डोबेरायनर आणि न्यूलँड्स
ग्रंथालयात पुस्तके विषयानुसार लावलेली असतात म्हणून ती सहज सापडतात. 100 हून अधिक मूलद्रव्यांनाही असेच लावण्याची गरज होती, म्हणजे शास्त्रज्ञांना त्यांचे नमुने अभ्यासता येतील. पहिल्या प्रयत्नांनी अणुवस्तुमानांतील साधे नमुने शोधले.
मूलद्रव्यांचे वर्गीकरण (classification) म्हणजे समान गुणधर्म असलेल्यांना एकत्र गटात ठेवणे.
नियम 1 : डोबेरायनरच्या त्रयी — डोबेरायनर (1817) यांनी मूलद्रव्यांना तीनच्या गटात (त्रयी, triads) लावले : मधल्या मूलद्रव्याचे अणुवस्तुमान इतर दोघांच्या सरासरीइतके. उदाहरण : Li 6.9, Na 23.0, K 39.1; 6.9 आणि 39.1 ची सरासरी 23.0.
आकृतीत : आकृतीत मधले मूलद्रव्य इतर दोघांची सरासरी आहे.
- सोपे : Cl 35.5, Br 79.9, I 126.9 : Cl आणि I ची सरासरी (35.5 + 126.9)/2 = 81.2, जी Br च्या 79.9 च्या जवळ आहे.
- मध्यम : Ca 40.1, Sr 87.6, Ba 137.3 : (40.1 + 137.3)/2 = 88.7, जी Sr च्या जवळ; म्हणून ही तिघे एक त्रयी.
- परीक्षेसाठी : त्रयींची मर्यादा – फक्त थोड्याच अशा तीन-तीनच्या गटांचा शोध लागला.
नियम 2 : न्यूलँड्सचे अष्टक — न्यूलँड्स (1866) यांनी मूलद्रव्ये वाढत्या अणुवस्तुमानानुसार मांडली आणि पाहिले की प्रत्येक 8 वे मूलद्रव्य पहिल्यासारखे आहे, संगीताच्या सप्तकातील स्वरांप्रमाणे. हे फक्त कॅल्शियमपर्यंत लागू झाले.
- सोपे : Li पासून सुरू केल्यास 8 वे मूलद्रव्य Na आहे आणि दोन्ही पाण्याशी अभिक्रिया करणारे मऊ धातू आहेत.
- मध्यम : कॅल्शियमनंतर सप्तकाची कल्पना चुकली कारण नवीन सापडलेली मूलद्रव्ये त्या नमुन्यात बसली नाहीत.
- परीक्षेसाठी : त्रयी आणि अष्टकांची तुलना – त्रयी : 3 चे गट, मधले सरासरी; अष्टक : 8 वे मूलद्रव्य गुणधर्म पुन्हा दाखवते.
डोबेरायनर : त्रयी (मधले = सरासरी). न्यूलँड्स : अष्टक (8 वे पहिल्यासारखे; Ca पर्यंत).
त्रयीत मधले मूलद्रव्य अगदी सरासरीइतकेच असते असे समजणे. ते फक्त जवळपास असते.
आठवणीची युक्ती : "डोबेरायनर — तीन; न्यूलँड्स — आठ".
फरक ओळखा
| शास्त्रज्ञ | कल्पना |
|---|---|
| डोबेरायनर (1817) | Triads |
| न्यूलँड्स (1866) | अष्टक नियम |
सरावासाठी प्रश्न
- 1त्रयींची कल्पना कोणी मांडली?
- 2त्रयी म्हणजे काय?
- 3क्षार धातूंची एक त्रयी सांगा.
- 4अष्टक नियम कोणी मांडला?
- 5अष्टक नियम कोणत्या मूलद्रव्यापर्यंत लागू झाला?
- 6Li 6.9, Na 23.0, K 39.1 या त्रयीची पडताळणी करा.
- 7S 32.1 आणि Te 127.6 ची सरासरी काढा आणि Se 79.0 शी तुलना करा.
- 8न्यूलँड्सचा अष्टक नियम सर्व मूलद्रव्यांसाठी का स्वीकारला गेला नाही?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1डोबेरायनर.
- 2तीन मूलद्रव्यांचा गट ज्यात मधल्याचे वस्तुमान इतर दोघांच्या सरासरीइतके असते.
- 3Li, Na, K.
- 4न्यूलँड्स.
- 5कॅल्शियम.
- 6(6.9 + 39.1)/2 = 23.0, जे Na च्या बरोबर आहे.
- 7(32.1 + 127.6)/2 = 79.85, जी 79.0 च्या जवळ.
- 8तो फक्त कॅल्शियमपर्यंत लागू झाला; नंतरची मूलद्रव्ये नमुन्याप्रमाणे नव्हती.
मेंडेलीव्हचे आवर्तसारणी
कोड्यातला एक तुकडा हरवला तरी आजूबाजूच्या तुकड्यांवरून त्याचा आकार ओळखता येतो. मेंडेलीव्हने मूलद्रव्यांसोबत नेमके हेच केले आणि पुढे हरवलेले तुकडे सापडले.
मेंडेलीव्हचा आवर्त नियम : मूलद्रव्यांचे गुणधर्म त्यांच्या अणुवस्तुमानांचे आवर्ती फलन असतात.
नियम 1 : मेंडेलीव्हचे आवर्त कोष्टक — मेंडेलीव्हने मूलद्रव्ये वाढत्या अणुवस्तुमानानुसार उभ्या गटांत आणि आडव्या आवर्तांत मांडली. न सापडलेल्या मूलद्रव्यांसाठी त्याने जागा रिकाम्या ठेवल्या आणि त्यांचे गुणधर्म भाकीत केले : इका-बोरॉन (पुढे स्कँडियम), इका-अॅल्युमिनियम (गॅलियम) आणि इका-सिलिकॉन (जर्मेनियम).
आकृतीत : आकृतीत मेंडेलीव्हने जागा रिकाम्या ठेवल्या आणि नवीन मूलद्रव्ये भाकीत केली.
- सोपे : इका-अॅल्युमिनियमचे भाकीत मेंडेलीव्हने केले आणि ते पुढे गॅलियम म्हणून सापडले.
- मध्यम : भाकीत केलेले गुणधर्म खऱ्या मूलद्रव्याशी जुळले म्हणून शास्त्रज्ञांनी त्याच्या कोष्टकावर विश्वास ठेवला.
- परीक्षेसाठी : इका म्हणजे 'एक पुढचे'; इका-सिलिकॉन म्हणजे सिलिकॉनच्या पुढचे मूलद्रव्य, आता ज्याला जर्मेनियम म्हणतात.
नियम 2 : मेंडेलीव्हच्या कोष्टकाच्या मर्यादा — नंतर सापडलेले उदात्त वायू कोष्टक न बिघडवता शून्य गट म्हणून जोडले गेले. मर्यादा : हायड्रोजनचे स्थान अस्पष्ट; समस्थानिकांना (एकच मूलद्रव्य, वेगवेगळी वस्तुमाने) जागा नव्हती; आणि काही मूलद्रव्ये वस्तुमानाच्या क्रमात नव्हती (कोबाल्ट 58.9 निकेल 58.7 च्या आधी).
- सोपे : कोबाल्ट (58.9) निकेल (58.7) च्या आधी ठेवला आहे, जे वाढत्या वस्तुमानाच्या नियमाला छेद देते.
- मध्यम : एका मूलद्रव्याच्या समस्थानिकांची वस्तुमाने वेगळी पण गुणधर्म सारखे, म्हणून वस्तुमानानुसार त्यांना वेगळी जागा देता येत नाही.
- परीक्षेसाठी : मेंडेलीव्हच्या कोष्टकाच्या दोन मर्यादा सांगा : हायड्रोजनचे स्थान, समस्थानिके.
मेंडेलीव्ह : अणुवस्तुमान, गट आणि आवर्त, Sc, Ga, Ge चे भाकीत. मर्यादा : H, समस्थानिके, Co/Ni.
मेंडेलीव्हचे कोष्टक अणुअंकावर आधारित होते असे समजणे. ते अणुवस्तुमानावर आधारित होते.
आठवणीची युक्ती : "बोरॉन, अॅल्युमिनियम, सिलिकॉन → Sc, Ga, Ge".
फरक ओळखा
| भाकीत | सापडले |
|---|---|
| इका-बोरॉन | Scandium |
| इका-अॅल्युमिनियम | Gallium |
| इका-सिलिकॉन | Germanium |
सरावासाठी प्रश्न
- 1मेंडेलीव्हने मूलद्रव्ये कोणत्या आधारावर मांडली?
- 2इका-सिलिकॉन म्हणून कोणत्या मूलद्रव्याचे भाकीत केले?
- 3उदात्त वायूंसाठी कोणता गट जोडला?
- 4मेंडेलीव्हच्या कोष्टकाची एक मर्यादा सांगा.
- 5समस्थानिके म्हणजे काय?
- 6'इका' म्हणजे काय?
- 7गॅलियमच्या शोधाने मेंडेलीव्हचे कोष्टक का भक्कम झाले?
- 8कोबाल्ट निकेलच्या आधी येणे समस्या का होती?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1वाढते अणुवस्तुमान.
- 2जर्मेनियम.
- 3शून्य गट.
- 4हायड्रोजनचे स्थान अस्पष्ट होते.
- 5एकाच मूलद्रव्याचे वेगवेगळ्या वस्तुमानांचे अणू.
- 6एक पुढचे.
- 7त्याचे गुणधर्म इका-अॅल्युमिनियमबाबतच्या त्याच्या भाकिताशी जुळले.
- 8कोबाल्टचे वस्तुमान जास्त आहे, त्यामुळे वाढत्या वस्तुमानाचा क्रम मोडतो.
सुधारणा, निष्क्रिय वायू आणि मोझले
वजनानुसार वस्तू लावणाऱ्या दुकानात समान वजनाच्या दोन वस्तू एकमेकींशी जुळत नसतील तर गोंधळ होईल. मोजली यांनी मूलद्रव्ये लावण्यासाठी वजनापेक्षा चांगला अंक शोधला.
अणुअंक (atomic number) म्हणजे अणुकेंद्रकातील प्रोटॉनची संख्या.
नियम 1 : मोजली यांचा आधुनिक आवर्त नियम — मोजली (1913) यांनी दाखवले की मूलद्रव्यांचे गुणधर्म त्यांच्या अणुवस्तुमानाचे नव्हे तर अणुअंकाचे आवर्ती फलन असतात. यामुळे कोबाल्ट-निकेल आणि समस्थानिकांची अडचण दूर झाली, कारण समस्थानिकांचा अणुअंक सारखाच असतो.
- सोपे : कार्बनमध्ये 6 प्रोटॉन, म्हणून अणुअंक 6; सोडियममध्ये 11 प्रोटॉन, म्हणून अणुअंक 11.
- मध्यम : Co चा अणुअंक 27 आणि Ni चा 28, म्हणून अणुअंकानुसार Co आधी येतो आणि जुनी अडचण सुटते.
- परीक्षेसाठी : उदासीन अणूत प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन समान असतात, म्हणून अणुअंक इलेक्ट्रॉनच्या संख्येइतकाही असतो.
मोजली, 1913 : गुणधर्म अणुअंकावर अवलंबून (प्रोटॉनची संख्या).
वस्तुमानांकाला अणुअंक समजणे. अणुअंक = फक्त प्रोटॉन.
आठवणीची युक्ती : "मोजली — प्रोटॉनची संख्या".
फरक ओळखा
| शास्त्रज्ञ | आधार |
|---|---|
| मेंडेलीव्ह | अणुवस्तुमान |
| मोजली | अणुअंक |
सरावासाठी प्रश्न
- 1अणुअंकाची व्याख्या सांगा.
- 2आधुनिक आवर्त नियम कोणी दिला?
- 3आधुनिक आवर्त नियम सांगा.
- 4अणुअंकाने मेंडेलीव्हच्या कोष्टकाची कोणती अडचण सोडवली?
- 5अणुअंक 15 असलेल्या उदासीन अणूत किती इलेक्ट्रॉन असतात?
- 6समस्थानिकांना आवर्त कोष्टकात एकच जागा का असते?
- 7एका मूलद्रव्यात 17 प्रोटॉन आहेत. त्याचा अणुअंक आणि इलेक्ट्रॉनची संख्या सांगा.
- 8अणुवस्तुमानापेक्षा अणुअंक चांगला आधार कसा ते स्पष्ट करा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1अणुकेंद्रकातील प्रोटॉनची संख्या.
- 2मोजली.
- 3मूलद्रव्यांचे गुणधर्म त्यांच्या अणुअंकांचे आवर्ती फलन असतात.
- 4कोबाल्ट-निकेल क्रम आणि समस्थानिके.
- 515.
- 6त्यांचा अणुअंक सारखा असतो.
- 7अणुअंक 17; इलेक्ट्रॉन 17.
- 8तो प्रत्येक मूलद्रव्याचा वेगळा असतो आणि अपवादाशिवाय क्रम ठरवतो.
आधुनिक सारणीची रचना
चित्रपटगृहात खुर्च्यांना रांग आणि आसन क्रमांक असतात. तसाच प्रत्येक मूलद्रव्याचा आवर्त कोष्टकात पत्ता आहे : आवर्त (रांग) आणि गट (स्तंभ).
गट (group) म्हणजे आवर्त कोष्टकातील उभा स्तंभ आणि आवर्त (period) म्हणजे आडवी रांग.
नियम 1 : आधुनिक कोष्टकाची रचना — आधुनिक कोष्टकात 18 गट, 7 आवर्त आणि 118 मूलद्रव्ये आहेत. एकाच गटातील मूलद्रव्यांच्या संयुजा इलेक्ट्रॉनची संख्या सारखी असते. एकाच आवर्तातील मूलद्रव्यांच्या कवचांची संख्या सारखी असते. ऑक्सिजनची (2, 6) संयुजा 2 आहे. सिलिकॉन हे आवर्त 3 मधील धातुसदृश (metalloid) मूलद्रव्य.
आकृतीत : आकृतीत आधुनिक आवर्त कोष्टक.
आधुनिक सारणीची रचना
ॲपमध्ये ही आकृती हाताने हलवून बघता येते.
ॲपमध्ये उघडा- सोपे : Na चे 2, 8, 1; 3 कवचे आणि 1 संयुजा इलेक्ट्रॉन, म्हणून आवर्त 3, गट 1.
- मध्यम : Cl चे 2, 8, 7; आवर्त 3 (3 कवचे) आणि गट 17 (7 संयुजा इलेक्ट्रॉन), संयुजा 1 (एक इलेक्ट्रॉन कमी).
- परीक्षेसाठी : अणुअंक 12 असलेले मूलद्रव्य : 2, 8, 2; तीन कवचे म्हणून आवर्त 3; दोन संयुजा इलेक्ट्रॉन म्हणून गट 2; संयुजा 2; ते मॅग्नेशियम.
18 गट, 7 आवर्त, 118 मूलद्रव्ये. गट : संयुजा इलेक्ट्रॉन. आवर्त : कवचे.
गट आणि आवर्त गोंधळणे. गट म्हणजे स्तंभ; आवर्त म्हणजे रांगा.
आठवणीची युक्ती : "गट — उभा स्तंभ; आवर्त — आडवी रांग".
फरक ओळखा
| वैशिष्ट्य | एकच गट | एकच आवर्त |
|---|---|---|
| दिशा | उभी | आडवी |
| सर्वांत सारखे | संयुजा इलेक्ट्रॉन | कवचांची संख्या |
| एकूण | 18 | 7 |
सरावासाठी प्रश्न
- 1आधुनिक कोष्टकात किती गट आहेत?
- 2किती आवर्त आहेत?
- 3आधुनिक कोष्टकात किती मूलद्रव्ये आहेत?
- 4एका गटातील मूलद्रव्यांचे काय सारखे असते?
- 5एका आवर्तातील मूलद्रव्यांचे काय सारखे असते?
- 6आवर्त 3 मधील धातुसदृश मूलद्रव्य कोणते?
- 7अणुअंक 17 असलेल्या मूलद्रव्याचे आवर्त, गट आणि संयुजा काढा.
- 8एका मूलद्रव्यात 2 कवचे आणि 7 संयुजा इलेक्ट्रॉन आहेत. त्याचे आवर्त, गट आणि मूलद्रव्य सांगा.
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 118.
- 27.
- 3118.
- 4संयुजा इलेक्ट्रॉनची संख्या.
- 5कवचांची संख्या.
- 6सिलिकॉन.
- 7इलेक्ट्रॉन रचना 2, 8, 7; आवर्त 3; गट 17; संयुजा 1.
- 8आवर्त 2, गट 17, फ्लोरीन (अणुअंक 9).
संयुजा आणि आवर्ती प्रवृत्ती
आवर्त कोष्टकातील रांगेत डावीकडून उजवीकडे चालत गेल्यास अणू लहान होतात आणि इलेक्ट्रॉन घेण्यास अधिक उत्सुक होतात. स्तंभात खाली गेल्यास अणू मोठे होतात. हेच आवर्ती कल.
अणुत्रिज्या (atomic radius) म्हणजे अणुकेंद्रकापासून बाह्यतम कवचापर्यंतचे अंतर.
नियम 1 : अणुत्रिज्या आणि संयुजा — आवर्तात डावीकडून उजवीकडे अणुत्रिज्या कमी होते (Li 152 pm ते O 66 pm), कारण केंद्रकावरील प्रभार वाढून तो इलेक्ट्रॉनांना आत ओढतो. गटात खाली ती वाढते, कारण नवीन कवचे जोडली जातात. संयुजा म्हणजे अष्टक पूर्ण करण्यासाठी अणू गमावत असलेल्या, घेत असलेल्या किंवा वाटून घेत असलेल्या इलेक्ट्रॉनची संख्या.
आकृतीत : आकृतीत आवर्त कोष्टकातील कल.
- सोपे : Na (आवर्त 3) हा Li (आवर्त 2) पेक्षा मोठा कारण त्याला एक कवच जास्त.
- मध्यम : आवर्त 2 मध्ये Li ते O त्रिज्या 152 pm वरून 66 pm पर्यंत कमी होते, म्हणून ऑक्सिजन लिथियमपेक्षा खूप लहान.
- परीक्षेसाठी : Na, Mg, Al यांना अणुत्रिज्येच्या क्रमाने लावा (आवर्त 3) : Na > Mg > Al, कारण केंद्रकप्रभार वाढतो.
नियम 2 : धातुगुण — धातुगुण आवर्तात डावीकडून उजवीकडे कमी होतो आणि गटात खाली वाढतो. म्हणून सर्वाधिक धातुगुणी मूलद्रव्ये डावीकडे खाली आणि सर्वात कमी धातुगुणी उजवीकडे वर असतात.
- सोपे : सोडियम क्लोरीनपेक्षा जास्त धातुगुणी कारण तो आवर्त 3 च्या डावीकडे आहे.
- मध्यम : पोटॅशियम सोडियमपेक्षा जास्त क्रियाशील कारण गट 1 मध्ये खाली धातुगुण वाढतो.
- परीक्षेसाठी : गटात खाली अणुत्रिज्या का वाढते ते स्पष्ट करा : प्रत्येक आवर्ताबरोबर एक नवे कवच जोडले जाते.
आवर्तात उजवीकडे : त्रिज्या कमी, धातुगुण कमी. गटात खाली : त्रिज्या जास्त, धातुगुण जास्त.
आवर्तात त्रिज्या वाढते असे समजणे. ती कमी होते.
आठवणीची युक्ती : "उजवीकडे लहान, खाली मोठे".
फरक ओळखा
| कल | आवर्तात उजवीकडे | गटात खाली |
|---|---|---|
| अणुत्रिज्या | कमी होते | वाढते |
| धातुगुण | कमी होतो | वाढतो |
सरावासाठी प्रश्न
- 1अणुत्रिज्या म्हणजे काय?
- 2आवर्तात अणुत्रिज्या कशी बदलते?
- 3गटात खाली अणुत्रिज्या कशी बदलते?
- 4Li आणि O पैकी कोण मोठा?
- 5गटात खाली धातुगुण कसा बदलतो?
- 6संयुजा म्हणजे काय?
- 7K, Na, Li यांना वाढत्या अणुत्रिज्येच्या क्रमाने लावा.
- 8आवर्तात अणुत्रिज्या का कमी होते?
उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)
- 1केंद्रकापासून बाह्यतम कवचापर्यंतचे अंतर.
- 2ती कमी होते.
- 3ती वाढते.
- 4Li.
- 5तो वाढतो.
- 6अष्टक पूर्ण करण्यासाठी अणू गमावत असलेल्या, घेत असलेल्या किंवा वाटून घेत असलेल्या इलेक्ट्रॉनची संख्या.
- 7Li < Na < K.
- 8कवचे तितकीच राहतात पण केंद्रकप्रभार वाढून तो इलेक्ट्रॉनांना जवळ ओढतो.
झटपट उजळणी
- डोबेरायनर (त्रिक), न्यूलँड्स (अष्टक), मेंडेलीव्ह (वस्तुमान), मोझले (अणुअंक).
- 18 गट, 7 आवर्ते; आवर्तात अणुत्रिज्या कमी होते.