દ્રાવણો || Chemistry Std 12 Chapter 1

એકમ ૧ રસાયણવિજ્ઞાન (Chemistry)

દ્રાવણો (Solutions)

[ હેતુઓ ]

આ એકમનો અભ્યાસ કર્યા પછી તમે ....

• જુદા જુદા પ્રકારના દ્રાવણોની રચના (બનાવટ) વર્ણવી શકશો.
• જુદા જુદા એકમોમાં દ્રાવણની સાંદ્રતા અભિવ્યક્ત કરી શકશો.
• હેન્રીના નિયમ અને રાઉલ્ટના નિયમનું નિવેદન કરી શકશો અને સમજાવી શકશો.
• આદર્શ અને બિનઆદર્શ દ્રાવણો વચ્ચે ભેદ પાડી શકશો.
• વાસ્તવિક (સાચા) દ્રાવણોનું રાઉલ્ટના નિયમથી વિચલન સમજાવી શકશો.
• દ્રાવણના સંખ્યાત્મક ગુણધર્મો વર્ણવી શકશો અને આને દ્રાવણોના મોલર દળ સાથે સુસંબંધિત કરી શકશો.
• દ્રાવણોમાં કેટલાક દ્રાવ્યો દ્વારા દર્શાવતા અસામાન્ય સંખ્યાત્મક ગુણધર્મો સમજાવી શકશો.
• 
  
  
  
  

લગભગ શરીરમાં થતી બધી જ પ્રક્રિયાઓ પ્રવાહી દ્રાવણોના કોઈક પ્રકાર મારફતે થાય છે.

સામાન્ય જીવનમાં આપણે ભાગ્યે જ શુદ્ધ પદાર્થોના સંપર્કમાં આવીએ છીએ. આમાંના મોટા ભાગના બે કે વધારે શુદ્ધ પદાર્થો ધરાવતું મિશ્રણ હોય છે. જીવનમાં તેમની ઉપયોગિતા અથવા અગત્ય તેમના સંઘટન પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, બ્રાસના (પિત્તળ) (જે કોપર અને ઝિંકનું મિશ્રણ છે) ગુણધર્મો, જર્મન સિલ્વર (કોપર, ઝિંક અને નિકલનું મિશ્રણ છે) અથવા બ્રોન્ઝના (કાંસુ) (જે કોપર અને ટિનનું મિશ્રણ છે) ગુણધર્મોથી તદ્દન જુદા હોય છે.

પાણીમાં 1 ભાગ પર મિલિયન (ppm) ફ્લોરાઇડ આયન દાંતનો ક્ષય રોકે છે; જ્યારે 1.5 ppm દાંત પર ડાઘા પાડે છે અને ફ્લોરાઇડની વધારે સાંદ્રતા ઝેરી નીવડે છે (ઉદાહરણ તરીકે સોડિયમ ફ્લોરાઇડ ઉંદર માટે ઝેર તરીકે વર્તે છે). નસોમાં અપાતા ઇન્જેક્શન હંમેશાં અમુક આયનીય સાંદ્રતા ધરાવતા પાણીમાં ઓગળેલા હોય છે જે લોહીમાંના પ્લાઝમાની સાંદ્રતા સાથે સુમેળ સાધે છે.

આ એકમમાં આપણે મુખ્યત્વે પ્રવાહી દ્રાવણોને અને તેમની બનાવટને ધ્યાનમાં લઈશું. આ બાબતોને દ્રાવણોના ગુણધર્મો જેવા કે બાષ્પદબાણ અને સંખ્યાત્મક ગુણધર્મોના અભ્યાસ દ્વારા અનુસરીશું. આપણે દ્રાવણોના પ્રકારથી શરૂઆત કરીશું અને પછી પ્રવાહી દ્રાવણોમાં રહેલા દ્રાવ્યની સાંદ્રતાને દર્શાવવા માટે જુદા-જુદા વિકલ્પોને જાણીશું.

❖

1.1 દ્રાવણોના પ્રકાર (Types of Solutions)

• દ્રાવણો બે કે વધારે ઘટકોનું સમાંગ મિશ્રણ છે. સમાંગ મિશ્રણનો અર્થ એમ સમજીએ છીએ કે તેમનું સંઘટન અને ગુણધર્મો મિશ્રણમાં એકસરખાં હોય છે.
• સામાન્ય રીતે જે ઘટક સૌથી વધારે પ્રમાણમાં હોય તે દ્રાવક તરીકે ઓળખાય છે. દ્રાવણ જે ભૌતિક અવસ્થામાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે તે દ્રાવક નક્કી કરે છે.
• દ્રાવક સિવાયના એક અથવા વધારે ઘટકો જે દ્રાવણમાં હાજર હોય છે તેમને દ્રાવ્ય કહે છે.
• આ એકમમાં આપણે માત્ર દ્વિઅંગી દ્રાવણોને (એટલે કે બે ઘટકો ધરાવતા) ધ્યાનમાં લઈશું, જેમાં દરેક ઘટક વાયુ, પ્રવાહી કે ઘન અવસ્થામાં હોઈ શકે છે.
• 
  
  
  
  

GSEB Textbook Grade 12 Chemistry Layout

પાનું: ૨-૩ દ્રાવણો (Solutions)

• આમાં દરેક ઘટક ઘન, પ્રવાહી અથવા વાયુમય અવસ્થામાં હોઈ શકે છે અને તેમને સંક્ષેપમાં કોષ્ટક 1.1 માં આપેલ છે.

કોષ્ટક 1.1 દ્રાવણના પ્રકાર

દ્રાવણનો પ્રકાર	દ્રાવ્ય	દ્રાવક	સામાન્ય ઉદાહરણો
વાયુમય દ્રાવણો	વાયુ	વાયુ	ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજન વાયુઓનું મિશ્રણ
	પ્રવાહી	વાયુ	નાઇટ્રોજન વાયુ સાથે મિશ્ર કરેલ ક્લોરોફોર્મ
	ઘન	વાયુ	નાઇટ્રોજન વાયુમાં કપૂર
પ્રવાહી દ્રાવણો	વાયુ	પ્રવાહી	પાણીમાં દ્રાવ્ય થયેલો ઓક્સિજન
	પ્રવાહી	ID પ્રવાહી	પાણીમાં દ્રાવ્ય થયેલો ઇથેનોલ
	ઘન	પ્રવાહી	પાણીમાં દ્રાવ્ય થયેલો ગ્લુકોઝ
ઘન દ્રાવણો	વાયુ	ઘન	પેલેડિયમમાં હાઇડ્રોજનનું દ્રાવણ
	પ્રવાહી	ઘન	સોડિયમ સાથે પારાનો સરંશ (એમલ્ગમ)
	ઘન	ઘન	ગોલ્ડમાં(સોનામાં) દ્રાવ્ય થયેલ કોપર

1.2 દ્રાવણની સાંદ્રતાની અભિવ્યક્તિ (Expressing Concentration of Solutions)

• દ્રાવણનું સંઘટન તેની સાંદ્રતા અભિવ્યક્ત કરીને દર્શાવી શકાય. સાંદ્રતાને ગુણાત્મક અથવા જથ્થાત્મક રીતે અભિવ્યક્ત કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે ગુણાત્મક રીતે આપણે કહી શકીએ કે દ્રાવણ મંદ છે (એટલે કે સાપેક્ષ રીતે દ્રાવ્યનો જથ્થો ઘણો ઓછો છે) અથવા સાંદ્ર (એટલે કે સાપેક્ષ રીતે દ્રાવ્યનો જથ્થો ઘણો વધારે છે). પરંતુ વાસ્તવિક જીવનમાં આ પ્રકારનું વર્ણન ધારા ઘણા ગૂંચવાડા ઊભા કરે છે અને તેથી એ જરૂરી છે કે દ્રાવણની સાંદ્રતા જથ્થાત્મક રીતે દર્શાવી શકાય.
• 
  
  
  
  
• દ્રાવણની સાંદ્રતા જથ્થાત્મક રીતે દર્શાવવાની માટે સાત રીતો છે.

(i) દળ ટકાવારી (w/w) : દ્રાવણના ઘટકની દળ ટકાવારી આ પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય. :

ઘટકનો દળ % = 

દ્રાવણમાં ઘટકનું દળ

દ્રાવણનું કુલ દળ

× 100          (1.1)

• ઉદાહરણ તરીકે, જો 10 % ગ્લુકોઝ દળથી પાણીમાં દર્શાવેલ હોય તો તેનો અર્થ થાય છે કે 10 g ગ્લુકોઝ 90 g પાણીમાં ઓગાળેલ છે જેથી 100g દ્રાવણ બનશે. દળ ટકાવારી વડે દર્શાવેલી સાંદ્રતા સામાન્ય રીતે ઔદ્યોગિક રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓમાં ઉપયોગી છે. ઉદાહરણ તરીકે, બજારમાં બ્લીચિંગ દ્રાવણ 3.62 દળ ટકા સોડિયમ હાઇપોક્લોરાઇડ પાણીમાં ધરાવે છે.
• 
  
  
  
  

(ii) કદ ટકાવારી (V/V) : કદ ટકાવારી આ પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય :

ઘટકનો કદ % = 

ઘટકનું કદ

દ્રાવણનું કુલ કદ

× 100          (1.2)

• ઉદાહરણ તરીકે, પાણીમાં 10% ઇથેનોલ દ્રાવણનો અર્થ થાય છે કે 10 mL ઇથેનોલ પાણીમાં ઓગળવામાં આવેલ છે જેથી દ્રાવણનું કુલ કદ 100 mL થાય. પ્રવાહી ધરાવતા દ્રાવણોને સામાન્ય રીતે આ એકમમાં અભિવ્યક્ત કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે 35 % (V/V) ઇથિલીન ગ્લાયકોલનું દ્રાવણ જે એક પ્રતિહિમ (એન્ટીફ્રીઝ) છે તે કારમાં (મોટરમાં) એન્જિનના શીતન માટે વપરાય છે. આ સાંદ્રતા એ પ્રતિહિમ પાણીનું ઠારબિંદુ ઘટાડીને 255.4 K (-17.6 °C) લાવે છે.
• 
  
  
  
  

(iii) દળ / કદ ટકાવારી (w/V) :

• અન્ય એક એકમ જે સામાન્ય રીતે ઔષધિ અને ઔષધિનિર્માણ વિજ્ઞાનમાં(Pharmacy) વપરાય છે, તે દળ / કદ ટકાવારી છે. તે 100 mL દ્રાવણમાં ઓગળેલ દ્રાવણનું દળ છે.
• 
  
  
  
  

(iv) પાર્ટ્સ પર મિલિયન (ppm) :

• જ્યારે દ્રાવ્ય અતિઅલ્પ (trace) જથ્થામાં હોય ત્યારે તેની સાંદ્રતા પાર્ટ્સ પર મિલિયન(ppm)માં દર્શાવવી વધુ અનુકૂળ રહે છે અને તેને આ પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય :

પાર્ટ્સ પર મિલિયન = 

ઘટકના પાર્ટ્સની સંખ્યા

દ્રાવણમાંના બધા જ ઘટકોના પાર્ટ્સની કુલ સંખ્યા

× 10⁶          (1.3)

• ટકાવારીની પ્રણાલી પ્રમાણે સાંદ્રતા પાર્ટ્સ પર મિલિયનને દળથી દળ, કદથી કદ અને દળથી કદમાં પણ દર્શાવી શકાય. એક લિટર દરિયાનું પાણી (જેનું વજન 1030 g છે) 6 × 10^-3 g દ્રાવ્ય ઓક્સિજન (O₂) ધરાવે છે. આટલી ઓછી સાંદ્રતાને 5.8 g પ્રતિ 10⁶ g (5.8 ppm) પરિમાણના ચલન તરીકે અભિવ્યક્ત કરી શકાય. પાણીમાં અથવા વાતાવરણમાં પ્રદૂષકોની સાંદ્રતા સામાન્ય રીતે μg mL^-1 અથવા ppm પર્યાયમાં અભિવ્યક્ત કરાય છે.
• 
  
  
  
  

(v) મોલ અંશ :

• મોલ અંશ માટે સામાન્ય સંજ્ઞા x છે અને જમણી બાજુ દર્શાવેલો પાદાંક ઘટક સૂચવે છે. તેને આ પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય :

ઘટકનો મોલ અંશ = 

ઘટકના મોલની સંખ્યા

બધા જ ઘટકોના મોલની કુલ સંખ્યા

                (1.4)

ઉદાહરણ તરીકે, એક દ્વિઅંગી મિશ્રણમાં જો A ના મોલ સંખ્યા અને Bની મોલ સંખ્યા અનુક્રમે n_A અને n_B હોય, તો Aનો મોલ અંશ થશે,

x_A = 

n_A

n_A + n_B

         (1.5)

i સંખ્યાના ઘટકો ધરાવતા દ્રાવણ માટે આચરણને મળશે,

x_i = 

n_i

n₁ + n₂ + ...... + n_i

= 

n_i

Σn_i

         (1.6)

એ દર્શાવી શકાય કે આપેલા દ્રાવણમાં બધા જ મોલ અંશનો સરવાળો એક થાય એટલે કે,

x₁ + x₂ + ...... + x_i = 1          (1.7)

• મોલ અંશ એકમ દ્રાવણના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મોને સંબંધિત કરવામાં ઘણો ઉપયોગી છે. જેમ કે દ્રાવણની સાંદ્રતા અને બાષ્પદબાણ અને વાયુમિશ્રણો સમાવિષ્ટ દ્રાવણની સાંદ્રતાનું વર્ણન કરવામાં ઘણો જ ઉપયોગી છે.

GSEB Textbook Grade 12 Chemistry Layout

પાનું: ૪ દ્રાવણો (Solutions)

કોયડો ૧.૧

20 % દળથી ઇથિલીન ગ્લાયકોલ (C₂H₆O₂) ધરાવતા દ્રાવણમાં ઇથિલીન ગ્લાયકોલનો મોલ અંશ ગણો.

ઉકેલ : ધારો કે આપણી પાસે 100 g દ્રાવણ છે (કોઈ પણ જથ્થાથી શરૂ કરી શકાય કારણ કે, મળેલા પરિણામો સરખા જ હશે). આ દ્રાવણમાં 20 g ઇથિલીન ગ્લાયકોલ અને 80 g પાણી હશે.

C₂H₆O₂ નું મોલર દળ = 12 × 2 + 1 × 6 + 16 × 2 = 62 g mol^-1

C₂H₆O₂ ના મોલ = 

20 g

62 g mol^-1

= 0.322 mol

પાણીના મોલ = 

80 g

18 g mol^-1

= 4.444 mol

X_glycol = 

C₂H₆O₂ ના મોલ

C₂H₆O₂ ના મોલ + H₂O ના મોલ

         = 

0.322 mol

0.322 mol + 4.444 mol

= 0.068

એ જ પ્રમાણે X_water = 

4.444 mol

0.322 mol + 4.444 mol

= 0.932

પાણીના મોલ અંશ આ રીતે પણ ગણી શકાય : 1 - 0.068 = 0.932

(vi) મોલારિટી (Molarity)

• મોલારિટી (M)ને દ્રાવ્યના મોલની સંખ્યા જે એક લિટર (અથવા એક ડેસિમીટર ક્યુબ) દ્રાવણમાં ઓગળેલ છે, તે પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય.

મોલારિટી = 

દ્રાવ્યના મોલ

દ્રાવણનું કદ લિટરમાં

         (1.8)

ઉદાહરણ તરીકે 0.25 mol L^-1 (અથવા 0.25 M) NaOH નું દ્રાવણ એટલે 0.25 mol NaOH 1 લિટર (એક ડેસિમીટર ક્યુબ) દ્રાવણમાં ઓગળેલ છે.

કોયડો ૧.૨

450 mL દ્રાવણમાં 5 g NaOH ધરાવતા દ્રાવણની મોલારિટી ગણો.

ઉકેલ :

NaOH ના મોલ = 

5 g

40 g mol^-1

= 0.125 mol

દ્રાવણનું કદ લિટરમાં = 450 mL / 1000 mL L^-1

સમીકરણ (1.8)નો ઉપયોગ કરીને :

મોલારિટી = 

0.125 mol × 1000 mL L^-1

450 mL

= 0.278 M

         = 0.278 mol L^-1

         = 0.278 mol dm^-3

❖

(vii) મોલાલિટી (Molality)

• મોલાલિટી (m) આ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય: તે દ્રાવ્યના મોલની સંખ્યા જે એક કિલોગ્રામ (kg) દ્રાવકમાં ઓગળેલ છે, તેને આ રીતે અભિવ્યક્ત કરી શકાય :

મોલાલિટી (m) = 

દ્રાવ્યના મોલ

દ્રાવકનું દળ kg માં

         (1.9)

ઉદાહરણ તરીકે 1.00 mol kg^-1 (અથવા 1.00 m) KCl નું દ્રાવણ એટલે 1 મોલ KCl (74.5 g) 1 kg પાણીમાં ઓગળેલ છે. દ્રાવણની સાંદ્રતા અભિવ્યક્ત કરવાની દરેક પદ્ધતિ તેના ફાયદા અને ગેરફાયદા હોય છે. દળ %, ppm, મોલ અંશ અને મોલાલિટી તાપમાનથી સ્વતંત્ર છે; જ્યારે મોલારિટી તાપમાન આધારિત પરિમાણ છે. આવું કારણ એ છે કે કદ તાપમાન પર આધાર રાખે છે પરંતુ દળ નથી રાખતું.

કોયડો ૧.૩

75 g બેન્ઝીનમાં 2.5 g ઇથેનોઇક એસિડ (CH₃COOH) ની મોલાલિટી ગણો.

ઉકેલ :

C₂H₄O₂ નું મોલર દળ = 12 × 2 + 1 × 4 + 16 × 2 = 62 g mol^-1

C₂H₄O₂ ના મોલ = 

2.5 g

60 g mol^-1

= 0.0417 mol

બેન્ઝીનનું દળ kg માં = 75 g / 1000 g kg^-1 = 75 × 10^-3 kg

C₂H₄O₂ ની મોલાલિટી = 

C₂H₄O₂ ના મોલ

બેન્ઝીનનું દળ

= 

0.0417 mol × 1000 g kg^-1

75 g

                   = 0.556 mol kg^-1

લખાણ સંબંધિત પ્રશ્નો

• ૧.૧ જો 22 g બેન્ઝીન (C₆H₆) 122 g કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડ (CCl₄) માં ઓગળવામાં આવે તો બેન્ઝીન અને કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડની દળ ટકાવારી ગણો.
• 
  
  
  
• ૧.૨ 30 % દળથી બેન્ઝીન ધરાવતા કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડ દ્રાવણમાં બેન્ઝીનનો મોલ અંશ ગણો.
• 
  
  
  
• ૧.૩ નીચેના દરેક દ્રાવણની મોલારિટી ગણો : (a) 4.3 L દ્રાવણમાં 30 g Co(NO₃)₂ · 6H₂O (b) 30 mL 0.5 M H₂SO₄ નું મંદન કરી 500 mL બનાવવામાં આવ્યું.
• 
  
  
  
• ૧.૪ 2.5 kg 0.25 મોલલ યુરિયા (NH₂CONH₂) નું જલીય દ્રાવણ બનાવવા માટે યુરિયાનું દળ ગણો.
• 
  
  
  
• ૧.૫ જો 20 % (દળ/દળ) જલીય KI દ્રાવણની ઘનતા 1.202 g mL^-1 હોય, તો KI ની (a) મોલાલિટી (b) મોલારિટી અને (c) મોલ અંશ ગણો.
• 
  
  
  

પાનું: ૫ દ્રાવણો (Solutions)

દ્રાવ્યતા (Solubility) અને સંતુલન અવસ્થાઓ

1.3 દ્રાવ્યતા (Solubility)

• નિર્દિષ્ટ તાપમાને દ્રાવકના નિર્દિષ્ટ જથ્થામાં પદાર્થનો જે મહત્તમ જથ્થો ઓગળી શકે તેને તેની દ્રાવ્યતા કહે છે.
• તે દ્રાવ્ય અને દ્રાવકના સ્વભાવ પર તથા તાપમાન અને દબાણ પર આધાર રાખે છે. આપણે આ પરિબળોની ઘન અથવા વાયુનું પ્રવાહીમાં દ્રાવણ પર થતી અસર ધ્યાનમાં લઈએ.

1.3.1 ઘનની પ્રવાહીમાં દ્રાવ્યતા (Solubility of a Solid in a Liquid)

• દરેક પદાર્થ આપેલ પ્રવાહીમાં ઓગળતો નથી. સોડિયમ ક્લોરાઇડ અને ખાંડ ઝડપથી પાણીમાં ઓગળે છે, જ્યારે નેપ્થેલીન અને એન્થ્રેસીન ઓગળતાં નથી.
• બીજી બાજુ પર નેપ્થેલીન અને એન્થ્રેસીન બેન્ઝીનમાં ઝડપથી ઓગળે છે પણ સોડિયમ ક્લોરાઇડ અને ખાંડ ઓગળતા નથી. એવું અવલોકન કરવામાં આવેલ છે કે ધ્રુવીય દ્રાવ્ય ધ્રુવીય દ્રાવકમાં ઓગળે છે અને અધ્રુવીય દ્રાવ્ય અધ્રુવીય દ્રાવકમાં ઓગળે છે.
• સામાન્ય રીતે, દ્રાવ્ય દ્રાવકમાં ઓગળશે, જો આંતરઆણ્વીય પારસ્પરિક ક્રિયાઓ બંનેમાં સરખી હશે તો અથવા આપણે કહી શકીએ કે સરખા (like), સરખા(like)માં ઓગળે છે.
• જ્યારે ઘન દ્રાવ્યને દ્રાવકમાં ઉમેરવામાં આવે છે ત્યારે કેટલોક દ્રાવ્ય ઓગળે છે અને દ્રાવણમાં તેની સાંદ્રતા વધે છે. આ પ્રક્રિયાને વિલયન અથવા દ્રવીકરણ (dissolution) કહે છે.
• દ્રાવણમાં કેટલાક દ્રાવ્ય કણો ઘન દ્રાવ્ય સાથે અથડાય છે અને દ્રાવણમાંથી અલગ પડી જાય છે. આ પ્રક્રિયા સ્ફટિકીકરણ તરીકે ઓળખાય છે.
• એક એવા તબક્કે પહોંચીએ જ્યારે બંને પ્રક્રિયાઓ સરખા વેગથી થાય છે. આ પરિસ્થિતિમાં દ્રાવ્યના દ્રાવણમાં જતા કણોની સંખ્યા દ્રાવણમાંથી અલગ પડતા દ્રાવ્યના કણોની સંખ્યા સરખી હશે અને તેથી ગતિશીલ સંતુલન અવસ્થા પ્રાપ્ત થાય છે.

દ્રાવ્ય + દ્રાવક ⇄ દ્રાવણ          (1.10)

• આ તબક્કે દ્રાવણમાં દ્રાવ્યની સાંદ્રતા આપેલ શરતોએ (તાપમાન અને દબાણ) અચળ રહેશે. આ જ પ્રમાણેની પ્રક્રિયા જ્યારે વાયુને પ્રવાહી દ્રાવકમાં ઓગાળીએ ત્યારે બને છે. એવું દ્રાવણ કે જેમાં આપેલ તાપમાને અને દબાણે વધુ દ્રાવ્ય ઓગાળી શકાય નહિ તેને સંતૃપ્ત દ્રાવણ કહે છે.
• અસંતૃપ્ત દ્રાવણ એને કહે છે જેમાં એ જ તાપમાને વધુ દ્રાવ્ય ઓગાળી શકાય છે. દ્રાવણ કે જે નહિ ઓગળેલા દ્રાવ્ય સાથે ગતિશીલ સંતુલનમાં હોય છે તે સંતૃપ્ત દ્રાવણ છે અને તે દ્રાવણના આપેલા જથ્થામાં મહત્તમ જથ્થો છે. આમ, આવા દ્રાવણમાં દ્રાવ્યની સાંદ્રતા તેની દ્રાવ્યતા છે.
• આપણે અગાઉ જોયું કે એક પદાર્થની બીજામાં દ્રાવ્યતા પદાર્થના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે. આ ચલ (variable) ઉપરાંત બે બીજા પરિબળો એટલે કે તાપમાન અને દબાણ પણ આ પરિઘટનાનું નિયંત્રણ કરે છે.
• 
  
  
  

તાપમાનની અસર :

• ઘનની પ્રવાહીમાં દ્રાવ્યતા તાપમાનના ફેરફાર સાથે સૂચક રીતે અસર પામે છે. સમીકરણ (1.10) દ્વારા રજૂ કરેલ સંતુલનને ધ્યાનમાં લઈએ. આ ગતિશીલ સંતુલન હોવાથી તે લ શેટલિયરના સિદ્ધાંતને અનુસરશે.
• સામાન્ય રીતે જો લગભગ સંતૃપ્ત દ્રાવણમાં વિલયન પ્રક્રિયા ઉષ્માશોષક છે (Δ_sol H > 0), તો તાપમાનના વધારા સાથે દ્રાવ્યતા વધશે અને જો પ્રક્રિયા ઉષ્માક્ષેપક હશે, તો (Δ_sol H < 0) દ્રાવ્યતા ઘટશે. આ વલણોનું પ્રાયોગિક રીતે અવલોકન કરી શકાય છે.

દબાણની અસર :

ઘનની પ્રવાહીમાં દ્રાવ્યતા પર દબાણની કોઈ સૂચક અસર હોતી નથી. આ એટલા માટે કે ઘન અને પ્રવાહી ખૂબ જ અસંકોચનીય હોય છે અને પ્રાયોગિક રીતે દબાણના ફેરફારથી બિનઅસરકારક રહે છે.

❖

GSEB Textbook Grade 12 Chemistry Layout

પાનું: ૬-૮ દ્રાવણો (Solutions)

વાયુની પ્રવાહીમાં દ્રાવ્યતા અને હેન્રીનો નિયમ

1.3.2 વાયુની પ્રવાહીમાં દ્રાવ્યતા (Solubility of a Gas in a Liquid)

• ઘણા વાયુઓ પાણીમાં ઓગળે છે. ઓક્સિજન પાણીમાં ઘણી ઓછી માત્રામાં ઓગળે છે. આ ઓગળેલો ઓક્સિજન છે જે જળચર જીવનને ટકાવારી રાખે છે. બીજી બાજુ પર હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ વાયુ (HCl) પાણીમાં ખૂબ જ દ્રાવ્ય છે. વાયુની પ્રવાહીમાં દ્રાવ્યતા દબાણ અને તાપમાનની વધારે અસર પામે છે. વાયુની દ્રાવ્યતા દબાણના વધારા સાથે વધે છે.
• પ્રવાહી દ્રાવણમાં વાયુના વ્યૂહ માટે આકૃતિ 1.1 (a)માં દર્શાવ્યા પ્રમાણેની પ્રણાલી લઈએ. નીચેનો ભાગ દ્રાવણ છે અને ઉપરનો ભાગ P દબાણે અને T તાપમાને વાયુમય પ્રણાલીનો ભાગ છે. આ પ્રણાલીને ગતિશીલ સંતુલન અવસ્થામાં હોવાનું ધારો, એટલે કે આ પરિસ્થિતિમાં દ્રાવણમાં દાખલ થતા અને દ્રાવણ કક્ષાને છોડી દેતા વાયુના કણોના વેગ સરખા છે.
• હવે, આકૃતિ 1.1 (b)માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે દ્રાવણ કદની ઉપર વાયુને દબાવીને દબાણ વધારો. આથી દ્રાવણની ઉપર પ્રતિ એકમ કદમાં વાયુમય કણોની સંખ્યા વધશે અને તેનાથી વાયુમય પ્રણાલીને અથડામણ છે તે પણ વધશે, વાયુની પ્રવાહી સપાટી સાથે રાસાયણિક સાપેક્ષમાં અવક્રમ છે તે પણ વધશે, વાયુની દ્રાવ્યતા જ્યાં સુધી નવું સંતુલન સ્થપાશે નહિ ત્યાં સુધી વધશે. આને પરિણામે દ્રાવણની ઉપર વાયુનું દબાણ વધશે અને તેની દ્રાવ્યતા વધશે.
• 
  
  
  

આકૃતિ 1.1 : વાયુની દ્રાવ્યતા પર દબાણની અસર. ઓગળેલા વાયુની સાંદ્રતા દ્રાવણ પરના વાયુના દબાણના પ્રમાણમાં હોય છે.

• હેન્રી (Henry) સૌપ્રથમ વૈજ્ઞાનિક હતા, જેમણે દબાણ અને વાયુની પ્રવાહીમાં દ્રાવ્યતા વચ્ચે જથ્થાત્મક સંબંધ આપ્યો જે હેન્રીના નિયમ તરીકે ઓળખાય છે. આ નિયમ નિયત કરે છે કે, નિયત તાપમાને પ્રવાહીમાં વાયુની દ્રાવ્યતા પ્રવાહીની સપાટી પર રહેલા વાયુના આંશિક દબાણના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
• ડાલ્ટન જે હેન્રીનો સમકાલીન હતો તેણે પણ સ્વતંત્ર રીતે તારણ કાઢ્યું કે પ્રવાહી દ્રાવણમાં વાયુની દ્રાવ્યતા વાયુના આંશિક દબાણનું વિધેય છે.
• જો આપણે દ્રાવણમાંના વાયુના મોલ અંશનો ઉપયોગ તેની દ્રાવ્યતાના માપ તરીકે કરીએ, તો એમ કહી શકાય કે, દ્રાવણમાંના વાયુના મોલ અંશ દ્રાવણ ઉપરના વાયુના આંશિક દબાણને સમપ્રમાણમાં હોય છે. હેન્રીના નિયમનું ખુબ જ સામાન્ય રીતે વપરાતું સ્વરૂપ નિર્દેશિત કરે છે કે "બાષ્પ અવસ્થામાં વાયુનું આંશિક દબાણ (p) દ્રાવણમાંના વાયુના મોલ અંશ (x)ને સમપ્રમાણમાં હોય છે." અને તેને આ પ્રમાણે અભિવ્યક્ત કરી શકાય:

p = K_H · x          (1.11)

• અહીંયા K_H હેન્રીના નિયમનો અચળાંક છે. જો આપણે આપેલા આંશિક દબાણ વિરુદ્ધ દ્રાવણમાં વાયુના મોલ અંશનો આલેખ દોરીએ, તો આપણે આકૃતિ 1.2માં દર્શાવ્યા પ્રમાણેના પ્રકારનો આલેખ મળશે.
• સમાન તાપમાને જુદા જુદા વાયુઓને K_H ના મૂલ્યો અલગ અલગ હોય છે (કોષ્ટક 1.2). આ સૂચવે છે કે K_H વાયુના સ્વભાવનું વિધેય (function) છે.

આકૃતિ 1.2 : 293 K તાપમાને HCl વાયુની સાયક્લોહેક્ઝેનના દ્રાવણમાં દ્રાવ્યતા પ્રતિનિધિ રેખાનો ઢાળ હેન્રીના નિયમનો અચળાંક K_H છે.

• સમીકરણ (1.11) પરથી એ અવલોકિત છે કે આપેલા દબાણે K_H નું મૂલ્ય ઉચ્ચ પ્રવાહીમાં વાયુની દ્રાવ્યતા ઓછી સૂચવે છે. કોષ્ટક 1.2 પરથી જાણી શકાશે કે N₂ અને O₂ બંને માટે K_H મૂલ્યો તાપમાનના વધારા સાથે વધે છે જે સૂચવે છે કે વાયુની દ્રાવ્યતા તાપમાનના ઘટાડા સાથે વધે છે. આ કારણને લીધે જ જળચર સ્પીસિઝ ગરમ પાણી કરતાં ઠંડા પાણીમાં વધુ સગવડપૂર્વક રહે છે.

❖

કોષ્ટક 1.2 : કેટલાક પસંદ કરેલા વાયુના પાણીમાં હેન્રી નિયમના અચળાંકના મૂલ્યો

વાયુ	તાપમાન/K	KH / kbar	વાયુ	તાપમાન/K	KH / kbar
He	293	144.97	આર્ગન	298	40.3
H2	293	69.16	CO2	298	1.67
N2	293	76.48	ફોર્માલ્ડિહાઇડ	298	1.83 × 10-5
	303	88.84
O2	293	34.86	મિથેન	298	0.413
	303	46.82	વિનાઇલ ક્લોરાઇડ	298	0.611

❖

કોયડો ૧.૪

જો નાઇટ્રોજન વાયુને 293 K તાપમાને પાણીમાંથી પસાર કરવામાં આવે તો, 1 લિટર પાણીમાં કેટલા મિલિમોલ N₂ વાયુ ઓગળશે ? એવું ધારો કે N₂ નું 293 તાપમાને હેન્રીના નિયમનો અચળાંક 76.48 kbar આપેલ છે.

ઉકેલ :

વાયુની લક્ષણ જલીય દ્રાવણમાં તેના મોલ અંશ સાથે સંબંધિત છે. દ્રાવણમાં વાયુના મોલ અંશ હેન્રીનો નિયમ લાગુ પાડી ગણી શકાય.

x(nitrogen) = 

p(nitrogen)

K_H

= 

0.987bar

76480bar

= 1.29 × 10^-5

1 લિટર પાણી લેતા 55.5 મોલ ધરાવે છે, તેથી જો દ્રાવણમાં N₂ ના n મોલ હોય, તો

x(nitrogen) = 

n mol

n mol + 55.5 mol

≈ 

n

55.5

= 1.29 × 10^-5

(છેદમાંનો n અવગણ્ય ગણીએ છીએ કારણ કે તે << 55.5 છે)

આમ, n = 1.29 × 10^-5 × 55.5 mol = 7.16 × 10^-4 mol

= 

7.16 × 10^-4 mol × 1000 mmol

1 mol

= 0.716 mmol

❖

હેન્રીના નિયમના ઉદ્યોગોમાં અને કેટલીક જીવવૈજ્ઞાનિક ઘટનાઓમાં વિનિયોગ :

હેન્રીના નિયમના ઘણા અનુપ્રયોગો ઉદ્યોગોમાં થાય છે અને કેટલીક જીવવૈજ્ઞાનિક પરિઘટનાઓ સમજાવે છે. આમાંના નોંધપાત્ર આ પ્રમાણે છે :

• હળવા પીણા અને સોડાવોટરમાં CO₂ ની દ્રાવ્યતા વધારવા માટે બોટલને ઊંચા દબાણ હેઠળ બંધ કરવામાં આવે છે.
• સ્કુબા (scuba) ડાઇવર અંતર્જલીય (underwater) ઊંચા દબાણે શ્વાસ લેવો પડે છે ત્યારે ઓગળેલા વાયુઓની ઉચ્ચ સાંદ્રતા સાથે મેલ પાડવો પડે છે. દબાણનો વધારો લોહીમાં વાતાવરણીય વાયુઓની દ્રાવ્યતા વધારે છે. જ્યારે મરજીવા સપાટી પર આવે છે ત્યારે દબાણ ધીમે ધીમે ઘટે છે. આ ઓગળેલા વાયુઓને મુક્ત કરે છે અને લોહીમાં નાઇટ્રોજનના પરપોટા પેદા કરે છે, આ રક્તવાહિનીઓને બંધ (block) કરે છે અને વૈદકીય રીતે જાણીતી પરિસ્થિતિ બેન્ડ્સ (bends) આપે છે જે પીડાકારી અને જીવનને ભયરૂપ હોય છે.

પાનું: ૭-૧૧ દ્રાવણો (Solutions)

બાષ્પદબાણ, રાઉલ્ટનો નિયમ અને આદર્શ દ્રાવણોનું વિચલન

• અથવા મરજીવાને શુદ્ધ વાયુ શ્વાસ માટે સામાન્ય રીતે નાઇટ્રોજનની હિલીયમ સાથે ઓગાળેલી વિશિષ્ટતા ધરાવતું મિશ્રણ અપાય છે જે દબાણના કારણે લોહી અને પેશીઓમાં નાઇટ્રોજનના દ્રાવ્ય હોવાની નકારાત્મકતાને ઘટાડે છે (11.7 % હિલીયમ, 56.2 % નાઇટ્રોજન અને 32.1 % ઓક્સિજન ધરાવતું સિલિન્ડર) આવી તકલીફોને રોકે છે.
• વધુ ઉંચાઈએ ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ ભૂમિ સ્તર કરતાં ઓછું હોય છે. આ વધુ ઊંચાઈએ રહેતા લોકો અથવા પર્વતારોહકોના લોહી અને પેશીઓમાં ઓક્સિજનની સાંદ્રતા ઓછી થવા માટે જવાબદાર બને છે. ઓછું લોહી દ્રાવ્ય ઓક્સિજન પર્વતારોહકોને નબળા બનાવે છે, તેમજ યોગ્ય રીતે વિચારી શકવા અસમર્થ બનાવે છે. આ લક્ષણો ‘એનોક્સિયા’ (anoxia) તરીકે ઓળખાતી બીમારીના છે.

તાપમાનની અસર :

વાયુઓની પ્રવાહીમાં દ્રાવ્યતા તાપમાનના વધારા સાથે ઘટે છે. જ્યારે ઓગળેલા હોય છે ત્યારે વાયુના અણુઓ પ્રવાહી અવસ્થામાં હોય છે અને તેમની વિલયનની પ્રક્રિયાને સંઘનન (condensation) સાથે સરખાવી શકીએ અને આ પ્રક્રિયામાં ઉષ્મા ઉત્પન્ન થાય છે. આપણે લોરેન્સ નિયમ પ્રમાણે જાણીએ કે વિલયન પ્રક્રિયા ગતિશીલ સંતુલનમાં સમાવિષ્ટ હોવાથી તે લ-શેટેલિયરના સિદ્ધાંતને અનુસરશે પ્રક્રિયા ઉષ્માક્ષેપક હોવાથી, તાપમાન વધારતાં પ્રક્રિયા ઉલટી દિશામાં આગળ વધશે અને તેથી વાયુની દ્રાવ્યતા ઘટશે અને તેથી સામાન્ય રીતે વિલયન પ્રક્રિયા સહેલાઈથી તાપમાનના વધારા સાથે ઘટી જાય છે.

લખાણ સંબંધિત પ્રશ્નો

• ૧.૬ H₂S એક ઝેરી વાયુ છે અને સડેલા ઈંડા જેવી વાસ ધરાવે છે તેનો ઉપયોગ ગુણાત્મક પૃથક્કરણમાં કરવામાં આવે છે. જો H₂S ની પાણીમાં દ્રાવ્યતા STP એ 0.195 m હોય, તો હેન્રી નિયમ અચળાંકની ગણતરી કરો.
• ૧.૭ પાણીમાં CO₂ માટેનો હેન્રીનો અચળાંક 298 K તાપમાને 1.67 × 10⁸ Pa છે. 298 K તાપમાને 2.5 atm CO₂ દબાણ હેઠળ સોડા વોટરની બોટલ બંધ કરેલ 500 mL સોડા વોટરમાંના CO₂ ના જથ્થાની ગણતરી કરો.

1.4 પ્રવાહી દ્રાવણોના બાષ્પદબાણ (Vapor Pressure of Liquid Solutions)

પ્રવાહી દ્રાવણો જ્યારે પ્રવાહી દ્રાવક હોય ત્યારે રચાય છે. દ્રાવ્ય વાયુ, પ્રવાહી કે ઘન હોઈ શકે. પ્રવાહી દ્રાવણોના બાષ્પદબાણ અને તેમના ગુણધર્મો વિભાગ 1.3.2માં સૂચવેલ રજૂઆત સાથે સામ્ય ધરાવે છે. પ્રવાહીના દ્રાવણના પ્રવાહી દ્રાવકમાં બાષ્પશીલ દ્રાવ્યો સાથે અને બીજા એવા દ્રાવણો જે અબાષ્પશીલ દ્રાવ્યોને દ્રાવકમાં ઓગાળીને બનતા હોય, આપણે માત્ર દ્વિઅંગી દ્રાવણો એટલે કે બે ઘટકો ધરાવતા સંયોજનો જેવા કે (i) પ્રવાહીમાં પ્રવાહી અને (ii) પ્રવાહીમાં ઘનની ચર્ચા કરીશું.

1.4.1 પ્રવાહી-પ્રવાહી દ્રાવણોના બાષ્પદબાણ (Vapor Pressure of Liquid-Liquid Solutions)

આપણે બે બાષ્પશીલ પ્રવાહીના દ્વિઅંગી દ્રાવણને ધ્યાનમાં લઈએ, અને આ ઘટકોને 1 અને 2 તરીકે દર્શાવીએ. જો બંધ પાત્રમાં રાખીએ તો બંને બાષ્પીભવન પામશે અને સંતૃપ્ત અવસ્થામાં પ્રવાહી અવસ્થા અને બાષ્પ અવસ્થા વચ્ચે સંતુલન સ્થપાશે, આ તબક્કે ધારો કે કુલ બાષ્પદબાણ p_total છે અને p₁ અને p₂ ઘટક 1 અને 2 ના આંશિક બાષ્પદબાણ ઘટક 1 અને 2 ના મોલ અંશ અનુક્રમે x₁ અને x₂ સાથે સંબંધિત છે.

ફ્રેન્ચ રસાયણશાસ્ત્રી ફ્રાન્કોઇસ માર્તે રાઉલ્ટે (1886માં) તેમની વચ્ચે જથ્થાત્મક સંબંધ દર્શાવ્યો, આ સંબંધને રાઉલ્ટનો નિયમ કહે છે :

"બાષ્પશીલ પ્રવાહીના દ્રાવણ માટે દ્રાવણના દરેક ઘટકનું આંશિક બાષ્પદબાણ દ્રાવણમાં રહેલા તેના મોલ અંશના સમપ્રમાણમાં હોય છે."

આથી ઘટક 1 માટે,

p₁ ∝ x₁

અને p₁ = p₁⁰ · x₁          (1.12)

જ્યાં p₁⁰ શુદ્ધ ઘટક 1 નું તે જ તાપમાને બાષ્પદબાણ છે.

તે જ પ્રમાણે ઘટક 2 માટે,

p₂ = p₂⁰ · x₂          (1.13)

જ્યાં p₂⁰ શુદ્ધ ઘટક 2 નું તે જ તાપમાને બાષ્પદબાણ દર્શાવે છે.

ડાલ્ટનના આંશિક દબાણના નિયમ પ્રમાણે, પાત્રમાંની લંબાઈની ઉપરની બાજુમાં દ્રાવણના બાષ્પ અવસ્થાના વાતાવરણના દબાણમાં બધા જ પ્રક્રિયકો અને નીપજો ધરાવતા પદાર્થોનું કુલ દબાણ (p_total) દ્રાવણના ઘટકોના આંશિક દબાણના સરવાળા બરાબર થશે અને તેને આ પ્રમાણે દર્શાવી શકાય :

p_total = p₁ + p₂          (1.14)

p₁ અને p₂ ના મૂલ્યો મુકતાં,

p_total = x₁·p₁⁰ + x₂·p₂⁰

= (1 - x₂)·p₁⁰ + x₂·p₂⁰          (1.15)

= p₁⁰ + (p₂⁰ - p₁⁰)·x₂          (1.16)

સમીકરણ (1.16) પરથી નીચેના તારણો કાઢી શકાય :

• (i) દ્રાવણનું કુલ બાષ્પદબાણ કોઈ પણ એક ઘટકના મોલ અંશ સાથે સંબંધિત કરી શકાય છે.
• (ii) દ્રાવણ પરનું કુલ બાષ્પદબાણ ઘટક 2 ના મોલ અંશ સાથે રેખીય રીતે ચલિત થાય છે.
• (iii) શુદ્ધ ઘટક 1 અને 2 ના બાષ્પદબાણ પર આધારિત દ્રાવણ પરનું કુલ બાષ્પદબાણ ઘટક 1 ના મોલ અંશના વધારા સાથે ઘટે છે કે વધે છે.

આપણે જાણીએ કે, ઘટક p₁ અથવા p₂ વિરુદ્ધ મોલ અંશ x₁ અથવા x₂ ના આલેખને રેખીય આલેખ આપે છે (આકૃતિ 1.3) સમીકરણ (1.12) અને (1.13) દર્શાવે છે કે જ્યારે x₁ નું મૂલ્ય એકમ હોય ત્યારે આલેખ બિંદુ p₁⁰ પરથી પસાર થાય છે. તે જ પ્રમાણે p_total વિરુદ્ધ x₂ નો આલેખ (રેખા III) પણ રેખીય છે (આકૃતિ 1.3). p_total નું ન્યૂનતમ મૂલ્ય p₁⁰ છે અને મહત્તમ મૂલ્ય p₂⁰ છે, એમ ધારીએ કે ઘટક 1 કરતાં ઘટક 2 વધારે બાષ્પશીલ છે એટલે કે p₁⁰ < p₂⁰.

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.3 આલેખ અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.3 : અનંત તાપમાને આદર્શ દ્રાવણોના બાષ્પદબાણ વર્ણન આલેખ. બિંદુ રેખા I અને II અનુક્રમે આંશિક બાષ્પદબાણ દર્શાવે છે જે ઉપજાવેલામાંથી નક્કી થાય છે (p₁ અને p₂). જ્યારે રેખા III કુલ બાષ્પદબાણ દર્શાવે છે (p_total). ઘટકોના મોલ અંશ x₁ અને x₂ ના વિધેય તરીકે આલેખ દર્શાવેલ છે.

સંતુલન અવસ્થામાં બાષ્પ કલાના સંઘટનને ડાલ્ટનના આંશિક દબાણના નિયમનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરી શકાય :

p₁ = y₁ · p_total          (1.17)

p₂ = y₂ · p_total          (1.18)

સામાન્ય રીતે,

p_i = y_i · p_total          (1.19)

જ્યાં y₁ અને y₂ અનુક્રમે બાષ્પઅવસ્થામાં મોલ અંશ છે, તો દ્રાવણના આંશિક દબાણના નિયમોનો ઉપયોગ કરીએ.

કોયડો ૧.૫

298 K તાપમાને ક્લોરોફોર્મ (CHCl₃) અને ડાયક્લોરોમિથેન (CH₂Cl₂) ના બાષ્પદબાણ અનુક્રમે 200 mm Hg અને 415 mm Hg છે. (i) 298 K તાપમાને 25.5 g CHCl₃ અને 40 g CH₂Cl₂ ને મિશ્ર કરી બનાવેલા દ્રાવણનું બાષ્પદબાણ ગણો અને (ii) બાષ્પઅવસ્થામાં દરેક ઘટકનો મોલ અંશ ગણો.

ઉકેલ :

(i) CH₂Cl₂ નું મોલર દળ = 12 × 1 + 1 × 2 + 35.5 × 2 = 85 g mol^-1

CHCl₃ નું મોલર દળ = 12 × 1 + 1 × 1 + 35.5 × 3 = 119.5 g mol^-1

CH₂Cl₂ ના મોલ = 

40 g

85 g mol^-1

= 0.47 mol

CHCl₃ ના મોલ = 

25.5 g

119.5 g mol^-1

= 0.213 mol

કુલ મોલની સંખ્યા = 0.47 + 0.213 = 0.683 મોલ

x_CH2Cl2 = 

0.47 mol

0.683 mol

= 0.688

x_CHCl3 = 1.00 - 0.688 = 0.312

સમીકરણ (1.16)નો ઉપયોગ કરીએ,

p_total = p₁⁰ + (p₂⁰ - p₁⁰) · x₂ = 200 + (415 - 200) × 0.688

= 200 + 147.9 = 347.9 mm Hg

(ii) સમીકરણ (1.19)નો ઉપયોગ કરીએ, p_i = y_i · p_total આથી વાયુઅવસ્થામાં ઘટકોના મોલ અંશ (y_i) નક્કી કરીએ,

p_CH2Cl2 = 0.688 × 415 mm Hg = 285.5 mm Hg

p_CHCl3 = 0.312 × 200 mm Hg = 62.4 mm Hg

y_CH2Cl2 = 285.5 mm Hg / 347.9 mm Hg = 0.82

y_CHCl3 = 62.4 mm Hg / 347.9 mm Hg = 0.18

નોંધ : CH₂Cl₂ એ CHCl₃ કરતાં વધુ બાષ્પશીલ છે (p⁰_CH2Cl2 = 415 mm Hg અને p⁰_CHCl3 = 200 mm Hg). બાષ્પ અવસ્થામાં પણ CH₂Cl₂ નું જે અણુ સંઘટન છે (y_CH2Cl2 = 0.82 અને y_CHCl3 = 0.18). આથી એમ તારણ કરી શકાય કે સંતુલન જે પડતું બાષ્પ અવસ્થામાં હોય તે વધુ બાષ્પશીલ પદાર્થ દર્શાવતું સમૃદ્ધ બનશે.

GSEB Textbook Grade 12 Chemistry Layout

પાનું: ૧૨-૧૪ દ્રાવણો (Solutions)

રાઉલ્ટનો નિયમ, આદર્શ અને બિન-આદર્શ દ્રાવણો

1.4.2 હેન્રીના નિયમના વિશિષ્ટ કિસ્સા તરીકે રાઉલ્ટનો નિયમ (Raoult's Law as a Special Case of Henry's Law)

• રાઉલ્ટના નિયમ પ્રમાણે, બાષ્પશીલ ઘટકનું આંશિક બાષ્પદબાણ p_i = x_i · p_i⁰ તરીકે દર્શાવી શકાય. વાયુમય દ્રાવ્ય પ્રવાહી દ્રાવક માટે હેન્રીનો નિયમ પણ આપણે જોઈ ગયા છીએ તે મુજબ આંશિક દબાણ તે નીચે પ્રમાણે સંબંધિત નિર્દેશ કરે છે તે મુજબ સાચું ગણાય,

p = K_H · x

• જો આપણે રાઉલ્ટના નિયમ અને હેન્રીના નિયમની સરખામણી કરીએ, તો કોઈ પણ એક બાષ્પશીલ ઘટક અથવા વાયુમય આણ્વીય અવકાશમાં મોલ અંશના પ્રમાણમાં સંબંધિત હોય છે. માત્ર સમાનતાના અંક K_H માટે જ તે જુદો પડે છે, આથી એવું કહી શકાય કે રાઉલ્ટનો નિયમ હેન્રીના નિયમનો વિશિષ્ટ કિસ્સો બને છે જેમાં K_H નું મૂલ્ય p_i⁰ બરાબર બને છે.

1.4.3 પ્રવાહીમાં ઘનના દ્રાવણોનું બાષ્પદબાણ (Vapor Pressure of Solutions of Solids in Liquids)

• બીજો મોટો વર્ગ દ્રાવણોનો સંયોજન ધરાવે છે જેમાં દ્રાવ્ય અબાષ્પશીલ સ્વરૂપ ધરાવતું હોય અને દ્રાવક પ્રવાહી સ્વરૂપે હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે સોડિયમ ક્લોરાઇડ, ગ્લુકોઝ, યુરિયા અને ખાંડ પાણીમાં ઓગળેલા હોય અને આયોડિન તેમજ સલ્ફર કાર્બન ડાયસલ્ફાઇડમાં ઓગળેલા હોય. આવા દ્રાવણોના કેટલાક ગુણધર્મો શુદ્ધ દ્રાવકોના ગુણધર્મો કરતાં તદ્દન અલગ હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, બાષ્પદબાણ. પ્રવાહી માટે બાષ્પદબાણ તેના પૂર્વનિશ્ચિત તાપમાને અણુઓના કારણે સપાટી પર ઉત્પન્ન થયેલું દબાણ હોય છે. શુદ્ધ દ્રાવક માટે સપાટી આખી દ્રાવકના અણુઓ વડે ઘેરાયેલી હોય છે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.4 અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.4 : દ્રાવકનું ઘટેલું બાષ્પદબાણ જે દ્રાવ્ય અબાષ્પશીલ અણુઓ વડે ઘેરાયેલી સપાટી દર્શાવે છે. શુદ્ધ દ્રાવક કરતાં અબાષ્પશીલ દ્રાવ્ય ઉમેરતાં બાષ્પીભવન પામતા કણોની સંખ્યા ઘટે છે અને તેથી જ સપાટી પરનું દબાણ ઘટે છે જે ડાબી અને જમણી આકૃતિના કણોની ગોઠવણીથી રેખાંકિત થાય છે.

• અબાષ્પશીલ દ્રાવ્ય જ્યારે દ્રાવકમાં ઉમેરી દ્રાવણ બનાવવામાં આવે છે, ત્યારે સપાટી પર દ્રાવક અને દ્રાવ્ય બંનેના અણુઓ હાજર હોય છે. આથી સપાટી પર દ્રાવકના અણુઓ રોકેલો ભાગ ઓછો થાય છે. આના કારણે સપાટી પરથી છૂટા પડી જતા દ્રાવકના અણુઓની સંખ્યા ઘટે છે, આથી પરિણામે, બાષ્પની અવસ્થા ઉત્પન્ન કરવા માટે દ્રાવકનું બાષ્પદબાણ પણ ઘટે છે.
• દ્રાવકના બાષ્પદબાણમાં થતો ઘટાડો પ્રવાહીમાં ઓગળેલા અબાષ્પશીલ દ્રાવ્યના જથ્થા પર આધાર રાખે છે અને તેના સ્વભાવ પર નહીં. ઉદાહરણ તરીકે 1.00 kg પાણીમાં 1.0 mol યુરિયા ઉમેરતા તેના બાષ્પદબાણમાં થતો ઘટાડો તેટલા જ પાણીમાં 1.0 mol સુક્રોઝ (ખાંડ) ઉમેરતા થતા ઘટાડા જેટલો જ હોય છે.
• રાઉલ્ટનો નિયમ વ્યાપક સ્વરૂપે આ પ્રમાણે રજૂ કરી શકીએ, જે દ્રાવણ માટે કોઈ પણ બાષ્પશીલ ઘટક માટે લાગુ પડે છે, "દ્રાવણના પ્રત્યેક બાષ્પશીલ ઘટકનું આંશિક બાષ્પદબાણ તેના મોલ અંશને સમપ્રમાણમાં હોય છે."
• દ્વિઅંગી દ્રાવણમાં દ્રાવકને 1 અને દ્રાવ્યને 2 તરીકે દર્શાવીએ, જ્યારે દ્રાવ્ય અબાષ્પશીલ હોય છે ત્યારે ફક્ત દ્રાવકના અણુઓ જ બાષ્પ અવસ્થા ધરાવે છે અને તેથી કુલ બાષ્પદબાણ p₁ બરાબર થશે. આથી રાઉલ્ટના નિયમ મુજબ,

p₁ ∝ x₁

અને p₁ = x₁ · p₁⁰          (1.20)

સમપ્રમાણતા અચળાંક શુદ્ધ દ્રાવકના બાષ્પદબાણ p₁⁰ બરાબર બને છે. બાષ્પદબાણ અને દ્રાવકના મોલ અંશનો આલેખ રેખીય છે (આકૃતિ 1.5).

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.5 આલેખ અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.5 : અબાષ્પશીલ દ્રાવ્ય ધરાવતા દ્રાવણ માટે દ્રાવકનું બાષ્પદબાણ અને તેના મોલ અંશ વચ્ચેનો આલેખ રેખીય રેખા દર્શાવે છે.

❖

1.5 આદર્શ અને બિન-આદર્શ દ્રાવણો (Ideal and Non-Ideal Solutions)

પ્રવાહી-પ્રવાહી દ્રાવણોને રાઉલ્ટના નિયમના આધારે આદર્શ અને બિન-આદર્શ દ્રાવણો તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.

1.5.1 આદર્શ દ્રાવણો (Ideal Solutions)

• જે દ્રાવણો સાંદ્રતાના સંપૂર્ણ ગાળા દરમિયાન રાઉલ્ટના નિયમનું પાલન કરે છે તેને આદર્શ દ્રાવણ કહે છે. આદર્શ દ્રાવણોના બે અન્ય અગત્યના ગુણધર્મો છે. દ્રાવણ બનાવવા માટે શુદ્ધ ઘટકોને મિશ્ર કરતા મિશ્રણની એન્થાલ્પી ફેરફાર શૂન્ય હોય છે અને મિશ્રણનું કદ પણ શૂન્ય હોય છે એટલે કે,

Δ_mixH = 0 અને Δ_mixV = 0          (1.21)

• આનો અર્થ એમ થાય કે જ્યારે પ્રક્રિયકો મિશ્ર કરવામાં આવે છે ત્યારે ઉષ્મા શોષાતી પણ નથી અને મુક્ત પણ થતી નથી. વળી મિશ્રણનું કદ બંને ઘટકોના અલગ અલગ કદના સરવાળા બરાબર થાય છે. આણ્વીય સ્તરે આદર્શ ગુણધર્મોની સાચી સમજણ દ્વિઅંગી પ્રણાલીમાં રહેલા બે પ્રવાહી ઘટકો A અને B ના આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળોના આધારે સમજી શકાય. શુદ્ધ પદાર્થોમાં આકર્ષણ બળો પરસ્પર સમાન પ્રકારના ઘટકો વચ્ચે હોય છે, એટલે કે A-A અને B-B પ્રકારના. જ્યારે દ્રાવણ બનાવાય ત્યારે નવું આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળ A-B પ્રકારનું જોવા મળે છે, જો A-A અને B-B પ્રકારના આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળો સમાન કક્ષાના હોય અને તે પ્રકારના જ બળો દ્રાવણમાં બને તો તે દ્રાવણ આદર્શ ગુણધર્મ દર્શાવે છે. સંપૂર્ણ આદર્શ દ્રાવણ ખૂબ જ વિરલ છે, પરંતુ કેટલીક પ્રણાલીઓ વર્તણૂકમાં લગભગ આદર્શ હોય છે જેમ કે, એન-હેક્ઝેન અને એન-હેપ્ટેન, બ્રોમોઇથેન અને ક્લોરોઇથેન, બેન્ઝીન અને ટોલ્યુઇન વગેરે આ પ્રકારના શ્રેણીમાં સમાવિષ્ટ થાય છે.

1.5.2 બિન-આદર્શ દ્રાવણો (Non-Ideal Solutions)

• જ્યારે સંયોજનો સાંદ્રતાના સમગ્ર ગાળા દરમિયાન રાઉલ્ટના નિયમનું પાલન કરતા નથી, ત્યારે તેમને બિન-આદર્શ દ્રાવણ કહે છે. આવા દ્રાવણનું બાષ્પદબાણ રાઉલ્ટના નિયમ દ્વારા ભાખવામાં આવેલા (સમીકરણ 1.16) બાષ્પદબાણ કરતાં કાં તો વધારે અથવા ઓછું હોય છે. જો તે વધારે હોય તો દ્રાવણ રાઉલ્ટના નિયમથી ધન વિચલન દર્શાવે છે અને જો ઓછું હોય તો રાઉલ્ટના નિયમથી ઋણ વિચલન દર્શાવે છે. આવા પ્રકારના બાષ્પદબાણ માટે આલેખ આકૃતિ 1.6 માં દર્શાવેલ છે.
• આ વિચલનનું કારણ આણ્વીય સ્તરે રહેલા પરસ્પર પારસ્પરિક ક્રિયાઓના બળો છે. ધન વિચલન ધરાવતી પ્રણાલીમાં આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળો A-B પ્રકારના હોય છે તે શુદ્ધ ઘટકોમાં રહેલા આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળો A-A અથવા B-B કરતાં નબળા હોય છે. એટલે કે આ સ્થિતિમાં દ્રાવણમાં રહેલા કણો A અથવા B શુદ્ધ ઘટક કરતાં વધુ સરળતાથી છૂટા પડીને બાષ્પ અવસ્થામાં જશે. આના કારણે બાષ્પદબાણમાં વધારો થાય છે જે ધન વિચલન દર્શાવે છે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.6 આલેખો (a) અને (b) અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.6 : બિંદુઓ વાળી રેખા આદર્શ દ્રાવણ દર્શાવે છે, જ્યારે અવિરત રેખાઓ (a) ધન વિચલન અને (b) ઋણ વિચલન દર્શાવતા બિન-આદર્શ દ્રાવણના બાષ્પદબાણ વક્રો આલેખિત કરે છે.

વિચલનના વ્યવહારિક ઉદાહરણો :

• • ઇથેનોલ અને એસિટોનનું મિશ્રણ (ધન વિચલન): શુદ્ધ ઇથેનોલમાં અણુઓ હાઇડ્રોજન બંધથી જોડાયેલા હોય છે. જ્યારે એસિટોન ઉમેરવામાં આવે છે ત્યારે એસિટોનના અણુઓ ઇથેનોલના અણુઓ વચ્ચે ગોઠવાય છે અને હાઇડ્રોજન બંધ તોડી નાખે છે. આના કારણે આકર્ષણ બળ નબળું પડે છે અને દ્રાવણ ધન વિચલન દર્શાવે છે.
• • ફિનોલ અને એનિલિનનું મિશ્રણ (ઋણ વિચલન): આ કિસ્સામાં, A-A અને B-B પ્રકારના આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળો કરતાં નવું બનતું A-B પ્રકારનું આકર્ષણ બળ (હાઇડ્રોજન બંધ) વધારે પ્રબળ હોય છે. ફિનોલનો પ્રોટોન અને એનિલિનના નાઇટ્રોજન પરનું અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ વચ્ચે નવો પ્રબળ હાઇડ્રોજન બંધ રચાય છે, જેથી અણુઓનું બાષ્પીભવન ઓછું થાય છે અને બાષ્પદબાણ ઘટે છે.

(C₆H₅)O-H ··· N(H)-(C₆H₅) [ફિનોલ અને એનિલિન વચ્ચેનો હાઇડ્રોજન બંધ]

• આ જ રીતે ક્લોરોફોર્મ અને એસિટોનનું મિશ્રણ પણ ઋણ વિચલન દર્શાવે છે, કારણ કે ક્લોરોફોર્મનો અણુ એસિટોનના અણુ સાથે હાઇડ્રોજન બંધ રચે છે. આના લીધે અણુઓ પ્રવાહી અવસ્થામાંથી મુક્ત થવાનું વલણ ઘટે છે અને દરેક ઘટકનું બાષ્પદબાણ ઘટે છે, જેથી રાઉલ્ટના નિયમથી ઋણ વિચલન જોવા મળે છે.
• કેટલાક પ્રવાહી મિશ્રણ વિશિષ્ટ સંઘટન ધરાવતા હોય છે જે નિશ્ચિત તાપમાને ઉકળે છે, આવા મિશ્રણને એઝિયોટ્રોપ (Azeotrope) કહે છે. તેમના પ્રવાહી અને બાષ્પ અવસ્થામાં સંઘટન સમાન હોય છે અને તેમને વિભાગીય નિસ્યંદન પદ્ધતિથી અલગ કરી શકાતા નથી.
• એઝિયોટ્રોપ બે પ્રકારના હોય છે: (a) ન્યૂનતમ ઉકળતો એઝિયોટ્રોપ અને (b) મહત્તમ ઉકળતો એઝિયોટ્રોપ. જે દ્રાવણો રાઉલ્ટના નિયમથી ખૂબ જ વધુ ધન વિચલન દર્શાવે છે તે કોઈ વિશિષ્ટ સંઘટને ન્યૂનતમ ઉકળતો એઝિયોટ્રોપ બનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઇથેનોલ અને પાણીનું વિભાગીય નિસ્યંદન કરતાં આશરે 95 % ઇથેનોલ ધરાવતું દ્રાવણ મળે છે, જે આ પ્રકારનો એઝિયોટ્રોપ છે.
• જે દ્રાવણો રાઉલ્ટના નિયમથી ખૂબ જ વધુ ઋણ વિચલન દર્શાવે છે તે વિશિષ્ટ સંઘટને મહત્તમ ઉકળતો એઝિયોટ્રોપ બનાવે છે. નાઇટ્રિક એસિડ (HNO₃) અને પાણી આ પ્રકારના એઝિયોટ્રોપનું ઉદાહરણ છે. આ મિશ્રણમાં આશરે 68 % નાઇટ્રિક એસિડ અને 32 % પાણી દળથી હોય છે અને તેનું ઉત્કલનબિંદુ 393.5 K છે.

લખાણ સંબંધિત પ્રશ્ન

• ૧.૮ 350 K તાપમાને શુદ્ધ પ્રવાહી A અને B ના બાષ્પદબાણ અનુક્રમે 450 અને 700 mm Hg છે. જો કુલ બાષ્પદબાણ 600 mm Hg હોય, તો પ્રવાહી મિશ્રણનું સંઘટન શોધો. વળી બાષ્પઅવસ્થાનું સંઘટન પણ શોધો.

GSEB Textbook Grade 12 Chemistry Layout

પાનું: ૧૪-૧૬ દ્રાવણો (Solutions)

સંખ્યાત્મક ગુણધર્મો અને મોલર દળનું નિર્ધારણ

૨.૬ સંખ્યાત્મક ગુણધર્મો અને મોલર દળનું નિર્ધારણ (Colligative Properties and Determination of Molar Mass)

• આપણે વિભાગ 1.4.3 માં અભ્યાસ કર્યો કે જ્યારે અબાષ્પશીલ દ્રાવ્ય બાષ્પશીલ દ્રાવકમાં ઓગળવામાં આવે છે ત્યારે દ્રાવકનું બાષ્પદબાણ ઘટે છે. દ્રાવકના ઘણા બધા ગુણધર્મો બાષ્પદબાણના ઘટાડા સાથે જોડાયેલા છે જેમ કે:

• (૧) દ્રાવકના બાષ્પદબાણમાં સાપેક્ષ ઘટાડો
• (૨) દ્રાવકના ઠારબિંદુમાં અવનયન (ઘટાડો)
• (૩) દ્રાવકના ઉત્કલનબિંદુમાં ઉન્નયન (વધારો) અને
• (૪) દ્રાવણનું અભિસરણ દબાણ

• આવા બધા ગુણધર્મોને સંખ્યાત્મક ગુણધર્મો (Colligative properties) કહે છે, કારણ કે આ ગુણધર્મો દ્રાવણમાં રહેલા કુલ કણોની સંખ્યાની સરખામણી પર આધાર રાખે છે અને નહિ કે દ્રાવ્ય ઘટકોની પ્રકૃતિ (સ્વભાવ) પર. આવા ગુણધર્મોને સંબંધિત સૂત્રોની ચર્ચા આપણે હવે પછીના ક્રમિક વિભાગોમાં વિગતે કરીશું.

૨.૬.૧ બાષ્પદબાણમાં સાપેક્ષ ઘટાડો (Relative Lowering of Vapour Pressure)

• આપણે વિભાગ 1.4.3 માં જોયું કે દ્રાવણમાં દ્રાવકનું બાષ્પદબાણ શુદ્ધ દ્રાવકના બાષ્પદબાણ કરતાં ઓછું હોય છે. રાઉલ્ટે સ્થાપિત કર્યું કે બાષ્પદબાણમાં આ ઘટાડો ફક્ત દ્રાવ્ય કણોની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે અને તેમની ઓળખ(સ્વભાવ)થી સ્વતંત્ર હોય છે.
• વિભાગ 1.4.3 ના ગાણિતિક સમીકરણ (1.20) દર્શાવે છે કે, દ્રાવકનું બાષ્પદબાણ તેના મોલ અંશ સાથે સીધું સંબંધિત છે જેને આ પ્રમાણે દર્શાવી શકાય:

p₁ = x₁ · p₁⁰          (1.22)

દ્રાવકના બાષ્પદબાણમાં ઘટાડો (Δp₁) આ પ્રમાણે દર્શાવી શકાય:

Δp₁ = p₁⁰ - p₁ = p₁⁰ - p₁⁰ · x₁

= p₁⁰ (1 - x₁)

આપણે જાણીએ છીએ કે x₂ = 1 - x₁, આ કિંમત સમીકરણમાં મૂકતાં:

Δp₁ = x₂ · p₁⁰          (1.23)

ઘણા બધા ઘટકો ધરાવતા દ્રાવણમાં પણ બાષ્પદબાણનો ઘટાડો જુદા જુદા દ્રાવ્યના મોલ અંશના સરવાળા બરાબર થાય છે.

Δp₁

p₁⁰

= 

p₁⁰ - p₁

p₁⁰

= x₂          (1.24)

સમીકરણ (1.24) ના ડાબી તરફના પદને બાષ્પદબાણમાં સાપેક્ષ ઘટાડો કહે છે અને તે દ્રાવ્યના મોલ અંશ જેટલું હોય છે.

સમીકરણ (1.24) ને નીચે પ્રમાણે લખી શકાય:

p₁⁰ - p₁

p₁⁰

= 

n₂

n₁ + n₂

         (1.25)

અહીંયા n₁ અને n₂ અનુક્રમે દ્રાવક અને દ્રાવ્યના મોલ છે. અતિ મંદ દ્રાવણો માટે n₂ << n₁ હોવાથી છેદમાં n₂ ને અવગણી શકાય એટલે કે,

p₁⁰ - p₁

p₁⁰

= 

n₂

n₁

         (1.26)

અથવા

p₁⁰ - p₁

p₁⁰

= 

w₂ × M₁

M₂ × w₁

         (1.27)

અહીંયા w₁ અને w₂ અનુક્રમે દ્રાવક અને દ્રાવ્યના દળ છે અને M₁ અને M₂ અનુક્રમે દ્રાવક અને દ્રાવ્યના મોલર દળ છે.

આ સમીકરણ (1.27) માંથી બીજા બધા જ પરિબળો જાણીતા હોવાથી દ્રાવ્યનું મોલર દળ (M₂) ગણી શકાય છે.

કોયડો ૨.૧

અમુક તાપમાને શુદ્ધ બેન્ઝીનનું બાષ્પદબાણ 0.850 bar છે. એક અબાષ્પશીલ, વિદ્યુતઅવિભાજ્ય ઘનના 0.5 g વજનવાળા પદાર્થને 39.0 g બેન્ઝીનમાં (મોલર દળ 78 g mol^-1) ઉમેરવામાં આવ્યો. દ્રાવણનું બાષ્પદબાણ 0.845 bar જણાયું, ઘન પદાર્થનું મોલર દળ કેટલું થશે ?

ઉકેલ : આપણને જાણીતી જુદી જુદી કિંમતો નીચે પ્રમાણે છે:

p₁⁰ = 0.850 bar; p₁ = 0.845 bar; M₁ = 78 g mol^-1; w₂ = 0.5 g; w₁ = 39 g

સમીકરણ (1.27) માં આ મૂલ્યો મૂકતાં આપણને મળશે:

0.850 bar - 0.845 bar

0.850 bar

= 

0.5 g × 78 g mol^-1

M₂ × 39 g

∴ 

0.005 bar

0.850 bar

= 

0.5 × 78

M₂ × 39

∴ M₂ = 170 g mol^-1

❖

૨.૬.૨ ઉત્કલનબિંદુ ઉન્નયન (Elevation of Boiling Point)

• પ્રવાહીનું બાષ્પદબાણ તાપમાનના વધારા સાથે વધે છે. તે જે તાપમાને (તે પ્રવાહી) તેનું બાષ્પદબાણ વાતાવરણીય દબાણ જેટલું થાય તે તાપમાને ઉકળે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પાણી 373.15 K (100 °C) તાપમાને ઉકળે છે કારણ કે તે તાપમાને પાણીનું બાષ્પદબાણ 1.013 bar (1 વાતાવરણ) હોય છે.
• આપણે અગાઉ વિભાગમાં જોયું કે અબાષ્પશીલ દ્રાવ્ય ઉમેરતાં દ્રાવકનું બાષ્પદબાણ ઘટે છે. આકૃતિ 2.1 પાણી અને ખાંડના પાણીમાં બનાવેલા દ્રાવણના બાષ્પદબાણના ફેરફારો દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે શુધ્ધ પાણી (બાષ્પદબાણ વક્ર ૧)ની સરખામણીએ સુક્રોઝ જલીય દ્રાવણનું બાષ્પદબાણ 373.15 K તાપમાને 1.013 bar કરતાં ઓછું હોય છે. આ દ્રાવણને ઉકાળવા માટે શુદ્ધ દ્રાવક (પાણી)ના ઉત્કલન તાપમાન કરતાં વધારે તાપમાન વધારીને વાતાવરણ દબાણ બરાબર એટલે કે 1.013 bar લાવવું પડે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ 2.1 આલેખ અપલોડ કરો ]

આકૃતિ ૨.૧ : દ્રાવકનું અને દ્રાવણનું બાષ્પદબાણ તાપમાન સાથેનો ફેરફાર. આકૃતિ દર્શાવે છે કે ΔT_b એ શુદ્ધ દ્રાવક કરતાં દ્રાવણનું ઉત્કલનબિંદુ ઉન્નયન દર્શાવે છે.

• આમ આકૃતિ ૧.૧માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે શુદ્ધ દ્રાવકના ઉત્કલનબિંદુ કરતાં દ્રાવણનું ઉત્કલનબિંદુ હંમેશા ઉંચુ હોય છે. બાષ્પદબાણના વક્ર પરથી જોઈ શકાય છે કે ΔT_b = T_b - T_b⁰ જેને ઉત્કલનબિંદુ ઉન્નયન કહે છે.
• પ્રયોગો દર્શાવે છે કે મંદ દ્રાવણો માટે ઉત્કલનબિંદુ ઉન્નયન (ΔT_b) દ્રાવણમાં રહેલા દ્રાવ્યની મોલલ સાંદ્રતાના સમપ્રમાણમાં હોય છે. આથી:

ΔT_b ∝ m

અથવા ΔT_b = K_b · m          (1.29)

અહીંયા m (મોલાલિટી) 1 kg દ્રાવકમાં ઓગળેલા દ્રાવ્યના મોલની સંખ્યા છે અને સપ્રમાણતા અચળાંક K_b ને મોલલ ઉત્કલનબિંદુ ઉન્નયન અચળાંક (મોલલ ઉન્નયન અચળાંક) અથવા એબુલિયોસ્કોપિક અચળાંક (Ebullioscopic constant) કહે છે. K_b નો એકમ K kg mol^-1 છે. વિગતવાર સાધનો ધરાવતા મોટા કોષ્ટક K_b ના મૂલ્યો આપેલ છે. જો મોલાલિટી વ્યાખ્યા મુજબ m =

w₂ / M₂

w₁ / 1000

લઈએ, જ્યાં w₂ ગ્રામ દ્રાવ્ય પદાર્થ જેનું મોલર દળ M₂ ગ્રામ છે તે w₁ ગ્રામ દ્રાવકમાં ઓગળવામાં આવ્યો છે તો દ્રાવણની મોલાલિટી આ રીતે અંકિત અભિવ્યક્ત કરી શકાય:

m =

w₂ / M₂

w₁ / 1000

= 

1000 × w₂

M₂ × w₁

         (1.30)

મોલાલિટીની કિંમત સમીકરણ (1.29) માં મૂકતાં:

ΔT_b =

K_b × 1000 × w₂

M₂ × w₁

         (1.31)

∴ M₂ =

K_b × 1000 × w₂

ΔT_b × w₁

         (1.32)

આવી પ્રથામાં દ્રાવ્ય પદાર્થનું મોલર દળ નક્કી કરવા માટે આપેલા જ્ઞાત વજન દ્રાવ્ય પદાર્થ ચોક્કસ વજનના દ્રાવકમાં ઓગાળીને અને તેનું ΔT_b પ્રાયોગિક વિશિષ્ટતા જ્ઞાત પદ્ધતિ વડે નક્કી કરી શકાય છે જેમાં K_b નું મૂલ્ય પૂર્વેથી જ જ્ઞાત હોય છે.

કોયડો ૨.૨

18 g ગ્લુકોઝ (C₆H₁₂O₆) ને 1 kg પાણીમાં પાત્રમાં ઓગાળેલ છે. 1.013 bar દબાણે પાણી કયા તાપમાને ઉકળશે ? પાણી માટે K_b = 0.52 K kg mol^-1 છે.

ઉકેલ :

ગ્લુકોઝના મોલ = 18 g / 180 g mol^-1 = 0.1 mol

દ્રાવણનું દ્રાવકનું વજન = 1 kg

વ્યાખ્યા મુજબ દ્રાવણની મોલાલિટી = 0.1 mol kg^-1

પાણી માટે ઉત્કલનબિંદુ ઉન્નયન:

ΔT_b = K_b × m = 0.52 K kg mol^-1 × 0.1 mol kg^-1 = 0.052 K

પાણી 1.013 bar દબાણે 373.15 K તાપમાને ઉકળે છે આથી દ્રાવણનું ઉત્કલનબિંદુ 373.15 + 0.052 = 373.202 K થશે.

કોયડો ૨.૩

બેન્ઝીનનું ઉત્કલનબિંદુ 353.23 K છે. જ્યારે 1.80 g અબાષ્પશીલ દ્રાવ્ય 90 g બેન્ઝીનમાં ઓગાળવામાં આવ્યું, ત્યારે ઉત્કલનબિંદુ વધીને 354.11 K થયું. દ્રાવ્યનું મોલર દળ ગણો. બેન્ઝીન માટે K_b 2.53 K kg mol^-1 છે.

ઉકેલ : ઉત્કલનબિંદુ ઉન્નયન ΔT_b = 354.11 K - 353.23 K = 0.88 K

આપણે સમીકરણ (1.32) મુકતાં જાણીએ છીએ,

M₂ = 

2.53 K kg mol^-1 × 1.8 g × 1000 g kg^-1

0.88 K × 90 g

= 58 g mol^-1

આથી, દ્રાવ્યનું મોલર દળ M₂ = 58 g mol^-1

GSEB Textbook Grade 12 Chemistry Layout

પાનું: ૧૮-૧૯ દ્રાવણો (Solutions)

૨.૬.૩ ઠારબિંદુ અવનયન અને મોલલ અવનયન અચળાંક

૧.૬.૩ ઠારબિંદુનું અવનયન (Depression of Freezing Point)

• દ્રાવણના બાષ્પદબાણમાં ઘટાડો શુદ્ધ દ્રાવકની સરખામણીમાં દ્રાવણના ઠારબિંદુના ઘટાડામાં પરિણમે છે (આકૃતિ 1.8). આપણે જાણીએ છીએ કે પદાર્થનું ઠારબિંદુ એવું તાપમાન છે પ્રવાહી અને ઘન કલા પ્રવાહી કલા સાથે ગતિશીલ સંતુલનમાં હોય છે. આથી પદાર્થનું ઠારબિંદુ વ્યાખ્યા આપી શકાય કે જે તાપમાને પદાર્થનું તેની પ્રવાહી કલામાં બાષ્પદબાણ ઘન કલાના બાષ્પદબાણને બરાબર હોય છે તે તેનું ઠારબિંદુ છે. આકૃતિ 1.8માંથી સ્પષ્ટ થાય છે કે કોઈ દ્રાવણ ત્યારે ઠારણ પામશે જ્યારે તેનું બાષ્પદબાણ શુદ્ધ ઘન દ્રાવકના બાષ્પદબાણ બરાબર થશે ત્યારે. રાઉલ્ટના નિયમ પ્રમાણે જ્યારે અબાષ્પશીલ ઘન દ્રાવકમાં ઉમેરવામાં આવે છે ત્યારે તેનું બાષ્પદબાણ ઘટે છે અને હવે તે નીચા તાપમાને ઘન દ્રાવકના બરાબર થાય છે. આમ દ્રાવણનું ઠારબિંદુ ઘટે છે.
• ધારો કે T_f⁰ શુદ્ધ દ્રાવકનું ઠારબિંદુ છે અને T_f જ્યારે અબાષ્પશીલ દ્રાવ્યને તેમાં ઓગાળવામાં આવે છે ત્યારે મળતું ઠારબિંદુ છે. ઠારબિંદુમાં ઘટાડો ΔT_f = T_f⁰ - T_f જેને ઠારબિંદુમાં અવનયન કહે છે.
• ઉત્કલનબિંદુ ઉન્નયનની જેમ મંદ દ્રાવણ (આદર્શ દ્રાવણ) માટે ઠારબિંદુ અવનયન (ΔT_f) દ્રાવણની મોલાલિટીના સમપ્રમાણમાં હોય છે. આમ,

[ 📷 અહીં આકૃતિ 1.8 આલેખ અપલોડ કરો ]

આકૃતિ ૧.૮ : દ્રાવણમાં દ્રાવકના ઠારબિંદુનું અવનયન ΔT_f દર્શાવતી આકૃતિ

ΔT_f ∝ m

અથવા ΔT_f = K_f · m          (1.34)

સમપ્રમાણતા અચળાંક K_f, જે દ્રાવકના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે તેને ઠારબિંદુ અવનયન અચળાંક અથવા મોલલ અવનયન અચળાંક અથવા ક્રાયોસ્કોપિક અચળાંક (Cryoscopic constant) કહે છે. K_f નો એકમ K kg mol^-1 છે. કેટલાક સામાન્ય દ્રાવકોના K_f ના મૂલ્યોની યાદી કોષ્ટક 1.3 માં બનાવી છે.

જો w₂ ગ્રામ દ્રાવકમાં M₂ મોલર દળ ધરાવતા દ્રાવ્યના w₂ ગ્રામ ઓગાળતા દ્રાવણનું ઠારબિંદુ અવનયન ΔT_f છે, તો દ્રાવણની મોલાલિટી સમીકરણ (1.31) પ્રમાણે દર્શાવી શકાય.

m =

w₂ / M₂

w₁ / 1000

         (1.31)

મોલાલિટીનું આ મૂલ્ય સમીકરણ (1.34) માં મૂકતાં આપણને મળશે:

ΔT_f =

K_f × w₂ / M₂

w₁ / 1000

ΔT_f =

K_f × w₂ × 1000

M₂ × w₁

         (1.35)

M₂ =

K_f × w₂ × 1000

ΔT_f × w₁

         (1.36)

• આમ દ્રાવ્યનું મોલર દળ નક્કી કરવા માટે આપણે w₁, w₂ અને ΔT_f રાશિઓ અને મોલલ ઠારબિંદુ અવનયન અચળાંક જાણવો જોઈએ.
• K_f અને K_b ના મૂલ્યો, જે દ્રાવકના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે તેને નીચેના સંબંધોથી મેળવી શકાય (ખાતરી કરી શકાય).

K_f =

R × M₁ × T_f²

1000 × Δ_fusH

         (1.37)

K_b =

R × M₁ × T_b²

1000 × Δ_vapH

         (1.38)

• અહીંયા સંજ્ઞાઓ R અને M₁ અનુક્રમે વાયુ અચળાંક અને દ્રાવણનું આણ્વીય દળ દર્શાવે છે. T_f અને T_b અનુક્રમે દ્રાવકના ઠારબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ કેલ્વિનમાં દર્શાવે છે. વળી, Δ_fusH અને Δ_vapH અનુક્રમે દ્રાવકની ગલન એન્થાલ્પી અને બાષ્પાયન એન્થાલ્પી દર્શાવે છે.

❖

કોષ્ટક ૧.૩ : કેટલાક દ્રાવકો માટે મોલલ ઉત્કલનબિંદુ ઉન્નયન અચળાંક અને મોલલ ઠારબિંદu અવનયન અચળાંક

દ્રાવક	ઉત્કલનબિંદુ/K	Kb/K kg mol-1	ઠારબિંદુ/K	Kf/K kg mol-1
પાણી	373.15	0.52	273.0	1.86
ઇથેનોલ	351.5	1.20	155.7	1.99
સાયક્લોહેક્ઝેન	353.74	2.79	279.55	20.00
બેન્ઝીન	353.3	2.53	278.6	5.12
ક્લોરોફોર્મ	334.4	3.63	209.6	4.79
કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડ	350.0	5.03	250.5	31.8
કાર્બન ડાયસલ્ફાઇડ	319.4	2.34	164.2	3.83
ડાયઇથાઇલ ઇથર	307.8	2.02	156.9	1.79
એસીટીક એસિડ	391.1	2.93	290.0	3.90

❖

કોયડો ૨.૪

૪૫ g ઇથિલીન ગ્લાયકોલ (C₂H₆O₂) ને ૬૦૦ g પાણી સાથે મિશ્ર કરવામાં આવ્યો, (a) ઠારબિંદુ અવનયન અને (b) દ્રાવણનું ઠારબિંદુ ગણો. (પાણી માટે K_f = 1.86 K kg mol^-1 છે)

ઉકેલ :

ગ્લુકોઝના મોલ = 45 g / 62 g mol^-1 = 0.73 mol

દ્રાવણની મોલાલિટી = 

0.73 mol

0.600 kg

= 1.2 mol kg^-1

પાણી માટે ઠારબિંદુ અવનયન :

(a) ΔT_f = K_f × m = 1.86 K kg mol^-1 × 1.2 mol kg^-1 = 2.23 K

(b) પાણીનું ઠારબિંદુ 273.15 K તાપમાને હોય છે આથી દ્રાવણનું ઠારબિંદુ = 273.15 K - 2.23 K = 270.92 K

કોયડો ૨.૫

૧.૦ g અવિદ્યુતવિભાજ્ય દ્રાવ્ય પદાર્થને ૫૦ g બેન્ઝીનમાં ઓગાળતાં તેના ઠારબિંદુમાં ૦.૪૦ K નો ઘટાડો થાય છે. બેન્ઝીનનો ઠારબિંદુ અવનયન અચળાંક ૫.૧૨ K kg mol^-1 છે. દ્રાવ્યનું મોલર દળ ગણો.

ઉકેલ : સમીકરણ (1.36) નો ઉપયોગ કરીને કિંમતો મૂકતાં:

M₂ = 

5.12 K kg mol^-1 × 1.0 g × 1000 g kg^-1

0.40 K × 50 g

= 256 g mol^-1

આથી, દ્રાવ્યનું મોલર દળ M₂ = 256 g mol^-1

GSEB Textbook Grade 12 Chemistry Layout

પાનું: ૨૦-૨૨ દ્રાવણો (Solutions)

કોયડો ૨.૪

૪૫ g ઇથિલીન ગ્લાયકોલ (C₂H₆O₂) ને ૬૦૦ g પાણી સાથે મિશ્ર કરવામાં આવ્યું, (a) ઠારબિંદુ અવનયન અને (b) દ્રાવણનું ઠારબિંદુ ગણો.

ઉકેલ :

ડાયહાઇડ્રોજન અવનયન એરોકેમિકલ ક્ષેત્ર સંબંધિત હોવાથી માટે, ઇથિલીન ગ્લાયકોલના મોલની મોલાલિટી નીચે પ્રમાણે ગણી શકાય :

ઇથિલીન ગ્લાયકોલના મોલ = 

45 g

62 g mol^-1

= 0.73 mol

પાણીનું દળ કિલોગ્રામમાં = 

600 g

1000 g kg^-1

= 0.6 kg

તેથી ઇથિલીન ગ્લાયકોલની મોલાલિટી = 

0.73 mol

0.60 kg

= 1.2 mol kg^-1

આથી, ઠારબિંદુ અવનયન ΔT_f = 1.86 K kg mol^-1 × 1.2 mol kg^-1 = 2.2 K

જલીય દ્રાવણનું ઠારબિંદુ = 273.15 K - 2.2 K = 270.95 K

કોયડો ૨.૫

૧.૦ g અવિદ્યુતવિભાજ્ય દ્રાવ્ય પદાર્થને ૫૦ g બેન્ઝીનમાં ઓગાળતાં તેના ઠારબિંદુમાં ૦.૪૦ K નો ઘટાડો થાય છે. બેન્ઝીનનો ઠારબિંદુ અવનયન અચળાંક ૫.૧૨ K kg mol^-1 છે. દ્રાવ્યનું મોલર દળ ગણો.

ઉકેલ : સમીકરણ (1.36)મા દર્શાવેલ સૂત્ર પરની કિંમતો મુજબ,

M₂ = 

5.12 K kg mol^-1 × 1.0 g × 1000 g kg^-1

0.40 K × 50 g

= 256 g mol^-1

આમ, દ્રાવ્યનું મોલર દળ M₂ = 256 g mol^-1

❖

૧.૬.૪ અભિસરણ (પરાસરણ) અને અભિસરણ દબાણ (Osmosis and Osmotic Pressure)

• આપણે ઘણી પરિઘટનાઓ કુદરતમાં અને ઘરમાં જોઈએ છીએ. ઉદાહરણ તરીકે, કાચી કેરી જ્યારે બ્રાઈન (મીઠાનું પાણી)માં રાખવામાં આવે છે ત્યારે તે સંકોચાઈ જાય છે; કરમાયેલા (ચીમળાયેલા) ફૂલો તાજા પાણીમાં મૂકવામાં આવે, તો નવજીવન પ્રાપ્ત (તાજા) થાય છે, લોહીના કોષોને ક્ષારીય પાણીમાં મુકવામાં આવે ત્યારે લોહી ખસી જાય છે (કોષો સંકોચાઈ જાય) છે.
• તમે જો કોઈ પદાર્થ આ બધી પરિસ્થિતિમાં જોઈએ તો જણાય છે કે આ બધા જ પદાર્થો પરદાઓ (layers) મારફતે બાંધેલા હોય છે. આ પડદા સજીવ અવાજ વનસ્પતિજ ઉદગમમાંથી હોઈ શકે છે અને આવા જ કુદરતી પડા જેવા કે પિગનું મૂત્રાશય (bladder) અથવા પાર્ચમેન્ટ અથવા સિન્થેટીક જેવા કે સેલોફેન પણ હોય છે. આ પડદા સતત (continuous) શીટ (sheet) અથવા છિદ્રિત (porous) જેવા દેખાય છે. આમ છતાં પણ તે અતિ જટીલ રચના ધરાવે છે જે સબમાઈક્રોસ્કોપીક (submicroscopic) ગાળા અથવા છિદ્રો ધરાવે છે. પાણી જેવા દ્રાવકના નાના અણુઓ આ છેડામાંથી પસાર થાય છે પણ દ્રાવ્ય જેવા મોટા પરમાણુઓ અટકી જાય છે. આ પ્રકારના ગુણધર્મો ધરાવતા પડદાને અર્ધપારગમ્ય પડદા (Semipermeable membrane - SPM) તરીકે ઓળખાય છે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ ૧.૯ અપલોડ કરો ]

આકૃતિ ૧.૯ : દ્રાવણમાં અભિસરણને કારણે થતું વધારાનું ઉંચુ દબાણ દર્શાવે છે.

• એમ ધારો કે માત્ર દ્રાવકના અણુઓ જ આ અર્ધપારગમ્ય પડદામાંથી પસાર થઈ શકે છે. જો આવા પડદાને દ્રાવક અને દ્રાવણની વચ્ચે આકૃતિ 1.9માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે મુકવામાં આવે તો દ્રાવકના અણુઓ પડદામાંથી શુદ્ધ દ્રાવક તરફ વહે છે આ દ્રાવકના પ્રવાહની આ પ્રક્રિયા(પ્રવાહ)ને અભિસરણ કહે છે.
• આ પ્રવાહ સંતુલન પ્રાપ્ત કરી ત્યાં સુધી ચાલુ રહેશે. જો દ્રાવણ પર તેટલું વધારાનું દબાણ લાવવામાં આવે તો દ્રાવણના પ્રવાહને અર્ધપારગમ્ય પડદામાંથી પોતાની તરફથી વહેતો અટકાવી શકીએ છે, આ દબાણ જે દ્રાવકના પ્રવાહને રોકે છે, તેને દ્રાવણનું અભિસરણ દબાણ કહે છે. આકૃતિ 1.10 દર્શાવ્યા મુજબ દ્રાવકનો પ્રવાહ અવિદ્યુતઅવિભાજ્ય તરફથી હોય છે. દ્રાવણનું મૂલ્ય તે ધ્યાનમાં રાખવા જેવું છે કે દ્રાવણનો પ્રવાહ હંમેશા શુદ્ધ દ્રાવકથી વધારે સાંદ્રતાવાળા દ્રાવણ તરફ હોય છે. અભિસરણ દબાણ સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે એમ જાણવું છે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ ૧.૧૦ અપલોડ કરો ]

આકૃતિ ૧.૧૦ : અભિસરણ અટકાવવા જરૂરી બાહ્ય અતિ અભિસરણ દબાણ દર્શાવતું પ્રાયોગિક સેટઅપ માળખું.

દ્રાવણનું અભિસરણ દબાણ એ સંકળાયેલ છે તે અભિસરણ અટકાવવા દ્રાવણ પર પડાવાતા છે, એટલે કે દ્રાવણના આચરણને અર્ધ પારગમ્ય પડદા મારફતે લાવવા અટકાવ પર નહિ પણ તેમની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે. ૧ અને સૂચવેલું 1000g પાણીમાં ઓગળેલા દ્રાવણ પર આધાર રાખે છે નહીં કે તેની જાતિ(ઓળખ અથવા સ્વીકાર્ય) પર જેને જહાજ માટે પ્રાયોગિક રીતે એમ જણાયું છે કે અભિસરણ દબાણ આપેલ તાપમાન T એ અભિસરણ દબાણ પ્રવાહ મોલારિટી સાંદ્રતા C ને સમપ્રમાણ હોવાથી, તે દ્રાવણની મોલારિટી, અને તેને સમપ્રમાણ છે. આથી,

Π = C · R · T          (1.39)

અહીંયા Π અભિસરણ દબાણ છે અને R વાયુ અચળાંક છે.

C =

n₂

V

         (1.40)

અહીંયા, V દ્રાવણનું R, મોલારિટી દ્રાવણનું કદ લિટરમાં છે. જો અણુભાર M₂ ધરાવતા દ્રાવ્યનો w₂ ગ્રામ જથ્થો દ્રાવણમાં હાજર હોય, તો n₂ = w₂ / M₂ અને આપણે લખી શકીએ,

Π · V =

w₂ · R · T

M₂

         (1.41)

અથવા M₂ =

w₂ · R · T

Π · V

         (1.42)

• આમ, રાશિઓ w₂, T, Π અને V જ્ઞાનેન્દ્રિય છે તો દ્રાવણનું મોલર દળ નક્કી કરી શકીએ. અભિસરણ દબાણનું માપન લંબાઈ મોટા કદ ધરાવતી ચેઈન માટે જીઓ પૂર્તિ રહે છે. આ પદ્ધતિ પ્રોટીન પોલિમર અને બીજા બૃહદઅણુ (macromolecules) ના મોલર દળ નક્કી કરવા ઉચિત રહે છે. અભિસરણ દબાણ પદ્ધતિ બીજી પદ્ધતિ કરતાં ઓરડાના તાપમાને જ અવલોકન ધરાવતી અવસ્થામાં આવે અને તેની ટૂંકી પ્રાયોગિક વિશિષ્ટતા જ્ઞાત કરવા માટે કરી શકાય છે જેને મોલારિટીના K_bનું મૂલ્ય પુષ્કળ ઉપયોગી હોય છે.
• બીજા સાંખ્યિક ગુણધર્મોની સરખામણીમાં આ પદ્ધતિ જતો વધુ હોવાથી જીવંત પદાર્થો માટે તો ખૂબ જ ઉપયોગી છે. તેના દ્રાવ્ય મોલર દળ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ પૂર્વે ખૂબ જ ઓગળેલા હોય તો પણ વધારે સાચી ગણતરીઓ પ્રાપ્ત થાય છે.
• આપેલ તાપમાને સમાન અભિસરણ દબાણ ધરાવતા બે દ્રાવણોને સમઅભિસારી (Isotonic) દ્રાવણો કહે છે. આવા દ્રાવણોને જ્યારે અર્ધપારગમ્ય પડદા વડે અલગ કરવામાં આવે છે ત્યારે તેમની વચ્ચે દ્રાવક તરફ પ્રવાહ થતો નથી અને લોહીમાં રહેલા કોષો ધરાવતું દ્રાવણ જે તેના માટે વધુ ઉપયોગી છે.
• ઉદાહરણ તરીકે લોહીના કોષોમાં રહેલું દ્રાવણ સંતૃપ્ત ક્ષારની રીતે 0.9 % (દળ/કદ) સોડિયમ ક્લોરાઇડના દ્રાવણ જેને સામાન્ય (સામાન્ય) ક્ષારીય (saline) દ્રાવણ કહીએ છીએ તેના જેટલું હોય છે, આથી તેને નસોમાં સ્ટીમ કરવા યોગ્ય ગણાય છે. બીજી બાજુ, જો આપણે લોહીના કોષોને 0.9 % (દળ/કદ) કરતા વધુ સક્રિય સોડિયમ ક્લોરાઇડ ધરાવતા દ્રાવણમાં મુકીએ તો પાણી કોષો બહાર નીકળી જશે અને કોષો ચીમળાઈ જશે. આવા દ્રાવણને અતિઅભિસારી (Hypertonic) કહે છે. જો ક્ષારની ટકાવારી 0.9 % (દળ/કદ) કરતા ઓછી હોય તો, દ્રાવણને અલ્પઅભિસારી (Hypotonic) કહે છે. આ સ્થિતિમાં જો કોષો આ દ્રાવણમાં મુકવામાં આવે તો પાણી કોષોની અંદર જશે અને કોષ ફૂલે છે (swell).

GSEB Textbook Grade 12 Chemistry Layout

પાનું: ૨૨-૨૩ દ્રાવણો (Solutions)

કોયડા ઉકેલ, પરાસરણના વ્યવહારિક ઉદાહરણો અને પ્રતિ-અભિસરણ

કોયડો ૧.૧૧

પ્રોટીનનું 200 cm³ જલીય દ્રાવણ 1.26 g પ્રોટીન ધરાવે છે. 300 K તાપમાને આવા દ્રાવણનું અભિસરણ દબાણ 2.57 × 10^-3 bar જણાયું છે. પ્રોટીનનું મોલર દળ ગણો.

ઉકેલ : આપણને જાણીતી રાશિઓ નીચે પ્રમાણે છે.

Π = 2.57 × 10^-3 bar, V = 200 cm³ = 0.200 લિટર

T = 300 K, R = 0.083 L bar mol^-1 K^-1

સમીકરણ 1.42માં આ મૂલ્યો મુકતાં :

M₂ = 

1.26 g × 0.083 L bar K^-1 mol^-1 × 300 K

2.57 × 10^-3 bar × 0.200 L

= 61,022 g mol^-1

• આ વિભાગની શરૂઆતમાં નિર્દેશ કરેલી પરિઘટના અભિસરણના આધારે સમજાવી શકાય. ક્ષારના દ્રાવણમાં આવેલી કાચી કેરી અભિસરણને કારણે પાણી ગુમાવે છે અને પાણીમાં સંકોચાઈ જાય છે. કરમાયેલા ફૂલ જ્યારે તાજા પાણીમાં મુકવામાં આવે છે ત્યારે નવપલ્લિત થાય છે. ગાજર કે જે પાણી ગુમાવવાને કારણે નરમ પડી ગયું હોય છે તેને પાણીમાં રાખતાં ફરી પાછું કડક થઈ જાય છે.
• તેના કોષમાં અભિસરણ દ્વારા પાણી દાખલ થશે. 0.9 % (દળ/કદ)થી ઓછો ક્ષાર ધરાવતા દ્રાવણમાં મુકવામાં આવે તો લોહીના કોષ તેમનામાં અભિસરણથી પાણી દાખલ થવાને કારણે ફૂલે છે. જે લોકો વધુ પડતું મીઠું અથવા ખારા પદાર્થો ખાય છે તેઓ તેમની માંસપેશીઓમાં અને આંતરકોષીય જગ્યાઓમાં અભિસરણને કારણે પાણી જળવાઈ રહેવાનો અનુભવ કરે છે. પરિણમતી જાડાઈ અથવા સોજાને શોથ (edema) કહે છે.
• જમીનમાંથી પાણીનું વૃક્ષના મૂળમાં જવું અને ત્યારબાદ વૃક્ષના ઉપરના ભાગમાં જવું તે અંશતઃ રીતે અભિસરણને કારણે હોય છે. ક્ષારથી માંસનું પરિરક્ષણ અને ફળોમાં ખાંડ ઉમેરવાથી તે બેક્ટેરિયાની અસર સામે રક્ષણ આપે છે. અભિસરણ પ્રક્રિયાની મારફતે ક્ષાર લગાડેલ માંસ અથવા શર્કરાસિત ફળો (candid fruits)માં રહેલા જીવાણુઓ પાણી ગુમાવે છે, અને સંકોચાઈ જાય છે અને મરી જાય છે.

❖

૧.૬.૫ પ્રતિ અભિસરણ (Reverse Osmosis) અને પાણીનું શુદ્ધિકરણ

• જો દ્રાવણની બાજુ પર અભિસરણ દબાણ કરતાં વધારે દબાણ લાગુ પાડવામાં આવે તો અભિસરણની દિશા ઉલટાવી (Reverse) શકાય છે એટલે કે, હવે શુદ્ધ દ્રાવક દ્રાવણમાંથી અર્ધપારગમ્ય પડદા મારફત બહાર વહે છે. આ પરિઘટનાને પ્રતિ (પ્રતીપ) અભિસરણ કહે છે અને તેની ઘણી જ વ્યવહારિક ઉપયોગિતા છે. પ્રતિ અભિસરણ દરિયાઈ પાણીમાંથી ક્ષાર દૂર કરવા માટે વપરાય છે. આ પ્રક્રમ માટે આકૃતિ 1.11માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે આયોજન ગોઠવી શકાય છે.
• જ્યારે અભિસરણ દબાણ કરતાં વધારે દબાણ લાગુ પાડવામાં આવે છે ત્યારે દરિયાના પાણીમાંથી શુદ્ધ પાણી અર્ધપારગમ્ય પડદા દ્વારા નીચોવાઈ (squeeze) જાય છે. આ હેતુ માટે પોલિમર પડદાની અનેક જાતો પ્રાપ્ય છે.
• પ્રતિ અભિસરણ માટે ઘણું ઊંચું દબાણ જરૂરી હોય છે. સામાન્ય રીતે વપરાતો છિદ્રાળુ પડદો યોગ્ય આધાર પર ગોઠવેલ સેલ્યુલોઝ એસિટેટની ફિલ્મ હોય છે. સેલ્યુલોઝ પાણી માટે પારગમ્ય છે પણ અશુદ્ધિઓ અને દરિયાના પાણીમાં રહેલા ક્ષાર માટે બિનપારગમ્ય (અપારગમ્ય) હોય છે. હાલના સમયમાં ઘણા દેશો તેમના પીવાના પાણીની જરૂરિયાતને પહોંચી વળવા બિનક્ષારીયકરણ પ્લાન્ટનો ઉપયોગ કરે છે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ ૧.૧૧ અપલોડ કરો ]

આકૃતિ ૧.૧૧ : દ્રાવણને અભિસરણ દબાણ કરતાં વધારે દબાણ લાગુ પાડવામાં આવે છે ત્યારે પ્રતિ અભિસરણ થાય છે. (લેબલ સૂચિ: તાજું પાણી, ક્ષારીય પાણી, દબાણ > Π, પિસ્ટન, SPM, પાણી બહાર જવાનો માર્ગ)

❖

લખાણ સંબંધિત પ્રશ્નો

• ૧.૯ 298 K તાપમાને શુદ્ધ પાણીનું બાષ્પદબાણ 23.8 mm Hg છે. 50 g યુરિયા (NH₂CONH₂) 850 g પાણીમાં ઓગાળેલ છે. આ દ્રાવણ માટે પાણીનું બાષ્પદબાણ અને તેનો સાપેક્ષ ઘટાડો ગણો.
• ૧.૧૦ 750 mm Hg દબાણે પાણીનું ઉત્કલનબિંદુ 99.63 °C છે. 500 g પાણીમાં કેટલો સુકોઝ ઉમેરવો જોઈએ કે જેથી તે 100 °C તાપમાને ઉકળે ?
• ૧.૧૧ 75 g એસિટિક એસિડમાં ઉમેરવા પડતા એસ્કોર્બિક એસિડ (વિટામિન C, C₆H₈O₆)નું દળ ગણો જેથી તેનું ગલનબિંદુ 1.5 °C જેટલું ઘટાડી શકાય ? K_f = 3.9 K kg mol^-1
• ૧.૧૨ 37 °C તાપમાને 450 mL પાણીમાં 185,000 મોલર દળ ધરાવતા એક પોલિમરના 1.0 gને ઉમેરીને બનાવેલા દ્રાવણનું અભિસરણ દબાણ ગણો.

પાનું: ૨૨-૨૩ દ્રાવણો (Solutions)

અભિસરણ દબાણ ગણતરી, જીવવૈજ્ઞાનિક અસરો અને પ્રતિ-અભિસરણ

કોયડો ૧.૧૧

પ્રોટીનનું 200 cm³ જલીય દ્રાવણ 1.26 g પ્રોટીન ધરાવે છે. 300 K તાપમાને આવા દ્રાવણનું અભિસરણ દબાણ 2.57 × 10^-3 bar જણાયું છે. પ્રોટીનનું મોલર દળ ગણો.

ઉકેલ : આપણને જાણીતી રાશિઓ નીચે પ્રમાણે છે.

Π = 2.57 × 10^-3 bar,   V = 200 cm³ = 0.200 લિટર

T = 300 K,   R = 0.083 L bar mol^-1 K^-1

સમીકરણ 1.42માં આ મૂલ્યો મુકતાં :

M₂ = 

1.26 g × 0.083 L bar K^-1 mol^-1 × 300 K

2.57 × 10^-3 bar × 0.200 L

= 61,022 g mol^-1

• આ વિભાગની શરૂઆતમાં નિર્દેશ કરેલી પરિઘટના અભિસરણના આધારે સમજાવી શકાય. ક્ષારના દ્રાવણમાં આવેલી કાચી કેરી અભિસરણને કારણે પાણી ગુમાવે છે અને પાણીમાં સંકોચાઈ જાય છે. કરમાયેલા ફૂલ જ્યારે તાજા પાણીમાં મુકવામાં આવે છે ત્યારે નવપલ્લિત થાય છે. گاજર કે જે પાણી ગુમાવવાને કારણે નરમ પડી ગયું હોય છે તેને પાણીમાં રાખતાં ફરી પાછું કડક થઈ જાય છે. તેના કોષમાં અભિસરણ દ્વારા પાણી દાખલ થશે.
• 0.9 % (દળ/કદ)થી ઓછો ક્ષાર ધરાવતા દ્રાવણમાં મુકવામાં આવે તો લોહીના કોષ તેમનામાં અભિસરણથી પાણી દાખલ થવાને કારણે ફૂલે છે. જે લોકો વધુ પડતું મીઠું અથવા ખારા પદાર્થો ખાય છે તેઓ Marxist માંસપેશીઓમાં અને આંતરકોષીય જગ્યાઓમાં અભિસરણને કારણે પાણી જળવાઈ રહેવાનો અનુભવ કરે છે. પરિણમતી જાડાઈ અથવા સોજાને શોથ (edema) કહે છે.
• જમીનમાંથી પાણીનું વૃક્ષના મૂળમાં જવું અને ત્યારબાદ વૃક્ષના ઉપરના ભાગમાં જવું તે અંશતઃ રીતે અભિસરણને કારણે હોય છે. ક્ષારથી માંસનું પરિરક્ષણ અને ફળોમાં ખાંડ ઉમેરવાથી તે બેક્ટેરિયાની અસર સામે રક્ષણ આપે છે. અભિસરણ પ્રક્રિયાની મારફતે ક્ષાર લગાડેલ માંસ અથવા શર્કરાસિત ફળો (candid fruits)માં રહેલા જીવાણુઓ પાણી ગુમાવે છે, અને સંકોચાઈ જાય છે અને મરી જાય છે.

❖

1.6.5 પ્રતિ અભિસરણ (Reverse Osmosis) અને પાણીનું શુદ્ધિકરણ

• જો દ્રાવણની બાજુ પર અભિસરણ દબાણ કરતાં વધારે દબાણ લાગુ પાડવામાં આવે તો અભિસરણની દિશા ઉલટાવી (Reverse) શકાય છે એટલે કે, હવે શુદ્ધ દ્રાવક દ્રાવણમાંથી અર્ધપારગમ્ય પડદા મારફત બહાર વહે છે. આ પરિઘટનાને પ્રતિ (પ્રતીપ) અભિસરણ કહે છે અને તેની ઘણી જ વ્યવહારિક ઉપયોગિતા છે. પ્રતિ અભિસરણ દરિયાઈ પાણીમાંથી ક્ષાર દૂર કરવા માટે વપરાય છે. આ પ્રક્રમ માટે આકૃતિ 1.11માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે આયોજન ગોઠવી શકાય છે.
• જ્યારે અભિસરણ દબાણ કરતાં વધારે દબાણ લાગુ પાડવામાં આવે છે ત્યારે દરિયાના પાણીમાંથી શુદ્ધ પાણી અર્ધપારગમ્ય પડદા દ્વારા નીચોવાઈ (squeeze) જાય છે. આ હેતુ માટે પોલિમર પડદાની અનેક જાતો પ્રાપ્ય છે.
• પ્રતિ અભિસરણ માટે ઘણું ઊંચું દબાણ જરૂરી હોય છે. સામાન્ય રીતે વપરાતો છિદ્રાળુ પડદો યોગ્ય આધાર પર ગોઠવેલ સેલ્યુલોઝ એસિટેટની ફિલ્મ હોય છે. સેલ્યુલોઝ પાણી માટે પારગમ્ય છે પણ અશુદ્ધિઓ અને દરિયાના પાણીમાં રહેલા ક્ષાર માટે બિનપારગમ્ય (અપારગમ્ય) હોય છે. હાલના સમયમાં ઘણા દેશો તેમના પીવાના પાણીની જરૂરિયાતને પહોંચી વળવા બિનક્ષારીયકરણ પ્લાન્ટનો ઉપયોગ કરે છે.

[ 📷 અહીં આકૃતિ ૧.૧૧ અપલોડ કરો ]

આકૃતિ 1.11 : દ્રાવણને અભિસરણ દબાણ કરતાં વધારે દબાણ લાગુ પાડવામાં આવે છે ત્યારે પ્રતિ અભિસરણ થાય છે. (આકૃતિ લેબલ સૂચિ: તાજું પાણી, ક્ષારીય પાણી, દબાણ > Π, પિસ્ટન, SPM, પાણી બહાર જવાનો માર્ગ)

❖

લખાણ સંબંધિત પ્રશ્નો

• ૧.૯ 298 K તાપમાને શુદ્ધ પાણીનું બાષ્પદબાણ 23.8 mm Hg છે. 50 g યુરિયા (NH₂CONH₂) 850 g પાણીમાં ઓગાળેલ છે. આ દ્રાવણ માટે પાણીનું બાષ્પદબાણ અને તેનો સાપેક્ષ ઘટાડો ગણો.
• ૧.૧૦ 750 mm Hg દબાણે પાણીનું ઉત્કલનબિંદુ 99.63 °C છે. 500 g પાણીમાં કેટલો સુકોઝ ઉમેરવો જોઈએ કે જેથી તે 100 °C તાપમાને ઉકળે ?
• ૧.૧૧ 75 g એસિટિક એસિડમાં ઉમેરવા પડતા એસ્કોર્બિક એસિડ (વિટામિન C, C₆H₈O₆)નું દળ ગણો જેથી તેનું ગલનબિંદુ 1.5 °C જેટલું ઘટાડી શકાય ? K_f = 3.9 K kg mol^-1
• ૧.૧૨ 37 °C તાપમાને 450 mL પાણીમાં 185,000 મોલર દળ ધરાવતા એક પોલિમરના 1.0 gને ઉમેરીને બનાવેલા દ્રાવણનું અભિસરણ દબાણ ગણો.

પાનું: ૨૩-૨૪ દྲાવણો (Solutions)

૧.૭ અસામાન્ય મોલર દળ અને વૉન્ટ હોફ અવયવ

૧.૭ અસામાન્ય મોલર દળ (Abnormal Molar Masses)

• આપણે જાણીએ છીએ કે આયનીય સંયોજનોને પાણીમાં ઓગાળીએ ત્યારે ધનઆયન અને ઋણઆયનમાં વિયોજન થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો આપણે KClનો એક મોલ (74.5 g) પાણીમાં ઓગાળીએ તો આપણે K⁺ અને Cl^- દરેક આયનનો એક મોલ મુક્ત થવાની આશા રાખી શકીએ. જો આ પ્રમાણે બને તો દ્રાવણમાં બે મોલ કણો થશે. જો આપણે આંતરઆણ્વીય આકર્ષણને ધ્યાનમાં ન લઈએ, તો એક મોલ KCl એક kg પાણીના ઉત્કલનબિંદુમાં 2 × 0.52 K = 1.04 K નો વધારો કરશે.
• જો આપણે વિયોજન અંશ વિશે જાણતા હોઈએ નહિ તો આપણે એવા તારણ તરફ દોરાઈશું કે 2 મોલ કણોનું વજન 74.5 g છે અને એક મોલ KClનું દળ 37.25 g થશે. આ એ નિયમને પ્રકાશમાં લાવે છે કે જ્યારે દ્રાવ્યનું દ્રાવણમાં વિયોજન થતું હોય ત્યારે પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરેલ મોલર દળ હંમેશા તેના સાચા મૂલ્ય કરતાં ઓછું હોય છે.

        O----H-O

2CH₃COOH ⇄ CH₃-C          C-CH₃

        O-H----O

ઇથેનોઇક એસિડનું બેન્ઝીનમાં દ્વિતીયકરણ (Dimerization)

• ઇથેનોઇક એસિડ (એસિટિક એસિડ)ના અણુઓ બેન્ઝીનમાં હાઇડ્રોજન બંધને કારણે દ્વિઅણુ (dimer) તરીકે હોય છે. આવું સામાન્ય રીતે નીચા પરાવૈદ્યુત અચળાંક (dielectric constant) ધરાવતા દ્રાવકોમાં બને છે. આ કિસ્સામાં દ્વિતીયકરણ (dimerisation)ને કારણે કણોની સંખ્યા ઘટે છે. અણુઓનું સુયોજન (association) નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય.
• નિર્વિવાદ રીતે એમ કહી શકાય કે, જો ઇથેનોઇક એસિડના બધા જ અણુઓ બેન્ઝીનમાં સુયોજન પામે તો, ઇથેનોઇક એસિડ માટે ΔT_b અથવા ΔT_f સામાન્ય મૂલ્યથી અડધું થશે. આ ΔT_b અથવા ΔT_f ના આધારે ગણેલા મોલર દળ અપેક્ષિત મૂલ્ય કરતાં બમણા મળશે. આવાં મોલર દળ એટલે કે અપેક્ષિત અથવા સામાન્ય મૂલ્ય કરતાં ઓછા અથવા વધારે મૂલ્યને અસામાન્ય મોલર દળ કહે છે.
• 1880માં વૉન્ટ હોફે (van't Hoff) એક અવયવ દાખલ કર્યો જે વૉન્ટ હોફ અવયવ (i) તરીકે ઓળખાય છે અને તે સુયોજન કે વિયોજનની માત્રા વિશે ખુલાસો આપે છે. આ અવયવ (i) ને આ પ્રમાણે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય:

i =

સામાન્ય મોલર દળ

અસામાન્ય મોલર દળ

=

અવલોકિત સંખ્યાત્મક ગુણધર્મ

ગણતરી કરેલ સંખ્યાત્મક ગુણધર્મ

=

સુયોજન / વિયોજન પછીના કણોના મોલની કુલ સંખ્યા

સુયોજન / વિયોજન અગાઉના કણોના મોલની કુલ સંખ્યા

• અહીંયા અસામાન્ય મોલર દળ પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરેલું મોલર દળ હોય છે અને ગણતરી કરેલા સંખ્યાત્મક ગુણધર્મો અબાષ્પશીલ દ્રાવ્ય સુયોજન અથવા વિયોજન પામતો નથી એમ ધારીને મેળવવામાં આવે છે. સુયોજનના કિસ્સામાં i નું મૂલ્ય એક કરતાં ઓછું હોય છે અને વિયોજન માટે એક કરતાં વધારે હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જલીય KCl દ્રાવણ માટે i નું મૂલ્ય 2 ની નજીક હોય છે જ્યારે બેન્ઝીનમાં ઇથેનોઇક એસિડ માટે લગભગ 0.5 હોય છે.
• વૉન્ટ હોફ અવયવનો સંખ્યાત્મક ગુણધર્મો માટેના સમીકરણોમાં સમાવેશ કરીએ, તો નીચે પ્રમાણે લખી શકાય:

• દ્રાવકના બાષ્પદબાણનો સાપેક્ષ ઘટાડો, 

p₁⁰ - p₁

p₁⁰

= i · 

n₂

n₁

• ઉત્કલનબિંદુનું ઉન્નયન, ΔT_b = i · K_b · m

• ઠારબિંદુનું અવનયન, ΔT_f = i · K_f · m

• દ્રાવણનું અભિસરણ દબાણ, Π = i · n₂ · R · T / V

❖

કોષ્ટક ૧.૪ : NaCl, KCl, MgSO₄ અને K₂SO₄ માટે જુદી જુદી સાંદ્રતાએ વૉન્ટ હોફ અવયવ i ના મૂલ્યો

ક્ષાર	i ના મૂલ્યો			દ્રાવ્યના સંપૂર્ણ વિયોજન માટે વૉન્ટ હોફ અવયવ i
	0.1 m	0.01 m	0.001 m
NaCl	1.87	1.94	1.97	2.00
KCl	1.85	1.94	1.98	2.00
MgSO4	1.21	1.53	1.82	2.00
K2SO4	2.32	2.70	2.84	3.00

* અપૂર્ણ વિયોજન માટે i મૂલ્યો રજૂ કરે છે.

GSEB Textbook Grade 12 Chemistry Layout

પાનું: ૨૫-૨૬ દ્રાવણો (Solutions)

સુયોજન, વિયોજન અંશ અને સામ્ય અચળાંકની ગણતરી

કોયડો ૧.૧૨

25 g બેન્ઝીનમાં ઓગાળેલ 2 g બેન્ઝોઇક એસિડ (C₆H₅COOH), ઠારબિંદુમાં અવનયન બરાબર 1.62 K દર્શાવે છે. બેન્ઝીન માટે મોલલ અવનયન અચળાંક 4.9 K kg mol^-1 છે. જો એસિડ દ્રાવણમાં દ્વિઅણુ બનાવતો હોય તો એસિડનું કેટલા ટકા સુયોજન થયેલું હશે ?

ઉકેલ : આપેલ રાશિઓ છે w₂ = 2 g, K_f = 4.9 K kg mol^-1, w₁ = 25 g, ΔT_f = 1.62 K

સમીકરણ (1.36) માં આ મૂલ્યો મૂકતાં આપણને મળશે :

M₂ = 

4.9 K kg mol^-1 × 2 g × 1000 g kg^-1

25 g × 1.62 K

= 241.98 g mol^-1

• આમ બેન્ઝીનમાં બેન્ઝોઇક એસિડનું પ્રાયોગિક મોલર દળ = 241.98 g mol^-1
• હવે એસિડ માટે નીચેનું સંતુલન ધ્યાનમાં લો.

2 C₆H₅COOH ⇄ (C₆H₅COOH)₂

• જો x દ્રાવ્યનો સુયોજન અંશ દર્શાવે છે તો આપણી પાસે (1 - x) મોલ બેન્ઝોઇક એસિડ અવિયોજિત એસિડ હશે અને સંતુલને બેન્ઝોઇક એસિડના સુયોજિત મોલ 
  x

  2

  થશે.
• આથી સંતૃપ્ત કણોના મોલની કુલ સંખ્યા છે,

(1 - x) + 

x

2

= 1 - 

x

2

આમ, સંતુલને કણોના મોલની કુલ સંખ્યા વૉન્ટ હોફ અવયવ i બરાબર થશે.

પરંતુ i = 

સામાન્ય મોલર દળ

અસામાન્ય મોલર દળ

= 

122 g mol^-1

241.98 g mol^-1

અથવા 1 - 

x

2

= 

122

241.98

= 1 - 0.504 = 0.496

અથવા 

x

2

= 1 - 

122

241.98

= 1 - 0.504 = 0.496

અથવા x = 2 × 0.496 = 0.992

આથી, બેન્ઝીનમાં બેન્ઝોઇક એસિડનું સુયોજન 99.2 % થશે.

❖

કોયડો ૧.૧૩

1.06 g mL^-1 ઘનતા ધરાવતા 0.6 mL એસીટીક એસિડ (CH₃COOH)ને 1 લિટર પાણીમાં ઓગાળવામાં આવ્યો. ઠારબિંદુમાં અવનયન 0.0205° C અવલોકિત કરવામાં આવ્યું. વૉન્ટ હોફ અવયવ અને એસિડનો વિયોજન અચળાંક ગણો.

ઉકેલ :

એસિટીક એસિડના મોલની સંખ્યા = 

0.6 mL × 1.06 g mL^-1

60 g mol^-1

                           = 0.0106 mol = n.

મોલાલિટી = 

0.0106 mol

1000 mL × 1 g m L^-1

= 0.0106 mol kg^-1

સમીકરણ (1.35) નો ઉપયોગ કરીને

ΔT_f = 1.86 K kg mol^-1 × 0.0106 mol kg^-1 = 0.0197 K

વૉન્ટ હોફ અવયવ (i) = 

અવલોકિત ઠારબિંદુ

ગણતરી કરેલ ઠારબિંદુ

= 

0.0205 K

0.0197 K

= 1.041

એસિટીક એસિડ નિર્બળ વિદ્યુત વિભાજ્ય છે અને તે એસિટીક એસિડના દરેક અણુદીઠ એસિટેટ અને હાઇડ્રોજન આયન એમ બે આયનોમાં વિયોજિત થશે. ધારો કે એસીટીક એસિડનો વિયોજન અંશ x છે, તો આપણી પાસે n (1 - x) અવિયોજિત એસિડના મોલ અને nx mol CH₃COO^- અને nx mol H⁺ આયન મળશે.

CH3COOH	⇄	H+	+	CH3COO-
n mol		0		0
n (1 - x) mol		nx mol		nx mol

આથી કણોના કુલ મોલ બરાબર n (1 - x + x + x) = n (1 + x) થશે.

i = 

n (1 + x)

n

= 1 + x = 1.041

આથી, એસિટિક એસિડનો વિયોજન અંશ x = 1.041 - 1.000 = 0.041

પછી, [CH₃COOH] = n (1 - x) = 0.0106 (1 - 0.041)

[CH₃COO^-] = nx = 0.0106 × 0.041,   [H⁺] = nx = 0.0106 × 0.041

K_a = 

[CH₃COO^-][H⁺]

[CH₃COOH]

= 

0.0106 × 0.041 × 0.0106 × 0.041

0.0106 (1.00 - 0.041)

    = 1.86 × 10^-5

સારાંશ દ્રાવણો (Solutions)

એકમ સારાંશ (Chapter Summary)

• દ્રાવણ બે કે વધારે પદાર્થોનું સમાંગ મિશ્રણ છે. દ્રાવણને ઘન, પ્રવાહી અને વાયુમય દ્રાવણો તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યા છે. દ્રાવણની સાંદ્રતા મોલ અંશ, મોલારિટી, મોલાલિટી અને ટકાવારીના પર્યાયોમાં દર્શાવાય છે.
• પ્રવાહીમાં વાયુનું વિલયન હેન્રીના નિયમથી અંકુશિત (governed) છે. જેના પ્રમાણે આપેલ તાપમાને વાયુની પ્રવાહીમાં દ્રાવ્યતા વાયુના આંશિક દબાણના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
• દ્રાવણમાં અબાષ્પશીલ દ્રાવ્યની હાજરીથી દ્રાવકનું બાષ્પદબાણ ઘટે છે અને આ બાષ્પદબાણમાં ઘટાડો રાઉલ્ટના નિયમથી અંકુશિત છે. તેના પ્રમાણે દ્રાવણ પરના દ્રાવકનો સાપેક્ષ બાષ્પદબાણ ઘટાડો દ્રાવણમાં રહેલા અબાષ્પશીલ દ્રાવ્યના મોલ અંશ બરાબર હોય છે.
• દ્વિઅંગી પ્રવાહી દ્રાવણમાં જો બંને ઘટકો બાષ્પશીલ હોય તો રાઉલ્ટના નિયમનું બીજું સ્વરૂપ વપરાય છે. રાઉલ્ટના નિયમનું આ સ્વરૂપ p_total = p⁰₁x₁ + p⁰₂x₂ પ્રમાણે નિવેદિત કરી શકાય છે.
• જે દ્રાવણો સાંદ્રતાના સમગ્ર ગાળા દરમિયાન રાઉલ્ટના નિયમને અનુસરે છે તેને આદર્શ દ્રાવણો કહે છે. રાઉલ્ટના નિયમથી બે પ્રકારના વિચલન જેને ધન વિચલન અને ઋણ વિચલન કહે છે. નું અવલોકન થઈ શકે છે. રાઉલ્ટના નિયમથી ખૂબ વધારે વિચલનને લીધે એઝીયોટ્રોપ રચાય છે. જે ગુણધર્મો દ્રાવ્ય કણોની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે અને તેમની રાસાયણિક ઓળખથી સ્વતંત્ર હોય છે તેમને સંખ્યાત્મક ગુણધર્મો કહે છે.

• આ ગુણધર્મોમાં બાષ્પદબાણમાં ઘટાડો, ઉત્કલનબિંદુમાં ઉન્નયન, ઠારબિંદુમાં અવનયન અને અભિસરણ દબાણ છે.
• અભિસરણ દબાણ પ્રક્રમને ઉલટાવી શકાય જો દ્રાવણ પર અભિસરણ દબાણ કરતાં વધારે દબાણ લાગુ પાડવામાં આવે તો.
• સંખ્યાત્મક ગુણધર્મોનો ઉપયોગ દ્રાવના મોલર દળ નક્કી કરવામાં થાય છે.
• જે દ્રાવ્યો જે દ્રાવણમાં વિયોજન પામે છે તે kharekhar મોલર દળ કરતાં ઓછું મોલર દળ પ્રદર્શિત કરે છે અને દ્રાવ્યો સુયોજન પામે છે તે તેમના ખરેખર મોલર દળ કરતાં વધારે મોલર દળ દર્શાવે છે.
• દ્રાવ્ય કેટલે અંશે વિયોજિત કે સુયોજિત થયો છે તે જથ્થાત્મક રીતે વૉન્ટ હોફ અવયવ (i) થી અભિવ્યક્ત કરાય છે. આ અવયવની વ્યાખ્યા આપી શકાય કે તે સામાન્ય મોલર દળ અને નક્કી કરેલ મોલર દળનો ગુણોત્તર છે. અથવા અવલોકિત સંખ્યાત્મક ગુણધર્મો અને ગણતરી કરેલ સંખ્યાત્મક ગુણધર્મોનો ગુણોત્તર છે.

GSEB Textbook Grade 12 Chemistry Layout • અંતિમ સારાંશ પૃષ્ઠ