बोर्ड इस अध्याय से क्या पूछता है
ये प्रश्न बोर्ड परीक्षा में पूछे जा चुके हैं। पहले लिखित प्रश्न नमूना उत्तर के साथ हैं, उसके बाद क्विज़ में वस्तुनिष्ठ प्रश्न।
लिखित भाग में छोटी परिभाषाएँ (खनिज, अयस्क, तन्यता, भर्जन, वैद्युत अपघटन) और धातु-अधातु का अंतर सबसे ज़्यादा आते हैं। वस्तुनिष्ठ प्रश्नों में अयस्कों के नाम (जिंक ब्लेंड, क्यूप्राइट, बॉक्साइट, कैलामाइन, सिनेबार), मिश्रधातुओं के घटक और सक्रियता श्रेणी बार-बार आते हैं, इसलिए अयस्कों के नाम उनके सूत्र के साथ याद कीजिए।
लिखित प्रश्न का उत्तर पहले अपनी कॉपी में लिखिए, फिर यहाँ के उत्तर से मिलाइए कि परिभाषा, उदाहरण और समीकरण, तीनों आए या नहीं।
तन्यता
प्रश्न 1. तन्यता किसे कहते हैं ?
उत्तर:
धातुओं के उस गुणधर्म को तन्यता कहते हैं, जिसके कारण उन्हें खींचकर पतले तार में बदला जा सकता है।
- सोना सबसे अधिक तन्य धातु है। एक ग्राम सोने से लगभग 2 km लंबा तार बनाया जा सकता है।
- ताँबा और ऐलुमिनियम भी तन्य हैं, इसलिए बिजली के तार इन्हीं से बनते हैं।
अधातुएँ तन्य नहीं होतीं। तन्यता और आघातवर्ध्यता के कारण ही धातुओं को मनचाहा आकार दिया जा सकता है।
धातुएँ धनायन क्यों बनाती हैं
प्रश्न 2. धातुओं में इलेक्ट्रॉन त्यागकर धनायन बनाने की प्रवृत्ति होती है, क्यों ?
उत्तर:
धातुओं के बाहरी कोश में सिर्फ़ 1, 2 या 3 इलेक्ट्रॉन होते हैं। इन्हें त्यागकर धातु का परमाणु ठीक पिछले कोश को बाहरी कोश बना लेता है, जिसमें स्थायी अष्टक होता है। अष्टक पूरा करने के लिए 5, 6 या 7 इलेक्ट्रॉन लेने की तुलना में 1, 2 या 3 इलेक्ट्रॉन देना बहुत आसान है।
इलेक्ट्रॉन जाने पर नाभिक के प्रोटॉन, बचे इलेक्ट्रॉनों से अधिक हो जाते हैं, इसलिए परमाणु पर धन आवेश आ जाता है और धनायन बनता है:
Na → Na⁺ + e⁻ (2, 8, 1 से 2, 8)
Mg → Mg²⁺ + 2e⁻ (2, 8, 2 से 2, 8)
इसी कारण धातुएँ विद्युत धनात्मक तत्व कहलाती हैं।
परमाणु और आयन में अंतर
प्रश्न 3. परमाणु एवं आयन में क्या अंतर है ?
उत्तर:
| परमाणु | आयन |
|---|---|
| विद्युत रूप से उदासीन होता है, क्योंकि इसमें प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन बराबर होते हैं। | इस पर धन या ऋण आवेश होता है, क्योंकि प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन बराबर नहीं होते। |
| बाहरी कोश प्रायः अपूर्ण होता है। | बाहरी कोश प्रायः पूर्ण (अष्टक) होता है। |
| उदाहरण: Na (2, 8, 1), Cl (2, 8, 7) | उदाहरण: Na⁺ (2, 8), Cl⁻ (2, 8, 8) |
परमाणु इलेक्ट्रॉन त्यागे तो धनायन बनता है, जैसे Na → Na⁺ + e⁻। इलेक्ट्रॉन ग्रहण करे तो ऋणायन बनता है, जैसे Cl + e⁻ → Cl⁻।
ग्रेफाइट का धातु जैसा गुण
प्रश्न 4. ग्रेफाइट अधातु होते हुए भी कौन-सा धातुई गुण प्रदर्शित करता है ?
उत्तर:
ग्रैफ़ाइट कार्बन का एक अपररूप है। अधातुएँ सामान्यतः विद्युत की कुचालक होती हैं, पर ग्रैफ़ाइट अधातु होते हुए भी विद्युत का सुचालक है। यही इसका धातु जैसा गुण है।
इसी गुण के कारण ग्रैफ़ाइट की छड़ें इलेक्ट्रोड के रूप में काम आती हैं। आयनिक यौगिकों के विलयन की चालकता जाँचने वाले क्रियाकलाप में भी ग्रैफ़ाइट की छड़ें ही लगाई जाती हैं।
सोडियम को किरोसिन में क्यों रखते हैं
प्रश्न 5. सोडियम धातु को केरोसिन में डुबोकर क्यों रखा जाता है ?
उत्तर:
सोडियम बहुत अधिक अभिक्रियाशील धातु है। खुली हवा में रखने पर यह ऑक्सीजन और नमी से इतनी तेज़ी से अभिक्रिया करता है कि आग पकड़ लेता है। जल के साथ इसकी अभिक्रिया बहुत ऊष्माक्षेपी है और निकली हाइड्रोजन जल उठती है:
2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g) + ऊष्मीय ऊर्जा
किरोसिन से सोडियम अभिक्रिया नहीं करता। किरोसिन में डुबोकर रखने से हवा और नमी इस तक नहीं पहुँच पातीं, और आकस्मिक आग का ख़तरा टल जाता है। पोटैशियम को भी इसी कारण किरोसिन में रखा जाता है।
यही बात वस्तुनिष्ठ प्रश्न के रूप में भी पूछी जाती है।
धातु और अधातु में अंतर: लंबा उत्तर
प्रश्न 6. भौतिक और रासायनिक गुणों के आधार पर धातु एवं अधातु में अंतर स्पष्ट करें।
उत्तर:
भौतिक गुणों के आधार पर:
| गुण | धातु | अधातु |
|---|---|---|
| चमक | धात्विक चमक होती है | प्रायः चमकहीन (आयोडीन अपवाद) |
| आघातवर्ध्यता, तन्यता | पीटकर चादर और खींचकर तार बनाए जा सकते हैं | न आघातवर्ध्य, न तन्य, ठोस अधातुएँ भंगुर |
| चालकता | ऊष्मा और विद्युत की सुचालक | कुचालक (ग्रैफ़ाइट अपवाद) |
| ध्वानिकता | ध्वानिक | ध्वानिक नहीं |
| अवस्था | मर्करी को छोड़कर सब ठोस | ठोस या गैस, ब्रोमीन द्रव |
| गलनांक | प्रायः अधिक (गैलियम, सीज़ियम अपवाद) | प्रायः कम (हीरा अपवाद) |
रासायनिक गुणों के आधार पर:
| गुण | धातु | अधातु |
|---|---|---|
| इलेक्ट्रॉन | इलेक्ट्रॉन त्यागकर धनायन बनाती हैं, विद्युत धनात्मक | इलेक्ट्रॉन ग्रहण कर ऋणायन बनाती हैं, विद्युत ऋणात्मक |
| ऑक्साइड | क्षारकीय ऑक्साइड, जैसे Na₂O, MgO (कुछ उभयधर्मी, जैसे Al₂O₃, ZnO) | अम्लीय या उदासीन ऑक्साइड, जैसे SO₂, CO₂, CO |
| तनु अम्ल | हाइड्रोजन से ऊपर वाली धातुएँ हाइड्रोजन विस्थापित करती हैं | तनु अम्ल से हाइड्रोजन विस्थापित नहीं करतीं |
| हाइड्रोजन से | केवल Na, K, Ca जैसी अति सक्रिय धातुएँ आयनिक हाइड्राइड (जैसे NaH) बनाती हैं | हाइड्रोजन से मिलकर हाइड्राइड बनाती हैं, जैसे HCl, H₂S, NH₃ |
उदाहरण के समीकरण:
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂ (धातु तनु अम्ल से हाइड्रोजन देती है)
MgO + H₂O → Mg(OH)₂ (धातु का ऑक्साइड क्षारक देता है)
SO₂ + H₂O → H₂SO₃ (अधातु का ऑक्साइड अम्ल देता है)
पाँच अंक के उत्तर में दोनों हिस्सों से कम से कम तीन-तीन अंतर लिखिए और ऑक्साइड वाले समीकरण भी जोड़िए।
खनिज
प्रश्न 7. खनिज किसे कहते हैं ?
उत्तर:
पृथ्वी की भूपर्पटी में प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तत्वों या यौगिकों को खनिज कहते हैं।
जिन खनिजों में कोई धातु इतनी मात्रा में हो कि उससे धातु निकालना लाभकारी हो, उन्हें अयस्क कहते हैं। इसलिए सभी अयस्क खनिज हैं, पर सभी खनिज अयस्क नहीं होते।
उदाहरण: बॉक्साइट ऐलुमिनियम का अयस्क है, और सिनाबार (HgS) मर्करी का।
यही प्रश्न छोटे रूप में "खनिज किसे कहते हैं ?" के रूप में भी पूछा जाता है।
अयस्क
प्रश्न 8. अयस्क क्या है ?
उत्तर:
भूपर्पटी में प्राकृतिक रूप से मिलने वाले तत्व या यौगिक खनिज कहलाते हैं। जिन खनिजों में कोई विशेष धातु काफ़ी मात्रा में हो और जिनसे उस धातु को लाभकारी ढंग से (कम ख़र्च में) निकाला जा सके, उन्हें अयस्क कहते हैं।
उदाहरण:
- सिनाबार (HgS): मर्करी का अयस्क
- जिंक ब्लेंड (ZnS): जिंक का अयस्क
- बॉक्साइट: ऐलुमिनियम का अयस्क
- हेमाटाइट (Fe₂O₃): लोहे का अयस्क
खनन से निकले अयस्क में मिली मिट्टी, रेत जैसी अशुद्धियों को गैंग कहते हैं। यही बात "अयस्क को परिभाषित करें।" के रूप में भी पूछी जाती है।
भर्जन
प्रश्न 9. भर्जन (roasting) की क्रिया क्या है ?
उत्तर:
सल्फ़ाइड अयस्क को वायु की उपस्थिति में अधिक ताप पर गर्म करके ऑक्साइड में बदलने की क्रिया को भर्जन कहते हैं। सल्फ़ाइड की तुलना में ऑक्साइड से धातु निकालना आसान है, इसलिए अपचयन से पहले भर्जन किया जाता है।
उदाहरण, जिंक ब्लेंड का भर्जन:
2ZnS(s) + 3O₂(g) → 2ZnO(s) + 2SO₂(g) (तापन)
इसके बाद ऑक्साइड को कार्बन से अपचयित करके धातु मिलती है:
ZnO(s) + C(s) → Zn(s) + CO(g)
भर्जन को निस्तापन से अलग रखिए: निस्तापन में कार्बोनेट अयस्क को सीमित वायु में गर्म किया जाता है, जैसे ZnCO₃ → ZnO + CO₂।
लोहे का अयस्क और उसका सांद्रण
प्रश्न 10. लोहे का एक प्रमुख अयस्क का नाम एवं सूत्र लिखें। इस अयस्क का सांद्रण कैसे होता है ?
उत्तर:
लोहे का प्रमुख अयस्क हेमाटाइट है, जिसका सूत्र Fe₂O₃ है। (लोहे का दूसरा अयस्क मैग्नेटाइट, Fe₃O₄ है।)
सांद्रण (समृद्धीकरण) का अर्थ: खान से निकले अयस्क में मिट्टी, रेत जैसी अशुद्धियाँ (गैंग) मिली रहती हैं। धातु निकालने से पहले इन्हें अलग करना अयस्क का सांद्रण कहलाता है। इसकी विधि अयस्क और गैंग के गुणधर्मों के अंतर पर टिकी होती है।
हेमाटाइट का सांद्रण (मुख्यतः गुरुत्वीय पृथक्करण से):
- पहले अयस्क के बड़े टुकड़ों को तोड़कर बारीक चूर्ण बनाया जाता है।
- गुरुत्वीय पृथक्करण (जल से धुलाई): चूर्ण पर पानी की तेज़ धारा डाली जाती है। हल्की मिट्टी और रेत पानी के साथ बह जाती हैं, और भारी अयस्क के कण नीचे बैठ जाते हैं।
- लोहे के दूसरे अयस्क मैग्नेटाइट के लिए चुंबकीय पृथक्करण भी काम आता है, जिसमें चुंबक अयस्क को अचुंबकीय गैंग से अलग कर देता है।
सांद्रित अयस्क को फिर भर्जन या निस्तापन के बाद कार्बन (कोक) से अपचयित करके लोहा प्राप्त किया जाता है। भट्ठी में यह अपचयन मुख्यतः कार्बन मोनोऑक्साइड से होता है:
Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂ (तापन)
उत्तर में अयस्क का नाम, सूत्र और सांद्रण की कम से कम एक विधि साफ़ लिखिए।
वैद्युत अपघटन
प्रश्न 11. वैद्युत अपघटन से आप क्या समझते हैं ?
उत्तर:
किसी आयनिक यौगिक की गलित अवस्था या उसके जलीय विलयन में विद्युत धारा प्रवाहित करके उसे उसके अवयवों में तोड़ने की क्रिया को वैद्युत अपघटन (विद्युत अपघटन) कहते हैं।
धनायन कैथोड (ऋण इलेक्ट्रोड) की ओर और ऋणायन ऐनोड (धन इलेक्ट्रोड) की ओर जाते हैं। उदाहरण के लिए गलित सोडियम क्लोराइड के वैद्युत अपघटन में:
कैथोड पर: Na⁺ + e⁻ → Na
ऐनोड पर: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
उपयोग: सोडियम, मैग्नीशियम, कैल्सियम और ऐलुमिनियम जैसी अत्यधिक अभिक्रियाशील धातुओं का निष्कर्षण, और कॉपर जैसी धातुओं का विद्युत अपघटनी परिष्करण।
लोहे को जंग से बचाना
प्रश्न 12. लोहे को जंग लगने से किस प्रकार बचाया जाता है ?
उत्तर:
लोहे पर जंग तभी लगती है जब वह वायु (ऑक्सीजन) और जल (नमी), दोनों के संपर्क में हो। इसलिए बचाव के सारे तरीके इस संपर्क को रोकते हैं या लोहे का स्वभाव बदल देते हैं:
- पेंट करके, तेल या ग्रीज़ लगाकर: लोहे और नम हवा के बीच परत बन जाती है।
- यशदलेपन (गैल्वनीकरण): लोहे पर जस्ते (जिंक) की पतली परत चढ़ाई जाती है। परत टूट जाए, तब भी जिंक अधिक अभिक्रियाशील होने के कारण पहले अभिक्रिया करता है और लोहा बचा रहता है।
- क्रोमियम लेपन और ऐनोडीकरण से भी सुरक्षात्मक परत बनाई जाती है।
- मिश्रातु बनाकर: लोहे में निकैल और क्रोमियम मिलाने से स्टेनलेस इस्पात बनता है, जिसमें जंग नहीं लगती।
सोने की मिश्रधातु
प्रश्न 13. सोने से मिश्रधातु कैसे तैयार की जाती है ?
उत्तर:
शुद्ध सोना 24 कैरट का होता है और बहुत नरम होता है, इसलिए उससे गहने ठीक से नहीं बनते। इसे कठोर बनाने के लिए मिश्रधातु बनाई जाती है:
- पहले सोने को गर्म करके गलित अवस्था में लाया जाता है।
- फिर उसमें निश्चित अनुपात में ताँबा या चाँदी मिलाकर घोला जाता है।
- अंत में मिश्रण को कमरे के ताप तक ठंडा किया जाता है।
भारत में गहने ज़्यादातर 22 कैरट सोने के बनते हैं। इसमें 22 भाग शुद्ध सोने में 2 भाग ताँबा या चाँदी मिला होता है। इससे सोना कठोर और टिकाऊ हो जाता है।