क्या हमारे आसपास के पदार्थ शुद्ध हैं

वैसे पदार्थ जो दो या दो से अधिक शुद्ध पदार्थों से मिलकर बने हैं तथा जिन्हें सामान्य भौतिक विधियों द्वारा उनके अवयवों के रूप में अलग किया जा सकता है, मिश्रण (Mixture) कहलाते हैं। जैसे कि दूध, हवा, पानी में नमक का घोल, चीनी और पानी का घोल, इत्यादि।

चूँकि हवा कई गैसे से मिलकर बना है, अर्थात हवा में कई गैसें होती हैं, अत: हवा एक प्रकार का मिश्रण है।

नमक तथा पानी का घोल, चीनी तथा पानी का घोल, दूध, ठंढ़े पेय, शेविंग क्रीम, आदि मिश्रण के कुछ उदारण हैं।

हमारे चारों तरफ के अधिकांश पदार्थ शुद्ध नहीं हैं, बल्कि वे मिश्रण (Mixture) के रूप में पाये जाते हैं।

मिश्रण के प्रकार (Types of Mixture):

अवयवों, जिनसे मिश्रण का निर्माण होता है, की प्रकृति के अनुसार मिश्रण को दो भागों में बाँटा जा सकता है: ? समांगी मिश्रण (Homogeneous Mixture) तथा असमांगी मिश्रण (Heterogeneous Mixture)

समांगी मिश्रण (Homogeneous Mixture)

मिश्रण जिनकी बनावट निरंतर अर्थात शुरू से अंत तक एक जैसी हो, समांगी मिश्रण (Homogeneous mixture) कहलाते हैं। दूसरे शब्दों में वैसे मिश्रण जिसके संघटक एक जैसे दिखते हों तथा देखकर उनमें विभेद नहीं किया जा सकता हो, समांगी मिश्रण (Homogeneous mixture) कहलाते हैं।

उदारण

नमक तथा पानी का घोल: नमक तथा पानी का पूरा घोल निरंतर एक जैसा होता है, अर्थात घोल को देखने पर पूरा घोल एक जैसा दिखता है, अत: यह एक समांगी मिश्रण (Homogeneous mixture) है।

हवा: हवा एक समांगी मिश्रण है। हवा हमारे चारों तरफ फैली है, तथा यह आँखों से दिखाई नहीं देता। चूँकि हवा एक समांगी मिश्रण है, अत: यह चारों तरफ रंगहीन दिखता है।

मिश्रातु (Alloy): मिश्रातु दो या दो से अधिक ठोस पदार्थों को मिलाकर बनाया जाता है। मिश्रातु एक प्रकार का समांगी मिश्रण है। जैसे कि इस्पात (Stainless steel), ब्रास, ब्रॉन्ज, आदि | इस्पात एक प्रकार का मिश्रातु है, जिसे देखने पर एक ही जैसा लगता है।

समांगी मिश्रण (Homogeneous mixture) को विलयन (Solution) भी कहा जाता है। दूसरे शब्दों में विलयन समांगी मिश्रण होता है।

असमांगी मिश्रण (Heterogeneous Mixture)

मिश्रण जिनकी बनावट निरंतर अर्थात शुरू से अंत तक एक जैसी हो, असमांगी मिश्रण (Heterogeneous mixture) कहलाते हैं। यथा: बालू तथा पानी का मिश्रण, नमक तथा लोहे के बुरादे का मिश्रण, चॉक तथा मिट्टी का मिश्रण, चीनी तथा मिट्टी का मिश्रण, आटा तथा पानी का मिश्रण, आदि।

मिश्रण को उनके अवयवों की बनाबट तथा अवयवों के आकार के अनुसार निम्नांकित तीन भागों में बांटा जा सकता है।

(1) विलयन (Solutions)

(2) निलंबन (Suspensions)

(3) कोलाइडल विलयन (Colloidal solutions)

विलयन (Solutions)

दो या दो से अधिक पदार्थों का समांगी मिश्रण (Homogeneous mixture) विलयन (Solution) कहलाता है। उदारण के लिए: लेमोनेड (नींबू का मीठा शर्बत), सोडा वाटर, पानी तथा चीनी का घोल, नमक तथा पानी का घोल, हवा, आदि

विलयन के कणों में समांगिकता होती है। उदारण के लिए नींबू तथा जल के विलयन का स्वाद सदैव समान रहता है, अर्थात इस विलयन की थोड़ी मात्रा का भी स्वाद वैसा ही होता है जैसा कि अधिक मात्रा का। यह दर्शाता है, कि इस विलयन में नींबू तथा जल के कण समान रूप से वितरित हैं।

विलयन द्रव, गैस या ठोस तीनों प्रकार के होते हैं या हो सकते हैं। मिश्रातु ठोस विलयन का, शरबत द्रव विलयन का तथा हवा गैसीय विलयन के उदारण हैं।

विलयन के घटक (Composition of a Solution)

एक विलयन विलेय (Solute) तथा विलायक (Solvent) से मिलकर बना होता है। अर्थात किसी विलयन (Solution) के दो घटक विलेय (Solute) तथा विलायक (Solvent) होते हैं।

विलायक (Solvent)

विलयन (Solution) का वह घटक (Component) जो दूसरे घटक को घोलता (Dissolve) है मिलाता है, विलायक (Solvent) कहलाता है।

विलयन का वह घटक जो अधिक मात्रा में उपस्थित होता है, प्राय: विलायक या घोलक (Solvent) कहलाता है।

विलेय (Solute)

विलयन (Solution) का वह घटक जो दूसरे घटक में घुलता (Dissolve) है या मिलता है, विलेय (Solute) कहलाता है।

विलयन (Solution) का वह घटक (Component) जो कम मात्रा में हो, को प्राय: विलेय (Solute) कहा जाता है।

उदाहरण के लिए:

चीनी और जल का विलयन एक तरल घोल में ठोस का उदाहरण है। इसमें जल विलायक तथा चीनी विलेय है।

आयोडीन और ऐल्कोहॉल का विलयन जिसे टिंचर आयोडीन के नाम से जाना जाता है, में आयोडीन विलेय है तथा ऐल्कोहॉल विलायक है।

विलयन को तीन भागों में बाँटा जा सकता है: ठोस विलयन, गैसीय विलयन तथा तरल विलयन

ठोस-ठोस विलयन (Solid Solid Solution)

विलयन के दोनों घटक जब ठोस हों, तो ऐसे विलयन को ठोस-ठोस विलयन कहा जाता है। उदारण के लिए: मिश्रातु (alloys)

मिश्रातु (Alloys)

मिश्रातु को दो या दो से अधिक ठोस को मिलाकर बनाया जाता है। मिश्रातु ठोस-ठोस विलयन का उदाहरण है।

उदाहरण : ब्रास (Brass): Brass is a mixture of about 30% of zinc and 70% of copper.

इस्पात (Stainless steel): इस्पात (Stainless steel) एक मिश्रातु है, जिसमें लोहे के साथ कम से कम 10.5% क्रोमियम (chromium) मिलाया जाता है। इस्पात को INOX STEEL या INOX भी कहा जाता है। Inox एक फ्रेंच शब्द है, जो inoxydable (inoxidiable) से आया है।

ब्रॉन्ज (Bronze): ब्रॉन्ज (Bronze) एक मिश्रातु (alloy) है। जिसे प्राय: 88% कॉपर तथा 12% टिन को मिलाकर बनाया जाता है। ब्रॉन्ज (Bronze) में उसके गुणधर्म को विशेष बनाने के लिय कॉपर तथा टिन के अलावे दूसरे धातु, यथा ऐलुमिनियम (aluminium), मैगनीज (manganese), निकेल (nickel) या जिंक (zinc), इत्यादि भी मिलाया जाता है।

गैस-गैस विलयन (Gas-Gas Solution)

जब विलयन के दोनों घटक गैस हों, तो वैसा विलयन गैस-गैस विलयन कहलाता है। उदारण के लिए: हवा

हवा (Air)

हवा कई गैसों, यथा ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड, नाईट्रोजन, आदि का मिश्रण है। अत: हवा गैसीय विलयन का एक उदारण है।

ठोस-द्रव या ठोस-तरल विलयन (Solid-Liquid Solution)

टिंचर आयोडीन (Tincture of Iodine)

टिंचर आयोडीन ऐल्कोहल में आयोडीन मिलाकर बनाया जाता है। चूँकि इसमें एक ठोस को तरल में मिलाया जाता है, अत: टिंचर आयोडीन एक ठोस-द्रव विलयन का उदाहरण है। टिंचर आयोडीन में लगभग 2-7% आयोडीन होता है। टिंचर आयोडीन का उपयोग रोगाणु रोधक (Antiseptic) के रूप में होता है।

नमक तथा पानी का घोल, चीनी तथा पानी का घोल, आदि ठोस-द्रव विलयन के कुछ अन्य उदाहरण हैं।

गैस-द्रव या गैस-तरल विलयन (Gas-Liquid Solution)

वैसा विलयन जिसका एक घटक गैस तथा दूसरा द्रव या तरल हो, तो यह विलयन गैस-द्रव या गैस-तरल विलयन कहलाता है।

वातयुक्त पेय (Aerated drinks) जैसे कि सोडा जल (सोडा वाटर), कोक, इत्यादि गैस-तरल या गैस द्रव विलयन के उदाहरण हैं।

विलयन के गुण (Properties of a Solution)

विलयन एक समांगी मिश्रण है।

विलयन के अवयवों का व्यास 1 nm(10^–9 metre) से भी छोटा होता है। चूँकि विलयन के अवयव काफी छोटे होते हैं अत: वे नंगी आखों से दिखाई नहीं देते हैं।

चूँकि विलयन के अवयव यानी कण काफी छोटे होते हैं, अत: वे विलयन से गुजर रही प्रकाश की किरण पुंज को फैलाते (Scatter) नहीं करते। इसलिये विलयन में प्रकाश मार्ग दिखाई नहीं देता है।

छानने की विधि द्वारा विलेय के कणों को विलयन से अलग नहीं किया जा सकता है।

विलयन को शांत छोड़ देने पर भी विलेय के कण नीचे नहीं बैठते हैं, अर्थात विलयन स्थाई होता है।

सान्द्र, संतृप्त, तनु तथा असंतृप्त विलयन (Saturated and Unsaturated Solution)

एक विलयन सान्द्र या संतृप्त तथा तनु या असंतृप्त हो सकता है। विलयन में मौजूद विलेय पदार्थ की मात्रा के आधार पर इसे तनु, सान्द्र या संतृप्त घोल कहा जा सकता है। तनु तथा सान्द्र तुलनात्मक शब्द हैं। यदि एक विलयन में विलेय की मात्रा अधिक है, तथा दूसरे विलयन में विलेय की मात्रा कम है, तो कम विलेय की मात्रा वाले विलयन को तनु विलयन तथा अधिक विलेय की मात्रा वाले विलयन को सान्द्र विलयन कहा जाता है।

संतृप्त विलयन (Saturated Solution)

संतृप्त विलयन (Saturated Solution) की परिभाषा : दिये गये निश्चित तापमान पर यदि विलयन मेय़ विलेय पदार्थ नहीं घुलता है, तो वैसा विलयन संतृप्त विलयन (Saturated Solution) कहलाता है। दूसरे शब्दों में यदि किसी विलयन में एक निश्चित तापमान पर और अधिक विलेय नहीं घुल सकता है, तो वह विलयन संतृप्त विलयन (SATURATED SOLUTION) कहलाता है। किसी निश्चित तापमान पर उतना ही विलेय पदार्थ घुल सकता है जितनी कि विलयन की क्षमता होती है।

असंतृप्त विलयन (Unsaturated Solution)

असंतृप्त विलयन (UNSATURATED SOLTUION) की परिभाषा: यदि विलयन में उसकी क्षमता से कम विलेय घुला हो, तो वैसे विलयन को असंतृप्त विलयन (UNSATURATED SOLTUION) कहते हैं। दूसरे शब्दों में वैसा विलयन जिसमें एक निश्चित तापमान पर और अधिक विलेय घुल सकता है, तो वह विलयन असंतृप्त विलयन कहलाता है।

घुलनशीलता या विलेयता (Solubility):

घुलनशीलता या विलेयता (Solubility) की परिभाषा: विलेय पदार्थ की वह मात्रा, जो एक निश्चित तापमान पर एक संतृप्त विलयन में उपस्थित हो, विलयन की घुलनशीलता (Solubility) कहलाती है।

घुलनशीलता पर तापमान का प्रभाव

विभिन्न तापमान पर किसी विलयन की घुलनशीलता अलग अलग होती है। तापमान के बढ़ने पर घुलनशीलता बढ़ती है, तथा तापमान कम होने पर विलयन की घुलनशीलता कम होती है।

तनु तथा सान्द्र विलयन (Dilute and Concentrated Solution)

तनु तथा सान्द्र तुलनात्मक शब्द हैं।

विलयनों में विलेय की मात्रा तुलनात्मक रूप से अधिक या कम हो सकती है।

एक ही तरह का दो विलयन, यथा नमक तथा जल का विलयन, जिसमें विलेय की मात्रा कम हो, तनु तथा जिसमें विलेय की मात्रा अधिक हो, सान्द्र विलयन कहलाता है।

उदारण के लिये: मान लिया कि विलयन A में 100 mL जल में 10 ग्राम चीनी की मात्रा है, तथा विलयन B में 100 mL जल में 20 ग्राम चीनी की मात्रा घोली गई हो, तो विलयन B सान्द्र तथा विलयन A तनु विलयन कहा जाता है।

किसी विलयन में विलायक की मात्रा बढ़ाने या मिलाने पर वह विलयन तनु हो जाता है। अर्थात यदि नमक तथा जल के विलयन में जल की मात्रा मिला दी जाती है, तो वह पहले वाले विलयन से तनु विलयन हो जाता है। इस स्थिति में पहले वाला विलयन सान्द्र तथा जल के मिलाने के बाद वाला विलयन तनु विलयन कहा जाता है।

विलयन की सान्द्रता विलयन में उपस्थित विलेय की मात्रा पर निर्भर करती है। विलेय की मात्रा के आधार पर ही किसी विलयन को तनु, सान्द्र, असंतृप्त या संतृप्त विलयन कहा जा सकता है।

सान्द्रता या विलयन की सान्द्रता (Concentration of A Solution)

सान्द्रता की परिभाषा:

विलायक की मात्रा में घुले हुए विलेय पदार्थ की मात्रा को अथवा अथवा विलेय पदार्थ की मात्रा जो विलयन के किसी दी गई मात्रा अथवा अयतने में उपस्थित हो, को विलयन की सान्द्रता कहते हैं।

दूसरे शब्दों में, विलेय तथा विलयन की मात्रा का अनुपात विलयन की सान्द्रता कहलाती है।

अत: विलयन की सान्द्रता =

या, विलयन की सान्द्रता =

विलयन की सान्द्रता दर्शाने की विधियाँ

विलयन की सान्द्रता दर्शाने की कई विधियाँ हैं, जिनमें दो महत्वपूर्ण विधियाँ हैं: द्रव्यमान में द्रव्यमान का प्रतिशत तथा द्रव्यमान में आयतन का प्रतिशत।

(i) द्रव्यमान/ विलयन के द्रव्यमान का प्रतिशत =

(ii) द्रव्यमान / विलयन के आयतन का प्रतिशत =

वियलन के सान्द्रता की गणना (Calculation of Concentration of a Solution)

उदारण: 1. एक विलयन के 400 g विलायक जल में 50 g साधारण नमक विलेय है। विलयन की सान्द्रता क्या है ?

हल:

दिया गया है, विलेय (नमक का द्रव्यमान) = 50 g

तथा विलायक (जल) का द्रव्यमान = 400 g

हम जानते हैं कि विलयन का द्रव्यमान = विलेय का द्रव्यमान + विलायक का द्रव्यमान

अत: दिये गये विलयन का द्रव्यमान = 50 g + 400 g = 450 g

हम जानते हैं कि

विलयन का द्रव्यमान प्रतिशत =

अत: दिये गये विलयन का द्रव्यमान प्रतिशत

`=(50 g)/(450 g) xx100`

`=1/9 xx 100 = 11.11%`

अत: विलयन का द्रव्यमान प्रतिशत = 11.11%

अर्थात विलयन की सान्द्रता = 11.11%

उदारण: 2. एक विलयन के 200 g विलायक जल में 50 g चीनी विलेय है। विलयन की सान्द्रता की गणना करें।

हल:

दिया गया है, विलेय (चीनी) का द्रव्यमान = 50 g

विलायक (जल) का द्रव्यमान = 200 g

हम जानते हैं कि विलयन का द्रव्यमान = विलेय का द्रव्यमान + विलायक का द्रव्यमान

अत: दिये गये विलयन का द्रव्यमान = 50 g + 200 g = 250 g

हम जानते हैं कि

विलयन का द्रव्यमान प्रतिशत =

अत: दिये गये विलयन का द्रव्यमान प्रतिशत

`=(50 g)/(250 g) xx100`

`=1/5 xx 100 = 20%`

अत: विलयन का द्रव्यमान प्रतिशत = 20 %

अर्थात विलयन की द्रव्यमान में द्रव्यमान की सान्द्रता = 20 %