“रसायन विज्ञान अणु और उनके परिवर्तनों की विज्ञान है। यह विज्ञान एक सौ तत्वों के बारे में नहीं है, बल्कि उनसे बनाए गए अनंत विविध अणुओं के बारे में है।”

रोल्ड हॉफमैन

विज्ञान को एक लगातार मानव प्रयास के रूप में देखा जा सकता है, जिसके माध्यम से ज्ञान को प्रणालित किया जाता है ताकि प्रकृति का वर्णन और समझा जा सके। आप पिछली कक्षाओं में सीख चुके हैं कि हम दैनिक जीवन में प्रकृति में विविध पदार्थों के साथ आते हैं और उनमें होने वाले परिवर्तनों के साथ भी। दूध से दही के निर्माण, लंबे समय तक रखे जाने पर गुलाबजाम के रस से एक विशेष तरह के एसिड के निर्माण और लोहे के रज्जुकरण जैसे कुछ परिवर्तन हम बहुत बार देखते हैं। सुविधा के लिए, विज्ञान को विभिन्न शाखाओं में विभाजित किया गया है: रसायन विज्ञान, भौतिक विज्ञान, जीवविज्ञान, भूविज्ञान आदि। वह शाखा जो पदार्थों के निर्माण, गुण, संरचना और अभिक्रियाओं के अध्ययन को अध्ययन करती है, रसायन विज्ञान कहलाती है।

रसायन विज्ञान का विकास

आज हम जैसे रसायन विज्ञान को समझते हैं, वह एक बहुत पुरानी शाखा नहीं है। रसायन विज्ञान के अध्ययन के लिए इसके अपने अलग उद्देश्य नहीं थे, बल्कि यह दो दिलचस्प चीजों की खोज के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुआ था:

i. पराजीवन का चूना (पराजीवन) जो सभी निम्न धातुओं को, जैसे लोहा और तांबा, सोना में बदल देता।

ii. ‘जीवन का एलेक्सिर’ जो अमरत्व प्रदान करता।

प्राचीन भारत में लोग आधुनिक विज्ञान के आगंतुक होने से कई शताब्दी पहले अनेक वैज्ञानिक घटनाओं के ज्ञान के साथ थे। वे अपने जीवन के विभिन्न क्षेत्रों में इस ज्ञान का उपयोग करते थे। रसायन विज्ञान मुख्य रूप से 1300-1600 ईसवी के बीच एलेक्सिर और आयुर्वेद रसायन शास्त्र के रूप में विकसित हुआ। आधुनिक रसायन विज्ञान 18 वीं शताब्दी के यूरोप में विकसित हुआ, जबकि इससे पहले अरबों द्वारा यूरोप में प्रस्तुत किए गए एलेक्सिर के परंपरागत विज्ञान के कई शताब्दी बीत चुके थे।

अन्य संस्कृतियाँ - विशेषकर चीन और भारत - अपनी अलग एलेक्सिर परंपराओं के साथ थीं। इनमें रसायन प्रक्रियाओं और तकनीकों के बहुत ज्ञान शामिल था।

प्राचीन भारत में रसायन विज्ञान को रसायन शास्त्र, रस तंत्र, रस क्रिया या रस विद्या कहा जाता था। इसमें धातु कला, चिकित्सा, सुंदरता उत्पादन, कांच, रंग आदि शामिल थे। मोहेंजोदड़ो और हड़प्पा में खुदाई के परिणाम यह साबित करते हैं कि भारत में रसायन विज्ञान के विकास की कहानी बहुत पुरानी है। ऐतिहासिक खोजों से पता चलता है कि बर्ने ईंटों का उपयोग निर्माण कार्य में किया जाता था। यह बताता है कि बर्ने ईंटों के बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जाता था, जिसे सबसे पहले रसायन प्रक्रिया के रूप में देखा जा सकता है, जहां सामग्री को मिश्रित किया जाता है, आकार दिया जाता है और आग के उपयोग के माध्यम से गरम करके अच्छी गुणवत्ता प्राप्त की जाती है। मोहेंजोदड़ो में चिकनी ईंटों के अवशेष पाए गए हैं। गिप्सम सीमेंट का उपयोग निर्माण कार्य में किया गया है। इसमें कैल्शियम कार्बोनेट, चूना और रेत के ट्रेस होते हैं। हड़प्पा के लोग फेंसिया बनाते थे, जो एक प्रकार का कांच था जिसका उपयोग अंग बनाने में किया जाता था। वे लेड, चांदी, सोना और तांबा जैसे धातुओं से विविध वस्तुओं को पिघलाकर बनाते थे। वे तांबे की कठोरता को बढ़ाने के लिए टिन और अर्सेनिक का उपयोग करते थे। दक्षिण भारत में मास्की (1000-900 ईसवी) और उत्तर भारत में हस्तिनापुर और तक्षशिला (1000-200 ईसवी) में कई कांच के वस्तुएं पाई गई हैं। कांच और चिकनी चित्रों को धातु ऑक्साइड जैसे रंगक एजेंटों के उपयोग से रंग दिया जाता था।

कांस्य धातु विज्ञान भारत में उत्तर भारत में चालकलिथिक संस्कृतियों के आरंभ से उपलब्ध है। इतिहास के अनेक अंश इस बात की पुष्टि करते हैं कि कांस्य और लोहे के निकास के तकनीकी विधियाँ आत्मनिर्भर रूप से विकसित की गई थीं।

ऋग्वेद के अनुसार, चमड़े के रंग बदलना और कपास के रंग बदलना $1000-400 \mathrm{ई.पू.}$ के अवधि में किया जाता रहा है। उत्तर भारत के काली चमकदार बर्तनों की गोल्डन चमक की प्रतियोगिता नहीं की जा सकती और यह अभी भी रासायनिक रहस्य है। ये बर्तन जिल्ले के तापमान के नियंत्रण के अंतर्भूत अंतर्भूत ज्ञान को दर्शाते हैं। कौटिलय के अर्थशास्त्र में समुद्र से नमक के उत्पादन का वर्णन है।

प्राचीन वैदिक लेखन में बताए गए अनेक विवरण और सामग्री आधुनिक वैज्ञानिक खोजों के साथ सहमत हो सकते हैं। उत्तर भारत में कई ऐतिहासिक स्थलों पर कांस्य बर्तन, लोहा, सोना, चांदी के अलंकार, तेराकोटा डिस्क और चित्रित ग्रीन पॉटरी के अवशेष मिले हैं। सुश्रुत संहिता अल्कली के महत्व को समझाती है। चरक संहिता में प्राचीन भारतीयों के बारे में बताया गया है जो सल्फ्यूरिक अम्ल, नाइट्रिक अम्ल और कॉपर, टिन और जिंक के ऑक्साइड, कॉपर, जिंक और लोहे के सल्फेट और लेड और लोहे के कार्बोनेट के बारे में जानते थे।

रसोपनिषद गन चूर्ण के तैयार करने के बारे में बताता है। तमिल लेखन भी अमोनिया, कार्बोनेट, सल्फर, कार्बोन, नाइट्रेट, मरकरी, कैम्फ़र आदि के उपयोग के बारे में बताते हैं।

नागरजुन एक बड़े भारतीय वैज्ञानिक थे। वे एक प्रसिद्ध रसायनज्ञ, एल्केमिस्ट और धातु विज्ञानी थे। उनका कार्य रसरत्नकर कांस्य योग के तैयार करने के बारे में है। वे भी धातुओं के निकास के विधियों के बारे में चर्चा करते हैं, जैसे कि सोना, चांदी, टिन और कांस्य। एक किताब, रसनावम, $800 \mathrm{ई.स.}$ के आसपास निकली। यह विभिन्न उद्देश्यों के लिए विभिन्न उपकरणों, उपकरणों और गलन तापमान के बारे में चर्चा करती है। यह धातुओं के अग्नि रंग द्वारा पहचान के विधियों का वर्णन करती है।

चक्रपाणि मरकरी सल्फाइड की खोज कर लिया। साबुन के आविष्कार का श्रेय भी उन्हें जाता है। वे बर्ग तेल और कुछ अल्कली के घटकों का उपयोग करके साबुन बनाने के लिए उपयोग करते थे। भारतीय $18^{\text {वीं}}$ शताब्दी में साबुन बनाना शुरू कर दिया। एरंडा तेल और महुआ पौधे के बीज और कैल्शियम कार्बोनेट का उपयोग साबुन बनाने के लिए किया जाता रहा है।

दिल्ली के द्वारका और अजंता के दीवारों पर बने चित्र, जो बहुत बड़े समय बीत जाने के बाद भी नए लगते हैं, भारत में प्राचीन काल में प्राप्त किए गए उच्च स्तर के वैज्ञानिक ज्ञान के प्रमाण हैं। वराहमिहिर के बृहत्संहिता एक प्रकार का एन्क्लेपेडिया है, जो छठी शताब्दी $\mathrm{ई. स.}$ में लिखा गया था। इसमें घुटन वाले पदार्थ के तैयार करने के बारे में बताया गया है, जिसे घर और मंदिर के दीवारों और छतों पर लगाया जाता है। इसे विभिन्न पौधों, फलों, बीजों और छालों के निकासी द्वारा तैयार किया जाता है, जिन्हें उबालकर संकेंद्रित किया जाता है, और फिर विभिन्न रेजिन के साथ उपचारित किया जाता है। ऐसे पदार्थों के वैज्ञानिक रूप से परीक्षण करना और उनके उपयोग के लिए उनका आकलन करना दिलचस्प होगा।

कई क्लासिकल ग्रंथ, जैसे अथर्ववेद (1000 ई. पू. ई.) में कुछ रंग वाले पदार्थों का उल्लेख है, जिनमें तमंत्र, मदर, सनफ्लवर, ओर्पिमेंट, कोचिनियल और लैक शामिल हैं। कुछ अन्य पदार्थ जो रंग देने वाले होते हैं, जैसे कम्पलिका, पट्टंगा और जतुका भी हैं।

वराहमिहिर के बृहत्संहिता में गंध और सौंदर्य प्रसाधन के बारे में संदर्भ दिए गए हैं। बाल रंग बनाने के लिए पौधों, जैसे इंडिगो और खनिज, जैसे लोहा शक्ति, काला लोहा या लोहा और अम्लीय नारिस गुलाब दूध के निकासी का उपयोग किया जाता है। गंधयुक्ति गंध बनाने के रेसिपी, मुँह के गंध बनाने के रेसिपी, स्नान के पाउडर, धुंआ और टैल्क पाउडर के रेसिपी का वर्णन करता है।

पेपर के बारे में भारत में 17 वीं शताब्दी में जाना जाता था, जैसा कि चीनी यात्री इ-ट्सिंग के बयान में बताया गया है। टैक्सिला के खुदाई निर्माण बताती है कि भारत में चौथी शताब्दी से इंक का उपयोग किया जाता था। इंक के रंग चॉक, लाल लोहा और न्यूनतम रंग से बनाए जाते थे।

इस बात की आशा है कि भारतीयों के पास फर्मेंटेशन की प्रक्रिया अच्छी तरह से ज्ञात थी। वेद और कौटिल्य के अर्थशास्त्र में कई प्रकार के शराब के बारे में उल्लेख हैं। चरक संहिता भी असवास के बनाने के लिए पौधों की छाल, तना, फूल, पत्ते, लकड़ी, अनाज, फल और चीनी के बारे में उल्लेख करती है।

मात्रा के अंतिम रूप से अक्षय बिल्डिंग ब्लॉकों से बने होने के अवधारणा के बारे में भारत में एक शताब्दी पहले दार्शनिक विचारों के हिस्से के रूप में उल्लेख है। अचार्य कंद जो 600 ई. पू. में जन्मे थे, जिन्हें मूल रूप से कश्यप के नाम से जाना जाता था, अपने जीवन में पहले अणु विज्ञान के प्रोमोटर बने। उन्होंने बहुत छोटे अक्षय अणुओं के बारे में सिद्धांत बनाया, जिन्हें उन्होंने ‘परमाणु’ (अणु के समान) कहा। उन्होंने वैशेषिक सूत्र की रचना की। उनके अनुसार, सभी पदार्थ छोटे इकाइयों के संगठन के रूप में होते हैं, जिन्हें अणु (परमाणु) कहा जाता है, जो अक्षय, अविनाशी, गोल, अनुभव के बाहर और आदि अवस्था में गति में होते हैं। उन्होंने बताया कि इस व्यक्तिगत इकाई को कोई मानव अंग द्वारा अनुभव नहीं किया जा सकता। कंद ने बताया कि अणुओं के विभिन्न प्रकार होते हैं, जो विभिन्न पदार्थों के विभिन्न वर्गों के जैसे होते हैं। उन्होंने कहा कि ये (परमाणु) जोड़े या त्रिकोण, आदि संयोजन बना सकते हैं और अनदेखे बल उनके बीच अंतरक्रिया के कारण होते हैं। उन्होंने इस सिद्धांत को जॉन डाल्टन (1766-1844) के 2500 वर्ष पहले विचार करने के आसपास विचार किया।

Charaka Samhita भारत की सबसे प्राचीन आयुर्वेदिक महाकाव्य है। इसमें बीमारियों के उपचार के बारे में विस्तार से बताया गया है। धातुओं के कणों के आकार के घटाव के अवधारणा के बारे में चरक सम्हिति में स्पष्ट रूप से चर्चा की गई है। धातु के कणों के अत्यधिक घटाव को नैनो तकनीक कहा जाता है। चरक सम्हिति में धातुओं के बहस्मा के उपयोग के बारे में बताया गया है। आजकल यह साबित हो गया है कि बहस्मा में धातु के नैनो कण होते हैं।

अल्चेमी के अवसान के बाद, आयरोकेमिस्ट्री एक स्थिर अवस्था में पहुंच गई, लेकिन इसका भी अवसान 20 वीं सदी में पश्चिमी चिकित्सा प्रणाली के प्रस्तुति और अपनाने के कारण हुआ। इस अवसान के दौरान, आयुर्वेद आधारित औषधि उद्योग बरकरार रहा, लेकिन इसका भी धीरे-धीरे अवसान हुआ। भारतीयों को नए तकनीकों को सीखने और अपनाने में लगभग 100-15 वर्ष लगे। इस अवधि के दौरान, विदेशी उत्पाद आ गए। इसके परिणामस्वरूप, स्थानीय पारंपरिक तकनीकों का धीरे-धीरे अवसान हुआ। आधुनिक विज्ञान भारत में नौंवी सदी के बाद आ गया। नौंवी सदी के मध्य भाग में, यूरोपीय वैज्ञानिक भारत आने लगे और आधुनिक रसायन विज्ञान का विकास शुरू हुआ।

ऊपर के चर्चा से, आप यह जान चुके हैं कि रसायन विज्ञान वस्तु के संगठन, संरचना, गुण और अंतरक्रिया के बारे में है और यह दैनिक जीवन में मानव जीवन के लिए बहुत उपयोगी है। इन विषयों को बेस्ट तरीके से विवरण और समझा जा सकता है वस्तु के मूल घटकों के रूप में परमाणु और अणु। इसलिए, रसायन विज्ञान को अणु और परमाणु के विज्ञान के रूप में भी कहा जाता है। क्या हम इन एंटिटी (परमाणु और अणु) को देख सकते हैं, वजन कर सकते हैं और इनकी अनुभूति कर सकते हैं? क्या दी गई वस्तु के दिए गए द्रव्यमान में अणुओं और परमाणुओं की संख्या की गणना कर सकते हैं और इनके द्रव्यमान और इन पार्टिकल की संख्या के बीच एक मात्रक युक्त संख्यात्मक संबंध हो सकता है? इस इकाई में हम कुछ इन प्रश्नों के उत्तर प्राप्त करेंगे। हम आगे बताएंगे कि वस्तु के भौतिक गुणों को कैसे मात्रक युक्त संख्यात्मक मानों के माध्यम से वैज्ञानिक रूप से वर्णित किया जा सकता है।

1.1 रसायन विज्ञान का महत्व

रसायन विज्ञान विज्ञान में केंद्रीय भूमिका निभाता है और अक्सर अन्य शाखाओं के साथ जुड़ा होता है।

रसायन विज्ञान के सिद्धांत विविध क्षेत्रों में लागू होते हैं, जैसे मौसम के पैटर्न, मस्तिष्क के कार्य, कंप्यूटर के संचालन, रसायन उद्योग में उत्पादन, खाद, क्षारक, अम्ल, लवण, रंगक, पॉलिमर, दवाओं, साबुन, डिटरजेंट, धातुओं, संयोजनों, आदि के उत्पादन में शामिल हैं, जिनमें नए सामग्री भी शामिल हैं।

रसायन विज्ञान राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में बड़े पैमाने पर योगदान देता है। यह मानव आवश्यकताओं के लिए खाद्य, स्वास्थ्य उत्पादों और जीवन गुणवत्ता को सुधारने के लक्ष्यों के लिए भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसका उदाहरण विभिन्न प्रकार के खाद के बड़े पैमाने पर उत्पादन, सुधार के विभिन्िशेषताओं वाले कीटनाशक और कीटकनाशक उत्पादों के उत्पादन है। रसायन विज्ञान जीवन बचाव दवाओं के प्राकृतिक स्रोतों से अलग करने के तरीकों को प्रदान करता है और ऐसी दवाओं के संश्लेषण के लिए संभव बनाता है। इन दवाओं में से कुछ जैसे सिसप्लाटिन और टैक्सोल कैंसर चिकित्सा में प्रभावी हैं। एजीटी (एजिडियोथाइमिन) एड्स रोगियों के लिए उपयोग किया जाता है।

रसायन विज्ञान एक राष्ट्र के विकास और विस्तार में बड़े पैमाने पर योगदान देता है। रसायन विज्ञान के सिद्धांतों के बेहतर ज्ञान के कारण अब विशिष्ट चुंबकीय, विद्युत और प्रकाश गुणों वाले नए सामग्री के डिज़ाइन और संश्लेषण करना संभव हो गया है। इसके परिणामस्वरूप सुपरकंडक्टिंग सिरामिक, चालक पॉलिमर, प्रकाश तंतु, आदि के उत्पादन हुआ है। रसायन विज्ञान उद्योगों के विकास में सहायता करता है जो उपयोगी वस्तुओं के उत्पादन करते हैं, जैसे अम्ल, क्षारक, रंगक, पॉलिमर, धातु, आदि। इन उद्योगों ने एक राष्ट्र की अर्थव्यवस्था में बड़ा योगदान दिया है और रोजगार उत्पन्न करते हैं।

अंतिम कुछ वर्षों में, रसायन विज्ञान वातावरणीय विनाश के कुछ महत्वपूर्ण पहलुओं के साथ बराबर उत्पादन के साथ सफलतापूर्वक लड़ रहा है। वातावरण के लिए खतरनाक रेफ्रिजरेंट, जैसे CFCs (क्लोरोफ्लूरोकार्बन), जो वायुमंडल में ओजोन के विनाश के लिए जिम्मेदार हैं, के सुरक्षित विकल्पों के संश्लेषण में सफलता हासिल की गई है। हालांकि, कई बड़े वातावरणीय समस्याएं अभी भी रसायन विज्ञानियों के लिए गंभीर चिंता के विषय हैं। एक ऐसी समस्या वायु गृह गैसों, जैसे मीथेन, कार्बन डाइऑक्साइड आदि के प्रबंधन है। बायोकेमिकल प्रक्रियाओं की समझ, बड़े पैमाने पर रसायनों के उत्पादन के लिए एंजाइम के उपयोग और नए विशिष्ट सामग्री के संश्लेषण भविष्य के रसायन विज्ञानियों के लिए बुद्धिमत्ता के चुनौती हैं। एक विकासशील देश, जैसे भारत, ऐसी चुनौतियों के लिए योग्य और रचनात्मक रसायन विज्ञानियों की आवश्यकता है। ऐसी चुनौतियों के सामने आने और उन्हें स्वीकार करने के लिए एक अच्छा रसायन विज्ञानी के लिए रसायन विज्ञान के मूल सिद्धांतों की समझ की आवश्यकता होती है, जो पदार्थ के संकल्प से शुरू होते हैं। चलो पदार्थ की प्रकृति से शुरू करें।

1.2 पदार्थ की प्रकृति

आप पहले कक्षाओं में पदार्थ शब्द के बारे में पहले से ही अवगत हैं। जो भी वस्तु द्रव्यमान रखती है और जगह घेरती है, उसे पदार्थ कहते हैं। हमारे आसपास के सभी वस्तुएं, जैसे कि किताब, कलम, पेंसिल, पानी, हवा, सभी जीवित जीव, आदि पदार्थ से बनी होती हैं। आप जानते हैं कि वे द्रव्यमान रखते हैं और जगह घेरते हैं। चलो हम याद करें कि पदार्ीन अवस्थाओं में कैसे व्यवहार करता है, जिसके बारे में आप पहले कक्षाओं में सीख चुके हैं।

1.2.1 पदार्थ की अवस्थाएं

आप जानते हैं कि पदार्थ तीन भौतिक अवस्थाओं में विद्यमान हो सकता है, अर्थात स्थायी, तरल और गैस। इन तीन अवस्थाओं में पदार्थ के संघटक कणों को चित्र 1.1 में दिखाया गया है।

ठोस में कण एक नियमित ढंग से एक दूसरे के बहुत करीब होते हैं और उनके गति के लिए बहुत कम स्वतंत्रता होती है। तरल में कण एक दूसरे के बहुत करीब होते हैं लेकिन वे आसपास गति कर सकते हैं। हालांकि, गैस में कण ठोस या तरल अवस्था में विद्यमान कणों की तुलना में बहुत दूर होते हैं और उनकी गति आसान और तेज होती है। ऐसी व्यवस्था के कारण, पदार्थ की विभिन्न अवस्थाएं निम्नलिखित विशेषताओं के साथ व्यवहार करती हैं:

(i) ठोस के निश्चित आयतन और निश्चित आकार होते हैं।

(ii) तरल के निश्चित आयतन होता है लेकिन निश्चित आकार नहीं होता। वे उन बर्तन में आकार ले लेते हैं जिनमें वे रखे जाते हैं।

चित्र 1.1 ठोस, तरल और गैसीय अवस्था में कणों की व्यवस्था

(iii) गैस के निश्चित आयतन और निश्चित आकार नहीं होते। वे उन बर्तन में जिनमें वे रखे जाते हैं, उस बर्तन के सभी स्थान को घेर लेते हैं।

इन तीन अवस्थाओं के पदार्थ को तापमान और दबाव की स्थितियों को बदलकर एक दूसरे में परिवर्तित किया जा सकता है।

ठोस $\stackrel{ \text { गरमी }}{\underset{\text { ठंडा }}{\rightleftharpoons}}$ तरल $\stackrel{ \text { गरमी }}{\underset{\text { ठंडा }}{\rightleftharpoons}}$ गैस

गरम करने पर ठोस आमतौर पर तरल में बदल जाता है, और तरल को और गरम करने पर गैस (या वाष्प) में बदल जाता है। विपरीत प्रक्रिया में, गैस ठंडा होने पर तरल में बदल जाता है और तरल और ठंडा होने पर ठोस में बदल जाता है।

1.2.2. पदार्थ के वर्गीकरण

कक्षा IX (अध्याय 2) में आप ने सीखा होगा कि मैक्रोस्कोपिक या बुल्क स्तर पर, पदार्थ को मिश्रण या शुद्ध पदार्थ के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। इन्हें चित्र 1.2 में दिखाए गए अनुसार और भी उप-वर्गीकृत किया जा सकता है।

जब किसी पदार्थ के सभी संघटक कण रासायनिक प्रकृति में समान हों, तो इसे शुद्ध पदार्थ कहा जाता है। एक मिश्रण में कई प्रकार के कण होते हैं।

एक मिश्रण में दो या अधिक शुद्ध पदार्थ के कण होते हैं जो इसमें किसी भी अनुपात में मौजूद हो सकते हैं। इसलिए, इनका संघटन चर होता है। मिश्रण बनाने वाले शुद्ध पदार्थों को इसके घटक कहा जाता है। आपके आसपास मौजूद कई पदार्थ मिश्रण होते हैं। उदाहरण के लिए, पानी में चीनी का घोल, हवा, चाय आदि सभी मिश्रण हैं। एक मिश्रण एकसमान या असमान हो सकता है। एक एकसमान मिश्रण में, घटक पूरी तरह से एक दूसरे के साथ मिल जाते हैं। इसका अर्थ है कि मिश्रण के घटकों के कण मिश्रण के बुल्क के सभी भाग में एकसमान रूप से वितरित होते हैं और इसका संघटन पूरे तौर पर एकसमान होता है। चीनी का घोल और हवा एकसमान मिश्रण के उदाहरण हैं। इसके विपरीत, एक असमान मिश रण में संघटन पूरे तौर पर एकसमान नहीं होता और कभी-कभी अलग-अलग घटक दिखाई देते हैं। उदाहरण के लिए, नमक और चीनी के मिश्रण, बीज और दाल के साथ कुछ धूल (मुख्य रूप से पत्थर के टुकड़े) असमान मिश्रण होते हैं। आप अपने दैनिक जीवन में आने वाले कई अन्य मिश्रणों के उदाहरण भी सोच सकते हैं। यहां यह ध्यान देने योग्य है कि मिश्रण के घटकों को सरल भौतिक विधियों का उपयोग करके अलग किया जा सकता है, जैसे सरल हाथ से चुनाव, छलनी द्वारा छनाव, क्रिस्टलीकरण, वाष्पीकरण आदि।

चित्र 1.2 पदार्थ के वर्गीकरण

शुद्ध पदार्थ मिश्रणों से भिन्न गुणों वाले होते हैं। शुद्ध पदार्थ के संघटक कणों का संघटन निश्चित होता है। तांबा, चांदी, सोना, पानी और ग्लूकोज कुछ शुद्ध पदार्थों के उदाहरण हैं। ग्लूकोज में कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन एक निश्चित अनुपात में होते हैं और इनके कण एक ही संघटन के होते हैं। इसलिए, जैसे कि अन्य सभी शुद्ध पदार्थों के जैसे, ग्लूकोज का संघटन निश्चित होता है। इसके घटक-कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन- सरल भौतिक विधियों के उपयोग द्वारा अलग नहीं किया जा सकता है।

प्रामाणिक पदार्थ और तत्वों तथा यौगिकों में और भी वर्गीकृत किए जा सकते हैं। एक तत्व के कण केवल एक प्रकार के परमाणुओं से बने होते हैं। ये कण परमाणु या अणु के रूप में मौजूद हो सकते हैं। आप पिछली कक्षा में परमाणु और अणु के बारे में अवगत हो सकते हैं; हालांकि, आप इकाई 2 में उनके बारे में विस्तार से अध्ययन करेंगे। सोडियम, तांबा, चांदी, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन आदि कुछ तत्वों के उदाहरण हैं। इनके सभी परमाणु एक ही प्रकार के होते हैं। हालांकि, विभिन्न तत्वों के परमाणु अपने प्रकृति में भिन्न होते हैं। कुछ तत्व, जैसे सोडियम या तांबा, अपने संघटक कणों के रूप में परमाणुओं को रखते हैं, जबकि कुछ अन्य में संघटक कण अणु होते हैं जो दो या अधिक परमाणुओं से बने होते हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन गैसें अणुओं से बनी होती हैं, जिनमें दो परमाणु एक दूसरे के साथ संयोजित होकर अपने अनुसार अणु बनाते हैं। यह चित्र 1.3 में दिखाया गया है।

चित्र 1.3 परमाणु और अणु का प्रतिनिधित्व

जब दो या अधिक तत्वों के परमाणु एक निश्चित अनुपात में संयोजित होते हैं, तो एक यौगिक के अणु प्राप्त होते हैं। इसके अतिरिक्त, एक यौगिक के संघटक भौतिक विधियों द्वारा सरल उपस्थित वस्तुओं में अलग नहीं किए जा सकते हैं। वे रासायनिक विधियों द्वारा अलग किए जा सकते हैं। कुछ यौगिकों के उदाहरण पानी, एमोनिया, कार्बन डाइऑक्साइड, चीनी आदि हैं। पानी और कार्बन डाइऑक्साइड के अणु चित्र 1.4 में दिखाए गए हैं।

चित्र 1.4 पानी और कार्बन डाइऑक्साइड के अणु का चित्रण

ध्यान दें कि एक पानी के अणु में दो हाइड्रोजन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु होते हैं। इसी तरह, कार्बन डाइऑक्साइड के अणु में दो ऑक्सीजन परमाणु एक कार्बन परमाणु के साथ संयोजित होते हैं। इस प्रकार, एक यौगिक में विभिन्न तत्वों के परमाणु एक निश्चित और निश्चित अनुपात में उपस्थित होते हैं और यह अनुपात एक विशिष्ट यौगिक की विशेषता होता है। इसके अतिरिक्त, एक यौगिक के गुण इसके संघटक तत्वों के गुण से भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन गैस होते हैं, जबकि उनके संयोजन द्वारा बना यौगिक अर्थात पानी एक तरल होता है। आपको दिलचस्प बात यह भी ध्यान दें कि हाइड्रोजन एक बुलबुली आवाज के साथ जलता है और ऑक्सीजन ज्वलन का समर्थन करता है, लेकिन पानी आग बुझाने के लिए उपयोग किया जाता है।

1.3 पदार्थ के गुण और उनके मापन

1.3.1 भौतिक और रासायनिक गुण

प्रत्येक पदार्थ के अद्वितीय या विशिष्ट गुण होते हैं। इन गुणों को दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है - भौतिक गुण, जैसे रंग, गंध, गलनांक, क्वथनांक, घनत्व आदि, और रासायनिक गुण, जैसे संघटन, ज्वलनशीलता, अम्ल और क्षारकों के साथ अभिक्रिया आदि।

भौतिक गुणों को मापा या देखा जा सकता है बिना पदार्थ की पहचान या संघटन को बदले बिना। रासायनिक गुणों के मापन या अवलोकन के लिए एक रासायनिक परिवर्तन की आवश्यकता होती है। भौतिे गुणों के मापन में रासायनिक परिवर्तन के घटने की आवश्यकता नहीं होती। रासायनिक गुणों के उदाहरण विभिन्न पदार्थों के विशिष्ट अभिक्रियाएं होती हैं; इनमें अम्लता या क्षारीयता, ज्वलनशीलता आदि शामिल होते हैं। रसायन विज्ञानी अपने पदार्थों के भौतिक और रासायनिक गुणों के ज्ञान के आधार पर पदार्थों के व्यवहार का वर्णन, व्याख्या और अनुमान लगाते हैं, जो ध्यानपूर्वक मापन और प्रयोग के माध्यम से निर्धारित किए जाते हैं। निम्नलिखित अनुच्छेद में हम भौतिक गुणों के मापन के बारे में सीखेंगे।

1.3.2 भौतिक गुणों के मापन

गुणों के मापन के लिए वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए संख्यात्मक मापन की आवश्यकता होती है। पदार्थ के कई गुण, जैसे लंबाई, क्षेत्रफल, आयतन आदि, संख्यात्मक प्रकृति के होते हैं। कोई भी संख्यात्मक अवलोकन या मापन उसके मापन के इकाई के साथ एक संख्या द्वारा प्रस्तुत किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक कमरे की लंबाई को $6 \mathrm{~m}$ के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है; यहाँ 6 संख्या है और $m$ मीटर को दर्शाता है, जो लंबाई के मापन के इकाई है।

पहले, दो अलग-अलग मापन प्रणालियाँ, अर्थात अंग्रेजी प्रणाली और मीट्रिक प्रणाली, विश्व के विभिन्न हिस्सों में उपयोग की जाती थीं। मीट्रिक प्रणाली, जो अठारहवीं शताब्दी के अंत में फ्रांस में उत्पन्न हुई थी, अधिक सुविधाजनक थी क्योंकि यह दशमलव प्रणाली पर आधारित थी। बाद में वैज्ञानिक समुदाय द्वारा एक सामान्य मानक प्रणाली की आवश्यकता महसूस की गई। ऐसी प्रणाली 1960 में स्थापित की गई और इसके बारे में नीचे विस्तार से चर्चा की जाएगी।

1.3.3 अंतरराष्ट्रीय इकाई प्रणाली (SI)

अंतरराष्ट्रीय इकाई प्रणाली (फ्रांसीसी में Le Systeme International d’Unités - SI के रूप में संक्षिप्त किया गया है) को $11^{\text {th }}$ वजन और माप के विश्व सम्मेलन (CGPM या Conference Generale des Poids et Measures) द्वारा स्थापित किया गया था। CGPM एक अंतरराष्ट्रीय संधि संगठन है जिसे मीटर संधि नामक राजदूत संधि द्वारा स्थापित किया गया था, जिसे 1875 में पेरिस में सांकेतिक किया गया था।

मापन के राष्ट्रीय मानकों के संरक्षण करना

इकाई प्रणाली, इकाई परिभाषाओं के साथ शामिल है, समय के साथ बदलती रहती है। जब किसी इकाई के मापन की निश्चितता को नए सिद्धांतों के अपनाने से बहुत अधिक बढ़ा दिया जाता है, तो मीटर संधि के सदस्य राष्ट्र (जो 1875 में सांकेतिक किया गया था) उस इकाई की औपचारिक परिभाषा को बदलने पर सहमत हो जाते हैं। प्रत्येक आधुनिक औद्योगिक राष्ट्र, भारत सहित, मापन के मानकों के संरक्षण के लिए राष्ट्रीय मापन संस्थान (NMI) के रूप में एक संस्थान का धन रखता है। इस जिम्मेदारी को नई दिल्ली के राष्ट्रीय भौतिक लैबोरेटरी (NPL) को दिया गया है। इस लैबोरेटरी द्वारा मापन के मूल इकाइयों और उत्पन्न इकाइयों के अनुभव के लिए प्रयोग किए जाते हैं और मापन के राष्ट्रीय मानकों के रखरखाव किया जाता है। इन मानकों की तुलना विश्व के अन्य राष्ट्रीय मापन संस्थानों द्वारा रखे गए मानकों के साथ तथा पेरिस में अंतरराष्ट्रीय मानक ब्यूरो में स्थापित मानकों के साथ आवधिक रूप से की जाती है।

SI प्रणाली में सात मूल इकाइयाँ हैं और वे तालब 1.1 में सूचीबद्ध हैं। ये इकाइयाँ सात मूल वैज्ञानिक मात्राओं से संबंधित हैं। गति, आयतन, घनत्व आदि जैसी अन्य भौतिक मात्राएँ इन मात्राओं से निर्मित की जा सकती हैं।

तालब 1.1 मूल भौतिक मात्राएँ और उनकी इकाइयाँ

| पदार्थ की मात्रा | $n$ | मोल | $\mathrm{mol}$ | | चश्मा तीव्रता | $I_{v}$ | कैंडेला | $\mathrm{cd}$ |

सारणी 1.3 SI प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले प्रतीक

1.3.4 द्रव्यमान और भार

एक पदार्थ के द्रव्यमान उसमें उपस्थित पदार्थ की मात्रा होती है, जबकि भार एक वस्तु पर गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा लगाए गए बल को कहते हैं। एक पदार्थ का द्रव्यमान स्थिर होता है, जबकि उसका भार एक स्थान से दूसरे स्थान तक बदल सकता है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण बल बदल सकता है। आप इन शब्दों का उपयोग करते समय सावधान रहें।

एक पदार्थ के द्रव्यमान को प्रयोगशाला में एक विश्लेषणात्मक तुला (चित्र 1.5) का उपयोग करके ठीक तरह से निर्धारित किया जा सकता है।

तालिका 1.1 में द्रव्यमान की SI इकाई किलोग्राम होती है। हालांकि, इसकी भिन्न नाम ग्राम $(1 \mathrm{~kg}=1000 \mathrm{g})$ रासायनिक अभिक्रियाओं में छोटी मात्रा में रसायनों के उपयोग के कारण प्रयोगशाला में उपयोग की जाती है।

चित्र 1.5 विश्लेषणात्मक तुला

1.3.5 आयतन

आयतन एक पदार्थ द्वारा ठेठ अधिकृत अंतरिक अंतर होता है। इसकी इकाई (लंबाई) ${ }^{3}$ होती है। इसलिए, SI प्रणाली में, आयतन की इकाई $\mathrm{m}^{3}$ होती है। फिर भी, रसायन विज्ञान की प्रयोगशाला में छोटे आयतन का उपयोग किया जाता है। इसलिए, आयतन को अक्सर $\mathrm{cm}^{3}$ या $\mathrm{dm}^{3}$ इकाइयों में दर्शाया जाता है।

एक सामान्य इकाई, लीटर (L) जो SI इकाई नहीं है, तरल पदार्थ के आयतन के मापन के लिए उपयोग की जाती है।

$ 1 \mathrm{~L}=1000 \mathrm{~mL}, \quad 1000 \mathrm{~cm}^{3}=1 \mathrm{dm}^{3} $

चित्र 1.6 इन संबंधों को देखने में सहायता करता है।

चित्र 1.6 आयतन के विभिन्न इकाइयाँ

प्रयोगशाला में, तरल या विलयन के आयतन को विभिन्न उपकरणों जैसे विभाजित बर्तन, बुरेट, पिपेट आदि द्वारा मापा जा सकता है। एक आयतन बर्तन एक विलयन के ज्ञात आयतन के तैयार करने के लिए उपयोग किया जाता है। ये मापन उपकरण चित्र 1.7 में दिखाए गए हैं।

चित्र 1.7 कुछ आयतन मापन यंत्र

1.3.6 घनत्व

ऊपर चर्चा किए गए दो गुण - द्रव्यमान और आयतन निम्नलिखित तरह संबंधित हैं:

$ \text { घनत्व }=\dfrac{\text { द्रव्यमान }}{\text { आयतन }} $

एक पदार्थ का घनत्व इकाई आयतन पर उसके द्रव्यमान की मात्रा होती है। इसलिए, घनत्व की SI इकाई निम्नलिखित तरह प्राप्त की जा सकती है:

$\text { घनत्व की SI इकाई } =\dfrac{\text { द्रव्यमान की SI इकाई }}{\text { आयतन की SI इकाई }}$

$ =\dfrac{\mathrm{kg}}{\mathrm{m}^{3}} \text { या } \mathrm{kg} \mathrm{m}^{-3}$

इस इकाई काफी बड़ी होती है और एक रसायनज्ञ अक्सर घनत्व को $\mathrm{g} \mathrm{cm}^{-3}$ में व्यक्त करता है, जहाँ द्रव्यमान ग्राम में व्यक्त किया जाता है और आयतन $\mathrm{cm}^{3}$ में व्यक्त किया जाता है। एक पदार्थ का घनत्व हमें उसके कणों के कितना करीब से बंधे होने के बारे में बताता है। यदि घनत्व अधिक होता है, तो इसका अर्थ है कि कण अधिक करीब से बंधे होते हैं।

1.4 मापन में अनिश्चितता

केमिस्ट्री के अध्ययन में कई बार एक्सपेरिमेंटल डेटा और सिद्धांतिक गणना दोनों के साथ काम करना पड़ता है। संख्याओं को सुविधाजनक तरीके से बर्बाद करने और डेटा को वास्तविक रूप से उतनी अनिश्चितता के साथ प्रस्तुत करने के अर्थपूर्ण तरीके होते हैं। इन विचारों के बारे में नीचे विस्तार से चर्चा की जाएगी।

संदर्भ मानक

मापन इकाई की परिभाषा करने के बाद, जैसे कि किलोग्राम या मीटर, वैज्ञानिकों ने संदर्भ मानकों पर सहमति बनाई है जो सभी मापन उपकरणों के कैलिब्रेशन करने की अनुमति देते हैं। यथावत मापन के लिए, सभी उपकरणों जैसे मीटर छड़ और विश्लेषणात्मक वजन तुलनी बर्तन अपने निर्माताओं द्वारा कैलिब्रेशन किए गए हैं ताकि सही पठन प्राप्त हो सके। हालांकि, इन उपकरणों में से प्रत्येक को कुछ संदर्भ के आधार पर मानकीकृत या कैलिब्रेशन किया गया है। मास मानक किलोग्राम है जो 1889 से लेकर अब तक वैज्ञानिक मानक है। इसे एक प्लैटिनम-इरिडियम (Pt-Ir) सिलेंडर के द्रव्यमान के रूप में परिभाषित किया गया है जो फ्रांस के सेवर्स में अंतर्राष्ट्रीय माप और वजन के ब्यूरो में एक वायुरोधी जार में संग्रहित है। Pt-Ir को इस मानक के लिए चुना गया है क्योंकि इसका रासायनिक हमला प्रतिरोधकता बहुत अधिक है और इसका द्रव्यमान बहुत लंबे समय तक बदल नहीं सकता।

वैज्ञानिक द्रव्यमान के एक नए मानक की खोज में लगे हुए हैं। इस नए मानक के लिए काम आवोगाड्रो नियतांक के सटीक निर्धारण के माध्यम से किया जा रहा है। इस नए मानक के काम में एक निश्चित द्रव्यमान के नमूने में परमाणुओं की संख्या को सटीक रूप से मापने के तरीकों के बारे में चर्चा की जा रही है। एक ऐसे तरीके में, जो एक अत्यधिक शुद्ध सिलिकॉन के क्रिस्टल के परमाणु घनत्व को X-किरणों के माध्यम से निर्धारित करता है, लगभग 10⁶ के एक हिस्से के अनुरूप त्रुटि के साथ एक सटीकता है, लेकिन अभी तक इसे मानक के रूप में अपनाया नहीं गया है। अन्य विधियाँ भी हैं लेकिन वे वर्तमान में Pt-Ir सिलेंडर को बदलने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। शक्ति के बिना, इस दशक में परिवर्तन की उम्मीद है।

मीटर के मूल रूप से परिभाषा एक Pt-Ir बार के दो चिह्नों के बीच दूरी थी जो 0°C (273.15 K) तापमान पर रखी गई थी। 1960 में मीटर की लंबाई को एक क्रिप्टोन लेजर द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के 1.65076373 × 10⁶ गुना के रूप में परिभाषित किया गया था। यह एक जटिल संख्या थी, लेकिन यह मीटर की लंबाई को अपने सहमत मूल्य पर बरकरार रखती रही। 1983 में CGPM द्वारा मीटर की परिभाषा वैक्यूम में एक सेकंड के 1/299 792 458 अंश के समय अंतराल में प्रकाश के द्वारा तय की गई दूरी के रूप में की गई। लंबाई और द्रव्यमान के जैसे, अन्य भौतिक राशियों के लिए भी संदर्भ मानक होते हैं।

1.4.1 वैज्ञानिक नोटेशन

केमिस्ट्री अणुओं और परमाणुओं के अध्ययन के बारे में है, जिनके बहुत कम द्रव्यमान होता है और जो बहुत बड़ी संख्या में मौजूद होते हैं, इसलिए एक केमिस्ट के पास ऐसी संख्याओं के साथ काम करना पड़ता है जैसे $602,200,000,000,000,000,000,000$ जो कि $2 \mathrm{g}$ हाइड्रोजन गैस के अणुओं के लिए होती है या बहुत छोटी संख्याएं जैसे $0.00000000000000000000000166 \mathrm{g}$ जो कि एक हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान के बराबर होती है। इसी तरह, अन्य स्थिरांक जैसे प्लैंक के स्थिरांक, प्रकाश की गति, कणों पर आवेश आदि में उपरोक्त मात्रा के संख्याएं शामिल होती हैं।

इस तरह की संख्याओं के साथ लिखना या गिनना एक क्षण लग सकता है लेकिन ऐसी संख्याओं के साथ जोड़, घटाव, गुणन या विभाजन जैसे सरल गणितीय संचालन करना वास्तव में एक वास्तविक चुनौती होती है। आप उपरोक्त प्रकार की कोई दो संख्याएं लिख सकते हैं और आपके द्वारा चुने गए किसी भी एक संचालन के साथ एक चुनौती के रूप में आजमाएं और फिर आप ऐसी संख्याओं के साथ काम करने में आए तकलीफ के बारे में वास्तविक रूप से ध्यान दे सकते हैं।

इस समस्या को वैज्ञानिक नोटेशन के उपयोग द्वारा हल किया जाता है, जिसे एक्सपोनेंशियल नोटेशन के रूप में भी कहा जाता है, जिसमें कोई भी संख्या $\mathrm{N} \times 10^{\mathrm{n}}$ के रूप में निरूपित की जा सकती है, जहां $\mathrm{n}$ एक घातांक है जो धनात्मक या नकारात्मक मान रख सकता है और $\mathrm{N}$ एक संख्या (जिसे अंक श्रेणी कहा जाता है) है जो $1.000 \ldots$ और $9.999 \ldots$ के बीच बदलती रहती है।

इस प्रकार, हम 232.508 को वैज्ञानिक नोटेशन में $2.32508 \times 10^{2}$ के रूप में लिख सकते हैं। ध्यान दें कि इसके लिखने के दौरान दशमलव को बाईं ओर दो स्थान तक विस्थापित करना पड़ता है और वैज्ञानिक नोटेशन में 10 के घातांक (2) भी इतना ही होता है।

इसी तरह, 0.00016 को $1.6 \times 10^{-4}$ के रूप में लिखा जा सकता है। यहां, दशमलव को दाईं ओर चार स्थान तक विस्थापित करना पड़ता है और वैज्ञानिक नोटेशन में $(-4)$ घातांक होता है।

वैज्ञानिक नोटेशन में व्यक्त की गई संख्याओं पर गणितीय संचालन करते समय निम्नलिखित बिंदुओं का ध्यान रखना आवश्यक है।

गुणन और विभाजन

इन दो संचालनों के नियम घातांकीय संख्याओं के नियमों के समान होते हैं, अर्थात,

$ \begin{aligned} \left(5.6 \times 10^{5}\right) \times\left(6.9 \times 10^{8}\right)= & (5.6 \times 6.9)\left(10^{5+8}\right) \\

& =(5.6 \times 6.9) \times 10^{13} \\ & =38.64 \times 10^{13} \\ & =3.864 \times 10^{14} \\ \left(9.8 \times 10^{-2}\right) \times\left(2.5 \times 10^{-6}\right)= & (9.8 \times 2.5)\left(10^{-2+(-6)}\right) \\ & =(9.8 \times 2.5)\left(10^{-2-6}\right) \\ & =24.50 \times 10^{-8} \\ & =2.450 \times 10^{-7} \\ \dfrac{2.7 \times 10^{-3}}{5.5 \times 10^{4}}=(2.7 \div 5.5)\left(10^{-3-4}\right)= & 0.4909 \times 10^{-7} \\ & =4.909 \times 10^{-8} \end{aligned} $

जोड़ और घटाव

इन दो संक्रियाओं के लिए, संख्याओं को ऐसे लिखा जाता है कि वे समान घात के हों। फिर, गुणक (अंक शब्द) को जोड़ या घटाव के अनुसार जोड़ा या घटाया जाता है।

इसलिए, $6.65 \times 10^{4}$ और $8.95 \times 10^{3}$ के जोड़ के लिए, दोनों संख्याओं के घात को समान बनाया जाता है। इस प्रकार, हमें $\left(6.65 \times 10^{4}\right)+\left(0.895 \times 10^{4}\right)$ मिलता है।

फिर, इन संख्याओं को इस प्रकार जोड़ा जा सकता है $(6.65+0.895) \times 10^{4}=7.545 \times 10^{4}$

इसी तरह, दो संख्याओं के घटाव को नीचे दिखाए गए तरीके से किया जा सकता है:

$ \begin{aligned} & \left(2.5 \times 10^{-2}\right)-\left(4.8 \times 10^{-3}\right) \\ & \quad=\left(2.5 \times 10^{-2}\right)-\left(0.48 \times 10^{-2}\right) \\ & \quad=(2.5-0.48) \times 10^{-2}=2.02 \times 10^{-2} \end{aligned} $

1.4.2 महत्वपूर्ण अंक

हर प्रयोगात्मक मापन में कुछ मात्रा के अनिश्चितता के साथ होता है क्योंकि मापन यंत्र की सीमाएँ और मापन करने वाले व्यक्ति के कौशल के कारण। उदाहरण के लिए, एक वस्तु के द्रव्यमान को प्लेटफॉर्म वॉल्व के माध्यम से मापा जाता है और इसका द्रव्यमान $9.4 \mathrm{g}$ आता है। इस वस्तु के द्रव्यमान को विश्लेषणात्मक वॉल्व के माध्यम से मापने पर द्रव्यमान $9.4213 \mathrm{g}$ आता है। विश्लेषणात्मक वॉल्व के माध्यम से प्राप्त द्रव्यमान प्लेटफॉर्म वॉल्व के माध्यम से प्राप्त द्रव्यमान से थोड़ा अधिक होता है। इसलिए, प्लेटफॉर्म वॉल्व के मापन में दशमलव के बाद रखे गए अंक 4 के अनिश्चित होते हैं।

प्रयोगात्मक या गणनात्मक मान में अनिश्चितता को महत्वपूर्ण अंकों के उल्लेख द्वारा दिखाया जाता है। महत्वपूर्ण अंक वे अंक होते हैं जो निश्चित रूप से जाने वाले अंक होते हैं और एक अनुमानित या अनिश्चित अंक भी होता है। अनिश्चितता को अंतिम अनिश्चित अंक लिखकर दिखाया जाता है। इसलिए, यदि हम एक परिणाम को $11.2 \mathrm{~mL}$ के रूप में लिखते हैं, तो हम कहते हैं कि 11 निश्चित है और 2 अनिश्चित है और अनिश्चितता के अंतिम अंक में $\pm 1$ होती है। अन्यथा नहीं कहे जाने पर, अंतिम अंक में $\pm 1$ की अनिश्चितता हमेशा समझी जाती है।

कुछ नियम होते हैं जो महत्वपूर्ण अंकों की संख्या को निर्धारित करते हैं। ये नियम नीचे दिए गए हैं:

(1) सभी शून्य अंक महत्वपूर्ण होते हैं। उदाहरण के लिए $285 \mathrm{~cm}$ में तीन महत्वपूर्ण अंक होते हैं और $0.25 \mathrm{~mL}$ में दो महत्वपूर्ण अंक होते हैं।

(2) पहले गैर-शून्य अंक के पहले आने वाले शून्य अंक महत्वपूर्ण नहीं होते हैं। ऐसे शून्य दशमलव बिंदु की स्थिति को दर्शाते हैं। इसलिए, 0.03 में एक महत्वपूर्ण अंक होता है और 0.0052 में दो महत्वपूर्ण अंक होते हैं।

(3) दो गैर-शून्य अंक के बीच आने वाले शून्य अंक महत्वपूर्ण होते हैं। इसलिए, 2.005 में चार महत्वपूर्ण अंक होते हैं।

(4) एक संख्या के दाहिने ओर आने वाले शून्य अंक महत्वपूर्ण होते हैं, जब वे दशमलव बिंदु के दाहिने ओर हों। उदाहरण के लिए, $0.200 \mathrm{g}$ में तीन महत्वपूर्ण अंक होते हैं। लेकिन, यदि दशमलव बिंदु नहीं हो, तो अंतिम शून्य अंक महत्वपूर्ण नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, 100 में केवल एक महत्वपूर्ण अंक होता है, लेकिन 100 में तीन महत्वपूर्ण अंक होते हैं और 100.0 में चार महत्वपूर्ण अंक होते हैं। ऐसी संख्याओं को वैज्ञानिक संकेंद्रण में अच्छी तरह से प्रस्तुत किया जा सकता है। हम 100 को एक महत्वपूर्ण अंक के लिए $1 \times 10^{2}$, दो महत्वपूर्ण अंक के लिए $1.0 \times 10^{2}$ और तीन महत्वपूर्ण अंक के लिए $1.00 \times 10^{2}$ के रूप में लिख सकते हैं।

(5) वस्तुओं की संख्या गिनती करते समय, उदाहरण के लिए 2 गेंद या 20 अंडे, अपरिमित महत्वपूर्ण अंक होते हैं क्योंकि ये सटीक संख्याएं होती हैं और दशमलव के बाद अपरिमित शून्य लिखकर इन्हें प्रस्तुत किया जा सकता है, जैसे कि $2=2.000000$ या $20=20.000000$।

वैज्ञानिक संकेंद्रण में लिखी गई संख्याओं में सभी अंक महत्वपूर्ण होते हैं, उदाहरण के लिए $4.01 \times 10^{2}$ में तीन महत्वपूर्ण अंक होते हैं, और $8.256 \times 10^{-3}$ में चार महत्वपूर्ण अंक होते हैं।

हालांकि, हमें हमेशा परिणाम के सटीक और सही होने की इच्छा होती है। सटीकता और सही मापन के बारे में बात करते समय इन शब्दों का उल्लेख किया जाता है।

सटीकता एक ही मात्रा के विभिन्न मापनों के निकटता को दर्शाती है। हालांकि, सही मापन एक विशिष्ट मान के वास्तविक मान के साथ सहमति को दर्शाती है। उदाहरण के लिए, एक परिणाम के वास्तविक मान $2.00 \mathrm{g}$ है और छात्र ‘A’ दो मापन लेता है और परिणाम के रूप में 1.95 $\mathrm{g}$ और 1.93 $\mathrm{g}$ रिपोर्ट करता है। ये मान सटीक हैं क्योंकि वे एक दूसरे के निकट हैं लेकिन सही नहीं हैं। दूसरे छात्र ‘B’ प्रयोग को दोहराता है और दो मापन के लिए परिणाम के रूप में 1.94 $\mathrm{g}$ और 2.05 $\mathrm{g}$ प्राप्त करता है। ये अवलोकन न तो सटीक हैं और न ही सही हैं। जब तीसरे छात्र ‘C’ इन मापन को दोहराता है और परिणाम के रूप में 2.01 $\mathrm{g}$ और 1.99 $\mathrm{g}$ रिपोर्ट करता है, तो ये मान दोनों सटीक और सही हैं। इसे अधिक स्पष्ट रूप से समझा जा सकता है जैसा कि तालिका 1.4 में दिया गया है।

तालिका 1.4 सटिकता और सही माप के उदाहरण के डेटा

महत्वपूर्ण अंकों के जोड़ और घटाव

परिणाम में दशमलव के दाहिने ओर अंकों की संख्या अनुमानित संख्या के बराबर नहीं हो सकती।

$ \begin{array}{c} 12.11 \\ 18.0 \\ 1.012 \\ \overline{\underline{31.122}} \end{array} $

यहां, 18.0 में केवल एक अंक दशमलव के दाहिने ओर है और परिणाम केवल एक अंक दशमलव के दाहिने ओर तक रिपोर्ट किया जाना चाहिए, जो 31.1 है।

महत्वपूर्ण अंकों के गुणन और विभाजन

इन ऑपरेशन में, परिणाम को उस मापन के बराबर या कम महत्वपूर्ण अंकों के साथ रिपोर्ट करना आवश्यक है।

$2.5 \times 1.25=3.125$

क्योंकि 2.5 में दो महत्वपूर्ण अंक हैं, परिणाम में दो से अधिक महत्वपूर्ण अंक नहीं हो सकते, इसलिए यह 3.1 है।

ऊपर के गणितीय ऑपरेशन में आवश्यक महत्वपूर्ण अंकों की संख्या के अनुसार परिणाम को सीमित करते हुए, संख्याओं के चोटी के अंकों को चौड़ा करने के लिए निम्नलिखित बिंदुओं का ध्यान रखना आवश्यक है।

1. यदि हटाए जाने वाले दाहिने ओर अंक 5 से अधिक हो, तो पहले अंक में एक जोड़ दिया जाता है। उदाहरण के लिए, 1.386। यदि हमें 6 हटाना हो, तो इसे 1.39 तक चोटी कर दिया जाता है।

2. यदि हटाए जाने वाले दाहिने ओर अंक 5 से कम हो, तो पहले अंक में कोई बदलाव नहीं होता। उदाहरण के लिए, 4.334 यदि 4 हटाना हो, तो परिणाम 4.33 तक चोटी कर दिया जाता है।

3. यदि हटाए जाने वाले दाहिने ओर अंक 5 हो, तो यदि पहले अंक सम संख्या हो तो इसे बदला नहीं जाता, लेकिन यदि वह विषम संख्या हो तो इसे एक जोड़ दिया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि 6.35 को हटाए जाने वाले 5 के आधार पर चोटी करना हो, तो 3 को 4 तक बढ़ा दिया जाता है जिससे परिणाम 6.4 हो जाता है। हालांकि, यदि 6.25 को हटाए जाने वाले 5 के आधार पर चोटी करना हो, तो इसे 6.2 तक चोटी कर दिया जाता है।

1.4.3 विमानिक विश्लेषण

गणना के दौरान अक्सर एक इकाई प्रणाली से दूसरी प्रणाली में इकाइयों को बदलने की आवश्यकता होती है। इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाने वाले विधि को गुणक चिह्न विधि, इकाई गुणक विधि या विमानिक विश्लेषण कहा जाता है। इसका उदाहरण नीचे दिया गया है।

उदाहरण

एक धातु का टुकड़ा 3 इंच (in) लंबा है। इसकी लंबाई $\mathrm{cm}$ में कितनी है?

हल

हम जानते हैं कि 1 in $=2.54 \mathrm{~cm}$

इस समतुल्यता से, हम लिख सकते हैं

$ \dfrac{1 \mathrm{in}}{2.54 \mathrm{~cm}}=1=\dfrac{2.54 \mathrm{~cm}}{1 \mathrm{in}} $

इसलिए, $\dfrac{1 \mathrm{in}}{2.54 \mathrm{~cm}}$ 1 के बराबर है और $\dfrac{2.54 \mathrm{~cm}}{1 \mathrm{in}}$ भी 1 के बराबर है। इन दोनों को इकाई गुणक कहा जाता है। यदि कोई संख्या इन इकाई गुणकों (अर्थात 1) से गुणा की जाए, तो उसका मान बदल नहीं पाएगा।

मान लीजिए, उपरोक्त में दिए गए 3 in को इकाई गुणक से गुणा किया जाता है। तो,

3 in $=3$ in $\times \dfrac{2.54 \mathrm{~cm}}{1 \mathrm{in}}=3 \times 2.54 \mathrm{~cm}=7.62 \mathrm{~cm}$

अब, गुणा करने के लिए चुना गया इकाई गुणक वह होता है जो अभीष्ट इकाई देता है, अर्थात अंश में उस भाग को रखा जाता है जो अभीष्ट परिणाम में आएगा।

उपरोक्त उदाहरण में यह ध्यान रखा जाना चाहिए कि इकाइयों को अन्य संख्यात्मक भागों की तरह संभाला जा सकता है। इनको गुणा, भाग, वर्ग किया जा सकता है, आदि। एक और उदाहरण अध्ययन करते हैं।

उदाहरण

एक जर्सी में $2 \mathrm{~L}$ दूध है। दूध का आयतन $\mathrm{m}^{3}$ में कितना है?

हल

क्योंकि $1 \mathrm{~L}=1000 \mathrm{~cm}^{3}$

और $1 \mathrm{~m}=100 \mathrm{~cm}$, जो देता है

$\dfrac{1 \mathrm{~m}}{100 \mathrm{~cm}}=1=\dfrac{100 \mathrm{~cm}}{1 \mathrm{~m}}$

उपरोक्त इकाई गुणकों से $\mathrm{m}^{3}$ प्राप्त करने के लिए, पहला इकाई गुणक लिया जाता है और इसे घन कर दिया जाता है।

$ \left(\dfrac{1 \mathrm{~m}}{100 \mathrm{~cm}}\right)^{3} \Rightarrow \dfrac{1 \mathrm{~m}^{3}}{10^{6} \mathrm{~cm}^{3}}=(1)^{3}=1 $

अब $2 \mathrm{~L}=2 \times 1000 \mathrm{~cm}^{3}$

उपरोक्त को इकाई गुणक से गुणा किया जाता है

$2 \times 1000 \mathrm{~cm}^{3} \times \dfrac{1 \mathrm{~m}^{3}}{10^{6} \mathrm{~cm}^{3}}=\dfrac{2 \mathrm{~m}^{3}}{10^{3}}=2 \times 10^{-3} \mathrm{~m}^{3}$

उदाहरण

2 दिन में कितने सेकंड होते हैं?

हल

यहाँ हम जानते हैं कि 1 दिन $=24$ घंटे (h)

$ \begin{aligned} & \text { या } \dfrac{1 \text { दिन }}{24 \mathrm{~h}}=1=\dfrac{24 \mathrm{~h}}{1 \text { दिन }} \\ & \text { तब, } 1 \mathrm{~h}=60 \mathrm{~min} \end{aligned} $

$ \text { या } \dfrac{1 \mathrm{~h}}{60 \mathrm{~min}}=1=\dfrac{60 \mathrm{~min}}{1 \mathrm{~h}} $

इसलिए, 2 दिन को सेकंड में बदलने के लिए,

अर्थात, 2 दिन $——=—$ सेकंड

इकाई कारकों को एक ही कदम में श्रृंखला में गुणा किया जा सकता है जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

$ \begin{aligned} & 2 \text { दिन } \times \dfrac{24 \mathrm{~h}}{1 \text { दिन }} \times \dfrac{60 \mathrm{~min}}{1 \mathrm{~h}} \times \dfrac{60 \mathrm{~s}}{1 \mathrm{~min}} \\ & \quad=2 \times 24 \times 60 \times 60 \mathrm{~s} \\ & \quad=172800 \mathrm{~s} \end{aligned} $

1.5 रसायन योग के नियम

तत्वों के संयोजन से यौगिकों के निर्माण के नियम निम्नलिखित पांच मूल नियमों द्वारा नियंत्रित होते हैं।

एंटोन लेवोसियर (1743–1794)

1.5.1 द्रव्यमान संरक्षण का नियम

इस नियम को एंटोन लेवोसियर ने 1789 में प्रस्तुत किया था। वह ज्वलन अभिक्रियाओं के लिए ध्यानपूर्वक प्रयोगों के अध्ययन करते रहे और निष्कर्ष निकाला कि सभी भौतिक और रासायनिक परिवर्तनों में प्रक्रिया के दौरान द्रव्यमान में कोई शुद्ध परिवर्तन नहीं होता। इसलिए, वह निष्कर्ष निकाला कि द्रव्यमान न बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है। इसे ‘द्रव्यमान संरक्षण का नियम’ कहते हैं। यह नियम रसायन विज्ञान में कई बाद के विकास के आधार बन गया। वास्तव में, यह लेवोसियर द्वारा अभिकर्मक और उत्पादों के द्रव्यमान के सटीक मापन और ध्यानपूर्वक योजनित प्रयोगों के परिणाम थे।

1.5.2 निश्चित अनुपात के नियम

जोसेफ प्रूस्ट (1754–1826)

यह कानून एक फ्रांसीसी रसायन विज्ञानी, जोसेफ प्रूस्ट द्वारा दिया गया था। उन्होंने कहा कि एक दिया गया यौगिक हमेशा तत्वों के समान अनुपात में वजन द्वारा संगठित होता है।

प्रूस्ट दो नमूनों के कॉपरिक कार्बोनेट के साथ काम करते थे - एक प्राकृतिक उत्पत्ति का और दूसरा संश्लेषित था। उन्होंने पाया कि इसमें उपस्थित तत्वों का संघटन दोनों नमूनों में समान था जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

इस प्रकार, उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि एक दिया गया यौगिक के अनुपात में तत्वों के संयोजन के बारे में बाहरी स्रोत के बारे में भी बरकरार रहता है। इस कानून की वैधता कई प्रयोगों द्वारा पुष्टि की गई है। यह कभी-कभी अनुसूची योग के रूप में भी संदर्भित किया जाता है।

1.5.3 अनुपाती अनुपात कानून

इस कानून को डाल्टन ने 1803 में प्रस्तावित किया गया था। इस कानून के अनुसार, यदि दो तत्व एक से अधिक यौगिक बनाने में सक्षम होते हैं, तो एक तत्व के दिए गए द्रव्यमान के साथ दूसरे तत्व के द्रव्यमान के अनुपात छोटी पूर्ण संख्याओं के अनुपात में होते हैं।

उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन ऑक्सीजन के साथ संयोजित होकर दो यौगिक बनाता है, अर्थात, पानी और हाइड्रोजन पेरॉक्साइड।

यहां, ऑक्सीजन के द्रव्यमान (अर्थात, $16 \mathrm{g}$ और $32 \mathrm{g}$), जो एक निश्चित द्रव्यमान के हाइड्रोजन $(2 \mathrm{g})$ के साथ संयोजित होता है, एक सरल अनुपात में होता है, अर्थात, $16: 32$ या 1: 2 ।

1.5.4 गैस आयतन के गैस आयतन कानून

जोसेफ लुइस गै लूसैक

इस कानून को गै लूसैक ने 1808 में प्रस्तुत किया था। उन्होंने देखा कि जब गैसें रासायनिक अभिक्रिया में संयोजित होती हैं या उत्पादित होती हैं तो वे एक सरल आयतन के अनुपात में संयोजित होती हैं, जबकि सभी गैसें समान तापमान और दबाव पर हों।

इसलिए, $100 \mathrm{~mL}$ हाइड्रोजन $50 \mathrm{~mL}$ ऑक्सीजन के साथ संयोजित होकर $10 जोसेफ लुइस गै लूसैक मिले जल वाष्प के $100 \mathrm{~mL}$ बनाती है।

$ \begin{array}{ccccc} \text{हाइड्रोजन} & + & \text{ऑक्सीजन} & \longrightarrow & \text{जल} \\ 100 \text{ मिलीलीटर} & & 50 \text{ मिलीलीटर} & & 100 \text{ मिलीलीटर} \end{array} $

इसलिए, संयोजित होने वाले हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के आयतन (अर्थात, $100 \mathrm{~mL}$ और $50 \mathrm{~mL}$) के बीच एक सरल अनुपात $2: 1$ होता है।

गै लूसैक के आयतन संबंध में पूर्णांक अनुपात की खोज वास्तव में आयतन के निश्चित अनुपात के कानून के रूप में है। निश्चित अनुपात के कानून, पहले बताए गए अनुसार, द्रव्यमान के संबंध में था। गै लूसैक के कानून की सही समझ आवोगाड्रो के काम द्वारा 1811 में दी गई थी।

1.5.5 आवोगाड्रो का कानून

1811 में, आवोगाड्रो ने प्रस्तावित किया कि समान तापमान और दबाव पर सभी गैसों के समान आयतन में समान संख्या में अणु होते हैं। आवोगाड्रो ने अणु और परमाणु के बीच अंतर को बताया जो वर्तमान समय में बहुत समझने योग्य है। यदि हम फिर से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के अभिक्रिया को जल उत्पादन के रूप में देखें, तो हम देख सकते हैं कि दो आयतन के हाइड्रोजन एक आयतन के ऑक्सीजन के साथ संयोजित होकर दो आयतन के जल के बिना कोई अप्रतिक्रियित ऑक्सीजन छोड़े बिना बनाते हैं।

लोरेंजो रोमानो अमेडियो कार्लो आवोगाड्रो डी क्वारेका एडी कारेटो (1776–1856)

ध्यान दें कि चित्र 1.9 (पृष्ठ 16) में प्रत्येक बॉक्स में समान संख्या में अणु होते हैं। वास्तव में, आवोगाड्रो ने ऊपरी परिणाम को समझने के लिए अणुओं को बहुपरमाणुक मानकर समझाया। यदि हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को अब जैसा माना जाता है, अर्थात द्विपरमाणुक माना जाता है, तो ऊपरी परिणाम समझने के लिए आसान हो जाते हैं। हालांकि, डाल्टन और अन्य लोग उस समय यह मानते थे कि समान प्रकार के परमाणु एक दूसरे से संयोजित नहीं हो सकते और ऑक्सीजन या हाइड्रोजन के अणु जो दो परमाणुओं के बने होते हैं उनका अस्तित्व नहीं होता। आवोगाड्रो के प्रस्ताव को फ्रांसीसी जर्नल डे फिजिक के माध्यम से प्रकाशित किया गया था। यद्यपि यह सही था, लेकिन इसका बहुत समर्थन नहीं मिला।

लगभग 50 वर्ष बाद, 1860 में, जर्मनी के कारल्सरू शहर में रसायन विज्ञान पर पहला अंतरराष्ट्रीय सम्मेलन आयोजित किया गया जिसके माध्यम से विभिन्न विचारों को सुलझाया गया। सम्मेलन में स्टैनिस्लाओ कैन्निजारो ने रसायन विज्ञान दर्शन के एक पाठ के चित्र को प्रस्तुत किया, जिसमें अवोगाड्रो के कार्य के महत्व पर बल दिया गया था।

1.6 डाल्टन के परमाणु सिद्धांत

जॉन डाल्टन (1776–1884)

हालांकि, पदार्थ के छोटे अक्षय कणों के विचार की उत्पत्ति डेमोक्रिटस, एक ग्रीक दार्शनिक (460 - 370 ई.पू.) के समय तक वापस जाती है, लेकिन यह उपरोक्त कानूनों के कारण कई प्रयोगों के परिणाम के रूप में फिर से उभर आई।

1808 में डाल्टन ने ‘ए न्यू सिस्टम ऑफ चेमिकल फिलॉसोफी’ की प्रकाशन की, जिसमें उन्होंने निम्नलिखित बातें प्रस्तुत कीं:

1. पदार्थ अक्षय परमाणुओं से बना होता है।

2. एक तत्व के सभी परमाणु एक जैसे गुणों के रूप में एक जैसे द्रव्यमान के रूप में होते हैं। अलग तत्वों के परमाणु द्रव्यमान में अलग होते हैं।

3. यह तब होता है जब अलग तत्वों के परमाणु एक निश्चित अनुपात में मिलकर यौगिक बनाते हैं।

4. रासायनिक अभिक्रियाएं परमाणुओं के पुनर्व्यवस्था के रूप में होती हैं। ये रासायनिक अभिक्रिया में न तो बनाए जाते हैं और न ही नष्ट होते हैं।

डाल्टन के सिद्धांत रासायनिक संयोजन के कानूनों को समझाने में सक्षम थे। हालांकि, इसके गैसीय आयतन के कानूनों को समझाने में असमर्थ रहे। यह परमाणुओं के संयोजन के कारण के बारे में बताने में असमर्थ रहे, जिसका उत्तर बाद में अन्य वैज्ञानिकों द्वारा दिया गया।

1.7 परमाणु एवं अणु द्रव्यमान

परमाणु एवं अणु के शब्दों के बारे में कुछ ज्ञान होने के बाद, यहां परमाणु एवं अणु द्रव्यमान के अर्थ को समझना उचित होगा।

1.7.1 परमाणु द्रव्यमान

परमाणु द्रव्यमान या परमाणु के द्रव्यमान वास्तव में बहुत-बहुत छोटा होता है क्योंकि परमाणु बहुत छोटे होते हैं। आज, हम अत्याधुनिक तकनीकों, जैसे कि द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री के माध्यम से परमाणु द्रव्यमान को बहुत सटीक तौर पर निर्धारित कर सकते हैं। लेकिन उत्तरी अठारहवीं सदी में वैज्ञानिक अनुभाविक तरीकों से एक परमाणु के द्रव्यमान को दूसरे परमाणु के संबंध में निर्धारित कर सकते थे, जैसा कि पहले बताया गया है। हाइड्रोजन, सबसे हल्का परमाणु होता है, इसे आर्बिट्रेली (स्वेच्छा से) 1 (कोई इकाई नहीं) द्रव्यमान निर्धारित कर दिया गया था और अन्य तत्वों के द्रव्यमान को इसके संबंध में निर्धारित कर दिया गया था। हालांकि, वर्तमान परमाणु द्रव्यमान प्रणाली कार्बन-12 के आधार पर निर्धारित की गई है और इसके बारे में 1961 में सहमति हुई थी। यहां, कार्बन-12 कार्बन के एक समस्थानिक है और इसे ${ }^{12} \mathrm{C}$ के रूप में दर्शाया जा सकता है। इस प्रणाली में, ${ }^{12} \mathrm{C}$ को ठीक 12 परमाणु द्रव्यमान इकाई (amu) के रूप में निर्धारित कर दिया गया है और अन्य सभी परमाणुओं के द्रव्यमान को इस मानक के संबंध में दिया गया है। एक परमाणु द्रव्यमान इकाई को एक द्रव्यमान के रूप में परिभाषित किया गया है जो एक कार्बन-12 परमाणु के द्रव्यमान के एक-बारहवें भाग के बराबर होता है।

और $1 \text{amu}=1.66056 \times 10^{-24} \mathrm{g}$

हाइड्रोजन के परमाणु का द्रव्यमान

$ =1.6736 \times 10^{-24} \mathrm{g} $

इसलिए, amu के अनुसार द्रव्यमान

$ \begin{aligned} \text { हाइड्रोजन परमाणु का } & =\dfrac{1.6736 \times 10^{-24} \mathrm{g}}{1.66056 \times 10^{-24} \mathrm{g}} \\ & =1.0078 \mathrm{amu} \\ & =1.0080 \mathrm{amu} \end{aligned} $

इसी तरह, ऑक्सीजन - $16\left({ }^{16} \mathrm{O}\right)$ परमाणु का द्रव्यमान $15.995 \mathrm{amu}$ होगा।

वर्तमान में, ‘amu’ के स्थान पर ’ $u$ ’ का उपयोग किया जाता है, जिसे एकीकृत द्रव्यमान के रूप में जाना जाता है।

जब हम तत्वों के परमाणु द्रव्यमान का उपयोग कलन करते हैं, तो हम वास्तव में तत्वों के औसत परमाणु द्रव्यमान का उपयोग करते हैं, जो नीचे समझाया गया है।

1.7.2 औसत परमाणु द्रव्यमान

कई प्राकृतिक रूप से उपस्थित तत्व एक से अधिक समस्थानिकों के रूप में मौजूद होते हैं। जब हम इन समस्थानिकों के अस्तित्व और उनकी संबंधी आवृत्ति (प्रतिशत उपस्थिति) को ध्यान में रखते हैं, तो उस तत्व के औसत परमाणु द्रव्यमान की गणना की जा सकती है। उदाहरण के लिए, कार्बन के निम्नलिखित तीन समस्थानिक होते हैं जिनके संबंधी आवृत्ति और द्रव्यमान इनके खिलाफ दिखाए गए हैं।

ऊपर के डेटा से, कार्बन के औसत परमाणु द्रव्यमान निम्नलिखित होगा:

$(0.98892)(12 u)+(0.01108)(13.00335 u)+$ $\left(2 \times 10^{-12}\right)(14.00317 \mathrm{u})=12.011 \mathrm{u}$

इसी तरह, अन्य तत्वों के औसत परमाणु द्रव्यमान की गणना की जा सकती है। तत्वों के आवर्त सारणी में उल्लेखित परमाणु द्रव्यमान वास्तव में उनके औसत परमाणु द्रव्यमान को दर्शाते हैं।

1.7.3 अणु द्रव्यमान

अणु द्रव्यमान अणु में उपस्थित तत्वों के परमाणु द्रव्यमान के योग के बराबर होता है। इसे प्रत्येक तत्व के परमाणु द्रव्यमान को उसके परमाणुओं की संख्या से गुणा करके और फिर उनके योग के रूप में प्राप्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, मेथेन के अणु द्रव्यमान की गणना निम्नलिखित तरीके से की जा सकती है, जो एक कार्बन परमाणु और चार हाइड्रोजन परमाणु वाला होता है:

मेथेन का अणु द्रव्यमान,

$\left(\mathrm{CH}_{4}\right) = (12.011 \mathrm{u})+4(1.008 \mathrm{u})$

$=16.043 \mathrm{u}$

इसी तरह, पानी का अणु द्रव्यमान $\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right)$

$=2 \times$ हाइड्रोजन का परमाणु द्रव्यमान $+1 \times$ ऑक्सीजन का परमाणु द्रव्यमान

$=2(1.008 \mathrm{u})+16.00 \mathrm{u}$

$=18.02 \mathrm{u}$

1.7.4 सूत्र द्रव्यमान

कुछ पदार्थ, जैसे सोडियम क्लोराइड, अपने संघटक इकाइयों के रूप में अलग-अलग अणु नहीं रखते हैं। ऐसे यौगिकों में, धनात्मक (सोडियम आयन) और ऋणात्मक (क्लोराइड आयन) एक त्रिविमीय संरचना में व्यवस्थित होते हैं, जैसा कि चित्र 1.10 में दिखाया गया है।

चित्र 1.10 सोडियम क्लोराइड में $Na^+$ और $Cl^–$ आयनों की व्यवस्था

ध्यान दें कि सोडियम क्लोराइड में, एक $\mathrm{Na}^{+}$ आयन छह $\mathrm{Cl}^{-}$ आयनों के चारे द्वारा घिरा होता है और विपरीत रूप से एक $\mathrm{Cl}^{-}$ आयन छह $\mathrm{Na}^{+}$ आयनों के चारे द्वारा घिरा होता है।

सूत्र, जैसे $\mathrm{NaCl}$, अणु द्रव्यमान के स्थान पर सूत्र द्रव्यमान की गणना के लिए उपयोग किया जाता है क्योंकि ठोस अवस्था में सोडियम क्लोराइड एक अकेले इकाई के रूप में नहीं मौजूद होता।

इसलिए, सोडियम क्लोराइड के सूत्र द्रव्यमान के अणु द्रव्यमान के सोडियम के अणु द्रव्यमान + क्लोरीन के अणु द्रव्यमान होता है

$ =23.0 u+35.5 u=58.5 u $

समस्या 1.1

ग्लूकोज $\left( C_6 H_{12} O_6 \right)$ अणु के अणु द्रव्यमान की गणना कीजिए।

हल

ग्लूकोज $\left( C_6 H_{12} O_6 \right)$ के अणु द्रव्यमान

$=6(12.011 u)+12(1.008 u)+6 (16.00 u)$

$=(72.066 u)+(12.096 u)+ (96.00 u) $

$=180.162 \mathrm{u}$

1.8 मोल की अवधारणा और मोलर द्रव्यमान

अणु और अणुओं का आकार बहुत छोटा होता है और किसी भी पदार्थ के छोटे मात्रा में उनकी संख्या बहुत बड़ी होती है। ऐसी बड़ी संख्याओं के साथ काम करने के लिए एक आसान मापदंड के इकाई की आवश्यकता होती है।

हम एक दर्जन के लिए 12 वस्तुओं को दर्शाते हैं, एक स्कोर के लिए 20 वस्तुओं को, एक ग्रोस के लिए 144 वस्तुओं को, इसी तरह हम मोल की अवधारणा का उपयोग करते हैं ताकि विस्मानिक स्तर पर (अर्थात अणु, अणुओं, कण, इलेक्ट्रॉन, आयन आदि) एंटिटी की गिनती की जा सके।

SI प्रणाली में, मोल (प्रतीक, mol) को एक पदार्थ की मात्रा के लिए सातवें मूल राशि के रूप में परिचयित किया गया था।

मोल, प्रतीक mol, पदार्थ की मात्रा के SI इकाई है। एक मोल में ठीक $6.02214076 \times 10^{23}$ मूल एंटिटी होते हैं। यह संख्या एवोगेड्रो स्थिरांक के निश्चित संख्यात्मक मान होती है, $\mathrm{N}_{\mathrm{A}}$, जब इकाई $\mathrm{mol}^{-1}$ में व्यक्त की जाती है और इसे एवोगेड्रो संख्या कहते हैं। पदार्थ की मात्रा, प्रतीक $n$, एक प्रणाली के निर्धारित मूल एंटिटी की संख्या का माप होता है। एक मूल एंटिटी एक अणु, एक अणु, एक आयन, एक इलेक्ट्रॉन, कोई अन्य कण या निर्धारित कणों के समूह हो सकता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि किसी भी पदार्थ के मोल में हमेशा समान संख्या के एंटिटी होते हैं, चाहे वह कौन सा पदार्थ हो। इस संख्या को ठीक तौर पर निर्धारित करने के लिए, कार्बन-12 के अणु के द्रव्यमान को द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा निर्धारित किया गया था और यह $1.992648 \times 10^{-23} \mathrm{g}$ बराबर निकला। जानते हुए कि कार्बन के एक मोल का द्रव्यमान $12 \mathrm{g}$ होता है, इसमें अणुओं की संख्या निम्नलिखित होती है:

$ \begin{aligned} & \dfrac{12 \mathrm{g} / \mathrm{mol}{ }^{12} \mathrm{C}}{1.992648 \times 10^{-23} \mathrm{g} /{ }^{12} \mathrm{Catom}} \\

& =6.0221367 \times 10^{23} \text { अणु } / \mathrm{mol} \end{aligned} $

इस संख्या के इतने तत्व (अणु, आयन या कोई भी कण) के एक मोल में इतना महत्वपूर्ण होने के कारण इसे एक अलग नाम और चिन्ह दिया गया है। इसे ‘एवोग्राड्रो नियतांक’ या एवोग्राड्रो संख्या के रूप में जाना जाता है और इसे $N_{A}$ से दर्शाया जाता है, जो एमेडियो एवोग्राड्रो के सम्मान में नामकरण किया गया है। इस संख्या के बड़े होने के बारे में अपनी धारणा बनाने के लिए, हम इसे शून्यों के साथ लिख सकते हैं बिना कोई दस घात का उपयोग किए।

602213670000000000000000

इसलिए, इतने तत्व (अणु, आयन या कोई भी कण) एक विशेष पदार्थ के एक मोल का निर्माण करते हैं।

इसलिए, हम कह सकते हैं कि $1 \mathrm{~mol}$ हाइड्रोजन अणु $=6.022 \times 10^{23}$ अणु

$1 \mathrm{~mol}$ पानी के अणु $=6.022 \times 10^{23}$ पानी के अणु

1 मोल सोडियम क्लोराइड $=6.022 \times 10^{23}$ सोडियम क्लोराइड के सूत्र इकाइयाँ

मोल की परिभाषा देने के बाद, एक पदार्थ के एक मोल के द्रव्यमान को आसानी से जाना संभव हो जाता है या उसके संघटक तत्वों के द्रव्यमान को। एक पदार्थ के एक मोल के द्रव्यमान के ग्राम में द्रव्यमान को इसका मोलर द्रव्यमान कहते हैं। ग्राम में मोलर द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से $u$ में परमाणु/अणु/सूत्र द्रव्यमान के बराबर होता है।

पानी का मोलर द्रव्यमान $=18.02 \mathrm{g} \mathrm{~mol}^{-1}$

सोडियम क्लोराइड का मोलर द्रव्यमान $=58.5 \mathrm{g} \mathrm{~mol}^{-1}$

1.9 प्रतिशत संघटन

अब तक, हम एक नमूने में उपस्थित तत्वों की संख्या के बारे में बात कर रहे थे। लेकिन कई बार एक यौगिक में एक विशिष्ट तत्व के प्रतिशत के संबंध में जानकारी की आवश्यकता होती है।

चित्र 1.11 विभिन्न पदार्थों के एक मोल

मान लीजिए, आपको एक अज्ञात या नए यौगिक के नमूना दिया जाता है, तो आपके पहले सवाल होगा: इसका सूत्र क्या है या इसके संघटक क्या हैं और इनका दिए गए यौगिक में क्या अनुपात है? ज्ञात यौगिकों के लिए भी ऐसी जानकारी दिए गए नमूने में शुद्ध नमूने में उपस्थित तत्वों के समान प्रतिशत की जांच करने के लिए प्रदान करती है। अन्य शब्दों में, इस डेटा के विश्लेषण से एक दिए गए नमूने की शुद्धता की जांच की जा सकती है।

हम इसे जल के उदाहरण के माध्यम से समझें $\left(\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\right)$. जल में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं, इसलिए इन दोनों तत्वों के प्रतिशत संघटन की गणना इस प्रकार की जा सकती है:

एक तत्व के द्रव्यमान %

$= \dfrac{\text{अंतर्गत तत्व के द्रव्यमान के योग} \times 100 } {\text{अंतर्गत यौगिक के मोलर द्रव्यमान}}$

जल का मोलर द्रव्यमान $=18.02 \mathrm{g}$

हाइड्रोजन के द्रव्यमान % $=\dfrac{2 \times 1.008}{18.02} \times 100$

$=11.18$

ऑक्सीजन के द्रव्यमान % $ =\dfrac{16.00}{18.02} \times 100 $

$ =88.79 $

हम एक और उदाहरण लें। एथेनॉल में कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के प्रतिशत क्या है?

एथेनॉल का आणविक सूत्र है: $C_2 H_5 OH$

एथेनॉल का मोलर द्रव्यमान है:

$(2 \times 12.01+6 \times 1.008+16.00) g=46.068 \mathrm{g}$

कार्बन के द्रव्यमान प्रतिशत

$ =\dfrac{24.02 \mathrm{g}}{46.068 \mathrm{g}} \times 100=52.14 % $

हाइड्रोजन के द्रव्यमान प्रतिशत

$ =\dfrac{6.048 \mathrm{g}}{46.068 \mathrm{g}} \times 100=13.13 % $

ऑक्सीजन के द्रव्यमान प्रतिशत

$ =\dfrac{16.00 \mathrm{g}}{46.068 \mathrm{g}} \times 100=34.73 % $

द्रव्यमान प्रतिशत की गणना के बाद, अब हम द्रव्यमान प्रतिशत डेटा से किस तरह की जानकारी प्राप्त की जा सकती है इसकी जांच करें।

1.9.1 आणविक सूत्र के लिए प्राप्त सूत्र

एक प्राप्त सूत्र एक यौगिक में विभिन्न परमाणुओं के सरलतम पूर्ण संख्या अनुपात को प्रस्तुत करता है, जबकि आणविक सूत्र एक यौगिक के आणविक अणु में विभिन्न प्रकार के परमाणुओं की सटीक संख्या को दर्शाता है।

यदि एक यौगिक में विभिन्न तत्वों के द्रव्यमान प्रतिशत के बारे में जानकारी है, तो इसका प्राप्त सूत्र निर्धारित किया जा सकता है। यदि मोलर द्रव्यमान ज्ञात है, तो आणविक सूत्र भी प्राप्त किया जा सकता है। निम्नलिखित उदाहरण इस अनुक्रम को दर्शाता है।

समस्या 1.2

एक यौगिक में $4.07 %$ हाइड्रोजन, $24.27 %$ कार्बन और $71.65 %$ क्लोरीन होता है। इसका मोलर द्रव्यमान $98.96 \mathrm{g}$ है। इसके प्राप्त और आणविक सूत्र क्या हैं?

हल

चरण 1. द्रव्यमान प्रतिशत को ग्राम में परिवर्तित करें

क्योंकि हम द्रव्यमान प्रतिशत के साथ हैं, इसलिए आरंभिक सामग्री के रूप में $100 \mathrm{g}$ यौगिक का उपयोग करना आसान होता है। इसलिए, उपरोक्त यौगिक के $100 \mathrm{g}$ नमूने में $4.07 \mathrm{g}$ हाइड्रोजन, $24.27 \mathrm{g}$ कार्बन और $71.65 \mathrm{g}$ क्लोरीन उपस्थित हैं।

चरण 2. प्रत्येक तत्व के संख्या मोल में बदलें

ऊपर प्राप्त द्रव्यमान को विभिन्न तत्वों के परमाणु द्रव्यमान से विभाजित करें। इससे यौगिक में उपस्थित घटक तत्वों के मोल की संख्या प्राप्त होती है।

हाइड्रोजन के मोल $=\dfrac{4.07 \mathrm{g}}{1.008 \mathrm{g}}=4.04$

कार्बन के मोल $=\dfrac{24.27 \mathrm{g}}{12.01 \mathrm{g}}=2.021$

क्लोरीन के मोल $=\dfrac{71.65 \mathrm{g}}{35.453 \mathrm{g}}=2.021$

चरण 3. ऊपर प्राप्त मोल मानों को उनमें से सबसे छोटी संख्या से विभाजित करें

क्योंकि 2.021 सबसे छोटी संख्या है, इसके द्वारा विभाजन से $\mathrm{H}: \mathrm{C}: \mathrm{Cl}$ के अनुपात $2: 1: 1$ प्राप्त होता है।

यदि अनुपात पूर्ण संख्या में नहीं हो, तो उन्हें उपयुक्त गुणांक से गुणा करके पूर्ण संख्या में बदला जा सकता है।

चरण 4. अपेक्षित सूत्र लिखें द्वारा अपेक्षित सूत्र के तत्वों के चिह्न के बाद उनकी संख्या लिखें

इस प्रकार, उपरोक्त यौगिक का अपेक्षित सूत्र $\mathrm{CH}_{2} \mathrm{Cl}$ है।

चरण 5. अणुसूत्र लिखें

(a) अपेक्षित सूत्र के विभिन्न परमाणुओं के परमाणु द्रव्यमान को जोड़कर अपेक्षित सूत्र द्रव्यमान निर्धारित करें।

$\mathrm{CH}_{2} \mathrm{Cl}$ के लिए अपेक्षित सूत्र द्रव्यमान $12.01+(2 \times 1.008)+35.453$

$=49.48 \mathrm{g}$

(b) मोलर द्रव्यमान को अपेक्षित सूत्र द्रव्यमान से विभाजित करें

$ \begin{aligned} \dfrac{\text { मोलर द्रव्यमान }}{\text { अपेक्षित सूत्र द्रव्यमान }}= & \dfrac{98.96 \mathrm{g}}{49.48 \mathrm{g}} =2=(n) \end{aligned} $

(c) ऊपर प्राप्त $n$ के द्वारा अपेक्षित सूत्र को गुणा करके अणुसूत्र प्राप्त करें

अपेक्षित सूत्र $=\mathrm{CH}_2 \mathrm{Cl}, n=2$। अतः अणुसूत्र $\mathrm{C}_2 \mathrm{H}_4 \mathrm{Cl}_2$ है।

1.10 रासायनिक अनुपात एवं रासायनिक गणना

शब्द ‘स्टॉइकियोमेट्री’ दो ग्रीक शब्दों से लिया गया है - ‘स्टोइचियोन’ (अर्थ, तत्व) और ‘मेट्रोन’ (अर्थ, माप)। इसलिए, स्टॉइकियोमेट्री रासायनिक अभिक्रिया में भाग लेने वाले अभिकर्मक एवं उत्पाद के द्रव्यमान (कभी-कभी आयतन भी) की गणना से संबंधित है। एक रासायनिक अभिक्रिया में आवश्यक अभिकर्मक की मात्रा या उत्पाद की मात्रा की गणना करने से पहले, हम एक दी गई अभिक्रिया के संतुलित रासायनिक समीकरण से उपलब्ध जानकारी के बारे में अध्ययन करेंगे। मान लीजिए मेथेन के ज्वलन के बारे में। इस अभिक्रिया के लिए एक संतुलित समीकरण नीचे दिया गया है:

$$ \mathrm{CH}_4(\mathrm{g})+2 \mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{CO}_2(\mathrm{g})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g}) $$

यहाँ, मेथेन और डाइऑक्सीजन को अभिकर्मक कहा जाता है और कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को उत्पाद कहा जाता है। ध्यान दें कि उपरोक्त अभिक्रिया में सभी अभिकर्मक और उत्पाद गैस हैं और इसके अगले अपने सूत्र के पास वर्णन के साथ अक्षर $(\mathrm{g})$ द्वारा इसके लिए इंगित किया गया है। इसी तरह, ठोस और तरल के मामले में क्रमशः (s) और (1) लिखे जाते हैं।

$\mathrm{O}_2$ और $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ के लिए 2 के गुणांक को आणविक गुणांक कहा जाता है। इसी तरह, $\mathrm{CH}_4$ और $\mathrm{CO}_2$ के लिए गुणांक एक है। ये अभिक्रिया में भाग लेने वाले अणुओं (और मोल भी) की संख्या को प्रदर्शित करते हैं।

इस प्रकार, उपरोक्त रासायनिक अभिक्रिया के अनुसार,

• एक मोल $\mathrm{CH}_4(\mathrm{g})$ $\mathrm{O}_2(\mathrm{g})$ के दो मोल के साथ अभिक्रिया करता है और एक मोल $\mathrm{CO}_2(\mathrm{g})$ और दो मोल $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$ बनाता है

• एक अणु $\mathrm{CH}_4(\mathrm{g})$ $\mathrm{O}_2(\mathrm{g})$ के दो अणुओं के साथ अभिक्रिया करता है और एक अणु $\mathrm{CO}_2(\mathrm{g})$ और दो अणु $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$ बनाता है

• 22.7 $\mathrm{L}$ $\mathrm{CH}_4(\mathrm{g})$ $\mathrm{O}_2$ (g) के 45.4 $\mathrm{L}$ के साथ अभिक्रिया करता है और 22.7 $\mathrm{L}$ $\mathrm{CO}_2(\mathrm{g})$ और 45.4 $\mathrm{L}$ $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$ बनाता है

• 16 $\mathrm{g}$ $\mathrm{CH}_4(\mathrm{g})$ $\mathrm{O}_2$ (g) के 2 × 32 $\mathrm{g}$ के साथ अभिक्रिया करता है और 44 $\mathrm{g}$ $\mathrm{CO}_2(\mathrm{g})$ और 2 × 18 $\mathrm{g}$ $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$ बनाता है।

इन संबंधों से, दिए गए डेटा को निम्नलिखित तरीके से परस्पर परिवर्तित किया जा सकता है: द्रव्यमान

द्रव्यमान $\leftrightharpoons$ मोल $\leftrightharpoons$ अणुओं की संख्या

$ \dfrac{\text { द्रव्यमान }}{\text { आयतन }}=\text { घनत्व } $

1.10.1 सीमित अभिकर्मक

कई बार, अभिक्रिया अभिकर्मकों के अलग-अलग मात्रा में कराई जाती है जो तुलनीय रासायनिक अभिक्रिया के आवश्यक मात्रा से अलग होती है। ऐसे स्थितियों में, एक अभिकर्मक तुलनीय रासायनिक अभिक्रिया के आवश्यक मात्रा से अधिक मात्रा में होता है। द्वितीय,

उस प्रतिक्रियक, जो सबसे कम मात्रा में उपलब्ध होता है, कुछ समय बाद खत्म हो जाता है और फिर भी अन्य प्रतिक्रियक की मात्रा के बावजूद प्रतिक्रिया नहीं होती। इसलिए, वह प्रतिक्रियक जो पहले खत्म हो जाता है, उत्पाद की मात्रा को सीमित करता है और इसलिए इसे सीमित प्रतिक्रियक कहा जाता है।

स्टोइकियोमेट्रिक गणना करते समय, इस पहलू को भी ध्यान में रखना आवश्यक होता है।

1.10.2 विलयन में प्रतिक्रियाएँ

कमरे के लैब में अधिकांश प्रतिक्रियाएँ विलयन में कराई जाती हैं। इसलिए, यह आवश्यक है कि हम जाने कि जब कोई पदार्थ विलयन में उपस्थित होता है तो उसकी मात्रा कैसे व्यक्त की जाती है। विलयन की सांद्रता या इसके दिए गए आयतन में उपस्थित पदार्थ की मात्रा को निम्नलिखित तरीकों में से किसी एक द्वारा व्यक्त किया जा सकता है।

1. द्रव्यमान प्रतिशत या वजन प्रतिशत (w/w %)

2. मोल अनुपात

3. मोलरता

4. मोललता

अब हम इनमें से प्रत्येक के बारे में विस्तार से अध्ययन करेंगे।

रासायनिक समीकरण के संतुलन करना

द्रव्यमान संरक्षण के नियम के अनुसार, संतुलित रासायनिक समीकरण में समीकरण के दोनों तरफ प्रत्येक तत्व के समान संख्या में परमाणु होते हैं। कई रासायनिक समीकरणों को परीक्षण और त्रुटि के द्वारा संतुलित किया जा सकता है। चलो कुछ धातुओं और अधातुओं के ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया द्वारा ऑक्साइड बनने के बारे में अध्ययन करें।

$4 \mathrm{Fe}(\mathrm{s})+3 \mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \rightarrow 2 \mathrm{Fe}_2 \mathrm{O}_3(\mathrm{~s})$ (a) संतुलित समीकरण

$2 \mathrm{Mg}(\mathrm{s})+\mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \rightarrow 2 \mathrm{MgO}(\mathrm{s})$ (b) संतुलित समीकरण

$P_4(~s)+O_2(g) \rightarrow P_4 O_{10}(~s)$ (c) असंतुलित समीकरण

समीकरण (a) और (b) संतुलित हैं, क्योंकि समीकरण के दोनों तरफ धातु और ऑक्सीजन परमाणु की समान संख्या होती है। हालांकि समीकरण (c) असंतुलित है। इस समीकरण में फॉस्फोरस परमाणु संतुलित हैं लेकिन ऑक्सीजन परमाणु नहीं हैं। इसे संतुलित करने के लिए हमें समीकरण के बाईं ओर ऑक्सीजन के बाईं ओर आठ गुना गुणक रखना होगा ताकि समीकरण के दाईं ओर उपस्थित ऑक्सीजन परमाणु संतुलित हो सकें।

$$ P_4(~s)+5 O_2(g) \rightarrow P_4 O_{10}(~s) \quad \text { संतुलित समीकरण } $$

$$

अब, हम प्रोपेन के दहन को, $\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_8$ के रूप में लेंगे। यह समीकरण कदम-कदम बराबर किया जा सकता है।

कदम 1 अभिकर्मक और उत्पाद के सही सूत्र लिखें। यहाँ, प्रोपेन और ऑक्सीजन अभिकर्मक हैं, और कार्बन डाइऑक्साइड और पानी उत्पाद हैं।

$$ \mathrm{C}_3 \mathrm{H}_8(\mathrm{g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{CO}_2(\mathrm{g})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l}) \text { असंतुलित समीकरण } $$

कदम 2 कार्बन (C) परमाणुओं की संख्या को बराबर करें: अभिकर्मक में 3 कार्बन परमाणु हैं, इसलिए दाएँ ओर 3 $\mathrm{CO}_{2}$ अणु आवश्यक हैं।

$$ \mathrm{C}_3 \mathrm{H}_8(\mathrm{g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \rightarrow 3 \mathrm{CO}_2(\mathrm{g})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l}) $$

कदम 3 हाइड्रोजन (H) परमाणुओं की संख्या को बराबर करें: बाएँ ओर अभिकर्मक में 8 हाइड्रोजन परमाणु हैं, हालाँकि प्रत्येक पानी के अणु में 2 हाइड्रोजन परमाणु होते हैं, इसलिए 4 पानी के अणु आवश्यक होंगे ताकि दाएँ ओर 8 हाइड्रोजन परमाणु हों।

$$ \mathrm{C}_3 \mathrm{H}_8(\mathrm{g})+\mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \rightarrow 3 \mathrm{CO}_2(\mathrm{g})+4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l}) $$

कदम 4 ऑक्सीजन (O) परमाणुओं की संख्या को बराबर करें: दाएँ ओर 10 ऑक्सीजन परमाणु हैं $(3 \times 2=6$ $\mathrm{CO}_2$ में और $4 \times 1=4$ पानी में)। इसलिए, 5 $\mathrm{O}_2$ अणु आवश्यक हैं ताकि आवश्यक 10 ऑक्सीजन परमाणु प्रदान किए जा सकें।

$$ \mathrm{C}_3 \mathrm{H}_8(\mathrm{g})+5 \mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \rightarrow 3 \mathrm{CO}_2(\mathrm{g})+4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l}) $$

कदम 5 अंतिम समीकरण में प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की संख्या की जांच करें। समीकरण में प्रत्येक ओर 3 कार्बन परमाणु, 8 हाइड्रोजन परमाणु और 10 ऑक्सीजन परमाणु हैं।

सभी समीकरण जिनमें अभिकर्मक और उत्पाद के सही सूत्र होते हैं, बराबर किए जा सकते हैं। हमेशा याद रखें कि अभिकर्मक और उत्पाद के सूत्र में अंतर्गत अंक बराबर करने के लिए बदल नहीं किए जा सकते।

समस्या 1.3

मिथेन के दहन से $16 \mathrm{g}$ मिथेन से उत्पन्न जल $(\mathrm{g})$ की मात्रा की गणना करें।

हल

मिथेन के दहन के संतुलित समीकरण है :

$\mathrm{CH}_4(\mathrm{g})+2 \mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{CO}_2(\mathrm{g})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$

(i) $16 \mathrm{g}$ मिथेन $\mathrm{CH}_4$ एक मोल के बराबर है।

(ii) उपरोक्त समीकरण से, $1 \mathrm{~mol}$ मिथेन $\mathrm{CH}_4(\mathrm{g})$ से $2 \mathrm{~mol}$ जल $\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$ प्राप्त होता है।

$2 \mathrm{~mol}$ जल $\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{O}\right)=2 \times(2+16)$

$=2 \times 18=36 \mathrm{g}$

$1 \mathrm{~mol} \mathrm{~H}_2 \mathrm{O}=18 \mathrm{g} \mathrm{~H}_2 \mathrm{O} \Rightarrow \dfrac{18 \mathrm{g} \mathrm{~H}_2 \mathrm{O}}{1 \mathrm{~mol} \mathrm{~H}_2 \mathrm{O}}=1$

अतः, $2 \mathrm{~mol } \mathrm{~H}_{2} \mathrm{O} \times \dfrac{18 \mathrm{g} \mathrm{~H}_2 \mathrm{O}}{1 \mathrm{~mol} \mathrm{~H}_2 \mathrm{O}}$

$ =2 \times 18 \mathrm{g} \mathrm{H}_2 \mathrm{O}=36 \mathrm{g} \mathrm{H}_2 \mathrm{O} $

समस्या 1.4

दहन के बाद $22 \mathrm{g} \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})$ उत्पन्न करने के लिए कितने मोल मिथेन की आवश्यकता होगी?

हल

रासायनिक समीकरण के अनुसार,

$\mathrm{CH}_4(\mathrm{g})+2 \mathrm{O}_2(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{CO}_2(\mathrm{g})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})$

$44 \mathrm{g} \mathrm{~CO}_2(\mathrm{g})$ $16 \mathrm{g} \mathrm{~CH}_4(\mathrm{g})$ से प्राप्त होता है।

$\left[\therefore 1 \mathrm{~mol} \mathrm{~CO}_2(\mathrm{g})\right.$ $1 \mathrm{~mol}$ मिथेन $\left.\mathrm{CH}_4(\mathrm{g})\right]$ से प्राप्त होता है।

$\mathrm{CO}_2(\mathrm{g})$ के मोलों की संख्या

$=22 \mathrm{g} \mathrm{~CO}_2(\mathrm{g}) \times \dfrac{1 \mathrm{mol} \mathrm{~CO}_2(\mathrm{g})}{44 \mathrm{g} \mathrm{~CO}_2(\mathrm{g})}$

$=0.5 \mathrm{~mol} \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})$

अतः, $0.5 \mathrm{~mol} \mathrm{CO}_2(\mathrm{g})$ $0.5 \mathrm{~mol} \mathrm{~CH}_4(\mathrm{g})$ से प्राप्त होगा जो $22 \mathrm{g} \mathrm{~CO}_2(\mathrm{g})$ उत्पन्न करेगा।

समस्या 1.5

$50.0 \mathrm{~kg}$ के $\mathrm{N}_2(\mathrm{g})$ और $10.0 \mathrm{~kg}$ के $\mathrm{H}_2(\mathrm{g})$ के मिश्रण से $\mathrm{NH}_3(\mathrm{g})$ बनाया जाता है। $\mathrm{NH}_3(\mathrm{g})$ के बनने वाले मात्रा की गणना करें। इस स्थिति में $\mathrm{NH}_3$ के उत्पादन में सीमांत अभिकर्मक कौन है?

हल

उपरोक्त अभिक्रिया के लिए संतुलित समीकरण निम्नलिखित है:

$\mathrm{N}_2(\mathrm{g})+3 \mathrm{H}_2(\mathrm{g}) \rightleftharpoons 2 \mathrm{NH}_3(\mathrm{g})$

मोल की गणना:

$\mathrm{N}_{2}$ के मोल संख्या

$=50.0 \mathrm{~kg} \mathrm{~N}_2 \times \dfrac{1000 \mathrm{g} \mathrm{~N}_2}{1 \mathrm{~kg} \mathrm{~N}_2} \times \dfrac{1 \mathrm{~mol} \mathrm{~N}_2}{28.0 \mathrm{g} \mathrm{~N}_2}$

$=17.86 \times 10^{2} \mathrm{~mol}$

$\mathrm{H}_{2}$ के मोल संख्या

$=10.00 \mathrm{~kg} \mathrm{~H}_2 \times \dfrac{1000 \mathrm{g} \mathrm{~H}_2}{1 \mathrm{~kg} \mathrm{~H}_2} \times \dfrac{1 \mathrm{~mol} \mathrm{~H}_2}{2.016 \mathrm{g} \mathrm{~H}_2}$

$=4.96 \times 10^{3} \mathrm{~mol}$

उपरोक्त समीकरण के अनुसार, 1 $\mathrm{mol} \mathrm{~N}_2(\mathrm{g})$ के लिए $3 \mathrm{~mol} \mathrm{~H}_2(\mathrm{g})$ की आवश्यकता होती है, अभिक्रिया के लिए। इसलिए, $17.86 \times 10^2 \mathrm{~mol}$ के $\mathrm{~N}_2$ के लिए $\mathrm{~H}_2(\mathrm{g})$ के मोल की आवश्यकता होगी

$17.86 \times 10^2 \mathrm{~mol} \mathrm{~N}_2 \times \dfrac{3 \mathrm{~mol} \mathrm{~H}_2(\mathrm{g})}{1 \mathrm{~mol} \mathrm{~N}_2(\mathrm{g})}$

$=5.36 \times 10^3 \mathrm{mol} \mathrm{H}_2$

लेकिन हमें केवल $4.96 \times 10^{3} \mathrm{~mol} \mathrm{~H}_2$ है। इसलिए, डाइहाइड्रोजन इस स्थिति में सीमांत अभिकर्मक है। इसलिए, $\mathrm{NH}_3(\mathrm{g})$ केवल उपलब्ध डाइहाइड्रोजन के मात्रा से बनेगा, अर्थात $4.96 \times 10^3 \mathrm{~mol}$ के डाइहाइड्रोजन के लिए, क्योंकि $3 \mathrm{~mol} \mathrm{~H}_2(\mathrm{g})$ से $2 \mathrm{~mol} \mathrm{~NH}_3(\mathrm{g})$ बनता है

$4.96 \times 10^3 \mathrm{~mol} \mathrm{~H}_2(\mathrm{g}) \times \dfrac{2 \mathrm{~mol} \mathrm{~NH}_3(\mathrm{g})}{3 \mathrm{~mol} \mathrm{~H}_2(\mathrm{g})}$

$=3.30 \times 10^{3} \mathrm{~mol} \mathrm{~NH}_{3}(\mathrm{g})$

$3.30 \times 10^{3} \mathrm{~mol} \mathrm{~NH}_{3}(\mathrm{g})$ प्राप्त किया जाता है।

अगर इन्हें ग्राम में बदलना हो, तो इस प्रकार किया जाता है :

$1 \mathrm{~mol} \mathrm{~NH}_3(\mathrm{g})=17.0 \mathrm{g} \mathrm{~NH}_3(\mathrm{g})$

$3.30 \times 10^3 \mathrm{~mol} \mathrm{~NH}_3(\mathrm{g}) \times \dfrac{17.0 \mathrm{g} \mathrm{~NH}_3(\mathrm{g})}{1 \mathrm{~mol} \mathrm{~NH}_3(\mathrm{g})}$

$=3.30 \times 10^3 \times 17 \mathrm{g} \mathrm{~NH}_3(\mathrm{g})$

$=56.1 \times 10^{3} \mathrm{g} \mathrm{NH}_{3}$

$=56.1 \mathrm{~kg} \mathrm{NH}$

1. द्रव्यमान प्रतिशत

इसकी गणना निम्नलिखित संबंध का उपयोग करके की जाती है:

द्रव्यमान प्रतिशत $=\dfrac{\text { विलेय का द्रव्यमान }}{\text { विलायक का द्रव्यमान }} \times 100$

समस्या 1.6

एक पदार्थ A के 2 ग्राम को पानी के 18 ग्राम में मिलाकर एक विलयन तैयार किया जाता है। विलेय के द्रव्यमान प्रतिशत की गणना कीजिए।

हल

A का द्रव्यमान प्रतिशत $=\dfrac{\text { A का द्रव्यमान }}{\text { विलयन का द्रव्यमान }} \times 100$

$=\dfrac{2 \mathrm{g}}{2 \mathrm{g} \text { of } \mathrm{A}+18 \mathrm{g} \text { of water }} \times 100$

$=\dfrac{2 \mathrm{g}}{20 \mathrm{g}} \times 100$

$=10 %$

2. मोल अनुपात

यह विलयन में एक विशिष्ट घटक के मोल की संख्या के अनुपात को विलयन के कुल मोल की संख्या के बराबर होता है। यदि एक पदार्थ ‘A’ दूसरे पदार्थ ‘B’ में घुल जाता है और उनके मोल की संख्या क्रमशः $n_{\mathrm{A}}$ और $n_{\mathrm{B}}$ हो, तो A और B के मोल अनुपात निम्नलिखित रूप में दिए जाते हैं:

$ \begin{aligned} & \text { A का मोल अनुपात } \\ & =\dfrac{\text { A के मोल की संख्या }}{\text { विलयन के मोल की संख्या }} \\ & =\dfrac{n_{\mathrm{A}}}{n_{\mathrm{A}}+n_{\mathrm{B}}} \\ & \text { B का मोल अनुपात } \\ & =\dfrac{\text { B के मोल की संख्या }}{\text { विलयन के मोल की संख्या }} \\ & =\dfrac{n_{\mathrm{B}}}{n_{\mathrm{A}}+n_{\mathrm{B}}} \end{aligned} $

3. मोलरता

यह सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला इकाई है और इसे $M$ से नोट किया जाता है। यह विलयन के 1 लीटर में विलेय के मोल की संख्या को दर्शाता है। इसलिए,

Molarity $(M)=\dfrac{\text { No. of moles of solute }}{\text { Volume of solution in litres }}$

मान लीजिए, हमें $1 \mathrm{M}$ के एक पदार्थ के विलयन, जैसे $\mathrm{NaOH}$ के विलयन के साथ हमारे पास है, और हम इससे $0.2 \mathrm{M}$ के विलयन की तैयारी करना चाहते हैं।

$1 \mathrm{M} \mathrm{NaOH}$ का अर्थ है कि $1 \mathrm{~mol}$ के $\mathrm{NaOH}$ के 1 लीटर विलयन में मौजूद होता है। $0.2 \mathrm{M}$ विलयन के लिए, हमें 1 लीटर विलयन में $0.2 \mathrm{~mol}$ के $\mathrm{NaOH}$ के घोल की आवश्यकता होती है।

अतः, $1 \mathrm{M}$ विलयन से $0.2 \mathrm{M}$ विलयन बनाने के लिए, हमें $1 \mathrm{M}$ $\mathrm{NaOH}$ विलयन के उस आयतन को लेना होगा, जिसमें $0.2 \mathrm{~mol}$ के $\mathrm{NaOH}$ के मौजूद हों और फिर इस विलयन को पानी के साथ मिलाकर 1 लीटर बनाना होगा।

अब, इसके लिए कितने आयतन के सांकेतिक (1M) $\mathrm{NaOH}$ विलयन को लेना होगा, जिसमें $0.2 \mathrm{~mol}$ के $\mathrm{NaOH}$ के मौजूद हों, इसकी गणना निम्नलिखित तरीके से की जा सकती है:

यदि $1 \mathrm{~mol}$ $1 \mathrm{~L}$ या $1000 \mathrm{~mL}$ विलयन में मौजूद होता है

तो, $0.2 \mathrm{~mol}$ विलयन में मौजूद होता है

$ \begin{aligned} & \dfrac{1000 \mathrm{~mL}}{1 \mathrm{~mol}} \times 0.2 \mathrm{~mol} \text { विलयन } \\ & =200 \mathrm{~mL} \text { विलयन } \end{aligned} $

इस प्रकार, $200 \mathrm{~mL}$ के $1 \mathrm{M} \mathrm{NaOH}$ लिया जाता है और पानी के साथ मिलाकर इसे 1 लीटर बनाया जाता है।

वास्तव में, ऐसी गणनाओं के लिए एक सामान्य सूत्र, $\mathrm{M}_1 \times V_1=\mathrm{M}_2 \times \mathrm{V}_2$ का उपयोग किया जा सकता है, जहाँ $\mathrm{M}$ और $V$ क्रमशः मोलरता और आयतन हैं। इस मामले में, $\mathrm{M}_1$ के बराबर $0.2 \mathrm{M}$ है; $V_1=1000$ $\mathrm{mL}$ और, $\mathrm{M}_2=1.0 \mathrm{M}$; $\mathrm{V}_2$ गणना करना होगा। सूत्र में मान बदल देने पर:

$ \begin{aligned} & 0.2 \mathrm{M} \times 1000 \mathrm{~mL}=1.0 \mathrm{M} \times V_{2} \\ & \therefore V_{2}=\dfrac{0.2 \mathrm{M} \times 1000 \mathrm{~mL}}{1.0 \mathrm{M}}=200 \mathrm{~L} \end{aligned} $

ध्यान दें कि विलेय (NaOH) के मोल की संख्या $200 \mathrm{~mL}$ में 0.2 थी और विरलन के बाद भी यह 0.2 रही, अर्थात, 1000 $\mathrm{mL}$ में भी यह 0.2 रही, क्योंकि हमने केवल विलायक (पानी) की मात्रा बदली है और $\mathrm{NaOH}$ के संबंध में कोई कार्य नहीं किया है। लेकिन सावधानी से केंद्रकता के बारे में ध्यान रखें।

समस्या 1.7

4 ग्राम $\mathrm{NaOH}$ को पानी में घोलकर 250 मिलीलीटर विलयन बनाया जाता है। इस विलयन में $\mathrm{NaOH}$ की मोलरता की गणना कीजिए।

हल

क्योंकि मोलरता (M)

$ =\dfrac{\text { विलेय के मोलों की संख्या }}{\text { विलयन के आयतन (लीटर में) }} $

$=\dfrac{\text { NaOH का द्रव्यमान / NaOH के मोलर द्रव्यमान }}{0.250 \mathrm{~L}}$

$=\dfrac{4 \mathrm{g} / 40 \mathrm{g}}{0.250 \mathrm{~L}}=\dfrac{0.1 \mathrm{~mol}}{0.250 \mathrm{~L}}$

$=0.4 \mathrm{~mol}^{-1}$

$=0.4 \mathrm{M}$

ध्यान दें कि विलयन की मोलरता तापमान पर निर्भर करती है क्योंकि विलयन का आयतन तापमान पर निर्भर करता है।

4. मोललता

यह विलेय के मोलों की संख्या को 1 किलोग्राम विलायक में दर्शाता है। इसे $\mathrm{m}$ से नोट किया जाता है।

इसलिए, मोललता $(\mathrm{m})=\dfrac{\text { विलेय के मोलों की संख्या }}{\text { विलायक के द्रव्यमान (किलोग्राम में) }}$

समस्या 1.8

$\mathrm{NaCl}$ के 3 M विलयन का घनत्व $1.25 \mathrm{g} \mathrm{~mL}^{-1}$ है। इस विलयन की मोललता की गणना कीजिए।

हल

$\mathrm{M}=3 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1}$

1 लीटर विलयन में $\mathrm{NaCl}$ का द्रव्यमान $=3 \times 58.5=175.5 \mathrm{g}$

1 लीटर विलयन का द्रव्यमान

$ =1000 \times 1.25=1250 \mathrm{g} (\text{क्योंकि घनत्व} =1.25 \mathrm{g} \mathrm{~mL}^{-1} ) $

विलयन में पानी का द्रव्यमान $=1250-75.5$

$ =1074.5 \mathrm{g} $

मोललता $=\dfrac{\text { विलेय के मोलों की संख्या }}{\text { विलायक के द्रव्यमान (किलोग्राम में) }}$

$ =\dfrac{3 \mathrm{~mol}}{1.0745 \mathrm{~kg}}=2.79 \mathrm{~m} $

केमिस्ट्री लैब में अक्सर एक निश्चित सांद्रता के विलयन को एक ज्ञात उच्च सांद्रता वाले विलयन के विस्तार करके बनाया जाता है। उच्च सांद्रता वाला विलयन भी अपेक्षित विलयन के रूप में जाना जाता है। ध्यान दें कि विलयन की मोललता तापमान पर बदल नहीं जाती है क्योंकि द्रव्यमान तापमान पर प्रभावित नहीं होता है।

सारांश

आज हम जो केमिस्ट्री को समझते हैं वह एक बहुत पुराना विषय नहीं है। प्राचीन भारत में लोग आधुनिक विज्ञान के आगंतुक बनने से पहले अनेक वैज्ञानिक घटनाओं के ज्ञान को पहले से ही रखे हुए थे। वे इस ज्ञान को जीवन के विभिन्न क्षेत्रों में लागू करते थे।

रसायन विज्ञान के अध्ययन काफी महत्वपूर्ण है क्योंकि इसके क्षेत्र के सभी जीवन के क्षेत्रों को शामिल करता है। रसायन विशेषज्ञ वस्तुओं के गुणों और संरचना के अध्ययन करते हैं और उनके द्वारा अनुभव किए गए परिवर्तनों के अध्ययन करते हैं। सभी वस्तुएं पदार्थ के रूप में अस्तित्व में होती हैं, जो ठोस, तरल या गैस के तीन अवस्थाओं में अस्तित्व में हो सकते हैं। इन अवस्ताओं में संघटक कण अलग-अलग तरीकों से बरकरार रहते हैं और उनके विशिष्ट गुण दिखाई देते हैं। पदार्थ को तत्व, यौगिक या मिश्रण में भी वर्गीकृत किया जा सकता है। एक तत्व केवल एक प्रकार के कणों से बना होता है, जो परमाणु या अणु हो सकते हैं। यौगिक वे बनते हैं जहां दो या अधिक तत्वों के परमाणु एक निश्चित अनुपात में एक दूसरे के साथ संयोजित होते हैं। मिश्रण बहुत आम होते हैं और हमारे आसपास कई वस्तुएं मिश्रण होती हैं।

जब किसी वस्तु के गुणों का अध्ययन किया जाता है, तो मापन अनिवार्य होता है। गुणों के मापन के लिए एक मापन प्रणाली और इकाइयों की आवश्यकता होती है, जिनमें मात्राओं को व्यक्त किया जाता है। कई मापन प्रणालियां मौजूद हैं, जिनमें अंग्रेजी और मीट्रिक प्रणाली बहुत आम हैं। हालांकि, वैज्ञानिक समुदाय ने दुनिया भर में एक समान और सामान्य प्रणाली के लिए सहमति जताई है, जिसे SI इकाइयां (अंतरराष्ट्रीय मापन प्रणाली) के रूप में संक्षिप्त किया गया है।

क्योंकि मापन डेटा के रिकॉर्ड करने के संबंध में होता है, जो हमेशा कुछ मात्रा में अनिश्चितता के साथ संबंधित होता है, इसलिए मापन के द्वारा प्राप्त डेटा के सही उपयोग के लिए बहुत महत्व होता है। रसायन विज्ञान में मात्राओं के मापन एक विस्तार के रूप में होते हैं $10^{-31}$ से $10^{+23}$ तक। इसलिए, संख्याओं को वैज्ञानिक रूप से व्यक्त करने के लिए एक सुविधाजनक प्रणाली का उपयोग किया जाता है। अनिश्चितता को संख्या में महत्वपूर्ण अंकों के निर्धारण के माध्यम से संभाला जाता है, जिसमें अवलोकन की रिपोर्ट की जाती है। मापन की मात्राओं को विभिन्न मापन प्रणालियों में व्यक्त करने में मात्रा विश्लेषण सहायता करता है। इसलिए, एक प्रणाली से दूसरी प्रणाली में परिवर्तन करना संभव हो जाता है।

विभिन्न परमाणुओं के संयोजन के नियम रासायनिक संयोजन के मूल नियमों द्वारा नियंत्रित होते हैं - जो कि द्रव्यमान संरक्षण के नियम, निश्चित अनुपात के नियम, अनेक अनुपात के नियम, गैसीय आयतन के गैय लूसैक के नियम और अवोगाड्रो के नियम हैं। ये सभी नियम डॉल्टन के परमाणु सिद्धांत के विकास में योगदान देते हैं, जो कहता है कि परमाणु द्रव्य के निर्माण के बुनियादी ब्लॉक होते हैं। एक तत्व के परमाणु द्रव्यमान को $^{12} \mathrm{C}$ कार्बन के समस्थानिक के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है, जिसका सटीक मान $12 \mathrm{u}$ होता है। आमतौर पर, एक तत्व के लिए उपयोग किए जाने वाले परमाणु द्रव्यमान को उस तत्व के विभिन्न समस्थानिकों की प्राकृतिक सांद्रता के आधार पर प्राप्त औसत परमाणु द्रव्यमान के रूप में लिया जाता है। एक अणु के अणु द्रव्यमान को उस अणु में उपस्थित विभिन्न परमाणुओं के परमाणु द्रव्यमान के योग के रूप में प्राप्त किया जाता है। एक अणुक फॉर्मूला की गणना एक यौगिक में उपस्थित विभिन्न तत्वों के द्रव्यमान प्रतिशत और अणु द्रव्यमान के निर्धारण के आधार पर की जाती है।

सिस्टम में उपस्थित परमाणु, अणु या किसी अन्य कण की संख्या अवोगाड्रो स्थिरांक $\left(6.022 \times 10^{23}\right)$ के अनुसार व्यक्त की जाती है। इसे संबंधित कणों या एंटिटी के $\mathbf{1}$ मोल कहा जाता है।

रासायनिक अभिक्रियाएं विभिन्न तत्वों और यौगिकों में होने वाले रासायनिक परिवर्तन को प्रदर्शित करती हैं। संतुलित रासायनिक समीकरण बहुत सी जानकारी प्रदान करता है। गुणांक अणुओं के मोलर अनुपात और एक विशिष्ट अभिक्रिया में भाग लेने वाले कणों की संख्या को दर्शाते हैं। प्रतिक्रिया में आवश्यक अभिकर्मकों की मात्रा या उत्पादित उत्पादों के मात्रात्मक अध्ययन को स्टॉकियोमेट्री कहा जाता है। स्टॉकियोमेट्रिक गणना के माध्यम से, एक या एक से अधिक अभिकर्मकों की मात्रा निर्धारित की जा सकती है जो एक विशिष्ट मात्रा के उत्पाद के निर्माण के लिए आवश्यक होते हैं और इसके विपरीत भी। एक विलयन के दिए गए आयतन में उपस्थित पदार्थ की मात्रा कई तरीकों से व्यक्त की जा सकती है, जैसे कि द्रव्यमान प्रतिशत, मोल अंश, मोलरिटी और मोललिटी।