शरीर में लगभग सभी प्रक्रियाएँ किसी भी प्रकार के द्रव घटकों में होती हैं

सामान्य जीवन में हम अक्सर शुद्ध पदार्थों के सामने आते नहीं। अधिकांश ऐसे मिश्रण हैं जिनमें दो या दो से अधिक शुद्ध पदार्थ होते हैं। इनकी जीवन में उपयोगिता या महत्वपूर्णता उनके संरचना पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, लोहे के ब्रास (तांदुर और जिंक का मिश्रण) के गुण जर्मन चांदी (तांदुर, जिंक और निकेल का मिश्रण) या लोहे का तांबा (तांदुर और चांदी का मिश्रण) से बहुत अलग हैं; पानी में फॉर्माइल आयन का 1 पूर्णांक प्रति दस लाख $(\mathrm{ppm})$ दर्जा दांतों के क्षय को रोकता है, जबकि $1.5 \mathrm{ppm}$ दांतों को धब्बेदार बना देता है और फॉर्माइल आयन की उच्च संख्या वाले घटकों को ज़हरी भी हो सकता है (उदाहरण के लिए, चूहों के ज़हर में नाइट्रेट फॉर्माइल का उपयोग किया जाता है); इंट्रावेन्शनल इन्जेक्शन को हमेशा तत्वों के साथ जल में घुलमीत किया जाता है जिसमें आइसीओन की विशिष्ट संख्या होती है जो रक्त प्लाज्मा के समान होती है और इसी प्रकार के अन्य उदाहरण भी हैं।

इस यूनिट में, हम अधिकांशतः द्रव घटकों और उनके निर्माण पर विचार करेंगे। इसके बाद घटकों के गुणों पर चर्चा की जाएगी, जैसे बलन दबाव और सह-आधारित गुण। हम घटकों के प्रकारों की शुरुआत करेंगे फिर द्रव घटक में घटक की संख्या को व्यक्त करने के विभिन्न विकल्पों पर चर्चा करेंगे।

2.1 घटकों के प्रकार

घटक दो या दो से अधिक घटकों के समानुपातिक मिश्रण हैं। समानुपातिक मिश्रण का अर्थ है कि इसकी संरचना और गुण मिश्रण के बारे में सभी जगह समान होते हैं। सामान्यतः उस घटक को जो सबसे ज्यादा मात्रा में मौजूद होता है, वह घुलमीत कहलाता है। घुलमीत घटक घटक के अस्तित्व की भौतिक स्थिति को निर्धारित करता है। घटक में घुलमीत के अलावा एक या दो से अधिक घटक घटक कहलाते हैं। इस यूनिट में हम केवल द्वि-घटक घटकों (अर्थात् दो घटकों वाले) पर विचार करेंगे। यहाँ प्रत्येक घटक चुनिंदा हो सकता है, जल या गैसीय राशि और ये सारांशित हैं तालिका 2.1 में।

तालिका 2.1: घटकों के प्रकार

2.2 घटकों की संख्या को व्यक्त करना

घटक की संरचना को व्यक्त करके उसकी संख्या को व्यक्त किया जा सकता है। उसकी संख्या या तो गुणात्मक या गणितीय रूप से व्यक्त की जा सकती है। उदाहरण के लिए, गुणात्मक रूप से हम कह सकते हैं कि घटक हल्का है (अर्थात् घटक की अत्यंत छोटी मात्रा) या इसे संघनित किया गया है (अर्थात् घटक की अत्यंत बड़ी मात्रा)। लेकिन वास्तविक जीवन में इस प्रकार के वर्णन में बहुत सी गड़बड़ी हो सकती है और इसलिए घटक के गणितीय वर्णन की आवश्यकता होती है।

घटक की संख्या को गणितीय रूप से व्यक्त करने के कई तरीके हैं।

(i) द्रव प्रतिशत $(\mathrm{w} / \mathrm{w})$ : घटक की द्रव प्रतिशत को व्यक्त करने के लिए घटक की द्रव प्रतिशत का परिभाषित किया गया है:

घटक की द्रव $\%$

$$ \begin{equation*} =\frac{\text { Mass of the component in the solution }}{\text { Total mass of the solution }} \times 100 \tag{2.1} \end{equation*} $$

उदाहरण के लिए, अगर एक घटक को द्रव द्वारा $10 \%$ ग्लूकोज के साथ वर्णित किया जाता है, इसका अर्थ है कि $10 \mathrm{~g}$ ग्लूकोज को $90 \mathrm{~g}$ पानी में घुलाया गया है जिससे $100 \mathrm{~g}$ घटक प्राप्त होता है। द्रव प्रतिशत द्वारा वर्णित संघनन औद्योगिक रासायनिक अनुप्रयोगों में आम तौर पर उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, वाणिज्यिक ब्लीचिंग घटक में पानी में 3.62 द्रव प्रतिशत सोडियम हाइपोक्लोराइट होता है।

(ii) आयतन प्रतिशत ($\mathrm{V} / \mathrm{V}$) : आयतन प्रतिशत को व्यक्त करने के लिए आयतन प्रतिशत का परिभाषित किया गया है:

घटक का आयतन $\%$ घटक $=\frac{\text { Volume of the component }}{\text { Total volume of solution }} \times 100 \quad 2.2$

उदाहरण के लिए, $10 \%$ एथानोल घटक पानी में इसका अर्थ है कि $10 \mathrm{~mL}$ एथानोल को पानी में घुलाया गया है जिससे कुल घटक का आयतन $100 \mathrm{~mL}$ होता है। जल घटक में घुले चुनिंदा घटकों को आम तौर पर इस इकाई में व्यक्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, $35 \%(v / v)$ घटक एथिलीन ग्लायकॉल, एक एंटीफ्रिज, कार्स में इंजन को ठंडा करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस संघनन पर एंटीफ्रिज पानी के फ्रीजिंग पॉइंट को $255.4 \mathrm{~K}\left(-17.6^{\circ} \mathrm{C}\right)$ कम कर देता है।

(iii) द्रव द्वारा आयतन प्रतिशत (w/V): एक अन्य इकाई जो चिकित्सा और फार्मेसी में आम तौर पर उपयोग की जाती है द्रव द्वारा आयतन प्रतिशत है। यह घटक की द्रव है जो $100 \mathrm{~mL}$ घटक में घुली हुई है।

(iv) पूर्णांक प्रति दस लाख: जब एक घटक छोटी मात्रा में मौजूद होता है, तो इसकी संख्या को पूर्णांक प्रति दस लाख (ppm) में व्यक्त करना सुविधाजनक होता है और इसे व्यक्त किया गया है:

$$ \begin{equation*} \text { Parts per million }= \frac{\text { Number of parts of the component }}{\text { Total number of parts of all components of the solution }} \times 10^{6} \tag{2.3} \end{equation*} $$

प्रतिशत की ही जैसी ही स्थिति में, पूर्णांक प्रति दस लाख में संघनन भी द्रव द्वारा द्रव, आयतन द्वारा आयतन और द्रव द्वारा आयतन के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। एक लीटर समुद्र पानी (जिसका वजन $1030 \mathrm{~g}$ ) में $6 \times 10^{-3} \mathrm{~g}$ घुला हुआ ऑक्सीजन $\left(\mathrm{O_2}\right)$ होता है। इस छोटे से संघनन को भी $5.8 \mathrm{~g}$ प्रति $10^{6} \mathrm{~g}(5.8 \mathrm{ppm})$ समुद्र पानी के रूप में व्यक्त किया जाता है। पानी या वायुमंडल में प्रदूषण की संघनन आम तौर पर $\mu \mathrm{g} \mathrm{mL}^{-1}$ या ppm के रूप में व्यक्त की जाती है।

(v) पूर्णांक भिन्न: पूर्णांक भिन्न के लिए आम तौर पर $x$ का प्रतीक उपयोग किया जाता है और $x$ के दाईं ओर उपयोग किया जाने वाला उपसर्ग घटक निर्दिष्ट करता है। इसे व्यक्त किया गया है:

$ \begin{equation*} \text { घटक का पूर्णांक भिन्न }=\frac{\text { घटक के पूर्णांकों की संख्या }}{\text { सभी घटकों के कुल पूर्णांकों की संख्या }} \tag{2.4} \end{equation*} $

उदाहरण के लिए, एक द्वि-घटक मिश्रण में, अगर A और B के पूर्णांकों की संख्या क्रमशः $n_{\mathrm{A}}$ और $n_{\mathrm{B}}$ हैं, तो $\mathrm{A}$ का पूर्णांक भिन्न होगा

$$ \begin{equation*} x_{\mathrm{A}}=\frac{n_{\mathrm{A}}}{n_{\mathrm{A}}+n_{\mathrm{B}}} \tag{2.5} \end{equation*} $$

एक घटकों की i संख्या वाले घटक में, हम $$ \begin{equation*} x_{\mathrm{i}}=\frac{n_{\mathrm{i}}}{n_{1}+n_{2}+\ldots \ldots+n_{\mathrm{i}}}=\frac{n_{\mathrm{i}}}{\sum n_{\mathrm{i}}} \tag{2.6} \end{equation*} $$ में प्राप्त करते हैं:

एक दिए गए घटक में सभी पूर्णांक भिन्नों का योग एक हो जाता है, अर्थात्

$$ \begin{equation*} x_{1}+x_{2}+\ldots \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots .+x_{i}=1 \tag{2.7} \end{equation*} $$

पूर्णांक भिन्न इकाई घटकों के कुछ भौतिक गुणों, जैसे बलन दबाव के साथ घटक की संख्या के संबंध में बहुत उपयोगी है और गैस मिश्रणों में गणनाओं को वर्णित करने में बहुत उपयोगी है।

उदाहरण 2.1 $\left(\mathrm{C_2} \mathrm{H_6} \mathrm{O_2}\right)$ द्रव द्वारा $20 \%$ में $\mathrm{C_2} \mathrm{H_6} \mathrm{O_2}$ के साथ एक घटक में एथिलीन ग्लायकॉल $100 \mathrm{~g}$ का पूर्णांक भिन्न की गणना करें।

समाधान हम $20 \mathrm{~g}$ घटक का अनुमान लगाते हैं (कोई भी घटक की मात्रा शुरुआत कर सकता है क्�्योंकि प्राप्त परिणाम समान होंगे)। घटक में $80 \mathrm{~g}$ एथिलीन ग्लायकॉल और $\mathrm{C_2} \mathrm{H_6} \mathrm{O_2}$ पानी होगा।

$=12 \times 2+1 \times 6+16 \times 2=62 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}$ एथिलीन ग्लायकॉल का मालिक द्रव।

$\mathrm{C_2} \mathrm{H_6} \mathrm{O_2}=\frac{20 \mathrm{~g}}{62 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}}=0.322 \mathrm{~mol}$ के पूर्णांक

पानी के पूर्णांक $=\frac{80 \mathrm{~g}}{18 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}}=4.444 \mathrm{~mol}$

$\mathrm{x_\text {glycol }}=\frac{\text { moles of } \mathrm{C_2} \mathrm{H_6} \mathrm{O_2}}{\text { moles of } \mathrm{C_2} \mathrm{H_6} \mathrm{O_2}+\text { moles of } \mathrm{H_2} \mathrm{O}}$

$ =\frac{0.322 \mathrm{~mol}}{0.322 \mathrm{~mol}+4.444 \mathrm{~mol}}=0.068 $

इसी प्रकार, $x_{\text {water }}=\frac{4.444 \mathrm{~mol}}{0.322 \mathrm{~mol}+4.444 \mathrm{~mol}}=0.932$

पानी का पूर्णांक भिन्न भी $1-0.068=0.932$ के रूप में गणना किया जा सकता है।

(vi) मालिकता: मालिकता $(M)$ को एक लीटर (या एक घन डिसीमीटर) घटक में घुले पूर्णांकों की संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है,

$ \begin{equation*} \text { मालिकता }=\frac{\text { घटक के पूर्णांकों की संख्या }}{\text { घटक का आयतन लीटर में }} \tag{2.8} \end{equation*} $

उदाहरण के लिए, $0.25 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}$ (या $0.25 \mathrm{M}$ ) $\mathrm{NaOH}$ का घटक इसका अर्थ है कि $0.25 \mathrm{~mol}$ $\mathrm{NaOH}$ को एक लीटर (या एक घन डिसीमीटर) में घुलाया गया है।

उदाहरण 2.2

$5 \mathrm{~g}$ $\mathrm{NaOH}$ को $450 \mathrm{~mL}$ घटक में घुलाने पर घटक की मालिकता की गणना करें।

समाधान

NaOH के पूर्णांकों की संख्या = $\frac{5 \mathrm{~g}}{40 \mathrm{~g} \mathrm{~mol}^{-1}}=0.125 \mathrm{~mol}$

घटक का आयतन लीटर में $=\frac {450 \mathrm{~mL}}{1000 \mathrm{~mL} \mathrm{~L}^{-1}}$

समीकरण (2.8) का उपयोग करके,

$$ \begin{aligned} \text { Molarity } & =\frac{0.125 \mathrm{~mol} \times 1000 \mathrm{~mL} \mathrm{~L}^{-1}}{450 \mathrm{~mL}} \\ & =0.278 \mathrm{M} \\ & =0.278 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \\ & =0.278 \mathrm{~mol} \mathrm{dm}^{-3} \end{aligned} $$

(vii) मालिकता: मालिकता $(m)$ को घटक के पूर्णांकों की संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है $(\mathrm{kg})$ घटक के किलोग्राम में और इसे व्यक्त किया गया है:

$$ \begin{equation*} \text { Molality }(\mathrm{m})=\frac{\text { Moles of solute }}{\text { Mass of solvent in } \mathrm{kg}} \tag{2.9} \end{equation*} $$

उदाहरण के लिए, $1.00 \mathrm{~mol} \mathrm{~kg}^{-1}$ (या $1.00 \mathrm{~m}$ ) $\mathrm{KCl}$ का घटक इसका अर्थ है कि $1 \mathrm{~mol}(74.5 \mathrm{~g})$ $\mathrm{KCl}$ को $1 \mathrm{~kg}$ पानी में घुलाया गया है।

प्रत्येक घटक की संख्या को व्यक्त करने की विधियों के अपने फायदे और नुकसान हैं। द्रव $\%$, ppm, पूर्णांक भिन्न और मालिकता तापमान के अलावा निरपेक्ष हैं, जबकि मालिकता तापमान का एक प्रकार है। इसके कारण है क्योंकि आयतन तापमान पर निर्भर करता है और द्रव नहीं।

उदाहरण 2.3

$2.5 \mathrm{~g}$ एथानोल $\left(\mathrm{CH_3} \mathrm{COOH}\right)$ को $75 \mathrm{~g}$ बेनजीन में घुलाने पर मालिकता की ग