Chemistry, Matter & its Composition-2(Solution, Colligative Properties)[रसायन विज्ञान, पदार्थ और इसकी संरचना -2 (समाधान, सहयोगात्मक गुण)]

Solution, Colligative Properties, Suspension and Colloid, Physical and Chemical Changes.[समाधान, कोलिगेटिव गुण, निलंबन और कोलाइड, भौतिक और रासायनिक परिवर्तन।]

Introduction[परिचय]

General Physical Properties of Colloidal Solutions[कोलाइडल समाधान के सामान्य भौतिक गुण]

Following are the important physical properties of colloidal solutions: [कोलाइडल समाधान के महत्वपूर्ण भौतिक गुण निम्नलिखित हैं:]
  • Heterogeneity: Colloidal solutions are heterogeneous in nature. These consist of two phases-dispersed phase and dispersion medium. [विषमता: कोलाइडल समाधान प्रकृति में विषम हैं। इनमें दो चरण होते हैं-फैलाव चरण और फैलाव माध्यम।]
  • Visibility of dispersed particles: Although colloidal solutions are heterogeneous in nature, yet the dispersed particles present in them are not visible to the naked eye and they appear homogenous. This is because colloidal particles are too small to be visible to the naked eye. [छितरे हुए कणों की दृश्यता: यद्यपि कोलाइडयन समाधान प्रकृति में विषम हैं, फिर भी उनमें मौजूद छितरे हुए कण नग्न आंखों को दिखाई नहीं देते हैं और वे समरूप दिखाई देते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि कोलाइडयन कण नग्न आंखों को दिखाई देने के लिए बहुत छोटे हैं।]
  • Filterability: Due to very small size, the colloidal particles pass through an ordinary filter paper. However, they can be retained by animal membranes, cellophane membrane and ultrafilters. [फ़िल्टर करने की क्षमता: बहुत छोटे आकार के कारण, कोलाइडयन कण एक साधारण फिल्टर पेपर से गुजरते हैं। हालांकि, उन्हें पशु झिल्ली, सिलोफ़न झिल्ली और अल्ट्राफिल्टर्स द्वारा बनाए रखा जा सकता है।]
  • Stability: Lyophilic sols in general and lyophobic sols in the absence of substantial concentrations of electrolytes are quite stable and the dispersed particles present in them do not settle down even on keeping. However, on standing for a long time, a few colloidal particles of comparatively larger size may get sedimented slowly. [स्थिरता: इलेक्ट्रोलाइट्स की पर्याप्त सांद्रता के अभाव में सामान्य और लियोफोबिक सॉल में लियोफिलिक सोल काफी स्थिर होते हैं और इनमें मौजूद छितरे हुए कण रखने पर भी शांत नहीं होते। हालांकि, लंबे समय तक खड़े रहने पर, अपेक्षाकृत बड़े आकार के कुछ कोलाइडयन कण धीरे-धीरे तलछट हो सकते हैं।]
  • Colour: The colour of a colloidal solution depends upon the size of colloidal particles present in it. Larger particles absorb the light of longer wavelength and therefore transmit light of shorter wavelength. For example, a silver so having particles of size 150nm appears violet, whereas that having particles of size 60nm appears orange yellow.[रंग: कोलाइडल विलयन का रंग इसमें मौजूद कोलाइडल कणों के आकार पर निर्भर करता है। बड़े कण लंबी तरंग दैर्ध्य की रोशनी को अवशोषित करते हैं और इसलिए छोटी तरंग दैर्ध्य की रोशनी को संचारित करते हैं। उदाहरण के लिए, 150nm आकार वाला एक कण बैंगनी दिखाई देता है, जबकि 60nm आकार वाले कण नारंगी पीले दिखाई देते हैं।]

Optical Properties of Colloids (Tyndall Effect) [कोलाइड्स के ऑप्टिकल गुण (टाइन्डल इफेक्ट)]

  • When an intense converging beam of light is passed through a colloidal solution kept in dark, the path of the beam gets illuminated with a bluish light. This phenomenon is called Tyndall effect and the illuminated path is known as Tyndall cone.[जब प्रकाश का एक तीव्र अभिसरण किरण अंधेरे में रखे कोलाइडल घोल से होकर गुजरता है, तो किरण का मार्ग एक नीली रोशनी के साथ प्रकाशमान हो जाता है। इस घटना को टाइन्डल प्रभाव कहा जाता है और रोशन पथ को टाइन्डल शंकु के रूप में जाना जाता है।]



    The phenomenon was first observed by Tyndall in 1869. [इस घटना का सबसे पहले 1869 में टाइन्डल ने अवलोकन किया था।]
  • The Tyndall effect is due to the scattering of light by colloidal particles. Since the dimensions of colloidal particles are comparable to the wavelength of ultraviolet and visible radiations, they scatter these and get illuminated.[टाइन्डॉल का प्रभाव कोलाइडल कणों द्वारा प्रकाश के प्रकीर्णन के कारण होता है। चूंकि कोलाइडयन कणों के आयाम पराबैंगनी और दृश्य विकिरणों की तरंग दैर्ध्य के बराबर हैं, इसलिए वे इनको तितर बितर करते हैं और प्रदीप्त होते हैं।]
  • Tyndall EffectTyndall observed that the zone of scattered light is much larger than the particle itself. This is why colloidal particles look like bright spots when viewed with a microscope at right angles to the beam of light . Thus, Tyndall effect may be defined as the scattering of light by colloidal particles present in a colloidal solution.[टंडाल ने देखा कि बिखरे हुए प्रकाश का क्षेत्र कण से बहुत बड़ा है। यही कारण है कि कोलाइडयन कण चमकीले धब्बों की तरह दिखते हैं, जब एक सूक्ष्मदर्शी को प्रकाश के बीम पर सही कोण पर देखा जाता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। इस प्रकार, Tyndall प्रभाव को कोलाइडल समाधान में मौजूद कोलाइडल कणों द्वारा प्रकाश के प्रकीर्णन के रूप में परिभाषित किया जा सकता है]
  • Tyndall effect is not exhibited by true solutions. This is because the particles (ions or molecules) present in a true solution are too small to scatter light. Thus,[Tyndall प्रभाव का सही समाधान प्रदर्शित नहीं होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक सच्चे समाधान में मौजूद कण (आयन या अणु) प्रकाश को तितर बितर करने के लिए बहुत छोटे हैं। इस प्रकार,]
  • Tyndall effect can be used to distinguish a colloidal solution from a true solution. The phenomenon has also been used to devise an instrument known as ultra microscope. The instrument is used for the detection of the particles of colloidal dimensions. Tyndall effect also establishes the fact that colloidal systems are heterogeneous in nature. [टाइन्डॉल प्रभाव का उपयोग कोलाइडल समाधान को एक सच्चे समाधान से अलग करने के लिए किया जा सकता है। इस घटना का उपयोग अल्ट्रा माइक्रोस्कोप नामक एक उपकरण को तैयार करने के लिए भी किया गया है। साधन का उपयोग कोलाइडल आयामों के कणों का पता लगाने के लिए किया जाता है। टाइन्डॉल प्रभाव इस तथ्य को भी स्थापित करता है कि कोलाइडल सिस्टम प्रकृति में विषम हैं।]
  • Brownian Movement




  • Colloidal particles present in a colloidal solution exhibit a very important property called Brownian movement. When a colloidal solution is viewed under an ultra microscope, the colloidal particles are seen continuously moving in a zigzag path. [कोलाइडल समाधान में मौजूद कोलाइडल कण ब्राउनियन आंदोलन नामक एक बहुत ही महत्वपूर्ण गुण को प्रदर्शित करते हैं। जब एक कोलाइडल समाधान को एक अल्ट्रा माइक्रोस्कोप के तहत देखा जाता है, तो कोलाइडल कणों को एक ज़िगज़ैग पथ में लगातार चलते देखा जाता है।]
  • The property was discovered by a botanist Robert Brown in 1827, when he observed that pollen grains suspended in water exhibit random zigzag motion. After the name of the discoverer, the property was named as Brownian movement. It may be defined as follows. [1827 में एक वनस्पति विज्ञानी रॉबर्ट ब्राउन द्वारा संपत्ति की खोज की गई थी, जब उन्होंने देखा कि पानी में निलंबित पराग कण, यादृच्छिक ज़िगज़ैग गति को प्रदर्शित करते हैं। खोजकर्ता के नाम के बाद, संपत्ति को ब्राउनियन आंदोलन के रूप में नामित किया गया था। इसे निम्नानुसार परिभाषित किया जा सकता है।]The continuous zigzag movement of the colloidal particles in the dispersion medium in a colloidal solution is called Brownian movement. [कोलाइडल समाधान में फैलाव माध्यम में कोलाइडल कणों के निरंतर ज़िगज़ैग आंदोलन को ब्राउनियन आंदोलन कहा जाता है।]

Cause of Brownian Movement[ब्राउनियन आंदोलन का कारण]

  • Brownian movement is due to the unequal bombardments of the moving molecules of dispersion medium on colloidal particles. The moving molecules of the dispersion medium continuously attack on colloidal particles from all sides and impart momentum to them.[ब्राउनियन आंदोलन कोलाइडल कणों पर फैलाव माध्यम के बढ़ते अणुओं की असमान बमबारी के कारण है। फैलाव माध्यम के बढ़ते अणु हर तरफ से कोलाइडल कणों पर लगातार हमला करते हैं और उन्हें गति प्रदान करते हैं।]
  • Since the chances of their collisions are unequal, the net driving force on a colloidal particle forces it to move a particular direction. As the particle moves in that direction, other molecules of the medium again collide with it and the particle changes its direction. The process continues. This results in a random zigzag movement of the colloidal particle. [चूंकि उनके टकराने की संभावना असमान है, एक कोलाइडल कण पर शुद्ध ड्राइविंग बल इसे एक विशेष दिशा को स्थानांतरित करने के लिए मजबूर करता है। जैसे-जैसे कण उस दिशा में आगे बढ़ता है, माध्यम के अन्य अणु फिर से इससे टकराते हैं और कण अपनी दिशा बदल लेते हैं। प्रक्रिया जारी है। यह कोलाइडल कण के एक यादृच्छिक झिझक आंदोलन में परिणाम है।]
  • The Brownian movement decreases with an increase in the size of colloidal particle. This is why suspensions do not exhibit this type of movement. Brownian movement plays an important role in imparting stability to a sol. This is because Brownian movement opposes the gravitational forces acting on colloidal particles and prevents them from getting settled down.[ब्राउनियन आंदोलन कोलाइडल कण के आकार में वृद्धि के साथ घटता है। यही कारण है कि निलंबन इस प्रकार के आंदोलन का प्रदर्शन नहीं करते हैं। ब्राउनियन आंदोलन एक सोल को स्थिरता प्रदान करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ब्राउनियन आंदोलन कोलाइडल कणों पर काम करने वाले गुरुत्वाकर्षण बलों का विरोध करता है और उन्हें बसने से रोकता है।]
  • Electrical Properties of Colloidal Solutions
  • Positively charged sols: Metallic hydroxide sols e.g., Fe(OH)3, Al(OH)3, Cr(OH)3, etc., TiO2 sol, hemoglobin, sols of basic dyes such as methylene blue etc. [धनात्मक आवेशित सोल: मेटालिक हाइड्रॉक्साइड सोल उदा।, Fe (OH) 3, Al (OH) 3, Cr (OH) 3 इत्यादि, TiO2 सोल, हीमोग्लोबिन, बुनियादी रंगों के मिथल्स जैसे मिथाइलीन ब्लू इत्यादि।]
  • Negatively charged sols:  Metal sols e.g., Au, Ag, Cu, Pt etc. sols, metal sulphide sols e.g., As2S3, CdS etc. sols; starch sol, sols of acid dyes such as Congo red etc.[नकारात्मक रूप से आवेशित सॉल: धातु के सॉलिड उदा।, ए.यू., ए.जी., क्यू।, पीटी आदि सोल, मेटल सल्फाइड सोल्स जैसे, एस 2 एस 3, सीडीएस आदि सोल; स्टार्च सोल, एसिड डाई के सोल जैसे कांगो लाल आदि।]
  • Brownian movement is due to the unequal bombardments of the moving molecules of dispersion medium on colloidal particles. The moving molecules of the dispersion medium continuously attack on colloidal particles from all sides and impart momentum to them.[ब्राउनियन आंदोलन कोलाइडल कणों पर फैलाव माध्यम के बढ़ते अणुओं की असमान बमबारी के कारण है। फैलाव माध्यम के बढ़ते अणु हर तरफ से कोलाइडल कणों पर लगातार हमला करते हैं और उन्हें गति प्रदान करते हैं।]
  • Since the chances of their collisions are unequal, the net driving force on a colloidal particle forces it to move a particular direction. As the particle moves in that direction, other molecules of the medium again collide with it and the particle changes its direction. The process continues. This results in a random zigzag movement of the colloidal particle. [चूंकि उनके टकराने की संभावना असमान है, एक कोलाइडल कण पर शुद्ध ड्राइविंग बल इसे एक विशेष दिशा को स्थानांतरित करने के लिए मजबूर करता है। जैसे-जैसे कण उस दिशा में आगे बढ़ता है, माध्यम के अन्य अणु फिर से इससे टकराते हैं और कण अपनी दिशा बदल लेते हैं। प्रक्रिया जारी है। यह कोलाइडल कण के एक यादृच्छिक झिझक आंदोलन में परिणाम है।]
  • The Brownian movement decreases with an increase in the size of colloidal particle. This is why suspensions do not exhibit this type of movement. Brownian movement plays an important role in imparting stability to a sol. This is because Brownian movement opposes the gravitational forces acting on colloidal particles and prevents them from getting settled down.[ब्राउनियन आंदोलन कोलाइडल कण के आकार में वृद्धि के साथ घटता है। यही कारण है कि निलंबन इस प्रकार के आंदोलन का प्रदर्शन नहीं करते हैं। ब्राउनियन आंदोलन एक सोल को स्थिरता प्रदान करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ब्राउनियन आंदोलन कोलाइडल कणों पर काम करने वाले गुरुत्वाकर्षण बलों का विरोध करता है और उन्हें बसने से रोकता है।]

Coagulation or Flocculation[जमावट या फ्लोकुलेशन]

coagulation of positively charged colloids

  • The stability of a sol is due to the charge present on the colloidal particles. Due to similar charges, colloidal particles repel one another and are unable to combine together to form larger particles. However, if the charge on colloidal particles is destroyed, they are free to come nearer and grow in size.[एक सोल की स्थिरता कोलाइडल कणों पर मौजूद चार्ज के कारण होती है। समान आरोपों के कारण, कोलाइडयन कण एक दूसरे को पीछे हटाते हैं और बड़े कणों को बनाने के लिए एक साथ संयोजन करने में असमर्थ होते हैं। हालांकि, अगर कोलाइडल कणों पर चार्ज नष्ट हो जाता है, तो वे निकट आने और आकार में बढ़ने के लिए स्वतंत्र हैं।]
  • When the particles become sufficiently large, they get precipitated. This phenomenon is termed as coagulation or flocculation.[जब कण पर्याप्त रूप से बड़े हो जाते हैं, तो वे अवक्षेपित हो जाते हैं। इस घटना को जमावट या flocculation के रूप में कहा जाता है।]
  • The coagulation of colloidal solution can be achieved by the addition of an electrolyte.[कोलाइडल समाधान के जमावट को एक इलेक्ट्रोलाइट के अतिरिक्त द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।]
  • It is to be noted that a small amount of electrolyte is necessary for the stability of a sol because the ions of the electrolyte get adsorbed on colloidal particles and impart them some charge. However, when an electrolyte is added in substantial amount the positively charged ions of the electrolyte neutralize the charge on colloidal particles and compel the sol to get coagulated.[यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक सोल की स्थिरता के लिए इलेक्ट्रोलाइट की एक छोटी मात्रा आवश्यक है क्योंकि इलेक्ट्रोलाइट के आयन कोलाइडल कणों पर सोख लेते हैं और उन्हें कुछ चार्ज प्रदान करते हैं। हालांकि, जब एक इलेक्ट्रोलाइट को पर्याप्त मात्रा में जोड़ा जाता है, तो इलेक्ट्रोलाइट के सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन कोलाइडल कणों पर चार्ज को बेअसर करते हैं और सोल को जमाव प्राप्त करने के लिए मजबूर करते हैं।]
  • Coagulation may be defined as the phenomenon involving the precipitation of a colloidal solution on addition of an electrolyte. [जमावट को एक इलेक्ट्रोलाइट के अलावा कोलाइडल समाधान की वर्षा को शामिल करने वाली घटना के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।]
  • Hardy-Schulze rule: The coagulation capacity of an electrolyte depends upon the valence of ion responsible for causing coagulation. As we have seen above, the ion responsible for causing coagulation is the one which carries charge opposite to that present on colloidal particles.[हार्डी-शुल्ज नियम: इलेक्ट्रोलाइट की जमावट क्षमता जमाव पैदा करने के लिए जिम्मेदार आयन की वैधता पर निर्भर करती है। जैसा कि हमने ऊपर देखा है कि जमावट पैदा करने के लिए जिम्मेदार आयन वह है जो कोलाइडल कणों पर मौजूद वर्तमान के विपरीत चार्ज करता है।]
  • For example, a positively charged sol gets coagulated by the negatively charged ions of the added electrolyte. From a study of the coagulation behavior of various electrolytes towards a particular sol, Hardy and Schulze suggested a general rule known as Hardy-Schulze rule.[उदाहरण के लिए, एक सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया सोल जोड़ा इलेक्ट्रोलाइट के नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों द्वारा समन्वित हो जाता है। एक विशेष सोल के प्रति विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट्स के जमावट व्यवहार के एक अध्ययन से, हार्डी और शुल्ज़ ने एक सामान्य नियम का सुझाव दिया जिसे हार्डी-शुल्ज़ नियम के रूप में जाना जाता है।
  • The rule can be stated as the greater is the valence of the oppositely charged ion of the electrolyte added to a colloidal solution, the faster is the coagulation of the colloidal solution. [नियम के रूप में कहा जा सकता है कि बृहदांत्र एक कोलाइडल समाधान में जोड़ा इलेक्ट्रोलाइट के विपरीत चार्ज आयन की वैधता है, तेजी से कोलाइडल समाधान का जमावट है।]
  • Thus, higher the charge on oppositely charged ion greater is its coagulating power. For example, the coagulation power of different cations for coagulating a negatively charged sol of As2S3 follows the order. [इस प्रकार, उच्चतर रूप से आवेशित आयन पर अधिक आवेश इसकी जमावट शक्ति है। उदाहरण के लिए, As2S3 के नकारात्मक चार्ज सॉले को जमा करने के लिए अलग-अलग उद्धरणों की जमावट शक्ति आदेश का पालन करती है।]Al3+ > Ba2+ > Na+




-: Practice Questions[अभ्यास प्रश्न] :-

Question for practice:[अभ्यास के लिए प्रश्न:]

Q 1: Which of the following alternatives represents the correct order of coagulation power of ions?[प्रश्न 1: निम्नलिखित में से कौन सा विकल्प आयनों की जमावट शक्ति के सही क्रम का प्रतिनिधित्व करता है?]

Q 2: When an intense converging beam of light is passed through a colloidal solution kept in dark, the path of the beam gets illuminated with a bluish light. This phenomenon is called[प्रश्न 2: जब प्रकाश का एक तीव्र अभिसरण किरण अंधेरे में रखे कोलाइडल विलयन से होकर गुजरता है, तो किरण का मार्ग एक प्रकाशमय प्रकाश से प्रकाशित हो जाता है। इस घटना को कहा जाता है]

Q 3: Which of the following alternatives  does not form a positively charged sol ?[प्रश्न 3: निम्नलिखित में से कौन सा विकल्प सकारात्मक रूप से आवेशित सोल नहीं बनाता है?]

Q 4: The minimum amount of any colloid in milligrams which is just sufficient to prevent the coagulation of 10 ml of a gold sol on the addition of 1 mL of 10% sodium chloride solution is called its?[प्रश्न 4: मिलीग्राम में किसी भी कोलाइड की न्यूनतम मात्रा जो 10% सोडियम क्लोराइड समाधान के 1 एमएल के अतिरिक्त सोने के 10 मिलीलीटर के जमाव को रोकने के लिए पर्याप्त है]

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