ದ್ರಾವಣಗಳ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದರ ಕುರಿತು ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು ಮತ್ತು ಚರ್ಚೆಯ ಉದಾಹರಣೆ
ದ್ರಾವಣದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿನ ಇಳಿಕೆ (ಆವಿ ಒತ್ತಡದ ಕುಸಿತ) ದ್ರಾವಣಗಳ ಜಟಿಲ ಗುಣವಾಗಿದೆ, ಇದು ಕರಗಿದ ಕಣಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಮಾತ್ರ ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆ ಕಣಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುವುದಿಲ್ಲ. ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸಲು, ನಾವು ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಹಲವಾರು ಉದಾಹರಣೆಗಳು ಮತ್ತು ವಿವರವಾದ ಚರ್ಚೆಗಳ ಮೂಲಕ ಚರ್ಚಿಸುತ್ತೇವೆ.
ಆವಿ ಒತ್ತಡ ಕುಸಿತದ ಮೂಲ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ
ಬಾಷ್ಪಶೀಲ ವಸ್ತುವನ್ನು ದ್ರಾವಕದಲ್ಲಿ ಕರಗಿಸಿ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದಾಗ, ದ್ರಾವಣದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅದೇ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧ ದ್ರಾವಕದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ. ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಆವಿ ಒತ್ತಡ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಾರಣವೆಂದರೆ ದ್ರಾವಕ ಕಣಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿ, ಇದು ದ್ರಾವಕ ಅಣುಗಳು ಅನಿಲ ಹಂತಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುವ ಸಂಭವನೀಯತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಆವಿಯ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿನ ಈ ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:
\[ \ಡೆಲ್ಟಾ P = P^\ಪಠ್ಯ{0} – P \]
ಎಲ್ಲಿ:
– \( \ಡೆಲ್ಟಾ P \) ಎಂಬುದು ಆವಿಯ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿನ ಇಳಿಕೆಯಾಗಿದೆ.
– \( P^\text{0} \) ಎಂಬುದು ಶುದ್ಧ ದ್ರಾವಕದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವಾಗಿದೆ.
– \( P \) ಎಂಬುದು ದ್ರಾವಣದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡ.
ರೌಲ್ಟ್ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಆವಿಯ ಒತ್ತಡದ ಕುಸಿತವನ್ನು ಸಹ ಹೀಗೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:
\[ \ಡೆಲ್ಟಾ P = x_{\ಪಠ್ಯ{ದ್ರಾವಣ}} \cdot P^\ಪಠ್ಯ{0} \]
ಎಲ್ಲಿ:
– \( x_{\ಪಠ್ಯ{ದ್ರಾವಕ}} \) ಎಂಬುದು ದ್ರಾವಕದ ಮೋಲ್ ಭಾಗವಾಗಿದೆ.
ಕೆಳಗಿನ ಉದಾಹರಣೆಗಳಿಗಾಗಿ, ನಾವು ಪ್ರಮಾಣಿತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧ ದ್ರಾವಕ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ದ್ರಾವಕಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದೇವೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ.
ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 1
ಪ್ರಶ್ನೆ:
90 ಗ್ರಾಂ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗಿದ 10 ಗ್ರಾಂ ಯೂರಿಯಾ (NH2CONH2) ಇರುವ ದ್ರಾವಣ ನಮ್ಮಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ. ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧ ನೀರಿನ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡ 23.76 mmHg ಆಗಿದೆ. ದ್ರಾವಣದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
ಚರ್ಚೆ:
ಹಂತ 1: ಯೂರಿಯಾ ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಮೋಲ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
– ಯೂರಿಯಾದ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (NH\(_2\)CONH\(_2\)): 60 ಗ್ರಾಂ/ಮೋಲ್.
– ಯೂರಿಯಾದ ಮೋಲ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ:
\[ \ಪಠ್ಯ{ಮೋಲ್ ಯೂರಿಯಾ} = \frac{10\ಪಠ್ಯ{ g}}{60\ಪಠ್ಯ{ g/mol}} = 0.167 \ಪಠ್ಯ{ mol} \]
– ನೀರಿನ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (H\(_2\)O): 18 ಗ್ರಾಂ/ಮೋಲ್.
– ನೀರಿನ ಮೋಲ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ:
\[ \ಪಠ್ಯ{ನೀರಿನ ಮೋಲ್ಗಳು} = \frac{90\ಪಠ್ಯ{ g}}{18\ಪಠ್ಯ{ g/mol}} = 5 \ಪಠ್ಯ{ mol} \]
ಹಂತ 2: ಯೂರಿಯಾದ ಮೋಲ್ ಭಾಗವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
\[ x_{\ಪಠ್ಯ{ಯೂರಿಯಾ}} = \frac{\ಪಠ್ಯ{ಮೋಲ್ ಯೂರಿಯಾ}}{\ಪಠ್ಯ{ಮೋಲ್ ಯೂರಿಯಾ} + \ಪಠ್ಯ{ಮೋಲ್ ನೀರು}} = \frac{0.167}{0.167 + 5} = 0.0326 \]
ಹಂತ 3: ಆವಿಯ ಒತ್ತಡದ ಕುಸಿತವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
\[ \ಡೆಲ್ಟಾ P = x_{\ಪಠ್ಯ{ಯೂರಿಯಾ}} \cdot P^\ಪಠ್ಯ{0}_{\ಪಠ್ಯ{ಗಾಳಿ}} \]
\[ \ಡೆಲ್ಟಾ P = 0.0326 \cdot 23.76 \text{ mmHg} = 0.774 \text{ mmHg} \]
ಹಂತ 4: ದ್ರಾವಣದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
\[ P_{\ಪಠ್ಯ{ಪರಿಹಾರ}} = P^\ಪಠ್ಯ{0}_{\ಪಠ್ಯ{ನೀರು}} – \ಡೆಲ್ಟಾ P \]
\[ P_{\ಪಠ್ಯ{ಪರಿಹಾರ}} = 23.76 \ಪಠ್ಯ{ mmHg} – 0.774 \ಪಠ್ಯ{ mmHg} = 22.986 \ಪಠ್ಯ{ mmHg} \]
ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 2
ಪ್ರಶ್ನೆ:
200 ಗ್ರಾಂ ನೀರಿನಲ್ಲಿ 58.5 ಗ್ರಾಂ ಸೋಡಿಯಂ ಕ್ಲೋರೈಡ್ (NaCl) ಅನ್ನು ಕರಗಿಸಿ ದ್ರಾವಣವನ್ನು ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಶುದ್ಧ ನೀರಿನ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡ 92.5 mmHg ಆಗಿರುವಲ್ಲಿ 50°C ನಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
ಚರ್ಚೆ:
ಹಂತ 1: NaCl ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಮೋಲ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
– NaCl ನ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ: 58.5 ಗ್ರಾಂ/ಮೋಲ್.
– NaCl ನ ಮೋಲ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ:
\[ \ಪಠ್ಯ{mol NaCl} = \frac{58.5\ಪಠ್ಯ{ g}}{58.5\ಪಠ್ಯ{ g/mol}} = 1 \ಪಠ್ಯ{ mol} \]
– ನೀರಿನ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (H\(_2\)O): 18 ಗ್ರಾಂ/ಮೋಲ್.
– ನೀರಿನ ಮೋಲ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ:
\[ \ಪಠ್ಯ{ನೀರಿನ ಮೋಲ್ಗಳು} = \frac{200\ಪಠ್ಯ{ g}}{18\ಪಠ್ಯ{ g/mol}} = 11.11 \ಪಠ್ಯ{ mol} \]
ಹಂತ 2: NaCl ನ ಸಂಪೂರ್ಣ ಅಯಾನೀಕರಣವು ಪ್ರತಿ ಸೂತ್ರ ಘಟಕಕ್ಕೆ 2 ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನೆನಪಿಡಿ (Na\(^+\) ಮತ್ತು Cl\(^-\)).
\[ n_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}} = n_{\ಪಠ್ಯ{NaCl}} \cdot 2 = 1 \cdot 2 = 2 \ಪಠ್ಯ{ ಮೋಲ್ ಅಯಾನುಗಳು} \]
ಹಂತ 3: ದ್ರಾವಕದ ಮೋಲ್ ಭಾಗವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
\[ x_{\ಪಠ್ಯ{NaCl}} = \frac{n_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}}}{n_{\ಪಠ್ಯ{ಒಟ್ಟು}} + n_{\ಪಠ್ಯ{ಗಾಳಿ}}} = \frac{2}{2 + 11.11} = 0.152 \]
ಹಂತ 4: ಆವಿಯ ಒತ್ತಡದ ಕುಸಿತವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
\[ \ಡೆಲ್ಟಾ P = x_{\ಪಠ್ಯ{NaCl}} \cdot P^\ಪಠ್ಯ{0}_{\ಪಠ್ಯ{ಗಾಳಿ}} \]
\[ \ಡೆಲ್ಟಾ P = 0.152 \cdot 92.5 \text{ mmHg} = 14.06 \text{ mmHg} \]
ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 3
ಪ್ರಶ್ನೆ:
20 ಗ್ರಾಂ ಗ್ಲೂಕೋಸ್ (C\(_6\)H\(_{12}\)O\(_6\)) 150 ಗ್ರಾಂ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗಿದ್ದರೆ ಮತ್ತು 25°C ನಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧ ನೀರಿನ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡ 23.8 mmHg ಆಗಿದ್ದರೆ, ದ್ರಾವಣದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
ಚರ್ಚೆ:
ಹಂತ 1: ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಮೋಲ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
– ಗ್ಲೂಕೋಸ್ನ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ: 180 ಗ್ರಾಂ/ಮೋಲ್.
– ಗ್ಲೂಕೋಸ್ನ ಮೋಲ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ:
\[ \ಪಠ್ಯ{ಮೋಲ್ ಗ್ಲೂಕೋಸ್} = \frac{20\ಪಠ್ಯ{ ಗ್ರಾಂ}}{180\ಪಠ್ಯ{ ಗ್ರಾಂ/ಮೋಲ್}} = 0.111 \ಪಠ್ಯ{ ಮೋಲ್} \]
– ನೀರಿನ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (H\(_2\)O): 18 ಗ್ರಾಂ/ಮೋಲ್.
– ನೀರಿನ ಮೋಲ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ:
\[ \ಪಠ್ಯ{ನೀರಿನ ಮೋಲ್ಗಳು} = \frac{150\ಪಠ್ಯ{ g}}{18\ಪಠ್ಯ{ g/mol}} = 8.33 \ಪಠ್ಯ{ mol} \]
ಹಂತ 2: ಗ್ಲೂಕೋಸ್ನ ಮೋಲ್ ಭಾಗವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
\[ x_{\ಪಠ್ಯ{ಗ್ಲೂಕೋಸ್}} = \frac{\ಪಠ್ಯ{ಮೋಲ್ ಗ್ಲೂಕೋಸ್}}{\ಪಠ್ಯ{ಮೋಲ್ ಗ್ಲೂಕೋಸ್} + \ಪಠ್ಯ{ಮೋಲ್ ನೀರು}} = \frac{0.111}{0.111 + 8.33} = 0.0132 \]
ಹಂತ 3: ಆವಿಯ ಒತ್ತಡದ ಕುಸಿತವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
\[ \ಡೆಲ್ಟಾ P = x_{\ಪಠ್ಯ{ಗ್ಲೂಕೋಸ್}} \cdot P^\ಪಠ್ಯ{0}_{\ಪಠ್ಯ{ನೀರು}} \]
\[ \ಡೆಲ್ಟಾ P = 0.0132 \cdot 23.8 \text{ mmHg} = 0.314 \text{ mmHg} \]
ಹಂತ 4: ದ್ರಾವಣದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.
\[ P_{\ಪಠ್ಯ{ಪರಿಹಾರ}} = P^\ಪಠ್ಯ{0}_{\ಪಠ್ಯ{ನೀರು}} – \ಡೆಲ್ಟಾ P \]
\[ P_{\ಪಠ್ಯ{ಪರಿಹಾರ}} = 23.8 \ಪಠ್ಯ{ mmHg} – 0.314 \ಪಠ್ಯ{ mmHg} = 23.486 \ಪಠ್ಯ{ mmHg} \]
ಪೆನುಟಪ್
ಮೇಲಿನ ಉದಾಹರಣೆಗಳಿಂದ, ದ್ರಾವಣ ಮತ್ತು ದ್ರಾವಕದ ಮೋಲ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಹಾಗೂ ಶುದ್ಧ ದ್ರಾವಕದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು ತಿಳಿದಿದ್ದರೆ ದ್ರಾವಣದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿನ ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ನೋಡಬಹುದು. ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯು ಅನೇಕ ಪ್ರಮುಖ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ಮತ್ತು ಔಷಧೀಯ ಉದ್ಯಮಗಳಲ್ಲಿ, ಅಲ್ಲಿ ದ್ರಾವಣದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯ ಉತ್ತಮ ತಿಳುವಳಿಕೆಯು ದ್ರಾವಣಗಳ ಉಷ್ಣಬಲ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಧ್ಯಯನಗಳಲ್ಲಿ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
