रॉल्ट का नियम और आदर्श और गैर-आदर्श घोल

रसायन विज्ञान अक्सर यह खोज करता है कि विभिन्न पदार्थ एक दूसरे के साथ कैसे अंतःक्रिया करते हैं। इस अध्ययन का एक मौलिक पक्ष घोलों को समझना है, जो दो या अधिक पदार्थों के समरूपी मिश्रण होते हैं। एक घोल आमतौर पर एक विलायक और एक या अधिक विलेय का होता है। घोलों का अध्ययन करते समय एक विशेष रूप से दिलचस्प भाग यह समझना है कि जब घटक मिलाए जाते हैं तो उनकी विशेषताओं पर क्या प्रभाव पड़ता है। इससे हम रॉल्ट के नियम और आदर्श और गैर-आदर्श घोलों की अवधारणाओं तक पहुंचते हैं।

रॉल्ट का नियम

रॉल्ट का नियम एक सिद्धांत है जो यह वर्णन करता है कि एक गैर-वाष्पशील विलेय की उपस्थिति से विलायक का वाष्प दाब कैसे प्रभावित होता है। सरल शब्दों में, यह एक घोल के वाष्प दाब को गणना करने का एक तरीका प्रदान करता है। रॉल्ट के नियम के अनुसार, एक घोल में प्रत्येक घटक का आंशिक वाष्प दाब उसके मोलात्मक अंश के साथ प्रत्यक्ष अनुपाती होता है।

रॉल्ट के नियम का गणितीय अभिव्यक्ति

एक घोल जिसमें एक वाष्पशील घटक (जैसे कि एक विलायक) होता है, उसका वाष्प दाब (P) निम्नलिखित द्वारा दिया जाता है:

P = P 0 * X

• P घोल का वाष्प दाब है।
• _{P 0} शुद्ध विलायक का वाष्प दाब है।
• X घोल में विलायक का मोलात्मक अंश है।

इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए, एक उदाहरण पर विचार करें। मान लें कि हमारे पास एक विलायक A है जिसका शुद्ध वाष्प दाब 100 mmHg है। यदि घोल में विलायक का मोलात्मक अंश घटकर 0.8 हो जाता है, तो रॉल्ट के नियम के अनुसार, घोल का वाष्प दाब 80 mmHg हो जाता है:

P = 100 mmHg * 0.8 = 80 mmHg

आदर्श घोल

आदर्श घोल वे होते हैं जो रॉल्ट के नियम का पूरी तरह पालन करते हैं। वे इस तथ्य से विशेषता रखते हैं कि विभिन्न अणुओं के बीच के अंतःक्रियाएं और समान अणुओं के बीच की अंतःक्रियाएं समान होती हैं। दूसरे शब्दों में, आसंजन बल (विभिन्न घटकों के बीच) और सहसंयोजन बल (एक ही घटक के अंदर) समान होते हैं।

आदर्श घोल की विशेषताएँ

• मिश्रण करते समय एंथेल्पी में कोई परिवर्तन नहीं होता (ΔH_mix = 0)।
• मिश्रण करते समय आयतन में कोई परिवर्तन नहीं होता (ΔV_mix = 0)।
• घोल का वाष्प दाब रॉल्ट के नियम से बिल्कुल अनुमानित होता है।

आदर्श घोल का उदाहरण

बेंजीन और टोल्यून का मिश्रण मानें। इन दो पदार्थों की आणविक संरचना और अंतराआणविक बल बहुत समान होते हैं। परिणामस्वरूप, उनका मिश्रण बहुत हद तक आदर्श घोल की तरह व्यवहार करता है।

_C6H6) टोल्यून (C₇H₈)

गैर-आदर्श घोल

हालांकि, अधिकांश वास्तविक घोल आदर्श व्यवहार नहीं प्रदर्शित करते हैं। इन्हें गैर-आदर्श घोल कहा जाता है। गैर-आदर्श घोलों में विभिन्न अणुओं के बीच के अंतःक्रियाएं समान अणुओं के बीच की अंतःक्रियाओं से अलग होती हैं। इससे रॉल्ट के नियम से विचलन हो सकता है।

विचलनों के प्रकार

सकारात्मक विचलन

रॉल्ट के नियम से सकारात्मक विचलन तब होता है जब घोल का वाष्प दाब अपेक्षित से अधिक होता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि विभिन्न अणुओं के बीच के आसंजन बल समान अणुओं के अंदर के सहसंयोजन बल से कमजोर होते हैं। इसका एक सामान्य उदाहरण एथेनॉल और एसीटोन का मिश्रण है।

ऋणात्मक विचलन

ऋणात्मक विचलन तब होता है जब घोल का वाष्प दाब अपेक्षित से कम होता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि आसंजन बल अधिक मजबूत होते हैं। पानी और हाइड्रोक्लोरिक अम्ल का एक घोल रॉल्ट के नियम से ऋणात्मक विचलन करता है।

गैर-आदर्श घोल का वास्तविक जीवन का उदाहरण

एथेनॉल और पानी के घोल का उदाहरण लें। ये अणु हाइड्रोजन बॉन्डिंग के माध्यम से एक दूसरे के साथ अंतःक्रिया करते हैं। एथेनॉल-पानी के मिश्रण में, असमान अणुओं के बीच के हाइड्रोजन बॉन्ड मजबूत होते हैं, जिससे ऋणात्मक पक्षपात होता है।

घोल व्यवहार की भविष्यवाणी

यह समझना कि कोई घोल आदर्श या गैर-आदर्श व्यवहार प्रदर्शित करेगा, यह भविष्यवाणी करने में महत्वपूर्ण है कि किसी भी स्थिति में एक घोल कैसे व्यवहार करेगा। कई औद्योगिक अनुप्रयोगों में, यह ज्ञान रसायनज्ञों और इंजीनियरों को प्रक्रियाएं और उत्पाद अधिक प्रभावी ढंग से डिजाइन करने की अनुमति देता है।

रॉल्ट के नियम के अनुप्रयोग

रॉल्ट का नियम घोलों की समूर्ति विशेषताओं की गणना करने के लिए महत्वपूर्ण है, जिसमें शामिल हैं:

• वाष्प दाब का कम होना
• सिद्ध बिंदु वृद्धि
• तापमान-अवरोधन
• आस्मोटिक दाब

सिद्ध बिंदु वृद्धि

जब एक गैर-वाष्पशील विलेय को विलायक में जोड़ा जाता है, तो परिणामी घोल का सिद्ध बिंदु शुद्ध विलायक के सिद्ध बिंदु से अधिक होता है। इसे निम्नलिखित समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

ΔT b = k b * m

• ΔT b सिद्ध बिंदु वृद्धि है।
• K b उबलनेंद्रियांक स्थिरांक है।
• m घोल की मोललता है।

यह घटना कारों के लिए एंटिफ्रिज़ घोलों में और खाना बनाने में उबलने और जमने के बिंदु को संशोधित करने के लिए उपयोग होती है।

तापमान-अवरोधन

इसी प्रकार, घोल का तापमान शुद्ध विलायक के तापमान से कम होता है। यह बर्फ और बर्फ के तापमान को कम करने के लिए सड़कों पर नमक का उपयोग करने की सामान्य प्रथा है।

निष्कर्ष

रॉल्ट का नियम यह मौलिक समझ प्रदान करता है कि घोल में घटक अपनी विशेषताओं को प्रभावित करने के लिए कैसे अंतःक्रिया करते हैं। आदर्श घोल इस नियम का पूरी तरह पालन करते हैं, जबकि गैर-आदर्श घोल आण्विक अंतःक्रियाओं के अंतर के कारण विचलन करते हैं। इन सिद्धांतों को समझकर, हम विभिन्न संदर्भों में, औद्योगिक अनुप्रयोगों से लेकर सामान्य घटनाओं तक, यह अनुमान लगा सकते हैं और सेट कर सकते हैं कि घोल कैसे व्यवहार करेंगे।

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