कक्षा 10 विज्ञान: अध्याय 2 अम्ल, क्षारक एवं लवण NCERT समाधान

Solution: पीतल और ताँबे के बर्तन, जिनमें ताँबा एक प्रमुख घटक है, अम्लीय प्रकृति वाले खाद्य पदार्थों जैसे दही या खट्टे फलों के साथ अभिक्रिया कर सकते हैं। दही में लैक्टिक अम्ल होता है, और खट्टे पदार्थों में विभिन्न कार्बनिक अम्ल होते हैं। ये अम्ल ताँबे के साथ अभिक्रिया करके ऐसे यौगिक बनाते हैं जो विषैले हो सकते हैं और भोजन को दूषित कर सकते हैं। इस अभिक्रिया के कारण भोजन का स्वाद भी बदल सकता है और यह स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हो सकता है। इसलिए, ऐसे बर्तनों में अम्लीय खाद्य पदार्थों को संग्रहित करने से बचना चाहिए।

Solution: जब कोई अम्ल किसी सक्रिय धातु के साथ अभिक्रिया करता है, तो सामान्यतः हाइड्रोजन गैस ($H\_2$) निकलती है। इस अभिक्रिया का सामान्य समीकरण है: धातु + अम्ल → लवण + हाइड्रोजन गैस।

उदाहरण के लिए, सोडियम हाइड्रॉक्साइड (एक प्रबल क्षारक, जिसे यहाँ धातु यौगिक के रूप में लिया गया है) की जिंक (एक धातु) के साथ अभिक्रिया:

2NaOH(aq) + Zn(s) \rightarrow Na_2ZnO_2(aq) + H_2(g)

इस अभिक्रिया में हाइड्रोजन गैस उत्पन्न होती है।

गैस की उपस्थिति की जाँच:

उत्पन्न गैस की उपस्थिति की जाँच करने के लिए, एक जलती हुई मोमबत्ती को उस परखनली के मुँह के पास लाया जाता है जिसमें गैस निकल रही है। यदि गैस 'पॉप' ध्वनि के साथ जलती है, तो यह पुष्टि करता है कि वह हाइड्रोजन गैस है।

Solution: प्रश्न के अनुसार, धातु यौगिक 'A' तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) के साथ अभिक्रिया करके बुदबुदाहट उत्पन्न करता है और एक ऐसी गैस निकलती है जो जलती मोमबत्ती को बुझा देती है। जलती मोमबत्ती को बुझाने वाली गैस कार्बन डाइऑक्साइड ($CO\_2$) होती है। यह भी दिया गया है कि अभिक्रिया में उत्पन्न यौगिकों में से एक कैल्सियम क्लोराइड ($CaCl\_2$) है।

यह इंगित करता है कि धातु यौगिक 'A' कैल्सियम कार्बोनेट ($CaCO\_3$) है, क्योंकि कार्बोनेट अम्ल के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड गैस उत्पन्न करते हैं और लवण बनाते हैं।

इस अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:

$$CaCO\_3(s)\; +\; 2HCl(aq)\; \backslash rightarrow\; CaCl\_2(aq)\; +\; CO\_2(g)\; +\; H\_2O(l)$$

यहाँ, कैल्सियम कार्बोनेट (A) हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करके कैल्सियम क्लोराइड, कार्बन डाइऑक्साइड गैस और जल बनाता है।

Solution: अम्ल जैसे HCl और HNO₃ जलीय विलयन में आयनित होकर हाइड्रोजन आयन ($H^+$) उत्पन्न करते हैं। ये $H^+$ आयन जल के साथ मिलकर हाइड्रोनियम आयन ($H\_3O^+$) बनाते हैं, जो अम्लीयता के लिए उत्तरदायी होते हैं।

इसके विपरीत, ऐल्कोहॉल और ग्लूकोज़ जैसे यौगिकों के अणुओं में हाइड्रोजन परमाणु तो होते हैं, लेकिन जलीय विलयन में वे $H^+$ आयन उत्पन्न नहीं करते हैं। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज़ का सूत्र $C\_6H\_\{12\}O\_6$ है, और ऐल्कोहॉल का सामान्य सूत्र $C\_nH\_\{2n+1\}OH$ है। ये यौगिक जल में घुलकर $H^+$ आयन नहीं देते, इसलिए वे अम्लीय अभिलक्षण प्रदर्शित नहीं करते हैं।

Solution: अम्ल का जलीय विलयन विद्युत का चालन करता है क्योंकि अम्ल जल में घुलकर आयनित हो जाते हैं। ये आयन, जैसे कि हाइड्रोजन आयन ($H^+$) या हाइड्रोनियम आयन ($H\_3O^+$) और अम्ल के ऋणायन (जैसे $Cl^-$, $NO\_3^-$), विलयन में स्वतंत्र रूप से विचरण कर सकते हैं। जब इस विलयन में विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, तो ये आयन विपरीत आवेश वाले इलेक्ट्रोड की ओर गति करते हैं, जिससे विद्युत धारा का प्रवाह संभव होता है। इस प्रकार, अम्ल के जलीय विलयन में आयनों की उपस्थिति के कारण वे विद्युत के सुचालक होते हैं।

Solution: शुष्क हाइड्रोक्लोरिक गैस (HCl) शुष्क लिटमस पत्र के रंग को इसलिए नहीं बदलती क्योंकि रंग परिवर्तन के लिए आयनों की उपस्थिति आवश्यक है, विशेष रूप से हाइड्रोजन आयन ($H^+$) की। शुष्क HCl गैस में, HCl अणु अलग-अलग रहते हैं और आयनित नहीं होते हैं। जब HCl जल के संपर्क में आता है, तब यह आयनित होकर $H^+$ आयन (जो जल के साथ मिलकर $H\_3O^+$ बनाते हैं) और $Cl^-$ आयन उत्पन्न करता है। ये $H^+$ आयन ही लिटमस पत्र के रंग को बदलने के लिए जिम्मेदार होते हैं। शुष्क अवस्था में जल की अनुपस्थिति के कारण $H^+$ आयन उत्पन्न नहीं हो पाते, इसलिए रंग परिवर्तन नहीं होता है।

Solution: अम्ल को तनुकृत करते समय यह अत्यंत महत्वपूर्ण है कि अम्ल को धीरे-धीरे जल में मिलाया जाए, न कि जल को सांद्र अम्ल में। इसका कारण यह है कि अम्ल को जल में मिलाने की प्रक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है, अर्थात इसमें ऊष्मा उत्पन्न होती है। यदि जल को सांद्र अम्ल में मिलाया जाए, तो उत्पन्न होने वाली ऊष्मा इतनी अधिक हो सकती है कि वह जल को तुरंत उबाल दे और मिश्रण को छलकने या विस्फोट करने का कारण बन सकती है, जिससे गंभीर चोट लग सकती है। अम्ल को जल में मिलाने पर, जल की अधिक मात्रा उत्पन्न ऊष्मा को अवशोषित कर लेती है और तापमान को नियंत्रित रखने में मदद करती है, जिससे प्रक्रिया सुरक्षित रहती है।

Solution: जब अम्ल के विलयन को तनुकृत किया जाता है, तो उसमें जल की मात्रा बढ़ाई जाती है। इससे विलयन का कुल आयतन बढ़ जाता है। यद्यपि अम्ल के अणुओं की संख्या वही रहती है, लेकिन आयतन बढ़ने के कारण प्रति इकाई आयतन में हाइड्रोनियम आयन ($H\_3O^+$) की सांद्रता कम हो जाती है। सांद्रता में यह कमी विलयन को कम अम्लीय बनाती है।

Solution: जब सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) विलयन में और अधिक क्षारक मिलाया जाता है, तो विलयन में हाइड्रॉक्साइड आयनों (OH⁻) की कुल संख्या बढ़ जाती है। चूँकि विलयन का आयतन भी थोड़ा बढ़ सकता है, लेकिन OH⁻ आयनों की संख्या में वृद्धि अधिक महत्वपूर्ण होती है। परिणामस्वरूप, प्रति इकाई आयतन में हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता बढ़ जाती है, जिससे विलयन अधिक क्षारीय हो जाता है।

Solution:

विलयन 'A' का $\_\{P\}H$ = 6 है। चूँकि $\_\{P\}H$ का मान 7 से कम है, यह विलयन अम्लीय है।

विलयन 'B' का $\_\{P\}H$ = 8 है। चूँकि $\_\{P\}H$ का मान 7 से अधिक है, यह विलयन क्षारकीय है।

$\_\{P\}H$ पैमाने पर, हाइड्रोजन आयन ($H^+$) की सांद्रता $\_\{P\}H$ मान के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इसका मतलब है कि $\_\{P\}H$ मान जितना कम होगा, हाइड्रोजन आयन की सांद्रता उतनी ही अधिक होगी।

चूँकि विलयन 'A' का $\_\{P\}H$ (6) विलयन 'B' के $\_\{P\}H$ (8) से कम है, इसलिए विलयन 'A' में हाइड्रोजन आयन की सांद्रता अधिक है।

Solution: हाइड्रोजन आयन ($H^+(aq)$) की सांद्रता विलयन की अम्लता को निर्धारित करती है। जैसे-जैसे विलयन में $H^+(aq)$ आयनों की सांद्रता बढ़ती है, विलयन उतना ही अधिक अम्लीय होता जाता है। इसके विपरीत, यदि $H^+(aq)$ आयनों की सांद्रता कम होती है (और $OH^-(aq)$ आयनों की सांद्रता अधिक होती है), तो विलयन कम अम्लीय या अधिक क्षारकीय होता है। $\_\{P\}H$ मान सीधे तौर पर $H^+(aq)$ आयन की सांद्रता से संबंधित होता है; उच्च $H^+(aq)$ सांद्रता का अर्थ है निम्न $\_\{P\}H$ मान और उच्च अम्लता।

Solution: हाँ, क्षारकीय विलयन में भी हाइड्रोजन आयन ($H^+(aq)$) होते हैं। वास्तव में, सभी जलीय विलयनों में $H^+(aq)$ और हाइड्रॉक्साइड आयन ($OH^-(aq)$) दोनों मौजूद होते हैं। विलयन की प्रकृति (अम्लीय, क्षारीय या उदासीन) इन दोनों आयनों की सांद्रता के अनुपात पर निर्भर करती है।

एक विलयन क्षारकीय तब कहलाता है जब उसमें हाइड्रॉक्साइड आयनों ($OH^-(aq)$) की सांद्रता हाइड्रोजन आयनों ($H^+(aq)$) की सांद्रता से अधिक होती है। यद्यपि $H^+(aq)$ आयन मौजूद होते हैं, उनकी संख्या $OH^-(aq)$ आयनों की तुलना में बहुत कम होती है, जिसके कारण विलयन समग्र रूप से क्षारकीय गुण प्रदर्शित करता है।

Solution: कोई किसान खेत की मृदा की अम्लीय परिस्थिति में बिना बुझा हुआ चूना (कैल्शियम ऑक्साइड, $CaO$), बुझा हुआ चूना (कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड, $Ca(OH)\_2$), या चॉक (कैल्शियम कार्बोनेट, $CaCO\_3$) का उपयोग करेगा। ये सभी पदार्थ क्षारीय प्रकृति के होते हैं। जब मिट्टी अत्यधिक अम्लीय हो जाती है (जैसे कि अम्लीय वर्षा के कारण या कुछ उर्वरकों के उपयोग से), तो ये क्षारीय पदार्थ मिट्टी में मिलाए जाते हैं। ये क्षारीय पदार्थ मिट्टी में मौजूद अतिरिक्त अम्ल के साथ अभिक्रिया करके उसे उदासीन बना देते हैं, जिससे मिट्टी का pH सामान्य स्तर पर आ जाता है। यह पौधों की वृद्धि के लिए बेहतर होता है।