पदार्थ की मात्रा

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रसायन शास्त्र में, पदार्थ के दिए गए नमूने में पदार्थ की मात्रा "एन" को एवोगैड्रो स्थिरांक "एन" द्वारा विभाजित असतत परमाणु-स्केल कणों की गणना योग्य मात्रा या कण संख्या के रूप में परिभाषित किया गया है।A. कण या संस्थाएं संदर्भ के आधार पर अणु, परमाणु , आयन , इलेक्ट्रॉन या अन्य हो सकती हैं, और उन्हें निर्दिष्ट किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए सोडियम क्लोराइड एन की मात्राNaCl). अवोगाद्रो स्थिरांक N का मानA के रूप में परिभाषित किया गया है 6.02214076×1023 mol−1. तिल (इकाई) (प्रतीक: mol) इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में पदार्थ की मात्रा की एक इकाई है, जिसे दिए गए मान पर एवोगैड्रो स्थिरांक को ठीक करके (2019 से) परिभाषित किया गया है।[1] कभी-कभी, पदार्थ की मात्रा को रासायनिक राशि कहा जाता है।

रसायन विज्ञान में पदार्थ की मात्रा और उसकी इकाई तिल की भूमिका

ऐतिहासिक रूप से, मोल को कार्बन-12 |कार्बन-12 आइसोटोप के 12 चना में पदार्थ की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया था। नतीजतन, एक रासायनिक यौगिक के एक तिल का द्रव्यमान, ग्राम में, यौगिक के एक अणु के द्रव्यमान के बराबर (सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए) डाल्टन (इकाई) में, और एक आइसोटोप के दाढ़ द्रव्यमान के बराबर होता है। ग्राम प्रति तिल द्रव्यमान संख्या के बराबर है। उदाहरण के लिए, पानी के एक अणु का द्रव्यमान औसतन लगभग 18.015  डाल्टन होता है, जबकि पानी के एक मोल (जिसमें 6.02214076×1023 पानी के अणु) का कुल द्रव्यमान लगभग 18.015 ग्राम होता है।

रसायन विज्ञान में, कई अनुपातों के नियम के कारण, द्रव्यमान (ग्राम) या आयतन (लीटर) की तुलना में पदार्थों की मात्रा (अर्थात मोल्स या अणुओं की संख्या) के साथ काम करना अक्सर अधिक सुविधाजनक होता है। उदाहरण के लिए, रासायनिक तथ्य ऑक्सीजन का 1 अणु (O
2) हाइड्रोजन के 2 अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करेगा (H
2) पानी के 2 अणु बनाने के लिए (H2O) का 1 मोल भी कहा जा सकता है O2 के 2 मोल के साथ प्रतिक्रिया करेगा H2 2 मोल पानी बनाने के लिए। वही रासायनिक तथ्य, जिसे द्रव्यमान के रूप में व्यक्त किया जाता है, 32 g (1 मोल) ऑक्सीजन लगभग 4.0304 g (2 मोल ऑक्सीजन) के साथ प्रतिक्रिया करेगा H
2) हाइड्रोजन को लगभग 36.0304 g (2 मोल) पानी बनाने के लिए (और संख्या अभिकर्मक ों के समस्थानिक पर निर्भर करेगी)। मात्रा के संदर्भ में, संख्या अभिकर्मकों और उत्पाद (रसायन विज्ञान) के दबाव और तापमान पर निर्भर करेगी। इसी कारण से, समाधान में अभिकर्मकों और उत्पादों की सांद्रता अक्सर ग्राम प्रति लीटर के बजाय मोल्स प्रति लीटर में निर्दिष्ट की जाती है।

ऊष्मप्रवैगिकी में पदार्थ की मात्रा भी एक सुविधाजनक अवधारणा है। उदाहरण के लिए, किसी दिए गए तापमान पर किसी दिए गए आयतन के प्राप्तकर्ता में एक निश्चित मात्रा में महान गैस का दबाव सीधे गैस में अणुओं की संख्या से संबंधित होता है (आदर्श गैस कानून के माध्यम से), इसके द्रव्यमान से नहीं।

पदार्थ की मात्रा के इस तकनीकी अर्थ को अंग्रेजी भाषा में राशि के सामान्य अर्थ के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए। उत्तरार्द्ध अन्य मापों जैसे द्रव्यमान या आयतन को संदर्भित कर सकता है,[2] कणों की संख्या के बजाय। पदार्थ की मात्रा को अधिक आसानी से पहचाने जाने योग्य शब्दों से बदलने के प्रस्ताव हैं, जैसे कि प्रचुरता[3] और स्टोइकोमेट्रिक राशि।[2]

IUPAC अनुशंसा करता है कि मोल्स की संख्या के बजाय पदार्थ की मात्रा का उपयोग किया जाना चाहिए, ठीक वैसे ही जैसे मात्रा द्रव्यमान को किलोग्राम की संख्या नहीं कहा जाना चाहिए।[4]


कणों की प्रकृति

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अस्पष्टता से बचने के लिए, कणों की प्रकृति को पदार्थ की मात्रा के किसी भी माप में निर्दिष्ट किया जाना चाहिए: इस प्रकार, ऑक्सीजन के अणुओं के 1 मोल का एक नमूना (O
2) का द्रव्यमान लगभग 32 ग्राम होता है, जबकि ऑक्सीजन के परमाणुओं के 1 मोल का एक नमूना (O) का द्रव्यमान लगभग 16 ग्राम है।[5][6]


व्युत्पन्न मात्रा

मोलर मात्रा (प्रति मोल)

पदार्थ की मात्रा द्वारा सजातीय नमूने की कुछ व्यापक संपत्ति भौतिक मात्रा का अंश पदार्थ की एक गहन संपत्ति है, जिसे आमतौर पर उपसर्ग दाढ़ द्वारा नामित किया जाता है।[7] उदाहरण के लिए, पदार्थ की मात्रा से नमूने के द्रव्यमान का अनुपात मोलर द्रव्यमान होता है, जिसका SI मात्रक किलोग्राम (या, आमतौर पर, ग्राम) प्रति मोल होता है; जो पानी के लिए लगभग 18.015 g/mol और आयरन के लिए 55.845 g/mol है। आयतन से, मोलर आयतन प्राप्त होता है, जो कमरे के तापमान पर तरल पानी के लिए लगभग 17.962 मिली/मोल और लोहे के लिए 7.092 मिली/मोल है। ताप क्षमता से, दाढ़ ताप क्षमता प्राप्त होती है, जो पानी के लिए लगभग 75.385 जूल/केल्विन /मोल और लोहे के लिए लगभग 25.10 J/K/mol है।

मात्रा एकाग्रता (मोल प्रति लीटर)

एक अन्य महत्वपूर्ण व्युत्पन्न मात्रा पदार्थ की सघनता की मात्रा है[8] (नैदानिक ​​रसायन विज्ञान में मात्रा एकाग्रता, या पदार्थ एकाग्रता भी कहा जाता है;[9] जिसे एक समाधान (या किसी अन्य मिश्रण) के नमूने में एक विशिष्ट पदार्थ की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसे नमूने के आयतन से विभाजित किया जाता है।

इस मात्रा का SI मात्रक मोल (पदार्थ का) प्रति लीटर (विलयन का) है। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, समुद्र के पानी में सोडियम क्लोराइड की मात्रा आमतौर पर लगभग 0.599 mol/L होती है।

भाजक विलयन का आयतन है, विलायक का नहीं। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, एक लीटर मानक वोडका में लगभग 0.40 लीटर इथेनॉल (315 ग्राम, 6.85 मोल) और 0.60 लीटर पानी होता है। इसलिए इथेनॉल की मात्रा सांद्रता (6.85 mol इथेनॉल)/(वोदका का 1 लीटर) = 6.85 mol/L, नहीं (6.85 mol इथेनॉल)/(0.60 लीटर पानी), जो कि 11.4 mol/L होगा।

रसायन विज्ञान में, इकाई mol/L को दाढ़ (इकाई) के रूप में पढ़ने की प्रथा है, और इसे प्रतीक M (दोनों संख्यात्मक मान के बाद) द्वारा निरूपित करते हैं। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, यूरिया के 0.5 मोलर या 0.5 एम समाधान के प्रत्येक लीटर (CH
4N
2O) पानी में उस अणु के 0.5 मोल होते हैं। विस्तार से, मात्रा की सघनता को आमतौर पर समाधान में रुचि के पदार्थ की मात्रा भी कहा जाता है। हालांकि, मई 2007 तक, इन शर्तों और प्रतीकों को आईयूपीएसी द्वारा माफ नहीं किया गया है।[10] यह मात्रा द्रव्यमान एकाग्रता (रसायन विज्ञान) के साथ भ्रमित नहीं होनी चाहिए, जो समाधान की मात्रा से विभाजित ब्याज के पदार्थ का द्रव्यमान है (समुद्र के पानी में सोडियम क्लोराइड के लिए लगभग 35 ग्राम/एल)।

राशि अंश (तिल प्रति तिल)

भ्रामक रूप से, मात्रा एकाग्रता, या मोलरिटी, को दाढ़ की एकाग्रता से भी अलग किया जाना चाहिए, जो समाधान के नमूने में मोल्स (अणुओं) की कुल संख्या से विभाजित ब्याज के पदार्थ के मोल्स (अणुओं) की संख्या होनी चाहिए। इस मात्रा को अधिक ठीक से राशि अंश कहा जाता है।

इतिहास

कीमिया, और विशेष रूप से शुरुआती धातुविदों के पास शायद पदार्थ की मात्रा की कुछ धारणा थी, लेकिन व्यंजनों के एक सेट से परे विचार के किसी भी सामान्यीकरण का कोई जीवित रिकॉर्ड नहीं है। 1758 में, मिखाइल लोमोनोसोव ने इस विचार पर सवाल उठाया कि द्रव्यमान पदार्थ की मात्रा का एकमात्र उपाय था,[11] लेकिन उन्होंने ऐसा केवल गुरुत्वाकर्षण के अपने सिद्धांतों के संबंध में किया। पदार्थ की मात्रा की अवधारणा का विकास आधुनिक रसायन विज्ञान के जन्म के साथ और उसके लिए महत्वपूर्ण था।

  • 1777: कार्ल फ्रेडरिक वेन्ज़ेल ने लेसन्स ऑन एफिनिटी प्रकाशित किया, जिसमें उन्होंने प्रदर्शित किया कि आधार घटक और एसिड घटक (आधुनिक शब्दावली में कटियन और आयन) के अनुपात दो तटस्थ नमक (रसायन) के बीच प्रतिक्रियाओं के दौरान समान रहते हैं। .[12]
  • 1789: एंटोनी लेवोइसियर ने रासायनिक तत्व की अवधारणा को प्रस्तुत करते हुए और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए द्रव्यमान के संरक्षण के कानून को स्पष्ट करते हुए प्राथमिक रसायन विज्ञान का ग्रंथ प्रकाशित किया।[13]
  • 1792: यिर्मयाह बेंजामिन रिक्टर ने स्तुईचिओमेटरी या रासायनिक तत्वों को मापने की कला का पहला खंड प्रकाशित किया (बाद के संस्करणों का प्रकाशन 1802 तक जारी रहा)। स्टोइकोमेट्री शब्द का प्रयोग पहली बार किया गया है। अम्ल-क्षार प्रतिक्रियाओं के लिए समतुल्य भार की पहली तालिकाएँ प्रकाशित की जाती हैं। रिक्टर यह भी नोट करता है कि, किसी दिए गए अम्ल के लिए, अम्ल का समतुल्य द्रव्यमान आधार में ऑक्सीजन के द्रव्यमान के समानुपाती होता है।[12]* 1794: जोसेफ प्राउस्ट | प्राउस्ट का निश्चित अनुपात का नियम सभी प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं के समतुल्य भार की अवधारणा को सामान्यीकृत करता है, न कि केवल अम्ल-क्षार प्रतिक्रियाओं को।[12]* 1805: जॉन डाल्टन ने आधुनिक परमाणु सिद्धांत पर अपना पहला पेपर प्रकाशित किया, जिसमें गैसीय और अन्य पिंडों के अंतिम कणों के सापेक्ष भार की तालिका शामिल है।[14]
    परमाणुओं की अवधारणा ने उनके वजन का सवाल उठाया। जबकि कई लोग परमाणुओं की वास्तविकता के बारे में संदेह कर रहे थे, रसायनज्ञों ने जल्दी से परमाणु भार को स्टोइकोमेट्रिक संबंधों को व्यक्त करने में एक अमूल्य उपकरण के रूप में पाया।
  • 1808: डाल्टन की ए न्यू सिस्टम ऑफ केमिकल फिलॉसफी का प्रकाशन, जिसमें परमाणु भार की पहली तालिका (एच = 1 पर आधारित) शामिल है।[15]
  • 1809: जोसेफ लुइस गे-लुसाक | गे-लुसाक का गे-लुसाक का नियम, गैसों की रासायनिक प्रतिक्रियाओं में अभिकारकों और उत्पादों की मात्रा के बीच एक पूर्णांक संबंध बताते हैं।[16]
  • 1811: Amedeo Avogadro की परिकल्पना है कि विभिन्न गैसों के समान आयतन (समान तापमान और दबाव पर) में कणों की समान संख्या होती है, जिसे अब Avogadro के नियम के रूप में जाना जाता है।[17]
  • 1813/1814: जोन्स जैकब बेर्ज़ेलियस ने ओ = 100 के पैमाने पर आधारित परमाणु भार की कई तालिकाओं में से पहला प्रकाशित किया।[12][18][19]
  • 1815: विलियम प्राउट ने अपनी प्राउट की परिकल्पना को प्रकाशित किया कि सभी परमाणु भार हाइड्रोजन के परमाणु भार के गुणक हैं।[20] परिकल्पना को बाद में क्लोरीन के देखे गए परमाणु भार (हाइड्रोजन के सापेक्ष लगभग 35.5) को देखते हुए छोड़ दिया गया है।
  • 1819: डुलोंग-पेटिट कानून ठोस तत्व के परमाणु भार को उसकी विशिष्ट ताप क्षमता से संबंधित करता है।[21]
  • 1819: क्रिस्टल समाकृतिकता पर एइलहार्ड मित्शर्लिच का काम कई रासायनिक सूत्र ों को स्पष्ट करने की अनुमति देता है, परमाणु भार की गणना में कई अस्पष्टताओं को हल करता है।[12]* 1834: बेनोइट पॉल एमिल क्लैपेरॉन आदर्श गैस कानून बताता है।[22]
    आदर्श गैस कानून एक प्रणाली में परमाणुओं या अणुओं की संख्या और प्रणाली के अन्य भौतिक गुणों के बीच इसके द्रव्यमान के अलावा कई संबंधों की खोज करने वाला पहला था। हालांकि, यह परमाणुओं और अणुओं के अस्तित्व के सभी वैज्ञानिकों को समझाने के लिए पर्याप्त नहीं था, कई लोग इसे केवल गणना के लिए एक उपयोगी उपकरण मानते थे।
  • 1834: माइकल फैराडे ने अपने फैराडे के इलेक्ट्रोलिसिस के नियमों को बताया, विशेष रूप से कि वर्तमान की रासायनिक अपघटन क्रिया "बिजली की निरंतर मात्रा के लिए स्थिर" है।[23]
  • 1856: अगस्त क्रोनिग|क्रोनिग गैसों के गतिज सिद्धांत से आदर्श गैस नियम प्राप्त करता है।[24] रुडोल्फ क्लॉसियस अगले वर्ष एक स्वतंत्र व्युत्पत्ति प्रकाशित करता है।[25]
  • 1860: कार्लज़ूए कांग्रेस आम सहमति तक पहुंचे बिना भौतिक अणुओं, रासायनिक अणुओं और परमाणुओं के बीच संबंध पर बहस करती है।[26]
  • 1865: जोहान जोसेफ लॉस्च्मिड्ट गैस के अणुओं के आकार का पहला अनुमान लगाता है और इसलिए गैस की दी गई मात्रा में अणुओं की संख्या, जिसे अब लॉस्च्मिड्ट स्थिरांक के रूप में जाना जाता है।[27]
  • 1886: जेकोबस हेनरिकस वैन 'टी हॉफ | वैंट हॉफ तनु विलयनों और आदर्श गैसों के बीच व्यवहार में समानता प्रदर्शित करता है।
  • 1886: यूजेन गोल्डस्टीन ने मास स्पेक्ट्रोमेट्री की नींव रखते हुए गैस डिस्चार्ज में एनोड किरण ों का अवलोकन किया, एक उपकरण जिसका उपयोग बाद में परमाणुओं और अणुओं के द्रव्यमान को स्थापित करने के लिए किया गया।
  • 1887: Svante Arrhenius समाधान में इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण का वर्णन करता है, जो संपार्श्विक गुणों के अध्ययन में समस्याओं में से एक को हल करता है।[28]
  • 1893: विश्वविद्यालय की पाठ्यपुस्तक में विल्हेम ओस्टवाल्ड द्वारा पदार्थ की मात्रा की एक इकाई का वर्णन करने के लिए 'तिल' शब्द का पहला रिकॉर्ड किया गया उपयोग।[29]
  • 1897: अंग्रेजी में 'मोल' शब्द का पहली बार रिकॉर्ड किया गया प्रयोग।[30]
  • बीसवीं शताब्दी के अंत तक, परमाणु और आणविक संस्थाओं की अवधारणा को आम तौर पर स्वीकार कर लिया गया था, लेकिन कई प्रश्न बने रहे, कम से कम एक दिए गए नमूने में परमाणुओं का आकार और उनकी संख्या। मास स्पेक्ट्रोमेट्री का समवर्ती विकास, 1886 में शुरू हुआ, परमाणु और आणविक द्रव्यमान की अवधारणा का समर्थन किया और प्रत्यक्ष सापेक्ष माप का एक उपकरण प्रदान किया।
  • 1905: अल्बर्ट आइंस्टीन|ब्राउनियन गति पर आइंस्टीन का पेपर परमाणुओं की भौतिक वास्तविकता पर किसी भी अंतिम संदेह को दूर करता है, और उनके द्रव्यमान के सटीक निर्धारण का मार्ग खोलता है।[31]
  • 1909: जीन-बैप्टिस्ट पेरिन ने अवोगाद्रो स्थिरांक नाम गढ़ा और इसके मूल्य का अनुमान लगाया।[32]
  • 1913: फ्रेडरिक सोड्डी द्वारा गैर-रेडियोधर्मी तत्वों के समस्थानिकों की खोज[33] और जे जे थॉमसन।[34]
  • 1914: थिओडोर विलियम रिचर्ड्स को बड़ी संख्या में तत्वों के परमाणु भार के निर्धारण के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार मिला।[35]
  • 1920: फ्रांसिस विलियम एस्टन ने संपूर्ण संख्या नियम का प्रस्ताव रखा, जो प्राउट की परिकल्पना का एक अद्यतन संस्करण है।[36]
  • 1921: सोड्डी को रेडियोधर्मी पदार्थों के रसायन विज्ञान और समस्थानिकों की जांच के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार मिला।[37]
  • 1922: एस्टन को बड़ी संख्या में गैर-रेडियोधर्मी तत्वों में आइसोटोप की खोज के लिए और अपने पूर्ण-संख्या नियम के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार मिला।[38]
  • 1926: पेरिन को अवोगाद्रो स्थिरांक को मापने में अपने काम के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला।[39]
  • 1959/1960: एकीकृत परमाणु द्रव्यमान इकाई पैमाने पर आधारित 12IUPAP और IUPAC द्वारा अपनाया गया C = 12।[40]
  • 1968: वजन और माप के लिए अंतर्राष्ट्रीय समिति (CIPM) द्वारा तिल को इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (SI) में शामिल करने की सिफारिश की गई।[41]
  • 1972: तिल को पदार्थ की मात्रा की SI आधार इकाई के रूप में स्वीकृत किया गया।[41]* 2019: तिल को एसआई में पुनर्परिभाषित किया गया है, जिसमें एक प्रणाली के पदार्थ की मात्रा शामिल है 6.02214076×1023 निर्दिष्ट प्राथमिक संस्थाएं।[1]


यह भी देखें


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  • अवोगाद्रो स्थिरांक
  • गणनीय मात्रा
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  • गैसों का गतिज सिद्धांत
  • लॉसच्मिड्ट स्थिरांक
  • एसआई आधार एकजुट

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 Bureau International des Poids et Mesures (2019): The International System of Units (SI), 9th edition, English version, p. 134. Available at the BIPM website.
  2. ↑ 2.0 2.1 Giunta, Carmen J. (2016). "नाम में क्या रखा है? पदार्थ की मात्रा, रासायनिक राशि और स्टोइकोमेट्रिक राशि". Journal of Chemical Education. 93 (4): 583–86. Bibcode:2016JChEd..93..583G. doi:10.1021/acs.jchemed.5b00690.
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  7. ↑ International Union of Pure and Applied Chemistry (1993). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 2nd edition, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. p. 7. Electronic version.
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  9. ↑ International Union of Pure and Applied Chemistry (1996). "क्लिनिकल केमिस्ट्री में क्वांटिटीज एंड यूनिट्स इन टर्म्स ऑफ टर्म्स" (PDF). Pure Appl. Chem. 68: 957–1000. doi:10.1351/pac199668040957. S2CID 95196393.
  10. ↑ International Union of Pure and Applied Chemistry (1993). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 2nd edition, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. p. 42 (n. 15). Electronic version.
  11. ↑ Lomonosov, Mikhail (1970). "On the Relation of the Amount of Material and Weight". In Leicester, Henry M. (ed.). मिखाइल वासिलीविच लोमोनोसोव कॉर्पसकुलर टेओरा पर. Cambridge, MA: Harvard University Press. pp. 224–33 – via Internet Archive.
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  17. ↑ Avogadro, Amedeo (1811). "निकायों के प्राथमिक अणुओं के सापेक्ष द्रव्यमान को निर्धारित करने का प्रयास, और अनुपात जिसके अनुसार वे इन संयोजनों में प्रवेश करते हैं". Journal de Physique. 73: 58–76. English translation.
  18. ↑ Excerpts from Berzelius' essay: Part II; Part III.
  19. ↑ Berzelius' first atomic weight measurements were published in Swedish in 1810: Hisinger, W.; Berzelius, J.J. (1810). "Forsok rorande de bestamda proportioner, havari den oorganiska naturens bestandsdelar finnas forenada". Afh. Fys., Kemi Mineral. 3: 162.
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  22. ↑ Clapeyron, Émile (1834). "ताप प्रेरक शक्ति". Journal de l'École Royale Polytechnique. 14 (23): 153–90.
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