تیزاب اور اساس: ذراتی نقطہ نظر

پانی پر مبنی کچھ محلول کٹے ہوئے حصے پر جلن پیدا کرتے ہیں، دھات کے ساتھ مل کر جھاگ بناتے ہیں، یا انڈیکیٹر پیپر (indicator paper) کا رنگ تبدیل کر دیتے ہیں۔ یہ مشاہدات اس لیے ہوتے ہیں کیونکہ حل شدہ ذرات میں تبدیلی آتی ہے۔ خاص طور پر، تیزاب اور اساس پانی میں ہائیڈرونیم (hydronium) اور ہائیڈرو آکسائیڈ (hydroxide) آئنز کی مقدار (کنسنٹریشن) کو تبدیل کرتے ہیں۔ pH ہائیڈرونیم کی مقدار کی ایک لوگارتھمک (logarithmic) پیمائش ہے، لہذا تیزابیت درحقیقت $[H_3O^+]$ کی مقدار کا ہی معاملہ ہے۔

آپ اکثر کسی ظاہری (میکروسکوپک) علامت کا تعلق ذراتی سطح کی وجہ سے جوڑ سکتے ہیں۔

• انڈیکیٹر کا رنگ اس لیے تبدیل ہوتا ہے کیونکہ انڈیکیٹر کے مالیکیولز پروٹون حاصل کرتے یا خارج کرتے ہیں، جس سے ان کی الیکٹران کی تقسیم اور روشنی کو جذب کرنے کی صلاحیت بدل جاتی ہے۔
• جب زیادہ آئنز موجود ہوں تو برقی موصلیت (conductivity) بڑھ جاتی ہے، کیونکہ حرکت کرنے والے آئنز محلول میں چارج کو منتقل کرتے ہیں۔
• کچھ دھاتوں کے ساتھ ردعمل تب ہوتا ہے جب $H_3O^+$ دستیاب ہو تاکہ وہ $H_2(g)$ میں ریڈیوس (reduce) ہو سکے، جبکہ دھات کے ایٹم آکسائڈائز (oxidize) ہو کر دھاتی آئنز میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔

حفاظتی حد ذائقہ چکھنا اور جلد پر براہِ راست ٹیسٹ کرنا تیزاب یا اساس کی شناخت کے درست طریقے نہیں ہیں، کیونکہ تیز اور کاٹ دار (corrosive) محلول بغیر کسی پیشگی اطلاع کے بافتوں (tissues) کو نقصان پہنچا سکتے ہیں۔

پانی میں پروٹون کی منتقلی

برونسٹڈ-لوری (Brønsted-Lowry) ماڈل میں، تیزاب ایک پروٹون $H^+$ عطیہ کرتا ہے اور اساس ایک پروٹون قبول کرتا ہے۔ پروٹون کی منتقلی کا مطلب یہ نہیں ہے کہ کوئی آزاد پروٹون پانی میں طویل عرصے تک تیرتا پھرے۔ پروٹون مالیکیولز کے درمیان منتقل ہوتا ہے، اور پانی میں اسے ہائیڈرونیم ($H_3O^+$) کی شکل میں لے جایا جاتا ہے۔

ذراتی سطح پر سمجھنے کے لیے ایک مفید ابتدائی تصور یہ ہے کہ پانی کو ایک فعال شریک کے طور پر دیکھا جائے۔ جب تیزاب کا مالیکیول $HA$ پانی میں داخل ہوتا ہے، تو پانی کا مالیکیول اس کا پروٹون قبول کر کے $H_3O^+$ اور کونجوگیٹ بیس (conjugate base) $A^-$ بنا سکتا ہے۔ ذراتی سطح پر متوازن مساوات یہ ہے:

$$HA(aq)+H_2O(l)\rightleftharpoons H_3O^+(aq)+A^-(aq)$$

ایٹموں اور چارج کا موازنہ بقائے مادّہ اور چارج کی تصدیق کرتا ہے۔

• بائیں جانب ایٹم: $H$ کی تعداد $1+2=3$ ہے، $A$ کی 1 ہے، $O$ کی 1 ہے
• دائیں جانب ایٹم: $H$ کی تعداد 3 ہے، $A$ کی 1 ہے، $O$ کی 1 ہے
• بائیں جانب چارج: 0
• دائیں جانب چارج: $(+1)+(-1)=0$

اسی طرح، ایک اساس $B$ پانی سے پروٹون قبول کر سکتا ہے، جس سے $BH^+$ اور $OH^-$ بنتے ہیں۔ بنیادی نکتہ یہ ہے کہ تیزاب اور اساس کی تعریف اس بنیاد پر کی جاتی ہے کہ وہ پروٹون کی منتقلی میں کیا کردار ادا کرتے ہیں، اور پانی اکثر وہ مالیکیول ہوتا ہے جو اس پروٹون کو وصول کرتا ہے یا فراہم کرتا ہے۔

پانی میں پروٹون کی منتقلی کے ذراتی ماڈل کا تصور کریں۔

تین تعریفیں اور ان کی اہمیت

مختلف تعریفیں مختلف شواہد اور مختلف اقسام کے کیمیائی تعاملات (reactions) کو نمایاں کرتی ہیں۔ آرہینیس (Arrhenius) ایسڈ پانی میں $[H_3O^+]$ کی مقدار بڑھاتا ہے اور آرہینیس بیس پانی میں $[OH^-]$ کی مقدار میں اضافہ کرتا ہے۔ یہ طریقہ $HCl(aq)$ اور $NaOH(aq)$ جیسے آبی محلولوں کے لیے تو کارآمد ہے، لیکن ان اساسوں (bases) کا احاطہ نہیں کرتا جن میں $OH^-$ موجود نہیں ہوتا۔

برونسٹڈ-لوری (Brønsted-Lowry) کا نظریہ زیادہ وسیع ہے کیونکہ اس کی توجہ پروٹون کی منتقلی پر مرکوز ہوتی ہے، چاہے اساس کے فارمولے میں $OH^-$ موجود نہ ہو۔ مثال کے طور پر، $NH_3$ ایک برونسٹڈ-لوری بیس ہے کیونکہ یہ پانی سے پروٹون قبول کرتا ہے۔

لیوس (Lewis) ایسڈ الیکٹران کا جوڑا قبول کرتا ہے اور لیوس بیس الیکٹران کا جوڑا عطیہ کرتا ہے، لہذا اس کا اطلاق پروٹون کی منتقلی سے آگے تک ہوتا ہے۔ $BF_3$ جیسا مالیکیول ایک لیوس ایسڈ ہے کیونکہ بورون (boron) کے پاس ایک خالی مدارچہ (orbital) ہوتا ہے جو الیکٹران کا تنہا جوڑا (lone pair) قبول کر سکتا ہے، حالانکہ $BF_3$ میں عطیہ کرنے کے لیے کوئی ہائیڈروجن موجود نہیں ہوتا۔

یہ واضح کریں کہ کس طرح کئی جانے پہچانے مادّے ایک تعریف پر تو پورا اترتے ہیں لیکن دوسری پر نہیں۔