क्यों हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्सिल आयन जीव विज्ञान में अत्यंत महत्वपूर्ण हैं? | Why Hydrogen And Hydroxyl Ions Are Extremely Important In Biology?

Why Hydrogen and Hydroxyl Ions are extremely important in Biology? – Explained! | जीव विज्ञान में हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्सिल आयन अत्यंत महत्वपूर्ण क्यों हैं? - व्याख्या की!

हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्सिल आयन (H + और OH ) जीव विज्ञान में अत्यंत महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे पानी के घटक हैं और अम्लता और क्षारीयता के गुणों के आधार हैं।

ये कोशिका जीवन के सभी पहलुओं को प्रभावित करते हैं। अम्लता की डिग्री आमतौर पर पीएच के रूप में व्यक्त की जाती है, जिसमें हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता का प्रतिनिधित्व करने वाली संख्या होती है, क्योंकि यह आयनित हाइड्रोजन है जो किसी भी समाधान की तत्काल अम्लीय गतिविधि को निर्धारित करता है। समाधानों की क्षारीयता को हाइड्रॉक्सिल आयनों (पीओएच) की सांद्रता के रूप में व्यक्त किया जा सकता है (सी से जुड़े हाइड्रॉक्सिल समूह नहीं)।

हालांकि, चूंकि हाइड्रोजन आयनों और हाइड्रॉक्सिल आयनों की सांद्रता पारस्परिक रूप से संबंधित हैं, जैसा कि दिखाया जाएगा, दोनों में से किसी की डिग्री आमतौर पर केवल पीएच के संदर्भ में दी जाती है।

पीएच :

चूँकि H आयन अम्लता का निर्धारण करते हैं, अम्ल या क्षार उनके पृथक्करण की डिग्री के आधार पर मजबूत या कमजोर हो सकते हैं। किसी दिए गए इलेक्ट्रोलाइट के लिए यह हमेशा एक निश्चित मान होता है और इसे आम तौर पर पृथक्करण स्थिरांक के रूप में व्यक्त किया जाता है।

प्रबल अम्ल वे होते हैं जो पानी में घुलने पर धनावेशित हाइड्रोजन आयनों और ऋणावेशित आयनों में बड़े पैमाने पर वियोजित हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड दो हाइड्रोजन आयनों और एक सल्फेट आयन में अलग हो जाता है।

एसिटिक या साइट्रिक जैसे कमजोर एसिड भी अलग हो जाते हैं, लेकिन कुछ हद तक। किसी भी अम्ल घोल की अम्लीय गतिविधि हाइड्रोजन के आयनों की सांद्रता पर निर्भर करती है, और यह स्पष्ट रूप से अम्ल की क्षमता पर निर्भर करती है कि वह उन्हें घोल में छोड़ दे या अलग हो जाए।

इस प्रकार, उपलब्ध हाइड्रोजन की कुल मात्रा के संबंध में दो एसिड समाधान समान एकाग्रता के हो सकते हैं, फिर भी सक्रिय या आयनित या अलग हाइड्रोजन की मात्रा में अंतर के कारण व्यापक रूप से भिन्न गतिविधि होती है।

इसलिए हम एक क्षमता प्रभाव, यानी कुल उपलब्ध {डिसोसिएटेड प्लस अनडिसाइज्ड) एसिड से निपटते हैं, जैसा कि एक तीव्रता या गतिविधि प्रभाव (अकेले पृथक एसिड या हाइड्रोजन आयन) के विपरीत है।

उदाहरण के तौर पर, आइए एसिटिक एसिड और हाइड्रोक्लोरिक एसिड की तुलना करें। प्रत्येक के सामान्य घोल के एक लीटर में कुल उपलब्ध हाइड्रोजन का ठीक 1 ग्राम होता है, फिर भी N/1 एसिटिक एसिड की गतिविधि थोड़ी कम होती है जबकि N/1 हाइड्रोक्लोरिक एसिड की गतिविधि बहुत अच्छी होती है।

एसिटिक एसिड के घोल में उपलब्ध हाइड्रोजन के ग्राम में से केवल 1.36 प्रतिशत आयनित अवस्था में होता है, इसलिए लीटर घोल में केवल 0.0136 ग्राम होता है। हाइड्रोजन आयनों की। एन/1 एचसी1 समाधान के लीटर में हाइड्रोजन का ग्राम, इसलिए, एन/1 एसिटिक एसिड के रूप में लगभग 67 गुना सक्रिय या “मजबूत” है।

यदि किसी को विलयन का अनुमापन करना है, अर्थात, N/1 NaOH विलयन मिलाना है, जब तक कि प्रत्येक उदासीन न हो जाए, तो प्रत्येक मामले में आवश्यक क्षार की कुल मात्रा समान होगी।

यह इस तथ्य के कारण है कि, जैसे ही क्षार हाइड्रोजन आयनों के साथ जुड़ता है, अधिक हाइड्रोजन आयन असंबद्ध अम्ल से अपना स्थान लेते हैं, जो अपने पृथक्करण स्थिरांक के अनुरूप एक निरंतर हाइड्रोजन आयन सांद्रता बनाए रखने का प्रयास करता है।

प्रत्येक एसिड अंत में अपने सभी उपलब्ध हाइड्रोजन को छोड़ देता है और चूंकि परिभाषा के अनुसार प्रत्येक समाधान (एन/1) में ठीक 1 ग्राम होता है। उपलब्ध हाइड्रोजन के साथ शुरू करने के लिए, प्रत्येक को इसके उदासीनीकरण के लिए समान मात्रा में क्षार की आवश्यकता होती है।

हाइड्रोजन आयन सांद्रता का एक माप इस तरह के अनुमापन से भिन्न होता है, जिसमें पूर्व किसी भी आरक्षित, अविभाजित एसिड को बुलाए बिना, इस समय आयनित हाइड्रोजन की वास्तविक एकाग्रता को निर्धारित करता है।

एसिडिमेट्रिक में “सामान्य” शब्द 1 ग्राम की उपस्थिति को दर्शाता है। कुल उपलब्ध हाइड्रोजन प्रति लीटर (पृथक प्लस अविभाजित)। इसके विपरीत, केवल आयनित हाइड्रोजन के संबंध में सामान्य समाधान में 1 ग्राम होता है। प्रति लीटर हाइड्रोजन आयन।

इसका तात्पर्य 1 ग्राम की उपस्थिति से है। पूरी तरह से (100 प्रतिशत) अलग किए गए एसिड के बराबर; एक N/10 घोल में 0.1 ग्राम होगा। पूरी तरह से अलग किए गए एसिड के बराबर, और इसी तरह।

यदि हम हाइड्रोजन आयन सांद्रता या सामान्यता को प्रति लीटर हाइड्रोजन आयनों के ग्राम के रूप में व्यक्त करते हैं तो हमें लंबे शब्दों और शून्य की लंबी पंक्तियों से निपटना होगा; नामकरण की एक भ्रामक और श्रमसाध्य प्रणाली।

1909 में सोरेनसेन ने इस तथ्य के आधार पर एक सरल प्रणाली तैयार की कि पानी अपने आप में एक बहुत ही कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है कि किसी भी इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण की सीमा मानक परिस्थितियों में उस इलेक्ट्रोलाइट के लिए एक भौतिक स्थिरांक (K) है।

20 डिग्री सेल्सियस के एक लीटर शुद्ध, तटस्थ पानी में हमेशा 0.0000001 ग्राम होता है। (1 X 10 7 मोल) OH . सोरेनसेन की प्रणाली में, शब्द “हाइड्रोजन आयनों के ग्राम प्रति लीटर” को प्रतीक पीएच द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जबकि एच के मोल की संख्या + प्रति लीटर ( 1 x 10 -7 चर्चा के तहत तटस्थ पानी में ) को लघुगणक के रूप में व्यक्त किया जाता है भिन्न का व्युत्क्रम, अर्थात, धनात्मक संख्या 7. तटस्थ जल और किसी भी उदासीन विलयन की प्रतिक्रिया को pH 7 के रूप में व्यक्त किया जाता है।

अब एच की एकाग्रता के उत्पाद + और ओह की तटस्थ पानी में हमेशा होता है 10 -14 (एच + एक्स ओह = कश्मीर डब्ल्यू = 10 -7 x 10 -7 = 10 -14 )। चूंकि दोनों का गुणनफल हमेशा समान होता है (अर्थात, चूंकि दोनों परस्पर संबंधित हैं), पीएच शब्द का प्रयोग आमतौर पर या तो व्यक्त करने के लिए किया जाता है।

उदाहरण के लिए, 1 ग्राम वाले घोल का pH। एच + प्रति लीटर (यानी, हाइड्रोजन आयनों के संबंध में सामान्य [एन/1] या 1 ग्राम – पूरी तरह से अलग किए गए एसिड के बराबर) 0 है (लॉग 1 = 0)। पारस्परिक रूप से, यह भी pOH 14 है; एक ग्राम ओएच का सबसे छोटा अंश + सोरेनसेन पैमाने पर प्रति लीटर । इसी तरह, पीएच 6 का अर्थ है पीओएच 8; पीएच 2 का अर्थ है पीओएच 12, और इसी तरह।

चूँकि pH को निरूपित करने वाली संख्या भिन्न से ली गई है, भिन्न जितनी बड़ी होगी, pH संख्या उतनी ही छोटी होगी। इसलिए 7 और 0 के बीच पीएच संख्या अम्लता की बढ़ती डिग्री और 7 और 14 के बीच की संख्या, क्षारीयता की बढ़ती डिग्री का प्रतिनिधित्व करती है। जब तक कोई संख्याओं से परिचित न हो, वे पहली बार में भ्रामक हो सकते हैं।

उदाहरण के लिए, पीएच में 7 से 6 तक परिवर्तन हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता में 10 गुना वृद्धि दर्शाता है क्योंकि 7 और 6 लघुगणक हैं; पीएच 7.0 से 7.3 में परिवर्तन हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता में 50 प्रतिशत की कमी दर्शाता है (1/2 x 10 7 2-4-7 = लॉग = 0.3 + 7 = पीएच 7.3)।


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