📘 अध्याय 2 : अम्ल, क्षारक एवं लवण

📘 अध्याय 2 : अम्ल, क्षारक एवं लवण

अम्ल और क्षारक का परिचय

• स्वाद (Taste)
  • अम्ल (Acids) का स्वाद खट्टा होता है।
  • क्षारक (Bases) का स्वाद कड़वा होता है।
• लिटमस परीक्षण (Litmus Test)
  • अम्ल नीले लिटमस को लाल कर देते हैं।
  • क्षारक लाल लिटमस को नीला कर देते हैं।
  • लिटमस एक प्राकृतिक सूचक (indicator) है, जो लाइकेन (lichen) से प्राप्त होता है।
• अन्य सूचक (Other Indicators)
  • हल्दी (Turmeric) : क्षारक के संपर्क में लाल-भूरा रंग हो जाता है, और पानी से धोने पर फिर से पीला।
  • मिथाइल ऑरेंज (Methyl orange) : अम्ल में लाल, क्षारक में पीला।
  • फिनॉल्फ्थेलीन (Phenolphthalein) : अम्ल में बेरंग, क्षारक में गुलाबी।
• अम्ल के उदाहरण
  • हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl)
  • सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄)
  • नाइट्रिक अम्ल (HNO₃)
  • एसीटिक अम्ल (CH₃COOH)
• क्षारक के उदाहरण
  • सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH)
  • पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड (KOH)
  • कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड [Ca(OH)₂] – जिसे लाइम वाटर कहते हैं
  • अमोनियम हाइड्रॉक्साइड (NH₄OH)
• दैनिक जीवन से सम्बन्ध
  • पेट में अम्ल अधिक बनने से अम्लता (acidity) होती है, जिसका इलाज बेकिंग सोडा या मिल्क ऑफ मैग्नीशिया (क्षारक) से किया जाता है।
  • अम्ल और क्षारक आपस में मिलकर एक-दूसरे के प्रभाव को नष्ट (neutralize) कर देते हैं।

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प्रयोगशाला में अम्ल और क्षारक

(क) सूचकों द्वारा पहचान

• किसी विलयन में अम्ल या क्षारक की उपस्थिति को सूचक (Indicator) से पहचाना जाता है।
• रंग परिवर्तन के आधार पर पता चलता है कि पदार्थ अम्लीय है या क्षारीय।

सूचक	अम्लीय विलयन में	क्षारीय विलयन में
लाल लिटमस	कोई परिवर्तन नहीं	नीला
नीला लिटमस	लाल	कोई परिवर्तन नहीं
मिथाइल ऑरेंज	लाल	पीला
फिनॉल्फ्थेलीन	रंगहीन	गुलाबी

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(ख) गंधीय सूचक (Olfactory Indicators)

• कुछ पदार्थ अम्लीय व क्षारीय माध्यम में गंध बदल देते हैं।
• जैसे –
  • प्याज : अम्ल में गंध बनी रहती है, क्षार में गंध नष्ट हो जाती है।
  • वनीला : अम्लीय माध्यम में गंध बनी रहती है, क्षारीय माध्यम में गंध समाप्त।
  • लौंग का तेल : अम्ल व क्षार के अनुसार गंध में परिवर्तन।

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(ग) अम्ल और धातु की अभिक्रिया

• अम्ल धातु से अभिक्रिया कर हाइड्रोजन गैस एवं लवण बनाते हैं।

सामान्य समीकरण:

अम्ल + धातु → लवण + हाइड्रोजन गैस

उदाहरण:

• Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑
• Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑

👉 हाइड्रोजन गैस की पहचान: यह जलती मोमबत्ती के पास ले जाने पर ‘पॉप’ ध्वनि के साथ जलती है।

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(घ) धातु कार्बोनेट और धातु हाइड्रोजनकार्बोनेट की अम्ल से अभिक्रिया

• अम्ल इनके साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड गैस, लवण और पानी बनाता है।

सामान्य समीकरण:

धातु कार्बोनेट + अम्ल → लवण + CO₂ + H₂O 

धातु हाइड्रोजनकार्बोनेट + अम्ल → लवण + CO₂ + H₂O

उदाहरण:

• Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O
• NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂ + H₂O

👉 उत्पन्न CO₂ को चूने के पानी से पास करने पर यह दूधिया/सफेद हो जाता है।

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अम्ल एवं क्षारक की आपसी अभिक्रिया (उदासीनीकरण अभिक्रिया)

• जब अम्ल और क्षारक आपस में अभिक्रिया करते हैं तो उनका प्रभाव नष्ट हो जाता है।
• इस अभिक्रिया में लवण और जल का निर्माण होता है।
• इसे उदासीनीकरण अभिक्रिया (Neutralisation Reaction) कहते हैं।

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सामान्य समीकरण

अम्ल + क्षारक → लवण + जल

उदाहरण:

• NaOH + HCl → NaCl + H₂O
• KOH + HNO₃ → KNO₃ + H₂O

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प्रयोग में सूचक का उपयोग

• यदि फिनॉल्फ्थेलीन सूचक प्रयोग करें:
  • क्षार में → गुलाबी रंग
  • अम्ल मिलाने पर → रंगहीन (प्रभाव समाप्त)
• यह दर्शाता है कि अम्ल और क्षारक एक-दूसरे के प्रभाव को समाप्त कर देते हैं।

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दैनिक जीवन से सम्बन्ध

• पेट में बनने वाला अम्ल (HCl) कभी-कभी अधिक हो जाता है → अम्लता (acidity)।
• इसका इलाज एंटासिड (Antacid) दवाओं से होता है, जैसे —
  • बेकिंग सोडा (NaHCO₃)
  • मिल्क ऑफ मैग्नीशिया [Mg(OH)₂]
• ये अम्ल को उदासीन करते हैं और आराम दिलाते हैं।

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अम्लों की धात्विक एवं अधात्विक ऑक्साइडों के साथ अभिक्रियाएँ

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(क) अम्ल + धातु ऑक्साइड

• धातु ऑक्साइड (Metal Oxide) प्रायः क्षारीय प्रकृति के होते हैं।
• जब ये अम्ल से अभिक्रिया करते हैं तो लवण और जल बनता है।

सामान्य समीकरण:

धातु ऑक्साइड + अम्ल → लवण + जल

उदाहरण:

• CuO (कॉपर ऑक्साइड) + 2HCl → CuCl₂ + H₂O
• ZnO + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂O

👉 इससे सिद्ध होता है कि धातु ऑक्साइड क्षारकीय (basic) होते हैं।

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(ख) अधातु ऑक्साइड + क्षारक

• अधातु ऑक्साइड (Non-metal Oxide) प्रायः अम्लीय प्रकृति के होते हैं।
• ये क्षारक से अभिक्रिया करके लवण और जल बनाते हैं।

सामान्य समीकरण:

अधातु ऑक्साइड + क्षारक → लवण + जल

उदाहरण:

• CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O (चूने का पानी दूधिया हो जाता है)
• SO₂ + 2NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

👉 इससे सिद्ध होता है कि अधातु ऑक्साइड अम्लीय (acidic) होते हैं।

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निष्कर्ष

• धातु ऑक्साइड → क्षारकीय स्वभाव
• अधातु ऑक्साइड → अम्लीय स्वभाव

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अम्ल एवं क्षारकों में समानताएँ

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(क) सभी अम्लों में समानता

• सभी अम्लों में हाइड्रोजन आयन (H⁺) उपस्थित होते हैं।
• जब अम्ल धातु से अभिक्रिया करते हैं तो हाइड्रोजन गैस निकलती है।
  • उदाहरण: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑
• अम्लीय विलयन विद्युत का चालन करता है क्योंकि इसमें H⁺ (या H₃O⁺ आयन) बने रहते हैं।
• सूखी HCl गैस अम्लीय लक्षण नहीं दिखाती, क्योंकि उसमें H⁺ आयन नहीं बनते।
• केवल जल की उपस्थिति में अम्ल से H⁺ आयन निकलते हैं:
• HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻

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(ख) सभी क्षारकों में समानता

• सभी क्षारक जल में घुलकर OH⁻ (हाइड्रॉक्साइड आयन) बनाते हैं।
• उदाहरण:
  • NaOH → Na⁺ + OH⁻
  • KOH → K⁺ + OH⁻
  • Mg(OH)₂ → Mg²⁺ + 2OH⁻
• क्षारकीय विलयन विद्युत का चालन करता है क्योंकि इसमें OH⁻ आयन होते हैं।

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(ग) अम्ल और क्षारक का उदासीनीकरण

• अम्ल + क्षारक → लवण + जल
• आयनिक समीकरण:
• H⁺ (aq) + OH⁻ (aq) → H₂O

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(घ) जल की भूमिका

• अम्ल व क्षारक का आयनीकरण केवल जल की उपस्थिति में होता है।
• अम्ल या क्षार को जल में मिलाने पर ऊष्मा निकलती है (उष्माक्षेपी प्रक्रिया)।
• सावधानी: सदैव अम्ल को धीरे-धीरे जल में मिलाना चाहिए, जल को अम्ल में नहीं।

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✅ अब यह स्पष्ट है कि —

• सभी अम्लों में H⁺ आयन,
• सभी क्षारकों में OH⁻ आयन उपस्थित होते हैं।

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pH स्केल और उसका महत्व

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(क) pH का अर्थ

• pH का मतलब है Hydrogen ion concentration (हाइड्रोजन आयन की सांद्रता)।
• यह किसी विलयन की अम्लीयता या क्षारीयता को दर्शाता है।
• pH शब्द में “p” जर्मन शब्द Potenz से आया है, जिसका अर्थ है शक्ति (Power)।

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(ख) pH स्केल

• pH स्केल का मान 0 से 14 तक होता है।
• pH = 7 → उदासीन (Neutral) विलयन
• pH < 7 → अम्लीय विलयन (H⁺ आयन अधिक)
• pH > 7 → क्षारीय विलयन (OH⁻ आयन अधिक)

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(ग) प्रबल और दुर्बल अम्ल/क्षारक

• जो अम्ल विलयन में अधिक मात्रा में H⁺ आयन देते हैं → प्रबल अम्ल (Strong acid)
  • जैसे HCl, H₂SO₄
• जो कम मात्रा में H⁺ आयन देते हैं → दुर्बल अम्ल (Weak acid)
  • जैसे CH₃COOH
• इसी प्रकार अधिक OH⁻ आयन देने वाले प्रबल क्षारक और कम OH⁻ देने वाले दुर्बल क्षारक कहलाते हैं।

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(घ) दैनिक जीवन में pH का महत्व

1. मानव शरीर में pH:
   • हमारे शरीर का सामान्य pH लगभग 7.0 – 7.8 के बीच होता है।
   • इससे कम या ज्यादा होने पर स्वास्थ्य पर असर पड़ता है।
2. अम्लीय वर्षा (Acid Rain):
   • जब वर्षा का pH < 5.6 हो जाता है तो इसे अम्लीय वर्षा कहते हैं।
   • यह झीलों और नदियों के pH को कम कर देती है जिससे जलीय जीवों का जीवन संकट में पड़ जाता है।
3. मिट्टी का pH:
   • अच्छी फसल के लिए मिट्टी का उपयुक्त pH आवश्यक है।
   • बहुत अम्लीय या क्षारीय मिट्टी को सुधारने के लिए चूना (CaO) या खाद का उपयोग किया जाता है।
4. मानव पेट का pH:
   • हमारे पेट में HCl अम्ल बनता है जो पाचन में मदद करता है।
   • अधिक बनने पर Acidity होती है।
   • इसका इलाज एंटासिड (जैसे Mg(OH)₂) से किया जाता है।
5. दाँतों का pH और कैविटी:
   • मुँह का pH 5.5 से कम होने पर दाँतों का इनेमल घुलना शुरू हो जाता है।
   • बैक्टीरिया भोजन के शर्करा से अम्ल बनाते हैं → दाँतों में कीड़े लगते हैं।
   • क्षारीय टूथपेस्ट इसका बचाव करते हैं।
6. कीड़े/डंक से बचाव:
   • मधुमक्खी व ततैया के डंक में अम्ल होता है।
   • इसका इलाज क्षारक (जैसे बेकिंग सोडा) से किया जाता है।
   • नेटल पौधे के डंक में भी अम्लीय रस होता है।

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✅ निष्कर्ष: pH हमारे दैनिक जीवन में अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह जीवित प्राणियों, कृषि और पर्यावरण को सीधे प्रभावित करता है।

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लवण और उनके उपयोग

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(क) साधारण नमक (Common Salt – NaCl)

• साधारण नमक का रासायनिक नाम है सोडियम क्लोराइड (NaCl)।
• यह HCl (हाइड्रोक्लोरिक अम्ल) और NaOH (सोडियम हाइड्रॉक्साइड) के उदासीनीकरण से बनता है।

समीकरण:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

• यह हमारे भोजन में स्वाद बढ़ाने के लिए प्रयोग होता है।
• समुद्री जल से वाष्पीकरण द्वारा और खानों से भी नमक प्राप्त किया जाता है।

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(ख) साधारण नमक – एक महत्वपूर्ण कच्चा माल

NaCl केवल खाने के काम नहीं आता, बल्कि यह कई महत्वपूर्ण रसायनों का कच्चा माल है:

1. सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH)
   • नमक के घोल का विद्युत अपघटन (Electrolysis) करके प्राप्त किया जाता है।
   • इसे क्लोर-क्षार प्रक्रिया (Chlor-alkali process) कहते हैं।
   • उप-उत्पाद: क्लोरीन गैस (Cl₂) और हाइड्रोजन गैस (H₂)।

समीकरण:

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂ + H₂

उपयोग:

1. साबुन, डिटर्जेंट, कागज़, कृत्रिम रेशे, PVC, कीटनाशक बनाने में।
2. ब्लीचिंग पाउडर [CaOCl₂]
   • क्लोरीन गैस को बुझा चूना [Ca(OH)₂] पर प्रवाहित करके बनाया जाता है।
   • उपयोग:
     • कपड़ा व कागज़ उद्योग में वस्त्रों को चमकाने के लिए।
     • पीने के पानी को शुद्ध करने के लिए।
3. बेकिंग सोडा (NaHCO₃)
   • उपयोग: बेकरी उत्पादों को फुलाने में, एंटासिड के रूप में।
4. वाशिंग सोडा (Na₂CO₃·10H₂O)
   • उपयोग: कपड़े धोने में, पानी की कठोरता दूर करने में।
5. अन्य उपयोग
   • हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) बनाने में।
   • सोडियम कार्बोनेट, सोडियम नाइट्रेट आदि रसायनों के उत्पादन में।

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✅ निष्कर्ष : साधारण नमक केवल भोजन में स्वाद के लिए नहीं है, बल्कि यह कई महत्वपूर्ण रसायनों का आधार है।

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ब्लीचिंग पाउडर (Bleaching Powder – CaOCl₂)

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(क) निर्माण (Preparation)

• ब्लीचिंग पाउडर का निर्माण क्लोरीन गैस (Cl₂) को बुझा चूना [Ca(OH)₂] पर प्रवाहित करके किया जाता है।

समीकरण:

Ca(OH)₂ + Cl₂ → CaOCl₂ + H₂O

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(ख) उपयोग (Uses)

1. वस्त्र और कागज़ उद्योग
   • सूती व लिनन वस्त्रों की धुलाई और चमकाने (bleaching) में।
   • कागज़ उद्योग में भी चमकाने हेतु।
2. जल शोधन (Water Purification)
   • पीने के पानी को जीवाणु-रहित करने के लिए।
3. कीटाणुनाशक (Disinfectant)
   • घरों, अस्पतालों आदि में सफाई व संक्रमण रोकने के लिए।
4. रासायनिक उद्योग
   • क्लोरीन गैस के स्रोत के रूप में।
   • रसायनों के निर्माण में एक अभिकर्मक (reagent) के रूप में।

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✅ निष्कर्ष : ब्लीचिंग पाउडर एक सस्ता और उपयोगी रसायन है, जो जल शुद्धिकरण, संक्रमण नियंत्रण और उद्योगों में व्यापक रूप से प्रयुक्त होता है।

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बेकिंग सोडा (Baking Soda – NaHCO₃)

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(क) निर्माण (Preparation)

• बेकिंग सोडा का रासायनिक नाम है सोडियम हाइड्रोजन कार्बोनेट (NaHCO₃)।
• इसे सॉल्वे प्रक्रिया (Solvay Process) से तैयार किया जाता है।

समीकरण (सरल रूप):

NaCl + H₂O + CO₂ + NH₃ → NaHCO₃ + NH₄Cl

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(ख) उपयोग (Uses)

1. खाद्य पदार्थों में (Baking Powder)
   • बेकिंग सोडा का प्रयोग बेकिंग पाउडर में किया जाता है।
   • बेकिंग पाउडर = NaHCO₃ + खाद्य अम्ल (जैसे टार्टरिक अम्ल)।
   • गर्म करने पर यह CO₂ गैस छोड़ता है, जिससे आटा फूल जाता है।

समीकरण:

NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O

2. एंटासिड (Antacid)
   • यह पेट में बनने वाले अतिरिक्त HCl अम्ल को निष्क्रिय करता है।
   • अम्लता (Acidity) से राहत देता है।
3. सफाई में
   • गंध दूर करने के लिए।
   • हल्के सफाई पाउडर और टूथपेस्ट में।
4. अग्निशमन (Fire Extinguishers)
   • CO₂ गैस छोड़कर आग बुझाने में मदद करता है।

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✅ निष्कर्ष : बेकिंग सोडा एक साधारण किन्तु बहुउपयोगी रसायन है, जो भोजन, औषधि, सफाई और अग्निशमन में काम आता है।

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वाशिंग सोडा (Washing Soda – Na₂CO₃·10H₂O)

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(क) निर्माण (Preparation)

• वाशिंग सोडा का रासायनिक नाम है सोडियम कार्बोनेट डिकाहाइड्रेट (Na₂CO₃·10H₂O)।
• इसे बेकिंग सोडा (NaHCO₃) को गर्म करके तथा आगे क्रिस्टलीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है।

चरण 1:

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

चरण 2 (जल में घोलकर क्रिस्टलीकरण):

Na₂CO₃ + 10H₂O → Na₂CO₃·10H₂O

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(ख) उपयोग (Uses)

1. धुलाई (Washing)
   • कपड़े धोने में उपयोग।
   • ग्रीस व तेल जैसे दाग हटाने में सहायक।
2. जल की कठोरता दूर करना
   • कैल्शियम और मैग्नीशियम लवणों को अवक्षेपित करके पानी को मुलायम बनाता है।
3. काँच, साबुन एवं कागज़ उद्योग
   • काँच, साबुन और कागज़ बनाने में कच्चे माल के रूप में।
4. सफाई
   • घरों में सफाई हेतु, विशेषकर फर्श व बाथरूम।
5. रासायनिक प्रयोग
   • बोरैक्स, कास्टिक सोडा जैसे यौगिक बनाने में।

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✅ निष्कर्ष : वाशिंग सोडा न केवल घरों में धुलाई व सफाई में बल्कि उद्योगों में भी एक आवश्यक रसायन है।

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प्लास्टर ऑफ पेरिस (Plaster of Paris – CaSO₄·½H₂O)

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(क) निर्माण (Preparation)

• प्लास्टर ऑफ पेरिस का रासायनिक नाम है कैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट (CaSO₄·½H₂O)।
• इसे जिप्सम (Gypsum – CaSO₄·2H₂O) को लगभग 150°C पर गर्म करके बनाया जाता है।

समीकरण:

CaSO₄·2H₂O (जिप्सम) →(150°C)→ CaSO₄·½H₂O (Plaster of Paris) + 1½H₂O

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(ख) विशेषताएँ (Properties)

• यह सफेद रंग का पाउडर होता है।
• पानी मिलाने पर यह पुनः जिप्सम में बदल जाता है।
• यह जल्दी जम जाता है और कठोर ठोस बना लेता है।

समीकरण:

CaSO₄·½H₂O + 1½H₂O → CaSO₄·2H₂O

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(ग) उपयोग (Uses)

1. निर्माण कार्य
   • दीवारों और छतों पर सजावटी डिजाइन बनाने में।
   • भवनों की मरम्मत और सतह को चिकना करने में।
2. चिकित्सा में
   • हड्डी टूटने पर उसे स्थिर करने के लिए पट्टियाँ (Plaster bandages) चढ़ाने में।
3. मूर्ति व सजावटी सामान
   • मूर्तियाँ, खिलौने और शोपीस बनाने में।
4. लेखन-पट्ट (Blackboard chalk)
   • चाक बनाने में।

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✅ निष्कर्ष : प्लास्टर ऑफ पेरिस एक हल्का, शीघ्र जमने वाला और बहुउपयोगी पदार्थ है, जिसका प्रयोग भवन निर्माण, चिकित्सा और सजावट में किया जाता है।