SATHEE: Chapter-02 Acids, Bases, and Salts

Chapter-02 Acids, Bases, and Salts

You have learnt in your previous classes that the sour and bitter tastes of food are due to acids and bases, respectively, present in them. If someone in the family is suffering from a problem of acidity after overeating, which of the following would you suggest as a remedy-lemon juice, vinegar or baking soda solution?

Which property did you think of while choosing the remedy? Surely you must have used your knowledge about the ability of acids and bases to nullify each other’s effect.
Recall how we tested sour and bitter substances without tasting them.

You already know that acids are sour in taste and change the colour of blue litmus to red, whereas, bases are bitter and change the colour of the red litmus to blue. Litmus is a natural indicator, turmeric is another such indicator. Have you noticed that a stain of curry on a white cloth becomes reddish-brown when soap, which is basic in nature, is scrubbed on it? It turns yellow again when the cloth is washed with plenty of water. You can also use synthetic indicators such as methyl orange and phenolphthalein to test for acids and bases.

In this Chapter, we will study the reactions of acids and bases, how acids and bases cancel out each other’s effects and many more interesting things that we use and see in our day-to-day life.

Do you Know?

Litmus solution is a purple dye, which is extracted from lichen, a plant belonging to the division Thallophyta, and is commonly used as an indicator. When the litmus solution is neither acidic nor basic, its colour is purple. There are many other natural materials like red cabbage leaves, turmeric, coloured petals of some flowers such as Hydrangea, Petunia and Geranium, which indicate the presence of acid or base in a solution. These are called acid-base indicators or sometimes simply indicators.

Question

1. You have been provided with three test tubes. One of them contains distilled water and the other two contain an acidic solution and a basic solution, respectively. If you are given only red litmus paper, how will you identify the contents of each test tube?

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#missing

2.1 UNDERSTANDING THE CHEMICAL PROPERTIES OF ACIDS AND BASES

2.1.1 Acids and Bases in the Laboratory

Activity 2.1

Collect the following solutions from the science laboratoryhydrochloric acid $(HCl)$, sulphuric acid $(H_2 SO_4)$, nitric acid $(HNO_3)$, acetic acid $(CH_3 COOH)$, sodium hydroxide $(NaOH)$, calcium hydroxide $[Ca(OH)_2]$, potassium hydroxide $(KOH)$, magnesium hydroxide $[Mg(OH)_2]$, and ammonium hydroxide $(NH_4 OH)$.

Put a drop of each of the above solutions on a watch-glass one by one and test with a drop of the indicators shown in Table 2.1.

What change in colour did you observe with red litmus, blue litmus, phenolphthalein and methyl orange solutions for each of the solutions taken?

Tabulate your observations in Table 2.1.

Table 2.1

Sample solution	Red litmus solution	Blue litmus solution	Phenolphthalein solution	Methyl orange solution

These indicators tell us whether a substance is acidic or basic by change in colour. There are some substances whose odour changes in acidic or basic media. These are called olfactory indicators. Let us try out some of these indicators.

Activity 2.2

Take some finely chopped onions in a plastic bag along with some strips of clean cloth. Tie up the bag tightly and leave overnight in the fridge. The cloth strips can now be used to test for acids and bases.

Take two of these cloth strips and check their odour.

Keep them on a clean surface and put a few drops of dilute $HCl$ solution on one strip and a few drops of dilute $NaOH$ solution on the other.

Rinse both cloth strips with water and again check their odour.

Note your observations.

Now take some dilute vanilla essence and clove oil and check their odour.

Take some dilute $HCl$ solution in one test tube and dilute $NaOH$ solution in another. Add a few drops of dilute vanilla essence to both test tubes and shake well. Check the odour once again and record changes in odour, if any.

Similarly, test the change in the odour of clove oil with dilute $HCl$ and dilute $NaOH$ solutions and record your observations.

Which of these - vanilla, onion and clove, can be used as olfactory indicators on the basis of your observations?

Let us do some more activities to understand the chemical properties of acids and bases.

2.1.2 How do Acids and Bases React with Metals?

Activity 2.3

CAUTION: This activity needs the teacher’s assistance.

Set the apparatus as shown in Fig. 2.1.

Take about $5 mL$ of dilute sulphuric acid in a test tube and add a few pieces of zinc granules to it.

What do you observe on the surface of zinc granules?

Pass the gas being evolved through the soap solution.

Why are bubbles formed in the soap solution?

Take a burning candle near a gas filled bubble.

What do you observe?

Repeat this Activity with some more acids like $HCl, HNO_3$ and $CH_3 COOH$.

Are the observations in all the cases the same or different?

Figure 2.1 Reaction of zinc granules with dilute sulphuric acid and testing hydrogen gas by burning

Note that the metal in the above reactions displaces hydrogen atoms from the acids as hydrogen gas and forms a compound called a salt. Thus, the reaction of a metal with an acid can be summarised as -

Acid + Metal $ \rightarrow $ Salt + Hydrogen gas

Can you now write the equations for the reactions you have observed?

Activity 2.4

Place a few pieces of granulated zinc metal in a test tube.

Add $2 mL$ of sodium hydroxide solution and warm the contents of the test tube.

Repeat the rest of the steps as in Activity 2.3 and record your observations.

The reaction that takes place can be written as follows.

$$ 2 \mathrm{NaOH}(\mathrm{aq})+\mathrm{Zn}(\mathrm{s}) \rightarrow \underset{\text { (Sodium zincate) }}{\mathrm{Na} _{2} \mathrm{ZnO} _{2}(\mathrm{~s})+\mathrm{H} _{2}(\mathrm{~g})} $$

You find again that hydrogen is formed in the reaction. However, such reactions are not possible with all metals.

2.1.3 How do Metal Carbonates and Metal Hydrogen carbonates React with Acids?

Activity 2.5

Take two test tubes, label them as A and $B$.

Take about $0.5 g$ of sodium carbonate $(Na_2 CO_3)$ in test tube $A$ and about $0.5 g$ of sodium hydrogencarbonate $(NaHCO_3)$ in test tube B.

Add about $2 mL$ of dilute $HCl$ to both the test tubes.

What do you observe?

Pass the gas produced in each case through lime water (calcium hydroxide solution) as shown in Fig. 2.2 and record your observations.

Figure 2.2 Passing carbon dioxide gas through calcium hydroxide solution

The reactions occurring in the above Activity are written as -

Test tube $\mathrm{A: Na_2 CO_3(s)+2 HCl(aq) \to 2 NaCl(aq)+H_2 O(l)+CO_2(g)}$

Test tube $\mathrm{B: NaHCO_3(s)+HCl(aq) \to NaCl(aq)+H_2 O(l)+CO_2(g)}$

On passing the carbon dioxide gas evolved through lime water,

$ \mathrm{\underset{\text{ (Lime water) }}{Ca(OH)_2(aq)}+CO_2(g) \to \underset{\text{ (White precipitate) }}{CaCO_3(s)+H_2 O(l)}} $

On passing excess carbon dioxide the following reaction takes place:

$\mathrm{CaCO_3(s)+H_2 O(l)+CO_2(g) \to \underset{\text{ (Soluble in water) }}{Ca(HCO_3)_2(aq)}}$

Limestone, chalk and marble are different forms of calcium carbonate.
All metal carbonates and hydrogencarbonates react with acids to give a corresponding salt, carbon dioxide and water.

Thus, the reaction can be summarised as -

Metal carbonate/Metal hydrogencarbonate + Acid $\rightarrow$ Salt + Carbon dioxide + Water

2.1.4 How do Acids and Bases React with each other?

Activity 2.6

Take about $2 mL$ of dilute $NaOH$ solution in a test tube and add two drops of phenolphthalein solution.

What is the colour of the solution?

Add dilute $HCl$ solution to the above solution drop by drop.

Is there any colour change for the reaction mixture?

Why did the colour of phenolphthalein change after the addition of an acid?

Now add a few drops of $NaOH$ to the above mixture.

Does the pink colour of phenolphthalein reappear?

Why do you think this has happened?

In the above Activity, we have observed that the effect of a base is nullified by an acid and vice-versa. The reaction taking place is written as -

$\mathrm{NaOH(aq)+HCl(aq) \to NaCl(aq)+H_2 O(l)}$

The reaction between an acid and a base to give a salt and water is known as a neutralisation reaction. In general, a neutralisation reaction can be written as -

Base + Acid $\rightarrow$ Salt + Water

2.1.5 Reaction of Metallic Oxides with Acids

Activity 2.7

Take a small amount of copper oxide in a beaker and add dilute hydrochloric acid slowly while stirring.

Note the colour of the solution. What has happened to the copper oxide?

You will notice that the colour of the solution becomes blue-green and the copper oxide dissolves. The blue-green colour of the solution is due to the formation of copper(II) chloride in the reaction. The general reaction between a metal oxide and an acid can be written as -

Metal oxide + Acid $\rightarrow$ Salt + Water

Now write and balance the equation for the above reaction. Since metallic oxides react with acids to give salts and water, similar to the reaction of a base with an acid, metallic oxides are said to be basic oxides.

2.1.6 Reaction of a Non-metallic Oxide with Base

You saw the reaction between carbon dioxide and calcium hydroxide (lime water) in Activity 2.5. Calcium hydroxide, which is a base, reacts with carbon dioxide to produce a salt and water. Since this is similar to the reaction between a base and an acid, we can conclude that nonmetallic oxides are acidic in nature.

QUESTIONS

1. Why should curd and sour substances not be kept in brass and copper vessels?

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Answer

Curd and other sour substances contain acids. Therefore, when they are kept in brass and copper vessels, the metal reacts with the acid to liberate hydrogen gas and harmful products, thereby spoiling the food.

2. Which gas is usually liberated when an acid reacts with a metal? Illustrate with an example. How will you test for the presence of this gas?

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Solution:- Hydrogen gas is usually liberated when an acid reacts with a metal.

Take few pieces of zinc granules and add $5 ml$ of dilute $H 2 SO 4$. Shake it and pass the gas produced into a soap solution. The bubbles of the soap solution are formed. These soap bubbles contain hydrogen gas.

$ 2 H_2 SO_4+Zn \longrightarrow Zn(SO_4)_2+2 H_2 \uparrow $

We can test the evolved hydrogen gas by its burning with a pop sound when a candle is brought near the soap bubbles.

3. Metal compound A reacts with dilute hydrochloric acid to produce effervescence. The gas evolved extinguishes a burning candle. Write a balanced chemical equation for the reaction if one of the compounds formed is calcium chloride.

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Answer

Calcium Hydrochloricacid Calcium chloride Carbon dioxide Water

carbonate

2.2 WHAT DO ALL ACIDS AND ALL BASES HAVE IN COMMON?

In Section 2.1 we have seen that all acids have similar chemical properties. What leads to this similarity in properties? We saw in Activity 2.3 that all acids generate hydrogen gas on reacting with metals, so hydrogen seems to be common to all acids. Let us perform an Activity to investigate whether all compounds containing hydrogen are acidic.

Activity 2.8

Take solutions of glucose, alcohol, hydrochloric acid, sulphuric acid, etc.

Fix two nails on a cork, and place the cork in a $100 mL$ beaker.

Connect the nails to the two terminals of a 6 volt battery through a bulb and a switch, as shown in Fig. 2.3.

Now pour some dilute $HCl$ in the beaker and switch on the current.

Repeat with dilute sulphuric acid.

What do you observe?

Repeat the experiment separately with glucose and alcohol solutions. What do you observe now?

Does the bulb glow in all cases?

Figure 2.3 Acid solution in water conducts electricity

The bulb will start glowing in the case of acids, as shown in Fig. 2.3. But you will observe that glucose and alcohol solutions do not conduct electricity. Glowing of the bulb indicates that there is a flow of electric current through the solution. The electric current is carried through the acidic solution by ions.

Acids contain $H^{+}$ion as cation and anion such as $Cl^{-}$in $HCl, NO_3^{-}$in $HNO_3, SO_4^{2-}$ in $H_2 SO_4, CH_3 COO^{-}$in $CH_3 COOH$. Since the cation present in acids is $H^{+}$, this suggests that acids produce hydrogen ions, $H^{+}(aq)$, in solution, which are responsible for their acidic properties.

Repeat the same Activity using alkalis such as sodium hydroxide, calcium hydroxide, etc. What can you conclude from the results of this Activity?

2.2.1 What Happens to an Acid or a Base in a Water Solution?

Do acids produce ions only in aqueous solution? Let us test this.

Activity 2.9

Take about $1 g$ solid $NaCl$ in a clean and dry test tube and set up the apparatus as shown in Fig. 2.4.

Add some concentrated sulphuric acid to the test tube.

What do you observe? Is there a gas coming out of the delivery tube?

Test the gas evolved successively with dry and wet blue litmus paper.

In which case does the litmus paper change colour?

On the basis of the above Activity, what do you infer about the acidic character of:
(i) dry $HCl$ gas
(ii) $HCl$ solution?
Note to teachers: If the climate is very humid, you will have to pass the gas produced through a guard tube (drying tube) containing calcium chloride to dry the gas.

Figure 2.4 Preparation of $HCl$ gas

This experiment suggests that hydrogen ions in $HCl$ are produced in the presence of water. The separation of $H^{+}$ion from $HCl$ molecules cannot occur in the absence of water.

$$\mathrm{HCl+H_2 O \to H_3 O^{+}+Cl^{-}}$$

Hydrogen ions cannot exist alone, but they exist after combining with water molecules. Thus hydrogen ions must always be shown as $H^{+}(aq)$ or hydronium ion $(H_3 O^{+})$.

$$\mathrm{H^{+}+H_2 O \to H_3 O^{+}}$$

We have seen that acids give $H_3 O^{+}$or $H^{+}(aq)$ ion in water. Let us see what happens when a base is dissolved in water.

$$ \begin{aligned} & \mathrm{NaOH}(\mathrm{s}) \xrightarrow{\mathrm{H} _{2} \mathrm{O}} \mathrm{Na}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq}) \\ & \mathrm{KOH}(\mathrm{s}) \xrightarrow{\mathrm{H} _{2} \mathrm{O}} \mathrm{K}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq}) \\ & \mathrm{Mg}(\mathrm{OH}) _{2}(\mathrm{~s}) \xrightarrow{\mathrm{H} _{2} \mathrm{O}} \mathrm{Mg}^{2+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq}) \end{aligned} $$

Bases generate hydroxide $(OH^{-})$ions in water. Bases which are soluble in water are called alkalis.

Do you know?

All bases do not dissolve in water. An alkali is a base that dissolves in water. They are soapy to touch, bitter and corrosive. Never taste or touch them as they may cause harm. Which of the bases in the Table 2.1 are alkalis?

Now as we have identified that all acids generate $H^{+}(aq)$ and all bases generate $OH^{-}(aq)$, we can view the neutralisation reaction as follows -

$ \begin{aligned} & \text{ Acid + Base } \to \text{ Salt + Water } \\ & H X+M OH \to MX+HOH \\ & H^{+}(aq)+OH^{-}(aq) \to H_2 O(l) \end{aligned} $

Let us see what is involved when water is mixed with an acid or a base.

Figure 2.5 Warning sign displayed on containers containing concentrated acids and bases

Activity 2.10

Take $10 \mathrm{~mL}$ water in a beaker.

Add a few drops of concentrated $\left(\mathrm{H} _{2} \mathrm{SO} _{4}\right)$ to it and swirl the beaker slowly.

Touch the base of the beaker.

Is there a change in temperature?

Is this an exothermic or endothermic process?

Repeat the above Activity with sodium hydroxide pellets and record your observations.

The process of dissolving an acid or a base in water is a highly exothermic one. Care must be taken while mixing concentrated nitric acid or sulphuric acid with water. The acid must always be added slowly to water with constant stirring. If water is added to a concentrated acid, the heat generated may cause the mixture to splash out and cause burns. The glass container may also break due to excessive local heating. Look out for the warning sign (shown in Fig. 2.5) on the can of concentrated sulphuric acid and on the bottle of sodium hydroxide pellets.

Mixing an acid or base with water results in decrease in the concentration of ions $(H_3 O^{+} / OH^{-})$ per unit volume. Such a process is called dilution and the acid or the base is said to be diluted.

QUESTIONS

1. Why do $HCl, HNO_3$, etc., show acidic characters in aqueous solutions while solutions of compounds like alcohol and glucose do not show acidic character?

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Answer

The dissociation of $HCl$ or $HNO 3$ to form hydrogen ions always occurs in the presence of water. Hydrogen ions $(H^{+})$ combine with $H 2 O$ to form hydronium ions $(H3O+$ ).

The reaction is as follows:

$ \begin{aligned} & HCl _{(a q)} \longrightarrow H^{+}+Cl^{-} \\ & H^{+}+H_2 O \longrightarrow H_3 O^{+} \end{aligned} $

Although aqueous solutions of glucose and alcohol contain hydrogen, these cannot dissociate in water to form hydrogen ions. Hence, they do not show acidic character.

2. Why does an aqueous solution of an acid conduct electricity?

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Answer

Acids dissociate in aqueous solutions to form ions. These ions are responsible for conduction of electricity.

3. Why does dry $HCl$ gas not change the colour of the dry litmus paper?

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Answer

Colour of the litmus paper is changed by the hydrogen ions. Dry HCl gas does not contain $H^{+}$ions. It is only in the aqueous solution that an acid dissociates to give ions. Since in this case, neither $HCl$ is in the aqueous form nor the litmus paper is wet, therefore, the colour of the litmus paper does not change.

Since the process of dissolving an acid in water is exothermic, it is always recommended that acid should be added to water. If it is done the other way, then it is possible that because of the large amount of heat generated, the mixture splashes out and causes burns.

4. While diluting an acid, why is it recommended that the acid should be added to water and not water to the acid?

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Answer

Exothermic reaction: It is a reaction in which energy is emitted in the form of light or heat. Energy is released to the environment as the reaction proceeds.

The reaction of acid and water is an exothermic reaction since a lot of heat is liberated during the reaction. This heat changes some water to steam explosively which can splash the acid on our face or clothes and cause acid burns. Therefore,

While diluting an acid, it is preferred that the acid is added to water rather than the water being added to the acid.
Adding water to a concentrated acid releases a large amount of heat, which can cause an explosion and acid burns on the skin, clothing, and other body parts.

Hence, adding acid to water is safe, but adding water to acid is not.

5. How is the concentration of hydronium ions $(H_3 O^{+})$affected when a solution of an acid is diluted?

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Answer

When an acid is diluted, the concentration of hydronium ions ( $H 3 O+)$ per unit volume decreases. This means that the strength of the acid decreases.

6. How is the concentration of hydroxide ions $(OH^{-})$affected when excess base is dissolved in a solution of sodium hydroxide?

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Answer

The concentration of hydroxide ions $(OH^{-})$would increase when excess base is dissolved in a solution of sodium hydroxide.

2.3 HOW STRONG ARE ACID OR BASE SOLUTIONS?

We know how acid-base indicators can be used to distinguish between an acid and a base. We have also learnt in the previous section about dilution and decrease in concentration of $H^{+}$or $OH^{-}$ions in solutions. Can we quantitatively find the amount of these ions present in a solution? Can we judge how strong a given acid or base is?

We can do this by making use of a universal indicator, which is a mixture of several indicators. The universal indicator shows different colours at different concentrations of hydrogen ions in a solution.

A scale for measuring hydrogen ion concentration in a solution, called $pH$ scale has been developed. The $p$ in $pH$ stands for ‘potenz’ in German, meaning power. On the $pH$ scale we can measure $pH$ generally from 0 (very acidic) to 14 (very alkaline). $pH$ should be thought of simply as a number which indicates the acidic or basic nature of a solution. Higher the hydronium ion concentration, lower is the $pH$ value.

The $pH$ of a neutral solution is 7 . Values less than 7 on the $pH$ scale represent an acidic solution. As the $pH$ value increases from 7 to 14 , it represents an increase in $OH^{-}$ion concentration in the solution, that is, increase in the strength of alkali (Fig. 2.6). Generally paper impregnated with the universal indicator is used for measuring $pH$.

Figure 2.6 Variation of $pH$ with the change in concentration of $H^{+}(aq)$ and $OH^{-}(aq)$ ions

Activity 2.11

Test the $pH$ values of solutions given in Table 2.2 .

Record your observations.

What is the nature of each substance on the basis of your observations?

Table 2.2

S. No.	Solution	Colour of pH paper	Approximate pH value	Nature of substance
1	Saliva (before meal)
2	Saliva (after meal)
3	Lemon juice
4	Colourless aerated drink
5	Carrot juice
6	Coffee
7	Tomato juice
8	Tap water
9	$1 M NaOH$
10	$1 M HCl$

Figure 2.7 $pH$ of some common substances shown on a $pH$ paper (colours are only a rough guide)

The strength of acids and bases depends on the number of $H^{+}$ions and $OH^{-}$ions produced, respectively. If we take hydrochloric acid and acetic acid of the same concentration, say one molar, then these produce different amounts of hydrogen ions. Acids that give rise to more $H^{+}$ions are said to be strong acids, and acids that give less $H^{+}$ions are said to be weak acids. Can you now say what weak and strong bases are?

2.3.1 Importance of $\mathrm{pH}$ in Everyday Life

Are plants and animals $\mathrm{pH}$ sensitive?

Our body works within the $pH$ range of 7.0 to 7.8 . Living organisms can survive only in a narrow range of $pH$ change. When $pH$ of rain water is less than 5.6, it is called acid rain. When acid rain flows into the rivers, it lowers the $pH$ of the river water. The survival of aquatic life in such rivers becomes difficult.

Do you know?

Acids in other planets The atmosphere of venus is made up of thick white and yellowish clouds of sulphuric acid. Do you think life can exist on this planet?

What is the pH of the soil in your backyard?

Plants require a specific $pH$ range for their healthy growth. To find out the $pH$ required for the healthy growth of a plant, you can collect the soil from various places and check the $pH$ in the manner described below in Activity 2.12. Also, you can note down which plants are growing in the region from which you have collected the soil.

Activity 2.12

Put about $2 g$ soil in a test tube and add $5 mL$ water to it.

Shake the contents of the test tube.

Filter the contents and collect the filtrate in a test tube.

Check the pH of this filtrate with the help of universal indicator paper.

What can you conclude about the ideal soil $pH$ for the growth of plants in your region?\

pH in our digestive system

It is very interesting to note that our stomach produces hydrochloric acid. It helps in the digestion of food without harming the stomach. During indigestion the stomach produces too much acid and this causes pain and irritation. To get rid of this pain, people use bases called antacids. One such remedy must have been suggested by you at the beginning of this Chapter. These antacids neutralise the excess acid. Magnesium hydroxide (Milk of magnesia), a mild base, is often used for this purpose.

pH change as the cause of tooth decay

Tooth decay starts when the $pH$ of the mouth is lower than 5.5. Tooth enamel, made up of calcium hydroxyapatite (a crystalline form of calcium phosphate) is the hardest substance in the body. It does not dissolve in water, but is corroded when the $pH$ in the mouth is below 5.5. Bacteria present in the mouth produce acids by degradation of sugar and food particles remaining in the mouth after eating. The best way to prevent this is to clean the mouth after eating food. Using toothpastes, which are generally basic, for cleaning the teeth can neutralise the excess acid and prevent tooth decay.

Self defence by animals and plants through chemical warfare

Have you ever been stung by a honey-bee? Bee-sting leaves an acid which causes pain and irritation. Use of a mild base like baking soda on the stung area gives relief. Stinging hair of nettle leaves inject methanoic acid causing burning pain.

Do you know?

Nature provides neutralisation optionsNettle is a herbaceous plant which grows in the wild. Its leaves have stinging hair, which cause painful stings when touched accidentally. This is due to the methanoic acid secreted by them. A traditional remedy is rubbing the area with the leaf of the dock plant, which often grows beside the nettle in the wild. Can you guess the nature of the dock plant? So next time you know what to look out for if you accidentally touch a nettle plant while trekking. Are you aware of any other effective traditional remedies for such stings?

Table 2.3 Some naturally occurring acids

Natural source	Acid	Natural source	Acid
Vinegar	Acetic acid	Sour milk (Curd)	Lactic acid
Orange	Citric acid	Lemon	Citric acid
Tamarind	Tartaric acid	Ant sting	Methanoic acid
Tomato	Oxalic acid	Nettle sting	Methanoic acid

QUESTIONS

1. You have two solutions, A and B. The pH of solution A is 6 and $pH$ of solution B is 8 . Which solution has more hydrogen ion concentration? Which of this is acidic and which one is basic?

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Answer

A pH value of less than 7 indicates an acidic solution, while greater than 7 indicates a basic solution. Therefore, the solution with $pH=6$ is acidic and has more hydrogen ion concentration than the solution of $pH=8$ which is basic.

2. What effect does the concentration of $H^{+}(aq)$ ions have on the nature of the solution?

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Answer

Concentration of $H _{(\alpha q)}^{+}$can have a varied effect on the nature of the solution. With an increase in $H+$ ion concentration, the solution becomes more acidic, while a decrease of $H+$ ion causes an increase in the basicity of the solution.

3. Do basic solutions also have $H^{+}(aq)$ ions? If yes, then why are these basic?

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Answer

Yes, basic solution also has $H _{(a q)}^{+} \quad$ ions. However, their concentration is less as compared to the concentration of $OH^{-}$ions that makes the solution basic.

4. Under what soil condition do you think a farmer would treat the soil of his fields with quick lime (calcium oxide) or slaked lime (calcium hydroxide) or chalk (calcium carbonate)?

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Answer

If the soil is acidic and improper for cultivation, then to increase the basicity of soil, the farmer would treat the soil with quick lime or slaked lime or chalk.

2.4 MORE ABOUT SALTS

In the previous sections we have seen the formation of salts during various reactions. Let us understand more about their preparation, properties and uses.

2.4.1 Family of Salts

Activity 2.13

Write the chemical formulae of the salts given below. Potassium sulphate, sodium sulphate, calcium sulphate, magnesium sulphate, copper sulphate, sodium chloride, sodium nitrate, sodium carbonate and ammonium chloride.

Identify the acids and bases from which the above salts may be obtained.

Salts having the same positive or negative radicals are said to belong to a family. For example, $NaCl$ and $Na_2 SO_4$ belong to the family of sodium salts. Similarly, $NaCl$ and $KCl$ belong to the family of chloride salts. How many families can you identify among the salts given in this Activity?

2.4.2 pH of Salts

Activity 2.14

Collect the following salt samples - sodium chloride, potassium nitrate, aluminium chloride, zinc sulphate, copper sulphate, sodium acetate, sodium carbonate and sodium hydrogencarbonate (some other salts available can also be taken).

Check their solubility in water (use distilled water only).

Check the action of these solutions on litmus and find the pH using a $pH$ paper.

Which of the salts are acidic, basic or neutral?

Identify the acid or base used to form the salt.

Report your observations in Table 2.4.

Table 2.4.

Salt	$\mathbf{p H}$	Acid used	Base used

Salts of a strong acid and a strong base are neutral with $pH$ value of 7 . On the other hand, salts of a strong acid and weak base are acidic with $pH$ value less than 7 and those of a strong base and weak acid are basic in nature, with $pH$ value more than 7 .

2.4.3 Chemicals from Common Salt

By now you have learnt that the salt formed by the combination of hydrochloric acid and sodium hydroxide solution is called sodium chloride. This is the salt that you use in food. You must have observed in the above Activity that it is a neutral salt.

Seawater contains many salts dissolved in it. Sodium chloride is separated from these salts. Deposits of solid salt are also found in several parts of the world. These large crystals are often brown due to impurities. This is called rock salt. Beds of rock salt were formed when seas of bygone ages dried up. Rock salt is mined like coal.

You must have heard about Mahatma Gandhi’s Dandi March. Did you know that sodium chloride was such an important symbol in our struggle for freedom?

Common salt - A raw material for chemicals

The common salt thus obtained is an important raw material for various materials of daily use, such as sodium hydroxide, baking soda, washing soda, bleaching powder and many more. Let us see how one substance is used for making all these different substances.

Sodium hydroxide

When electricity is passed through an aqueous solution of sodium chloride (called brine), it decomposes to form sodium hydroxide. The process is called the chlor-alkali process because of the products formedchlor for chlorine and alkali for sodium hydroxide.

$ \mathrm{2 NaCl(aq)+2 H_2 O(l) \to 2 NaOH(aq)+Cl_2(g)+H_2(g)} $

Chlorine gas is given off at the anode, and hydrogen gas at the cathode. Sodium hydroxide solution is formed near the cathode. The three products produced in this process are all useful. Figure 2.8 shows the different uses of these products.

Figure 2.8 Important products from the chlor-alkali process

Bleaching powder

You have already come to know that chlorine is produced during the electrolysis of aqueous sodium chloride (brine). This chlorine gas is used for the manufacture of bleaching powder. Bleaching powder is produced by the action of chlorine on dry slaked lime $[Ca(OH)_2]$. Bleaching powder is represented as $CaOCl_2$, though the actual composition is quite complex.

$$ \mathrm{Ca(OH)_2+Cl_2 \to CaOCl_2+H_2 O} $$

Bleaching powder is used

(i) for bleaching cotton and linen in the textile industry, for bleaching wood pulp in paper factories and for bleaching washed clothes in laundry;

(ii) as an oxidising agent in many chemical industries; and

(iii) to make drinking water free from germs.

Baking soda

The baking soda is commonly used in the kitchen for making tasty crispy pakoras, etc. Sometimes it is added for faster cooking. The chemical name of the compound is sodium hydrogencarbonate $(NaHCO_3)$. It is produced using sodium chloride as one of the raw materials.

$ \mathrm{NaCl+H_2 O+CO_2+NH_3 \to } \underset{\text{(Ammonium chloride)}}{\mathrm{NH_4Cl}} + \underset{\text{Sodium hydogencarbonate}}{\mathrm{NaHCO_3}} $

Did you check the pH of sodium hydrogencarbonate in Activity 2.14? Can you correlate why it can be used to neutralise an acid? It is a mild non-corrosive basic salt. The following reaction takes place when it is heated during cooking -

$ \underset{\text{(Sodium Hydrogencarbonate)}} {\mathrm{2NaHCO_3}} \xrightarrow[]{\text{Heat}} \underset{\text{Sodium carbonate}}{\mathrm{Na_2CO_3}} + \mathrm{H_2O + CO_2} $

Sodium hydrogencarbonate has got various uses in the household.

Uses of Baking soda

(i) For making baking powder, which is a mixture of baking soda (sodium hydrogencarbonate) and a mild edible acid such as tartaric acid. When baking powder is heated or mixed in water, the following reaction takes place -

$ \underset{\text{(From any acid)}} {\text{NaHCO} _3} + \text{H}^+ \to \text{CO} _2 + \text{H} _2\text{O} + \text{Sodium salt of acid} $

Carbon dioxide produced during the reaction can cause bread or cake to rise making them soft and spongy.

(ii) Sodium hydrogencarbonate is also an ingredient in antacids. Being alkaline, it neutralises excess acid in the stomach and provides relief.

(iii) It is also used in soda-acid fire extinguishers.

Washing soda

Another chemical that can be obtained from sodium chloride is $Na_2 CO_3 \cdot 10 H_2 O$ (washing soda). You have seen above that sodium carbonate can be obtained by heating baking soda; recrystallisation of sodium carbonate gives washing soda. It is also a basic salt.

$$ \begin{aligned} & \mathrm{Na} _{2} \mathrm{CO} _{3}+10 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{Na} _{2} \mathrm{CO} _{3} \cdot 10 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O} \\ & \text { (Sodium carbonate) } \end{aligned} $$

What does $10 H_2 O$ signify? Does it make $Na_2 CO_3$ wet? We will address this question in the next section.

Sodium carbonate and sodium hydrogencarbonate are useful chemicals for many industrial processes as well.

Uses of washing soda

(i) Sodium carbonate (washing soda) is used in glass, soap and paper industries.

(ii) It is used in the manufacture of sodium compounds such as borax.

(iii) Sodium carbonate can be used as a cleaning agent for domestic purposes.

(iv) It is used for removing permanent hardness of water.

2.4.4 Are the Crystals of Salts really Dry?

Activity 2.15

Heat a few crystals of copper sulphate in a dry boiling tube.

What is the colour of the copper sulphate after heating?

Do you notice water droplets in the boiling tube? Where have these come from?

Add 2-3 drops of water on the sample of copper sulphate obtained after heating.

What do you observe? Is the blue colour of copper sulphate restored?

Figure 2.9 Removing water of crystallisation

Copper sulphate crystals which seem to be dry contain water of crystallisation. When we heat the crystals, this water is removed and the salt turns white.

If you moisten the crystals again with water, you will find that blue colour of the crystals reappears.

Water of crystallisation is the fixed number of water molecules present in one formula unit of a salt. Five water molecules are present in one formula unit of copper sulphate. Chemical formula for hydrated copper sulphate is $Cu SO_4 .5 H_2 O$. Now you would be able to answer the question whether the molecule of $Na_2 CO_3 \cdot 10 H_2 O$ is wet.

One other salt, which possesses water of crystallisation is gypsum. It has two water molecules as water of cyrstallisation. It has the chemical formula $CaSO_4 \cdot 2 H_2 O$. Let us look into the use of this salt.

Plaster of Paris

On heating gypsum at $373 K$, it loses water molecules and becomes calcium sulphate hemihydrate $(CaSO_4 \cdot \dfrac{1}{2} H_2 O)$. This is called Plaster of Paris, the substance which doctors use as plaster for supporting fractured bones in the right position. Plaster of Paris is a white powder and on mixing with water, it changes to gypsum once again giving a hard solid mass.

$ \underset{\text{(Plaster of paris)}}{\mathrm{CaSO_4. 1\dfrac{1}{2}H_2O}} \to \underset{\text{(Gypsum)}}{\mathrm{CaSO_4.2H_2O}} $

Note that only half a water molecule is shown to be attached as water of crystallisation. How can you get half a water molecule? It is written in this form because two formula units of $CaSO_4$ share one molecule of water. Plaster of Paris is used for making toys, materials for decoration and for making surfaces smooth. Try to find out why is calcium sulphate hemihydrate called ‘Plaster of Paris’?

QUESTIONS

1. What is the common name of the compound $CaOCl_2$ ?

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Answer

The common name of the compound $CaOCl_2$ is bleaching powder.

2. Name the substance which on treatment with chlorine yields bleaching powder.

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Answer

Calcium hydroxide $ [Ca (OH) _2]$, on treatment with chlorine, yields bleaching powder.

3. Name the sodium compound which is used for softening hard water.

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Answer

Washing soda $(Na_2CO_3 \cdot 10H_2O) $ is used for softening hard water.

4. What will happen if a solution of sodium hydrocarbonate is heated? Give the equation of the reaction involved.

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Answer

When a solution of sodium hydrocarbonate (sodium hydrogencarbonate) is heated, sodium carbonate and water are formed with the evolution of carbon dioxide gas.

$\underset{\text{Sodium hydrogencarbonate}}{2NaHCO_3} \xrightarrow{\Delta} \underset{\text{Sodium carbonate}}{Na_2CO_3} + \underset{\text{Water}}{H_2O} + \underset{\text{Carbon dioxide}}{CO_2}$

5. Write an equation to show the reaction between Plaster of Paris and water.

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Answer

The chemical equation for the reaction of Plaster of Paris and water can be represented as

$\underset{\text{Plaster of Paris}}{CaSO_4 \cdot \dfrac{1}{2} H_2 O}+ \underset{\text{Water}}{1 \dfrac{1}{2} H_2 O} \longrightarrow \underset{\text{Gypsum}}{CaSO_4 \cdot 2 H_2 O}$

What you have learnt

Acid-base indicators are dyes or mixtures of dyes which are used to indicate the presence of acids and bases.
Acidic nature of a substance is due to the formation of $H^{+}(aq)$ ions in solution. Formation of $OH^{-}(aq)$ ions in solution is responsible for the basic nature of a substance.
When an acid reacts with a metal, hydrogen gas is evolved and a corresponding salt is formed.
When a base reacts with a metal, along with the evolution of hydrogen gas a salt is formed which has a negative ion composed of the metal and oxygen.
When an acid reacts with a metal carbonate or metal hydrogencarbonate, it gives the corresponding salt, carbon dioxide gas and water.
Acidic and basic solutions in water conduct electricity because they produce hydrogen and hydroxide ions respectively.
The strength of an acid or an alkali can be tested by using a scale called the $pH$ scale (0-14) which gives the measure of hydrogen ion concentration in a solution.
A neutral solution has a pH of exactly 7, while an acidic solution has a pH less than 7 and a basic solution a pH more than 7.
Living beings carry out their metabolic activities within an optimal pH range.
Mixing concentrated acids or bases with water is a highly exothermic process.
Acids and bases neutralise each other to form corresponding salts and water.
Water of crystallisation is the fixed number of water molecules present in one formula unit of a salt.
Salts have various uses in everyday life and in industries.

EXERCISES

1. A solution turns red litmus blue, its $pH$ is likely to be

(a) 1

(b) 4

(d) 10

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Answer

(d) Bases turn red litmus blue and acids turn blue litmus red. Basic solution has a pH value more than 7 . Since the solution turns red litmus blue, its $pH$ is likely to be 10 .

2. A solution reacts with crushed egg-shells to give a gas that turns lime-water milky. The solution contains

(a) $NaCl$

(b) $HCl$

(d) $KCl$

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Answer

(b) The solution contains $HCl$.

3. $10 mL$ of a solution of $NaOH$ is found to be completely neutralised by $8 mL$ of a given solution of $HCl$. If we take $20 mL$ of the same solution of $NaOH$, the amount $HCl$ solution (the same solution as before) required to neutralise it will be

(a) $4 mL$

(b) $8 mL$

(d) $16 mL$

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Answer

(d) $16 mL$ of $HCl$ solution will be required.

4. Which one of the following types of medicines is used for treating indigestion?

(a) Antibiotic

(b) Analgesic

(d) Antiseptic

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Answer

5. Write word equations and then balanced equations for the reaction taking place when -

(a) dilute sulphuric acid reacts with zinc granules.

(b) dilute hydrochloric acid reacts with magnesium ribbon.

(d) dilute hydrochloric acid reacts with iron filings.

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Answer

(a) Sulphuric acid + Zinc $\rightarrow$ Zinc sulphate + Hydrogen

$H_2 SO _{4(a q)}+Zn _{(s)} \longrightarrow ZnSO _{4(a q)}+H _{2(g)}$

(b) Hydrochloric acid + Magnesium $\rightarrow$ Magnesium chloride + Hydrogen

$2 HCl _{(a q)}+Mg _{(s)} \longrightarrow MgCl _{2(a q)}+H _{2(g)}$

$3 H_2 SO _{4(a q)}+2 Al _{(s)} \longrightarrow Al_2(SO_4) _{3(a q)}+3 H _{2(g)}$

(d) Hydrochloric acid + Iron $\rightarrow$ Ferric chloride + Hydrogen

$ 6 HCl _{(x q)}+2 Fe _{(s)} \longrightarrow 2 FeCl _{3(a q)}+3 H _{2(s)} $

6. Compounds such as alcohols and glucose also contain hydrogen but are not categorised as acids. Describe an Activity to prove it.

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Answer

Two nails are fitted on a cork and are kept it in a $100 mL$ beaker. The nails are then connected to the two terminals of a 6-volt battery through a bulb and a switch. Some dilute $HCl$ is poured in the beaker and the current is switched on. The same experiment is then performed with glucose solution and alcohol solution.

7. Why does distilled water not conduct electricity, whereas rain water does?

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Answer

Distilled water is a pure form of water and is devoid of any ionic species. Therefore, it does not conduct electricity. Rain water, being an impure form of water, contains many ionic species such as acids and therefore it conducts electricity.

8. Why do acids not show acidic behaviour in the absence of water?

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Answer

Acids do not show acidic behaviour in the absence of water because the dissociation of hydrogen ions from an acid occurs in the presence of water only. It is the hydrogen ions that are responsible for the acidic behaviour.

9. Five solutions $A, B, C, D$ and $E$ when tested with universal indicator showed $pH$ as $4,1,11,7$ and 9 , respectively. Which solution is

(a) neutral?

(b) strongly alkaline?

(d) weakly acidic?

(e) weakly alkaline?

Arrange the $pH$ in increasing order of hydrogen-ion concentration.

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Answer

(a) Neutral $\rightarrow$ Solution D with $pH 7$

(b) Strongly alkaline $\rightarrow$ Solution C with $pH 11$

(d) Weakly acidic $\rightarrow$ Solution A with $pH 4$

(e) Weakly alkaline $\rightarrow$ Solution E with $pH 9$

The $pH$ can be arranged in the increasing order of the concentration of hydrogen ions as: $11<9<$ $7<4<1$

10. Equal lengths of magnesium ribbons are taken in test tubes A and B. Hydrochloric acid $(HCl)$ is added to test tube $A$, while acetic acid $(CH_3 COOH)$ is added to test tube B. Amount and concentration taken for both the acids are same. In which test tube will the fizzing occur more vigorously and why?

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Answer

The fizzing will occur strongly in test tube A, in which hydrochloric acid ( $HCl$) is added. This is because $HCl$ is a stronger acid than $CH 3 COOH$ and therefore produces hydrogen gas at a faster speed due to which fizzing occurs.

11. Fresh milk has a $pH$ of 6 . How do you think the $pH$ will change as it turns into curd? Explain your answer.

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Answer

The pH of milk is 6 . As it changes to curd, the $pH$ will reduce because curd is acidic in nature. The acids present in it decrease the $pH$.

12. A milkman adds a very small amount of baking soda to fresh milk.

(a) Why does he shift the $pH$ of the fresh milk from 6 to slightly alkaline?

(b) Why does this milk take a long time to set as curd?

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Answer

(a) The milkman shifts the $pH$ of the fresh milk from 6 to slightly alkaline because in alkaline condition, milk does not set as curd easily.

(b) Since this milk is slightly basic than usual milk, acids produced to set the curd are neutralized by the base. Therefore, it takes a longer time for the curd to set.

13. Plaster of Paris should be stored in a moisture-proof container. Explain why?

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Answer

Plaster of Paris (POP) should be stored in a moisture-proof container because Plaster of Paris, a powdery mass, absorbs water (moisture) to form a hard solid known as gypsum.

$ \begin{aligned} & \underset{\text{POP}}{CaSO_4 \cdot \dfrac{1}{2} H_2 O+1 \dfrac{1}{2} H_2 O} \longrightarrow \underset{\text{Gypsum(Hard solid)}}{CaSO_4 \cdot 2 H_2 O} \\ \end{aligned} $

14. What is a neutralisation reaction? Give two examples.

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Answer

A reaction in which an acid and base react with each other to give a salt and water is termed as neutralization reaction. In this reaction, energy is evolved in the form of heat.

For example:

(i)

$ \begin{aligned} & NaOH+HCl \longrightarrow NaCl+\underset{2}{H_2 O} \\ & \text{ (Base) } \quad \text{ (Acid) } \end{aligned} $

(ii) During indigestion (caused due to the production of excess of hydrochloric acid in the stomach), we administer an antacid (generally milk of magnesia, $Mg(OH)_2$, which is basic in nature). The antacid neutralizes the excess of acids and thus gives relief from indigestion.

$ Mg(OH)_2+2 HCl \to MgCl_2+2 H_2 O $

15. Give two important uses of washing soda and baking soda.

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Answer

Two important used of washing soda and baking soda are as follows:

(1) Washing soda:

(a) It is used in glass, soap, and paper industries.

(b) It is used to remove permanent hardness of water.

(2) Baking soda:

(a) It is used as baking powder. Baking powder is a mixture of baking soda and a mild acid known as tartaric acid. When it is heated or mixed in water, it releases CO2 that makes bread or cake fluffy.

(b) It is used in soda-acid fire extinguishers.

Group Activity

(I) Prepare your own indicator

Crush beetroot in a mortar.
Add sufficient water to obtain the extract.
Filter the extract by the procedure learnt by you in earlier classes.
Collect the filtrate to test the substances you may have tasted earlier.
Arrange four test tubes in a test tube stand and label them as A,B,C and D. Pour $2 mL$ each of lemon juice solution, soda-water, vinegar and baking soda solution in them respectively.
Put 2-3 drops of the beetroot extract in each test tube and note the colour change if any. Write your observation in a Table.
You can prepare indicators by using other natural materials like extracts of red cabbage leaves, coloured petals of some flowers such as Petunia, Hydrangea and Geranium.

(II) Preparing a soda-acid fire extinguisher

The reaction of acids with metal hydrogencarbonates is used in the fire extinguishers which produce carbon dioxide.
Take $20 mL$ of sodium hydrogencarbonate $(NaHCO_3)$ solution in a wash-bottle.
Suspend an ignition tube containing dilute sulphuric acid in the wash-bottle (Fig. 2.10).
Close the mouth of the wash-bottle.
Tilt the wash-bottle so that the acid from the ignition tube mixes with the sodium hydrogencarbonate solution below.
You will notice discharge coming out of the nozzle.
Direct this discharge on a burning candle. What happens?

Figure 2.10 (a) Ignition tube containing dilute sulphuric acid suspended in a wash-bottle containing sodium hydrogencarbonate, (b) Discharge coming out of the nozzle

आपने पिछली कक्षाओं में अध्ययन किया होगा कि भोजन का खट्टा एवं कड़वा स्वाद का कोई सदस्य अत्यधिक भोजन करने के कारण अम्लता से पीड़ित है तो आप कौन सा उपचार सुझाएँगे? नींबू पानी, सिरका या बेकिंग सोडा का विलयन?

उपचार बताते समय आप किस गुणधर्म का ध्यान रखेंगे? आप जानते हैं कि अम्ल एवं क्षारक एक-दूसरे के प्रभाव को समाप्त करते हैं। आपने अवश्य ही इसी जानकारी का उपयोग किया होगा।
याद कीजिए कि कैसे हमने बिना स्वाद चखे ही खट्टे एवं कड़वे पदार्थों की जाँच की थी।

आप जानते हैं कि अम्लों का स्वाद खट्टा होता है तथा यह नीले लिटमस प्र को लाल कर देते हैं। जबकि क्षारकों का स्वाद कड़वा होता है एवं यह लाल लिटमस पत्र को नीला कर देते हैं। लिटमस एक प्राकृतिक सूचक होता है। इसी प्रकार हल्दी (turmeric) भी एक ऐसा ही सूचक है। क्या आपने कभी ध्यान दिया है कि श्वेत कपड़े पर लगे सब्जी के दाग पर जब क्षारकीय प्रकृति वाला साबुन रगड़ते हैं तब उस धब्बे का रंग भूरा-लाल हो जाता है? लेकिन कपड़े को अत्यधिक जल से धोने के पश्चात् वह फिर से पीले रंग का हो जाता है। अम्ल एवं क्षारक की जाँच के लिए आप संश्लेषित (synthetic) सूचक जैसे मेथिल ऑरंज (methyl orange) एवं फीनॉल्फथेलिन (phenolphthalein) का भी उपयोग कर सकते हैं।

इस अध्याय में हम अम्ल एवं क्षारक की अभिक्रियाओं के बारे में अध्ययन करेंगे। हमें जानकारी प्राप्त होगी कि अम्ल एवं क्षारक कैसे एक-दूसरे के प्रभाव को समाप्त कर देते हैं। साथ ही दैनिक जीवन में पाई जाने वाली तथा उपयोग में आने वाली बहुत सी रोचक वस्तुओं के बारे में भी हम अध्ययन करेंगे।

क्या आप जानते हैं?

लिटमस विलयन बैंगनी रंग का रंजक होता है जो, थैलोफ़ाइटा समूह के लिचेन (lichen) पौधे से निकाला जाता है। प्रायः इसे सूचक की तरह उपयोग किया जाता है। लिटमस विलयन जब न तो अम्लीय होता है न ही क्षारकीय, तब यह बैंगनी रंग का होता है। बहुत सारे प्राकृतिक पदार्थ; जैसे- लाल पत्ता गोभी, हल्दी, हायड्रेंजिया, पिटूनिया एवं जेरानियम जैसे कई फूलों की रंगीन पंखुड़ियाँ किसी विलयन में अम्ल एवं क्षारक की उपस्थिति को सूचित करते हैं। इन्हें अम्ल-क्षारक सूचक या कभी-कभी केवल सूचक कहते हैं।

प्रश्न

1. आपको तीन परखनलियाँ दी गई हैं। इनमें से एक में आसवित जल एवं शेष दो में से एक में अम्लीय विलयन तथा दूसरे में क्षारीय विलयन है। यदि आपको केवल लाल लिटमस पत्र दिया जाता है तो आप प्रत्येक परखनली में रखे गए पदार्थों की पहचान कैसे करेंगे?

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#missing

2.1 अम्ल एवं क्षारक के रासायनिक गुणधर्म समझना

2.1.1 प्रयोगशाला में अम्ल एवं क्षारक

क्रियाकलाप 2.1

विज्ञान की प्रयोगशाला से हाइड्रोक्लोरिक अम्ल $(\mathrm{HCl})$, सल्फ़्यूरिक अम्ल $\left(\mathrm{H} _{2} \mathrm{SO} _{4}\right)$, नाइट्रिक अम्ल $\left(\mathrm{HNO} _{3}\right)$, ऐसीटिक अम्ल $\left(\mathrm{CH} _{3} \mathrm{COOH}\right)$, सोडियम हाइड्रॉक्साइड $(\mathrm{NaOH})$, कैल्सियम हाइड्रॉक्साइड $\left.\left(\left[\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}) _{2}\right]\right)\right]$ पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड $(\mathrm{KOH})$ मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड $\left(\left[\mathrm{Mg}(\mathrm{OH}) _{2}\right]\right)$ एवं अमोनियम हाइड्रॉक्साइड $\left(\mathrm{NH} _{4} \mathrm{OH}\right)$ के विलयनों के नमूने एकत्र कीजिए।

ऊपर दिए गए प्रत्येक विलयन की एक बूँद वाच ग्लास में बारी-बारी से रखिए एवं सारणी 2.1 के अनुसार निम्नलिखित सूचकों से उसकी जाँच कीजिए।

लाल लिटमस, नीले लिटमस, फेनॉलप्थेलियन एवं मेथिल ऑरेंज विलयन के साथ लिए गए विलयन के रंग में क्या-क्या परिवर्तन होते हैं?

अपने प्रेक्षण को सारणी 2.1 में लिखिए।

सारणी 2.1

विलयन का नमूना	लाल लिटमस विलयन	नीला लिटमस विलयन	फीनॉल्फथेलिन विलयन	मेशिल ऑरेंज विलयन

रंग में परिवर्तन के द्वारा यह सूचक हमें बताते हैं कि कोई पदार्थ अम्ल है या क्षारक। कुछ ऐसे पदार्थ होते हैं, जिनकी गंध अम्लीय या क्षारकीय माध्यम में भिन्न हो जाती है। इन्हें गंधीय (Olfactory) सूचक कहते हैं। आइए, इनमें से कुछ सूचकों की जाँच करें।

क्रियाकलाप 2.2

बारीक कटी हुई प्याज तथा स्वच्छ कपड़े के टुकड़े को एक प्लास्टिक के थैले में लीजिए। थैले को कस कर बाँध दीजिए तथा पूरी रात फ्रिज में रहने दीजिए। अब इस कपड़े के टुकड़े का उपयोग अम्ल एवं क्षारक की जाँच के लिए किया जा सकता है।

इसमें से दो टुकड़े लीजिए एवं उनकी गंध की जाँच कीजिए।

इन्हें स्वच्छ सतह पर रखकर उनमें से एक टुकड़े पर तनु $\mathrm{HCl}$ विलयन की कुछ बूँदें एवं >दूसरे पर तनु $\mathrm{NaOH}$ विलयन की कुछ बूँदें डालिए।

दोनों टुकड़ों को जल से धोकर उनकी गंध की पुनः जाँच कीजिए।

अपने प्रेक्षणों को लिखिए।

अब थोड़ा तनु वैनिला एवं लौंग का तेल लीजिए तथा इनकी गंधों की जाँच कीजिए।

एक परखनली में तनु $\mathrm{HCl}$ विलयन एवं दूसरी में तनु $\mathrm{NaOH}$ का विलयन लीजिए। दोनों में तनु वैनिला एसेंस की कुछ बूँदें डालकर उसे हिलाइए। उसकी गंध की पुनः जाँच कीजिए। यदि गंध में कोई बदलाव है तो उसे दर्ज कीजिए।

इसी प्रकार तनु $\mathrm{HCl}$ एवं तनु $\mathrm{NaOH}$ के साथ लौंग के तेल (clove oil) की गंध में आए परिवर्तन की जाँच कर अपने प्रेक्षण को दर्ज कीजिए।

आपके प्रेक्षण के आधार पर वैनिला, प्याज एवं लौंग के तेल में से किसे गंधीय (olfactory) सूचक की तरह उपयोग किया जा सकता है?

अम्ल एवं क्षारक के रासायनिक गुणधर्मों को समझने के लिए आइए, कुछ और क्रियाकलाप करते हैं।

2.1.2 अम्ल एवं क्षारक धातु के साथ कैसे अभिक्रिया करते हैं?

क्रियाकलाप 2.3

चित्र 2.1 के अनुसार उपकरण व्यवस्थित कीजिए।

एक परखनली में लगभग $5 \mathrm{~mL}$ तनु सल्फ़्यूरिक अम्ल लीजिए एवं इसमें दानेदार जिंक के टुकड़े डालिए।

दानेदार जिंक के टुकड़ों की सतह पर आप क्या देखते हैं?

उत्सर्जित गैस को साबुन के विलयन से प्रवाहित कीजिए।

साबुन के विलयन में बुलबुले क्यों बनते हैं?

जलती हुई मोमबत्ती को गैस वाले बुलबुले के पास ले जाइए।

आप क्या प्रेक्षण करते हैं?

कुछ अन्य अम्ल जैसे $\mathrm{HCl}, \mathrm{HNO} _{3}$ एवं $\mathrm{CH} _{3} \mathrm{COOH}$ के साथ यह क्रियाकलाप दोहराइए।

प्रत्येक स्थिति में आपका प्रेक्षण समान है या भिन्न?

चित्र 2.1 दानेदार जिंक के टुकड़ों के साथ तनु सल्फ़्यूरिक की अभिक्रिया एवं ज्वलन द्वारा हाइड्रोजन गैस की जाँच

ध्यान दीजिए कि ऊपर दी गई अभिक्रियाओं में धातु, अम्लों से हाइड्रोजन परमाणुओं का हाइड्रोजन गैस के रूप में विस्थापन करती है और एक यौगिक बनाता है, जिसे लवण कहते हैं। अम्ल के साथ धातु की अभिक्रिया को इस प्रकार व्यक्त कर सकते हैं-

अम्ल + धातु $\rightarrow$ लवण + हाइड्रोजन गैस

आपने जिन अभिक्रियाओं का प्रेक्षण किया है, क्या आप उनका समीकरण लिख सकते हैं?

क्रियाकलाप 2.4

एक परखनली में जिंक के कुछ दानेदार टुकड़े रखिए।

उसमें $2 \mathrm{~mL}$ सोडियम हाइड्रॉक्साइड का घोल मिलाकर उसे गर्म कीजिए।

तत्पश्चात, क्रियाकलाप 2.3 के अनुसार क्रियाओं को दोहराइए एवं अपने प्रेक्षण को लिखिए।

इस अभिक्रिया को निम्न प्रकार से लिख सकते हैं-

$$ 2 \mathrm{NaOH}(\mathrm{aq})+\mathrm{Zn}(\mathrm{s}) \rightarrow \underset{\text { (सोडियम जिंकेट) }}{\mathrm{Na} _{2} \mathrm{ZnO} _{2}(\mathrm{~s})+\mathrm{H} _{2}(\mathrm{~g})} $$

आप देखेंगे कि अभिक्रिया में पुनः हाइड्रोजन बनता है, किंतु ऐसी अभिक्रियाएँ सभी धातुओं के साथ संभव नहीं हैं।

2.1.3 धातु कार्बोनेट तथा धातु हाइड्रोजनकार्बोनेट अम्ल के साथ कैसे अभिक्रिया करते हैं?

क्रियाकलाप 2.5

दो परखनलियाँ लीजिए। उन्हें ’ $\mathrm{A}$ ’ एवं ’ $\mathrm{B}$ ’ से नामांकित कीजिए।

परखनली ’ $\mathrm{A}$ ’ में लगभग $0.5 \mathrm{~g}$ सोडियम कार्बोनेट $\left(\mathrm{Na} _{2} \mathrm{CO} _{3}\right)$ लीजिए एवं परखनली ’ $\mathrm{B}$ ’ में $0.5 \mathrm{~g}$ सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट $\left(\mathrm{NaHCO} _{3}\right)$ लीजिए।

दोनों परखनलियों में लगभग $2 \mathrm{~mL}$ तनु $\mathrm{HCl}$ मिलाइए।

आपने क्या निरीक्षण किया?

चित्र 2.2 के अनुसार प्रत्येक स्थिति में उत्पादित गैस को चने के पानी (कैल्सियम हाइड्रॉक्साइड का विलयन) से प्रवाहित कीजिए एवं अपने निरीक्षणों को अभिलिखित कीजिए।

चित्र 2.2 कैल्सियम हाइड्रॉक्साइड में से कार्बन डाइऑक्साइड गैस को गुज़ारना

उपरोक्त क्रियाकलाप में होने वाली अभिक्रियाओं को इस प्रकार लिखा जाता है:

परखनली $\mathrm{A: Na_2 CO_3(s)+2 HCl(aq) \to 2 NaCl(aq)+H_2 O(l)+CO_2(g)}$

परखनली $\mathrm{B: NaHCO_3(s)+HCl(aq) \to NaCl(aq)+H_2 O(l)+CO_2(g)}$

उत्पादित कार्बन डाइऑक्साइड गैस को चूने के पानी से प्रवाहित करने पर,

$$ \begin{aligned} & \mathrm{Ca}(\mathrm{OH}) _{2}(\mathrm{aq}) \\ & \text { (चूने का पानी) } \end{aligned} \mathrm{CO} _{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow \underset{\text { (श्वेत अवक्षेप) }}{\mathrm{CaCO} _{3}(\mathrm{~s})+\mathrm{H} _{2} \mathrm{O}(\mathrm{l})} $$

अत्यधिक मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड प्रवाहित करने पर निम्न अभिक्रिया होती है-

$\mathrm{CaCO_3(s)+H_2 O(l)+CO_2(g) \to \underset{\text{ (जल में विलयशील) }}{Ca(HCO_3)_2(aq)}}$

चूना-पत्थर (limestone), खड़िया (chalk) एवं संगमरमर (marble) कैल्सियम कार्बोनेट के विविध रूप हैं।
सभी धातु कार्बोनेट एवं हाइड्रोजनकार्बोनेट अम्ल के साथ अभिक्रिया करके संगत लवण, कार्बन डाइऑक्साइड एवं जल बनाते हैं।

इस अभिक्रिया को इस प्रकार से व्यक्त कर सकते हैं-

धातु कार्बोनेट/धातु हाइड्रोजनकार्बोनेट + अम्ल $\rightarrow$ लवण + कार्बन डाइऑक्साइड + जल

2.1.4 अम्ल एवं क्षारक परस्पर कैसे अभिक्रिया करते हैं?

क्रियाकलाप 2.6

परखनली में लगभग $2 \mathrm{~mL} \mathrm{NaOH}$ का घोल लीजिए एवं उसमें दो बूँदें फीनॉल्फथैलिन विलयन डालिए।

विलयन का रंग क्या है?

इस विलयन में एक-एक बूँद तनु $\mathrm{HCl}$ विलयन मिलाइए।

क्या अभिक्रिया मिश्रण के रंग में कोई परिवर्तन आया?

अम्ल मिलाने के बाद फीनॉल्फथैलिन का रंग क्यों बदल गया?

अब उपरोक्त मिश्रण में $\mathrm{NaOH}$ की कुछ बूँदें मिलाइए।

क्या फीनॉल्फथैलिन पुनः गुलाबी रंग का हो गया?

आपके विचार से ऐसा क्यों होता है?

उपरोक्त क्रियाकलाप में हमने प्रेक्षण किया कि अम्ल द्वारा क्षारक का प्रेक्षित प्रभाव तथा क्षारक द्वारा अम्ल का प्रभाव समाप्त हो जाता है। अभिक्रिया को इस प्रकार लिख सकते हैं-

$\mathrm{NaOH(aq)+HCl(aq) \to NaCl(aq)+H_2 O(l)}$

अम्ल एवं क्षारक की अभिक्रिया के परिणामस्वरूप लवण तथा जल प्राप्त होते हैं तथा इसे उदासीनीकरण अभिक्रिया कहते हैं। सामान्यतः उदासीनीकरण अभिक्रिया को इस प्रकार लिख सकते हैं-

क्षारक + अम्ल $\rightarrow$ लवण + जल

2.1.5 अम्लों के साथ धात्विक ऑक्साइडों की अभिक्रियाएँ

क्रियाकलाप 2.7

बीकर में कॉपर ऑक्साइड की अल्प मात्रा लीजिए एवं हिलाते हुए उसमें धीरे-धीरे तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल मिलाइए।

विलयन के रंग पर ध्यान दीजिए। कॉपर ऑक्साइड का क्या हुआ?

आप देखेंगे कि विलयन का रंग नील-हरित हो जाएगा एवं कॉपर ऑक्साइड घुल जाता है। विलयन का नील-हरित रंग अभिक्रिया में कॉपर (II) क्लोराइड के बनने के कारण होता है। धातु ऑक्साइड एवं अम्ल के बीच होने वाली सामान्य अभिक्रिया को इस प्रकार लिख सकते हैं:

धातु ऑक्साइड + अम्ल $\rightarrow$ लवण + जल

अब उपरोक्त अभिक्रिया के लिए समीकरण लिखकर उसे संतुलित कीजिए। क्षारक एवं अम्ल की अभिक्रिया के समान ही धात्विक ऑक्साइड अम्ल के साथ अभिक्रिया करके लवण एवं जल प्रदान करते हैं, अतः धात्विक ऑक्साइड को क्षारकीय ऑक्साइड भी कहते हैं।

2.1.6 क्षारक के साथ अधात्विक ऑक्साइड की अभिक्रियाएँ

क्रियाकलाप 2.5 में आपने कार्बन डाइऑक्साइड एवं कैल्सियम हाइड्रॉक्साइड (चूने का पानी) के बीच हुई अभिक्रिया देखी। कैल्सियम हाइड्रॉक्साइड जो एक क्षारक है, कार्बन डाइऑक्साइड के साथ अभिक्रिया करके लवण एवं जल का निर्माण करता है। चूँकि यह क्षारक एवं अम्ल के बीच होने वाली अभिक्रिया के समान है, अतः हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि अधात्विक ऑक्साइड अम्लीय प्रकृति के होते हैं।

प्रश्न

1. पीतल एवं ताँबे के बर्तनों में दही एवं खट्टे पदार्थ क्यों नहीं रखने चाहिए?

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#missing

2. धातु के साथ अम्ल की अभिक्रिया होने पर सामान्यतः कौन सी गैस निकलती है? एक उदाहरण के द्वारा समझाइए। इस गैस की उपस्थिति की जाँच आप कैसे करेंगे?

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#missing

3. कोई धातु यौगिक ’ $\mathrm{A}$ ’ तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करता है तो बुदबुदाहट उत्पन्न होती है। इससे उत्पन्न गैस जलती मोमबत्ती को बुझा देती है। यदि उत्पन्न यौगिकों में एक से कैल्सियम क्लोराइड हैं, तो इस अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण लिखिए।

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#missing

2.2 सभी अम्लों एवं क्षारकों में क्या समानताएँ हैं?

अनुभाग 2.1 में हमने देखा कि सभी अम्लों में समान रासायनिक गुणधर्म होते हैं। गुणधर्मों में समानता क्यों होती है? हमने क्रियाकलाप 2.3 में देखा कि धातु के साथ अभिक्रिया करने पर सभी अम्ल हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करते हैं। इससे पता चलता है कि सभी अम्लों में हाइड्रोजन होता है। आइए, एक क्रियाकलाप के माध्यम से हम जाँच करें कि क्या हाइड्रोजन युक्त सभी यौगिक अम्लीय होते हैं।

क्रियाकलाप 2.8

ग्लूकोज, एल्कोहल, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल, सल्फ्यूरिक अम्ल आदि का विलयन लीजिए।

एक कॉर्क पर दो कीलें लगाकर कॉर्क को $100 \mathrm{~mL}$ के बीकर में रख दीजिए।

चित्र 2.3 के अनुसार कीलों को 6 वोल्ट की एक बैटरी के दोनों टर्मिनलों के साथ एक बल्ब तथा स्विच के माध्यम से जोड़ दीजिए।

अब बीकर में थोड़ा तनु $\mathrm{HCl}$ डालकर विद्युत धारा प्रवाहित कीजिए।

इसी क्रिया को तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ दोहराइए।

आपने क्या प्रेक्षण किया?

इन परीक्षणों को ग्लूकोज़ एवं एल्कोहल के विलयनों के साथ अलग-अलग दोहराइए। अब आपने क्या प्रेक्षण किया?

बल्ब क्या प्रत्येक स्थिति में जलता है?

चित्र 2.3 जल में अम्ल का विलयन विद्युत चालन करता है

अम्ल की स्थिति में बल्ब जलने लगता है जैसा कि चित्र 2.3 में दिखाया गया है। परंतु आप यह देखेंगे कि ग्लूकोज़ एवं एल्कोहल का विलयन विद्युत का चालन नहीं करते हैं। बल्ब के जलने से यह पता चलता है कि इस विलयन से विद्युत का प्रवाह हो रहा है। अम्लीय विलयन में विद्युत धारा का प्रवाह अम्ल में उपस्थित इन्हीं आयनों द्वारा होता है।

अम्लों में धनायन $\mathrm{H}^{+}$ तथा ऋणायन जैसे $\mathrm{HCl}$ में $\mathrm{Cl}^{-}, \mathrm{HNO} _{3}$ में $\mathrm{No} _{3}^{-}, \mathrm{CH} _{3} \mathrm{COOH}$ में $\mathrm{CH} _{3} \mathrm{COO}^{-}, \mathrm{H} _{2} \mathrm{So} _{4}$ में $\mathrm{SO} _{4}^{2-}$ होते हैं। चूँकि अम्ल में उपस्थित धनायन $\mathrm{H}^{+}$है, इससे ज्ञात होता है कि अम्ल विलयन में हाइड्रोजन आयन $\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})$ उत्पन्न करता है, तथा इसी कारण उनका गुणधर्म अम्लीय होता है।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड, कैल्सियम हाइड्रॉक्साइड आदि जैसे क्षारकों का उपयोग करके इस क्रियाकलाप को दोहराइए। इस क्रियाकलाप के परिणामों से आप क्या निष्कर्ष निकाल सकते हैं?

2.2.1 जलीय विलयन में अम्ल या क्षारक का क्या होता है?

क्या अम्ल केवल जलीय विलयन में ही आयन उत्पन्न करते हैं? आइए इसकी जाँच करें।

क्रियाकलाप 2.9

एक स्वच्छ एवं शुष्क परखनली में लगभग $1 \mathrm{~g}$ ठोस $\mathrm{NaCl}$ लीजिए तथा चित्र 2.4 के अनुसार उपकरण व्यवस्थित कीजिए।

परखनली में कुछ मात्रा में सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल डालिए।

आपने क्या प्रेक्षण किया? क्या निकास नली से कोई गैस बाहर आ रही है?

इस प्रकार उत्सर्जित गैस की सूखे तथा नम नीले लिटमस पत्र द्वारा जाँच कीजिए।

किस स्थिति में लिटमस पत्र का रंग परिवर्तित होता है?

उपरोक्त क्रियाकलाप के आधार पर आप निम्न के अम्लीय गुण के बारे में क्या निष्कर्ष निकाल सकते हैं:
(i) शुष्क $\mathrm{HCl}$ गैस
(ii) $\mathrm{HCl}$ विलयन?
अध्यापकों के लिए निर्देश— यदि जलवायु अत्यधिक आर्द्र हो तो गैस को शुष्क करने के लिए आपको कैल्सियम क्लोराइड वाली शुष्क नली से गैस प्रवाहित करना होगा।

चित्र 2.4 $\mathrm{HCl}$ गैस का निर्माण

इस प्रयोग से यह स्पष्ट होता है कि जल की उपस्थिति में $\mathrm{HCl}$ में हाइड्रोजन आयन उत्पन्न होते हैं। जल की अनुपस्थिति में $\mathrm{HCl}$ अणुओं से $\mathrm{H}^{+}$आयन पृथक नहीं हो सकते हैं।

$$\mathrm{HCl+H_2 O \to H_3 O^{+}+Cl^{-}}$$

हाइड्रोजन आयन स्वतंत्र रूप में नहीं रह सकते, लेकिन ये जल के अणुओं के साथ मिलकर रह सकते हैं। इसलिए हाइड्रोजन आयन को सदैव $\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})$ या हाइड्रोनियम आयन $\left(\mathrm{H} _{3} \mathrm{O}^{+}\right)$से दर्शाना चाहिए।

$$\mathrm{H^{+}+H_2 O \to H_3 O^{+}}$$

हमने देखा कि अम्ल जल में $\mathrm{H} _{3} \mathrm{O}^{+}$अथवा $\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})$ आयन प्रदान करता है। आइए, देखें कि किसी क्षारक को जल में घोलने पर क्या होता है-

क्षारक जल में हाइड्रॉक्साइड $\left(\mathrm{OH}^{-}\right)$आयन उत्पन्न करते हैं। जल में घुलनशील क्षारक को क्षार कहते हैं।

क्या आप जानते हैं?

सभी क्षारक जल में घुलनशील नहीं होते हैं। जल में घुलनशील क्षारक को क्षार कहते हैं। इनका स्पर्श साबुन की तरह, स्वाद कड़वा होता है तथा प्रकृति संक्षारक होती है। इन्हें कभी भी छूना या चखना नहीं चाहिए, क्योंकि ये हानिकारक होते हैं। सारणी 2.1 में कौन से क्षारक, क्षार हैं?

अब तक हम जान चुके हैं कि सभी अम्ल $\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})$ तथा सभी क्षारक $\mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq})$ उत्पन्न करते हैं, अतः अब हम उदासीनीकरण अभिक्रिया को निम्नलिखित रूप में व्यक्त कर सकते हैं।

$ \begin{aligned} & \text{ अम्ल + क्षारक } \to \text{ लवण + जल } \\ & H X+M OH \to MX+HOH \\ & H^{+}(aq)+OH^{-}(aq) \to H_2 O(l) \end{aligned} $

आइए, देखें कि अम्ल या क्षारक में जल मिलाने पर क्या होता है

चित्र 2.5 सांद्र अम्ल तथा क्षारक वाले बर्तनों में लगे चेतावनी के चिह्न

क्रियाकलाप 2.10

एक बीकर में $10 \mathrm{~mL}$ जल लीजिए।

इसमें कुछ बूँदें सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल $\left(\mathrm{H} _{2} \mathrm{SO} _{4}\right)$ की डालकर बीकर धीर-धीर घुमाइए।

बीकर के आधार को स्पर्श कीजिए।

क्या तापमान में कोई परिवर्तन आया?

यह प्रक्रिया क्या उष्माक्षेपी अथवा ऊष्माशोषी है?

उपर्युक्त क्रियाकलाप को सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ दोहराइए एवं अपने प्रेक्षण को लिखिए।

जल में अम्ल या क्षारक के घुलने की प्रक्रिया अत्यंत ऊष्माक्षेपी होती है। जल में सांद्र नाइट्रिक अम्ल या सल्फ़्यूरिक अम्ल को मिलाते समय अत्यंत सावधानी रखनी चाहिए। अम्ल को सदैव धीर-धीरे तथा जल को लगातार हिलाते हुए जल में मिलाना चाहिए। सांद्र अम्ल में जल मिलाने पर उत्पन्न हुई ऊष्मा के कारण मिश्रण आस्फलित होकर बाहर आ सकता है तथा आप जल सकते हैं। साथ ही अत्यधिक स्थानीय ताप के कारण प्रयोग में उपयोग किया जा रहा काँच का पात्र भी टूट सकता है। सांद्र सल्फ़्यूरिक अम्ल के कैन (डिब्बा) तथा सोडियम हाइड्रॉक्साइड की बोतल पर चेतावनी के चिह्न (चित्र 2.5 में प्रदर्शित) पर ध्यान दीजिए।

जल में अम्ल या क्षारक मिलाने पर आयन की सांद्रता $\left(\mathrm{H} _{3} \mathrm{O}^{+} / \mathrm{OH}^{-}\right)$ में प्रति इकाई आयतन में कमी हो जाती है। इस प्रक्रिया को तनुकरण कहते हैं एवं अम्ल या क्षारक तनुकृत होते हैं।

प्रश्न

1. $\mathrm{HCl}, \mathrm{HNO} _{2}$ आदि जलीय विलयन में अम्लीय अभिलक्षण क्यों प्रदर्शित करते हैं, जबकि एल्कोहल एवं ग्लूकोज़ जैसे यौगिकों के विलयनों में अम्लीयता के अभिलक्षण नहीं प्रदर्शित होते हैं?

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2. अम्ल का जलीय विलयन क्यों विद्युत का चालन करता है?

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#missing

3. शुष्क हाइड्रोक्लोरिक गैस शुष्क लिटमस पत्र के रंग को क्यों नहीं बदलती है?

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#missing

4. अम्ल को तनुकृत करते समय यह क्यों अनुशंसित करते हैं कि अम्ल को जल में मिलाना चाहिए, न कि जल को अम्ल में?

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#missing

5. अम्ल के विलयन को तनुकृत करते समय हाइड्रोनियम आयन $\left(\mathrm{H} _{3} \mathrm{O}^{+}\right)$की सांद्रता कैसे प्रभावित हो जाती है?

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#missing

6. जब सोडियम हाइड्रॉक्साइड विलयन में अधिक्य क्षारक मिलाते हैं तो हाइड्रॉक्साइड आयन $\left(\mathrm{OH}^{-}\right)$ की सांद्रता कैसे प्रभावित होती है?

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#missing

2.3 अम्ल एवं क्षारक के विलयन कितने प्रबल होते हैं?

हम जानते हैं कि अम्ल-क्षारक के सूचकों का उपयोग करके अम्ल एवं क्षारक में अंतर प्रदर्शित किया जा सकता है। पिछले अध्याय में हमने $\mathrm{H}^{+}$अथवा $\mathrm{OH}^{-}$आयनों के विलयनों की सांद्रता कम होना तथा तनुकरण के बारे में पढ़ा था। क्या हम किसी विलयन में उपस्थित आयनों की संख्या जान सकते हैं? क्या हम ज्ञात कर सकते हैं कि विलयन में अम्ल अथवा क्षारक कितना प्रबल है?

इसको जानने के लिए हम सार्वत्रिक सूचक जो अनेक सूचकों का मिश्रण होता है, का उपयोग करके ज्ञात कर सकते हैं। सार्वत्रिक सूचक, किसी विलयन में हाइड्रोजन आयन की विभिन्न सांद्रता को विभिन्न रंगों में प्रदर्शित करते हैं।

किसी विलयन में उपस्थित हाइड्रोजन आयन की सांद्रता ज्ञात करने के लिए एक स्केल विकसित किया गया, जिसे $\mathbf{p H}$ स्केल कहते हैं। इस $\mathrm{pH}$ में $\mathrm{p}$ सूचक है, ‘पुसांस’ (Potenz) जो एक जर्मन शब्द है, का अर्थ होता है ‘शक्ति’। इस $\mathrm{pH}$ स्केल से सामान्यतः शून्य (अधिक अम्लता) से चौदह (अधिक क्षारीय) तक $\mathrm{pH}$ को ज्ञात कर सकते हैं। साधारण भाषा $\mathrm{pH}$ को एक ऐसी संख्या के रूप में देखना चाहिए, जो किसी विलयन की अम्लता अथवा क्षारकीयता को दर्शाते हैं। हाइड्रोनियम आयन की सांद्रता जितनी अधिक होगी उसका $\mathrm{pH}$ उतना ही कम होगा।

किसी भी उदासीन विलयन के $\mathrm{pH}$ का मान 7 होगा। यदि $\mathrm{pH}$ स्केल में किसी विलयन का मान 7 से कम है तो यह अम्लीय विलयन होगा एवं यदि $\mathrm{pH}$ मान 7 से 14 तक बढ़ता है तो वह विलयन में $\mathrm{OH}^{-}$की सांद्रता में वृद्धि को दर्शाता है, अर्थात यहाँ क्षार की शक्ति (चित्र 2.6) बढ़ रही है। सामान्यतः $\mathrm{pH}$ सार्वत्रिक सूचक अंतर्भारित पेपर द्वारा ज्ञात किया जाता है।

चित्र 2.6 $\mathrm{H}+(\mathrm{aq})$ एवं $\mathrm{OH}(\mathrm{aq})$ की सांद्रता परिवर्तन के साथ $\mathrm{pH}$ की विभिन्नता

क्रियाकलाप 2.11

दी गई सारणी 2.2 में विलयन के $\mathrm{pH}$ मानों की जाँच कीजिए।

अपने प्रेक्षणों को लिखिए।

आपके प्रेक्षणों के आधार पर प्रत्येक पदार्थ की प्रकृति क्या है?

सारणी 2.2

क्रम संख्या	विलयन	pH पत्र का रंग	लगभग pH मान	पदार्थ की प्रकृति
1	लार (खाना खाने के पहले)
2	लार (खाना खाने के बाद)
3	नींबू का रस
4	रंगरहित वातित पेय
5	गाजर का रस
6	कॉफी
7	टमाटर का रस
8	नल का जल
9	$1 M NaOH$
10	$1 M HCl$

चित्र 2.7 कुछ सामान्य पदार्थों के $p H$ को $p H$ पत्र पर दिखाया गया है। (रंग केवल रफ़ मार्गदर्शन के लिए दिए गए हैं।)

अम्ल तथा क्षारक की शक्ति विलयन (जल) में क्रमशः $\mathrm{H}^{+}$आयन तथा $\mathrm{OH}^{-}$आयन की संख्या पर निर्भर करती है। यदि हम समान सांद्रता के हाइड्रोक्लोरिक अम्ल तथा ऐसीटिक अम्ल, जैसे एक मोलर, विलयन लेते हैं तो वह विभिन्न मात्रा में हाइड्रोजन आयन उत्पन्न करेंगे। अधिक संख्या में $\mathrm{H}^{+}$आयन उत्पन्न करने वाले अम्ल प्रबल अम्ल कहलाते हैं, जबकि कम $\mathrm{H}^{+}$आयन उत्पन्न करने वाले अम्ल दुर्बल अम्ल कहलाएँगे। क्या आप अब यह बता सकते हैं कि दुर्बल एवं प्रबल क्षारक क्या होते हैं?

2.3.1 दैनिक जीवन में $\mathrm{pH}$ का महत्त्व

क्या पौधे एवं पशु $\mathrm{pH}$ के प्रति संवेदनशील होते हैं?

हमारा शरीर 7.0 से $7.8 \mathrm{pH}$ परास के बीच कार्य करता है। जीवित प्राणी केवल संकीर्ण $\mathrm{pH}$ परास (परिसर) में ही जीवित रह सकते हैं। वर्षा के जल का $\mathrm{pH}$ मान जब 5.6 से कम हो जाता है तो वह अम्लीय वर्षा कहलाता है। अम्लीय वर्षा का जल जब नदी में प्रवाहित होता है तो नदी के जल के $\mathrm{pH}$ का मान कम हो जाता है। ऐसी नदी में जलीय जीवधारियों की उत्तरजीविता कठिन हो जाती है।

क्या आप जानते हैं?

दूसरे ग्रहों में अम्ल पदार्थ शुक्र (venus) का वायुमंडल सल्फ्यूरिक अम्ल के मोटे श्वेत एवं पीले बादलों से बना है। क्या आपको लगता है कि इस ग्रह पर जीवन संभव है?

आपके बागीचे की मिट्टी का $\mathrm{pH}$ क्या है?

अच्छी उपज के लिए पौधों को एक विशिष्ट $\mathrm{pH}$ परास की आवश्यकता होती है। किसी पौधे के स्वस्थ विकास के लिए आवश्यक $\mathrm{pH}$ को ज्ञात करने के लिए विभिन्न स्थानों से मिट्टी एकत्र कीजिए एवं क्रियाकलाप 2.12 के अनुसार उनके $\mathrm{pH}$ की जाँच कीजिए। इस बात पर भी ध्यान दीजिए कि जहाँ से मिट्टी ले रहे हैं वहाँ कौन से पौधे उपज रहे हैं?

क्रियाकलाप 2.12

एक परखनली में लगभग $2 \mathrm{~g}$ मिट्टी रखिए एवं उसमें $5 \mathrm{~mL}$ जल मिलाइए।

परखनली की सामग्री को हिलाइए।

सामग्रियों को छानिए एवं परखनली में निस्यंद एकत्र कीजिए।

सार्वत्रिक सचक पत्र की सहायता से इस निस्यंद के $\mathrm{pH}$ की जाँच कीजिए।

अपने क्षेत्र में पौधों के उपयुक्त विकास के लिए आदर्श मिट्टी के $\mathrm{pH}$ के संबंध में आपने क्या निष्कर्ष निकाला?

हमारे पाचन तंत्र का $\mathrm{pH}$

यह अत्यन्त रोचक है कि हमारा उदर हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (Hydrochloric acid) उत्पन्न करता है। यह उदर को हानि पहुँचाए बिना भोजन के पाचन में सहायक होता है। अपच की स्थिति में उदर अत्यधिक मात्रा में अम्ल उत्पन्न करता है, जिसके कारण उदर में दर्द एवं जलन का अनुभव होता है। इस दर्द से मुक्त होने के लिए ऐन्टैसिड (antacid) जैसे क्षारकों का उपयोग किया जाता है। इस अध्याय के आरंभ में ऐसा ही एक उपचार आपने अवश्य सुझाया होगा। यह ऐन्टैसिड अम्ल की आधिक्य मात्रा को उदासीन करता है। इसके लिए मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड (मिल्क ऑफ मैगनीशिया) जैसे दुर्बल क्षारक का उपयोग किया जाता है।

pH परिवर्तन के कारण दंत-क्षय

मुँह के $\mathrm{pH}$ का मान 5.5 से कम होने पर दाँतों का क्षय प्रारंभ हो जाता है। दाँतों का इनैमल (दत्तवल्क) कैल्सियम हाइड्रोक्सीएपेटाइट (कैल्सियम फॉस्फेट का क्रिस्टलीय रूप) से बना होता है, जो कि शरीर का सबसे कठोर पदार्थ है। यह जल में नहीं घुलता, लेकिन मुँह के $\mathrm{pH}$ का मान 5.5 से कम होने पर यह संक्षारित हो जाता है। मुँह में उपस्थित बैक्टीरिया, भोजन के पश्चात मुँह में अवशिष्ट शर्करा एवं खाद्य पदार्थों का निम्नीकरण करके अम्ल उत्पन्न करते हैं। भोजन के बाद मुँह साफ़ करने से इससे बचाव किया जा सकता है। मुँह की सफ़ाई के लिए क्षारकीय दंत-मंजन का उपयोग करने से अम्ल की आधिक्य मात्रा को उदासीन किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप दंत क्षय को रोका जा सकता है।

पशुओं एवं पौधों द्वारा उत्पन्न रसायनों से आत्मरक्षा

क्या कभी आपको मधुमक्खी ने डंक मारा है? मधुमक्खी का डंक एक अम्ल छोड़ता है, जिसके कारण दर्द एवं जलन का अनुभव होता है। डंक मारे गए अंग में बेकिंग सोडा जैसे दुर्बल क्षारक के उपयोग से आराम मिलता है। नेटल (nettle) के डंक वाले बाल मेथैनॉइक अम्ल छोड़ जाते हैं, जिनके कारण जलन वाले दर्द का अनुभव होता है।

क्या आप जानते हैं?

प्रकृति उदासीनीकरण के विकल्प देती है नेटल एक शाकीय पादप है, जो जंगलों में उपजता है। इसके पत्तों में डंकनमुा बाल होते हैं जो अगर गलती से छू जाएँ तो डंक जैसा दर्द होता है। इन बालों से मेथैनॉइक अम्ल का स्राव होने के कारण यह दर्द होता है। पारंपरिक तौर पर इसका इलाज डंक वाले स्थान पर डॉक पौधे की पत्ती रगड़कर किया जाता है। ये पौधे अधिकतर नेटल के पास ही पैदा होते हैं। क्या आप डॉक पौधे की प्रकृति का अनमुान लगा सकते हैं? आप अब जान गए होंगे कि अगली बार पहाड़ों पर चढ़ते हुए गलती से नेटल पौधे के छू जाने पर आपको क्या करना होगा? क्या आप एेसे ही पारं परिक इलाज जानते हैं, जो डंक लगने पर प्रभावी हों?

सारणी 2.3 कुछ प्राकृतिक अम्ल

प्राकृतिक स्रोत	अम्ल	प्राकृतिक स्रोत	अम्ल
सिरका	ऐसीटिक अम्ल	खट्टा दूध (दही)	लैक्टिक अम्ल
संतरा	सिट्रिक अम्ल	नींबू	सिट्रिक अम्ल
इमली	टार्टिक अम्ल	चींटी का डंक	मेथैनॉइक अम्ल
टमाटर	ऑक्सैलिक अम्ल	नेटल का डंक	मेथैनॉइक अम्ल

प्रश्न

1. आपके पास दो विलयन ’ $A$ ’ एवं ’ $B$ ’ हैं। विलयन ’ $A$ ’ के $\mathrm{pH}$ का मान 6 है एवं विलयन ’ $B$ ’ के $\mathrm{pH}$ का मान 8 है। किस विलयन में हाइड्रोजन आयन की सांद्रता अधिक है? इनमें से कौन अम्लीय है तथा कौन क्षारकीय?

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2. $\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})$ आयन की सांद्रता का विलयन की प्रकृति पर क्या प्रभाव पड़ता है?

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3. क्या क्षारकीय विलयन में $\mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq})$ आयन होते हैं? अगर हाँ, तो यह क्षारकीय क्यों होते हैं?

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4. कोई किसान खेत की मृदा की किस परिस्थिति में बिना बुझा हुआ चूना (कैल्सियम ऑक्साइड), बुझा हुआ चूना (कैल्सियम हाइड्रॉक्साइड) या चॉक (कैल्सियम कार्बोनेट) का उपयोग करेगा?

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2.4 लवण के संबंध में अधिक जानकारी

पिछले भागों में हमने विभिन्न अभिक्रियाओं के द्वारा लवणों का निर्माण होते देखा है। आइए, इनके निर्माण, गुणधर्म एवं उपयोग के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त करें।

2.4.1 लवण परिवार

क्रियाकलाप 2.13

नीचे दिए गए लवण के रासायनिक सूत्र लिखिए-

पोटैशियम सल्फ़ेट, सोडियम सल्फ़ेट, कैल्सियम सल्फ़ेट, मैग्नीशियम सल्फ़ेट, कॉपर सल्फ़ेट, सोडियम क्लोराइड, सोडियम नाइट्रेट, सोडियम कार्बोनेट एवं अमोनियम क्लोराइड।

उन अम्ल एवं क्षारक की पहचान कीजिए, जिससे उपरोक्त लवण प्राप्त किए जा सकते हैं।

समान धन या ऋण मलकक वाले लवणों को एक ही परिवार का कहा जाता है, जैसे- $\mathrm{NaCl}$ एवं $\mathrm{Na} _{2} \mathrm{SO} _{4}$, सोडियम लवण के परिवार का है। इसी प्रकार $\mathrm{NaCl}$ एवं $\mathrm{KCl}$ क्लोराइड लवण के परिवार के हैं। इस क्रियाकलाप में दिए गए लवणों में आप कितने परिवारों की पहचान कर सकते हैं?

2.4.2 लवणों का $\mathrm{pH}$

क्रियाकलाप 2.14

निम्नलिखित लवणों के नमूने एकत्र कीजिए-

सोडियम क्लोराइड, पोटैशियम नाइट्रेट, एल्युमिनियम क्लोराइड, जिंक सल्फ़ेट, कॉपर सल्फ़ेट, सोडियम ऐसीटेट, सोडियम कार्बोनेट एवं सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट (कुछ अन्य लवण जो उपलब्ध हों)।

जल में इनकी विलेयता की जाँच कीजिए। (केवल आसवित जल का उपयोग कीजिए।)

लिटमस पर इन विलयनों की क्रिया की जाँच कीजिए एवं $\mathrm{pH}$ पेपर का उपयोग कर इनके $\mathrm{pH}$ के मान का पता लागाइए।

कौन से लवण अम्लीय, क्षारकीय या उदासीन हैं?

लवण बनाने के लिए उपयोग होने वाले अम्ल या क्षारक की पहचान कीजिए।

अपने प्रेक्षणों को सारणी 2.4 में लिखिए।

सारणी 2.4

नमक	$\mathbf{p H}$	प्रयुक्त अम्ल	प्रयुक्त क्षारक

प्रबल अम्ल एवं प्रबल क्षारक के लवण के $\mathrm{pH}$ का मान 7 होता है तथा ये उदासीन होते हैं, जबकि प्रबल अम्ल एवं दुर्बल क्षारक के लवण के $\mathrm{pH}$ का मान 7 से कम होता है तथा ये अम्लीय होते हैं। प्रबल क्षारक एवं दुर्बल अम्ल के लवण के $\mathrm{pH}$ का मान 7 से अधिक होता है तथा ये क्षारकीय होते हैं।

2.4.3 साधारण नमक से रसायन

आप जानते हैं कि हाइड्रोक्लोरिक अम्ल एवं सोडियम हाइड्रॉक्साइड के विलयन की अभिक्रिया से उत्पन्न लवण को सोडियम क्लोराइड कहते हैं। इसी लवण का हम अपने भोजन में उपयोग करते हैं। ऊपर के क्रियाकलाप में आपने देखा होगा कि यह एक उदासीन लवण है।

समुद्री जल में कई प्रकार के लवण घुले होते हैं। इन लवणों से सोडियम क्लोराइड को पृथक किया जाता है। विश्व के कई भागों में भी ठोस लवण का निक्षेप होता है। बड़े आकार के यह क्रिस्टल प्रायः अपद्रव्यों के कारण भूर रंग के होते हैं। इसे खनिज नमक कहते हैं। यह खनिज नमक तब बने जब युगों के व्यतीत होने के साथ समुद्र का कोई हिस्सा सूख गया। खनिज नमक का खनन भी कोयले की तरह होता है।

आपने महात्मा गांधी के दांडी यात्रा के बारे में अवश्य सुना होगा। क्या आप जानते हैं कि हमारे स्वतंत्रता संग्राम में नमक एक महत्वपूर्ण प्रतीक था?

साधारण नमक- रसायनों का कच्चा पदार्थ

इस प्रकार प्राप्त साधारण नमक हमारे दैनिक उपयोग के कई पदार्थों; जैसे- सोडियम हाइड्रॉक्साइड, बेकिंग सोडा, वाशिंग सोडा, विरंजक चूर्ण आदि के लिए एक महत्वपूर्ण कच्चा पदार्थ है। आइए, देखते हैं कि कैसे एक पदार्थ का उपयोग विभिन्न पदार्थ बनाने के लिए करते हैं।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड

सोडियम क्लोराइड के जलीय विलयन (लवण जल) से विद्युत प्रवाहित करने पर यह वियोजित होकर सोडियम हाइड्रॉक्साइड उत्पन्न करता है। इस प्रक्रिया को क्लोर-क्षार प्रक्रिया कहते हैं, क्योंकि इससे निर्मित उत्पाद— क्लोरीन (क्लोर) एवं सोडियम हाइड्रॉक्साइड (क्षार) होते हैं।

$ \mathrm{2 NaCl(aq)+2 H_2 O(l) \to 2 NaOH(aq)+Cl_2(g)+H_2(g)} $

क्लोरीन गैस ऐनोड पर एवं हाइड्रोजन गैस कैथोड पर मुक्त होती है। कैथोड पर सोडियम हाइड्रॉक्साइड विलयन का निर्माण भी होता है। इस प्रक्रिया से उत्पन्न हुए तीनों उत्पाद उपयोगी हैं। चित्र 2.8 इन उत्पादों के विभिन्न उपयोगों को दर्शाता है।

चित्र 2.8 क्लोर-क्षार प्रक्रिया के महत्वपूर्ण उत्पाद

विरंजक चूर्ण

आप जानते हैं कि जलीय सोडियम क्लोराइड (लवण जल) के विद्युत अपघटन से क्लोरीन का निर्माण होता है। इस क्लोरीन गैस का उपयोग विरंजक चूर्ण के उत्पादन के लिए किया जाता है। शुष्क बुझा हुआ चूना $\left[\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}) _{2}\right]$ पर क्लोरीन की क्रिया से विरंजक चूर्ण का निर्माण होता है। विरंजक चूर्ण को $\mathrm{CaOCl} _{2}$ से दर्शाया जाता है, यद्यपि वास्तविक संगठन काफ़ी जटिल होता है।

$$ \mathrm{Ca}(\mathrm{OH}) _{2}+\mathrm{Cl} _{2} \rightarrow \mathrm{CaOCl} _{2}+\mathrm{H} _{2} \mathrm{O} $$

विरंचक चर्ण का उपयोग-

(i) वस्त्र उद्योग में सूती एवं लिनेन के विरंजन के लिए कागज़ की फैक्ट्री में लकड़ी की मज्जा एवं लाउंड्री में साफ़ कपड़ों के विरंजन के लिए,

(ii) कई रासायनिक उद्योगों में एक उपचायक के रूप में एवं,

(iii) पीने वाले जल को जीवाणुओं से मुक्त करने के लिए।

बेकिंग सोडा

बेकिंग सोडा का उपयोग आमतौर पर रसोईघर में स्वादिष्ट खस्ता पकौड़े आदि बनाने के लिए किया जाता है। कभी-कभी इसका उपयोग खाने को शीघ्रता से पकाने के लिए भी किया जाता है। इस यौगिक का रासायनिक नाम सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट $\left(\mathrm{NaHCO} _{3}\right)$ है। इसको बनाने में सोडियम क्लोराइड का उपयोग एक मूल पदार्थ के रूप में किया जाता है।

$ \mathrm{NaCl+H_2 O+CO_2+NH_3 \to } \underset{\text{(अमोनियम क्लोराइड)}}{\mathrm{NH_4Cl}} + \underset{\text{सोडिराइड हाइड्रोजनकार्बोनेट}}{\mathrm{NaHCO_3}} $

क्रियाकलाप 2.14 में क्या आपने सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट के $\mathrm{pH}$ के मान की जाँच की थी? क्या आप सह संबंध स्थापित कर सकते हैं कि— क्यों इसका उपयोग एक अम्ल को उदासीन करने में किया जाता है? यह एक दुर्बल असंक्षारक क्षारीय लवण है। खाना पकाते समय इसे गर्म करने पर निम्न अभिक्रिया होती है-

$ \underset{\text{(सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट)}} {\mathrm{2NaHCO_3}} \xrightarrow[]{\text{ऊष्मा}} \underset{\text{सोडियम कार्बोनेट}}{\mathrm{Na_2CO_3}} + \mathrm{H_2O + CO_2} $

सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट का उपयोग हमारे घरों में अनेक प्रकार से किया जाता है।

बेकिंग सोडा का उपयोग

(i) बेकिंग पाउडर बनाने में, जो बेकिंग सोडा (सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट) एवं टार्टरिक अम्ल जैसा एक मंद खाद्य अम्ल का मिश्रण है। जब बेकिंग पाउडर को गर्म किया जाता है या जल में मिलाया जाता है तो निम्न अभिक्रिया होती है-

$ \underset{\text{(किसी अम्ल से)}} {\text{NaHCO}_3} + \text{H}^+ \to \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{अम्ल का सोडियम लवण} $

इस अभिक्रिया से उत्पन्न कार्बन डाइऑक्साइड के द्वारा पावरोटी या केक में खमीर उठाया (फूल लाया) जा सकता है तथा इससे ये मुलायम एवं स्पंजी हो जाता है।

(ii) सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट भी ऐन्टैसिड का एक संघटक है। क्षारीय होने के कारण यह पेट में अम्ल की अधिकता को उदासीन करके राहत पहुँचाता है।

(iii) इसका उपयोग सोडा-अम्ल अग्निशामक में भी किया जाता है।

धोने का सोडा

$\mathrm{Na} _{2} \mathrm{CO} _{3} \cdot 10 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O}$ (धोने का सोडा) एक अन्य रसायन, जिसे सोडियम क्लोराइड से प्राप्त किया जा सकता है। आप ऊपर देख चुके हैं कि बेकिंग सोडा को गर्म करके सोडियम कार्बोनेट प्राप्त किया जा सकता है। सोडियम कार्बोनेट के पुनः क्रिस्टलीकरण से धोने का सोडा प्राप्त होता है। यह भी एक क्षारकीय लवण है।

$10 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O}$ क्या दर्शाता है? क्या यह $\mathrm{Na} _{2} \mathrm{CO} _{3}$ को आर्द्र बनाता है? हम इसका उत्तर अगले भाग में पढ़ेंगे।

सोडियम कार्बोनेट एवं सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट, कई औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए भी उपयोगी रसायन है।

धोने के सोडे के उपयोग

(i) सोडियम कार्बोनेट का उपयोग काँच, साबुन एवं कागज़ उद्योगों में होता है।

(ii) इसका उपयोग बोरेक्स जैसे सोडियम यौगिक के उत्पादन में होता है।

(iii) सोडियम कार्बोनेट का उपयोग घरों में साफ़-सफ़ाई के लिए होता है।

(iv) जल की स्थायी कठोरता को हटाने के लिए इसका उपयोग होता है।

2.4.4 क्या लवण के क्रिस्टल वास्तव में शुष्क हैं?

क्रियाकलाप 2.15

कॉपर सल्फ़ेट के कुछ क्रिस्टल को शुष्क क्वथन नली में गर्म कीजिए।

गर्म करने के बाद कॉपर सल्फ़ेट का रंग क्या है?

क्वथन नली में क्या जल की बूँदें नज़र आती हैं? ये कहाँ से आई?

गर्म करने के बाद प्राप्त कॉपर सल्फ़ेट के नमूने में जल की 2-3 बूँदें डालिए।

आप क्या प्रेक्षण करते हैं? क्या कॉपर सल्फ़ेट का नीला रंग वापस आ जाता है?

चित्र 2.9 क्रिस्टलन का जल हटाना

शुष्क दिखने वाले कॉपर सल्फ़ेट क्रिस्टलों में क्रिस्टलन का जल होता है। जब हम क्रिस्टल को गर्म करते हैं तो यह जल हट जाता है एवं लवण का रंग श्वेत हो जाता है।

यदि आप क्रिस्टल को पुनः जल से भिगोते हैं तो क्रिस्टल का नीला रंग वापस आ जाता है।

लवण के एक सूत्र इकाई में जल के निश्चित अणुओं की संख्या को क्रिस्टलन का जल कहते हैं। कॉपर सल्फ़ेट की एक सूत्र इकाई में जल के पाँच अणु उपस्थित होते हैं। जलीय कॉपर सल्फ़ेट का रासायनिक सूत्र $\mathrm{CuSO} _{4} .5 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O}$ है। क्या आप अब बता सकते हैं कि $\mathrm{Na} _{2} \mathrm{CO} _{3} \cdot 10 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O}$ का अणु आर्द्र है या नहीं।

जिप्सम एक अन्य लवण है, जिसमें क्रिस्टलन का जल होता है। इसमें क्रिस्टलन के जल के दो अणु होते हैं। इसका रासायनिक सूत्र $\mathrm{CaSO} _{4} .2 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O}$ है। अब हम इस लवण के उपयोगों पर ध्यान देते हैं।

प्लास्टर ऑफ पेरिस

जिप्सम को $373 \mathrm{~K}$ पर गर्म करने पर यह जल के अणुओं का त्याग कर कैल्सियम सल्फ़ेट अर्धहाइड्रेट या हेमिहाइड्रेट $\left(\mathrm{CaSO} _{4} \cdot \frac{1}{2} \mathrm{H} _{2} \mathrm{O}\right)$ बनाता है। इसे प्लास्टर ऑफ पेरिस कहते हैं। इस पदार्थ का उपयोग डॉक्टर टूटी हुई हड्डियों को सही जगह पर स्थिर रखने के लिए करते हैं। प्लास्टर ऑफ पेरिस एक सफ़ेद चूर्ण है, जो जल मिलाने पर यह पुनः जिप्सम बनकर कठोर ठोस पदार्थ प्रदान करता है।

$ \underset{\text{(प्लास्टर ऑफ पेरिस)}}{\mathrm{CaSO_4. 1\frac{1}{2}H_2O}} \to \underset{\text{(जिप्सम)}}{\mathrm{CaSO_4.2H_2O}} $

ध्यान दीजिए कि जल का केवल आधा अणु क्रिस्टलन के जल के रूप में जुड़ा होता है। जल का आधा अणु कैसे प्राप्त होता है? $\mathrm{CaSO} _{4}$ का दो इकाई सूत्र जल के एक अणु के साथ साझेदारी करते हैं। प्लास्टर ऑफ पेरिस का उपयोग खिलौना बनाने, सजावट का सामान एवं सतह को चिकना बनाने के लिए किया जाता है। पता करें कि कैल्सियम सल्फ़ेट अर्धहाइड्रेट को प्लास्टर ऑफ पेरिस क्यों कहा जाता है?

प्रश्न

1. $\mathrm{CaOCl} _{2}$ यौगिक का प्रचलित नाम क्या है?

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#missing

2. उस पदार्थ का नाम बताइए जो क्लोरीन से क्रिया करके विरंजक चूर्ण बनाता है।

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#missing

3. कठोर जल को मृदु करने के लिए किस सोडियम यौगिक का उपयोग किया जाता है?

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#missing

4. सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट के विलयन को गर्म करने पर क्या होगा? इस अभिक्रिया के लिए समीकरण लिखिए।

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#missing

5. प्लास्टर ऑफ पेरिस की जल के साथ अभिक्रिया के लिए समीकरण लिखिए।

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#missing

आपने क्या सीखा

अम्ल-क्षारक सूचक रंजक या रंजकों के मिश्रण होते हैं, जिनका उपयोग अम्ल एवं क्षारक की उपस्थिति को सूचित करने के लिए किया जाता है।
विलयन में $\mathrm{H}+(\mathrm{aq})$ आयन के निर्माण के कारण ही पदार्थ की प्रकृति अम्लीय होती है। विलयन में $\mathrm{OH}-(\mathrm{aq})$ आयन के निर्माण से पदार्थ की प्रकृति क्षारकीय होती है।
जब कोई अम्ल किसी धातु के साथ अभिक्रिया करता है तो हाइड्रोजन गैस का उत्सर्जन होता है। साथ ही संगत लवण का निर्माण होता है।
जब क्षारक किसी धातु से अभिक्रिया करता है तो हाइड्रोजन गैस के उत्सर्जन के साथ एक लवण का निर्माण होता है जिसका ऋण आयन एक धातु एवं ऑक्सीजन के परमाणुओं से संयुक्त रूप से निर्मित होता है।
जब अम्ल किसी धातु कार्बोनेट या धातु हाइड्रोजनकार्बोनेट से अभिक्रिया करता है तो यह संगत लवण कार्बन डाइऑक्साइड गैस एवं जल उत्पन्न करता है।
जल में अम्लीय एवं क्षारकीय विलयन विद्युत का चालन करते हैं, क्योंकि ये क्रमशः हाइड्रोजन एवं हाइड्रॉक्साइड आयन का निर्माण करते हैं।
अम्ल या क्षारक की प्रबलता की जाँच $\mathrm{pH}(0-14)$ स्केल के उपयोग से की जा सकती है, जो विलयन में हाइड्रोजन आयन की सांद्रता की माप होता है।
एक उदासीन विलयन के $\mathrm{pH}$ का मान 7 होता है, जबकि अम्लीय विलयन के $\mathrm{pH}$ का मान 7 से कम एवं क्षारकीय विलयन के $\mathrm{pH}$ का मान 7 से अधिक होता है।
सभी जीवों में उपापचय की क्रिया $\mathrm{pH}$ की एक इष्टतम सीमा में होती है।
सांद्र अम्ल या क्षारक को जल के साथ मिश्रित करना एक अत्यन्त ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया है।
अम्ल एवं क्षारक एक-दूसरे को उदासीन करके लवण एवं जल का निर्माण करते हैं।
लवण के एक सूत्र इकाई में जल के निश्चित अणुओं की संख्या को क्रिस्टलन का जल कहते हैं।
हमारे दैनिक जीवन एवं उद्योगों में लवण के कई उपयोग हैं।

अभ्यास

1. कोई विलयन लाल लिटमस को नीला कर देता है, इसका $\mathrm{pH}$ संभवतः क्या होगा?

(a) 1

(b) 4

(d) 10

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#missing

2. कोई विलयन अंडे के पिसे हुए कवच से अभिक्रिया कर एक गैस उत्पन्न करता है, जो चूने के पानी को दूधिया कर देती है। इस विलयन में क्या होगा?

(a) $\mathrm{NaCl}$

(b) $\mathrm{HCl}$

(d) $\mathrm{KCl}$

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#missing

3. $\mathrm{NaOH}$ का $10 \mathrm{~mL}$ विलयन, $\mathrm{HCl}$ के $8 \mathrm{~mL}$ विलयन से पूर्णतः उदासीन हो जाता है। यदि हम $\mathrm{NaOH}$ के उसी विलयन का $20 \mathrm{~mL}$ लें तो इसे उदासीन करने के लिए $\mathrm{HCl}$ के उसी विलयन की कितनी मात्रा की आवश्यकता होगी?

(a) $4 \mathrm{~mL}$

(b) $8 \mathrm{~mL}$

(d) $16 \mathrm{~mL}$

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#missing

4. अपच का उपचार करने के लिए निम्नलिखित में से किस औषधि का उपयोग होता है?

(a) एंटीबायोटिक (प्रतिजैविक)

(b) ऐनालजेसिक (पीड़ाहरी)

(d) एंटीसेप्टिक (प्रतिरोधी)

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#missing

5. निम्नलिखित अभिक्रिया के लिए पहले शब्द-समीकरण लिखिए तथा उसके बाद संतुलित समीकरण लिखिए-

(a) तनु सल्फ़्यूरिक अम्ल दानेदार जिंक के साथ अभिक्रिया करता है।

(b) तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल मैग्नीशियम पट्टी के साथ अभिक्रिया करता है।

(d) तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल लौह के रेतन के साथ अभिक्रिया करता है।

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#missing

6. एल्कोहल एवं ग्लूकोज़ जैसे यौगिकों में भी हाइड्रोजन होते हैं, लेकिन इनका वर्गीकरण अम्ल की तरह नहीं होता है। एक क्रियाकलाप द्वारा इसे साबित कीजिए।

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#missing

7. आसवित जल विद्युत का चालक क्यों नहीं होता, जबकि वर्षा जल होता है?

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#missing

8. जल की अनुपस्थिति में अम्ल का व्यवहार अम्लीय क्यों नहीं होता है?

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#missing

9. पाँच विलयनों $\mathrm{A}, \mathrm{B}, \mathrm{C}, \mathrm{D}$, व $\mathrm{E}$ की जब सार्वत्रिक सूचक से जाँच की जाती है तो $\mathrm{pH}$ के मान क्रमश: $4,1,11$, 7 एवं 9 प्राप्त होते हैं। कौन सा विलयन-

(a) उदासीन है?

(b) प्रबल क्षारीय है?

(d) दुर्बल अम्लीय है?

(e) दुर्बल क्षारीय है?

$\mathrm{pH}$ के मानों को हाइड्रोजन आयन की सांद्रता के आरोही क्रम में व्यवस्थित कीजिए।

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#missing

10. परखनली ’ $A$ ’ एवं ’ $B$ ’ में समान लंबाई की मैग्नीशियम की पट्टी लीजिए। परखनली ’ $A$ ’ में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल $(\mathrm{HCl})$ तथा परखनली ’ $\mathrm{B}$ ’ में ऐसिटिक अम्ल $\left(\mathrm{CH} _{3} \mathrm{COOH}\right)$ डालिए। दोनों अम्लों की मात्रा तथा सांद्रता समान हैं। किस परखनली में अधिक तेज़ी से बुदबुदाहट होगी तथा क्यों?

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#missing

11. ताज़े दूध के $\mathrm{pH}$ का मान 6 होता है। दही बन जाने पर इसके $\mathrm{pH}$ के मान में क्या परिवर्तन होगा? अपना उत्तर समझाइए।

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#missing

12. एक ग्वाला ताज़े दूध में थोड़ा बेकिंग सोडा मिलाता है।

(a) ताज़ा दूध के $\mathrm{pH}$ के मान को 6 से बदलकर थोड़ा क्षारीय क्यों बना देता है?

(b) इस दूध को दही बनने में अधिक समय क्यों लगता है?

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#missing

13. प्लास्टर ऑफ पेरिस को आर्द्र-रोधी बर्तन में क्यों रखा जाना चाहिए। इसकी व्याख्या कीजिए।

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#missing

14. उदासीनीकरण अभिक्रिया क्या है? दो उदाहरण दीजिए।

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#missing

15. धोने का सोडा एवं बेकिंग सोडा के दो-दो प्रमुख उपयोग बताइए।

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#missing

सामूहिक क्रियाकलाप

(I) आप अपना सूचक तैयार करें

खरल में चुकंदर की जड़ को पीसिए।
निष्कर्ष प्राप्त करने के लिए पर्याप्त जल मिलाइए।
पिछली कक्षाओं में पढ़ी गई विधियों द्वारा निष्कर्ष छान लीजिए।
पदार्थों की जाँच के लिए निस्यंद को एकत्र कर लीजिए। इस पदार्थ को शायद आप पहले भी चख चुके हैं।
परखनली स्टैंड में चार परखनलियों को व्यवस्थित कीजिए एवं उसे $\mathrm{A}, \mathrm{B}, \mathrm{C}$ एवं $\mathrm{D}$ से चिह्नित कीजिए। इन परखनलियों में क्रमशः नींबू रस का विलयन, सोडा-जल, सिरका एवं बेकिंग सोडा का $2 \mathrm{~mL}$ डालिए।
प्रत्येक परखनली में चुकंदर जड़ के निचोड़ (निष्कर्ष) की 2-3 बूँदें मिलाइए एवं रंग में आए परिवर्तन पर ध्यान दीजिए। अपने प्रेक्षणों को सारणी में लिखिए।
लाल पत्ता गोभी की पत्तियों, कुछ फूल, जैसे - पेटुनिया (Petunia), हाइड्रेंजिया (Hydrangea) एवं जेरानियम (Geranium) की पंखुड़ी आदि जैसे कुछ प्राकृतिक पदार्थों के निचोड़ से भी आप अपना सूचक बना सकते हैं।

(II) सोडा-अम्ल अग्निशामक तैयार करना

कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करने वाले अग्निशामक में धातु हाइड्रोजनकार्बोनेट के साथ अम्ल की अभिक्रिया का उपयोग होता है।
एक धावन बोतल में सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट $\left(\mathrm{NaHCO} _{3}\right)$ विलयन का $20 \mathrm{~mL}$ विलयन लीजिए।
तनु सल्फ्फ्यूरिक अम्ल वाली ज्वलन नली को धावन बोतल में लटकाइए।
धावन बोतल का मुँह बंद कर दीजिए।
धावन बोतल को इस प्रकार से झुकाइए, जिससे कि ज्वलन नली का अम्ल सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट के विलयन से मिश्रित हो जाए।
आप देखेंगे कि नोज़ल (तुंड) से बुदबुदाहट बाहर आ रही है।
इसे एक जलती हुई मोमबत्ती की ओर लाइए। क्या होता है?

चित्र 2.10 (a) सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट वाली धावन बोतल में लटकी हुई तनु सल्फ़्यूरिक अम्ल वाली ज्वलन नली (b) नोजल से बाहर आती बुदबुदाहट

Chapter-02 Acids, Bases, and Salts

Question

2.1 UNDERSTANDING THE CHEMICAL PROPERTIES OF ACIDS AND BASES

2.1.1 Acids and Bases in the Laboratory

2.1.2 How do Acids and Bases React with Metals?

2.1.3 How do Metal Carbonates and Metal Hydrogen carbonates React with Acids?

2.1.4 How do Acids and Bases React with each other?

2.1.5 Reaction of Metallic Oxides with Acids

2.1.6 Reaction of a Non-metallic Oxide with Base

QUESTIONS

2.2 WHAT DO ALL ACIDS AND ALL BASES HAVE IN COMMON?

2.2.1 What Happens to an Acid or a Base in a Water Solution?

QUESTIONS

2.3 HOW STRONG ARE ACID OR BASE SOLUTIONS?

2.3.1 Importance of $\mathrm{pH}$ in Everyday Life

QUESTIONS

2.4 MORE ABOUT SALTS

2.4.1 Family of Salts

2.4.2 pH of Salts

2.4.3 Chemicals from Common Salt

2.4.4 Are the Crystals of Salts really Dry?

QUESTIONS

What you have learnt

EXERCISES

Group Activity

प्रश्न

2.1 अम्ल एवं क्षारक के रासायनिक गुणधर्म समझना

2.1.1 प्रयोगशाला में अम्ल एवं क्षारक

2.1.2 अम्ल एवं क्षारक धातु के साथ कैसे अभिक्रिया करते हैं?

2.1.3 धातु कार्बोनेट तथा धातु हाइड्रोजनकार्बोनेट अम्ल के साथ कैसे अभिक्रिया करते हैं?

2.1.4 अम्ल एवं क्षारक परस्पर कैसे अभिक्रिया करते हैं?

2.1.5 अम्लों के साथ धात्विक ऑक्साइडों की अभिक्रियाएँ

2.1.6 क्षारक के साथ अधात्विक ऑक्साइड की अभिक्रियाएँ

प्रश्न

2.2 सभी अम्लों एवं क्षारकों में क्या समानताएँ हैं?

2.2.1 जलीय विलयन में अम्ल या क्षारक का क्या होता है?

प्रश्न

2.3 अम्ल एवं क्षारक के विलयन कितने प्रबल होते हैं?

2.3.1 दैनिक जीवन में $\mathrm{pH}$ का महत्त्व

प्रश्न

2.4 लवण के संबंध में अधिक जानकारी

2.4.1 लवण परिवार

2.4.2 लवणों का $\mathrm{pH}$

2.4.3 साधारण नमक से रसायन

2.4.4 क्या लवण के क्रिस्टल वास्तव में शुष्क हैं?

प्रश्न

आपने क्या सीखा

अभ्यास

सामूहिक क्रियाकलाप

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Medical Preparation

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