विलेय, विलायक और विलयन
चाय में एक चम्मच चीनी घोलने पर वह गायब-सी हो जाती है, फिर भी आखिरी घूँट पहले घूँट जितना ही मीठा होता है। नींबू पानी का स्वाद ऊपर से नीचे तक एक-सा रहता है।
विलयन एक समांगी मिश्रण है। जो भाग घुलता है वह विलेय और जो घोलता है वह विलायक है। विलेय + विलायक = विलयन।
मुख्य विचार 1 : विलेय और विलायक — जब ठोस द्रव में घुलता है तो ठोस विलेय और द्रव विलायक होता है। जब दो द्रव मिलते हैं तो कम मात्रा वाले को विलेय और दूसरे को विलायक कहते हैं। गाढ़ी चाशनी में पानी से कहीं अधिक चीनी होती है, फिर भी पानी को ही विलायक कहते हैं।
- आसान : नमकीन पानी में नमक विलेय और पानी विलायक है।
- मध्यम : 5 mL स्याही को 200 mL पानी में मिलाया जाए तो स्याही विलेय है।
- परीक्षा-प्रकार : एक चाशनी में 100 mL पानी में 300 g चीनी है; फिर भी पानी विलायक और चीनी विलेय है।
आकृति में : विलेय विलायक में गायब हो जाता है और परिणाम हर जगह एक-सा दिखता है।
मुख्य विचार 2 : विलयन है या नहीं? — विलयन की हर बूँद एक-सी दिखती और एक-सी लगती है। पानी में चीनी या नमक डालने पर विलयन मिलता है। चॉक पाउडर, रेत या लकड़ी का बुरादा पानी में डालने पर नहीं, क्योंकि कण समान रूप से नहीं फैलते और नीचे बैठ जाते हैं। हवा जैसा गैसों का मिश्रण भी समांगी होता है, इसलिए वह गैसों का विलयन है। पानी अच्छा विलायक है क्योंकि वह चीनी, नमक जैसी कई चीज़ें घोलता है, पर तेल नहीं।
- आसान : पानी में नमक विलयन है; पानी में रेत नहीं।
- मध्यम : हवा गैसों का विलयन है क्योंकि वह समांगी मिश्रण है।
- परीक्षा-प्रकार : पानी में चॉक पाउडर असमांगी मिश्रण देता है, इसलिए वह विलयन नहीं है।
आकृति में : जो मिश्रण हर जगह एक-से दिखते हैं वे विलयन हैं; जिनमें कण नीचे बैठते हैं वे नहीं।
विलेय विलायक में घुलकर विलयन बनाता है और विलयन हमेशा समांगी होता है।
द्रव को विलेय कहना। जब ठोस द्रव में घुलता है तो ठोस विलेय होता है।
घुलने वाला ठोस विलेय है। याद रखने की युक्ति : विलेय फिसलकर अंदर जाता है, विलायक उसे निगल लेता है।
अंतर पहचानें
| विशेषता | विलेय | विलायक |
|---|---|---|
| काम | घुलता है | घोलता है |
| मात्रा (दो द्रव) | कम | अधिक |
| उदाहरण | चीनी | पानी |
अभ्यास के प्रश्न
- 1विलयन क्या है?
- 2नमकीन पानी में विलेय और विलायक बताइए।
- 3पानी में मिला चॉक पाउडर क्या विलयन है?
- 4नींबू पानी का हर घूँट एक-सा क्यों लगता है?
- 5स्याही को बहुत सारे पानी में मिलाया गया है। विलेय कौन-सा है?
- 6गाढ़ी चाशनी में पानी से अधिक चीनी है। फिर भी विलायक किसे कहते हैं?
- 7बताइए कि विलयन है या नहीं : चीनी वाली चाय, पानी में बुरादा, हवा, पानी में रेत।
- 8एक विद्यार्थी कहता है कि अधिक मात्रा वाला पदार्थ हमेशा विलायक होता है। क्या यह हमेशा सही है?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1विलायक में विलेय के घुलने से बना समांगी मिश्रण।
- 2नमक विलेय है और पानी विलायक है।
- 3नहीं। चॉक समान रूप से नहीं फैलता और नीचे बैठ जाता है, इसलिए वह असमांगी मिश्रण है।
- 4क्योंकि नींबू पानी विलयन है, जिसमें भाग समान रूप से फैले होते हैं।
- 5स्याही, क्योंकि वह कम मात्रा में है।
- 6पानी, क्योंकि ठोस द्रव में घुलता है तो ठोस विलेय और द्रव विलायक होता है।
- 7चीनी वाली चाय : हाँ; पानी में बुरादा : नहीं; हवा : हाँ; पानी में रेत : नहीं।
- 8नहीं। दो द्रवों के लिए यह सही है, पर जब ठोस द्रव में घुलता है तो ठोस अधिक होने पर भी द्रव ही विलायक होता है, जैसे चाशनी में।
संतृप्तता, सांद्रता और विलेयता
छोटे कप की चाय में कुछ चम्मच चीनी डालने के बाद अगला चम्मच बस तली में बैठ जाता है। गरम चाय ठंडे पानी के गिलास से अधिक चीनी समा लेती है।
विलेयता किसी दिए गए तापमान पर निश्चित मात्रा के विलायक में घुलने वाले विलेय की अधिकतम मात्रा है।
मुख्य विचार 1 : असंतृप्त और संतृप्त — असंतृप्त विलयन में और विलेय घुल सकता है। संतृप्त विलयन में उस तापमान पर और विलेय नहीं घुलता, इसलिए अतिरिक्त विलेय तली में बैठ जाता है।
- आसान : डाला गया नमक तली में बैठ जाए तो विलयन संतृप्त है।
- मध्यम : एक चम्मच चीनी और घुल गई, तो विलयन असंतृप्त था।
- परीक्षा-प्रकार : तली में बिना घुला ठोस वाला विलयन उस तापमान पर संतृप्त होता है, क्योंकि वह और नहीं घोल सकता।
आकृति में : पहले बीकर में और विलेय समा सकता है, दूसरा भरा है और तीसरे में अतिरिक्त विलेय तली में बैठा है।
मुख्य विचार 2 : सांद्रता और तापमान — सांद्रता निश्चित मात्रा के विलयन में विलेय की मात्रा है। कम विलेय वाला विलयन तनु और अधिक वाला सांद्र कहलाता है; ये शब्द दो विलयनों की तुलना करते हैं। अधिकतर ठोसों की विलेयता तापमान बढ़ने पर बढ़ती है, इसलिए गुनगुना पानी अधिक घोलता है।
- आसान : उतने ही पानी में अधिक विलेय का मतलब अधिक सांद्र विलयन।
- मध्यम : 100 mL पानी में 3 चम्मच चीनी, 200 mL में 3 चम्मच से अधिक सांद्र है।
- परीक्षा-प्रकार : तली में ठोस वाले संतृप्त विलयन को गर्म करने पर वह ठोस प्रायः घुल जाता है, क्योंकि तापमान के साथ विलेयता बढ़ती है।
आकृति में : पानी जितना गर्म, उतने अधिक चम्मच चीनी वह समा लेता है।
विलेयता विलेय, विलायक और तापमान पर निर्भर करती है।
बहुत मीठा या नमकीन होने से विलयन को संतृप्त कहना। संतृप्त का मतलब है कि और विलेय नहीं घुलता।
उतने ही विलयन में विलेय की तुलना करें। याद रखने की युक्ति : संतृप्त = ठसाठस भरा, और कुछ नहीं समाता।
अंतर पहचानें
| विशेषता | असंतृप्त | संतृप्त |
|---|---|---|
| और विलेय घुलता है | हाँ | नहीं |
| तली में ठोस | नहीं | हाँ, अतिरिक्त डालने पर |
| सीमा | नहीं पहुँची | पहुँच गई |
अभ्यास के प्रश्न
- 1विलेयता की परिभाषा दीजिए।
- 2संतृप्त विलयन क्या है?
- 3उतने ही पानी में 1 चम्मच या 3 चम्मच नमक, कौन अधिक सांद्र है?
- 4अतिरिक्त नमक गिलास की तली में क्यों बैठ जाता है?
- 5कौन अधिक सांद्र है : 100 mL में 3 चम्मच चीनी या 200 mL पानी में 3 चम्मच?
- 6पानी गुनगुना करने पर घुलने वाले ठोस की मात्रा प्रायः कैसे बदलती है?
- 7गिलास की तली में बिना घुली चीनी है। पानी डाले बिना उसे कैसे घोलेंगे?
- 8क्या तनु विलयन और असंतृप्त विलयन एक ही हैं? समझाइए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1किसी दिए गए तापमान पर निश्चित मात्रा के विलायक में घुलने वाले विलेय की अधिकतम मात्रा।
- 2वह विलयन जो उस तापमान पर और विलेय नहीं घोल सकता।
- 33 चम्मच नमक।
- 4पानी अपनी सीमा तक पहुँच गया है और और नमक नहीं घोल सकता।
- 5100 mL में 3 चम्मच, क्योंकि वही विलेय कम पानी में है।
- 6प्रायः अधिक घुलता है, क्योंकि अधिकतर ठोसों की विलेयता तापमान के साथ बढ़ती है।
- 7पानी गुनगुना करके हिलाएँ, क्योंकि विलेयता बढ़ती है।
- 8नहीं। तनु और सांद्र विलेय की मात्रा की तुलना करते हैं; असंतृप्त और संतृप्त बताते हैं कि और घुलता है या नहीं।
घनत्व और आपेक्षिक घनत्व
एक छोटी लोहे की कील डूबती है, पर बड़ा लकड़ी का तख़्ता तैरता है। रुई की थैली और चावल की थैली एक ही आकार की हो सकती हैं, पर चावल की थैली बहुत भारी लगती है।
घनत्व किसी पदार्थ के एकांक आयतन में उपस्थित द्रव्यमान है। घनत्व = द्रव्यमान ÷ आयतन। इसे kg/m³ या g/cm³ में मापते हैं। आपेक्षिक घनत्व पदार्थ के घनत्व को पानी के घनत्व से भाग देने पर मिलता है; उसकी कोई इकाई नहीं होती।
मुख्य विचार 1 : घनत्व निकालना — द्रव्यमान को आयतन से भाग दें। 120 g द्रव्यमान और 40 cm³ आयतन के गुटके का घनत्व 3 g/cm³ होता है। घनत्व आकार पर निर्भर नहीं करता, इसलिए गुटके के हर आधे भाग का घनत्व भी 3 g/cm³ होता है। पानी का घनत्व लगभग 1 g/cm³ होता है।
- आसान : 40 cm³ में 120 g द्रव्यमान हो तो घनत्व 3 g/cm³।
- मध्यम : 2.5 g/cm³ घनत्व और 500 g द्रव्यमान वाले पदार्थ का आयतन 200 cm³ होता है।
- परीक्षा-प्रकार : गुटका A 50 cm³ में 150 g और गुटका B 45 cm³ में 90 g; घनत्व 3 और 2 g/cm³, इसलिए A अधिक घना।
आकृति में : दो माप और एक भाग से घनत्व मिलता है।
मुख्य विचार 2 : तैरना या डूबना, और आपेक्षिक घनत्व — वस्तु द्रव से कम घनी हो तो तैरती है और अधिक घनी हो तो डूबती है। आपेक्षिक घनत्व बताता है कि पदार्थ पानी से कितना गुना घना है। वह 1 से अधिक हो तो वस्तु पानी में डूबती है; 1 से कम हो तो तैरती है।
- आसान : लकड़ी पानी से कम घनी है, इसलिए पानी पर तैरती है।
- मध्यम : 3 g/cm³ घनत्व वाले गुटके का आपेक्षिक घनत्व 3 है, इसलिए वह पानी में डूबता है।
- परीक्षा-प्रकार : तेल का पैकेट 1 L में 910 g है, इसलिए घनत्व 0.91 g/mL, पानी से कम, और वह पानी पर तैरता है।
आकृति में : लकड़ी पानी से कम घनी है इसलिए तैरती है; लोहा अधिक घना है इसलिए डूबता है।
घनत्व एकांक आयतन का द्रव्यमान है, और आपेक्षिक घनत्व की कोई इकाई नहीं होती।
यह मानना कि भारी वस्तुएँ हमेशा डूबती हैं। बड़ा लट्ठा तैरता है, पर छोटा सिक्का डूबता है; फ़ैसला घनत्व करता है।
कम घना तैरता है, अधिक घना डूबता है। याद रखने की युक्ति : घना डूबे, हल्का उठे।
अंतर पहचानें
| विशेषता | द्रव्यमान | घनत्व |
|---|---|---|
| क्या बताता है | पदार्थ की मात्रा | हर एकांक आयतन का द्रव्यमान |
| आकार पर निर्भर | हाँ | नहीं |
| इकाई | g, kg | g/cm³, kg/m³ |
अभ्यास के प्रश्न
- 1घनत्व का सूत्र लिखिए।
- 2घनत्व का SI मात्रक बताइए।
- 3क्या आपेक्षिक घनत्व की कोई इकाई होती है?
- 4240 g द्रव्यमान और 80 cm³ आयतन के गुटके का घनत्व निकालिए।
- 5एक लकड़ी के गुटके का घनत्व 0.6 g/cm³ है। वह पानी में तैरेगा या डूबेगा?
- 6गुटके के आधे भाग का घनत्व पूरे गुटके जितना ही क्यों होता है?
- 75 g/cm³ घनत्व वाले धातु का द्रव्यमान 350 g है। उसका आयतन निकालिए।
- 8वस्तु X का 50 cm³ में 200 g और वस्तु Y का 30 cm³ में 180 g है। कौन अधिक घनी है? दोनों का आपेक्षिक घनत्व बताइए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1घनत्व = द्रव्यमान ÷ आयतन।
- 2kg/m³।
- 3नहीं, उसकी कोई इकाई नहीं होती।
- 4240 ÷ 80 = 3 g/cm³।
- 5वह तैरेगा, क्योंकि 0.6, 1 से कम है।
- 6द्रव्यमान और आयतन दोनों आधे हो जाते हैं, इसलिए उनका अनुपात वही रहता है।
- 7350 ÷ 5 = 70 cm³।
- 8X का 4 g/cm³ और Y का 6 g/cm³, इसलिए Y अधिक घनी; आपेक्षिक घनत्व 4 और 6।
घनत्व और आपेक्षिक घनत्व
ऐप में इस आकृति को हाथ से हिलाकर देख सकते हैं।
ऐप में खोलेंद्रव्यमान और आयतन मापना
दुकानदार तराज़ू पर चावल तौलता है और दूधवाला लीटर के माप से दूध मापता है। दोनों मापते हैं, पर एक द्रव्यमान और दूसरा आयतन।
द्रव्यमान वस्तु में पदार्थ की मात्रा है; उसे तुला से g या kg में मापते हैं। आयतन वस्तु द्वारा घेरा गया स्थान है; द्रव के लिए उसे मापक सिलिंडर से mL में मापते हैं, जहाँ 1 mL = 1 cm³ और 1 L = 1000 mL। आयतन का SI मात्रक m³ है।
मुख्य विचार 1 : तुला का उपयोग — सुनिश्चित करें कि डिजिटल तुला शून्य दिखा रही है। खाली बर्तन रखें और टेयर बटन दबाएँ, ताकि पाठ्यांक फिर शून्य हो जाए। फिर पदार्थ डालें; पाठ्यांक केवल उसका द्रव्यमान दिखाता है। द्रव्यमान पदार्थ की मात्रा है, kg में; भार पृथ्वी का आकर्षण है, न्यूटन में; ये अलग हैं।
- आसान : तुला द्रव्यमान को g या kg में मापती है।
- मध्यम : टेयर दबाने से बर्तन का द्रव्यमान हट जाता है और केवल पदार्थ मापा जाता है।
- परीक्षा-प्रकार : द्रव्यमान kg में और भार न्यूटन में मापा जाता है, इसलिए ये दो अलग राशियाँ हैं।
आकृति में : पदार्थ डालने से पहले टेयर किया जाता है।
मुख्य विचार 2 : आयतन पढ़ना — मापक सिलिंडर में पानी वक्र दिखता है; इस वक्र को मेनिस्कस कहते हैं। आँख को उसी स्तर पर रखें; पानी और रंगहीन द्रवों के लिए वक्र का तल और रंगीन द्रवों के लिए ऊपरी भाग पढ़ें। एक छोटे भाग का मान दो बड़े निशानों के बीच का अंतर भाग छोटे भागों की संख्या है। पत्थर जैसे अनियमित ठोस का आयतन उसे पानी में डालने पर स्तर में हुई वृद्धि है। डिब्बे का आयतन लंबाई × चौड़ाई × ऊँचाई है।
- आसान : पढ़ते समय आँख को मेनिस्कस के स्तर पर रखें।
- मध्यम : पानी 30 mL से 38 mL हो गया, इसलिए पत्थर का आयतन 8 cm³।
- परीक्षा-प्रकार : दो बड़े निशान 10 mL की दूरी पर हैं और उनके बीच 5 छोटे भाग हैं, इसलिए हर छोटा भाग 2 mL।
आकृति में : पानी के स्तर में वृद्धि पत्थर का आयतन है।
द्रव्यमान तुला से g या kg में, आयतन मापक सिलिंडर से mL में मापते हैं; 1 mL = 1 cm³।
मेनिस्कस को ऊपर या नीचे से पढ़ना। आँख को उसी स्तर पर रखें।
साफ़ द्रव के लिए आँख सीधी रखकर वक्र का तल पढ़ें। याद रखने की युक्ति : आँख सीधी, वक्र का तल।
अंतर पहचानें
| विशेषता | द्रव्यमान | आयतन |
|---|---|---|
| उपकरण | तुला | मापक सिलिंडर |
| सामान्य इकाई | g, kg | mL, cm³, L |
| SI मात्रक | kg | m³ |
अभ्यास के प्रश्न
- 1द्रव्यमान कौन-सा उपकरण मापता है?
- 21 mL कितने cm³ के बराबर है?
- 3सिलिंडर में द्रव की वक्र सतह को क्या कहते हैं?
- 4तुला पर बर्तन रखने के बाद टेयर क्यों दबाते हैं?
- 5एक पत्थर ने पानी का स्तर 25 mL से 31 mL कर दिया। उसका आयतन निकालिए।
- 68 cm लंबे, 5 cm चौड़े और 3 cm ऊँचे डिब्बे का आयतन निकालिए।
- 7दो बड़े निशान 20 mL की दूरी पर हैं और उनके बीच 4 छोटे भाग हैं। एक छोटा भाग और 40 से 3 छोटे भाग ऊपर का पाठ्यांक निकालिए।
- 860 g द्रव्यमान के पत्थर ने पानी का स्तर 20 mL से 40 mL कर दिया। उसका घनत्व निकालिए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1तुला।
- 21 cm³।
- 3मेनिस्कस।
- 4ताकि पाठ्यांक केवल पदार्थ का द्रव्यमान दिखाए।
- 531 − 25 = 6 cm³।
- 68 × 5 × 3 = 120 cm³।
- 7एक छोटा भाग 20 ÷ 4 = 5 mL; पाठ्यांक 40 + 15 = 55 mL।
- 8आयतन = 40 − 20 = 20 cm³; घनत्व = 60 ÷ 20 = 3 g/cm³।
घनत्व पर तापमान और दाब का प्रभाव
हीटर के ऊपर की हवा ऊपर उठती है। तेज़ धूप में रखा बंद गुब्बारा थोड़ा फूल जाता है। गर्म हवा का गुब्बारा आकाश में ऊपर तैरता है।
पदार्थ को गर्म करने पर उसका आयतन प्रायः बढ़ता है और द्रव्यमान वही रहता है, इसलिए घनत्व घटता है। ठंडा करने पर उलटा होता है। दाब से गैसों का घनत्व बहुत बदलता है, पर द्रवों और ठोसों का बहुत कम।
मुख्य विचार 1 : तापमान और घनत्व — गर्म करने पर कण एक-दूसरे से दूर जाते हैं, आयतन बढ़ता है और घनत्व घटता है। गर्म हवा आसपास की ठंडी हवा से कम घनी होती है, इसलिए ऊपर उठती है; इसीलिए गर्म हवा का गुब्बारा तैरता है। ठंडा करने पर कण पास आते हैं और घनत्व बढ़ता है।
- आसान : पदार्थ को गर्म करने पर उसका घनत्व घटता है, और द्रव्यमान नहीं बदलता।
- मध्यम : मोमबत्ती के ऊपर की गर्म हवा ऊपर उठती है क्योंकि वह आसपास की ठंडी हवा से कम घनी होती है।
- परीक्षा-प्रकार : बंद गुब्बारा धूप में फूलता है; द्रव्यमान वही, पर आयतन अधिक, इसलिए घनत्व कम।
आकृति में : उतने ही द्रव्यमान को अधिक जगह यानी कम घनत्व।
मुख्य विचार 2 : दाब और पानी — गैस को दबाने पर उसके कण पास आते हैं और घनत्व बढ़ता है; द्रव लगभग संपीड्य नहीं होते, इसलिए दाब से उनका घनत्व बहुत नहीं बदलता। पानी 4 °C पर सबसे घना होता है और बर्फ़ पानी से कम घनी होती है, इसलिए बर्फ़ तैरती है। झील पर तैरती बर्फ़ की परत नीचे के पानी को द्रव रखती है, इसलिए मछलियाँ जीवित रह सकती हैं। पृथ्वी के भीतर दाब और तापमान बढ़ते हैं और परतें केंद्र की ओर अधिक घनी होती जाती हैं।
- आसान : गैस को आधे आयतन में दबाने पर उसका घनत्व दोगुना हो जाता है।
- मध्यम : बर्फ़ द्रव पानी से कम घनी है, इसलिए तैरती है।
- परीक्षा-प्रकार : पानी 4 °C पर सबसे घना होता है और तैरती बर्फ़ की परत नीचे के झील के पानी को जमने नहीं देती, इसलिए मछलियाँ बचती हैं।
आकृति में : बर्फ़ पानी से कम घनी है और पानी समुद्री पानी से कम घना है।
गर्म करने पर घनत्व घटता है और ठंडा करने पर बढ़ता है; द्रव्यमान वही रहता है।
यह मानना कि गर्म करने से द्रव्यमान बदलता है। केवल आयतन बदलता है।
गर्मी से कण फैलते हैं, इसलिए घनत्व घटता है। याद रखने की युक्ति : गर्म यानी जगह, घनत्व कम; ठंडा यानी भीड़, घनत्व चढ़े।
अंतर पहचानें
| बदलाव | आयतन | घनत्व |
|---|---|---|
| गर्म करना | बढ़ता है | घटता है |
| ठंडा करना | घटता है | बढ़ता है |
| गैस दबाना | घटता है | बढ़ता है |
अभ्यास के प्रश्न
- 1पदार्थ को गर्म करने पर उसके घनत्व का क्या होता है?
- 2गर्म हवा ऊपर क्यों उठती है?
- 3पानी किस तापमान पर सबसे घना होता है?
- 4निश्चित द्रव्यमान की गैस को आधे आयतन में दबाया गया। उसके घनत्व का क्या होता है?
- 5बर्फ़ पानी पर क्यों तैरती है?
- 6दाब से द्रव का घनत्व बहुत कम क्यों बदलता है?
- 7बंद गुब्बारे को ठंडे कमरे से तेज़ धूप में ले जाया गया। उसके द्रव्यमान, आयतन और घनत्व का क्या होता है?
- 8तैरती बर्फ़ की परत जमती झील की मछलियों की कैसे मदद करती है?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1वह घटता है।
- 2वह आसपास की ठंडी हवा से कम घनी होती है।
- 34 °C।
- 4वह दोगुना हो जाता है।
- 5बर्फ़ द्रव पानी से कम घनी है।
- 6द्रव लगभग संपीड्य नहीं होते, इसलिए उनका आयतन बहुत नहीं बदलता।
- 7द्रव्यमान वही रहता है, आयतन बढ़ता है और घनत्व घटता है।
- 8बर्फ़ की परत नीचे के पानी को जमने नहीं देती, इसलिए मछलियों को रहने के लिए द्रव पानी मिलता है।