critical solution temperature

critical solution temperature

Determination of Critical Solution Temperature (CST) of Phenol–Water system practical in Hindi with complete theory, aim, apparatus, procedure, observation table, graph, calculations, result, precautions and viva questions for B.Sc and M.Sc chemistry students.

Determination of Critical Solution Temperature (CST) of Phenol–Water System

उद्देश्य (Aim)

Phenol–Water system में Critical Solution Temperature (CST) तथा विभिन्न मिश्रणों के लिए Mutual Solubility Temperature (MST) का निर्धारण करना।

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सिद्धांत (Theory)

जब दो द्रव एक-दूसरे में सीमित मात्रा में घुलते हैं, तब एक निश्चित तापमान पर वे पूरी तरह से एक-दूसरे में घुल सकते हैं। उस तापमान को Critical Solution Temperature (CST) या Consolute Temperature कहते हैं।

Phenol और water एक partially miscible liquid pair हैं। सामान्य तापमान पर phenol और water पूरी तरह नहीं घुलते और दो अलग-अलग परतें बनाते हैं। लेकिन तापमान बढ़ाने पर उनकी घुलनशीलता बढ़ती जाती है और एक निश्चित तापमान पर दोनों द्रव पूरी तरह एक homogeneous solution बना लेते हैं।

यह तापमान Upper Critical Solution Temperature (UCST) कहलाता है।

Phenol–water system में UCST लगभग 66°C के आसपास होता है।

Critical Solution Temperature

वह तापमान जिस पर दो आंशिक रूप से घुलनशील द्रव सभी अनुपातों में पूरी तरह मिश्रित हो जाते हैं, उसे Critical Solution Temperature कहते हैं।

Mutual Solubility

दो द्रवों की वह अधिकतम घुलनशीलता जो एक-दूसरे में किसी निश्चित तापमान पर प्राप्त होती है, Mutual Solubility कहलाती है।

Phenol–Water System

Phenol एक organic compound है जबकि water एक polar solvent है। दोनों की polarity अलग होने के कारण ये सामान्य तापमान पर पूरी तरह मिश्रित नहीं होते।

लेकिन तापमान बढ़ने पर molecules की kinetic energy बढ़ जाती है और intermolecular forces कम प्रभावी हो जाते हैं, जिससे दोनों द्रव एक-दूसरे में घुलने लगते हैं।

जब solution को गर्म किया जाता है तो एक समय ऐसा आता है जब दोनों परतें गायब हो जाती हैं और solution clear हो जाता है। यही तापमान CST कहलाता है।

यदि solution को ठंडा किया जाए तो कुछ तापमान पर फिर से दो परतें बन जाती हैं।

Phase Diagram

Phenol–water system का phase diagram temperature vs composition graph के रूप में बनाया जाता है। इस graph में एक inverted U-shaped curve बनती है जिसका highest point Critical Solution Temperature होता है।

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आवश्यक उपकरण (Apparatus)

1. Test tubes
2. Thermometer
3. Water bath
4. Test tube holder
5. Pipette
6. Beaker
7. Stirrer

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आवश्यक रसायन (Chemicals)

1. Phenol
2. Distilled water

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प्रयोग की विधि (Procedure)

1. पाँच साफ test tubes लें।
2. इनमें अलग-अलग अनुपात में phenol और water डालें।
3. उदाहरण के लिए निम्न मिश्रण तैयार करें:

• Tube 1 → 2 ml phenol + 8 ml water
• Tube 2 → 4 ml phenol + 6 ml water
• Tube 3 → 5 ml phenol + 5 ml water
• Tube 4 → 6 ml phenol + 4 ml water
• Tube 5 → 8 ml phenol + 2 ml water

4. सभी test tubes को water bath में रखें।
5. thermometer की सहायता से तापमान मापते रहें।
6. धीरे-धीरे water bath को गर्म करें।
7. जब दोनों परतें गायब हो जाएँ और solution clear हो जाए तो उस तापमान को नोट करें।
8. अब solution को धीरे-धीरे ठंडा होने दें।
9. जिस तापमान पर दोबारा turbidity दिखाई दे, उसे भी नोट करें।
10. इसी प्रकार सभी test tubes के लिए readings लें।

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प्रेक्षण (Observation)

Table: Composition and Temperature

Tube	Phenol (ml)	Water (ml)	Temperature of Clearing (°C)	Temperature of Turbidity (°C)	Average Temperature
1	2	8	58	56	57
2	4	6	62	60	61
3	5	5	67	65	66
4	6	4	63	61	62
5	8	2	59	57	58

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गणना (Calculations)

Average temperature का सूत्र:$$Average\ Temperature = \frac{Clearing\ Temperature + Turbidity\ Temperature}{2}$$Average Temperature=2Clearing Temperature+Turbidity Temperature​

Example (Tube 3)

$$Average = \frac{67 + 65}{2}$$$$= \frac{132}{2}$$$$= 66^\circ C$$

यह तापमान system का Critical Solution Temperature (CST) है।

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ग्राफ (Graph)

Graph plot करें:

• X-axis → Phenol concentration
• Y-axis → Temperature

Graph में inverted U-shaped curve प्राप्त होती है।

Curve का highest point Critical Solution Temperature (CST) को दर्शाता है।

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परिणाम (Result)

Phenol–Water system के लिए Critical Solution Temperature (CST) लगभग 66°C प्राप्त हुई।

यह परिणाम literature value के काफी निकट है।

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सावधानियाँ (Precautions)

1. Phenol को सावधानी से संभालें क्योंकि यह corrosive होता है।
2. Test tubes को धीरे-धीरे गर्म करें।
3. Thermometer को ठीक से पढ़ें।
4. Mixture को अच्छी तरह हिलाएँ।
5. Temperature reading ध्यान से लें।

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त्रुटि के स्रोत (Sources of Error)

1. तापमान reading में गलती
2. Phenol की अशुद्धता
3. Test tube में unequal mixing
4. Water bath का तापमान समान न होना

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वाइवा प्रश्न (Viva Questions)

1. Critical Solution Temperature क्या है?
वह तापमान जिस पर दो आंशिक रूप से घुलनशील द्रव सभी अनुपातों में पूरी तरह मिश्रित हो जाते हैं।

2. Phenol–Water system में किस प्रकार का CST होता है?
Upper Critical Solution Temperature (UCST)

3. Phenol–Water system का CST कितना होता है?
लगभग 66°C

4. Mutual solubility क्या है?
दो द्रवों की अधिकतम घुलनशीलता जो वे एक-दूसरे में किसी निश्चित तापमान पर प्राप्त करते हैं।

5. Temperature बढ़ाने से solubility क्यों बढ़ती है?
क्योंकि molecules की kinetic energy बढ़ जाती है।