अम्ल: विशेषताएँ और उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

एसिड प्रोटॉन के उच्च प्रवृत्तियों दान या एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी को स्वीकार करने के साथ यौगिक हैं। कई परिभाषाएं हैं (ब्रोंस्टेड, अरहेनियस, लुईस) जो एसिड के गुणों की विशेषता रखते हैं, और उनमें से प्रत्येक को इन प्रकार के यौगिकों की वैश्विक छवि बनाने के लिए पूरक है।

उपरोक्त दृष्टिकोण से, सभी ज्ञात पदार्थ अम्लीय हो सकते हैं, हालांकि, केवल वे जो दूसरों से बहुत ऊपर खड़े होते हैं, उन्हें ऐसा माना जाता है। दूसरे शब्दों में: यदि कोई पदार्थ पानी की तुलना में एक बेहद कमजोर प्रोटॉन डोनर है, उदाहरण के लिए, यह कहा जा सकता है कि यह एक एसिड नहीं है।

एसिटिक एसिड, एक कमजोर एसिड, एसिटेट आयन और हाइड्रोनियम आयन देने के लिए एक संतुलन प्रतिक्रिया में पानी के लिए एक प्रोटॉन (हाइड्रोजन आयन, हरे रंग में हाइलाइट किया गया) दान करता है। लाल: ऑक्सीजन। काला कोयला। सफेद: हाइड्रोजन।

यह मामला होने के नाते, वास्तव में एसिड और उनके प्राकृतिक स्रोत क्या हैं? उनमें से एक विशिष्ट उदाहरण कई फलों के अंदर पाया जा सकता है: जैसे कि खट्टे। साइट्रिक एसिड और अन्य घटकों के कारण नींबू पानी की अपनी विशिष्ट स्वाद है।

जीभ एसिड की उपस्थिति का पता लगा सकती है, जैसे यह अन्य स्वादों को करता है। इन यौगिकों की अम्लता के स्तर के आधार पर, स्वाद अधिक असहनीय हो जाता है। इस तरह, एसिड की एकाग्रता के लिए एक organoleptic मीटर, विशेष रूप से की हाइड्रोनियम आयन (एच एकाग्रता के रूप में जीभ कार्यों ₃ हे ⁺)।

दूसरी ओर, एसिड न केवल भोजन में पाए जाते हैं, बल्कि जीवित जीवों के भीतर भी होते हैं। इसी तरह, मिट्टी में ऐसे पदार्थ मौजूद होते हैं जो उन्हें अम्लीय के रूप में चिह्नित कर सकते हैं; इस तरह के एल्यूमीनियम और अन्य धातु पिंजरों का मामला है।

एसिड के लक्षण

मौजूदा परिभाषाओं के अनुसार, एक यौगिक में क्या विशेषताएं होनी चाहिए, जिसे अम्लीय माना जाए?

यह पानी (अरहेनियस) में भंग करके एच ⁺ और ओएच ^- आयनों को उत्पन्न करने में सक्षम होना चाहिए, इसे अन्य प्रजातियों के प्रोटॉन को बहुत आसानी से (ब्रॉन्स्टेड) ​​दान करना चाहिए या अंत में, यह इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी को स्वीकार करने में सक्षम होना चाहिए, नकारात्मक चार्ज (लुईस)।

हालांकि, ये विशेषताएं रासायनिक संरचना से निकटता से संबंधित हैं। इसलिए, इसका विश्लेषण करने के लिए सीखने से, इसकी अम्लता या एक जोड़ी यौगिकों की ताकत काटा जा सकता है कि दोनों में से कौन सबसे अधिक अम्लीय है।

- भौतिक गुण

एसिड में एक स्वाद होता है, अतिरेक के लायक, एसिड और उनकी गंध अक्सर नथुने को जलाती है। वे एक चिपचिपा या तैलीय बनावट के साथ तरल होते हैं और लिटमस पेपर और मिथाइल ऑरेंज के रंग को लाल रंग में बदलने की क्षमता रखते हैं (गुण और एसिड और गैस के गुण, एसएफ)।

- प्रोटॉन उत्पन्न करने की क्षमता

1923 में, डेनिश रसायनज्ञ जोहान्स निकोलस ब्रोनस्टेड और अंग्रेजी रसायनज्ञ थॉमस मार्टिन लोरी ने ब्रोनस्टेड और लोरी सिद्धांत पेश किया जिसमें कहा गया था कि कोई भी यौगिक जो किसी प्रोटॉन को किसी अन्य यौगिक में स्थानांतरित कर सकता है वह एक एसिड (एनसाइक्लोपीडिया ब्रिटानिका, 1998) है। उदाहरण के लिए हाइड्रोक्लोरिक एसिड के मामले में:

HCl → H ⁺ + Cl ^-

ब्रोन्स्टेड और लोरी के सिद्धांत ने कुछ पदार्थों के अम्लीय व्यवहार की व्याख्या नहीं की। 1923 में अमेरिकी रसायनज्ञ गिल्बर्ट एन। लुईस ने अपने सिद्धांत को पेश किया, जिसमें एक एसिड को किसी भी यौगिक के रूप में माना जाता है, जो रासायनिक प्रतिक्रिया में एक और अणु में साझा किए गए इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी में शामिल होने में सक्षम है (एनसाइक्लोपीड ब्रिटैनिका, 1998) ।

इस तरह, आयन ² जैसे कि Cu ²⁺, Fe ²⁺ और Fe ³⁺ में मुक्त इलेक्ट्रॉनों के जोड़े को बांधने की क्षमता है, उदाहरण के लिए पानी से निम्न प्रकार से प्रोटॉन का उत्पादन करने के लिए:

Cu ²⁺ + 2H ₂ O → Cu (OH) ₂ + 2H ⁺

- वे इलेक्ट्रॉन घनत्व में हाइड्रोजेन गरीब हैं

मीथेन अणु, सीएच _{4 के लिए}, इसके हाइड्रोजेन में से कोई भी इलेक्ट्रॉनिक रूप से कमी नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कार्बन और हाइड्रोजन के बीच इलेक्ट्रोनगैटिव में अंतर बहुत कम है। लेकिन अगर आप फ्लोरीन में से एक ने एच परमाणुओं में से एक की जगह है, तो होता हो एच: द्विध्रुवीय पल में एक महत्त्वपूर्ण बदलाव ₂ FC- एच ।

H, F से सटे हुए परमाणु की ओर अपने इलेक्ट्रॉन बादल के विस्थापन का अनुभव करता है, जो समान है,। + बढ़ता है। फिर, यदि एक और एच को दूसरे एफ द्वारा बदल दिया जाता है, तो अणु बन जाता है: एचएफ ₂ सी- एच ।

अब oms + और भी अधिक है, क्योंकि दो एफ परमाणु, अत्यधिक विद्युतीय इलेक्ट्रॉन घनत्व जो सी को हटाते हैं, और यह बाद में एच । यदि प्रतिस्थापन प्रक्रिया अंत में जारी रहती है: एफ ₃ सी- एच ।

इस आखिरी अणु H में, तीन पड़ोसी F परमाणुओं के परिणाम स्वरूप, एक चिह्नित इलेक्ट्रॉनिक कमी है। यह, + किसी भी प्रजाति के लिए पर्याप्त नहीं है जो इस एच को छीनने के लिए इलेक्ट्रॉनों में पर्याप्त समृद्ध है और इस तरह, एफ ₃ सीएच नकारात्मक रूप से चार्ज होने के लिए:

एफ ₃ सी- एच +: एन ^- (नकारात्मक प्रजाति) => एफ ₃ सी: ^- + एच एन

उपरोक्त रासायनिक समीकरण को इस तरह भी माना जा सकता है: एफ ₃ सीएच एक प्रोटॉन (एच ⁺, एच एक बार अणु से अलग हो जाता है) दान करता है: एन; या, F ₃ CH, H से इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी प्राप्त करता है, जब दूसरी जोड़ी को बाद से दान किया जाता है: N ^- ।

- शक्ति या अम्लता स्थिर

एफ ₃ सी कितना है: ^- समाधान में मौजूद है? या, F ₃ CH के कितने अणु N को अम्लीय हाइड्रोजन दान कर सकते हैं? इन सवालों का जवाब देने के लिए, एफ ₃ सी की एकाग्रता निर्धारित करना आवश्यक है: ^- या एच एन और, एक गणितीय समीकरण का उपयोग करके, एक संख्यात्मक मान स्थापित करें जिसे अम्लता स्थिर, का कहा जाता है।

अधिक एफ ₃ सी: ^- या एचएन अणुओं का उत्पादन, अधिक अम्लीय एफ ₃ सीएच और अधिक से अधिक इसका का होगा। इस तरह से Ka स्पष्ट करने में मदद करता है, मात्रात्मक रूप से, कौन से यौगिक दूसरों की तुलना में अधिक अम्लीय हैं; और, इसी तरह, यह उन एसिड के रूप में पता चलता है जिनके का एक बेहद छोटे क्रम के होते हैं।

कुछ का मान ऐसे हो सकते हैं जो 10 ^-1 और 10 ^{-5 के} आसपास हों, और अन्य, मान दस लाख से छोटे होते हैं जैसे 10 ^-15 और 10 ^-35 । तब यह कहा जा सकता है कि बाद वाले, ने कहा कि अम्लता स्थिरांक, बेहद कमजोर एसिड हैं और इस तरह के रूप में खारिज किया जा सकता है।

तो निम्नलिखित में से किस अणु में सबसे अधिक Ka: CH ₄, CH ₃ F, CH ₂ F ₂ या CHF _{3 है} ? इसका उत्तर उनके हाइड्रोजन्स में इलेक्ट्रॉन घनत्व, in + की कमी में है।

माप

लेकिन कै माप को मानकीकृत करने के लिए क्या मापदंड हैं? यह मान काफी भिन्न हो सकता है, जिसके आधार पर प्रजातियां H ⁺ प्राप्त करेंगी । उदाहरण के लिए, यदि: N एक मजबूत आधार है, तो Ka बड़ा होगा; लेकिन अगर, इसके विपरीत, यह एक बहुत कमजोर आधार है, तो कै छोटा होगा।

का माप सभी बेस (और एसिड) के सबसे सामान्य और सबसे कमजोर: पानी का उपयोग करके किया जाता है। एच ⁺ ओ एच ₂ ओ अणुओं के दान की डिग्री के आधार पर, 25 andC पर और एक वातावरण के दबाव में, सभी यौगिकों के लिए अम्लता स्थिरांक निर्धारित करने के लिए मानक स्थितियां स्थापित की जाती हैं।

इससे अकार्बनिक और कार्बनिक दोनों के लिए कई यौगिकों के लिए अम्लता स्थिरांक की तालिकाओं का एक प्रदर्शन होता है।

- इसमें बहुत स्थिर संयुग्म आधार हैं

अम्लों में अत्यधिक रासायनिक विद्युत परमाणु या इकाइयाँ (सुगन्धित वलय) होते हैं, जो उनके रासायनिक संरचनाओं में होते हैं, जो आसपास के हाइड्रोजन्स से इलेक्ट्रॉन घनत्व को आकर्षित करते हैं, जिससे वे आंशिक रूप से सकारात्मक और आधार के प्रति प्रतिक्रियाशील हो जाते हैं।

एक बार प्रोटॉन दान करने के बाद, एसिड एक संयुग्मित आधार में बदल जाता है; यह एक नकारात्मक प्रजाति है जो H ⁺ को स्वीकार करने या इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी को दान करने में सक्षम है । CF ₃ H अणु के उदाहरण में इसका संयुग्मन आधार CF _{3 है}: ^-

CF ₃ ^- + HN <=> CHF ₃ +: N ^-

यदि CF ₃ ^- एक बहुत ही स्थिर संयुग्म आधार है, तो संतुलन को दाईं ओर से बाईं ओर अधिक स्थानांतरित किया जाएगा। इसके अलावा, यह जितना अधिक स्थिर होगा, उतना ही अधिक प्रतिक्रियाशील और अम्लीय होगा।

आप कैसे जानते हैं कि वे कितने स्थिर हैं? यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि वे नए नकारात्मक चार्ज से कैसे निपटते हैं। यदि वे इसे स्पष्ट रूप से बढ़ा सकते हैं या बढ़ते इलेक्ट्रॉन घनत्व को कुशलता से फैला सकते हैं, तो यह आधार एच के साथ संबंध में उपयोग के लिए उपलब्ध नहीं होगा।

- उन पर सकारात्मक आरोप लग सकते हैं

सभी एसिड में इलेक्ट्रॉन की कमी वाले हाइड्रोजन्स नहीं होते हैं, लेकिन अन्य परमाणु भी हो सकते हैं, जो इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने में सक्षम होते हैं, सकारात्मक चार्ज के साथ या इसके बिना।

यह कैसा है? उदाहरण के लिए, बोरान ट्राइफ्लोराइड, बीएफ _{3 में}, बी परमाणु में एक ओकटेट ऑफ वेलेंस होता है, इसलिए यह किसी भी परमाणु के साथ एक बंधन बना सकता है जो इसे इलेक्ट्रॉन जोड़ी देता है। यदि एनियन एफ ^- इसके आसपास के क्षेत्र में गोल निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया होती है:

BF ₃ + F ^- => BF ₄ ^-

दूसरी ओर, मुक्त धातु उद्धरण, जैसे कि अल ³⁺, जेडएन ²⁺, ना ⁺ आदि, को एसिड माना जाता है, क्योंकि वे अपने पर्यावरण से इलेक्ट्रॉन-समृद्ध प्रजातियों के गोताखोर (समन्वय) बंधन को स्वीकार कर सकते हैं। इसी तरह, वे ओएच ^- आयनों के साथ धातु हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपण करते हैं:

Zn ²⁺ (aq) + 2OH ^- (aq) => Zn (OH) ₂ (s)

इन सभी को लुईस एसिड के रूप में जाना जाता है, जबकि जो प्रोटॉन दान करते हैं वे ब्रोंस्टेड एसिड हैं।

- उनके समाधानों में पीएच मान 7 से कम है

चित्रा: पीएच पैमाने।

अधिक विशेष रूप से, एक एसिड जब किसी भी विलायक में भंग कर दिया जाता है (जो इसे सराहनीय रूप से निष्प्रभावी नहीं करता है), 3 से कम पीएच के साथ समाधान उत्पन्न करता है, हालांकि 7 से नीचे उन्हें बहुत कमजोर एसिड माना जाता है।

यह एक एसिड-बेस इंडिकेटर, जैसे कि फिनोलफथेलिन, यूनिवर्सल इंडिकेटर, या बैंगनी गोभी के रस का उपयोग करके सत्यापित किया जा सकता है। उन यौगिकों को जो रंगों को कम पीएच के लिए संकेत देते हैं, एसिड के रूप में माना जाता है। उनकी उपस्थिति का निर्धारण करने के लिए यह सबसे सरल परीक्षणों में से एक है।

वही किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, दुनिया के विभिन्न हिस्सों से विभिन्न मिट्टी के नमूनों के लिए, इस प्रकार उनके पीएच मान का निर्धारण, अन्य चर के साथ, उन्हें चिह्नित करें।

और अंत में, सभी एसिड में खट्टे स्वाद होते हैं, जब तक कि वे इतने केंद्रित नहीं होते जितने अपरिवर्तनीय रूप से जीभ के ऊतकों को जलाते हैं।

- आधारों को बेअसर करने की क्षमता

अर्हेनियस ने अपने सिद्धांत में, उस अम्ल को प्रस्तावित किया है, जो प्रोटॉन उत्पन्न करने में सक्षम है, निम्न प्रकार से नमक और पानी बनाने के लिए ठिकानों के हाइड्रॉक्सिल के साथ प्रतिक्रिया करता है:

HCl + NaOH → NaCl + H ₂ O

इस प्रतिक्रिया को न्यूट्रलाइजेशन कहा जाता है और यह शीर्षक (ब्रूस महान, 1990) नामक विश्लेषणात्मक तकनीक का आधार है।

मजबूत एसिड और कमजोर एसिड

एसिड को मजबूत एसिड और कमजोर एसिड में वर्गीकृत किया जाता है। एक एसिड की ताकत उसके संतुलन स्थिरांक के साथ जुड़ी होती है, इसलिए, एसिड के मामले में, इन स्थिरांक को एसिड कॉन्स्टेंट का कहा जाता है।

इस प्रकार, मजबूत एसिड में एक बड़ा एसिड स्थिर होता है, इसलिए वे पूरी तरह से अलग हो जाते हैं। इन अम्लों के उदाहरण सल्फ्यूरिक एसिड, हाइड्रोक्लोरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड हैं, जिनके एसिड की मात्रा इतनी अधिक है कि उन्हें पानी में नहीं मापा जा सकता है।

दूसरी ओर, एक कमजोर एसिड वह है जिसका पृथक्करण निरंतर कम होता है इसलिए यह रासायनिक संतुलन में है। इन अम्लों के उदाहरण एसिटिक एसिड और लैक्टिक एसिड और नाइट्रस एसिड हैं जिनकी अम्लता स्थिरांक 10 ^-4 के क्रम में हैं । चित्रा 1 विभिन्न एसिड के लिए अलग अम्लता स्थिरांक दिखाता है।

चित्रा 1: एसिड हदबंदी स्थिरांक।

एसिड के उदाहरण

हाइड्रोजन हल करती है

सभी हाइड्रोजन हालिड अम्लीय यौगिक हैं, खासकर जब पानी में घुल जाते हैं:

-HF (हाइड्रोफ्लोरिक एसिड)।

-HCl (हाइड्रोक्लोरिक एसिड)।

-HBr (हाइड्रोब्रोमिक एसिड)।

-एचआई (आयोडिक एसिड)।

Oxoacids

ऑक्सो एसिड, ऑक्सोअन के प्रोटोनेटेड रूप हैं:

HNO ₃ (नाइट्रिक एसिड)।

एच ₂ एसओ ₄ (सल्फ्यूरिक एसिड)।

एच ₃ पीओ ₄ (फॉस्फोरिक एसिड)।

HClO ₄ (पर्क्लोरिक एसिड)।

सुपर एसिड

सुपर एसिड एक मजबूत ब्रोंस्टेड एसिड और एक मजबूत लुईस एसिड का मिश्रण है। एक बार मिश्रित होने पर वे जटिल संरचनाएं बनाते हैं, जहां कुछ अध्ययनों के अनुसार, उनके भीतर एच ⁺ "कूदता है"।

उनकी संक्षारक शक्ति ऐसी है कि वे केंद्रित एच ₂ एसओ _{4 की} तुलना में अरबों गुना अधिक मजबूत हैं । वे कच्चे तेल में मौजूद बड़े अणुओं को छोटे, शाखित अणुओं में, और महान अतिरिक्त आर्थिक मूल्य के साथ दरार करने के लिए उपयोग किया जाता है।

-बीएफ ₃ / एचएफ

-एसबीएफ ₅ / एचएफ

-एसबीएफ ₅ / एचएसओ ₃ एफ

-सीएफ ₃ एसओ ₃ एच

कार्बनिक अम्ल

कार्बनिक अम्लों में एक या अधिक कार्बोक्जिलिक समूह (COOH) होते हैं, और उनमें से हैं:

-सीट्रिक एसिड (कई फलों में मौजूद)

मैलिक एसिड (हरे सेब से)

-एसेटिक एसिड (वाणिज्यिक सिरका से)

-बूट्रिक एसिड (बासी मक्खन से)

-टार्टिक एसिड (वाइन से)

-और फैटी एसिड के परिवार।

संदर्भ

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