મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની ચર્ચા કરતા ઉદાહરણ પ્રશ્નો

મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની ચર્ચા કરતા ઉદાહરણ પ્રશ્નો

રસાયણશાસ્ત્રમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ એક મૂળભૂત ખ્યાલ છે જે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, ખાસ કરીને દ્રાવણોને સંડોવતા પ્રતિક્રિયાઓના અભ્યાસમાં. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ એવા સંયોજનો છે જે પાણીમાં ઓગળી જાય છે, ત્યારે આયનો ઉત્પન્ન કરે છે જે દ્રાવણને વીજળીનું સંચાલન કરવા સક્ષમ બનાવે છે. આયનોમાં વિભાજીત થવાની તેમની ક્ષમતાના આધારે, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સને ત્રણ શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ. આ લેખમાં આ ત્રણ પ્રકારના ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ સંબંધિત વિવિધ ઉદાહરણ સમસ્યાઓની ચર્ચા કરવામાં આવશે, સાથે સાથે સમજવામાં સરળ સમજૂતીઓ પણ આપવામાં આવશે.

મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ

મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ એવા સંયોજનો છે જે પાણીમાં સંપૂર્ણપણે આયનીકરણ કરે છે. આનો અર્થ એ થાય કે જ્યારે મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પાણીમાં ઓગળી જાય છે, ત્યારે તેના લગભગ બધા અણુઓ આયનોમાં વિભાજીત થઈ જાય છે. મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના સામાન્ય ઉદાહરણોમાં સોડિયમ ક્લોરાઇડ (NaCl) જેવા ક્ષાર, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ (HCl) જેવા મજબૂત એસિડ અને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (NaOH) જેવા મજબૂત પાયાનો સમાવેશ થાય છે.

પ્રશ્ન ૫:

0,1 M HCl દ્રાવણમાં આયનોની મોલારિટી કેવી રીતે ગણતરી કરવી?

ચર્ચા:

HCl એક મજબૂત એસિડ છે જે સમીકરણ અનુસાર પાણીમાં સંપૂર્ણપણે વિસર્જન કરે છે:

\[ \ટેક્સ્ટ{HCl} \રાઇટએરો \ટેક્સ્ટ{H}^+ + \ટેક્સ્ટ{Cl}^- \]

HCl એક મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ હોવાથી, આપણે HCl ની પ્રારંભિક સાંદ્રતા (0,1 M) ને H+ અને Cl- આયનોની સાંદ્રતા તરીકે લઈ શકીએ છીએ. તેથી, 0,1 M HCl દ્રાવણમાં:

[\(\ટેક્સ્ટ{H}^+\)] = 0,1 મીટર
[\(\ટેક્સ્ટ{Cl}^-\)] = 0,1 મીટર

નબળું ઇલેક્ટ્રોલાઇટ

નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ દ્રાવણમાં ફક્ત આંશિક રીતે આયનીકરણ કરે છે. આનો અર્થ એ થાય કે નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટના પરમાણુઓનો માત્ર એક નાનો ભાગ પાણીમાં ઓગળવા પર આયન બનાવે છે. નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉદાહરણોમાં એસિટિક એસિડ (CH3COOH) જેવા નબળા એસિડ અને એમોનિયા (NH3) જેવા નબળા પાયાનો સમાવેશ થાય છે.

પ્રશ્ન ૫:

0,1 M CH3COOH માં આયનીકરણ અને આયન સાંદ્રતાની ડિગ્રી નક્કી કરો. CH3COOH માટે એસિડ વિયોજન સ્થિરાંક (\(K_a\)) 1,8 × 10^-5 છે.

ચર્ચા:

પાણીમાં CH3COOH ની વિયોજન પ્રક્રિયા નીચે મુજબ લખી શકાય છે:

\[ \ટેક્સ્ટ{CH}_3\ટેક્સ્ટ{COOH} \rightleftharpoons \ટેક્સ્ટ{CH}_3\ટેક્સ્ટ{COO}^- + \ટેક્સ્ટ{H}^+ \]

વિયોજનની ડિગ્રી (\(\alpha\)) એ એસિડના અપૂર્ણાંક તરીકે વ્યાખ્યાયિત થાય છે જે આયનોમાં વિયોજન કરે છે. \(K_a\) ના મૂલ્યનો ઉપયોગ કરીને, આપણે 0,1 M CH3COOH દ્રાવણ માટે નીચેનો સંબંધ લખી શકીએ છીએ:

\[ K_a = [\ટેક્સ્ટ{CH}_3\ટેક્સ્ટ{COO}^-][\ટેક્સ્ટ{H}^+] / [\ટેક્સ્ટ{CH}_3\ટેક્સ્ટ{COOH}] \]

CH3COOH નું આયનીકરણ આંશિક હોવાથી, રચાયેલા આયનોની સાંદ્રતા cα છે, જ્યાં c એ CH3COOH (0,1 M) ની પ્રારંભિક સાંદ્રતા છે. પછી સમીકરણ બને છે:

\[ ૧.૮ \ગુણા ૧૦^{-૫} = \frac{(૦.૧\આલ્ફા)(૦.૧\આલ્ફા)}{૦.૧(૧-\આલ્ફા)} \]

આને સરળ બનાવો:

\[ ૧.૮ \ગુણા ૧૦^{-૫} = \ફ્રેક{૦.૦૧\આલ્ફા^૨}{૦.૧ – ૦.૧\આલ્ફા} \]

ધારો કે α એટલો નાનો છે કે આપણે છેદમાં α ને અવગણી શકીએ છીએ:

\[ ૧.૮ \ગુણા ૧૦^{-૫} \આશરે ૦.૦૧\આલ્ફા^૨ / ૦.૧ \]

\[ ૧.૮ \ગુણા ૧૦^{-૫} \આશરે \આલ્ફા^૨ \]

\[ \આલ્ફા \અંદાજે \sqrt{1,8 \વખત 10^{-5}} \]

\[ \આલ્ફા \આશરે 4,24 \ગુણા 10^{-3} \]

તેથી, આયનીકરણની ડિગ્રી 4,24 × 10^-3 અથવા 0,424% છે.

દ્રાવણમાં H+ અને CH3COO- આયનોની સાંદ્રતા છે:

\[ [\ટેક્સ્ટ{H}^+] = 0,1 \ગુણા 4,24 \ગુણા 10^{-3} \અંદાજે 4,24 \ગુણા 10^{-4} \]

\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 \ગુણા 4,24 \ગુણા 10^{-3} \અંદાજે 4,24 \ગુણા 10^{-4} \]

બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ

બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ એવા સંયોજનો છે જે જલીય દ્રાવણમાં આયનીકરણ કરતા નથી. આનો અર્થ એ થાય કે બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્રાવણો આયન ઉત્પન્ન કરતા નથી, અને તેથી વીજળીનું સંચાલન કરી શકતા નથી. બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ઉદાહરણોમાં ખાંડ (સુક્રોઝ), યુરિયા અને આલ્કોહોલનો સમાવેશ થાય છે.

પ્રશ્ન ૫:

0,1 M ઇથેનોલ (C2H5OH) દ્રાવણ વીજળીનું સંચાલન કેમ કરતું નથી?

ચર્ચા:

ઇથેનોલનું દ્રાવણ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ નથી. ઇથેનોલ, પાણીમાં ઓગળવા પર, આયનોમાં વિઘટિત થતું નથી. જલીય દ્રાવણમાં ઇથેનોલનું પરમાણુ માળખું અકબંધ રહે છે. દ્રાવણમાં આયનોની ગેરહાજરીને કારણે, ઇથેનોલ વીજળીનું સંચાલન કરી શકતું નથી. તેથી, ઇથેનોલ પાણીમાં સરળતાથી દ્રાવ્ય હોવા છતાં, કોઈ આયન બનતા નથી, ઇથેનોલ દ્રાવણ કોઈપણ સાંદ્રતામાં પણ વીજળીનું સંચાલન કરી શકતું નથી, જેમાં 0,1 M પણ શામેલ છે.

કેસિમ્પુલન

મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ગુણધર્મોને સમજવું એ દ્રાવણ રસાયણશાસ્ત્રનો એક આવશ્યક પાયો છે. મજબૂત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પાણીમાં સંપૂર્ણપણે આયનીકરણ કરે છે અને તેથી વીજળીનું સારી રીતે સંચાલન કરે છે, જ્યારે નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ ફક્ત આંશિક રીતે આયનીકરણ કરે છે, જે ઓછી વિદ્યુત વાહકતા દર્શાવે છે. બીજી બાજુ, બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ બિલકુલ આયનીકરણ કરતા નથી અને તેથી વીજળીનું સંચાલન કરી શકતા નથી. આ ખ્યાલને સમજવાથી વિદ્યાર્થીઓને દ્રાવણમાં તેમના વર્તનના આધારે સંયોજનો ઓળખવામાં અને સંબંધિત પ્રશ્નોના યોગ્ય જવાબ આપવામાં મદદ મળે છે.