન થતી નીપજોના જથ્થાની કેવી રીતે ગણતરી કરવી તેની સમજૂતી મેળવીએ તે પહેલા આપણે આપેલા પ્રક્રિયાના સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ પરથી શું માહિતી પ્રાપ્ત કરી શકીએ છીએ તેનો અભ્યાસ કરીએ. આપણે મિથેનના દહનને ઉદાહરણમાં લઈએ, આ પ્રક્રિયા માટે સંતુલિત સમીકરણ નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય :

      CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
    

અહીંયા મિથેન અને ડાયઓક્સિજન પ્રક્રિયકો કહેવાય છે અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણી નીપજો કહેવાય છે. એ નોંધવું જરૂરી છે કે ઉપરની પ્રક્રિયામાં બધા જ પ્રક્રિયકો અને નીપજો વાયુઓ છે. આ માટે કોષ્ટક ભઠ્ઠીની પાછળ કૌંસમાં અક્ષર (g) લખવામાં આવે છે તે પ્રવાહ માટે અને પ્રવાહી માટે અનુકૂ્રે અક્ષર (s) અને (l) લખવામાં આવે છે.
O₂ અને H₂O પાસે ગુણાંક 2 તત્ત્વયોગમિતિય ગુણાંક કહેવાય છે, તે જ પ્રમાણે CH₄ અને CO₂નો તત્ત્વયોગમિતિય ગુણાંક 1 છે. તેઓ પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતા અને પ્રક્રિયામાં બનતા પદાર્થના અણુઓની (અને મોલની પણ) સંખ્યા દર્શાવે છે. આમ ઉપર દર્શાવેલી રાસાયણિક પ્રક્રિયા અનુસાર,

• CH₄(g)નો એક મોલ O₂(g)ના બે મોલ સાથે પ્રક્રિયા કરી CO₂(g)નો એક મોલ અને H₂O(g)ના બે મોલ આપે છે.
• CH₄(g)નો એક અણુ O₂(g)ના બે અણુ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે અને CO₂(g)નો એક અણુ અને H₂O(g)ના બે અણુ આપે છે.
• CH₄(g)ના 22.7 L, O₂(g)ના 45.4 L સાથે પ્રક્રિયા કરી CO₂(g)ના 22.7 L અને H₂O(g)ના 45.4 L બનાવે છે.
• CH₄(g)ના 16 g, O₂(g)ના 2 × 32 g સાથે પ્રક્રિયા કરી CO₂(g)ના 44 g અને H₂O(g)ના 2 × 18 g આપે છે.

આ સંબંધો પરથી મળતી માહિતીને નીચે પ્રમાણે અંદરોઅંદરમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે :

દળ ⇄ મોલ ⇄ અણુઓની સંખ્યા
દળકદ
 = ઘનતા

❖

1.10.1 સીમિત પ્રક્રિયક (Limiting Reagent)

ઘણી વખત રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ કરાવામાં આવે છે ત્યારે હાજર રહેલા પ્રક્રિયકોના જથ્થા સંતુલિત રાસાયણિક પ્રક્રિયાની ગણતરી પ્રમાણેના પ્રમાણમાં હોતા નથી. આવા સંજોગોમાં એક પ્રક્રિયક બીજા પ્રક્રિયક કરતાં વધારે હોય છે. જે પ્રક્રિયક ઓછા પ્રમાણમાં હાજર હોય છે તે પ્રક્રિયા થોડા સમય બાદ વપરાઈ જાય છે અને તે પછી પ્રક્રિયા આગળ વધી શકતી નથી...

[ 📷 અહીં આકૃતિ ૧.૧૧ અપલોડ કરો ]

પાનું: ૨૧ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

પ્રમાણમાં હોય છે તે કેટલાક સમય પછી વપરાઈ જાય છે અને ત્યારબાદ બીજા પ્રક્રિયકનું પ્રમાણ ગમે તેટલું હોય તો પણ પ્રક્રિયા આગળ વધતી નથી. આથી જે પ્રક્રિયક વપરાઈ ગયેલ છે તે બનતી નીપજના ઉત્પાદનને સીમિત કરે છે અને તેથી તેને સીમિત પ્રક્રિયક કહે છે.
તત્ત્વયોગમિતિય ગણતરીઓ કરતી વખતે આ બાબતને ધ્યાનમાં રાખવાની હોય છે.

1.10.2 દ્રાવણોમાં પ્રક્રિયાઓ (Reactions in Solutions)

પ્રયોગશાળાઓમાં મોટા ભાગની પ્રક્રિયાઓ દ્રાવણોમાં કરવામાં આવે છે. આથી એ સમજવું અગત્યનું છે કે દ્રાવણ સ્વરૂપે રહેલા પદાર્થનો જથ્થો (પ્રમાણ) કેવી રીતે દર્શાવી શકાય ? દ્રાવણની સાંદ્રતા અથવા આપેલા કદમાં રહેલા પદાર્થનો જથ્થો નીચેનામાંથી કોઈ પણ રીતે દર્શાવી શકાય છે :

1. દળ ટકાવારી અથવા વજનથી ટકા (w/w %)
2. મોલ અંશ
3. મોલારિટી
4. મોલાલિટી

હવે આપણે તે દરેકનો વિગતે અભ્યાસ કરીએ.

❖

રાસાયણિક સમીકરણનું સમતોલન

દળસંચયના નિયમ પ્રમાણે કોઈ સમતોલિત રાસાયણિક સમીકરણમાં દરેક તત્ત્વના પરમાણુઓની સંખ્યા સમીકરણની બંને બાજુએ સરખી હોવી જોઈએ. પ્રયત્ન અને ભૂલ પદ્ધતિને આધારે ઘણા રાસાયણિક સમીકરણોને સમતોલિત કરી શકાય છે. આપણે કેટલીક ધાતુઓ અને અધાતુઓની ઓક્સિજન સાથેની પ્રક્રિયાઓ લઈએ કે જે ઓક્સાઇડ આપે છે :

4 Fe(s) + 3 O2(g) → 2 Fe2O3(s)
(a) સમતોલિત સમીકરણ
2 Mg(s) + O2(g) → 2 MgO(s)
(b) સમતોલિત સમીકરણ
P4(s) + O2(g) → P4O10(s)
(c) અસમતોલિત સમીકરણ

✦ સમીકરણ (a) અને (b) સમતોલિત છે, કારણ કે સમીકરણની બંને બાજુએ ધાતુ અને ઓક્સિજન પરમાણુની સંખ્યા સરખી છે. જ્યારે સમીકરણ (c) સમતોલિત નથી. આ સમીકરણ ફોસ્ફરસ પરમાણુથી સમતોલિત છે પણ ઓક્સિજન પરમાણુથી સમતોલિત નથી. તેને સમતોલ કરવા માટે આપણે સમીકરણની ડાબી બાજુએ ઓક્સિજનના ગુણાંક તરીકે 5 મૂકવા પડશે. કારણ કે સમીકરણની જમણી બાજુએ તેટલા રહેલા છે.

      P4(s) + 5 O2(g) → P4O10(s)          સમતોલિત સમીકરણ
    

હવે, આપણે પ્રોપેન C₃H₈ની દહન પ્રક્રિયા લઈએ. આ સમીકરણ નીચેના સોપાનો પ્રમાણે સમતોલ કરી શકાય :

સોપાન ૧ : પ્રક્રિયક અને નીપજના સાચા સૂત્રો લખો. અહીંયા પ્રોપેન અને ઓક્સિજન પ્રક્રિયકો છે. જ્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણી નીપજો છે.

        C3H8(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l)          અસમતોલિત સમીકરણ
      

સોપાન ૨ : C પરમાણુની સંખ્યાને સમતોલ કરો. પ્રક્રિયકમાં 3 કાર્બન પરમાણુ છે, માટે જમણી બાજુ CO₂ના 3 અણુઓ દર્શાવવા પડે.

        C3H8(g) + O2(g) → 3 CO2(g) + H2O(l)
      

સોપાન ૩ : H પરમાણુની સંખ્યાને સમતોલ કરો. ડાબી બાજુ 8 હાઇડ્રોજન પરમાણુ પ્રક્રિયકમાં છે. કારણ કે દરેક પાણીના અણુમાં બે હાઇડ્રોજન પરમાણુ છે. આથી પાણીના ચાર અણુની જરૂર પડશે જેથી જમણી બાજુ આઠ હાઇડ્રોજન પરમાણુ થશે.

        C3H8(g) + O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(l)
      

સોપાન ૪ : O પરમાણુની સંખ્યાને સમતોલ કરો. જમણી બાજુ 10 ઓક્સિજન પરમાણુ છે. (3 × 2 = 6 CO₂માં અને 4 × 1 = 4 પાણીમાં). આથી પાંચ O₂ અણુઓની જરૂર પડશે. જેથી 10 ઓક્સિજન પરમાણુ જમણી બાજુ થશે.

        C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(l)
      

સોપાન ૫ : ખાતરી કરો કે અંતિમ સમીકરણમાં દરેક તત્ત્વના પરમાણુની સંખ્યા સરખી છે. સમીકરણ ત્રણ કાર્બન પરમાણુ, આઠ હાઇડ્રોજન પરમાણુ અને દસ ઓક્સિજન પરમાણુ દરેક બાજુ દર્શાવે છે. બધા જ સમીકરણો જેમાં બધા જ પ્રક્રિયકો અને નીપજોના સૂત્રો સાચાં હોય તેમને સમતોલ કરી શકાય છે. હંમેશાં યાદ રાખો કે પ્રક્રિયકો અને નીપજોના સૂત્રોમાં પાદાંક (subscripts) સમીકરણ સમતોલ કરવા માટે બદલી શકાય નહિ.

પાનું: ૨૨-૨૩ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

તત્ત્વયોગમિતિય કોયડાઓ અને દ્રાવણોની સાંદ્રતા

તત્ત્વયોગમિતિય કોયડાઓ (Stoichiometric Problems)

કોયડો ૧.૩

16 g મિથેનના દહનથી ઉત્પન્ન થયેલા પાણી(g)નો જથ્થો ગણો.

ઉકેલ : મિથેનના દહન માટેનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ છે :

        CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
      

(i) ઉપરોક્ત સમીકરણ પરથી: 1 મોલ CH₄ બરાબર 1 મોલ થાય.
(ii) રૂપરેખા સમીકરણ પરથી: 1 મોલ CH₄(g) માંથી 2 મોલ H₂O(g) આવે છે.

2 મોલ H2O(g) આવે છે.

2 મોલ H2O(g) = 2 × (2 + 16) = 2 × 18 = 36 g

1 મોલ H2O(g) = 18 g H2O = 

18 g H2O1 મોલ H2O
 = 1

તેથી 2 મોલ H₂O(g) =

18 g H2O1 મોલ H2O
 × 2 = 2 × 18g H2O = 36 g H2O

કોયડો ૧.૪

દહનની પ્રક્રિયાને અંતે 22 g CO₂(g) ઉત્પન્ન કરવા માટે કેટલા મોલ મિથેનની જરૂર પડે ?

ઉકેલ : રાસાયણિક સમીકરણ પ્રમાણે,

        CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
      

44 g CO₂(g) એ 16 g CH₄ માંથી મળેલ છે. કારણ કે, 1 મોલ CO₂(g); 1 મોલ CH₄(g) માંથી મળેલ છે.

CO2(g) ના મોલ = 22 g CO2(g) × 

1 મોલ CO2(g)44 g CO2(g)

= 0.5 મોલ CO₂(g)

આમ, 0.5 મોલ CO₂(g), 0.5 મોલ CH₄(g) માંથી મેળવાય. CH₄ ના 0.5 મોલ ની 22 g CO₂(g) ત્રિજ્યા કરવા માટે જરૂરિયાત પડશે.

કોયડો ૧.૫

50.0 kg N₂(g) અને 10 kg H₂(g) ને NH₃(g) મેળવવા માટે મિશ્ર કરવામાં આવ્યા, (ઉત્પન્ન થયેલા NH₃(g))ની ગણતરી કરો, આ પરિસ્થિતિમાં NH₃(g) ના ઉત્પાદનમાં સીમિત પ્રક્રિયકને ઓળખી બતાવો.

ઉકેલ : ઉપરોક્ત પ્રક્રિયા માટે સંતુલિત સમીકરણ નીચે પ્રમાણે લખી શકાય :

        N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g)
      

મોલની ગણતરી :

N2 ના મોલ :

= 50.0 kg N2 × 

1000 g N21 kg N2
 × 

1 મોલ N228.0 g N2

= 17.86 × 102 mol

H₂ ના મોલ :

= 10.00 kg H₂ ×

1000 g H21 kg H2
 × 

1 મોલ H22.016 g H2

= 4.96 × 10³ mol

ઉપરોક્ત સમીકરણ પ્રમાણે 1 મોલ N₂(g) સાથેની પ્રક્રિયામાં 3 મોલ H₂(g) ની જરૂર પડે છે. તેથી 17.86 × 10² mol N₂(g) માટે જરૂરી H₂(g) ના મોલ જોખે.

= 17.86 × 102 mol N2 × 
3 mol H2(g)1 mol N2(g)
= 5.36 × 103 mol H2(g)

પરંતુ આપણી પાસે ફક્ત 4.96 × 10³ mol H₂ જ છે, તેથી ડાયહાઇડ્રોજન આ પ્રક્રિયામાં સીમિત પ્રક્રિયક બને. આ ઉપરાંત આટલા ડાયહાઇડ્રોજનમાંથી NH₃(g) બનશે.

3 mol H₂(g), 2 mol NH₃(g) આપશે.

તો 4.96 × 103 mol H2(g) × 
2 mol NH3(g)3 mol H2(g)
= 3.30 × 103 mol NH3(g) બનશે.

જો તેમને ગ્રામમાં ફેરવવા હોય તો નીચે પ્રમાણે થશે :

1 mol NH3(g) = 17.0 g NH3(g)

∴ 3.30 × 10³ mol NH₃(g) ×

17.0 g NH3(g)1 mol NH3(g)

= 3.30 × 10³ × 17 g NH₃(g)

= 56.1 × 10³ g NH₃

= 56.1 kg NH₃(g)

સાંદ્રતાના એકમોની વિગતે ચર્ચા

1. દળ ટકાવારી :

તે નીચેના સંબંધથી મેળવી શકાય છે :

દળ ટકા = 
દ્રાવ્યનું દળદ્રાવણનું દળ
 × 100

કોયડો ૧.૬

પદાર્થ A ના 2 g ને 18 g પાણીમાં ઉમેરી દ્રાવણ બનાવવામાં આવ્યું છે. દ્રાવણના દળ ટકા ગણો.

ઉકેલ :

A ના દળ ટકા = 

A નું દળદ્રાવણનું દળ
 × 100

2 g2 g A + 18 g પાણી
 × 100

2 g20 g
 × 100 = 10 %

2. મોલ અંશ :

મોલ અંશ કોઈ એક ઘટકના મોલની સંખ્યા અને દ્રાવણના કુલ મોલની સંખ્યાનો ગુણોત્તર છે. જો પદાર્થ ‘A’ પદાર્થ ‘B’ માં ઓગળેલ છે અને તેમના મોલ અનુક્રમે n_A અને n_B છે, તો A અને B ના મોલ અંશ નીચે પ્રમાણે ગણી શકાય :

A ના મોલ અંશ = 
A ના મોલની સંખ્યાદ્રાવણના કુલ મોલની સંખ્યા
 = 
nAnA + nB
B ના મોલ અંશ = 
B ના મોલની સંખ્યાદ્રાવણના કુલ મોલની સંખ્યા
 = 
nBnA + nB

3. મોલારિટી :

તે ખૂબ જ બહોળા પ્રમાણમાં વપરાતો એકમ છે અને તેને M વડે દર્શાવવામાં આવે છે. તેની વ્યાખ્યા આ પ્રમાણે છે: 1 લિટર દ્રાવણમાં રહેલા દ્રાવ્યની મોલ સંખ્યા.

મોલારિટી (M) = 
દ્રાવ્યના મોલની સંખ્યાદ્રાવણનું કદ લિટરમાં

ધારો કે આપણી પાસે એક પદાર્થ NaOH નું 1 M દ્રાવણ છે અને તેમાંથી આપણે 0.2 M દ્રાવણ બનાવવું છે. 1 M NaOH એટલે 1 લિટર દ્રાવણમાં 1 મોલ NaOH, જ્યારે 0.2 M દ્રાવણ માટે આવશ્યકતા 1 લિટર દ્રાવણમાં 0.2 મોલ NaOH ની જરૂર પડશે. આથી આપણે 0.2 મોલ NaOH લઈ 1 લિટર દ્રાવણ બનાવીશું.
હવે, સાંદ્ર (1 M) NaOH ના દ્રાવણનું કેટલું કદ 0.2 મોલ NaOH ધરાવતું દ્રાવણ બનાવવા માટે જરૂરી થશે ? આની ગણતરી નીચે પ્રમાણે કરી શકાય :

જો 1 mol 1 L અથવા 1000 mL માં હાજર હોય તો 0.2 mol હાજર હશે.
= 
1000 mL1 mol
 × 0.2 mol = 200 mL

આમ 1 M NaOH દ્રાવણના 200 mL લેવામાં આવશે અને તેમાં પાણી ઉમેરી 1 લિટર બનાવવામાં આવશે.
હકીકતમાં આવી ગણતરી કરવા માટે M₁ × V₁ = M₂ × V₂ સૂત્રનો ઉપયોગ કરી શકીએ, જ્યાં M અને V અનુક્રમે મોલારિટી અને કદ છે. આ ઉદાહરણમાં M₁ = 0.2M, V₁ = 1000 mL અને M₂ = 1.0 M અને V₂ ગણતરીથી શોધવાનું છે. સૂત્રમાં કિંમતો મુકતાં,

0.2 M × 1000 mL = 1.0 M × V2

∴ V₂ =

0.2 M × 1000 mL1.0 M
 = 200 mL

એ નોંધો કે દ્રાવ્ય (NaOH)ના મોલની સંખ્યા 0.2 (200 mL માં) હતી તે સમાન જ રહી એટલે કે મંદન કર્યા પછી પણ 0.2 (1000 mL માં) રહી છે કારણ કે આપણે ફક્ત દ્રાવકના (પાણીના) કદમાં જ ફેરફાર કર્યો છે એટલે કે NaOHની બાબતમાં કાંઈ જ કર્યું નથી, પરંતુ સાંદ્રતા બાબતમાં ક્રાંતિ રાખવી.

પાનું: ૨૪-૨૫ રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ

મોલાલિટી, સાંદ્રતા ગણતરીઓ અને એકમ સારાંશ

કોયડો ૧.૭

4 g NaOH ને પૂરતા પાણીમાં દ્રાવ્ય કરીને 250 mL દ્રાવણ બનાવેલ છે. આ દ્રાવણની મોલારિટી ગણો.

ઉકેલ :

મોલારિટી (M) = 

દ્રાવ્યના મોલની સંખ્યાદ્રાવણનું કદ લિટરમાં

NaOH નું દળ / NaOH નું મોલર દળ0.250 L

4 g / 40 g mol-10.250 L
 = 

0.1 mol0.250 L

= 0.4 mol L^-1 = 0.4 M

એ નોંધો કે તાપમાનના ફેરફાર સાથે મોલારિટી બદલાશે કારણ કે દ્રાવણનું કદ તાપમાન આધારિત છે.

કોયડો ૧.૮

3 M NaCl દ્રાવણની ઘનતા 1.25 g mL^-1 છે, દ્રાવણની મોલાલિટી ગણો.

ઉકેલ :

M = 3.0 mol L-1

1 L દ્રાવણમાં NaCl નું દળ = 3 × 58.5 = 175.5 g

1 L દ્રાવણનું દળ = 1000 × 1.25 = 1250 g

(કારણ કે ઘનતા = 1.25 g mL-1 અને ઘનતા = 

દળકદ
)

દ્રાવણમાં પાણીનું દળ = 1250 - 175.5 = 1074.5 g

મોલાલિટી (m) =

દ્રાવ્યના મોલની સંખ્યાદ્રાવકનું દળ કિલોગ્રામમાં

3 mol1.0745 kg
 = 2.79 m

રસાયણવિજ્ઞાનની પ્રયોગશાળામાં સામાન્ય રીતે જરૂરી સાંદ્રતાવાળું દ્રાવણ મેળવવા માટે વધુ સાંદ્ર દ્રાવણનું મંદન કરીને મેળવાય છે. વધુ સાંદ્ર દ્રાવણને સાંદ્રતા જાણીતી હોય છે તેને સ્ટોક (stock) દ્રાવણ કહે છે. એ નોંધો કે મોલાલિટી તાપમાન સાથે બદલાતી નથી, કારણ કે પદાર્થનું દળ તાપમાન સાથે બદલાતું નથી.

4. મોલાલિટી (Molality)

તેને આ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય : દ્રાવ્યના મોલની સંખ્યા જે 1 kg દ્રાવકમાં ઓગળેલા હોય છે, તેને m વડે દર્શાવવામાં આવે છે.

આમ મોલાલિટી (m) =

દ્રાવ્યના મોલની સંખ્યા

દ્રાવકનું દળ કિલોગ્રામમાં

❖

એકમ સારાંશ (Chapter Summary)

જેને આપણે અત્યારે રસાયણવિજ્ઞાન તરીકે સમજીએ છીએ તે ઘણો જૂનો વિષય નથી. પ્રાચીન ભારતના લોકો પાસે આધુનિક વિજ્ઞાનના આગમનના ઘણા પહેલાં વૈજ્ઞાનિક ઘટનાઓનું જ્ઞાન હતું જ. તેમને જીવનના જુદા-જુદા ક્ષેત્રોમાં આ જ્ઞાનને લાગુ પાડ્યું હતું.
રસાયણવિજ્ઞાનનો અભ્યાસ ખૂબ જ અગત્યનો છે કારણ કે તેનું ક્ષેત્ર જીવનના દરેક ક્ષેત્ર સાથે સંકળાયેલ છે. રસાયણશાસ્ત્રીઓ પદાર્થોના ગુણધર્મો અને બંધારણનો તથા તેમાં થતા ફેરફારોનો અભ્યાસ કરે છે. બધા જ પદાર્થો દ્રવ્ય સ્વરૂપે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જે ત્રણ અવસ્થાઓ ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ સ્વરૂપમાં હોઈ શકે છે. આ અવસ્થાઓમાં પદાર્થના ઘટક કણો અલગ અલગ રીતે જોડાયેલા હોય છે, જેથી તે તેમના લાક્ષણિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે. દ્રવ્યને તત્ત્વ, સંયોજન અથવા મિશ્રણ તરીકે પણ વર્ગીકૃત કરી શકાય. તત્ત્વ એક જ પ્રકારના કણો ધરાવે છે, જે પરમાણુઓ કે અણુઓ હોઈ શકે છે. સંયોજનમાં બે કે તેથી વધારે તત્વોના પરમાણુઓ કોઈ નિશ્ચિત પ્રમાણમાં એકબીજા સાથે જોડાયેલા રહે છે. મિશ્રણ વિપુલ પ્રમાણમાં હોઈ શકે છે અને આપણી આસપાસ (ચોપાસ) રહેલા ઘણા પદાર્થો મિશ્રણ છે.
જ્યારે પદાર્થોના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે ત્યારે તેમનું માપન સહજ (inherent) હોય છે. ગુણધર્મોનો જથ્થાત્મક રીતે અભ્યાસ કરતાં માપન અને એકમોની જરૂર પડે છે, જેમાં તે દર્શાવી શકાય. માપનની ઘણી પદ્ધતિઓ છે, પરંતુ તેમાંની ઇંગ્લિશ પદ્ધતિ અને મેટ્રિક પદ્ધતિનો વધુ ઉપયોગ થાય છે. વૈજ્ઞાનિકોના સમૂહે વિશ્વમાં બધે જ એકસરખી અને સામાન્ય પદ્ધતિ વપરાય તેને માટે સંમતિ દર્શાવેલી છે અને આ પદ્ધતિને SI એકમ (International System of Units) તરીકે ટૂંકમાં દર્શાવેલ છે.
માપનમાં માહિતી એકઠી કરવાની હોય છે, જે કેટલાક પ્રમાણમાં અનિશ્ચિતતા સાથે સંકળાયેલ હોય છે. જથ્થાના માપનથી મેળવેલી માહિતીનો યોગ્ય ઉપયોગ થાય છે. રસાયણવિજ્ઞાન જથ્થાના માપન 10^-31 થી 10⁺²³ ની વચ્ચે ફેલાયેલું છે. આથી સંખ્યાઓને સગવડભરી રીતે દર્શાવવા માટે વૈજ્ઞાનિક સંકેતો વપરાય છે. માધ્યમોની અનિશ્ચિતતાની કાજી માટે અર્થસૂચક અંકનો નિર્દેશ થાય છે. પરિમાણાત્મક પૃથક્કરણ એકમોની જુદી જુદી પદ્ધતિમાં માપન કરેલી રાશિઓને દર્શાવવામાં મદદરૂપ થાય છે, આથી એક રાશિનું માપન બીજી રાશિમાં આંતરરૂપાંતર શક્ય બને છે.
જુદા જુદા પદાર્થોનું રાસાયણિક સંયોગીકરણ રાસાયણિક સંયોજનના પાયાના નિયમોને આધારે થાય છે. આ નિયમોમાં દળ સંચયનો નિયમ, નિશ્ચિત પ્રમાણનો નિયમ, ગુણક પ્રમાણનો નિયમ, વાયુમય કદનો ગે લ્યુસેકનો નિયમ અને એવોગેડ્રોનો નિયમ છે. આ બધા જ નિયમો ડાલ્ટનના પરમાણુ સિદ્ધાંત તરફ દોરી ગયા જે દર્શાવે છે કે બધા જ પરમાણુઓ તત્વના બંધારણના પાયાના ઘટકો છે. કાર્બનના સમસ્થાનિક ¹²Cની સાપેક્ષમાં તત્વોના પરમાણ્વીયદળ દર્શાવાય છે. સામાન્ય રીતે પરમાણ્વીયદળનો તત્ત્વ માટે માત્ર વાપરવો હોય છે જે સરેરાશ પરમાણ્વીયદળ હોય છે અને તે તત્ત્વના જુદા જુદા સમસ્થાનિકોની કુદરતી પ્રચુરતાને ધ્યાનમાં લઈને મેળવવામાં આવે છે. અણુનું આણ્વીયદળ અણુમાં રહેલા જુદાજુદા પરમાણુઓના દળના સરવાળા તરીકે લેવામાં આવે છે. આણ્વીયસૂત્ર સંયોજનમાં રહેલા જુદા જુદા તત્વોના દળ ટકા તથા તેના આણ્વીયદળ પરથી નક્કી કરી શકાય છે.
આપેલા પદાર્થમાં રહેલા પરમાણુ, અણુ અથવા અન્ય કોઈ કણ હાજર હોય તેમને એવોગેડ્રો અચળાંક (6.022 × 10²³) ના રૂપમાં દર્શાવાય છે. આને જે-તે સંબંધિત ઘટક અથવા સ્પીસિઝ (entity) ના 1 mol તરીકે ઓળખાય છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ જુદા જુદા તત્વો અને સંયોજનો દ્વારા થયેલા રાસાયણિક ફેરફારો દર્શાવે છે. સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ પરથી ઘણી બધી માહિતી પૂરી પાડે છે. ગુણાંક આણ્વીય ગુણોત્તર દર્શાવે છે અને જે-તે પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતાં કણોની સંખ્યા દર્શાવે છે, રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં જરૂરી પ્રક્રિયકો અને પ્રાપ્ત થતી નીપજો વચ્ચેના જથ્થાત્મક અભ્યાસને તત્ત્વયોગમિતિ કહે છે. તત્ત્વયોગમિતિય ગણતરીના આધારે કોઈ એક નીપજનો જથ્થો પ્રક્રિયાથી કેટલો બનશે તે નક્કી કરતાં વધુ વપરાતા પ્રક્રિયકોના જરૂરી જથ્થાની ગણતરી કરી શકાય છે. તથા તેનાથી ઉલટી ગણતરી પણ કરી શકાય છે. દ્રાવણના આપેલા કદમાં રહેલા પદાર્થનો જથ્થો ઘણી બધી રીતે દર્શાવ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે દળ ટકા, મોલ અંશ, મોલારિટી, મોલાલિટી.