धातु एवं अधातु की पारस्परिक अभिक्रिया — आयनिक यौगिक

धातु और अधातु क्यों मिलते हैं?

प्रकृति की पहली खोज: धातु और अधातु एक-दूसरे से क्यों आकर्षित होते हैं?

मूल सिद्धांत — स्थायित्व की चाह

हर परमाणु अपनी उत्तम गैस (noble gas) की तरह स्थिर इलेक्ट्रॉनी विन्यास पाना चाहता है — पूर्ण बाह्य कोश।

क्या है पूर्ण बाह्य कोश?

• 2 इलेक्ट्रॉन (हीलियम जैसा), या
• 8 इलेक्ट्रॉन (नियॉन/आर्गन जैसा) — अष्टक नियम

धातुओं का व्यवहार

धातुओं के बाह्य कोश में 1, 2, या 3 इलेक्ट्रॉन — कम।

पूर्ण कोश पाने के लिए — इलेक्ट्रॉन देना आसान।

उदाहरण:

• Na (2,8,1) → Na⁺ (2,8) [नियॉन की तरह]
• Mg (2,8,2) → Mg²⁺ (2,8) [नियॉन की तरह]
• Al (2,8,3) → Al³⁺ (2,8) [नियॉन की तरह]

अधातुओं का व्यवहार

अधातुओं के बाह्य कोश में 5, 6, या 7 इलेक्ट्रॉन — बहुत।

पूर्ण कोश पाने के लिए — इलेक्ट्रॉन लेना आसान।

उदाहरण:

• Cl (2,8,7) → Cl⁻ (2,8,8) [आर्गन की तरह]
• O (2,6) → O²⁻ (2,8) [नियॉन की तरह]
• N (2,5) → N³⁻ (2,8) [नियॉन की तरह]

इसी से बनता है — आयनिक बंध

धातु → इलेक्ट्रॉन देता है (cation बनता है) अधातु → इलेक्ट्रॉन लेता है (anion बनता है)

दोनों आयन विपरीत आवेश से विद्युत-स्थैतिक आकर्षण से बंधे रहते हैं।

यह बंध — आयनिक बंध या विद्युत-संयोजी बंध।

आरेख के अंग्रेज़ी लेबलों के हिन्दी अर्थ:

English (in image)	हिन्दी
Sodium atom (Na)	सोडियम परमाणु (Na)
Chlorine atom (Cl)	क्लोरीन परमाणु (Cl)
Electron transfer	इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण
Sodium ion (Na+)	सोडियम आयन (Na+)
Chloride ion (Cl-)	क्लोराइड आयन (Cl-)

इलेक्ट्रॉनी विन्यास और आयन निर्माण

महत्वपूर्ण तत्वों का विन्यास

मुख्य धातुएँ:

तत्व	परमाणु क्रमांक	विन्यास	संयोजी इलेक्ट्रॉन	आयन
Li	3	2, 1	1	Li⁺
Na	11	2, 8, 1	1	Na⁺
K	19	2, 8, 8, 1	1	K⁺
Mg	12	2, 8, 2	2	Mg²⁺
Ca	20	2, 8, 8, 2	2	Ca²⁺
Al	13	2, 8, 3	3	Al³⁺

मुख्य अधातुएँ:

तत्व	परमाणु क्रमांक	विन्यास	संयोजी इलेक्ट्रॉन	आयन
H	1	1	1	H⁻ या H⁺
F	9	2, 7	7	F⁻
Cl	17	2, 8, 7	7	Cl⁻
O	8	2, 6	6	O²⁻
S	16	2, 8, 6	6	S²⁻
N	7	2, 5	5	N³⁻

धातुओं के आवेश का तर्क

धातु जितने इलेक्ट्रॉन देता है, उतना ही धनात्मक आवेश।

• Na (1 इलेक्ट्रॉन देता) → Na⁺ (+1)
• Mg (2 इलेक्ट्रॉन देता) → Mg²⁺ (+2)
• Al (3 इलेक्ट्रॉन देता) → Al³⁺ (+3)

अधातुओं के आवेश का तर्क

अधातु जितने इलेक्ट्रॉन लेता है, उतना ही ऋणात्मक आवेश।

• Cl (1 इलेक्ट्रॉन लेता) → Cl⁻ (-1)
• O (2 इलेक्ट्रॉन लेता) → O²⁻ (-2)
• N (3 इलेक्ट्रॉन लेता) → N³⁻ (-3)

एक रोचक तथ्य

धातु अपने प्रत्येक एक इलेक्ट्रॉन के लिए — एक अधातु से जुड़ता है, जो उतना इलेक्ट्रॉन ले सकती हो।

इसीलिए:

• $NaCl$: 1 Na देता, 1 Cl लेता।
• $MgCl_2$: 1 Mg देता 2; 2 Cl लेता एक-एक।
• $CaO$: 1 Ca देता 2; 1 O लेता 2।
• $AlCl_3$: 1 Al देता 3; 3 Cl लेता एक-एक।

आयनिक यौगिकों का निर्माण — विस्तृत

1. सोडियम क्लोराइड ($NaCl$)

मूल अभिक्रिया:

$$2Na(s) + Cl_2(g) \rightarrow 2NaCl(s)$$

इलेक्ट्रॉन का स्थानांतरण:

Na का परमाणु: 2, 8, 1 — एक बाह्य इलेक्ट्रॉन। Cl का परमाणु: 2, 8, 7 — सात बाह्य इलेक्ट्रॉन।

चरण-दर-चरण:

1. Na ने अपना 1 बाह्य इलेक्ट्रॉन छोड़ा: $$Na \rightarrow Na^+ + e^-$$ अब Na⁺ का विन्यास: 2, 8 (नियॉन जैसा — स्थिर!)

2. Cl ने इसी 1 इलेक्ट्रॉन को ग्रहण किया: $$Cl + e^- \rightarrow Cl^-$$ अब Cl⁻ का विन्यास: 2, 8, 8 (आर्गन जैसा — स्थिर!)

3. Na⁺ और Cl⁻ — विपरीत आवेश से एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं: $$Na^+ + Cl^- \rightarrow Na^+Cl^-$$

दिखावट:

• Na: चमकीला, मुलायम, क्रियाशील धातु।
• Cl₂: पीली-हरी, विषाक्त गैस।
• $NaCl$: श्वेत, स्थिर ठोस — साधारण नमक!

यह आश्चर्य: दो खतरनाक तत्वों से — रोज़मर्रा का जीवन-यापक नमक!

2. मैग्नीशियम क्लोराइड ($MgCl_2$)

अभिक्रिया:

$$Mg(s) + Cl_2(g) \rightarrow MgCl_2(s)$$

विवरण:

• Mg (2,8,2) → Mg²⁺ (2,8) + 2e⁻
• Cl (2,8,7) + e⁻ → Cl⁻ (2,8,8) — दो Cl परमाणु चाहिए।

1 Mg ने 2 Cl को 1-1 इलेक्ट्रॉन दिए।

आयनिक संरचना: Mg²⁺ + 2 Cl⁻ → $MgCl_2$

3. कैल्शियम ऑक्साइड ($CaO$) — चूना

अभिक्रिया:

$$2Ca(s) + O_2(g) \rightarrow 2CaO(s)$$

विवरण:

• Ca (2,8,8,2) → Ca²⁺ (2,8,8) + 2e⁻
• O (2,6) + 2e⁻ → O²⁻ (2,8)

Ca के 2 इलेक्ट्रॉन — सीधे O को।

आयनिक संरचना: Ca²⁺ + O²⁻ → $CaO$

यह 'चूना' (quicklime) — सीमेंट, चीनी-शोधन, जल-शोधन में उपयोगी।

4. एल्यूमिनियम ऑक्साइड ($Al_2O_3$)

अभिक्रिया:

$$4Al(s) + 3O_2(g) \rightarrow 2Al_2O_3(s)$$

विवरण:

• 2 Al — दो Al³⁺ बने (कुल 6e⁻ छोड़े)।
• 3 O — तीन O²⁻ बने (कुल 6e⁻ ग्रहण किए)।

आयनिक संरचना: 2 Al³⁺ + 3 O²⁻ → $Al_2O_3$

अनुपात संतुलन के लिए — गुणांक।

आयनिक बंध की प्रकृति

आयनिक बंध क्या है?

धातु और अधातु के बीच — विपरीत आयनों के विद्युत-स्थैतिक आकर्षण से बना बंध।

विद्युत-संयोजकता

धातु जितने इलेक्ट्रॉन देता है = उसकी विद्युत-धन-संयोजकता (Electrovalency)। अधातु जितने इलेक्ट्रॉन लेता है = उसकी विद्युत-ऋण-संयोजकता।

आयनिक बंध की विशेषताएँ

1. इलेक्ट्रॉन का पूर्ण स्थानांतरण:

• एक तरफ से पूरी तरह निकलकर, दूसरी ओर पूरी तरह जुड़ता।
• कोई 'बीच' की स्थिति नहीं।

2. विपरीत आवेशों का आकर्षण:

• कूलॉम का नियम: $F = \frac{kq_1q_2}{r^2}$
• अधिक आवेश = अधिक आकर्षण।

3. क्रिस्टलीय जाली निर्माण:

• आयन एक-दूसरे को घेरकर त्रि-आयामी संरचना बनाते हैं।
• 'क्रिस्टल लैटिस' कहलाता है।

NaCl की क्रिस्टल संरचना

Na⁺ के चारों ओर 6 Cl⁻ — और Cl⁻ के चारों ओर 6 Na⁺। यह 'फेस-सेंटर्ड क्यूबिक' (FCC) संरचना।

आयनिक यौगिकों के सूत्र

धातु का आवेश और अधातु का आवेश — क्रॉस गुणन से सूत्र मिलता है।

नियम: क्रॉस-डाउन (Cross-down) नियम।

उदाहरण:

• Al³⁺ + O²⁻ → सूत्र: Al₂O₃ (3 ऊपर से 2 नीचे, 2 ऊपर से 3 नीचे)
• Ca²⁺ + N³⁻ → सूत्र: Ca₃N₂
• Mg²⁺ + Br⁻ → सूत्र: MgBr₂
• Na⁺ + S²⁻ → सूत्र: Na₂S

सहसंयोजी बंध से तुलना

अधातु-अधातु — सहसंयोजी बंध (इलेक्ट्रॉन साझा)। धातु-धातु — धात्विक बंध (इलेक्ट्रॉन समुद्र)। धातु-अधातु — आयनिक बंध (इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण)।

ऑक्सीकरण और अपचयन — एक नज़र में

सिद्धांत

आयनिक यौगिक निर्माण = एक प्रकार की रेडॉक्स अभिक्रिया।

ऑक्सीकरण (Oxidation): इलेक्ट्रॉन छोड़ना — धातु करता है। अपचयन (Reduction): इलेक्ट्रॉन लेना — अधातु करता है।

NaCl निर्माण में:

Na ने इलेक्ट्रॉन छोड़ा → Na का ऑक्सीकरण $$Na \rightarrow Na^+ + e^-$$

Cl ने इलेक्ट्रॉन लिया → Cl का अपचयन $$Cl + e^- \rightarrow Cl^-$$

दोनों एक साथ — रेडॉक्स अभिक्रिया।

MgO में:

Mg ने 2 इलेक्ट्रॉन छोड़े → ऑक्सीकरण। O ने 2 इलेक्ट्रॉन लिए → अपचयन।

Mg ऑक्सीकारक नहीं — अपचायक है (दूसरे को अपचयित करता है)। O ऑक्सीकारक है (दूसरे को ऑक्सीकृत करता है)।

धातुओं की एक मूल भूमिका

धातुएँ — प्रबल अपचायक। अधातुएँ — प्रबल ऑक्सीकारक।

एक छोटा गणित

आयनिक यौगिक में आवेश संतुलन:

• कुल धन आवेश = कुल ऋण आवेश।

उदाहरण:

• $Al_2O_3$: 2 × (+3) = +6, और 3 × (-2) = -6 ✓
• $Mg_3N_2$: 3 × (+2) = +6, और 2 × (-3) = -6 ✓
• $Na_2S$: 2 × (+1) = +2, और 1 × (-2) = -2 ✓

सारांश तालिका

धातु आयन	अधातु आयन	सूत्र
Na⁺	Cl⁻	NaCl
Mg²⁺	Cl⁻	MgCl₂
Ca²⁺	O²⁻	CaO
Al³⁺	O²⁻	Al₂O₃
K⁺	F⁻	KF
Mg²⁺	N³⁻	Mg₃N₂
Al³⁺	S²⁻	Al₂S₃
Na⁺	O²⁻	Na₂O

[बोर्ड महत्वपूर्ण] सूत्र निर्माण और इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण — अनिवार्य!

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बोर्ड परीक्षा से ठीक पहले एक नज़र में।

1. मूल सिद्धांत

स्थायित्व की चाह — पूर्ण बाह्य कोश (अष्टक)।

धातु → इलेक्ट्रॉन देता (cation, धन आयन)। अधातु → इलेक्ट्रॉन लेता (anion, ऋण आयन)। विपरीत आवेश आकर्षित → आयनिक बंध।

2. महत्वपूर्ण आयन

धातु	विन्यास	आयन	आवेश
Na	2,8,1	Na⁺	+1
Mg	2,8,2	Mg²⁺	+2
Al	2,8,3	Al³⁺	+3
Ca	2,8,8,2	Ca²⁺	+2

अधातु	विन्यास	आयन	आवेश
Cl	2,8,7	Cl⁻	-1
O	2,6	O²⁻	-2
N	2,5	N³⁻	-3

3. मुख्य उदाहरण

NaCl:

• Na (2,8,1) → Na⁺ (2,8) + e⁻
• Cl (2,8,7) + e⁻ → Cl⁻ (2,8,8)

MgCl₂:

• Mg → Mg²⁺ + 2e⁻
• 2Cl + 2e⁻ → 2Cl⁻

CaO:

• Ca → Ca²⁺ + 2e⁻
• O + 2e⁻ → O²⁻

4. क्रॉस गुणन — सूत्र निकालने का

उदाहरण: Al³⁺ + O²⁻

• 3 ऊपर से 2 नीचे; 2 ऊपर से 3 नीचे
• सूत्र: $Al_2O_3$

5. रेडॉक्स की भूमिका

धातु = अपचायक (इलेक्ट्रॉन देता) अधातु = ऑक्सीकारक (इलेक्ट्रॉन लेता)

6. बोर्ड के 'सुनहरे' प्रश्न

1. NaCl निर्माण — इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण।
2. MgCl₂ का निर्माण — विस्तृत।
3. आयनिक बंध क्या है?
4. Al³⁺ और O²⁻ का सूत्र।
5. Ca + Cl₂ की अभिक्रिया।

अंतिम सूत्र: धातु — दाता (donor); अधातु — ग्राही (receiver); विपरीत आकर्षण — आयनिक यौगिक।

हल किए गए उदाहरण

उदाहरण 1: NCERT — NaCl का निर्माण

सोडियम क्लोराइड (NaCl) का निर्माण इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण द्वारा समझाएँ।

हल:

1. आरंभिक विन्यास:

• Na: 2, 8, 1 (बाह्य कोश में 1 इलेक्ट्रॉन)
• Cl: 2, 8, 7 (बाह्य कोश में 7 इलेक्ट्रॉन)

2. स्थायित्व की चाह:

• Na: 1 इलेक्ट्रॉन अधिक — कठिन रखना। देना आसान।
• Cl: 8 तक 1 कम। लेना आसान।

3. इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण:

Na ने अपना 1 बाह्य इलेक्ट्रॉन Cl को दिया।

$$Na (2,8,1) \rightarrow Na^+ (2,8) + e^-$$

अब Na⁺ का विन्यास नियॉन की तरह — स्थिर!

$$Cl (2,8,7) + e^- \rightarrow Cl^- (2,8,8)$$

अब Cl⁻ का विन्यास आर्गन की तरह — स्थिर!

4. आयनिक बंध:

Na⁺ और Cl⁻ विपरीत आवेश से एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं।

$$Na^+ + Cl^- \rightarrow Na^+Cl^-$$

5. कुल अभिक्रिया:

$$2Na(s) + Cl_2(g) \rightarrow 2NaCl(s)$$

विशेष:

• सिल्वर-धात्विक Na + पीली-हरी Cl₂ गैस।
• → श्वेत NaCl ठोस — रोज़मर्रा का नमक।
• ऊष्मा निकलती है (ऊष्माक्षेपी)।

[NCERT पाठ्यपुस्तक — हर साल बोर्ड में]

उदाहरण 2: NCERT — MgCl₂ का निर्माण

मैग्नीशियम क्लोराइड (MgCl₂) का निर्माण समझाएँ।

हल:

1. विन्यास:

• Mg: 2, 8, 2 (बाह्य कोश में 2 इलेक्ट्रॉन)
• Cl: 2, 8, 7 (बाह्य कोश में 7 इलेक्ट्रॉन)

2. आवश्यकताएँ:

• Mg: 2 इलेक्ट्रॉन देने हैं।
• Cl: 1 इलेक्ट्रॉन लेना है।

3. अनुपात: 1 Mg → 2 Cl (Mg के 2 इलेक्ट्रॉन — दो Cl को 1-1)

4. इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण:

$$Mg (2,8,2) \rightarrow Mg^{2+} (2,8) + 2e^-$$

Mg²⁺ — नियॉन जैसा।

$$2 \times [Cl (2,8,7) + e^- \rightarrow Cl^- (2,8,8)]$$

प्रत्येक Cl⁻ — आर्गन जैसा।

5. आयनिक बंध:

Mg²⁺ और 2 Cl⁻ → MgCl₂

6. कुल अभिक्रिया:

$$Mg(s) + Cl_2(g) \rightarrow MgCl_2(s)$$

विशेष:

• MgCl₂ — श्वेत क्रिस्टलीय ठोस।
• जल में अति-विलेय।
• समुद्री जल में पाया जाता है।
• एप्सम साल्ट के पास का यौगिक।
• तरल बैटरी में उपयोगी।

विद्युत-संयोजकता

Mg की धन-संयोजकता = 2 Cl की ऋण-संयोजकता = 1

[NCERT — महत्वपूर्ण]

उदाहरण 3: NCERT — CaO का निर्माण

कैल्शियम ऑक्साइड (CaO) का इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण द्वारा निर्माण समझाएँ।

हल:

1. विन्यास:

• Ca: 2, 8, 8, 2
• O: 2, 6

2. आवश्यकताएँ:

• Ca: 2 इलेक्ट्रॉन देने हैं (अष्टक के लिए)।
• O: 2 इलेक्ट्रॉन लेने हैं (अष्टक के लिए)।

3. अनुपात: 1 Ca ↔ 1 O (Ca के 2 → सीधे O को)

4. इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण:

$$Ca (2,8,8,2) \rightarrow Ca^{2+} (2,8,8) + 2e^-$$

Ca²⁺ — आर्गन जैसा।

$$O (2,6) + 2e^- \rightarrow O^{2-} (2,8)$$

O²⁻ — नियॉन जैसा।

5. आयनिक बंध:

Ca²⁺ और O²⁻ → CaO

6. अभिक्रिया:

$$2Ca(s) + O_2(g) \rightarrow 2CaO(s)$$

विशेष:

• CaO = बुझा हुआ चूना नहीं! वह $Ca(OH)_2$ है।
• CaO = अनबुझा चूना (quicklime)।
• श्वेत, ठोस।
• जल से तीव्र अभिक्रिया (ऊष्मा): $$CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + \text{ऊष्मा}$$

व्यावहारिक उपयोग

• सीमेंट निर्माण।
• चीनी शोधन।
• जल की कठोरता दूर करने।
• मिट्टी की उर्वरता बढ़ाने (अम्लीय मिट्टी में)।

[NCERT पाठ्यपुस्तक]

उदाहरण 4: NCERT — Al₂O₃ का निर्माण

एल्यूमिनियम ऑक्साइड का निर्माण और सूत्र निकालें।

हल:

1. विन्यास:

• Al: 2, 8, 3
• O: 2, 6

2. आवश्यकताएँ:

• Al: 3 इलेक्ट्रॉन देने हैं।
• O: 2 इलेक्ट्रॉन लेने हैं।

3. अनुपात निकालने के लिए — LCM:

3 और 2 का LCM = 6।

यानी कुल 6 इलेक्ट्रॉन का आदान-प्रदान।

2 Al × 3e⁻ = 6e⁻ देंगे। 3 O × 2e⁻ = 6e⁻ लेंगे।

4. इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण:

$$2 \times [Al \rightarrow Al^{3+} + 3e^-]$$

यानी 2 Al → 2 Al³⁺ + 6e⁻

$$3 \times [O + 2e^- \rightarrow O^{2-}]$$

यानी 3 O + 6e⁻ → 3 O²⁻

5. आयनिक यौगिक:

2 Al³⁺ + 3 O²⁻ → Al₂O₃

6. क्रॉस-गुणन (शॉर्टकट):

$$\text{Al}^{3+} \xrightarrow{\text{cross}} \text{O}^{2-} \Rightarrow Al_2O_3$$

(3 के नीचे O, 2 के नीचे Al)

7. कुल अभिक्रिया:

$$4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$$

विशेष:

• $Al_2O_3$ = एल्यूमिना
• पारदर्शी ठोस।
• उच्च गलनांक (~2050°C)।
• रत्नों में: माणिक्य (Cr-दूषित), नीलमणि (Fe/Ti-दूषित)।

[बोर्ड में 3-5 अंक]

उदाहरण 5: एक रोचक — Na₂O का निर्माण

सोडियम और ऑक्सीजन से Na₂O का निर्माण समझाएँ।

हल:

1. विन्यास:

• Na: 2, 8, 1
• O: 2, 6

2. आवश्यकताएँ:

• Na: 1 इलेक्ट्रॉन देगा।
• O: 2 इलेक्ट्रॉन लेगा।

3. अनुपात: 2 Na : 1 O (2 Na ने 2 इलेक्ट्रॉन दिए, 1 O ने 2 लिए)

4. इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण:

2 Na (2,8,1) → 2 Na⁺ (2,8) + 2e⁻

O (2,6) + 2e⁻ → O²⁻ (2,8)

5. यौगिक:

$$2Na^+ + O^{2-} \rightarrow Na_2O$$

6. कुल अभिक्रिया:

$$4Na(s) + O_2(g) \rightarrow 2Na_2O(s)$$

विशेष:

• Na₂O — श्वेत ठोस।
• जल से तीव्र — NaOH बनाता: $$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$$
• अति-क्षारकीय।
• Na को वायु में रखने पर — पहले Na₂O बनता है, फिर NaOH (नमी से)।

'क्यों Na को केरोसिन में रखा जाता?' का उत्तर:

• क्योंकि Na वायु के O₂ और नमी से Na₂O और NaOH बना देता है।
• केरोसिन Na को इन दोनों से बचाता है।

[बोर्ड में 3-अंक]

उदाहरण 6: Mg₃N₂ का निर्माण

मैग्नीशियम नाइट्राइड का निर्माण समझाएँ।

हल:

1. विन्यास:

• Mg: 2, 8, 2
• N: 2, 5

2. आवश्यकताएँ:

• Mg: 2 इलेक्ट्रॉन देगा।
• N: 3 इलेक्ट्रॉन लेगा।

3. अनुपात:

2 और 3 का LCM = 6।

3 Mg × 2 = 6e⁻ देंगे। 2 N × 3 = 6e⁻ लेंगे।

अनुपात: 3 Mg : 2 N

4. इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण:

3 Mg → 3 Mg²⁺ + 6e⁻

2 N + 6e⁻ → 2 N³⁻

5. यौगिक:

$$3Mg^{2+} + 2N^{3-} \rightarrow Mg_3N_2$$

6. क्रॉस-गुणन से:

$$\text{Mg}^{2+} \xrightarrow{\text{cross}} \text{N}^{3-} \Rightarrow Mg_3N_2$$

7. कुल अभिक्रिया:

$$3Mg(s) + N_2(g) \rightarrow Mg_3N_2(s)$$

विशेष:

• Mg₃N₂ — हरा-पीला ठोस।
• Mg को वायु में जलाने पर — कुछ Mg, N₂ से क्रिया कर के Mg₃N₂ देता है।
• जल से क्रिया कर Mg(OH)₂ + NH₃ देता है: $$Mg_3N_2 + 6H_2O \rightarrow 3Mg(OH)_2 + 2NH_3\uparrow$$

विशेष टिप्पणी: Mg वायु में जलाने पर — मुख्यतः MgO (श्वेत), लेकिन कुछ Mg₃N₂ (पीला)। यदि अवशेष पीला-हरा दिखे — N₂ के साथ क्रिया हुई।

[बोर्ड में 3-अंक]

उदाहरण 7: NCERT — सूत्र निकालें

निम्न के सूत्र निकालें (आयनों के आवेश दिए गए हैं):

(a) सोडियम सल्फाइड (Na⁺, S²⁻) (b) पोटैशियम ऑक्साइड (K⁺, O²⁻) (c) कैल्शियम क्लोराइड (Ca²⁺, Cl⁻) (d) एल्यूमिनियम सल्फाइड (Al³⁺, S²⁻) (e) आयरन (III) क्लोराइड (Fe³⁺, Cl⁻)

हल:

सिद्धांत: क्रॉस गुणन — आयन के आवेश को विपरीत आयन का सबस्क्रिप्ट बनाएँ।

(a) Na⁺ और S²⁻

1 ऊपर, 2 ऊपर → क्रॉस

$$Na_2S$$

जाँच: 2 × (+1) + 1 × (-2) = 0 ✓

(b) K⁺ और O²⁻

$$K_2O$$

जाँच: 2 × (+1) + 1 × (-2) = 0 ✓

(c) Ca²⁺ और Cl⁻

$$CaCl_2$$

जाँच: 1 × (+2) + 2 × (-1) = 0 ✓

(d) Al³⁺ और S²⁻

3 और 2 — सीधे क्रॉस।

$$Al_2S_3$$

जाँच: 2 × (+3) + 3 × (-2) = 0 ✓

(e) Fe³⁺ और Cl⁻

$$FeCl_3$$

जाँच: 1 × (+3) + 3 × (-1) = 0 ✓

सारांश तालिका

यौगिक	आयन	सूत्र
Na sulphide	Na⁺, S²⁻	$Na_2S$
K oxide	K⁺, O²⁻	$K_2O$
Ca chloride	Ca²⁺, Cl⁻	$CaCl_2$
Al sulphide	Al³⁺, S²⁻	$Al_2S_3$
Fe(III) chloride	Fe³⁺, Cl⁻	$FeCl_3$

सीख: आवेश का LCM निकाले बिना — सिर्फ क्रॉस से सूत्र मिलता है।

[NCERT पाठ्यपुस्तक — मूलभूत]

उदाहरण 8: NCERT — रेडॉक्स की पहचान

निम्न अभिक्रियाओं में, ऑक्सीकरण और अपचयन की पहचान करें:

(a) $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$ (b) $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$ (c) $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$

हल:

मूल नियम:

• इलेक्ट्रॉन छोड़ना = ऑक्सीकरण।
• इलेक्ट्रॉन लेना = अपचयन।

(a) 2Na + Cl₂ → 2NaCl

Na का परिवर्तन: Na → Na⁺ + e⁻ ऑक्सीकरण की संख्या: 0 → +1 Na का ऑक्सीकरण हुआ। Na — अपचायक है (दूसरे को अपचयित किया)।

Cl का परिवर्तन: Cl + e⁻ → Cl⁻ ऑक्सीकरण की संख्या: 0 → -1 Cl का अपचयन हुआ। Cl — ऑक्सीकारक है।

(b) 2Mg + O₂ → 2MgO

Mg → Mg²⁺ + 2e⁻ → ऑक्सीकरण। Mg — अपचायक।

O + 2e⁻ → O²⁻ → अपचयन। O₂ — ऑक्सीकारक।

(c) 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Al → Al³⁺ + 3e⁻ → ऑक्सीकरण। Al — अपचायक।

O + 2e⁻ → O²⁻ → अपचयन। O₂ — ऑक्सीकारक।

सामान्य पैटर्न

आयनिक यौगिक निर्माण = रेडॉक्स अभिक्रिया

हमेशा:

• धातु → ऑक्सीकरण (इलेक्ट्रॉन देता)
• अधातु → अपचयन (इलेक्ट्रॉन लेता)
• धातु = अपचायक
• अधातु = ऑक्सीकारक

याद रखें: OIL RIG

• O = Oxidation
• I = Is
• L = Loss (इलेक्ट्रॉन की हानि)
• R = Reduction
• I = Is
• G = Gain (इलेक्ट्रॉन का लाभ)

[बोर्ड में 5-अंक]

उदाहरण 9: NCERT — आयनिक बंध की पहचान

निम्न में आयनिक बंध को पहचानें:

(a) $H_2O$ (b) $NaCl$ (c) $CO_2$ (d) $MgO$ (e) $CH_4$ (f) $K_2S$

हल:

नियम: आयनिक बंध = धातु + अधातु। सहसंयोजी बंध = अधातु + अधातु।

विश्लेषण

(a) $H_2O$ — H + O दोनों अधातु → सहसंयोजी।

(b) $NaCl$ — Na (धातु) + Cl (अधातु) ✓ आयनिक!

(c) $CO_2$ — C + O दोनों अधातु → सहसंयोजी।

(d) $MgO$ — Mg (धातु) + O (अधातु) ✓ आयनिक!

(e) $CH_4$ — C + H दोनों अधातु → सहसंयोजी।

(f) $K_2S$ — K (धातु) + S (अधातु) ✓ आयनिक!

सारांश

यौगिक	प्रकार
$H_2O$	सहसंयोजी
NaCl	आयनिक
$CO_2$	सहसंयोजी
MgO	आयनिक
$CH_4$	सहसंयोजी
K₂S	आयनिक

अंतर्दृष्टि

आवर्त सारणी में:

• वाम भाग के तत्व (धातुएँ): Na, K, Mg, Ca, Al आदि
• दायाँ भाग (अधातुएँ): O, N, F, Cl, S आदि
• जब बायें का तत्व + दायें का तत्व → आयनिक।
• जब दायें का दायें से + दायें → सहसंयोजी।

[NCERT पाठ्यपुस्तक]

उदाहरण 10: एक रोचक — Mg और S

मैग्नीशियम सल्फाइड का निर्माण। सूत्र क्या होगा? कैसे बनेगा?

हल:

1. विन्यास:

• Mg: 2, 8, 2
• S: 2, 8, 6

2. आवश्यकताएँ:

• Mg: 2 इलेक्ट्रॉन देगा (अष्टक के लिए)।
• S: 2 इलेक्ट्रॉन लेगा (अष्टक के लिए)।

3. अनुपात: 1 Mg : 1 S (Mg के 2 → सीधे S को)

4. इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण:

$$Mg (2,8,2) \rightarrow Mg^{2+} (2,8) + 2e^-$$

$$S (2,8,6) + 2e^- \rightarrow S^{2-} (2,8,8)$$

5. आयनिक यौगिक:

$$Mg^{2+} + S^{2-} \rightarrow MgS$$

दोनों के आवेश समान (2) — इसलिए 1:1।

6. कुल अभिक्रिया:

$$Mg(s) + S(s) \xrightarrow{\Delta} MgS(s)$$

विशेष:

• $MgS$ — गुलाबी-भूरा ठोस।
• जल से क्रिया कर के Mg(OH)₂ + H₂S गैस: $$MgS + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2S\uparrow$$

(H₂S — सड़े अंडे की गंध।)

तुलना

Mg और O से MgO — आवेश 2:2 → 1:1 → MgO Mg और S से MgS — आवेश 2:2 → 1:1 → MgS Mg और Cl से MgCl₂ — आवेश 2:1 → 1:2 → MgCl₂ Mg और N से Mg₃N₂ — आवेश 2:3 → 3:2 → Mg₃N₂

सीख

आवेश का LCM ही अनुपात तय करता है।

[बोर्ड में 3-अंक]

उदाहरण 11: एक संख्यात्मक — कितने आयन?

5.85 g $NaCl$ में कितने Na⁺ और Cl⁻ आयन हैं? (Na=23, Cl=35.5)

हल:

अणुभार $NaCl$ = 23 + 35.5 = 58.5 g/mol

मोल की संख्या: $$n = \frac{5.85}{58.5} = 0.1 \text{ mol}$$

आयनों की संख्या:

1 NaCl में: 1 Na⁺ + 1 Cl⁻

1 mol NaCl में: $6.022 \times 10^{23}$ Na⁺ + $6.022 \times 10^{23}$ Cl⁻

0.1 mol में:

Na⁺ की संख्या: $$0.1 \times 6.022 \times 10^{23} = 6.022 \times 10^{22}$$

Cl⁻ की संख्या: $$0.1 \times 6.022 \times 10^{23} = 6.022 \times 10^{22}$$

कुल आयन: $$2 \times 6.022 \times 10^{22} = 1.2 \times 10^{23}$$

उत्तर:

• Na⁺ आयन: $6.022 \times 10^{22}$
• Cl⁻ आयन: $6.022 \times 10^{22}$

सीख: आयनिक यौगिकों में — एकल अणु नहीं — आयनों की जाली। पर मोल की गणना सूत्र-इकाई से।

अतिरिक्त — आयतन

यदि NaCl को पानी में घोलें (0.1 mol × 6.022 × 10²³ आयन प्रति L यानी ~0.6 × 10²³ प्रति L):

यह विद्युत-चालक होगा — आयनिक यौगिक होने के कारण।

[बोर्ड में 3-अंक संख्यात्मक]

उदाहरण 12: एक तुलना — आयनिक बनाम सहसंयोजी

$NaCl$ और $CCl_4$ — दोनों में Cl है। पर एक आयनिक, दूसरा सहसंयोजी। क्यों?

हल:

NaCl — आयनिक

तत्व: Na (धातु) + Cl (अधातु)

विद्युत-ऋणात्मकता:

• Na: 0.93 (कम)
• Cl: 3.16 (अधिक)
• अंतर: 2.23 (बहुत अधिक!)

अंतर 1.7 से अधिक → आयनिक।

इलेक्ट्रॉन का व्यवहार:

• Cl, Na से इलेक्ट्रॉन छीन लेता है।
• पूर्ण स्थानांतरण।
• Na⁺ Cl⁻ बनते हैं।

CCl₄ — सहसंयोजी

तत्व: C (अधातु) + Cl (अधातु)

विद्युत-ऋणात्मकता:

• C: 2.55
• Cl: 3.16
• अंतर: 0.61 (कम!)

अंतर 0.5-1.7 → ध्रुवीय सहसंयोजी, यहाँ हल्का सहसंयोजी।

इलेक्ट्रॉन का व्यवहार:

• C और Cl, इलेक्ट्रॉन साझा करते हैं।
• पूर्ण स्थानांतरण नहीं।
• आयन नहीं बनते।

तुलनात्मक तालिका

गुण	NaCl (आयनिक)	CCl₄ (सहसंयोजी)
बंध प्रकार	आयनिक	सहसंयोजी
गलनांक	उच्च (801°C)	कम (-23°C)
क्वथनांक	1465°C	77°C
जल में विलेयता	विलेय	अविलेय
विद्युत चालकता (पिघले/विलेय)	हाँ	नहीं
संरचना	क्रिस्टल जाली	अलग-अलग अणु

मूल अंतर

आयनिक: पूर्ण स्थानांतरण → आयन। सहसंयोजी: साझा → अणु।

[बोर्ड में 5-अंक तुलनात्मक]

उदाहरण 13: NCERT — एक मिश्र प्रश्न

निम्न प्रश्नों के उत्तर दें:

(a) Na और Mg में कौन अधिक आसानी से इलेक्ट्रॉन देता है? (b) F और Cl में कौन अधिक आसानी से इलेक्ट्रॉन लेता है? (c) NaCl और MgO में कौन अधिक स्थिर है?

हल:

(a) Na और Mg में कौन?

विन्यास:

• Na: 2, 8, 1 (1 इलेक्ट्रॉन)
• Mg: 2, 8, 2 (2 इलेक्ट्रॉन)

तर्क:

• Na को 1 इलेक्ट्रॉन देना है → आसान।
• Mg को 2 इलेक्ट्रॉन देने हैं → कठिन (दूसरा अधिक मेहनत से)।

उत्तर: Na अधिक आसानी से इलेक्ट्रॉन देता है।

यानी Na, Mg से अधिक क्रियाशील है।

(b) F और Cl में कौन?

विन्यास:

• F: 2, 7 (बाह्य कोश में 1 खाली स्थान)
• Cl: 2, 8, 7 (बाह्य कोश में 1 खाली स्थान)

तर्क:

• F का बाह्य कोश परमाणु के बहुत पास।
• Cl का बाह्य कोश दूर (तीसरा कोश)।
• F का नाभिक — आने वाले इलेक्ट्रॉन को अधिक प्रबलता से खींचता।

उत्तर: F अधिक आसानी से इलेक्ट्रॉन लेता है।

यानी F, Cl से अधिक क्रियाशील अधातु है।

(c) NaCl और MgO में कौन अधिक स्थिर?

तुलना:

• NaCl: Na⁺ (+1) और Cl⁻ (-1) — आकर्षण अपेक्षाकृत कम।
• MgO: Mg²⁺ (+2) और O²⁻ (-2) — आकर्षण 4 गुना अधिक।

कूलॉम का नियम: $F = \frac{kq_1q_2}{r^2}$

• आवेश गुणनफल अधिक → आकर्षण अधिक।

उत्तर: MgO अधिक स्थिर है।

सबूत:

• NaCl का गलनांक: 801°C
• MgO का गलनांक: 2852°C MgO का गलनांक बहुत अधिक — अधिक स्थिर बंध।

[NCERT — संयुक्त प्रश्न]

उदाहरण 14: एक चुनौती — आवेश और सूत्र

निम्न आयनिक यौगिकों के सूत्र निकालें:

(a) सोडियम नाइट्राइड (Na⁺, N³⁻) (b) कैल्शियम फॉस्फेट (Ca²⁺, PO₄³⁻) (c) अमोनियम सल्फेट (NH₄⁺, SO₄²⁻) (d) एल्यूमिनियम कार्बोनेट (Al³⁺, CO₃²⁻)

हल:

(a) Na⁺ और N³⁻

क्रॉस: 1 ↔ 3

$$Na_3N$$

जाँच: 3 × (+1) + 1 × (-3) = 0 ✓

(b) Ca²⁺ और PO₄³⁻

क्रॉस: 2 ↔ 3

ध्यान: PO₄³⁻ — एक 'पॉलीआटोमिक' (बहुपरमाणुक) आयन। बहुसंख्यक हो तो ब्रैकेट में।

$$Ca_3(PO_4)_2$$

जाँच: 3 × (+2) + 2 × (-3) = 0 ✓

(c) NH₄⁺ और SO₄²⁻

क्रॉस: 1 ↔ 2

दोनों ही पॉलीआटोमिक — दोनों ब्रैकेट में।

$$(NH_4)_2 SO_4$$

जाँच: 2 × (+1) + 1 × (-2) = 0 ✓

(d) Al³⁺ और CO₃²⁻

क्रॉस: 3 ↔ 2

CO₃²⁻ बहुसंख्यक — ब्रैकेट में।

$$Al_2(CO_3)_3$$

जाँच: 2 × (+3) + 3 × (-2) = 0 ✓

सीख

नियम:

1. क्रॉस-गुणन से सूत्र।
2. पॉलीआटोमिक आयन यदि एक से अधिक — ब्रैकेट में।
3. आयन का सबस्क्रिप्ट = विपरीत आयन का आवेश।

अन्य महत्वपूर्ण पॉलीआटोमिक आयन

आयन	आवेश
OH⁻ (हाइड्रॉक्साइड)	-1
NO₃⁻ (नाइट्रेट)	-1
HCO₃⁻ (बाइकार्बोनेट)	-1
CO₃²⁻ (कार्बोनेट)	-2
SO₄²⁻ (सल्फेट)	-2
PO₄³⁻ (फॉस्फेट)	-3
NH₄⁺ (अमोनियम)	+1

[बोर्ड में 5-अंक]

उदाहरण 15: एक रोचक — Cl₂ और H₂ का उदाहरण

क्या $Cl_2$ अधातु और $H_2$ अधातु — मिलकर आयनिक यौगिक बनाते हैं?

हल:

अभिक्रिया:

$$H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$$

उत्तर: नहीं! HCl सहसंयोजी है — आयनिक नहीं।

क्यों?

नियम: आयनिक बंध = धातु + अधातु। यहाँ — दोनों अधातु → सहसंयोजी।

इलेक्ट्रॉन का व्यवहार

HCl में:

• H और Cl, इलेक्ट्रॉन साझा करते हैं।
• कोई पूर्ण स्थानांतरण नहीं।
• अतः ध्रुवीय सहसंयोजी बंध।

हालाँकि — Cl, H से अधिक विद्युत-ऋणात्मक — अतः साझा इलेक्ट्रॉन Cl की ओर खिंचा रहता है। HCl एक ध्रुवीय अणु है।

एक दिलचस्प तथ्य

HCl गैस अवस्था में — सहसंयोजी। HCl जल में डालने पर — आयनित होता है:

$$HCl + H_2O \rightarrow H_3O^+ + Cl^-$$

यानी जल में H⁺ (H₃O⁺) और Cl⁻ बनते हैं। तब यह आयनिक व्यवहार दिखाता है।

यही कारण कि — गैसीय HCl विद्युत-चालक नहीं, परंतु जलीय HCl (तनु अम्ल) विद्युत-चालक।

तुलना

गुण	NaCl (आयनिक)	HCl (सहसंयोजी)
बंध	आयनिक	सहसंयोजी (ध्रुवीय)
अवस्था	ठोस	गैस
गलनांक	801°C	-114°C
जल में	आयनित	आयनित (अम्ल बनता)
शुद्ध रूप में चालकता	नहीं	नहीं
जल में चालकता	हाँ	हाँ (आयनित होने पर)

सीख: दो अधातु → हमेशा सहसंयोजी। पर जल में आयनिक हो सकते हैं।

[बोर्ड में 5-अंक]

उदाहरण 16: एक समापन प्रश्न

(a) आयनिक बंध और सहसंयोजी बंध में अंतर। (b) NaCl, MgO, Al₂O₃ — इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण। (c) क्यों $Mg^{2+}$ का आवेश +2 ही है, +1 नहीं? (d) पॉलीआटोमिक आयन — 3 उदाहरण।

हल:

(a) आयनिक vs सहसंयोजी

गुण	आयनिक	सहसंयोजी
इलेक्ट्रॉन	पूर्ण स्थानांतरण	साझा
तत्व	धातु + अधातु	अधातु + अधातु
उदाहरण	NaCl, MgO	H₂O, CO₂
गलनांक	उच्च	कम
विद्युत चालकता	जल में/पिघलने पर हाँ	नहीं

(b) तीनों के निर्माण

NaCl:

• Na (2,8,1) → Na⁺ (2,8) + e⁻
• Cl (2,8,7) + e⁻ → Cl⁻ (2,8,8)

MgO:

• Mg (2,8,2) → Mg²⁺ (2,8) + 2e⁻
• O (2,6) + 2e⁻ → O²⁻ (2,8)

Al₂O₃:

• 2 Al (2,8,3) → 2 Al³⁺ (2,8) + 6e⁻
• 3 O (2,6) + 6e⁻ → 3 O²⁻ (2,8)

(c) Mg²⁺ ही क्यों?

विन्यास: Mg = 2, 8, 2

यदि Mg, 1 इलेक्ट्रॉन छोड़े → Mg⁺ (2,8,1) — असंतुलित। यदि Mg, 2 इलेक्ट्रॉन छोड़े → Mg²⁺ (2,8) — नियॉन जैसा स्थिर।

प्रकृति 'पूर्ण' अष्टक चाहती है। Mg²⁺ अधिक स्थिर — इसलिए यही बनता है।

(d) पॉलीआटोमिक आयन

1. हाइड्रॉक्साइड: $OH^-$

• 1 O + 1 H, कुल आवेश -1
• NaOH, KOH में।

2. नाइट्रेट: $NO_3^-$

• 1 N + 3 O, कुल आवेश -1
• KNO₃, AgNO₃ में।

3. कार्बोनेट: $CO_3^{2-}$

• 1 C + 3 O, कुल आवेश -2
• CaCO₃, Na₂CO₃ में।

अन्य:

• $SO_4^{2-}$ (सल्फेट)
• $PO_4^{3-}$ (फॉस्फेट)
• $NH_4^+$ (अमोनियम — एक धन-आयन)

[बोर्ड में 5-अंक मिश्र प्रश्न]