अध्याय 2 विश्लेषण: अम्ल, क्षारक एवं लवण

विस्तृत अध्याय अध्ययन: अम्ल, क्षारक एवं लवण

(Bihar Board Class 10 Science - Chapter 2)

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खंड 1: अम्ल और क्षारक की पहचान एवं गुणधर्म

1. सूचकों (Indicators) का खेल: पहचान कैसे करें?

रसायन विज्ञान में हम हर चीज़ को चख नहीं सकते। इसलिए हम सूचकों का उपयोग करते हैं। आपकी फाइल में एक बहुत ही महत्वपूर्ण प्रयोग (Activity) है:

• लिटमस परीक्षण की पहेली:
  मान लीजिए आपके पास तीन परखनलियाँ हैं—एक में पानी (उदासीन), एक में अम्ल और एक में क्षार। आपको केवल लाल लिटमस पेपर दिया गया है। आप कैसे पहचानेंगे?

  • चरण 1: लाल लिटमस को तीनों में डालें। जिस परखनली में यह नीला हो जाए, वह क्षार (Base) है। (क्योंकि क्षार लाल को नीला करता है)।

  • चरण 2: अब आपके पास एक नीला लिटमस (जो अभी बदला है) तैयार हो गया। इस नीले लिटमस को बाकी दो परखनलियों में डालें। जिसमें यह वापस लाल हो जाए, वह अम्ल (Acid) है। (क्योंकि अम्ल नीले को लाल करता है)।

  • चरण 3: जिस परखनली में न तो लाल लिटमस का रंग बदला और न ही नीले का, वह आसवित जल (Distilled Water) या उदासीन है।

2. अम्लों के रासायनिक गुण (Chemical Properties of Acids)

फ़ाइल में दिए गए प्रश्नों के आधार पर अम्लों की तीन मुख्य अभिक्रियाएँ हैं:

(A) धातुओं के साथ अभिक्रिया (Reaction with Metals):
जब कोई अम्ल (जैसे 

$H_{2}S{O}_4$

 या 

$HCl$

) किसी सक्रिय धातु (जैसे जिंक या मैग्नीशियम) के साथ मिलता है, तो वह धातु को गलाकर लवण बनाता है और हाइड्रोजन गैस बाहर निकालता है।

समीकरण: 

$Zn(s)+H_{2}S{O}_4(aq)\to ZnS{O}_4(aq)+H_2(g)$

• महत्वपूर्ण चेतावनी (पीतल और तांबे के बर्तन):
  अक्सर पूछा जाता है कि दही या खट्टे पदार्थ (जिनमें लैक्टिक या सिट्रिक अम्ल होता है) पीतल या तांबे के बर्तनों में क्यों नहीं रखने चाहिए?

  • कारण: तांबा (Copper) अम्लों के साथ क्रिया करके विषैले धात्विक लवण (Toxic Metallic Salts) बनाता है। इससे खाना जहरीला हो सकता है और खाने वाले को फूड पॉइजनिंग हो सकती है।

• गैस की जाँच: निकली हुई गैस हाइड्रोजन है, यह कैसे पता चलेगा? जलती हुई मोमबत्ती पास लाने पर वह 'फट-फट' (Pop Sound) की ध्वनि के साथ जलती है।

(B) धातु कार्बोनेट/बाइकार्बोनेट के साथ अभिक्रिया:
जब अम्ल किसी धातु कार्बोनेट (जैसे अंडे का छिलका या संगमरमर - 

$CaC{O}_3$

) या खाने के सोडे (

$NaHC{O}_3$

) से क्रिया करता है, तो कार्बन डाइऑक्साइड (

$C{O}_2$

) गैस निकलती है।

समीकरण: 

$CaC{O}_3+2HCl\to CaC{l}_2+H_{2}O+C{O}_2$

• गैस की जाँच: इस गैस को जब चूने के पानी (Lime water) में प्रवाहित किया जाता है, तो पानी दूधिया (Milky) हो जाता है क्योंकि वहाँ अघुलनशील कैल्सियम कार्बोनेट दोबारा बन जाता है।

(C) उदासीनीकरण (Neutralization):
जब अम्ल और क्षारक आपस में लड़ते हैं, तो वे एक-दूसरे को नष्ट कर देते हैं।

समीकरण: 

$NaOH(\text{क्षार})+HCl(\text{अम्ल})\to NaCl(\text{लवण})+H_{2}O(\text{जल})$

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खंड 2: जलीय विलयन में व्यवहार (अम्ल और विद्युत)

यह एक बहुत ही कॉन्सेप्ट वाला हिस्सा है।

1. विद्युत चालन (Conduction of Electricity):

• प्रश्न: 

  $HCl$

   और 

  $HN{O}_3$

   तो बिजली के सुचालक हैं, लेकिन ग्लूकोज (

  $C_6{H}_{12}{O}_6$

  ) और अल्कोहल (

  $C_2{H}_{5}OH$

  ) नहीं। क्यों?

• उत्तर: विद्युत धारा बहने के लिए आयनों (Ions) की जरूरत होती है।

  • अम्ल (

    $HCl$

    ) पानी में घुलकर 

    $H^{+}$

     और 

    $C{l}^{-}$

     आयनों में टूट जाता है, इसलिए बिजली चलती है।

  • ग्लूकोज और अल्कोहल में हाइड्रोजन तो है, लेकिन वे पानी में घुलकर आयन नहीं बनाते। इसलिए वे अम्लीय गुण नहीं दिखाते और न ही बिजली चलाते हैं।

2. शुष्क 

$HCl$

 गैस का लिटमस पर प्रभाव:
अगर आप सूखी (Dry) 

$HCl$

 गैस को सूखे लिटमस पेपर पर गुजारें, तो रंग नहीं बदलेगा।

• कारण: अम्लीय गुण केवल 

  $H^{+}$

   आयनों के कारण आता है। आयन बनने के लिए पानी (जल) की उपस्थिति अनिवार्य है। बिना पानी के न आयन बनेंगे, न लिटमस का रंग बदलेगा।

3. तनुकरण (Dilution) की सावधानी:
सांद्र (Concentrated) अम्ल में पानी मिलाते समय एक बहुत बड़ी गलती हो सकती है।

• नियम: हमेशा अम्ल को पानी में धीरे-धीरे मिलाना चाहिए, न कि पानी को अम्ल में।

• कारण: यह क्रिया अत्यंत ऊष्माक्षेपी (Exothermic) है। यदि आप सांद्र अम्ल में पानी डालेंगे, तो इतनी तेजी से भाप और गर्मी बनेगी कि अम्ल उछलकर आपके चेहरे पर आ सकता है और कांच का बर्तन टूट सकता है।

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खंड 3: pH स्केल और दैनिक जीवन

pH स्केल हाइड्रोजन आयन सांद्रता (

$H^{+}$

) को मापता है।

• $pH=-\log [H^{+}]$

• स्केल: 0 (सबसे प्रबल अम्ल) से 14 (सबसे प्रबल क्षार)। 7 उदासीन है।

1. pH और 

$H^{+}$

 आयन का संबंध:

• pH जितना कम होगा, 

  $H^{+}$

   आयनों की संख्या उतनी ज्यादा होगी (प्रबल अम्ल)।

• pH जितना ज्यादा होगा, 

  $H^{+}$

   आयन उतने कम होंगे (प्रबल क्षार)।

• उदाहरण: pH 6 वाला विलयन अम्लीय है, लेकिन pH 1 वाला विलयन उससे कहीं ज्यादा खतरनाक और अम्लीय है।

2. दैनिक जीवन में महत्त्व:

• दूध से दही बनना: ताजे दूध का pH 6 होता है। जब वह दही बनता है, तो लैक्टिक एसिड बनने के कारण pH का मान 6 से कम हो जाता है (खट्टापन बढ़ता है)। ग्वाला दूध फटने से बचाने के लिए उसमें थोड़ा बेकिंग सोडा (क्षार) मिला देता है ताकि pH थोड़ा बढ़ जाए और दूध जल्दी खट्टा न हो।

• मिट्टी का pH: अगर मिट्टी का pH 7 से बहुत कम है (अम्लीय है), तो फसल खराब हो जाएगी। किसान इसे ठीक करने के लिए चूना (Calcium Oxide - 

  $CaO$

  ) या चॉक (

  $CaC{O}_3$

  ) का छिड़काव करते हैं क्योंकि ये क्षारीय होते हैं और अम्ल को उदासीन कर देते हैं।

• दंत क्षय (Tooth Decay): मुँह का pH 5.5 से कम होने पर दाँत सड़ने लगते हैं।

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खंड 4: साधारण नमक से रसायन (Chemicals from Common Salt)

यह इस अध्याय का सबसे बड़ा और महत्वपूर्ण हिस्सा है। यहाँ हम 5 प्रमुख रसायनों के निर्माण, सूत्र और उपयोग को विस्तार से देखेंगे।

1. सोडियम हाइड्रॉक्साइड (Caustic Soda - 

• निर्माण विधि (क्लोर-क्षार प्रक्रिया): जब नमक के पानी (

  $NaCl$

   विलयन) में बिजली प्रवाहित की जाती है।

• अभिक्रिया: 

  $2NaCl+2H_{2}O\to 2NaOH+C{l}_2+H_2$

• उत्पाद और उपयोग:

  • $NaOH$

    : साबुन, कागज बनाने में, धातुओं से ग्रीस हटाने में।

  • $C{l}_2$

     (क्लोरीन): पानी साफ करने में, PVC बनाने में।

  • $H_2$

     (हाइड्रोजन): ईंधन और खाद (ammonia) बनाने में।

2. विरंजक चूर्ण (Bleaching Powder - 

• रासायनिक नाम: कैल्सियम ऑक्सीक्लोराइड।

• निर्माण: जब बुझे हुए चूने पर क्लोरीन गैस प्रवाहित की जाती है।

  $Ca(OH{)}_2+C{l}_2\to CaOC{l}_2+H_{2}O$

• रासायनिक गुण:

  • हवा में खुला छोड़ने पर 

    $C{O}_2$

     से क्रिया करके क्लोरीन गैस (

    $C{l}_2$

    ) मुक्त करता है।

  • तनु सल्फ्यूरिक अम्ल (

    $H_{2}S{O}_4$

    ) से क्रिया करके भारी मात्रा में क्लोरीन निकालता है। यही क्लोरीन रंग उड़ाने (bleaching) का काम करती है।

• उपयोग:

  • सूती और लिनन के कपड़ों का रंग उड़ाने (विरंजन) के लिए।

  • पीने के पानी को कीटाणुमुक्त करने के लिए।

  • क्लोरोफॉर्म बनाने में।

3. बेकिंग सोडा (Baking Soda - 

• रासायनिक नाम: सोडियम हाइड्रोजन कार्बोनेट।

• निर्माण: अमोनिया-सोडा विधि (साल्वे विधि) द्वारा।

  $NaCl+H_{2}O+C{O}_2+N{H}_3\to N{H}_{4}Cl+NaHC{O}_3$

• ताप का प्रभाव (महत्वपूर्ण):
  खाना पकाते समय जब इसे गर्म किया जाता है, तो यह टूट जाता है:

  $2NaHC{O}_3\stackrel{Heat}{\to }N{a}_{2}C{O}_3+H_{2}O+C{O}_2$

  • यही 

    $C{O}_2$

     गैस केक और ब्रेड को फुलाकर स्पंजी बनाती है।

• उपयोग:

  • एंटासिड (Antacid): पेट की अम्लता (Acidity) दूर करने के लिए क्योंकि यह क्षारीय है।

  • अग्निशामक यंत्र (Fire Extinguisher): सोडा-एसिड आग बुझाने वाले यंत्रों में इसका उपयोग 

    $C{O}_2$

     बनाने के लिए होता है।

4. धोने का सोडा (Washing Soda - 

• रासायनिक नाम: सोडियम कार्बोनेट डेकाहाइड्रेट।

• निर्माण: बेकिंग सोडा को गर्म करने पर जो सोडियम कार्बोनेट (

  $N{a}_{2}C{O}_3$

  ) मिलता है, उसे पानी के साथ दोबारा क्रिस्टलीकृत (Recrystallization) करने पर धावन सोडा बनता है।

  $N{a}_{2}C{O}_3+10H_{2}O\to N{a}_{2}C{O}_3\cdot 10H_{2}O$

• गुण: यह पारदर्शी क्रिस्टलीय ठोस है। हवा में खुला छोड़ने पर इसके पानी के 9 अणु उड़ जाते हैं और यह सफेद पाउडर बन जाता है (उत्फुल्लन)।

• उपयोग:

  • काँच, साबुन और कागज उद्योगों में।

  • जल की स्थायी कठोरता (Permanent Hardness) को हटाने के लिए।

  • घरों में साफ-सफाई के लिए।

5. प्लास्टर ऑफ पेरिस (Plaster of Paris - POP)

• रासायनिक सूत्र: 

  $CaS{O}_4\cdot \frac{1}{2}{H}_{2}O$

   (कैल्सियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट)।

• निर्माण: जिप्सम (

  $CaS{O}_4\cdot 2H_{2}O$

  ) को सावधानीपूर्वक 373 K ( पर गर्म करने पर।

  $CaS{O}_4\cdot 2H_{2}O\stackrel{373K}{\to }CaS{O}_4\cdot \frac{1}{2}{H}_{2}O+1\frac{1}{2}{H}_{2}O$

• विशेष सावधानी: तापमान नियंत्रित होना चाहिए। यदि तापमान बहुत अधिक हो गया, तो सारा पानी उड़ जाएगा और 'मृत जलित प्लास्टर' (Dead Burnt Plaster - 

  $CaS{O}_4$

  ) बन जाएगा जो जमता नहीं है।

• जमने की क्रिया: जब POP में पानी मिलाया जाता है, तो यह वापस जिप्सम बनकर कठोर हो जाता है।

  $CaS{O}_4\cdot \frac{1}{2}{H}_{2}O+1\frac{1}{2}{H}_{2}O\to CaS{O}_4\cdot 2H_{2}O$

   (कठोर पदार्थ)

• उपयोग:

  • टूटी हड्डियों को सही जगह स्थिर रखने के लिए प्लास्टर चढ़ाने में।

  • सजावटी मूर्तियाँ और खिलौने बनाने में।

  • दीवारों की सतह को चिकना करने में।

• रखरखाव: इसे नमी-रोधी (Moisture-proof) बर्तन में रखना चाहिए, वरना यह हवा की नमी सोखकर पत्थर बन जाएगा।

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खंड 5: कुछ अन्य महत्वपूर्ण लवण (Additional Salts)

फ़ाइल के अतिरिक्त प्रश्नों में कुछ और लवणों का जिक्र है:

1. फिटकरी (Alum/Potash Alum):

• सूत्र: 

  $K_{2}S{O}_4\cdot A{l}_2(S{O}_4{)}_3\cdot 24H_{2}O$

• द्विक लवण (Double Salt): यह दो लवणों (

  $K_{2}S{O}_4$

   और 

  $A{l}_2(S{O}_4{)}_3$

  ) के मिलने से बनता है।

• गुण:

  • पानी साफ करने में (कीचड़ के कणों को नीचे बिठा देता है)।

  • रक्त का थक्का जमाने में (एंटीसेप्टिक के रूप में, दाढ़ी बनाने के बाद)।

  • गर्म करने पर यह अपना क्रिस्टलन जल खो देता है और फूल जाता है, जिसे 'फिटकरी के फूल' कहते हैं।

2. नौसादर (Ammonium Chloride - 

$N{H}_{4}Cl$

):

• ऊर्ध्वपातन (Sublimation): इसे गर्म करने पर यह ठोस से सीधा गैस बन जाता है, बिना द्रव बने।

  $N{H}_{4}Cl(s)\stackrel{Heat}{\to }N{H}_3(g)+HCl(g)$

• उपयोग: बर्तनों पर कलई करने (Tinning) और ड्राई सेल (Dry Cell) बैटरी में।

3. विरंजक चूर्ण और क्लोरोफॉर्म:

• ब्लीचिंग पाउडर को एसीटोन या अल्कोहल के साथ आसवन करने पर क्लोरोफॉर्म बनता है, जो बेहोशी की दवा के रूप में जाना जाता था।

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सारांश: परीक्षा के लिए 'की-पॉइंट्स'

1. लिटमस: अम्ल 

   $\to$

    नीला लाल; क्षार 

   $\to$

    लाल नीला।

2. उदासीनीकरण: अम्ल + क्षार = लवण + जल + ऊष्मा।

3. धातु अभिक्रिया: अम्ल + धातु = लवण + हाइड्रोजन गैस (फट-फट ध्वनि)।

4. कार्बोनेट अभिक्रिया: अम्ल + कार्बोनेट = लवण + जल + 

   $C{O}_2$

    गैस (चूने का पानी दूधिया)।

5. pH: 7 से कम = अम्लीय, 7 से अधिक = क्षारीय।

6. बेकिंग सोडा vs धोने का सोडा:

   • बेकिंग (

     $NaHC{O}_3$

     ) = खाने वाला, एंटासिड।

   • धोने का (

     $N{a}_{2}C{O}_3\cdot 10H_{2}O$

     ) = सफाई, कठोरता हटाना।

7. POP: जिप्सम को गर्म करके बनता है, हड्डी जोड़ने में काम आता है। इसे नमी से बचाना अनिवार्य है।