Class 11 Chemistry Notes Chapter 3 (Chapter 3) – Lab Manual (Hindi) Book

बच्चों, आज हम रसायन विज्ञान प्रयोगशाला पुस्तिका के अध्याय 3, जो pH तथा जलीय विलयनों में pH परिवर्तन से संबंधित है, के महत्वपूर्ण बिंदुओं पर चर्चा करेंगे। यह अध्याय सरकारी परीक्षाओं की तैयारी के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि इससे संबंधित प्रश्न अक्सर पूछे जाते हैं। आइए, इसके मुख्य अवधारणाओं को विस्तार से समझें।

अध्याय 3: pH तथा जलीय विलयनों में pH परिवर्तन - विस्तृत नोट्स

1. pH की अवधारणा:

   • pH किसी विलयन की अम्लता या क्षारकता का माप है।
   • इसे विलयन में हाइड्रोजन आयन (H⁺) या हाइड्रोनियम आयन (H₃O⁺) की सांद्रता के ऋणात्मक लघुगणक (negative logarithm) के रूप में परिभाषित किया जाता है।
   • सूत्र: pH = -log₁₀[H⁺] या pH = -log₁₀[H₃O⁺]
   • [H⁺] हाइड्रोजन आयन की मोलर सांद्रता (मोल प्रति लीटर) है।
   • pH मान जितना कम होगा, विलयन उतना ही अधिक अम्लीय होगा।
   • pH मान जितना अधिक होगा, विलयन उतना ही अधिक क्षारीय (या भास्मिक) होगा।

2. pH स्केल:

   • यह 0 से 14 तक का एक पैमाना है (सामान्यतः 25°C पर)।
   • pH < 7: विलयन अम्लीय होता है। (उदाहरण: नींबू का रस, सिरका, HCl)
   • pH = 7: विलयन उदासीन होता है। (उदाहरण: शुद्ध जल, NaCl का जलीय विलयन)
   • pH > 7: विलयन क्षारीय होता है। (उदाहरण: साबुन का पानी, अमोनिया विलयन, NaOH)
   • ध्यान दें: [H⁺] और pH में व्युत्क्रमानुपाती संबंध होता है। [H⁺] बढ़ने पर pH घटता है और [H⁺] घटने पर pH बढ़ता है।

3. pH ज्ञात करने की विधियाँ:

   • pH पत्र (pH Paper): यह सूचक रसायनों से रंगा हुआ कागज होता है। विलयन में डुबाने पर इसका रंग बदलता है, जिसकी तुलना मानक रंग चार्ट से करके pH का अनुमान लगाया जाता है। यह एक अनुमानित मान देता है।
   • सार्वत्रिक सूचक (Universal Indicator): यह कई सूचकों का मिश्रण होता है, जो विभिन्न pH मानों पर अलग-अलग रंग प्रदर्शित करता है। यह pH पत्र की तुलना में थोड़ा अधिक सटीक होता है। इसे विलयन के रूप में या कागज पर भिगोकर इस्तेमाल किया जा सकता है।
   • pH मीटर (pH Meter): यह एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो विलयन में H⁺ आयन सांद्रता को मापकर सटीक pH मान देता है। यह सबसे विश्वसनीय विधि है।

4. विभिन्न पदार्थों का pH:

   • प्रबल अम्ल (Strong Acids): जैसे HCl, H₂SO₄, HNO₃ - इनका जलीय विलयन पूर्णतः आयनित होता है, [H⁺] अधिक होती है, इसलिए pH बहुत कम (0-2 के करीब) होता है।
   • दुर्बल अम्ल (Weak Acids): जैसे CH₃COOH (एसिटिक एसिड), H₂CO₃ (कार्बोनिक एसिड) - इनका जलीय विलयन आंशिक रूप से आयनित होता है, [H⁺] कम होती है, इसलिए pH प्रबल अम्लों से अधिक (3-6 के बीच) होता है।
   • प्रबल क्षार (Strong Bases): जैसे NaOH, KOH - इनका जलीय विलयन पूर्णतः आयनित होकर OH⁻ आयन देता है, जिससे [H⁺] बहुत कम हो जाती है, इसलिए pH बहुत अधिक (12-14 के करीब) होता है।
   • दुर्बल क्षार (Weak Bases): जैसे NH₄OH (अमोनियम हाइड्रॉक्साइड) - इनका जलीय विलयन आंशिक रूप से आयनित होता है, [OH⁻] कम होती है, इसलिए pH प्रबल क्षारों से कम (8-11 के बीच) होता है।
   • लवणों के विलयन (Salt Solutions):
     • प्रबल अम्ल + प्रबल क्षार से बना लवण (जैसे NaCl, KNO₃): उदासीन विलयन, pH ≈ 7 (जल-अपघटन नहीं होता)।
     • प्रबल अम्ल + दुर्बल क्षार से बना लवण (जैसे NH₄Cl, CuSO₄): अम्लीय विलयन, pH < 7 (धनायनिक जल-अपघटन)।
     • दुर्बल अम्ल + प्रबल क्षार से बना लवण (जैसे CH₃COONa, Na₂CO₃): क्षारीय विलयन, pH > 7 (ऋणायनिक जल-अपघटन)।
     • दुर्बल अम्ल + दुर्बल क्षार से बना लवण (जैसे CH₃COONH₄): विलयन का pH अम्ल और क्षार के आपेक्षिक सामर्थ्य पर निर्भर करता है (लगभग उदासीन हो सकता है)।

5. तनुकरण का pH पर प्रभाव (Effect of Dilution):

   • किसी अम्लीय विलयन में जल मिलाने पर (तनुकरण करने पर), [H⁺] सांद्रता कम होती है, जिससे pH का मान बढ़ता है (7 की ओर)।
   • किसी क्षारीय विलयन में जल मिलाने पर (तनुकरण करने पर), [OH⁻] सांद्रता कम होती है (या [H⁺] बढ़ती है), जिससे pH का मान घटता है (7 की ओर)।
   • अत्यधिक तनुकरण पर, विलयन का pH उदासीन मान (7) के करीब पहुंच जाता है।

6. उदासीनीकरण और pH परिवर्तन (Neutralization and pH Change):

   • जब अम्ल और क्षार परस्पर क्रिया करते हैं, तो लवण और जल बनता है। इस प्रक्रिया को उदासीनीकरण कहते हैं।
   • उदाहरण: HCl (अम्ल) + NaOH (क्षार) → NaCl (लवण) + H₂O (जल)
   • अनुमापन (Titration) के दौरान, जैसे-जैसे क्षार को अम्ल में (या अम्ल को क्षार में) मिलाया जाता है, pH धीरे-धीरे बदलता है, लेकिन तुल्यांक बिंदु (Equivalence Point) के पास pH में तेजी से परिवर्तन होता है।

7. बफर विलयन (Buffer Solutions):

   • ये ऐसे विलयन होते हैं जिनमें थोड़ी मात्रा में अम्ल या क्षार मिलाने पर उनके pH मान में नगण्य परिवर्तन होता है। ये pH परिवर्तन का प्रतिरोध करते हैं।
   • सामान्यतः, ये एक दुर्बल अम्ल और उसी अम्ल के प्रबल क्षार के साथ बने लवण (जैसे CH₃COOH + CH₃COONa) या एक दुर्बल क्षार और उसी क्षार के प्रबल अम्ल के साथ बने लवण (जैसे NH₄OH + NH₄Cl) के मिश्रण होते हैं।
   • इनका जैविक प्रणालियों (जैसे रक्त का pH स्थिर रखना) और रासायनिक प्रक्रियाओं में बहुत महत्व है।

परीक्षा हेतु विशेष ध्यान दें:

• pH की परिभाषा और सूत्र।
• pH स्केल और विभिन्न पदार्थों के अनुमानित pH मान।
• प्रबल/दुर्बल अम्ल/क्षार की पहचान और उनके pH पर प्रभाव।
• लवणों के जल-अपघटन से विलयन की प्रकृति (अम्लीय/क्षारीय/उदासीन)।
• तनुकरण का pH पर प्रभाव।
• बफर विलयन की परिभाषा और कार्य।

अभ्यास हेतु 10 बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs):

प्रश्न 1: किसी विलयन का pH मान 3 है। यह विलयन कैसा है?
(a) क्षारीय
(b) अम्लीय
(c) उदासीन
(d) उभयधर्मी

प्रश्न 2: शुद्ध जल का pH मान 25°C पर कितना होता है?
(a) 0
(b) 14
(c) 7
(d) 1

प्रश्न 3: pH = -log₁₀[X], यहाँ [X] क्या दर्शाता है?
(a) हाइड्रॉक्साइड आयन सांद्रता
(b) हाइड्रोजन आयन सांद्रता
(c) लवण सांद्रता
(d) विलयन की मोलरता

प्रश्न 4: यदि किसी अम्लीय विलयन में जल मिलाया जाए (तनुकरण किया जाए), तो उसका pH मान:
(a) घटेगा
(b) बढ़ेगा
(c) अपरिवर्तित रहेगा
(d) पहले घटेगा फिर बढ़ेगा

प्रश्न 5: निम्नलिखित में से किसका जलीय विलयन क्षारीय होगा?
(a) NaCl
(b) NH₄Cl
(c) CH₃COONa
(d) HCl

प्रश्न 6: सार्वत्रिक सूचक (Universal Indicator) का उपयोग किया जाता है:
(a) केवल अम्लीय विलयनों का pH ज्ञात करने में
(b) केवल क्षारीय विलयनों का pH ज्ञात करने में
(c) विलयन के pH का अनुमानित मान ज्ञात करने में
(d) विलयन का सटीक pH मान ज्ञात करने में

प्रश्न 7: प्रबल अम्ल और प्रबल क्षार की उदासीनीकरण अभिक्रिया के तुल्यांक बिंदु पर विलयन का pH लगभग कितना होता है?
(a) 3
(b) 7
(c) 10
(d) 14

प्रश्न 8: रक्त का pH मान लगभग स्थिर रहता है क्योंकि यह एक:
(a) प्रबल अम्लीय विलयन है
(b) प्रबल क्षारीय विलयन है
(c) बफर विलयन है
(d) उदासीन विलयन है

प्रश्न 9: यदि किसी विलयन में [H⁺] = 1 x 10⁻⁹ मोल/लीटर है, तो उसका pH मान क्या होगा?
(a) 1
(b) 5
(c) 9
(d) 14

प्रश्न 10: निम्नलिखित में से कौन सा प्रबल अम्ल का उदाहरण है?
(a) CH₃COOH
(b) H₂CO₃
(c) HCl
(d) NH₄OH

उत्तर कुंजी:

1. (b) अम्लीय
2. (c) 7
3. (b) हाइड्रोजन आयन सांद्रता
4. (b) बढ़ेगा
5. (c) CH₃COONa (यह दुर्बल अम्ल CH₃COOH और प्रबल क्षार NaOH से बना लवण है)
6. (c) विलयन के pH का अनुमानित मान ज्ञात करने में
7. (b) 7
8. (c) बफर विलयन है
9. (c) 9 (pH = -log₁₀[10⁻⁹] = -(-9) = 9)
10. (c) HCl

बच्चों, इन नोट्स को ध्यान से पढ़ें और प्रश्नों का अभ्यास करें। यह आपकी परीक्षा की तैयारी में बहुत सहायक होगा। शुभकामनाएँ!