આયનિક સંતુલન (Ionic Equilibrium) : ઓછામાં ઓછી એક આયની જાતિ (ionic species)ઉત્પન્ન થાય, વપરાય કે એક માધ્યમમાંથી બીજા માધ્યમમાં સ્થાનાંતરિત થાય તેવી સંતુલિત રાસાયણિક પ્રક્રિયા. આયનિક સંતુલન નીચે દર્શાવેલ બાબતોમાં રાસાયણિક સંતુલનને મળતું આવે છે.
(1) જો આયનીકરણ ઉષ્માશોષક હોય તો લ શેટેલિયરના સિદ્ધાંત અનુસાર તાપમાનમાં વધારો થતાં આયનીકરણની માત્રામાં વધારો થાય છે. (2) સક્રિય જથ્થાના નિયમ (law of mass action) અનુસાર સાંદ્રતા વધતાં આયનોની કુલ સાંદ્રતા વધે છે. (3) જો ધન અથવા ઋણ આયનોનું સાંદ્રણ અવક્ષેપન અથવા તટસ્થીકરણ જેવી પ્રક્રિયાથી ઘટાડવામાં આવે તો દ્રાવ્યના અવિયોજિત (undissociated) અણુઓની સંખ્યામાં ઘટાડો થાય છે. (4) જો ધન અથવા ઋણ આયન સમાન આયન ધરાવતા બીજા ક્ષારના દ્રાવણમાં ઉમેરવામાં આવે તો અવિયોજિત અણુઓની સંખ્યામાં વધારો થાય છે. આ ઘટનાને સમાન આયન અસર (common ion effect) કહે છે.
આયનિક સંતુલન રાસાયણિક સંતુલનથી નીચેની બાબતમાં જુદું પડે છે : (i) આયનિક સંતુલન પ્રવાહી માધ્યમમાં સમાંગી (homogeneous) પ્રણાલી છે. (ii) દ્રાવકના પ્રભાવથી (દા.ત., જલયોજનથી) દ્રાવ્ય અણુઓનું વિયોજન થાય છે. દ્રાવક દૂર કરતાં દ્રાવ્ય અવિયોજિત રૂપે પાછો મળે છે. આમ આયનિક સંતુલન દ્રાવકના પુરુષાર્થનું પરિણામ છે તેમ કહી શકાય. (iii) જો દ્રાવ્ય વાયુરૂપ ન હોય તો આયનિક સંતુલન દબાણની અસરથી મુક્ત હોય છે.
આયનિક સંતુલનને રાસાયણિક સંતુલનનો નિયમ લાગુ પાડી શકાય અને વિવિધ પ્રકારનાં આયનિક સંતુલનો માટેના અચળાંકો મેળવી શકાય છે. મંદ દ્રાવણને માટે સક્રિયતા(activity)ને સ્થાને સાંદ્રતા લેવામાં આવે છે. [દ્રાવ્યની વર્તણૂક આદર્શ વર્તણૂકની જેમ નજીક તેમ સક્રિયતા ગુણાંક(activity coefficient)ની કિંમત પણ 1ની વધુ ને વધુ નજીક થાય છે.] સાંદ્રતાને મોલારિટી તરીકે લેવામાં આવે છે.
આયનિક સંતુલનનાં કેટલાંક ઉદાહરણો નીચે પ્રમાણે છે :
1. બિનઆયનિક પદાર્થનું પાણીમાં વિલયન (dissolution) : હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ વાયુને પાણીમાં ઓગાળતાં નીચે પ્રમાણે આયનિક પ્રક્રિયા થાય છે.
HCl(g) ⇄ H+ + Cl–
H+નું પાણીમાં મુક્ત અસ્તિત્વ શક્ય ન હોઈ તે પાણીના એક કે વધુ અણુઓ સાથેના સંયોજન રૂપે પાણીમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
HCl(g) + H2O(l) ⇄ H3O+(aq) + Cl–(aq)
(g = વાયુ સ્વરૂપ, l = પ્રવાહી સ્વરૂપ, aq = જલીય)
2. ઍસિડનું વિયોજન :
(i) HNO3(l) + H2O(l) ⇄ H3O+(aq) +
નાઇટ્રિક ઍસિડ જેવા પ્રબળ ઍસિડના 10 મોલ પ્રતિલિટર સાંદ્રતાવાળા દ્રાવણમાં 25° સે. તાપમાને લગભગ અડધા ઍસિડનું વિયોજન થયેલું હોય છે.
(ii) એસેટિક ઍસિડ જેવા નિર્બળ ઍસિડનું આંશિક વિયોજન થાય છે.
CH3COOH(l) + H2O(l) ⇄ CH3COO–(aq) + H3O+(aq)
(iii) બાયસલ્ફાઇટ (HSO4–) આયનનું પાણીમાં નીચે પ્રમાણે વિયોજન થાય છે.
HSO4–(aq) + H2O(l) ⇄ H3O+(aq) +
3. બેઇઝનું વિયોજન : બેઇઝ (BOH)નું વિયોજન નીચે પ્રમાણે રજૂ કરી શકાય.
BOH(aq) ⇄ B+(aq) + OH–(aq)
4. પાણીનું સ્વત: વિયોજન :
2H2O(l) ⇄ H3O+ (aq) + OH(aq)
250 સે. તાપમાને શુદ્ધ પાણીમાં [H3O]+ = [OH]– = 1.0 x 10¯7 M હોય છે.
5. અલ્પ દ્રાવ્ય ક્ષારનું વિયોજન : ઘન સિલ્વર ક્લોરાઇડને પાણીમાં ઓગાળતાં નીચે પ્રમાણે વિયોજન થાય છે.
AgCl(s) ⇄ AgCl(aq) ⇄ Ag+(aq) + Cl–(aq)
દ્રાવ્યતા ગુણાકાર અચલાંક Ksp = [Ag+][Cl–]. દ્રાવ્યતા ગુણાકારની સંકલ્પના રાસાયણિક પૃથક્કરણમાં ઘણી અગત્યની છે. (વધુ માટે જુઓ દ્રાવ્યતા ગુણાકાર).
6. સંકીર્ણ આયનનું નિર્માણ : પાણીમાં અથવા પિગાળેલ ક્લોરાઇડના મિશ્રણમાં ZnCl4‾ સંકીર્ણ આયન બને છે.
Zn++(aq) + 4Cl–(aq) ⇄ ZnCl4—(aq)
7. વીજરાસાયણિક પ્રક્રિયા : નીચે પ્રમાણેની પ્રક્રિયા લગભગ પ્રતિવર્તી હોય તેમ થાય છે.
1/2H2(g) + AgCl(s) + H2O(l) ⇄ H3O+(aq) + Cl–(aq) + Ag(s)
આ ઉપરાંત આયનિક સંતુલનની ઘટના વાયુસ્વરૂપમાં થતી પ્રક્રિયાઓ, ક્ષારના જલવિઘટનમાં, બફર દ્રાવણોમાં, ઍસિડ-બેઇઝ તટસ્થીકરણમાં, ઍસિડ-બેઇઝ સૂચકોની પસંદગીમાં, અદ્રાવ્ય દ્રાવકોમાં ઓગાળેલ પદાર્થો વચ્ચેની પ્રક્રિયાઓમાં, વગેરેમાં અગત્યનો ભાગ ભજવે છે.
ઈન્દ્રવદન મનુભાઈ ભટ્ટ