Solubility Questions in Hindi

(N/A) गैस की विलेयता,गैसीय विलेय की वह अधिकतम मात्रा है जिसे एक निश्चित तापमान और दबाव पर विलायक की एक निश्चित मात्रा में घोला जा सकता है।
ऑक्सीजन पानी में बहुत कम मात्रा में घुलती है। यही घुली हुई ऑक्सीजन सभी जलीय जीवन को बनाए रखती है। दूसरी ओर,हाइड्रोजन क्लोराइड गैस $(HCl)$ पानी में अत्यधिक घुलनशील है।
तरल पदार्थों में गैसों की विलेयता दबाव और तापमान से बहुत प्रभावित होती है।
$(i)$ दबाव का प्रभाव: दबाव बढ़ने के साथ गैसों की विलेयता बढ़ती है। विलायक में गैसों के विलयन के लिए,चित्र $(a)$ में दिखाई गई प्रणाली पर विचार करें। निचला हिस्सा विलयन है और ऊपरी हिस्सा $P$ दबाव और $T$ तापमान पर गैसीय प्रणाली है। मान लीजिए कि यह प्रणाली गतिशील संतुलन की स्थिति में है,यानी,इन परिस्थितियों में विलयन चरण में प्रवेश करने वाले और बाहर निकलने वाले गैसीय कणों की दर समान है।
अब,गैस को छोटे आयतन में संपीड़ित करके विलयन चरण पर दबाव बढ़ाएं [चित्र $(b)$]। इससे विलयन के ऊपर प्रति इकाई आयतन गैसीय कणों की संख्या बढ़ जाएगी और वह दर भी बढ़ जाएगी जिस पर गैसीय कण विलयन की सतह से टकराकर उसमें प्रवेश करते हैं। गैस की विलेयता तब तक बढ़ेगी जब तक कि नया संतुलन प्राप्त न हो जाए,जिसके परिणामस्वरूप विलयन के ऊपर गैस के दबाव में वृद्धि होती है और इस प्रकार इसकी विलेयता बढ़ जाती है।
$(ii)$ तापमान का प्रभाव: तरल पदार्थों में गैसों की विलेयता तापमान बढ़ने के साथ कम हो जाती है। जब गैसें घुलती हैं तो वे तरल चरण में होती हैं और घुलने की इस घटना को संघनन कहा जाता है। यह प्रक्रिया ऊष्माक्षेपी प्रकृति की होती है। इसलिए,तापमान बढ़ाने पर विलेयता कम हो जाती है।

(N/A) हेनरी का नियम बताता है कि स्थिर तापमान पर,वाष्प अवस्था में गैस का आंशिक दाब $(p)$ विलयन में गैस के मोल अंश $(x)$ के सीधे समानुपाती होता है। इसे इस प्रकार व्यक्त किया जाता है: $p = K_{H} \cdot x$,जहाँ $K_{H}$ हेनरी के नियम का स्थिरांक है।
व्याख्या:
$1$. यह नियम गैस के दाब और विलायक में उसकी घुलनशीलता के बीच एक मात्रात्मक संबंध प्रदान करता है।
$2$. समान तापमान पर अलग-अलग गैसों के लिए $K_{H}$ के मान अलग-अलग होते हैं,जो गैस की प्रकृति पर निर्भर करते हैं।
$3$. दिए गए दाब पर $K_{H}$ का मान जितना अधिक होगा,द्रव में गैस की घुलनशीलता उतनी ही कम होगी।
$4$. आंशिक दाब और मोल अंश के बीच का ग्राफ मूल बिंदु से गुजरने वाली एक सीधी रेखा होती है।
अनुप्रयोग:
$1$. शीतल पेय और सोडा वाटर में $CO_{2}$ की घुलनशीलता बढ़ाने के लिए,बोतलों को उच्च दाब पर सील किया जाता है।
$2$. स्कूबा गोताखोर उच्च दाब पर नाइट्रोजन की विषाक्तता (जिसे 'द बेंड्स' कहा जाता है) से बचने के लिए हीलियम के साथ मिश्रित हवा का उपयोग करते हैं।
$3$. अधिक ऊँचाई पर,ऑक्सीजन का आंशिक दाब जमीन की तुलना में कम होता है,जिससे पर्वतारोहियों के रक्त में ऑक्सीजन का स्तर कम हो जाता है,जिससे कमजोरी और स्पष्ट रूप से सोचने में असमर्थता (एनोक्सिया) होती है।

(N/A) विलेयता: किसी पदार्थ की विलेयता उसकी वह अधिकतम मात्रा है जिसे एक निश्चित तापमान पर विलायक की एक निश्चित मात्रा में घोला जा सकता है। यह विलेय और विलायक की प्रकृति के साथ-साथ तापमान और दबाव पर निर्भर करती है।
संतृप्त विलयन: वह विलयन जिसमें समान तापमान और दबाव पर और अधिक विलेय नहीं घोला जा सकता,उसे संतृप्त विलयन कहते हैं। इस अवस्था में,घुले हुए विलेय और अघुलित विलेय के बीच एक गतिशील साम्य (dynamic equilibrium) होता है।

(A) विलेयता वह प्रक्रिया है जिसमें एक विलेय (ठोस,द्रव,या गैस) एक विलायक में घुलकर एक समांगी मिश्रण बनाता है जिसे विलयन कहते हैं।
इस प्रक्रिया के दौरान,विलेय के कण विलायक में समान रूप से फैल जाते हैं।

(A) हेनरी के नियम के अनुसार,$P = K_H \times X$,जहाँ $X$ विलयन में गैस का मोल अंश है।
दिया गया है: $P = 2 \times 10^{-8} \ bar$,$K_H = 6.02 \times 10^{-4} \ bar$.
$X = \frac{P}{K_H} = \frac{2 \times 10^{-8}}{6.02 \times 10^{-4}} \approx 3.322 \times 10^{-5}$.
चूंकि गैस की मात्रा बहुत कम है,जल के मोल $n_{H_2O} = \frac{900 \ g}{18 \ g/mol} = 50 \ mol$.
$X = \frac{n_{CO_2}}{n_{CO_2} + n_{H_2O}} \approx \frac{n_{CO_2}}{n_{H_2O}}$.
$n_{CO_2} = X \times n_{H_2O} = 3.322 \times 10^{-5} \times 50 = 1.661 \times 10^{-3} \ mol$.
$n_{CO_2} = 1.661 \ \text{मिलीमोल}$.

हेनरी के नियम के अनुसार,$P = K_H \times x$,जहाँ $x$ विलयन में गैस का मोल अंश है।
$x = P / K_H = 0.987 \ bar / (7.648 \times 10^4 \ bar) = 1.29 \times 10^{-5}$.
$1 \ L$ पानी में $1000 \ g$ पानी होता है,इसलिए पानी के मोलों की संख्या $n_{H_2O} = 1000 \ g / 18 \ g/mol = 55.55 \ mol$ है।
तनु विलयनों के लिए,$x = n_{N_2} / n_{H_2O}$,इसलिए $n_{N_2} = x \times n_{H_2O} = 1.29 \times 10^{-5} \times 55.55 \ mol = 7.16 \times 10^{-4} \ mol$.
मिलीमोल में बदलने पर: $7.16 \times 10^{-4} \ mol \times 1000 \ mmol/mol = 0.716 \ mmol \approx 0.72 \ mmol$.

(N/A) द्रवों में गैसों का साम्य एक बंद सोडा वाटर की बोतल द्वारा अच्छी तरह से समझाया जा सकता है,जिसमें $CO_{2}$ गैस उच्च दबाव पर होती है। द्रव में घुले हुए $CO_{2}$ के अणुओं और गैसीय अवस्था में मौजूद अणुओं के बीच एक साम्य होता है:
$CO_{2(g)} \rightleftharpoons CO_{2(aq)}$
यह प्रक्रिया हेनरी के नियम द्वारा संचालित होती है,जिसके अनुसार स्थिर तापमान पर,विलायक के एक निश्चित आयतन में घुली हुई गैस का द्रव्यमान विलायक की सतह के ऊपर गैस के आंशिक दबाव के सीधे आनुपातिक होता है:
$\text{विलेयता} \propto \text{दबाव} \text{ (स्थिर } T\text{ पर)}$
जब बोतल बंद होती है,तो $CO_{2}$ का उच्च दबाव इसकी उच्च विलेयता सुनिश्चित करता है। बोतल खोलते ही,द्रव के ऊपर का दबाव घटकर वायुमंडलीय दबाव के बराबर हो जाता है। परिणामस्वरूप,साम्य बाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है,जिससे घुली हुई $CO_{2}$ गैस के रूप में बाहर निकल जाती है जब तक कि कम आंशिक दबाव पर नया साम्य स्थापित न हो जाए। घुली हुई गैस की इसी कमी के कारण खुली छोड़ी गई सोडा वाटर 'फ्लैट' (गैस रहित) हो जाती है।

(N/A) एक बंद सोडा वाटर की बोतल में उच्च दबाव के तहत $CO_{2}$ गैस का एक संतृप्त विलयन होता है। पानी में घुले हुए $CO_{2}$ के अणुओं और गैसीय अवस्था में मौजूद अणुओं के बीच एक साम्यावस्था होती है:
$CO_{2(g)} \rightleftharpoons CO_{2(aq)}$ ... $(I)$
(स्थिर दबाव और तापमान पर)
हेनरी का नियम बताता है कि स्थिर तापमान पर विलायक के एक निश्चित आयतन में घुली हुई गैस का द्रव्यमान,विलयन की सतह के ऊपर मौजूद गैस के आंशिक दबाव के सीधे आनुपातिक होता है।
गणितीय रूप से,$m \propto p$ या $p = K_{H} \cdot x$,जहाँ $p$ गैस का आंशिक दबाव है,$x$ विलयन में गैस का मोल अंश है,और $K_{H}$ हेनरी का स्थिरांक है।
चूंकि बंद बोतल में तरल के ऊपर $CO_{2}$ का दबाव अधिक होता है,इसलिए पानी में $CO_{2}$ की घुलनशीलता अधिक होती है। जैसे ही बोतल खोली जाती है,तरल के ऊपर $CO_{2}$ का दबाव घटकर वायुमंडलीय दबाव के बराबर हो जाता है। हेनरी के नियम के अनुसार,दबाव कम होने पर गैस की घुलनशीलता कम हो जाती है। परिणामस्वरूप,अतिरिक्त घुली हुई $CO_{2}$ गैस विलयन से बाहर निकल जाती है ताकि एक नई साम्यावस्था प्राप्त हो सके,जिससे सोडा वाटर 'फ्लैट' हो जाता है।

(A) संतृप्त विलयन वह होता है जिसमें दिए गए तापमान पर और अधिक विलेय नहीं घोला जा सकता है।
जब चीनी के संतृप्त विलयन को गर्म किया जाता है,तो पानी में चीनी की घुलनशीलता तापमान के साथ बढ़ जाती है।
परिणामस्वरूप,विलयन में और अधिक चीनी घोली जा सकती है,जिससे पहले का संतृप्त विलयन उच्च तापमान पर असंतृप्त हो जाता है।

(A) पानी में $CO_2$ गैस का घुलना एक ऊष्माक्षेपी (exothermic) प्रक्रिया है,जिसे इस प्रकार दर्शाया जा सकता है: $CO_2(g) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_2CO_3(aq) + \text{Heat}$.
ली शैटेलियर के सिद्धांत के अनुसार,ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया के लिए तापमान कम करने पर साम्यावस्था अग्र दिशा में स्थानांतरित हो जाती है।
इसलिए,सोडा वाटर की बोतल को ठंडी जगह पर रखने से तरल में $CO_2$ गैस की घुलनशीलता बढ़ जाती है,जिससे यह अधिक समय तक फिजी (fizzy) बनी रहती है।

(C) हेनरी का नियम $P = K_H \times \chi$ द्वारा दिया जाता है,जहाँ $\chi$ विलयन में गैस का मोल अंश है।
सबसे पहले,जल के मोलों की गणना करें: $n_{H_2O} = \frac{540 \ g}{18 \ g/mol} = 30 \ mol$।
चूंकि $2 \ mmol = 2 \times 10^{-3} \ mol$ बहुत कम है,इसलिए कुल मोल $\approx 30 \ mol$।
मोल अंश $\chi_{O_2} = \frac{n_{O_2}}{n_{H_2O}} = \frac{2 \times 10^{-3}}{30} = \frac{2}{3} \times 10^{-4} \approx 0.667 \times 10^{-4}$।
$K_H = \frac{P_{O_2}}{\chi_{O_2}} = \frac{2 \times 10^{-8}}{0.667 \times 10^{-4}} = 3 \times 10^{-4} \ bar$।

(N/A) विलेयता का नियम "समान समान को घोलता है" विलयन में मौजूद अंतर-आणविक बलों पर आधारित है।
यदि विलेय-विलेय कणों और विलायक-विलायक कणों के बीच के अंतर-आणविक आकर्षण,विलेय-विलायक कणों के बीच के आकर्षण के समान होते हैं,तो विलेय विलायक में घुल जाता है।
ध्रुवीय विलेय ध्रुवीय विलायकों में घुलते हैं क्योंकि दोनों में मजबूत द्विध्रुव-द्विध्रुव आकर्षण या हाइड्रोजन बंधन होता है।
अध्रुवीय विलेय अध्रुवीय विलायकों में घुलते हैं क्योंकि दोनों में कमजोर लंदन डिस्पर्शन बल होते हैं।

(N/A) हेनरी के नियम को गणितीय रूप से $p = K_H X$ के रूप में व्यक्त किया जाता है (जहाँ,$p$ वाष्प अवस्था में गैस का आंशिक दाब है और $X$ विलयन में गैस का मोल अंश है)।
इस समीकरण से यह स्पष्ट है कि दिए गए दाब पर,हेनरी के नियम के स्थिरांक $K_H$ का मान जितना अधिक होगा,द्रव में गैस की विलेयता उतनी ही कम होगी।

(N/A) यह उल्लेखनीय है कि हेनरी के नियम के स्थिरांक $(K_H)$ का मान तापमान में कमी के साथ बढ़ता है। इसी कारण से,दिए गए दबाव पर पानी में ऑक्सीजन की घुलनशीलता तापमान कम होने पर बढ़ जाती है। इसलिए,कम तापमान पर अधिक ऑक्सीजन की उपस्थिति जलीय प्रजातियों को गर्म पानी की तुलना में ठंडे पानी में अधिक आरामदायक बनाती है।

(N/A) $(i)$ हेनरी के नियम के अनुसार,किसी गैस का आंशिक दाब द्रव में उसकी विलेयता के सीधे समानुपाती होता है। जब स्कूबा गोताखोर सतह की ओर आते हैं,तो बाहरी दबाव धीरे-धीरे कम हो जाता है। दबाव में इस कमी के कारण रक्त में घुली गैसें (मुख्य रूप से $N_2$) कम विलेय हो जाती हैं,जिससे रक्तप्रवाह में नाइट्रोजन के बुलबुले बन जाते हैं। ये बुलबुले केशिकाओं को अवरुद्ध कर देते हैं और बेंड्स नामक एक दर्दनाक और खतरनाक चिकित्सा स्थिति पैदा करते हैं।
$(ii)$ अधिक ऊंचाई पर,ऑक्सीजन का आंशिक दाब जमीनी स्तर की तुलना में काफी कम होता है। हेनरी के नियम के अनुसार,यह कम आंशिक दाब व्यक्तियों के रक्त और ऊतकों में घुली ऑक्सीजन की कम सांद्रता का कारण बनता है। रक्त में ऑक्सीजन का यह निम्न स्तर कमजोरी और सांस लेने में असुविधा पैदा करता है,जिसे एनोक्सिया (anoxia) कहा जाता है।
$(b)$ जब सोडा वाटर की बोतल खोली जाती है,तो तरल के ऊपर $CO_2$ का आंशिक दाब अचानक कम हो जाता है। हेनरी के नियम के अनुसार,दबाव कम होने से $CO_2$ की विलेयता घट जाती है,जिससे घुली हुई $CO_2$ तेजी से बुलबुलों के रूप में बाहर निकलती है,जिससे झाग (fizz) उत्पन्न होता है।

(A) जल में ऑक्सीजन गैस की विलेयता एक मानक भौतिक गुण है।
$293 \, K$ पर,$100 \, cm^3$ जल में ऑक्सीजन गैस की विलेयता लगभग $3.08 \, cm^3$ होती है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(A) $NaCl$ के जलीय विलयन में,लवण $Na^{+}_{(aq)}$ और $Cl^{-}_{(aq)}$ आयनों में वियोजित हो जाता है।
ये आयन ध्रुवीय जल के अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं।
$Na^{+}$ आयन और $H_{2}O$ अणु के ऑक्सीजन सिरे के बीच,तथा $Cl^{-}$ आयन और $H_{2}O$ अणु के हाइड्रोजन सिरे के बीच के आकर्षण को आयन-द्विध्रुव आकर्षण कहा जाता है।

(N/A) सोडियम क्लोराइड $(NaCl)$,जिसे सामान्यतः साधारण नमक के रूप में जाना जाता है,हाइड्रोक्लोरिक एसिड $(HCl)$ और सोडियम हाइड्रोक्साइड $(NaOH)$ के बीच अभिक्रिया द्वारा निर्मित एक आयनिक यौगिक है।
$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$
अपनी ठोस अवस्था में,यह धनावेशित सोडियम आयनों $(Na^+)$ और ऋणावेशित क्लोराइड आयनों $(Cl^-)$ के क्रिस्टल जालक के रूप में मौजूद होता है,जो मजबूत स्थिर वैद्युत आकर्षण बलों द्वारा एक साथ बंधे होते हैं।
जल लगभग $80$ के उच्च परावैद्युतांक (dielectric constant) वाला एक ध्रुवीय विलायक है। जब $NaCl$ को जल में मिलाया जाता है,तो इस उच्च परावैद्युतांक के कारण $Na^+$ और $Cl^-$ आयनों के बीच के स्थिर वैद्युत बल काफी कम हो जाते हैं।
परिणामस्वरूप,आयन अलग हो जाते हैं और जल के अणुओं से घिर जाते हैं। जल के अणु का ऑक्सीजन परमाणु (जिस पर आंशिक ऋणावेश होता है) $Na^+$ आयन की ओर उन्मुख होता है,जबकि हाइड्रोजन परमाणु (जिन पर आंशिक धनावेश होता है) $Cl^-$ आयन की ओर उन्मुख होते हैं। आयनों को जल के अणुओं से घेरने की इस प्रक्रिया को जलयोजन (hydration) कहा जाता है,जो जलीय विलयन में आयनों को स्थिर करता है।

(N/A) जल में आयनिक ठोसों की विलेयता काफी भिन्न होती है।
कुछ आयनिक ठोस,जैसे $CaF_2$,अत्यधिक विलेय होते हैं,जबकि $LiF$ (लिथियम फ्लोराइड) जैसे अन्य पदार्थों की विलेयता बहुत कम होती है और उन्हें अविलेय माना जाता है। लवण की विलेयता मुख्य रूप से दो कारकों पर निर्भर करती है:
$(i)$ लवण की जालक एन्थैल्पी (Lattice enthalpy): यह एक मोल ठोस लवण को उसके घटक आयनों में तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। जालक एन्थैल्पी जितनी अधिक होगी,क्रिस्टल जालक को तोड़ने के लिए उतनी ही अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होगी।
$(ii)$ आयनों की जलयोजन एन्थैल्पी (Solvation enthalpy): यह वह ऊर्जा है जो तब मुक्त होती है जब एक मोल ठोस लवण किसी विलायक में घुलता है। लवण को घुलने के लिए,आयन-विलायक अंतःक्रियाओं से मुक्त ऊर्जा (जलयोजन एन्थैल्पी) क्रिस्टल जालक में आयनों को एक साथ रखने वाले मजबूत स्थिर वैद्युत बलों (जालक एन्थैल्पी) को दूर करने के लिए पर्याप्त होनी चाहिए।
इसलिए,एक लवण विलायक में तभी विलेय होता है जब जलयोजन एन्थैल्पी जालक एन्थैल्पी से अधिक होती है। यदि जलयोजन एन्थैल्पी जालक एन्थैल्पी से कम है,तो लवण अविलेय रहता है।

(B) हेनरी के नियम के अनुसार,$P = K_{H} \cdot X$,जहाँ $X$ गैस का मोल अंश है।
$55.5 \ m$ विलयन के लिए,विलेय के मोल $= 55.5 \ mol$ और जल के मोल $= 55.5 \ mol$।
मोल अंश $X = \frac{55.5}{55.5 + 55.5} = 0.5$।
$\delta$ के लिए: $P_{\delta} = 0.5 \ kbar \times 0.5 = 0.25 \ kbar = 250 \ bar$।
अतः,विकल्प $B$ सही है।
$\gamma$ के लिए: $P_{\gamma} = 2 \times 10^{-5} \ kbar \times 0.5 = 0.01 \ bar$।
तापमान बढ़ने पर गैसों की विलेयता घटती है,इसलिए विकल्प $C$ भी सही है।
चूँकि $K_{H}$ विलेयता के व्युत्क्रमानुपाती होता है,इसलिए $\gamma$ की विलेयता सबसे अधिक है।

(D) हेनरी के नियम के अनुसार,$P = K_H \cdot x$,जहाँ $x$ जल में $O_2$ का मोल अंश है।
$20 \ kPa = (8.0 \times 10^{4} \ kPa) \cdot x$
$x = \frac{20}{8.0 \times 10^{4}} = 2.5 \times 10^{-4}$.
चूंकि $x = \frac{n_{O_2}}{n_{O_2} + n_{H_2O}} \approx \frac{n_{O_2}}{n_{H_2O}}$ (क्योंकि $n_{O_2} \ll n_{H_2O}$)।
$1 \ dm^{3}$ जल के लिए,द्रव्यमान $= 1000 \ g$,अतः $n_{H_2O} = \frac{1000}{18} = 55.55 \ mol$।
$n_{O_2} = x \cdot n_{H_2O} = (2.5 \times 10^{-4}) \times 55.55 = 1.38875 \times 10^{-2} \ mol$।
यह $mol \ dm^{-3}$ में मोलर विलेयता है,जो $1388.75 \times 10^{-5} \ mol \ dm^{-3}$ है।
निकटतम पूर्णांक में पूर्णांकित करने पर,हमें $1389$ प्राप्त होता है।

(B) हेनरी के नियम के अनुसार,$P = K_H \times \chi$,जहाँ $\chi$ गैस का मोल अंश है।
दिया गया है: $P = 0.835 \ bar$,$K_H = 1.67 \times 10^3 \ bar$,पानी का आयतन = $0.9 \ L = 900 \ g$.
पानी के मोल $(n_{H_2O})$ = $\frac{900 \ g}{18 \ g/mol} = 50 \ mol$.
चूंकि घुली हुई गैस की मात्रा बहुत कम है,$\chi_{CO_2} \approx \frac{n_{CO_2}}{n_{H_2O}}$.
$0.835 = 1.67 \times 10^3 \times \frac{n_{CO_2}}{50}$.
$n_{CO_2} = \frac{0.835 \times 50}{1.67 \times 10^3} = 0.025 \ mol$.
$x \ mmol = 0.025 \times 1000 = 25 \ mmol$.
अतः,$x$ का मान $25$ है।

(D) हेनरी के नियम के अनुसार: $P = K_{H} \times \chi_{CO_{2}}$
दिया गया है:
$P = 0.835 \ bar$
$K_{H} = 1.67 \ kbar = 1670 \ bar$
चूंकि $CO_{2}$ की मात्रा बहुत कम है,हम मोल अंश $\chi_{CO_{2}} \approx \frac{n_{CO_{2}}}{n_{H_{2}O}}$ मान सकते हैं।
$n_{H_{2}O} = \frac{1000 \ g}{18 \ g \ mol^{-1}} = 55.55 \ mol$
$0.835 = 1670 \times \frac{n_{CO_{2}}}{55.55}$
$n_{CO_{2}} = \frac{0.835 \times 55.55}{1670} = 0.02777 \ mol$
$CO_{2}$ का द्रव्यमान $= n_{CO_{2}} \times CO_{2}$ का मोलर द्रव्यमान $= 0.02777 \times 44 = 1.222 \ g$
$X = 1.222 \times 10^{3} \times 10^{-3} \ g = 1222 \times 10^{-3} \ g$
अतः,$X = 1222$.

(B) हेनरी के नियम के अनुसार,$p = K_H \times x$,जहाँ $x$ विलयन में गैस का मोल अंश है।
दिया गया है $p = 0.920 \; bar$ और $K_H = 46.82 \; kbar = 46820 \; bar$.
$x = \frac{p}{K_H} = \frac{0.920}{46820} \approx 1.965 \times 10^{-5}$.
चूंकि घुलनशीलता बहुत कम है,$1 \; L$ $(1000 \; g)$ पानी में $H_2O$ के मोल $n_{H_2O} = \frac{1000}{18} \approx 55.55 \; mol$ होंगे।
$x = \frac{n_{O_2}}{n_{O_2} + n_{H_2O}} \approx \frac{n_{O_2}}{n_{H_2O}}$.
$n_{O_2} = x \times n_{H_2O} = (1.965 \times 10^{-5}) \times 55.55 \approx 1.09 \times 10^{-3} \; mol$.
$n_{O_2} \approx 1.09 \; \text{millimoles}$.
निकटतम पूर्णांक $1$ है।

(C) हेनरी के नियम के अनुसार,$p = K_{H} \times \chi$,जहाँ $p$ गैस का आंशिक दाब है,$K_{H}$ हेनरी स्थिरांक है,और $\chi$ विलयन में गैस का मोल अंश है।
इसका अर्थ है $\chi = \frac{p}{K_{H}}$।
दिए गए आंशिक दाब $p$ के लिए,विलेयता (मोल अंश $\chi$ द्वारा दर्शाई गई) हेनरी स्थिरांक $K_{H}$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है (अर्थात $\chi \propto \frac{1}{K_{H}}$)।
दिए गए $K_{H}$ मान: $Ar (40.30) > O_{2} (34.86) > CO_{2} (1.67) > CH_{4} (0.41) \ kbar$।
चूंकि विलेयता $K_{H}$ के व्युत्क्रमानुपाती है,इसलिए विलेयता का क्रम $CH_{4} > CO_{2} > O_{2} > Ar$ होगा।

(D) हेनरी के नियम के अनुसार,$p = K_H \chi$,जहाँ $K_H$ हेनरी का स्थिरांक है और $\chi$ मोल अंश (घुलनशीलता) है।
समीकरण को पुनर्व्यवस्थित करने पर,हमें $\chi = \frac{p}{K_H}$ प्राप्त होता है।
इसका अर्थ है कि दिए गए दबाव $p$ के लिए,घुलनशीलता $\chi$,हेनरी के नियम के स्थिरांक $K_H$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
इसलिए,दिए गए दबाव पर सबसे कम घुलनशीलता वाली गैस का $K_H$ मान सबसे अधिक होगा।
आरेख के आधार पर,जहाँ $G_1$ सबसे कम ढलान (न्यूनतम घुलनशीलता) दर्शाता है,इसलिए $G_1$ का हेनरी के नियम का स्थिरांक मान सबसे अधिक है।

(A) ग्राफ से यह देखा जा सकता है कि $40^{\circ} C$ पर जल में $KNO_3$ की विलेयता लगभग $100 \ g$ जल में $200 \ g$ है।
$\therefore$ $50 \ g$ जल में घुलने वाली $KNO_3$ की मात्रा होगी:
$= \frac{200 \ g}{100 \ g} \times 50 \ g = 100 \ g$
अतः,सही विकल्प $(A)$ है।

(C) सही उत्तर $(c)$ है।
दिए गए विलेयता ग्राफ से यह स्पष्ट है कि तापमान बढ़ने के साथ $KCl$ की विलेयता बढ़ती है। इसलिए,कथन $(c)$ गलत है।
$(a)$ ग्राफ से स्पष्ट है कि कमरे के तापमान पर $KNO_3$ और $KCl$ की विलेयता के मान अलग-अलग हैं,इसलिए वे समान नहीं हैं। अतः,कथन $(a)$ सही है।
$(b)$ $KNO_3$ और $KCl$ दोनों के वक्र तापमान बढ़ने के साथ ऊपर की ओर जाते हैं,जो दर्शाता है कि उनकी विलेयता तापमान के साथ बढ़ती है। अतः,कथन $(b)$ सही है।
$(d)$ $KNO_3$ वक्र का ढलान $KCl$ वक्र की तुलना में बहुत अधिक है,जिसका अर्थ है कि तापमान बढ़ने पर $KNO_3$ की विलेयता $KCl$ की तुलना में काफी अधिक बढ़ जाती है। अतः,कथन $(d)$ सही है।

(A) हेनरी के नियम के अनुसार, किसी द्रव में गैस की विलेयता, हेनरी के नियम के स्थिरांक $(K_{H})$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
गणितीय रूप से, $S \propto 1 / K_{H}$।
अतः, $K_{H}$ का मान जितना अधिक होगा, जल में उसकी विलेयता उतनी ही कम होगी।
दिए गए $K_{H}$ मानों की तुलना करने पर:
$Ar (40.3) > CO_{2} (1.67) > CH_{4} (0.413) > HCHO (1.83 \times 10^{-5})$।
इस प्रकार, जल में विलेयता का सही क्रम है:
$Ar < CO_{2} < CH_{4} < HCHO$।

(D) अभिकथन $A$ सही है क्योंकि हीलियम का उपयोग डाइविंग उपकरणों में ऑक्सीजन के लिए मंदक (diluent) के रूप में किया जाता है ताकि उच्च दबाव पर नाइट्रोजन के विषाक्त प्रभावों से बचा जा सके।
कारण $R$ गलत है क्योंकि हीलियम की रक्त में घुलनशीलता बहुत कम होती है,जो इसे प्राथमिकता देने का वास्तविक कारण है,न कि $O_2$ में इसकी घुलनशीलता।
अतः,$A$ सही है लेकिन $R$ गलत है।

(A) हेनरी के नियम के अनुसार,किसी दिए गए दाब पर गैस की विलेयता,हेनरी के नियम के स्थिरांक $(K_H)$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
गणितीय रूप से,$\text{विलेयता} \propto \frac{1}{K_H}$.
दिए गए $K_H$ के मान हैं:
$A = 145 \text{ kbar}$
$B = 2 \times 10^{-5} \text{ kbar}$
$C = 35 \text{ kbar}$
$K_H$ के मानों की तुलना करने पर: $A (145) > C (35) > B (2 \times 10^{-5})$.
चूंकि विलेयता $K_H$ के व्युत्क्रमानुपाती है,इसलिए विलेयता का क्रम $K_H$ के मानों के क्रम का उल्टा होगा।
अतः,विलेयता का क्रम $B > C > A$ है।

(A) कुल दाब $P_T = 5 \ atm$ है। हवा में नाइट्रोजन का मोल अंश $0.8$ है।
नाइट्रोजन का आंशिक दाब $P_{N_2} = P_T \times X_{air} = 5 \times 0.8 = 4 \ atm$ है।
हेनरी के नियम के अनुसार,$P_{N_2} = K_H \cdot X_{sol}$,जहाँ $X_{sol}$ विलयन में $N_2$ का मोल अंश है।
$X_{sol} = \frac{P_{N_2}}{K_H} = \frac{4}{1.0 \times 10^5} = 4 \times 10^{-5}$।
चूँकि $X_{sol} = \frac{n_{N_2}}{n_{N_2} + n_{H_2O}} \approx \frac{n_{N_2}}{n_{H_2O}}$ क्योंकि $n_{N_2} \ll n_{H_2O}$।
$n_{H_2O} = 10 \ moles$ दिया गया है,इसलिए $4 \times 10^{-5} = \frac{n_{N_2}}{10}$।
अतः,$n_{N_2} = 4 \times 10^{-4} \ moles$।

(D) हेनरी के नियम का स्थिरांक $K_{H}$ किसी तरल में गैस की घुलनशीलता का माप है।
प्रायोगिक आंकड़ों के अनुसार,पानी में $He$,$N_2$ और $CH_4$ जैसी गैसों के लिए $K_{H}$ का मान तापमान के साथ एक निश्चित बिंदु तक बढ़ता है और फिर घटता है।
इसके अतिरिक्त,दिए गए तापमान पर,$K_{H}$ के मान $He > N_2 > CH_4$ के क्रम का पालन करते हैं।
ग्राफ $D$ इस व्यवहार को सही ढंग से दर्शाता है जहाँ $He$,$N_2$ और $CH_4$ के लिए $K_{H}$ मान एक शिखर दिखाते हैं और सही सापेक्ष क्रम का पालन करते हैं।

(A) हेनरी के नियम को $p = K_{H} \cdot x$ के रूप में व्यक्त किया जाता है,जहाँ $p$ गैस का आंशिक दबाव है,$K_{H}$ हेनरी के नियम का स्थिरांक है,और $x$ समाधान में गैस का मोल अंश है।
इस संबंध से,$x = p / K_{H}$ प्राप्त होता है।
यह दर्शाता है कि दिए गए आंशिक दबाव $p$ के लिए,घुलनशीलता $(x)$ $K_{H}$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
इसलिए,$K_{H}$ का उच्च मान द्रव में गैस की कम घुलनशीलता का परिणाम देता है।
कथन $A$ गलत है क्योंकि यह कहता है कि उच्च $K_{H}$ अधिक घुलनशीलता की ओर ले जाता है।

(B) हेनरी के नियम के अनुसार,गैस की विलेयता $S = \frac{P}{K_H}$ द्वारा दी जाती है,जहाँ $P$ आंशिक दाब है और $K_H$ हेनरी स्थिरांक है।
चूंकि आंशिक दाब $P$ समान है,इसलिए विलेयता $S$,$K_H$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है $(S \propto \frac{1}{K_H})$।
अतः,जिस गैस के लिए $K_H$ का मान न्यूनतम होगा,उसकी विलेयता अधिकतम होगी।
दिए गए $K_H$ मानों की तुलना करने पर,$6.5 \times 10^{-4} \ bar$ सबसे छोटा मान है,जो गैस $B$ के लिए है।

(B) हेनरी के नियम के अनुसार,किसी तरल में गैस की घुलनशीलता $P = K_H \times x$ द्वारा दी जाती है,जहाँ $P$ गैस का आंशिक दबाव है,$K_H$ हेनरी का स्थिरांक है और $x$ घोल में गैस का मोल अंश है।
दिया गया है: $P = 2.4 \ atm$,$K_H = 3000 \ atm$.
$x = \frac{P}{K_H} = \frac{2.4}{3000} = 8 \times 10^{-4}$.
चूंकि घोल तनु है,$1 \ L$ $(1000 \ g)$ पानी में पानी के मोलों की संख्या $n_{H_2O} = \frac{1000}{18} \approx 55.56 \ mol$ है।
मोल अंश $x = \frac{n_{CO_2}}{n_{CO_2} + n_{H_2O}} \approx \frac{n_{CO_2}}{n_{H_2O}}$.
इसलिए,$n_{CO_2} = x \times n_{H_2O} = (8 \times 10^{-4}) \times 55.56 \approx 0.0444 \ mol$.
$CO_2$ का द्रव्यमान $n_{CO_2} \times \text{मोलर द्रव्यमान} = 0.0444 \ mol \times 44 \ g/mol \approx 1.95 \ g$ है।

(A) हेनरी के नियम के अनुसार,द्रव में गैस की घुलनशीलता $P = K_{H} \times x$ द्वारा दी जाती है,जहाँ $P$ आंशिक दाब है,$K_{H}$ हेनरी के नियम का स्थिरांक है और $x$ विलयन में गैस का मोल अंश है।
घुलनशीलता $(x)$ के लिए सूत्र: $x = P / K_{H}$ है।
चूंकि सभी गैसों के लिए आंशिक दाब $(P)$ समान है,इसलिए घुलनशीलता $(x)$ हेनरी के नियम के स्थिरांक $(K_{H})$ के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
अतः,जिस गैस के लिए $K_{H}$ का मान सबसे कम होगा,उसकी पानी में घुलनशीलता सबसे अधिक होगी।
दिए गए मानों की तुलना करने पर: $34.86 < 69.16 < 88.84 < 144.97$ है।
सबसे कम मान $34.86 \ kbar$ है।

(A) द्रव विलायक में ठोस विलेय की विलेयता तापमान पर निर्भर करती है।
दिए गए विलेयता वक्र के आधार पर:
- $NaCl$ और $KCl$ की विलेयता तापमान में वृद्धि के साथ बहुत कम बदलती है।
- $NaBr$ की विलेयता भी नाइट्रेट्स की तुलना में अपेक्षाकृत कम वृद्धि दर्शाती है।
- दिए गए विकल्पों में से,$KBr$,$NaCl$,$NaBr$ और $KCl$ की तुलना में तापमान के साथ विलेयता में अधिक उल्लेखनीय वृद्धि दर्शाता है।
- $KNO_3$ और $NaNO_3$ जैसे लवण तापमान के साथ विलेयता में सबसे अधिक वृद्धि दर्शाते हैं।

(D) अधिकांश लवणों की विलेयता तापमान बढ़ने पर बढ़ती है क्योंकि घुलने की प्रक्रिया ऊष्माशोषी होती है।
हालाँकि,$Na_2SO_4$ जैसे कुछ लवणों के लिए,$32.4 \ ^\circ C$ से अधिक तापमान पर विलेयता घटती है क्योंकि यह डेकाहाइड्रेट रूप से निर्जल रूप में परिवर्तित हो जाता है,जो एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है।
ला शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,ऊष्माक्षेपी विलेयता प्रक्रिया के लिए,तापमान में वृद्धि साम्यावस्था को पीछे की दिशा में स्थानांतरित कर देती है,जिससे विलेयता कम हो जाती है।

(D) अधिकांश लवणों की विलेयता तापमान बढ़ने के साथ बढ़ती है। हालाँकि,$Na_2SO_4$ (विशेष रूप से डेकाहाइड्रेट रूप,$Na_2SO_4 \cdot 10H_2O$) जैसे कुछ लवणों के लिए,तापमान बढ़ने पर विलेयता कम हो जाती है क्योंकि यह निर्जलीय रूप में परिवर्तित हो जाता है।

(A) $Na_2SO_4$ का पानी में घुलना एक ऊष्माक्षेपी (exothermic) प्रक्रिया है।
जब कोई पदार्थ ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया द्वारा पानी में घुलता है,तो तापमान बढ़ने के साथ उसकी घुलनशीलता कम हो जाती है।
इसलिए,$Na_2SO_4$ की पानी में घुलनशीलता तापमान बढ़ने के साथ घट जाती है।

(D) $KNO_3$ का जल में घुलना एक ऊष्माशोषी प्रक्रिया है,जिसका अर्थ है कि यह ऊष्मा का अवशोषण करती है $(\Delta H_{sol} > 0)$।
ला शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,एक ऊष्माशोषी प्रक्रिया के लिए,तापमान में वृद्धि साम्यावस्था को अग्र दिशा में स्थानांतरित कर देती है।
इसके परिणामस्वरूप $NaCl$ या $KCl$ जैसे अन्य लवणों की तुलना में $KNO_3$ की विलेयता में काफी वृद्धि होती है।

(D) अधिकांश क्षार धातुओं के लवणों की घुलनशीलता तापमान के साथ काफी बढ़ जाती है,लेकिन $NaBr$ की घुलनशीलता में $KNO_3$ या $NaNO_3$ जैसे अन्य लवणों की तुलना में तापमान के साथ अपेक्षाकृत कम परिवर्तन होता है। यह $NaBr$ की जालक ऊर्जा (lattice energy) और जलयोजन ऊर्जा (hydration energy) के विशिष्ट संतुलन के कारण है।

(A) पैलेडियम में $H_2$ गैस का विलयन एक ठोस विलयन का उदाहरण है,जिसमें गैस विलेय है और ठोस विलायक है।
इस प्रणाली में,$H_2$ के अणु पैलेडियम धातु की सतह पर अधिशोषित होते हैं और फिर धातु की जालक (lattice) में विसरित हो जाते हैं।
इसलिए,सही वर्गीकरण विलेय के रूप में गैस और विलायक के रूप में ठोस है।

(A) ध्रुवीय विलेय की ध्रुवीय विलायक में घुलनशीलता मुख्य रूप से विलेय और विलायक के अणुओं के बीच अनुकूल अन्योन्यक्रियाओं के कारण होती है। ये अन्योन्यक्रियाएं घुलने की प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण हैं।
इसके लिए सबसे उपयुक्त स्पष्टीकरण यह है कि जब विलेय - विलेय,विलायक - विलायक और विलेय - विलायक अन्योन्यक्रियाएं परिमाण में तुलनीय होती हैं। यह संतुलन विलेय को कुशलतापूर्वक घुलने देता है,क्योंकि विलायक विलेय के अणुओं को तोड़ सकता है और मिश्रण के भीतर समान अंतर-आणविक बलों को बनाए रखता है।
सही उत्तर: $A$. विलेय - विलेय अन्योन्यक्रियाएं,विलेय - विलायक अन्योन्यक्रियाएं और विलायक - विलायक अन्योन्यक्रियाएं समान परिमाण की होती हैं।

(D) दिए गए विकल्पों में से,सोडियम सल्फेट $(Na_2SO_4)$ तापमान में वृद्धि के साथ घुलनशीलता में कमी प्रदर्शित करता है।
यह व्यवहार असामान्य है क्योंकि अधिकांश आयनिक ठोसों के लिए,तापमान के साथ घुलनशीलता बढ़ती है।
हालाँकि,$Na_2SO_4$ के लिए,इसका घुलना एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है,जिसका अर्थ है कि यह पानी में घुलने पर गर्मी छोड़ता है।
ले शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,यदि घुलने की प्रक्रिया ऊष्माक्षेपी है,तो तापमान बढ़ाने से संतुलन अघुलनशील ठोस के पक्ष में स्थानांतरित हो जाएगा,जिससे उच्च तापमान पर घुलनशीलता कम हो जाएगी।
अन्य लवणों के लिए घुलनशीलता के रुझान:
- $(1)$ $NaCl$ (सोडियम क्लोराइड): $NaCl$ की घुलनशीलता तापमान के साथ बढ़ती है।
- $(2)$ $KNO_3$ (पोटेशियम नाइट्रेट): $KNO_3$ की घुलनशीलता तापमान के साथ काफी बढ़ जाती है।
- $(3)$ $NaNO_3$ (सोडियम नाइट्रेट): $NaNO_3$ की घुलनशीलता भी तापमान के साथ बढ़ती है।

(A) कार्बोनेटेड जल (सोडा-वाटर) उच्च दबाव पर जल में $CO_2$ गैस घोलकर तैयार किया जाता है।
चूंकि विलेय एक गैस $(CO_2)$ है और विलायक एक द्रव (जल) है, इसलिए इसे $Gas \ in \ liquid$ (द्रव में गैस) प्रकार के विलयन के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

(A) द्रवों में गैसों की घुलनशीलता गैस और विलायक की प्रकृति पर निर्भर करती है।
$O_2$ एक अध्रुवीय गैस है और कमरे के तापमान पर पानी में बहुत कम घुलनशीलता प्रदर्शित करती है।
इसके विपरीत,$CO_2$,$NH_3$ और $HCl$ जैसी गैसें पानी में अत्यधिक घुलनशील होती हैं क्योंकि वे या तो पानी के साथ प्रतिक्रिया करती हैं या प्रकृति में ध्रुवीय होती हैं।

(A) $Na_2SO_4$ लवण के लिए,तापमान बढ़ने के साथ विलेयता घटती है क्योंकि $Na_2SO_4$ का जल में घुलना एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है,अर्थात $\Delta_{sol}H < 0$ है।
ला शातेलिए के सिद्धांत के अनुसार,ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया के लिए तापमान बढ़ाने पर साम्यावस्था पीछे की दिशा में स्थानांतरित हो जाती है,जिससे विलेयता कम हो जाती है।
इसके विपरीत,$NaCl$,$NaBr$ और $KCl$ के लिए,घुलने की प्रक्रिया ऊष्माशोषी होती है,इसलिए तापमान बढ़ने पर उनकी विलेयता बढ़ती है।

(A) हेनरी के नियम के अनुसार,घुली हुई गैस की सांद्रता $(C)$ तरल सतह के ऊपर उसके आंशिक दाब $(P)$ के सीधे समानुपाती होती है।
सूत्र: $C = K_H \times P$
दिया गया है:
$K_H = 0.15 \ mol \ dm^{-3} \ atm^{-1}$
$P = 0.15 \ atm$
मान रखने पर:
$C = 0.15 \ mol \ dm^{-3} \ atm^{-1} \times 0.15 \ atm$
$C = 0.0225 \ mol \ dm^{-3}$
अतः,सांद्रता $0.0225 \ M$ है।