डब्याच्या तीन अवस्था आहेत स्थायू, द्रव आणि वायू पाणी हे द्वध्याच्या तिन्ही अवस्थांत आढळते स्थायू (बर्फ), पाणी (द्रव) आणि वायू (वाक) द्रव्याच्या वरील तीन अवस्थांखेरीज प्लाझ्मा व बोस-आइनस्टाइन कंडेनसेट यादेखील अवस्था मानल्या जातात.
उष्णतेमुळे द्रव्याचे एका अवस्थेतून दुसऱ्या अवस्थेत होणारे रूपांतर म्हणजे अवस्थांतर. स्थायूच्या रेणूंमधील आकर्षण जास्त असते. द्रव्याच्या रेणूंमधील आकर्षण तुलनेने कमी असते, तर वायूच्या रेणूंमध्ये ते सर्वात कमी असते वा नगण्य असते.
स्थावूला उष्णता दिल्यास रेणूंची गतिज ऊर्जा वाढून आकर्षण कमी होते व रेणूरचना विस्कळीत होऊन द्रवीभवन होते.
अवस्थांतराचे प्रकार :
१) सांद्रण : द्रव पदार्थ थंड करत गेल्यास त्यातील रेणूंची गतिज ऊर्जा कमी होत जाऊन आकर्षण बाढते व रेणू एकमेकांशी बद्ध होतात. उदा. द्रवाचे स्थायूत रूपांतर होणे. (पाण्याचे बर्फात रूपांतर)
२) द्रवीकरण : स्थायू पदार्थ तापविल्यास त्यामधील रेणूंची गतिज ऊर्जा बाढून रेणूंची रचना विस्कळीत होते
व स्थायूचे द्रवात रूपांतर होते. उदा. बर्फाचे पाण्याते रूपांतर.
३) बाष्पीभवन : उष्णतेमुळे द्रव पदार्थातील रेणूंची गतिज ऊर्जा वाढते व परस्पर आकर्षण बल कमी होऊन रेणू
अ) द्रवणांक: ज्या स्थिर तापमानास स्थायूचे द्रवात रूपांतर होते ते तापमान,
सर्व स्थायूंचा (काच, मेण इत्यादी अस्फटिकी पदार्थ वगळून) द्रवणांक स्थिर असतो,
द्रवणांकावर दाबाचा परिणाम : उष्णतेमुळे आकुंचन पावणाऱ्या स्थायू पदार्थांवर दाब दिल्यास त्यांचा द्रवणांक कमी होतो.
टीप : १) मेण, शिसे यासारखे पदार्थ उष्णतेमुळे प्रसरण पावतात व त्यांचे आकारमान वाढते. या पदार्थात टा वाढविल्यास त्यांचे आकारमान कमी होते व द्रवणांक वाढतो.
२) बर्फ, ओतीव लोखंड, बिस्मथ, अँटिमनी हे स्थायू पदार्थ उष्णतेमुळे द्रवात रूपांतरित होताना आफचर पावतात. या पदार्थांवर दाब वाढविल्यास त्यांचा द्रवणांक कमी होतो.
द्रवणांकावर विद्राव्य क्षारांचा परिणाम द्रवातील विद्राव्य क्षारांमुळे त्याचा द्रवणांक कमी होतो.
ब) उत्कलनांक : ज्या स्थिर तापमानास द्रवाचे वायूत रूपांतर होते, ते तापमान.
• शुद्ध पाण्याचा उत्कलनांक 100°℃ असतो.
उत्कलनांकावर दाबाचा परिणाम :
द्रव पदार्थांवर दाब वाढविला असता त्यांचा उत्कलनांक वाढतो आणि दाब कमी केल्यास उत्कलनांक कमी उदा. – समुद्रसपाटीपासून उंचावर हवेचा दाब कमी असतो. तेथे पाण्याचा उत्कलनांक 100°C पेक्षा की
असतो. अशा ठिकाणी अन्न शिजविण्यासाठी प्रेशर कुकर वापरतात.
विद्राव्य क्षारांचा उत्कलनांकावर परिणाम द्रवात विद्राव्य क्षार मिसळल्यास त्याचा उत्कलनांक वाढतों उदा. मीठ मिसळलेल्या पाण्याचा उत्कलनांक शुद्ध पाण्याच्या उत्कलनांकापेक्षा अधिक असतो.
क) गोठणांक : ज्या स्थिर तापमानास द्रवाचे स्थायूत अवस्थांतर होते, ते तापमान, कोणत्याही पदार्थाचा द्रवणांक आणि गोठणांक समान असतो.
शुद्ध द्रव्याचे मूलद्रव्ये व संयुगे असे वर्गीकरण केले जाते.
मूलद्रव्ये, संयुगे, मिश्रणे व द्रावणे
) मूलद्रव्ये : मूलद्रव्यांच्या कणांचे विभाजन करता येत नाही. मूलद्रव्ये रासायनिक संज्ञेच्या रूपात दर्शविली अ
आज ज्ञात असलेल्या सुमारे ११९ मूलद्रव्यांपैकी ९२ निसर्गात आढळतात.
मूलद्रव्यांचे वर्गीकरण : धातू, अधातू व धातुसदृश्य.
ब) संयुगे : दोन किंवा अधिक मूलद्रव्यांच्या वजनी प्रमाणात व रासायनिक संयोगाने बनलेला पदार्थ म्हणजे संयोग होय
संयुगे रासायनिक सूत्रांच्या दर्शविली जातात.
संयुगाचे रासायनिक प्रक्रियेने साध्या घटकात विभाजन करता येते.
संयुगांचे गुणधर्म हे घटक मूलद्रव्यांच्या गुणधर्मापेक्षा मित्र असतात उदा पाणी हे संयुग हायड्रोजन (२ अणू) व ऑक्सीजन (१ अणू) या मूलद्रव्यांपासून बनते. क) विश्रणे : दोन किंवा अधिक घटक कोणत्याही प्रमाणात एकत्र मिसळून मिश्रण तयार करता येते.
मिश्रणातील मूळ घटक साध्या भौतिक पद्धतीने अलग केले जातात.
बामधील मूळ घटकांचे गुणधर्म मिश्रणातही कायम राहतात,
मिक्षणांचे प्रकार: समांगी व विषमांगी मिश्रण
समांगी मिश्रण : यातील घटक संपूर्ण मिश्रणात एकसारखे मिसळतात. उदा. पोटॅशिअम परमँगनेटचे (KMno₂) द्रावण हे समांगी मिश्रण.
विषमांगी मिश्रण : यामधील घटक एकसारख्या प्रमाणात मिसळलेले नसतात. उदा. पाणी व तेल बांचे मिश्रणः द्रावणे : दोन किंवा अधिक पदार्थांचे समांगी मिश्रण म्हणजे द्रावण. उदा. सोडा बॉटर
निलंबन : दोन किंवा अधिक पदार्थांचे विषमांगी मिश्रण. यात द्रव्याचे कण न विरघळता निलंचित राहतात. कलिल : हे विषमांगी मिश्रण असून यातील कण निलंबन कणांपेक्षा लहान असतात व द्रावणात एकसारखे मिसळलेले असतात.
अणुसंरचना (अणुचे अंतरंग) दृष्य हे रेणूंचे व रेणू हे अणूंचे बनलेले असतात. साहजिकच अणू हे द्रव्याचे अतिसूक्ष्म व परिपूर्ण एकक आहेत.
कणाद ऋषी (इ.स.पूर्व ६ वे शतक) : यांच्या मते विश्वातील प्रत्येक पदार्थ अविभाज्य अशा अनेक लहान कणांनी बनलेला असतो. या कणांना त्यांनी ‘परमाणु’ असे संबोधले. डेमोक्रिटस (इ.स. पूर्व ४३०) : या ग्रीक विचारवंताच्या मते द्रव्य हे ‘अॅटमॉस’ या अत्यंत लहान व अविभाज्य
कणांपासून बनले आहे.’
यानंतर आधुनिक रसायनशास्त्रज्ञांनी अनेक अणुसिद्धांत मांडलेले आढळतात.
पल्टनचा अणुसिद्धांत जॉन डाल्टन याने १८०३ मध्ये आपला अणुसिद्धांत मांडला मते द्रव्य हे अतिसुक्ष्म अविभाज्य कणांचे बनले आहे.
• डाल्टनच्या अणुची निर्मिती अथवा नाश करता येत नाही. (अणुची अविभाज्यता)
एकाच मुलद्रव्याचे सर्व अणू एकरूप असतात आणि भिन्न मुलद्रव्यांचे अणू भिन्न असतात.
कालौघात अणू अविभाज्य आहे ही संकल्पना चुकीची ठरली.
अणूची घटना (अणुसंरचना) :
जे. जे. थॉमसन (१८६७): धन प्रभारित कणांना ‘प्रोटॉन’ हे नाव दिले व ऋणप्रभारित इलेक्ट्रॉन्सचा शोध लावला.
• अणु विद्युतदृष्ट्या उदासीन असतो हे थॉमसनने स्पष्ट केले.
खालील रसायनशास्त्रज्ञांचे संशोधन अणु-संरचनेबाबत महत्त्वाचे आहे.
• हेनरी बेक्वेरेल: १८९६ साली बेक्वेरेलने युरेनिअम (U) क्षारातून ८ (अल्फा), ẞ (बीटा) व (गॅमा) प्रारणे उत्स्फूर्तपणे बाहेर पडतात, असे संशोधन केले.
• विल्यम कुक: ऋणप्रभारित कॅथोड किरणांचा शोध लावला. गोल्डस्टाईन: धन प्रभारित कण मिळविले. (१८९६)
रूदरफोर्डचा विकीरणाचा प्रयोग व अणुप्रारुप :
• रुदरफोर्डने १९११ मध्ये अणुकेंद्रकाचा शोध लावला व थॉमसचा अणुसिद्धांत रद्द ठरविला. असते; त्याला ‘केंद्रक म्हणतात.
रूदरफोर्डच्या मते अणूंच्या केंद्रस्थानी अणूंचे सर्व वजन एकवटलेले केंद्रकाभोवतीच्या मोठ्या पोकळीत इलेक्ट्रॉन्स फिरत असतात.
रुदरफोर्डने अणुसंरचना म्हणजे ‘सूर्यमालेची छोटी प्रतिकृती’ मानली.
रूदरफोर्डच्या अणुसिद्धांतात इलेक्ट्रॉनच्या गतिशीलतेचे परिणाम स्पष्ट होऊ शकत नाहीत.
• चॅडविक : न्यूट्रॉनचा शोध (१९३२)
• चेंडविकच्या मते न्यूट्रॉन हे उदासिन असतात.
अणुकेंद्रकात प्रोटॉन (P) आणि न्यूट्रॉन (N) असतात.
अणुकेंद्रकाबाहेरील पोकळीत इलेक्ट्रॉन्स (e) फिरत असतात.
जेवढे प्रोटॉन्स (धन आयन) केंद्रकात असतात, तितकेच इलेक्ट्रॉन्स (ऋण आयन) केंद्रकाबाहेरील कहत फिरत असतात, म्हणून अणू विद्युतदृष्ट्या उदासिन असतो.
• न्यूट्रॉनची संख्या प्रोटॉनच्या संख्येएवढी असतेच असे नाही.
नील्स बोरचा अणुसिद्धांत : नील्स बोर याने रुदरफोर्डच्या अणुसिद्धांतात पुढीलप्रमाणे सुधारणा सुचविली स्थिर अशा कक्षांमध्ये परिभ्रमण करणारे इलेक्ट्रॉन्स एका कक्षेतून दुसऱ्या कक्षेत उडी मारू शकतात. यावेळी
काही विशिष्ट ऊर्जा शोषली अथवा उत्सर्जित केली जाते.
इलेक्ट्रॉन संरूपण : अणुकेंद्रकाभोवती असलेल्या पोकळीत विविध कक्षांमध्ये फिरणाऱ्या ऋणभारित इलेक्ट्रॉन्सची विभागणी म्हणजे इलेक्ट्रॉन संरूपण.
प्रत्येक कक्षेतील इलेक्ट्रॉन्सची संख्या 2n² या सुत्राने मिळते. (n = केंद्रकापासूनचा कक्षेचा क्रमांक)
अणुकेंद्रकाभोवतीच्या कक्षा K, L, M, N …. अशा असतात्. या कक्षांमधील इलेक्ट्रॉन संरूपण खालीलप्रमाणे
संयुजा कक्षा: म्हणजे कोणत्याही अणुतील बाह्यतम कक्षा. बाह्यतम कक्षेत जास्तीत जास्त ८ इलेक्ट्रॉन्स असतात
पहिली कक्षा हीच शेवटची कक्षा असल्यास त्या कक्षेत २ (दोन) इलेक्ट्रॉन्स असतात.
आधुनिक आवर्तसारणीची वैशिष्ट्ये:
या सारणीतील मूलद्रव्याचे स्थान त्याच्या इलेक्ट्रॉन संरूपणाशी निगडीत असते
प्रत्येक आवर्तनाची सुरुवात नवीन कक्षेने होते आणि शून्य गणातील मूलद्रव्यांच्या पूर्ण भरलेल्या कथन आवर्तनाचा शेवट होतो.
आधुनिक आवर्तसारणीत ७ आवर्तने व १८ गण आहेत. (गण उभ्या ओळी, आवर्तने आडव्या ओळी
मूलद्रव्याचा गणक्रमांक अणूच्या बाह्यतम कक्षेत असणाऱ्या इलेक्ट्रॉन्सच्या संख्येइतका असतो. पहिले आवर्तन सर्वात लहान (फक्त २ मूलद्रव्ये) दुसरे व तिसरे ही लघूआवर्तन (प्रत्येकी ८ मूलद्रव्ये
चौथे व पाचवे ही दीर्घ आवर्तने (प्रत्येकी १८ मूलद्रव्ये)
६ वे आवर्तन सर्वात दीर्घ (३२ मूलद्रव्ये) ७ वे आवर्तन अपूर्ण
मूलद्रव्यांच्या इलेक्ट्रॉन संरुपणाआधारे आधुनिक आवर्तसारणीचे S. P. D व F अशा चार खंडात विभाजन
प्रसामान्य मूलद्रव्ये : S व खंडातील मूलद्रव्ये (१८ वा गण वगळता)
लँथेनाईड व अॅक्टिनाईड यांना आवर्तसारणीच्या तळाशी F खंडात स्थान. लँथेनाईड व अँक्टिनाईड श्रेणीमध्ये प्रत्येकी १४ मूलद्रव्यांचा समावेश.
मूलद्रव्यांचे प्रकार आधुनिक आवर्तसारणीत इलेक्ट्रॉन संरुपणावर आधारित मूलद्रव्यांचे ४ प्रकार पडतात. १) निष्क्रिय वायू मुलद्रव्ये (Noble Gases), २) सामान्य मूलद्रव्ये (Normal Elements)
३) संक्रामक मूलद्रव्ये (Transition Elements), ४) आंतरसंक्रामक मूलद्रव्ये (Inner-Transition Elements) १) निष्क्रिय वायू मूलद्रव्ये या मूलद्रव्यांच्या अणुतील बाह्यतम कक्षांसह सर्व कक्षा पूर्ण भरलेल्या असतात. शून्य गणातील मूलद्रव्ये निष्क्रिय वायू आहेत. त्यांना ‘राजवायू’ असेही म्हणतात.
२) सामान्य मूलद्रव्ये : या मूलद्रव्यांच्या अणुतील फक्त बाह्यतम कक्षा अपूर्ण असतात.
IA ते IIA आणि IIIA ते VIIA गणातील मूलद्रव्ये सामान्य मूलद्रव्ये आहेत.
३) संक्रामक मूलद्रव्ये : या मूलद्रव्यांच्या अणुंच्या शेवटच्या (बाह्यतम) दोन कक्षा अपूर्ण असतात.
IIIB ते IIB गणातील मूलद्रव्ये ही संक्रामक मूलद्रव्ये आहेत.
ही धातूरूप मूलद्रव्ये परिवर्ती संयुजा दर्शवितात. बहुसंख्य संक्रामक मूलद्रव्ये उत्प्रेरकाचे कार्य करतात
४) आंतर-संक्रामक मूलद्रव्ये या मूल्यद्रव्यांच्या अणूंच्या बाह्यतम तीन कक्षा अपूर्ण असतात. • लँथेंनाईडस् आणि अॅक्टिनाईडस् या गटातील मूलद्रव्यांचा यामध्ये समावेश होतो.
आंतर-संक्रामक मूलद्रव्यांना आवर्तसारणीच्या तळाशी स्वतंत्र स्थान आहे. प्रातिनिधिक मूलद्रव्ये : तिसऱ्या आवर्तनातील मूलद्रव्ये.
Na, Mg, Al, Si, P, S, CI, Ar या मूलद्रव्यांचा यामध्ये समावेश होतो.
वरीलपैकी सोडियम (Na) चा अणू सर्वात मोठा, तर क्लोरिन (CI) चा अणू सर्वात लहान असतो.
हॅलोजन मूलद्रव्ये: VIIA (सात-अ) गणातील मूलद्रव्ये.
फ्लोरिन (F)) क्लोरिन (CI); ब्रोमीन (Br); आयोडिन (1); यांचा समावेश. फ्लोरिन (F) हे तीव्र ऑक्सिडीकारक आहे. आयोडिनचा (1) अणु सर्वात मोठा आहे.
हॅलोजन मुलद्रव्यांच्या बाह्यतम कक्षा अपूर्ण असून त्यात ७ इलेक्ट्रॉन्स असतात.
थैलोफायटा विभागातील ‘लायकेन’ या वनस्पतीपासून ‘दर्शक म्हणून वापरला जाणारा ‘लिटमस पेपर किस लिटमसचे द्रावण तयार केले जाते.
द्रावणाची संहती :
प्रमाणित द्रावण (Standard Solution): द्रावणाची संहती माहित असल्यास त्याला प्रमाणित द्रावण म्हणतात संहती व्यक्त करण्याच्या पद्धती :
१) शेकडा वजनी प्रमाण : १०० ग्रॅम द्रावणात असलेले द्राव्याचे वजन.
उदा. सोडियम क्लोराईड (Nacl) चे ५% द्रावण = ५ ग्रॅम Naci आणि ९५ ग्रॅम पाणी.
२) ग्रॅम रेणूता (Molarity): पदार्थाचा ग्रॅममध्ये व्यक्त केलेला रेणूभार.
३) प्रसामान्यता (Normality) : १ लिटर द्रावणात किंती ग्रॅम सममूल्यभार द्राव्य विरघळलेले आहे, हे दर्शवि संख्या म्हणजे प्रसामान्यता, प्रसामान्यता ‘N’ या संज्ञेने दर्शवितात.
• प्रसामान्यता ‘N’ = N,V, = N,V₂
४) प्रसामान्य द्रावण : १ लिटर द्रावणात १ ग्रॅम सममूल्यभार द्राव्य विरघळलेले असल्यास त्यास प्रसामान्य द्रावण महापा विद्युत अपघटनी आणि अनपघटनी :
विद्युत अपघटनी : ज्या पदार्थांच्या पाण्यातील द्रावणातून विद्युतधारा वाहते, त्या द्रावणांना विद्युत अपघटनी महार उदा. आम्ले, आम्लारी, क्षार.
Nacl; NaOH; KOH यासारख्या विद्युतसंयुगी पदार्थांचे आयनीभवन केले असता, त्यातून विद्युतधारा (आयनांच् सहाय्याने) वाहते.
विद्युत अनपघटनी : एखाद्या पदार्थाच्या पाण्यातील द्रावणातून विद्युतधारा वाहत नसेल तर त्या द्रावणास विद्युत अनपघटनी महार उदा. साखर, युरिया, ग्लिसरीन, अल्कोहोल ही सर्व सहसंयुज संयुगे आहेत. त्यामुळे त्यांचे आयन तयार होत म्हणून त्यातून विद्युतधारा वाहत नाही.
परंतु हायड्रोक्लोरिक आम्ल (HCI) आणि अमोनिया (NH,) ही सहसंयुज संयुगे असूनही पाण्यात विरघळला विद्युत अपघटनीसारखी वागतात.
हायड्रोक्लोरिक आम्लाचे (HCI) पाण्यातील द्रावण विद्युत अपघटनी आहे; परंतु द्रवरूप HCL विद्युत अनपपटनी
एखाद्या संयुगाचे आयनीभवन झाल्यासच ती विद्युत अपघटनी बनतात; त्यासाठी ती पाण्यात विरघळण आवश्यक असते.
• सहसंयुज बंधांची संयुगे आयनांच्या स्वरूपात नसतात, म्हणून ती विद्युत अनपघटनी असतात.
स्वीडिश संशोधक अन्हेनिअस याने हा सिद्धांत १८८७ मध्ये मांडला.
सिद्धांत – “काही संयुगे पाण्यात विरघळताच त्यांचे धनभारीत आणि ऋणभारीत आयनांत विभाजन होते। आयन स्वतंत्रपणे वावरतात आणि त्यांचे गुणधर्म त्यांच्या अणुच्या गुणधमपिक्षा वेगळे असतात. ही उलट-सुलट (Reversible) अशी असते.”
HCIH
+ CI
अन्हेनिअसने खालील संज्ञा मांडल्या :
कॅटायन (Cation): धनभारीत आयन.
• अॅनायन (Anion): ऋणभारीत आयन.
विद्युतधारेच्या प्रभावामुळे विरुद्ध विद्युतभारं असणाऱ्या इलेक्ट्रोडकडे आयन जातात.
• द्रावणांची विद्युतवाहकता त्यामध्ये असणाऱ्या आयनांच्या संख्येवर अवलंबून असते
आयनीभवन, विचरण आणि विचरणाचे प्रमाण
आयनीभवन : मुळात आयनांच्या स्थितीत नसलेल्या रेणूंपासून आयन तयार होण्याची क्रिया, विचरण : विद्युत अपघटनीतील आयन विलग होण्याची क्रिया.
विचरणाचे प्रमाण : विचरण होणाऱ्या रेणूंची संख्या आणि द्रावणातील एकूण रेणूंची संख्या यांचे गुणोत्तर म्हणजे विचरणाचे प्रमाण.
विचरणाचे प्रमाण द्रावणाची बिरलता, द्रावणाचे तापमान, द्रावणाचे स्वरूप आणि द्राव्याचे स्वरूप या बार गोष्टींवर अवलंबून असते,
विद्युत अपघटनीतून वीज वाहत असताना विद्युत परिपथातील दिवा द्रावणाची विरलता वाढविल्यास मंदावतो, कारण दर घन सेंमीला द्रावणातील आयनांची संख्या कमी होते आणि विचरणाचे प्रमाण वाढते.
आम्ल आणि आम्लारी :
अहेनिअसच्या सिद्धांतानुसार,
आम्ल (Acid): म्हणजे पाण्यात विरघळल्यानंतर केवळ (H*) आयन देणारे संयुग.
अल्क (Base) : पाण्यात विरघळल्यानंतर केवळ (OH) देणारे संयुग. तीव्र आम्ले : पाण्यात जास्त प्रमाणात विचरण आणि अधिक (H’) देणारे संयुग.
संहत आम्ले : आम्लाच्या द्रावणात आम्लाचे प्रमाण जास्त आणि पाणी कमी असते, तेव्हा ते संहत आम्ल असते.
विरल आम्ल आम्लाच्या द्रावणात आम्लाचे प्रमाण कमी व पाण्याचे प्रमाण जास्त. दर्शक (Indicator): अनुमापनात अंत्यबिंदू ठरविण्यासाठी उपयोगात येणारे पदार्थ म्हणजे दर्शक.
द्रावणातील हायड्रॉक्झील (H’) आयनांच्या संहतीनुसार दर्शकाचा रंग बदलतो.
फिनॉल्फ्थलिन, मिथिल ऑरेंज, तांबडा लिटमस, निळा लिटमस, हळद हे प्रमुख दर्शक आहेत.
