Equilibrium chemistry
توازن کیمسٹری کا تعلق کیمیائی توازن میں موجود نظاموں سے ہے۔ یکجا کرنے کا اصول یہ ہے کہ توازن میں کسی نظام کی آزاد توانائی کم سے کم ممکن ہے، تاکہ رد عمل کوآرڈینیٹ کے حوالے سے آزاد توانائی کا ڈھلوان صفر ہو۔ یہ اصول، جو توازن میں مرکب پر لاگو ہوتا ہے، توازن مستقل کی تعریف فراہم کرتا ہے۔ ایپلی کیشنز میں ایسڈ بیس، میزبان مہمان، دھاتی کمپلیکس، گھلنشیلتا، تقسیم، کرومیٹوگرافی اور ریڈوکس توازن شامل ہیں۔ تھرموڈینامک توازن ایک کیمیائی نظام کو توازن میں کہا جاتا ہے جب اس میں شامل کیمیائی اجسام کی مقدار بیرونی اثر کے اطلاق کے بغیر وقت کے ساتھ تبدیل نہیں ہوتی اور نہ ہی ہو سکتی ہے۔ اس لحاظ سے کیمیائی توازن میں ایک نظام مستحکم حالت میں ہوتا ہے۔ کیمیائی توازن کا نظام مستقل درجہ حرارت، دباؤ یا حجم اور ساخت پر ہوگا۔ اسے ارد گرد کے ماحول کے ساتھ حرارت کے تبادلے سے موصل کیا جائے گا، یعنی یہ ایک بند نظام ہے۔ درجہ حرارت، دباؤ (یا حجم) کی تبدیلی ایک بیرونی اثر تشکیل دیتی ہے اور اس طرح کی تبدیلی کے نتیجے میں توازن کی مقدار بدل جائے گی۔ اگر اس بات کا امکان ہے کہ ساخت میں تبدیلی آسکتی ہے، لیکن تبدیلی کی شرح نہ ہونے کے برابر سست ہے، تو کہا جاتا ہے کہ نظام میٹاسٹیبل حالت میں ہے۔ کیمیائی توازن کی مساوات کو علامتی طور پر رد عمل (اش) پروڈکٹ (اش) کے طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ علامت کا مطلب ہے "کے ساتھ توازن میں ہیں"۔ یہ تعریف میکروسکوپک خصوصیات سے مراد ہے۔ تبدیلیاں ایٹموں اور مالیکیولز کی خوردبین سطح پر ہوتی ہیں، لیکن اس حد تک کہ وہ قابل پیمائش اور متوازن انداز میں نہ ہوں تاکہ میکروسکوپک مقدار تبدیل نہ ہو۔ کیمیائی توازن ایک متحرک حالت ہے جس میں آگے اور پیچھے کے رد عمل اس شرح سے آگے بڑھتے ہیں کہ مرکب کی میکروسکوپک ساخت مستقل ہوتی ہے۔ اس طرح، توازن کی علامت اس حقیقت کی علامت ہے کہ رد عمل آگے اور پیچھے دونوں سمتوں میں ہوتے ہیں۔ دوسری طرف، ایک مستحکم حالت ضروری نہیں کہ کیمیائی معنوں میں توازن کی حالت ہو۔ مثال کے طور پر، تابکار انحطاط کے سلسلے میں درمیانی آاسوٹوپس کی تعداد مستقل ہوتی ہے کیونکہ پیداوار کی شرح انحطاط کی شرح کے برابر ہوتی ہے۔ یہ کیمیائی توازن نہیں ہے کیونکہ سڑنے کا عمل صرف ایک سمت میں ہوتا ہے۔ تھرموڈینامک توازن کی خصوصیت پورے (بند) نظام کے لیے کم سے کم آزاد توانائی ہے۔ مستقل حجم والے نظاموں کے لیے ہیلم ہولٹز فری انرجی کم سے کم ہوتی ہے اور مستقل دباؤ والے نظاموں کے لیے گبز فری انرجی کم سے کم ہوتی ہے۔ اس طرح ایک میٹاسٹیبل حالت وہ ہوتی ہے جس کے لیے رد عمل اور مصنوعات کے درمیان آزاد توانائی کی تبدیلی کم سے کم نہیں ہوتی حالانکہ ساخت وقت کے ساتھ تبدیل نہیں ہوتی ہے۔ اس کم از کم کا وجود ری ایکٹینٹس اور مصنوعات کے اختلاط کی آزاد توانائی کی وجہ سے ہے جو ہمیشہ منفی ہوتی ہے۔ مثالی حلوں کے لیے اختلاط کی اینتھالپی صفر ہوتی ہے، اس لیے کم از کم موجود ہوتی ہے کیونکہ اختلاط کی اینٹروپی ہمیشہ مثبت ہوتی ہے۔ رد عمل سے آزاد توانائی کی ڈھلوان، رد عمل کے ہم آہنگی کے حوالے سے δGr، جب آزاد توانائی اپنی کم از کم قیمت پر ہوتی ہے تو صفر ہوتی ہے۔ توازن مستقل کیمیائی صلاحیت جزوی مولر فری توانائی ہے۔ کیمیائی تعامل میں ith پرجاتیوں کا پوٹینشل، μi، اس پرجاتیوں کے مولوں کی تعداد کے حوالے سے آزاد توانائی کا جزوی مشتق ہے، Ni: ایک عام کیمیائی توازن کو اس طرح لکھا جا سکتا ہے کہ nj توازن مساوات میں رد عمل کے اسٹیوچیومیٹرک گتانک ہیں، اور mj مصنوعات کے گتانک ہیں۔ ان تعاملات کے لیے δGr کی قدر تمام انواع کی کیمیائی صلاحیتوں کا ایک فعل ہے۔ ایتھ پرجاتیوں کی کیمیائی صلاحیت کا حساب اس کی سرگرمی، اے آئی کے لحاظ سے لگایا جا سکتا ہے۔ μ انواع کی معیاری کیمیائی صلاحیت ہے، R گیس کا مستقل ہے اور T درجہ حرارت ہے۔ رد عمل ج کے لیے مجموعہ کو مصنوعات کے مجموعے کے برابر مقرر کرنا، k، تاکہ δGr (Eq) = 0: اصطلاحات کو دوبارہ ترتیب دینا، اس کا تعلق معیاری گبز آزاد توانائی کی تبدیلی سے ہے، Δ ایک توازن مستقل سے، K، توازن میں سرگرمی کی اقدار کا رد عمل حصص۔ اس کے بعد اس قسم کے کسی بھی توازن کی خصوصیت یا تو معیاری آزاد توانائی کی تبدیلی یا توازن مستقل سے کی جا سکتی ہے۔ عملی طور پر توجہ مرکوز کرنا سرگرمیوں سے زیادہ مفید ہے۔ اگر سرگرمی کا گتانک معلوم ہو تو سرگرمیوں کا حساب ارتکاز سے لگایا جا سکتا ہے، لیکن ایسا شاذ و نادر ہی ہوتا ہے۔ بعض اوقات سرگرمی کے گتانک کا حساب، مثال کے طور پر، پٹزر مساوات یا مخصوص آئن تعامل نظریہ کا استعمال کرتے ہوئے لگایا جا سکتا ہے۔ بصورت دیگر حالات کو ایڈجسٹ کرنا ضروری ہے تاکہ سرگرمی کے گتانک میں زیادہ فرق نہ ہو۔ آئنک حلوں کے لیے یہ توازن میں موجود انواع کے ارتکاز کے مقابلے میں زیادہ ارتکاز پر بیک گراؤنڈ آئنک میڈیم کا استعمال کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔ اگر سرگرمی کے گتانک نامعلوم ہیں تو انہیں توازن مستقل میں شامل کیا جا سکتا ہے، جو ارتکاز کا حصہ بن جاتا ہے۔ ہر سرگرمی AI کو ارتکاز، [AI]، اور ایک سرگرمی گتانک، γi کی پیداوار سمجھا جاتا ہے: سرگرمی کے لیے یہ اظہار توازن مستقل کی وضاحت کرنے والے اظہار میں رکھا جاتا ہے۔ سرگرمی کے کوفیشنٹس کے کوشیئنٹ کو، ایک کے برابر، ترتیب دے کر، توازن مستقل کو ارتکاز کے کوشیئنٹ کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ زیادہ واقف اشارے میں، عام توازن کے لیے αA + βB. σS + τT۔ یہ تعریف بہت زیادہ عملی ہے، لیکن ارتکاز کے لحاظ سے بیان کردہ توازن مستقل حالات پر منحصر ہے۔ خاص طور پر، آبی محلول میں پرجاتیوں کے لیے توازن مستقل آئنک طاقت پر منحصر ہوتے ہیں، کیونکہ سرگرمی کوفیشنٹس کا حصص محلول کی آئنک طاقت کے ساتھ مختلف ہوتا ہے۔ معیاری آزاد توانائی کی تبدیلیوں اور توازن مستقل کی اقدار درجہ حرارت پر منحصر ہیں۔ پہلے تخمینے کے لیے، وین ٹی ہوف مساوات استعمال کی جا سکتی ہے۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ جب رد عمل ایکسوتھرمک ہوتا ہے (ΔHo، معیاری اینتھالپی کی تبدیلی، منفی ہوتی ہے)، تو درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ، لی چیٹیلیئر کے اصول کے مطابق K کم ہوتا ہے۔ اس میں شامل تخمینہ یہ ہے کہ معیاری اینتھالپی کی تبدیلی، ΔHo، درجہ حرارت سے آزاد ہے، جو کہ صرف ایک چھوٹی سی درجہ حرارت کی حد پر ایک اچھا تخمینہ ہے۔ تھرموڈینامک دلائل کو یہ ظاہر کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے کہ جہاں Cp مستقل دباؤ پر حرارت کی صلاحیت ہے۔ گیسوں پر مشتمل توازن گیسوں سے نمٹتے وقت، فوگسیٹی، f، سرگرمی کے بجائے استعمال ہوتا ہے۔ تاہم، جب کہ سرگرمی بے جہتی ہے، مفرور ہونے میں دباؤ کی جہت ہوتی ہے۔ نتیجہ یہ ہے کہ کیمیائی صلاحیت کو معیاری دباؤ کے لحاظ سے بیان کرنا پڑتا ہے، پو: روایت کے مطابق پو کو عام طور پر 1 بار سمجھا جاتا ہے۔ fugacity کو جزوی دباؤ، p، اور ایک fugacity گتانک کی پیداوار کے طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے، φ: fugacity گتانک طول و عرض کے بغیر ہوتے ہیں اور مثالی گیس کے رویے سے انحراف کی پیمائش سے، مخصوص درجہ حرارت اور دباؤ پر تجرباتی طور پر حاصل کیے جا سکتے ہیں۔ توازن کے مستقلات کی تعریف فوگسیٹی کے لحاظ سے کی جاتی ہے۔ اگر گیسیں کافی کم دباؤ پر ہوں کہ وہ مثالی گیسوں کی طرح برتاؤ کریں، تو توازن مستقل کو جزوی دباؤ کے حصص کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے۔ گیس مرحلے کے توازن کی ایک مثال امونیا کی ترکیب کے ہیبر-بوش عمل کے ذریعے فراہم کی جاتی ہے۔ N2 + 3 H2 2 NH3 ؛ یہ تعامل مضبوطی سے ایکسوتھرمک ہے، اس لیے توازن مستقل درجہ حرارت کے ساتھ کم ہوتا جاتا ہے۔ تاہم، فی الحال دستیاب اتپریرک کے ساتھ رد عمل کی معقول شرح حاصل کرنے کے لیے تقریبا 400 ڈگری سیلسیس کا درجہ حرارت درکار ہے۔ امونیا کی تشکیل کو ہائی پریشر بھی پسند کرتا ہے، کیونکہ رد عمل ہونے پر حجم کم ہو جاتا ہے۔ وہی رد عمل، نائٹروجن فکسشن، فطرت میں ماحول کے درجہ حرارت پر ہوتا ہے، جب اتپریرک نائٹروجن جیسے انزائم ہوتا ہے۔ نائٹروجن-نائٹروجن ٹرپل بانڈ کو توڑنے کے لیے ابتدائی طور پر بہت زیادہ توانائی کی ضرورت ہوتی ہے حالانکہ مجموعی رد عمل ایکسوتھرمک ہوتا ہے۔ گیس مرحلے کا توازن دہن کے دوران ہوتا ہے اور اس کا مطالعہ 1943 کے اوائل میں وی 2 راکٹ انجن کی ترقی کے سلسلے میں کیا گیا تھا۔ مستقل دباؤ پر گیس کے توازن کے لیے ساخت کا حساب اکثر توازن کے مستقلات کے بجائے δG اقدار کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے۔ ایک سے زیادہ توازن ایک ہی وقت میں دو یا زیادہ توازن موجود ہو سکتے ہیں۔ جب ایسا ہوتا ہے تو، توازن کے مستقل کو انفرادی توازن سے منسوب کیا جا سکتا ہے، لیکن وہ ہمیشہ منفرد نہیں ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک ڈبیسک ایسڈ، H2A کے لیے تین توازن مستقل کی وضاحت کی جا سکتی ہے۔ اے 2 − + ایچ + ایچ اے − ؛ ایچ اے − + ایچ + ایچ 2 اے ؛ اے 2 − + 2 ایچ + ایچ 2 اے ؛ تینوں مستقلات ایک دوسرے سے آزاد نہیں ہیں اور یہ دیکھنا آسان ہے۔ مستقل K1 اور K2 مرحلہ وار مستقل ہیں اور β مجموعی طور پر مستقل کی ایک مثال ہے۔ توازن میں انواع کی ارتکاز کا حساب عام طور پر اس مفروضے کے تحت کیا جاتا ہے کہ سرگرمی کے گتانک یا تو معلوم ہیں یا انہیں نظر انداز کیا جا سکتا ہے۔ اس صورت میں، متعدد توازن کے ایک سیٹ میں ایک کمپلیکس کی تشکیل کے لیے ہر توازن مستقل کو مندرجہ ذیل αA + βB کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے۔ AαBβ۔ ریجینٹ A پر مشتمل انواع کی ارتکاز بڑے پیمانے پر توازن کی شرط سے محدود ہوتی ہے، یعنی کل (یا تجزیاتی) ارتکاز، جو کہ تمام انواع کے ارتکاز کا مجموعہ ہے، مستقل ہونا چاہیے۔ اس قسم کے ہر ریجینٹ کے لیے ایک ماس بیلنس مساوات ہے۔ جتنی ریجینٹ ہیں اتنی ہی ماس بیلنس مساوات ہیں، A، B۔ لہذا اگر توازن کی مستقل اقدار معلوم ہیں، تو n نامعلوم، [A]، [B]، نام نہاد فری ریجینٹ ارتکاز میں n ماس بیلنس مساوات ہیں۔ ان مساوات کا حل تمام انواع کے ارتکاز کا حساب لگانے کے لیے درکار تمام معلومات فراہم کرتا ہے۔ اس طرح، توازن کے مستقلات کی اہمیت اس حقیقت میں مضمر ہے کہ، ایک بار جب ان کی اقدار کا تعین تجربے کے ذریعے کیا جاتا ہے، تو انہیں متعلقہ انواع پر مشتمل مرکب کے ارتکاز کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جسے سپیسیشن کہا جاتا ہے۔ تعین تجرباتی اعداد و شمار کی پانچ اہم قسمیں ہیں جو حل کے توازن کے مستقل تعین کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔ شیشے کے الیکٹروڈ سے حاصل ہونے والے پوٹینٹیومیٹرک ڈیٹا آبی حلوں کے ساتھ سب سے زیادہ استعمال ہوتے ہیں۔ دیگر ہیں سپیکٹروفوٹومیٹرک، فلوروسینس (لومینسینس) پیمائش اور این ایم آر کیمیائی شفٹ پیمائش ؛ حیاتیاتی نظاموں میں 1:1 ایڈکٹس کے لیے کے اور ڈی ایچ کی بیک وقت پیمائش معمول کے مطابق آئسوتھرمل ٹائٹریشن کیلوریمیٹری کا استعمال کرتے ہوئے کی جاتی ہے۔ تجرباتی ڈیٹا ڈیٹا پوائنٹس کے ایک سیٹ پر مشتمل ہوگا۔ آئیتھ ڈیٹا پوائنٹ پر، ری ایکٹینٹس، ٹی اے (آئی)، ٹی بی (آئی) وغیرہ کی تجزیاتی ارتکاز۔ تجرباتی طور پر معلوم مقداریں ہوں گی اور ایک یا زیادہ ناپی گئی مقداریں ہوں گی، یعنی، جو کسی طرح سے تجزیاتی ارتکاز اور توازن کے مستقل پر منحصر ہیں۔ ایک عمومی کمپیوٹیشنل طریقہ کار کے تین اہم اجزاء ہوتے ہیں۔ توازن کے کیمیائی ماڈل کی تعریف۔ ماڈل ریجینٹس، اے، بی، وغیرہ کی فہرست پر مشتمل ہوتا ہے۔ اور ان سے بنے کمپلیکس، جس میں اسٹوچیومیٹریز اے پی بی کیو ہیں۔ تمام کمپلیکس کی تشکیل کے لیے توازن مستقل کی معروف یا تخمینہ شدہ اقدار فراہم کی جانی چاہئیں۔ ہر محلول میں تمام کیمیائی انواع کے ارتکاز کا حساب لگانا۔ آزاد ارتکاز کا حساب بڑے پیمانے پر توازن کی مساوات کو حل کرکے کیا جاتا ہے، اور کمپلیکس کی ارتکاز کا حساب توازن مستقل تعریفوں کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد مشاہدہ شدہ مقدار سے مطابقت رکھنے والی مقدار کا حساب جسمانی اصولوں جیسے نرنسٹ پوٹینشل یا بیئر-لیمبرٹ قانون کا استعمال کرتے ہوئے کیا جا سکتا ہے جو حساب شدہ مقدار کو انواع کے ارتکاز سے جوڑتا ہے۔ توازن کے مستقلات کی اصلاح۔ عام طور پر غیر لکیری کم از کم مربع طریقہ کار استعمال کیا جاتا ہے۔ مربعوں کا ایک وزنی مجموعہ، U، کم سے کم کیا جاتا ہے۔ وزن، وائی اور مقدار وائی ویکٹر ہو سکتے ہیں۔ توازن کے مستقلات کی اقدار کو تکراری طریقہ کار میں بہتر بنایا جاتا ہے۔ ایسڈ بیس کے توازن برونسٹڈ اور لوری نے ایسڈ بیس کے توازن کو پروٹون کے تبادلے کے رد عمل کے طور پر نمایاں کیا: ایسڈ + بیس کنجوگیٹ بیس + کنجوگیٹ ایسڈ۔ ایسڈ ایک پروٹون ڈونر ہوتا ہے ؛ پروٹون بیس میں منتقل ہوتا ہے، ایک پروٹون قبول کنندہ، جو ایک کنجوگیٹ ایسڈ بناتا ہے۔ ایسڈ ایچ اے کے آبی حلوں کے لیے، بیس پانی ہے۔ کنجوگیٹ بیس اے-ہے اور کنجوگیٹ ایسڈ حل شدہ ہائیڈروجن آئن ہے۔ حل کی کیمسٹری میں، سالوینٹ سے قطع نظر، حل شدہ ہائیڈروجن آئن کے مخفف کے طور پر H + کا استعمال کرنا معمول ہے۔ آبی محلول میں H + ایک حل شدہ ہائیڈرونیم آئن کی نشاندہی کرتا ہے۔ برونسٹڈ-لوری کی تعریف دوسرے سالوینٹس پر لاگو ہوتی ہے، جیسے کہ ڈائیمیتھائل سلفوکسائڈ: سالوینٹ S ایک بیس کے طور پر کام کرتا ہے، ایک پروٹون کو قبول کرتا ہے اور کنجوگیٹ ایسڈ SH + بناتا ہے۔ تیزاب کی علیحدگی کی ایک وسیع تر تعریف میں ہائیڈرولیسس شامل ہے، جس میں پانی کے مالیکیولز کی تقسیم سے پروٹون پیدا ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، بورک ایسڈ، ایک کمزور ایسڈ کے طور پر کام کرتا ہے، حالانکہ یہ پروٹون ڈونر نہیں ہے، ہائیڈرولیسس توازن + + H + کی وجہ سے۔ اسی طرح، دھاتی آئن ہائیڈرولیسس آئنوں کا سبب بنتا ہے جیسے کہ کمزور ایسڈ: + کے طور پر برتاؤ کرنا۔ ایسڈ بیس توازن ایپلی کیشنز کی ایک بہت وسیع رینج میں اہم ہیں، جیسے ایسڈ بیس ہومیوسٹاسس، سمندری تیزابیت، فارماکولوجی اور تجزیاتی کیمسٹری۔ میزبان مہمان توازن ایک میزبان مہمان کمپلیکس، جسے ڈونر-ایکسیپٹر کمپلیکس بھی کہا جاتا ہے، لیوس بیس، بی، اور لیوس ایسڈ، اے سے تشکیل پایا جا سکتا ہے۔ میزبان یا تو عطیہ دہندہ یا قبول کنندہ ہو سکتا ہے۔ بائیو کیمسٹری میں میزبان مہمان کمپلیکس کو ریسیپٹر-لیگینڈ کمپلیکس کے نام سے جانا جاتا ہے۔ وہ بنیادی طور پر غیر ہم آہنگ بندھن سے تشکیل پاتے ہیں۔ بہت سے میزبان مہمان کمپلیکس میں 1:1 اسٹوچیومیٹری ہوتی ہے، لیکن بہت سے دوسرے میں زیادہ پیچیدہ ڈھانچے ہوتے ہیں۔ عمومی توازن کو p A + q B ApBq کے طور پر لکھا جا سکتا ہے۔ ان کمپلیکس کا مطالعہ سپرمولیکولر کیمسٹری اور مالیکیولر شناخت کے لیے اہم ہے۔ ان مطالعات کا مقصد اکثر کسی خاص ٹارگٹ مالیکیول یا آئن، مہمان یا لگینڈ کے لیے میزبان (رسیپٹر) کی اعلی بائنڈنگ سلیکٹیویٹی والے سسٹمز کو تلاش کرنا ہوتا ہے۔ ایپلیکیشن کیمیائی سینسرز کی ترقی ہے۔ ایسی دوا تلاش کرنا جو یا تو رسیپٹر کو روکتی ہے، ایک مخالف جو رسیپٹر کو ایک مضبوط کمپلیکس بناتا ہے، یا اسے چالو کرتا ہے، ایک ایگونسٹ، منشیات کی دریافت کا ایک اہم راستہ ہے۔ دھاتوں کے کمپلیکس ایک دھاتی آئن، M، اور ایک لگینڈ، L کے درمیان ایک کمپلیکس کی تشکیل حقیقت میں عام طور پر ایک متبادل رد عمل ہے۔ مثال کے طور پر، آبی حلوں میں، دھاتی آئن آبی آئنوں کے طور پر موجود ہوں گے، لہذا پہلے کمپلیکس کی تشکیل کے لیے رد عمل کو [M (H2O) n] + L [M (H2O) n−1L] + H2O کے طور پر لکھا جا سکتا ہے۔ تاہم، چونکہ پانی بہت زیادہ ہے، اس لیے پانی کی حراستی کو عام طور پر مستقل سمجھا جاتا ہے اور اسے توازن کے مستقل تاثرات سے خارج کر دیا جاتا ہے۔ اکثر، دھات اور لگینڈ پروٹانوں کے مقابلے میں ہوتے ہیں۔ توازن p M + q L + r H MpLqHr کے لیے ایک استحکام مستقل کی تعریف اس طرح کی جا سکتی ہے: تعریف کو آسانی سے بڑھا کر کسی بھی تعداد میں ریجینٹس کو شامل کیا جا سکتا ہے۔ اس میں ہائیڈرو آکسائیڈ کمپلیکس شامل ہیں کیونکہ ہائیڈرو آکسائیڈ آئنوں کا ارتکاز پانی کی سیلف آئنائزیشن کے ذریعے ہائیڈروجن آئنوں کے ارتکاز سے متعلق ہے۔ اس طرح سے بیان کردہ استحکام کے مستقل، ایسوسی ایشن مستقل ہیں۔ یہ کچھ الجھن کا باعث بن سکتا ہے کیونکہ پی کے اے اقدار علیحدگی کے مستقل ہوتے ہیں۔ عام مقصد کے کمپیوٹر پروگراموں میں تمام مستقلات کو ایسوسی ایشن مستقلات کے طور پر بیان کرنے کا رواج ہے۔ دو قسم کے مستقل کے درمیان تعلق ایسوسی ایشن اور ڈس ایسوسی ایشن مستقل میں دیا گیا ہے۔ بائیو کیمسٹری میں، آکسیجن کا مالیکیول ہیموگلوبن میں ہیمی پروستھیٹک گروپ میں آئرن (II) ایٹم سے جڑا رہ سکتا ہے۔ توازن عام طور پر لکھا جاتا ہے، جو ہیموگلوبن کو Hb سے ظاہر کرتا ہے، Hb + O2 HbO2 کے طور پر لیکن یہ نمائندگی نامکمل ہے کیونکہ بوہر اثر سے پتہ چلتا ہے کہ توازن کے ارتکاز pH پر منحصر ہیں۔ ایک بہتر نمائندگی [HbH] + + O2 HbO2 + H + ہوگی کیونکہ اس سے پتہ چلتا ہے کہ جب ہائیڈروجن آئن کا ارتکاز بڑھتا ہے تو توازن لی چیٹیلیئر کے اصول کے مطابق بائیں طرف منتقل ہو جاتا ہے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ کی موجودگی سے ہائیڈروجن آئن کے ارتکاز میں اضافہ کیا جا سکتا ہے، جو ایک کمزور تیزاب کے طور پر برتاؤ کرتا ہے۔ H2O + CO2 + H + آئرن ایٹم دیگر مالیکیولز جیسے کاربن مونو آکسائیڈ سے بھی جڑا رہ سکتا ہے۔ سگریٹ کے دھوئیں میں کچھ کاربن مونو آکسائیڈ ہوتا ہے لہذا سگریٹ پینے والوں کے خون میں توازن HbO2 + CO + O2 قائم ہوتا ہے۔ چیلیشن تھراپی انسانی جسم سے اس دھات کو ہٹانے کے لیے کسی خاص دھات کے لیے اعلی بائنڈنگ سلیکٹیویٹی کے ساتھ چیلیٹنگ لگینڈز کے استعمال کے اصول پر مبنی ہے۔ پولی امینو کاربوکسیلک ایسڈ والے کمپلیکس ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج تلاش کرتے ہیں۔ ای ڈی ٹی اے خاص طور پر بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ ریڈوکس توازن ایک کمی-آکسیکرن (ریڈوکس) توازن کو بالکل اسی طرح سنبھالا جا سکتا ہے جس طرح کسی دوسرے کیمیائی توازن کو سنبھالا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، فی 2 + + سی ای 4 + فی 3 + + سی ای 3 + ؛ تاہم، ریڈوکس رد عمل کی صورت میں مجموعی رد عمل کو دو نصف رد عمل میں تقسیم کرنا آسان ہے۔ اس مثال میں فی 3 + + ای − فی 2 + سی ای 4 + + ای − سی ای 3 + معیاری آزاد توانائی کی تبدیلی، جو توازن مستقل سے متعلق ہے، کو دو اجزاء میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، آزاد الیکٹرانوں کا ارتکاز مؤثر طریقے سے صفر ہوتا ہے کیونکہ الیکٹرانوں کو براہ راست تخفیف سے آکسیڈینٹ میں منتقل کیا جاتا ہے۔ معیاری الیکٹروڈ پوٹینشل، ہر نصف رد عمل کے لیے E0 کا تعلق معیاری آزاد توانائی کی تبدیلی سے ہے جہاں n منتقل شدہ الیکٹرانوں کی تعداد ہے اور F فیراڈے مستقل ہے۔ اب، ایک حقیقی رد عمل کے لیے آزاد توانائی اس طرح دی جاتی ہے جہاں R گیس کا مستقل اور Q رد عمل کا حصّہ ہے۔ سختی سے کہنا کہ ق سرگرمیوں کا ایک حصہ ہے، لیکن سرگرمیوں کے بجائے ارتکاز کا استعمال کرنا عام عمل ہے۔ لہذا: کسی بھی نصف رد عمل کے لیے، کسی حقیقی مرکب کی ریڈوکس صلاحیت عمومی اظہار کے ذریعے دی جاتی ہے۔ یہ نرنسٹ مساوات کی ایک مثال ہے۔ صلاحیت کو تخفیف صلاحیت کے نام سے جانا جاتا ہے۔ معیاری الیکٹروڈ پوٹینشلز اقدار کی میز میں دستیاب ہیں۔ ان اقدار کا استعمال کرتے ہوئے، ریڈوکس جوڑے کے لیے اصل الیکٹروڈ پوٹینشل کا حساب ارتکاز کے تناسب کے فنکشن کے طور پر کیا جا سکتا ہے۔ عام ریڈوکس نصف رد عمل کے لیے توازن کی صلاحیت (علامتوں کی وضاحت کے لیے اوپر #Equilibrium مستقل دیکھیں) α A + β B. + n e − σ S + τ T. اس اظہار کے استعمال سے ریڈوکس رد عمل میں شامل نہ ہونے والی نوع کے اثر کی اجازت ملتی ہے، جیسے کہ نصف رد عمل میں ہائیڈروجن آئن جیسے + 8 H + + 5 e − Mn2 + + 4 H2O کو مدنظر رکھا جائے۔ مکمل ریڈوکس رد عمل کے لیے توازن مستقل جزو نصف رد عمل کی معیاری ریڈوکس صلاحیت سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ توازن میں دو نصف رد عمل کے لیے پوٹینشل ایک دوسرے کے برابر ہونا چاہیے اور، یقینا، تبادلے ہونے والے الیکٹرانوں کی تعداد دو نصف رد عمل میں یکساں ہونی چاہیے۔ ریڈوکس توازن الیکٹران ٹرانسپورٹ چین میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ سلسلہ میں موجود مختلف سائٹوکروم میں مختلف معیاری ریڈوکس پوٹینشل ہوتے ہیں، جن میں سے ہر ایک کو ایک مخصوص ریڈوکس رد عمل کے لیے ڈھال لیا جاتا ہے۔ یہ، مثال کے طور پر، فوٹو سنتھیسز میں ماحولیاتی آکسیجن کو کم کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ سائٹوکرومز کا ایک الگ خاندان، سائٹوکروم P450 آکسیڈیز، سٹیرایڈوجینیسیس اور ڈیٹوکسفیکیشن میں شامل ہیں۔ گھلنشیلتا جب کوئی محلول کسی سالوینٹ میں سنترپت محلول بناتا ہے، تو کسی دیئے گئے درجہ حرارت پر محلول کا ارتکاز اس درجہ حرارت پر توازن مستقل سے طے ہوتا ہے۔ ٹھوس حالت میں خالص مادے کی سرگرمی تعریف کے مطابق ایک ہے، لہذا اظہار آسان ہوجاتا ہے اگر محلول الگ نہیں ہوتا ہے تو خلاصہ کو ایک ہی اصطلاح سے تبدیل کر دیا جاتا ہے، لیکن اگر علیحدگی واقع ہوتی ہے، جیسا کہ آئنک مادوں کے ساتھ ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، Na2SO4 کے ساتھ، اور اس طرح گھلنشیل مصنوعات کو ارتکاز کے طور پر لکھا جاتا ہے، جس کی طرف اشارہ کیا جاتا ہے [.]، عام طور پر سرگرمیوں کی جگہ استعمال کیا جاتا ہے، لیکن سرگرمی کو دوسرے نمک کی موجودگی کو مدنظر رکھنا چاہیے جس میں کوئی آئن مشترک نہیں ہے، نام نہاد نمک اثر۔ جب ایک اور نمک موجود ہوتا ہے جس میں ایک آئن مشترک ہوتا ہے، تو عام آئن اثر عمل میں آتا ہے، جس سے بنیادی محلول کی گھلنشیلتا کم ہوتی ہے۔ تقسیم جب ایک سالوینٹ میں کسی مادہ کے محلول کو دوسرے سالوینٹ کے ساتھ توازن میں لایا جاتا ہے جو پہلے سالوینٹ کے ساتھ غیر متصل ہوتا ہے، تو تحلیل شدہ مادہ کو دو سالوینٹس کے درمیان تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ دو سالوینٹس میں ارتکاز کا تناسب تقسیم گتانک یا تقسیم گتانک کے نام سے جانا جاتا ہے۔ تقسیم گتانک کو دو مراحل میں محلول کے تجزیاتی ارتکاز کے تناسب کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ روایت کے مطابق قدر کو لوگرتھمک شکل میں رپورٹ کیا جاتا ہے۔ تقسیم گتانک کی وضاحت ایک مخصوص درجہ حرارت پر کی جاتی ہے اور، اگر قابل اطلاق ہو تو، آبی مرحلے کا پی ایچ۔ فارماکولوجی میں تقسیم کے گتانک بہت اہم ہیں کیونکہ وہ اس بات کا تعین کرتے ہیں کہ کوئی مادہ خون (ایک آبی محلول) سے خلیے کی دیوار سے کس حد تک گزر سکتا ہے جو کہ نامیاتی سالوینٹ کی طرح ہے۔ ان کی پیمائش عام طور پر پانی اور آکٹانول کو دو سالوینٹس کے طور پر استعمال کرتے ہوئے کی جاتی ہے، جس سے نام نہاد آکٹانول-واٹر پارٹیشن گتانک حاصل ہوتا ہے۔ بہت سے دواسازی مرکبات کمزور ایسڈ یا کمزور بیس ہوتے ہیں۔ اس طرح کا مرکب پروٹونشن کی ایک مختلف حد کے ساتھ موجود ہو سکتا ہے جو پی ایچ اور تیزاب کی علیحدگی کے مستقل پر منحصر ہوتا ہے۔ چونکہ نامیاتی مرحلے میں کم ڈائی الیکٹرک مستقل ہوتا ہے اس لیے جن پرجاتیوں میں کوئی برقی چارج نہیں ہوتا ہے ان کے آبی مرحلے سے نامیاتی مرحلے میں گزرنے کا سب سے زیادہ امکان ہوتا ہے۔ یہاں تک کہ پی ایچ 7-7.2 پر، حیاتیاتی پی ایچ اقدار کی حد، آبی مرحلہ ایک سے زیادہ پروٹون شدہ شکل کے درمیان توازن کی حمایت کر سکتا ہے۔ لاگ پی کا تعین آبی مرحلے میں مادے کے تجزیاتی ارتکاز سے ہوتا ہے، یعنی توازن میں مختلف انواع کے ارتکاز کا مجموعہ۔ سالوینٹ نکالنے کا استعمال علیحدگی اور صفائی کے عمل میں بڑے پیمانے پر کیا جاتا ہے۔ اس کی آسان ترین شکل میں ایک رد عمل نامیاتی سالوینٹ میں انجام دیا جاتا ہے اور ناپسندیدہ ضمنی مصنوعات کو ایک خاص پی ایچ پر پانی میں نکال کر ہٹا دیا جاتا ہے۔ دھاتی آئن کو آبی مرحلے سے نامیاتی مرحلے میں نکالا جا سکتا ہے جس میں نمک گھلنشیل نہیں ہوتا ہے، ایک لگینڈ شامل کرکے۔ لگینڈ، لا -، دھاتی آئن، ایم بی +، [ایم ایل ایکس] (بی − ایکس) + کے ساتھ ایک کمپلیکس بناتا ہے جس کی مضبوط بیرونی سطح ہائیڈروفوبک ہوتی ہے۔ اگر کمپلیکس میں برقی چارج نہیں ہے تو اسے نامیاتی مرحلے میں نسبتا آسانی سے نکالا جائے گا۔ اگر کمپلیکس چارج کیا جاتا ہے، تو اسے آئن جوڑی کے طور پر نکالا جاتا ہے۔ اضافی لگینڈ کی ہمیشہ ضرورت نہیں ہوتی۔ مثال کے طور پر، یورینیل نائٹریٹ، یو او 2 (این او 3) 2، ڈائیتھائل ایتھر میں گھلنشیل ہے کیونکہ سالوینٹ خود لگینڈ کے طور پر کام کرتا ہے۔ یہ خاصیت ماضی میں یورینیم کو دیگر دھاتوں سے الگ کرنے کے لیے استعمال کی جاتی تھی جن کے نمکیات آسمان میں گھلنشیل نہیں ہوتے ہیں۔ فی الحال ٹرائی-این-بیوٹیل فاسفیٹ، ٹی بی پی جیسے لگینڈ کا استعمال کرتے ہوئے مٹی کے تیل میں نکالنے کو ترجیح دی جاتی ہے۔ پیوریکس کے عمل میں، جو عام طور پر جوہری دوبارہ پروسیسنگ میں استعمال ہوتا ہے، یورینیم (VI) کو مضبوط نائٹرک ایسڈ سے برقی طور پر غیر جانبدار کمپلیکس [UO2 (TBP) 2 (NO3) 2] کے طور پر نکالا جاتا ہے۔ مضبوط نائٹرک ایسڈ نائٹریٹ آئنوں کا زیادہ ارتکاز فراہم کرتا ہے جو توازن کو کمزور نائٹریٹو کمپلیکس کے حق میں دھکیلتا ہے۔ یورینیم کو کمزور نائٹرک ایسڈ میں بیک ایکسٹریکشن (اسٹرپنگ) کے ذریعے بازیافت کیا جاتا ہے۔ پلوٹونیم (IV) اسی طرح کا کمپلیکس بناتا ہے، [پیو او 2 (ٹی بی پی) 2 (این او 3) 2] اور اس کمپلیکس میں موجود پلوٹونیم کو یورینیم سے الگ کرنے کے لیے کم کیا جا سکتا ہے۔ سالوینٹ نکالنے کا ایک اور اہم استعمال لینتھانائڈز کی علیحدگی میں ہے۔ یہ عمل ٹی بی پی کا بھی استعمال کرتا ہے اور کمپلیکس کو مٹی کے تیل میں نکالا جاتا ہے۔ علیحدگی حاصل کی جاتی ہے کیونکہ ٹی بی پی کمپلیکس کی تشکیل کے لیے استحکام مستقل بڑھتا ہے جیسے جیسے لینتھانائڈ آئن کا سائز کم ہوتا ہے۔ آئن جوڑی نکالنے کی ایک مثال نامیاتی سالوینٹ میں پوٹاشیم پرمینگنیٹ، KMnO4 کے ذریعے آکسیکرن کو فعال کرنے کے لیے لگینڈ کے استعمال میں ہے۔ KMnO4 نامیاتی سالوینٹس میں گھلنشیل نہیں ہے۔ جب ایک لگینڈ، جیسے تاج ایتھر کو KMnO4 کے آبی محلول میں شامل کیا جاتا ہے، تو یہ پوٹاشیم کیشن کے ساتھ ایک ہائیڈروفوبک کمپلیکس بناتا ہے جو غیر چارج شدہ آئن جوڑی [KL] + [MnO4]-کو نامیاتی سالوینٹ میں نکالنے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ بھی دیکھیں: مرحلہ منتقلی اتپریرک۔ تقسیم کرنے کے زیادہ پیچیدہ مسائل (یعنی۔ 3 یا اس سے زیادہ مراحل موجود ہیں) بعض اوقات فوگسیٹی صلاحیت کے نقطہ نظر سے نمٹا جا سکتا ہے۔ کرومیٹوگرافی میں مادوں کو ایک مستحکم مرحلے اور متحرک مرحلے کے درمیان تقسیم کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے۔ تجزیہ موبائل مرحلے میں تحلیل ہو جاتا ہے، اور اسٹیشنری مرحلے سے گزر جاتا ہے۔ ساکن مرحلے کے لیے تجزیہ کاروں کی مختلف وابستگی کی وجہ سے علیحدگی ہوتی ہے۔ ایک تقسیم مستقل، کے ڈی کی تعریف اس طرح کی جا سکتی ہے کہ جہاں کے طور پر اور ایم بالترتیب اسٹیشنری اور موبائل مراحل میں توازن کی سرگرمیاں ہیں۔ یہ دکھایا جا سکتا ہے کہ منتقلی کی شرح،، تقسیم کے مستقل f سے متعلق ہے جو ایک عنصر ہے جو دونوں مراحل کے حجم پر منحصر ہے۔ اس طرح، مستحکم مرحلے کے لیے محلول کی وابستگی جتنی زیادہ ہوگی، نقل مکانی کی شرح اتنی ہی سست ہوگی۔ کرومیٹوگرافک تکنیکوں کی وسیع اقسام ہیں، جو اسٹیشنری اور موبائل مراحل کی نوعیت پر منحصر ہیں۔ جب اسٹیشنری مرحلہ ٹھوس ہوتا ہے، تو تجزیہ کار اس کے ساتھ ایک کمپلیکس تشکیل دے سکتا ہے۔ ایک واٹر سافٹنر سلفونٹ آئن ایکسچینج رال کے ساتھ انتخابی پیچیدگی کے ذریعے کام کرتا ہے۔ سوڈیم آئن رال کے ساتھ نسبتا کمزور کمپلیکس بناتے ہیں۔ جب سخت پانی رال سے گزرتا ہے تو میگنیشیم اور کیلشیم کے ڈیویلینٹ آئن سوڈیم آئنوں کو ہٹاتے ہیں اور رال پر برقرار رہتے ہیں، R. RNa + M2 + RM + + Na + کالم سے نکلنے والا پانی نسبتا سوڈیم آئنوں سے بھرپور ہوتا ہے اور کیلشیم اور میگنیشیم میں ناقص ہوتا ہے جو کالم پر برقرار رہتا ہے۔ کالم کو اس کے ذریعے سوڈیم کلورائد کا ایک مضبوط محلول گزر کر دوبارہ پیدا کیا جاتا ہے، تاکہ کالم پر رال-سوڈیم کمپلیکس دوبارہ تشکیل پائے۔ آئن ایکسچینج کرومیٹوگرافی ایک رال کا استعمال کرتی ہے جیسے کہ چیلکس 100 جس میں امینوڈیسیٹیٹ کے باقیات، پولیمر ریڑھ کی ہڈی سے منسلک ہوتے ہیں، مختلف دھاتی آئنوں کے ساتھ مختلف طاقتوں کے چیلیٹ کمپلیکس بناتے ہیں، جس سے آئنوں جیسے کہ کیو 2 + اور نی 2 + کو کرومیٹوگرافک طور پر الگ کیا جا سکتا ہے۔ پیچیدہ تشکیل کی ایک اور مثال چیرل کرومیٹوگرافی میں ہے جس میں اینانٹیومرز کو ایک دوسرے سے الگ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اسٹیشنری فیز خود چیرل ہوتا ہے اور اینانٹیومرز کے ساتھ منتخب طور پر کمپلیکس بناتا ہے۔ دیگر اقسام کی کرومیٹوگرافی میں ٹھوس ساکن مرحلے کے ساتھ، جیسے پتلی پرت والی کرومیٹوگرافی میں تجزیہ کو منتخب طور پر ٹھوس پر جذب کیا جاتا ہے۔ گیس مائع کرومیٹوگرافی (جی ایل سی) میں اسٹیشنری فیز ایک مائع ہے جیسے پولی ڈائی میتھائل سائلوکسین، جو شیشے کی ٹیوب پر لیپت ہوتا ہے۔ علیحدگی اس لیے حاصل کی جاتی ہے کیونکہ گیس کے مختلف اجزاء میں مستحکم مرحلے میں مختلف گھلنشیلتا ہوتی ہے۔ جی ایل سی کو گیس کے مرکب میں لفظی طور پر سینکڑوں اجزاء کو الگ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جیسے سگریٹ کا دھواں یا ضروری تیل، جیسے لیوینڈر کا تیل۔ خالص مادوں کے لیے تھرموڈینامک ڈیٹا بیس بھی دیکھیں نوٹ بیرونی روابط کیمیائی توازن ڈاؤن لوڈ کرنے کے قابل کتاب حوالہ جات ایک کلاسک کتاب، آخری بار 1997 میں دوبارہ شائع ہوئی۔ بیرونی روابط فزیکل کیمسٹری ویڈیو کلپس پر مشتمل مضامین