धडा १४: मूलद्रव्ये, संयुगे आणि मिश्रणे

आकृतीत : आकृतीत फक्त एकच घटक असलेले द्रव्य म्हणजे पदार्थ (सोने, हिरा, पाणी). दोन किंवा जास्त पदार्थ असलेले द्रव्य म्हणजे मिश्रण (समुद्राचे पाणी, हवा, माती).

नियम 1 : द्रव्याचे गुणधर्म — द्रव्याचे लहान कण केले तरी त्याचे गुणधर्म (खडूचा पांढरा रंग, शाईचा निळा रंग, अत्तराचा सुगंध) तेच राहतात. वस्तुमान साध्या तराजूने मोजतात. आकारमान म्हणजे व्यापलेली जागा.

• सोपे : खडूच्या तुकड्याला वस्तुमान आणि आकारमान असते.
• मध्यम : चुरा केलेली खडूची पावडर पांढरीच राहते, म्हणजे गुणधर्म तेच राहतात.
• परीक्षेसाठी : 2 किलोचा लोखंडी गोळा आणि 2 किलोचा कापसाचा गठ्ठा यांचे वस्तुमान सारखे पण आकारमान वेगळे.

नियम 2 : पदार्थ आणि मिश्रण — पदार्थात एकच घटक असतो (सोने, हिरा, पाणी, खडू). मिश्रणात दोन किंवा जास्त पदार्थ असतात (समुद्राचे पाणी, हवा, माती).

• सोपे : पाणी : पदार्थ.
• मध्यम : समुद्राचे पाणी : पाणी आणि क्षारांचे मिश्रण.
• परीक्षेसाठी : साखरेचा चहा हे चहा, दूध, पाणी आणि साखर यांचे मिश्रण; फक्त साखर हा पदार्थ.

फरक ओळखा

आकृतीत : आकृतीत 118 मूलद्रव्ये ज्ञात आहेत : 92 निसर्गात आढळतात आणि 26 मानवनिर्मित (118 − 92 = 26).

नियम 1 : अणू आणि रेणू — पदार्थांचे सर्वांत लहान कण म्हणजे रेणू. अणू उघड्या डोळ्यांनी दिसत नाहीत आणि वेगवेगळ्या मूलद्रव्यांच्या अणूंचे वस्तुमान व आकारमान वेगळे असते. डेमोक्रिटसने लहान कणांना ॲटम (ग्रीक atomos = अविभाज्य) म्हटले. 1803 मध्ये जॉन डाल्टनने मांडले की अणू निर्माण करता येत नाहीत, तोडता येत नाहीत आणि नष्ट करता येत नाहीत. ऑक्सिजनचे दोन अणू जोडून ऑक्सिजनचा रेणू बनतो.

• सोपे : ऑक्सिजन रेणू : ऑक्सिजनचे 2 अणू.
• मध्यम : 92 मूलद्रव्ये निसर्गात आढळतात; उरलेली 118 − 92 = 26 मानवनिर्मित.
• परीक्षेसाठी : डाल्टनची कल्पना 1803 मध्ये आली, म्हणजे 2026 च्या 2026 − 1803 = 223 वर्षे आधी.

आकृतीत : आकृतीत चिन्हे नावांची संक्षिप्त रूपे आहेत : C कार्बन, Cl क्लोरीन, W टंगस्टन (जर्मन Wolfram); Ag आणि Au ही लॅटिन नावे Argentum आणि Aurum वरून आली आहेत.

नियम 2 : चिन्हे — बर्झेलिअसने सध्याची चिन्हे प्रथम वापरली : नावाचे संक्षिप्त रूप इंग्रजी लिपीत (C कार्बन, Cl क्लोरीन). आद्याक्षरे सारखी असतील तर दोन अक्षरे वापरतात.

• सोपे : C हे कार्बनचे चिन्ह.
• मध्यम : कार्बनसाठी C आधीच वापरले आहे, म्हणून क्लोरीनसाठी Cl.
• परीक्षेसाठी : Ag (चांदी) आणि Au (सोने) लॅटिन Argentum आणि Aurum वरून आली.

आकृतीत : आकृतीत मूलद्रव्याच्या रेणूतील अणू अगदी सारखे असतात (P : दोन ऑक्सिजन अणू, R : दोन हायड्रोजन अणू). Q हा पाण्याचा रेणू असून त्यातील अणू वेगवेगळ्या प्रकारचे असतात.

नियम 3 : मूलद्रव्याचे रेणू — मूलद्रव्यांची उदाहरणे : हायड्रोजन, ऑक्सिजन, नायट्रोजन, कार्बन, लोखंड, पारा आणि तांबे. मूलद्रव्याच्या रेणूतील अणू अगदी सारखे असतात.

• सोपे : O₂ मध्ये 2 ऑक्सिजन अणू.
• मध्यम : O₂ चे 3 रेणू म्हणजे 3 × 2 = 6 अणू.
• परीक्षेसाठी : पाण्यात वेगवेगळ्या प्रकारचे अणू (हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन) असतात, म्हणून ते मूलद्रव्य नाही.

फरक ओळखा

आकृतीत : आकृतीत मूलद्रव्ये धातू (लोखंड, तांबे, सोने), अधातू (गंधक, फॉस्फरस, क्लोरीन) किंवा धातुसदृश (आर्सेनिक, सिलिकॉन, सेलेनिअम) आहेत.

नियम 1 : धातू, अधातू आणि धातुसदृश — धातूंमध्ये ताण्यता, तन्यता, वाहकता, घनता, चकाकी आणि नादमयता हे गुणधर्म असतात. अधातूंमध्ये फॉस्फरस, गंधक आणि क्लोरीन येतात. धातुसदृश (आर्सेनिक, सिलिकॉन, सेलेनिअम) यांच्यात दोघांचे काही गुणधर्म असतात.

• सोपे : लोखंड आणि तांबे धातू आहेत.
• मध्यम : गंधक अधातू; सिलिकॉन धातुसदृश.
• परीक्षेसाठी : चमकणारे, तारेत ओढता येणारे आणि वीज वाहून नेणारे मूलद्रव्य बहुधा धातू असते.

आकृतीत : आकृतीत धातूंचे गुणधर्म : A ताण्यता (पत्रे बनवता येणे), B तन्यता (तारा ओढता येणे), C चकाकी, D नादमयता (आपटल्यावर आवाज येणे).

नियम 2 : धातूंचे गुणधर्म — ताण्यता : ठोकून पत्रे बनवता येणे. तन्यता : तारा ओढता येणे. चकाकी : चमक. नादमयता : आपटल्यावर आवाज येणे.

• सोपे : सोन्याचे पातळ पत्रे बनवणे : ताण्यता.
• मध्यम : तांब्याच्या तारा ओढणे : तन्यता.
• परीक्षेसाठी : घंटा आपटल्यावर वाजते : नादमयता.

आकृतीत : आकृतीत P : शुद्ध धातूत एकाच प्रकारचे अणू असतात. Q : मिश्रधातू हे मिश्रण असून त्यात धातूमध्ये इतर मूलद्रव्ये मिसळून त्याचे गुणधर्म बदललेले असतात.

नियम 3 : मिश्रधातू आणि विशेष चिन्हे — धातूंचे मिश्रण म्हणजे मिश्रधातू : पितळ, पोलाद, 22 कॅरेट सोने. शुद्ध लोखंड गंजते आणि शुद्ध सोने खूप मऊ असते, म्हणून इतर मूलद्रव्ये मिसळून त्यांचे गुणधर्म बदलतात. बल्बमधील टंगस्टनच्या तारेचे चिन्ह W (जर्मन Wolfram).

• सोपे : पितळ आणि पोलाद मिश्रधातू आहेत.
• मध्यम : 22 कॅरेट सोने म्हणजे 24 भागांपैकी 22 भाग सोने, म्हणजे 22 ÷ 24 × 100 ≈ 91.7% सोने.
• परीक्षेसाठी : सोनार सोन्यात इतर धातू मिसळतात, कारण शुद्ध सोने खूप मऊ असते.

फरक ओळखा

आकृतीत : आकृतीत पाण्याच्या रेणूत हायड्रोजनचे 2 अणू आणि ऑक्सिजनचा 1 अणू असतो, म्हणून त्याचे रेणूसूत्र H₂O.

नियम 1 : संयुगे — संयुगाचे रेणू वेगवेगळ्या प्रकारच्या अणूंनी बनलेले असतात (पाणी : 2 हायड्रोजन + 1 ऑक्सिजन). साखर तापवल्यावर काळा कार्बन उरतो. संयुगाचे गुणधर्म त्याच्या मूलद्रव्यांपेक्षा वेगळे असतात : हायड्रोजन जळतो, ऑक्सिजन ज्वलनास मदत करतो, पण पाणी आग विझवते. रेणूसूत्र चिन्हे आणि अणूंची संख्या वापरून लिहितात.

• सोपे : H₂O मध्ये 2 + 1 = 3 अणू.
• मध्यम : पाण्याच्या 4 रेणूंमध्ये 4 × 3 = 12 अणू : 8 हायड्रोजन आणि 4 ऑक्सिजन.
• परीक्षेसाठी : हायड्रोजन जळतो आणि ऑक्सिजन जळण्यास मदत करतो, पण त्यांचे संयुग पाणी आग विझवते.

आकृतीत : आकृतीत P : मूलद्रव्य (एकाच प्रकारचे अणू). Q : संयुग (वेगळे अणू रासायनिकरीत्या जोडलेले, सर्व रेणू सारखे). R : मिश्रण (रासायनिक बदल नाही, अणू जोडलेले नाहीत, प्रमाण बदलू शकते).

नियम 2 : मिश्रणे — मूलद्रव्ये किंवा संयुगे मिसळून मिश्रण बनते. घटकांचे प्रमाण ठरलेले नसते, रासायनिक बदल होत नाही आणि नवीन पदार्थ तयार होत नाही. अन्नात नको असलेले पदार्थ मिसळणे म्हणजे भेसळ.

• सोपे : हवा वायूंचे मिश्रण आहे.
• मध्यम : मीठ आणि वाळू कोणत्याही प्रमाणात मिसळली तरी मिश्रणच, कारण प्रमाण ठरलेले नसते.
• परीक्षेसाठी : पाण्यात नेहमी 2 भाग हायड्रोजन आणि 1 भाग ऑक्सिजन अणू (ठरलेले), म्हणून ते संयुग आहे, मिश्रण नाही.

फरक ओळखा

आकृतीत : आसवनाच्या आकृतीत : मिठाचे पाणी फ्लास्कमध्ये (A) उकळते, वाफ उतरत्या नळीत (B) थंड होऊन संघनित होते, शुद्ध पाणी बीकरमध्ये (C) जमा होते आणि मीठ मागे राहते.

नियम 1 : साध्या पद्धती आणि आसवन — साध्या पद्धती : गाळणे, चाळणे, वेचणे, वर्गीकरण, पाखडणे, चुंबकाने वेचणे आणि ऊर्ध्वपातन (sublimation). आसवन (distillation) : मिठाचे पाणी उकळतात, वाफ थंड नळीत संघनित होते आणि शुद्ध पाणी जमा होते, मीठ मागे राहते; अशुद्ध द्रवही शुद्ध करता येतात.

• सोपे : पाखडल्याने पीस धान्यापासून वेगळे होते.
• मध्यम : चुंबक वाळूतून लोखंडाचा कीस वेचतो.
• परीक्षेसाठी : आसवनाने मिठाच्या पाण्यातून शुद्ध पाणी मिळते, पण गाळणीने नाही, कारण मीठ विरघळलेले असते.

आकृतीत : विलग नरसाळ्याच्या आकृतीत एकमेकांत न मिसळणारे दोन द्रव थरांत राहतात : हलके रॉकेल वर (A) आणि जड पाणी खाली (B). तोटी (C) उघडली की खालचा द्रव बाहेर येतो.

नियम 2 : विलग नरसाळे — विलग नरसाळे एकमेकांत न मिसळणारे द्रव वेगळे करते (रॉकेल पाण्यावर तरंगते).

• सोपे : तेल आणि पाणी दोन थर बनवतात.
• मध्यम : तोटी उघडून आधी जड खालचा द्रव बाहेर काढतात.
• परीक्षेसाठी : खाद्यतेल पाण्यावर तरंगते, म्हणून विलग नरसाळ्याने ते वेगळे करता येतात.

आकृतीत : अपकेंद्रित्राच्या (centrifuge) आकृतीत गरगर फिरवल्याने (Q) लहान घन कण नळीच्या तळाशी जमा होतात, पसरलेले (P) राहत नाहीत.

नियम 3 : अपकेंद्री यंत्र — अपकेंद्री यंत्र परीक्षानळ्या गरगर फिरवते, म्हणून लहान घन कण (दूध, शाई, रक्त) तळाशी जमा होतात.

• सोपे : अपकेंद्री यंत्रात रक्तपेशी तळाशी जमा होतात.
• मध्यम : गरगर फिरवून दुधातून मलई वेगळी करता येते.
• परीक्षेसाठी : अतिसूक्ष्म कणांसाठी साधे गाळणे अपुरे, म्हणून गरगर फिरवतात.

आकृतीत : वर्णलेखन (क्रोमॅटोग्राफी) आकृतीत शाईचा ठिपका गाळणकागदावर ठेवला आहे. द्रावक वर चढताना रंग वेगवेगळ्या उंचीपर्यंत चढतात (नमुना उंची : लाल 2 सेमी, निळा 4 सेमी, पिवळा 7 सेमी).

नियम 4 : वर्णलेखन — वर्णलेखन कमी प्रमाणात विरघळलेले पदार्थ वेगळे करते. त्यासाठी हलत्या द्रावकातील त्यांची विद्राव्यता आणि स्थिर गाळणकागदाला चिकटण्याचा गुणधर्म वापरतात. घटक वेगवेगळ्या उंचीपर्यंत चढतात.

• सोपे : काळी शाई गाळणकागदावर अनेक रंगांत विभागते.
• मध्यम : एक रंग 3 सेमी आणि दुसरा 6 सेमी चढला तर दुसरा दुप्पट उंच चढला (6 ÷ 3 = 2).
• परीक्षेसाठी : कागदाला चिकटणारा रंग कमी चढतो; द्रावकात सहज विरघळणारा जास्त चढतो.

फरक ओळखा