अम्ल और क्षार रसायन विज्ञान के क्षेत्र में महत्वपूर्ण विषय हैं। वे दो मुख्य श्रेणियाँ हैं जिसमें प्रयोगशालाओं में उपयोग होने वाले रासायनिक और हमारे दैनिक जीवन में आमतौर पर पाए जाने वाले पदार्थ शामिल होते हैं। इसके अलावा, परीक्षा की दृष्टि से इन अवधारणाओं को समझना महत्वपूर्ण है। इस लेख में, हम अम्ल और क्षार क्या होते हैं और उनकी विभिन्न विशेषताओं और गुणों पर विचार करेंगे।

रॉबर्ट बॉयल की अम्ल और क्षार की परिभाषा

रॉबर्ट बॉयल के अनुसार, उन्होंने अम्लीय और क्षारीय पदार्थों को इस प्रकार परिभाषित किया:

A) अम्ल इस प्रकार होता है,

1) खट्टेपन का स्वाद होना

2) अपघर्षक और मानव स्वास्थ्य के लिए खतरनाक होना

3) लिटमस

उनके प्रदर्शन के आधार पर, अम्लों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: प्राकृतिक और खनिज।

प्राकृतिक अम्ल: ये प्राकृतिक स्रोतों से प्राप्त होते हैं, जैसे फल और पशुजन्य उत्पाद।

अम्लों के उदाहरण: लैक्टिक, साइट्रिक, और टार्टारिक अम्ल, आदि।

खनिज अम्ल: खनिज संबंधी पदार्थ हैं जो पानी में विघटित होने पर अम्लीय विलयन प्रदान कर सकते हैं।

उदाहरण के रूप में, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl), सल्फुरिक अम्ल (H2SO4), और नाइट्रिक अम्ल (HNO3) आदि।

ब) क्षार के रूप में:

1. सतह पर चिकनाई होना

2) लिटमस का रंग बदलना, लाल से नीले में।

अरेनियस द्वारा अम्ल और क्षार की परिभाषा

अरेनियस ने सुझाव दिया कि;

अम्ल

अम्ल एक पदार्थ है जो पानी में विलिन होने पर H+ आयन मुक्त करता है।

(\begin{array}{l}HCL_{(g)}\overset{H_{2}O}{\rightarrow} H^{+}{(aq)} + CL^{-}{(aq)}\end{array})

हाइड्रोक्लोरिक अम्ल पानी में विलिन होने पर हाइड्रोजन आयन (H⁺) बनाता है।

अम्ल को अपने प्रोटॉनों की संख्या के आधार पर मोनो-, डाई-, या ट्रिबेसिक अम्ल में वर्गीकृत किया जा सकता है।

मोनोबेसिक अम्ल:

• HCl
• नाइट्रिक अम्ल
• एसिटिक अम्ल

द्विबेसिक अम्ल:

• सल्फुरिक अम्ल
• फॉस्फोरस अम्ल

ट्रिबेसिक अम्ल: फॉस्फोरिक अम्ल

(\begin{array}{l}NaOH_{(s)}\overset{H_{2}O}{\longrightarrow} Na^{+}{(aq)} + OH^{-}{(aq)}\end{array} )

क्षार

क्षार एक पदार्थ है जो पानी में विलिन होने पर OH– आयन उत्पन्न करता है।

NaOH पानी में पिघलने पर हाइड्रॉक्साइड (OH–) देता है।

उपलब्ध होने वाले हाइड्रॉक्साइड आयनों की संख्या के आधार पर, क्षार को मोनोअम्लीय, द्विअम्लीय, या त्रिअम्लीय में वर्गीकृत किया जा सकता है।

मोनो बेसिक:

• NaOH
• NH4OH

द्विबेसिक:

• Ca(OH)₂
• Zn(OH)₂

त्रिबेसिक: Fe(OH)3, Al(OH)3

अम्ल और क्षार के समान गुण होते हैं क्योंकि अम्लों द्वारा क्षारों के माध्यम से और यही बात उल्टे केसे होती है। यह प्रक्रिया जब हयड्रोजन आयन (H+) अम्ल से मिलकर क्षारीय हाइड्रोक्साइड (OH–) के साथ पानी बनाते हैं।

H+(aq) + OH^-(aq) → H2O(l)

मजबूत अम्ल जैसे HCl, HNO3, H2SO4, और HCIO4 संश्लेषित समाधान में पूरी तरह से विलिन होते हैं, बड़े हाइड्रोजन आयन उत्पन्न करते हैं। इसी तरह, ताकतवर क्षार जैसे NaOH, KOH, और (CH3)4NOH जब संश्लेषित होते हैं तो बड़े हाइड्रॉक्साइड आयन उत्पन्न करते हैं।

कमजोर अम्ल और क्षार वे अम्ल और क्षार हैं जो समाधान में केवल आंशिक रूप से प्रविभाजित होते हैं, जिससे हाइड्रोजन या हाइड्रोक्साइड आयनों की कम कंचन मात्रा होती है। आयनयों को यह ध्यान में रखते हुए, इस तरह के उदासाध्य हाइड्रोजन या हाइड्रोक्साइड आयन क्षार या अम्ल हो सकते हैं। हालांकि, CH4 एक अम्ल नहीं है। उसी तरह, CH3OH, C2H5OH आदि, जिनमें OH समूह होते हैं, तथा OH समूह अथवा OH योग में पाये जाने के कारण उन्हें क्षार नहीं कहा जा सकता है।

अम्लों और क्षारों के आशय तथ्य और सीमाए

i) केवल जलीय विलयन के लिए प्रायोगिक, क्योंकि अम्ल और क्षार जल में अपनी प्रविभाजन द्वारा परिभाषित होते हैं।

ii) नॉनमेटल ऑक्साइड प्रकाशी कारण होते हैं क्योंकि दहनी आयनों के मुक्त हो जाने के कारणों से हैं, जबकि अमोनिया, सोडियम कार्बोनेट और धातु ऑक्साइड हाइड्रोक्साइड आयनों को मुक्त कराने के कारण उन्हें क्षार कहा जाता है।

अम्ल और क्षारों के सापेक्षिक मजबूतियाँ

शमन प्रभाव कहता है कि सभी मजबूत अम्ल और क्षार समान रूप से प्रविभाजित होते हैं और पानी बहुरास्ट्रीय है, जिसका मतलब है कि वे पानी में समान अम्लीय या क्षारीय मजबूती रखते हैं।

अम्लों की मजबूती वर्तमानता पर निर्भर करती है। केतिसनी अम्ल को प्रोटिन लेने की क्षमता नहीं होती है और उसे ऐसा करने के लिए मजबूर किया जाना चाहिए। इसलिए, HCIO4, H2S04, HCl और HN03 इत्यादि जैसे अम्ल, जिनमें पानी में समान मजबूतियाँ होती हैं, असीटिक अम्ल में निम्नांकित क्रम में पालन करते हैं: HClO4> H2SO4> HCl> HNO3।

अम्लों की वास्तविक मजबूती से विलयनों के आधार पर जाना जा सकता है। प्रोटोफिलिक विलयनों**: जो प्रोटान स्वीकार करने की अधिक क्षमता रखते हैं, जैसे पानी, इतर, तरल अमोनिया, आदि।

प्रोटोजेनिक विलयनों: वे विलयनों होते हैं जो प्रोटान उत्पन्न करने की प्रवृत्ति रखते हैं, जैसे पानी, तरल हाइड्रोक्लोरिक अम्ल, और ग्लेशियल ऐसिडिक अम्ल।

आंफिप्रोटिक विलयनों: वे विलयन हो सकते हैं जो प्रोटान दाता और प्रोटान स्वीकारक के रूप में कार्य कर सकते हैं, जैसे पानी, अमोनिया, एथिल एल्कोहल, आदि।

अप्रोटिक विलयनों: वे विलयन होते हैं जो प्रोटान दान या प्रोटान स्वीकार नहीं करते हैं, जैसे बेंजीन, कार्बन टेट्राक्लोराइड और कार्बन डाइसल्फाइड।

जल में HCI एक अम्ल के रूप में कार्य करता है, एक मजबूत अम्ल के रूप में NH3 में, CH3COOH में एक कमजोर अम्ल के रूप में, C6H6 में तटस्थ होते हैं और HF में एक कमजोर क्षार की भूमिका निभाते हैं।

अम्लों और क्षारों का ब्रॉन्स्टेड-लोवरी सिद्धांत

ब्रॉन्स्टेड अम्ल हैं हाइड्रोजन-आयन दाता या प्रोटान दाता।

ब्रॉन्स्टेड आयन हैं हाइड्रोजन-आयन स्वीकारक या प्रोटान दाता।

HCl एक पानी के एक मोलेक्यूल को H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> बनाने के लिए H<sup>+</sup> आयन दान करता है।\

($$\begin{array}{l}HCl(g)+H_{2}O(l)\rightleftharpoons H_3{O}^{+}(aq)+C{l}^{-}(aq)\end{array}$$)

HCl एक अम्ल होता है और पानी एक क्षार होता है।

ब्रॉन्स्टेड मॉडल के अनुसार, न्यूट्रलीकरण में, एक अम्ल से एक बेस तक H⁺ आयन की स्थानांतरण होती है। अम्ल हो सकते हैं

i) तटस्थ मोलेक्यूल। \ $$HCl(g)+N{H}_3(aq)\rightleftharpoons N{H}_4(aq)+C{l}^{-}(aq)$$

ii) सकारात्मक आयन। \ $$N{H}_4^{+}(aq)+O{H}^{-}(aq)\rightleftharpoons N{H}_3(aq)+H_{2}O(l)$$

iii) नकारात्मक आयन। \ $$H_{2}O(l)+H_{2}P{O}_4^{-}(aq)\rightleftharpoons HP{O}_4^{2-}(aq)+H_3{O}^{-}(aq)$$

सम्बंधित अम्ल-बेस युग्म

($$\begin{array}{l}HCl(aq)+N{H}_3(aq)\rightleftharpoons N{H}_4^{+}(aq)+H_3{O}^{-}(aq)\end{array}$$)

HCl और Cl⁻ अलग एक प्रोटॉन के तार पर हैं और NH₃ और NH₄⁺ भी।

NH4+, जैसे HCl, एक प्रोटॉन दे सकता है और इसलिए यह एक अम्ल है। यह शामिल किया जाता है एमोनिया के बेस के संयोगी अम्ल के रूप में।

इसी तरह, Cl^- एमोनिया की तुलना में एक प्रोटॉन स्वीकार कर सकता है और इसलिए एक बेस है। यह HCl के संयोगी अफर के रूप में माना जाता है।

ब्रॉन्स्टेड-लोवरी संक्रमण इस प्रकार लिखा जा सकता है:

$$\begin{array}{l}HCl(aq) + NH_3(aq) \rightleftharpoons NH_4^+(aq) + Cl^-(aq)\end{array}$$

अम्ल + बेस ⇒ संयोगी अम्ल + संयोगी अफर

संयोगी जोड़े

एक संयोगी अम्ल में एक और H अण तथा एक सक्रिय चार्ज होता है जो उसके बेस द्वारा बनाए गए के तुलना में होता है।

एक संयोगी अफर में एक कम H अण होता है और एक और नकारात्मक चार्ज होता है जो उसके संयोगी अम्ल के द्वारा बनाए गए होता है।

प्रतिक्रिया का उत्पाद द्वारा संयोगियों की सूची हमेशा दर्शाने का प्रयास करेगी।

एक मजबूत अम्ल एक मजबूत संयोगी अफर बनाता है और उल्टे कमजोर अम्ल/अफर

प्रतिक्रियाएँ हमेशा मजबूत अम्ल/अफर से विधिगत होती हैं।

यौगिकों की अम्ल-बेस प्रकृति

1. गैर धातु से बिंधि हाइड्रोजन संतति गैर धातु हाइड्राइड के रूप में संदर्भित की जाती हैं, और सामान्यतया अम्लीय होती हैं।

($$\begin{array}{l}HC{l}_{(g)}\stackrel{H_{2}O}{\to }{H}_{(aq)}^{+}+C{l}_{(aq)}^{-}\end{array}$$ )

($$\begin{array}{l}{H}_2{S}_{(g)}\stackrel{H_{2}O}{\to }{H}_{(aq)}^{+}+H{S}_{(aq)}^{-}\end{array}$$)

2. धातु हाइड्राइड में धातु से बिंधि हाइड्रोजन (H⁻) एकत्र करता है, जो H⁻ (या हाइड्राइड) आयन को देता है।

(\begin{array}{l}NaH_{(s)}\rightarrow Na^{+}{(aq)} + H^{-}{(aq)}\end{array})

H^- आयन, अपने जोड़ी वैलेंस इलेक्ट्रॉन के साथ, एक पानी मोलेक्यूल से एक H⁺ आयन को छीन सकता है और OH^- आयन की मात्रा को बढ़ा सकता है। इसलिए, एक विलयन में, धातु हाइड्राइड अम्ल बनते हैं।

($$\begin{array}{l}Na{H}_s+H_2{O}_l\to N{a}_{aq}^{+}+O{H}_{aq}^{-}+H_{2(g)}\end{array}$$)

($$\begin{array}{l}Ca{H}_{2(s)}+2H_2{O}_{(l)}\to C{a}_{(aq)}^{2+}+2O{H}_{(aq)}^{-}+2H_{2(g)}\end{array}$$ )

3. गैर धातु ऑक्साइड पानी में विलयित होकर अम्ल बनाते हैं, जबकि CO2 पानी में विलयित होकर carbonic अम्ल बनाता है।

($$\begin{array}{l}C{O}_{2(g)}+H_2{O}_{(l)}\to H_{2}C{O}_{3(aq)}\end{array}$$)

$\ce{SO3(g) + H2O(l) -> H2SO4(aq)}$

($$\begin{array}{l}{P}_4{O}_{10(s)}+6H_2{O}_{(l)}\to 4H_{3}P{O}_{4(aq)}\end{array}$$ )

धातु ऑक्साइड, O^2- आयन को अपवादों के साथ पानी में प्रतिक्रिया करके दोहन से पैर की OH^- आयन और एक अफर प्रदान करते हैं।

(\begin{array}{l}O^{2}{(aq)} + H{2}O_{(l)} \rightarrow 2OH^{-}_{(aq)}\end{array})

धातु ऑक्साइड इसलिए मार्गी पर बेस की संज्ञान बैठते हैं।

(\begin{array}{l}CaO_{s(aq)} + H_{2}O_{(l)}\rightarrow Ca^{2+}{(aq)} + 2OH^{-}{(aq)}\end{array})

लिथियम हाइड्राक्साइड, सोडियम हाइड्राक्साइड, पोटेशियम हाइड्राक्साइड और कैल्शियम हाइड्राक्साइड जैसे धातु हाइड्राक्साइड, लवण के रूप में माने जाते हैं।

जल्दाबाज़ी: ( \begin{array}{l}NaOH_{s} \rightarrow Na^{+}{(aq)} + OH^{-}{(aq)} \overset{H_2O}{\leftarrow}\end{array} )

सोडियम (EN = 2.5) और ऑक्सीजन (EN = 3.5) के बीच विद्युदात्मकता के बड़े अंतर से सोडियम-ऑक्सीजन बंध में इलेक्ट्रॉन्स इकट्ठा करने की जगह पर उन्हें समान रूप से साझा किए जाने की बजाय अधिक विद्युतीय आकर्षण वाले ऑक्सीजन अणु की ओर खींचे जाते हैं। इस परिणामस्वरूप, जब जल में NaOH पिघलता है, तो यह Na+ और OH- आयों को देने के लिए विज्ञता होता है।

( \begin{array}{l}NaOH_{(s)} \overset{H_2O}{\rightarrow} Na^{+}{(aq)} + OH^{-}{(aq)}\end{array} )

6. हालोजनों जैसे हाइपोक्लोरस अम्ल (HOCl), HONO2, O2S(OH)2, और OP(OH)3, नमीन्द्रीय हैं

चिकित्सायी रासायनिक पदार्थ

( \begin{array}{l}HOCl_{(aq)} \rightarrow H^{+}{(aq)} + OCl^{-}{(aq)} \end{array} )

क्लोरीन और ऑक्सीजन अणुओं की विद्युतात्मकता में छोटा अंतर ( EN = 0.28) होता है, इसलिए Cl- O बंध के इलेक्ट्रॉन्स अधिक या कम समान रूप से सहयोगित होते हैं। हालांकि, O- H बंध धारात्मक होता है ( EN = 1.24) इसलिए इस बंध में इलेक्ट्रॉन्स अधिक विद्युतीय आकर्षण वाले ऑक्सीजन अणु की ओर खींचे जाते हैं, जिससे OCl- और H+ आयों उत्पन्न होते हैं।

( \begin{array}{l}HOCl_{(aq)} \rightarrow H^{+}{(aq)} + OCl^{-}{(aq)}\end{array} )

गैर-धातु हाइड्रॉक्साइड में एम्फोटेरिक यौगिक, जैसे Al2O3 और Al(OH)3, धातु और धातु नहीं होने वाले ऑक्साइड या गैर-धातु हाइड्रोक्साइड के बीच स्थित होते हैं और इनमें से कोई भी एक हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, Al(OH)3 एक अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करते समय अम्ल के रूप में कार्य करता है।

( \begin{array}{l}Al(OH){3(s)} + OH^{-aq} \rightarrow AlOH^{-}{4 (aq)} \end{array} )

उल्टी चाल (\rightarrow)  यह एक अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करते समय यह एक आधात्मिक के रूप में कार्य करता है।

( \begin{array}{l}Al(OH){3(s)} + 3H^{+} \rightarrow Al^{3+}{(aq)} + 3H_{2}O_{(l)}\end{array} )

अम्ल-बेस अभिक्रियाओं का लविस सिद्धांत

ऐसे प्रजाति यों को जो इलेक्ट्रॉन जोड़ सकते हैं, उन्हें लेविस अभिक्रियों कहा जाता है और उन्हें अम्ल कहा जाता है।

1. अधूरी ऑक्टेट (8 इलेक्ट्रॉन से कम) वाले केंद्रीय पदार्थ वाले आणव:

• BF₃
• BCl₃
• AlCl₃
• MgCl₂
• BeCl₂
• आदि।

2. केंद्रीय पदार्थ जिसमें खाली d-ऑर्बिटल होती हैं:

• SiX₄
• GeX₄
• TiCl₄
• SnX₄
• PX₃
• PF₅
• SF₄
• SeF₄
• TeCl₄, आदि।

कणों के बीच अलग-अलग वैद्युतकटुता वाले परमाणुओं के बीच एकाधिक बांध होने के साथ, जैसे CO2, SO2 और SO3, ऐलेविस आधार द्वारा प्रवार्तित की जा सकती है। जब ऐसा होता है, तो एक इलेक्ट्रॉन जोड़ प्राणी दशा वाले परमाणु की ओर हीरोस्पेक्ट्रुम पर ले जाता है जिसमें अधिक नकारात्मक वैद्युतकटुता होती है।

4. सरल कैशंस:

• H⁺
• Ag⁺

लूइस आधार उस प्राणी के दानात्मक या डोन द्वण्ड करने के लिए एक एलेविस बांध बनाने के लिए योग्य प्रजाति हैं।

1. कम से कम एक अकेला या एकल इलेक्ट्रॉन जोड़ रखने वाले नेत्रीय प्रजाति:

2. ऋणात्मक चार्ज़ वाले प्रजातियां या अनियन: जैसे, क्लोराइड, साईनाइड, हाइड्रोक्साइड आदि।

3. यह ध्यान देना चाहिए कि सभी ब्रॉन्स्टेड आधार भी लूइस आधार हैं, लेकिन सभी ब्रॉन्स्टेड अम्ल नहीं हैं।

निम्नलिखित यौगिकों में एकंत्र पेय इलेक्ट्रॉन जोड़ होते हैं।

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अम्ल और आधार पर आयें जाने वाले प्रश्न

प्राकृतिक अम्ल के उदाहरण:

• साइट्रिक अम्ल
• लैक्टिक अम्ल
• एसिटिक अम्ल
• तर्तरिक अम्ल
• मैलिक अम्ल

खनिज अम्लों के उदाहरण में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल, सल्फ्यूरिक अम्ल और नाइट्रिक अम्ल शामिल हैं।

एक आरेनियस अम्ल वह पदार्थ है जो पानी में विलिन हुई प्रोटॉन की गति को वृद्धि करते हैं, जिससे समाधान की अम्लता में वृद्धि होती है। आरेनियस अम्लों के उदाहरण में नाइट्रिक अम्ल, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल और सल्फ्यूरिक अम्ल शामिल होते हैं।

एक आरेनियस अम्ल वह अम्ल है जो पानी में H+ इयोन देता है। उदाहरण के तौर पर, सल्फ्यूरिक अम्ल एक द्विब्राह्मी अम्ल है।

सल्फ्यूरिक अम्ल एक द्विब्राह्मी अम्ल है।### ब्रांस्टेड-लावरी अम्ल संबंधीत सत्ताओं द्वारा एक पदार्थ है जो प्रोटॉन प्रदान करता है, और एक आधार प्रोटॉन स्वीकार करता है।

ब्रांस्टेड अम्ल प्रोटॉन प्रदान करने वाले होते हैं, जबकि ब्रांस्टेड आधार प्रोटॉन स्वीकार करने वाले होते हैं।