विलयन और उदासीनता के एंथैल्पी

रसायन विज्ञान में कई प्रक्रियाएं शामिल होती हैं जहाँ ऊर्जा का अवशोषण या विमोचन होता है। इनसे संबंधित ऊष्मप्रवैगिकी के दो महत्वपूर्ण सिद्धांत हैं विलयन का एंथैल्पी और उदासीनता का एंथैल्पी। ये सिद्धांत एथलॉपी से संबंधित क्षेत्र का हिस्सा हैं, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न होने वाले ऊष्मा परिवर्तनों को मापने का अध्ययन है।

एंथैल्पी क्या है?

एंथैल्पी एक ऊष्मप्रवैगिक प्रणाली की कुल ऊर्जा का माप है। इसमें आंतरिक ऊर्जा शामिल होती है, जो प्रणाली को बनाने के लिए जरूरत वाली ऊर्जा होती है, और दबाव-आयतन ऊर्जा, जो प्रणाली के लिए इसके पर्यावरण को विस्थापित करके स्थान बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा होती है। सरल शब्दों में, एंथैल्पी प्रणाली की ऊष्मा सामग्री है।

रसायन विज्ञान में, हम अक्सर "ΔH" प्रतीक के साथ एंथैल्पी में परिवर्तन को व्यक्त करते हैं। यह स्थिर दबाव पर अवशोषित या विमुक्त ऊष्मा को दर्शाता है।

विलयन का एंथैल्पी

विलयन का एंथैल्पी, जिसे विलयन की ऊष्मा भी कहा जाता है, वह एंथैल्पी परिवर्तन है जो एक मोल सोल्युट के सॉल्वेंट में विघटन से होता है। यह प्रक्रिया या तो परिवेश से ऊष्मा अवशोषित कर सकती है (एंडोथर्मिक) या परिवेश में ऊष्मा विमोचन कर सकती है (एक्सोथर्मिक)।

आइए एक सामान्य उदाहरण पर विचार करें—पानी में नमक का विलयन। जब तालिका नमक (NaCl) पानी में विघटित होता है, तो नमक में Na⁺ और Cl^- आयनों और जल अणुओं के बीच की अंतःक्रियाएं आयन-डायपोल अंतःक्रियाओं के बनने से ऊर्जा विमोचन करती हैं। हालांकि, नमक में आयनिक बंधनों को तोड़ने के लिए भी ऊर्जा आवश्यक होती है। ऊर्जा में कुल परिवर्तन निर्धारित करता है कि प्रक्रिया एंडोथर्मिक है या एक्सोथर्मिक।

विलयन के एंथैल्पी की विज़ुअलाइजेशन

इस प्रक्रिया को देखने के लिए, निम्नलिखित सरल प्रतिनिधित्व पर विचार करें:

उदाहरण गणना

यदि पानी में 1 मोल नमक का विलयन तापमान में वृद्धि लाता है, तो इसका मतलब यह है कि प्रक्रिया एक्सोथर्मिक है और ΔH नकारात्मक है। मान लें कि यदि 1 मोल किसी पदार्थ के विघटन से तापमान में 5 °C की वृद्धि होती है, और विलयन का विशेष ऊष्मा धारिता ज्ञात है, तो आप निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके ΔH की गणना कर सकते हैं:

        ΔH = -m × c × ΔT
    

जहाँ m विलयन का द्रव्यमान है, c विशेष ऊष्मा धारिता है, और ΔT तापमान में परिवर्तन है।

उदासीनता का एंथैल्पी

उदासीनता का एंथैल्पी वह एंथैल्पी परिवर्तन है जब अम्ल और क्षार एक मोल पानी बनाने के लिए मिलते हैं। यह आमतौर पर एक एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया होती है, जिसका मतलब है कि ऊष्मा विमोचन होता है। सामान्य प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

        HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)
    

उदासीनता के दौरान, अम्ल के हाइड्रोजन आयन H+ क्षार के हाइड्रोक्साइड आयन OH- के साथ प्रतिक्रिया करते हैं ताकि पानी बने। ऊर्जा पानी के अणुओं के गठन से विमोचित होती है।

उदासीनता के एंथैल्पी की विज़ुअलाइजेशन

यहां इस प्रक्रिया का एक सरलीकृत दृश्य संदर्भ आता है:

उदाहरण गणना

उदासीनता प्रतिक्रिया के दौरान एंथैल्पी परिवर्तन की गणना करने के लिए, आपको ऊष्मा परिवर्तन को निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके नापने की आवश्यकता होती है:

        q = -m × c × ΔT
    

जहाँ q अवशोषित या विमोचित ऊष्मा है, m विलयन का द्रव्यमान है, c विशेष ऊष्मा धारिता है, और ΔT परिवेश से तापमान में बदलाव है। व्यवहार में, उदासीनता का एंथैल्पी सामान्यतः पानी के बने प्रति मोल किलोजूल (kJ/mol) में दी जाती है।

एंथैल्पी परिवर्तन को प्रभावित करने वाले कारक

कई कारक होते हैं जो प्रतिक्रिया के मापे गए एंथैल्पी परिवर्तन को प्रभावित कर सकते हैं:

• सांद्रता: अधिक सांद्रित विलयन में आयन अंतरक्रियाओं के कारण अधिक एंथैल्पी परिवर्तन हो सकता है।
• तापमान: प्रतिक्रिया दर और ऊर्जा परिवर्तन तापमान के साथ बदल सकते हैं।
• सॉल्वेंट का प्रकृति: विभिन्न सॉल्वेंट्स सोल्युट के साथ विभिन्न अंतःक्रियाओं के कारण ऊर्जा परिवर्तन को प्रभावित करते हैं।

सारांश

विलयन और उदासीनता की एंथैल्पी की अवधारणाएं रासायनिक प्रतिक्रियाओं में ऊर्जा परिवर्तनों को समझने के लिए महत्वपूर्ण हैं। विलयन का एंथैल्पी सोल्युट-सॉल्वेंट अंतःक्रियाओं में शामिल होता है और संबंधित पदार्थों के आधार पर एंडोथर्मिक या एक्सोथर्मिक हो सकता है। उदासीनता का एंथैल्पी एसिड और बेस की प्रतिक्रिया के दौरान विमोचित ऊर्जा को समझने में मदद करता है, जो मुख्य रूप से एक्सोथर्मिक होती है। ये दोनों अवधारणाएं न केवल रसायन विज्ञान में बल्कि ऐसे औद्योगिक अनुप्रयोगों में भी महत्वपूर्ण होती हैं जहां ऊर्जा दक्षता और ऊष्मा प्रबंधन महत्वपूर्ण होते हैं।

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