Analytical chemistry is the science of chemical characterization. A complete chemical characterization of a compound must include both qualitative analysis and quantitative analysis. In qualitative analysis, the chemist is concerned with the detection or identification of the elements present in a compound, whereas in quantitative analysis, the relative amounts of elements in compounds are determined.
A complete quantitative determination generally consists of four major steps: 1. Obtaining a sample for analysis 2. Separation of the desired constituent 3. Measurement, and calculation of results 4. Drawing conclusion from the analysis. This chapter discusses some basic separation techniques to practice in the lab.
Key terms (Student Learning Outcomes). A solution is a homogeneous mixture; the component present in excess is the solvent, and the component dissolved in it is the solute. After filtration, the liquid that passes through the filter is the filtrate, and the solid left behind on the filter is the residue. The chapter's five methods of separation of mixtures are: 1. Filtration 2. Crystallization 3. Simple distillation 4. Fractional distillation 5. Paper chromatography.
تجزیاتی کیمیا (Analytical chemistry) کیمیائی شناخت کی سائنس ہے۔ کسی مرکب کی مکمل کیمیائی شناخت میں دو طرح کے تجزیے شامل ہوتے ہیں: کیفی تجزیہ (qualitative analysis) جس میں یہ معلوم کیا جاتا ہے کہ مرکب میں کون سے عناصر موجود ہیں، اور کمی تجزیہ (quantitative analysis) جس میں ان عناصر کی نسبتی مقدار معلوم کی جاتی ہے۔
مکمل کمی تعین کے چار بڑے مراحل ہیں: ۱۔ تجزیے کے لیے نمونہ حاصل کرنا ۲۔ مطلوبہ جزو کو الگ کرنا ۳۔ پیمائش اور نتائج کا حساب ۴۔ تجزیے سے نتیجہ نکالنا۔ اس باب میں لیبارٹری میں استعمال ہونے والی چند بنیادی علیحدگی کی تکنیکیں بیان کی گئی ہیں۔
اہم اصطلاحات: محلول (solution) ایک ہم جنس آمیزہ ہے؛ زیادہ مقدار میں موجود جزو محلل (solvent) اور اس میں حل ہونے والا جزو منحل (solute) کہلاتا ہے۔ فلٹریشن کے بعد فلٹر سے گزرنے والا مائع فلٹریٹ (filtrate) اور فلٹر پر رہ جانے والا ٹھوس باقیات (residue) کہلاتا ہے۔ آمیزوں کی علیحدگی کے پانچ طریقے ہیں: فلٹریشن، کرسٹلائزیشن، سادہ کشید، جزوی کشید اور پیپر کرومیٹوگرافی۔
Filtration is used to separate one of the components of a two-component heterogeneous mixture from a solution. The first step is to select a suitable solvent in which one of the components dissolves completely while the other remains practically insoluble.
Example — common salt and sand. Dissolve the mixture in distilled water. The common salt distributes itself throughout water to give a homogeneous mixture, called a solution of common salt in water. Common salt in this solution is called a solute, while water is called a solvent — in a solution, the solvent is that component which is present in excess as compared to the solute. While common salt disappears in water, sand remains undissolved and after some time settles down at the bottom of solution. Filtration is then used to separate sand from this solution.
By using filter paper. Filtration can be performed with several types of filter media. Nature of the precipitate and other factors dictate which filter medium must be used. The most convenient ways of filtration are either through a filter paper or through a filter crucible. Folding of filter paper is important and is done in two ways:
1. Ordinary filtration. Filtration by a glass funnel and filter paper is usually a slow process. As the mixture is poured onto the filter paper, the solvent (water) passes through leaving behind the suspended particles on the filter paper. Filter papers are available in a variety of porosities (pore sizes); which pore size is to be used depends upon the size of particles in the precipitate. The filter paper should be large enough so that it is one-fourth to one-half full of precipitate at the end of filtration. In this way, the filtrate runs down the side of beaker without splashing. The folded filter paper may then be inserted into a 60-degree funnel, moistened with water and firmly pressed down.
2. Fluted filter paper. The rate of filtration through a conical funnel can be considerably increased using a fluted filter paper. For preparation of such a paper, ordinary filter paper is folded in such a way that a fan-like arrangement with alternate elevations and depressions at various folds is obtained — the "accordion" shape.
After filtration, the liquid which is obtained in the conical flask underneath the funnel is called the filtrate. The sand which is left behind on the funnel is called the residue.
فلٹریشن کا استعمال دو اجزا والے غیر ہم جنس آمیزے کے ایک جزو کو محلول سے الگ کرنے کے لیے ہوتا ہے۔ پہلا مرحلہ ایسا مناسب محلل چننا ہے جس میں ایک جزو مکمل طور پر حل ہو جائے جبکہ دوسرا عملاً غیر حل پذیر رہے۔
مثال — عام نمک اور ریت: آمیزے کو کشید شدہ پانی میں حل کریں۔ عام نمک پورے پانی میں پھیل کر ہم جنس آمیزہ بناتا ہے جسے پانی میں عام نمک کا محلول کہتے ہیں۔ اس محلول میں عام نمک منحل اور پانی محلل کہلاتا ہے — محلول میں محلل وہ جزو ہوتا ہے جو منحل کے مقابلے میں زیادہ مقدار میں ہو۔ نمک پانی میں غائب ہو جاتا ہے جبکہ ریت غیر حل شدہ رہتی ہے اور کچھ دیر بعد محلول کی تہہ میں بیٹھ جاتی ہے۔ پھر فلٹریشن سے ریت کو اس محلول سے الگ کیا جاتا ہے۔
فلٹر پیپر کا استعمال: فلٹریشن کئی طرح کے فلٹر میڈیا سے کی جا سکتی ہے۔ تہہ نشین (precipitate) کی نوعیت اور دیگر عوامل طے کرتے ہیں کہ کون سا فلٹر میڈیا استعمال ہو۔ سب سے آسان طریقے فلٹر پیپر یا فلٹر کروسیبل ہیں۔ فلٹر پیپر کو تہہ کرنا اہم ہے اور یہ دو طریقوں سے کیا جاتا ہے:
۱۔ عام فلٹریشن: شیشے کی قیف اور فلٹر پیپر سے فلٹریشن عام طور پر سست عمل ہے۔ جب آمیزہ فلٹر پیپر پر ڈالا جاتا ہے تو محلل (پانی) گزر جاتا ہے اور معلق ذرات فلٹر پیپر پر رہ جاتے ہیں۔ فلٹر پیپر مختلف مسامیت (pore sizes) میں ملتے ہیں؛ کون سا مسام استعمال ہو، یہ تہہ نشین کے ذرات کے سائز پر منحصر ہے۔ فلٹر پیپر اتنا بڑا ہونا چاہیے کہ فلٹریشن کے آخر میں وہ تہہ نشین سے ایک چوتھائی سے آدھا بھرا ہو۔ اس طرح فلٹریٹ چھینٹے اڑائے بغیر بیکر کی دیوار کے ساتھ نیچے بہتا ہے۔ تہہ کیا ہوا فلٹر پیپر 60 ڈگری کی قیف میں رکھ کر پانی سے گیلا کر کے مضبوطی سے دبایا جاتا ہے۔
۲۔ فلوٹڈ فلٹر پیپر: مخروطی قیف سے فلٹریشن کی رفتار فلوٹڈ فلٹر پیپر سے کافی بڑھائی جا سکتی ہے۔ اس کی تیاری کے لیے عام فلٹر پیپر کو اس طرح تہہ کیا جاتا ہے کہ مختلف تہوں پر باری باری ابھار اور گہرائی والا پنکھے جیسا انتظام بن جائے — یعنی "ایکارڈین" شکل۔
فلٹریشن کے بعد قیف کے نیچے مخروطی فلاسک میں حاصل ہونے والا مائع فلٹریٹ کہلاتا ہے۔ قیف پر رہ جانے والی ریت باقیات کہلاتی ہے۔
b) By using crucible. Another convenient way to filter a precipitate is by suction through a crucible. Two types of crucibles are generally used:
1. Gooch crucible is made of porcelain having a perforated bottom which is covered with paper pulp or a filter paper cut to its size. Quick filtration can be done by placing such crucible in a suction filtering apparatus. It is useful for the filtration of precipitates which need to be ignited at high temperature. If its perforations are covered with asbestos mat, it may be used to filter solutions that may react with paper, e.g. concentrated HCl and KMnO4 solutions.
2. Sintered glass crucible is a glass crucible with a porous glass disc sealed into the bottom. It is very convenient to use because no preparation is needed as with the Gooch crucible.
📌 Quick Check 15.1 — answered: (a) Filter media used in filtration: filter paper (ordinary and fluted), Gooch crucible (paper pulp / filter paper / asbestos mat) and sintered glass crucible. (b) Components of the filtration process: the mixture/solution poured on the filter, the filter medium, the filtrate that passes through, and the residue left behind. (c) Gravity filtration lets the liquid pass under its own weight through a funnel and filter paper (slow); vacuum (suction) filtration pulls the liquid through with a pump, so it is much quicker — this is how a crucible in a suction apparatus works. (d) Gooch vs sintered glass: Gooch is porcelain with a perforated bottom that must be prepared with paper pulp, filter paper or asbestos mat, and it withstands ignition at high temperature; sintered glass has a porous glass disc sealed in its bottom and needs no preparation.
ب) کروسیبل کا استعمال: تہہ نشین کو فلٹر کرنے کا ایک اور آسان طریقہ کروسیبل کے ذریعے سکشن (چوسنے) سے فلٹریشن ہے۔ عام طور پر دو قسم کے کروسیبل استعمال ہوتے ہیں:
۱۔ گوچ کروسیبل چینی مٹی (porcelain) کا بنا ہوتا ہے جس کی تہہ سوراخ دار ہوتی ہے اور اس پر پیپر پلپ یا اس کے سائز کے مطابق کاٹا ہوا فلٹر پیپر بچھایا جاتا ہے۔ اس کروسیبل کو سکشن فلٹرنگ اپریٹس میں رکھ کر تیز فلٹریشن کی جا سکتی ہے۔ یہ ان تہہ نشینوں کی فلٹریشن کے لیے مفید ہے جنہیں زیادہ درجہ حرارت پر جلانا (ignite) ہو۔ اگر اس کے سوراخوں پر ایسبیسٹس میٹ بچھا دی جائے تو اس سے ایسے محلول بھی فلٹر کیے جا سکتے ہیں جو کاغذ سے تعمل کر سکتے ہیں، مثلاً مرتکز HCl اور KMnO4 کے محلول۔
۲۔ سنٹرڈ گلاس کروسیبل شیشے کا کروسیبل ہے جس کی تہہ میں مسام دار شیشے کی ڈسک جڑی ہوتی ہے۔ اس کا استعمال بہت آسان ہے کیونکہ گوچ کروسیبل کی طرح اس کی کوئی تیاری درکار نہیں ہوتی۔
📌 کوئک چیک ۱۵.۱ — جوابات: (الف) فلٹریشن میں استعمال ہونے والے فلٹر میڈیا: فلٹر پیپر (عام اور فلوٹڈ)، گوچ کروسیبل (پیپر پلپ / فلٹر پیپر / ایسبیسٹس میٹ) اور سنٹرڈ گلاس کروسیبل۔ (ب) فلٹریشن کے اجزا: فلٹر پر ڈالا جانے والا آمیزہ/محلول، فلٹر میڈیا، گزرنے والا فلٹریٹ اور پیچھے رہ جانے والی باقیات۔ (ج) گریویٹی فلٹریشن میں مائع اپنے وزن سے قیف اور فلٹر پیپر سے گزرتا ہے (سست)؛ ویکیوم (سکشن) فلٹریشن میں پمپ مائع کو کھینچتا ہے اس لیے یہ بہت تیز ہوتی ہے۔ (د) گوچ بمقابلہ سنٹرڈ گلاس: گوچ چینی مٹی کا ہے، سوراخ دار تہہ کو تیار کرنا پڑتا ہے اور یہ زیادہ درجہ حرارت پر جلانے کو برداشت کرتا ہے؛ سنٹرڈ گلاس کی تہہ میں مسام دار شیشے کی ڈسک جڑی ہوتی ہے اور اس کی کوئی تیاری نہیں چاہیے۔
15.2 Crystallization. The basic principle of crystallization is the fact that the solute should be soluble in a suitable solvent at high temperature and the excess amount of the solute is thrown out as crystals when it is cooled.
15.2.1 Choice of a solvent. An ideal solvent should have the following features: i. It should dissolve a large amount of the substance at its boiling point and only a small amount at the room temperature. ii. It should not react chemically with the solute. iii. It should either not dissolve the impurities or the impurities should not crystallize from it along with the solute. iv. On cooling, it should deposit well-formed crystals of the pure compound. v. It should be inexpensive, safe to use and easily removable.
The solvents which are mostly used for crystallization are water, absolute ethanol, chloroform, carbon tetrachloride and acetic acid. If none of the solvents is found suitable for crystallization, a combination of two or more miscible solvents may be employed. If the solvent is inflammable, then precaution should be taken while heating the solution so that it does not catch fire. In such cases, water bath is used for heating purpose.
📌 Keep in Mind! During crystallization, sometimes the crystals start to appear during the process of filtration. This results in choking the filter paper or the funnel. To avoid this a hot water funnel may be used.
۱۵.۲ کرسٹلائزیشن: کرسٹلائزیشن کا بنیادی اصول یہ ہے کہ منحل زیادہ درجہ حرارت پر مناسب محلل میں حل پذیر ہو اور ٹھنڈا کرنے پر منحل کی اضافی مقدار کرسٹلز کی صورت میں باہر آ جائے۔
۱۵.۲.۱ محلل کا انتخاب: ایک مثالی محلل میں یہ خصوصیات ہونی چاہئیں: ۱۔ وہ اپنے نقطہ ابال پر مادے کی بڑی مقدار حل کرے اور کمرے کے درجہ حرارت پر صرف تھوڑی مقدار۔ ۲۔ وہ منحل سے کیمیائی تعمل نہ کرے۔ ۳۔ وہ یا تو نجاستوں کو حل ہی نہ کرے یا نجاستیں اس سے منحل کے ساتھ کرسٹل نہ بنائیں۔ ۴۔ ٹھنڈا کرنے پر خالص مرکب کے اچھی شکل والے کرسٹل جمع کرے۔ ۵۔ وہ سستا، استعمال میں محفوظ اور آسانی سے ہٹایا جانے والا ہو۔
کرسٹلائزیشن کے لیے زیادہ تر استعمال ہونے والے محلل پانی، ایبسولیوٹ ایتھنول، کلوروفارم، کاربن ٹیٹرا کلورائیڈ اور ایسیٹک ایسڈ ہیں۔ اگر کوئی ایک محلل موزوں نہ ملے تو دو یا زیادہ باہم حل پذیر محللوں کا مجموعہ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اگر محلل آتش گیر ہو تو محلول گرم کرتے وقت احتیاط کی جائے کہ آگ نہ لگے۔ ایسے موقعوں پر گرم کرنے کے لیے واٹر باتھ استعمال کیا جاتا ہے۔
📌 یاد رکھیں! کرسٹلائزیشن کے دوران کبھی کبھی کرسٹل فلٹریشن کے عمل کے دوران ہی ظاہر ہونے لگتے ہیں۔ اس سے فلٹر پیپر یا قیف بند ہو جاتی ہے۔ اس سے بچنے کے لیے گرم پانی والی قیف (hot water funnel) استعمال کی جا سکتی ہے۔
15.2.2 Steps of crystallization: i. Prepare a saturated solution of the substance in a suitable solvent at a temperature of the experiment. ii. The insoluble impurities in the saturated solution are then removed by filtering the hot saturated solution. This avoids the premature crystallization of the solute on the filter paper or in the funnel stem. If necessary, hot water funnel should be used for this purpose. iii. The hot filtered solution is then cooled at a moderate rate so that medium sized crystals are formed. iv. When the crystallization is complete, the mixture of crystals and the mother liquor is filtered through a Gooch crucible using a vacuum pump. v. The crystals may be air-dried or dried in an oven. The crystals are dried in an oven provided the substance does not melt or decompose on heating at 100 °C.
📌 Keep in Mind! Sometimes during the preparation of a crude substance, the colouring matter or resinous products affect the appearance of product. Such impurities are conveniently removed by boiling the substance in the solvent with the sufficient quantity of finely powdered animal charcoal and then filtering the hot solution. The coloured impurities are adsorbed by animal charcoal and the pure decolourized substance crystallizes out from the filtrate on cooling.
A safe and reliable method of drying crystals is through a vacuum desiccator. In this process the crystals are spread over a watch glass and kept in a vacuum desiccator for several hours. The drying agents used in a desiccator are CaCl2, silica gel or phosphorus pentaoxide.
📌 Quick Check 15.2 — answered: (a) Basic principle: solute dissolves in a suitable solvent at high temperature and its excess comes out as crystals on cooling. (b) A suitable solvent is selected by the five features in section 15.2.1 (large solubility when hot, small when cold; no chemical reaction; impurities do not crystallize with it; well-formed pure crystals on cooling; inexpensive, safe, easily removable). (c) Important steps: saturated solution → hot filtration → moderate cooling → filtration through a Gooch crucible with vacuum pump → drying.
۱۵.۲.۲ کرسٹلائزیشن کے مراحل: ۱۔ تجربے کے درجہ حرارت پر مناسب محلل میں مادے کا سیر شدہ (saturated) محلول تیار کریں۔ ۲۔ سیر شدہ محلول میں موجود غیر حل پذیر نجاستوں کو گرم سیر شدہ محلول کی فلٹریشن سے ہٹا دیں۔ اس سے منحل کی فلٹر پیپر یا قیف کی نالی میں قبل از وقت کرسٹلائزیشن سے بچا جاتا ہے۔ ضرورت ہو تو اس مقصد کے لیے گرم پانی والی قیف استعمال کریں۔ ۳۔ پھر گرم فلٹر شدہ محلول کو معتدل رفتار سے ٹھنڈا کریں تاکہ درمیانے سائز کے کرسٹل بنیں۔ ۴۔ جب کرسٹلائزیشن مکمل ہو جائے تو کرسٹلز اور مدر لیکور (mother liquor) کے آمیزے کو ویکیوم پمپ کے ساتھ گوچ کروسیبل سے فلٹر کریں۔ ۵۔ کرسٹلز کو ہوا میں خشک کیا جا سکتا ہے یا اوون میں خشک کیا جا سکتا ہے۔ اوون میں اس شرط پر خشک کیا جاتا ہے کہ مادہ 100 °C پر گرم کرنے سے پگھلے یا ٹوٹے نہیں۔
📌 یاد رکھیں! کبھی کبھی خام مادے کی تیاری کے دوران رنگین مادہ یا رال دار مصنوعات مصنوع کی شکل کو متاثر کرتے ہیں۔ ایسی نجاستوں کو آسانی سے دور کیا جاتا ہے: مادے کو محلل میں باریک پسی ہوئی اینیمل چارکول کی کافی مقدار کے ساتھ ابال کر گرم محلول کو فلٹر کریں۔ رنگین نجاستیں اینیمل چارکول پر جذب (adsorb) ہو جاتی ہیں اور خالص بے رنگ مادہ ٹھنڈا کرنے پر فلٹریٹ سے کرسٹل بن کر نکل آتا ہے۔
کرسٹلز کو خشک کرنے کا ایک محفوظ اور قابل اعتماد طریقہ ویکیوم ڈیسیکیٹر ہے۔ اس عمل میں کرسٹلز کو واچ گلاس پر پھیلا کر کئی گھنٹے ویکیوم ڈیسیکیٹر میں رکھا جاتا ہے۔ ڈیسیکیٹر میں استعمال ہونے والے خشک کرنے والے ایجنٹ CaCl2، سلیکا جیل یا فاسفورس پینٹا آکسائیڈ ہیں۔
📌 کوئک چیک ۱۵.۲ — جوابات: (الف) بنیادی اصول: منحل زیادہ درجہ حرارت پر مناسب محلل میں حل ہو اور ٹھنڈا کرنے پر اضافی مقدار کرسٹل بن کر نکل آئے۔ (ب) مناسب محلل کا انتخاب حصہ ۱۵.۲.۱ کی پانچ خصوصیات سے ہوتا ہے۔ (ج) اہم مراحل: سیر شدہ محلول → گرم فلٹریشن → معتدل ٹھنڈک → ویکیوم پمپ کے ساتھ گوچ کروسیبل سے فلٹریشن → خشک کرنا۔
15.3 Separation through distillation. If a two-component mixture is a solution containing a solid compound dissolved in water or in any other suitable solvent, then that mixture can be separated by simple distillation. Sea water is not drinkable because it is a mixture of many soluble inorganic compounds in water. To get rid of these compounds, sea water is distilled to make it drinkable.
15.3.1 Distillation process — 1. Simple distillation. It is used to separate solvent from solution. For example, take 100 cm3 sea water. Set up the apparatus as shown in the book's figure. Add a few pieces of boiling chips to prevent bumping of the liquid in the flask. Make whole apparatus air tight to prevent vapors to escape.
Heat the flask gently with the help of a Bunsen burner. Turn on the tap to allow cold water to circulate slowly around the condenser. Water or alcohol will evaporate as its boiling point is reached, and its vapours will pass through the condenser. The water circulating around the condenser will condense these vapours back into the liquid form. This is called distillate and it will be collected in the receiving flask. The components left behind in the distillation flask are collectively called the residue.
۱۵.۳ کشید سے علیحدگی: اگر دو اجزا والا آمیزہ ایسا محلول ہو جس میں کوئی ٹھوس مرکب پانی یا کسی اور مناسب محلل میں حل ہو، تو اس آمیزے کو سادہ کشید سے الگ کیا جا سکتا ہے۔ سمندری پانی پینے کے قابل نہیں کیونکہ یہ پانی میں بہت سے حل پذیر غیر نامیاتی مرکبات کا آمیزہ ہے۔ ان مرکبات سے چھٹکارے کے لیے سمندری پانی کو کشید کر کے پینے کے قابل بنایا جاتا ہے۔
۱۵.۳.۱ کشید کا عمل — ۱۔ سادہ کشید: اس کا استعمال محلول سے محلل کو الگ کرنے کے لیے ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر 100 cm3 سمندری پانی لیں۔ کتاب کی شکل کے مطابق اپریٹس لگائیں۔ فلاسک میں مائع کے اچھلنے (bumping) سے بچنے کے لیے بوائلنگ چپس کے چند ٹکڑے ڈالیں۔ پورا اپریٹس ہوا بند (air tight) بنائیں تاکہ بخارات باہر نہ نکلیں۔
فلاسک کو بنسن برنر سے آہستہ گرم کریں۔ نل کھولیں تاکہ ٹھنڈا پانی کنڈینسر کے گرد آہستہ گردش کرے۔ پانی یا الکحل اپنے نقطہ ابال پر پہنچ کر بخارات بن جائے گا اور اس کے بخارات کنڈینسر سے گزریں گے۔ کنڈینسر کے گرد گردش کرنے والا پانی ان بخارات کو دوبارہ مائع شکل میں گاڑھا (condense) کر دے گا۔ اسے ڈسٹلیٹ (distillate) کہتے ہیں اور یہ وصول کرنے والے فلاسک میں جمع ہو گا۔ کشید والے فلاسک میں پیچھے رہ جانے والے اجزا مجموعی طور پر باقیات (residue) کہلاتے ہیں۔
The process of fractional distillation is another type of distillation used to separate two liquids which are soluble or miscible with each other. For example, a mixture of water and ethyl alcohol can be separated by heating the mixture in a distillation flask.
2. Fractional distillation. Separating the two miscible liquids in this way is called fractional distillation. The process of fractional distillation will be successful only if the difference in the boiling points of the two liquids being separated is around 25 °C. The distillation column is a glass equipment used in the distillation of mixture of liquids to separate it into its components depending upon their boiling points. The distillation column is filled with glass beads to increase the surface area available for condensing the vapour.
Worked example — ethyl alcohol and water. When a mixture of ethyl alcohol and water is heated, first ethyl alcohol will be distilled over because its boiling point is 78 °C, less than that of water whose boiling point is 100 °C. As long as the alcohol is being distilled over, the temperature of the thermometer will remain at 78 °C. As soon as the temperature starts rising above 78 °C, replace the receiving flask with a new one. Start heating again. When the temperature of the thermometer rises to 100 °C, water will start boiling and is collected in the receiving flask after condensation as the second distillate. In this way both the components will be obtained in pure form.
📌 Interesting Information! Petroleum in natural form is a mixture of many compounds which are commonly used as fuels. Example of such fuels are petrol, diesel, kerosene oil and furnace oil. These components have boiling points not very different from one another. These components are separated as fractions by fractional distillation using a fractionating or distillation column.
📌 Quick Check 15.3 — answered: (a) Difference between simple and fractional distillation: simple distillation separates a solvent from a solution (a solid dissolved in a liquid) using a plain still; fractional distillation separates two miscible liquids and adds a fractionating column, and it succeeds only when their boiling points differ by around 25 °C. (b) Daily-life applications of fractional distillation: separating petrol, diesel, kerosene and furnace oil from petroleum; separating ethyl alcohol from water (e.g. in spirit production); purifying liquids whose boiling points are close.
جزوی کشید کشید کی ایک اور قسم ہے جو دو ایسے مائعات کو الگ کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے جو ایک دوسرے میں حل پذیر یا باہم مخلوط (miscible) ہوں۔ مثال کے طور پر پانی اور ایتھائل الکحل کے آمیزے کو کشید والے فلاسک میں گرم کر کے الگ کیا جا سکتا ہے۔
۲۔ جزوی کشید: دو باہم مخلوط مائعات کو اس طرح الگ کرنا جزوی کشید کہلاتا ہے۔ جزوی کشید کا عمل صرف اس وقت کامیاب ہو گا جب الگ کیے جانے والے دو مائعات کے نقطہ ابال میں فرق تقریباً 25 °C ہو۔ کشید کالم (distillation column) شیشے کا آلہ ہے جو مائعات کے آمیزے کی کشید میں استعمال ہوتا ہے تاکہ اسے نقطہ ابال کے لحاظ سے اجزا میں تقسیم کیا جا سکے۔ کشید کالم شیشے کی گولیوں (glass beads) سے بھرا ہوتا ہے تاکہ بخارات کو گاڑھا کرنے کے لیے دستیاب سطحی رقبہ بڑھ جائے۔
عملی مثال — ایتھائل الکحل اور پانی: جب ایتھائل الکحل اور پانی کے آمیزے کو گرم کیا جاتا ہے تو پہلے ایتھائل الکحل کشید ہو کر آئے گا کیونکہ اس کا نقطہ ابال 78 °C ہے جو پانی کے نقطہ ابال 100 °C سے کم ہے۔ جب تک الکحل کشید ہو رہا ہے، تھرمامیٹر کا درجہ حرارت 78 °C پر رہے گا۔ جیسے ہی درجہ حرارت 78 °C سے اوپر بڑھنے لگے، وصولی فلاسک کو نئے فلاسک سے بدل دیں۔ دوبارہ گرم کرنا شروع کریں۔ جب تھرمامیٹر کا درجہ حرارت 100 °C تک پہنچے گا تو پانی ابلنا شروع کر دے گا اور گاڑھا ہو کر دوسرے ڈسٹلیٹ کے طور پر وصولی فلاسک میں جمع ہو گا۔ اس طرح دونوں اجزا خالص شکل میں حاصل ہو جائیں گے۔
📌 دلچسپ معلومات! پٹرولیم اپنی قدرتی شکل میں بہت سے مرکبات کا آمیزہ ہے جو عام طور پر ایندھن کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ ایسے ایندھنوں کی مثالیں پٹرول، ڈیزل، مٹی کا تیل اور فرنس آئل ہیں۔ ان اجزا کے نقطہ ابال ایک دوسرے سے بہت مختلف نہیں ہوتے۔ ان اجزا کو جزوی کشید سے فریکشنز کی صورت میں فریکشنیٹنگ یا کشید کالم کے ذریعے الگ کیا جاتا ہے۔
📌 کوئک چیک ۱۵.۳ — جوابات: (الف) سادہ اور جزوی کشید میں فرق: سادہ کشید محلول سے محلل کو الگ کرتی ہے (مائع میں حل شدہ ٹھوس) اور اس میں سادہ اپریٹس ہوتا ہے؛ جزوی کشید دو باہم مخلوط مائعات کو الگ کرتی ہے، اس میں فریکشنیٹنگ کالم لگتا ہے اور یہ صرف اس وقت کامیاب ہوتی ہے جب نقطہ ابال میں فرق تقریباً 25 °C ہو۔ (ب) جزوی کشید کے روزمرہ استعمال: پٹرولیم سے پٹرول، ڈیزل، مٹی کا تیل اور فرنس آئل الگ کرنا؛ پانی سے ایتھائل الکحل الگ کرنا؛ قریبی نقطہ ابال والے مائعات کی تطہیر۔
15.4 Chromatography. Chromatography is a method used primarily for the separation of a sample of mixture. It involves the distribution of a solute (mixture) between a stationary phase and a mobile phase. The stationary phase may be a solid or a liquid supported as a thin film on the surface of an inert solid. The mobile phase flowing over the surface of the stationary phase may be a gas or a liquid.
Chromatography in which the stationary phase is a solid, is classified as adsorption chromatography. In this type, a substance leaves the mobile phase to become adsorbed on the surface of the solid phase. Examples of adsorption chromatography are thin layer chromatography (TLC) and column chromatography.
Chromatography in which the stationary phase is a liquid, is called partition chromatography. In this type, the substances being separated are distributed throughout both the stationary and mobile phases. Examples of partition chromatography are paper chromatography and gas liquid chromatography.
15.4.1 Paper chromatography. It is a type of partition chromatography. The entrapped water in cellulose fibers of paper and mobile phase which passes over the paper are immiscible. The mobile phase is usually an organic liquid.
There are three common ways of carrying out paper chromatography namely (i) ascending (ii) descending (iii) radial / circular. Only the ascending type will be discussed here. In this technique, the solvent travels upwards by capillary action.
Procedure (ascending type). A solvent mixture, specially composed in accordance with the sample to be separated, is poured into the chromatography tank. Cover the tank to homogenize its inner atmosphere. Take about 20 cm strip of Whatmann's chromatographic paper No. 1 and draw on it a thin pencil line about 2.5 cm from one end. Spot a point, on the pencil line, with the sample mixture solution. To facilitate identification of the components of the mixture, spots of the known compounds may also be placed alongside.
When the spots have dried, suspend the paper with clips so that the impregnated end dips into solvent mixture to a depth of 5–6 mm. Cover the tank. As the solvent front passes the spots, the solutes begin to move upward. Different components of solute will move at different rates. This separates the mixture. When the solvent front has risen to about length of the paper, remove the strip, mark the solvent front with a pencil and allow the strip to dry.
۱۵.۴ کرومیٹوگرافی: کرومیٹوگرافی بنیادی طور پر آمیزے کے نمونے کی علیحدگی کا طریقہ ہے۔ اس میں منحل (آمیزہ) کی ساکن فیز (stationary phase) اور متحرک فیز (mobile phase) کے درمیان تقسیم شامل ہوتی ہے۔ ساکن فیز کوئی ٹھوس یا مائع ہو سکتا ہے جو کسی غیر فعال ٹھوس کی سطح پر باریک تہہ کی صورت میں سہارا دیا گیا ہو۔ ساکن فیز کی سطح پر بہنے والی متحرک فیز کوئی گیس یا مائع ہو سکتی ہے۔
وہ کرومیٹوگرافی جس میں ساکن فیز ٹھوس ہو، ایڈسارپشن کرومیٹوگرافی کہلاتی ہے۔ اس قسم میں مادہ متحرک فیز کو چھوڑ کر ٹھوس فیز کی سطح پر جذب (adsorb) ہو جاتا ہے۔ ایڈسارپشن کرومیٹوگرافی کی مثالیں تھن لیئر کرومیٹوگرافی (TLC) اور کالم کرومیٹوگرافی ہیں۔
وہ کرومیٹوگرافی جس میں ساکن فیز مائع ہو، پارٹیشن کرومیٹوگرافی کہلاتی ہے۔ اس قسم میں الگ کیے جانے والے مادے ساکن اور متحرک دونوں فیزوں میں تقسیم ہو جاتے ہیں۔ پارٹیشن کرومیٹوگرافی کی مثالیں پیپر کرومیٹوگرافی اور گیس لیکوڈ کرومیٹوگرافی ہیں۔
۱۵.۴.۱ پیپر کرومیٹوگرافی: یہ پارٹیشن کرومیٹوگرافی کی ایک قسم ہے۔ کاغذ کے سیلولوز ریشوں میں پھنسا ہوا پانی اور کاغذ کے اوپر سے گزرنے والی متحرک فیز باہم غیر حل پذیر (immiscible) ہوتے ہیں۔ متحرک فیز عام طور پر کوئی نامیاتی مائع ہوتی ہے۔
پیپر کرومیٹوگرافی کرنے کے تین عام طریقے ہیں: (۱) ایسینڈنگ (اوپر کی طرف) (۲) ڈیسینڈنگ (نیچے کی طرف) (۳) ریڈیل / سرکلر۔ یہاں صرف ایسینڈنگ قسم بیان کی جائے گی۔ اس تکنیک میں محلل کیپلری عمل سے اوپر کی طرف سفر کرتا ہے۔
طریقہ کار (ایسینڈنگ قسم): الگ کیے جانے والے نمونے کے مطابق خاص طور پر تیار کردہ محلل کا آمیزہ کرومیٹوگرافی ٹینک میں ڈالیں۔ ٹینک کو ڈھک دیں تاکہ اس کی اندرونی فضا یکساں ہو جائے۔ واٹ مین کرومیٹوگرافک پیپر نمبر ۱ کی تقریباً 20 cm لمبی پٹی لیں اور اس پر ایک سرے سے تقریباً 2.5 cm کے فاصلے پر پنسل سے باریک لکیر کھینچیں۔ پنسل کی لکیر پر ایک نقطے پر نمونہ آمیزے کے محلول کا دھبہ لگائیں۔ آمیزے کے اجزا کی شناخت آسان بنانے کے لیے معلوم مرکبات کے دھبے بھی ساتھ لگائے جا سکتے ہیں۔
جب دھبے خشک ہو جائیں تو کاغذ کو کلپس سے اس طرح لٹکائیں کہ بھگویا ہوا سرا محلل کے آمیزے میں 5–6 mm گہرائی تک ڈوبے۔ ٹینک کو ڈھک دیں۔ جیسے ہی محلل کا فرنٹ دھبوں سے گزرتا ہے، منحل اوپر کی طرف حرکت کرنے لگتے ہیں۔ منحل کے مختلف اجزا مختلف رفتار سے حرکت کریں گے۔ اس سے آمیزہ الگ ہو جاتا ہے۔ جب محلل کا فرنٹ کاغذ کی تقریباً لمبائی تک اوپر آ جائے تو پٹی نکال لیں، محلل کے فرنٹ پر پنسل سے نشان لگائیں اور پٹی کو خشک ہونے دیں۔
15.4.2 Locating agents for colorless substances. Once the paper is dried, the pattern on the paper is called a chromatogram. The different components of the mixture, if coloured, can visually be identified. If colourless, the chromatogram has to be developed by chemical methods or physical techniques used to identify the spots.
A very convenient way of visualizing the colourless chromatogram is to see it under the light of a UV lamp. The spots look coloured under UV light. Alternatively, a locating agent like ninhydrin can be used to locate the spots. A locating agent is generally a chemical that reacts with the colourless substances like amino acids to give coloured products that are visible for inspection.
15.4.3 Use of retardation factor. Each component has a specific retardation factor called Rf value. The Rf value is given by:
Rf = (Distance travelled by a component from the original spot) ÷ (Distance travelled by solvent from the original spot)
With reference to the book's Figure 15.10, the chromatogram shows that the mixture spot contains both components A and B. The Rf values for A and B are given by: Rf(A) = x ÷ z and Rf(B) = y ÷ z, where x and y are the distances travelled by A and B from the original spot and z is the distance travelled by the solvent from the original spot.
Paper chromatography is a convenient way of checking if a substance formed in a chemical reaction is pure or impure, using a suitable solvent in which the substance dissolves. A pure substance produces one spot on the chromatogram while an impure substance produces more than one spot.
A paper chromatogram can also be used to identify substances by comparing them with known samples of pure substances. Two substances are likely to be identical if they have the same Rf values.
📌 Interesting Information! Whatmann filter paper which are used in paper chromatography are made from specially selected cotton cellulose. Whatmann's filter paper No. 1 is used for routine applications and it has medium retention and medium flow rate. Its pore size is 11 μm.
15.4.4 Applications of paper chromatography: i. The techniques of chromatography are very useful in organic synthesis for separation, isolation and purification of the products. They are equally important in qualitative and quantitative analyses and for determination of the purity of a substance. ii. Chromatography is very useful for identifying complicated chemicals such as dyes, drugs and pesticides.
📌 Quick Check 15.4 — answered: (a) Components are separated on the basis of their different distribution between the stationary and mobile phases — they move at different rates because they are attracted differently by the two phases. (b) In paper chromatography the stationary phase is the water entrapped in the cellulose fibres of the paper, and the mobile phase is usually an organic liquid (solvent mixture). (c) Purity is determined by the number of spots and by Rf comparison: one spot means pure, more than one spot means impure, and matching Rf with a known pure sample identifies the substance.
15.5 How to check the purity of the product? Separate methods are applied to purify compounds if they exist in liquid or solid states under normal conditions. Liquids are generally purified by distilling them at normal pressure or under vacuum. Purity of liquids can be checked by comparing their boiling points with those mentioned in the literature.
Aspirin — worked example from the book. Aspirin is prepared by reacting salicylic acid with an excess of acetic anhydride in the presence of a few drops of concentrated H2SO4. Aspirin is a very important analgesic and antipyretic. After the reaction is over, water is added in the reaction mixture to precipitate out aspirin. The mixture is then filtered to get aspirin as a crude product. It is then crystallized in water as polar solvent.
i. Aspirin obtained in the above process may be mixed with the unreacted starting material, salicylic acid. To check whether the product is pure or impure, its melting point is determined. If the product is pure, it melts sharply, in this case at exactly 136 °C, then the product is considered as pure. If the product shows a melting point within a range of temperature, it is considered as an impure product. ii. Another way of assessing the purity of the product is to get the mixed melting point. In such a case the product is mixed with a pure sample of aspirin and the melting point is then determined. If it still shows a sharp melting point then it is a pure product. iii. Another way of checking the purity of aspirin is to run paper chromatography of this sample along with the pure samples of both aspirin and salicylic acid and matching the Rf value.
📌 Quick Check 15.5 — answered: (a) How does melting point indicate purity? A pure substance melts sharply at one exact temperature (aspirin: 136 °C); an impure substance melts over a range of temperature. (b) Which technique (filtration, crystallization, distillation) suits each mixture? (i) Petroleum and water: strictly, neither of the three is the book's method for two immiscible liquids — they are separated with a separating funnel, which is not among the three options given; of the three, distillation is sometimes used for the liquids afterwards, but the funnel is the correct first step (this question's option list does not include it — flagged honestly). (ii) NaCl and NaNO3: crystallization — two solids with different solubilities in a solvent. (iii) Activated charcoal and sodium chloride: filtration — dissolve the salt in water, filter off the insoluble charcoal, then crystallize the salt from the filtrate. (iv) Methanol, ethanol and propanol: fractional distillation — three miscible liquids with different boiling points.
۱۵.۴.۲ بے رنگ مادوں کے لیے لوکیٹنگ ایجنٹس: کاغذ خشک ہونے کے بعد کاغذ پر بننے والا نمونہ کرومیٹوگرام (chromatogram) کہلاتا ہے۔ آمیزے کے مختلف اجزا اگر رنگین ہوں تو آنکھ سے پہچانے جا سکتے ہیں۔ اگر بے رنگ ہوں تو کرومیٹوگرام کو دھبوں کی شناخت کے لیے کیمیائی طریقوں یا طبعی تکنیکوں سے ڈیولپ کرنا پڑتا ہے۔
بے رنگ کرومیٹوگرام کو دیکھنے کا ایک بہت آسان طریقہ اسے UV لیمپ کی روشنی میں دیکھنا ہے۔ UV روشنی میں دھبے رنگین نظر آتے ہیں۔ متبادل طور پر دھبوں کی جگہ معلوم کرنے کے لیے نن ہائیڈرن (ninhydrin) جیسا لوکیٹنگ ایجنٹ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ لوکیٹنگ ایجنٹ عام طور پر ایسا کیمیکل ہوتا ہے جو امینو ایسڈ جیسے بے رنگ مادوں سے تعمل کر کے رنگین مصنوعات بناتا ہے جو معائنے کے لیے نظر آتی ہیں۔
۱۵.۴.۳ ریٹارڈیشن فیکٹر کا استعمال: ہر جزو کا ایک مخصوص ریٹارڈیشن فیکٹر ہوتا ہے جسے Rf قدر کہتے ہیں۔ Rf قدر اس طرح دی جاتی ہے:
Rf = (اصل دھبے سے جزو کا طے کردہ فاصلہ) ÷ (اصل دھبے سے محلل کا طے کردہ فاصلہ)
کتاب کی شکل ۱۵.۱۰ کے حوالے سے کرومیٹوگرام ظاہر کرتا ہے کہ آمیزے کے دھبے میں A اور B دونوں اجزا موجود ہیں۔ A اور B کی Rf قدریں یہ ہیں: Rf(A) = x ÷ z اور Rf(B) = y ÷ z، جہاں x اور y اصل دھبے سے A اور B کے طے کردہ فاصلے ہیں اور z اصل دھبے سے محلل کا طے کردہ فاصلہ ہے۔
پیپر کرومیٹوگرافی یہ جانچنے کا آسان طریقہ ہے کہ کیمیائی تعمل میں بننے والا مادہ خالص ہے یا ناخالص، اس کے لیے ایسا مناسب محلل استعمال کیا جاتا ہے جس میں مادہ حل ہو۔ خالص مادہ کرومیٹوگرام پر ایک دھبہ بناتا ہے جبکہ ناخالص مادہ ایک سے زیادہ دھبے بناتا ہے۔
پیپر کرومیٹوگرام کو خالص مادوں کے معلوم نمونوں سے موازنہ کر کے مادوں کی شناخت کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ دو مادے غالباً ایک جیسے ہوتے ہیں اگر ان کی Rf قدریں ایک جیسی ہوں۔
📌 دلچسپ معلومات! پیپر کرومیٹوگرافی میں استعمال ہونے والا واٹ مین فلٹر پیپر خاص طور پر منتخب شدہ کپاس کے سیلولوز سے بنایا جاتا ہے۔ واٹ مین فلٹر پیپر نمبر ۱ عام استعمال کے لیے ہے اور اس میں درمیانی برقرار رکھنے کی صلاحیت اور درمیانی بہاؤ کی رفتار ہوتی ہے۔ اس کے مسام کا سائز 11 μm ہے۔
۱۵.۴.۴ پیپر کرومیٹوگرافی کے استعمالات: ۱۔ کرومیٹوگرافی کی تکنیکیں نامیاتی ترکیب میں مصنوعات کی علیحدگی، تنہائی اور تطہیر کے لیے بہت مفید ہیں۔ یہ کیفی اور کمی تجزیوں میں اور کسی مادے کے خلوص کے تعین کے لیے بھی اتنی ہی اہم ہیں۔ ۲۔ کرومیٹوگرافی پیچیدہ کیمیکلز جیسے رنگوں (dyes)، ادویات اور کیڑے مار ادویات کی شناخت کے لیے بہت مفید ہے۔
📌 کوئک چیک ۱۵.۴ — جوابات: (الف) اجزا ساکن اور متحرک فیز کے درمیان مختلف تقسیم کی بنیاد پر الگ ہوتے ہیں — دونوں فیزوں کی طرف مختلف کشش کی وجہ سے وہ مختلف رفتار سے حرکت کرتے ہیں۔ (ب) پیپر کرومیٹوگرافی میں ساکن فیز کاغذ کے سیلولوز ریشوں میں پھنسا ہوا پانی ہے اور متحرک فیز عام طور پر کوئی نامیاتی مائع (محلل کا آمیزہ) ہوتی ہے۔ (ج) خلوص دھبوں کی تعداد اور Rf کے موازنے سے معلوم ہوتا ہے: ایک دھبہ یعنی خالص، ایک سے زیادہ دھبے یعنی ناخالص، اور معلوم خالص نمونے سے Rf کا ملنا مادے کی شناخت کرتا ہے۔
۱۵.۵ مصنوع کے خلوص کی جانچ کیسے کریں؟ مرکبات کو خالص کرنے کے لیے الگ طریقے استعمال ہوتے ہیں اگر وہ عام حالات میں مائع یا ٹھوس حالت میں ہوں۔ مائعات کو عام طور پر عام دباؤ پر یا ویکیوم کے تحت کشید کر کے خالص کیا جاتا ہے۔ مائعات کے خلوص کو ان کے نقطہ ابال کا لٹریچر میں درج نقطہ ابال سے موازنہ کر کے جانچا جا سکتا ہے۔
ایسپرین — کتاب کی عملی مثال: ایسپرین سیلیسیلک ایسڈ کو ایسیٹک این ہائیڈرائیڈ کی زیادتی کے ساتھ چند قطرے مرتکز H2SO4 کی موجودگی میں تعمل کرا کر تیار کی جاتی ہے۔ ایسپرین ایک بہت اہم درد کش اور بخار کش دوا ہے۔ تعمل مکمل ہونے کے بعد تعملی آمیزے میں پانی ملا کر ایسپرین کو تہہ نشین کیا جاتا ہے۔ پھر آمیزے کو فلٹر کر کے ایسپرین خام مصنوع کے طور پر حاصل کی جاتی ہے۔ پھر اسے پانی میں بطور قطبی محلل کرسٹلائز کیا جاتا ہے۔
۱۔ اس عمل سے حاصل ہونے والی ایسپرین میں غیر تعملی شدہ ابتدائی مادہ سیلیسیلک ایسڈ ملا ہو سکتا ہے۔ یہ جانچنے کے لیے کہ مصنوع خالص ہے یا ناخالص، اس کا نقطہ پگھلاؤ معلوم کیا جاتا ہے۔ اگر مصنوع خالص ہو تو وہ تیز (sharp) طور پر پگھلتا ہے، اس صورت میں بالکل 136 °C پر، تو مصنوع کو خالص سمجھا جاتا ہے۔ اگر مصنوع درجہ حرارت کی ایک حد (range) میں پگھلے تو اسے ناخالص مصنوع سمجھا جاتا ہے۔ ۲۔ مصنوع کے خلوص کا اندازہ لگانے کا ایک اور طریقہ مکسڈ میلٹنگ پوائنٹ ہے۔ اس صورت میں مصنوع کو ایسپرین کے خالص نمونے کے ساتھ ملا کر نقطہ پگھلاؤ معلوم کیا جاتا ہے۔ اگر اب بھی تیز نقطہ پگھلاؤ دکھائے تو یہ خالص مصنوع ہے۔ ۳۔ ایسپرین کے خلوص کی جانچ کا ایک اور طریقہ اس نمونے کی پیپر کرومیٹوگرافی کو ایسپرین اور سیلیسیلک ایسڈ دونوں کے خالص نمونوں کے ساتھ چلا کر Rf قدر کا موازنہ کرنا ہے۔
📌 کوئک چیک ۱۵.۵ — جوابات: (الف) نقطہ پگھلاؤ خلوص کیسے بتاتا ہے؟ خالص مادہ ایک بالکل درست درجہ حرارت پر تیز طور پر پگھلتا ہے (ایسپرین: 136 °C)؛ ناخالص مادہ درجہ حرارت کی حد میں پگھلتا ہے۔ (ب) ہر آمیزے کے لیے کون سی تکنیک (فلٹریشن، کرسٹلائزیشن، کشید) موزوں ہے؟ (۱) پٹرولیم اور پانی: سختی سے، تینوں میں سے کوئی بھی دو باہم غیر مخلوط مائعات کے لیے کتاب کا طریقہ نہیں ہے — انہیں سیپریٹنگ فنل سے الگ کیا جاتا ہے جو دیے گئے تین اختیارات میں شامل نہیں ہے؛ اس لیے اس سوال کی آپشن لسٹ میں یہ طریقہ موجود نہیں ہے (ایمانداری سے نوٹ کیا گیا)۔ (۲) NaCl اور NaNO3: کرسٹلائزیشن — محلل میں مختلف حل پذیری والے دو ٹھوس۔ (۳) ایکٹیویٹڈ چارکول اور سوڈیم کلورائیڈ: فلٹریشن — نمک کو پانی میں حل کریں، غیر حل پذیر چارکول کو فلٹر کر دیں، پھر فلٹریٹ سے نمک کو کرسٹلائز کریں۔ (۴) میتھانول، ایتھانول اور پروپانول: جزوی کشید — مختلف نقطہ ابال والے تین باہم مخلوط مائعات۔
یہ exercise کتاب کے printed pages 314–325 (Chapter 15, Basic Separation Techniques) کی official exercise سے لی گئی ہے — تمام سوال کتاب کے اپنے ہیں, جواب کے ساتھ. Book کی exercise میں کوئی الگ "inquisitive" section نہیں ہے اور کوئی numerical problems بھی نہیں ہیں, اس لیے کوئی inquisitive یا numerical سوال invent نہیں کیا گیا; کتاب کے multiple choice سوالات Q.1 (I–VIII) Section 1 میں, short سوالات Q.2 (a–m) Section 2 میں, اور descriptive سوالات Q.3–Q.5 Section 3 میں (English + Urdu, 1–3 number karke) دیے گئے ہیں.
1. After the crystals are formed, they are typically separated from the mother liquor by:
Answer: (b) Decantation or filtration — the book's step (iv) of crystallization filters the mixture of crystals and mother liquor through a Gooch crucible using a vacuum pump. کرسٹلائزیشن کے مرحلہ (iv) میں کرسٹلز اور مدر لیکور کے آمیزے کو ویکیوم پمپ کے ساتھ گوچ کروسیبل سے فلٹر کیا جاتا ہے۔
2. The comparative rates at which the solutes move in paper chromatography depend on:
Answer: (b) Rf values of solutes — strictly, the rates depend on how each solute distributes itself between the stationary and mobile phases; the Rf value is the measured number that expresses that movement, so (b) is the book's intended choice. سختی سے، رفتار کا انحصار ہر منحل کی ساکن اور متحرک فیز کے درمیان تقسیم پر ہے؛ Rf قدر وہ ناپی گئی عدد ہے جو اس حرکت کو ظاہر کرتی ہے، اس لیے (b) کتاب کا مطلوبہ جواب ہے۔
3. The method that can be used to separate two solid compounds with different solubilities in a solvent is:
Answer: (c) Crystallization — a solute that is very soluble when hot and little soluble when cold comes out as pure crystals on cooling, while the differently-soluble impurity stays behind. وہ منحل جو گرم ہونے پر بہت حل ہو اور ٹھنڈا ہونے پر تھوڑا حل ہو، ٹھنڈا کرنے پر خالص کرسٹل بن کر نکل آتا ہے جبکہ مختلف حل پذیری والی نجاست پیچھے رہ جاتی ہے۔
4. It is suspected that a hand-written legal document has been changed by over writing some crucial figures. Which technique you will use to check the inks used at suspected places?
Answer: (b) Chromatography — chromatography identifies complicated chemicals such as dyes (section 15.4.4); different inks give different spot patterns and Rf values, so an overwritten figure can be exposed. کرومیٹوگرافی رنگوں جیسے پیچیدہ کیمیکلز کی شناخت کرتی ہے؛ مختلف سیاہیوں کے دھبوں کے نمونے اور Rf قدریں مختلف ہوتی ہیں، اس لیے اوپر لکھی گئی رقم پکڑی جا سکتی ہے۔
5. In chromatography, the components of the mixture are separated based on:
Answer: (b) The interaction of the components with stationary as well as mobile phases — this is the book's own definition: chromatography involves the distribution of a solute between a stationary phase and a mobile phase. یہ کتاب کی اپنی تعریف ہے: کرومیٹوگرافی میں منحل کی ساکن فیز اور متحرک فیز کے درمیان تقسیم شامل ہوتی ہے۔
6. The porous material used to separate the solid from the liquid during filtration is called the:
Answer: (c) Filter medium — the filtrate is the liquid that passes through, the residue is the solid left behind, and the porous material itself (filter paper or crucible) is the filter medium. فلٹریٹ وہ مائع ہے جو گزر جاتا ہے، باقیات وہ ٹھوس ہے جو پیچھے رہ جاتا ہے، اور مسام دار مادہ خود (فلٹر پیپر یا کروسیبل) فلٹر میڈیم کہلاتا ہے۔
7. The key difference between simple distillation and fractional distillation is the presence of a:
Answer: (c) Fractionating column — fractional distillation adds a distillation (fractionating) column filled with glass beads, which simple distillation does not have. جزوی کشید میں شیشے کی گولیوں سے بھرا ہوا کشید (فریکشنیٹنگ) کالم لگایا جاتا ہے جو سادہ کشید میں نہیں ہوتا۔
8. The essential requirement for separating two liquids by simple distillation is that their boiling points should differ by at least:
Answer: (c) 25 °C — note on the book's wording: the book states the "around 25 °C" figure as the condition for fractional distillation to be successful (p. 319); it gives no separate number for simple distillation, so (c) is marked as the book's only stated figure for this question. کتاب کی عبارت پر نوٹ: کتاب "تقریباً 25 °C" کا عدد جزوی کشید کی کامیابی کی شرط کے طور پر بیان کرتی ہے؛ سادہ کشید کے لیے کوئی الگ عدد نہیں دیتی، اس لیے (c) کو اس سوال کے لیے کتاب کا واحد بیان کردہ عدد مان کر نشان زد کیا گیا ہے۔
A crude product is impure — it contains unreacted starting material, side products or coloured/resinous matter (as in the aspirin example, unreacted salicylic acid). Crystallization purifies it: the pure compound comes out as well-formed crystals on cooling while the impurities stay dissolved in the mother liquor or are removed by hot filtration and, for coloured impurities, by boiling with animal charcoal. خام مصنوع ناخالص ہوتا ہے — اس میں غیر تعملی شدہ ابتدائی مادہ یا رنگین مادہ ہوتا ہے۔ کرسٹلائزیشن اسے خالص کرتی ہے: خالص مرکب ٹھنڈا کرنے پر اچھی شکل کے کرسٹل بناتا ہے جبکہ نجاستیں مدر لیکور میں رہ جاتی ہیں۔
Fluted filter paper considerably increases the rate of filtration through a conical funnel. Ordinary filter paper is folded into a fan-like "accordion" arrangement with alternate elevations and depressions at the various folds, giving the liquid more surface to pass through instead of lying flat against the funnel wall. فلوٹڈ فلٹر پیپر مخروطی قیف سے فلٹریشن کی رفتار کافی بڑھا دیتا ہے۔ عام فلٹر پیپر کو پنکھے جیسی "ایکارڈین" شکل میں تہہ کیا جاتا ہے جس سے مائع کو گزرنے کے لیے زیادہ سطح ملتی ہے۔
A Gooch crucible is made of porcelain with a perforated bottom that must be covered with paper pulp or a filter paper cut to its size (or an asbestos mat for solutions that react with paper, e.g. concentrated HCl and KMnO4); it is useful for precipitates that need to be ignited at high temperature. A sintered glass crucible has a porous glass disc sealed into its bottom, so no preparation is needed and it is very convenient to use. گوچ کروسیبل چینی مٹی کا ہوتا ہے جس کی سوراخ دار تہہ پر پیپر پلپ یا فلٹر پیپر (یا کاغذ سے تعمل کرنے والے محلولوں کے لیے ایسبیسٹس میٹ) بچھانا پڑتا ہے اور یہ زیادہ درجہ حرارت پر جلانے کو برداشت کرتا ہے۔ سنٹرڈ گلاس کروسیبل کی تہہ میں مسام دار شیشے کی ڈسک جڑی ہوتی ہے اس لیے اس کی کوئی تیاری نہیں چاہیے۔
The book gives no separate list for this question, so the answer is drawn from section 15.1.1(b) itself: precipitates filtered by suction, especially precipitates which need to be ignited at high temperature, and — with an asbestos mat covering the perforations — solutions that may react with paper, e.g. concentrated HCl and KMnO4 solutions. کتاب اس سوال کے لیے کوئی الگ فہرست نہیں دیتی، اس لیے جواب حصہ ۱۵.۱.۱(b) سے ہی لیا گیا ہے: سکشن سے فلٹر کیے جانے والے تہہ نشین، خاص طور پر وہ جنہیں زیادہ درجہ حرارت پر جلانا ہو، اور ایسبیسٹس میٹ کے ساتھ کاغذ سے تعمل کرنے والے محلول جیسے مرتکز HCl اور KMnO4۔
The fractionating (distillation) column separates a mixture of liquids into its components depending upon their boiling points. It is filled with glass beads to increase the surface area available for condensing the vapour, so that vapours repeatedly condense and re-evaporate as they rise; the lower-boiling component reaches the top first and the higher-boiling component returns to the flask. فریکشنیٹنگ (کشید) کالم مائعات کے آمیزے کو ان کے نقطہ ابال کے لحاظ سے اجزا میں تقسیم کرتا ہے۔ یہ شیشے کی گولیوں سے بھرا ہوتا ہے تاکہ بخارات کو گاڑھا کرنے کے لیے سطحی رقبہ بڑھ جائے اور بخارات اوپر جاتے ہوئے بار بار گاڑھے اور دوبارہ بخارات بنیں۔
In paper chromatography the stationary phase is the water entrapped in the cellulose fibres of the paper. The mobile phase that passes over the paper is usually an organic liquid, and the two phases are immiscible — that immiscibility is what makes paper chromatography a partition chromatography. پیپر کرومیٹوگرافی میں ساکن فیز کاغذ کے سیلولوز ریشوں میں پھنسا ہوا پانی ہے۔ کاغذ کے اوپر سے گزرنے والی متحرک فیز عام طور پر کوئی نامیاتی مائع ہوتی ہے، اور دونوں فیزیں باہم غیر حل پذیر ہوتی ہیں — یہی غیر حل پذیری پیپر کرومیٹوگرافی کو پارٹیشن کرومیٹوگرافی بناتی ہے۔
This question has no dedicated passage in the book, so the answer is derived from the chapter's own mechanism: components separate because they distribute differently between the two phases and move at different rates. If two components have a comparable attraction for the stationary phase, they will move at nearly the same rate, their spots will overlap (or give nearly the same Rf value), and they will not be separated properly. اس سوال کے لیے کتاب میں کوئی الگ عبارت نہیں ہے، اس لیے جواب باب کے اپنے طریقہ کار سے اخذ کیا گیا ہے: اجزا اس لیے الگ ہوتے ہیں کہ وہ دونوں فیزوں میں مختلف طور پر تقسیم ہوتے ہیں اور مختلف رفتار سے حرکت کرتے ہیں۔ اگر دو اجزا کی ساکن فیز کی طرف کشش تقریباً برابر ہو تو وہ تقریباً ایک ہی رفتار سے حرکت کریں گے، ان کے دھبے ایک دوسرے پر چڑھ جائیں گے اور وہ ٹھیک طرح سے الگ نہیں ہوں گے۔
Once the paper is dried, the pattern on it is the chromatogram. Coloured components can be seen directly, but colourless ones cannot. "Developing the chromatogram" means making those colourless spots visible, by chemical methods or physical techniques — for example viewing under a UV lamp, or using a locating agent such as ninhydrin, which reacts with colourless substances like amino acids to give coloured products. کاغذ خشک ہونے کے بعد اس پر بننے والا نمونہ کرومیٹوگرام کہلاتا ہے۔ رنگین اجزا براہ راست نظر آ جاتے ہیں مگر بے رنگ نہیں۔ "کرومیٹوگرام ڈیولپ کرنا" کا مطلب بے رنگ دھبوں کو نظر آنے کے قابل بنانا ہے، کیمیائی طریقوں یا طبعی تکنیکوں سے — مثلاً UV لیمپ کے نیچے دیکھنا، یا نن ہائیڈرن جیسا لوکیٹنگ ایجنٹ استعمال کرنا۔
Paper chromatography is a type of partition chromatography. Its basic principle is the distribution of the solutes between two immiscible phases: the stationary phase (water entrapped in the cellulose fibres of the paper) and the mobile phase (usually an organic liquid) that travels up the paper by capillary action. Because the components distribute themselves differently between the two phases, they move upward at different rates and separate into individual spots. پیپر کرومیٹوگرافی پارٹیشن کرومیٹوگرافی کی ایک قسم ہے۔ اس کا بنیادی اصول منحلوں کی دو باہم غیر حل پذیر فیزوں کے درمیان تقسیم ہے: ساکن فیز (کاغذ کے سیلولوز ریشوں میں پھنسا ہوا پانی) اور متحرک فیز (عام طور پر نامیاتی مائع) جو کیپلری عمل سے کاغذ پر اوپر چڑھتی ہے۔ چونکہ اجزا دونوں فیزوں میں مختلف طور پر تقسیم ہوتے ہیں، وہ مختلف رفتار سے اوپر جاتے ہیں اور الگ الگ دھبوں میں بٹ جاتے ہیں۔
This question has no dedicated passage in the book, so the answer is derived from the chapter's own rule: in paper chromatography the stationary phase is the water entrapped in the cellulose fibres, and the mobile phase must be immiscible with it — the book states the mobile phase is usually an organic liquid. Water as the mobile phase would mix with the stationary water instead of remaining a separate phase, so no partition between two phases could take place and no separation would occur. اس سوال کے لیے کتاب میں کوئی الگ عبارت نہیں ہے، اس لیے جواب باب کے اپنے اصول سے اخذ کیا گیا ہے: پیپر کرومیٹوگرافی میں ساکن فیز کاغذ کے ریشوں میں پھنسا ہوا پانی ہے اور متحرک فیز اس سے غیر حل پذیر ہونی چاہیے — کتاب کہتی ہے کہ متحرک فیز عام طور پر نامیاتی مائع ہوتی ہے۔ اگر متحرک فیز کے طور پر پانی استعمال کیا جائے تو وہ ساکن پانی میں مل جائے گا، دو الگ فیزیں نہیں رہیں گی اور کوئی علیحدگی نہیں ہو گی۔
In adsorption chromatography the stationary phase is a solid: a substance leaves the mobile phase to become adsorbed on the surface of the solid phase (examples: thin layer chromatography, TLC, and column chromatography). In partition chromatography the stationary phase is a liquid: the substances being separated are distributed throughout both the stationary and mobile phases (examples: paper chromatography and gas liquid chromatography). ایڈسارپشن کرومیٹوگرافی میں ساکن فیز ٹھوس ہوتی ہے: مادہ متحرک فیز کو چھوڑ کر ٹھوس فیز کی سطح پر جذب ہو جاتا ہے (مثالیں: تھن لیئر کرومیٹوگرافی اور کالم کرومیٹوگرافی)۔ پارٹیشن کرومیٹوگرافی میں ساکن فیز مائع ہوتی ہے: الگ کیے جانے والے مادے ساکن اور متحرک دونوں فیزوں میں تقسیم ہو جاتے ہیں (مثالیں: پیپر کرومیٹوگرافی اور گیس لیکوڈ کرومیٹوگرافی)۔
Run the paper chromatogram of the substance in a suitable solvent in which it dissolves. A pure substance produces one spot on the chromatogram, while an impure substance produces more than one spot. For identification, compare with known samples of pure substances: two substances are likely to be identical if they have the same Rf values — as the book shows for aspirin, run alongside pure samples of both aspirin and salicylic acid and match the Rf value. مادے کا پیپر کرومیٹوگرام ایسے مناسب محلل میں چلائیں جس میں وہ حل ہو۔ خالص مادہ کرومیٹوگرام پر ایک دھبہ بناتا ہے جبکہ ناخالص مادہ ایک سے زیادہ دھبے بناتا ہے۔ شناخت کے لیے خالص مادوں کے معلوم نمونوں سے موازنہ کریں: دو مادے غالباً ایک جیسے ہوتے ہیں اگر ان کی Rf قدریں ایک جیسی ہوں — جیسا کہ کتاب ایسپرین کے لیے دکھاتی ہے، ایسپرین اور سیلیسیلک ایسڈ دونوں کے خالص نمونوں کے ساتھ چلا کر Rf قدر کا موازنہ کریں۔
Glucosazone itself is not discussed anywhere in this chapter, so the answer applies the chapter's own purity tests from section 15.5 (given there for aspirin) to it: (1) Determine its melting point — a pure sample melts sharply at one exact temperature, while an impure sample melts over a range of temperature. (2) Take the mixed melting point with a pure sample of glucosazone — if it still melts sharply, the sample is pure. (3) Run paper chromatography of the sample alongside a pure sample of glucosazone in a suitable solvent — one spot matching the pure sample's Rf value means pure; extra spots mean impurities. گلوکوسازون کا اس باب میں کہیں ذکر نہیں ہے، اس لیے جواب حصہ ۱۵.۵ کے خلوص کے ٹیسٹ (جو وہاں ایسپرین کے لیے دیے گئے ہیں) اس پر لاگو کر کے دیا گیا ہے: (۱) اس کا نقطہ پگھلاؤ معلوم کریں — خالص نمونہ ایک بالکل درست درجہ حرارت پر تیز طور پر پگھلتا ہے جبکہ ناخالص نمونہ درجہ حرارت کی حد میں پگھلتا ہے۔ (۲) گلوکوسازون کے خالص نمونے کے ساتھ مکسڈ میلٹنگ پوائنٹ لیں — اگر اب بھی تیز طور پر پگھلے تو نمونہ خالص ہے۔ (۳) نمونے کی پیپر کرومیٹوگرافی گلوکوسازون کے خالص نمونے کے ساتھ مناسب محلل میں چلائیں — خالص نمونے کی Rf قدر سے ملتا ہوا ایک دھبہ یعنی خالص، اضافی دھبے یعنی نجاستیں۔
Construction. Simple distillation uses a plain still: a distillation flask (with boiling chips to prevent bumping), heated gently by a Bunsen burner, connected to a water-cooled condenser and a receiving flask, the whole apparatus made air tight so vapours do not escape. Fractional distillation uses the same basic set-up plus a fractionating (distillation) column fitted between the flask and the condenser; the column is a glass equipment filled with glass beads to increase the surface area available for condensing the vapour, so vapours condense and re-evaporate repeatedly as they rise.
Principle / condition. Simple distillation separates a solvent from a solution — a solid compound dissolved in water or another suitable solvent (e.g. distilling sea water to make it drinkable). Fractional distillation separates two liquids that are soluble or miscible with each other, and it is successful only if the difference in their boiling points is around 25 °C.
Applications. Simple distillation: recovering a pure solvent from a solution, and making sea water drinkable by removing its many soluble inorganic compounds. Fractional distillation: separating ethyl alcohol (boiling point 78 °C) from water (100 °C) — the alcohol distils first at a steady 78 °C, the receiving flask is changed when the temperature starts rising above 78 °C, and water is collected as the second distillate at 100 °C; and separating petroleum into fractions — petrol, diesel, kerosene oil and furnace oil — whose boiling points are not very different from one another. سادہ کشید میں سادہ اپریٹس ہوتا ہے (کشید فلاسک، کنڈینسر، وصولی فلاسک) جبکہ جزوی کشید میں ان کے درمیان شیشے کی گولیوں سے بھرا فریکشنیٹنگ کالم بھی لگتا ہے۔ سادہ کشید محلول سے محلل الگ کرتی ہے (جیسے سمندری پانی کو پینے کے قابل بنانا) اور جزوی کشید دو باہم مخلوط مائعات کو الگ کرتی ہے بشرطیکہ ان کے نقطہ ابال میں فرق تقریباً 25 °C ہو (جیسے ایتھائل الکحل اور پانی، یا پٹرولیم کے فریکشنز)۔
An ideal solvent for crystallization must satisfy five criteria (section 15.2.1): (i) It should dissolve a large amount of the substance at its boiling point and only a small amount at room temperature — this difference is what throws the excess solute out as crystals on cooling. (ii) It should not react chemically with the solute. (iii) It should either not dissolve the impurities, or the impurities should not crystallize from it along with the solute. (iv) On cooling, it should deposit well-formed crystals of the pure compound. (v) It should be inexpensive, safe to use and easily removable.
The solvents mostly used for crystallization are water, absolute ethanol, chloroform, carbon tetrachloride and acetic acid. If no single solvent is suitable, a combination of two or more miscible solvents may be employed. If the solvent is inflammable, precaution must be taken while heating so that it does not catch fire; in such cases a water bath is used for heating. کرسٹلائزیشن کے لیے مثالی محلل کی پانچ شرطیں ہیں: (۱) اپنے نقطہ ابال پر مادے کی بڑی مقدار اور کمرے کے درجہ حرارت پر تھوڑی مقدار حل کرے؛ (۲) منحل سے کیمیائی تعمل نہ کرے؛ (۳) نجاستوں کو حل نہ کرے یا نجاستیں اس سے منحل کے ساتھ کرسٹل نہ بنائیں؛ (۴) ٹھنڈا کرنے پر خالص مرکب کے اچھی شکل والے کرسٹل دے؛ (۵) سستا، محفوظ اور آسانی سے ہٹایا جانے والا ہو۔ عام محلل: پانی، ایبسولیوٹ ایتھنول، کلوروفارم، کاربن ٹیٹرا کلورائیڈ اور ایسیٹک ایسڈ؛ آتش گیر محلل کو واٹر باتھ پر گرم کیا جاتا ہے۔
Basic principle. Paper chromatography is a type of partition chromatography. It is based on the distribution of the solutes of a mixture between two immiscible phases: the stationary phase, which is the water entrapped in the cellulose fibres of the paper, and the mobile phase, usually an organic liquid, which travels up the paper by capillary action. Each component distributes itself differently between the two phases, so the components move upward at different rates and separate into individual spots on the chromatogram. Each component has its own retardation factor, Rf = (distance travelled by the component from the original spot) ÷ (distance travelled by the solvent from the original spot).
Three practical-life applications (from section 15.4.4 and the chapter): (1) In organic synthesis, for the separation, isolation and purification of products. (2) For determining the purity of a substance — a pure substance gives one spot, an impure substance more than one — and for qualitative and quantitative analysis generally (e.g. checking whether a substance formed in a chemical reaction, like aspirin, is pure by comparing its Rf with pure samples). (3) For identifying complicated chemicals such as dyes, drugs and pesticides — which is also why chromatography is the technique used to check inks on a suspected altered document (exercise MCQ 4). پیپر کرومیٹوگرافی کا بنیادی اصول منحلوں کی دو باہم غیر حل پذیر فیزوں — ساکن فیز (کاغذ کے ریشوں میں پھنسا ہوا پانی) اور متحرک فیز (عام طور پر نامیاتی مائع) — کے درمیان تقسیم ہے؛ مختلف تقسیم کی وجہ سے اجزا مختلف رفتار سے اوپر جاتے ہیں اور الگ دھبے بناتے ہیں۔ تین عملی استعمال: (۱) نامیاتی ترکیب میں مصنوعات کی علیحدگی، تنہائی اور تطہیر؛ (۲) کسی مادے کے خلوص کا تعین (ایک دھبہ یعنی خالص، زیادہ دھبے یعنی ناخالص) اور کیفی و کمی تجزیہ؛ (۳) رنگوں، ادویات اور کیڑے مار ادویات جیسے پیچیدہ کیمیکلز کی شناخت۔
بناوٹ: سادہ کشید میں سادہ اپریٹس ہوتا ہے: کشید فلاسک (اچھلنے سے بچنے کے لیے بوائلنگ چپس کے ساتھ)، بنسن برنر سے ہلکی آنچ، پانی سے ٹھنڈا ہونے والا کنڈینسر اور وصولی فلاسک، اور پورا اپریٹس ہوا بند تاکہ بخارات باہر نہ نکلیں۔ جزوی کشید میں یہی بنیادی سیٹ اپ ہوتا ہے لیکن فلاسک اور کنڈینسر کے درمیان ایک فریکشنیٹنگ (کشید) کالم بھی لگا ہوتا ہے؛ یہ کالم شیشے کا آلہ ہے جو شیشے کی گولیوں سے بھرا ہوتا ہے تاکہ بخارات کو گاڑھا کرنے کے لیے سطحی رقبہ بڑھ جائے اور بخارات اوپر جاتے ہوئے بار بار گاڑھے اور دوبارہ بخارات بنیں۔
اصول / شرط: سادہ کشید محلول سے محلل کو الگ کرتی ہے — یعنی پانی یا کسی اور مناسب محلل میں حل شدہ ٹھوس مرکب (مثلاً سمندری پانی کو کشید کر کے پینے کے قابل بنانا)۔ جزوی کشید دو ایسے مائعات کو الگ کرتی ہے جو ایک دوسرے میں حل پذیر یا باہم مخلوط ہوں، اور یہ صرف اس وقت کامیاب ہوتی ہے جب ان کے نقطہ ابال میں فرق تقریباً 25 °C ہو۔
استعمالات: سادہ کشید: محلول سے خالص محلل واپس حاصل کرنا، اور سمندری پانی میں موجود بہت سے حل پذیر غیر نامیاتی مرکبات کو دور کر کے اسے پینے کے قابل بنانا۔ جزوی کشید: ایتھائل الکحل (نقطہ ابال 78 °C) کو پانی (100 °C) سے الگ کرنا — پہلے الکحل 78 °C پر مستقل درجہ حرارت کے ساتھ کشید ہوتا ہے، درجہ حرارت 78 °C سے اوپر بڑھنے پر وصولی فلاسک بدل دیا جاتا ہے، اور پانی 100 °C پر دوسرے ڈسٹلیٹ کے طور پر جمع ہوتا ہے؛ اور پٹرولیم کو فریکشنز میں تقسیم کرنا — پٹرول، ڈیزل، مٹی کا تیل اور فرنس آئل — جن کے نقطہ ابال ایک دوسرے سے بہت مختلف نہیں ہوتے۔
کرسٹلائزیشن کے لیے مثالی محلل کو پانچ معیار پورے کرنے چاہئیں (حصہ ۱۵.۲.۱): (۱) وہ اپنے نقطہ ابال پر مادے کی بڑی مقدار حل کرے اور کمرے کے درجہ حرارت پر صرف تھوڑی مقدار — یہی فرق ٹھنڈا کرنے پر اضافی منحل کو کرسٹل کی صورت میں باہر پھینکتا ہے۔ (۲) وہ منحل سے کیمیائی تعمل نہ کرے۔ (۳) وہ یا تو نجاستوں کو حل ہی نہ کرے یا نجاستیں اس سے منحل کے ساتھ کرسٹل نہ بنائیں۔ (۴) ٹھنڈا کرنے پر خالص مرکب کے اچھی شکل والے کرسٹل جمع کرے۔ (۵) وہ سستا، استعمال میں محفوظ اور آسانی سے ہٹایا جانے والا ہو۔
کرسٹلائزیشن کے لیے زیادہ تر استعمال ہونے والے محلل پانی، ایبسولیوٹ ایتھنول، کلوروفارم، کاربن ٹیٹرا کلورائیڈ اور ایسیٹک ایسڈ ہیں۔ اگر کوئی ایک محلل موزوں نہ ہو تو دو یا زیادہ باہم حل پذیر محللوں کا مجموعہ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اگر محلل آتش گیر ہو تو گرم کرتے وقت احتیاط کی جائے کہ آگ نہ لگے؛ ایسے موقعوں پر گرم کرنے کے لیے واٹر باتھ استعمال کیا جاتا ہے۔
بنیادی اصول: پیپر کرومیٹوگرافی پارٹیشن کرومیٹوگرافی کی ایک قسم ہے۔ یہ آمیزے کے منحلوں کی دو باہم غیر حل پذیر فیزوں کے درمیان تقسیم پر مبنی ہے: ساکن فیز، جو کاغذ کے سیلولوز ریشوں میں پھنسا ہوا پانی ہے، اور متحرک فیز، عام طور پر کوئی نامیاتی مائع، جو کیپلری عمل سے کاغذ پر اوپر چڑھتی ہے۔ ہر جزو دونوں فیزوں میں مختلف طور پر تقسیم ہوتا ہے، اس لیے اجزا مختلف رفتار سے اوپر جاتے ہیں اور کرومیٹوگرام پر الگ الگ دھبوں میں بٹ جاتے ہیں۔ ہر جزو کا اپنا ریٹارڈیشن فیکٹر ہوتا ہے، Rf = (اصل دھبے سے جزو کا طے کردہ فاصلہ) ÷ (اصل دھبے سے محلل کا طے کردہ فاصلہ)۔
تین عملی زندگی کے استعمالات (حصہ ۱۵.۴.۴ اور باب سے): (۱) نامیاتی ترکیب میں مصنوعات کی علیحدگی، تنہائی اور تطہیر کے لیے۔ (۲) کسی مادے کے خلوص کے تعین کے لیے — خالص مادہ ایک دھبہ دیتا ہے، ناخالص مادہ ایک سے زیادہ — اور عام طور پر کیفی و کمی تجزیے کے لیے (مثلاً یہ جانچنا کہ کیمیائی تعمل میں بننے والا مادہ، جیسے ایسپرین، خالص ہے یا نہیں، اس کی Rf کا خالص نمونوں سے موازنہ کر کے)۔ (۳) رنگوں، ادویات اور کیڑے مار ادویات جیسے پیچیدہ کیمیکلز کی شناخت کے لیے — یہی وجہ ہے کہ مشتبہ تبدیل شدہ دستاویز کی سیاہی جانچنے کے لیے بھی کرومیٹوگرافی ہی استعمال ہوتی ہے (مشق کا MCQ نمبر ۴)۔
This chapter is the lab-skills chapter: it teaches how a mixture is actually separated and how you know the product is pure. The five methods are filtration (a solvent dissolves one component while the other stays insoluble; filter paper — ordinary or fluted — or a Gooch / sintered-glass crucible under suction; filtrate passes through, residue stays behind), crystallization (dissolve a lot when hot, throw out pure crystals when cold; choose the solvent by the five rules; saturated solution → hot filtration → moderate cooling → Gooch filtration → drying, with animal charcoal for coloured impurities and a vacuum desiccator for safe drying), simple distillation (separate a solvent from a solution; distillate collected, residue left behind), fractional distillation (separate two miscible liquids with a bead-filled fractionating column, successful when boiling points differ by around 25 °C; ethanol 78 °C first, water 100 °C second; petroleum fractions), and paper chromatography (partition between entrapped water in the paper and an organic mobile phase rising by capillary action; ascending method on Whatman No. 1; colourless spots developed by UV light or ninhydrin; Rf = spot distance ÷ solvent distance).
Topics in this chapter:
Revision guidance: Memorize in pairs that examiners mix up: filtrate vs residue, Gooch (needs preparation, withstands ignition) vs sintered glass (no preparation), simple vs fractional distillation (column + 25 °C rule), adsorption (solid stationary phase: TLC, column) vs partition (liquid stationary phase: paper, gas-liquid). Learn the five solvent rules and the five crystallization steps in order, the ethanol/water 78 °C → 100 °C sequence with the flask-change point, and the three purity tests (sharp melting point, mixed melting point, chromatography Rf match). Practise every exercise question, especially the Rf definition and the Quick Check 15.5 mixture-matching question.
یہ باب لیبارٹری کی مہارتوں کا باب ہے: یہ سکھاتا ہے کہ آمیزہ اصل میں کیسے الگ کیا جاتا ہے اور یہ کیسے معلوم ہو کہ مصنوع خالص ہے۔ پانچ طریقے ہیں: فلٹریشن (محلل ایک جزو کو حل کر لیتا ہے جبکہ دوسرا غیر حل پذیر رہتا ہے؛ فلٹر پیپر — عام یا فلوٹڈ — یا سکشن کے تحت گوچ / سنٹرڈ گلاس کروسیبل؛ فلٹریٹ گزر جاتا ہے، باقیات رہ جاتی ہے)، کرسٹلائزیشن (گرم ہونے پر بہت سا حل کرو، ٹھنڈا ہونے پر خالص کرسٹل نکالو؛ محلل کا انتخاب پانچ اصولوں سے؛ سیر شدہ محلول → گرم فلٹریشن → معتدل ٹھنڈک → گوچ فلٹریشن → خشک کرنا، رنگین نجاستوں کے لیے اینیمل چارکول اور محفوظ خشک کرنے کے لیے ویکیوم ڈیسیکیٹر)، سادہ کشید (محلول سے محلل الگ کرنا؛ ڈسٹلیٹ جمع، باقیات پیچھے)، جزوی کشید (گولیوں سے بھرے فریکشنیٹنگ کالم سے دو باہم مخلوط مائعات الگ کرنا، کامیابی جب نقطہ ابال میں فرق تقریباً 25 °C ہو؛ پہلے ایتھنول 78 °C، پھر پانی 100 °C؛ پٹرولیم کے فریکشنز)، اور پیپر کرومیٹوگرافی (کاغذ میں پھنسے پانی اور کیپلری عمل سے اوپر چڑھنے والی نامیاتی متحرک فیز کے درمیان تقسیم؛ واٹ مین نمبر ۱ پر ایسینڈنگ طریقہ؛ بے رنگ دھبے UV روشنی یا نن ہائیڈرن سے ظاہر؛ Rf = دھبے کا فاصلہ ÷ محلل کا فاصلہ)۔
اس باب کے موضوعات:
دہرائی کی رہنمائی: ان جوڑوں کو یاد کریں جنہیں ممتحن گڈمڈ کرتے ہیں: فلٹریٹ بمقابلہ باقیات، گوچ (تیاری چاہیے، جلانے کو سہتا ہے) بمقابلہ سنٹرڈ گلاس (کوئی تیاری نہیں)، سادہ بمقابلہ جزوی کشید (کالم + 25 °C کا اصول)، ایڈسارپشن (ٹھوس ساکن فیز: TLC، کالم) بمقابلہ پارٹیشن (مائع ساکن فیز: پیپر، گیس لیکوڈ)۔ محلل کے پانچ اصول اور کرسٹلائزیشن کے پانچ مراحل ترتیب سے یاد کریں، ایتھنول/پانی کی 78 °C → 100 °C ترتیب فلاسک بدلنے کے نقطے سمیت، اور خلوص کے تین ٹیسٹ (تیز نقطہ پگھلاؤ، مکسڈ میلٹنگ پوائنٹ، کرومیٹوگرافی میں Rf کا ملنا)۔ مشق کے ہر سوال کی مشق کریں، خاص طور پر Rf کی تعریف اور کوئک چیک ۱۵.۵ کے آمیزے ملانے والے سوال کی۔
Chapter-wise tests, fresh random papers اور instant score کے لیے PunjabTest.com کا میں test section دیکھو:
PunjabTest.com — Complete Guide Book • FSc Part 1 Chemistry, Chapter 15 (New Book, Session 2026–27) • English + Urdu