परमाणु, तत्व और यौगिक – सत्र 3

जैसा कि हम जानते हैं, विलयन तब बनता है जब विलेय पदार्थ विलायक में घुलता है। विशिष्ट परिस्थितियों में विलेय की विलायक में घुलने की क्षमता को घुलनशीलता कहा जाता है। विशिष्ट स्थितियों में तापमान और दबाव के विशेष मान शामिल होते हैं। घुलनशीलता आमतौर पर ग्राम प्रति लीटर में मापी जाती है।

टेबल नमक पानी में घुलनशील है। पानी में टेबल नमक की घुलनशीलता है 360 g/L। इसका मतलब यह है कि पानी में अधिकतम तीन सौ साठ ग्राम नमक घोला जा सकता है। यह घुलनशीलता मान केवल कमरे के तापमान और मानक दबाव पर ही मान्य है।

विलायक में विलेय की घुलनशीलता को विभिन्न कारक प्रभावित करते हैं। अधिकांश मामलों में, तापमान में वृद्धि के साथ तरल पदार्थों में ठोस पदार्थों की घुलनशीलता बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, एक लीटर पानी लें। इस पानी में जितना हो सके उतनी चीनी डालें। चीनी को घुलने के लिए इसे लगातार हिलाते रहें।

एक निश्चित बिंदु के बाद, अधिक चीनी पानी में नहीं घुलेगी। अब इसे थोड़ा गर्म करें और पानी में और चीनी डालें। आप देखेंगे कि चीनी घुलने लगेगी। ऐसा इसलिए है, क्योंकि जैसे-जैसे आप इसे गर्म करते हैं और इसका तापमान बढ़ाते हैं, चीनी की घुलनशीलता बढ़ जाती है।

लेकिन, द्रवों में ठोसों की घुलनशीलता तापमान के साथ क्यों बढ़ जाती है?। जब हम विलयन का तापमान बढ़ाते हैं, तो विलेय और विलायक अणुओं की ऊर्जा बढ़ जाती है। यह ऊर्जा विलेय कणों को एक साथ बांधे रखने वाले अंतराआणविक बलों को तोड़ने के लिए पर्याप्त है। जब इन बलों पर काबू पा लिया जाता है, तो अधिक विलेय कण विलायक के साथ मिल सकते हैं। इसके परिणामस्वरूप घुलनशीलता अधिक हो जाती है।

संतृप्त विलयन में विलेय की वह अधिकतम मात्रा होती है जो विशिष्ट परिस्थितियों में किसी विशेष विलायक में घुल सकती है। विशिष्ट स्थितियाँ आमतौर पर मानक तापमान और दबाव होती हैं। यदि आप संतृप्त विलयन में अधिक विलेय मिलाएंगे तो वह नहीं घुलेगा। अघुलित विलेय पदार्थ बर्तन की तली में ठोस रूप में जमा हो जाएगा।

एक अतिसंतृप्त विलयन में विलेय की मात्रा सामान्यतः किसी विशेष तापमान और दबाव पर धारण करने की क्षमता से अधिक होती है। अतिसंतृप्त विलयन में विलेय की मात्रा उसकी सामान्य घुलनशीलता से अधिक होती है। अतिसंतृप्ति को उच्च तापमान पर विलायक में विलेय को घोलकर प्राप्त किया जाता है। इसके बाद इसे धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है ताकि अतिरिक्त विलेय को अवक्षेपित होने से रोका जा सके।

अतिसंतृप्त विलयन अत्यधिक अस्थिर होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि उनमें उस तापमान पर विलायक द्वारा धारण किये जाने वाले सामान्य पदार्थ से अधिक विलेय होता है। किसी भी गड़बड़ी से तीव्र क्रिस्टलीकरण या अवक्षेपण हो सकता है। अतिसंतृप्त विलयनों के व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं। उदाहरण के लिए, विशेष प्रकार की कैंडी के उत्पादन में अतिसंतृप्त चीनी घोल बनाना शामिल है। ठंडा होने पर घोल क्रिस्टलीकृत हो जाता है और एक चिकनी बनावट बन जाती है।

असंतृप्त विलयन में, विलायक ने दी गई परिस्थितियों में विलेय की अधिकतम संभव मात्रा को नहीं घोला है। यह वह विलयन है जो अधिक विलेय को घोल सकता है क्योंकि यह अपने संतृप्ति बिंदु तक नहीं पहुंचा है। असंतृप्त विलयन दैनिक जीवन में आम हैं। उदाहरण के लिए, जब आप एक कप चाय में चीनी डालते हैं और उसे तब तक हिलाते हैं जब तक कि चीनी पूरी तरह से घुल न जाए, तो आप कह सकते हैं कि आपने एक असंतृप्त चीनी घोल बना लिया है। ऐसा इसलिए है क्योंकि संतृप्त होने से पहले आप इसमें अधिक चीनी मिला सकते हैं।

कल्पना कीजिए कि आपके पास विभिन्न स्याहीयों का मिश्रण है। आप जानना चाहते हैं कि इस मिश्रण को बनाने के लिए कौन सी रंगीन स्याही मिलाई गई थी। आपको इसे कैसे करना होगा?। हम क्रोमैटोग्राफी की मदद से ऐसा कर सकते हैं। क्रोमैटोग्राफी एक प्रयोगशाला तकनीक है जिसका उपयोग मिश्रणों को उनके अलग-अलग घटकों में अलग करने के लिए किया जाता है। क्रोमैटोग्राफी तकनीकें विभिन्न प्रकार की होती हैं।

यहां, हम स्याही के मिश्रण को अलग करने के लिए पेपर क्रोमैटोग्राफी तकनीक का उपयोग करेंगे। पेपर क्रोमैटोग्राफी में दो चरण होते हैं। इन्हें स्थिर चरण और गतिशील चरण कहा जाता है। स्थिर चरण गति नहीं करता है। पेपर क्रोमैटोग्राफी में, फिल्टर पेपर के एक टुकड़े को स्थिर चरण के रूप में उपयोग किया जाता है।

गतिशील प्रावस्था स्थिर प्रावस्था से ऊपर की ओर बढ़ती है। मोबाइल चरण आमतौर पर एक विलायक या विलायकों का मिश्रण होता है। पेपर क्रोमैटोग्राफी में, मोबाइल चरण फिल्टर पेपर के ऊपर की ओर बढ़ता है। ऐसा फिल्टर पेपर के साथ तरल पदार्थ की आत्मीयता के कारण होता है।

पृथक किये जाने वाले मिश्रण को आमतौर पर विलायक की थोड़ी मात्रा में घोला जाता है। इस घोल की एक छोटी सी मात्रा फिल्टर पेपर के निचले भाग के पास लगाई जाती है। इसके बाद फिल्टर पेपर को ढक्कन वाले एक कंटेनर में रखा जाता है। कंटेनर को मोबाइल चरण की एक छोटी मात्रा के साथ पंक्तिबद्ध किया जाता है। ढक्कन बंद कर दिया जाता है, जिससे एक सीलबंद वातावरण बनता है। मोबाइल चरण केशिका क्रिया के माध्यम से कागज पर ऊपर की ओर यात्रा करता है।

जैसे-जैसे विलायक कागज पर ऊपर की ओर जाता है, वह मिश्रण के घटकों को अपने साथ ले जाता है। विभिन्न घटक अलग-अलग गति से चलते हैं। इससे कागज़ पर उनका पृथक्करण हो जाता है। जब विलायक का अग्रभाग कागज पर एक विशेष बिंदु पर पहुंच जाता है तो कागज को कंटेनर से निकाल लिया जाता है। फिर पृथक घटकों को देखा जाता है। रंगीन पदार्थों के मामले में, यह कागज पर रंगीन पट्टियों या धब्बों को देखकर किया जा सकता है। जैसा कि आप देख सकते हैं कि स्याही का मिश्रण अलग हो गया है।