अम्ल

Acidic (band)

File:Zn reaction with HCl.JPG

जिंक, एक विशिष्ट धातु, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल, एक विशिष्ट अम्ल के साथ अभिक्रिया कर रही है

एक अम्ल (acid) एक अणु या आयन है जो या तो प्रोटॉन (अर्थात हाइड्रोजन धनायन, H⁺) दान करने में सक्षम है, जिसे ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल के रूप में जाना जाता है, या इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ सहसंयोजक बंध बनाने में सक्षम है, जिसे लुईस अम्ल के रूप में जाना जाता है।

अम्लों की पहली श्रेणी प्रोटॉन दाता, या ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल है। जलीय विलयन के विशेष मामले में, प्रोटॉन दाता हाइड्रोनियम आयन H₃O⁺ बनाते हैं और इन्हें अरेनियस अम्ल के रूप में जाना जाता है। ब्रोंस्टेड और लोरी ने अरेनियस सिद्धांत को गैर-जलीय विलायकों को शामिल करने के लिए सामान्यीकृत किया। एक ब्रोंस्टेड-लोरी या अरेनियस अम्ल में आमतौर पर एक हाइड्रोजन परमाणु होता है जो एक ऐसी रासायनिक संरचना से बंधा होता है जो H⁺ के नुकसान के बाद भी ऊर्जावान रूप से अनुकूल रहती है।

जलीय अरेनियस अम्लों में विशिष्ट गुण होते हैं जो अम्ल का व्यावहारिक विवरण प्रदान करते हैं। अम्ल खट्टे स्वाद वाले जलीय विलयन बनाते हैं, नीले लिटमस को लाल कर सकते हैं, और क्षारों तथा कुछ धातुओं (जैसे कैल्शियम) के साथ अभिक्रिया करके लवण बनाते हैं। 'अम्ल' (acid) शब्द लैटिन acidus से लिया गया है, जिसका अर्थ है 'खट्टा'। अम्ल के जलीय विलयन का pH 7 से कम होता है और बोलचाल की भाषा में इसे "अम्ल" भी कहा जाता है (जैसे "अम्ल में घुला हुआ"), जबकि सख्त परिभाषा केवल विलेय को संदर्भित करती है। कम pH का अर्थ है उच्च अम्लता (acidity), और इस प्रकार विलयन में हाइड्रोजन धनायनों की उच्च सांद्रता। जिन रसायनों या पदार्थों में अम्ल का गुण होता है, उन्हें अम्लीय (acidic) कहा जाता है।

सामान्य जलीय अम्लों में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (हाइड्रोजन क्लोराइड का एक विलयन जो पेट में जठर अम्ल में पाया जाता है और पाचक एंजाइम को सक्रिय करता है), एसिटिक अम्ल (सिरका इस तरल का एक तनु जलीय विलयन है), सल्फ्यूरिक अम्ल (कार बैटरी में उपयोग किया जाता है), और साइट्रिक अम्ल (खट्टे फलों में पाया जाता है) शामिल हैं। जैसा कि ये उदाहरण दिखाते हैं, अम्ल (बोलचाल के अर्थ में) विलयन या शुद्ध पदार्थ हो सकते हैं, और ऐसे अम्लों (सख्त अर्थ में) से प्राप्त किए जा सकते हैं जो ठोस, तरल या गैस होते हैं। प्रबल अम्ल और कुछ सांद्रित दुर्बल अम्ल संक्षारक होते हैं, लेकिन कार्बोरेन और बोरिक अम्ल जैसे अपवाद भी हैं।

अम्लों की दूसरी श्रेणी लुईस अम्ल है, जो एक इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं। एक उदाहरण बोरॉन ट्राइफ्लोराइड (BF₃) है, जिसके बोरॉन परमाणु में एक रिक्त कक्षक होता है जो एक क्षार में परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों के एक एकाकी युग्म को साझा करके एक सहसंयोजक बंध बना सकता है, उदाहरण के लिए अमोनिया (NH₃) में नाइट्रोजन परमाणु। लुईस ने इसे ब्रोंस्टेड परिभाषा के सामान्यीकरण के रूप में माना, ताकि एक अम्ल एक ऐसी रासायनिक प्रजाति हो जो सीधे इलेक्ट्रॉन युग्मों को स्वीकार करती है या विलयन में प्रोटॉन (H⁺) जारी करके, जो फिर इलेक्ट्रॉन युग्मों को स्वीकार करते हैं। हालाँकि, हाइड्रोजन क्लोराइड, एसिटिक अम्ल और अधिकांश अन्य ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल इलेक्ट्रॉन युग्म के साथ सहसंयोजक बंध नहीं बना सकते हैं, और इसलिए वे लुईस अम्ल नहीं हैं। इसके विपरीत, कई लुईस अम्ल अरेनियस या ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल नहीं होते हैं। आधुनिक शब्दावली में, एक 'अम्ल' निहित रूप से एक ब्रोंस्टेड अम्ल है न कि लुईस अम्ल, क्योंकि रसायनज्ञ लगभग हमेशा लुईस अम्ल को स्पष्ट रूप से ऐसा ही कहते हैं।

परिभाषाएं और अवधारणाएं

मुख्य लेख: अम्ल-क्षार अभिक्रिया

आधुनिक परिभाषाएं सभी अम्लों के लिए सामान्य मूलभूत रासायनिक अभिक्रियाओं से संबंधित हैं।

दैनिक जीवन में मिलने वाले अधिकांश अम्ल जलीय विलयन होते हैं, या उन्हें पानी में घोला जा सकता है, इसलिए अरेनियस और ब्रोंस्टेड-लोरी परिभाषाएं सबसे अधिक प्रासंगिक हैं।

ब्रोंस्टेड-लोरी परिभाषा सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली परिभाषा है; जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न हो, यह माना जाता है कि अम्ल-क्षार अभिक्रियाओं में एक अम्ल से क्षार में प्रोटॉन (H⁺) का स्थानांतरण शामिल होता है।

हाइड्रोनियम आयन तीनों परिभाषाओं के अनुसार अम्ल हैं। हालाँकि अल्कोहल और एमाइन ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल हो सकते हैं, वे अपने ऑक्सीजन और नाइट्रोजन परमाणुओं पर इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्मों के कारण लुईस क्षार के रूप में भी कार्य कर सकते हैं।

अरेनियस अम्ल

File:Arrhenius2.jpg

स्वांते अरेनियस

1884 में, स्वांते अरेनियस ने अम्लता के गुणों का श्रेय हाइड्रोजन धनायनों (H⁺) को दिया, जिन्हें बाद में प्रोटॉन या हाइड्रोन के रूप में वर्णित किया गया। एक अरेनियस अम्ल वह पदार्थ है जो, जब पानी में मिलाया जाता है, तो पानी में H⁺ आयनों की सांद्रता बढ़ जाती है। रसायनज्ञ अक्सर H⁺(aq) लिखते हैं और अम्ल-क्षार अभिक्रियाओं का वर्णन करते समय हाइड्रोजन धनायन को संदर्भित करते हैं, लेकिन मुक्त हाइड्रोजन नाभिक, एक प्रोटॉन, पानी में अकेले मौजूद नहीं होता है, यह हाइड्रोनियम आयन (H₃O⁺) या अन्य रूपों (H₅O₂⁺, H₉O₄⁺) के रूप में मौजूद होता है। इस प्रकार, एक अरेनियस अम्ल को ऐसे पदार्थ के रूप में भी वर्णित किया जा सकता है जो पानी में मिलाए जाने पर हाइड्रोनियम आयनों की सांद्रता बढ़ाता है। उदाहरणों में हाइड्रोजन क्लोराइड और एसिटिक अम्ल जैसे आणविक पदार्थ शामिल हैं।

दूसरी ओर, एक अरेनियस क्षार वह पदार्थ है जो पानी में घुलने पर हाइड्रॉक्साइड (OH⁻) आयनों की सांद्रता बढ़ाता है। यह हाइड्रोनियम की सांद्रता को कम करता है क्योंकि आयन अभिक्रिया करके H₂O अणु बनाते हैं:

H₃O + OH ⇌ H₂O_(liq) + H₂O_(liq)

इस साम्यावस्था के कारण, हाइड्रोनियम की सांद्रता में कोई भी वृद्धि हाइड्रॉक्साइड की सांद्रता में कमी के साथ होती है। इस प्रकार, एक अरेनियस अम्ल को वह भी कहा जा सकता है जो हाइड्रॉक्साइड सांद्रता को कम करता है, जबकि एक अरेनियस क्षार इसे बढ़ाता है।

एक अम्लीय विलयन में, हाइड्रोनियम आयनों की सांद्रता 10⁻⁷ मोल प्रति लीटर से अधिक होती है। चूंकि pH को हाइड्रोनियम आयनों की सांद्रता के ऋणात्मक लघुगणक के रूप में परिभाषित किया गया है, इसलिए अम्लीय विलयनों का pH 7 से कम होता है।

ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल

मुख्य लेख: ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल-क्षार सिद्धांत

एसिटिक अम्ल, CH3COOH, एक मिथाइल समूह, CH3, से बना है, जो रासायनिक रूप से एक कार्बोक्सिलेट समूह, COOH से बंधा है। कार्बोक्सिलेट समूह एक प्रोटॉन खो सकता है और इसे एक पानी के अणु, H20 को दान कर सकता है, जिससे एक एसीटेट आयन CH3COO- पीछे रह जाता है और एक हाइड्रोनियम धनायन H3O बनता है। यह एक साम्यावस्था अभिक्रिया है, इसलिए विपरीत प्रक्रिया भी हो सकती है।

एसिटिक अम्ल, एक दुर्बल अम्ल, एक साम्यावस्था अभिक्रिया में पानी को एक प्रोटॉन (हाइड्रोजन आयन, हरे रंग में हाइलाइट किया गया) दान करता है जिससे एसीटेट आयन और हाइड्रोनियम आयन प्राप्त होता है। लाल: ऑक्सीजन, काला: कार्बन, सफेद: हाइड्रोजन।

जबकि अरेनियस अवधारणा कई अभिक्रियाओं का वर्णन करने के लिए उपयोगी है, यह अपने दायरे में काफी सीमित भी है। 1923 में, रसायनज्ञ जोहान्स निकोलस ब्रोंस्टेड और थॉमस मार्टिन लोरी ने स्वतंत्र रूप से पहचाना कि अम्ल-क्षार अभिक्रियाओं में प्रोटॉन का स्थानांतरण शामिल होता है। एक ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल (या केवल ब्रोंस्टेड अम्ल) एक ऐसी प्रजाति है जो ब्रोंस्टेड-लोरी क्षार को एक प्रोटॉन दान करती है। ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल-क्षार सिद्धांत के अरेनियस सिद्धांत की तुलना में कई फायदे हैं। एसिटिक अम्ल (CH₃COOH) की निम्नलिखित अभिक्रियाओं पर विचार करें, जो कार्बनिक अम्ल है जो सिरके को उसका विशिष्ट स्वाद देता है:

CH₃COOH + H₂O <-> CH₃COO- + H₃O⁺

CH₃COOH + NH₃ <-> CH₃COO− + NH₄+

दोनों सिद्धांत पहली अभिक्रिया का आसानी से वर्णन करते हैं: CH₃COOH एक अरेनियस अम्ल के रूप में कार्य करता है क्योंकि यह पानी में घुलने पर H₃O⁺ के स्रोत के रूप में कार्य करता है, और यह पानी को प्रोटॉन दान करके एक ब्रोंस्टेड अम्ल के रूप में कार्य करता है। दूसरे उदाहरण में CH₃COOH वही परिवर्तन करता है, इस मामले में अमोनिया (NH₃) को एक प्रोटॉन दान करता है, लेकिन यह अम्ल की अरेनियस परिभाषा से संबंधित नहीं है क्योंकि अभिक्रिया हाइड्रोनियम का उत्पादन नहीं करती है। फिर भी, CH₃COOH एक अरेनियस और एक ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल दोनों है।

ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत का उपयोग गैर-जलीय विलयन या गैसीय अवस्था में आणविक यौगिकों की अभिक्रियाओं का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है। हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl) और अमोनिया कई अलग-अलग परिस्थितियों में मिलकर अमोनियम क्लोराइड, NH₄Cl बनाते हैं। जलीय विलयन में HCl हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के रूप में व्यवहार करता है और हाइड्रोनियम और क्लोराइड आयनों के रूप में मौजूद होता है। निम्नलिखित अभिक्रियाएं अरेनियस की परिभाषा की सीमाओं को दर्शाती हैं:

1. H₃O + Cl + NH₃ → Cl + NH_(aq) + H₂O
2. HCl_(benzene) + NH_3(benzene) → NH₄Cl_(s)
3. HCl_(g) + NH_3(g) → NH₄Cl_(s)

एसिटिक अम्ल अभिक्रियाओं की तरह, दोनों परिभाषाएं पहले उदाहरण के लिए काम करती हैं, जहां पानी विलायक है और हाइड्रोनियम आयन HCl विलेय द्वारा बनता है। अगली दो अभिक्रियाओं में आयनों का निर्माण शामिल नहीं है, लेकिन फिर भी ये प्रोटॉन-स्थानांतरण अभिक्रियाएं हैं। दूसरी अभिक्रिया में हाइड्रोजन क्लोराइड और अमोनिया (बेंजीन में घुले हुए) बेंजीन विलायक में ठोस अमोनियम क्लोराइड बनाने के लिए अभिक्रिया करते हैं और तीसरी में गैसीय HCl और NH₃ मिलकर ठोस बनाते हैं।

लुईस अम्ल

मुख्य लेख: लुईस अम्ल और क्षार

1923 में गिल्बर्ट एन. लुईस द्वारा एक तीसरी, केवल मामूली रूप से संबंधित अवधारणा प्रस्तावित की गई थी, जिसमें अम्ल-क्षार विशेषताओं वाली अभिक्रियाएं शामिल हैं जिनमें प्रोटॉन स्थानांतरण शामिल नहीं है। एक लुईस अम्ल एक ऐसी प्रजाति है जो दूसरी प्रजाति से इलेक्ट्रॉनों का एक युग्म स्वीकार करती है; दूसरे शब्दों में, यह एक इलेक्ट्रॉन युग्म स्वीकर्ता है। ब्रोंस्टेड अम्ल-क्षार अभिक्रियाएं प्रोटॉन स्थानांतरण अभिक्रियाएं हैं जबकि लुईस अम्ल-क्षार अभिक्रियाएं इलेक्ट्रॉन युग्म स्थानांतरण हैं। कई लुईस अम्ल ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल नहीं होते हैं। अम्ल-क्षार रसायन विज्ञान के संदर्भ में निम्नलिखित अभिक्रियाओं का वर्णन कैसे किया जाता है, इसके विपरीत देखें:

File:LewisAcid.png

पहली अभिक्रिया में एक फ्लोराइड आयन, F⁻, उत्पाद टेट्राफ्लोरोबोरेट बनाने के लिए बोरॉन ट्राइफ्लोराइड को एक इलेक्ट्रॉन युग्म देता है। फ्लोराइड संयोजकता इलेक्ट्रॉनों का एक युग्म "खो" देता है क्योंकि B—F बंध में साझा किए गए इलेक्ट्रॉन दो परमाणु नाभिकों के बीच के स्थान के क्षेत्र में स्थित होते हैं और इसलिए वे एकाकी फ्लोराइड आयन की तुलना में फ्लोराइड नाभिक से अधिक दूर होते हैं। BF₃ एक लुईस अम्ल है क्योंकि यह फ्लोराइड से इलेक्ट्रॉन युग्म को स्वीकार करता है। इस अभिक्रिया का वर्णन ब्रोंस्टेड सिद्धांत के संदर्भ में नहीं किया जा सकता है क्योंकि इसमें कोई प्रोटॉन स्थानांतरण नहीं होता है।

दूसरी अभिक्रिया का वर्णन किसी भी सिद्धांत का उपयोग करके किया जा सकता है। एक प्रोटॉन को एक अज्ञात ब्रोंस्टेड अम्ल से अमोनिया, एक ब्रोंस्टेड क्षार में स्थानांतरित किया जाता है; वैकल्पिक रूप से, अमोनिया एक लुईस क्षार के रूप में कार्य करता है और हाइड्रोजन आयन के साथ बंध बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों का एक एकाकी युग्म स्थानांतरित करता है। जो प्रजाति इलेक्ट्रॉन युग्म प्राप्त करती है वह लुईस अम्ल है; उदाहरण के लिए, H₃O⁺ में ऑक्सीजन परमाणु इलेक्ट्रॉनों का एक युग्म प्राप्त करता है जब H—O बंधों में से एक टूट जाता है और बंध में साझा किए गए इलेक्ट्रॉन ऑक्सीजन पर स्थानीयकृत हो जाते हैं।

संदर्भ के आधार पर, एक लुईस अम्ल को ऑक्सीकारक या इलेक्ट्रॉनरागी (electrophile) के रूप में भी वर्णित किया जा सकता है। कार्बनिक ब्रोंस्टेड अम्ल, जैसे एसिटिक, साइट्रिक या ऑक्सालिक अम्ल, लुईस अम्ल नहीं हैं। वे पानी में एक लुईस अम्ल, H⁺ उत्पन्न करने के लिए अलग हो जाते हैं, लेकिन साथ ही, वे एक लुईस क्षार (एसीटेट, साइट्रेट, या ऑक्सालेट, क्रमशः उल्लिखित अम्लों के लिए) की समान मात्रा भी उत्पन्न करते हैं। यह लेख मुख्य रूप से लुईस अम्लों के बजाय ब्रोंस्टेड अम्लों से संबंधित है।

वियोजन और साम्यावस्था

अम्लों की अभिक्रियाओं को अक्सर HA <-> H+ + A^- के रूप में सामान्यीकृत किया जाता है, जहाँ HA अम्ल का प्रतिनिधित्व करता है और A⁻ संयुग्मी क्षार है। इस अभिक्रिया को प्रोटोलाइसिस (protolysis) कहा जाता है। एक अम्ल के प्रोटोनेटेड रूप (HA) को कभी-कभी मुक्त अम्ल (free acid) भी कहा जाता है।

अम्ल-क्षार संयुग्मी जोड़े एक प्रोटॉन से भिन्न होते हैं, और उन्हें प्रोटॉन के योग या निष्कासन (प्रोटोनीकरण और विप्रोटोनीकरण, क्रमशः) द्वारा अंतःपरिवर्तित किया जा सकता है। अम्ल आवेशित प्रजाति हो सकता है और संयुग्मी क्षार तटस्थ हो सकता है, जिस स्थिति में सामान्यीकृत अभिक्रिया योजना को HA+ <-> H+ + A के रूप में लिखा जा सकता है। विलयन में अम्ल और उसके संयुग्मी क्षार के बीच एक साम्यावस्था मौजूद होती है। साम्यावस्था स्थिरांक K विलयन में अणुओं या आयनों की साम्यावस्था सांद्रता की एक अभिव्यक्ति है। कोष्ठक सांद्रता को इंगित करते हैं, जैसे कि [H₂O] का अर्थ है H₂O की सांद्रता। अम्ल वियोजन स्थिरांक K_a का उपयोग आमतौर पर अम्ल-क्षार अभिक्रियाओं के संदर्भ में किया जाता है। K_a का संख्यात्मक मान उत्पादों की सांद्रता के गुणनफल (गुणा) के बराबर होता है जिसे अभिकारकों की सांद्रता से विभाजित किया जाता है, जहाँ अभिकारक अम्ल (HA) है और उत्पाद संयुग्मी क्षार और H⁺ हैं।

$K_a=\frac{[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}][\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}]}{[\mathrm{H}\mathrm{A}]}$

दो अम्लों में से प्रबल अम्ल का K_a दुर्बल अम्ल की तुलना में अधिक होगा; प्रबल अम्ल के लिए हाइड्रोजन धनायनों का अम्ल से अनुपात अधिक होगा क्योंकि प्रबल अम्ल में अपना प्रोटॉन खोने की प्रवृत्ति अधिक होती है। चूंकि K_a के लिए संभावित मानों की सीमा परिमाण के कई क्रमों तक फैली हुई है, इसलिए एक अधिक प्रबंधनीय स्थिरांक, pK_a का अधिक बार उपयोग किया जाता है, जहाँ pK_a = −log₁₀ K_a। प्रबल अम्लों का pK_a दुर्बल अम्लों की तुलना में कम होता है। जलीय विलयन में 25 °C पर प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित pK_a अक्सर पाठ्यपुस्तकों और संदर्भ सामग्री में उद्धृत किए जाते हैं।

नामकरण

अरेनियस अम्लों का नाम उनके ऋणायनों के अनुसार रखा जाता है। शास्त्रीय नामकरण प्रणाली में, आयनिक प्रत्यय को हटा दिया जाता है और नीचे दी गई तालिका के अनुसार एक नए प्रत्यय के साथ बदल दिया जाता है। उपसर्ग "हाइड्रो-" का उपयोग तब किया जाता है जब अम्ल केवल हाइड्रोजन और एक अन्य तत्व से बना होता है। उदाहरण के लिए, HCl में क्लोराइड इसका ऋणायन है, इसलिए हाइड्रो- उपसर्ग का उपयोग किया जाता है, और -ide प्रत्यय नाम को हाइड्रोक्लोरिक अम्ल का रूप देता है।

शास्त्रीय नामकरण प्रणाली:

ऋणायन उपसर्ग	ऋणायन प्रत्यय	अम्ल उपसर्ग	अम्ल प्रत्यय	उदाहरण
per	ate	per	ic acid	परक्लोरिक अम्ल (HClO4)
				क्लोरिक अम्ल (HClO3)
	ite		ous acid	क्लोरस अम्ल (HClO2)
hypo	ite	hypo	ous acid	हाइपोक्लोरस अम्ल (HClO)
	ide	hydro	ic acid	हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl)

IUPAC नामकरण प्रणाली में, आयनिक यौगिक के नाम में बस "जलीय" (aqueous) जोड़ा जाता है। इस प्रकार, हाइड्रोजन क्लोराइड के लिए, एक अम्ल विलयन के रूप में, IUPAC नाम जलीय हाइड्रोजन क्लोराइड है।

अम्ल प्रबलता

मुख्य लेख: अम्ल प्रबलता

अम्ल की प्रबलता प्रोटॉन खोने की उसकी क्षमता या प्रवृत्ति को संदर्भित करती है। एक प्रबल अम्ल वह है जो पानी में पूरी तरह से वियोजित हो जाता है; दूसरे शब्दों में, एक मोल प्रबल अम्ल HA पानी में घुलने पर एक मोल H⁺ और एक मोल संयुग्मी क्षार, A⁻ देता है, और प्रोटोनेटेड अम्ल HA का कोई भी हिस्सा नहीं बचता है। इसके विपरीत, एक दुर्बल अम्ल केवल आंशिक रूप से वियोजित होता है और साम्यावस्था पर अम्ल और संयुग्मी क्षार दोनों विलयन में होते हैं। प्रबल अम्ल के उदाहरणों में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl), हाइड्रोआयोडिक अम्ल (HI), हाइड्रोब्रोमिक अम्ल (HBr), परक्लोरिक अम्ल (HClO₄), नाइट्रिक अम्ल (HNO₃) और सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄) शामिल हैं। पानी में, इनमें से प्रत्येक अनिवार्य रूप से 100% आयनित हो जाता है। एक अम्ल जितना प्रबल होता है, वह उतनी ही आसानी से एक प्रोटॉन, H⁺ खो देता है। विप्रोटोनीकरण की आसानी में योगदान देने वाले दो प्रमुख कारक H—A बंध की ध्रुवीयता और परमाणु A का आकार हैं, जो H—A बंध की प्रबलता निर्धारित करता है। अम्ल प्रबलता पर अक्सर संयुग्मी क्षार की स्थिरता के संदर्भ में भी चर्चा की जाती है।

प्रबल अम्लों का अम्ल वियोजन स्थिरांक, K_a, दुर्बल अम्लों की तुलना में अधिक और pK_a कम होता है।

सल्फोनिक अम्ल, जो कार्बनिक ऑक्सीअम्ल हैं, प्रबल अम्लों का एक वर्ग हैं। एक सामान्य उदाहरण टोल्यूनिसल्फोनिक अम्ल (tosylic acid) है। सल्फ्यूरिक अम्ल के विपरीत, सल्फोनिक अम्ल ठोस हो सकते हैं। वास्तव में, पॉलिस्टीरीन जिसे पॉलिस्टीरीन सल्फोनेट में कार्यात्मक बनाया गया है, एक ठोस प्रबल अम्लीय प्लास्टिक है जिसे फ़िल्टर किया जा सकता है।

सुपरअम्ल (Superacids) 100% सल्फ्यूरिक अम्ल से अधिक प्रबल अम्ल होते हैं। सुपरअम्ल के उदाहरणों में फ्लोरोएंटिमोनिक अम्ल, मैजिक अम्ल और परक्लोरिक अम्ल शामिल हैं। सबसे प्रबल ज्ञात अम्ल हीलियम हाइड्राइड आयन है, जिसकी प्रोटॉन बंधुता 177.8kJ/mol है। सुपरअम्ल पानी को स्थायी रूप से प्रोटोनेट करके आयनिक, क्रिस्टलीय हाइड्रोनियम "लवण" दे सकते हैं। वे कार्बोकेशन को भी मात्रात्मक रूप से स्थिर कर सकते हैं।

जबकि K_a एक अम्ल यौगिक की प्रबलता को मापता है, एक जलीय अम्ल विलयन की प्रबलता को pH द्वारा मापा जाता है, जो विलयन में हाइड्रोनियम की सांद्रता का संकेत है। पानी में एक अम्ल यौगिक के सरल विलयन का pH यौगिक के तनुकरण और यौगिक के K_a द्वारा निर्धारित किया जाता है।

गैर-जलीय विलयनों में लुईस अम्ल प्रबलता

लुईस अम्ल को ECW मॉडल में वर्गीकृत किया गया है और यह दिखाया गया है कि अम्ल प्रबलता का कोई एक क्रम नहीं है। क्षारों की एक श्रृंखला के प्रति लुईस अम्लों की सापेक्ष स्वीकर्ता प्रबलता, अन्य लुईस अम्लों की तुलना में, C-B प्लॉट द्वारा चित्रित की जा सकती है। यह दिखाया गया है कि लुईस अम्ल प्रबलता के क्रम को परिभाषित करने के लिए कम से कम दो गुणों पर विचार किया जाना चाहिए। पियर्सन के गुणात्मक HSAB सिद्धांत के लिए दो गुण कठोरता और प्रबलता हैं, जबकि ड्रैगो के मात्रात्मक ECW मॉडल के लिए दो गुण इलेक्ट्रोस्टैटिक और सहसंयोजक हैं।

रासायनिक विशेषताएं

मोनोप्रोटिक अम्ल

यह भी देखें: अम्ल वियोजन स्थिरांक#मोनोप्रोटिक अम्ल

मोनोप्रोटिक अम्ल, जिन्हें मोनोबेसिक अम्ल के रूप में भी जाना जाता है, वे अम्ल हैं जो वियोजन (जिसे कभी-कभी आयनीकरण कहा जाता है) की प्रक्रिया के दौरान प्रति अणु एक प्रोटॉन दान करने में सक्षम होते हैं, जैसा कि नीचे दिखाया गया है (HA द्वारा प्रतीक):

HA (aq) + H₂O (l) <-> H₃O+ (aq) + A- (aq)      K_a

खनिज अम्ल में मोनोप्रोटिक अम्लों के सामान्य उदाहरणों में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) और नाइट्रिक अम्ल (HNO₃) शामिल हैं। दूसरी ओर, कार्बनिक अम्ल के लिए, यह शब्द मुख्य रूप से एक कार्बोक्सिलिक अम्ल समूह की उपस्थिति को इंगित करता है और कभी-कभी इन अम्लों को मोनोकार्बोक्सिलिक अम्ल के रूप में जाना जाता है। कार्बनिक अम्ल में उदाहरणों में फॉर्मिक अम्ल (HCOOH), एसिटिक अम्ल (CH₃COOH) और बेंजोइक अम्ल (C₆H₅COOH) शामिल हैं।

पॉलीप्रोटिक अम्ल

यह भी देखें: अम्ल वियोजन स्थिरांक#पॉलीप्रोटिक अम्ल

पॉलीप्रोटिक अम्ल, जिन्हें पॉलीबेसिक अम्ल के रूप में भी जाना जाता है, प्रति अम्ल अणु एक से अधिक प्रोटॉन दान करने में सक्षम होते हैं, मोनोप्रोटिक अम्लों के विपरीत जो प्रति अणु केवल एक प्रोटॉन दान करते हैं। पॉलीप्रोटिक अम्लों के विशिष्ट प्रकारों के अधिक विशिष्ट नाम होते हैं, जैसे डाइप्रोटिक (या डिबेसिक) अम्ल (दान करने के लिए दो संभावित प्रोटॉन), और ट्राइप्रोटिक (या ट्राइबेसिक) अम्ल (दान करने के लिए तीन संभावित प्रोटॉन)। प्रोटीन और न्यूक्लिक अम्ल जैसे कुछ मैक्रोमोलेक्यूल्स में अम्लीय प्रोटॉन की बहुत बड़ी संख्या हो सकती है।

एक डाइप्रोटिक अम्ल (यहाँ H₂A द्वारा प्रतीक) pH के आधार पर एक या दो वियोजन से गुजर सकता है। प्रत्येक वियोजन का अपना वियोजन स्थिरांक, K_a1 और K_a2 होता है।

H₂A (aq) + H₂O (l) <-> H₃O+ (aq) + HA- (aq)     K_a1

HA- (aq) + H₂O (l) <-> H₃O+ (aq) + A²⁻ (aq)       K_a2

पहला वियोजन स्थिरांक आमतौर पर दूसरे से अधिक होता है (अर्थात, K_a1 > K_a2)। उदाहरण के लिए, सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄) बाइसल्फेट ऋणायन (HSO) बनाने के लिए एक प्रोटॉन दान कर सकता है, जिसके लिए K_a1 बहुत बड़ा है; फिर यह सल्फेट ऋणायन (SO) बनाने के लिए दूसरा प्रोटॉन दान कर सकता है, जिसमें K_a2 मध्यम प्रबलता का होता है। पहले वियोजन के लिए बड़ा K_a1 सल्फ्यूरिक को एक प्रबल अम्ल बनाता है। इसी तरह, दुर्बल अस्थिर कार्बोनिक अम्ल (H₂CO₃) बाइकार्बोनेट ऋणायन (HCO) बनाने के लिए एक प्रोटॉन खो सकता है और कार्बोनेट ऋणायन (CO) बनाने के लिए दूसरा खो सकता है। दोनों K_a मान छोटे हैं, लेकिन K_a1 > K_a2।

एक ट्राइप्रोटिक अम्ल (H₃A) एक, दो, या तीन वियोजन से गुजर सकता है और इसके तीन वियोजन स्थिरांक होते हैं, जहाँ K_a1 > K_a2 > K_a3।

H₃A (aq) + H₂O (l) <-> H₃O+ (aq) + H₂A− (aq)      K_a1

H₂A− (aq) + H₂O (l) <-> H₃O+ (aq) + HA²⁻ (aq)       K_a2

HA²⁻ (aq) + H₂O (l) <-> H₃O+ (aq) + A³⁻ (aq)      K_a3

एक अकार्बनिक ट्राइप्रोटिक अम्ल का उदाहरण ऑर्थोफॉस्फोरिक अम्ल (H₃PO₄) है, जिसे आमतौर पर केवल फॉस्फोरिक अम्ल कहा जाता है। सभी तीन प्रोटॉन क्रमिक रूप से खोए जा सकते हैं जिससे H₂PO, फिर HPO, और अंत में PO, ऑर्थोफॉस्फेट आयन, जिसे आमतौर पर केवल फॉस्फेट कहा जाता है। भले ही मूल फॉस्फोरिक अम्ल अणु पर तीन प्रोटॉन की स्थिति समान है, क्रमिक K_a मान भिन्न होते हैं क्योंकि यदि संयुग्मी क्षार अधिक नकारात्मक रूप से आवेशित है तो प्रोटॉन खोना ऊर्जावान रूप से कम अनुकूल होता है। एक कार्बनिक यौगिक ट्राइप्रोटिक अम्ल का उदाहरण साइट्रिक अम्ल है, जो अंततः साइट्रेट आयन बनाने के लिए क्रमिक रूप से तीन प्रोटॉन खो सकता है।

हालाँकि प्रत्येक हाइड्रोजन आयन का बाद का नुकसान कम अनुकूल है, लेकिन सभी संयुग्मी क्षार विलयन में मौजूद होते हैं। प्रत्येक प्रजाति के लिए भिन्नात्मक सांद्रता, α (अल्फा), की गणना की जा सकती है। उदाहरण के लिए, एक सामान्य डाइप्रोटिक अम्ल विलयन में 3 प्रजातियां उत्पन्न करेगा: H₂A, HA⁻, और A²⁻। भिन्नात्मक सांद्रता की गणना नीचे दी गई तरह से की जा सकती है जब या तो pH (जिसे [H⁺] में परिवर्तित किया जा सकता है) या उसके सभी संयुग्मी क्षारों के साथ अम्ल की सांद्रता दी गई हो:

$\begin{array}{rl}{\alpha }_{\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{A}}& =\frac{[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]{\phantom{A}}^2}{[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]{\phantom{A}}^2+[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]K_1+K_1{K}_2}=\frac{[\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{A}]}{[H₂A]+[H{A}^{-}]+[A^{2-}]}\\ {\alpha }_{\mathrm{H}\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}}& =\frac{[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]K_1}{[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]{\phantom{A}}^2+[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]K_1+K_1{K}_2}=\frac{[\mathrm{H}\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}]}{[\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{A}]+[H{A}^{-}]+[A^{2-}]}\\ {\alpha }_{\mathrm{A}{\phantom{A}}^{2-}}& =\frac{K_1{K}_2}{[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]{\phantom{A}}^2+[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]K_1+K_1{K}_2}=\frac{[\mathrm{A}{\phantom{A}}^{2-}]}{[H₂A]+[H{A}^{-}]+[A^{2-}]}\end{array}$

दिए गए K₁ और K₂ के लिए pH के विरुद्ध इन भिन्नात्मक सांद्रता का एक प्लॉट, बजेरम प्लॉट (Bjerrum plot) के रूप में जाना जाता है। उपरोक्त समीकरणों में एक पैटर्न देखा जाता है और इसे सामान्य n -प्रोटिक अम्ल तक विस्तारित किया जा सकता है जिसे i -बार विप्रोटोनेट किया गया है:

${\alpha }_{H_{n-i}{A}^{i-}}=\frac{[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}{]}^{n-i}\prod _{j=0}^i{K}_j}{\sum _{i=0}^n[[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}{]}^{n-i}\prod _{j=0}^i{K}_j]}$

जहाँ K₀ = 1 है और अन्य K-पद अम्ल के लिए वियोजन स्थिरांक हैं।

उदासीनीकरण

File:Hydrochloric acid ammonia.jpg

हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (बीकर में) अमोनियम क्लोराइड (सफेद धुआं) उत्पन्न करने के लिए अमोनिया धुएं के साथ अभिक्रिया कर रहा है

उदासीनीकरण एक अम्ल और एक क्षार के बीच की अभिक्रिया है, जो एक लवण और उदासीनीकृत क्षार का उत्पादन करती है; उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल और सोडियम हाइड्रॉक्साइड सोडियम क्लोराइड और पानी बनाते हैं:

HCl_(aq) + NaOH_(aq) → H₂O_(l) + NaCl_(aq)

उदासीनीकरण अनुमापन (titration) का आधार है, जहाँ एक pH संकेतक तुल्यता बिंदु दिखाता है जब एक क्षार के मोल की समतुल्य संख्या एक अम्ल में मिला दी जाती है। यह अक्सर गलत तरीके से माना जाता है कि उदासीनीकरण के परिणामस्वरूप pH 7.0 वाला विलयन होना चाहिए, जो केवल अभिक्रिया के दौरान समान अम्ल और क्षार प्रबलता के मामले में होता है।

अम्ल से दुर्बल क्षार के साथ उदासीनीकरण के परिणामस्वरूप एक दुर्बल अम्लीय लवण बनता है। एक उदाहरण दुर्बल अम्लीय अमोनियम क्लोराइड है, जो प्रबल अम्ल हाइड्रोजन क्लोराइड और दुर्बल क्षार अमोनिया से उत्पन्न होता है। इसके विपरीत, एक दुर्बल अम्ल को प्रबल क्षार के साथ उदासीनीकृत करने पर एक दुर्बल क्षारीय लवण मिलता है (जैसे, हाइड्रोजन फ्लोराइड और सोडियम हाइड्रॉक्साइड से सोडियम फ्लोराइड)।

दुर्बल अम्ल–दुर्बल क्षार साम्यावस्था

मुख्य लेख: हेंडरसन-हैसेलबैक समीकरण

एक प्रोटोनेटेड अम्ल के लिए एक प्रोटॉन खोने के लिए, सिस्टम का pH अम्ल के pK_a से ऊपर उठना चाहिए। उस क्षारीय विलयन में H⁺ की घटी हुई सांद्रता साम्यावस्था को संयुग्मी क्षार रूप (अम्ल का विप्रोटोनेटेड रूप) की ओर स्थानांतरित करती है। निम्न-pH (अधिक अम्लीय) विलयनों में, विलयन में इतनी अधिक H⁺ सांद्रता होती है कि अम्ल अपने प्रोटोनेटेड रूप में बना रहता है।

दुर्बल अम्लों और उनके संयुग्मी क्षारों के लवणों के विलयन बफर विलयन बनाते हैं।

अनुमापन

मुख्य लेख: अम्ल-क्षार अनुमापन

जलीय विलयन में अम्ल की सांद्रता निर्धारित करने के लिए, आमतौर पर एक अम्ल-क्षार अनुमापन किया जाता है। एक ज्ञात सांद्रता वाला एक प्रबल क्षार विलयन, आमतौर पर NaOH या KOH, मिलाया जाता है ताकि मिलाए गए क्षार की मात्रा के साथ संकेतक के रंग परिवर्तन के अनुसार अम्ल विलयन को उदासीनीकृत किया जा सके। एक क्षार द्वारा अनुमापित अम्ल के अनुमापन वक्र में दो अक्ष होते हैं, x-अक्ष पर क्षार का आयतन और y-अक्ष पर विलयन का pH मान होता है। जैसे-जैसे विलयन में क्षार मिलाया जाता है, विलयन का pH हमेशा ऊपर जाता है।

उदाहरण: द्वि-प्रोटिक अम्ल

File:Titration alanine.jpg

यह एलानिन (alanine) के लिए एक आदर्श अनुमापन वक्र है, जो एक द्वि-प्रोटिक अमीनो अम्ल है। बिंदु 2 पहला तुल्यता बिंदु है जहाँ मिलाए गए NaOH की मात्रा मूल घोल में मौजूद एलानिन की मात्रा के बराबर होती है।

प्रत्येक द्वि-प्रोटिक अम्ल अनुमापन वक्र के लिए, बाएं से दाएं, दो मध्य बिंदु, दो तुल्यता बिंदु और दो बफर क्षेत्र होते हैं।

तुल्यता बिंदु

क्रमिक वियोजन प्रक्रियाओं के कारण, एक द्वि-प्रोटिक अम्ल के अनुमापन वक्र में दो तुल्यता बिंदु होते हैं। पहला तुल्यता बिंदु तब आता है जब पहले आयनीकरण से प्राप्त सभी पहले प्रोटॉन अनुमापित हो जाते हैं। दूसरे शब्दों में, पहले तुल्यता बिंदु पर मिलाए गए OH⁻ की मात्रा H₂A की मूल मात्रा के बराबर होती है। दूसरा तुल्यता बिंदु तब आता है जब सभी प्रोटॉन अनुमापित हो जाते हैं। इसलिए, इस समय मिलाए गए OH⁻ की मात्रा H₂A की मात्रा से दोगुनी होती है। एक प्रबल क्षार द्वारा अनुमापित किए गए दुर्बल द्वि-प्रोटिक अम्ल के लिए, घोल में परिणामी लवणों के जल-अपघटन के कारण दूसरा तुल्यता बिंदु 7 से ऊपर के pH पर होना चाहिए। किसी भी तुल्यता बिंदु पर, क्षार की एक बूंद मिलाने से प्रणाली में pH मान में सबसे तीव्र वृद्धि होगी।

बफर क्षेत्र और मध्य बिंदु

द्वि-प्रोटिक अम्ल के लिए एक अनुमापन वक्र में दो मध्य बिंदु होते हैं जहाँ pH=pK_a होता है। चूंकि दो अलग-अलग K_a मान होते हैं, इसलिए पहला मध्य बिंदु pH=pK_a1 पर और दूसरा pH=pK_a2 पर होता है। वक्र का प्रत्येक खंड जिसके केंद्र में एक मध्य बिंदु होता है, उसे बफर क्षेत्र कहा जाता है। चूंकि बफर क्षेत्रों में अम्ल और उसका संयुग्मी क्षार होता है, इसलिए यह अगले तुल्यता बिंदुओं तक क्षार मिलाए जाने पर pH परिवर्तनों का विरोध कर सकता है।

अम्लों के अनुप्रयोग

उद्योग में

आधुनिक उद्योग में लगभग सभी प्रक्रियाओं के उपचार में अम्ल मौलिक अभिकर्मक हैं। सल्फ्यूरिक अम्ल, एक द्वि-प्रोटिक अम्ल, उद्योग में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला अम्ल है, और यह दुनिया में सबसे अधिक उत्पादित औद्योगिक रसायन भी है। इसका उपयोग मुख्य रूप से उर्वरक, डिटर्जेंट, बैटरी और रंजक बनाने में किया जाता है, साथ ही अशुद्धियों को दूर करने जैसे कई उत्पादों के प्रसंस्करण में भी इसका उपयोग होता है। 2011 के सांख्यिकीय आंकड़ों के अनुसार, दुनिया में सल्फ्यूरिक अम्ल का वार्षिक उत्पादन लगभग 20 करोड़ टन था। उदाहरण के लिए, फॉस्फेट उर्वरकों के उत्पादन के लिए फॉस्फेट खनिजों की सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ प्रतिक्रिया कराकर फॉस्फोरिक अम्ल बनाया जाता है, और जस्ता (zinc) का उत्पादन जिंक ऑक्साइड को सल्फ्यूरिक अम्ल में घोलकर, घोल को शुद्ध करके और इलेक्ट्रोविनिंग द्वारा किया जाता है।

रासायनिक उद्योग में, अम्ल लवण बनाने के लिए उदासीनीकरण प्रतिक्रियाओं में भाग लेते हैं। उदाहरण के लिए, नाइट्रिक अम्ल अमोनिया के साथ प्रतिक्रिया करके अमोनियम नाइट्रेट बनाता है, जो एक उर्वरक है। इसके अतिरिक्त, कार्बोक्सिलिक अम्ल को अल्कोहल के साथ एस्टरीकरण (esterification) करके एस्टर (esters) बनाए जा सकते हैं।

अम्लों का उपयोग अक्सर धातुओं से जंग और अन्य संक्षारण को हटाने के लिए किया जाता है, जिसे पिकलिंग (pickling) कहा जाता है। इनका उपयोग वेट सेल बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में किया जा सकता है, जैसे कि कार बैटरी में सल्फ्यूरिक अम्ल।

भोजन में

File:Tumbler of cola with ice.jpg

कार्बोनेटेड जल (H₂CO₃ का जलीय घोल) आमतौर पर शीतल पेय में मिलाया जाता है ताकि उनमें झाग उत्पन्न हो सके।

टार्टरिक अम्ल कच्चे आम और इमली जैसे कुछ सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले खाद्य पदार्थों का एक महत्वपूर्ण घटक है। प्राकृतिक फलों और सब्जियों में भी अम्ल होते हैं। साइट्रिक अम्ल संतरे, नींबू और अन्य खट्टे फलों में मौजूद होता है। ऑक्सालिक अम्ल टमाटर, पालक और विशेष रूप से करंबोला (star fruit) और रूबर्ब में मौजूद होता है; रूबर्ब की पत्तियां और कच्चे करंबोला ऑक्सालिक अम्ल की उच्च सांद्रता के कारण जहरीले होते हैं। एस्कॉर्बिक अम्ल (विटामिन C) मानव शरीर के लिए एक आवश्यक विटामिन है और यह आंवला, नींबू, खट्टे फलों और अमरूद जैसे खाद्य पदार्थों में मौजूद होता है।

कई अम्लों को विभिन्न प्रकार के खाद्य पदार्थों में योज्य (additives) के रूप में पाया जा सकता है, क्योंकि वे उनके स्वाद को बदलते हैं और परिरक्षक (preservatives) के रूप में कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, फॉस्फोरिक अम्ल कोला पेय का एक घटक है। एसिटिक अम्ल का उपयोग दैनिक जीवन में सिरके के रूप में किया जाता है। साइट्रिक अम्ल का उपयोग सॉस और अचार में परिरक्षक के रूप में किया जाता है।

कार्बोनिक अम्ल सबसे आम अम्लीय योज्यों में से एक है जिसे शीतल पेय (soft drinks) में व्यापक रूप से मिलाया जाता है। निर्माण प्रक्रिया के दौरान, CO₂ को आमतौर पर इन पेय पदार्थों में घोलने के लिए दबाव डाला जाता है ताकि कार्बोनिक अम्ल उत्पन्न हो सके। कार्बोनिक अम्ल बहुत अस्थिर होता है और कमरे के तापमान और दबाव पर जल और CO₂ में विघटित हो जाता है। इसलिए, जब इस तरह के शीतल पेय की बोतलें या डिब्बे खोले जाते हैं, तो शीतल पेय में झाग निकलता है क्योंकि CO₂ के बुलबुले बाहर आते हैं।

कुछ अम्लों का उपयोग दवाओं के रूप में किया जाता है। एसिटाइलसैलिसिलिक अम्ल (एस्पिरिन) का उपयोग दर्द निवारक के रूप में और बुखार कम करने के लिए किया जाता है।

मानव शरीर में

अम्ल मानव शरीर में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। पेट में मौजूद हाइड्रोक्लोरिक अम्ल बड़े और जटिल खाद्य अणुओं को तोड़कर पाचन में सहायता करता है। शरीर के ऊतकों की वृद्धि और मरम्मत के लिए आवश्यक प्रोटीन के संश्लेषण के लिए अमीनो अम्ल की आवश्यकता होती है। वसा अम्ल (fatty acids) की भी शरीर के ऊतकों की वृद्धि और मरम्मत के लिए आवश्यकता होती है। न्यूक्लिक अम्ल DNA और RNA के निर्माण और जीनों के माध्यम से संतानों में लक्षणों को प्रसारित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। कार्बोनिक अम्ल शरीर में pH संतुलन बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है।

मानव शरीर में विभिन्न प्रकार के कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिक होते हैं, उनमें से डाइकार्बोक्सिलिक अम्ल कई जैविक व्यवहारों में एक आवश्यक भूमिका निभाते हैं। उनमें से कई अम्ल अमीनो अम्ल हैं, जो मुख्य रूप से प्रोटीन के संश्लेषण के लिए सामग्री के रूप में कार्य करते हैं। अन्य दुर्बल अम्ल अपने संयुग्मी क्षारों के साथ बफर के रूप में कार्य करते हैं ताकि शरीर के pH को बड़े पैमाने पर परिवर्तनों से बचाया जा सके जो कोशिकाओं के लिए हानिकारक होंगे। शेष डाइकार्बोक्सिलिक अम्ल भी मानव शरीर में विभिन्न जैविक रूप से महत्वपूर्ण यौगिकों के संश्लेषण में भाग लेते हैं।

अम्ल उत्प्रेरण

मुख्य लेख: Acid catalysis

अम्लों का उपयोग औद्योगिक और कार्बनिक रसायन विज्ञान में उत्प्रेरक (catalysts) के रूप में किया जाता है; उदाहरण के लिए, गैसोलीन बनाने के लिए अल्काइलेशन (alkylation) प्रक्रिया में सल्फ्यूरिक अम्ल का बहुत बड़ी मात्रा में उपयोग किया जाता है। कुछ अम्ल, जैसे सल्फ्यूरिक, फॉस्फोरिक और हाइड्रोक्लोरिक अम्ल, निर्जलीकरण प्रतिक्रिया (dehydration) और संघनन प्रतिक्रिया (condensation reactions) को भी प्रभावित करते हैं। जैव रसायन में, कई एंजाइम अम्ल उत्प्रेरण का उपयोग करते हैं।

जैविक उपस्थिति

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अमीनो अम्ल की मूल संरचना

कई जैविक रूप से महत्वपूर्ण अणु अम्ल होते हैं। न्यूक्लिक अम्ल, जिनमें अम्लीय फॉस्फेट समूह होते हैं, में DNA और RNA शामिल हैं। न्यूक्लिक अम्ल में आनुवंशिक कोड होता है जो एक जीव की कई विशेषताओं को निर्धारित करता है, और माता-पिता से संतानों में पारित होता है। DNA में प्रोटीन के संश्लेषण के लिए रासायनिक ब्लूप्रिंट होता है, जो अमीनो अम्ल उपइकाइयों से बने होते हैं। कोशिका झिल्ली (cell membranes) में वसा अम्ल एस्टर जैसे फॉस्फोलिपिड होते हैं।

एक α-अमीनो अम्ल में एक केंद्रीय कार्बन (α या अल्फा कार्बन) होता है जो सहसंयोजक रूप से एक कार्बोक्सिल समूह (इसलिए वे कार्बोक्सिलिक अम्ल हैं), एक अमीनो समूह, एक हाइड्रोजन परमाणु और एक परिवर्तनीय समूह से बंधा होता है। परिवर्तनीय समूह, जिसे R समूह या पार्श्व श्रृंखला भी कहा जाता है, एक विशिष्ट अमीनो अम्ल की पहचान और कई गुणों को निर्धारित करता है। ग्लाइसिन में, जो सबसे सरल अमीनो अम्ल है, R समूह एक हाइड्रोजन परमाणु है, लेकिन अन्य सभी अमीनो अम्लों में इसमें हाइड्रोजन से बंधे एक या अधिक कार्बन परमाणु होते हैं, और इसमें सल्फर, ऑक्सीजन या नाइट्रोजन जैसे अन्य तत्व भी हो सकते हैं। ग्लाइसिन को छोड़कर, प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले अमीनो अम्ल कायरल (chiral) होते हैं और लगभग हमेशा L-कॉन्फ़िगरेशन में होते हैं। कुछ जीवाणु कोशिका भित्ति (cell walls) में पाए जाने वाले पेप्टिडोग्लाइकन में कुछ D-अमीनो अम्ल होते हैं। शारीरिक pH पर, जो आमतौर पर लगभग 7 होता है, मुक्त अमीनो अम्ल एक आवेशित रूप में मौजूद होते हैं, जहाँ अम्लीय कार्बोक्सिल समूह (-COOH) एक प्रोटॉन खो देता है (-COO⁻) और मूल अमीनो समूह (-NH₂) एक प्रोटॉन प्राप्त करता है (-NH)। पूरे अणु पर शुद्ध तटस्थ आवेश होता है और यह एक ज़्विटरआयन (zwitterion) होता है, सिवाय उन अमीनो अम्लों के जिनमें पार्श्व श्रृंखलाएं अम्लीय या क्षारीय होती हैं। उदाहरण के लिए, एस्पार्टिक अम्ल में एक प्रोटोनेटेड अमीन और दो डीप्रोटोनेटेड कार्बोक्सिल समूह होते हैं, जिससे शारीरिक pH पर शुद्ध आवेश -1 होता है।

वसा अम्ल और वसा अम्ल के व्युत्पन्न कार्बोक्सिलिक अम्लों का एक और समूह हैं जो जीव विज्ञान में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इनमें लंबी हाइड्रोकार्बन श्रृंखलाएं और एक छोर पर एक कार्बोक्सिलिक अम्ल समूह होता है। लगभग सभी जीवों की कोशिका झिल्ली मुख्य रूप से एक फॉस्फोलिपिड बाइलेयर से बनी होती है, जो ध्रुवीय, हाइड्रोफिलिक फॉस्फेट "हेड" समूहों के साथ हाइड्रोफोबिक वसा अम्ल एस्टर का एक मिसेल (micelle) है। झिल्लियों में अतिरिक्त घटक होते हैं, जिनमें से कुछ अम्ल-क्षार प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं।

मनुष्यों और कई अन्य जानवरों में, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल पेट के भीतर स्रावित जठर रस (gastric acid) का एक हिस्सा है जो प्रोटीन और पॉलीसेकेराइड को हाइड्रोलाइज करने में मदद करता है, साथ ही निष्क्रिय प्रो-एंजाइम, पेप्सिनोजेन को पाचक एंजाइम, पेप्सिन में परिवर्तित करता है। कुछ जीव रक्षा के लिए अम्ल का उत्पादन करते हैं; उदाहरण के लिए, चींटियां फॉर्मिक अम्ल का उत्पादन करती हैं।

अम्ल-क्षार संतुलन स्तनधारी श्वसन को विनियमित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। आणविक ऑक्सीजन गैस (O₂) कोशिकीय श्वसन को संचालित करती है, वह प्रक्रिया जिसके द्वारा जानवर भोजन में संग्रहीत रासायनिक स्थितिज ऊर्जा को मुक्त करते हैं, और उप-उत्पाद के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) का उत्पादन करते हैं। ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड का आदान-प्रदान फेफड़ों में होता है, और शरीर ऊर्जा की बदलती मांगों के प्रति वेंटिलेशन की दर को समायोजित करके प्रतिक्रिया करता है। उदाहरण के लिए, परिश्रम की अवधि के दौरान शरीर तेजी से संग्रहीत कार्बोहाइड्रेट और वसा को तोड़ता है, जिससे रक्त प्रवाह में CO₂ मुक्त होता है। रक्त जैसे जलीय घोल में CO₂ कार्बोनिक अम्ल और बाइकार्बोनेट आयन के साथ संतुलन में मौजूद होता है।

CO₂ + H₂O <-> H₂CO₃ <-> H+ + HCO₃−

यह pH में कमी ही है जो मस्तिष्क को तेजी से और गहराई से सांस लेने का संकेत देती है, जिससे अतिरिक्त CO₂ बाहर निकल जाता है और कोशिकाओं को O₂ की आपूर्ति फिर से हो जाती है।

File:Aspirin-skeletal.svg

एस्पिरिन (एसिटाइलसैलिसिलिक अम्ल) एक कार्बोक्सिलिक अम्ल है।

कोशिका झिल्ली आमतौर पर आवेशित या बड़े, ध्रुवीय अणुओं के लिए अभेद्य होती है क्योंकि उनके आंतरिक भाग में लिपोफिलिक वसा एसाइल श्रृंखलाएं होती हैं। कई जैविक रूप से महत्वपूर्ण अणु, जिनमें कई दवाएं शामिल हैं, कार्बनिक दुर्बल अम्ल हैं जो अपने प्रोटोनेटेड, अनावेशित रूप में झिल्ली को पार कर सकते हैं लेकिन अपने आवेशित रूप (अर्थात, संयुग्मी क्षार के रूप में) में नहीं। इस कारण से कई दवाओं की गतिविधि को एंटासिड या अम्लीय खाद्य पदार्थों के उपयोग से बढ़ाया या बाधित किया जा सकता है। हालाँकि, आवेशित रूप अक्सर रक्त और साइटोसोल (दोनों जलीय वातावरण) में अधिक घुलनशील होता है। जब बाह्य कोशिकीय वातावरण कोशिका के भीतर के तटस्थ pH की तुलना में अधिक अम्लीय होता है, तो कुछ अम्ल अपने तटस्थ रूप में मौजूद होंगे और झिल्ली में घुलनशील होंगे, जिससे वे फॉस्फोलिपिड बाइलेयर को पार कर सकेंगे। जो अम्ल इंट्रासेल्युलर pH पर एक प्रोटॉन खो देते हैं, वे अपने घुलनशील, आवेशित रूप में मौजूद होंगे और इस प्रकार साइटोसोल के माध्यम से अपने लक्ष्य तक फैलने में सक्षम होंगे। इबुप्रोफेन, एस्पिरिन और पेनिसिलिन उन दवाओं के उदाहरण हैं जो दुर्बल अम्ल हैं।

सामान्य अम्ल

खनिज अम्ल (अकार्बनिक अम्ल)

• हाइड्रोजन हैलाइड और उनके घोल: हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल (HF), हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl), हाइड्रोब्रोमिक अम्ल (HBr), हाइड्रोआयोडिक अम्ल (HI)
• हैलोजन ऑक्सोअम्ल: हाइपोक्लोरस अम्ल (HClO), क्लोरस अम्ल (HClO₂), क्लोरिक अम्ल (HClO₃), परक्लोरिक अम्ल (HClO₄), और ब्रोमीन तथा आयोडीन के लिए संबंधित एनालॉग
  • हाइपोफ्लोरस अम्ल (HFO), फ्लोरीन के लिए ज्ञात एकमात्र ऑक्सोअम्ल।
• सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄)
• फ्लोरोसल्फ्यूरिक अम्ल (HSO₃F)
• नाइट्रिक अम्ल (HNO₃)
• फॉस्फोरिक अम्ल (H₃PO₄)
• फ्लोरोएंटिमोनिक अम्ल (HSbF₆)
• फ्लोरोबोरिक अम्ल (HBF₄)
• हेक्साफ्लोरोफॉस्फोरिक अम्ल (HPF₆)
• क्रोमिक अम्ल (H₂CrO₄)
• बोरिक अम्ल (H₃BO₃)

सल्फोनिक अम्ल

एक सल्फोनिक अम्ल का सामान्य सूत्र RS(=O)₂–OH होता है, जहाँ R एक कार्बनिक रेडिकल है।

• मेथेनसल्फोनिक अम्ल (या मेसिलिक अम्ल, CH₃SO₃H)
• एथेनसल्फोनिक अम्ल (या एसिलिक अम्ल, CH₃CH₂SO₃H)
• बेंजीनसल्फोनिक अम्ल (या बेसिलिक अम्ल, C₆H₅SO₃H)
• p-टोल्यूइनसल्फोनिक अम्ल (या टोसिलिक अम्ल, CH₃C₆H₄SO₃H)
• ट्राइफ्लोरोमेथेनसल्फोनिक अम्ल (या ट्राइफ्लिक अम्ल, CF₃SO₃H)
• पॉलीस्टायरीन सल्फोनिक अम्ल (सल्फोनेटेड पॉलीस्टायरीन, [CH₂CH(C₆H₄)SO₃H]_n)

कार्बोक्सिलिक अम्ल

एक कार्बोक्सिलिक अम्ल का सामान्य सूत्र R-C(O)OH होता है, जहाँ R एक कार्बनिक रेडिकल है। कार्बोक्सिल समूह -C(O)OH में एक कार्बोनिल समूह, C=O, और एक हाइड्रॉक्सिल समूह, O-H होता है।

• एसिटिक अम्ल (CH₃COOH)
• साइट्रिक अम्ल (C₆H₈O₇)
• फॉर्मिक अम्ल (HCOOH)
• ग्लूकोनिक अम्ल HOCH₂-(CHOH)₄-COOH
• लैक्टिक अम्ल (CH₃-CHOH-COOH)
• ऑक्सालिक अम्ल (HOOC-COOH)
• टार्टरिक अम्ल (HOOC-CHOH-CHOH-COOH)

हैलोजेनेटेड कार्बोक्सिलिक अम्ल

अल्फा स्थिति पर हैलोजनीकरण अम्ल की शक्ति को बढ़ाता है, इसलिए निम्नलिखित सभी अम्ल एसिटिक अम्ल से अधिक शक्तिशाली हैं।

• फ्लोरोएसिटिक अम्ल
• ट्राइफ्लोरोएसिटिक अम्ल
• क्लोरोएसिटिक अम्ल
• डाइक्लोरोएसिटिक अम्ल
• ट्राइक्लोरोएसिटिक अम्ल

विनाइलोगस कार्बोक्सिलिक अम्ल

सामान्य कार्बोक्सिलिक अम्ल एक कार्बोनिल समूह और एक हाइड्रॉक्सिल समूह का सीधा मिलन होते हैं। विनाइलोगस कार्बोक्सिलिक अम्लों में, एक कार्बन-कार्बन दोहरा बंधन कार्बोनिल और हाइड्रॉक्सिल समूहों को अलग करता है।

• एस्कॉर्बिक अम्ल

न्यूक्लिक अम्ल

• डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक अम्ल (DNA)
• राइबोन्यूक्लिक अम्ल (RNA)

संदर्भ

• सामान्य अम्लों और क्षारों की शक्ति की सूची
• (1997). "Chemistry". Houghton Mifflin. ISBN 9780669417944.
• (2004). "Organic Chemistry Volume I". Cengage Learning. ISBN 0759347271.

बाहरी कड़ियाँ

Acid

• Curtipot: अम्ल-क्षार संतुलन आरेख, pH गणना और अनुमापन वक्र सिमुलेशन और विश्लेषण – फ्रीवेयर

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स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Acid" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Acid यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।