ఆమ్ల క్షార సిద్ధాంతాలు

అయాన్లు అటు ఇటు అయితే!

పదార్థాల్లో సాధారణంగా పుల్లగా ఉండేవి ఆమ్లాలు, చేదుగా ఉండేవి క్షారాలు. రసాయనశాస్త్రంలో వీటికి ఎంతో ప్రాధాన్యం ఉంటుంది. వాటి లక్షణాలు, ధర్మాలు, పరస్పర చర్యలు, నిర్ణీత మోతాదుల ఆధారంగా ఎన్నో రసాయన ద్రావణాలు, ఉత్పత్తులు తయారవుతుంటాయి. ఆమ్ల, క్షారాలు వివిధ పదార్ధాలు, లోహాలతో కలిస్తే ఏర్పడే ఫలితాలు, సంబంధిత ఫార్ములాలను అభ్యర్థులు తెలుసుకోవాలి. నిజజీవితంలో వీటి ప్రాముఖ్యత, లవణాల ఉపయోగాలను సోదాహరణంగా అర్థం చేసుకోవాలి.

ఆధునికంగా ఆమ్ల, క్షార స్వభావాలను వివరించడానికి మూడు రకాల సిద్ధాంతాలున్నాయి.

1) అర్హీనియస్‌ ఆమ్ల క్షార సిద్ధాంతం: ఈ సిద్ధాంతం జల ద్రావణంలో పదార్థం ఆమ్ల, క్షార స్వభావాన్ని వివరిస్తుంది. దీని ప్రకారం జల ద్రావణంలో H⁺ అయాన్లను ఏర్పరిచే పదార్థాన్ని ఆమ్లం అంటారు. 

ఉదా: HCl, CH₃COOH, H₂SO_{4​​​​​}, HNO₃  . ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం జల ద్రావణంలో కరిగి OH^- అయాన్లను ఏర్పరిచే పదార్థాన్ని క్షారం అంటారు. ఉదా: NaOH, KOH, Ca(OH)₂

2) బ్రౌన్‌స్టెడ్‌ - లౌరీ ఆమ్ల క్షార సిద్ధాంతం:  దీని ప్రకారం ప్రోటాన్‌ దాత(H⁺) ఆమ్లం కాగా, ప్రోటాన్‌ గ్రహీత (H^-) క్షారం అవుతుంది. ఆమ్లం నుంచి క్షారానికి ప్రోటాన్‌ బదిలీని తటస్థీకరణం అంటారు. 

ఉదా: HCl + NH₃→ NH₄⁺ + Cl^-

ఇక్కడ హైడ్రోక్లోరిక్‌ ఆమ్లం నుంచి అమ్మోనియాకు ప్రోటాన్‌ బదిలీ జరిగింది. అందువల్ల HCl ఆమ్లం కాగా NH₃  క్షారం అవుతుంది. 

ఒకే ఒక ప్రోటాన్‌తో భేదనం చెందిన ఆమ్ల-క్షార జంటను కాంజుగేట్‌ లేదా సంయుగ్మ ఆమ్ల- క్షార జంట అంటారు. పై సమీకరణంలో HCl,  Cl^-,NH₄⁺ , NH₃ కాంజుగేట్‌ ఆమ్ల-క్షార జంటలు.

3) లూయీ ఆమ్ల క్షార సిద్ధాంతం:  ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం ఎలక్ట్రాన్‌ జంట స్వీకర్త ఆమ్లం కాగా, ఎలక్ట్రాన్‌ జంట దాత క్షారం అవుతుంది. ఆమ్లం, క్షారం మధ్య సమన్వయ బంధం ఏర్పడటాన్ని తటస్థీకరణం అంటారు.

ఉదా: BF₃ + : NH₃→ BF₃ : NH₃

తటస్థీకరణం: ఆమ్లం, క్షారంతో కలిసి జలద్రావణంలో నీరు ఏర్పడే చర్యను తటస్థీకరణం అంటారు. ఒక లవణం ఏర్పడాలంటే తప్పనిసరిగా ఒక ఆమ్లం, ఒక క్షారం కావాలి. 

ఉదా: HCl + NaOH → NaCl + H_²O

తటస్థీకరణ చర్య ఎప్పుడూ ఉష్ణమోచక చర్యే. బలమైన ఆమ్లం, బలమైన క్షారంతో చర్య జరిపినప్పుడు అత్యధిక ప్రమాణంలో ఉష్ణం విడుదలవుతుంది. బలహీన ఆమ్లం, బలహీన క్షారంతో చర్య జరిపినప్పుడు వెలువడే ఉష్ణం విలువ తక్కువగా ఉంటుంది.

లవణం:  ఆమ్ల, క్షార తటస్థీకరణ చర్య వల్ల లవణం ఏర్పడుతుంది.

సాధారణ లవణం: ఒక ఆమ్ల అణువులో ఉన్న అన్ని హైడ్రోజన్‌లను స్థానభ్రంశం చెందించడం వల్ల ఏర్పడుతుంది. 

ఉదా: NaCl, Na₂SO₄

ఆమ్ల లవణం: ఆమ్ల అణువులో ఉన్న హైడ్రోజన్‌లను పాక్షికంగా స్థానభ్రంశం చెందించడం వల్ల ఏర్పడుతుంది. 

ఉదా: Na₂SO₄, NaHCO₃

క్షార లవణం: స్థానభ్రంశం చెందగలిగే OH^- లను కలిగి ఉండే లవణం.  

ఉదా: Mg(OH)Cl, Zn(OH)Cl

యుగ్మలవణం: ఇది రెండు లవణాల మిశ్రమం. జలద్రావణంలో పూర్తిగా అయనీకరణం చెంది రెండు రకాల కేటయాన్లను ఏర్పరుస్తుంది.

సంశ్లిష్ట లవణం: జలద్రావణంలో సంశ్లిష్ట అయాన్లు ఉండే లవణం.

మిశ్రమ లవణం: ఒకటి కంటే ఎక్కువ కేటయాన్స్‌/ఆనయాన్స్‌ ఉండే లవణం. 

ఉదా: CaOCl₂, NaKSO₄

లవణాల ప్రాముఖ్యత

1) సోడియం క్లోరైడ్‌(NaCl): దీన్ని టేబుల్‌ సాల్ట్‌/రాతి ఉప్పు అంటారు. దీన్ని ఆహార రుచి, నీటి శుద్ధి కోసం వాడతారు. చేపలు, మాంసం, ఆహార పదార్థాల్లో రుచి కోసం ఉపయోగిస్తారు. సోడియం క్లోరైడ్‌ జలద్రావణాన్ని బ్రైన్‌ ద్రావణం అంటారు.

2) పొటాష్‌ ఆలం [KAI(SO₄) ₂. 12H₂O]: గాయాలు తగిలినప్పుడు రక్తస్రావం ఆపడానికి, మురికి నీటిని తేర్చి స్వచ్ఛంగా మార్చడానికి వాడతారు.

3) మెర్క్యూరస్‌ క్లోరైడ్‌ (Hg₂Cl₃): దీనినే కాలోమెల్‌ అంటారు. నిద్రమాత్రల్లో ఉపయోగిస్తారు.

4) సోడియం థయోసల్ఫేట్‌/హైపో[Na₂S₂O₃.5H₂O]: దీన్ని దుస్తులపై అధికంగా ఉన్న క్లోరిన్‌ను తొలగించడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఫొటోగ్రఫీలో ఫిక్సింగ్‌ ఏజెంట్‌గా వాడతారు.

5) సోడియం బై కార్బొనేట్‌(NaHCO₃): దీన్నే బేకింగ్‌ సోడా/ వంటసోడా అంటారు. యాంటాసిడ్‌గా వాడతారు. అగ్నిమాపక యంత్రాల్లో సోడా ఆమ్లంగా వినియోగిస్తారు. ఇది యాంటీసెప్టిక్‌గా కూడా ఉపయోగపడుతుంది. ఆహార పదార్థాలు, బ్రెడ్, కేక్‌ల తయారీలో వినియోగిస్తారు.

6) మెగ్నీషియం క్లోరైడ్‌(MgCl₂.6H₂O): నూలు పరిశ్రమల్లో పోగుల పటుత్వానికి; దంతాల సిమెంటేషన్‌కు తోడ్పడుతుంది.

7) మెగ్నీషియం నైట్రేట్‌Mg(NO₃)₂):దీన్ని బెంగాల్‌ సాల్ట్‌ పీటర్‌ అంటారు. గన్‌ పౌడర్‌ తయారీకి ఉపయోగిస్తారు.

8) పొటాషియం అయోడైడ్‌(KI): దీన్ని ఫొటోగ్రఫీలో వాడతారు.

బ్లీచింగ్‌ పౌడర్‌(CaOCl₂):వస్త్ర పరిశ్రమల్లో కాటన్, నారలను; కాగిత పరిశ్రమల్లో కలప గుజ్జును విరంజనం చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. రసాయన పరిశ్రమల్లో ఆక్సీకరణిగా వినియోగిస్తారు. తాగేనీటిలో క్రిములను సంహరించడానికి వాడతారు. క్లోరోఫామ్‌ తయారీలో కారకంగా వాడతారు.

వాషింగ్‌ సోడా (Na₂CO₃.10H₂O): గాజు, సబ్బు, కాగిత పరిశ్రమల్లో ఉపయోగిస్తారు. బోరాక్స్‌ లాంటి సోడియం సమ్మేళనాల తయారీకి వాడతారు. గృహ అవసరాల్లో, వస్తువులను శుభ్రపరచడానికి వినియోగిస్తారు. నీటి శాశ్వత కాఠిన్యతను తొలగించడానికి ఉపయోగిస్తారు.

నీటి అయనీకరణం: నీరు అధమ విద్యుత్తు వాహకం. ఈ విధంగా స్వల్పంగా అయనీకరణం చెందినప్పుడు నీటి అణువులకు, ఏర్పడిన అయాన్లకు మధ్య సమతాస్థితి ఉంటుంది.

నీటి అయానిక లబ్ధం: ఒక మోల్‌ నీటిలోని H⁺ అయాన్ల గాఢత, OH^- అయాన్ల గాఢత లబ్ధాన్ని నీటి అయానిక లబ్ధం అంటారు. దీన్ని Kw తో సూచిస్తారు.

Kw = [H⁺] [OH^-] = 1 x10^-14 M²

 * శుద్ధ నీటి మొలారిటీ = 55.55 లీ

pH స్కేల్‌: సోరెన్‌సన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త pH స్కేల్‌ను ప్రతిపాదించాడు. దీనిలో 0 నుంచి 14 వరకు విభాగాలుంటాయి. 

* pH విలువ ‘6’ కంటే తక్కువ ఉండే ద్రావణాలను ఆమ్లాలు అంటారు.pH విలువ 7 కంటే ఎక్కువ ఉండే ద్రావణాలను క్షారాలు అంటారు. 

* pH విలువ ‘7’కు సమానమైన ద్రావణాలను తటస్థ ద్రవాలు అంటారు.

బఫర్‌ ద్రావణాలు: ద్రావణాలను విలీనం చేసేటప్పుడు లేదా వాటికి అల్ప పరిమాణంలో ఆమ్లాలు/క్షారాలను కలిపినప్పుడు వాటి pH లో కలిగే మార్పును నిరోధించే శక్తి ఉండే ద్రావణాలను బఫర్‌ ద్రావణాలు అంటారు.

సూచికలు: ఇవి ఆమ్ల, క్షార ద్రావణాల్లో ప్రత్యేక రంగులను ఏర్పరిచే సంక్లిష్ట సమ్మేళనాలు. ఇవి నాలుగు రకాలు.

1) సహజ సూచికలు: ఇవి మొక్కల నుంచి లభిస్తాయి.

ఉదా: లిట్మస్‌ పేపర్, రెడ్‌ క్యాబేజీ రసం, పసుపు నీళ్లు, మందార, గన్నేరు, మామిడాకులు, రంగుపూల ఆకర్షణ పత్రాలు.

* నీలి లిట్మస్‌ను ఎరుపు లిట్మస్‌గా మార్చేది - ఆమ్లం

* ఎరుపు లిట్మస్‌ను నీలి లిట్మస్‌గా మార్చేది - క్షారం

* రెడ్‌ క్యాబేజీ రసం ఆమ్లాలతో రంగునివ్వదు, క్షారంతో ఆకుపచ్చ రంగును ఇస్తుంది.

* పసుపు నీళ్లు ఆమ్లంతో ఎలాంటి రంగునివ్వవు, క్షారంతో ఎరుపురంగు ఇస్తాయి.

2) కృత్రిమ సూచికలు: వీటిని ఖనిజాల నుంచి తయారు చేస్తారు.

ఉదా: మిథైల్‌ ఆరెంజ్, ఫీనాప్తలిన్‌.

* మిథైల్‌ ఆరెంజ్‌ ఆమ్లంతో ఎరుపు రంగు, క్షారంతో పసుపు రంగు ఇస్తుంది.

* ఫీనాప్తలిన్‌ ఆమ్లంతో ఎలాంటి రంగు ఇవ్వదు, క్షారంతో గులాబీ రంగు ఇస్తుంది.

3) ఘ్రాణ సూచికలు: ఆమ్ల, క్షార ద్రావణాల్లో వాసన మారిపోయే వాటిని ఘ్రాణ సూచికలు అంటారు.

ఉదా: ఉల్లిపాయ రసం, లవంగ నూనె, వెనీలా ఎస్సెన్స్‌

* ఆమ్లం ఉల్లి వాసనను పోగొట్టలేదు, కానీ సోడియం హైడ్రాక్సైడ్‌ లాంటి క్షారం ఉల్లి వాసనను పోగొడుతుంది.

4) సార్వత్రిక ఆమ్ల క్షార సూచిక: సార్వత్రిక ఆమ్ల క్షార సూచికను ఉపయోగించి కూడా బలమైన, బలహీనమైన ఆమ్ల-క్షారాలను గుర్తించవచ్చు. సార్వత్రిక ఆమ్ల-క్షార సూచిక అనేది అనేక సూచికల మిశ్రమం. ఇది ద్రావణంలో ఉండే వేర్వేరు హైడ్రోజన్‌ అయాన్ల గాఢత ఆధారంగా వేర్వేరు రంగులను చూపుతుంది.

మాదిరి ప్రశ్నలు


1. కిందివాటిలో ఆమ్ల లవణాన్ని గుర్తించండి.

1) NaHSO₄    2) Mg(OH)Cl

4) CaOCl₂     4) Na₂SO₄

2. కిందివాటిలో క్షార లవణాన్ని గుర్తించండి.

1) CaOCl₂     2) Zn(OH)Cl
3) Na₂SO₄     4) NH₄SO₄

3. గాయాలు తగిలినప్పుడు రక్తస్రావం ఆపడానికి ఉపయోగించే లవణం?

1) సోడియం క్లోరైడ్‌  2) మెర్క్యురస్‌ క్లోరైడ్‌

3) హైపో     4) పొటాష్‌ ఆలం

4. ఫొటోగ్రఫీలో ఫిక్సింగ్‌ ఏజెంట్‌గా ఉపయోగించే పదార్థం?

1) పొటాష్‌ ఆలం   2) మెర్క్యురస్‌ క్లోరైడ్‌

3) హైపో       4) సోడియం క్లోరైడ్‌

5. దంతాల సిమెంటేషన్‌కు ఉపయోగించే పదార్థాన్ని గుర్తించండి.

1) సోడియం బైకార్బొనేట్‌   2) మ్లెగ్నీషియం క్లోరైడ్‌

3) పొటాషియం అయోడైడ్‌   4) మెగ్నీషియం నైట్రేట్‌

6. బెంగాల్‌ సాల్ట్‌ పీటర్‌ అని పిలిచే పదార్థాన్ని గుర్తించండి.

1) మెగ్నీషియం నైట్రేడ్‌     2) పొటాషియం అయోడైడ్‌

3) మెగ్నీషియం క్లోరైడ్‌    4) పొటాష్‌ ఆలం

7. గన్‌పౌడర్‌ తయారీలో ఉపయోగించే పదార్థం ఏది?

1) పొటాషియం అయోడైడ్‌    2) మెగ్నిషియం క్లోరైడ్‌

3) మెగ్నిషియం నైట్రేట్‌      4) సోడియం బైకార్బొనేట్‌

8. ఏ పదార్థ జలద్రావణాన్ని బ్రైన్‌ ద్రావణం అని పిలుస్తారు?

1) పొటాషియం అయోడైడ్‌      2) సోడియం క్లోరైడ్‌

3) సోడియం బైకార్బొనేట్‌       4) మెగ్నిషియం క్లోరైడ్‌

9. నిద్రమాత్రల్లో ఉపయోగించే లవణ పదార్థం?

1) మెర్క్యురస్‌ క్లోరైడ్‌      2) హైపో

3) పొటాష్‌ ఆలం        4) మెగ్నీషియం నైట్రేట్‌

10. ఆహార పదార్థాలు, బ్రెడ్, కేక్‌ల తయారీలో ఉపయోగించే పదార్థం?

1) సోడియం థయోసల్ఫేట్‌     2) సోడియం క్లోరైడ్‌

3) మెగ్నిషియం క్లోరైడ్‌       4) సోడియం బైకార్బొనేట్‌

సమాధానాలు: 1-1; 2-2; 3-4; 4-3; 5-2; 6-1; 7-3; 8-3; 9-1; 10-4.

రచయిత: చంటి రాజుపాలెం