बच्चों के लिए ज्वरनाशक दवाएं बाल रोग विशेषज्ञ द्वारा निर्धारित की जाती हैं। लेकिन बुखार के साथ आपातकालीन स्थितियाँ होती हैं जब बच्चे को तुरंत दवा देने की आवश्यकता होती है। तब माता-पिता जिम्मेदारी लेते हैं और ज्वरनाशक दवाओं का उपयोग करते हैं। शिशुओं को क्या देने की अनुमति है? आप बड़े बच्चों में तापमान कैसे कम कर सकते हैं? कौन सी दवाएँ सबसे सुरक्षित हैं?
रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय
टॉम्स्क राज्य विश्वविद्यालय
रसायन विज्ञान संकाय के डीन यू.जी. द्वारा अनुमोदित। स्लिज़ोव "___" ___________
ठीक है। बज़िल
रसायन विज्ञान में अनुसंधान की भौतिक विधियाँ
ट्यूटोरियल
यूडीसी 543.42 बीबीके 22.344ए73 पी 25
बज़िल ओ.के.
पी रसायन विज्ञान में 25 भौतिक अनुसंधान विधियाँ: पाठ्यपुस्तक। भत्ता.- टॉम्स्क: टॉम्स्क स्टेट यूनिवर्सिटी, 2013। - 88 पी।
पदार्थ के अध्ययन के लिए कई भौतिक तरीकों की सैद्धांतिक नींव का संक्षिप्त विवरण दिया गया है। इस मैनुअल का उद्देश्य ऑप्टिकल (कंपन, घूर्णी, इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी और अणुओं की फोटोफिजिक्स), अनुनाद (ईपीआर और एनएमआर) विधियों और द्विध्रुव क्षणों को मापने के तरीकों के क्षेत्रों और अनुप्रयोगों को पेश करना है।
रसायन विज्ञान संकाय के छात्रों के लिए "पदार्थ की संरचना" पाठ्यक्रम का अध्ययन करना।
समीक्षक -
पीएच.डी. रसायन. विज्ञान, प्रो. भौतिक एवं कोलाइड रसायन विज्ञान विभाग टी.एस. मिनाकोवा
यूडीसी 543.42 बीबीके 22.344ए73
बज़िल ओ.के., 2013टॉम्स्क स्टेट यूनिवर्सिटी, 2013
प्रस्तावना................................................... .. .................................................. ........ ....................... |
|
खण्ड एक। विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण, इसकी प्रकृति |
|
और निर्धारण के तरीके................................................... .......... .................................................. ................ ........ |
|
अध्याय 1. विधि की सैद्धांतिक नींव.................................................. .......... .................................................. |
|
1.1. द्विध्रुव आघूर्ण की प्रकृति...................................................... ....... ....................................... |
|
1.2. स्थैतिक विद्युत क्षेत्र में द्विध्रुव। एक अणु की ध्रुवीकरणशीलता................... |
|
1.3. स्थैतिक विद्युत क्षेत्र में ढांकता हुआ। ढांकता हुआ ध्रुवीकरण......... |
|
1.4. डेबी और क्लॉसियस-मोसोटी समीकरण................................................. ........ ....................... |
|
1.5. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की उच्च आवृत्तियों पर ढांकता हुआ का ध्रुवीकरण। |
|
मोलर अपवर्तन................................................. ... ....................................................... ........... ... |
|
अध्याय 2. द्विध्रुव आघूर्ण को मापने की विधियाँ और रसायन विज्ञान में इसका उपयोग...... |
|
2.1. डेबी की पहली विधि...................................................... .... ....................................................... .......... ...... |
|
2.2. स्टार्क प्रभाव का उपयोग करके द्विध्रुव क्षण का निर्धारण................................................. |
|
2.3. विद्युत अनुनाद विधि....................................................... ................................................... ...... |
|
2.4. रसायन विज्ञान में द्विध्रुव क्षणों पर डेटा का उपयोग करना................................................... ......... |
|
खंड दो. ऑप्टिकल वर्णक्रमीय विधियाँ.................................................. ................................... |
|
अध्याय 3. वर्णक्रमीय विधियों की सैद्धांतिक नींव.................................................. .............. |
|
3.1. बोह्र की अभिधारणाएँ................................................. ... ....................................................... ............ ............ |
|
3.2. आणविक ऊर्जा का भागों और मुख्य प्रकार के स्पेक्ट्रा में विभाजन................................... |
|
अध्याय 4. द्विपरमाणुक अणुओं का घूर्णी स्पेक्ट्रा.................................................. .......... ....... |
|
4.1. घूर्णी स्थिर स्तरों की ऊर्जा................................................... ................... .......... |
|
4.1.1. गोलाकार शीर्ष................................................. ................................................... |
|
4.1.2. सममित शीर्ष................................................. ................................................... |
|
4.2.3. रैखिक अणु................................................. ................................................... |
|
4.2. चयन नियम और घूर्णी अवशोषण स्पेक्ट्रम................................................... ........ ... |
|
4.3. घूर्णी स्पेक्ट्रा से अणुओं के ज्यामितीय मापदंडों का निर्धारण.... |
|
अध्याय 5. अणुओं का कंपन। |
|
द्विपरमाणुक अणुओं की संरचना और गुणों का निर्धारण................................................. ........... |
|
5.1. आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी विधि की सैद्धांतिक नींव................................... .............. |
|
5.2. एक हार्मोनिक थरथरानवाला का कंपन स्पेक्ट्रम................................................. ........ . |
|
5.3. एक अनहार्मोनिक ऑसिलेटर का कंपन स्पेक्ट्रम............................................ ........ |
|
अध्याय 6. बहुपरमाणुक अणुओं का कंपनात्मक स्पेक्ट्रा.................................................. ........... ... |
|
6.1. सामान्य कंपनों का वर्गीकरण...................................................... .................................................. |
|
6.2. समूह और विशेषता आवृत्तियाँ...................................................... ................................... |
|
6.3. आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के अनुप्रयोग...................................................... ................... ................................................. ...... |
|
प्रश्नों पर नियंत्रण रखें................................................... .................................................. ...... ........... |
|
कार्य................................................. .................................................. ................................................... |
|
अध्याय 7। अणुओं का इलेक्ट्रॉनिक अवशोषण और उत्सर्जन स्पेक्ट्रा। |
|
इंट्रामोल्युलर फोटोफिजिकल प्रक्रियाएं....................................................... ...................... ........ |
7.1. द्विपरमाणुक अणुओं की इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाएँ और स्पेक्ट्रा................................................... ....... |
|
7.2. इंट्रामोलेक्युलर प्रक्रियाओं के लिए फ़्रैंक-कॉन्डन सिद्धांत................................... |
|
7.3. बहुपरमाणुक अणुओं का इलेक्ट्रॉनिक अवशोषण स्पेक्ट्रा। |
|
लैम्बर्ट-बीयर कानून...................................................... ................... ................................................. .................................. .. |
|
7.4. इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों का वर्गीकरण................................................... .................................... |
|
7.5. अवशोषित ऊर्जा को निष्क्रिय करने की प्रक्रियाएँ। |
|
ऊर्जा स्तर आरेख................................................. .................................................................. |
|
7.6. प्रतिदीप्ति और उसके नियम................................................... ....................................................... |
|
7.7. इलेक्ट्रॉनिक स्पेक्ट्रा का अनुप्रयोग................................................... .................................................................. |
|
प्रश्नों पर नियंत्रण रखें................................................... .................................................. ...... ......... |
|
कार्य................................................. .................................................. ................................................... |
|
खंड तीन. अनुनाद अनुसंधान विधियाँ....................................................... ................................... |
|
अध्याय 8. इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी................................... |
|
8.1. विधि की सैद्धांतिक नींव. ज़ीमन प्रभाव................................................. ... ....... |
|
8.2. सरल अनुनाद के लिए शर्त. जी - कारक................................................... .... ................... |
|
8.3. इलेक्ट्रॉन-परमाणु अंतःक्रिया................................................. ………………………………… .. |
|
8.4. ईपीआर स्पेक्ट्रा की अल्ट्राफाइन संरचना................................................... ................................................... |
|
8.5. रसायन विज्ञान में ईपीआर स्पेक्ट्रा का अनुप्रयोग................................................. ………………………………… .. |
|
प्रश्नों पर नियंत्रण रखें................................................... .................................................. ...... ........... |
|
कार्य................................................. .................................................. ................................................... |
|
अध्याय 9. परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी................................................... .............. |
|
9.1. नाभिक का चुंबकीय क्षण और चुंबकीय क्षेत्र के साथ इसकी अंतःक्रिया। |
|
सरल परमाणु अनुनाद के लिए शर्त................................................... ....... ................................... |
|
9.2. एनएमआर सिग्नल का रासायनिक बदलाव................................................... ........ ................................... |
|
9.3. स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन और एनएमआर संकेतों की बहुलता................................... |
|
9.4. रसायन विज्ञान में एनएमआर स्पेक्ट्रा का अनुप्रयोग...................................................... ........ ....................................... |
|
प्रश्नों पर नियंत्रण रखें................................................... .................................................. ...... ......... |
|
कार्य................................................. .................................................. ................................................... |
|
कार्यशाला योजनाएँ................................................. ................................................... ...... |
|
साहित्य................................................. .................................................. ................................... |
प्रस्तावना
अब यह स्पष्ट है कि पदार्थ की संरचना और गुणों के अध्ययन के लिए भौतिक तरीकों के व्यापक उपयोग के बिना रसायन विज्ञान का विकास असंभव है। रसायन विज्ञान में आधुनिक भौतिक विधियों का भंडार इतना व्यापक है, और उनका अनुप्रयोग इतना विविध है कि विधि की क्षमताओं, व्यावहारिक अनुप्रयोग और माप की व्याख्या की सक्षम समझ के लिए किसी विशेष विधि के अंतर्निहित सैद्धांतिक सिद्धांतों के व्यवस्थित अध्ययन की आवश्यकता होती है। परिणाम।
किसी पदार्थ की मापी गई विशेषताएँ कुछ मामलों में किसी पदार्थ के भौतिक और रासायनिक गुणों को व्यक्तिगत अणुओं की रासायनिक संरचना से जोड़ने वाले पैटर्न स्थापित करने के लिए आवश्यक होती हैं, और अन्य में - तकनीकी प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने के लिए। अणुओं की बुनियादी विशेषताओं और गुणों को निर्धारित करने के अलावा, कुछ भौतिक अनुसंधान विधियां गतिज संतुलन और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के तंत्र का अध्ययन करना संभव बनाती हैं।
अनुसंधान में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों और यंत्रों के सुधार के साथ-साथ, भौतिक विधियों के आधुनिक उपयोग में एक महत्वपूर्ण प्रवृत्ति उनका जटिल उपयोग है, विशेष रूप से किसी पदार्थ की पहचान करने और उसकी रासायनिक संरचना स्थापित करने के उद्देश्य से। इन उद्देश्यों के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ऑप्टिकल और अनुनाद स्पेक्ट्रल तरीके (आईआर, यूवी, एनएमआर (एनएमआर) स्पेक्ट्रा) और मास स्पेक्ट्रोस्कोपी हैं। वर्तमान में, समस्या के पूर्ण और विश्वसनीय समाधान के लिए यथासंभव अधिक से अधिक तरीकों से डेटा की आवश्यकता होती है।
"पदार्थ की संरचना" पाठ्यक्रम के "रसायन विज्ञान में अनुसंधान के भौतिक तरीके" खंड के पाठ्यक्रम में व्याख्यान, सेमिनार और प्रयोगशाला कक्षाएं शामिल हैं। यह पाठ्यपुस्तक छात्रों को सेमिनार कक्षाओं की तैयारी में मदद करने के लिए संकलित की गई है। सेमिनार कक्षाओं के लिए योजना द्वारा आवंटित घंटों की सीमित संख्या के कारण, केवल ऑप्टिकल और अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी के तरीकों के साथ-साथ अणुओं के द्विध्रुव क्षण को मापने के तरीकों पर विचार किया जाता है। ये वे विधियाँ हैं जिनकी चर्चा मैनुअल में की गई है। मैनुअल प्रत्येक विधि की सैद्धांतिक नींव को गणितीय गणनाओं और जटिल सूत्रों के साथ अव्यवस्थित किए बिना रेखांकित करता है, जो छात्रों के विषय के साथ पहले परिचित के लिए महत्वपूर्ण है, और उनके अनुप्रयोग और संभावनाओं के क्षेत्रों को परिभाषित करता है।
मैनुअल में तीन खंड हैं जिनमें 9 अध्याय हैं, जिनमें से प्रत्येक एक विधि के लिए समर्पित है। अध्याय के भीतर, वह सिद्धांत जिस पर विधि आधारित है, इस विधि के अनुप्रयोग का दायरा, उसका
फायदे और नुकसान। सिद्धांत के बाद परीक्षण प्रश्न अध्ययन की जा रही सामग्री के बारे में छात्र की समझ का परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, असाइनमेंट विचाराधीन प्रत्येक तरीकों के ज्ञान को लागू करने का प्रयास करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। प्रत्येक विधि के लिए एक सेमिनार पाठ योजना प्रदान की गई है।
प्रयोगशाला कक्षाओं में, छात्र बहुपरमाणुक अणुओं और द्रव्यमान स्पेक्ट्रोग्राम के आईआर और पीएमआर स्पेक्ट्रा को समझने में लगे हुए हैं। "रसायन विज्ञान में अनुसंधान के भौतिक तरीके" खंड पर व्याख्यान पाठ्यक्रम वर्तमान में रसायन विज्ञान में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली सभी भौतिक विधियों और उनके आधुनिक तकनीकी आधार की जांच करता है। इस प्रकार, यह पाठ्यक्रम आज पदार्थ के अध्ययन के लिए सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली सभी भौतिक विधियों का परिचय प्रदान करता है।
खण्ड एक। विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण, इसकी प्रकृति एवं मापन विधियाँ
अध्याय 1. विधि की सैद्धांतिक नींव
1.1. द्विध्रुव क्षण की प्रकृति
में सामान्य तौर पर, एक विद्युत द्विध्रुव कोई भी प्रणाली होती है जिसमें परिमाण में समान और संकेत में विपरीत विद्युत आवेश q होते हैंमैं दूरी पर स्थित हूं l मैं:
त्रिज्या - सदिश l i, ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन आवेश के गुरुत्व केंद्र से धनात्मक परमाणु आवेश के गुरुत्व केंद्र तक निर्देशित (चित्र 1.1)। व्यंजक (1.1) से यह निष्कर्ष निकलता है कि द्विध्रुव आघूर्ण एक सदिश राशि है। अणुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण की भिन्न प्रकृति उन्हें दो मुख्य वर्गों में विभाजित करती है - ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय। ध्रुवीय अणु
मेरे पास एक द्विध्रुव है |
|||||||
क्षण, गैर-ध्रुवीय - |
|||||||
नहीं। ध्रुवीयता अवधारणा |
|||||||
गैर-ध्रुवीयता) |
|||||||
चावल। 1.1. सकारात्मक (OQ+) और नकारात्मक के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र |
जिम्मेदार ठहराया जाए |
||||||
प्रत्येक रसायन |
|||||||
(CQ - ) आवेश और द्विपरमाणुक में द्विध्रुव आघूर्ण की दिशा |
|||||||
अणु. |
बांड बनाने वाले मो- |
||||||
तालिका 1.1
ABX अणु की ध्रुवीयता की निर्भरता
ध्रुवीय एबी बंधन के सामान्य मामले के लिए परमाणुओं की ज्यामितीय व्यवस्था पर
अणु प्रकार |
ज्यामिति |
द्विध्रुव की उपस्थिति |
||
वां क्षण |
||||
एबी2 |
रेखीय |
CO2, CS2 |
||
एबी2 |
H2O, SO2 |
|||
एबी3 |
BF3, SO3 |
|||
एबी3 |
पिरामिड |
NH3, PF3 |
यदि किसी अणु में कई ध्रुवीय बंधन हैं, तो अणु के द्विध्रुवीय क्षण का निर्धारण करते समय, इन बांडों के द्विध्रुवीय क्षणों को वेक्टर योग के नियम के अनुसार जोड़ा जाता है, इसलिए द्विध्रुव का मान
एक अणु का क्षण न केवल बंधन द्विध्रुव क्षणों के परिमाण से निर्धारित होता है, बल्कि एक दूसरे के सापेक्ष अंतरिक्ष में उनके स्थान से भी निर्धारित होता है। अर्थात्, समान अणुओं में, द्विध्रुव क्षण का परिमाण अणुओं की ज्यामिति को दर्शाता है (तालिका 1.1)।
अणुओं के द्विध्रुव आघूर्ण की घटना के कारण हैं: 1) रसायन बनाने वाले इलेक्ट्रॉनों के आवेशों के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र का विस्थापन
अधिक विद्युत ऋणात्मक बंधन परमाणुओं की ओर ical बंधन। बाह्य विद्युत की अनुपस्थिति में सममित द्विपरमाणुक अणुओं में
इलेक्ट्रोनिक |
||||
नाभिक के सापेक्ष सममित। अगला |
||||
नतीजतन, गुरुत्वाकर्षण का केंद्र सकारात्मक है |
||||
परमाणु शुल्क और नकारात्मक |
||||
चावल। 1.2. उत्पत्ति योजना |
प्रत्येक के बंधन इलेक्ट्रॉनों का आरोप |
|||
एक मोल में समध्रुवीय द्विध्रुव- |
आबंध परमाणुओं का संयोग और द्विध्रुव होता है |
|||
क्षण शून्य है. |
||||
2) दिखावट |
समध्रुवीय |
|||
रासायनिक बंधन बनाने वाले परमाणु ऑर्बिटल्स के आकार में अंतर के कारण, ओवरलैपिंग ऑर्बिटल्स का क्षेत्र, यानी। वह क्षेत्र जहां आबंधन इलेक्ट्रॉन (नकारात्मक आवेश) पाए जाने की संभावना अधिक होती है, वह रासायनिक बंधन बनाने वाले परमाणुओं के नाभिक के धनात्मक आवेश के केंद्र के सापेक्ष स्थानांतरित हो जाता है। यह स्थिति एक समध्रुवीय रासायनिक बंधन द्विध्रुव (चित्र 1.2) के उद्भव की ओर ले जाती है।
3) गैर-बंधन इलेक्ट्रॉन जोड़ी की विषमता। एक गैर-उप-के अणु में उपस्थिति के कारण द्विध्रुव की उपस्थिति
इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी आसानी से वितरित होती है |
|||||
NH3 अणुओं (ए) और का उदाहरण देखें |
|||||
एनएफ3 (सी) |
(चित्र 1.3)। विद्युत की तुलना |
||||
परमाणुओं की नकारात्मकता H (2.1), N (3.0) और |
|||||
चावल। 1.3. सदिशों का जोड़ संबंधित |
एफ (4.0) दिखाता है कि बंद होने के बावजूद |
||||
डि के साथ गैप द्विध्रुव क्षण- |
|||||
एन-एच बांड के द्विध्रुवीय क्षणों की ताकत और |
|||||
साझा न किए जाने का पूरा क्षण |
|||||
एन-एफ, द्विध्रुव |
एन-एच बांड |
||||
कुल |
द्विध्रुवीय |
||||
क्षण, जिसकी दिशा नाइट्रोजन इलेक्ट्रॉनों के एकाकी जोड़े के द्विध्रुव क्षण की दिशा से मेल खाती है। एनएफ3 अणु के मामले में, कुल बंधन क्षण नाइट्रोजन अकेले जोड़े के द्विध्रुवीय क्षण के विपरीत निर्देशित होता है। परिणामस्वरूप, अमोनिया का द्विध्रुव आघूर्ण NF3 के द्विध्रुव आघूर्ण से अधिक होता है।
ऊपर बताई गई हर बात विद्युत क्षेत्र के बाहर एक अणु के द्विध्रुव क्षण से संबंधित है।
1.2. स्थैतिक विद्युत क्षेत्र में द्विध्रुव। एक अणु की ध्रुवीकरण क्षमता
बाहरी विद्युत क्षेत्र में, अणु बनाने वाले आवेश (इलेक्ट्रॉन बड़े होते हैं, नाभिक छोटे होते हैं) अलग-अलग दिशाओं में विस्थापन का अनुभव करते हैं। इसके परिणामस्वरूप, एक स्थिर विद्युत क्षेत्र में, सकारात्मक और नकारात्मक आवेशों के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र, यहां तक कि गैर-ध्रुवीय अणुओं में भी, मेल खाना बंद हो जाता है और अणु क्षेत्र के प्रभाव में एक द्विध्रुवीय क्षण प्राप्त कर लेता है, जिसे प्रेरित द्विध्रुव कहा जाता है। पल।
विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में किसी अणु का द्विध्रुव आघूर्ण प्राप्त करने का गुण ध्रुवीकरण कहलाता है। किसी अणु के प्रेरित द्विध्रुव आघूर्ण का परिमाण विद्युत क्षेत्र की ताकत और अणु के गुणों पर निर्भर करता है
µ ≈ ε0 αE, (1.2) जहां ε0 निर्वात का ढांकता हुआ स्थिरांक है, α मो की ध्रुवीकरण क्षमता है-
अणु, ई बाहरी विद्युत क्षेत्र की ताकत है।
चार्ज विस्थापन के प्रकार के आधार पर, ध्रुवीकरण को निम्नलिखित घटकों में विभाजित किया जा सकता है।
1). इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण - αel. तब होता है जब किसी अणु में नाभिक के सापेक्ष इलेक्ट्रॉन कक्षाओं का लोचदार विस्थापन होता है। इस प्रकार की ध्रुवीकरणशीलता जड़ता-मुक्त है: बाहरी विद्युत क्षेत्र की ताकत हटा दिए जाने पर αel गायब हो जाता है।
2). परमाणु ध्रुवीकरण - αजहर। . तब होता है जब एक अणु में नाभिक एक दूसरे के सापेक्ष विस्थापित हो जाते हैं। परमाणु ध्रुवीकरण भी व्यावहारिक रूप से जड़त्व-मुक्त है, लेकिन इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण की तुलना में परिमाण में बहुत छोटा है:
α जहर<< α эл.
एक साथ, इन दो प्रकार की ध्रुवीकरणशीलता को विरूपण ध्रुवीकरणशीलता कहा जाता है:
α def.= α जहर.+ α el.
ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय अणुओं में दोनों प्रकार की ध्रुवीकरण क्षमता मौजूद होती है; गैर-ध्रुवीय अणुओं के लिए, कुल ध्रुवीकरण क्षमता विरूपण ध्रुवीकरण के बराबर होती है।
ध्रुवीय अणुओं में एक बाहरी विद्युत क्षेत्र में, यानी अपने स्वयं के द्विध्रुव क्षण वाले अणुओं में, विरूपण ध्रुवीकरण के अलावा, अणु के स्वयं के द्विध्रुव क्षण की बाहरी विद्युत क्षेत्र की दिशा में उन्मुख होने की प्रवृत्ति के कारण एक ओरिएंटेशनल द्विध्रुव क्षण उत्पन्न होता है और , तदनुसार, ओरिएंटेशनल ध्रुवीकरण αop। . इस प्रकार, ध्रुवीय अणुओं की कुल ध्रुवीकरण क्षमता बराबर है:
चावल। 1.4. ढांकता हुआ में एक फ्लैट संधारित्र के क्षेत्र से प्रेरित इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र
α = αdef. + αया. = αजहर + αel. + αया. .
चूँकि तापीय गति एक स्थिर विद्युत क्षेत्र में अणुओं के आंतरिक द्विध्रुवीय क्षणों के अभिविन्यास को नष्ट कर देती है, ओरिएंटेशनल ध्रुवीकरण में जड़ता होती है, अर्थात। αया. ध्रुवीय अणुओं की कुल ध्रुवीकरण क्षमता की तरह, बाहरी विद्युत क्षेत्र हटा दिए जाने पर एक निश्चित देरी के साथ घट जाती है।
1.3. एक स्थिर विद्युत क्षेत्र में ढांकता हुआ। ढांकता हुआ ध्रुवीकरण
ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय अणुओं से युक्त पदार्थ मुख्य रूप से ढांकता हुआ होते हैं। यदि एक ढांकता हुआ को संधारित्र के विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है, तो ढांकता हुआ का ध्रुवीकरण होगा, जो संधारित्र के विद्युत क्षेत्र की ताकत को बदल देगा। प्लेटों A के क्षेत्रफल वाले एक समतल संधारित्र में, उनके बीच की दूरी d और संधारित्र प्लेट σ पर आवेश घनत्व, विद्युत क्षेत्र की ताकत E के बराबर होती है।
एक संधारित्र के विद्युत क्षेत्र में स्थित ढांकता हुआ की सतह पर, घनत्व P के प्रेरित आवेश दिखाई देते हैं, उनके द्वारा निर्मित द्विध्रुव क्षण बराबर होता है: µ = P×A×d, और प्रति इकाई आयतन का औसत द्विध्रुव क्षण कंडेनसर के पूरे स्थान को ढांकता हुआ भरना है
टोरस, इसके बराबर है:
µav = µ/V=(P×A×d)/V=P, यहां V संधारित्र में ढांकता हुआ का आयतन है।
परिणामी अभिव्यक्ति से हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि ढांकता हुआ का ध्रुवीकरण ढांकता हुआ की प्रति इकाई मात्रा का औसत द्विध्रुव क्षण है।
ध्यान दें कि संधारित्र की सतह पर प्रेरित आवेशों द्वारा निर्मित विद्युत क्षेत्र की ताकत कंडेनसर की क्षेत्र ताकत के विरुद्ध निर्देशित होती है।
सैटर और इसे कम कर देता है (चित्र 1.4)।
चूँकि किसी ढांकता हुआ का ध्रुवीकरण उसके अणुओं के आंतरिक और प्रेरित द्विध्रुव क्षणों के योग का परिणाम है, हम संपूर्ण ढांकता हुआ के ध्रुवीकरण के विरूपण और अभिविन्यास घटकों के बारे में बात कर सकते हैं यदि हम प्रेरित द्विध्रुव क्षण के मान को संबंधित करते हैं एक इकाई आयतन.
20वीं सदी के मध्य से. रासायनिक अनुसंधान के तरीकों में मूलभूत परिवर्तन हुए हैं, जिसमें भौतिकी और गणित का व्यापक शस्त्रागार शामिल है। रसायन विज्ञान की शास्त्रीय समस्याएं - पदार्थों की संरचना और संरचना स्थापित करना - नवीनतम भौतिक तरीकों का उपयोग करके तेजी से हल की जा रही हैं। सैद्धांतिक और प्रायोगिक रसायन विज्ञान की एक अभिन्न विशेषता क्वांटम रासायनिक गणना, गतिज पैटर्न की पहचान, स्पेक्ट्रोस्कोपिक डेटा के प्रसंस्करण, जटिल अणुओं की संरचना और गुणों की गणना के लिए नवीनतम हाई-स्पीड कंप्यूटिंग तकनीक का उपयोग बन गई है।
20वीं शताब्दी में विकसित विशुद्ध रूप से रासायनिक तरीकों में से, सूक्ष्म रासायनिक विश्लेषण पर ध्यान दिया जाना चाहिए, जो पारंपरिक रासायनिक विश्लेषण की विधि की तुलना में सैकड़ों गुना कम पदार्थों की मात्रा के साथ विश्लेषणात्मक संचालन करना संभव बनाता है। क्रोमैटोग्राफी ने न केवल विश्लेषणात्मक उद्देश्यों के लिए, बल्कि प्रयोगशाला और औद्योगिक पैमाने पर बहुत समान रासायनिक गुणों वाले पदार्थों को अलग करने के लिए भी बहुत महत्व प्राप्त कर लिया है। समाधानों, पिघलने और अन्य प्रणालियों में घटकों की परस्पर क्रिया की रासायनिक संरचना और प्रकृति का निर्धारण करने के तरीकों में से एक के रूप में भौतिक रासायनिक विश्लेषण (पीसीए) द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है। एफएचए में ग्राफिकल तरीकों (राज्य आरेख और संरचना-संपत्ति आरेख) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उत्तरार्द्ध के वर्गीकरण ने एक रासायनिक व्यक्ति की अवधारणा को स्पष्ट करना संभव बना दिया, जिसकी संरचना स्थिर या परिवर्तनशील हो सकती है। कुर्नाकोव द्वारा अनुमानित गैर-स्टोइकोमेट्रिक यौगिकों के वर्ग ने सामग्री विज्ञान और एक नए क्षेत्र - ठोस अवस्था रसायन विज्ञान में बहुत महत्व प्राप्त कर लिया है।
ल्यूमिनसेंट विश्लेषण, लेबल किए गए परमाणुओं की विधि, एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण, इलेक्ट्रॉन विवर्तन, पोलरोग्राफी और विश्लेषण के अन्य भौतिक-रासायनिक तरीकों का व्यापक रूप से विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में उपयोग किया जाता है। रेडियोकेमिकल तकनीकों का उपयोग केवल कुछ परमाणुओं की उपस्थिति का पता लगाना संभव बनाता है एक रेडियोधर्मी आइसोटोप (उदाहरण के लिए, ट्रांसयूरेनियम तत्वों के संश्लेषण में)।
रासायनिक यौगिकों की संरचना स्थापित करने के लिए आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी महत्वपूर्ण है, जिसकी सहायता से परमाणुओं के बीच की दूरी, समरूपता, कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति और अणु की अन्य विशेषताएं निर्धारित की जाती हैं, और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के तंत्र का अध्ययन किया जाता है। परमाणुओं और अणुओं की इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा संरचना और प्रभावी आवेशों का परिमाण उत्सर्जन और अवशोषण एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से निर्धारित किया जाता है। एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण का उपयोग करके अणुओं की ज्यामिति का अध्ययन किया जाता है।
इलेक्ट्रॉनों और परमाणु नाभिक (जो उनके स्पेक्ट्रा की हाइपरफाइन संरचना को निर्धारित करता है) के साथ-साथ बाहरी और आंतरिक इलेक्ट्रॉनों के बीच बातचीत की खोज ने अणुओं की संरचना को परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) के रूप में निर्धारित करने के लिए ऐसे तरीकों को बनाना संभव बना दिया है। , इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस (ईपीआर), न्यूक्लियर क्वाड्रुपोल रेजोनेंस (एनक्यूआर) , गामा रेजोनेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी। एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी ने इसके अनुप्रयोग की व्यापकता के संदर्भ में एक विशेष भूमिका हासिल कर ली है। अणुओं की स्थानिक विशेषताओं को स्पष्ट करने के लिए, ऑप्टिकल विधियां तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही हैं: स्पेक्ट्रोपोलरिमेट्री, सर्कुलर डाइक्रोइज्म, ऑप्टिकल रोटेशन फैलाव। टुकड़ों की पहचान के साथ इलेक्ट्रॉन प्रभाव के प्रभाव में निर्वात में अणुओं के विनाश का उपयोग मास स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके उनकी संरचना को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। गतिज विधियों के शस्त्रागार को ईपीआर और एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी (नाभिक का रासायनिक ध्रुवीकरण), स्पंदित फोटोलिसिस और रेडियोलिसिस की विधि के उपयोग से जुड़े उपकरणों से भर दिया गया है। इससे 10-9 सेकंड या उससे कम समय में होने वाली अल्ट्रा-फास्ट प्रक्रियाओं का अध्ययन करना संभव हो जाता है।
शरीर और व्यक्तिगत अंगों में चयापचय का अध्ययन करने के लिए विभिन्न विधियाँ हैं। सबसे पुराने तरीकों में से एक है संतुलन प्रयोग , जिसमें आने वाले कार्बनिक पदार्थों की मात्रा और बनने वाले अंतिम उत्पादों की मात्रा का अध्ययन करना शामिल है।
व्यक्तिगत अंगों में चयापचय का अध्ययन करने के लिए, विधि का उपयोग किया जाता है पृथक अंग . वे अंग जो कुछ समय तक अपनी महत्वपूर्ण गतिविधि को बनाए रखने में सक्षम हैं और अपनी गतिविधियों के लिए रक्त से गुजरने वाले पोषक तत्वों का उपयोग कर सकते हैं।
व्यक्तिगत अंगों में चयापचय का अध्ययन करने के लिए - एंजियोस्टॉमी विधि. लंदन द्वारा विकसित। रक्त वाहिकाओं पर विशेष नलिकाएं लगाई जाती हैं, जो रक्त को किसी भी अंग में प्रवाहित करने की अनुमति देती हैं। चयापचय प्रक्रिया का आकलन रक्त की रासायनिक संरचना में परिवर्तन से किया जाता है।
वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है टैग की गई परमाणु विधि - यौगिकों के उपयोग के आधार पर जिनके अणुओं में जैव तत्वों के भारी और रेडियोधर्मी समस्थानिकों के परमाणु शामिल होते हैं। जब ऐसे आइसोटोप के साथ लेबल किए गए यौगिकों को शरीर में पेश किया जाता है, तो शरीर में तत्वों या यौगिकों के भाग्य और चयापचय प्रक्रियाओं में इसकी भागीदारी का पता लगाने के लिए रेडियोमेट्रिक विश्लेषण विधियों का उपयोग किया जाता है।
प्रश्न 59 प्रोटीन चयापचय। उनका वर्गीकरण (दो प्रकार) एवं विशेषताएँ। शरीर के लिए महत्व. प्रोटीन का जैविक मूल्य. नाइट्रोजन संतुलन. प्रोटीन चयापचय में यकृत की भूमिका। जुगाली करने वालों में प्रोटीन चयापचय की विशेषताएं। प्रोटीन चयापचय का विनियमन
प्रोटीन चयापचयप्रोटीन के कार्य
प्लास्टिक समारोह प्रोटीन का उद्देश्य जैवसंश्लेषण प्रक्रियाओं के माध्यम से शरीर की वृद्धि और विकास को सुनिश्चित करना है।
एंजाइम गतिविधि प्रोटीन जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर को नियंत्रित करते हैं।
प्रोटीन का सुरक्षात्मक कार्य इसमें प्रतिरक्षा प्रोटीन - एंटीबॉडी का निर्माण होता है। प्रोटीन विषाक्त पदार्थों और जहरों को बांधने में सक्षम होते हैं और रक्त का थक्का जमना (हेमोस्टेसिस) भी सुनिश्चित करते हैं।
परिवहन कार्य इसमें लाल रक्त कोशिका प्रोटीन द्वारा ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड का परिवहन शामिल है हीमोग्लोबिन, साथ ही कुछ आयनों (लोहा, तांबा, हाइड्रोजन), दवाओं और विषाक्त पदार्थों के बंधन और स्थानांतरण में।
ऊर्जा भूमिका प्रोटीन ऑक्सीकरण के दौरान ऊर्जा जारी करने की उनकी क्षमता के कारण होता है।
प्रोटीन चयापचय चार मुख्य चरणों से होकर गुजरता है:
जठरांत्र पथ में प्रोटीन का टूटना और अमीनो एसिड के रूप में अवशोषण;
चयापचय की केंद्रीय कड़ी अमीनो एसिड से शरीर के अपने प्रोटीन का संश्लेषण और कोशिकाओं में प्रोटीन का टूटना है;
कोशिकाओं में अमीनो एसिड के मध्यवर्ती परिवर्तन;
प्रोटीन चयापचय के अंतिम उत्पादों का निर्माण और उत्सर्जन।
नाइट्रोजन संतुलन
प्रोटीन चयापचय की गतिविधि का एक अप्रत्यक्ष संकेतक तथाकथित है नाइट्रोजन संतुलन- भोजन से प्राप्त नाइट्रोजन की मात्रा और अंतिम मेटाबोलाइट्स के रूप में शरीर से उत्सर्जित नाइट्रोजन की मात्रा के बीच का अंतर।
नाइट्रोजन संतुलन- आपूर्ति की गई नाइट्रोजन की मात्रा के बराबर होती हैउत्सर्जित मात्रा (सामान्य आहार और आवास स्थितियों के तहत एक वयस्क स्वस्थ पशु में देखी गई)
सकारात्मक नाइट्रोजन संतुलन से अधिक हैप्रकाश डाला गया.
नकारात्मक नाइट्रोजन संतुलन- एक ऐसी स्थिति जिसमें नाइट्रोजन की मात्रा की आपूर्ति की जाती है कमआवंटित.
नाइट्रोजन संतुलन की गणना करते समय, यह इस तथ्य पर आधारित होता है कि प्रोटीन में लगभग 16% नाइट्रोजन होता है, अर्थात, प्रत्येक 16 ग्राम नाइट्रोजन 100 ग्राम प्रोटीन (100:16 = 6.25) से मेल खाती है।
प्रोटीन न्यूनतम
भोजन के साथ प्रोटीन की सबसे छोटी मात्रा शामिल की जाती है, जो नाइट्रोजन संतुलन बनाए रखने में मदद करती है।
छोटे मवेशी, सूअर - 1 ग्राम/किग्रा जीवित वजन
घोड़े - 0.7-0.8 (1.2-1.42)
गायें - 0.6-0.7 (1)
मानव - 1.5-1.7 (प्रोटीन इष्टतम)।
प्रजातियों की विशिष्टता के बावजूद, सभी विविध प्रोटीन संरचनाओं में केवल शामिल होते हैं 20 अमीनो एसिड . सामान्य चयापचय के लिए, न केवल प्राप्त प्रोटीन की मात्रा महत्वपूर्ण है, बल्कि इसकी गुणात्मक संरचना, अर्थात् अनुपात भी महत्वपूर्ण है स्थान लेने योग्यऔर तात्विक ऐमिनो अम्ल.
मोनोगैस्ट्रिक जानवरों, पक्षियों और मनुष्यों के लिए 10 आवश्यक अमीनो एसिड हैं: डिसिन, ट्रिप्टोफैन, हिस्टिडीन, फेनिलएलनिन, ल्यूसीन, आइसोल्यूसीन, मेथियोनीन, वेलिन, थ्रेओनीन, आर्जिनिन।
प्रोटीन का जैविक मूल्य
जुगाली करने वालों और कुछ अन्य पशु प्रजातियों की प्रोटीन चयापचय में अपनी विशेषताएं हैं: प्रोवेंट्रिकुलस का माइक्रोफ्लोरा सभी आवश्यक अमीनो एसिड को संश्लेषित करने में सक्षम है और इसलिए, आवश्यक अमीनो एसिड के बिना भोजन पर जीवित रह सकता है।
वे प्रोटीन जिनमें कम से कम एक आवश्यक अमीनो एसिड नहीं होता है या यदि वे अपर्याप्त मात्रा में होते हैं, कहलाते हैं दोषपूर्ण (वनस्पति प्रोटीन).
अमीनो एसिड चयापचय
अमीनो एसिड चयापचय का मुख्य स्थल यकृत है:
डीमिनेशन - फैटी एसिड, हाइड्रॉक्सी एसिड, कीटो एसिड के निर्माण के साथ अमीनो समूह (अमोनिया के रूप में) का उन्मूलन;
संक्रमण - अमोनिया के मध्यवर्ती गठन के बिना एक अन्य अमीनो एसिड और कीटो एसिड के गठन के साथ अमीनो एसिड से कीटो एसिड में अमीनो समूहों का स्थानांतरण;
डिकार्बोजाइलेशन - बायोजेनिक एमाइन के निर्माण के साथ कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में कार्बोक्सिल समूह का उन्मूलन।
प्रोटीन चयापचय का विनियमन
ग्लुकोकोर्तिकोइद- प्रोटीन और अमीनो एसिड के टूटने में तेजी लाता है, जिसके परिणामस्वरूप शरीर से नाइट्रोजन का उत्सर्जन बढ़ जाता है।
कार्रवाई की प्रणाली एसटीजीइसमें कोशिकाओं द्वारा अमीनो एसिड के उपयोग में तेजी लाना शामिल है। तदनुसार, एक्रोमेगाली और पिट्यूटरी गिगेंटिज़्म के साथ, एक सकारात्मक नाइट्रोजन संतुलन देखा जाता है, और हाइपोफिसेक्टोमी और पिट्यूटरी बौनापन के साथ, एक नकारात्मक संतुलन देखा जाता है।
थाइरॉक्सिन: थायरॉयड ग्रंथि के हाइपरफंक्शन के साथ, प्रोटीन चयापचय बढ़ जाता है
हाइपोफंक्शन के साथ चयापचय में मंदी आती है, शरीर की वृद्धि और विकास रुक जाता है।
कलेजे मेंन केवल प्रोटीन संश्लेषण होता है, बल्कि उनके सड़ने वाले उत्पाद भी कीटाणुरहित हो जाते हैं। गुर्दे मेंनाइट्रोजन चयापचय उत्पादों का विखंडन होता है।
शैक्षणिक संस्थान "ब्रेस्ट स्टेट यूनिवर्सिटी का नाम ए.एस. के नाम पर रखा गया" पुश्किन"
रसायनिकी विभाग
पाठ्यक्रम कार्य
कार्बनिक यौगिकों के अध्ययन की विधियाँ
प्रदर्शन किया:
5वें वर्ष का छात्र,
जीव विज्ञान संकाय
विशेषता “जीव विज्ञान। रसायन विज्ञान"
पूर्णकालिक शिक्षा
पेत्रुचिक इरीना अलेक्जेंड्रोवना
वैज्ञानिक सलाहकार:
बोरिचेव्स्की
अलेक्जेंडर इवानोविच
ब्रेस्ट, 2012
कार्बनिक यौगिकों के अध्ययन की विधियाँ
विषयसूची
परिचय………………………………………………………….. 3
- कार्बनिक पदार्थों के अध्ययन की विधियों का वर्गीकरण………. 4
कार्बनिक पदार्थों के अध्ययन की सबसे सरल विधियाँ
2.1.1 क्रिस्टलीकरण……………………………………………… 6
2.1.2 उर्ध्वपातन………………………………………………. 7
2.1.3 आसवन……………………………………………….. 8
2.1.4 क्रोमैटोग्राफी………………………………………………. 9-11
2.2 कार्बनिक पदार्थों का विश्लेषण……………………………….. 12-13
- कार्बनिक पदार्थों के अध्ययन की भौतिक-रासायनिक विधियाँ...14
3.2 कैलोरिमेट्री……………………………………………………………… 17
3.3 एक्स-रे और इलेक्ट्रॉन विवर्तन………………………………18-19
3.4 इलेक्ट्रोकेमिकल अनुसंधान विधियाँ……………………20-21
3.5 स्पेक्ट्रोस्कोपी………………………………………… 22-27
निष्कर्ष…………………………………………………… ………।…। 28
संदर्भ की सूची…………………………। 29
परिचय
कार्बनिक पदार्थों के अध्ययन का उद्देश्य पदार्थ की संरचना, इसकी स्थानिक संरचना और विशिष्ट आणविक कक्षाओं को स्थापित करना, परमाणुओं और अणुओं की परस्पर क्रिया का अध्ययन करना और प्रतिक्रियाओं की दर और तंत्र का अध्ययन करना है। विभिन्न कार्बनिक यौगिकों की विशाल संख्या के कारण, एक एकल विश्लेषणात्मक योजना विकसित करना असंभव है, जैसा कि अक्सर अकार्बनिक मात्रात्मक विश्लेषण में किया जाता है। और फिर भी, व्यवस्थित अनुसंधान काफी विश्वसनीय और शीघ्रता से कार्बनिक पदार्थों की पहचान करना संभव बनाता है।
अनुसंधान पद्धति की परवाह किए बिना, कार्बनिक पदार्थ की संरचना स्थापित करना उनके अध्ययन का मुख्य लक्ष्य है। हालाँकि, किसी न किसी कार्बनिक यौगिक के अध्ययन से जुड़ी रुचियाँ पहले से ही एक अलग प्रकृति की हैं। हमारे ग्रह के प्राकृतिक संसाधनों से संबंधित मुद्दे विशेष महत्व के हैं। हम जानते हैं कि तेल और गैस स्रोत मानवता के लिए विशेष महत्व रखते हैं, लेकिन वे सीमित हैं। इसलिए, कार्बनिक और पेट्रोकेमिकल संश्लेषण के लिए नए कच्चे माल की खोज और कृत्रिम रूप से तेल और गैस का उत्पादन करने की समस्या जरूरी हो गई है। लेकिन यह कार्बनिक पदार्थ के अध्ययन का केवल एक कारण है। यदि आप चारों ओर देखें, तो पृथ्वी पर सारा जीवन कार्बनिक रसायन विज्ञान है। तदनुसार, कार्बनिक पदार्थों का अध्ययन जीवित प्रकृति के क्षेत्र में वैश्विक खोजों की कुंजी है, सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को सीखने का अवसर, कई भयानक बीमारियों को ठीक करने के तरीके ढूंढना, स्वयं जीवित पदार्थ बनाना आदि।
- कार्बनिक पदार्थों के अध्ययन की विधियों का वर्गीकरण।
- अध्ययन की सबसे सरल विधियाँ: कार्बनिक पदार्थों का शुद्धिकरण (क्रिस्टलीकरण, उर्ध्वपातन, आसवन, क्रोमैटोग्राफी, जेल निस्पंदन, वैद्युतकणसंचलन) और कार्बनिक पदार्थों का विश्लेषण (मात्रात्मक और गुणात्मक मौलिक विश्लेषण);
- भौतिक और रासायनिक विधियाँ: रेफ्रेक्टोमेट्री, कैलोरीमेट्री, विद्युत द्विध्रुव क्षणों का माप, रेडियोग्राफी और इलेक्ट्रॉन विवर्तन, इलेक्ट्रोकेमिकल विधियाँ (पोलरोग्राफी, एनोडिक वोल्टामेट्री), स्पेक्ट्रोस्कोपी (फोटोइलेक्ट्रॉन, मास स्पेक्ट्रोस्कोपी, इन्फ्रारेड, आदि)
कार्बनिक पदार्थों के अध्ययन की सबसे सरल विधियाँ
- जैविक शुद्धि
किसी पदार्थ की शुद्धता को चिह्नित करने के लिए, निम्नलिखित स्थिरांक और विधियों का उपयोग किया जाता है: पिघलने बिंदु, क्रिस्टलीकरण तापमान, क्वथनांक, प्रकाश अपवर्तक सूचकांक, घनत्व, अवशोषण स्पेक्ट्रा डेटा (इलेक्ट्रॉनिक और अवरक्त स्पेक्ट्रा में अवशोषण तीव्रता गुणांक), परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) ) स्पेक्ट्रा डेटा, मास स्पेक्ट्रोमेट्री, क्रोमैटोग्राफिक विश्लेषण, ल्यूमिनेसेंस विश्लेषण, आदि।
शुद्ध पदार्थ प्राप्त करने का अर्थ है पदार्थों के दिए गए मिश्रण को अलग-अलग पदार्थों में अलग करना और उन्हें शुद्धता की वांछित डिग्री तक शुद्ध करना। यहां विधियों के दो सेटों के बीच अंतर करना आवश्यक है: मिश्रण को उन घटकों में अलग करने की विधियां जो अभी तक शुद्ध नहीं हैं, और अंतिम शुद्धि की विधियां।
रासायनिक पदार्थों की शुद्धता के बारे में बात करते समय, आपको यह जानना होगा कि एक बिल्कुल शुद्ध पदार्थ की केवल सैद्धांतिक रूप से कल्पना की जा सकती है। बिल्कुल शुद्ध पदार्थ न तो हैं और न ही हो सकते हैं। शुद्धिकरण विधि के आधार पर, पदार्थ में एक निश्चित मात्रा में अशुद्धियाँ होती हैं। पारंपरिक शुद्धिकरण विधियाँ 99.9...99.95% मुख्य पदार्थ की सामग्री प्राप्त कर सकती हैं। विशेष गहरी सफाई विधियों का उपयोग करके, कार्बनिक पदार्थों की अशुद्धता सामग्री को 10 -3 ....10 -4% तक कम करना संभव है
2.1.1 क्रिस्टलीकरण
क्रिस्टलीय पदार्थों को शुद्ध करने के लिए क्रिस्टलीकरण एक उत्कृष्ट विधि है। यह विधि इस तथ्य पर आधारित है कि विभिन्न पदार्थों की एक निश्चित विलायक में अलग-अलग घुलनशीलता होती है, और तापमान में कमी (दुर्लभ अपवादों के साथ) से पदार्थों की घुलनशीलता में कमी आती है। गर्म घोल को छानने से अघुलनशील अशुद्धियाँ अलग हो जाती हैं और ठंडा होने के बाद पदार्थ क्रिस्टल के रूप में घोल से बाहर निकल जाता है। बार-बार पुनः क्रिस्टलीकरण करने से आमतौर पर अशुद्धियों की मात्रा कम हो जाती है। विधि का एक प्रकार पिघला हुआ क्रिस्टलीकरण है। पदार्थों के गहरे शुद्धिकरण के लिए एक विशेष विकल्प - ज़ोन मेल्टिंग - का उपयोग किया जाता है।
उदाहरण के लिए: हमें सैलिसिलिक एसिड को अशुद्धियों से साफ करने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, हम इस एसिड का पहले से तौला हुआ द्रव्यमान लेते हैं और एक संतृप्त घोल प्राप्त करने के लिए विलायक - पानी की आवश्यक मात्रा की गणना करते हैं, जिसे बाद में क्रिस्टलीकृत किया जा सकता है।
2.1.2 ऊर्ध्वपातन (ऊर्ध्वपातन)
कई क्रिस्टलीय पदार्थों में ऊर्ध्वपातन की क्षमता होती है, अर्थात। गैस चरण में संक्रमण के लिए, तरल चरण को दरकिनार करते हुए, गैस चरण से क्रिस्टलीकरण के बाद। यह विधि आपको उर्ध्वपातन पदार्थों को गैर-उर्ध्वपातन अशुद्धियों से अलग करने और गैस चरण (ग्रेडिएंट उर्ध्वपातन) से विभिन्न उर्ध्वपातन तापमान या क्रिस्टलीकरण तापमान वाले पदार्थों के मिश्रण को अलग करने की अनुमति देती है। यदि पदार्थों को उच्च तापमान पर उर्ध्वपातित करना और विघटित करना मुश्किल होता है, तो उर्ध्वपातन का उपयोग वैक्यूम या उच्च वैक्यूम में किया जाता है - 0.0013 Pa (10 -5 मिमी Hg; 1 मिमी Hg = 133.3 Pa) तक। विभिन्न संस्करणों में उच्च-वैक्यूम उर्ध्वपातन का उपयोग गहरी सफाई के लिए किया जाता है।
उर्ध्वपातन द्वारा किसी ठोस का शुद्धिकरण तभी संभव है जब उसका वाष्प दबाव अशुद्धियों के वाष्प दबाव से अधिक हो। जब ठोस का वाष्प दबाव लागू दबाव से मेल खाता है, तो सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त होते हैं।
उदाहरण के लिए: ई-स्टिलबिन को 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान और 20 मिमी एचजी के दबाव पर उर्ध्वपातित किया जाता है। कला।
2.1.3 आसवन (आसवन)
कई कम गलनांक वाले पदार्थों और अधिकांश तरल पदार्थों के लिए, एक अच्छी सफाई विधि है
आंशिक आसवन, बशर्ते कि मिश्रण के घटकों के क्वथनांक में अंतर पर्याप्त रूप से बड़ा हो और एज़ोट्रोपिक मिश्रण न बने। आंशिक आसवन की चयनात्मकता (दक्षता) को विशेष उपकरणों के साथ बढ़ाया जा सकता है: रिफ्लक्स कंडेनसर, आसवन कॉलम, आदि। उच्च उबलते पदार्थों के लिए, वैक्यूम आसवन का उपयोग किया जाता है। विधि का एक प्रकार दो-घटक प्रणालियों का आसवन है, जो ठंडा होने पर अलग हो जाते हैं, उदाहरण के लिए, भाप आसवन: लिमोनेन (760 मिमी एचजी पर बीपी 178 डिग्री सेल्सियस) पानी (760 मिमी एचजी पर बीपी 100 डिग्री सेल्सियस) के साथ आसुत होता है। कला।) 98 ओ सी के तापमान पर। इस मामले में, लिमोनेन के डिस्टिलेट (ग्राम में) में मात्रात्मक अनुपात: पानी 1: 1.54 है।
2.1.4 क्रोमैटोग्राफी
क्रोमैटोग्राफ़िक पृथक्करण विधियाँ सॉर्बेंट की सतह पर सोखने या दो अमिश्रणीय चरणों (तरल-तरल, तरल-गैस) के बीच वितरित होने वाले पदार्थों की विभिन्न क्षमता पर आधारित होती हैं, जिनमें से एक चरण (तरल) की सतह पर स्थित होता है। शर्बत इसलिए, क्रोमैटोग्राफी के विभिन्न प्रकार हैं, अर्थात्: तरल सोखना और विभाजन क्रोमैटोग्राफी, गैस क्रोमैटोग्राफी।
तरल सोखना क्रोमैटोग्राफी सॉर्बेंट की सतह पर सोखने और एक विलायक - एलुएंट पारित करने पर अवशोषित होने वाले पदार्थों की अलग-अलग क्षमता पर आधारित है। शर्बत के रूप में, एल्यूमीनियम ऑक्साइड, सिलिकिक एसिड और सिलिकॉन डाइऑक्साइड (सिलिका जैल), दानेदार पॉलीसेकेराइड (डेक्सट्रांस) या अन्य पॉलिमर का उपयोग किया जाता है, जो एक विलायक में सूज जाते हैं, जिससे एक दानेदार जेल (जेल क्रोमैटोग्राफी) बनता है।
तरल विभाजन क्रोमैटोग्राफी एक प्रकार की सोखना क्रोमैटोग्राफी है जिसमें सॉर्बेंट (वाहक) को कुछ तरल की पतली फिल्म के साथ लेपित किया जाता है। एलुएंट आमतौर पर एक विलायक होता है जो शर्बत पर मौजूद तरल के साथ मिश्रित नहीं होता है। जब एलुएंट को प्रवाहित किया जाता है, तो पदार्थ तरल चरण और एलुएंट के बीच वितरित हो जाते हैं। इस प्रकार की क्रोमैटोग्राफी उन पदार्थों को अलग करने के लिए सबसे उपयुक्त है जो पानी में अत्यधिक घुलनशील हैं या पानी में घुलनशील लवण बनाने में सक्षम हैं। ऐसे पदार्थों में चीनी, अमीनो एसिड, कई कार्बनिक रंग, अधिकांश एल्कलॉइड, मोनो- और पॉलीकार्बोक्सिलिक एसिड, अल्कोहल आदि शामिल हैं।
सिंथेटिक फॉस्फोलिपिड मानकों (1) के मिश्रण की तरल क्रोमैटोग्राफी का एक उदाहरण और एक लेजर प्रकाश बिखरने वाले डिटेक्टर के साथ पता लगाने पर सामान्य चरण स्तंभ पर मानव एरिथ्रोसाइट्स (2) की कोशिका झिल्ली से कच्चे लिपिड अर्क का एक नमूना। एनएल - तटस्थ लिपिड; पीई - फॉस्फेटिडाइलथेनॉलमाइन; पीएस - फॉस्फेटिडिलसेरिन; पीसी - फॉस्फेटिडिलकोलाइन; एसएम - स्फिंगोमाइलिन।
गैस क्रोमैटोग्राफी का उपयोग गैसीय या वाष्पशील तरल और ठोस पदार्थों के मिश्रण को अलग करने के लिए किया जाता है। विधि का सिद्धांत तरल क्रोमैटोग्राफी के समान है। अलग किए जाने वाले मिश्रण को वाहक गैस (एच 2, एन 2, हे) से पतला किया जाता है और सोखना कॉलम में पेश किया जाता है। वाहक गैस विलायक और निक्षालक दोनों है। सिलिकेट सामग्री के महीन पाउडर, जो शुद्ध (गैस सोखना क्रोमैटोग्राफी) हो सकते हैं या गैर-वाष्पशील तरल (गैस-तरल क्रोमैटोग्राफी) की फिल्म के साथ लेपित हो सकते हैं, का उपयोग शर्बत के रूप में किया जाता है। गैर-वाष्पशील तरल (केशिका क्रोमैटोग्राफी) की एक फिल्म के साथ अंदर लेपित केशिकाओं का भी उपयोग किया जाता है। वाहक गैस धीरे-धीरे मिश्रण के घटकों को सोख लेती है और अपने साथ ले जाती है। वाहक गैस में कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति और उनकी मात्रा का पता विशेष डिटेक्टरों का उपयोग करके लगाया जाता है और एक रिकॉर्डर द्वारा रिकॉर्ड किया जाता है। प्रारंभिक क्रोमैटोग्राफी में, वाहक गैस को फिर विशेष रिसीवरों के माध्यम से पारित किया जाता है जिसमें कार्बनिक पदार्थों को जमने से पकड़ लिया जाता है।
इस विधि से मिश्रण को पूरी तरह अलग किया जा सकता है। उच्च-शक्ति सोखने वाले स्तंभों का उपयोग करते समय, इस विधि का उपयोग छोटी मात्रा में पदार्थों (1...10 ग्राम) को अलग करने के लिए एक प्रारंभिक विधि के रूप में किया जाता है।
गैस क्रोमैटोग्राफी का उदाहरण: 170 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक पॉलीकेपिलरी कॉलम पर विस्फोटक वाष्प का उच्च गति विश्लेषण।
केवल 22 सेमी की लंबाई वाला एक पॉलीकेपिलरी कॉलम आपको 2.5 मिनट में विस्फोटक वाष्प की ट्रेस मात्रा का पता लगाने और पहचानने की अनुमति देता है: 1 - 2,6-डाइनिट्रोटोल्यूइन, 2 - 2.4-डाइनिट्रोटोल्यूनि। 3 - 2,4,6-ट्रिनिट्रोटोल्यूइन, 4 - 3,4,5-ट्रिनिट्रोटोल्यूनि, 5 - 2.3,4-ट्रिनिट्रोटोल्यूनि, 6 - हेक्सोजेन। 7 - टेट्रिल।
- कार्बनिक पदार्थ विश्लेषण
पहला कार्य तात्विक रचना का गुणात्मक एवं मात्रात्मक निर्धारण है। फिर, मौलिक विश्लेषण डेटा के अनुसार, सबसे सरल सारांश सूत्र की गणना की जाती है, आणविक भार निर्धारित किया जाता है और वास्तविक आणविक सकल सूत्र की गणना की जाती है। अंत में, अंतिम चरण आणविक संरचना का निर्धारण करना है। इस प्रयोजन के लिए, रासायनिक विधियों का उपयोग किया जाता है (क्रमिक दरार, व्युत्पत्ति), और हाल ही में भौतिक रसायन विधियों (मास स्पेक्ट्रोस्कोपी, एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण, स्पेक्ट्रोस्कोपी) का तेजी से उपयोग किया जाता है।
मात्रात्मक एवं गुणात्मक तात्विक विश्लेषण
विश्लेषणात्मक विधियाँ ऑक्सीकरण या अन्य साधनों के परिणामस्वरूप कार्बनिक पदार्थों के पूर्ण विघटन और ज्ञात विधियों का उपयोग करके रासायनिक तत्वों के निर्धारण पर आधारित हैं। कार्बन को CO 2 के रूप में, हाइड्रोजन को H 2 O के रूप में, नाइट्रोजन को N 2 की मात्रा मापकर या NH 3 या NaCN (विभाजन के प्रकार के आधार पर) निर्धारित करके, हैलोजन को - के रूप में निर्धारित किया जाता है। हैलाइड आयन, सल्फर - सल्फेट या सल्फाइड आयन के रूप में, फॉस्फोरस अर्थात फॉस्फेट आयन, आदि।
कार्बन और हाइड्रोजन को CuO के साथ गर्म करके गुणात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है:
C n H 2n +3nCuO>nCO 2 +nH 2 O+3nCu
और जारी कार्बन मोनोऑक्साइड का पता गैस को Ba(OH) 2 घोल में प्रवाहित करके किया जाता है, और टेस्ट ट्यूब की दीवारों पर पानी का दृश्य रूप से पता लगाया जाता है।
नाइट्रोजन, सल्फर और हैलोजन का गुणात्मक निर्धारण सोडियम के साथ संलयन द्वारा किया जाता है। परिणामी NaCN, Na 2 S और सोडियम हैलाइड का पारंपरिक विश्लेषणात्मक प्रतिक्रियाओं द्वारा जलीय घोल में पता लगाया जाता है।
कार्बनिक यौगिकों के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए विशेष नमूने हैं। पहले, मैक्रोएनालिसिस के लिए इंस्टॉलेशन का आमतौर पर उपयोग किया जाता था (नमूना का वजन 0.2 ... 0.5 ग्राम था)। आजकल, माइक्रोएनालिसिस (नमूना 0.001 ... 0.01 ग्राम), अल्ट्रामाइक्रोएनालिसिस (नमूना 10 -5 ... 10 -4 ग्राम) के लिए विभिन्न उपकरण आम हैं। कार्बन और हाइड्रोजन के मात्रात्मक निर्धारण के लिए, ऐसे उपकरणों का उपयोग किया जाता है जिनमें कार्बनिक पदार्थ को ऑक्सीजन की धारा में जलाया जाता है: CO 2 को KOH समाधान के साथ कैप्चर किया जाता है, और H 2 O को एक विशेष अवशोषक के साथ और वजन द्वारा निर्धारित किया जाता है। नाइट्रोजन की मात्रा निर्धारित करने के लिए, पदार्थ को CuO के साथ गर्म करने पर जला दिया जाता है और निकलने वाली गैस की मात्रा को KOH घोल के ऊपर एक एज़ोमीटर में मापा जाता है। हैलोजन और सल्फर की मात्रा नमूने को ऑक्सीजन वातावरण में जलाकर, गैसों को पानी में घोलकर और हैलाइड आयनों या सल्फेट आयनों का अनुमापन करके निर्धारित की जाती है।
गैस क्रोमैटोग्राफी के सिद्धांत का उपयोग करके स्वचालित माइक्रोएनालाइज़र विकसित किए गए हैं, जिसमें कार्बन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन और सल्फर का एक साथ निर्धारण किया जाता है।
किसी यौगिक का आणविक भार आमतौर पर मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा निर्धारित किया जाता है।
- कार्बनिक पदार्थों के अध्ययन के लिए भौतिक-रासायनिक विधियाँ
- स्पेक्ट्रल और अन्य ऑप्टिकल तरीके;
विद्युतरासायनिक तरीके;
विश्लेषण की क्रोमैटोग्राफ़िक विधियाँ।
विद्युत चालकता, क्षमता और अन्य गुणों के माप के आधार पर विश्लेषण के इलेक्ट्रोकेमिकल तरीकों के एक समूह में कंडक्टोमेट्री, पोटेंशियोमेट्री, वोल्टामेट्री आदि के तरीके शामिल हैं।
लेकिन इन विधियों की बेहतर दक्षता और उनके वास्तविक महान व्यावहारिक महत्व को सटीक रूप से सत्यापित करने के लिए, आइए हम तुलना के लिए अन्य भौतिक-रासायनिक तरीकों पर विचार करें।
- रेफ्रेक्टोमेट्री
, जहां n सोडियम डी-लाइन (589 एनएम) के लिए प्रकाश का अपवर्तनांक है; एम पदार्थ का आणविक भार है; ?? - घनत्व।
आणविक अपवर्तन में योगात्मक गुण होते हैं, अर्थात। किसी अणु का आणविक अपवर्तन अणु के घटक भागों के अपवर्तन को जोड़कर प्राप्त किया जा सकता है। ऐसे घटक रासायनिक बंधन और बंधनों और परमाणुओं का एक समूह हैं। इन अपवर्तनों की गणना कई कार्बनिक यौगिकों के अध्ययन से की जाती है और इन्हें संदर्भ पुस्तकों में पाया जा सकता है। उदाहरण के लिए:
आर सीएच4 = 4 आर सी-एच ; R CH3NO2 = 3 R C-H +R C-N +R NO2
प्रकाश अपवर्तन की घटना अणुओं की इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली की ध्रुवीकरण क्षमता से जुड़ी है। प्रकाश के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रभाव में, अणुओं का ध्रुवीकरण होता है, मुख्यतः उनके इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम का। किसी अणु का इलेक्ट्रॉनिक तंत्र जितना अधिक गतिशील होगा, प्रकाश और आणविक अपवर्तन का अपवर्तनांक उतना ही अधिक होगा।
किसी यौगिक की संरचना निर्धारित करने के लिए आणविक अपवर्तन अध्ययन का उपयोग किया जा सकता है। इस प्रकार, अध्ययन के तहत यौगिक के लिए, आणविक अपवर्तन प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है और प्रस्तावित संरचनात्मक सूत्र के अनुसार बांड के अपवर्तन को जोड़कर प्राप्त अपवर्तन के साथ तुलना की जाती है। यदि परिणाम मेल खाते हैं, तो संरचना को सिद्ध माना जा सकता है, यदि नहीं, तो हमें दूसरी संरचना की तलाश करनी होगी; कुछ मामलों में, अपेक्षित (अपवर्तन का उच्चीकरण) की तुलना में आणविक अपवर्तन में मजबूत वृद्धि देखी गई है। यह युग्मित प्रणालियों के लिए विशिष्ट है.
रासायनिक बंधों, परमाणुओं, अणुओं और आयनों के आणविक अपवर्तन मूल्यों का उपयोग उनकी ध्रुवीकरण क्षमता का गुणात्मक आकलन करने के लिए किया जा सकता है। किसी अणु (आयन, बंधन) की ध्रुवीकरण क्षमता उसकी ध्रुवीकरण करने की क्षमता है, अर्थात। बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में नाभिक की स्थिति और इलेक्ट्रॉन बादल की स्थिति में परिवर्तन। मुख्यतः इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण होता है।
3.2 कैलोरिमेट्री
कैलोरीमेट्री रासायनिक प्रतिक्रियाओं और चरण संक्रमण प्रक्रियाओं (उदाहरण के लिए, पिघलने, क्रिस्टलीकरण, उर्ध्वपातन, संक्षेपण) के थर्मल प्रभावों का अध्ययन करने की एक विधि है। प्रक्रिया (प्रतिक्रिया) विशेष उपकरणों - कैलोरीमीटर में की जाती है और जारी या अवशोषित गर्मी की मात्रा निर्धारित की जाती है।
पदार्थों के दहन की मोलर ऊष्मा कैलोरीमीटर द्वारा निर्धारित की जाती है। बदले में, दहन की गर्मी (डब्ल्यू) का उपयोग किसी पदार्थ ई के गठन की गर्मी या गठन की मानक एन्थैल्पी की गणना करने के लिए किया जाता है। किसी पदार्थ के निर्माण की ऊष्मा की गणना परमाणु अवस्था में तत्वों के आधार पर या "मानक" अवस्था में तत्वों (ग्रेफाइट, हाइड्रोजन गैस, आदि के रूप में कार्बन) और परिणामी संख्यात्मक मूल्यों के आधार पर की जा सकती है। अलग होना। सारणीबद्ध डेटा पर विचार करते समय आपको इस पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता है। आमतौर पर, किसी प्रक्रिया के लिए पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा की गणना तत्वों के परमाणुओं से की जाती है, और ?H 0 - "मानक" अवस्था में तत्वों से। उदाहरण के लिए, परमाणुओं से हाइड्रोकार्बन के निर्माण की ऊष्मा:
- एनएस - ] - डब्ल्यू, जहां डब्ल्यू दहन की गर्मी है; - सीओ 2 के गठन की गर्मी (393.5 केजे/मोल); - पानी के निर्माण की गर्मी (285.8 kJ/mol); एस - कार्बन (ग्रेफाइट) के परमाणुकरण (ऊर्ध्वपातन) की गर्मी (-715 केजे/मोल); - हाइड्रोजन अणु के परमाणुकरण (पृथक्करण) की गर्मी (-436 kJ/mol)।
दहन की ऊष्मा जितनी कम होगी, समान संरचना के यौगिकों के निर्माण की ऊष्मा उतनी ही अधिक होगी।
यह विधि मुख्य रूप से कार्बनिक यौगिकों की स्थिरता और प्रतिक्रियाशीलता की तुलना और विशेषता बताने का काम करती है।
3.3 रेडियोग्राफी और इलेक्ट्रॉन विवर्तन
एक्स-रे विधि - एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण - किसी पदार्थ के क्रिस्टल में एक्स-रे के विवर्तन पर आधारित है। एक्स-रे (0.1-10 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण) जब क्रिस्टल से गुजरते हैं तो परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक कोशों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। इस अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप, एक्स-रे का विवर्तन होता है और फोटोग्राफिक फिल्म - धब्बे या वृत्त पर एक विवर्तन पैटर्न प्राप्त होता है। विवर्तन पैटर्न से, जटिल गणनाओं की सहायता से, क्रिस्टल की इकाई कोशिका में अणुओं की स्थिति और परमाणुओं के बीच की दूरी और रासायनिक बंधों के बीच के कोणों के बारे में जानकारी प्राप्त की जाती है। किसी परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या जितनी कम होगी, एक्स-रे परावर्तन उतना ही कमजोर होगा। इसलिए, हाइड्रोजन परमाणुओं का स्थान निर्धारित करना बहुत कठिन है।
इलेक्ट्रॉन विवर्तन विधि एक्स-रे विधि के समान है और किसी पदार्थ के साथ इलेक्ट्रॉन प्रवाह की परस्पर क्रिया पर आधारित है। किसी पदार्थ से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह बहुत कम तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण जैसा होता है और एक विवर्तन पैटर्न उत्पन्न करता है। ये विवर्तन पैटर्न (इलेक्ट्रॉन विवर्तन पैटर्न) गैसीय अवस्था में पदार्थों के लिए या बहुत पतली फिल्मों के लिए प्राप्त किए जा सकते हैं। इलेक्ट्रॉन विवर्तन परमाणु नाभिक के साथ इलेक्ट्रॉनों की परस्पर क्रिया के कारण होता है।
संरचनात्मक विश्लेषण के ये तरीके अणु की पूरी संरचना को निर्धारित करना संभव बनाते हैं - अंतरपरमाणु दूरियां, बंधनों के बीच के कोण, यानी। क्रिस्टल जाली या गैसीय अवस्था में किसी अणु के सभी परमाणुओं की सटीक स्थानिक व्यवस्था। सुक्रोज, पेनिसिलिन, स्ट्राइकिन, विटामिन बी 12, कुछ प्रोटीन (मायोग्लोबिन) और न्यूक्लिक एसिड जैसे जटिल प्राकृतिक पदार्थों की संरचना एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण का उपयोग करके निर्धारित की गई थी।
एक्स-रे अनुसंधान विधियों से, यह पाया गया कि sp 2 - और sp-संकरण के दौरान परमाणुओं की सहसंयोजक त्रिज्या बंधन के प्रकार के आधार पर भिन्न होती है, उदाहरण के लिए, दोहरे बंधन C=C (C sp2 - C sp2) में, कार्बन परमाणु C sp2 की सहसंयोजक त्रिज्या =C-C बंध (C sp2 - C sp3) से कम है। पहले मामले में यह 0.067 एनएम है, दूसरे में - 0.076 एनएम, और बेंजीन के मामले में - 0.0695 एनएम, यानी। बंधन की लंबाई भी यौगिक पर ही निर्भर करती है, और प्रत्येक यौगिक के लिए बंधन की लंबाई एक व्यक्तिगत विशेषता है, जो एक विशिष्ट कार्बनिक यौगिक की पहचान करने में उपयोगी हो सकती है।
3.4 विद्युत रासायनिक अनुसंधान विधियाँ
इलेक्ट्रोकेमिकल विधियां लागू वोल्टेज पर वर्तमान ताकत की निर्भरता पर आधारित होती हैं जब करंट विशेष रूप से डिजाइन किए गए इलेक्ट्रोलाइज़र में एक समाधान से गुजरता है। परिणामस्वरूप, धारा-वोल्टेज (संभावित) वक्र प्रकट होते हैं। ये वर्तमान-वोल्टेज वक्र इलेक्ट्रोड पर होने वाली प्रक्रियाओं की विशेषता बताते हैं। इलेक्ट्रोकेमिकल कमी कोटेड पर होती है, और इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण एनोड पर होता है। अध्ययन की जा रही प्रक्रिया के प्रकार (एनोडिक या कैथोडिक) के आधार पर, ऐसे उपकरणों का उपयोग किया जाता है जो इलेक्ट्रोड क्षेत्रों, इलेक्ट्रोड सामग्री आदि के अनुपात में भिन्न होते हैं।
पोलरोग्राफी
पोलारोग्राफिक विधि कैथोडिक प्रक्रियाओं (पारा गिराने वाले इलेक्ट्रोड पर किसी पदार्थ में एक इलेक्ट्रॉन को जोड़ना) पर आधारित है। पोलारोग्राफ का सर्किट आरेख बहुत सरल है। इसमें लगातार नवीनीकृत सतह और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड (पारा या अन्य सामान्य इलेक्ट्रोड) के साथ टपकता पारा माइक्रोइलेक्ट्रोड होता है। कैथोड क्षेत्र एनोड क्षेत्र से काफी छोटा है, इसलिए इस मामले में कैथोड ध्रुवीकरण प्रक्रियाएं निर्णायक हैं। कार्बनिक पदार्थ कैथोड में फैल जाता है और एक इलेक्ट्रॉन स्वीकार करता है, और कैथोड विध्रुवित हो जाता है। कैथोड का विध्रुवण एक निश्चित संभावित ई एक्सट (किसी दिए गए विध्रुवक की संभावित विशेषता को कम करना या जारी करना) पर शुरू होता है। परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रोलिसिस शुरू होता है और वर्तमान ताकत तेजी से बढ़ जाती है। वोल्टेज में क्रमिक वृद्धि के साथ, वर्तमान ताकत का एक निश्चित स्थिर मूल्य (सीमित धारा) स्थापित हो गई है, जो अब वृद्धि वोल्टेज पर निर्भर नहीं करती है।
प्रक्रिया को चित्रित करने के लिए पोलारोग्राफी का उपयोग किया जा सकता है:
समाधानों में पदार्थों की सांद्रता निर्धारित करने के लिए पोलरोग्राफी विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
एनोडिक वोल्टामेट्री
यह विधि एनोडिक प्रक्रियाओं (प्लैटिनम या ग्रेफाइट एनोड पर कार्बनिक यौगिक का ऑक्सीकरण) पर आधारित है। प्रयोगात्मक दृष्टिकोण से यह विधि पोलारोग्राफी के समान है।
ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए एनोडिक वोल्टामेट्री का उपयोग किया जाता है:
इस विधि का उपयोग समाधानों में पदार्थों के मात्रात्मक निर्धारण के लिए भी किया जाता है।
3.5 स्पेक्ट्रोस्कोपी
स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधियां विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ किसी पदार्थ की परस्पर क्रिया पर आधारित होती हैं, जो विकिरण के अवशोषण या उसके उत्सर्जन का कारण बनती हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों की एक बहुत विस्तृत श्रृंखला में परस्पर क्रिया संभव है, जो कि किरणों से शुरू होती है और रेडियो तरंगों तक समाप्त होती है।
विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के क्षेत्र के आधार पर, विभिन्न प्रयोगात्मक तरीकों और उपकरणों का उपयोग किया जाता है।
कार्बनिक रसायन विज्ञान में विद्युत चुम्बकीय विकिरण के सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले क्षेत्र हैं:
- पराबैंगनी (यूवी) और स्पेक्ट्रम का दृश्य क्षेत्र, जहां अणु में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा अवशोषित होती है (एक प्रकार की इलेक्ट्रॉनिक स्पेक्ट्रोस्कोपी);
- इन्फ्रारेड (आईआर) क्षेत्र, जहां अणु की कंपन स्थितियों को बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा अवशोषित होती है (कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी);
- रेडियो फ्रीक्वेंसी विकिरण का क्षेत्र, जहां नाभिक के स्पिन को पुन: निर्देशित करने के लिए ऊर्जा खर्च की जाती है (परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी - एनएमआर)।
वर्णक्रमीय विधियों का उपयोग यौगिकों की संरचना को पहचानने और स्थापित करने, मिश्रण का विश्लेषण करने और रासायनिक परिवर्तनों की प्रगति की निगरानी करने के लिए किया जाता है। वर्णक्रमीय विधियों का लाभ पदार्थ की कम खपत (1 मिलीग्राम या उससे कम) है।
इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी
इलेक्ट्रॉनिक स्पेक्ट्रम तब उत्पन्न होता है जब कोई पदार्थ पराबैंगनी (तरंग दैर्ध्य 22-400 एनएम) और दृश्य (400-800 एनएम) विकिरण को अवशोषित करता है। स्पेक्ट्रम के इन हिस्सों के बीच कोई बुनियादी अंतर नहीं है; वे केवल इसमें भिन्न हैं कि 400-800 एनएम की लंबाई वाली तरंगें मानव आंख द्वारा देखी जाती हैं, और हम पदार्थ को रंगीन के रूप में देखते हैं।
यूवी प्रकाश के प्रभाव में, अणु उत्तेजित होता है, अर्थात। इलेक्ट्रॉनों का अधिक उत्तेजित स्तर पर संक्रमण और अणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व का पुनर्वितरण। इलेक्ट्रॉनों का निर्माण?-बॉन्ड को उत्तेजित करना सबसे कठिन होता है; इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रॉनों और अकेले जोड़े को उत्तेजित करना आसान होता है।
हमने रासायनिक घटनाओं के बारे में अवधारणाओं के निर्माण के प्रश्न की इतनी विस्तार से जांच की क्योंकि, जैसा कि हमने ऊपर बताया, यह पदार्थों और रासायनिक तत्वों के बारे में अवधारणाओं के सफल गठन की कुंजी है। रासायनिक अवधारणाओं की एक श्रृंखला में - रासायनिक प्रतिक्रिया, पदार्थ, रासायनिक तत्व - प्रत्येक पिछला अगले के गठन का आधार बनता है। इसलिए, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के बारे में अवधारणाओं के निर्माण की सफलता निर्धारित करने वाली सभी स्थितियाँ पदार्थों और रासायनिक तत्वों के बारे में अवधारणाओं के निर्माण में मान्य रहती हैं। साथ ही, इन अवधारणाओं के निर्माण में कई नई परिस्थितियाँ बहुत महत्व रखती हैं। पहले, हम पदार्थों के बारे में और फिर रासायनिक तत्वों के बारे में अवधारणाओं के निर्माण के संबंध में इन परिस्थितियों पर विचार करेंगे।
पदार्थों के बारे में अवधारणाओं के निर्माण की सफलता को निर्धारित करने वाली स्थितियों में से एक, उनके अध्ययन के लिए सही दृष्टिकोण है। यह दृष्टिकोण अपरिवर्तित नहीं रहता है: जैसे-जैसे सैद्धांतिक ज्ञान और सामान्यीकरण में महारत हासिल होती है, यह तेजी से विस्तारित और गहरा होता जाता है।
ग्रेड VII और VIII में, अधिकांश पदार्थों का अध्ययन निम्नलिखित योजना के अनुसार किया जाता है: रासायनिक संरचना, भौतिक गुण (एकत्रीकरण की स्थिति, रंग, गंध, स्वाद, विशिष्ट गुरुत्व, आदि), पदार्थ का पानी से अनुपात, रासायनिक गुण ( सरल पदार्थों, ऑक्साइड, क्षार, अम्ल और लवण से संबंध, ताप से, विद्युत धारा से), शारीरिक क्रिया (कुछ मामलों में), अन्य पदार्थों के गुणों में समानता और उनसे अंतर, उद्योग, कृषि में पदार्थों का उपयोग रोजमर्रा की जिंदगी, प्रकृति में रहना और प्राप्ति के तरीके।
पदार्थों के बारे में परिणामी अवधारणाओं की विशिष्टता मुख्य रूप से इस बात पर निर्भर करती है कि किन रासायनिक गुणों (पदार्थों की रासायनिक प्रतिक्रियाओं) का अध्ययन किया जा रहा है। धातुओं के रासायनिक गुणों का अध्ययन ऑक्सीजन और एसिड के साथ उनके संबंध पर विचार करने तक सीमित है; गैर-धातुओं का अध्ययन - ऑक्सीजन से उनका संबंध (कार्बन, सल्फर और फास्फोरस के लिए)। धातु ऑक्साइड को हाइड्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड, एसिड और क्षार के संबंध में माना जाता है; क्षार - अम्ल, अम्ल ऑक्साइड और लवण के संबंध में; अम्ल - धातुओं, धातु आक्साइड, क्षार और लवण के संबंध में। धातुओं और अधातुओं, ऑक्साइडों, क्षारों, अम्लों और लवणों के रासायनिक गुणों को चिह्नित करने के लिए केवल इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं का चयन इस तथ्य से निर्धारित होता है कि ये समझने योग्य और महत्वपूर्ण प्रतिक्रियाएं हैं। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के सार की व्याख्या परमाणु-आणविक सिद्धांत के दृष्टिकोण से की जाती है। इससे उनके अध्ययन की गहराई तय होती है.
पदार्थों की रासायनिक प्रकृति को दर्शाने वाला एक महत्वपूर्ण बिंदु उनका उत्पादन है। हालाँकि, ग्रेड VII-VIII में, कुछ पदार्थों के उत्पादन का अध्ययन किया जाता है: ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड - और एसिड, क्षार और लवण के उत्पादन के सामान्य तरीकों का अध्ययन किया जाता है। ऐसा इसलिए किया गया क्योंकि आठ साल के स्कूल में रसायन विज्ञान के लिए आवंटित समय और शैक्षिक सामग्री की स्थापित मात्रा के साथ कई पदार्थों (उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड, आदि) का उत्पादन बहुत कठिन और दुर्गम है। पदार्थों के उत्पादन से परिचित होना कक्षा IX-XI के लिए एक कार्य है। आठ साल के स्कूल रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम में, छात्रों को रासायनिक संरचना, भौतिक और रासायनिक गुणों और पदार्थों के उपयोग से परिचित कराने पर जोर दिया जाता है।
इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि ग्रेड VII-VIII में अर्जित ज्ञान का दायरा कितना संकीर्ण है, फिर भी यह पदार्थों के गुणों की भविष्यवाणी करने का आधार बनाता है। इस प्रकार, कक्षा VII-VIII में अर्जित ज्ञान के आधार पर, छात्र भविष्यवाणी कर सकते हैं:
ए) धातु ऑक्साइड, आधार और लवण (हाइड्रोक्लोरिक, सल्फ्यूरिक, नाइट्रिक एसिड) की रासायनिक संरचना, इन यौगिकों की वजन संरचना, किसी पदार्थ की एक निश्चित मात्रा में एक निश्चित तत्व की वजन सामग्री;
बी) ऑक्साइड, एसिड, बेस और लवण की रासायनिक प्रतिक्रियाएं और वजन अनुपात जिसमें ये पदार्थ प्रतिक्रिया करते हैं;
ग) एसिड, लवण और क्षार का उत्पादन, एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत के आधार पर, साथ ही धातुओं और बुनियादी ऑक्साइड के साथ एसिड की बातचीत से लवण का उत्पादन और प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष तरीकों से ऑक्साइड का उत्पादन।
बेशक, इन प्रत्याशाओं की पुष्टि अनुभवजन्य डेटा द्वारा की जानी चाहिए, जो प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त किया गया हो या शिक्षक द्वारा रिपोर्ट किया गया हो। पदार्थों के अध्ययन के लिए रचनात्मक दृष्टिकोण का विकास रसायन विज्ञान शिक्षण के महत्वपूर्ण कार्यों में से एक है। इसलिए, पदार्थों की रासायनिक संरचना और रासायनिक गुणों की भविष्यवाणी को नए पदार्थों के अध्ययन और विभिन्न मात्रात्मक समस्याओं को हल करने में जगह मिलनी चाहिए, उदाहरण के लिए: "कैल्शियम नाइट्रेट में क्या गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना होनी चाहिए," "तीन क्या हैं" कॉपर सल्फेट प्राप्त करने के तरीके," "फॉस्फोरिक एसिड में कौन से रासायनिक गुण होते हैं? प्रतिक्रिया समीकरण लिखें. वजन अनुपात की गणना करें जिसमें पदार्थ परस्पर क्रिया करते हैं और प्राप्त होते हैं।
अध्ययन किए गए पदार्थों के गुणों की आवश्यक रूप से एक दूसरे से तुलना की जाती है। आवधिक कानून की बाद की महारत की तैयारी के लिए पदार्थों के गुणों में समानताएं और अंतर ढूंढना बहुत महत्वपूर्ण है।
ग्रेड IX-X में, ज्ञान की सीमा के विस्तार के कारण जिसके आधार पर पदार्थों का अध्ययन किया जाता है, उनके अध्ययन के दृष्टिकोण और पद्धति में काफी विस्तार और गहराई होती है। निम्नलिखित परिस्थितियाँ यहाँ बहुत बड़ी भूमिका निभाती हैं: क) छात्रों को ग्राम-परमाणु और ग्राम-अणु, ग्राम-आणविक आयतन की अवधारणाओं से परिचित कराना और इस आधार पर स्टोइकोमेट्रिक गणना का विस्तार करना; बी) पदार्थ प्राप्त करने के लिए उत्पादन विधियों का अध्ययन; ग) छात्रों को रासायनिक तत्वों के प्राकृतिक समूहों, सरल पदार्थों के गुणों में परिवर्तन के पैटर्न, साथ ही इन तत्वों द्वारा निर्मित यौगिकों के रूपों और गुणों से परिचित कराना।
रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी का अध्ययन करने से पहले, छात्र ऑक्साइड, एसिड, बेस और लवण के सामान्य रासायनिक गुणों और सामान्य तरीकों के ज्ञान के आधार पर, ग्रेड IX में अध्ययन किए गए कई पदार्थों की रासायनिक संरचना, तैयारी के तरीकों और रासायनिक गुणों की भविष्यवाणी कर सकते हैं। उनकी तैयारी का. यह पदार्थों के अध्ययन का एक रचनात्मक दृष्टिकोण है। इस दृष्टिकोण को मजबूत करने से रासायनिक उत्पादन के वैज्ञानिक सिद्धांतों के अध्ययन के साथ-साथ मात्रात्मक और गुणात्मक समस्याओं, विशेष रूप से विभिन्न प्रकारों और प्रकारों की प्रायोगिक समस्याओं के समाधान में मदद मिलती है: पदार्थों को प्राप्त करना और पहचानना, मिश्रण को अलग करना, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की व्याख्या करना, भविष्यवाणी करना। पदार्थों आदि के विशिष्ट गुण
डी.आई. मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली और फिर परमाणु संरचना और आयनिक सिद्धांत के अध्ययन के बाद, पदार्थों के अध्ययन के लिए रचनात्मक दृष्टिकोण में तेजी से वृद्धि हो रही है। आवधिक कानून और उनके रासायनिक गुणों में व्यक्त - इलेक्ट्रॉन-आयनिक दृष्टिकोण के साथ। छात्र सरल पदार्थों के गुणों के साथ-साथ उनके यौगिकों के रूपों और गुणों की भविष्यवाणी कर सकते हैं, यौगिकों में तत्वों के रासायनिक बंधन की प्रकृति के साथ-साथ रासायनिक गुणों और पदार्थों की तैयारी को अधिक गहराई से समझ सकते हैं।
इन कक्षाओं में, छात्रों को दिखाया जाना चाहिए कि परमाणुओं की विरोधाभासी प्रकृति (उनमें एक सकारात्मक चार्ज वाले नाभिक और नकारात्मक विद्युत चार्ज वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं), साथ ही साथ उनकी संरचना में आवधिक परिवर्तन, पदार्थों के गुणों की विशिष्टताओं को निर्धारित करते हैं और उनके परिवर्तन
अणुओं में परमाणुओं को जोड़कर या घटाकर एक नई गुणवत्ता के पदार्थों के अचानक गठन को दिखाना, साथ ही रासायनिक प्रतिक्रियाओं और पदार्थों में विपरीत प्रवृत्तियों की उपस्थिति को दिखाना भी संभव लगता है। ऑक्सीजन और ओजोन, सल्फर डाइऑक्साइड और सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड, सल्फ्यूरस और सल्फ्यूरिक एसिड, नाइट्रस ऑक्साइड, नाइट्रोजन ऑक्साइड और डाइऑक्साइड और अन्य पदार्थों के उदाहरण का उपयोग करते हुए, शिक्षक बताते हैं कि अणुओं में परमाणुओं के संचय से गुणात्मक रूप से नए पदार्थों का निर्माण होता है।
अम्ल और क्षार, ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंट, क्षारीय, अम्लीय और उभयचर ऑक्साइड और अन्य पदार्थ पदार्थों में विरोधी प्रवृत्तियों की उपस्थिति को दर्शाने वाले अच्छे उदाहरण हैं।
अणुओं में परमाणुओं की संख्या में परिवर्तन के संबंध में पदार्थों की गुणवत्ता में परिवर्तन का छात्रों द्वारा व्यवस्थित अवलोकन, पदार्थों और उनके रासायनिक गुणों में विपरीत प्रवृत्तियों का निरंतर प्रदर्शन एक द्वंद्वात्मक-भौतिकवादी विश्वदृष्टि के निर्माण के लिए आवश्यक तथ्यों के संचय में योगदान देता है। .
11वीं कक्षा में, कार्बनिक रसायन विज्ञान का अध्ययन करते समय, पदार्थों के अध्ययन के दृष्टिकोण का तेजी से विस्तार और गहरा होता जा रहा है। संरचनात्मक सिद्धांत से परिचित होने से पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने का अवसर मिलता है, और कार्बनिक यौगिकों से परिचित होने से - न केवल अध्ययन किए जा रहे पदार्थों का संबंध अकार्बनिक से, बल्कि कार्बनिक यौगिकों से भी होता है। पदार्थों की संरचना को उनके रासायनिक गुणों के आधार पर निर्धारित करना, पदार्थों की संरचना के आधार पर रासायनिक गुणों की भविष्यवाणी करना और रासायनिक गुणों और संरचना के ज्ञान के आधार पर उनके आनुवंशिक संबंधों का पता लगाना संभव हो जाता है।
इस प्रकार, धीरे-धीरे अधिक से अधिक नया ज्ञान रासायनिक विज्ञान में महारत हासिल करने की रचनात्मक पद्धति का हिस्सा बन जाता है।
पदार्थों के अध्ययन के दृष्टिकोण के क्रमिक विस्तार और गहनता के बारे में ऊपर जो कहा गया, उसे एक तालिका (तालिका 11) के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है।
यह पता लगाना मुश्किल नहीं है कि यहां, रासायनिक शब्दों और निर्णयों में, पदार्थ के अध्ययन के लिए एक द्वंद्वात्मक-भौतिकवादी दृष्टिकोण को यथासंभव अधिकतम सीमा तक व्यक्त और लागू किया जाता है: पदार्थ की एक विशिष्ट परीक्षा, इसके घटक भागों और कनेक्शन से परिचित होना एक दूसरे के साथ इन भागों का, अन्य पदार्थों और भौतिक कारकों (रासायनिक गुणों) के साथ इस पदार्थ के मुख्य आवश्यक और प्राकृतिक कनेक्शन और संबंधों का अध्ययन, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान किसी पदार्थ के गुणात्मक रूप से नए पदार्थों में संक्रमण से परिचित होना, विचार करना। किसी पदार्थ को प्राप्त करने और उसके व्यावहारिक उपयोग की विधियाँ, रासायनिक ज्ञान की ऐतिहासिक प्रकृति, उसके क्रमिक विस्तार और गहनता को दर्शाना, मनुष्य के ज्ञान के निर्धारक और सत्य की कसौटी के रूप में अभ्यास की भूमिका को समझाना।
तालिका 11
पदार्थों के अध्ययन के दृष्टिकोण में क्रमिक परिवर्तन
| 1. भौतिक गुण (भौतिक अवस्था, रंग, गंध, स्वाद, विशिष्ट गुरुत्व, आणविक भार, आदि) | वही और, इसके अलावा, एक ग्राम-परमाणु का वजन, ग्राम-अणु, ग्राम-आणविक मात्रा | समान और, इसके अलावा, सामान्य परिस्थितियों में 1 लीटर गैस का वजन |
|
| 2. रासायनिक संरचना. रासायनिक संरचना को प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध करने का पहला प्रयास; कुछ पदार्थों की संरचना की भविष्यवाणी (उदाहरण के लिए, धातु ऑक्साइड, लवण, क्षार); तत्वों और अवशेषों (जलीय और अम्लीय) की संयोजकता के आधार पर | वही और, इसके अलावा, तत्वों और अवशेषों (जलीय और अम्लीय) की संयोजकता के आधार पर ऑक्साइड, आधार और लवण की संरचना की भविष्यवाणी। पदार्थों की संरचना के प्रायोगिक साक्ष्य का विस्तार, उनकी व्यक्तिगत विशिष्ट प्रतिक्रियाओं पर निर्भर करना | वही और, इसके अलावा, आवर्त सारणी में तत्व की स्थिति के आधार पर यौगिकों के रूपों की भविष्यवाणी। परमाणुओं की संरचना और तत्वों के गुणों के आधार पर किसी यौगिक में तत्वों के रासायनिक बंधन की प्रकृति की व्याख्या | वही और, इसके अलावा, पदार्थों की संरचना का अध्ययन और तत्वों की संयोजकता और पदार्थों के रासायनिक गुणों के आधार पर इसकी भविष्यवाणी |
| 3. रासायनिक गुण: जल, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, कोयला, धातु, धातु ऑक्साइड, क्षार, अम्ल, ऊष्मा और विद्युत धारा के प्रति दृष्टिकोण; परमाणु-आण्विक सिद्धांत के दृष्टिकोण से इन गुणों की व्याख्या; धातुओं, अम्लों और अन्य पदार्थों के रासायनिक गुणों की भविष्यवाणी करने का पहला प्रयास | वही और, इसके अलावा, लवण और एसिड ऑक्साइड के प्रति रवैया, क्षार, एसिड और लवण के सामान्य रासायनिक गुणों के ज्ञान के आधार पर, पदार्थों के रासायनिक गुणों की भविष्यवाणी का विस्तार है; अकार्बनिक पदार्थों के आनुवंशिक संबंधों का पता लगाना | वही और, इसके अलावा, आवर्त सारणी में उनकी स्थिति के आधार पर सरल पदार्थों और तत्वों के रासायनिक यौगिकों के गुणों की भविष्यवाणी, इलेक्ट्रॉन-आयन दृष्टिकोण से पदार्थों के रासायनिक गुणों की व्याख्या; अणुओं में परमाणुओं के योग और घटाव के कारण पदार्थों के गुणों में परिवर्तन; पदार्थों के गुणों की विरोधाभासी प्रकृति उनके घटक तत्वों की संरचना की विरोधाभासी प्रकृति के कारण; पर्यावरण के प्रभाव में पदार्थों के गुणों में परिवर्तन | वही और, इसके अलावा, कार्बनिक यौगिकों के साथ पदार्थों का संबंध, संरचनात्मक सिद्धांत के दृष्टिकोण से पदार्थों के रासायनिक गुणों की व्याख्या और उनकी संरचना के आधार पर पदार्थों के गुणों की भविष्यवाणी; कार्बनिक पदार्थों के आनुवंशिक संबंधों का पता लगाना |
| 4. शारीरिक क्रिया | |||
| 5. समानताएं किसी दिए गए पदार्थ का अन्य पदार्थों से क्या संबंध है और यह इन पदार्थों से किस प्रकार भिन्न है। डी ज्ञात छात्र वर्गों को पदार्थ सौंपना | वही और, इसके अलावा, समरूपता और समरूपता |
||
| 6. पदार्थ ढूँढना प्रकृति में और पदार्थों के रासायनिक गुणों के आधार पर घटना के रूपों की एक व्यवहार्य व्याख्या | |||
| 7. पदार्थों का उपयोग उद्योग, कृषि और रोजमर्रा की जिंदगी में। उनका राष्ट्रीय आर्थिक महत्व। | |||
| 8. परमाणु-आण्विक सिद्धांत के दृष्टिकोण से पदार्थों की तैयारी, पदार्थों के उत्पादन के लिए प्रतिक्रियाओं की व्याख्या; कुछ पदार्थ (उदाहरण के लिए, ऑक्साइड और लवण) प्राप्त करने के लिए पूर्वानुमानित विधियाँ | वही और, इसके अलावा, उन्हें प्राप्त करने की सामान्य विधियों के ज्ञान के आधार पर व्यक्तिगत ऑक्साइड, अम्ल, क्षार और लवण प्राप्त करने की विधियों का पूर्वानुमान लगाना; अकार्बनिक पदार्थों के आनुवंशिक संबंधों का पता लगाना | वही और, इसके अलावा, उत्पादन में कुछ पदार्थों का उत्पादन; आवर्त सारणी के किसी दिए गए प्राकृतिक समूह के तत्वों में से एक के सरल और जटिल पदार्थों को प्राप्त करने के तरीकों के साथ-साथ इस तत्व के रासायनिक गुणों के ज्ञान के आधार पर एनालॉग्स और उनके यौगिकों को प्राप्त करने के तरीकों का पूर्वानुमान लगाना; इलेक्ट्रॉन-आयन दृष्टिकोण से पदार्थों के उत्पादन के लिए प्रतिक्रियाओं की व्याख्या | वही और, इसके अलावा, उनके सामान्य गुणों और आनुवंशिक संबंधों के आधार पर कार्बनिक पदार्थों को प्राप्त करने के तरीकों की भविष्यवाणी करना; कार्बनिक पदार्थों के आनुवंशिक संबंधों का पता लगाना |
| 9. पदार्थों की खोज एवं अनुसंधान का इतिहास; इस मामले में औद्योगिक अभ्यास की भूमिका; पदार्थों की खोज एवं अनुसंधान में रूसी वैज्ञानिकों की प्राथमिकता | |||
पहले से ही 7वीं कक्षा में, ऑक्सीजन का अध्ययन करते समय, छात्रों को पदार्थों के अध्ययन के लिए रसायन विज्ञान दृष्टिकोण से परिचित कराया जाना चाहिए, यह दिखाते हुए कि यह दृष्टिकोण भी एक अध्ययन योजना है। इसे एक नोटबुक में लिखकर अपने कार्यालय में एक टेबल के रूप में लटकाना उपयोगी है।
