भौतिक रसायन: 18 flashcards

ठोस (solid), द्रव (liquid), और गैस (gas)।

ठोस में कण नियमित रूप से व्यवस्थित होते हैं और केवल अपनी स्थिति के चारों ओर कंपन (vibration) करते हैं। इनके बीच अंतर-आण्विक बल बहुत प्रबल होते हैं।

द्रव में कण एक-दूसरे के सापेक्ष सरक (slide) सकते हैं, लेकिन वे पूरी तरह स्वतंत्र नहीं होते। अंतर-आण्विक बल ठोस से कम, गैस से अधिक होते हैं। द्रव का आयतन निश्चित होता है, पर आकार नहीं।

गैस में कण पूर्णतः स्वतंत्र रूप से, तीव्र गति से, यादृच्छिक (random) दिशाओं में गति करते हैं। अंतर-आण्विक बल नगण्य या बहुत कमजोर होते हैं। गैस का न तो निश्चित आकार होता है और न आयतन।

गलन (melting) या संलयन (fusion)। इस प्रक्रिया में ठोस को ऊष्मा दी जाती है, जिससे वह द्रव में बदल जाता है।

वाष्पीकरण (vaporization)। यह दो प्रकार से हो सकता है: (1) क्वथन (boiling) – पूरे द्रव में बुलबुले बनकर, निश्चित तापमान (क्वथनांक) पर; (2) वाष्पन (evaporation) – सतह से, किसी भी तापमान पर।

अपरूपण (deposition) या निक्षेपण। उदाहरण: जलवाष्प (water vapor) सीधे बर्फ (ice) में बदलना, या कार्बन डाइऑक्साइड गैस का सूखी बर्फ (dry ice) में बदलना।

उर्ध्वपातन (sublimation)। उदाहरण: कपूर (camphor) या नेफ़थलीन (naphthalene) का बिना द्रव में बदले सीधे गैस में परिवर्तित होना।

अंतर-आण्विक बल वे आकर्षण बल हैं जो अणुओं को एक-दूसरे से बाँधते हैं। ये बल जितने प्रबल होते हैं, पदार्थ उतना ही अधिक संघनित (condensed) अवस्था में रहता है। ठोस में सबसे प्रबल, द्रव में मध्यम, गैस में सबसे कमजोर।

गतिज आण्विक सिद्धांत (Kinetic Molecular Theory)। इसका आधार है कि गैस के कण निरंतर, यादृच्छिक, सीधी रेखा में गति करते हैं और आपस में तथा पात्र की दीवारों से टकराते हैं। इन टक्करों से दाब उत्पन्न होता है।

गैस के कण पात्र की दीवारों से टकराते हैं। इन टक्करों से प्रति इकाई क्षेत्रफल पर लगने वाला बल ही दाब (pressure) कहलाता है।

तापमान बढ़ने से कणों की औसत गतिज ऊर्जा बढ़ती है, जिससे वे तेज़ी से चलते हैं। यदि आयतन स्थिर हो, तो दीवारों से अधिक टक्करें लगने से दाब बढ़ जाता है।

ठोस में कण नियमित, कसकर व्यवस्थित होते हैं; द्रव में कण पास-पास लेकिन अनियमित रूप से होते हैं और सरक सकते हैं; गैस में कण बहुत दूर-दूर, पूर्णतः अनियमित और स्वतंत्र होते हैं।

ऊष्मा देने से कणों की गतिज ऊर्जा बढ़ती है, जिससे वे अंतर-आण्विक बलों को तोड़कर अधिक स्वतंत्र हो जाते हैं। ठोस से द्रव में, फिर गैस में, अंतर-आण्विक बल कमजोर होते जाते हैं और कणों की गति अधिक होती जाती है।

हाँ, गैसों को द्रव में बदला जा सकता है। इसके लिए तापमान कम करना (संघनन) और/या दाब बढ़ाना आवश्यक है। उदाहरण: जलवाष्प को ठंडा करने पर पानी बनता है।

वाष्पन केवल द्रव की सतह से किसी भी तापमान पर होता है, जबकि क्वथन पूरे द्रव में, निश्चित तापमान (क्वथनांक) पर, बुलबुलों के साथ होता है।

यह वाष्पन (evaporation) है। पानी की सतह के अणु, कमरे के तापमान पर भी, पर्याप्त गतिज ऊर्जा प्राप्त करके वायु में चले जाते हैं। यह प्रक्रिया सतह से होती है और इसमें कोई बुलबुले नहीं बनते।

इस दौरान दी गई ऊष्मा का उपयोग कणों की गतिज ऊर्जा बढ़ाने के बजाय अंतर-आण्विक बलों को तोड़ने में होता है। इस ऊष्मा को गुप्त ऊष्मा (latent heat) कहते हैं। जब तक पूरा पदार्थ अगली अवस्था में नहीं बदल जाता, तापमान स्थिर रहता है।