એકમ 1: રસાયણવિજ્ઞાનની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ (Some Basic Concepts of Chemistry) હેતુઓ (Objectives): આ એકમના અભ્યાસ પછી તમે: રસાયણવિજ્ઞાનમાં ભારતના યોગદાનને બિરદાવશો. જીવનના જુદા-જુદા કાર્યક્ષેત્રોમાં તેની ભૂમિકા સમજશો. દ્રવ્યની અવસ્થાઓની લાક્ષણિકતાઓ સમજાવી શકશો. તત્ત્વ, મિશ્રણ અને સંયોજનમાં વર્ગીકરણ કરી શકશો. SI એકમો, વૈજ્ઞાનિક સંકેતો અને સાર્થક અંકો નક્કી કરી શકશો. રાસાયણિક સંયોગીકરણના નિયમો સમજાવી શકશો. મોલ સંકલ્પના અને આણ્વીયદળની ગણતરી કરી શકશો. પ્રમાણસૂચક અને આણ્વીય સૂત્રો નક્કી કરી શકશો. “રસાયણવિજ્ઞાન અણુઓ અને તેમના રૂપાંતરણનું વિજ્ઞાન છે.” — રોઆલ્ડ હોફમેન (Roald Hoffmann) વ્યાખ્યા (Definition): વિજ્ઞાનની એવી શાખા કે જેમાં દ્રવ્ય પદાર્થોની બનાવટ, ગુણધર્મો, બંધારણ અને પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ થાય છે તેને રસાયણવિજ્ઞાન કહે છે. વધારાની નોંધ રસાયણવિજ્ઞાનને 'Central Science' પણ કહેવાય છે. --- પ્રાચીન ભારતમાં રસાયણવિજ્ઞાનનો વિકાસ 1. ઉદ્ભવ અને બે મુખ્ય પ્રેરણાઓ (i) પારસમણિ (Philosopher's Stone): લોખંડ અને તાંબા જેવી ધાતુઓને સોનામાં ફેરવી શકે તેવો પથ્થર. (ii) જીવનનું અમૃત (Elixir of Life): જે મનુષ્યને અમરત્વ પ્રદાન કરી શકે તેવી શોધ. પ્રાચીન નામો રસાયણશાસ્ત્ર • રસતંત્ર • રસક્રિયા • રસવિદ્યા 2. પુરાતત્વીય પુરાવાઓ (Archaeological Proof) સિંધુ ખીણની સભ્યતા પકવેલી ઇંટોનો ઉપયોગ અને ચિનાઈ પાત્રોનું ઉત્પાદન. મોહેન-જો-દડો જીપ્સમ સિમેન્ટ (કળીચૂનો, રેતી અને CaCO₃) નો ઉપયોગ. ગ્લેઝ કરેલી ચિનાઈ માટીની વસ્તુઓ. હડપ્પન સંસ્કૃતિ ફેઇન્સ (Faience) નામનો કાચ અને ધાતુ ગાળવાની કલા. તાંબાની સખ્તાઈ વધારવા ટીન અને આર્સેનિકનું મિશ્રણ. વધારાની સમજૂતી (Extra Insights): • 1300-1600 CE દરમિયાન વિજ્ઞાન 'કિમિયાગીરી' (Alchemy) તરીકે ઓળખાતું. • આધુનિક રસાયણવિજ્ઞાને 18મી સદીમાં યુરોપમાં આકાર લીધો. • ભારતમાં પધ્ધતિસરના ખોદકામે સાબિત કર્યું કે આપણું જ્ઞાન ઘણું પ્રાચીન છે. પકવેલી ઇંટો --- ધાતુકર્મવિધિ અને ઔદ્યોગિક રસાયણવિજ્ઞાન 1. કાચ અને રંગીન ગ્લેઝ (Glass & Coloration) • કાચની વસ્તુઓ દક્ષિણ ભારતના માસ્કી (1000-900 BCE) અને ઉત્તરમાં હસ્તિનાપુર તથા તક્ષશિલા (1000-200 BCE) માંથી મળી આવી છે. • કાચને રંગીન બનાવવા માટે તેમાં ધાતુ ઓક્સાઇડ જેવા પ્રક્રિયકો ઉમેરવામાં આવતા. • ઉત્તર ભારતના કાળી પોલીશ કરેલા વાસણોનો સોનેરી ચળકાટ આજે પણ રહસ્ય છે. 2. ધાતુ નિષ્કર્ષણ અને ટેકનોલોજી ધાતુ / ક્ષેત્ર વર્ણન અને પ્રક્રિયા કોપર (તાંબુ) ચાલ્કોલિથિક (Chalcolithic) સંસ્કૃતિના સમયથી ભારતમાં નિષ્કર્ષણની ટેકનોલોજી સ્વદેશી રીતે વિકસી હતી. આયર્ન (લોખંડ) ભઠ્ઠીના તાપમાનને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા હતી. ઋગ્વેદ મુજબ ચામડા કમાવવા અને સૂતર રંગવાની કલા પ્રચલિત હતી. 3. શાસ્ત્રોમાં રાસાયણિક વર્ણન કૌટિલ્યનું અર્થશાસ્ત્ર: સમુદ્રમાંથી ક્ષાર (મીઠું) ના ઉત્પાદનનું વિગતવાર વર્ણન. સુશ્રુત સંહિતા: આલ્કલી (ક્ષાર) ની અગત્ય અને તેના ઉપયોગો. ચરક સંહિતા: એસિડ, બેઝ અને વિવિધ ધાતુના ઓક્સાઇડ/સલ્ફેટ બનાવવાની રીત. વધારાની સમજૂતી (Detailed Insights) • રંગરસાણવિજ્ઞાન: પ્રાચીન ભારતીયો હળદર, મજીઠ અને ગળી જેવા કુદરતી સ્રોતમાંથી ચોકસાઈપૂર્વક રંગો બનાવતા હતા (1000-400 BCE). • રસક્રિયા: પદાર્થોને મિશ્ર કરી, ગરમ કરી અને ઘાટ આપીને ઇચ્છિત ગુણધર્મો મેળવવાની પધ્ધતિ ભારતમાં ખૂબ જ વિકસિત હતી. --- મહાન ભારતીય વિજ્ઞાનીઓ અને શોધ નાગાર્જુન (Nagarjuna): મહાન ભારતીય વૈજ્ઞાનિક • તેઓ પ્રતિભા સંપન્ન રસાયણવિજ્ઞાની, કિમિયાગર અને ધાતુકર્મવિધિ ના જાણકાર હતા. • તેમનું મુખ્ય કાર્ય 'રસરત્નાકર' પુસ્તક છે. • આ પુસ્તક મરક્યુરી (પારો) ના સંયોજનોની બનાવટ સાથે સંકળાયેલ છે. • તેમણે ગોલ્ડ, સિલ્વર, ટીન અને કોપરના નિષ્કર્ષણની પધ્ધતિઓ વર્ણવી છે. પુસ્તક: 'રસરનવમ' (800 CE) • વિવિધ હેતુઓ માટે ભઠ્ઠીઓ, ઓવન અને ક્રુસિબલો ના ઉપયોગોની ચર્ચા છે. • જ્યોતના રંગ પરથી ધાતુઓને પારખવાની પધ્ધતિ વર્ણવેલી છે. સાબુ અને સૌંદર્ય પ્રસાધનો ચક્રપાણીની શોધ: મરક્યુરી સલ્ફાઇડ અને સાબુ બનાવવાની પધ્ધતિ. સંઘટકો: સરસવનું તેલ, એરંડાનું તેલ, મહુડાના બીજ અને આલ્કલી. સમયગાળો: ભારતીયોએ 18મી સદીમાં જ આધુનિક સાબુ બનાવવાનું શરૂ કર્યું હતું. અજંતા અને ઈલોરાના રંગો • દિવાલો પરના ચિત્રો યુગો પછી પણ તાજા લાગે છે, જે ઉચ્ચ વિજ્ઞાનનું પ્રમાણ છે. વરાહમિહિરનું 'બૃહતસંહિતા' (6ઠ્ઠી સદી): તેમાં દિવાલો પર લગાડવાના ચીકાશવાળા પદાર્થ (ગુંદર) ની બનાવટ આપી છે. ઝાડ, ફળ, બી અને છાલના નિષ્કર્ષને ઉકાળીને રેઝિન સાથે મેળવવામાં આવતા. વધારાની સમજૂતી (Scientific Analysis) • ગન પાઉડર: 'રસોપનિષદા' માં ગન પાઉડરના મિશ્રણનું વર્ણન છે. • ફટાકડા વિજ્ઞાન: તામિલ ગ્રંથોમાં સલ્ફર, ચારકોલ અને પોટેશિયમ નાઇટ્રેટ (સોલ્ટપીટર) નો ઉપયોગ કરીને ફટાકડા બનાવવાનું વર્ણન છે. • જ્યોત કસોટી (Flame Test): આધુનિક કેમિસ્ટ્રીની આ પ્રખ્યાત કસોટી ભારતમાં 800 CE માં ધાતુ ઓળખવા માટે વપરાતી હતી. --- રંગકો, શાહી અને પરમાણુ સિદ્ધાંત 1. કુદરતી રંગકો (Natural Dyes) • અથર્વવેદ (1000 BCE): હળદર, મજીઠ, સૂર્યમુખી અને લાખ જેવા રંગકોનો ઉલ્લેખ. • વાળનો રંગ: ગળી (Indigo) અને આયર્ન પાઉડરના મિશ્રણમાંથી બનાવવામાં આવતો. • સુગંધી પદાર્થો: અત્તર, મોં માટેના સુગંધી પદાર્થો અને અગરબત્તીની બનાવટ. 2. શાહી અને આથવણ (Ink & Fermentation) • શાહીનો ઉપયોગ: તક્ષશિલાના ખોદકામ મુજબ ચોથી સદીથી શાહી વપરાતી હતી. • ઘટકો: શાહીના રંગો ચાક, રેડ લેડ અને સિંદુરમાંથી બનાવવામાં આવતા. • આથવણ: વેદો અને અર્થશાસ્ત્રમાં વિવિધ પ્રકારના આસવ (દારૂ/ઔષધ) ની માહિતી છે. • કાગળ: ચીની મુસાફર આઈ-ન્સીંગ મુજબ ભારતને 17મી સદીમાં કાગળની જાણ હતી. આચાર્ય કાનડા અને પરમાણુ સિદ્ધાંત (600 BCE) મુખ્ય સંકલ્પનાઓ: • તેમણે નાના અવિભાજ્ય કણોને 'પરમાણુ' નામ આપ્યું. • તેમના મતે પરમાણુઓ શાશ્વત, અવિભાજ્ય, ગોળાકાર અને ગતિશીલ છે. • પરમાણુઓ અદ્રશ્ય બળો દ્વારા જોડાઈને પદાર્થ બનાવે છે. • તેમણે 'વૈશેશિકા સૂત્રો' પુસ્તકમાં આ સિદ્ધાંત રજૂ કર્યો હતો. • આ સિદ્ધાંત ડાલ્ટન કરતા આશરે 2500 વર્ષ પહેલાં અપાયો હતો. 3. આયુર્વેદ અને નેનોટેક્નોલોજી • ભસ્મ: માંદગીની સારવારમાં ધાતુની ભસ્મનો ઉપયોગ વર્ણવ્યો છે. • આ ભસ્મમાં ધાતુઓના નેનોકણો હોય છે તે હવે સાબિત થયું છે. • કણોના કદને અત્યંત નાના કરવાની આ સંકલ્પના પ્રાચીન ભારતમાં સ્પષ્ટ હતી. રસાયણવિજ્ઞાનની વ્યાખ્યા (નવીન સંકલ્પના) • રસાયણવિજ્ઞાન એ દ્રવ્યનું સંઘટન, બંધારણ અને ગુણધર્મો નો અભ્યાસ છે. • તેને પરમાણુઓ અને અણુઓનું વિજ્ઞાન પણ કહેવામાં આવે છે. • આધુનિક વિજ્ઞાન ભારતમાં 19મી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં શરૂ થયું. રસાયણવિજ્ઞાનની અગત્ય (Importance) કેન્દ્રીય ભૂમિકા (Central Role) • રસાયણવિજ્ઞાન અન્ય શાખાઓ સાથે પારસ્પરિક રીતે વણાયેલ છે. • ઉદાહરણ: હવામાનની તરાહો, મગજની કાર્યપદ્ધતિ અને કમ્પ્યૂટરનું પ્રચાલન. • ખાતર, આલ્કલી, એસિડ, ક્ષાર, રંગક અને પોલિમરના ઉત્પાદનમાં અગત્યનું છે. સ્વાસ્થ્ય અને જીવનરક્ષક ઔષધો ઔષધનું નામ રોગ / ઉપયોગ સીસ-પ્લેટિન અને ટેક્સોલ કેન્સરની સારવારમાં અસરકારક AZT (એઝિડોથાયમિડીન) એઇડ્સ (AIDS) ના દર્દીઓ માટે મદદરૂપ ઉદ્યોગ અને અર્થવ્યવસ્થા • નવા દ્રવ્યો: અતિવાહક સીરેમીક, વાહક પોલિમર અને ઓપ્ટિકલ ફાઈબર. • રોજગારી: રાસાયણિક ઉદ્યોગો રાષ્ટ્રની અર્થવ્યવસ્થામાં મોટો ફાળો આપે છે. • કૃષિ: ખાતર અને કીટનાશકની સુધારેલી જાતો દ્વારા ખોરાકની જરૂરિયાત સંતોષે છે. પર્યાવરણીય પડકારો • સફળતા: CFCs ના સલામત વિકલ્પો શોધી ઓઝોન ક્ષયન ઘટાડ્યું છે. • પડકાર: ગ્રીન હાઉસ વાયુઓ (મિથેન, CO₂) નું વ્યવસ્થાપન. • ભવિષ્ય: ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ અને નવા 'Exotic' પદાર્થોનું સંશ્લેષણ. • ભારત જેવા દેશને કુશાગ્ર અને સર્જનાત્મક રસાયણશાસ્ત્રીઓની જરૂર છે. વધારાની નોંધ (Extra Context) • જીવનરક્ષક ઔષધોનું કુદરતી સ્ત્રોતમાંથી અલગીકરણ એ રસાયણવિજ્ઞાનની મોટી ભેટ છે. • કેન્સર અને એઇડ્સ જેવા અસાધ્ય રોગોમાં કેમિસ્ટ્રીની ભૂમિકા અત્યંત નિર્ણાયક રહી છે. --- દ્રવ્યનો સ્વભાવ અને અવસ્થાઓ દ્રવ્ય એટલે શું? (What is Matter?) કોઈ પણ વસ્તુ જે દળ ધરાવે છે અને જગ્યા (અવકાશ) રોકે છે તેને દ્રવ્ય કહે છે. ઉદાહરણ: ચોપડી, પેન, પાણી, હવા, સજીવો વગેરે. આકૃતિ 1.1: કણોની ગોઠવણી ઘન (Solid) પ્રવાહી (Liquid) વાયુ (Gas) અવસ્થા કણોની ગોઠવણી લાક્ષણિકતાઓ ઘન ખૂબ જ નજીક, ક્રમબદ્ધ ચોક્કસ કદ અને ચોક્કસ આકાર પ્રવાહી નજીક, પણ હરીફરી શકે ચોક્કસ કદ, પણ આકાર અનિશ્ચિત (પાત્ર જેવો આકાર ધારણ કરે) વાયુ ખૂબ જ દૂર, ઝડપી હેરફેર ચોક્કસ કદ કે આકાર હોતા નથી (આખા પાત્રમાં ફેલાઈ જાય છે) અવસ્થાઓનું આંતર-રૂપાંતરણ ઘન ગરમ કરતાં પ્રવાહી ગરમ કરતાં વાયુ --- દ્રવ્યનું વર્ગીકરણ (Classification of Matter) દ્રવ્ય મિશ્રણો શુદ્ધ પદાર્થો સમાંગ મિશ્રણો વિષમાંગ મિશ્રણો તત્ત્વો સંયોજનો ૧. મિશ્રણો (Mixtures) • તે બે કે વધારે શુદ્ધ પદાર્થોના કણો ધરાવે છે. [span_2](start_span)• સમાંગ મિશ્રણ: ઘટકો સંપૂર્ણ મિશ્ર થાય, સંઘટન એકસમાન હોય (દા.ત. હવા, ખાંડનું દ્રાવણ). [span_3](start_span)• વિષમાંગ મિશ્રણ: સંઘટન એકસમાન હોતું નથી (દા.ત. મીઠું અને ખાંડ, અનાજમાં કાંકરા). [span_4](start_span)નોંધ: મિશ્રણને ગાળણ કે નિસ્યંદન જેવી ભૌતિક પદ્ધતિઓથી અલગ કરી શકાય છે. ૨. શુદ્ધ પદાર્થો (Pure Substances) [span_5](start_span)• બધા જ ઘટક કણો રાસાયણિક સ્વભાવમાં સરખા હોય છે. [span_6](start_span)• તેમનું સંઘટન નિશ્ચિત હોય છે (દા.ત. ગોલ્ડ, પાણી, ગ્લુકોઝ). [span_7](start_span)• તેમના ઘટકોને સરળ ભૌતિક પદ્ધતિઓથી અલગ કરી શકાતા નથી. --- દ્રવ્યના ગુણધર્મો (Properties of Matter) ૧. ભૌતિક ગુણધર્મો (Physical Properties) • આ એવા ગુણધર્મો છે જે પદાર્થનું સંઘટન બદલ્યા વગર માપી શકાય છે. • માપન વખતે પદાર્થની પોતાની ઓળખ બદલાતી નથી. ઉદાહરણ: રંગ, વાસ, ગલનબિંદુ, ઉત્કલનબિંદુ, ઘનતા. ૨. રાસાયણિક ગુણધર્મો (Chemical Properties) • આ ગુણધર્મોના માપન કે અવલોકન માટે રાસાયણિક ફેરફાર થવો જરૂરી છે. • પ્રક્રિયા દરમિયાન પદાર્થ નવા સંયોજનમાં રૂપાંતરિત થાય છે. ઉદાહરણ: દહનશીલતા, એસિડિકતા, બેઝિકતા, પ્રતિક્રિયાત્મકતા. જથ્થાત્મક માપન (Quantitative Measurement) • વૈજ્ઞાનિક સંશોધન માટે ગુણધર્મોનું જથ્થાત્મક માપન અનિવાર્ય છે. • કોઈ પણ માપનને સંખ્યા અને એકમ સાથે દર્શાવવામાં આવે છે. લંબાઈ = 6 m 6 → સંખ્યા (Number) m → એકમ (Unit - મીટર) વધારાની નોંધ (Scientific Fact) • મેટ્રિક પદ્ધતિ: ફ્રાન્સમાં ૧૮મી સદીમાં ઉદ્ભવી, જે દશાંશ પદ્ધતિ પર આધારિત છે. • ૧૯૬૦માં વૈજ્ઞાનિકોએ વિશ્વભરમાં સમાન 'SI પદ્ધતિ' સ્વીકારી. --- એકમોની આંતરરાષ્ટ્રીય પદ્ધતિ (SI) SI પદ્ધતિનો પરિચય: • ફ્રેન્ચ નામ: Le Systeme International d'Unites. • ૧૯૬૦માં ૧૧મી CGPM (વજન અને માપનની સામાન્ય સભા) દ્વારા પ્રસ્થાપિત. • ભારતની NPL (નવી દિલ્હી) રાષ્ટ્રીય પ્રમાણિતો (Standards) જાળવવાનું કાર્ય કરે છે. • આ પદ્ધતિમાં સાત પાયાના એકમો છે. કોષ્ટક ૧.૧ પાયાની ભૌતિક રાશિઓ અને તેમના એકમો પાયાની ભૌતિક રાશિ રાશિની સંજ્ઞા SI એકમનું નામ SI એકમની સંજ્ઞા લંબાઈ l મીટર m દળ m કિલોગ્રામ kg સમય t સેકન્ડ s વિદ્યુત પ્રવાહ I ઍમ્પિયર A ઉષ્માગતિકીય તાપમાન T કેલ્વિન K પદાર્થનો જથ્થો n મોલ mol પ્રદીપ્ત તીવ્રતા Iᵥ કેન્ડેલા cd વધારાની સમજૂતી: • ઉપજાવેલા એકમો (Derived Units): અન્ય રાશિઓ જેમ કે ઝડપ, કદ, ઘનતા વગેરે પાયાના સાત એકમોમાંથી ગાણિતિક રીતે ઉપજાવી શકાય છે. • NPL (National Physical Laboratory): ભારતમાં માપનના માનકોની જાળવણી કરવાની જવાબદારી નવી દિલ્હીમાં આવેલી NPL ને સોંપવામાં આવી છે. • CGPM એ એક આંતર સરકારી સંધિ સંસ્થા (Inter-governmental treaty) છે. --- ૧.૩.૪ દળ અને વજન (Mass and Weight) & ૧.૩.૫ કદ (Volume) ૧.૩.૪ દળ અને વજન (Mass and Weight) ● પદાર્થનું દળ તેમાં રહેલા દ્રવ્યનો જથ્થો છે. ● પદાર્થનું વજન તેના પર લાગતું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ છે. ○ પદાર્થનું દળ અચળ હોય છે. ○ પદાર્થનું વજન એક સ્થળેથી બીજા સ્થળે બદલાઈ શકે છે. ▪ કારણ કે ગુરુત્વાકર્ષણ બદલાય છે. ● દળનો SI એકમ કિલોગ્રામ (kg) છે. ○ પ્રયોગશાળામાં રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ માટે પદાર્થનો ઘણો નાનો જથ્થો વપરાય છે. ○ તેથી નાનો એકમ ગ્રામ (g) વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે. 1 kg = 1000 g = 10 3 g ● પ્રયોગશાળામાં પદાર્થનું દળ અત્યંત ચોકસાઈથી માપવા માટે સાધન વપરાય છે. ○ વૈશ્લેષિક તુલા (Analytical Balance) નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ૧.૩.૫ કદ (Volume) ● પદાર્થ દ્વારા રોકાયેલી જગ્યાને તેનું કદ કહેવામાં આવે છે. ○ કદનો એકમ (લંબાઈ) 3 છે. ● SI પદ્ધતિમાં કદનો એકમ મીટર 3 (m 3 ) છે. ● રસાયણવિજ્ઞાનની પ્રયોગશાળામાં વપરાતા નાના એકમો: ○ સેન્ટીમીટર 3 (cm 3 ) ○ ડેસીમીટર 3 (dm 3 ) ● પ્રવાહી પદાર્થોના કદ માટે લિટર (L) એકમ વપરાય છે. ○ લિટર એ SI એકમ નથી પણ વ્યાપક રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે. 1 L = 1000 mL = 1000 cm 3 = 1 dm 3 1 m 3 = 10 3 dm 3 = 10 6 cm 3 પ્રયોગશાળામાં માપન સાધનો ● પ્રયોગશાળામાં પ્રવાહી અથવા દ્રાવણનું કદ માપવા માટે વપરાતા સાધનો: ○ અંકિત નળાકાર (Graduated Cylinder) ○ બ્યુરેટ (Burette) ○ પિપેટ (Pipette) ● કદમાપક ફ્લાસ્ક (Volumetric Flask) નો વિશિષ્ટ ઉપયોગ: ○ જ્ઞાત કદનું દ્રાવણ બનાવવા માટે ઉપયોગ થાય છે. બ્યુરેટ પિપેટ ફ્લાસ્ક નળાકાર પાઠ્યપુસ્તક: રસાયણવિજ્ઞાન - એકમ ૧ | પાના ૯ અને ૧૦ ના આધારે --- ૧.૩.૬ ઘનતા (Density) અને ૧.૩.૭ તાપમાન (Temperature) ૧.૩.૬ ઘનતા (Density) • પદાર્થની ઘનતા તેના પ્રતિ એકમ કદના જથ્થાનું દળ છે. • ઘનતાના SI એકમો નીચે મુજબ મેળવી શકાય: ◦ ઘનતાનો SI એકમ = દળનો SI એકમ / કદનો SI એકમ ◦ ઘનતાનો SI એકમ = kg / m 3 અથવા kg m -3 • પ્રયોગશાળામાં નાના જથ્થા માટે વપરાતો એકમ: ◦ g / cm 3 (જ્યાં દળ ગ્રામમાં અને કદ સેમી 3 માં છે) • ઘનતા પદાર્થના કણોની ગોઠવણી દર્શાવે છે: ◦ જો ઘનતા વધુ હોય, તો તેનો અર્થ એ છે કે કણો એકબીજાની વધુ નજીક છે. ઘનતા = દળ / કદ ૧.૩.૭ તાપમાન (Temperature) • તાપમાન માપવા માટે ત્રણ સામાન્ય માપક્રમ છે: ◦ °C (સેલ્સિયસ) ◦ °F (ફેરનહીટ) ◦ K (કેલ્વિન) ▪ કેલ્વિન એ તાપમાનનો SI એકમ છે. • માપક્રમની રેન્જ અને ઉપયોગ: ◦ સેલ્સિયસ માપક્રમ 0° થી 100° સુધી અંકિત હોય છે. ▪ 0° પાણીનું ઠારબિંદુ અને 100° પાણીનું ઉત્કલનબિંદુ છે. ◦ ફેરનહીટ માપક્રમ 32° થી 212° ની વચ્ચે હોય છે. માપક્રમો વચ્ચેનો સંબંધ: °F = (9/5)(°C) + 32 K = °C + 273.15 તાપમાનની તુલના સ્થિતિ સેલ્સિયસ (°C) કેલ્વિન (K) પાણીનું ઠારબિંદુ 0° 273.15 પાણીનું ઉત્કલનબિંદુ 100° 373.15 આકૃતિ ૧.૯ તાપમાન માપક્રમો કેલ્વિન 373.15 K 273.15 K સેલ્સિયસ 100° C 0° C ફેરનહીટ 212° F 32° F ● નોંધ: સેલ્સિયસ માપક્રમમાં તાપમાન ઋણ હોઈ શકે છે, પરંતુ કેલ્વિન માપક્રમમાં ઋણ તાપમાન શક્ય નથી. --- ૧.૪ માપનમાં અનિશ્ચિતતા (Uncertainty in Measurement) ૧.૪.૧ વૈજ્ઞાનિક સંકેત (Scientific Notation) • રસાયણવિજ્ઞાનમાં પરમાણુઓ અને અણુઓનો અભ્યાસ થાય છે જેમના દળ અત્યંત અલ્પ અને સંખ્યા અત્યંત મોટી હોય છે. ◦ ઉદાહરણ તરીકે: ૨ ગ્રામ હાઈડ્રોજન વાયુમાં ૬૦૨,૨૦૦,૦૦૦,૦૦૦,૦૦૦,૦૦૦,૦૦૦,૦૦૦ અણુઓ હોય છે. ◦ હાઈડ્રોજન પરમાણુનું દળ: ૦.૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૦૧૬૬ ગ્રામ છે. • આવા મોટા આંકડાઓ લખવા અને ગણતરી કરવી પડકારજનક છે. ◦ આ સમસ્યાના ઉકેલ માટે 'વૈજ્ઞાનિક સંકેત' પદ્ધતિ વપરાય છે. ◦ તેને ઘાતાંકીય સંકેત (Exponential Notation) પણ કહે છે. N × 10n ◦ અહીં N એ ૧.૦૦૦... અને ૯.૯૯૯... ની વચ્ચેની સંખ્યા છે. ◦ n એ ઘાતાંક છે, જે ધન અથવા ઋણ હોઈ શકે છે. • દશાંશ ચિહ્નને ખસેડવાના નિયમો: ◦ જો દશાંશ ચિહ્ન ડાબી બાજુ ખસે, તો ઘાતાંક ધન (+) બને. ◦ જો દશાંશ ચિહ્ન જમણી બાજુ ખસે, તો ઘાતાંક ઋણ (-) બને. વૈજ્ઞાનિક સંકેત સાથે ગણતરીઓ • ગુણાકાર અને ભાગાકાર: ◦ ગુણાકારમાં ઘાતાંકોનો સરવાળો થાય છે. ▪ ઉદાહરણ: (૫.૬ × ૧૦૫) × (૬.૯ × ૧૦૮) = (૫.૬ × ૬.૯) × ૧૦(૫+૮) ◦ ભાગાકારમાં ઘાતાંકોની બાદબાકી થાય છે. ▪ ઉદાહરણ: (૨.૭ × ૧૦-૩) ÷ (૫.૫ × ૧૦૪) = (૨.૭ ÷ ૫.૫) × ૧૦(-૩-૪) • સરવાળો અને બાદબાકી: ◦ સૌ પ્રથમ સંખ્યાઓને સમાન ઘાતાંકમાં ફેરવવી પડે છે. ◦ ત્યારબાદ જ સામાન્ય પદોનો સરવાળો કે બાદબાકી થઈ શકે છે. ▪ ઉદાહરણ: ૬.૬૫ × ૧૦૪ + ૦.૮૯૫ × ૧૦૪ = (૬.૬૫ + ૦.૮૯૫) × ૧૦૪ ૧.૪.૨ અર્થસૂચક અંકો (Significant Figures) • દરેક પ્રાયોગિક માપનમાં કંઈક અંશે અનિશ્ચિતતા હોય છે. ◦ તે માપન કરનાર વ્યક્તિની કુશળતા અને સાધનની મર્યાદા પર નિર્ભર છે. • અર્થસૂચક અંકો નક્કી કરવાના નિયમો: નિયમ ઉદાહરણ ૧. બધા જ શૂન્ય સિવાયના અંકો અર્થસૂચક છે. ૨૮૫ cm માં ૩ અર્થસૂચક અંકો છે. ૨. પ્રથમ શૂન્ય સિવાયના અંકની ડાબી બાજુના શૂન્ય અર્થસૂચક નથી. ૦.૦૩ માં માત્ર ૧ અર્થસૂચક અંક છે. ૩. બે શૂન્ય સિવાયના અંકોની વચ્ચેના શૂન્ય અર્થસૂચક છે. ૨.૦૦૫ માં ૪ અર્થસૂચક અંકો છે. ૪. સંખ્યાની જમણી બાજુના શૂન્ય જો દશાંશ ચિહ્ન હોય તો જ અર્થસૂચક છે. ૦.૨૦૦ માં ૩ અર્થસૂચક અંકો છે. યાદ રાખો: ચોક્કસ સંખ્યાઓ (જેમ કે ૨ દડા અથવા ૨૦ ઈંડા) માં અનંત અર્થસૂચક અંકો હોય છે (૨.૦૦૦૦...). --- ૧.૪.૩ અર્થસૂચક અંકો ધરાવતી ગણતરીઓ અને ૧.૫ રાસાયણિક સંયોગીકરણના નિયમો ૧.૪.૩ ગણતરીમાં અર્થસૂચક અંકો (Calculations) • સરવાળો અને બાદબાકી માટેના નિયમો: ◦ પરિણામમાં દશાંશ ચિહ્ન પછીના અંકોની સંખ્યા મૂળ સંખ્યાઓમાંના લઘુત્તમ દશાંશ અંકો જેટલી જ હોવી જોઈએ. ▪ ઉદાહરણ: ૧૨.૧૧ + ૧૮.૦ + ૧.૦૧૨ = ૩૧.૧૨૨ ▪ અહીં ૧૮.૦ માં દશાંશ પછી માત્ર ૧ અંક છે, તેથી જવાબ ૩૧.૧ થશે. • ગુણાકાર અને ભાગાકાર માટેના નિયમો: ◦ પરિણામમાં અર્થસૂચક અંકોની સંખ્યા સૌથી ઓછી અર્થસૂચક સંખ્યા ધરાવતા પદ જેટલી જ હોવી જોઈએ. ▪ ઉદાહરણ: ૨.૫ × ૧.૨૫ = ૩.૧૨૫ ▪ ૨.૫ માં ૨ અર્થસૂચક અંકો છે, તેથી જવાબ ૩.૧ થશે. ૧.૫ રાસાયણિક સંયોગીકરણના નિયમો (Laws of Chemical Combination) ૧.૫.૧ દ્રવ્ય સંચયનો નિયમ (Law of Conservation of Mass) • એન્ટોઈન લેવોઈઝિયરે ૧૭૮૯માં આ નિયમ આપ્યો હતો. • વિધાન: "દ્રવ્યનું સર્જન કે વિનાશ થઈ શકતો નથી." ◦ દહન પ્રક્રિયાઓના પ્રાયોગિક અભ્યાસ દ્વારા આ તારણ મેળવ્યું. ◦ પ્રક્રિયકોનું કુલ દળ = નીપજોનું કુલ દળ. દ્રવ્ય સંચય પ્રાયોગિક નિદર્શન પ્રક્રિયકો (A+B) → નીપજો (C+D) કુલ દળ અચળ રહે છે ૧.૫.૨ નિશ્ચિત પ્રમાણનો નિયમ (Law of Definite Proportions) • જોસેફ પ્રાઉસ્ટે આ નિયમ આપ્યો હતો. • વિધાન: "આપેલ સંયોજન હંમેશા વજનથી સમાન તત્ત્વો ધરાવે છે." ◦ સંયોજન કુદરતી હોય કે સાંશ્લેષિત (બનાવેલું), તત્ત્વોનું પ્રમાણ નિશ્ચિત હોય છે. નમૂનો % કોપર % કાર્બન કુદરતી ૫૧.૩૫ ૯.૭૪ સાંશ્લેષિત ૫૧.૩૫ ૯.૭૪ ૧.૫.૩ ગુણક પ્રમાણનો નિયમ (Law of Multiple Proportions) • જ્હોન ડાલ્ટને ૧૮૦૩માં આ નિયમ આપ્યો. • વિધાન: "જ્યારે બે તત્ત્વો સંયોજાઈને એકથી વધુ સંયોજનો બનાવે ત્યારે," ◦ એક તત્ત્વના નિશ્ચિત દળ સાથે જોડાતા બીજા તત્ત્વના વિવિધ દળ નાની પૂર્ણાંક સંખ્યાના ગુણોત્તરમાં હોય છે. • ઉદાહરણ: હાઈડ્રોજન અને ઓક્સિજન સંયોજાઈને પાણી અને હાઈડ્રોજન પેરોક્સાઈડ બનાવે છે. ◦ પાણી: ૨g H + ૧૬g O → ૧૮g પાણી ◦ H૨O૨: ૨g H + ૩૨g O → ૩૪g હાઈડ્રોજન પેરોક્સાઈડ ◦ ઓક્સિજનના દળનો ગુણોત્તર ૧૬:૩૨ એટલે કે ૧:૨ છે. ૧.૫.૪ ગેલ્યુસેકનો વાયુમય કદનો નિયમ (Gay Lussac’s Law) • ગેલ્યુસેકે ૧૮૦૮માં આ નિયમ રજૂ કર્યો. • વિધાન: "જ્યારે વાયુઓ રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં જોડાય છે ત્યારે," ◦ જો પ્રક્રિયકો અને નીપજો વાયુમય હોય, તો તેમના કદ સાદી પૂર્ણાંક સંખ્યાના ગુણોત્તરમાં હોય છે (સમાન તાપમાન અને દબાણે). • ઉદાહરણ: ૧૦૦ mL હાઈડ્રોજન + ૫૦ mL ઓક્સિજન → ૧૦૦ mL પાણીની વરાળ ◦ કદનો ગુણોત્તર ૨:૧:૨ છે. H2 (2 Vol) O2 (1 Vol) → H2O Vapor (2 Vol) ૧.૫.૫ એવોગેડ્રો નિયમ (Avogadro Law) • ૧૮૧૧માં એવોગેડ્રોએ આ નિયમ રજૂ કર્યો. • વિધાન: "સમાન તાપમાન અને દબાણે સમાન કદ ધરાવતા વાયુઓમાં," ◦ અણુઓની સંખ્યા સમાન હોય છે. • એવોગેડ્રોએ પરમાણુ અને અણુ વચ્ચેનો ભેદ સ્પષ્ટ કર્યો. ◦ હાઈડ્રોજનના બે કદ અને ઓક્સિજનનું એક કદ સંયોજાઈને પાણીના બે કદ આપે છે. ◦ આ પ્રક્રિયામાં ઓક્સિજનનો કોઈ પરમાણુ બાકી રહેતો નથી. હાઈડ્રોજન (૧ કદ) હાઈડ્રોજન (૧ કદ) ઓક્સિજન (૧ કદ) ઇઝ ઈક્વલ ટુ પાણી (૨ કદ) --- ૧.૬ ડાલ્ટનનો પરમાણ્વીય સિદ્ધાંત અને ૧.૭ પરમાણ્વીય અને આણ્વીય દળ ૧.૬ ડાલ્ટનનો પરમાણ્વીય સિદ્ધાંત (Dalton's Atomic Theory) • ૧૮૦૮ માં ડાલ્ટને 'A New System of Chemical Philosophy' પ્રકાશિત કર્યું. • આ સિદ્ધાંતના મુખ્ય મુદ્દાઓ નીચે મુજબ છે: ◦ ૧. દ્રવ્ય અવિભાજ્ય પરમાણુઓનું બનેલું છે. ◦ ૨. આપેલ તત્ત્વના બધા જ પરમાણુઓ સમાન ગુણધર્મો ધરાવે છે. ▪ જેમાં સમાન દળનો પણ સમાવેશ થાય છે. ▪ જુદા જુદા તત્ત્વોના પરમાણુઓનાં દળ જુદાં જુદાં હોય છે. ◦ ૩. જ્યારે જુદા જુદા તત્ત્વોના પરમાણુઓ નિશ્ચિત પ્રમાણમાં જોડાય, ▪ ત્યારે સંયોજન બનાવે છે. ◦ ૪. રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓમાં પરમાણુઓની ફેરબદલીનો સમાવેશ થાય છે. ▪ તેમને રાસાયણિક પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન કરી શકાતા નથી. ▪ તેમને નાશ પણ કરી શકાતા નથી. ડાલ્ટનનો સિદ્ધાંત રાસાયણિક સંયોગીકરણના નિયમો સમજાવી શક્યો. જેમ કે દ્રવ્ય સંચયનો નિયમ, નિશ્ચિત પ્રમાણનો નિયમ અને ગુણક પ્રમાણનો નિયમ. ૧.૭.૧ પરમાણ્વીય દળ (Atomic Mass) • પરમાણ્વીય દળ ખરેખર ખૂબ જ ઓછું હોય છે કારણ કે પરમાણુઓ અતિ સૂક્ષ્મ છે. ◦ ઉદાહરણ: હાઈડ્રોજન પરમાણુનું દળ ૧.૬૭૩૬ × ૧૦-૨૪ g છે. • હાલમાં પરમાણ્વીય દળ માટે 'કાર્બન-૧૨' (૧૨C) ને પ્રમાણિત ગણાય છે. ◦ કાર્બન-૧૨ ના એક પરમાણુના દળને બરાબર ૧૨ એકમ સ્વીકારાયું છે. ◦ બીજા બધા તત્ત્વોના દળ તેની સાપેક્ષમાં નક્કી કરવામાં આવે છે. પરમાણ્વીય દળ એકમ (amu) ની વ્યાખ્યા: "C-12 ના એક પરમાણુના દળના ૧/૧૨ માં ભાગને ૧ amu કહેવાય છે." ૧ amu = ૧.૬૬૦૫૬ × ૧૦-૨૪ g • હાઈડ્રોજનનું દળ amu માં: ◦ ૧.૬૭૩૬ × ૧૦-૨૪ g / ૧.૬૬૦૫૬ × ૧૦-૨૪ g = ૧.૦૦૭૮ amu ≈ ૧.૦૦૮૦ amu • નોંધ: હાલમાં 'amu' ને બદલે 'u' (Unified Mass) તરીકે ઓળખાય છે. ૧.૭.૨ સરેરાશ પરમાણ્વીય દળ (Average Atomic Mass) • કુદરતમાં ઘણા તત્ત્વો એકથી વધુ સમસ્થાનિકો (Isotopes) સ્વરૂપે મળે છે. • આવા કિસ્સામાં સરેરાશ પરમાણ્વીય દળ ગણવામાં આવે છે. સમસ્થાનિક સાપેક્ષ પ્રચુરતા (%) પરમાણ્વીય દળ (u) ૧૨C ૯૮.૮૯૨ ૧૨.૦૦૦૦૦ ૧૩C ૧.૧૦૮ ૧૩.૦૦૩૩૫ ૧૪C ૨ × ૧૦-૧૦ ૧૪.૦૦૩૧૭ • કાર્બનનું સરેરાશ દળ = (૦.૯૮૮૯૨)(૧૨u) + (૦.૦૧૧૦૮)(૧૩.૦૦૩૩૫u) + (૨×૧૦-૧૨)(૧૪.૦૦૩૧૭u) • કાર્બનનું સરેરાશ પરમાણ્વીય દળ = ૧૨.૦૧૧ u ૧.૭.૩ આણ્વીય દળ (Molecular Mass) • આણ્વીય દળ એટલે અણુમાં રહેલા બધા જ તત્ત્વોના પરમાણ્વીય દળનો સરવાળો. • તે દરેક તત્ત્વના પરમાણ્વીય દળને તે પરમાણુની સંખ્યા વડે ગુણીને મેળવાય છે. ઉદાહરણો: ૧. મિથેન (CH૪) નું આણ્વીય દળ: = (૧ × C નું પરમાણ્વીય દળ) + (૪ × H નું પરમાણ્વીય દળ) = (૧ × ૧૨.૦૧૧ u) + (૪ × ૧.૦૦૮ u) = ૧૬.૦૪૩ u ૨. પાણી (H૨O) નું આણ્વીય દળ: = (૨ × ૧.૦૦૮ u) + (૧ × ૧૬.૦૦ u) = ૧૮.૦૨ u ૧.૭.૪ સૂત્ર દળ (Formula Mass) • કેટલાક પદાર્થો (જેમ કે NaCl) સ્વતંત્ર અણુઓ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવતા નથી. • આવા કિસ્સામાં આપણે 'આણ્વીય દળ' ને બદલે 'સૂત્ર દળ' શબ્દ વાપરીએ છીએ. • ઉદાહરણ: NaCl (સોડિયમ ક્લોરાઈડ) ◦ NaCl નું સૂત્ર દળ = Na નું પરમાણ્વીય દળ + Cl નું પરમાણ્વીય દળ ◦ = ૨૨.૯૯ u + ૩૫.૪૫ u = ૫૮.૪૪ u Na+ Cl- NaCl સ્ફટિક જાળી • નોંધ: NaCl માં એક Na+ આયન છ Cl- આયનોથી ઘેરાયેલો હોય છે. --- ૧.૮ મોલ સંકલ્પના અને મોલર દળ | ૧.૯ બંધારણીય ટકાવારી ૧.૮ મોલ સંકલ્પના અને મોલર દળ (Mole Concept and Molar Mass) ``` • પરમાણુઓ અને અણુઓ કદમાં અતિ સૂક્ષ્મ હોય છે પરંતુ પદાર્થના અલ્પ જથ્થામાં તેમની સંખ્યા ખૂબ મોટી હોય છે. • જેમ એક ડઝન એટલે ૧૨ નંગ અને એક કોડી એટલે ૨૦ નંગ, તેમ અણુ-પરમાણુ માટે 'મોલ' એકમ વપરાય છે. મોલની વ્યાખ્યા: "૧૨ g (૦.૦૧૨ kg) કાર્બન-૧૨ સમસ્થાનિકમાં જેટલા પરમાણુઓ હોય એટલી સંખ્યા ધરાવતા જથ્થાને મોલ કહે છે." • કાર્બન-૧૨ ના એક પરમાણુનું દળ દ્રવ્યમાન સ્પેક્ટ્રોમીટર દ્વારા નક્કી કરાયું છે: ◦ ૧.૯૯૨૬૪૮ × ૧૦-૨૩ g • ૧ મોલ કાર્બનમાં પરમાણુની સંખ્યા (એવોગેડ્રો અચળાંક): ૧૨ g / ૧.૯૯૨૬૪૮ × ૧૦-૨૩ g/atom = ૬.૦૨૨૧૩૬૭ × ૧૦૨૩ પરમાણુ/મોલ • આ સંખ્યાને એવોગેડ્રો અચળાંક (NA) કહે છે. • કોઈપણ પદાર્થનો ૧ મોલ જથ્થો હંમેશા આટલી જ સંખ્યામાં સ્પીસીઝ (પરમાણુ, અણુ કે આયન) ધરાવે છે. ◦ ૧ મોલ પાણી = ૬.૦૨૨ × ૧૦૨૩ પાણીના અણુ ◦ ૧ મોલ NaCl = ૬.૦૨૨ × ૧૦૨૩ NaCl ના સૂત્ર એકમો મોલર દળ (Molar Mass) • પદાર્થના ૧ મોલ જથ્થાના ગ્રામમાં દર્શાવેલા દળને તેનું મોલર દળ કહે છે. • મોલર દળનો એકમ g/mol છે. • પાણી (H૨O) નું મોલર દળ = ૧૮.૦૨ g/mol • સોડિયમ ક્લોરાઈડ (NaCl) નું મોલર દળ = ૫૮.૫ g/mol ``` ૧.૯ બંધારણીય ટકાવારી (Percentage Composition) ``` • કોઈ અજ્ઞાત સંયોજનના પૃથ્થકરણ માટે તેના ઘટક તત્ત્વોની ટકાવારી જાણવી જરૂરી છે. • સૂત્ર: તત્ત્વની દળ ટકાવારી = (સંયોજનમાં તે તત્ત્વનું દળ / સંયોજનનું મોલર દળ) × ૧૦૦ ઉદાહરણ ૧: પાણી (H૨O) • પાણીનું મોલર દળ = ૧૮.૦૨ g • હાઈડ્રોજનની દળ ટકાવારી = (૨.૦૧૬ / ૧૮.૦૨) × ૧૦૦ = ૧૧.૧૮ % • ઓક્સિજનની દળ ટકાવારી = (૧૬.૦૦ / ૧૮.૦૨) × ૧૦૦ = ૮૮.૭૯ % ઉદાહરણ ૨: ઈથેનોલ (C૨H૫OH) ઈથેનોલનું બંધારણ H H H — C — C — O — H H H • ઈથેનોલનું મોલર દળ = (૨ × ૧૨.૦૧) + (૬ × ૧.૦૦૮) + ૧૬.૦૦ = ૪૬.૦૬૮ g • કાર્બનની દળ % = (૨૪.૦૨ / ૪૬.૦૬૮) × ૧૦૦ = ૫૨.૧૪ % • હાઈડ્રોજનની દળ % = (૬.૦૪૮ / ૪૬.૦૬૮) × ૧૦૦ = ૧૩.૧૩ % • ઓક્સિજનની દળ % = (૧૬.૦૦ / ૪૬.૦૬૮) × ૧૦૦ = ૩૪.૭૩ % ``` ૧.૯.૧ પ્રમાણસૂચક અને આણ્વીય સૂત્ર (Empirical and Molecular Formula) ``` • પ્રમાણસૂચક સૂત્ર (Empirical Formula): સંયોજનમાં રહેલા વિવિધ તત્ત્વોના પરમાણુઓની સૌથી નાની પૂર્ણાંક સંખ્યાનો ગુણોત્તર દર્શાવે છે. • આણ્વીય સૂત્ર (Molecular Formula): સંયોજનના એક અણુમાં રહેલા દરેક તત્ત્વના પરમાણુઓની વાસ્તવિક સંખ્યા દર્શાવે છે. પગલાંઓ (Steps to Calculate): ૧. દળ ટકાવારીને ગ્રામમાં ફેરવો. ૨. દરેક તત્ત્વના મોલની સંખ્યા ગણો (મોલ = ગ્રામ / પરમાણ્વીય દળ). ૩. દરેક મોલ સંખ્યાને સૌથી નાની મોલ સંખ્યા વડે ભાગી ગુણોત્તર મેળવો. ૪. જો ગુણોત્તર પૂર્ણાંક ન હોય, તો તેને યોગ્ય સંખ્યા વડે ગુણી પૂર્ણાંક બનાવો. ૫. પ્રમાણસૂચક સૂત્ર પરથી 'સૂત્ર દળ' ગણો. ૬. આણ્વીય દળ / પ્રમાણસૂચક સૂત્ર દળ = n (ગુણક સંખ્યા) મેળવો. આણ્વીય સૂત્ર = n × પ્રમાણસૂચક સૂત્ર કોયડો ૧.૨: એક સંયોજનમાં ૪.૦૭% H, ૨૪.૨૭% C અને ૭૧.૬૫% Cl છે. • મોલ ગણતરી: H = ૪.૦૪, C = ૨.૦૨૧, Cl = ૨.૦૨૧ • સાદો ગુણોત્તર: C:H:Cl = ૧ : ૨ : ૧ • પ્રમાણસૂચક સૂત્ર: CH૨Cl • પ્રમાણસૂચક સૂત્ર દળ = ૪૯.૪૮ g • આણ્વીય દળ = ૯૮.૯૬ g (આપેલ) • n = ૯૮.૯૬ / ૪૯.૪૮ = ૨ • આણ્વીય સૂત્ર = C૨H૪Cl૨ ``` દ્રશ્ય રજૂઆત: અણુઓનું કદ ``` H atom × ૬.૦૨૨ × ૧૦²³ કણો = ૧ મોલ જથ્થો • યાદ રાખો: એવોગેડ્રો અચળાંકને ઘણીવાર NA વડે પણ દર્શાવાય છે. • જેવી રીતે ડઝન એ સંખ્યાનો સમૂહ છે, મોલ એ પદાર્થના જથ્થાનો SI એકમ છે. • ૧ મોલ પદાર્થનું ગ્રામમાં દળ = તેના પરમાણ્વીય કે આણ્વીય દળ જેટલું (u ને બદલે g). ``` --- ૧.૧૦ તત્ત્વયોગમિતીય અને તત્ત્વયોગમિતીય ગણતરીઓ | ૧.૧૦.૧ સીમિત પ્રક્રિયક ૧.૧૦ તત્ત્વયોગમિતીય (Stoichiometry) ``` • ગ્રીક શબ્દ 'stoicheion' (તત્ત્વ) અને 'metron' (માપન) પરથી ઉતરી આવ્યો છે. • તે રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં પ્રક્રિયકો અને નીપજોના દળ (અને કદ) ની ગણતરી દર્શાવે છે. મિથેનનું દહન (Combustion of Methane): CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) • તત્ત્વયોગમિતીય ગુણાંક (Stoichiometric Coefficients): ◦ અહીં CH4 માટે ૧, O2 માટે ૨, CO2 માટે ૧ અને H2O માટે ૨ છે. • આ પ્રક્રિયાને નીચે મુજબ અર્થઘટિત કરી શકાય: ◦ ૧ મોલ CH4, ૨ મોલ O2 સાથે પ્રક્રિયા કરી ૧ મોલ CO2 અને ૨ મોલ H2O આપે છે. ◦ ૧ અણુ CH4, ૨ અણુ O2 સાથે પ્રક્રિયા કરી ૧ અણુ CO2 અને ૨ અણુ H2O આપે છે. ◦ ૨૨.૭ L CH4, ૪૫.૪ L O2 સાથે પ્રક્રિયા કરી ૨૨.૭ L CO2 અને ૪૫.૪ L H2O આપે છે (STP એ). ◦ ૧૬ g CH4, ૬૪ g O2 સાથે પ્રક્રિયા કરી ૪૪ g CO2 અને ૩૬ g H2O આપે છે. માપન રૂપાંતરણ સંબંધો દળ ⇌ મોલ ⇌ અણુઓની સંખ્યા ઘનતા = દળ / કદ ``` ૧.૧૦.૧ સીમિત પ્રક્રિયક (Limiting Reagent) ``` • ઘણીવાર પ્રક્રિયામાં પ્રક્રિયકોના જથ્થા તત્ત્વયોગમિતીય જરૂરિયાત મુજબ હોતા નથી. • આવા કિસ્સામાં એક પ્રક્રિયક બીજા પ્રક્રિયક કરતા વધારે જથ્થામાં હોય છે. વ્યાખ્યા: "જે પ્રક્રિયક પ્રક્રિયામાં વપરાઈ જાય છે અને નીપજનું પ્રમાણ સીમિત કરે છે, તેને સીમિત પ્રક્રિયક કહેવામાં આવે છે." વધારે જથ્થો + સીમિત પ્રક્રિયક → નીપજ + બાકી બચેલ • જ્યારે ગણતરી કરવાની હોય ત્યારે હંમેશા સીમિત પ્રક્રિયકના આધારે જ નીપજનું પ્રમાણ નક્કી કરવામાં આવે છે. ``` ૧.૧૧ દ્રાવણોમાં પ્રક્રિયાઓ (Reactions in Solutions) ``` • પ્રયોગશાળામાં મોટાભાગની પ્રક્રિયાઓ દ્રાવણોમાં કરવામાં આવે છે. • દ્રાવણની સાંદ્રતા દર્શાવવા માટે નીચેની રીતો વપરાય છે: ૧. દળ ટકાવારી (Mass Percent, w/w %) દળ % = (દ્રાવ્યનું દળ / દ્રાવણનું દળ) × ૧૦૦ ૨. મોલ અંશ (Mole Fraction, x) • તે કોઈ ઘટકના મોલ અને દ્રાવણના કુલ મોલનો ગુણોત્તર છે. • જો ઘટક A ના મોલ nA અને ઘટક B ના મોલ nB હોય: xA = nA / (nA + nB) યાદ રાખો: xA + xB = ૧ ૩. મોલારિટી (Molarity, M) • ૧ લિટર દ્રાવણમાં ઓગળેલા દ્રાવ્યના મોલની સંખ્યા. • તે તાપમાન પર આધાર રાખે છે કારણ કે કદ તાપમાન સાથે બદલાય છે. M = દ્રાવ્યના મોલ / દ્રાવણનું કદ (લિટર) મંદન માટેનું સૂત્ર: M1V1 = M2V2 ૪. મોલાલિટી (Molality, m) • ૧ કિલોગ્રામ દ્રાવકમાં ઓગળેલા દ્રાવ્યના મોલની સંખ્યા. • તે તાપમાનથી સ્વતંત્ર છે કારણ કે દળ તાપમાન સાથે બદલાતું નથી. m = દ્રાવ્યના મોલ / દ્રાવકનું દળ (kg) મોલારિટી (M) ૧ લિટર તાપમાનથી બદલાય મોલાલિટી (m) ૧ kg તાપમાનથી અચળ એકમનો સારાંશ: • દળ ટકાવારી: એકમ રહિત (%) • મોલ અંશ: એકમ રહિત (૦ થી ૧ ની વચ્ચે) • મોલારિટી: મોલ/લિટર (mol L-1 અથવા M) • મોલાલિટી: મોલ/કિલોગ્રામ (mol kg-1 અથવા m) નોંધ: ગણતરી વખતે એકમોની સુસંગતતા ચકાસવી અત્યંત જરૂરી છે. --- એકમ ૧: સ્વાધ્યાયના અગત્યના દાખલાઓ અને એકમ સારાંશ કોયડો ૧.૪: કાર્બન ડાયોક્સાઇડના મોલની ગણતરી ``` • પ્રશ્ન: નીચેના કિસ્સામાં કેટલા મોલ CO2 ઉત્પન્ન થશે? ◦ ૧. ૧ મોલ કાર્બનને હવામાં બાળવામાં આવે. ◦ ૨. ૧ મોલ કાર્બનને ૧૬ g ડાયોક્સિજનમાં બાળવામાં આવે. ◦ ૩. ૨ મોલ કાર્બનને ૧૬ g ડાયોક્સિજનમાં બાળવામાં આવે. રાસાયણિક સમીકરણ: C(s) + O2(g) → CO2(g) • ઉકેલ ૨ અને ૩: ૧૬ g O2 એટલે કે ૦.૫ મોલ O2. • અહીં O2 સીમિત પ્રક્રિયક છે, તેથી માત્ર ૦.૫ મોલ CO2 જ બનશે. ``` કોયડો ૧.૫: સોડિયમ એસિટેટની મોલારિટી ``` • પદાર્થ: સોડિયમ એસિટેટ (CH3COONa) • દ્રાવ્યનું દળ = ૩.૨૩૯ g | દ્રાવણનું કદ = ૫૦૦ mL • CH3COONa નું મોલર દળ = ૮૨.૦૨૪૫ g/mol ગણતરીના પગલાં: • ૧. દ્રાવ્યના મોલ = ૩.૨૩૯ / ૮૨.૦૨૪૫ = ૦.૦૩૯૪૯ મોલ • ૨. દ્રાવણનું કદ લિટરમાં = ૦.૫૦૦ L • ૩. મોલારિટી (M) = ૦.૦૩૯૪૯ / ૦.૫૦૦ જવાબ = ૦.૦૭૮૯૮ M દ્રાવ્ય દ્રાવક (પાણી) → ૫૦૦ mL દ્રાવણ ``` પરિમાણીય પૃથ્થકરણ (Dimensional Analysis) ``` • ગણતરી કરતી વખતે ઘણીવાર એકમોને એક પદ્ધતિમાંથી બીજી પદ્ધતિમાં ફેરવવા પડે છે. • તેને 'એકમ અવયવ પદ્ધતિ' (Unit Factor Method) પણ કહે છે. • ઉદાહરણ: ૩ ઇંચ ને સેમીમાં ફેરવો: ◦ ૧ ઇંચ = ૨.૫૪ cm ◦ એકમ અવયવ = (૨.૫૪ cm / ૧ ઇંચ) = ૧ ◦ ૩ ઇંચ × (૨.૫૪ cm / ૧ ઇંચ) = ૭.૬૨ cm ૧ દિવસ = ૨૪ કલાક ૧ કલાક = ૬૦ મિનિટ ૧ મિનિટ = ૬૦ સેકન્ડ ૨ દિવસ = ૨ × ૨૪ × ૬૦ × ૬૦ = ૧,૭૨,૮૦૦ સેકન્ડ ``` એકમ સારાંશ (Unit Summary - Key Takeaways) ``` • વિજ્ઞાનનો પાયો માપન પર રહેલો છે. ◦ માપન માટે SI એકમ પદ્ધતિ વૈશ્વિક સ્તરે સ્વીકૃત છે. ▪ જેમાં સાત પાયાની રાશિઓ અને તેમના એકમો છે. • દ્રવ્યના વર્ગીકરણ અને ગુણધર્મો: ◦ દ્રવ્યને તત્ત્વ, સંયોજન અને મિશ્રણમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. ◦ તે ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ અવસ્થામાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. • રાસાયણિક સંયોગીકરણના ૫ મુખ્ય નિયમો: ◦ ૧. દ્રવ્ય સંચયનો નિયમ (લેવોઈઝિયર) ◦ ૨. નિશ્ચિત પ્રમાણનો નિયમ (પ્રાઉસ્ટ) ◦ ૩. ગુણક પ્રમાણનો નિયમ (ડાલ્ટન) ◦ ૪. ગેલ્યુસેકનો વાયુમય કદનો નિયમ ◦ ૫. એવોગેડ્રો નિયમ • પરમાણ્વીય અને આણ્વીય દળ: ◦ કાર્બન-૧૨ ના સાપેક્ષમાં પરમાણ્વીય દળ નક્કી કરાય છે. ◦ ૧ amu = ૧.૬૬૦૫૬ × ૧૦-૨૪ g ◦ આણ્વીય દળ = અણુમાંના બધા પરમાણુઓના દળનો સરવાળો. • મોલ સંકલ્પના: ◦ ૧ મોલ પદાર્થ = ૬.૦૨૨ × ૧૦૨૩ કણો (NA) ◦ પદાર્થના ૧ મોલના ગ્રામમાં દળને મોલર દળ કહે છે. • સાંદ્રતા દર્શાવવાની રીતો: ◦ મોલારિટી (M): તાપમાન પર આધારિત છે. ◦ મોલાલિટી (m): તાપમાનથી સ્વતંત્ર છે. ◦ મોલ અંશ (x) અને દળ ટકાવારી. રસાયણવિજ્ઞાનની પાયાની સંકલ્પનાઓ - મેપ દ્રવ્ય શુદ્ધ પદાર્થ મિશ્રણ તત્ત્વ સંયોજન પરમાણ્વીય સંબંધો: ૧ મોલ = ૬.૦૨૨ × ૧૦²³ કણો નમૂનાના મોલ = આપેલ દળ / મોલર દળ આણ્વીય સૂત્ર = n × પ્રમાણસૂચક સૂત્ર મહત્વના સૂત્રોનું કોષ્ટક ૧. મોલારિટી (M) = (દ્રાવ્યનું દળ × ૧૦૦૦) / (મોલર દળ × V(mL)) ૨. મોલાલિટી (m) = (દ્રાવ્યનું દળ × ૧૦૦૦) / (મોલર દળ × દ્રાવકનું દળ(g)) ૩. દળ ટકાવારી = (તત્ત્વનું દળ / સંયોજનનું કુલ દળ) × ૧૦૦ ૪. તાપમાન (K) = °C + ૨૭૩.૧૫ ૫. ઘનતા = દળ / કદ ``` રસાયણવિજ્ઞાન - એકમ ૧ સંપૂર્ણ | ૧૦૦% વિષયવસ્તુ સચિત્ર સમાપ્ત

Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

ग़ालिब का अनावरण || Unveiling Ghalib || Verse 8

Image
  ग़ालिब का अनावरण: शेरों में रूह की गहराइयाँ ||Unveiling Ghalib: The Soul’s Depth in Verses उस बज़्म में मुझे नहीं बनती हया किये   बैठा रहा, अगरचे इशारे हुआ किये   दिल ही तो है, सियासते-दरबां से डर गया   मैं और जाऊं दर से तेरे बिन सदा किये   रखता फिरूं हूं ख़िरक़ा-ओ-सज्जादा रहने-मै   मुद्दत हुई है दावते-आबो-हवा किये   बेसर्फा ही गुज़रती है, हो गरचे उम्र-ख़िज्र   हज़रत भी कल कहेंगे कि हम क्या किया किये   तूने वो गंज-हाय-गिरांमाया क्या किये   मक़्दूर हो, तो ख़ाक से पूछें कि ऐ लईम   किस रोज़ तोहमतें न तराशा किये अदू   किस दिन हमारे सर पे न आरे चला किये   सोहबत में गैर की न पड़ी हो कहीं ये खू   देने लगा है बोसा बगैर इल्तिजा किये   ज़िद की है और बात, मगर ख़ू बुरी नहीं   भूले से उसने सैकड़ों वादे वफ़ा किये   'ग़ालिब' तुम्हीं कहो कि मिलेगा जवाब क्या   माना कि तुम कहा किये और वो सुना किये   --- शेर 1: उस बज़्म म...
Read more

My little heart loses its limits in joy || Poem 1 of Gitanjali by Rabindranath Tagore

Image
Poem 1 - My little heart loses its limits in joy Exploring Gitanjali: Decoding the Poems of Rabindranath Tagore Thou hast made me endless, such is thy pleasure. This frail vessel thou emptiest again and again, and fillest it ever with fresh life.  This little flute of a reed thou hast carried over hills and dales, and hast breathed through it melodies eternally new.  At the immortal touch of thy hands my little heart loses its limits in joy and gives birth to utterance ineffable.  Thy infinite gifts come to me only on these very small hands of mine. Ages pass, and still thou pourest, and still there is room to fill. Speaker’s Perspective and Purpose   In this poem from *Gitanjali*, Rabindranath Tagore adopts the perspective of a humble devotee who feels boundless gratitude toward the divine presence. Here, Tagore speaks as a seeker who expresses a deep, reverential awe for God, perceiving himself as a mere vessel constantly replenished by the divine spirit. This...
Read more

The Weight of Being By Anomaly

Image
  The Weight of Being  By Anomaly I wish I had not been born at all, This world feels like a narrow hall— Walls of silence, breathless air, Toxic roots that do not care. I walk among the faithful crowd, Their mouths speak love, their hearts too loud. Empty prayers and borrowed grace, But no true kindness in their face. The structure of this world is tight, A cage too small for my inner light. I do not fit, I never will, Among those who shout but remain still. I fill my mind with words of gold— Philosophers, poets, truths untold. I try to paint life beautiful, bright, But it fades again by evening’s light. And every night the silence screams: Is there a God behind our dreams? If He exists, then where is He? Did He abandon souls like me? Why must we suffer, break, and bend, For such a short life, such a bitter end? What kind of world builds joy from pain— A fleeting sun, a drowning rain? I don’t want to live in pretense and lies, Under cold heavens and ...
Read more