विषय: रेलवे टेक्नीशियन ग्रेड 3 अध्याय: रसायन विज्ञान – अभिक्रियाएँ और रासायनिक गुण विषय-वस्तु: 15.8 pH और लवण
pH किसी विलयन की अम्लीयता या क्षारीयता को मापने का पैमाना है। रेलवे टेक्नीशियन ग्रेड 3 की रसायन विज्ञान परीक्षा में pH स्केल, pH की परिभाषा, pH पेपर और लवणों की प्रकृति से 3 से 5 प्रश्न निश्चित रूप से पूछे जाते हैं। pH शब्द "पावर ऑफ हाइड्रोजन" (Power of Hydrogen) का संक्षिप्त रूप है, जिसे सोरेन सोरेनसन ने 1909 में दिया। यह विलयन में उपस्थित हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता को दर्शाता है।
pH स्केल 0 से 14 तक होता है। pH मान 7 का अर्थ है उदासीन विलयन, जैसे शुद्ध जल। pH मान 7 से कम होने पर विलयन अम्लीय होता है, और pH मान 7 से अधिक होने पर विलयन क्षारीय होता है। pH मान जितना कम होगा, विलयन उतना अधिक अम्लीय होगा। pH मान जितना अधिक होगा, विलयन उतना अधिक क्षारीय होगा। pH की गणना सूत्र pH = -log[H⁺] द्वारा की जाती है।
लवण वे रासायनिक यौगिक हैं जो अम्ल और क्षार की उदासीनीकरण अभिक्रिया से बनते हैं। लवण में धातु का धनायन और अम्ल का ऋणायन उपस्थित होता है। लवण की प्रकृति अम्लीय, क्षारीय या उदासीन हो सकती है, जो प्रबल या दुर्बल अम्ल तथा प्रबल या दुर्बल क्षार के संयोजन पर निर्भर करती है। सोडियम क्लोराइड (नमक), सोडियम कार्बोनेट (धोने का सोडा) और सोडियम बाइकार्बोनेट (बेकिंग सोडा) दैनिक जीवन के प्रमुख लवण हैं।
pH किसी विलयन में हाइड्रोजन आयन सांद्रता की लघुगणकीय माप है। pH = -log₁₀[H⁺]। इसका अर्थ है कि pH मान जितना कम होगा, H⁺ सांद्रता उतनी अधिक होगी। शुद्ध जल में pH 7 होता है, क्योंकि इसमें H⁺ और OH⁻ आयनों की सांद्रता बराबर होती है।
pH स्केल 0 से 14 तक विभाजित है —
pH < 7: विलयन अम्लीय है। H⁺ आयनों की सांद्रता OH⁻ आयनों से अधिक है। जैसे नींबू का रस (pH लगभग 2), सिरका (pH लगभग 3), दही।
pH = 7: विलयन उदासीन है। H⁺ और OH⁻ सांद्रता बराबर है। शुद्ध जल।
pH > 7: विलयन क्षारीय है। OH⁻ आयनों की सांद्रता अधिक है। जैसे साबुन का जल, सोडा वाटर।
उदाहरण 1: नींबू के रस का pH लगभग 2 है। यह अम्लीय है क्योंकि pH 7 से कम है।
pH स्केल लघुगणकीय है, अर्थात pH में 1 का अंतर होने पर H⁺ सांद्रता में 10 गुना का अंतर होता है। इसलिए pH 3 का विलयन, pH 4 के विलयन से 10 गुना अधिक अम्लीय होता है। pH 2 का विलयन pH 4 के विलयन से 100 गुना अधिक अम्लीय होता है।
pH की जाँच: विलयन की अम्लीयता की जाँच के लिए pH पेपर या यूनिवर्सल इंडिकेटर का उपयोग किया जाता है। pH पेपर विलयन में डुबाने पर उसके रंग से pH मान ज्ञात किया जाता है। रंग की तुलना pH स्केल के रंग चार्ट से की जाती है।
मानव शरीर के विभिन्न भागों में pH का विशेष महत्व है। मानव रक्त का pH 7.4 होता है, जो प्रकृति में हल्का क्षारीय है। अम्लीय वर्षा का pH लगभग 5.6 से कम होता है। पाचन में हमारे आमाशय में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल बनता है, जिसका pH लगभग 1.5 होता है। अधिक अम्ल बनने पर एसिडिटी की समस्या होती है, जिसे एंटासिड (मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड) से ठीक किया जाता है। एंटासिड क्षारीय होता है जो अम्ल को उदासीन करता है।
मिट्टी का pH भी फसलों के लिए महत्वपूर्ण है। अधिक अम्लीय मिट्टी में चूना (CaO) या बुझा चूना डाला जाता है, ताकि मिट्टी का pH बढ़कर उपयुक्त स्तर पर आ जाए। क्षारीय मिट्टी में जिप्सम या गंधक डाला जाता है। दाँतों का क्षरण भी अम्लीय pH के कारण होता है, इसलिए टूथपेस्ट क्षारीय बनाया जाता है।
उदाहरण 2: चींटी के डंक से त्वचा में फॉर्मिक अम्ल पहुँचता है। क्षारीय पदार्थ जैसे बेकिंग सोडा (NaHCO₃) का लेप लगाने से दर्द कम होता है, क्योंकि यह फॉर्मिक अम्ल को उदासीन कर देता है।
मधुमक्खी का डंक भी अम्लीय (फॉर्मिक अम्ल) होता है, जिसे बेकिंग सोडा के लेप से ठीक किया जाता है।
लवण वे यौगिक हैं जो अम्ल और क्षार की उदासीनीकरण अभिक्रिया द्वारा बनते हैं। लवण का सामान्य सूत्र होता है — धनायन (धातु) + ऋणायन (अम्ल मूलक)। उदाहरण — NaCl, Na₂CO₃, NaHCO₃, CaCO₃, CuSO₄।
लवणों की प्रकृति उन्हें बनाने वाले अम्ल और क्षार पर निर्भर करती है —
उदासीन लवण: प्रबल अम्ल + प्रबल क्षार → उदासीन लवण। NaCl (HCl + NaOH से) उदासीन है। इसका जलीय विलयन pH 7 दिखाता है।
अम्लीय लवण: प्रबल अम्ल + दुर्बल क्षार → अम्लीय लवण। NH₄Cl (HCl + NH₄OH से) अम्लीय है। इसका जलीय विलयन pH 7 से कम होता है।
क्षारीय लवण: दुर्बल अम्ल + प्रबल क्षार → क्षारीय लवण। Na₂CO₃ (H₂CO₃ + NaOH से) क्षारीय है। इसका जलीय विलयन pH 7 से अधिक होता है।
उदाहरण 3: सोडियम कार्बोनेट (धोने का सोडा) —
Na₂CO₃ + 10H₂O → Na₂CO₃·10H₂O
सोडियम कार्बोनेट क्षारीय लवण है, इसलिए इसका उपयोग कपड़े धोने में डिटर्जेंट के रूप में होता है।
महत्वपूर्ण लवण: सोडियम क्लोराइड (साधारण नमक) — उदासीन, सोडियम कार्बोनेट (धोने का सोडा) — क्षारीय, सोडियम बाइकार्बोनेट (बेकिंग सोडा) — क्षारीय, कॉपर सल्फेट (नीला थोथा) — अम्लीय, अमोनियम क्लोराइड — अम्लीय, कैल्शियम कार्बोनेट (चूना पत्थर) — उदासीन।
| pH मान | विलयन की प्रकृति | उदाहरण |
|---|---|---|
| 0 - 6.9 | अम्लीय | नींबू (2), सिरका (3) |
| 7 | उदासीन | शुद्ध जल |
| 7.1 - 14 | क्षारीय | साबुन (10), NaOH (13) |
| 5.6 से कम | अम्लीय वर्षा | प्रदूषित वर्षा जल |
| 7.4 | रक्त | मानव रक्त |
| लवण | सूत्र | अम्ल + क्षार | प्रकृति |
|---|---|---|---|
| सोडियम क्लोराइड | NaCl | HCl + NaOH | उदासीन |
| अमोनियम क्लोराइड | NH₄Cl | HCl + NH₄OH | अम्लीय |
| सोडियम कार्बोनेट | Na₂CO₃ | H₂CO₃ + NaOH | क्षारीय |
| सोडियम बाइकार्बोनेट | NaHCO₃ | H₂CO₃ + NaOH | क्षारीय |
| कॉपर सल्फेट | CuSO₄ | H₂SO₄ + Cu(OH)₂ | अम्लीय |
| कैल्शियम कार्बोनेट | CaCO₃ | H₂CO₃ + Ca(OH)₂ | उदासीन |
flowchart TD
A[pH और लवण] --> B[pH स्केल]
A --> C[pH की परिभाषा]
A --> D[लवण]
A --> E[महत्व]
B --> B1[0 से 14]
B --> B2[pH 7 उदासीन]
B --> B3[pH < 7 अम्लीय]
B --> B4[pH > 7 क्षारीय]
C --> C1[-log[H⁺]]
C --> C2[सोरेनसन 1909]
D --> D1[अम्ल + क्षार → लवण + जल]
D --> D2[अम्लीय/क्षारीय/उदासीन]
E --> E1[मानव रक्त pH 7.4]
E --> E2[अम्लीय वर्षा pH < 5.6]
D2 --> X1[NaCl उदासीन]
D2 --> X2[NH₄Cl अम्लीय]
D2 --> X3[Na₂CO₃ क्षारीय]
pH और लवण रसायन विज्ञान के महत्वपूर्ण विषय हैं जो परीक्षा में नियमित रूप से पूछे जाते हैं। pH किसी विलयन की अम्लीयता को 0 से 14 के पैमाने पर मापता है, जहाँ 7 उदासीन, कम अम्लीय और अधिक क्षारीय होता है। pH = -log[H⁺] द्वारा गणना होती है। मानव रक्त का pH 7.4 और अम्लीय वर्षा का pH 5.6 से कम होता है। लवण अम्ल और क्षार की उदासीनीकरण अभिक्रिया से बनते हैं, और उनकी प्रकृति उनके घटक अम्ल-क्षार की प्रबलता पर निर्भर करती है। NaCl उदासीन, NH₄Cl अम्लीय और Na₂CO₃ क्षारीय लवण है। इन अवधारणाओं की दृढ़ पकड़ आगे के अध्याय उदासीनीकरण और रासायनिक गुणों को समझने में सहायक होगी।