स्नातकोत्तर → पर्यावरण रसायन विज्ञान → जल रसायन विज्ञान ↓
जलीय रसायन विज्ञान
परिचय
जलीय रसायन विज्ञान जल पर्यावरण में रसायनों की जटिल अंतःक्रियाओं को संदर्भित करता है। इसमें प्राकृतिक और अभियांत्रिकी प्रणालियों में जल गुणवत्ता को नियंत्रित करने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं और अभिक्रियाओं को समझना शामिल है। इन अंतःक्रियाओं की समझ पारिस्थितिकी संतुलन को बनाए रखने और जल उपचार के लिए प्रक्रियाएं डिजाइन करने के लिए महत्वपूर्ण है।
प्राकृतिक जल की संरचना
प्राकृतिक जल में घुलित खनिजों, गैसों और कार्बनिक पदार्थों का जटिल मिश्रण होता है। मुख्य घटकों में सोडियम (Na +), पोटैशियम (K +), कैल्शियम (Ca 2+), मैग्नीशियम (Mg 2+), क्लोराइड (Cl -), सल्फेट (SO 4 2-), और बाइकार्बोनेट (HCO 3 -) जैसे आयन शामिल हैं।
जल अणु की संरचना
जल एक ध्रुवीय अणु है जिसका आकार मुड़ा हुआ होता है। इसकी यह संरचना इसके विलायक गुणों के लिए आवश्यक है। ऑक्सीजन हाइड्रोजन से अधिक इलेक्ट्रोनिगेटिव है और इसलिए साझा इलेक्ट्रॉनों को अधिक मजबूती से आकर्षित करता है, जिससे एक द्विध्रुवीय क्षण बनता है।
Höh
,
Hey
जल का पीएच और अम्लता
पीएच स्केल जल की अम्लता या क्षारीयता को मापता है। इसे इस प्रकार परिभाषित किया जाता है:
pH = -log[H + ]
उदाहरण के लिए, शुद्ध जल का पीएच लगभग 7 होता है, जो तटस्थ होता है। अम्लीय जल का पीएच 7 से कम होता है, जबकि क्षारीय जल का पीएच 7 से अधिक होता है।
जलीय प्रणालियों में बफर
जलीय प्रणालियों में, बफर पीएच स्थिरता बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। प्राकृतिक जल में एक सामान्य बफर प्रणाली कार्बोनेट प्रणाली है:
CO 2 + H 2 O ⇌ H 2 CO 3 ⇌ H + + HCO 3 - ⇌ CO 3 2- + 2H +
यह संतुलन जल के पीएच को एक सीमित दायरे में रखने में मदद करता है, यहां तक कि जब इसमें अम्ल या क्षार मिलाया जाता है।
पानी में ऑक्सीडेशन-रिडक्शन अभिक्रियाएं
रेडॉक्स अभिक्रियाएं प्रजातियों के बीच इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को शामिल करती हैं। जलीय प्रणालियों में, ये अभिक्रियाएं विभिन्न यौगिकों की घुलनशीलता को प्रभावित कर सकती हैं।
पानी की रिडॉक्स स्थिति को अक्सर इसके ऑक्सीकरण-रिडक्शन संभावित (ORP) द्वारा पहचाना जाता है। उदाहरण के लिए, पानी में लोहे का रूपांतरण इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:
Fe2 + ⇌ Fe3 + + e -
घुलनशीलता और अवस्था अंतःक्रियाएं
पानी में विभिन्न यौगिकों की घुलनशीलता उनके वितरण और जैवउपलब्धता को प्रभावित करती है। घुलनशीलता को तापमान, दबाव और अन्य घुले हुए पदार्थों की उपस्थिति जैसे कारकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
यहां एक घुलनशीलता अभिक्रिया का एक उदाहरण है:
CaCO 3 (s) ⇌ Ca 2+ (aq) + CO 3 2- (aq)
पानी में जटिलता
जटिलता संक्रमण धातु आयनों के लिगैंड्स के साथ समन्वय के माध्यम से अणुओं के निर्माण को शामिल करती है। यह प्रक्रिया जलीय वातावरण में धातु आयनों की घुलनशीलता और गतिशीलता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती है।
उदाहरण के लिए, तांबे का अमोनिया के साथ संयोजन इस प्रकार लिखा जा सकता है:
Cu 2+ + 4NH 3 ⇌ [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+
जलीय प्रणालियों में जैविक रसायन विज्ञान
पानी में मौजूद जैविक पदार्थों में क्षय होते पौधे और मानवजनित यौगिक शामिल होते हैं। ये विभिन्न अभिक्रियाओं, जैसे अपरदन और अवक्षेपण, में शामिल हो सकते हैं जो पानी की रसायन शास्त्र को प्रभावित करते हैं।
जैविक पदार्थों के विघटन को निम्नलिखित रूप में दर्शाया जा सकता है:
C x H y O z + O 2 → CO 2 + H 2 O
पर्यावरणीय प्रभाव
जलीय रसायन विज्ञान को समझना प्रदूषण और यूट्रोफिकेशन जैसे पर्यावरणीय मुद्दों से निपटने के लिए मौलिक है, जो जलीय पारिस्थितिक तंत्र का क्षरण कर सकते हैं।
उदाहरण के लिए, जल निकायों में अतिरिक्त पोषक तत्व शैवाल के प्रसार का कारण बन सकते हैं, जो ऑक्सीजन के स्तर को प्रभावित करते हैं:
NO 3 - + N (यह अत्यधिक शैवाल वृद्धि में होता है)
निष्कर्ष
जलीय रसायन विज्ञान जल प्रणालियों को समझने और प्रबंधित करने के लिए एक आवश्यक अध्ययन क्षेत्र है। पीएच संतुलन, रेडॉक्स अभिक्रियाओं, और जटिलता जैसे अवधारणाओं का अन्वेषण करके, वैज्ञानिक और इंजीनियर मानव गतिविधियों के जल पर्यावरण पर प्रभाव की बेहतर भविष्यवाणी और शमन कर सकते हैं।
टिप्पणियाँ