1. ఆమ్ల-క్షార సూచికలు – లిట్మస్, పసుపు, ఫినాఫ్తలీన్ (Acid-Base Indicators)
ఆహారంలోని పులుపు రుచికి ఆమ్లాలు (Acids), చేదు రుచికి క్షారాలు (Bases) కారణం. ఎక్కువ తిన్నప్పుడు కడుపులో ఆమ్లత పెరిగితే నిమ్మరసం, వెనిగర్ కాకుండా బేకింగ్ సోడా ద్రావణం ఉపశమనం ఇస్తుంది, ఎందుకంటే క్షారం ఆమ్లం ప్రభావాన్ని రద్దు చేస్తుంది.
రుచి చూడకుండానే పదార్థం ఆమ్లమో క్షారమో తెలుసుకోవడానికి సూచికలను వాడతారు.
ముఖ్య విషయాలు
- ఆమ్లాల లక్షణాలు:
- పుల్లని రుచి
- నీలి లిట్మస్ను ఎరుపుగా మారుస్తాయి.
- క్షారాల లక్షణాలు:
- చేదు రుచి
- ఎర్ర లిట్మస్ను నీలంగా మారుస్తాయి.
- సహజ సూచికలు (Natural indicators):
- లిట్మస్ (Litmus): లైకెన్ నుండి తీసిన ఊదా రంగు రంగు పదార్థం. లైకెన్ థాలోఫైటా (Thallophyta) విభాగానికి చెందిన మొక్క.
- లిట్మస్ ద్రావణం ఆమ్లమూ కాక క్షారమూ కాకపోతే (తటస్థం) ఊదా రంగులో ఉంటుంది.
- పసుపు (Turmeric): కూర మరక తెల్ల బట్టపై ఉన్నప్పుడు క్షార స్వభావం ఉన్న సబ్బు రుద్దితే ఎరుపు-గోధుమ రంగుకు మారుతుంది; బాగా నీటితో కడిగితే మళ్లీ పసుపు అవుతుంది.
- ఇతర సహజ సూచికలు: ఎర్ర క్యాబేజీ ఆకులు, హైడ్రేంజియా (Hydrangea), పెటూనియా (Petunia), జెరేనియం (Geranium) వంటి పూల రేకులు.
- కృత్రిమ సూచికలు (Synthetic indicators): మిథైల్ ఆరెంజ్ (Methyl orange), ఫినాఫ్తలీన్ (Phenolphthalein).
- యాసిడ్-బేస్ సూచికలు: ద్రావణంలో ఆమ్లం లేదా క్షారం ఉనికిని రంగు మార్పుతో తెలిపే రంగులు లేదా వాటి మిశ్రమాలను ఆమ్ల-క్షార సూచికలు (Acid-base indicators) అంటారు.
సులభమైన ఉదాహరణ
మూడు పరీక్ష నాళికలలో శుద్ధ జలం, ఆమ్ల ద్రావణం, క్షార ద్రావణం ఉన్నాయి; చేతిలో ఎర్ర లిట్మస్ మాత్రమే ఉంది అనుకుందాం. మొదట మూడింటిలో ఎర్ర లిట్మస్ ముంచితే క్షారం ఉన్న నాళికలో అది నీలమవుతుంది. ఇప్పుడు ఆ నీలమైన కాగితాన్ని మిగిలిన రెండింటిలో ముంచితే ఆమ్లంలో అది ఎర్రగా మారుతుంది; మార్పు లేని నాళికలో శుద్ధ జలం ఉంటుంది.
2. ప్రయోగశాల ద్రావణాల పరీక్ష, వాసన సూచికలు (Olfactory Indicators)
ప్రయోగశాలలో సాధారణంగా వాడే ఆమ్లాలు, క్షారాలను ఎర్ర లిట్మస్, నీలి లిట్మస్, ఫినాఫ్తలీన్, మిథైల్ ఆరెంజ్ సూచికలతో పరీక్షించి రంగు మార్పులను పట్టికలో నమోదు చేస్తారు. కొన్ని పదార్థాల వాసన ఆమ్ల లేదా క్షార యానకంలో మారుతుంది; వాటిని వాసన సూచికలు అంటారు.
ముఖ్య విషయాలు
- ప్రయోగశాల ఆమ్లాలు: హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం (HCl), సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం (H2SO4), నైట్రిక్ ఆమ్లం (HNO3), ఎసిటిక్ ఆమ్లం (CH3COOH).
- ప్రయోగశాల క్షారాలు: సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ (NaOH), కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్ [Ca(OH)2], పొటాషియం హైడ్రాక్సైడ్ (KOH), మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ [Mg(OH)2], అమ్మోనియం హైడ్రాక్సైడ్ (NH4OH).
- సూచికల రంగులు (సాధారణ ఫలితం):
- ఆమ్లాలు: నీలి లిట్మస్ ఎరుపు; ఎర్ర లిట్మస్ మారదు; ఫినాఫ్తలీన్ రంగులేదు; మిథైల్ ఆరెంజ్ ఎరుపు.
- క్షారాలు: ఎర్ర లిట్మస్ నీలం; నీలి లిట్మస్ మారదు; ఫినాఫ్తలీన్ గులాబీ; మిథైల్ ఆరెంజ్ పసుపు.
- వాసన సూచికలు (Olfactory indicators): ఆమ్ల లేదా క్షార యానకంలో వాసన మారే పదార్థాలు.
- ఉల్లిపాయ ముక్కలను ప్లాస్టిక్ సంచిలో గుడ్డ ముక్కలతో రాత్రంతా ఫ్రిజ్లో ఉంచి ఆ గుడ్డ పట్టీలను పరీక్షకు వాడతారు.
- సజల HCl వేసిన పట్టీ వాసన మారదు
- సజల NaOH వేసిన పట్టీ ఉల్లి వాసన పోతుంది.
- వెనిల్లా ఎసెన్స్, లవంగ నూనె (Clove oil) కూడా సజల NaOH తో వాసన కోల్పోతాయి, సజల HCl తో వాసన అలాగే ఉంటుంది.
- కాబట్టి ఉల్లి, వెనిల్లా, లవంగం వాసన సూచికలుగా పనిచేస్తాయి.
- గమనిక:
- లిట్మస్, పసుపు, ఎర్ర క్యాబేజీ వంటివి రంగు సూచికలు
- ఉల్లి, వెనిల్లా, లవంగ నూనె వాసన సూచికలు.
సులభమైన ఉదాహరణ
వెనిల్లా ఎసెన్స్లో కొన్ని చుక్కల సజల NaOH కలిపితే దాని తీయని వాసన తగ్గిపోతుంది. అదే ఎసెన్స్కు సజల HCl కలిపితే వాసన మారదు; ఇలా వాసన మారడాన్ని బట్టి యానకం క్షారమని తెలుస్తుంది.
3. ఆమ్లాలు, క్షారాల చర్య లోహాలతో – హైడ్రోజన్ వాయువు (Reaction with Metals)
ఆమ్లాలు లోహాలతో చర్య జరిపినప్పుడు బుడగలుగా హైడ్రోజన్ వాయువు వెలువడుతుంది. ఈ చర్యలో లోహం ఆమ్లంలోని హైడ్రోజన్ పరమాణువులను స్థానభ్రంశం చేసి లవణం (Salt) అనే సమ్మేళనాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.
ముఖ్య విషయాలు
- సాధారణ చర్య: ఆమ్లం + లోహం → లవణం + హైడ్రోజన్ వాయువు.
- జింక్ + సజల సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం:
- జింక్ గుళికల ఉపరితలంపై బుడగలు కనిపిస్తాయి
- ఈ వాయువును సబ్బు ద్రావణంలోకి పంపితే బుడగలు వస్తాయి. వాయువు నిండిన బుడగ దగ్గరికి మండే కొవ్వొత్తిని తెస్తే 'టప్' శబ్దంతో మండుతుంది – హైడ్రోజన్ గుర్తింపు పరీక్ష ఇదే.
- సమీకరణం: Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2.
- ఇతర ఆమ్లాలు:
- HCl, HNO3, CH3COOH లతో కూడా అదే రకమైన చర్య
- బుడగలు వచ్చే వేగం ఆమ్లాన్ని బట్టి మారుతుంది.
- వ్యాయామాల్లోని సమీకరణాలు:
- Mg + 2HCl → MgCl2 + H2.
- 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2.
- Fe + 2HCl → FeCl2 + H2.
- క్షారంతో లోహం: జింక్ గుళికలకు సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణం కలిపి వేడి చేస్తే కూడా హైడ్రోజన్ వస్తుంది.
- 2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2.
- ఏర్పడే లవణం సోడియం జింకేట్ (Sodium zincate).
- క్షారాలతో ఇలాంటి చర్య అన్ని లోహాలకు సాధ్యం కాదు.
- దైనందిన అనువర్తనం: పెరుగు, పుల్లని పదార్థాలను ఇత్తడి, రాగి పాత్రలలో ఉంచకూడదు, ఎందుకంటే వాటిలోని ఆమ్లాలు లోహంతో చర్య జరిపి హానికర లవణాలను ఏర్పరుస్తాయి, ఆహారం పాడవుతుంది.
- ఆమ్లాలు వాయువు మూలం: అన్ని ఆమ్లాలు లోహాలతో చర్యలో హైడ్రోజన్ వాయువునే ఇస్తాయి కాబట్టి ఆమ్లాలన్నింటిలో హైడ్రోజన్ ఉమ్మడి మూలకం.
సులభమైన ఉదాహరణ
మెగ్నీషియం రిబ్బన్ను సజల HCl లో వేస్తే బుడగలు వేగంగా వస్తాయి; ఆ వాయువును నాళికపై పట్టుకుని కొవ్వొత్తి చూపిస్తే 'టప్' మని మండుతుంది – ఇదే హైడ్రోజన్ ఉనికికి రుజువు.
4. లోహ కార్బొనేట్లు, హైడ్రోజన్ కార్బొనేట్ల చర్య ఆమ్లాలతో (Carbonates and Acids)
సోడియం కార్బొనేట్ (Na2CO3), సోడియం హైడ్రోజన్ కార్బొనేట్ (NaHCO3) లకు సజల HCl కలిపినప్పుడు బుడగలతో వాయువు వస్తుంది. ఈ వాయువును సున్నపు నీటి (లైమ్ వాటర్ – కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణం) లోకి పంపితే అది పాలలా తెల్లగా మారుతుంది.
కాబట్టి ఆ వాయువు కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2).
ముఖ్య విషయాలు
- పరీక్ష నాళిక A: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2.
- పరీక్ష నాళిక B: NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2.
- సున్నపు నీటితో పరీక్ష: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O. తెల్లని అవక్షేపం (White precipitate) కాల్షియం కార్బొనేట్.
- అధిక CO2: ఎక్కువ కార్బన్ డయాక్సైడ్ పంపితే తెల్లని CaCO3 కరిగి కాల్షియం హైడ్రోజన్ కార్బొనేట్ ఏర్పడుతుంది: CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3)2 (నీటిలో కరుగుతుంది). అందువల్ల ద్రావణం మళ్లీ స్పష్టమవుతుంది.
- కాల్షియం కార్బొనేట్ రూపాలు: సున్నపురాయి (Limestone), సుద్ద (Chalk), పాలరాయి (Marble) – ఇవన్నీ కాల్షియం కార్బొనేట్ వేర్వేరు రూపాలు.
- సాధారణ చర్య: లోహ కార్బొనేట్/లోహ హైడ్రోజన్ కార్బొనేట్ + ఆమ్లం → లవణం + కార్బన్ డయాక్సైడ్ + నీరు.
- అనువర్తనాలు:
- గుడ్డు పెంకుతో ఆమ్లం చర్య జరిపి సున్నపు నీటిని పాలలా చేసే వాయువునిస్తే ద్రావణంలో కాల్షియం క్లోరైడ్ (CaCl2) ఉంటుంది (ఆమ్లం HCl అయితే), ఎందుకంటే పెంకు కాల్షియం కార్బొనేట్.
- లోహ సమ్మేళనం A సజల HCl తో బుడగలు ఇచ్చి, ఆ వాయువు మండే కొవ్వొత్తిని ఆర్పి, CaCl2 ఏర్పడితే సమ్మేళనం A = CaCO3: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2.
సులభమైన ఉదాహరణ
పాలరాయి నేలపై ఆమ్లం (నిమ్మరసం, టాయిలెట్ క్లీనర్) పడితే బుడగలు వచ్చి నేల పాడవుతుంది; కారణం పాలరాయి కాల్షియం కార్బొనేట్ ఆమ్లంతో చర్య జరిపి CO2 విడుదల చేయడం.
5. తటస్థీకరణ చర్య, లోహ-అలోహ ఆక్సైడ్ల స్వభావం (Neutralisation and Oxides)
ఆమ్లం, క్షారం ఒకదాని ప్రభావాన్ని మరొకటి రద్దు చేస్తాయి. సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణానికి ఫినాఫ్తలీన్ కలిపితే గులాబీ రంగు వస్తుంది; దీనికి చుక్క చుక్కగా HCl కలిపితే గులాబీ రంగు పోతుంది; మళ్లీ కొన్ని చుక్కల NaOH కలిపితే గులాబీ రంగు తిరిగి వస్తుంది.
ముఖ్య విషయాలు
- తటస్థీకరణ (Neutralisation): ఆమ్లం, క్షారం చర్య జరిపి లవణం, నీటిని ఇచ్చే చర్య. క్షారం + ఆమ్లం → లవణం + నీరు.
- ఉదాహరణ: NaOH + HCl → NaCl + H2O.
- ఘనపరిమాణ లెక్క: 10 mL NaOH ద్రావణాన్ని తటస్థీకరించడానికి 8 mL HCl అవసరమైతే అదే ద్రావణాల 20 mL NaOH కు 16 mL HCl కావాలి (నిష్పత్తి అలాగే ఉంటుంది).
- యాంటాసిడ్లు:
- అజీర్ణంలో అధిక ఆమ్లాన్ని తటస్థీకరించే మందులు
- ఇవి క్షారాలు (ఉదా: మిల్క్ ఆఫ్ మెగ్నీషియా). అజీర్ణ చికిత్సకు వాడే మందు రకం యాంటాసిడ్ (యాంటీబయాటిక్, అనాల్జెసిక్, యాంటిసెప్టిక్ కావు).
- లోహ ఆక్సైడ్లు + ఆమ్లాలు:
- కాపర్ ఆక్సైడ్కు సజల HCl కలిపితే ద్రావణం నీలి-ఆకుపచ్చ రంగులోకి మారి, ఆక్సైడ్ కరుగుతుంది
- ఏర్పడినది కాపర్(II) క్లోరైడ్.
- లోహ ఆక్సైడ్ + ఆమ్లం → లవణం + నీరు.
- ఈ చర్య క్షారం + ఆమ్లం చర్యను పోలి ఉంటుంది కాబట్టి లోహ ఆక్సైడ్లు క్షార ఆక్సైడ్లు (Basic oxides).
- అలోహ ఆక్సైడ్ + క్షారం: కార్బన్ డయాక్సైడ్ కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్ (క్షారం)తో చర్య జరిపి లవణం (CaCO3), నీరు ఇస్తుంది. ఇది ఆమ్లం-క్షారం చర్యను పోలినందున అలోహ ఆక్సైడ్లు ఆమ్ల స్వభావం కలవి (Acidic oxides).
సులభమైన ఉదాహరణ
తేనెటీగ కుట్టిన చోట బేకింగ్ సోడా రాస్తే ఉపశమనం – క్షారం ఆమ్లాన్ని తటస్థీకరించడం వల్లే.
6. ఆమ్లాలన్నింటిలో ఉమ్మడి లక్షణం – H+ అయాన్లు, విద్యుత్ వాహకత (Hydrogen Ions)
ఆమ్లాలన్నీ ఒకే రకమైన రసాయన ధర్మాలను చూపుతాయి. లోహాలతో హైడ్రోజన్ వాయువు ఇవ్వడం వల్ల హైడ్రోజన్ అన్నింటికీ సాధారణమని తెలుస్తుంది. కానీ హైడ్రోజన్ ఉన్న ప్రతి సమ్మేళనం ఆమ్లం కాదని విద్యుత్ ప్రయోగం చూపుతుంది.
ముఖ్య విషయాలు
- వాహకత ప్రయోగం (Activity 2.8):
- ఒక కార్క్కు రెండు మేకులు బిగించి బీకరులో ఉంచి, 6 వోల్ట్ బ్యాటరీ, బల్బు, స్విచ్తో కలుపుతారు.
- సజల HCl, సజల సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం పోస్తే బల్బు వెలుగుతుంది.
- గ్లూకోజ్, ఆల్కహాల్ ద్రావణాలలో బల్బు వెలగదు – ఇవి హైడ్రోజన్ ఉన్నా విద్యుత్ను ప్రవహింపజేయవు.
- బల్బు వెలగడం:
- ద్రావణం ద్వారా విద్యుత్ ప్రవాహం ఉందని అర్థం
- ఈ ప్రవాహాన్ని అయాన్లు మోస్తాయి.
- ఆమ్లాల అయాన్లు: ఆమ్లాలు H+ ను ధనాయనం (Cation)గా, ఒక ఋణాయనం (Anion)ను కలిగి ఉంటాయి:
- HCl లో Cl-.
- HNO3 లో NO3-.
- H2SO4 లో SO4 2-.
- CH3COOH లో CH3COO-.
- ముఖ్య నిర్ణయం:
- ఆమ్లాలలో ధనాయనం H+ కాబట్టి ఆమ్లాలు ద్రావణంలో హైడ్రోజన్ అయాన్లు H+(aq) ను ఇస్తాయి
- ఇవే వాటి ఆమ్ల ధర్మాలకు కారణం.
- క్షారాలు: సోడియం హైడ్రాక్సైడ్, కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్ వంటి క్షార ద్రావణాలు కూడా విద్యుత్ను వాహకం చేస్తాయి, ఎందుకంటే అవి అయాన్లను (OH-) ఇస్తాయి.
- స్వేదన జలం, వర్షపు నీరు:
- శుద్ధ స్వేదన జలం విద్యుత్ను ప్రవహింపజేయదు
- వర్షపు నీటిలో కరిగిన ఆమ్ల వాయువుల (CO2 వంటివి) వల్ల అయాన్లు ఉంటాయి కాబట్టి అది వాహకం.
- ఆల్కహాల్, గ్లూకోజ్ ఎందుకు ఆమ్లాలు కావు: అవి ద్రావణంలో H+ అయాన్లను విడుదల చేయవు, అందుకే ఆమ్ల ధర్మాలు చూపవు.
సులభమైన ఉదాహరణ
గ్లూకోజ్ ద్రావణంలో బల్బు వెలగదు కానీ HCl ద్రావణంలో వెలుగుతుంది; అంటే గ్లూకోజ్లో అయాన్లు లేవు, HCl లో ఉన్నాయి.
7. నీటిలో ఆమ్లం, క్షారం ప్రవర్తన – H3O+, క్షారాలు, ఆల్కలీ (Hydronium Ion and Alkali)
ఆమ్లాలు అయాన్లను నీటిలోనే ఇస్తాయా? దీనిని HCl వాయువు ప్రయోగంతో పరీక్షిస్తారు. పొడి పరీక్ష నాళికలో 1 g ఘన NaCl తీసుకుని దానికి గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం కలిపితే HCl వాయువు వస్తుంది.
ముఖ్య విషయాలు
- పరీక్ష: ఈ వాయువును మొదట పొడి నీలి లిట్మస్ కాగితానికి, తరువాత తడి నీలి లిట్మస్ కాగితానికి చూపుతారు.
- పొడి కాగితం రంగు మారదు.
- తడి కాగితం ఎర్రగా మారుతుంది.
- నిర్ధారణ:
- పొడి HCl వాయువు ఆమ్ల స్వభావం చూపదు
- HCl ద్రావణం (నీటితో) చూపుతుంది.
- ఎందుకు:
- HCl అణువుల నుండి H+ వేరవడం నీరు లేకుండా జరగదు
- నీటి సమక్షంలోనే హైడ్రోజన్ అయాన్లు ఏర్పడతాయి. అందుకే ఆమ్లాలు నీరు లేనప్పుడు ఆమ్ల ధర్మం చూపవు.
- చర్య: HCl + H2O → H3O+ + Cl-.
- హైడ్రోనియం అయాన్ (H3O+):
- H+ ఒంటరిగా ఉండదు
- నీటి అణువుతో కలిసి H3O+ గా ఉంటుంది (H+ + H2O → H3O+). కాబట్టి హైడ్రోజన్ అయాన్లను H+(aq) లేదా H3O+ గా చూపాలి.
- క్షారాలు నీటిలో:
- NaOH(s) → Na+(aq) + OH-(aq)
- KOH(s) → K+(aq) + OH-(aq)
- Mg(OH)2(s) → Mg2+(aq) + 2OH-(aq). క్షారాలు నీటిలో హైడ్రాక్సైడ్ (OH-) అయాన్లను ఇస్తాయి.
- ఆల్కలీ (Alkali):
- నీటిలో కరిగే క్షారం. అన్ని క్షారాలు నీటిలో కరగవు. ఆల్కలీలు తాకితే జారుడుగా (సబ్బులా), చేదుగా, క్షయకారిగా ఉంటాయి
- రుచి చూడకూడదు, తాకకూడదు.
- తటస్థీకరణ అయానిక్ రూపంలో:
- H X + M OH → M X + HOH
- అంటే H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l).
- హెచ్చరిక గుర్తు: గాఢ ఆమ్లాలు, క్షారాల డబ్బాలపై హెచ్చరిక చిహ్నం ఉంటుంది.
- గమనిక: పాఠంలోని పట్టికలో ఇచ్చిన క్షారాలలో NaOH, KOH, Ca(OH)2 ఆల్కలీలు (నీటిలో కరిగేవి).
సులభమైన ఉదాహరణ
పొడి HCl వాయువు పొడి లిట్మస్ రంగు మార్చదు, కానీ అదే వాయువు తడి కాగితంపై ఉన్న నీటిలో కరిగి H3O+ ఇవ్వడం వల్ల తడి లిట్మస్ ఎరుపవుతుంది.
8. ఆమ్లం/క్షారాన్ని నీటిలో కలపడం – ఉష్ణమోచక చర్య, విలీనం (Dilution)
గాఢ ఆమ్లాన్ని లేదా క్షారాన్ని నీటిలో కలపడం చాలా ఎక్కువ వేడి విడుదల చేసే (ఉష్ణమోచక – Exothermic) ప్రక్రియ. పది mL నీటిలో కొన్ని చుక్కల గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం కలిపి బీకరు అడుగును తాకితే వేడిగా అనిపిస్తుంది; సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ గుళికలు కలిపినా అంతే.
ముఖ్య విషయాలు
- ఉష్ణమోచకం: ఆమ్లం లేదా క్షారం నీటిలో కరగడం ఎక్కువ ఉష్ణాన్ని ఇస్తుంది.
- జాగ్రత్త: గాఢ నైట్రిక్ ఆమ్లం, సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లాన్ని నీటితో కలిపేటప్పుడు ఆమ్లాన్ని నెమ్మదిగా నీటిలో వేస్తూ నిరంతరం కలపాలి.
- ఎందుకు నీటిని ఆమ్లంలో కలపకూడదు:
- గాఢ ఆమ్లంలో నీరు కలిపితే ఉత్పన్నమైన ఉష్ణం వల్ల మిశ్రమం చిమ్మి కాలిన గాయాలవుతాయి
- అధిక స్థానిక ఉష్ణం వల్ల గాజు పాత్ర పగలవచ్చు.
- హెచ్చరిక గుర్తు: గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం డబ్బాపై, సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ గుళికల సీసాపై హెచ్చరిక గుర్తు ఉంటుంది.
- విలీనం (Dilution): ఆమ్లం లేదా క్షారాన్ని నీటిలో కలిపినప్పుడు ప్రతి ఘనపరిమాణంలో అయాన్ల (H3O+/OH-) గాఢత తగ్గే ప్రక్రియ. అప్పుడు ఆమ్లం లేదా క్షారం విలీనమైందని (Diluted) అంటారు.
- ఆమ్లాన్ని విలీనం చేస్తే: హైడ్రోనియం అయాన్ల (H3O+) గాఢత తగ్గుతుంది.
- క్షారంలో ఎక్కువ క్షారం కరిగిస్తే: ఉదాహరణకు NaOH ద్రావణంలో ఎక్కువ క్షారం కరిగిస్తే హైడ్రాక్సైడ్ అయాన్ల (OH-) గాఢత పెరుగుతుంది.
సులభమైన ఉదాహరణ
గాఢ సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంపై నీటిని పోసినప్పుడు ఆమ్లం చిమ్మడం ప్రమాదకరం; అందుకే ఎల్లప్పుడూ 'ఆమ్లాన్ని నీటికి' (Acid to water) అని గుర్తుంచుకోవాలి.
9. pH స్కేలు, సార్వత్రిక సూచిక, బలమైన-బలహీన ఆమ్లాలు (pH Scale)
ద్రావణంలో H+ లేదా OH- అయాన్ల పరిమాణాన్ని, ఆమ్లం లేదా క్షారం ఎంత బలమైనదో తెలుసుకోవడానికి సార్వత్రిక సూచిక (Universal indicator) వాడతారు. ఇది అనేక సూచికల మిశ్రమం; హైడ్రోజన్ అయాన్ల గాఢతను బట్టి వేర్వేరు రంగులు చూపుతుంది.
ముఖ్య విషయాలు
- pH స్కేలు: ద్రావణంలో హైడ్రోజన్ అయాన్ల గాఢతను కొలిచే స్కేలు. pH లోని p అంటే జర్మన్ భాషలో 'పోటెన్జ్' (Potenz) = శక్తి (Power).
- పరిధి: సాధారణంగా 0 (అత్యంత ఆమ్లం) నుండి 14 (అత్యంత క్షారం) వరకు.
- తటస్థ ద్రావణం:
- pH = 7. 7 కంటే తక్కువ = ఆమ్లం
- 7 నుండి 14 వరకు పెరిగితే OH- గాఢత పెరుగుతుంది, అంటే క్షార బలం పెరుగుతుంది.
- సంబంధం: హైడ్రోనియం అయాన్ల గాఢత ఎక్కువైతే pH విలువ తక్కువ.
- pH కాగితం:
- సార్వత్రిక సూచికతో తడిపిన కాగితం
- దాని రంగును చార్టుతో పోల్చి pH తెలుసుకుంటారు.
- ఆమ్లం/క్షారం బలం: అవి ఉత్పత్తి చేసే H+ లేదా OH- అయాన్ల సంఖ్యపై ఆధారపడుతుంది.
- ఒకే గాఢత (ఉదా: 1 మోలార్) గల HCl, ఎసిటిక్ ఆమ్లం వేర్వేరు పరిమాణంలో H+ ఇస్తాయి.
- ఎక్కువ H+ ఇచ్చేవి బలమైన ఆమ్లాలు (Strong acids)
- తక్కువ H+ ఇచ్చేవి బలహీన ఆమ్లాలు (Weak acids). అలాగే క్షారాలు: ఎక్కువ OH- ఇచ్చేవి బలమైనవి.
- HCl బలమైన ఆమ్లం, ఎసిటిక్ ఆమ్లం బలహీనం.
- పట్టిక ఉదాహరణలు (Activity 2.11): లాలాజలం (భోజనానికి ముందు, తర్వాత), నిమ్మరసం, రంగులేని కూల్ డ్రింక్, క్యారెట్ రసం, కాఫీ, టమాటా రసం, కుళాయి నీరు, 1M NaOH, 1M HCl లను pH కాగితంతో పరీక్షిస్తారు.
- వ్యాయామ లెక్క:
- pH 4 → బలహీన ఆమ్లం
- 1 → బలమైన ఆమ్లం
- 11 → బలమైన క్షారం
- 7 → తటస్థం
- 9 → బలహీన క్షారం. pH విలువలు 4, 1, 11, 7, 9 గల ద్రావణాలలో H+ గాఢత పెరిగే క్రమం: pH 11, 9, 7, 4, 1.
సులభమైన ఉదాహరణ
రెండు ద్రావణాల pH 6, 8 అయితే 6 pH ఉన్న ద్రావణంలో H+ గాఢత ఎక్కువ; అది ఆమ్లం, 8 pH ఉన్నది క్షారం.
10. దైనందిన జీవితంలో pH – శరీరం, వర్షం, నేల, దంతాలు (Importance of pH)
జీవులు అతి చిన్న pH పరిధిలోనే జీవించగలవు. pH మార్పు మొక్కలు, జంతువుల మీద, మానవ శరీర ధర్మాల మీద ప్రభావం చూపుతుంది.
ముఖ్య విషయాలు
- శరీరం పనిచేసే pH: 7.0 నుండి 7.8 మధ్య.
- ఆమ్ల వర్షం (Acid rain):
- వర్షపు నీటి pH 5.6 కంటే తక్కువైతే దానిని ఆమ్ల వర్షం అంటారు. ఇది నదులలో కలిసి నది నీటి pH ను తగ్గిస్తుంది
- జలచరాల మనుగడ కష్టమవుతుంది.
- ఇతర గ్రహాలలో ఆమ్లాలు: శుక్ర గ్రహ (Venus) వాతావరణం సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంతో కూడిన దట్టమైన తెలుపు, పసుపు మేఘాలతో ఉంటుంది.
- మట్టి pH: మొక్కల ఆరోగ్య పెరుగుదలకు నిర్దిష్ట pH పరిధి అవసరం. నేల నమూనాను నీటిలో కలిపి, వడపోసి వచ్చిన ద్రావణాన్ని సార్వత్రిక సూచిక కాగితంతో పరీక్షించవచ్చు. నేల ఎక్కువ ఆమ్లంగా ఉంటే రైతులు దానిని తటస్థీకరించడానికి మండిన సున్నం (కాల్షియం ఆక్సైడ్), తడిపిన సున్నం (కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్) లేదా సుద్ద (కాల్షియం కార్బొనేట్) వంటి క్షార పదార్థాలు కలుపుతారు.
- జీర్ణవ్యవస్థలో pH:
- కడుపు హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది
- ఇది కడుపుకు హాని లేకుండా ఆహార జీర్ణానికి తోడ్పడుతుంది. అజీర్ణంలో ఆమ్లం ఎక్కువై నొప్పి, చికాకు కలుగుతాయి
- దీని నివారణకు యాంటాసిడ్లు (క్షారాలు) వాడతారు. మెగ్నీషియం హైడ్రాక్సైడ్ (మిల్క్ ఆఫ్ మెగ్నీషియా) అనే మృదు క్షారాన్ని ఇందుకు తరచుగా వాడతారు.
- దంతక్షయం: నోటి pH 5.5 కంటే తక్కువైనప్పుడు దంతక్షయం మొదలవుతుంది.
- దంతాల ఎనామిల్ కాల్షియం హైడ్రాక్సీఅపటైట్ (కాల్షియం ఫాస్ఫేట్ స్ఫటిక రూపం)తో తయారవుతుంది
- ఇది శరీరంలో అత్యంత గట్టి పదార్థం.
- ఇది నీటిలో కరగదు కానీ pH 5.5 కంటే తక్కువైతే తుప్పు పడుతుంది.
- నోటిలోని బ్యాక్టీరియా చక్కెర, మిగిలిన ఆహార రేణువులను విచ్ఛిన్నం చేసి ఆమ్లాలను ఏర్పరుస్తాయి.
- నివారణ:
- తిన్న తరువాత నోరు శుభ్రం చేసుకోవాలి
- సాధారణంగా క్షార స్వభావం గల టూత్పేస్టులు అధిక ఆమ్లాన్ని తటస్థీకరిస్తాయి.
సులభమైన ఉదాహరణ
చాక్లెట్ తిన్న తరువాత నోరు కడగకపోతే బ్యాక్టీరియా చక్కెరను ఆమ్లంగా మార్చి నోటి pH ను తగ్గిస్తుంది; pH 5.5 కంటే తక్కువైతే ఎనామిల్ కరగడం మొదలవుతుంది.
11. సహజ ఆమ్లాలు, కుట్టే జీవుల ఆమ్లాలు, పాల pH (Natural Acids and Stings)
ప్రకృతిలో అనేక ఆమ్లాలు దొరుకుతాయి. జంతువులు, మొక్కలు తమ రక్షణ కోసం ఆమ్లాలను ఉపయోగిస్తాయి; వాటి ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి క్షార పదార్థాలు వాడతారు.
ముఖ్య విషయాలు
- సహజ ఆమ్లాలు (Table 2.3):
- వెనిగర్ – ఎసిటిక్ ఆమ్లం.
- నారింజ – సిట్రిక్ ఆమ్లం.
- నిమ్మ – సిట్రిక్ ఆమ్లం.
- చింతపండు – టార్టారిక్ ఆమ్లం.
- టమాటా – ఆక్సాలిక్ ఆమ్లం.
- పుల్లని పాలు/పెరుగు – లాక్టిక్ ఆమ్లం.
- చీమ కాటు – మిథనోయిక్ ఆమ్లం.
- నెటిల్ మొక్క కుట్టు – మిథనోయిక్ ఆమ్లం.
- తేనెటీగ కుట్టు:
- ఆమ్లాన్ని వదులుతుంది
- నొప్పి, చికాకు కలుగుతాయి. బేకింగ్ సోడా వంటి మృదు క్షారాన్ని రాస్తే ఉపశమనం.
- నెటిల్ (Nettle):
- అడవిలో పెరిగే గుల్మం. ఆకులపై ఉన్న కుట్టే రోమాలు మిథనోయిక్ ఆమ్లాన్ని చొప్పిస్తాయి
- తాకితే మంట, నొప్పి.
- డాక్ మొక్క (Dock plant):
- నెటిల్ పక్కనే పెరుగుతుంది
- సంప్రదాయ చికిత్స ఆ ఆకును కుట్టిన చోట రుద్దడం. ఎందుకంటే డాక్ ఆకు క్షార స్వభావం కలది.
- పాల pH: తాజా పాల pH 6. అది పెరుగుగా మారేటప్పుడు లాక్టిక్ ఆమ్లం ఏర్పడుతుంది కాబట్టి pH తగ్గుతుంది (6 కంటే తక్కువ అవుతుంది).
- పాలలో బేకింగ్ సోడా:
- పాలవాడు తాజా పాలలో చాలా కొద్దిగా బేకింగ్ సోడా కలిపి pH ను 6 నుండి స్వల్ప క్షారానికి మారుస్తాడు. ఇలా చేస్తే పాలు సులభంగా పుల్లబడవు (పాడవవు). కాని ఆ పాలు పెరుగుగా తోడుకోవడానికి ఎక్కువ సమయం పడుతుంది, ఎందుకంటే ఏర్పడే ఆమ్లం ముందు ఆ క్షారాన్ని తటస్థీకరించాలి
- ఆ తరువాతే pH తగ్గుతుంది.
సులభమైన ఉదాహరణ
అడవిలో ట్రెక్కింగ్ చేస్తుండగా నెటిల్ తాకితే, దాని పక్కనే ఉండే డాక్ ఆకును రుద్దితే మిథనోయిక్ ఆమ్లం తటస్థమై మంట తగ్గుతుంది.
12. లవణాల కుటుంబాలు, లవణాల pH (Family of Salts and pH of Salts)
ఆమ్లాలు, క్షారాల చర్యల్లో లవణాలు ఏర్పడతాయి. ఒకే ధన లేదా ఋణ మూలకం (రాడికల్) గల లవణాలు ఒక కుటుంబానికి చెందుతాయి.
ముఖ్య విషయాలు
- లవణ సూత్రాలు (Activity 2.13):
- పొటాషియం సల్ఫేట్ K2SO4
- సోడియం సల్ఫేట్ Na2SO4
- కాల్షియం సల్ఫేట్ CaSO4
- మెగ్నీషియం సల్ఫేట్ MgSO4
- కాపర్ సల్ఫేట్ CuSO4
- సోడియం క్లోరైడ్ NaCl
- సోడియం నైట్రేట్ NaNO3
- సోడియం కార్బొనేట్ Na2CO3
- అమ్మోనియం క్లోరైడ్ NH4Cl.
- కుటుంబం (Family):
- NaCl, Na2SO4 సోడియం లవణాల కుటుంబం.
- NaCl, KCl క్లోరైడ్ లవణాల కుటుంబం.
- సల్ఫేట్ కుటుంబంలో K2SO4, Na2SO4, CaSO4, MgSO4, CuSO4 ఉన్నాయి.
- లవణాల pH (Activity 2.14): సోడియం క్లోరైడ్, పొటాషియం నైట్రేట్, అల్యూమినియం క్లోరైడ్, జింక్ సల్ఫేట్, కాపర్ సల్ఫేట్, సోడియం ఎసిటేట్, సోడియం కార్బొనేట్, సోడియం హైడ్రోజన్ కార్బొనేట్ లను (శుద్ధ జలంలో) కరిగించి లిట్మస్, pH కాగితంతో పరీక్షిస్తారు.
- నియమం:
- బలమైన ఆమ్లం + బలమైన క్షారం లవణం → తటస్థం, pH = 7 (ఉదా: NaCl, KNO3).
- బలమైన ఆమ్లం + బలహీన క్షారం లవణం → ఆమ్ల స్వభావం, pH < 7 (ఉదా: అమ్మోనియం క్లోరైడ్, CuSO4, AlCl3).
- బలమైన క్షారం + బలహీన ఆమ్లం లవణం → క్షార స్వభావం, pH > 7 (ఉదా: సోడియం కార్బొనేట్, సోడియం ఎసిటేట్, NaHCO3).
- ఆమ్ల-క్షార మూలాలు:
- NaCl ← HCl + NaOH
- Na2SO4 ← H2SO4 + NaOH
- NH4Cl ← HCl + NH4OH.
సులభమైన ఉదాహరణ
వంటగదిలో వాడే ఉప్పు (NaCl) బలమైన HCl, బలమైన NaOH ల లవణం కాబట్టి తటస్థం; బేకింగ్ సోడా (NaHCO3) బలహీన కార్బోనిక్ ఆమ్లం, బలమైన NaOH ల లవణం కాబట్టి మృదువైన క్షారం.
13. సాధారణ ఉప్పు, రాతి ఉప్పు, క్లోర్-ఆల్కలీ ప్రక్రియ (Common Salt and Chlor-alkali Process)
హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం, సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ ల చర్యతో ఏర్పడే లవణమే సోడియం క్లోరైడ్ (ఉప్పు). ఇది తటస్థ లవణం. సముద్ర జలంలో అనేక లవణాలు కరిగి ఉంటాయి; వాటినుండి సోడియం క్లోరైడ్ను వేరు చేస్తారు.
ముఖ్య విషయాలు
- రాతి ఉప్పు (Rock salt): ప్రపంచంలోని కొన్ని ప్రదేశాల్లో ఘన ఉప్పు నిక్షేపాలుంటాయి. మలినాల వల్ల ఈ పెద్ద స్ఫటికాలు తరచుగా గోధుమ రంగులో ఉంటాయి. పూర్వ కాలపు సముద్రాలు ఎండిపోయినప్పుడు ఈ పొరలు ఏర్పడ్డాయి. రాతి ఉప్పును బొగ్గులా తవ్వి తీస్తారు.
- స్వాతంత్ర్య పోరాటంలో ఉప్పు: మహాత్మా గాంధీ దండి యాత్రలో సోడియం క్లోరైడ్ ముఖ్య చిహ్నంగా నిలిచింది.
- ముడిపదార్థం: సాధారణ ఉప్పు సోడియం హైడ్రాక్సైడ్, బేకింగ్ సోడా, వాషింగ్ సోడా, బ్లీచింగ్ పౌడర్ వంటి అనేక రసాయనాలకు ముడిసరుకు.
- సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ తయారీ: ఉప్పు నీటి (బ్రైన్ – Brine) ద్వారా విద్యుత్ ప్రవహింపజేస్తే అది విఘటనం చెంది NaOH ఇస్తుంది. ఈ ప్రక్రియను క్లోర్-ఆల్కలీ ప్రక్రియ అంటారు (క్లోర్ = క్లోరిన్, ఆల్కలీ = సోడియం హైడ్రాక్సైడ్).
- 2NaCl(aq) + 2H2O(l) → 2NaOH(aq) + Cl2(g) + H2(g).
- క్లోరిన్ వాయువు ఆనోడ్ (+) వద్ద, హైడ్రోజన్ వాయువు కాథోడ్ (-) వద్ద వెలువడతాయి.
- సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణం కాథోడ్ దగ్గర ఏర్పడుతుంది.
- ఉత్పత్తుల ఉపయోగాలు (Fig 2.8):
- క్లోరిన్: PVC, CFC, పురుగుమందులు, క్రిమిసంహారకం (నీటి శుద్ధి), బ్లీచింగ్ పౌడర్ తయారీ.
- హైడ్రోజన్: ఇంధనం, వనస్పతి తయారీ, ఎరువులకు అమ్మోనియా.
- సోడియం హైడ్రాక్సైడ్: సబ్బులు, డిటర్జెంట్లు, కాగితం, కృత్రిమ పోగులు.
సులభమైన ఉదాహరణ
ఉప్పు నీటిలో రెండు ఎలక్ట్రోడ్లు ముంచి విద్యుత్ ఇస్తే ఒక వైపు క్లోరిన్ వాయువు, మరో వైపు హైడ్రోజన్ బుడగలు వస్తాయి; ద్రావణం క్రమంగా క్షారమవుతుంది.
14. బ్లీచింగ్ పౌడర్ – తయారీ, ఉపయోగాలు (Bleaching Powder, CaOCl2)
క్లోర్-ఆల్కలీ ప్రక్రియలో ఏర్పడే క్లోరిన్ వాయువును ఉపయోగించి బ్లీచింగ్ పౌడర్ తయారుచేస్తారు.
ముఖ్య విషయాలు
- తయారీ: పొడి తడిపిన సున్నం [Ca(OH)2] పై క్లోరిన్ చర్య వల్ల బ్లీచింగ్ పౌడర్ ఏర్పడుతుంది.
- Ca(OH)2 + Cl2 → CaOCl2 + H2O.
- బ్లీచింగ్ పౌడర్ను CaOCl2 గా సూచిస్తారు
- వాస్తవ సంఘటనం చాలా సంక్లిష్టం.
- రసాయన నామం: కాల్షియం ఆక్సీక్లోరైడ్ (CaOCl2) – దీని సాధారణ నామం బ్లీచింగ్ పౌడర్.
- తయారీలో వాడేవి: క్లోరిన్ వాయువు + పొడి తడిపిన సున్నం (Slaked lime).
- ఉపయోగాలు:
- వస్త్ర పరిశ్రమలో పత్తి, నారబట్టలను; కాగిత కర్మాగారాల్లో కలప గుజ్జును; లాండ్రీలో ఉతికిన బట్టలను తెల్లబరచడానికి (Bleaching).
- అనేక రసాయన పరిశ్రమల్లో ఆక్సీకరణకారిగా (Oxidising agent).
- తాగునీటిని క్రిమిరహితం చేయడానికి.
సులభమైన ఉదాహరణ
ప్రజా నీటి సరఫరాలో తాగునీటిలోని బ్యాక్టీరియాను చంపడానికి కొద్ది మొత్తం బ్లీచింగ్ పౌడర్ కలుపుతారు; అలాగే ఉతికిన తెల్ల బట్టలు తెల్లగా ఉండటానికి లాండ్రీలలో వాడతారు.
15. బేకింగ్ సోడా (సోడియం హైడ్రోజన్ కార్బొనేట్), బేకింగ్ పౌడర్ (Baking Soda)
వంటగదిలో కరకరలాడే పకోడీలు చేయడానికి, వేగంగా ఉడికించడానికి వాడే బేకింగ్ సోడా రసాయన నామం సోడియం హైడ్రోజన్ కార్బొనేట్ (NaHCO3). దీని తయారీలో సోడియం క్లోరైడ్ ముడిపదార్థాల్లో ఒకటి.
ముఖ్య విషయాలు
- తయారీ: NaCl + H2O + CO2 + NH3 → NH4Cl + NaHCO3 (అమ్మోనియం క్లోరైడ్, సోడియం హైడ్రోజన్ కార్బొనేట్).
- స్వభావం:
- మృదువైన, క్షయకారక కాని క్షార లవణం
- అందువల్ల ఆమ్లాన్ని తటస్థీకరించగలదు (సోడియం హైడ్రోజన్ కార్బొనేట్ pH 7 కంటే ఎక్కువ).
- వేడి చేస్తే: 2NaHCO3 → (వేడి) Na2CO3 + H2O + CO2 (సోడియం కార్బొనేట్).
- ఉపయోగాలు:
- బేకింగ్ పౌడర్ తయారీ: ఇది బేకింగ్ సోడా, టార్టారిక్ ఆమ్లం వంటి మృదువైన తినదగిన ఆమ్లాల మిశ్రమం. వేడి చేసినా లేదా నీటిలో కలిపినా: NaHCO3 + H+ → CO2 + H2O + ఆమ్లం సోడియం లవణం. విడుదలైన CO2 బ్రెడ్, కేక్లను మెత్తగా, స్పాంజిలా ఉబ్బేలా చేస్తుంది.
- యాంటాసిడ్లలో ఒక పదార్థం: క్షారం కాబట్టి కడుపులోని అదనపు ఆమ్లాన్ని తటస్థీకరించి ఉపశమనం ఇస్తుంది.
- సోడా-ఆమ్ల అగ్నిమాపక యంత్రాలలో (Soda-acid fire extinguishers).
సులభమైన ఉదాహరణ
ఇడ్లీ, ధోక్లా వంటి వాటిలో లేదా కేక్లో బేకింగ్ పౌడర్ కలిపితే వేడి/తేమతో CO2 ఏర్పడి పిండిలో రంధ్రాలు చేసి ఉబ్బించి మెత్తగా చేస్తుంది.
16. వాషింగ్ సోడా (Na2CO3.10H2O) – తయారీ, ఉపయోగాలు (Washing Soda)
సోడియం క్లోరైడ్ నుండి పొందే మరో రసాయనం వాషింగ్ సోడా (Na2CO3.10H2O). బేకింగ్ సోడాను వేడి చేసి సోడియం కార్బొనేట్ పొందవచ్చని ముందే చూశాం; ఆ సోడియం కార్బొనేట్ను పునఃస్ఫటికీకరిస్తే వాషింగ్ సోడా వస్తుంది. ఇది కూడా క్షార లవణం.
ముఖ్య విషయాలు
- తయారీ: Na2CO3 + 10H2O → Na2CO3.10H2O.
- రసాయన నామాలు: Na2CO3 = సోడియం కార్బొనేట్ (నిర్జల). Na2CO3.10H2O = వాషింగ్ సోడా (హైడ్రేటెడ్).
- స్వభావం: బలమైన క్షారం NaOH, బలహీన ఆమ్లం ల లవణం కాబట్టి క్షార స్వభావం.
- ఉపయోగాలు:
- గాజు, సబ్బు, కాగిత పరిశ్రమలలో.
- బోరాక్స్ వంటి సోడియం సమ్మేళనాల తయారీలో.
- గృహ శుభ్రత కారకంగా.
- నీటి శాశ్వత కాఠిన్యాన్ని (Permanent hardness) తొలగించడానికి – కఠిన జలాన్ని మృదువుగా చేసే సోడియం సమ్మేళనం.
- ప్రశ్న: Na2CO3.10H2O లోని 10H2O దేనిని సూచిస్తుంది? ఇది Na2CO3 ను తడిగా చేస్తుందా? దీనికి సమాధానం స్ఫటిక జలం (తరువాతి నోట్లో).
సులభమైన ఉదాహరణ
ఇంటి నేల, బట్టల మరకలు శుభ్రం చేయడానికి సోడా పొడి వాడటం – క్షార స్వభావం వల్ల జిడ్డును కరిగించడం.
17. స్ఫటిక జలం, కాపర్ సల్ఫేట్, జిప్సం (Water of Crystallisation)
ఎండిపోయినట్లు కనిపించే ఉప్పు స్ఫటికాలు నిజంగా పొడివా? కాపర్ సల్ఫేట్ స్ఫటికాలను పొడి పరీక్ష నాళికలో వేడి చేసినప్పుడు వాటిలో ఉండే నీరు తొలగిపోయి లవణం తెల్లగా మారుతుంది; పరీక్ష నాళిక గోడలపై నీటి బిందువులు కనిపిస్తాయి.
తెల్ల పొడిపై 2–3 చుక్కల నీరు కలిపితే నీలి రంగు మళ్లీ వస్తుంది.
ముఖ్య విషయాలు
- స్ఫటిక జలం (Water of crystallisation): లవణం ఒక ఫార్ములా యూనిట్లో ఉండే నిర్దిష్ట సంఖ్య నీటి అణువులు.
- కాపర్ సల్ఫేట్:
- ఒక ఫార్ములా యూనిట్లో 5 నీటి అణువులు. హైడ్రేటెడ్ కాపర్ సల్ఫేట్ ఫార్ములా CuSO4.5H2O
- రంగు నీలం. వేడి చేస్తే తెల్లగా (నిర్జల) మారుతుంది.
- Na2CO3.10H2O:
- దీనిలో 10 నీటి అణువులు స్ఫటిక జలంగా ఉన్నాయి
- ఇది తడిగా ఉన్నట్లు కాదు.
- జిప్సం (Gypsum):
- రెండు నీటి అణువులు స్ఫటిక జలంగా ఉన్న లవణం
- ఫార్ములా CaSO4.2H2O.
- నిర్జల లవణం: నీటి అణువులు తొలగిన తరువాత మిగిలేది (ఉదా: తెల్ల CuSO4).
సులభమైన ఉదాహరణ
నీలి కాపర్ సల్ఫేట్ వేడి చేస్తే తెల్లగా మారడం, నీరు చేరిస్తే మళ్లీ నీలమవడం – ఇది స్ఫటిక జలం ఉనికికి రుజువు; ఆ తేమ కేవలం ఉపరితలంపై కాక స్ఫటిక నిర్మాణంలో భాగంగా ఉంటుంది.
18. ప్లాస్టర్ ఆఫ్ పారిస్ – తయారీ, ఉపయోగాలు (Plaster of Paris)
జిప్సంను 373 K వద్ద వేడి చేస్తే అది నీటి అణువులను కోల్పోయి కాల్షియం సల్ఫేట్ హెమిహైడ్రేట్ (CaSO4.1/2H2O) గా మారుతుంది. దీనినే ప్లాస్టర్ ఆఫ్ పారిస్ (POP) అంటారు. విరిగిన ఎముకలను సరైన స్థానంలో ఉంచడానికి వైద్యులు కట్టుగా వాడే పదార్థం ఇదే.
ముఖ్య విషయాలు
- తయారీ: CaSO4.2H2O (జిప్సం) → 373 K → CaSO4.1/2H2O + 1½ H2O.
- స్వభావం: తెలుపు పొడి. నీటితో కలిపితే మళ్లీ జిప్సంగా మారి గట్టి ఘన ద్రవ్యరాశిని ఇస్తుంది.
- నీటితో చర్య: CaSO4.1/2H2O + 1½ H2O → CaSO4.2H2O.
- అర్ధ నీటి అణువు: దీనిలో అర (½) నీటి అణువు ఎలా? రెండు CaSO4 ఫార్ములా యూనిట్లు ఒక నీటి అణువును పంచుకుంటాయి కాబట్టి ఇలా రాస్తారు.
- ఉపయోగాలు:
- విరిగిన ఎముకలను సరైన స్థానంలో ఉంచేందుకు కట్టు (Plaster).
- బొమ్మలు, అలంకరణ సామగ్రి తయారీ.
- ఉపరితలాలను నునుపుగా చేయడం.
- నిల్వ: POP ను తేమ లేని (Moisture-proof) పాత్రలో నిల్వ చేయాలి, ఎందుకంటే తేమలోని నీటితో చర్య జరిపి జిప్సంగా మారి గట్టిపడి ఉపయోగానికి పనికిరాకుండా పోతుంది.
- పేరు: పారిస్ నగర పరిసరాల్లో జిప్సం నిక్షేపాలు విస్తారంగా ఉండటంతో ఈ పదార్థానికి ఆ పేరు వచ్చిందని సాధారణంగా చెబుతారు (పాఠంలో కారణం కనుక్కోమని ప్రశ్నగా ఇచ్చారు).
సులభమైన ఉదాహరణ
POP పొడిని నీటిలో కలిపి అచ్చులో పోస్తే కొద్ది సేపటికి అది గట్టిపడి బొమ్మ ఆకారం తీసుకుంటుంది; దీనికి కారణం హెమిహైడ్రేట్ మళ్లీ జిప్సంగా మారడం.
19. అధ్యాయ సారాంశం, సొంత సూచిక తయారీ, సోడా-ఆమ్ల అగ్నిమాపకం (Summary and Group Activities)
అధ్యాయంలోని ముఖ్యాంశాల పునశ్చరణ, చివరి సమూహ కృత్యాలు, వ్యాయామాల్లోని కీలక అంశాలు ఈ నోట్లో ఉన్నాయి.
ముఖ్య విషయాలు
- అధ్యాయ సారాంశం (What you have learnt):
- ఆమ్ల-క్షార సూచికలు ఆమ్లాలు, క్షారాల ఉనికిని సూచించే రంగులు లేదా వాటి మిశ్రమాలు.
- ద్రావణంలో H+(aq) అయాన్లు ఏర్పడటం ఆమ్ల స్వభావానికి, OH-(aq) అయాన్లు క్షార స్వభావానికి కారణం.
- ఆమ్లం + లోహం → లవణం + హైడ్రోజన్.
- క్షారం + లోహం → హైడ్రోజన్ వాయువు + లవణం; ఆ లవణంలోని ఋణాయనం లోహం, ఆక్సిజన్ కలిసి ఏర్పడినది (ఉదా: సోడియం జింకేట్).
- ఆమ్లం + లోహ కార్బొనేట్/హైడ్రోజన్ కార్బొనేట్ → లవణం + CO2 + నీరు.
- ఆమ్ల, క్షార ద్రావణాలు వరుసగా H+ , OH- అయాన్ల వల్ల విద్యుత్ను ప్రవహింపజేస్తాయి.
- pH స్కేలు (0–14) హైడ్రోజన్ అయాన్ గాఢతను కొలుస్తుంది; తటస్థం 7, ఆమ్లం < 7, క్షారం > 7.
- జీవులు తమ జీవక్రియలను నిర్దిష్ట అనుకూల pH పరిధిలోనే చేస్తాయి.
- గాఢ ఆమ్లాలు, క్షారాలను నీటిలో కలపడం ఉష్ణమోచక చర్య.
- ఆమ్లాలు, క్షారాలు ఒకదానినొకటి తటస్థీకరించి లవణం, నీరు ఏర్పరుస్తాయి.
- స్ఫటిక జలం = ఒక ఫార్ములా యూనిట్లో స్థిర సంఖ్యలో ఉండే నీటి అణువులు.
- సమూహ కృత్యం (I) – సొంత సూచిక తయారీ:
- బీట్రూట్ను రోటిలో నూరి, నీరు కలిపి రసాన్ని వడపోస్తారు.
- నిమ్మరసం, సోడా వాటర్, వెనిగర్, బేకింగ్ సోడా ద్రావణం (A, B, C, D) లలో 2–3 చుక్కల బీట్రూట్ రసం కలిపి రంగు మార్పులను పట్టికలో రాస్తారు.
- ఎర్ర క్యాబేజీ ఆకులు, పెటూనియా, హైడ్రేంజియా, జెరేనియం పూల రేకులతో కూడా సూచికలు తయారు చేయవచ్చు.
- సమూహ కృత్యం (II) – సోడా-ఆమ్ల అగ్నిమాపక యంత్రం:
- ఆమ్లాలు లోహ హైడ్రోజన్ కార్బొనేట్లతో చర్య జరిపి CO2 ను ఇస్తాయి; ఇదే అగ్నిమాపక యంత్రాల్లో ఉపయోగిస్తారు.
- వాష్ బాటిల్లో 20 mL NaHCO3 ద్రావణం తీసుకుని, సజల సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం ఉన్న ఇగ్నిషన్ ట్యూబ్ను వేలాడదీస్తారు; బాటిల్ మూతి మూసి వంచినప్పుడు ఆమ్లం NaHCO3 తో కలుస్తుంది.
- నాజిల్ నుండి ద్రవం (CO2 తో) బయటకు వచ్చి మండే కొవ్వొత్తిని ఆర్పుతుంది.
- వ్యాయామాల్లోని వాస్తవాలు:
- ఎర్ర లిట్మస్ నీలమైతే ద్రావణ pH 10 వంటి క్షార విలువ.
- గుడ్డు పెంకుతో చర్యలో సున్నపు నీటిని పాలలా చేసే వాయువు వస్తే ద్రావణం CaCl2 (పెంకు = CaCO3).
- అదే గాఢత, పరిమాణం గల HCl, CH3COOH లను మెగ్నీషియం రిబ్బన్తో చర్య జరిపిస్తే HCl ఉన్న నాళికలో ఎక్కువ బుడగలు వస్తాయి, ఎందుకంటే HCl బలమైన ఆమ్లం – ఎక్కువ H+ ఇస్తుంది.
- ఆమ్లాలు నీరు లేకుండా ఆమ్ల ధర్మం చూపవు.