વિજ્ઞાન – પ્રકરણ ૨: ઍસિડ, બેઝ અને ક્ષાર
પ્રશ્ન ૧: તમને ત્રણ કસનળી આપવામાં આવેલ છે. તેમાંની એક નિસ્યંદિત પાણી ધરાવે છે અને બાકીની બે અનુક્રમે ઍસિડિક અને બેઝિક દ્રાવણ ધરાવે છે. જો તમને માત્ર લાલ લિટમસ પેપર આપેલ હોય, તો તમે દરેક કસનળીમાં રહેલાં ઘટકોની ઓળખ કેવી રીતે કરશો ?
💡 યાદ રાખો:
– બેઝિક દ્રાવણ લાલ લિટમસને ભૂરું (વાદળી) બનાવે છે. (બે-લા-ભૂ)
– ઍસિડિક દ્રાવણ ભૂરા લિટમસને લાલ બનાવે છે. (ઍ-ભૂ-લા)
– નિસ્યંદિત પાણી તટસ્થ હોય છે, એટલે તે લિટમસ પેપરના રંગમાં કોઈ જ ફેરફાર કરતું નથી.
ઓળખ કરવાની પદ્ધતિ (સ્ટેપ-બાય-સ્ટેપ):
– બેઝિક દ્રાવણ લાલ લિટમસને ભૂરું (વાદળી) બનાવે છે. (બે-લા-ભૂ)
– ઍસિડિક દ્રાવણ ભૂરા લિટમસને લાલ બનાવે છે. (ઍ-ભૂ-લા)
– નિસ્યંદિત પાણી તટસ્થ હોય છે, એટલે તે લિટમસ પેપરના રંગમાં કોઈ જ ફેરફાર કરતું નથી.
સ્ટેપ ૧ (બેઝની ઓળખ):
આપેલા લાલ લિટમસ પેપરને વારાફરતી ત્રણેય કસનળીમાં ડુબાડો. જે કસનળીમાં લાલ લિટમસ પેપરનો રંગ બદલાઈને ભૂરો (વાદળી) થઈ જાય, તે કસનળીમાં બેઝિક દ્રાવણ રહેલું છે. (નોંધ: હવે આપણી પાસે બેઝિક દ્રાવણ અલગ થઈ ગયું છે અને આપણું લિટમસ પેપર હવે ભૂરા રંગનું થઈ ગયું છે.)
આપેલા લાલ લિટમસ પેપરને વારાફરતી ત્રણેય કસનળીમાં ડુબાડો. જે કસનળીમાં લાલ લિટમસ પેપરનો રંગ બદલાઈને ભૂરો (વાદળી) થઈ જાય, તે કસનળીમાં બેઝિક દ્રાવણ રહેલું છે. (નોંધ: હવે આપણી પાસે બેઝિક દ્રાવણ અલગ થઈ ગયું છે અને આપણું લિટમસ પેપર હવે ભૂરા રંગનું થઈ ગયું છે.)
સ્ટેપ ૨ (ઍસિડની ઓળખ):
હવે આ ભૂરા થઈ ગયેલા લિટમસ પેપરને બાકી વધેલી બે અજ્ઞાત કસનળીઓમાં વારાફરતી ડુબાડો. જે કસનળીમાં આ ભૂરું લિટમસ પેપર ફરીથી લાલ રંગનું થઈ જાય, તે કસનળીમાં ઍસિડિક દ્રાવણ રહેલું છે.
હવે આ ભૂરા થઈ ગયેલા લિટમસ પેપરને બાકી વધેલી બે અજ્ઞાત કસનળીઓમાં વારાફરતી ડુબાડો. જે કસનળીમાં આ ભૂરું લિટમસ પેપર ફરીથી લાલ રંગનું થઈ જાય, તે કસનળીમાં ઍસિડિક દ્રાવણ રહેલું છે.
સ્ટેપ ૩ (પાણીની ઓળખ):
છેલ્લે, જે ત્રીજી કસનળીમાં ડુબાડવાથી ભૂરા લિટમસ પેપરના રંગમાં કોઈ જ ફેરફાર થતો નથી (એટલે કે તે ભૂરું જ રહે છે), તે કસનળીમાં નિસ્યંદિત પાણી (તટસ્થ દ્રાવણ) રહેલું છે.
છેલ્લે, જે ત્રીજી કસનળીમાં ડુબાડવાથી ભૂરા લિટમસ પેપરના રંગમાં કોઈ જ ફેરફાર થતો નથી (એટલે કે તે ભૂરું જ રહે છે), તે કસનળીમાં નિસ્યંદિત પાણી (તટસ્થ દ્રાવણ) રહેલું છે.
ફિનોલ્ફથેલિન અને મિથાઈલ ઑરેન્જનો ઉપયોગ
૧. ફિનોલ્ફથેલિન (Phenolphthalein)
આ પ્રવાહી મૂળ રૂપે પાણી જેવું (રંગવિહીન / Colorless) હોય છે.
- ઍસિડમાં નાખતાં: તેનો રંગ બદલાતો નથી, તે પાણી જેવું જ (રંગવિહીન) રહે છે.
- બેઝમાં નાખતાં: તેનો રંગ તરત જ બદલાઈને ઘેરો ગુલાબી (Pink) થઈ જાય છે.
(ઉપયોગની ટિપ્સ: જો તમારી પાસે કોઈ અજાણ્યું પ્રવાહી હોય અને તેમાં ફિનોલ્ફથેલિન નાખવાથી તે ગુલાબી થઈ જાય, તો સમજી લેવું કે તે પ્રવાહી ચોક્કસ ‘બેઝ’ જ છે.)
૨. મિથાઈલ ઑરેન્જ (Methyl Orange)
આ પ્રવાહી મૂળ રૂપે નારંગી (Orange) રંગનું હોય છે.
- ઍસિડમાં નાખતાં: તેનો રંગ બદલાઈને લાલ (Red) થઈ જાય છે.
- બેઝમાં નાખતાં: તેનો રંગ બદલાઈને પીળો (Yellow) થઈ જાય છે.
ઝડપી યાદ રાખવા માટેનું કોષ્ટક
| સૂચક (Indicator) | મૂળ રંગ | ઍસિડમાં રંગ (Acid) | બેઝમાં રંગ (Base) |
|---|---|---|---|
| ફિનોલ્ફથેલિન | પાણી જેવો (રંગવિહીન) | રંગવિહીન (બદલાતો નથી) | ગુલાબી (Pink) |
| મિથાઈલ ઑરેન્જ | નારંગી (Orange) | લાલ (Red) | પીળો (Yellow) |
પ્રવૃત્તિ 2.2 ની સંપૂર્ણ સમજૂતી: ધ્રાણેન્દ્રિય સૂચકો
💡 ધ્રાણેન્દ્રિય સૂચકો (Olfactory Indicators) એટલે શું?
એવા પદાર્થો જે ઍસિડિક કે બેઝિક માધ્યમમાં પોતાની વાસ (ગંધ) બદલે છે, તેને ધ્રાણેન્દ્રિય સૂચકો કહેવાય છે.
પ્રવૃત્તિમાં શું થાય છે? (અવલોકન):એવા પદાર્થો જે ઍસિડિક કે બેઝિક માધ્યમમાં પોતાની વાસ (ગંધ) બદલે છે, તેને ધ્રાણેન્દ્રિય સૂચકો કહેવાય છે.
આ પ્રવૃત્તિમાં આપણે ત્રણ વસ્તુઓ લીધી છે: ડુંગળી, વેનિલા અર્ક અને લવિંગનું તેલ. આ ત્રણેયની પોતાની એક વિશિષ્ટ અને તીવ્ર વાસ હોય છે. જ્યારે આપણે તેના પર ઍસિડ (મંદ HCl) અને બેઝ (મંદ NaOH) નાખીએ છીએ, ત્યારે નીચે મુજબનું પરિણામ મળે છે:
| પદાર્થ (સૂચક) | મંદ HCl (ઍસિડ) ઉમેરતાં | મંદ NaOH (બેઝ) ઉમેરતાં |
|---|---|---|
| ડુંગળી (કાપડની પટ્ટી) | વાસ જળવાઈ રહે છે (ડુંગળીની વાસ આવે છે) |
વાસ દૂર થાય છે (ગંધ નાશ પામે છે) |
| વેનિલા અર્ક (Vanilla essence) | વાસ જળવાઈ રહે છે (મીઠી વાસ આવે છે) |
વાસ દૂર થાય છે (ગંધ નાશ પામે છે) |
| લવિંગનું તેલ (Clove Oil) | વાસ જળવાઈ રહે છે (લવિંગની તીવ્ર વાસ આવે છે) |
વાસ દૂર થાય છે (ગંધ નાશ પામે છે) |
આ પ્રવૃત્તિ સાબિત કરે છે કે ડુંગળી, વેનિલા અર્ક અને લવિંગનું તેલ એ ધ્રાણેન્દ્રિય સૂચકો છે.
- તેઓ બેઝ (NaOH) ની હાજરીમાં પોતાની ગંધ ગુમાવી દે છે.
- પરંતુ ઍસિડ (HCl) ની હાજરીમાં તેમની ગંધ દૂર થતી નથી.
(શૈક્ષણિક નોંધ: જે વિદ્યાર્થીઓ પ્રજ્ઞાચક્ષુ (અંધ) છે અને લિટમસ પેપરનો રંગ બદલાતો જોઈ શકતા નથી, તેમના માટે ઍસિડ અને બેઝની પરખ કરવા માટે આ ધ્રાણેન્દ્રિય સૂચકો આશીર્વાદરૂપ છે.)
વિજ્ઞાન – પ્રકરણ ૨: ઍસિડ અને બેઝના અગત્યના કારણો
પ્રશ્ન ૧: શા માટે HCl, HNO3 વગેરે જલીય દ્રાવણોમાં ઍસિડિક લક્ષણો ધરાવે છે, જ્યારે આલ્કોહોલ તેમજ ગ્લુકોઝ જેવાં સંયોજનોનાં દ્રાવણો ઍસિડિક લક્ષણો ધરાવતાં નથી ?
જવાબ: HCl અને HNO3 ને પાણીમાં ઓગાળવાથી તેમાંથી હાઇડ્રોજન આયનો (H+) મુક્ત થાય છે, જે ઍસિડિક લક્ષણો માટે જવાબદાર છે. જ્યારે ગ્લુકોઝ અને આલ્કોહોલમાં હાઇડ્રોજન હોવા છતાં તે પાણીમાં H+ આયનો ઉત્પન્ન કરી શકતા નથી, તેથી તે ઍસિડિક લક્ષણો દર્શાવતા નથી.
પ્રશ્ન ૨: શા માટે ઍસિડનું જલીય દ્રાવણ વિદ્યુતનું વહન કરે છે ?
જવાબ: ઍસિડને પાણીમાં ઓગાળવાથી તેમાંથી ધન અને ઋણ આયનો (વીજભારિત કણો) છૂટા પડે છે. આ મુક્ત આયનો દ્રાવણમાં વિદ્યુત (વીજળી) નું વહન કરવા માટે મદદરૂપ થાય છે.
પ્રશ્ન ૩: શા માટે શુષ્ક HCl વાયુ શુષ્ક લિટમસ પેપરનો રંગ બદલતો નથી ?
જવાબ: શુષ્ક (સૂકા) વાતાવરણમાં કે પાણીની ગેરહાજરીમાં HCl વાયુમાંથી H+ આયનો છૂટા પડી શકતા નથી. લિટમસ પેપરનો રંગ બદલવા માટે H+ આયનો હાજર હોવા જરૂરી છે, તેથી સૂકો વાયુ લિટમસ પેપરનો રંગ બદલી શકતો નથી.
પ્રશ્ન ૪: ઍસિડને મંદ કરતી વખતે શા માટે ઍસિડને પાણીમાં ઉમેરવાની ભલામણ કરવામાં આવે છે નહિ કે પાણીને ઍસિડમાં ઉમેરવાની ?
જવાબ: ઍસિડ અને પાણીને ભેગા કરવાની પ્રક્રિયા ખૂબ જ ઉષ્માક્ષેપક (ગરમી ઉત્પન્ન કરતી) છે. જો ઍસિડમાં પાણી ઉમેરવામાં આવે, તો અચાનક પુષ્કળ ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે જેનાથી ઍસિડ ઉછળીને મોઢા પર પડી શકે છે અને કાચનું પાત્ર પણ તૂટી શકે છે. તેથી હંમેશા ખૂબ જ સાવધાનીથી પાણીમાં ધીમે ધીમે ઍસિડ ઉમેરવો જોઈએ.
પ્રશ્ન ૫: જ્યારે ઍસિડના દ્રાવણને મંદ કરવામાં આવે ત્યારે હાઈડ્રોનિયમ આયનો (H3O+) ની સાંદ્રતાને કેવી રીતે અસર થાય છે ?
જવાબ: જ્યારે ઍસિડમાં પાણી ઉમેરીને તેને મંદ (પાતળો) કરવામાં આવે છે, ત્યારે એકમ કદ દીઠ હાઇડ્રોનિયમ આયનો (H3O+) ની સાંદ્રતા (માત્રા) ઘટે છે.
પ્રશ્ન ૬: જ્યારે સોડિયમ હાઈડ્રોક્સાઈડના દ્રાવણમાં વધુ પ્રમાણમાં બેઈઝ ઓગાળવામાં આવે ત્યારે હાઈડ્રોક્સાઈડ આયનો (OH–) ની સાંદ્રતાને કેવી રીતે અસર થાય છે ?
જવાબ: સોડિયમ હાઈડ્રોક્સાઈડ (NaOH) એ પોતે જ એક બેઝ છે. જો તેમાં હજુ વધુ બેઝ ઓગાળવામાં આવે, તો દ્રાવણમાં એકમ કદ દીઠ હાઈડ્રોક્સાઈડ આયનો (OH–) ની સાંદ્રતા (માત્રા) વધે છે.
વિજ્ઞાન – પ્રકરણ ૨: ઍસિડ અને બેઝના અગત્યના પ્રશ્નો
પ્રશ્ન ૩: શું બેઝિક દ્રાવણો પણ H+(aq) આયનો ધરાવે છે ? જો હા તો તેઓ શા માટે બેઝિક હોય છે ?
જવાબ ૩: હા, બેઝિક દ્રાવણો પણ H+(aq) આયનો ધરાવે છે.
તેઓ શા માટે બેઝિક હોય છે?
કોઈપણ જલીય દ્રાવણમાં H+ (ઍસિડિક) અને OH– (બેઝિક) બંને આયનો હાજર હોય છે. પરંતુ બેઝિક દ્રાવણમાં H+ આયનોની સરખામણીમાં OH– (હાઇડ્રોક્સાઇડ) આયનોની સાંદ્રતા (માત્રા) ખૂબ જ વધારે હોય છે. આમ, OH– આયનોનું પ્રભુત્વ વધારે હોવાને કારણે તે દ્રાવણ બેઝિક તરીકે વર્તે છે.
તેઓ શા માટે બેઝિક હોય છે?
કોઈપણ જલીય દ્રાવણમાં H+ (ઍસિડિક) અને OH– (બેઝિક) બંને આયનો હાજર હોય છે. પરંતુ બેઝિક દ્રાવણમાં H+ આયનોની સરખામણીમાં OH– (હાઇડ્રોક્સાઇડ) આયનોની સાંદ્રતા (માત્રા) ખૂબ જ વધારે હોય છે. આમ, OH– આયનોનું પ્રભુત્વ વધારે હોવાને કારણે તે દ્રાવણ બેઝિક તરીકે વર્તે છે.
પ્રશ્ન ૪: તમારા મત મુજબ ખેડૂત માટીની કઈ પરિસ્થિતિમાં તેના ખેતરની માટીમાં કળીચૂનો (કૅલ્શિયમ ઑક્સાઈડ) અથવા ફોડેલો ચૂનો (કૅલ્શિયમ હાઈડ્રોક્સાઈડ) અથવા ચૉક (કૅલ્શિયમ કાર્બોનેટ) નો ઉપયોગ કરશે ?
જવાબ ૪: જ્યારે ખેતરની માટી વધુ પડતી ઍસિડિક (Acidic) થઈ ગઈ હોય (એટલે કે માટીની pH 6.5 કરતાં ઓછી થઈ ગઈ હોય), ત્યારે ખેડૂત આ પદાર્થોનો ઉપયોગ કરશે.
કારણ:
કળીચૂનો (CaO), ફોડેલો ચૂનો (Ca(OH)2) અને ચૉક (CaCO3) આ ત્રણેય પદાર્થો સ્વભાવે બેઝિક (Basic) છે. જ્યારે માટી ઍસિડિક બની જાય છે ત્યારે પાકનો વિકાસ યોગ્ય રીતે થતો નથી. તેથી ખેડૂત તેમાં આ બેઝિક પદાર્થો ઉમેરીને માટીના ઍસિડિક ગુણધર્મને તટસ્થ (Neutralize) કરે છે, જેથી જમીન ફરીથી ખેતી લાયક અને ફળદ્રુપ બની શકે.
કારણ:
કળીચૂનો (CaO), ફોડેલો ચૂનો (Ca(OH)2) અને ચૉક (CaCO3) આ ત્રણેય પદાર્થો સ્વભાવે બેઝિક (Basic) છે. જ્યારે માટી ઍસિડિક બની જાય છે ત્યારે પાકનો વિકાસ યોગ્ય રીતે થતો નથી. તેથી ખેડૂત તેમાં આ બેઝિક પદાર્થો ઉમેરીને માટીના ઍસિડિક ગુણધર્મને તટસ્થ (Neutralize) કરે છે, જેથી જમીન ફરીથી ખેતી લાયક અને ફળદ્રુપ બની શકે.