धातुओं और अधातुओं के भौतिक गुण
ताँबे का तार विद्युत चलाता है और मोड़ा जा सकता है; कोयले का टुकड़ा फीका होता है और चोट से चूर हो जाता है।
धातुएँ प्रायः चमकीली, कठोर, आघातवर्धनीय (पतली चादर बनती हैं), तन्य (तार खिंचते हैं), ध्वानिक और ऊष्मा-विद्युत की अच्छी चालक होती हैं। अधातुएँ प्रायः फीकी, भंगुर, ध्वनिहीन और कुचालक होती हैं।
सूत्र / समीकरण : अपवाद : पारा द्रव धातु है; सोडियम व पोटैशियम मुलायम हैं, चाकू से कटते हैं; गैलियम हाथ में पिघलता है। ग्रेफाइट (अधातु) विद्युत चलाता है; हीरा सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ है; आयोडीन चमकीला होता है।
आकृति में : अपवाद याद रखें : ग्रेफाइट और पारा।
नियम 1 : गुण के आधार पर पदार्थ चुनना — उपयोग के अनुरूप गुण देखें।
- सरल : बिजली के तार : ताँबा (तन्य, चालक)।
- मध्यम : खाना पकाने के बर्तन : ताँबा/ऐलुमिनियम (ऊष्मा-चालक) और प्लास्टिक के हैंडल (कुचालक)।
- परीक्षा के लिए : मिठाई पर चाँदी का वर्क पतला होता है क्योंकि चाँदी अत्यंत आघातवर्धनीय है; घंटे धातु के क्योंकि ध्वानिक।
नियम 2 : धातु और अधातु की तुलना — चमक, कठोरता, गलनांक, घनत्व और चालकता को साथ देखें।
- सरल : लोहा : चमकीला, चालक। गंधक : पीला, भंगुर, कुचालक।
- मध्यम : धातुओं के गलनांक प्रायः उच्च; अधातुओं के निम्न (आयोडीन उर्ध्वपातित)।
- परीक्षा के लिए : अपवाद : Na व K कम ताप पर पिघलते हैं; कार्बन (हीरा) का गलनांक बहुत ऊँचा।
धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए वे अच्छी चालक हैं।
सभी अधातुएँ कुचालक हैं कहना गलत है। ग्रेफाइट विद्युत चलाता है।
अपवाद याद करें : Hg (द्रव धातु), ग्रेफाइट (चालक), हीरा (कठोर), आयोडीन (चमकीला)। याद रखने की युक्ति : "आतध्व" : आघातवर्धनीय, तन्य, ध्वानिक = धातु।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | धातुएँ | अधातुएँ |
|---|---|---|
| सतह | चमकीली | फीकी |
| स्वभाव | आघातवर्धनीय, तन्य | भंगुर |
| चालकता | अच्छी | कमज़ोर |
अभ्यास के प्रश्न
- 1आघातवर्धनीय का क्या अर्थ है?
- 2कमरे के ताप पर द्रव धातु कौन-सी है?
- 3कौन-सी अधातु विद्युत चलाती है?
- 4खाना पकाने के बर्तन ताँबे या ऐलुमिनियम के क्यों होते हैं?
- 5सोडियम धातु होने पर भी चाकू से क्यों कट जाता है?
- 6तन्यता और ध्वानिकता का एक-एक उपयोग दीजिए।
- 7एक चमकीला ठोस भंगुर है और हथौड़े से टूट जाता है। क्या यह धातु है? समझाइए।
- 8ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के लिए क्यों उपयोग होता है, हीरा क्यों नहीं?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1पतली चादरों में पीटी जा सकती है।
- 2पारा
- 3ग्रेफाइट
- 4वे ऊष्मा अच्छी चलाते हैं।
- 5यह बहुत मुलायम धातु है।
- 6तार; घंटा
- 7संभवतः नहीं; धातुएँ भंगुर नहीं होतीं (आयोडीन जैसी अधातु हो सकती है)।
- 8ग्रेफाइट चालक है; हीरा नहीं।
धातुओं के रासायनिक गुण
सोडियम मिट्टी के तेल में रखते हैं क्योंकि वह हवा में जल उठता है, जबकि सोना सदियों तक चमकता रहता है।
धातुएँ ऑक्सीजन से धातु ऑक्साइड (क्षारकीय), जल से हाइड्रॉक्साइड/ऑक्साइड + हाइड्रोजन, और तनु अम्ल से लवण + हाइड्रोजन देती हैं। अभिक्रियाशीलता धातु-धातु में भिन्न है।
सूत्र / समीकरण : 2Mg + O₂ → 2MgO। 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂। Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂। जो धातु ऑक्साइड अम्ल और क्षारक दोनों से अभिक्रिया करें वे उभयधर्मी हैं (Al₂O₃, ZnO)।
आकृति में : Cu, Ag, Au जल या तनु HCl से अभिक्रिया नहीं करते।
नियम 1 : ऑक्सीजन और जल से अभिक्रिया — अति सक्रिय धातुएँ ठंडे जल से, मध्यम गर्म जल/भाप से, कम सक्रिय बिल्कुल नहीं।
- सरल : 4Na + O₂ → 2Na₂O ; Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂
- मध्यम : मैग्नीशियम गर्म जल से धीरे अभिक्रिया करता है : Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂।
- परीक्षा के लिए : भाप : 2Al + 3H₂O → Al₂O₃ + 3H₂ ; 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂। Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O और Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O (उभयधर्मी)।
नियम 2 : अम्लों से अभिक्रिया — हाइड्रोजन से ऊपर की धातुएँ तनु अम्ल से उसे विस्थापित करती हैं। ताँबा, चाँदी, सोना नहीं।
- सरल : Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂
- मध्यम : Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂
- परीक्षा के लिए : नाइट्रिक अम्ल प्रबल ऑक्सीकारक है, इसलिए हाइड्रोजन नहीं निकलती (नाइट्रोजन ऑक्साइड मिलते हैं)। अम्लराज (3 HCl : 1 HNO₃) सोना और प्लैटिनम घोलता है।
सोडियम और पोटैशियम मिट्टी के तेल में रखते हैं क्योंकि वे वायु-जल से तीव्र अभिक्रिया करते हैं।
Fe + HCl → FeCl₃ + H₂ लिखना गलत है। तनु HCl से लोहा FeCl₂ देता है।
धातु + अम्ल → लवण + हाइड्रोजन (यदि धातु H से ऊपर हो)। याद रखने की युक्ति : "ऑ-ज-अ-ल" : ऑक्सीजन, जल, अम्ल, लवण-विलयन — चार अभिक्रियाएँ।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | क्षारकीय ऑक्साइड | उभयधर्मी ऑक्साइड |
|---|---|---|
| अभिक्रिया | केवल अम्ल से | अम्ल और क्षारक दोनों से |
| उदाहरण | MgO, CuO | Al₂O₃, ZnO |
अभ्यास के प्रश्न
- 1सोडियम मिट्टी के तेल में क्यों रखते हैं?
- 2मैग्नीशियम की ऑक्सीजन से अभिक्रिया लिखिए।
- 3धातुएँ तनु अम्ल से अभिक्रिया करें तो कौन-सी गैस मिलती है?
- 4उभयधर्मी ऑक्साइड क्या हैं? दो उदाहरण दीजिए।
- 5लोहे की भाप से अभिक्रिया लिखिए।
- 6तनु HCl के साथ ताँबा हाइड्रोजन क्यों नहीं देता?
- 7अम्लराज क्या है और विशेष क्यों है?
- 8Al₂O₃ को सोडियम हाइड्रॉक्साइड में डालने पर क्या बनेगा और शब्द समझाइए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1वह वायु-जल से तीव्र अभिक्रिया करता है।
- 22Mg + O₂ → 2MgO
- 3हाइड्रोजन
- 4अम्ल व क्षारक दोनों से अभिक्रिया वाले ऑक्साइड; Al₂O₃, ZnO।
- 53Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂
- 6ताँबा हाइड्रोजन से नीचे है।
- 73 HCl : 1 HNO₃; सोना और प्लैटिनम घोलता है।
- 8NaAlO₂ (सोडियम ऐलुमिनेट) + जल; Al₂O₃ उभयधर्मी है।
अभिक्रियाशीलता श्रेणी और विस्थापन अभिक्रियाएँ
नीले कॉपर सल्फेट में लोहे की कील पर ताँबे की लाल-भूरी परत चढ़ती है, पर फेरस सल्फेट में ताँबे का सिक्का वैसा ही रहता है।
अभिक्रियाशीलता श्रेणी धातुओं को अधिक से कम सक्रियता के क्रम में रखती है। अधिक सक्रिय धातु कम सक्रिय धातु को उसके लवण-विलयन से विस्थापित करती है। हाइड्रोजन से ऊपर की धातुएँ तनु अम्ल से उसे विस्थापित करती हैं।
सूत्र / समीकरण : K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > [H] > Cu > Hg > Ag > Au। Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu। Cu + FeSO₄ → कोई अभिक्रिया नहीं।
आकृति में : सूची में ऊपर अर्थात इलेक्ट्रॉन खोने की अधिक प्रवृत्ति।
नियम 1 : विस्थापन का पूर्वानुमान — दोनों धातुएँ श्रेणी में खोजें। ऊपर वाली नीचे वाली को विस्थापित करती है।
- सरल : Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu (जस्ता ताँबे से ऊपर)।
- मध्यम : Ag + ZnSO₄ → कोई अभिक्रिया नहीं (चाँदी जस्ते से नीचे)।
- परीक्षा के लिए : थर्माइट : Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe + ऊष्मा। ऐलुमिनियम लोहे से ऊपर है, इसलिए ऑक्सीजन ले लेता है; पिघला लोहा रेल पटरी जोड़ता है।
नियम 2 : प्रेक्षणों से श्रेणी बनाना — यदि A, B को विस्थापित करे, तो A अधिक सक्रिय है।
- सरल : P ने Q को विस्थापित किया; अतः P > Q।
- मध्यम : P ने Q और Q ने R को विस्थापित किया, तो P > Q > R।
- परीक्षा के लिए : विस्थापित धातु का रंग (धूसर सीसा, लाल-भूरा ताँबा) प्रमाण के रूप में उपयोग करें।
हाइड्रोजन धातु नहीं है पर संदर्भ के लिए श्रेणी में रखा गया है।
अधातुओं के लिए श्रेणी लगाना या उसे उलटना। ऊपर K है, Au नहीं।
वाक्य की तरह याद करें; स्थान जाँचकर ही समीकरण लिखें। याद रखने की युक्ति : "का सो कै मै ऐ ज लो सी हा ता पा चाँ सो" : K Na Ca Mg Al Zn Fe Pb H Cu Hg Ag Au।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | H से ऊपर | H से नीचे |
|---|---|---|
| तनु अम्ल से | H₂ देती हैं | H₂ नहीं |
| उदाहरण | Zn, Fe, Mg | Cu, Ag, Au |
अभ्यास के प्रश्न
- 1Zn या Cu — अधिक सक्रिय कौन?
- 2क्या ताँबा FeSO₄ से लोहे को विस्थापित करेगा? क्यों?
- 3Zn और CuSO₄ का समीकरण लिखिए।
- 4तनु HCl से अभिक्रिया न करने वाली दो धातुएँ बताइए।
- 5थर्माइट अभिक्रिया में ऐलुमिनियम क्यों उपयोग करते हैं?
- 6A ने B को और B ने C को विस्थापित किया। घटती सक्रियता में सजाइए।
- 7जस्ते की पट्टी विलयन में रखी और चाँदी-जैसी धूसर परत चढ़ी। विलयन में कौन-सा धातु आयन हो सकता है?
- 8लोहे की कील भूरी और CuSO₄ का नीला रंग फीका क्यों होता है?
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1Zn
- 2नहीं; ताँबा लोहे से नीचे है।
- 3Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu
- 4Cu, Ag, Au (any two)
- 5वह लोहे से अधिक सक्रिय है और Fe₂O₃ से ऑक्सीजन ले लेता है।
- 6A > B > C
- 7सीसा या चाँदी आयन (चाँदी-जैसी धूसर परत)।
- 8लोहा ताँबे को विस्थापित करता है (भूरी परत); Cu²⁺ का Fe²⁺ बनता है।
आयनिक यौगिक
खाने का नमक कठोर है, बहुत ऊँचे ताप पर पिघलता है और जल में घुलकर चालक विलयन देता है।
आयनिक बंध तब बनता है जब धातु का परमाणु इलेक्ट्रॉन खोकर धनायन (कैटायन) और अधातु का परमाणु उन्हें पाकर ऋणायन (ऐनायन) बनता है; विपरीत आवेश आकर्षित होते हैं। ऐसा यौगिक आयनिक यौगिक है।
सूत्र / समीकरण : Na (2,8,1) → Na⁺ (2,8) + e⁻। Cl (2,8,7) + e⁻ → Cl⁻ (2,8,8)। Na⁺ + Cl⁻ → NaCl। MgCl₂ : Mg 2 e⁻ खोता है, प्रत्येक Cl 1 e⁻ पाता है।
आकृति में : एक इलेक्ट्रॉन सोडियम से क्लोरीन के पास जाता है; दोनों को स्थिर अष्टक मिलता है।
नियम 1 : इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण लिखना — धातुएँ (1–3 संयोजी इलेक्ट्रॉन) उन्हें खोती हैं; अधातुएँ (5–7) आठ पूरे करने के लिए पाती हैं।
- सरल : Na → Na⁺ + e⁻ ; Cl + e⁻ → Cl⁻
- मध्यम : Mg → Mg²⁺ + 2e⁻ ; O + 2e⁻ → O²⁻ ⇒ MgO
- परीक्षा के लिए : MgCl₂ : एक Mg दो Cl को 2 e⁻ देता है, इसलिए सूत्र MgCl₂ (कुल आवेश शून्य : +2 −1 −1)।
नियम 2 : आयनिक यौगिकों के गुण — प्रबल आकर्षण के कारण वे कठोर ठोस, उच्च गलन/क्वथनांक वाले होते हैं। आयन केवल पिघली या घुली अवस्था में गतिशील होते हैं।
- सरल : ठोस NaCl नहीं चलाता; पिघला या जलीय NaCl चलाता है।
- मध्यम : वे जल में घुलते हैं पर मिट्टी के तेल, पेट्रोल में प्रायः नहीं।
- परीक्षा के लिए : NaCl लगभग 1074 K पर पिघलता है, अर्थात आयनों के बीच बल प्रबल है; वे भंगुर हैं और चोट से टूटते हैं।
धातु कैटायन बनती है और नाम वही; अधातु के ऐनायन में "-आइड" (क्लोराइड, ऑक्साइड)।
NaCl के अलग अणु होते हैं कहना गलत है। क्रिस्टल में प्रत्येक Na⁺ के चारों ओर छह Cl⁻ होते हैं।
खोया → धन। पाया → ऋण। कुल आवेश = 0। याद रखने की युक्ति : "खोया-ऑक्सी, पाया-अपचयन" : इलेक्ट्रॉन खोना = ऑक्सीकरण; पाना = अपचयन।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | आयनिक यौगिक | सहसंयोजी यौगिक |
|---|---|---|
| गलनांक | उच्च | निम्न |
| चालकता | पिघला/जलीय में | प्रायः नहीं |
अभ्यास के प्रश्न
- 1आयनिक बंध की परिभाषा लिखिए।
- 2सोडियम से बनने वाला आयन लिखिए।
- 3ठोस NaCl विद्युत क्यों नहीं चलाता?
- 4MgO बनने में इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण लिखिए।
- 5आयनिक यौगिकों के गलनांक उच्च क्यों होते हैं?
- 6कैल्शियम क्लोराइड का सूत्र CaCl₂ क्यों है?
- 7एक ठोस कठोर है, 800 °C पर पिघलता है, केवल पिघलने पर चालक है। बंध का प्रकार बताइए।
- 8Na और Mg स्थिर इलेक्ट्रॉन विन्यास कैसे पाते हैं, तुलना कीजिए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1धातु से अधातु को इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण से बना बंध।
- 2Na⁺
- 3ठोस में आयन स्थिर होते हैं।
- 4Mg → Mg²⁺ + 2e⁻ ; O + 2e⁻ → O²⁻
- 5आयनों के बीच प्रबल आकर्षण।
- 6Ca 2 e⁻ देता है; प्रत्येक Cl 1 लेता है।
- 7आयनिक
- 8Na 1 e⁻ खोता है (Na⁺); Mg 2 e⁻ (Mg²⁺); दोनों को नियॉन विन्यास 2,8।
धातुओं का निष्कर्षण, संक्षारण और मिश्रधातु
ऐलुमिनियम फ़ॉइल, लोहे की गर्डर और सोने के गहने सभी अयस्कों से मिलते हैं, पर प्रत्येक का निष्कर्षण अलग है।
अयस्क वह खनिज है जिससे धातु लाभकारी रूप में निकाली जा सके। विधि अभिक्रियाशीलता पर निर्भर है। धातुओं का शोधन विद्युत-अपघटनी परिष्करण से करते हैं। मिश्रधातु किसी धातु का अन्य धातु या अधातु के साथ समांगी मिश्रण है।
सूत्र / समीकरण : ऊपर (K, Na, Ca, Mg, Al) : पिघले यौगिक का विद्युत अपघटन। मध्य (Zn, Fe, Pb, Cu) : भर्जन/निस्तापन → कार्बन से अपचयन। नीचे (Hg, Ag, Au) : गर्म करके या मुक्त अवस्था में।
आकृति में : धातु जितनी अधिक सक्रिय, उसे यौगिक से अलग करने के लिए उतनी प्रबल विधि चाहिए।
नियम 1 : मध्य धातुएँ : भर्जन और अपचयन — सल्फाइड अयस्क वायु में भूनकर ऑक्साइड बनाते हैं; कार्बोनेट अयस्क वायु बिना गर्म करते हैं (निस्तापन); फिर ऑक्साइड का कार्बन से अपचयन।
- सरल : 2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂ ; ZnO + C → Zn + CO
- मध्यम : ZnCO₃ → ZnO + CO₂ ; 2PbO + C → 2Pb + CO₂
- परीक्षा के लिए : पारा : 2HgS + 3O₂ → 2HgO + 2SO₂, फिर गर्म करने पर 2HgO → 2Hg + O₂। Al : पिघले Al₂O₃ का विद्युत अपघटन (कैथोड : Al, ऐनोड : O₂)।
नियम 2 : परिष्करण, संक्षारण और मिश्रधातु — विद्युत परिष्करण में अशुद्ध धातु ऐनोड, शुद्ध धातु कैथोड और उसी धातु का लवण विलयन विद्युत-अपघट्य होता है।
- सरल : पीतल = Cu + Zn; काँसा = Cu + Sn; सोल्डर = Pb + Sn।
- मध्यम : मिश्रधातुएँ अधिक कठोर और संक्षारण-रोधी; स्टेनलेस स्टील में Fe + Ni + Cr + C होता है।
- परीक्षा के लिए : शुद्ध सोना 24 कैरेट; 22 कैरेट गहनों में मजबूती के लिए ताँबा या चाँदी मिलाते हैं। लोहे की जंग रोकना : पेंट, तेल, गैल्वनीकरण।
गैंग अयस्क में मिट्टी जैसी अशुद्धि है; निष्कर्षण से पहले हटाई जाती है।
भर्जन (वायु में) और निस्तापन (वायु बिना) में भ्रम।
अति सक्रिय → विद्युत अपघटन। मध्यम → कार्बन। कम → ऊष्मा। याद रखने की युक्ति : "विद्युत, कार्बन, ऊष्मा" : श्रेणी का ऊपर-मध्य-नीचे।
अंतर पहचानिए
| बिंदु | भर्जन | निस्तापन |
|---|---|---|
| वायु | उपस्थित | अनुपस्थित |
| अयस्क | सल्फाइड | कार्बोनेट |
अभ्यास के प्रश्न
- 1अयस्क क्या है?
- 2सोडियम कैसे निकालते हैं?
- 3ZnO का कार्बन से अपचयन लिखिए।
- 4ताँबे और जस्ते की मिश्रधातु कौन-सी है?
- 5ताँबे के विद्युत परिष्करण में ऐनोड, कैथोड और विद्युत-अपघट्य क्या हैं?
- 6ऐलुमिनियम को कार्बन से नहीं, विद्युत अपघटन से क्यों निकालते हैं?
- 7लोहे में कार्बन, निकल और क्रोमियम क्यों मिलाते हैं?
- 8सिनाबार से पारा निकालने की विधि समीकरण सहित समझाइए।
उत्तर देखें (पहले खुद हल करें)
- 1वह खनिज जिससे धातु लाभकारी रूप में निकाली जा सके।
- 2पिघले NaCl का विद्युत अपघटन
- 3ZnO + C → Zn + CO
- 4पीतल
- 5ऐनोड : अशुद्ध Cu; कैथोड : शुद्ध Cu; विद्युत-अपघट्य : अम्लीय CuSO₄
- 6वह कार्बन से अधिक सक्रिय है।
- 7जंगरोधी स्टेनलेस स्टील बनाने के लिए।
- 8HgS भूनकर HgO; HgO गर्म करके Hg।
धातुओं का निष्कर्षण, संक्षारण और मिश्रधातु
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