गीला संबंध - भाग 1

अकार्बनिक यौगिक आमतौर पर नमी से जुड़े नहीं होते हैं, जबकि कार्बनिक यौगिक इसके विपरीत होते हैं। आख़िरकार, पहली सूखी चट्टानें हैं, और दूसरी जलीय जीवों से आती हैं। हालाँकि, व्यापक संघों का वास्तविकता से कोई लेना-देना नहीं है। इस मामले में, यह समान है: पत्थरों से पानी निचोड़ा जा सकता है, और कार्बनिक यौगिक बहुत शुष्क हो सकते हैं।

पानी पृथ्वी पर एक सर्वव्यापी पदार्थ है, और यह आश्चर्य की बात नहीं है कि यह अन्य रासायनिक यौगिकों में भी पाया जा सकता है। कभी-कभी यह उनके साथ कमजोर रूप से जुड़ा होता है, उनके भीतर घिरा होता है, खुद को अव्यक्त रूप में प्रकट करता है या खुले तौर पर क्रिस्टल की संरचना बनाता है।

सबसे पहली बात। सर्वप्रथम…

…नमी

कई रासायनिक यौगिक अपने वातावरण से पानी को अवशोषित करते हैं - उदाहरण के लिए, प्रसिद्ध टेबल नमक, जो अक्सर रसोई के भाप और आर्द्र वातावरण में एक साथ चिपक जाता है। ऐसे पदार्थ हीड्रोस्कोपिक होते हैं और इनसे नमी उत्पन्न होती है हीड्रोस्कोपिक पानी. हालाँकि, जलवाष्प को बांधने के लिए टेबल नमक को पर्याप्त उच्च सापेक्ष आर्द्रता की आवश्यकता होती है (बॉक्स देखें: हवा में कितना पानी है?)। इस बीच, रेगिस्तान में ऐसे पदार्थ हैं जो पर्यावरण से पानी को अवशोषित कर सकते हैं।

हवा में कितना पानी है?

निरपेक्ष आर्द्रता किसी दिए गए तापमान पर हवा की एक इकाई मात्रा में निहित जल वाष्प की मात्रा है। उदाहरण के लिए, 0 मीटर में 1°С पर³ हवा में लगभग 5 ग्राम पानी, 20 डिग्री सेल्सियस पर - लगभग 17 ग्राम पानी, और 40 डिग्री सेल्सियस पर - 50 ग्राम से अधिक गर्म रसोई में अधिकतम (ताकि कोई संघनन न हो) हो सकता है। बाथरूम, इसलिए यह काफी गीला है।

सापेक्ष आर्द्रता किसी दिए गए तापमान पर हवा की प्रति इकाई मात्रा में जल वाष्प की मात्रा और अधिकतम मात्रा का अनुपात है (प्रतिशत के रूप में व्यक्त)।

अगले प्रयोग में सोडियम NaOH या पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड KOH की आवश्यकता होगी। एक कंपाउंड टैबलेट (जैसा कि वे बेचा जाता है) को वॉच ग्लास पर रखें और थोड़ी देर के लिए हवा में छोड़ दें। जल्द ही आप देखेंगे कि लोजेंज तरल की बूंदों से ढकने लगता है और फिर फैलने लगता है। यह NaOH या KOH की हीड्रोस्कोपिसिटी का प्रभाव है। नमूनों को घर के अलग-अलग कमरों में रखकर आप इन जगहों की सापेक्षिक आर्द्रता की तुलना कर सकते हैं (1)।

1. वॉच ग्लास पर NaOH का अवक्षेपण (बाएं) और हवा में कुछ घंटों के बाद वही अवक्षेप (दाएं)।

2. सिलिकॉन जेल के साथ प्रयोगशाला डिसीकेटर (फोटो: विकिमीडिया/एचग्रोब)

रसायनज्ञ, और केवल वे ही नहीं, किसी पदार्थ की नमी की समस्या का समाधान करते हैं। हाइग्रोस्कोपिक पानी यह एक रासायनिक यौगिक द्वारा एक अप्रिय संदूषण है, और इसकी सामग्री, इसके अलावा, अस्थिर है। यह तथ्य प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक अभिकर्मक की मात्रा को तौलना कठिन बना देता है। निस्संदेह, समाधान पदार्थ को सुखाना है। औद्योगिक पैमाने पर, यह गर्म कक्षों में होता है, यानी घरेलू ओवन के बढ़े हुए संस्करण में।

प्रयोगशालाओं में, इलेक्ट्रिक ड्रायर (फिर से, ओवन) के अलावा, eksykatori (पहले से ही सूखे अभिकर्मकों के भंडारण के लिए भी)। ये कसकर बंद कांच के बर्तन होते हैं, जिनके तल पर एक अत्यधिक हीड्रोस्कोपिक पदार्थ (2) होता है। इसका काम सूखे यौगिक से नमी को अवशोषित करना और डेसीकेटर के अंदर नमी को कम रखना है।

शुष्कक के उदाहरण: निर्जल CaCl लवण।₂ मैं एमजीएसओ₄, फॉस्फोरस ऑक्साइड (V) P₄O₁₀ और कैल्शियम CaO और सिलिका जेल (सिलिका जेल)। आपको बाद वाला औद्योगिक और खाद्य पैकेजिंग (3) में रखे गए शुष्कक पाउच के रूप में भी मिलेगा।

3. भोजन और औद्योगिक उत्पादों को नमी से बचाने के लिए सिलिकॉन जेल।

यदि कई डीह्यूमिडिफ़ायर बहुत अधिक पानी सोख लेते हैं तो उन्हें पुनर्जीवित किया जा सकता है - बस उन्हें गर्म करें।

रासायनिक संदूषण भी होता है। बोतलबंद जल. यह क्रिस्टल के तीव्र विकास के दौरान उनमें प्रवेश करता है और घोल से भरे स्थान बनाता है जिससे क्रिस्टल का निर्माण होता है, जो एक ठोस से घिरा होता है। आप यौगिक को घोलकर और उसे पुनः क्रिस्टलीकृत करके क्रिस्टल में तरल बुलबुले से छुटकारा पा सकते हैं, लेकिन इस बार ऐसी परिस्थितियों में जो क्रिस्टल के विकास को धीमा कर देती हैं। तब अणु क्रिस्टल जाली में "साफ़-सुथरे" से बस जाएंगे, कोई अंतराल नहीं छोड़ेंगे।

छिपा हुआ पानी

कुछ यौगिकों में पानी अव्यक्त रूप में मौजूद होता है, लेकिन रसायनज्ञ इसे उनसे निकालने में सक्षम होता है। यह माना जा सकता है कि आप सही परिस्थितियों में किसी ऑक्सीजन-हाइड्रोजन यौगिक से पानी छोड़ेंगे। आप इसे गर्म करके या किसी अन्य पदार्थ की क्रिया से, जो पानी को दृढ़ता से अवशोषित करता है, पानी छोड़ने पर मजबूर कर देंगे। ऐसे रिश्ते में पानी संवैधानिक जल. दोनों रासायनिक निर्जलीकरण विधियों का प्रयास करें।

4. रसायनों के निर्जलित होने पर जलवाष्प परखनली में संघनित हो जाता है।

टेस्ट ट्यूब में थोड़ा सा बेकिंग सोडा डालें, यानी। सोडियम बाइकार्बोनेट NaHCO.₃. आप इसे किराने की दुकान पर प्राप्त कर सकते हैं, और उदाहरण के लिए, इसका उपयोग रसोई में किया जाता है। बेकिंग के लिए लेवनिंग एजेंट के रूप में (लेकिन इसके कई अन्य उपयोग भी हैं)।

टेस्ट ट्यूब को बर्नर की लौ में लगभग 45° के कोण पर रखें और निकास द्वार आपके सामने हो। यह प्रयोगशाला स्वच्छता और सुरक्षा के सिद्धांतों में से एक है - इस तरह आप टेस्ट ट्यूब से अचानक गर्म पदार्थ निकलने की स्थिति में अपनी सुरक्षा करते हैं।

हीटिंग आवश्यक रूप से मजबूत नहीं है, प्रतिक्रिया 60 डिग्री सेल्सियस पर शुरू होगी (एक मिथाइलेटेड स्पिरिट बर्नर या एक मोमबत्ती भी पर्याप्त है)। बर्तन के शीर्ष पर नजर रखें. यदि ट्यूब पर्याप्त लंबी है, तो आउटलेट (4) पर तरल की बूंदें एकत्र होना शुरू हो जाएंगी। यदि आप उन्हें नहीं देख पाते हैं, तो टेस्ट ट्यूब आउटलेट पर एक ठंडा वॉच ग्लास रखें - बेकिंग सोडा के अपघटन के दौरान निकलने वाली जल वाष्प उस पर संघनित हो जाती है (तीर के ऊपर का प्रतीक डी पदार्थ के गर्म होने को इंगित करता है):

5. कांच से काली नली निकलती है।

दूसरा गैसीय उत्पाद, कार्बन डाइऑक्साइड, चूने के पानी का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है, अर्थात। संतृप्त घोल कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड पर के साथ)₂. कैल्शियम कार्बोनेट के अवक्षेपण के कारण होने वाली इसकी गंदलापन CO की उपस्थिति का संकेत है₂. बैगूएट पर घोल की एक बूंद लेना और इसे टेस्ट ट्यूब के अंत में रखना पर्याप्त है। यदि आपके पास कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड नहीं है, तो किसी भी पानी में घुलनशील कैल्शियम नमक के घोल में NaOH घोल मिलाकर चूने का पानी बनाएं।

अगले प्रयोग में, आप अगले रसोई अभिकर्मक का उपयोग करेंगे - साधारण चीनी, यानी सुक्रोज सी।₁₂H2₂O₁₁. आपको सल्फ्यूरिक एसिड एच के सांद्रित घोल की भी आवश्यकता होगी₂SO₄.

मैं तुरंत आपको इस खतरनाक अभिकर्मक के साथ काम करने के नियमों की याद दिलाता हूं: रबर के दस्ताने और चश्मे की आवश्यकता होती है, और प्रयोग प्लास्टिक ट्रे या प्लास्टिक रैप पर किया जाता है।

एक छोटे बीकर में जितनी चीनी बर्तन में भरी हो उससे आधी चीनी डालें। अब इसमें डाली गई चीनी के आधे के बराबर मात्रा में सल्फ्यूरिक एसिड का घोल डालें। सामग्री को कांच की छड़ से हिलाएं ताकि एसिड पूरी मात्रा में समान रूप से वितरित हो जाए। थोड़ी देर तक कुछ नहीं होता, लेकिन अचानक चीनी का रंग गहरा होने लगता है, फिर काला हो जाता है और अंत में बर्तन को "छोड़ना" शुरू कर देता है।

एक झरझरा काला द्रव्यमान, जो अब सफेद चीनी जैसा नहीं दिखता, फकीरों की टोकरी से सांप की तरह कांच से बाहर रेंगता है। पूरी चीज़ गर्म हो जाती है, जलवाष्प के बादल दिखाई देते हैं और यहाँ तक कि फुसफुसाहट भी सुनाई देती है (यह भी दरारों से निकलने वाली जलवाष्प है)।

अनुभव आकर्षक है, तथाकथित की श्रेणी से। रासायनिक नली (5)। एच के सांद्रित घोल की हाइज्रोस्कोपिसिटी देखे गए प्रभावों के लिए जिम्मेदार है।₂SO₄. यह इतना बड़ा है कि पानी अन्य पदार्थों से घोल में प्रवेश करता है, इस मामले में सुक्रोज:

चीनी निर्जलीकरण के अवशेष जल वाष्प से संतृप्त होते हैं (याद रखें कि सांद्रित एच मिलाते समय₂SO₄ पानी के साथ बहुत अधिक गर्मी निकलती है), जिससे उनकी मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि होती है और गिलास से द्रव्यमान उठाने का प्रभाव पड़ता है।

एक क्रिस्टल में फँसा हुआ

6. एक परखनली में क्रिस्टलीय कॉपर सल्फेट (II) को गर्म करना। यौगिक का आंशिक निर्जलीकरण दिखाई देता है।

और एक अन्य प्रकार का पानी रसायन में निहित है। इस बार यह स्पष्ट रूप से प्रकट होता है (संवैधानिक पानी के विपरीत), और इसकी मात्रा सख्ती से परिभाषित की जाती है (और मनमानी नहीं, जैसा कि हाइग्रोस्कोपिक पानी के मामले में होता है)। यह क्रिस्टलीकरण का पानीक्रिस्टल को क्या रंग देता है - जब हटाया जाता है, तो वे एक अनाकार पाउडर में बिखर जाते हैं (जिसे आप प्रायोगिक तौर पर देखेंगे, जैसा कि एक रसायनज्ञ के लिए उपयुक्त है)।

हाइड्रेटेड कॉपर (II) सल्फेट CuSO के नीले क्रिस्टल का स्टॉक रखें₄×5 घंटे₂ओह, सबसे लोकप्रिय प्रयोगशाला अभिकर्मकों में से एक। एक परखनली या बाष्पीकरणकर्ता में थोड़ी मात्रा में छोटे क्रिस्टल डालें (दूसरी विधि बेहतर है, लेकिन यौगिक की थोड़ी मात्रा के मामले में, एक परखनली का भी उपयोग किया जा सकता है; उस पर एक महीने में और अधिक)। बर्नर की लौ पर धीरे से गर्म करना शुरू करें (एक डिनेचर्ड अल्कोहल लैंप पर्याप्त होगा)।

बार-बार ट्यूब को अपने से दूर हिलाएं, या तिपाई के हैंडल में रखे बाष्पीकरणकर्ता में बैगूएट को हिलाएं (व्यंजन के ऊपर न झुकें)। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, नमक का रंग फीका पड़ने लगता है, अंत में यह लगभग सफेद हो जाता है। इस स्थिति में, तरल की बूंदें परखनली के ऊपरी भाग में एकत्रित हो जाती हैं। यह नमक के क्रिस्टल से निकाला गया पानी है (इन्हें बाष्पीकरणकर्ता में गर्म करने से बर्तन के ऊपर एक ठंडा घड़ी का गिलास रखकर पानी प्रकट हो जाएगा), जो इस बीच एक पाउडर (6) में विघटित हो गया है। यौगिक का निर्जलीकरण चरणों में होता है:

650°C से ऊपर तापमान में और वृद्धि से निर्जल नमक का विघटन होता है। सफेद पाउडर निर्जल CuSO₄ एक टाइट स्क्रू वाले कंटेनर में स्टोर करें (आप इसमें नमी सोखने वाला बैग रख सकते हैं)।

आप पूछ सकते हैं: हम कैसे जानते हैं कि समीकरणों द्वारा वर्णित अनुसार निर्जलीकरण होता है? या फिर रिश्ते इस ढर्रे पर क्यों चलते हैं? आप अगले महीने इस नमक में पानी की मात्रा निर्धारित करने पर काम करेंगे, अब मैं पहले प्रश्न का उत्तर दूंगा। वह विधि जिसके द्वारा हम बढ़ते तापमान के साथ किसी पदार्थ के द्रव्यमान में परिवर्तन देख सकते हैं, कहलाती है ठेर्मोग्रविमेत्रिक विश्लेषण. परीक्षण पदार्थ को एक फूस, तथाकथित थर्मल बैलेंस, पर रखा जाता है और गर्म किया जाता है, जिससे वजन में परिवर्तन होता है।

बेशक, आज थर्मोबैलेंस स्वयं डेटा रिकॉर्ड करते हैं, साथ ही संबंधित ग्राफ़ (7) भी खींचते हैं। ग्राफ के वक्र का आकार दर्शाता है कि किस तापमान पर "कुछ" होता है, उदाहरण के लिए, एक अस्थिर पदार्थ यौगिक से निकलता है (वजन में कमी) या यह हवा में एक गैस के साथ जुड़ जाता है (तब द्रव्यमान बढ़ जाता है)। द्रव्यमान में परिवर्तन आपको यह निर्धारित करने की अनुमति देता है कि क्या और किस मात्रा में कमी या वृद्धि हुई है।

7. क्रिस्टलीय कॉपर (II) सल्फेट के थर्मोग्रैविमेट्रिक वक्र का ग्राफ़।

हाइड्रेटेड CuSO₄ इसका रंग लगभग इसके जलीय घोल जैसा ही होता है। यह एक संयोग नहीं है। विलयन में Cu आयन₂+ छह पानी के अणुओं से घिरा हुआ है, और क्रिस्टल में - चार, वर्ग के कोनों पर स्थित है, जिनमें से यह केंद्र है। धातु आयन के ऊपर और नीचे सल्फेट आयन होते हैं, जिनमें से प्रत्येक दो पड़ोसी उद्धरणों की "सेवा" करता है (इसलिए स्टोइकोमेट्री सही है)। लेकिन पाँचवाँ पानी का अणु कहाँ है? यह कॉपर (II) आयन के चारों ओर एक बेल्ट में सल्फेट आयनों और एक पानी के अणु के बीच स्थित है।

और फिर, जिज्ञासु पाठक पूछेगा: आप यह कैसे जानते हैं? इस बार एक्स-रे से विकिरणित करके प्राप्त क्रिस्टल की छवियों से। हालाँकि, यह समझाना कि एक निर्जल यौगिक सफेद क्यों होता है और एक हाइड्रेटेड यौगिक नीला क्यों होता है, उन्नत रसायन विज्ञान है। यह उसके पढ़ने का समय है।

इन्हें भी देखें: