विषय: रेलवे NTPC – सामान्य विज्ञान (रसायन विज्ञान) अध्याय: 17.5 अम्ल क्षार और लवण विषय-वस्तु: अम्ल, क्षार, लवण, pH
हमारे दैनिक जीवन में अम्ल, क्षार और लवण का व्यापक उपयोग होता है। नींबू में साइट्रिक अम्ल, सिरके में एसिटिक अम्ल, दही में लैक्टिक अम्ल तथा पेट में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल पाया जाता है। चींटी के काटने में फॉर्मिक अम्ल, विटामिन सी में एस्कॉर्बिक अम्ल होता है। इसी प्रकार साबुन, सोडा, बुझा चूना क्षारीय पदार्थ हैं, जबकि नमक, बेकिंग सोडा, धोने का सोडा लवण हैं। अम्ल वह पदार्थ है जो जलीय विलयन में H⁺ (हाइड्रोजन) आयन देता है, क्षार वह है जो OH⁻ (हाइड्रॉक्साइड) आयन देता है, तथा लवण अम्ल और क्षार की अभिक्रिया (उदासीनीकरण) से बनता है।
अम्लों की पहचान के लिए संकेतक (Indicators) का उपयोग होता है। सबसे प्रसिद्ध संकेतक लिटमस है, जो लाइकेन से प्राप्त होता है। अम्लीय विलयन में नीला लिटमस लाल हो जाता है, जबकि क्षारीय विलयन में लाल लिटमस नीला। इसी प्रकार फिनॉल्फ्थेलिन अम्ल में रंगहीन और क्षार में गुलाबी हो जाता है; मिथाइल ऑरेंज अम्ल में लाल और क्षार में पीला होता है। प्राकृतिक संकेतकों में गुड़हल की पंखुड़ियाँ, लाल पत्तागोभी का रस और हल्दी शामिल हैं। NTPC परीक्षा में pH मान, अम्ल-क्षार की पहचान, लवणों के उपयोग तथा उदासीनीकरण से संबंधित प्रश्न प्रतिवर्ष पूछे जाते हैं।
इस अध्याय का ज्ञान न केवल परीक्षा में बल्कि जीवन में भी उपयोगी है। अम्ल-क्षार की अधिकता के उपाय, मिट्टी की अम्लीयता सुधारने में चूने का उपयोग, एसिडिटी में एंटासिड का सेवन, चींटी के काटने पर बेकिंग सोडा का उपयोग—ये सभी इसी अध्याय की अवधारणाएँ हैं। pH स्केल 0 से 14 तक होती है, जिसमें 7 उदासीन, 7 से कम अम्लीय और 7 से अधिक क्षारीय होता है। जीवित जीवों के लिए शरीर का pH संतुलन (रक्त का pH लगभग 7.4) अत्यंत आवश्यक है।
अम्ल (Acid) वे पदार्थ हैं जिनके जलीय विलयन में हाइड्रोजन आयन (H⁺) उत्पन्न होते हैं। अम्लों के प्रमुख गुण हैं—इनका स्वाद खट्टा होता है, ये नीले लिटमस को लाल करते हैं, ये धातुओं से अभिक्रिया कर हाइड्रोजन गैस छोड़ते हैं, तथा इनके जलीय विलयन विद्युत का चालन करते हैं।
अम्ल और धातु की अभिक्रिया से लवण और हाइड्रोजन गैस बनती है—जैसे Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂। अम्ल और कार्बोनेट/बाइकार्बोनेट की अभिक्रिया से कार्बन डाइऑक्साइड गैस निकलती है—जैसे Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂; NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂। CO₂ की पहचान चूने के पानी (Ca(OH)₂) को दूधिया करने से होती है—Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O।
कार्य उदाहरण: हाइड्रोक्लोरिक अम्ल और जिंक की अभिक्रिया का संतुलित समीकरण लिखिए।
हल—Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂। इस अभिक्रिया में जिंक क्लोराइड (लवण) और हाइड्रोजन गैस बनती है।
क्षार (Base) वे पदार्थ हैं जिनके जलीय विलयन में हाइड्रॉक्साइड आयन (OH⁻) उत्पन्न होते हैं। जल में घुलनशील क्षार को क्षारक (Alkali) कहते हैं। क्षारों के गुण हैं—स्वाद कड़वा, स्पर्श पर चिकना/साबुन जैसा, लाल लिटमस को नीला करना, तथा अम्ल के साथ अभिक्रिया कर लवण और जल बनाना। प्रमुख क्षार—सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH, कास्टिक सोडा), पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड (KOH, कास्टिक पोटाश), कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड [Ca(OH)₂, बुझा चूना], अमोनियम हाइड्रॉक्साइड (NH₄OH)। अघुलनशील क्षार—कॉपर हाइड्रॉक्साइड, एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड।
pH स्केल अम्लीयता या क्षारीयता की माप का पैमाना है, जिसे सोरेन्सन ने प्रस्तुत किया। pH मान 0 से 14 तक होता है:
पीएच (pH) का पूर्ण रूप 'पोटेंशियल ऑफ हाइड्रोजन' है। pH पेपर या यूनिवर्सल इंडिकेटर से pH मान ज्ञात किया जाता है। pH मान में 1 का अंतर आयन सांद्रता में 10 गुना का अंतर दर्शाता है; उदाहरण के लिए pH 3 का विलयन pH 4 से 10 गुना अधिक अम्लीय है। वर्षा जल सामान्यतः pH 5.6 (कार्बोनिक अम्ल से) होता है; pH 5.6 से कम वर्षा अम्लीय वर्षा कहलाती है, जो इमारतों और फसलों को हानि पहुँचाती है। मानव रक्त का pH लगभग 7.4 होता है।
कार्य उदाहरण: यदि नींबू के रस का pH 2 है तो वह किस श्रेणी में आएगा? जल के pH 7 और साबुन के pH 10 की तुलना में कौन अधिक क्षारीय है?
हल—pH 2 < 7, अतः नींबू का रस अम्लीय है। साबुन (pH 10) जल (pH 7) से अधिक क्षारीय है, क्योंकि इसका pH मान अधिक है।
लवण (Salt) अम्ल और क्षार की अभिक्रिया (उदासीनीकरण) से बनता है। सामान्य समीकरण—अम्ल + क्षार → लवण + जल। जैसे—HCl + NaOH → NaCl + H₂O। उदासीनीकरण अभिक्रिया में सदैव ऊष्मा उत्सर्जित होती है (ऊष्माक्षेपी)। अम्ल और क्षार के आधार पर लवण अम्लीय, क्षारीय या उदासीन हो सकते हैं—प्रबल अम्ल + प्रबल क्षार → उदासीन लवण; प्रबल अम्ल + दुर्बल क्षार → अम्लीय लवण; दुर्बल अम्ल + प्रबल क्षार → क्षारीय लवण।
कुछ महत्वपूर्ण लवण और उनके उपयोग:
अम्ल-क्षार की अभिक्रियाएँ दैनिक जीवन में: मधुमक्खी के डंक (फॉर्मिक अम्ल) पर बेकिंग सोडा (क्षार); पेट की एसिडिटी पर मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड (दूधिया मैग्नेशिया) या एंटासिड; मिट्टी की अम्लीयता घटाने के लिए चूना (Ca(OH)₂); खट्टे पदार्थों से चाय में अम्ल-क्षार संतुलन। कार्बनिक अम्ल और प्रोटीन में उपस्थित अमीनो अम्ल भी दैनिक जीवन से जुड़े हैं।
कार्य उदाहरण: सोडियम हाइड्रॉक्साइड और सल्फ्यूरिक अम्ल की उदासीनीकरण अभिक्रिया का संतुलित समीकरण लिखिए।
हल—2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O। यहाँ सोडियम सल्फेट लवण और जल बनता है।
| गुण | अम्ल | क्षार |
|---|---|---|
| स्वाद | खट्टा | कड़वा |
| संकेतक | नीला लिटमस लाल | लाल लिटमस नीला |
| आयन | H⁺ | OH⁻ |
| स्पर्श | अम्लीय | चिकना/साबुन जैसा |
| pH | < 7 | > 7 |
| उदाहरण | HCl, H₂SO₄, सिरका | NaOH, KOH, चूना |
| लवण | सूत्र | सामान्य नाम/उपयोग |
|---|---|---|
| सोडियम क्लोराइड | NaCl | खाने का नमक |
| सोडियम बाइकार्बोनेट | NaHCO₃ | बेकिंग सोडा |
| सोडियम कार्बोनेट | Na₂CO₃·10H₂O | धोने का सोडा |
| कैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट | CaSO₄·½H₂O | प्लास्टर ऑफ पेरिस |
| कैल्शियम सल्फेट डाइहाइड्रेट | CaSO₄·2H₂O | जिप्सम |
| कॉपर सल्फेट | CuSO₄·5H₂O | नीला थोथा |
flowchart TD
A[अम्ल क्षार और लवण] --> B[अम्ल]
B --> B1[H + आयन देते हैं]
B --> B2[प्रबल HCl H2SO4 HNO3]
B --> B3[दुर्बल सिरका दही नींबू]
A --> C[क्षार]
C --> C1[OH - आयन देते हैं]
C --> C2[NaOH KOH Ca(OH)2]
A --> D[pH मान]
D --> D1[0 से 14 तक]
D --> D2[7 से कम अम्लीय]
D --> D3[7 से अधिक क्षारीय]
A --> E[लवण]
E --> E1[उदासीनीकरण से बनते हैं]
E --> E2[NaCl NaHCO3 CaSO4 1/2 H2O]
A --> F[संकेतक]
F --> F1[लिटमस फिनॉल्फ्थेलिन मिथाइल ऑरेंज]
अम्ल, क्षार और लवण रसायन विज्ञान की वह त्रयी है जो प्रयोगशाला से निकलकर हमारे रसोईघर, खेत और शरीर तक हर स्थान पर उपयोगी है। अम्लों के H⁺ आयन, क्षारों के OH⁻ आयन, pH स्केल की 0 से 14 की व्यवस्था तथा उदासीनीकरण से लवणों का निर्माण—ये चार स्तंभ NTPC परीक्षा में निश्चित प्रश्न जन्म देते हैं। लवणों के सूत्र और उनके दैनिक उपयोग का संबंध जोड़कर अध्ययन करने से याद रखना सरल हो जाता है। संकेतकों के रंग परिवर्तन और pH के विशिष्ट मानों की नियमित पुनरावृत्ति से इस अध्याय के अंक NTPC परीक्षा में पूर्ण रूप से सुरक्षित किए जा सकते हैं।