K2KARAKORAM
मराठीEnglish
ॲप उघडा

राज्य मंडळ · इयत्ता 12 · रसायनशास्त्र

धडा ८: संक्रमण व आंतरसंक्रमण मूलद्रव्ये

7 संकल्पना · उत्तरांसह 56 सराव प्रश्न · वाचन मोफत

हा धडा या भाषेतही: English

d-ब्लॉक मूलद्रव्यांचे इलेक्ट्रॉनिक संरूपण

रोजच्या जीवनातून

लोखंड, तांबे, सोने, चांदी — रोजच्या वापरातील धातू बहुतेक संक्रमण मूलद्रव्ये.

सोपी व्याख्या

संक्रमण मूलद्रव्य : अणूत किंवा आयनात अपूर्ण d-कक्षा. सामान्य संरूपण (n–1)d¹⁻¹⁰ ns¹⁻².

संरूपणपहिली संक्रमण श्रेणी (3d) : संरूपणSc3d¹4s²Ti3d²4s²V3d³4s²Cr3d⁵4s¹Mn3d⁵4s²Fe3d⁶4s²Co3d⁷4s²Ni3d⁸4s²Cu3d¹⁰4s¹Zn3d¹⁰4s²अपवाद : Cr (3d⁵4s¹) आणि Cu (3d¹⁰4s¹) — अर्धपूर्ण/पूर्ण d ला स्थिरतासंक्रमण मूलद्रव्य : अपूर्ण d असलेले (आयनातही). Zn, Cd, Hg नाहीतआयन तयार होताना 4s आधी जाते : Fe²⁺ = 3d⁶ ; Mn²⁺ = 3d⁵

आकृतीत : 3d श्रेणी.

Live आकृती

d-ब्लॉक मूलद्रव्यांचे इलेक्ट्रॉनिक संरूपण

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

नियम 1 : सामान्य संरूपण — Sc 3d¹4s² ते Zn 3d¹⁰4s². 4s भरते आधी, पण आयन होताना 4s आधी जाते.

  • सोपे : Fe : [Ar]3d⁶4s².
  • मध्यम : Fe²⁺ : [Ar]3d⁶.
  • परीक्षेसाठी : Mn²⁺ : [Ar]3d⁵.

नियम 2 : अपवाद — Cr : 3d⁵4s¹ आणि Cu : 3d¹⁰4s¹ — अर्धपूर्ण/पूर्ण d अधिक स्थिर (विनिमय ऊर्जा).

  • सोपे : Cr ≠ 3d⁴4s².
  • मध्यम : Cu ≠ 3d⁹4s².
  • परीक्षेसाठी : Pd : 4d¹⁰5s⁰.

नियम 3 : संक्रमण कोण? — Zn, Cd, Hg : d¹⁰ पूर्ण (आयनातही) ⇒ संक्रमण नाहीत. Sc³⁺ d⁰ ⇒ Sc ही मोजतात, कारण अणूत 3d¹.

  • सोपे : Cu²⁺ 3d⁹ ⇒ संक्रमण.
  • मध्यम : Zn²⁺ 3d¹⁰ ⇒ नाही.
  • परीक्षेसाठी : d-ब्लॉक ≠ संक्रमण.

तर्क : Cr चे संरूपण 3d⁵4s¹ का?

  • पायरी 1 : 3d आणि 4s ऊर्जा जवळ जवळ.
  • पायरी 2 : 3d⁵ अर्धपूर्ण ⇒ विनिमय ऊर्जा जास्त.
  • पायरी 3 : एक e⁻ 4s ⇒ 3d, संरूपण 3d⁵4s¹.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) Cr चे संरूपण? 1) [Ar]3d⁵4s¹ 2) [Ar]3d⁴4s² 3) [Ar]3d⁶ 4) [Ar]3d⁵4s² — उत्तर : 1).
  • CET 2) संक्रमण नसलेला? 1) Zn 2) Fe 3) Cu 4) Ni — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: नाणी, तारा, उत्प्रेरक, दागिने.

लक्षात ठेवा

Cr 3d⁵4s¹; Cu 3d¹⁰4s¹; आयनात 4s आधी जाते; Zn संक्रमण नाही.

सामान्य चूक

आयन बनताना 3d आधी जाते असे मानणे.

CET सापळा

4s आधी जाते ⇒ Fe²⁺ = 3d⁶.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "क्रोम-कॉपर अपवाद, अर्धपूर्ण-पूर्ण".

फरक ओळखा

मूलद्रव्यसंरूपण
Cr3d⁵4s¹
Mn3d⁵4s²
Fe3d⁶4s²
Cu3d¹⁰4s¹

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1संक्रमण मूलद्रव्य म्हणजे?
  2. 2Cr चे संरूपण.
  3. 3Cu चे संरूपण.
मध्यम
  1. 4Zn संक्रमण का नाही?
  2. 5Fe²⁺ चे संरूपण.
  3. 6Mn²⁺ चे संरूपण.
आव्हानात्मक
  1. 73d श्रेणीची नावे.
  2. 8अपवाद का?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1अपूर्ण d.
  2. 23d⁵4s¹.
  3. 33d¹⁰4s¹.
  4. 4d¹⁰ पूर्ण.
  5. 53d⁶.
  6. 63d⁵.
  7. 7Sc–Zn.
  8. 8अर्धपूर्ण/पूर्ण स्थिरता.

पहिल्या संक्रमण श्रेणीच्या ऑक्सिडीकरण अवस्था

रोजच्या जीवनातून

बॅटरीतील MnO₂ आणि तांब्याचा हिरवा गंज — एकाच धातूच्या अनेक अवस्था.

सोपी व्याख्या

अनेक अवस्था : (n–1)d आणि ns e⁻ जवळच्या ऊर्जेचे. कमाल = (3d + 4s) e⁻ संख्या (Mn = +7).

ऑक्सिडीकरणऑक्सिडीकरण अवस्था (मोठा बिंदू = सामान्य)+1+2+3+4+5+6+7ScTiVCrMnFeCoNiCuZnMn : +2 ते +7 (सर्वाधिक) ; कमाल = (3d + 4s) e⁻ संख्याd-ब्लॉकमध्ये अवस्थांत फरक 1 ने (p-ब्लॉकमध्ये 2 ने)

आकृतीत : ऑक्सिडीकरण अवस्था.

नियम 1 : अवस्थांची मर्यादा — Sc +3 … Mn +7 पर्यंत वाढते, नंतर कमी. Mn : +2 ते +7. फरक 1 ने.

  • सोपे : Ti : +4 सामान्य.
  • मध्यम : V : +5 (V₂O₅).
  • परीक्षेसाठी : Cr : +3, +6.

नियम 2 : स्थिर अवस्था — Mn²⁺ (3d⁵), Fe³⁺ (3d⁵), Cu²⁺ सामान्य. वरच्या अवस्था ऑक्सिडीकारक (MnO₄⁻, Cr₂O₇²⁻), खालच्या क्षपणकारक.

  • सोपे : Fe²⁺ ⇒ Fe³⁺ सोपे.
  • मध्यम : Cu⁺ जलीय द्रावणात असमानुपाती.
  • परीक्षेसाठी : Zn फक्त +2.

नियम 3 : तुलना p-ब्लॉकशी — d-ब्लॉक : अवस्था 1 ने बदलतात; p-ब्लॉक : 2 ने. खालच्या गटात उच्च अवस्था स्थिर.

  • सोपे : Mn : 2, 3, 4, 6, 7.
  • मध्यम : Cl : 1, 3, 5, 7.
  • परीक्षेसाठी : Os : +8.

गणना : K₂Cr₂O₇ मध्ये Cr आणि KMnO₄ मध्ये Mn

  • पायरी 1 : K₂Cr₂O₇ : 2(+1) + 2x + 7(–2) = 0.
  • पायरी 2 : 2x = 12 ⇒ x = +6.
  • पायरी 3 : KMnO₄ : +1 + x – 8 = 0 ⇒ x = +7.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) Mn ची कमाल अवस्था? 1) +7 2) +6 3) +5 4) +4 — उत्तर : 1).
  • CET 2) K₂Cr₂O₇ मध्ये Cr? 1) +6 2) +3 3) +7 4) +2 — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: बॅटरी, उत्प्रेरक, रंगद्रव्ये.

लक्षात ठेवा

Mn सर्वाधिक अवस्था (+2 ते +7); कमाल = (3d+4s) e⁻; Zn फक्त +2.

सामान्य चूक

Fe ची कमाल अवस्था +8 मानणे.

CET सापळा

Fe : +2 आणि +3 सामान्य (+6 दुर्मिळ).

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "Mn म्हणजे सात".

फरक ओळखा

मूलद्रव्यसामान्य अवस्था
Cr+3, +6
Mn+2, +4, +7
Fe+2, +3
Cu+1, +2

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1अनेक अवस्था का?
  2. 2Mn च्या अवस्था.
  3. 3कमाल अवस्था नियम.
मध्यम
  1. 4Zn फक्त +2.
  2. 5K₂Cr₂O₇ मध्ये Cr.
  3. 6KMnO₄ मध्ये Mn.
आव्हानात्मक
  1. 7d आणि p ब्लॉक फरक.
  2. 8Cu⁺ चे वर्तन.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1d आणि s जवळचे.
  2. 2+2 ते +7.
  3. 3(3d+4s) e⁻.
  4. 4पूर्ण d¹⁰.
  5. 5+6.
  6. 6+7.
  7. 71 वि. 2.
  8. 8असमानुपाती.

अणुत्रिज्या, आयनीकरण एन्थाल्पी आणि वितळबिंदू

रोजच्या जीवनातून

टंगस्टनचा फिलामेंट 3400 °C ला वितळत नाही — d-बंधांची कमाल.

सोपी व्याख्या

प्रवृत्ती : 3d श्रेणीत त्रिज्या थोडी घटते, IE थोडी वाढते, वितळबिंदू Cr पर्यंत वाढतो.

प्रवृत्तीपहिली IE (kJ/mol) — Sc ते Zn631Sc656Ti650V653Cr717Mn762Fe758Co736Ni745Cu906ZnIE थोडी वाढते (आत्मीय Zeff) ; Zn ची सर्वाधिक (पूर्ण 3d¹⁰4s²)त्रिज्या : Sc ते Cr घटते, Fe–Ni जवळपास समान, Cu–Zn वाढतेवितळबिंदू : Cr पर्यंत वाढतो (जास्त d–d बंध), Mn मध्ये घसरतो, Zn सर्वात कमी (693 K)

आकृतीत : IE ची प्रवृत्ती.

नियम 1 : अणुत्रिज्या — Sc ते Cr घटते, Fe–Ni जवळपास समान, Cu–Zn वाढते (3d e⁻ प्रतिकर्षण). गट 4→5 मध्ये 4d आणि 5d त्रिज्या जवळपास समान.

  • सोपे : 4d ≈ 5d कारण लँथॅनॉइड आकुंचन.
  • मध्यम : Fe, Co, Ni त्रिज्या समान.
  • परीक्षेसाठी : Zn मोठा.

नियम 2 : आयनीकरण एन्थाल्पी — पहिली IE : 631 (Sc) → 906 (Zn) kJ/mol, हळू वाढ (3d चे असरकारक Z_eff थोडे वाढते). Zn : पूर्ण संरूपण ⇒ सर्वाधिक.

  • सोपे : Mn : 717.
  • मध्यम : Zn : 906.
  • परीक्षेसाठी : Cr ची दुसरी IE उच्च.

नियम 3 : वितळबिंदू आणि कठीणता — अधिक अयुग्मित d e⁻ ⇒ अधिक धात्विक बंध ⇒ वितळबिंदू जास्त; Cr पर्यंत वाढ, Mn मध्ये घसरण (3d⁵ स्थिर), Zn सर्वात कमी (693 K).

  • सोपे : W : सर्वाधिक वितळबिंदू.
  • मध्यम : Hg द्रव.
  • परीक्षेसाठी : Zn, Cd, Hg कमी.

तर्क : Zn चा वितळबिंदू कमी का?

  • पायरी 1 : Zn 3d¹⁰4s² — सर्व d e⁻ युग्मित.
  • पायरी 2 : d e⁻ धात्विक बंधात भाग घेत नाहीत.
  • पायरी 3 : दुर्बल बंध ⇒ वितळबिंदू कमी (693 K).

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) सर्वाधिक IE? 1) Zn 2) Fe 3) Cu 4) Sc — उत्तर : 1).
  • CET 2) द्रव धातू? 1) Hg 2) Zn 3) Cd 4) Cu — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: फिलामेंट, कटिंग टूल्स, थर्मामीटर.

लक्षात ठेवा

IE हळू वाढते; Zn सर्वाधिक; वितळबिंदू Cr पर्यंत वाढतो; Zn सर्वात कमी.

सामान्य चूक

Mn चा वितळबिंदू Cr पेक्षा जास्त मानणे.

CET सापळा

Mn मध्ये घसरण (3d⁵ स्थिर).

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "अयुग्मित जास्त ⇒ बंध कडक".

फरक ओळखा

गुणधर्मप्रवृत्ती
त्रिज्याघटते, नंतर वाढते
IEहळू वाढते
वितळबिंदूCr पर्यंत ↑

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1त्रिज्येची प्रवृत्ती.
  2. 2IE ची प्रवृत्ती.
  3. 3Zn सर्वाधिक IE का?
मध्यम
  1. 4वितळबिंदू का वाढतो?
  2. 5Zn चा वितळबिंदू.
  3. 64d ≈ 5d का?
आव्हानात्मक
  1. 7सर्वाधिक वितळबिंदू धातू.
  2. 8Mn मध्ये घसरण.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1Cr पर्यंत घटते.
  2. 2हळू ↑.
  3. 3पूर्ण संरूपण.
  4. 4अयुग्मित d e⁻.
  5. 5693 K.
  6. 6लँथॅनॉइड आकुंचन.
  7. 7W.
  8. 83d⁵ स्थिर.

चुंबकत्व, रंग, उत्प्रेरण, आंतरालीय संयुगे आणि मिश्रधातू

रोजच्या जीवनातून

काचेवरचा निळा तुतिया (CuSO₄), फ्रिजचे चुंबक आणि कारखान्यांतील उत्प्रेरक — सर्व d-ब्लॉकचे गुण.

सोपी व्याख्या

चुंबकीय आघूर्ण μ = √[n(n+2)] BM (n = अयुग्मित e⁻). रंग : d–d संक्रमण.

चुंबकत्वचुंबकत्व आणि रंगआयनde⁻ nμ (BM)रंगCu²⁺3d⁹11.73निळाNi²⁺3d⁸22.83हिरवाCr³⁺3d³33.87हिरवाFe²⁺3d⁶44.90हिरवाMn²⁺3d⁵55.92फिकट गुलाबीZn²⁺3d¹⁰00रंगहीनμ = √[n(n + 2)] BMरंग : d–d संक्रमण; d⁰ आणि d¹⁰ रंगहीन (Sc³⁺, Zn²⁺)उत्प्रेरक : Fe (हेबर), V₂O₅ (संस्पर्श), Ni (हायड्रोजनेशन)आंतरालीय संयुगे : TiC, Fe₃H ; मिश्रधातू : स्टील, ब्रास (Cu+Zn)

आकृतीत : चुंबकत्व आणि रंग.

नियम 1 : चुंबकत्व — अयुग्मित e⁻ ⇒ अनुचुंबकीय; सर्व युग्मित ⇒ प्रतिचुंबकीय. μ : n = 1 ⇒ 1.73; 2 ⇒ 2.83; 3 ⇒ 3.87; 4 ⇒ 4.90; 5 ⇒ 5.92 BM.

  • सोपे : Cu²⁺ (3d⁹) ⇒ 1.73.
  • मध्यम : Mn²⁺ (3d⁵) ⇒ 5.92.
  • परीक्षेसाठी : Zn²⁺ ⇒ 0.

नियम 2 : रंग — अपूर्ण d ⇒ दृश्य प्रकाश शोषून e⁻ d कक्षेतून d कक्षेत जातो (d–d); पूरक रंग दिसतो. d⁰ आणि d¹⁰ रंगहीन.

  • सोपे : Cu²⁺ निळा.
  • मध्यम : Ni²⁺ हिरवा.
  • परीक्षेसाठी : Zn²⁺, Sc³⁺ रंगहीन.

नियम 3 : उत्प्रेरण, आंतरालीय संयुगे, मिश्रधातू — उत्प्रेरक : Fe (हेबर), V₂O₅ (संस्पर्श), Ni (हायड्रोजनेशन). आंतरालीय : TiC, Fe₃H (कठीण, चालक). मिश्रधातू : पितळ (Cu+Zn), स्टील.

  • सोपे : अनेक अवस्था + पृष्ठभाग ⇒ उत्प्रेरक.
  • मध्यम : आंतरालीय ⇒ कठीण, जड.
  • परीक्षेसाठी : समान त्रिज्या ⇒ मिश्रधातू.

गणना : Fe³⁺ (3d⁵) चे μ

  • पायरी 1 : 3d⁵ ⇒ n = 5.
  • पायरी 2 : μ = √[5 × 7] = √35.
  • पायरी 3 : μ = 5.92 BM.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) Ni²⁺ चे μ (BM)? 1) 2.83 2) 1.73 3) 3.87 4) 0 — उत्तर : 1).
  • CET 2) रंगहीन आयन? 1) Zn²⁺ 2) Cu²⁺ 3) Ni²⁺ 4) Fe²⁺ — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: उत्प्रेरक, चुंबक, रंगद्रव्ये, मिश्रधातू.

लक्षात ठेवा

μ = √[n(n+2)]; d–d रंग; d⁰ आणि d¹⁰ रंगहीन; Fe हेबर, V₂O₅ संस्पर्श.

सामान्य चूक

Zn²⁺ ला रंगीत समजणे.

CET सापळा

d¹⁰ ⇒ d–d संक्रमण शक्य नाही.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "1-2-3-4-5 ⇒ 1.73, 2.83, 3.87, 4.90, 5.92".

फरक ओळखा

nμ (BM)
11.73
22.83
33.87
44.90
55.92

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1μ चे सूत्र.
  2. 2Cu²⁺ चे μ.
  3. 3Mn²⁺ चे μ.
मध्यम
  1. 4रंग का दिसतो?
  2. 5रंगहीन आयन.
  3. 6तीन उत्प्रेरक.
आव्हानात्मक
  1. 7आंतरालीय संयुगे.
  2. 8पितळ.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1√[n(n+2)].
  2. 21.73.
  3. 35.92.
  4. 4d–d संक्रमण.
  5. 5Zn²⁺, Sc³⁺.
  6. 6Fe, V₂O₅, Ni.
  7. 7TiC, Fe₃H.
  8. 8Cu + Zn.

पोटॅशियम परमँगनेट आणि पोटॅशियम डायक्रोमेट

रोजच्या जीवनातून

जखम धुवायला जांभळे पाणी (KMnO₄) आणि चामडे कमावणे (Cr) — दोन्ही संक्रमण संयुगे.

सोपी व्याख्या

प्रबळ ऑक्सिडीकारक : MnO₄⁻ (Mn +7), Cr₂O₇²⁻ (Cr +6).

परमँगनेटKMnO₄ आणि K₂Cr₂O₇KMnO₄ : गडद जांभळा ; चतुष्फलकीय MnO₄⁻1) 3MnO₂ + 6KOH + KClO₃ → 3K₂MnO₄ (हिरवा) + KCl + 3H₂O2) CO₂ / आम्ल : 3MnO₄²⁻ + 4H⁺ → 2MnO₄⁻ + MnO₂ + 2H₂Oआम्ल : MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂OMnO₄⁻ + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂Oस्वतः सूचक (फिकट गुलाबी अंत्यबिंदू)K₂Cr₂O₇ : नारंगी ; Cr₂O₇²⁻ ⇌ 2CrO₄²⁻ (pH नुसार)4FeCr₂O₄ + 8Na₂CO₃ + 7O₂ → 8Na₂CrO₄ + 2Fe₂O₃ + 8CO₂आम्ल : Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂OCr₂O₇²⁻ + 6Fe²⁺ + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H₂Oबाह्य सूचक लागतो (डायफेनिलॅमीन)उदा. 20 mL 0.02 M KMnO₄ ⇒ 2 mmol Fe²⁺ (5 × 0.4)0.49 g K₂Cr₂O₇ (M = 294) ⇒ 10 mmol Fe²⁺ ⇒ 0.56 g Fe

आकृतीत : KMnO₄ आणि K₂Cr₂O₇.

Live आकृती

पोटॅशियम परमँगनेट आणि पोटॅशियम डायक्रोमेट

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा
Live आकृती

पोटॅशियम परमँगनेट आणि पोटॅशियम डायक्रोमेट

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

नियम 1 : KMnO₄ — MnO₂ + KOH + KClO₃ (वितळवून) ⇒ K₂MnO₄ (हिरवा); CO₂ किंवा आम्ल ⇒ 3MnO₄²⁻ + 4H⁺ ⇒ 2MnO₄⁻ + MnO₂ + 2H₂O. जांभळे, चतुष्फलकीय.

  • सोपे : अम्लीय : Mn²⁺ (फिकट गुलाबी).
  • मध्यम : उदासीन/क्षारीय : MnO₂.
  • परीक्षेसाठी : स्वतः सूचक.

नियम 2 : K₂Cr₂O₇ — क्रोमाईट धातुक ⇒ Na₂CrO₄ ⇒ आम्ल ⇒ Na₂Cr₂O₇ ⇒ KCl ⇒ K₂Cr₂O₇. pH : CrO₄²⁻ (पिवळा) ⇌ Cr₂O₇²⁻ (नारंगी).

  • सोपे : 2CrO₄²⁻ + 2H⁺ ⇌ Cr₂O₇²⁻ + H₂O.
  • मध्यम : Cr³⁺ हिरवा.
  • परीक्षेसाठी : बाह्य सूचक.

नियम 3 : अनुमापन — MnO₄⁻ + 5Fe²⁺ + 8H⁺ → Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O ; Cr₂O₇²⁻ + 6Fe²⁺ + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H₂O.

  • सोपे : MnO₄⁻ : 5 e⁻.
  • मध्यम : Cr₂O₇²⁻ : 6 e⁻.
  • परीक्षेसाठी : KMnO₄ HCl ऐवजी H₂SO₄ मध्ये.

गणना : 20 mL 0.02 M KMnO₄ ने 25 mL Fe²⁺ द्रावण

  • पायरी 1 : n(MnO₄⁻) = 20 × 0.02 = 0.4 mmol.
  • पायरी 2 : n(Fe²⁺) = 5 × 0.4 = 2 mmol.
  • पायरी 3 : M = 2/25 = 0.08 M.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) 1 mol MnO₄⁻ किती mol Fe²⁺ ऑक्सिडाइझ करतो (आम्लीय)? 1) 5 2) 6 3) 3 4) 1 — उत्तर : 1).
  • CET 2) आम्लीय Cr₂O₇²⁻ च्या क्षपणाने मिळणारा आयन? 1) Cr³⁺ 2) Cr²⁺ 3) CrO₄²⁻ 4) Cr — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: निर्जंतुकीकरण, अनुमापन, चर्मोद्योग.

लक्षात ठेवा

MnO₄⁻ : 1 ⇒ 5 Fe²⁺; Cr₂O₇²⁻ : 1 ⇒ 6 Fe²⁺; KMnO₄ स्वतः सूचक.

सामान्य चूक

KMnO₄ अनुमापन HCl मध्ये करणे.

CET सापळा

HCl ला Cl₂ मध्ये ऑक्सिडाइझ करते ⇒ H₂SO₄ वापरा.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "परमँगनेट 5, डायक्रोमेट 6".

फरक ओळखा

आयनe⁻Fe²⁺
MnO₄⁻55
Cr₂O₇²⁻66

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1KMnO₄ ची निर्मिती.
  2. 2K₂Cr₂O₇ ची निर्मिती.
  3. 3pH चा परिणाम.
मध्यम
  1. 4KMnO₄ आम्लीय क्षपण.
  2. 5K₂Cr₂O₇ आम्लीय क्षपण.
  3. 620 mL 0.02 M ⇒ Fe²⁺ M.
आव्हानात्मक
  1. 70.49 g K₂Cr₂O₇ ⇒ Fe.
  2. 8स्वतः सूचक म्हणजे?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1MnO₂ + KOH + KClO₃ वितळवून.
  2. 2क्रोमाईट + Na₂CO₃.
  3. 3पिवळा ⇌ नारंगी.
  4. 4Mn²⁺.
  5. 5Cr³⁺.
  6. 60.08 M.
  7. 70.56 g.
  8. 8स्वतः रंग बदलतो.

धातुविज्ञान आणि लोखंडाचे निष्कर्षण

रोजच्या जीवनातून

पूल, रेल्वे रूळ, भांडी — लोखंड (स्टील) आपल्या चहूबाजूला; खाणीतील धातुकापासून ते मिळते.

सोपी व्याख्या

क्षपण : Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ (ब्लास्ट भट्टी, कोक, CaCO₃ ⇒ स्लॅग).

भट्टीलोखंडाचे निष्कर्षण : ब्लास्ट भट्टीधातुक + कोक + CaCO₃ ↓≈ 500 Kधातुकातील ओलावा निघून जातो≈ 900 KFe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂≈ 1200 KCaCO₃ → CaO + CO₂CaO + SiO₂ → CaSiO₃ (स्लॅग)≈ 1500 KFe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO≈ 2000 KC + ½O₂ → COΔH = –220 kJCO वर चढतो ↑हवास्लॅग वर तरंगतो ; तळाशी पिग आयर्न (≈ 4 % C)160 kg Fe₂O₃ ⇒ 112 kg Feकास्ट, वॉट आयर्न, स्टील

आकृतीत : ब्लास्ट भट्टी.

नियम 1 : धातुविज्ञान पायऱ्या — धातुक ⇒ सान्द्रीकरण ⇒ भर्जन/निस्तापन ⇒ क्षपण ⇒ शुद्धीकरण. लोखंड : हेमॅटाइट Fe₂O₃.

  • सोपे : निस्तापन : हवेशिवाय.
  • मध्यम : भर्जन : हवेत.
  • परीक्षेसाठी : कोक = क्षपणकारक + इंधन.

नियम 2 : ब्लास्ट भट्टीतील अभिक्रिया — ज्वलन क्षेत्र (≈ 2000 K) : C + ½O₂ → CO (ΔH = –220 kJ); क्षपण क्षेत्र (≈ 900 K) : Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂; स्लॅग क्षेत्र (≈ 1200 K) : CaCO₃ → CaO + CO₂, CaO + SiO₂ → CaSiO₃.

  • सोपे : स्लॅग हलका ⇒ वर तरंगतो.
  • मध्यम : गरम हवा खालून.
  • परीक्षेसाठी : उत्पाद : पिग आयर्न (≈ 4 % C).

नियम 3 : लोखंडाचे प्रकार — पिग आयर्न ≈ 4 % C ; कास्ट आयर्न (≈ 4 % C, कठीण, ठिसूळ) ; वॉट आयर्न (< 0.2 % C, खूप मऊ) ; स्टील (0.2–2 % C).

  • सोपे : स्टील : काही C + Cr, Ni.
  • मध्यम : स्टेनलेस : Cr, Ni.
  • परीक्षेसाठी : C जास्त ⇒ ठिसूळ.

गणना : 160 kg Fe₂O₃ (M = 160) पासून Fe (Fe = 56)

  • पायरी 1 : n = 160 kg / 160 = 1 kmol (1000 mol).
  • पायरी 2 : 1 mol Fe₂O₃ ⇒ 2 mol Fe ⇒ 2 kmol.
  • पायरी 3 : 2 × 56 = 112 kg Fe.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) ब्लास्ट भट्टीतील स्लॅग? 1) CaSiO₃ 2) CaCO₃ 3) CaO 4) SiO₂ — उत्तर : 1).
  • CET 2) लोखंडाचे मुख्य धातुक? 1) हेमॅटाइट 2) बॉक्साइट 3) गॅलेना 4) सिनाबार — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: बांधकाम, यंत्रे, वाहने.

लक्षात ठेवा

Fe₂O₃ + CO ⇒ Fe; कोक; CaCO₃ ⇒ CaSiO₃; पिग आयर्न ≈ 4 % C.

सामान्य चूक

कोक फक्त इंधन समजणे.

CET सापळा

कोक : क्षपणकारक CO देतो.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "कोक जळे, CO बने, लोखंड निघे".

फरक ओळखा

प्रकारC %
पिग आयर्न≈ 4
वॉट आयर्न≈ 0.2
स्टील0.1–1.5

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1ब्लास्ट भट्टीचे घटक.
  2. 2तीन मुख्य अभिक्रिया.
  3. 3स्लॅग म्हणजे?
मध्यम
  1. 4कोकचे कार्य.
  2. 5निस्तापन आणि भर्जन.
  3. 6लोखंडाचे प्रकार.
आव्हानात्मक
  1. 7160 kg Fe₂O₃ ⇒ Fe.
  2. 8स्टील म्हणजे?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1धातुक, कोक, चुनखडी.
  2. 2C → CO₂ → CO → Fe.
  3. 3CaSiO₃.
  4. 4क्षपणकारक + इंधन.
  5. 5हवेशिवाय / हवेत.
  6. 6पिग, कास्ट, वॉट, स्टील.
  7. 7112 kg.
  8. 8Fe + थोडे C.

लँथॅनॉइड, ॲक्टिनॉइड आणि पोस्ट-ॲक्टिनॉइड

रोजच्या जीवनातून

गॅस लायटरच्या ठिणगीत आणि नवीन चुंबकांत लँथॅनॉइड वापरतात; ॲक्टिनॉइड अणुऊर्जेत.

सोपी व्याख्या

लँथॅनॉइड : Ce–Lu, 4f भरते; ॲक्टिनॉइड : Th–Lr, 5f भरते, किरणोत्सारी.

लँथॅनॉइडलँथॅनॉइड आकुंचनZ : 57 → 71Ln³⁺ त्रिज्या (pm)La³⁺ 103Lu³⁺ 864f e⁻ कमकुवत झाकतात ⇒ Zeff ↑ ⇒ त्रिज्या ↓ (≈ 17 pm)लँथॅनॉइड (Ce–Lu)ॲक्टिनॉइड (Th–Lr)4f5f+3 (Ce +4, Eu +2)+3 ते +7स्थिर (Pm सोडून)किरणोत्सारीमिश्र धातू (Mischmetal) ≈ 95 % Ln + Fe : लायटरचे दगड, Mg मिश्रधातूपोस्ट-ॲक्टिनॉइड : Z = 104 ते 118 (Rf, Db, Sg …)

आकृतीत : लँथॅनॉइड आकुंचन.

नियम 1 : लँथॅनॉइड — संरूपण [Xe]4fⁿ5d⁰⁻¹6s². मुख्य अवस्था +3 (Ce +4, Eu +2). रंगीन आयन; मिश्रधातू ‘मिश्रमेटल’ ≈ 95 % Ln + Fe.

  • सोपे : Ce : 4f¹5d¹6s².
  • मध्यम : लायटर फ्लिंट : मिश्रमेटल.
  • परीक्षेसाठी : La³⁺ → Lu³⁺ रंग बदलतात.

नियम 2 : लँथॅनॉइड आकुंचन — 4f e⁻ कमकुवत झाकतात ⇒ Z_eff वाढतो ⇒ Ln³⁺ त्रिज्या La³⁺ 103 ⇒ Lu³⁺ 86 pm (≈ 17 pm घट). परिणाम : 4d ≈ 5d, Zr ≈ Hf.

  • सोपे : Zr, Hf वेगळे करणे कठीण.
  • मध्यम : लँथॅनॉइड वेगळे करणे कठीण.
  • परीक्षेसाठी : बेसिकता कमी Ln(OH)₃.

नियम 3 : ॲक्टिनॉइड आणि पोस्ट-ॲक्टिनॉइड — 5f भरते; अवस्था +3 ते +7; सर्व किरणोत्सारी. U, Pu अणुइंधन. पोस्ट-ॲक्टिनॉइड : Z > 103 (Rf, Db, Sg).

  • सोपे : Th–Lr : 14 मूलद्रव्ये.
  • मध्यम : U : अणुभट्टी.
  • परीक्षेसाठी : Z > 103 कृत्रिम.

तर्क : लँथॅनॉइड आकुंचन का होते?

  • पायरी 1 : La ते Lu मध्ये 4f भरते, Z वाढतो.
  • पायरी 2 : 4f कक्षा नाभिकाला कमकुवत झाकतात.
  • पायरी 3 : Z_eff वाढतो ⇒ त्रिज्या ≈ 17 pm कमी.

CET स्तर (MCQ)

  • CET 1) लँथॅनॉइडमध्ये भरते? 1) 4f 2) 5f 3) 3d 4) 4d — उत्तर : 1).
  • CET 2) लँथॅनॉइड आकुंचनामुळे जवळपास समान त्रिज्या? 1) Zr आणि Hf 2) Ti आणि Zr 3) Fe आणि Co 4) Na आणि K — उत्तर : 1).

प्रत्यक्ष जीवनातील उपयोग: लायटर फ्लिंट, चुंबक, अणुऊर्जा.

लक्षात ठेवा

Ln : 4f, +3; आकुंचन ⇒ Zr ≈ Hf; Ac : 5f, किरणोत्सारी.

सामान्य चूक

लँथॅनॉइड आकुंचन 5f मुळे मानणे.

CET सापळा

कारण 4f कमकुवत झाकतात.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "4f ⇒ Ln (लँथॅ); 5f ⇒ An (ॲक्टि)".

फरक ओळखा

मालिकाभरणारी कक्षा
लँथॅनॉइड4f
ॲक्टिनॉइड5f

सरावासाठी प्रश्न

सोपे
  1. 1लँथॅनॉइड म्हणजे?
  2. 2लँथॅनॉइड आकुंचन.
  3. 3आकुंचनाचे परिणाम.
मध्यम
  1. 4ॲक्टिनॉइडचे वैशिष्ट्य.
  2. 5मिश्रमेटल.
  3. 6लँथॅनॉइडची मुख्य अवस्था.
आव्हानात्मक
  1. 7पोस्ट-ॲक्टिनॉइड म्हणजे?
  2. 8Ln आणि An फरक.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
  1. 1Ce–Lu, 4f.
  2. 2La→Lu त्रिज्या घट.
  3. 3Zr ≈ Hf.
  4. 4किरणोत्सारी.
  5. 595 % Ln + Fe.
  6. 6+3.
  7. 7Z > 103.
  8. 84f वि. 5f.

संपूर्ण धड्याची झटपट उजळणी

संकल्पनामहत्त्वाचे सूत्र / तथ्य
चुंबकीय आघूर्णμ = √[n(n+2)] BM
Cr संरूपण3d⁵4s¹
Cu संरूपण3d¹⁰4s¹
MnO₄⁻ आम्लीयMnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O
Cr₂O₇²⁻ आम्लीयCr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O
लोखंड क्षपणFe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
स्लॅगCaO + SiO₂ → CaSiO₃
लँथॅनॉइड4f, +3
Live आकृती

🚀 संपूर्ण धड्याची झटपट उजळणी

ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.

ॲपमध्ये उघडा

🎯 परीक्षेसाठी सर्वाधिक महत्त्वाचे मुद्दे

  • 3d संरूपण.
  • ऑक्सिडीकरण अवस्था.
  • प्रवृत्ती.
  • चुंबकत्व, रंग.
  • KMnO₄, K₂Cr₂O₇.
  • लोखंड.
  • Ln, An.
अभ्यासाचा मंत्र

आधी संकल्पना समजा → सूत्र लक्षात ठेवा → उदाहरण सोडवा → स्वतः प्रश्न सोडवा.