धातू आणि अधातूंचे भौतिक गुणधर्म
तांब्याची तार वीज वाहते आणि वाकवता येते; कोळशाचा तुकडा निस्तेज असून आघाताने भुगा होतो.
धातू सहसा चमकदार, कठीण, वर्धनीय (पत्रे होतात), तन्य (तार निघते), नादमय आणि उष्णता-विजेचे चांगले वाहक असतात. अधातू सहसा निस्तेज, ठिसूळ, नादरहित आणि वाईट वाहक असतात.
सूत्र / समीकरण : अपवाद : पारा द्रव धातू; सोडियम व पोटॅशियम मऊ, सुरीने कापता येतात; गॅलियम हातात वितळते. ग्रॅफाइट (अधातू) वीज वाहते; हिरा सर्वांत कठीण नैसर्गिक पदार्थ; आयोडीन चमकदार असते.
आकृतीत : अपवाद लक्षात ठेवा : ग्रॅफाइट आणि पारा.
नियम 1 : गुणधर्मावरून पदार्थ निवडणे — उपयोगाला साजेसा गुणधर्म पाहा.
- सोपे : विजेच्या तारा : तांबे (तन्य, वाहक).
- मध्यम : स्वयंपाकाची भांडी : तांबे/ॲल्युमिनियम (उष्णता-वाहक) आणि प्लास्टिकचे हँडल (वाईट वाहक).
- परीक्षेसाठी : मिठाईवरील चांदीचा वर्ख पातळ असतो कारण चांदी अत्यंत वर्धनीय; घंटा धातूच्या कारण नादमय.
नियम 2 : धातू आणि अधातूची तुलना — चमक, कठीणपणा, वितळबिंदू, घनता आणि वाहकता एकत्र पाहा.
- सोपे : लोखंड : चमकदार, वाहक. गंधक : पिवळा, ठिसूळ, वाहक नाही.
- मध्यम : धातूंचे वितळबिंदू सहसा जास्त; अधातूंचे कमी (आयोडीन ऊर्ध्वपातन).
- परीक्षेसाठी : अपवाद : Na व K कमी तापमानाला वितळतात; कार्बन (हिरा) चा वितळबिंदू खूप जास्त.
धातूंमध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉन असतात म्हणून त्या चांगल्या वाहक असतात.
सर्व अधातू विद्युत रोधक असे म्हणणे चूक. ग्रॅफाइट वीज वाहते.
अपवाद पाठ करा : Hg (द्रव धातू), ग्रॅफाइट (वाहक), हिरा (कठीण), आयोडीन (चमकदार). आठवणीची युक्ती : "वतन" : वर्धनीय, तन्य, नादमय = धातू.
फरक ओळखा
| मुद्दा | धातू | अधातू |
|---|---|---|
| पृष्ठभाग | चमकदार | निस्तेज |
| स्वभाव | वर्धनीय, तन्य | ठिसूळ |
| वाहकता | चांगली | वाईट |
सरावासाठी प्रश्न
- 1वर्धनीय म्हणजे काय?
- 2खोलीच्या तापमानाला द्रव असलेली धातू कोणती?
- 3कोणता अधातू वीज वाहतो?
- 4स्वयंपाकाची भांडी तांबे किंवा ॲल्युमिनियमची का असतात?
- 5सोडियम धातू असूनही सुरीने का कापता येते?
- 6तन्यता आणि नादमयतेचा प्रत्येकी एक उपयोग द्या.
- 7एक चमकदार घन ठिसूळ आहे आणि हातोड्याने तुटतो. ती धातू आहे का? स्पष्ट करा.
- 8ग्रॅफाइट इलेक्ट्रोडसाठी का वापरतात, हिरा का नाही?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1पत्रे बनवता येतात.
- 2पारा
- 3ग्रॅफाइट
- 4त्या उष्णता चांगली वाहतात.
- 5ती खूप मऊ धातू आहे.
- 6तारा; घंटा
- 7कदाचित नाही; धातू ठिसूळ नसतात (आयोडीनसारखी अधातू असेल).
- 8ग्रॅफाइट वाहक; हिरा नाही.
धातूंचे रासायनिक गुणधर्म
सोडियम रॉकेलमध्ये ठेवतात कारण ते हवेत पेट घेते, तर सोने शतकानुशतके चमकत राहते.
धातू ऑक्सिजनशी अभिक्रिया करून धातू ऑक्साइड (आम्लारीधर्मी), पाण्याशी हायड्रॉक्साइड/ऑक्साइड + हायड्रोजन, आणि तनु आम्लाशी मीठ + हायड्रोजन देतात. क्रियाशीलता धातूनुसार वेगळी.
सूत्र / समीकरण : 2Mg + O₂ → 2MgO. 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂. Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂. आम्ल आणि आम्लारी दोघांशी अभिक्रिया करणारे धातू ऑक्साइड उभयधर्मी (Al₂O₃, ZnO).
आकृतीत : Cu, Ag, Au पाणी किंवा तनु HCl शी अभिक्रिया करत नाहीत.
नियम 1 : ऑक्सिजन आणि पाण्याशी अभिक्रिया — अति क्रियाशील धातू थंड पाण्याशी, मध्यम धातू गरम पाणी/वाफेशी, कमी क्रियाशील अजिबात नाही.
- सोपे : 4Na + O₂ → 2Na₂O ; Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂
- मध्यम : मॅग्नेशियम गरम पाण्याशी हळू अभिक्रिया करते : Mg + 2H₂O → Mg(OH)₂ + H₂.
- परीक्षेसाठी : वाफ : 2Al + 3H₂O → Al₂O₃ + 3H₂ ; 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂. Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O आणि Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O (उभयधर्मी).
नियम 2 : आम्लांशी अभिक्रिया — हायड्रोजनच्या वरच्या धातू तनु आम्लातून तो विस्थापित करतात. तांबे, चांदी, सोने नाही.
- सोपे : Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂
- मध्यम : Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂
- परीक्षेसाठी : नायट्रिक आम्ल प्रबळ ऑक्सिडीकारक, म्हणून हायड्रोजन मिळत नाही (नायट्रोजन ऑक्साइड मिळतात). अॅक्वा रेजिया (3 HCl : 1 HNO₃) सोने व प्लॅटिनम विरघळवते.
सोडियम आणि पोटॅशियम रॉकेलमध्ये ठेवतात कारण ते हवा-पाण्याशी तीव्र अभिक्रिया करतात.
Fe + HCl → FeCl₃ + H₂ लिहिणे चूक. तनु HCl शी लोखंड FeCl₂ देते.
धातू + आम्ल → मीठ + हायड्रोजन (धातू H च्या वर असेल तर). आठवणीची युक्ती : "ऑ-पा-आ-मी" : ऑक्सिजन, पाणी, आम्ल, मिठाचे द्रावण — चार अभिक्रिया.
फरक ओळखा
| मुद्दा | आम्लारीधर्मी ऑक्साइड | उभयधर्मी ऑक्साइड |
|---|---|---|
| अभिक्रिया करते | फक्त आम्लाशी | आम्ल व आम्लारी दोन्हीशी |
| उदाहरण | MgO, CuO | Al₂O₃, ZnO |
सरावासाठी प्रश्न
- 1सोडियम रॉकेलमध्ये का ठेवतात?
- 2मॅग्नेशियमची ऑक्सिजनशी अभिक्रिया लिहा.
- 3धातू तनु आम्लाशी अभिक्रिया करतात तेव्हा कोणता वायू मिळतो?
- 4उभयधर्मी ऑक्साइड म्हणजे काय? दोन उदाहरणे द्या.
- 5लोखंडाची वाफेशी अभिक्रिया लिहा.
- 6तनु HCl बरोबर तांबे हायड्रोजन का देत नाही?
- 7अॅक्वा रेजिया म्हणजे काय व ते खास का?
- 8Al₂O₃ सोडियम हायड्रॉक्साइडमध्ये टाकल्यास काय मिळेल आणि संज्ञा स्पष्ट करा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1ते हवा-पाण्याशी तीव्र अभिक्रिया करते.
- 22Mg + O₂ → 2MgO
- 3हायड्रोजन
- 4आम्ल व आम्लारी दोन्हीशी अभिक्रिया करणारे ऑक्साइड; Al₂O₃, ZnO.
- 53Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂
- 6तांबे हायड्रोजनच्या खाली आहे.
- 73 HCl : 1 HNO₃; सोने व प्लॅटिनम विरघळवते.
- 8NaAlO₂ (सोडियम अॅल्युमिनेट) + पाणी; Al₂O₃ उभयधर्मी.
क्रियाशीलता श्रेणी आणि विस्थापन अभिक्रिया
निळ्या कॉपर सल्फेटमधील लोखंडी खिळ्यावर तांब्याचा लाल-तपकिरी थर येतो, पण फेरस सल्फेटमधील तांब्याचे नाणे जसेच्या तसे राहते.
क्रियाशीलता श्रेणी धातूंना जास्त ते कमी क्रियाशीलतेच्या क्रमाने मांडते. जास्त क्रियाशील धातू कमी क्रियाशील धातूला तिच्या मिठाच्या द्रावणातून विस्थापित करते. हायड्रोजनच्या वरच्या धातू तनु आम्लातून तो विस्थापित करतात.
सूत्र / समीकरण : K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > [H] > Cu > Hg > Ag > Au. Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu. Cu + FeSO₄ → अभिक्रिया नाही.
आकृतीत : यादीत वर म्हणजे इलेक्ट्रॉन गमावण्याची जास्त प्रवृत्ती.
नियम 1 : विस्थापनाचा अंदाज — दोन्ही धातू श्रेणीत शोधा. वरची खालच्या धातूला विस्थापित करते.
- सोपे : Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu (जस्त तांब्याच्या वर).
- मध्यम : Ag + ZnSO₄ → अभिक्रिया नाही (चांदी जस्ताच्या खाली).
- परीक्षेसाठी : थर्माइट : Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe + उष्णता. ॲल्युमिनियम लोखंडाच्या वर, म्हणून ऑक्सिजन घेते; वितळलेल्या लोखंडाने रुळ जोडतात.
नियम 2 : निरीक्षणांवरून श्रेणी बनवणे — A ने B ला विस्थापित केले, तर A जास्त क्रियाशील.
- सोपे : P ने Q ला विस्थापित केले; म्हणून P > Q.
- मध्यम : P ने Q आणि Q ने R ला विस्थापित केले, तर P > Q > R.
- परीक्षेसाठी : विस्थापित धातूचा रंग (राखाडी शिसे, लाल-तपकिरी तांबे) पुरावा म्हणून वापरा.
हायड्रोजन धातू नाही पण संदर्भासाठी श्रेणीत ठेवला आहे.
अधातूंसाठी श्रेणी वापरणे किंवा उलटी करणे. वर K आहे, Au नाही.
वाक्य म्हणून पाठ करा; स्थान तपासून मगच समीकरण लिहा. आठवणीची युक्ती : "पोटॅशियम सोडियम कॅल्शियम मॅग्नेशियम ॲल्युमिनियम जस्त लोखंड शिसे हायड्रोजन तांबे पारा चांदी सोने" : "का सो का मॅ अॅ ज लो शि हा ता पा चां सो".
फरक ओळखा
| मुद्दा | H च्या वर | H च्या खाली |
|---|---|---|
| तनु आम्लाशी | H₂ देते | H₂ नाही |
| उदाहरण | Zn, Fe, Mg | Cu, Ag, Au |
सरावासाठी प्रश्न
- 1Zn की Cu — जास्त क्रियाशील कोणते?
- 2तांबे FeSO₄ मधून लोखंड विस्थापित करेल का? का?
- 3Zn आणि CuSO₄ चे समीकरण लिहा.
- 4तनु HCl शी अभिक्रिया न करणाऱ्या दोन धातू सांगा.
- 5थर्माइट अभिक्रियेत ॲल्युमिनियम का वापरतात?
- 6A ने B ला व B ने C ला विस्थापित केले. उतरत्या क्रियाशीलतेनुसार मांडा.
- 7जस्ताची पट्टी द्रावणात ठेवली आणि चंदेरी-राखाडी थर आला. द्रावणात कोणते धातू आयन असतील?
- 8लोखंडी खिळा तपकिरी व CuSO₄ चा निळा रंग फिकट का होतो?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1Zn
- 2नाही; तांबे लोखंडाच्या खाली.
- 3Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu
- 4Cu, Ag, Au (any two)
- 5ते लोखंडापेक्षा जास्त क्रियाशील असून Fe₂O₃ मधील ऑक्सिजन घेते.
- 6A > B > C
- 7शिसे किंवा चांदी आयन (चंदेरी-राखाडी थर).
- 8लोखंड तांब्याला विस्थापित करते (तपकिरी थर); Cu²⁺ चे Fe²⁺ होते.
आयनिक संयुगे
खाण्याचे मीठ कठीण असून खूप जास्त तापमानाला वितळते आणि पाण्यात विरघळून वाहक द्रावण देते.
आयनिक बंध तेव्हा तयार होतो जेव्हा धातूचा अणू इलेक्ट्रॉन गमावून धन आयन (कॅटायन) आणि अधातूचा अणू ते मिळवून ऋण आयन (ॲनायन) होतो; विरुद्ध भार आकर्षित होतात. असे संयुग म्हणजे आयनिक संयुग.
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⁻ गमावतो, प्रत्येक Cl 1 e⁻ मिळवतो.
आकृतीत : एक इलेक्ट्रॉन सोडियमकडून क्लोरीनकडे जातो; दोघांनाही स्थिर अष्टक मिळते.
नियम 1 : इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण लिहिणे — धातू (1–3 संयुजा इलेक्ट्रॉन) ते गमावतात; अधातू (5–7) आठ पूर्ण करण्यासाठी मिळवतात.
- सोपे : Na → Na⁺ + e⁻ ; Cl + e⁻ → Cl⁻
- मध्यम : Mg → Mg²⁺ + 2e⁻ ; O + 2e⁻ → O²⁻ ⇒ MgO
- परीक्षेसाठी : MgCl₂ : एक Mg दोन Cl ला 2 e⁻ देतो, म्हणून सूत्र MgCl₂ (एकूण भार शून्य : +2 −1 −1).
नियम 2 : आयनिक संयुगांचे गुणधर्म — मजबूत आकर्षणामुळे ती कठीण घन, जास्त वितळ/उत्कलन बिंदू असलेली असतात. आयन फक्त वितळलेल्या वा द्रावण स्थितीत हलतात.
- सोपे : घन NaCl वाहत नाही; वितळलेले किंवा द्रावणात NaCl वाहते.
- मध्यम : ती पाण्यात विरघळतात पण रॉकेल, पेट्रोलमध्ये सहसा नाही.
- परीक्षेसाठी : NaCl सुमारे 1074 K ला वितळते, म्हणजे आयनांमधील बल मजबूत; ती ठिसूळ असून आघाताने तुटतात.
धातू कॅटायन बनते व नाव तेच; अधातूच्या ॲनायनाला "-इड" (क्लोराइड, ऑक्साइड).
NaCl चे वेगळे रेणू असतात असे म्हणणे चूक. स्फटिकात प्रत्येक Na⁺ भोवती सहा Cl⁻ असतात.
गमावले → धन. मिळवले → ऋण. एकूण भार = 0. आठवणीची युक्ती : "लॉस-ऑक्सि, गेन-रिडक्शन" : इलेक्ट्रॉन गमावले = ऑक्सिडीकरण; मिळवले = क्षपण.
फरक ओळखा
| मुद्दा | आयनिक संयुग | सहसंयुज संयुग |
|---|---|---|
| वितळबिंदू | जास्त | कमी |
| वाहकता | वितळलेले/द्रावणात | सहसा नाही |
सरावासाठी प्रश्न
- 1आयनिक बंधाची व्याख्या लिहा.
- 2सोडियमपासून तयार होणारा आयन लिहा.
- 3घन NaCl वीज का वाहत नाही?
- 4MgO च्या निर्मितीतील इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण लिहा.
- 5आयनिक संयुगांचे वितळबिंदू जास्त का?
- 6कॅल्शियम क्लोराइडचे सूत्र CaCl₂ का?
- 7एक घन कठीण, 800 °C ला वितळतो, फक्त वितळल्यावर वाहतो. बंधाचा प्रकार सांगा.
- 8Na आणि Mg स्थिर इलेक्ट्रॉन रचना कशी मिळवतात त्याची तुलना करा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1धातूकडून अधातूकडे इलेक्ट्रॉन हस्तांतरणाने तयार होणारा बंध.
- 2Na⁺
- 3घनात आयन स्थिर असतात.
- 4Mg → Mg²⁺ + 2e⁻ ; O + 2e⁻ → O²⁻
- 5आयनांमधील मजबूत आकर्षण.
- 6Ca 2 e⁻ देतो; प्रत्येक Cl 1 घेतो.
- 7आयनिक
- 8Na 1 e⁻ गमावतो (Na⁺); Mg 2 e⁻ (Mg²⁺); दोघांना निऑन रचना 2,8.
धातूंचे निष्कर्षण, संक्षारण आणि मिश्रधातू
ॲल्युमिनियम फॉइल, लोखंडी तुळया आणि सोन्याचे दागिने सर्व धातुकांपासून मिळतात, पण प्रत्येकाचे निष्कर्षण वेगळे.
धातुक म्हणजे फायदेशीररीत्या धातू काढता येणारे खनिज. पद्धत क्रियाशीलतेवर अवलंबून. धातू विद्युत शुद्धीकरणाने शुद्ध करतात. मिश्रधातू म्हणजे धातूचे दुसऱ्या धातू वा अधातूशी तयार झालेले एकजिनसी मिश्रण.
सूत्र / समीकरण : वरच्या (K, Na, Ca, Mg, Al) : वितळलेल्या संयुगाचे विद्युत विघटन. मधल्या (Zn, Fe, Pb, Cu) : भाजणे/कॅल्सिनेशन → कार्बनने क्षपण. खालच्या (Hg, Ag, Au) : तापवून किंवा मुक्त स्थितीत.
आकृतीत : धातू जितकी जास्त क्रियाशील, तितकी तिला संयुगातून वेगळी करण्यासाठी तीव्र पद्धत लागते.
नियम 1 : मधल्या धातू : भाजणे आणि क्षपण — सल्फाइड धातुक हवेत भाजून ऑक्साइड करतात; कार्बोनेट धातुक हवेशिवाय तापवतात (कॅल्सिनेशन); मग ऑक्साइडचे कार्बनने क्षपण.
- सोपे : 2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂ ; ZnO + C → Zn + CO
- मध्यम : ZnCO₃ → ZnO + CO₂ ; 2PbO + C → 2Pb + CO₂
- परीक्षेसाठी : पारा : 2HgS + 3O₂ → 2HgO + 2SO₂, मग तापवून 2HgO → 2Hg + O₂. Al : वितळलेल्या Al₂O₃ चे विद्युत विघटन (कॅथोड : Al, ॲनोड : O₂).
नियम 2 : शुद्धीकरण, संक्षारण आणि मिश्रधातू — विद्युत शुद्धीकरणात अशुद्ध धातू ॲनोड, शुद्ध धातू कॅथोड आणि त्या धातूच्या मिठाचे द्रावण विद्युत-अपघटय.
- सोपे : पितळ = Cu + Zn; कांस्य = Cu + Sn; सोल्डर = Pb + Sn.
- मध्यम : मिश्रधातू जास्त कठीण व संक्षारणरोधक; स्टेनलेस स्टीलमध्ये Fe + Ni + Cr + C.
- परीक्षेसाठी : शुद्ध सोने 24 कॅरेट; 22 कॅरेट दागिन्यांत मजबुतीसाठी तांबे वा चांदी मिसळतात. लोखंडाचा गंज रोखणे : रंग, तेल, गॅल्व्हनायझेशन.
गँग म्हणजे धातुकातील मातीसारखी अशुद्धी; निष्कर्षणापूर्वी काढतात.
भाजणे (हवेत) आणि कॅल्सिनेशन (हवेशिवाय) यांची गल्लत करणे.
अति क्रियाशील → विद्युत विघटन. मध्यम → कार्बन. कमी → उष्णता. आठवणीची युक्ती : "वीज, कार्बन, ऊष्मा" : श्रेणीचा वरचा-मधला-खालचा भाग.
फरक ओळखा
| मुद्दा | भाजणे | कॅल्सिनेशन |
|---|---|---|
| हवा | असते | नसते |
| धातुक | सल्फाइड | कार्बोनेट |
सरावासाठी प्रश्न
- 1धातुक म्हणजे काय?
- 2सोडियम कसे काढतात?
- 3ZnO चे कार्बनने क्षपण लिहा.
- 4तांबे आणि जस्ताचा मिश्रधातू कोणता?
- 5तांब्याच्या विद्युत शुद्धीकरणात ॲनोड, कॅथोड, विद्युत-अपघटय कोणते?
- 6ॲल्युमिनियम कार्बनने न काढता विद्युत विघटनाने का काढतात?
- 7लोखंडात कार्बन, निकेल व क्रोमियम का मिसळतात?
- 8सिनाबारपासून पारा काढण्याची पद्धत समीकरणांसह स्पष्ट करा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1जिथून धातू फायदेशीररीत्या काढता येते ते खनिज.
- 2वितळलेल्या NaCl चे विद्युत विघटन
- 3ZnO + C → Zn + CO
- 4पितळ
- 5ॲनोड : अशुद्ध Cu; कॅथोड : शुद्ध Cu; विद्युत-अपघटय : आम्लयुक्त CuSO₄
- 6ते कार्बनपेक्षा जास्त क्रियाशील आहे.
- 7न गंजणारे स्टेनलेस स्टील बनवण्यासाठी.
- 8HgS भाजून HgO; HgO तापवून Hg.
धातूंचे निष्कर्षण, संक्षारण आणि मिश्रधातू
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडा