【प्रतिदिन एक प्रश्न】रसायन इंजीनियरिंग सिद्धांत 344: धात्विक सूचक (21 मार्च)
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इस पोस्ट को अंतिम बार “ज़ाईहुई कांगकियाओ” द्वारा 2016-3-28, 13:36 पर संपादित किया गया। अब “रसायन विज्ञान सिद्धांत” विभाग में “प्रतिदिन एक प्रश्न” नामक गतिविधि शुरू की गई है; इसका उद्देश्य लोगों को रसायन विज्ञान संबंधी बुनियादी ज्ञान को मजबूत करने में मदद करना है। आगे भी “रसायन विज्ञान के सिद्धांत”, “पदार्थों का स्थानांतरण एवं पृथक्करण”, “रसायन विज्ञान में ऊष्मागतिकी” आदि विषयों पर भी ऐसी गतिविधियाँ शुरू की जाएँगी। हम आशा करते हैं कि सभी लोग इस गतिविधि का सक्रिय रूप से समर्थन करेंगे~ क्रिसमस की शुभकामनाएँ!! “प्रतिदिन एक प्रश्न” गतिविधि में दिए गए प्रश्नों के उत्तर सीधे ही देखे जा सकते हैं; 1 दिन बाद यह विषय बंद कर दिया जाएगा! ! इस साल भी सभी को निरंतर भाग लेने हेतु प्रोत्साहित करने हेतु! भाग लेने पर ही 3 वेल्थ पुरस्कार मिलते हैं; सही उत्तर देने पर अतिरिक्त 4 वेल्थ भी मिलते हैं~~~ सरल प्रश्न: धात्विक सूचक का रंग क्यों बदल जाता है? उत्तर: धातु-सूचक, वास्तव में एक संयोजक पदार्थ है। यह, टाइट्रेट किए जा रहे धातु-आयनों के साथ मिलकर रंगीन संयुग बनाता है। इस रंगीन संयुग का रंग, सूचक पदार्थ के अपने रंग से भिन्न होता है।
निश्चित pH मान पर, यह धातु आयनों के साथ संयुग्मित होकर ऐसा रंग प्रदर्शित करता है, जो मुक्त संकेतक के रंग से बिल्कुल अलग होता है। टाइट्रेशन की प्रक्रिया में, टाइट्रेंट के जुड़ने के साथ-साथ धातु आयनों की सांद्रता कम होती जाती है; इसके परिणामस्वरूप टाइट्रेंट, धातु-संकेतक संयुग्म में मौजूद धातु आयनों को अपने अधीन कर लेता है, जिससे संकेतक मुक्त हो जाता है एवं मुक्त संकेतक का रंग प्रदर्शित होता है। यही बिंदु टाइट्रेशन का अंतिम बिंदु होता है। इसे “धातु-आयन संकेतक” भी कहा जाता है।
धातु-सूचक, एक संयोजक पदार्थ है; यह टाइट्रेट किए जा रहे धातु-आयनों के साथ मिलकर रंगीन संयुग बनाता है। इस रंगीन संयुग का रंग, सूचक पदार्थ के अपने रंग से भिन्न होता है।
धातु-सूचक, एक कार्बनिक रंजक है; यह कुछ धातु-आयनों के साथ मिलकर रंगीन संयुग बनाता है। इन संयुगों का रंग, धातु-सूचक के रंग से अलग होता है।
जब धातु-सूचक, धातु-आयनों के साथ अभिक्रिया करता है, तो ऐसा संयुग बनता है, जिसका रंग सूचक के मूल रंग से काफी अलग होता है। यदि M से धातु आयनों को, एवं In से धातु-सूचकों को दर्शाया जाए, तो:
M + In (रंग A) ⇌ MIn (रंग B)
चूँकि धातु आयनों एवं धातु-सूचकों द्वारा बनने वाला संयुग, धातु आयनों एवं EDTA द्वारा बनने वाले संयुग की तुलना में कम स्थिर होता है; इसलिए अंतिम बिंदु पर, सूचक के साथ संयुग बनाने वाले धातु आयनों को EDTA द्वारा छीन लिया जाता है, जिससे सूचक मुक्त हो जाता है। इसके कारण घोल का रंग अचानक बदल जाता है, जिससे टाइट्रेशन के अंतिम बिंदु का पता चल जाता है। इस समय, हम जो देख रहे हैं, वह है सूचक पदार्थ एवं घोल के मिश्रण से उत्पन्न होने वाला रंग: MIn (ए) + H2Y2— → MY2— + In(बी) + 2H+
M + In (रंग A) ⇌ MIn (रंग B)
चूँकि धातु आयनों एवं धातु-सूचकों द्वारा बनने वाला संयुग, धातु आयनों एवं EDTA द्वारा बनने वाले संयुग की तुलना में कम स्थिर होता है; इसलिए अंतिम बिंदु पर, सूचक के साथ संयुग बनाने वाले धातु आयनों को EDTA द्वारा छीन लिया जाता है, जिससे सूचक मुक्त हो जाता है। इसके कारण घोल का रंग अचानक बदल जाता है, जिससे टाइट्रेशन के अंतिम बिंदु का पता चल जाता है। इस समय, हम जो देख रहे हैं, वह है सूचक पदार्थ एवं घोल के मिश्रण से उत्पन्न होने वाला रंग: MIn (ए) + H2Y2— → MY2— + In(बी) + 2H+
यह, निश्चित pH में, धातु आयनों के साथ संयोजित होकर ऐसा रंग प्रदर्शित करता है, जो मुक्त संकेतक के रंग से बिल्कुल अलग होता है। टाइट्रेशन प्रक्रिया के दौरान, टाइट्रेंट के जुड़ने से धातु आयनों की सांद्रता धीरे-धीरे कम हो जाती है; इसके परिणामस्वरूप टाइट्रेंट, धातु-संकेतक संयोजन में मौजूद धातु आयनों को छीन लेता है, जिससे संकेतक मुक्त हो जाता है एवं मुक्त संकेतक का रंग प्रदर्शित होता है। यही बिंदु टाइट्रेशन का अंतिम बिंदु होता है।
धातु संकेतक (Metal Indicator), कॉम्प्लेक्सेशन टाइट्रेशन विधि में उपयोग होने वाले संकेतक हैं। इनमें से अधिकांश रंजक होते हैं; ये निश्चित pH मान पर धातु आयनों के साथ संयुग्मित होकर ऐसा रंग देते हैं, जो मुक्त संकेतक के रंग से बिल्कुल अलग होता है। टाइट्रेशन प्रक्रिया के दौरान, टाइट्रेंट के जुड़ने से धातु आयनों की सांद्रता कम होती जाती है; इसके परिणामस्वरूप टाइट्रेंट, धातु संकेतक संयुग्म में मौजूद धातु आयनों को छीन लेता है, जिससे संकेतक मुक्त हो जाता है एवं मुक्त संकेतक का रंग दिखाई देने लगता है – यही टाइट्रेशन का अंतिम बिंदु है। इन्हें “धातु आयन संकेतक” भी कहा जाता है। कॉम्प्लेक्सेशन टाइट्रेशन विधि में इन्हीं संकेतकों का उपयोग किया जाता है। अंतिम बिंदु निर्धारित करने हेतु, निश्चित pH मान पर संकेतक, धातु आयनों के साथ संयुग्मित होकर ऐसे आयन बनाता है, जिनका रंग मुक्त संकेतक के रंग से अलग होता है। जब टाइट्रेंट, संकेतक को अपने स्थान से हटा देता है, एवं संयुग्मित आयनों का रंग, मुक्त संकेतक के रंग में बदल जाता है, तब ही टाइट्रेशन पूर्ण हो जाता है। उदाहरण के लिए, pH = 10 पर, पानी की कठोरता मापन हेतु एथिलेनडाइअमिन टेट्राएसिटिक डाइसोडियम का उपयोग किया जाता है, एवं क्रोमब्लैक T को संकेतक के रूप में उपयोग में लाया जाता है। जब घोल का रंग लाल से नीला हो जाता है, तब ही टाइट्रेशन पूर्ण हो जाता है। सरल शब्दों में, धातु संकेतक, धातु आयनों एवं संकेतक के बीच होने वाले संयोजन के कारण बनते हैं; अलग-अलग संयोजनों से अलग-अलग रंग प्राप्त होते हैं।
धातु-सूचक, एक संयोजक पदार्थ है; यह टाइट्रेट किए जा रहे धातु-आयनों के साथ मिलकर रंगीन संयुग बनाता है। इस रंगीन संयुग का रंग, सूचक पदार्थ के अपने रंग से भिन्न होता है।
जब धातु-सूचक, धातु-आयनों के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो ऐसा संयुग बनता है, जिसका रंग सूचक के मूल रंग से काफी अलग होता है। यदि M से धातु आयनों को, एवं In से धातु-सूचकों को दर्शाया जाए, तो:
M + In (रंग A) ⇌ MIn (रंग B)
चूँकि धातु आयनों एवं धातु-सूचकों द्वारा बनने वाला संयुग, धातु आयनों एवं EDTA द्वारा बनने वाले संयुग की तुलना में कम स्थिर होता है; इसलिए अंतिम बिंदु पर, सूचक के साथ संयुग बनाने वाले धातु आयनों को EDTA द्वारा छीन लिया जाता है, जिससे सूचक मुक्त हो जाता है। इसके कारण घोल का रंग अचानक बदल जाता है, जिससे टाइट्रेशन के अंतिम बिंदु का पता चल जाता है। इस समय, हम जो देख रहे हैं, वह है सूचक पदार्थ एवं घोल के मिश्रण से उत्पन्न होने वाला रंग: MIn (ए) + H2Y2— → MY2— + In(बी) + 2H+
M + In (रंग A) ⇌ MIn (रंग B)
चूँकि धातु आयनों एवं धातु-सूचकों द्वारा बनने वाला संयुग, धातु आयनों एवं EDTA द्वारा बनने वाले संयुग की तुलना में कम स्थिर होता है; इसलिए अंतिम बिंदु पर, सूचक के साथ संयुग बनाने वाले धातु आयनों को EDTA द्वारा छीन लिया जाता है, जिससे सूचक मुक्त हो जाता है। इसके कारण घोल का रंग अचानक बदल जाता है, जिससे टाइट्रेशन के अंतिम बिंदु का पता चल जाता है। इस समय, हम जो देख रहे हैं, वह है सूचक पदार्थ एवं घोल के मिश्रण से उत्पन्न होने वाला रंग: MIn (ए) + H2Y2— → MY2— + In(बी) + 2H+
चूँकि धातु-संकेतक स्वयं एक कमजोर अम्ल होता है, इसलिए इसमें भी अम्लीय प्रभाव होता है। इस कारण, विभिन्न pH मानों पर संकेतक एवं M के बीच बनने वाले संयुगों की स्थिरता-स्थिरांक में अंतर होता है; जिसके कारण रंग-परिवर्तन होने का बिंदु भी अलग-अलग होता है। अर्थात्, कोई निश्चित रंग-परिवर्तन बिंदु नहीं होता।
धातु-सूचक, एक संयोजक पदार्थ है; धातु के साथ जुड़ने पर इसका रंग अलग होता है, जबकि धातु के बिना इसका रंग अलग ही होता है।