परिचय: विलेयता (Solubility)
विलेयता किसी दिए गए विलायक में किसी विलेय पदार्थ के घुलने की क्षमता का माप है। इसे आमतौर पर एक निश्चित तापमान पर 100 ग्राम विलायक में घुलने वाले विलेय की अधिकतम मात्रा (ग्राम में) के रूप में परिभाषित किया जाता है ताकि एक संतृप्त विलयन बन सके।
विलेयता “समान समान को घोलता है” (like dissolves like) के सिद्धांत पर निर्भर करती है, जिसका अर्थ है कि ध्रुवीय विलेय ध्रुवीय विलायकों में और अध्रुवीय विलेय अध्रुवीय विलायकों में अधिक घुलनशील होते हैं।
विलेयता को प्रभावित करने वाले कारक
1. तापमान (Temperature)
- ठोसों की द्रवों में विलेयता: अधिकांश ठोसों के लिए, तापमान बढ़ाने पर विलेयता बढ़ती है। उदाहरण: गर्म पानी में ठंडे पानी की तुलना में अधिक चीनी घुलती है।
- गैसों की द्रवों में विलेयता: गैसों के लिए, तापमान बढ़ाने पर विलेयता घटती है। उदाहरण: गर्म करने पर शीतल पेय (कोल्ड ड्रिंक) से CO₂ गैस तेजी से बाहर निकलती है।
2. दाब (Pressure)
- ठोसों और द्रवों पर प्रभाव: दाब का ठोसों और द्रवों की विलेयता पर बहुत कम या नगण्य प्रभाव पड़ता है।
- गैसों पर प्रभाव (हेनरी का नियम): किसी द्रव में गैस की विलेयता दाब के साथ सीधे संबंधित होती है।
हेनरी का नियम (Henry’s Law)
“स्थिर तापमान पर, किसी द्रव में गैस की विलेयता उस गैस के आंशिक दाब के समानुपाती होती है।”
सूत्र: P = K₇ ⋅ x (जहाँ P आंशिक दाब, x मोल अंश, और K₇ हेनरी नियतांक है)।
संख्यात्मक उदाहरण
उदाहरण 1 (ठोस की विलेयता)
प्रश्न: 20°C पर, 200 ग्राम पानी में अधिकतम 72 ग्राम नमक (NaCl) घोला जा सकता है। इस तापमान पर पानी में नमक की विलेयता (ग्राम प्रति 100 ग्राम पानी में) क्या है?
हल:
विलेयता की परिभाषा के अनुसार, हमें 100 ग्राम पानी में घुलने वाले नमक की मात्रा ज्ञात करनी है।
200 ग्राम पानी में घुलता है = 72 ग्राम नमक
1 ग्राम पानी में घुलेगा = 72 / 200 ग्राम नमक
100 ग्राम पानी में घुलेगा = (72 / 200) × 100 ग्राम नमक
विलेयता = 36 ग्राम / 100 ग्राम पानी
उदाहरण 2 (हेनरी का नियम)
प्रश्न: यदि 1 atm दाब पर N₂ गैस की जल में विलेयता 6.8 × 10⁻⁴ mol/L है, तो 0.78 atm दाब (वायुमंडल में N₂ का आंशिक दाब) पर इसकी विलेयता क्या होगी?
हल:
हेनरी के नियम के अनुसार, विलेयता (S) दाब (P) के समानुपाती होती है: S ∝ P, या S₁/P₁ = S₂/P₂.
दिया है: S₁ = 6.8 × 10⁻⁴ mol/L, P₁ = 1 atm, P₂ = 0.78 atm
S₂ = S₁ × (P₂ / P₁)
S₂ = (6.8 × 10⁻⁴ mol/L) × (0.78 atm / 1 atm)
S₂ ≈ 5.3 × 10⁻⁴ mol/L