रसायन विज्ञान
आवर्त सारणी:
- 1869 में, एक रूसी वैज्ञानिक दिमित्री मेंडेलीव ने सभी ज्ञात तत्वों का एक चार्ट बनाया। उसने इसे आवर्त सारणी कहा।
- उस समय, केवल 59 तत्व ज्ञात थे। लेकिन मेंडेलीव ने सोचा कि ऐसे और भी तत्व होने चाहिए जो अभी तक खोजे नहीं गए हैं।
- उसने अपनी सारणी में इन अनखोजे तत्वों के लिए 33 खाली स्थान छोड़े।
- मेंडेलीव ने इन अनखोजे तत्वों को “एकासिलिकॉन,” “एकाऐल्युमिनियम,” और “एकाबोरॉन” जैसे नाम दिए। इन नामों का अर्थ था “सिलिकॉन जैसा एक,” “ऐल्युमिनियम जैसा एक,” और “बोरॉन जैसा एक।”
- 1939 तक, मेंडेलीव के सभी खाली स्थान भर दिए गए थे। आखिरी तत्व जो खोजा गया वह “एकाफ्रैंशियम” था, जिसे अब फ्रैंशियम कहा जाता है।
ट्रांसयूरेनिक तत्व:
- आज, 118 तत्व ज्ञात हैं।
- इनमें से 92 तत्व प्रकृति में पाए जाते हैं।
- इनमें से 26 तत्व मानव-निर्मित हैं।
- मानव-निर्मित तत्वों को ट्रांसयूरेनिक तत्व कहा जाता है।
- नेप्चूनियम (तत्व 93) पहला ट्रांसयूरेनिक तत्व था जो खोजा गया। यह 1940 में खोजा गया। लॉरेंशियम (Lr) की खोज 1961 में होने के बाद, वैज्ञानिकों ने और नए तत्व खोजे। यहाँ उनमें से कुछ हैं:
- रदरफोर्डियम (Rf) परमाणु क्रमांक 104 के साथ।
- डार्मस्टाटियम (Ds) परमाणु क्रमांक 110 के साथ।
- डब्नियम (Db) परमाणु क्रमांक 105 के साथ।
- रॉन्टजेनियम (Rg) परमाणु क्रमांक 111 के साथ।
- सीबोर्गियम (Sg) परमाणु क्रमांक 106 के साथ।
- कोपरनिशियम (Cn) परमाणु क्रमांक 112 के साथ।
- बोरियम (Bh) परमाणु क्रमांक 107 के साथ।
- फ्लेरोवियम (Fl) परमाणु क्रमांक 114 के साथ।
- हासियम (Hs) परमाणु क्रमांक 108 के साथ।
- लिवरमोरियम (Lv) परमाणु क्रमांक 115 के साथ।
- माइटनरियम (Mt) परमाणु क्रमांक 109 के साथ।
चार ऐसे तत्व हैं जिन्हें वैज्ञानिकों ने पुष्टि की है, लेकिन उन्हें यकीन के लिए और परीक्षण करने होंगे। इन्हें अनुनट्रियम (तत्व 113), अनुनपेंटियम (तत्व 115), अनुनसेप्टियम (तत्व 117), और अनुनॉक्टियम (तत्व 118) कहा जाता है।
2003 में रूसी वैज्ञानिकों ने कहा कि उन्होंने तत्व 115 खोज लिया है, लेकिन अन्य वैज्ञानिकों ने उन पर विश्वास नहीं किया। उन्होंने चाहा कि रूसी वैज्ञानिक और परीक्षण करें ताकि सिद्ध हो कि उन्होंने वास्तव में वह तत्व खोजा है। हेल्महोल्ट्ज़ सेंटर ने और परीक्षण किए, और अब अन्य वैज्ञानिक उनके कार्य की समीक्षा कर रहे हैं।
इंटरनेशनल यूनियन ऑफ़ प्योर एंड अप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) और इंटरनेशनल यूनियन ऑफ़ प्योर एंड अप्लाइड फिजिक्स (IUPAP) आवर्त सारणी में एक नया तत्व जोड़ने पर काम कर रहे हैं।
- वे पहले ही तत्व 116 (लिवरमोरियम), 117 (अनुनसेप्टियम), और 118 (अनुनॉक्टियम) के नामों को मंज़ूरी दे चुके हैं, लेकिन अभी अंतिम दो के स्थायी नाम तय नहीं हुए हैं।
- अनुनॉक्टियम की अर्धआयु बहुत कम है, केवल 0.89 मिलीसेकंड।
तत्वों को दो मुख्य समूहों में बाँटा गया है: धातु और अधातु।
- धातु ऐसे तत्व होते हैं जैसे सीसा, सोना और पारा।
- अधातु ऐसे तत्व होते हैं जैसे क्लोरीन, ब्रोमीन और सल्फर।
- कुछ तत्व, जैसे बोरॉन, सिलिकॉन, जर्मेनियम और एन्टिमनी, धातु और अधातु दोनों की तरह व्यवहार कर सकते हैं। इन्हें मेटलॉयड कहा जाता है।
- कुछ तत्व ऐसे भी हैं जो न तो धातु हैं और न ही अधातु। इन्हें नोबल गैसें कहा जाता है। हीलियम, आर्गन, नियॉन, क्रिप्टन, रेडॉन और ज़ेनॉन वायुमंडल में पाई जाने वाली नोबल गैसें हैं।
धातु
- तत्वों को दो समूहों में बाँटा जा सकता है: धातु और अधातु। अधिकांश तत्व (लगभग 80%) धातु हैं।
- धातु कठोर, चमकदार होती हैं और इन्हें आसानी से खींचकर या ठोककर विभिन्न आकृतियों में बदला जा सकता है। ये ऊष्मा और विद्युत का भी अच्छा संचालन करती हैं। सभी धातु कमरे के तापमान पर ठोस होती हैं, सिवाय पारा और गैलियम के, जो द्रव होते हैं। धातुओं के गलनांक और क्वथनांक उच्च होते हैं।
धातुओं के रासायनिक गुण
- धातु अन्य पदार्थों से अभिक्रिया करते समय इलेक्ट्रॉन खोने की प्रवृत्ति रखती हैं। जब ये अम्लों से अभिक्रिया करती हैं, तो आमतौर पर अम्ल में मौजूद हाइड्रोजन को प्रतिस्थापित कर देती हैं। हालाँकि, कॉपर, सिल्वर और गोल्ड इस नियम के अपवाद हैं।
- धातु क्लोराइड सच्चे लवण होते हैं, और धातु ऑक्साइड आमतौर पर क्षारीय होते हैं। धातु हाइड्राइड आयनिक, अस्थिर और अभिक्रियाशील होते हैं।
- सभी धातु अभिक्रियाशील होती हैं, अर्थात् ये ऑक्सीजन (हवा में), हाइड्रोजन, हैलोजन, सल्फर, पानी और अम्लों जैसे सामान्य पदार्थों से अभिक्रिया कर सकती हैं। हालाँकि, इनकी अभिक्रिया की सीमा भिन्न-भिन्न होती है।
धातुएँ और उनकी अभिक्रियाएँ
प्रत्येक धातु अपने परिवेश से भिन्न-भिन्न तरह से अभिक्रिया करती है।
मुक्त धातुएँ
केवल सोना, प्लैटिनम और चाँदी सामान्य परिस्थितियों में वायु और जल से प्रभावित नहीं होते। इन धातुओं को मुक्त धातु कहा जाता है।
खनिज और अयस्क
धातुओं के विभिन्न यौगिक, जिन्हें खनिज कहा जाता है, प्रकृति में पाए जाते हैं। इन खनिजों की खान से निकासी की जा सकती है।
वह खनिज जिससे धातु आर्थिक रूप से निकाली जा सके, अयस्क कहलाता है।
धातुकर्म
अयस्कों से धातुओं को निकालने की प्रक्रिया को धातुकर्म कहा जाता है। धातुकर्म में कई चरण शामिल होते हैं:
कैल्सिनेशन: सांद्रित अयस्क को वायु की अनुपस्थिति में गरम किया जाता है।
रोस्टिंग: अयस्क को अधिक वायु में गरम किया जाता है।
स्मेल्टिंग: रोस्ट किए गए अयस्क को कोक के साथ मिलाकर भट्ठी में गरम किया जाता है ताकि मुक्त धातु प्राप्त हो सके।
स्टील और लोहा
स्टील लोहे का एक रूप है। लोहे से स्टील बनाने के लिए कार्बन की मात्रा को 5% से घटाकर 0.5-1.5% किया जाता है।
स्टील की ऊष्मा उपचार
क्वेंचिंग: यदि स्टील को चमकीले लाल रंग तक गरम किया जाए और फिर अचानक पानी या तेल में ठंडा किया जाए, तो वह असाधारण रूप से कठोर और भंगुर हो जाती है।
टेम्परिंग: नियंत्रित गरम करने और ठंडा करने द्वारा क्वेंच किए गए स्टील की कठोरता और भंगुरता को घटाया जा सकता है, जिससे वह अधिक मजबूत और टिकाऊ बन जाता है।
एनीलिंग:
- क्वेंच किए गए इस्पात को 250-325 डिग्री सेल्सियस के बीच गर्म करने से इसकी भंगुरता दूर हो सकती है बिना इसकी कठोरता पर असर डाले।
- इस प्रक्रिया को ऐनिलिंग कहा जाता है, और इसमें इस्पात को उसके पुनःक्रिस्टलीकरण बिंदु से ऊपर ताप दिया जाता है और फिर ठंडा किया जाता है, जिससे वह नरम हो जाता है।
लोहे का जंग लगना:
- अधिकांश धातुएँ प्रकृति में संयुक्त रूप में पाई जाती हैं और इन्हें उनके अयस्कों से निकालना पड़ता है।
- जब इन धातुओं को हवा के संपर्क में लाया जाता है, तो वे क्षरण की ओर झुकती हैं और अपने मूल रूप में नहीं लौटती हैं।
- लोहे के मामले में इस प्रक्रिया को जंग लगना कहा जाता है।
- जंग लगने में हाइड्रेटेड फेरिक ऑक्साइड का निर्माण होता है, और इसके लिए पानी और ऑक्सीजन दोनों की आवश्यकता होती है। पानी या इलेक्ट्रोलाइट के बिना जंग नहीं लग सकता।
- जंग लगने के दौरान लोहे में ऑक्सीजन तत्व जुड़ जाते हैं, जिससे इसका द्रव्यमान बढ़ जाता है।
- लोहे की सतह को अधातुओं से कोट करके या इसे अन्य धातुओं के साथ मिश्र धातु बनाकर जंग से बचाया जा सकता है।
इलेक्ट्रोप्लेटिंग और हॉट डिपिंग
इलेक्ट्रोप्लेटिंग एक प्रक्रिया है जिसमें विद्युत धारा का उपयोग करके किसी सतह पर धातु की परत चढ़ाई जाती है। निकल और क्रोमियम इलेक्ट्रोप्लेटिंग के लिए सामान्यतः प्रयुक्त होते हैं।
हॉट डिपिंग एक प्रक्रिया है जिसमें किसी सतह पर धातु की परत तब चढ़ाई जाती है जब उसे गलित धातु के स्नान में डुबोया जाता है। जब लोहे पर जिंक हॉट डिपिंग द्वारा चढ़ाया जाता है, तो इसे गैल्वनाइजिंग कहा जाता है।
अधातु
अधातु वे तत्व होते हैं जो इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके ऋण आयनों, जिन्हें ऐनायन कहा जाता है, बनाने की प्रवृत्ति रखते हैं। ये आमतौर पर चूर्ण या गैस के रूप में पाए जाते हैं, सिवाय ब्रोमीन के, जो कमरे के तापमान पर द्रव होता है।
अधातु चमकदार नहीं होते और वे ऊष्मा या विद्युत का अच्छा संचालन नहीं करते। इन्हें धातुओं की तरह चादरों में चपटा या तारों में खींचा नहीं जा सकता। इनके गलनांक भी धातुओं की तुलना में कम होते हैं।
मिश्रधातुएँ
मिश्रधातुएँ दो या अधिक धातुओं के मिश्रण होती हैं। ये अक्सर अकेले तत्वों की तुलना में अधिक उपयोगी होती हैं। यहाँ कुछ महत्वपूर्ण मिश्रधातुएँ दी गई हैं:
एल्युमिनियम मिश्रधातुएँ
- AA-8000: बिल्डिंग वायर के लिए प्रयुक्त
- Al-Li (एल्युमिनियम-लिथियम): एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में प्रयुक्त
- Al-Cu (एल्युमिनियम-कॉपर): विमान संरचनाओं और हीट एक्सचेंजरों में प्रयुक्त
लिथियम मिश्रधातुएँ
- लिथियम-सोडियम मिश्रधातु (लिथियम, सोडियम)
- लिथियम-मरकरी मिश्रधातु (लिथियम, मरकरी)
अलनिको मिश्रधातुएँ
अलनिको (एल्युमिनियम, निकल, कोबाल्ट)
ड्यूरेल्यूमिन मिश्रधातुएँ
ड्यूरेल्यूमिन (एल्युमिनियम, कॉपर)
मैग्नालियम मिश्रधातुएँ
- मैग्नालियम (एल्युमिनियम, 5% मैग्नीशियम)
मैग्नॉक्स मिश्रधातुएँ
मैग्नॉक्स (मैग्नीशियम ऑक्साइड, ग्रेफाइट)
नाम्बे मिश्रधातुएँ
- नाम्बे (एल्युमिनियम सहित सात अन्य अनिर्दिष्ट धातुएँ)
सिल्यूमिन मिश्रधातुएँ
- सिल्यूमिन (एल्युमिनियम, सिलिकन)
ज़माक मिश्रधातुएँ
- ज़माक (जिंक, एल्युमिनियम, मैग्नीशियम, कॉपर)
एल्युमिनियम जटिल मिश्रधातुएँ
एल्युमिनियम मैग्नीशियम, मैंगनीज और कॉपर के साथ अन्य जटिल मिश्रधातुएँ बनाता है।
बिस्मथ मिश्रधातुएँ
- वुड्स धातु (बिस्मथ, लेड, टिन, कैडमियम)
- रोज धातु (बिस्मथ, टिन)
- फील्ड्स धातु
- सेरोबेंड
कोबाल्ट मिश्रधातु
- स्टेलाइट (कोबाल्ट, क्रोमियम, टंगस्टन या मोलिब्डेनम, कार्बन)
- टैलोनाइट (कोबाल्ट, क्रोमियम)
- अल्टिमेट (कोबाल्ट, क्रोमियम, निकल, मोलिब्डेनम, आयरन, टंगस्टन)
कॉपर मिश्रधातु
- बेरिलियम कॉपर (कॉपर, बेरिलियम)
- बिलोन (कॉपर, सिल्वर)
- पीतल (कॉपर, जिंक)
कैलामाइन (कॉपर, जिंक)
- चाइनीज सिल्वर (कॉपर, जिंक)
- डच मेटल (कॉपर, जिंक) गिल्डिंग मेटल (गोल्ड, कॉपर)
- मुंट्ज मेटल (कॉपर, जिंक) प्यूटर (कॉपर, जिंक) प्रिंस मेटल (कॉपर, टिन)
पीतल (कॉपर और जिंक मिश्रधातु)
2. कांसा (कॉपर और टिन)
3. टॉम्बैक (कॉपर और जिंक)
4. एल्युमिनियम कांसा (कॉपर और एल्युमिनियम)
5. आर्सेनिकल कांसा (कॉपर और आर्सेनिक)
6. बेल मेटल (कॉपर और टिन)
- फ्लोरेंटाइन कांसा (कॉपर, जिंक, या टिन)
8. ग्लूसीडुर (बेरिलियम, कॉपर, और आयरन)
9. गुआनिन (संभवतः कॉपर, मैंगनीज का मैंगनीज कांसा, आयरन सल्फाइड्स और अन्य सल्फाइड्स के साथ)
10. गनमेटल (कॉपर, टिन, और जिंक)
11. फॉस्फर कांसा (कॉपर, टिन, और फॉस्फोरस)
12. ऑर्मोलू (गिल्ट ब्रॉन्ज़) (कॉपर और जिंक)
13. स्पेकुलम मेटल (कॉपर और टिन)
कॉन्स्टैन्टन (कॉपर और निकल मिश्रधातु)
15. कॉपर-टंगस्टन (कॉपर और टंगस्टन)
16. कोरिंथियन कांसा (कॉपर, गोल्ड, और सिल्वर)
17. क्यूनाइफ (कॉपर, निकल, और आयरन)
18. क्यूप्रोनिकल (कॉपर और निकल)
19. सिम्बल मिश्रधातु (बेल मेटल) (कॉपर और टिन)
20. डेवर्डा मिश्रधातु (कॉपर, एल्युमिनियम, और जिंक)
21. इलेक्ट्रम (कॉपर, गोल्ड, और सिल्वर)
हेपाटिज़न (तांबा, चांदी और सोना)
23. ह्यूसलर मिश्रधातु (तांबा, मैंगनीज और टिन)
24. मैंगनिन (तांबा, मैंगनीज और निकल)
25. निकल चांदी (तांबा और निकल)
26. नॉर्डिक सोना (तांबा और एल्युमिनियम)
गैलियम मिश्रधातुएं
- गैलिन्स्टन (गैलियम, इंडियम, टिन)
सोने की मिश्रधातुएं
- इलेक्ट्रम (सोना, चांदी, तांबा)
- रोज़ गोल्ड (सोना, तांबा)
- व्हाइट गोल्ड (सोना, निकल, पैलेडियम या प्लैटिनम)
इंडियम मिश्रधातुएं
- फील्ड्स धातु (इंडियम, टिन, बिस्मथ)
आयरन या फेरस मिश्रधातुएं
- स्टील (कार्बन)
- आयरन (Fe)
- फर्निको (निकल, कोबाल्ट)
- एलिनवर (निकल, क्रोमियम)
- इनवर (आयरन)
- कोवार (कोवार मिश्रधातु)
- स्पीगलाइज़न (मैंगनीज, कार्बन, सिलिकॉन)
- फेरोमिश्रधातु
फेरो मिश्रधातुएं:
- फेरोबोरॉन (आयरन और बोरॉन)
- फेरोक्रोम (आयरन और क्रोमियम)
- फेरोमैग्नीशियम (आयरन और मैग्नीशियम)
- फेरोमैंगनीज (आयरन और मैंगनीज)
- फेरोमोलिब्डेनम (आयरन और मोलिब्डेनम)
- फेरोनिकल (आयरन और निकल)
- फेरोफॉस्फोरस (आयरन और फॉस्फोरस)
- फेरोटाइटेनियम (आयरन और टाइटेनियम)
- फेरोवैनेडियम (आयरन और वैनेडियम)
- फेरोसिलिकॉन (आयरन और सिलिकॉन)
लीड मिश्रधातुएं:
- एंटीमोनियल लेड (लीड और एंटीमनी)
- मोलिब्डोचाल्कोस (लीड और तांबा)
- सॉल्डर (लीड और टिन)
- टर्न (लीड और टिन)
- टाइप धातु (लीड, टिन और एंटीमनी)
मैग्नीशियम मिश्रधातुएं:
- मैग्नॉक्स (मैग्नीशियम और नायोबियम)
- T-Mg-Al-Zn (बर्गमन चरण)
- इलेक्ट्रॉन (एल्युमिनियम-आधारित मिश्रधातु)
मरकरी मिश्रधातुएं:
- अमालगम (मरकरी लगभग किसी भी धातु के साथ सिवाय प्लैटिनम और सोना के)
निकल मिश्रधातुएं:
- अलुमेल (निकल, मैंगनीज, एल्युमिनियम और सिलिकॉन)
- क्रोमेल (निकल और क्रोमियम)
- क्यूप्रोनिकल (निकल और तांबा)
- जर्मन सिल्वर (निकल, तांबा और जिंक)
- हास्टेलॉय (निकल, मोलिब्डेनम, क्रोमियम और कभी-कभी टंगस्टन)
- इंकोनल (निकल, क्रोमियम और कोबाल्ट)
- मोनेल धातु (निकल, तांबा, लोहा और मैंगनीज)
- म्यू-धातु (निकल और लोहा)
- निकल-कार्बन (निकल और कार्बन)
- नाइक्रोम (क्रोमियम, लोहा और निकल)
- नाइक्रोसिल (निकल, क्रोमियम, सिलिकॉन और मैग्नीशियम)
- नाइसिल (निकल और सिलिकॉन)
नाइटिनॉल (निकल, टाइटेनियम, आकार स्मृति मिश्रधातु)
पोटैशियम मिश्रधातुएँ
- KLi (पोटैशियम, लिथियम)
- NaK (सोडियम, पोटैशियम)
दुर्लभ पृथ्वी मिश्रधातुएँ
मिशमेटल (विभिन्न दुर्लभ पृथ्वी तत्व)
चाँदी मिश्रधातुएँ
- आर्जेंटियम स्टर्लिंग चाँदी (चाँदी, तांबा, जर्मेनियम)
- बिलॉन (तांबा या तांबा कांस्य, कभी-कभी चाँदी के साथ)
- ब्रिटानिया चाँदी (चाँदी, तांबा)
- इलेक्ट्रम (चाँदी, सोना)
- गोलॉयड (चाँदी, तांबा, सोना)
- प्लैटिनम स्टर्लिंग (चाँदी, प्लैटिनम मिश्रधातु)
- शिबुइची (चाँदी, तांबा)
- स्टर्लिंग चाँदी (चाँदी, जिंक)
टिन मिश्रधातुएँ
- ब्रिटेनियम (टिन, तांबा, एंटीमनी)
- प्यूटर (टिन, सीसा, तांबा)
- सॉल्डर (टिन, सीसा, एंटीमनी)
टाइटेनियम मिश्रधातुएँ
- बीटा C (टाइटेनियम, वैनेडियम, क्रोमियम, अन्य धातुएँ)
- 6al-4v (एल्युमिनियम, टाइटेनियम, वैनेडियम)
यूरेनियम मिश्रधातुएँ
स्टैबलॉय (निर्धात यूरेनियम मिश्रधातु टाइटेनियम या मोलिब्डेनम के साथ) 2. यूरेनियम को प्लूटोनियम के साथ भी मिश्रित किया जा सकता है
जिंक मिश्रधातुएँ
पीतल (जिंक, तांबा मिश्रधातु)
2. ज़माक (जिंक, एल्युमिनियम, मैग्नीशियम, तांबा)
ज़िरकोनियम मिश्रधातुएँ
ज़िरकैलॉय एक धातु मिश्रधातु है जो ज़िरकोनियम और टिन से बनी होती है। कभी-कभी इसमें नियोबियम, क्रोमियम, आयरन या निकेल भी होता है।
मिश्रधातु
एक मिश्रधातु दो या अधिक धातुओं का मिश्रण होता है। मिश्रधातु अक्सर शुद्ध धातुओं की तुलना में अधिक मजबूत और टिकाऊ होती हैं।
संघटन
किसी मिश्रधातु का संघटन उसमें मौजूद प्रत्येक धातु का प्रतिशत होता है।
व्यावसायिक उपयोगिता
किसी मिश्रधातु की व्यावसायिक उपयोगिता वह उद्देश्य होता है जिसके लिए उसका उपयोग किया जाता है।
मिश्रधातुओं के उदाहरण
- फॉस्फर ब्रॉन्ज़: यह मिश्रधातु तांबे और थोड़ी मात्रा में फॉस्फोरस से बनाई जाती है। इसका उपयोग स्प्रिंग्स, नाव के प्रोपेलर और अन्य विद्युत घटक बनाने के लिए किया जाता है। एल्युमिनियम ब्रॉन्ज़: यह मिश्रधातु तांबे, एल्युमिनियम और लोहे से बनाई जाती है। इसका उपयोग बर्तन, सजावटी वस्तुएं, सिक्के और गहने बनाने के लिए किया जाता है।
- पीतल: यह मिश्रधातु तांबे और जिंक से बनाई जाती है। इसका उपयोग बर्तन, सस्ते गहने, होज़ नोज़ल और कपलिंग्स, स्टैम्पिंग डाईज़, कंडेनसर शीट्स और कारतूस बनाने के लिए किया जाता है।
- गन मेटल: यह मिश्रधातु तांबे, टिन और जिंक से बनाई जाती है। इसका उपयोग बंदूकें, गियर और कास्टिंग्स बनाने के लिए किया जाता है।
- सिक्का मिश्रधातु: यह मिश्रधातु तांबे और निकल से बनाई जाती है। इसका उपयोग सिक्के बनाने के लिए किया जाता है।
- सॉल्डर: यह मिश्रधातु सीसे और टिन से बनाई जाती है। इसका उपयोग दो धातुओं को सॉल्डर करने या जोड़ने के लिए किया जाता है।
- स्टेनलेस स्टील: यह मिश्रधातु लोहे, कार्बन, क्रोमियम और निकल से बनाई जाती है। इसका उपयोग कटलरी, कुकवेयर और बिल्डिंग मटेरियल सहित विभिन्न उत्पाद बनाने के लिए किया जाता है।
खनिज
खनिज प्राकृतिक पदार्थ होते हैं जो रसायनों से बने होते हैं। इनकी स्थिर संरचना और विशिष्ट भौतिक गुण होते हैं। कुछ खनिज केवल एक तत्व से बने होते हैं, जैसे ग्रेफाइट और हीरा (दोनों कार्बन के रूप)। अन्य दो या अधिक तत्वों से बने होते हैं, जैसे क्वार्ट्ज (सिलिकॉन और ऑक्सीजन) और कैल्साइट (कैल्शियम, कार्बन और ऑक्सीजन)।
खनिजों के उपयोग
खनिजों का उपयोग विभिन्न प्रकार से किया जाता है। कुछ का उपयोग दैनिक वस्तुओं जैसे बर्तन, ऑटोमोबाइल के पुर्जे और कटलरी बनाने में किया जाता है। अन्य का उपयोग अधिक विशिष्ट अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे मीटर स्केल, मापने वाली टेप और पेंडुलम रॉड।
यहां कुछ उदाहरण दिए गए हैं कि खनिजों का उपयोग कैसे किया जाता है:
- इनवार: लोहे और निकल का यह मिश्रधातु मीटर स्केल और मापने वाली टेप बनाने में उपयोग किया जाता है क्योंकि इसकी तापीय प्रसार गुणांक बहुत कम होता है, जिसका अर्थ है कि यह तापमान में परिवर्तन के साथ अधिक नहीं फैलता या सिकुड़ता।
- ड्यूरिरॉन: लोहे और क्रोमियम का यह मिश्रधातु प्रयोगशाला के प्लंबिंग कार्यों में उपयोग किया जाता है क्योंकि यह संक्षारण के प्रति प्रतिरोधी होता है।
- टंगस्टन स्टील: लोहे, टंगस्टन और क्रोमियम का यह मिश्रधातु उच्च गति वाले काटने वाले उपकरण बनाने में उपयोग किया जाता है क्योंकि यह बहुत कठोर और घिसावट प्रतिरोधी होता है।
- स्टर्लिंग सिल्वर: चांदी और तांबे का यह मिश्रधातु गहने, कला वस्तुओं और अन्य सजावटी वस्तुओं को बनाने में उपयोग किया जाता है।
- टाइप धातु: सीसा, एंटीमनी और टिन का यह मिश्रधातु मुद्रण के लिए टाइप वर्ण बनाने और सजावटी वस्तुओं जैसे स्टैचू और मोमबत्ती धारक बनाने में उपयोग किया जाता है। अधिकांश खनिज दो या अधिक तत्वों से बने होते हैं, जैसे हेलाइट (NaCl) या रॉक सॉल्ट। सबसे सामान्य प्रकार के खनिज सिलिकेट्स, ऑक्साइड्स, सल्फाइड्स, हेलाइड्स और कार्बोनेट्स हैं।
खनिजों को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: धातु या अयस्क खनिज और अधातु खनिज। अधातु खनिजों के उदाहरणों में कार्बन और सल्फर शामिल हैं।
यहां कुछ सामान्य खनिजों, उनके संघटन और उनके व्यावसायिक उपयोगों की एक सारणी दी गई है:
| खनिज | संघटन | वाणिज्यिक उपयोग |
|---|---|---|
| एल्बाइट | सोडियम एल्युमिनियम सिलिकेट | काँच, सिरेमिक |
| एनहाइड्राइट | कैल्शियम सल्फेट | सीमेंट, उर्वरक, रसायन |
| एनोर्थाइट | कैल्शियम एल्युमिनियम सिलिकेट | काँच, सिरेमिक |
| एपेटाइट | कैल्शियम फॉस्फेट फ्लोर-फॉस्फेट या क्लोरोफॉस्फेट | फॉस्फेट |
| अरागोनाइट | कैल्शियम कार्बोनेट | एक्वैरियम में रीफ की स्थितियों को दोहराने के लिए आवश्यक |
| अज़ुराइट | तांबा कार्बोनेट | तांबे का स्रोत |
| बॉक्साइट | एल्युमिनियम ऑक्साइड | एल्युमिनियम का उत्पादन |
| कैल्साइट | कैल्शियम कार्बोनेट | सीमेंट, चूना, उर्वरक |
| कैसिटेराइट | टिन ऑक्साइड | टिन का स्रोत |
| क्रोमाइट | आयरन क्रोमियम ऑक्साइड | स्टेनलेस स्टील का उत्पादन |
| कोयला | कार्बन | ईंधन, ऊर्जा उत्पादन |
| तांबा | तांबा | विद्युत तार, प्लंबिंग, गहने |
| हीरा | कार्बन | गहने, औद्योगिक अपघर्षक |
| फेल्डस्पार | पोटैशियम एल्युमिनियम सिलिकेट | काँच, सिरेमिक, पॉटरी |
| गेलेना | लेड सल्फाइड | लेड का स्रोत |
| सोना | सोना | गहने, मुद्रा, इलेक्ट्रॉनिक्स |
| ग्रेफाइट | कार्बन | पेंसिल, स्नेहक, इलेक्ट्रोड |
| जिप्सम | कैल्शियम सल्फेट डाइहाइड्रेट | ड्राईवॉल, प्लास्टर, उर्वरक |
| हेलाइट | सोडियम क्लोराइड | टेबल नमक, खाद्य संरक्षण |
| हेमेटाइट | आयरन ऑक्साइड | आयरन अयस्क, पिगमेंट |
| इल्मेनाइट | आयरन टाइटेनियम ऑक्साइड | टाइटेनियम का स्रोत |
| काओलिनाइट | एल्युमिनियम सिलिकेट | सिरेमिक, कागज, रबर |
| मैग्नेटाइट | आयरन ऑक्साइड | आयरन अयस्क, चुंबक |
| मैलाकाइट | तांबा कार्बोनेट हाइड्रॉक्साइड | आभूषणात्मक पत्थर, तांबे का स्रोत |
| माइका | पोटैशियम एल्युमिनियम सिलिकेट | विद्युत इन्सुलेटर, इलेक्ट्रॉनिक्स |
| ओलिवाइन | मैग्नीशियम आयरन सिलिकेट | रत्न, औद्योगिक अपघर्षक |
| पाइराइट | आयरन सल्फाइड | आयरन, सल्फर का स्रोत |
| क्वार्ट्ज | सिलिकॉन डाइऑक्साइड | काँच, इलेक्ट्रॉनिक्स, गहने |
| रूटाइल | टाइटेनियम डाइऑक्साइड | टाइटेनियम का स्रोत |
| साल्टपीटर | पोटैशियम नाइट्रेट | उर्वरक, बारूद |
| चांदी | चांदी | गहने, मुद्रा, फोटोग्राफी |
| सल्फर | सल्फर | उर्वरक, बारूद, माचिस |
| टैल्क | मैग्नीशियम सिलिकेट | टैल्कम पाउडर, सिरेमिक |
| टूरमलाइन | जटिल सिलिकेट | रत्न, पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री |
| जिंक | जिंक | गैल्वनाइजिंग, बैटरी, मिश्र धातु |
| खनिज | रासायनिक संरचना | उपयोग |
|---|---|---|
| अल्फा-एल्युमिना | हाइड्रेटेड एल्युमिनियम ऑक्साइड | एल्युमिनियम का स्रोत |
| कैल्साइट | कैल्शियम कार्बोनेट | सीमेंट, प्लास्टर, पेंट, कांच, उर्वरक |
| कैलामाइन | जिंक कार्बोनेट | जिंक का स्रोत |
| कैसिटेराइट | टिन ऑक्साइड या टिनस्टोन | टिन का स्रोत |
| सेरूसाइट | लेड कार्बोनेट | लेड का स्रोत |
| चालकोसाइट | कॉपर सल्फाइड | कॉपर का स्रोत |
| सिनाबार | मरक्यूरिक सल्फाइड | मरक्युरी का स्रोत |
| डोलोमाइट | कैल्शियम मैग्नीशियम कार्बोनेट | सीमेंट और बिल्डिंग स्टोन (मार्बल) |
| फ्लोराइट | कैल्शियम फ्लोराइड | कांच, इनेमल |
| गेलेना | लेड सल्फाइड | लेड का स्रोत (मुख्य अयस्क) |
| जिप्सम | हाइड्रेटेड कैल्शियम सल्फेट | प्लास्टर ऑफ पेरिस, कांच, उर्वरक |
| हेलाइट | सोडियम क्लोराइड | सामान्य नमक का स्रोत |
| हेमाटाइट | फेरिक ऑक्साइड | आयरन का महत्वपूर्ण स्रोत |
| काओलिनाइट | हाइड्रेटेड एल्युमिनियम सिलिकेट | पॉर्सिलेन टाइल्स, फिल्टर, मिट्टी के बर्तन |
| मैलाकाइट | कॉपर कार्बोनेट | कॉपर का स्रोत |
| माइक्रोक्लाइन | पोटैशियम एल्युमिनियम सिलिकेट | कांच, सिरेमिक्स |
| पाइराइट | आयरन सल्फाइड | आयरन का स्रोत |
खनिज
| खनिज | स्रोत | उपयोग |
|---|---|---|
| पाइराइट | सल्फर | आभूषण, इलेक्ट्रॉनिक्स, बैटरी |
| क्वार्ट्ज | सिलिका | काँच, सीमेंट, अपघर्षक |
| रूटाइल | टाइटेनियम ऑक्साइड | पेंट, सनस्क्रीन, वेल्डिंग रॉड |
| टैल्क | मैग्नीशियम सिलिकेट | टैल्कम पाउडर, सिरेमिक्स, कागज़ |
| टोपाज़ | हाइड्रस एल्युमिनियम फ्लोरोसिलिकेट | आभूषण, रत्न |
रासायनिक यौगिक
- तत्वों के परमाणु सामान्यतः अन्य परमाणुओं के साथ मिलकर एक यौगिक के अणु बनाते हैं।
- उदाहरण के लिए, दो ऑक्सीजन परमाणु मिलकर एक ऑक्सीजन अणु बनाते हैं, जिसे O2 लिखा जाता है।
- किसी यौगिक में विभिन्न तत्वों के परमाणु निश्चित अनुपात में मिलते हैं। उदाहरण के लिए, दो आयरन परमाणु (Fe) तीन ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ मिलकर एक आयरन ऑक्साइड अणु बनाते हैं (Fe2O3)।
- लाखों ज्ञात रासायनिक यौगिक हैं, जिनमें से दसियों हज़ार सामान्य उपयोग में हैं।
रासायनिक अभिक्रियाएँ और रासायनिक परिवर्तन
- रासायनिक परिवर्तन हमारे चारों ओर होते रहते हैं, लोहे के जंग लगने से लेकर भोजन के पाचन तक।
- एक रासायनिक अभिक्रिया एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें एक या अधिक पदार्थ एक या अधिक नए पदार्थों में बदल जाते हैं।
- रासायनिक अभिक्रियाओं में परमाणुओं के बीच रासायनिक बंधों के टूटने और बनने शामिल होते हैं।
- रासायनिक अभिक्रियाओं को कई प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है, जिनमें शामिल हैं:
- संयोजन अभिक्रियाएँ: दो या अधिक पदार्थ मिलकर एकल उत्पाद बनाते हैं।
- वियोजन अभिक्रियाएँ: एकल पदार्थ दो या अधिक उत्पादों में टूट जाता है।
- एकल-प्रतिस्थापन अभिक्रियाएँ: एक तत्व यौगिक में दूसरे तत्व को प्रतिस्थापित करता है।
- द्वि-प्रतिस्थापन अभिक्रियाएँ: दो यौगिक आयनों का आदान-प्रदान करके दो नए यौगिक बनाते हैं।
रासायनिक परिवर्तन तब होते हैं जब पदार्थ भिन्न गुणों वाले नए पदार्थों में बदल जाते हैं।
रासायनिक परिवर्तनों के उदाहरण:
- जब कोयला जलता है, तो यह ऑक्सीजन के साथ मिलकर कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प बनाता है।
- जब लोहा जंग लगता है, तो यह ऑक्सीजन के साथ मिलकर आयरन ऑक्साइड बनाता है।
- जब बीयर किण्वित होता है, तो खमीर चीनी को अल्कोहल और कार्बन डाइऑक्साइड में बदल देता है।
- जब कंक्रीट और सीमेंट सेट होते हैं, तो वे पानी के साथ रासायनिक अभिक्रिया कर कठोर, ठोस पदार्थ बनाते हैं।
- जब भोजन पचता है, तो यह छोटे अणुओं में टूट जाता है जिन्हें शरीर द्वारा अवशोषित किया जा सकता है।
रासायनिक परिवर्तनों की विशेषताएँ:
- रासायनिक परिवर्तन के उत्पादों के गुण, अभिकारकों के गुणों से भिन्न होते हैं।
- रासायनिक परिवर्तन के उत्पादों का द्रव्यमान, अभिकारकों के द्रव्यमान के बराबर होता है।
- जब पदार्थ विभिन्न तरीकों से बनाए जाते हैं, तो उनकी संरचना भिन्न-भिन्न हो सकती है।
रासायनिक संरचना:
- कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) जैसे पदार्थों में कार्बन (C) तथा ऑक्सीजन (O) का अनुपास वजन के अनुसार सदैव 1:2 रहता है, चाहे वह किसी भी विधि से बनाई गई हो।
अभिक्रियाओं में ऊर्जा परिवर्तन:
- रासायनिक अभिक्रियाएँ ऊर्जा मुक्त या अवशोषित कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, कोयले को हवा में जलाने पर ऊर्जा ऊष्मा और प्रकाश के रूप में मुक्त होती है, जबकि कार्बन और सल्फर के संयोजन पर ऊष्मा अवशोषित होती है।
रासायनिक समीकरण:
- रासायनिक परिवर्तनों को समीकरणों द्वारा दर्शाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कार्बन (C) के ऑक्सीजन (O2) के साथ जलकर कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) बनाने की अभिक्रिया इस प्रकार लिखी जा सकती है:
$$ \mathrm{C}+\mathrm{O} _{2} \rightarrow \mathrm{CO} _{2} $$
-
तत्वों के नीचे लिखे छोटे अंक (अधोलेख) प्रत्येक अणु में परमाणुओं की संख्या दर्शाते हैं।
-
एक अन्य उदाहरण हाइड्रोजन (H2) और क्लोरीन (Cl2) की अभिक्रिया है जो हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl) बनाती है:
$$ \mathrm{H} _{2}+\mathrm{Cl} _{2} \rightarrow 2 \mathrm{HCl} $$
- इस स्थिति में HCl के पहले गुणांक (2) लगाया गया है ताकि यह दिखाया जा सके कि HCl के दो अणु अभिक्रियित होते हैं।
रासायनिक अभिक्रियाएँ
रासायनिक अभिक्रियाओं के कई भिन्न प्रकार होते हैं। दो सामान्य प्रकार हैं द्वैध विस्थापन और ऑक्सीकरण।
द्वैध वियोजन
एक द्वि-विघटन अभिक्रिया में, दो यौगिक प्रतिक्रिया करके दो नए यौगिक बनाते हैं। उदाहरण के लिए, जब मैग्नीशियम सल्फेट ($MgSO_4$) सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो सोडियम सल्फेट ($Na_2SO_4$) और मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड ($Mg(OH)_2$) बनते हैं।
ऑक्सीकरण
ऑक्सीकरण एक ऐसी अभिक्रिया है जिसमें कोई पदार्थ ऑक्सीजन के साथ मिल जाता है। उदाहरण के लिए, जब लोहे को ऑक्सीजन के संपर्क में रखा जाता है, तो वह जंग लग जाता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि लोहा ऑक्सीजन के साथ मिलकर आयरन ऑक्साइड बनाता है।
ऑक्सीकरण और अपचयन
- ऑक्सीकरण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें परमाणु या अणु इलेक्ट्रॉन खोते हैं।
- अपचयन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें परमाणु या अणु इलेक्ट्रॉन खोते हैं।
- ऑक्सीकरण और अपचयन हमेशा साथ-साथ होते हैं।
उदाहरण
जब हाइड्रोजन गैस ($H_2$) कॉपर ऑक्साइड (CuO) के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो कॉपर ऑक्साइड अपचयित होकर कॉपर (Cu) बन जाता है और हाइड्रोजन गैस ऑक्सीकृत होकर पानी ($H_2O$) बन जाती है।
रासायनिक अभिक्रियाएं
- रासायनिक अभिक्रियाएं धीमी हो सकती हैं, जैसे जंग लगना, या तेज, जैसे विस्फोट।
- किसी उत्प्रेरक का उपयोग करके रासायनिक अभिक्रिया की गति को बढ़ाया जा सकता है, जो एक ऐसा पदार्थ होता है जो स्वयं बिना बदले अभिक्रिया को होने में मदद करता है।
वायु
- वायु गैसों का एक मिश्रण है जो पृथ्वी को घेरे रहता है।
- वायु 78% नाइट्रोजन, 21% ऑक्सीजन और आर्गन, कार्बन डाइऑक्साइड, नियॉन, हीलियम, ओज़ोन और जल वाष्प जैसी अन्य गैसों की थोड़ी मात्रा से बना है।
- वायु में प्रदूषक भी होते हैं।
- वायु विभिन्न गैसों से बना है।
- हम इन गैसों को अलग कर सकते हैं और ऑक्सीजन तथा नाइट्रोजन को मिलाकर वायु बना सकते हैं।
- वायु ऊष्मा का अच्छा चालक नहीं है।
- वायु में मौजूद ऑक्सीजन चीज़ों को जलने में मदद करती है और हमें साँस लेने देती है। नाइट्रोजन ऑक्सीजन के प्रभाव को कम करता है।
- जब चीज़ें जलती हैं और जब हम साँस लेते हैं तो कार्बन डाइऑक्साइड वातावरण में छोड़ी जाती है। समुद्र, नदियों और तालाबों से पानी के वाष्पित होने पर जल वाष्प बनती है।
वायु में जल वाष्प
- वायु में लगभग 0.4% जल वाष्प होता है।
- यदि हम बर्फ के टुकड़ों से भरा एक गिलास खुली हवा में रखें, तो गिलास के बाहर पानी की बूंदें जम जाएँगी। ऐसा इसलिए होता है कि वायु में मौजूद जल वाष्प गिलास की ठंडी सतह पर संघनित हो जाती है।
कार्बन डाइऑक्साइड
- वायु में लगभग 0.03% कार्बन डाइऑक्साइड होता है।
- यदि हम चूने के पानी को खुली हवा में रखें, तो वह दूधिया हो जाएगा क्योंकि यह वायु से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करता है।
पानी
- अठारहवीं सदी में, कैवेंडिश ने दिखाया कि पानी एक रासायनिक यौगिक है।
- पानी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से बना है। प्रत्येक एक ऑक्सीजन परमाणु के लिए दो हाइड्रोजन परमाणु होते हैं।
- पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को बिजली के साथ मिलाकर बनाया जा सकता है। प्रत्येक दो भाग हाइड्रोजन के लिए एक भाग ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।
- पानी 100 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है और 0 डिग्री सेल्सियस पर जमता है।
कठोर और मृदु जल
- कठोर जल साबुन को आसानी से झाग नहीं बनाने देता।
- मृदु जल साबुन को आसानी से झाग बनाने देता है।
जल में कठोरता के प्रकार
- अस्थायी कठोरता कैल्शियम और मैग्नीशियम बाइकार्बोनेट्स के कारण होती है। इसे उबालकर या चूना डालकर दूर किया जा सकता है।
- स्थायी कठोरता कैल्शियम और मैग्नीशियम सल्फेट्स और क्लोराइड्स के कारण होती है। इसे वॉशिंग सोडा डालकर या पानी को उबालकर दूर किया जा सकता है।
वर्षा जल
- वर्षा जल जल का सबसे शुद्ध रूप नहीं होता क्योंकि इसमें वायुमंडल और सतहों से मिलने वाले अशुद्धियाँ हो सकती हैं।
संघनित जल वाष्प: वायु में मौजूद जल वाष्प जो द्रव जल में बदल गया है। यह मृदु होता है क्योंकि इसमें कैल्शियम और मैग्नीशियम के बाइकार्बोनेट्स, सल्फेट्स और क्लोराइड्स जैसे कुछ लवण नहीं होते।
नदी जल: जैसे ही नदी का जल पृथ्वी की सतह पर बहता है, यह मिट्टी से खनिजों को ले लेता है और कठोर जल बन जाता है। इसमें विभिन्न प्रदूषक भी होते हैं।
ऑक्सीजन: एक गैस जिसमें कोई रंग, गंध या स्वाद नहीं होता। यह पानी में आसानी से घुलती नहीं और हवा से थोड़ी भारी होती है। ऑक्सीजन स्वयं नहीं जलती लेकिन अन्य चीजों को जलने में मदद करती है। यह पृथ्वी पर बहुतायत में पाई जाती है, अकेले और अन्य तत्वों के साथ मिली हुई।
ऑक्सीजन कैसे प्राप्त करें: प्रयोगशाला में, आप पोटैशियम क्लोरेट और मैंगनीज डाइऑक्साइड को एक साथ गरम करके ऑक्सीजन बना सकते हैं। आप ऑक्साइड्स या लवणों को गरम करके भी थोड़ी मात्रा में ऑक्सीजन प्राप्त कर सकते हैं जिनमें बहुत अधिक ऑक्सीजन होती है। ऑक्सीजन प्राप्त करने का एक अन्य तरीका पानी से विद्युत धारा गुजारना है।
ऑक्सीजन क्यों महत्वपूर्ण है: पौधों और जानवरों को सांस लेने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, और यह लगभग सभी प्रकार की जलन के लिए भी आवश्यक है।
हाइड्रोजन
- परमाणु द्रव्यमान: 15.999
- गलनांक: -218.4 डिग्री सेल्सियस
- क्वथनांक: -183.0 °C
- 0 डिग्री सेल्सियस पर घनत्व: 1.329 किलोग्राम प्रति घन मीटर
- संयोजन क्षमता: 2
हाइड्रोजन है:
- एक रंगहीन, अत्यधिक ज्वलनशील गैस
- सभी ज्ञात तत्वों में सबसे हल्का
- ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर तत्व
- ज्वालामुखीय गैसों में पाया जाता है
- हल्के नीले ज्वाला के साथ जलता है
- दहन में सहायता नहीं करता
- पानी में थोड़ा घुलनशील वनस्पति घी, अल्कोहल और अमोनियम यौगिकों के निर्माण में प्रयुक्त पानी, अम्ल और क्षारों से प्राप्त किया जा सकता है
- वाणिज्यिक जिंक पर तनु सल्फ्यूरिक एसिड की क्रिया द्वारा प्रयोगशाला में तैयार किया जाता है
परमाणु क्रमांक: 1 सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान: 1.008 g/mol गलनांक: -259.14 डिग्री सेल्सियस क्वथनांक: -188.5 डिग्री सेल्सियस घनत्व: 0.08988 किलोग्राम प्रति घन मीटर संयोजन क्षमता: 1
नाइट्रोजन
- एक रंगहीन, स्वादहीन और गंधहीन गैस
- पृथ्वी के वायुमंडल का लगभग चार-पाँचवाँ हिस्सा बनाता है
- पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक
- उर्वरक, विस्फोटक और प्लास्टिक के निर्माण में प्रयुक्त
- नाइट्रोजन हमारे सांस लेने वाली हवा का लगभग 78% हिस्सा है।
- यह एक ऐसी गैस है जो नहीं जलती और न ही अन्य चीजों को जलने में मदद करती है।
- यह पानी में थोड़ा घुलती है।
नाइट्रोजन गैस कैसे बनाएं
- एक प्रयोगशाला में, आप अमोनियम नाइट्रेट को गरम करके नाइट्रोजन बना सकते हैं।
- बड़े पैमाने पर, आप नाइट्रोजन वायु से प्राप्त कर सकते हैं। पहले आप वायु को द्रवित करते हैं, फिर उसे वाष्पित होने देते हैं। नाइट्रोजन पहले वाष्पित हो जाता है, जिससे ऑक्सीजन पीछे रह जाती है।
नाइट्रोजन के कुछ तथ्य
- परमाणु क्रमांक: 7
- गलनांक: -209.86 डिग्री सेल्सियस
- संयोजकता: 3 और 5
- सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान: 14.007
- क्वथनांक: -196 डिग्री सेल्सियस
कार्बन डाइऑक्साइड
- कार्बन डाइऑक्साइड एक रंगहीन, गंधहीन गैस है जो वायु से भारी होती है।
- यह तब उत्पन्न होती है जब हम सांस लेते हैं, जब चीजें जलती हैं, और जब जैविक पदार्थ विघटित होता है।
- कार्बन डाइऑक्साइड अम्लीय होती है और चूने के पानी को दूधिया बना सकती है।
कार्बन डाइऑक्साइड को सुरक्षित रूप से कैसे बनाएं
- आप तनु अम्लों को कार्बोनेट्स के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड बना सकते हैं।
- आप इसे चीनी को किण्वित करके भी बना सकते हैं।
- एक प्रयोगशाला में, आप संगमरमर के टुकड़ों को हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ उपचारित करके इसे बना सकते हैं।
कार्बन डाइऑक्साइड के उपयोग
- कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग खाद्य प्रशीतन, कार्बोनेटेड पेय पदार्थों, और अग्निशामकों में किया जाता है। तालिका 10.4 में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के बारे में एक पंक्ति है। इसमें कहा गया है कि हाइड्रोक्लोरिक अम्ल पाचन रसों में पाया जाता है। इसका अर्थ है कि हाइड्रोक्लोरिक अम्ल एक प्राकृतिक अम्ल है जो हमारे शरीर द्वारा उत्पादित होता है।
औद्योगिक रसायन विज्ञान
साबुन
- साबुन वसा और तेलों से बनाए जाते हैं जिन्हें सोडियम हाइड्रॉक्साइड या पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड जैसी क्षारीय सामग्री के साथ अभिक्रिया कराया जाता है। परिणामस्वरूप प्राप्त उत्पाद फैटी एसिड का एक लवण होता है, जो एक लंबी कार्बन श्रृंखला होती है जिसके एक सिरे पर कार्बोक्सिल समूह (-COOH) होता है।
- साबुन के दो सिरे होते हैं: एक आवेशित सिरा जो पानी को आकर्षित करता है और एक हाइड्रोकार्बन सिरा जो तेल को आकर्षित करता है। यह उन्हें पानी और तेल दोनों को घोलने की क्षमता देता है, जिससे वे सफाई में इतने प्रभावी होते हैं।
साबुन की सफाई क्रिया
- जब आप साबुन और पानी से किसी चीज़ को धोते हैं, तो साबुन के अणु सतह पर मौजूद गंदगी और तेल को घेर लेते हैं। साबुन अणु का आवेशित सिरा पानी को आकर्षित करता है, जबकि हाइड्रोकार्बन सिरा पानी को विकर्षित करता है और तेल को आकर्षित करता है। इससे गंदगी और तेल पानी में निलंबित हो जाते हैं, ताकि उन्हें धोकर हटाया जा सके।
काँच
- काँच विभिन्न सामग्रियों का संयोजन है, जिसमें रेत (सिलिका), सोडा ऐश (सोडियम कार्बोनेट), और चूना पत्थर (कैल्शियम कार्बोनेट) शामिल हैं।
- इन सामग्रियों को मिलाकर बहुत अधिक तापमान तक गरम किया जाता है जब तक वे पिघलकर द्रव न बन जाएँ।
- फिर इस द्रव को विभिन्न वस्तुओं जैसे बोतलें, खिड़कियाँ और कप के आकार में ढाला जाता है।
सीमेंट
- सीमेंट एक ऐसा पदार्थ है जिसका उपयोग कंक्रीट बनाने के लिए किया जाता है।
- इसे चूना पत्थर, मिट्टी और थोड़ी मात्रा में जिप्सम को एक साथ मिलाकर बनाया जाता है।
- इस मिश्रण को तब तक गर्म किया जाता है जब तक यह क्लिंकर न बन जाए, जिसे बाद में पीसकर पाउडर बना दिया जाता है।
- जब इस पाउडर को पानी के साथ मिलाया जाता है, तो यह एक पेस्ट बनाता है जिसका उपयोग कंक्रीट बनाने के लिए किया जा सकता है।
- पोर्टलैंड सीमेंट सीमेंट का एक सामान्य प्रकार है।
- यह विभिन्न पदार्थों से बना होता है, जिनमें कैल्शियम ऑक्साइड, आयरन ऑक्साइड, मैग्नीशियम ऑक्साइड, क्षार, सिलिकॉन डाइऑक्साइड, सल्फर ट्राइऑक्साइड और एल्युमिनियम ऑक्साइड शामिल हैं।
सीमेंट कैसे बनाया जाता है: इस प्रक्रिया में चूना पत्थर और मिट्टी को खान से निकाला जाता है, जिन्हें कुचला जाता है और पानी के साथ मिलाकर एक स्लरी बनाई जाती है। इस स्लरी को ऊंचे तापमान पर भट्ठी में गर्म किया जाता है ताकि क्लिंकर बन सके, जिसे ठंडा किया जाता है और थोड़ी मात्रा में जिप्सम के साथ पीसकर एक बारीक पाउडर बनाया जाता है ताकि सीमेंट तैयार हो सके।
- कच्चे माल को कुचला जाता है और एक साथ मिलाया जाता है।
- इस मिश्रण को एक बारीक पाउडर में पीसा जाता है।
- इस पाउडर को बहुत ऊंचे तापमान पर भट्ठी में गर्म किया जाता है।
- इससे कैल्शियम ऑक्साइड एल्युमिनियम सिलिकेट के साथ मिलकर कैल्शियम सिलिकेट और एल्युमिनेट बनाता है।
- मिश्रण में जिप्सम मिलाया जाता है, और इसे फिर से पीसकर सीमेंट बनाया जाता है।
कोयला:
- कोयला उन पौधों के अवशेषों से बनता है जो लाखों वर्ष पहले जीवित थे।
- जब कोयले को हवा की अनुपस्थिति में गर्म किया जाता है, तो यह कोक और वाष्पशील पदार्थ उत्पन्न करता है।
- कोक एक ठोस अवशेष होता है, और वाष्पशील पदार्थ में कोयला गैस और टार शामिल होते हैं।
कार्बनिक रसायन विज्ञान
कार्बन यौगिक
- 1828 से पहले, वैज्ञानिक सोचते थे कि कार्बनिक यौगिक केवल जीवित चीजों में ही पाए जा सकते हैं। उनका मानना था कि कार्बनिक यौगिक बनाने के लिए एक विशेष “जीवन ऊर्जा” की आवश्यकता होती है।
- 1828 में, एक जर्मन रसायनज्ञ फ्रेडरिक वोहलर ने इस सिद्धांत को गलत साबित किया। उसने अपने प्रयोगशाला में एक अकार्बनिक यौगिक अमोनियम सायनाइड के विलयन को वाष्पित करके एक कार्बनिक यौगिक यूरिया बनाया।
- आज, हम जानते हैं कि कार्बनिक रसायन विज्ञान कार्बन यौगिकों का अध्ययन है।
कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिक
- अधिकांश कार्बनिक यौगिकों को जलाया जा सकता है, जबकि अधिकांश अकार्बनिक यौगिकों को भी जलाया जा सकता है।
- अधिकांश कार्बनिक यौगिक कमरे के तापमान पर द्रव या ठोस होते हैं, जबकि अधिकांश अकार्बनिक यौगिक ठोस या गैस होते हैं।
ठोस और द्रव
- अधिकांश कार्बनिक यौगिक द्रव या ठोस होते हैं जिनके गलनांक अपेक्षाकृत कम होते हैं।
- अधिकांश अकार्बनिक यौगिक ठोस होते हैं जिनके गलनांक उच्च होते हैं।
- जबकि अधिकांश कार्बनिक यौगिक पानी में अघुलनशील होते हैं, अधिकांश अकार्बनिक यौगिक घुलनशील होते हैं।
कार्बन
- कार्बन पृथ्वी की पपड़ी में चौथा सबसे प्रचुर तत्व है।
- यह अद्वितीय है क्योंकि यह आसानी से स्वयं के साथ संयोजन बना सकता है और लंबी श्रृंखलाओं या वलयों में जुड़े कार्बन परमाणुओं से बने बड़े अणु बना सकता है।
- कार्बन परमाणुओं के एक से अधिक लाख विभिन्न संयोजन हैं।
कार्बन के विभिन्न रूप
- कार्बन के कई विभिन्न रूप हैं, जिनमें हीरा, ग्रेफाइट, चारकोल, लैंप ब्लैक, कोक, गैस कार्बन, कोयला और एनिमल चारकोल शामिल हैं।
कार्बन के समावयव रूप
- जब कोई पदार्थ विभिन्न क्रिस्टलीय रूपों में विद्यमान रहता है, तो इसे बहुरूपता (polymorphism) कहा जाता है।
- पदार्थ के इन विभिन्न रूपों को अपरूप (allotropes) कहा जाता है।
- कार्बन अपरूपता दिखाता है क्योंकि यह विभिन्न रूपों में पाया जाता है। कार्बन विभिन्न रूप ले सकता है, जिन्हें अपरूप कहा जाता है। इनमें से दो अपरूप हीरे और ग्रेफाइट हैं।
- कोक, चारकोल और लैंप ब्लैक को पहले कार्बन के आकारहीन रूप माने जाते थे। हालाँकि, अब हम जानते हैं कि इन सभी में ग्रेफाइट के सूक्ष्म क्रिस्टल होते हैं।
- हीरा और ग्रेफाइट की संरचनाएँ और गुणधर्म भिन्न हैं, लेकिन इन दोनों का रासायनिक प्रतीक C समान है। दोनों ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके जब तेज़ी से गरम किए जाते हैं तो कार्बन डाइऑक्साइड बनाते हैं।
- हीरा ज्ञात सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ है। इसका नाम ग्रीक शब्द “adamas” से आया है, जिसका अर्थ है अजेय। यह कार्बन का सबसे शुद्ध रूप है।
हीरे:
- हीरे शुद्ध कार्बन से बने होते हैं।
- ये बहुत कठोर होते हैं और इन्हें अधिकांश अन्य पदार्थों से खरोंच नहीं पहुँचाया जा सकता।
- हीरे ऊष्मा या विद्युत का अच्छा चालन नहीं करते।
- ये रसायनों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते, लेकिन यदि बहुत गरम हों तो वायु में जल सकते हैं।
- हीरे किसी भी द्रव में घुलते नहीं।
कृत्रिम हीरे:
- 1955 से, लोग प्रयोगशाला में हीरे बनाने में सक्षम हैं।
- वे इसके लिए कार्बन यौगिकों को गरम करके और दबाव डालकर करते हैं।
हीरों के उपयोग:
- स्वच्छ हीरे आभूषणों में प्रयुक्त होते हैं।
- गहरे रंग के हीरे काटने वाले उपकरण बनाने में प्रयुक्त होते हैं।
प्रसिद्ध हीरे:
- कोह-इ-नूर दुनिया का सबसे प्रसिद्ध हीरा है।
- इसे भारत में खोदा गया था, लेकिन अंग्रेजों ने इसे ले लिया।
- कुलिनन दुनिया का सबसे बड़ा हीरा है।
- इसे 1905 में दक्षिण अफ्रीका में पाया गया था।
ग्रेफाइट:
- ग्रेफाइट एक गहरे भूरे रंग का ठोस पदार्थ है।
- यह साबुन जैसा और चमकदार लगता है।
- ग्रेफाइट बिजली और ऊष्मा का अच्छा संचालक है।
- इसका उपयोग पेंसिल बनाने में किया जाता है। - जब ग्रेफाइट को अम्ल या क्षार के साथ मिलाया जाता है, तो यह रासायनिक परिवर्तन से गुजरता है। हालांकि, जब इसे नाइट्रिक अम्ल के साथ गरम किया जाता है, तो यह ग्रेफाइटिक अम्ल बनाता है।
- ग्रेफाइट का उपयोग स्नेहक के रूप में, पेंट्स में, इलेक्ट्रोड बनाने में और लेड पेंसिल में किया जाता है।
- शुद्ध ग्रेफाइट को लगभग 3000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर बिना हवा के इलेक्ट्रिक भट्टी में कोक को गरम करके बनाया जाता है।
पेट्रोलियम
- पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बनों का मिश्रण है जो माना जाता है कि उच्च दबाव और तापमान के तहत पशु और पौधों की वसा के विघटन से आया है।
- अंशिक आसवन एक ऐसी प्रक्रिया है जो पेट्रोलियम को विभिन्न उत्पादों में इस आधार पर अलग करती है कि निम्न हाइड्रोकार्बन उच्च हाइड्रोकार्बनों की तुलना में कम तापमान पर उबलते हैं।
- एक प्राकृत रूप से पाया जाने वाला ज्वलनशील द्रव जो पृथ्वी की पपड़ी में पाया जाता है।
- इसका उपयोग गैसोलिन, डीजल और अन्य उत्पादों को बनाने में किया जाता है।
पृथक पेट्रोलियम उत्पाद:
ईथर
- एक बिना रंग का, ज्वलनशील द्रव जो विलायक और संज्ञाहरणी के रूप में उपयोग किया जाता है।
पेट्रोल या गैसोलिन
- एक ज्वलनशील द्रव जो कारों और अन्य वाहनों को चलाने के लिए उपयोग किया जाता है।
केरोसीन
- एक ज्वलनशील द्रव जो हीटिंग और खाना पकाने के लिए उपयोग किया जाता है।
गैस ऑयल, डीज़ल, या हेवी ऑयल
- एक ज्वलनशील तरल जिसका उपयोग ट्रकों, बसों और अन्य भारी वाहनों को चलाने के लिए किया जाता है।
ल्यूब्रिकेटिंग ऑयल, गैसीय और पेट्रोलियम जेली
- मशीनरी और इंजनों को चिकनाई देने के लिए उपयोग किया जाता है।
पैराफिन (मोम)
- एक ठोस, मोमी पदार्थ जिसका उपयोग मोमबत्तियाँ, बूट पॉलिश और अन्य उत्पाद बनाने के लिए किया जाता है।
एस्फाल्ट, पेट्रोलियम कोक (बिटुमेन और कोक)
- एक काला, चिपचिपा पदार्थ जिसका उपयोग सड़कों को पक्का करने और छत की सामग्री बनाने के लिए किया जाता है।
लिक्विफाइड पेट्रोलियम गैस (LPG)
- हाइड्रोकार्बन जैसे प्रोपेन, ब्यूटेन और पेंटेन का मिश्रण।
- खाना पकाने, हीटिंग और परिवहन के लिए ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है।
लिक्विफाइड पेट्रोलियम गैस (LPG)
- LPG प्रोपेन और ब्यूटेन गैसों का मिश्रण है।
- इन गैसों को दबाव में सिलिंडरों में संग्रहीत किया जाता है ताकि वे द्रव अवस्था में रहें।
- खाना पकाने के गैस सिलिंडरों में LPG द्रव रूप में होता है।
सिंथेटिक रबड़
- सिंथेटिक रबड़ कुछ मोनोमरों से पॉलिमराइज़ेशन नामक प्रक्रिया के माध्यम से बनाया जाता है।
- सिंथेटिक रबड़ के कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:
- नियोप्रीन: क्लोरोप्रीन से बनाया जाता है
- BUNA-S: स्टायरीन और ब्यूटाडाइन से बनाया जाता है
- BUNA-N: ब्यूटाडाइन और एक्रिलोनाइट्राइल से बनाया जाता है
- रबड़ को वल्कनाइज़ेशन नामक प्रक्रिया से कठोर बनाया जाता है, जिसमें रबड़ को सल्फर के साथ गरम किया जाता है।
सिंथेटिक फाइबर
- नायलॉन: पहला सिंथेटिक फाइबर, एडिपिक एसिड और हेक्सामेथिलीन डायामीन से बनाया जाता है
- टेरिलीन: टेरेफ्थैलिक एसिड और एथिलीन ग्लाइकोल से बनाया जाता है
प्लास्टिक्स
- प्लास्टिक सिंथेटिक सामग्रियाँ हैं जो न रबर हैं और न ही फाइबर, लेकिन इन सामग्रियों के विकल्प के रूप में इस्तेमाल की जाती हैं।
- प्लास्टिक भी पॉलिमर होते हैं, जो कई कच्चे माल से बनाए जाते हैं, जिनमें शामिल हैं:
- पॉलीएथिलीन (PE)
- पॉलिविनाइल क्लोराइड (PVC)
- पॉलिस्टाइरीन (PS)
- पॉलीप्रोपिलीन (PP)
पॉलीएथिलीन
- पॉलीएथिलीन एक प्लास्टिक है जो एथिलीन गैस से बनाया जाता है।
- एथिलीन गैस को दबाव में रखा जाता है और कैटेलिस्ट की उपस्थिति में गरम किया जाता है।
- इससे एथिलीन गैस के अणु आपस में जुड़कर लंबी श्रृंखलाएँ बनाते हैं।
- ये लंबी श्रृंखलाएँ ही पॉलीएथिलीन प्लास्टिक बनाती हैं।
रेडियोधर्मिता
- रेडियोधर्मिता तब होती है जब एक परमाणु क्षय से गुजरता है और ऊर्जा छोड़ता है।
- यह प्राकृतिक रूप से या मानव-जनित रूप से हो सकता है।
- जब एक परमाणु टूटता है, तो वह विभिन्न प्रकार की विकिरण जैसे अल्फा, बीटा और गामा किरणें छोड़ सकता है।
- अल्फा किरणें सबसे हानिकारक होती हैं, जबकि गामा किरणें सबसे कम हानिकारक होती हैं।
- रेडियोधर्मिता का उपयोग अच्छे उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है, जैसे चिकित्सा और बिजली उत्पादन में।
- हालांकि, इसका उपयोग बुरे उद्देश्यों के लिए भी किया जा सकता है, जैसे परमाणु हथियारों में।
रेडियोधर्मी उत्सर्जन
उपपरमाणुक कण (विकिरण)
- अल्फा $(\alpha)$ कण: ये धनात्मक आवेश वाले हीलियम परमाणु होते हैं जो बहुत दूर तक नहीं घुस सकते। इन्हें एक कागज की शीट या एल्युमिनियम फॉइल से रोका जा सकता है।
- बीटा ( $\beta$ ) कण: ये ऋणात्मक आवेश वाले हल्के कण होते हैं जो अल्फा कणों से अधिक घुस सकते हैं।
भेदक कण (विकिरण)
इन्हें गामा $(\gamma)$ उत्सर्जन भी कहा जाता है। ये प्रकाश की तरह होते हैं लेकिन इनकी तरंगदैर्ध्य छोटी और ऊर्जा अधिक होती है। ये कई सेंटीमीटर मोटी सीसे की परत से भी गुजर सकते हैं।
एक्स-रे
- एक्स-रे एक प्रकार का विकिरण है जो प्रकाश के समान है लेकिन ठोस पदार्थों को भेद सकता है।
- एक्स-रे तब उत्पन्न होते हैं जब कैथोड किरणें किसी भारी परमाणु द्रव्यमान वाली धातु, जैसे टंगस्टन, से टकराती हैं।
एक्स-रे फोटोग्राफ
एक्स-रे मोटी वस्तुओं से पूरी तरह अवशोषित हुए बिना गुजर सकते हैं।
परमाणु अभिक्रिया और परमाणु ऊर्जा
-
परमाणु अभिक्रिया: जब किसी नाभिक को न्यूट्रॉन या प्रोटॉन जैसे किसी सूक्ष्म कण या किसी अन्य नाभिक से टकराया जाता है, तो वह बहुत तेजी से कुछ अलग चीज़ों में बदल सकता है। पहली बार ऐसा 1919 में देखा गया जब रदरफोर्ड ने नाइट्रोजन पर अल्फा कण दागे।
-
परमाणु विखंडन तब होता है जब कोई बड़ा नाभिक दो छोटे नाभिकों में टूट जाता है और बहुत अधिक ऊर्जा मुक्त करता है। 1939 में जर्मनी के ओटो हान और फ्रिट्ज़ स्ट्रासमैन ने पाया कि जब वे यूरेनियम पर धीमे न्यूट्रॉन दागते हैं, तो वह दो छोटे टुकड़ों में बंट जाता है और बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है। यूरेनियम का यह टूटना परमाणु विखंडन कहलाता है।
परमाणु विखंडन के प्रकार
- नियंत्रित नाभिकीय विखंडन: यह प्रकार का विखंडन नाभिकीय रिएक्टरों में होता है। विखंडन अभिक्रिया की दर को धीमा कर दिया जाता है, और उत्पन्न ऊर्जा को उपयोगी कार्यों में लगाया जा सकता है।
- अनियंत्रित नाभिकीय विखंडन: यह प्रकार का विखंडन परमाणु बम में होता है। विखंडन अभिक्रिया को नियंत्रित नहीं किया जाता, और बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक सभी विखंडनीय पदार्थ समाप्त नहीं हो जाते।
पहला परमाणु बम
6 अगस्त 1945 को जापान के हिरोशिमा शहर पर एक परमाणु बम गिराया गया। यह बम प्लूटोनियम-239 से बना था। 9 अगस्त 1945 को जापान के नागासाकी शहर पर एक और परमाणु बम गिराया गया।
नाभिकीय संलयन
नाभिकीय संलयन एक नाभिकीय अभिक्रिया है जिसमें हल्के परमाणु नाभिक मिलकर एक भारी नाभिक बनाते हैं। यह अभिक्रिया भी बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न करती है। यदि नाभिकीय संलयन को नियंत्रित किया जा सके, तो यह ऊर्जा का एक महान स्रोत हो सकता है।
परमाणु ऊर्जा (नाभिकीय ऊर्जा)
परमाणु ऊर्जा या नाभिकीय ऊर्जा वह ऊर्जा है जो नाभिकीय विखंडन या नाभिकीय संलयन से प्राप्त होती है।
नाभिकीय ऊर्जा
नाभिकीय ऊर्जा, जिसे परमाणु ऊर्जा भी कहा जाता है, एक प्रकार की ऊर्जा है जो परमाणु के नाभिक से आती है। जब परमाणुओं को विभाजित किया जाता है, तो बहुत अधिक ऊर्जा मुक्त होती है। इस ऊर्जा का उपयोग बिजली उत्पन्न करने या मशीनों को चलाने के लिए किया जा सकता है।
नाभिकीय ऊर्जा कैसे काम करती है
परमाणु ऊर्जा तब उत्पन्न होती है जब किसी परमाणु के नाभिक को विभाजित किया जाता है। इस प्रक्रिया को परमाणु विखंडन कहा जाता है। जब कोई परमाणु विभाजित होता है, तो यह ऊष्मा और विकिरण के रूप में बहुत अधिक ऊर्जा मुक्त करता है। इस ऊष्मा का उपयोग पानी को उबालकर भाप बनाने के लिए किया जा सकता है, जिसका उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।
परमाणु ऊर्जा के लाभ
परमाणु ऊर्जा के कई लाभ हैं, जिनमें शामिल हैं:
- यह ऊर्जा का एक स्वच्छ स्रोत है। परमाणु विद्युत संयंत्र ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन नहीं करते, जो जलवायु परिवर्तन में योगदान देती हैं।
- यह ऊर्जा का एक विश्वसनीय स्रोत है। परमाणु विद्युत संयंत्र मौसम की परवाह किए बिना 24 घंटे एक दिन, सप्ताह के 7 दिन संचालित हो सकते हैं।
- यह ऊर्जा का अपेक्षाकृत सस्ता स्रोत है। परमाणु विद्युत संयंत्र अन्य ऊर्जा स्रोतों की तुलना में प्रतिस्पर्धी लागत पर बिजली उत्पन्न कर सकते हैं।
परमाणु ऊर्जा के जोखिम
परमाणु ऊर्जा से जुड़े कुछ जोखिम भी हैं, जिनमें शामिल हैं:
- परमाणु दुर्घटनाओं की संभावना। परमाणु विद्युत संयंत्र जटिल सुविधाएँ हैं, और हमेशा दुर्घटना होने की संभावना बनी रहती है।
- परमाणु अपशिष्ट का दीर्घकालिक भंडारण। परमाणु विद्युत संयंत्र रेडियोधर्मी अपशिष्ट उत्पन्न करते हैं, जिसे हजारों वर्षों तक सुरक्षित और सुरक्षित रूप से संग्रहित करना होता है।
- परमाणु हथियारों का प्रसार। परमाणु विद्युत संयंत्र ऐसी सामग्री उत्पन्न कर सकते हैं जिसका उपयोग परमाणु हथियार बनाने के लिए किया जा सकता है।
कुल मिलाकर, परमाणु ऊर्जा एक जटिल प्रौद्योगिकी है जिसमें लाभ और जोखिम दोनों हैं। यह निर्णय लेने से पहले लाभों और जोखिमों को सावधानीपूर्वक तौलना महत्वपूर्ण है कि परमाणु ऊर्जा का समर्थन करना है या नहीं। किसी गैस का दाब और आयतन सीधे उसके तापमान से संबंधित होते हैं।
- परम तापमान परम शून्य से मापा जाता है, जो लगभग -273 डिग्री सेल्सियस होता है।
- जब किसी गैस का तापमान 1 डिग्री सेल्सियस बढ़ता है, तो उसका दाब 0 डिग्री सेल्सियस पर उसके मूल दाब का 1/273 भाग बढ़ जाता है।
- यदि किसी गैस का दाब समान रहता है, तो तापमान में हर 1 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के लिए उसका आयतन 0 डिग्री सेल्सियस पर उसके मूल आयतन का 1/273 भाग बढ़ जाएगा।
- दूसरे शब्दों में, जब दाब स्थिर होता है, तो किसी गैस का आयतन उसके परम तापमान के समानुपाती होता है।
- इस सिद्धांत की खोज फ्रांसीसी वैज्ञानिक जैक्स अलेक्जांडर चार्ल्स ने की थी।
गे-लुसैक का नियम
- गैसीय आयतन का नियम: यह नियम कहता है कि जब गैसें एक-दूसरे से अभिक्रिया करती हैं, तो अभिक्रिया करने वाली गैसों की मात्राएँ और बनने वाली गैसों की मात्राएँ सरल पूर्ण संख्या अनुपात में होती हैं। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन गैस का एक इकाई हाइड्रोजन गैस के तीन इकाई के साथ अभिक्रिया करके अमोनिया गैस के दो इकाई बनाता है।
- यह नियम कहता है कि जब आप किसी गैस को गर्म करते हैं, तो तापमान में हर डिग्री की वृद्धि के लिए वह समान मात्रा में फैलती है।
हेस का नियम
- यह नियम कहता है कि किसी रासायनिक अभिक्रिया में जो ऊष्मा निकलती है या अवशोषित होती है, वह मात्रा हमेशा समान रहती है, चाहे अभिक्रिया कितने भी चरणों में हो।
ग्राहम का विसरण नियम:
- यह नियम कहता है कि दो गैसें कितनी तेजी से फैलती हैं (विसरित होती हैं), यह उनके भार पर निर्भर करता है।
- गैस जितनी हल्की होगी, वह उतनी तेजी से फैलेगी।
- एक स्कॉटिश रसायनज्ञ थॉमस ग्राहम (1805-1860) ने इस नियम की खोज की थी।
हेनरी का नियम:
- यह नियम कहता है कि किसी द्रव में घुली गैस की मात्रा उस गैस के दबाव पर निर्भर करती है।
- दबाव जितना अधिक होगा, उतनी अधिक गैस द्रव में घुलेगी।
- इस नियम की खोज ब्रिटिश रसायनज्ञ विलियम हेनरी ने 1803 में की थी।
लैम्बर्ट का नियम:
- यह नियम कहता है कि जब प्रकाश किसी पदार्थ से गुजरता है, तो समान मोटाई की हर परत द्वारा अवशोषित प्रकाश की मात्रा समान होती है।
- उदाहरण के लिए, यदि आपके पास रंगीन काँच का टुकड़ा है, तो समान मोटाई की हर परत द्वारा अवशोषित प्रकाश की मात्रा समान होगी।
राउल्ट का नियम:
- यह नियम कहता है कि किसी विलेय (जो द्रव में घुला हो) द्वारा वाष्प दबाव में जो कमी आती है, वह विलेय की घुली हुई मात्रा के अनुपात में होती है।
- द्रव में जितना अधिक विलेय घुलेगा, वाष्प दबाव उतना ही कम होगा।
- इस नियम की खोज फ्रेंच रसायनज्ञ फ्रांस्वा-मारी राउल्ट ने 1887 में की थी।
द्रव्य और द्रव्यमान संरक्षण का नियम
- पदार्थ को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है।
- किसी प्रणाली में द्रव्य या पदार्थ की कुल मात्रा हमेशा समान रहती है, इसकी मात्रा में न तो वृद्धि होती है और न ही कमी।
महत्वपूर्ण रासायनिक प्रक्रम
- बेसेमर प्रक्रिया: यह विधि पिग आयरन को इस्पात में बदलती है, जिसमें पिघले धातुओं से हवा फूंककर कार्बन, सिलिकॉन, फॉस्फोरस और मैंगनीज जैसे अशुद्धियों को दूर किया जाता है जो आमतौर पर पिग आयरन में पाए जाते हैं।
- क्लेमेन्सन अपचयन: यह प्रक्रिया ऐल्डिहाइड और कीटोन को हाइड्रोकार्बन में बदलती है, जिसमें उन्हें जिंक अमलगम और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के मिश्रण के साथ गरम किया जाता है।
- गैटरमैन अभिक्रिया: यह प्रक्रिया एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन को ऐल्डिहाइड में बदलती है, जिसमें उन्हें कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ कॉपर उत्प्रेरक की उपस्थिति में अभिक्रिया करवाई जाती है। हैबर प्रक्रिया: नाइट्रोजन और हाइड्रोजन को उत्प्रेरक की उपस्थिति में मिलाकर अमोनिया बनाने की विधि। कोल्बे अभिक्रिया: ऐलिफैटिक कार्बोक्सिलिक एसिड के क्षारीय लवणों के विलयन से विद्युत धारा प्रवाहित करके हाइड्रोकार्बन बनाने की प्रक्रिया। सॉल्वे प्रक्रिया: कैल्शियम कार्बोनेट और सोडियम क्लोराइड से सोडियम कार्बोनेट बनाने की विधि। इसमें कैल्शियम कार्बोनेट को गरम करके कैल्शियम ऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड बनाया जाता है, फिर इसे अमोनिया युक्त सोडियम क्लोराइड के विलयन में बुलबुले बनाकर डाला जाता है। सोडियम हाइड्रोजन कार्बोनेट अवक्षेपित होता है, जिसे फिर गरम करके सोडियम कार्बोनेट बनाया जाता है। बायर प्रक्रिया: बॉक्साइट को गरम कॉस्टिक सोडा के विलयन से दबाव में उपचारित करके एल्युमिनियम ऑक्साइड निकालने की विधि। बर्गियस प्रक्रिया:
- कोयले से ल्यूब्रिकेंट और सिंथेटिक ईंधन जैसे पेट्रोल बनाने की विधि।
- इसमें पिसे हुए कोयले, भारी तेल या टार और हाइड्रोजन के मिश्रण को दबाव में गरम किया जाता है।
- इस प्रक्रिया में आयरन, टिन या लेड जैसा उत्प्रेरक प्रयुक्त होता है।
- इसे जर्मन रसायनज्ञ फ्रिडरिक बर्गियस ने विकसित किया, जिन्हें 1931 में नोबेल पुरस्कार मिला। बॉश प्रक्रिया:
- औद्योगिक हाइड्रोजन उत्पादन की विधि।
- इसमें बेहद गरम कोक पर भाप प्रवाहित करके वॉटर गैस (कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन का मिश्रण) बनाया जाता है।
- एक उत्प्रेरक (धातु ऑक्साइड) की उपस्थिति में यह वॉटर गैस और भाप अभिक्रिया करके हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है।
- इसका नाम जर्मन रसायनज्ञ कार्ल बॉश (1874-1940) के नाम पर रखा गया है। डाउन प्रक्रिया:
- सोडियम धातु उत्पादन की विधि।
- इसमें पिघले हुए सोडियम क्लोराइड (NaCl) का विद्युत अपघटन किया जाता है।
- कैथोड पर बने पिघले हुए सोडियम और कैल्शियम को फिर अलग किया जाता है। फ्रैश प्रक्रिया:
- भूमिगत जमा से सल्फर निकालने की विधि।
- सुपरहीटेड पानी को जमा में दबाव से भेजा जाता है, जिससे सल्फर पिघल जाता है।
- पिघला हुआ सल्फर फिर सतह पर पंप किया जाता है। सल्फर खनन:
- सल्फर भूमिगत जमा में पाया जाता है।
- संपीड़ित हवा का उपयोग सल्फर को तोड़ने के लिए किया जाता है।
- पिघला हुआ सल्फर एकत्र किया जाता है।
- यह प्रक्रिया हरमन फ्रैश ने 1901 में आविष्कार की। हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रिया:
- यह प्रक्रिया एल्युमिनियम शोधन के लिए प्रयुक्त होती है।
- एल्युमिनियम ऑक्साइड को क्रायोलाइट में घोला जाता है।
- मिश्रण से विद्युत प्रवाहित की जाती है, जिससे ऑक्सीजन एल्युमिनियम से अलग हो जाती है।
- यह प्रक्रिया 1885 में अमेरिका में चार्ल्स हॉल और फ्रांस में पी. टी. हेरॉल्ट ने विकसित की। पार्केस प्रक्रिया:
- यह प्रक्रिया चांदी के अयस्क से सीसा निकालने के लिए प्रयुक्त होती है।
- सीसे के अयस्क में पिघला हुआ जिंक मिलाया जाता है।
- सीसा चांदी से अलग होकर जिंक छोड़ देता है।
- जिंक-चांदी मिश्रधातु को गरम किया जाता है, जिससे जिंक वाष्प बनकर उड़ जाता है और चांदी बच जाती है। ब्राउन-रिंग परीक्षण:
- यह परीक्षण विलयन में नाइट्रेट की जांच के लिए किया जाता है।
- परीक्षण किए जा रहे विलयन में आयरन सल्फेट विलयन मिलाया जाता है।
- टेस्ट ट्यूब के किनारे से सावधानी से सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड डाला जाता है।
- यदि नाइट्रेट मौजूद हैं, तो दोनों तरलों के संगम पर भूरी वलय बनती है। फ्लेम टेस्ट: यह परीक्षण विशिष्ट तत्वों की पहचान में मदद करता है। हम एक साफ प्लैटिनम तार को परीक्षण के लिए चाहे मिश्रण में डुबोकर बंसन फ्लेम से गरम करते हैं। विभिन्न तत्व विभिन्न फ्लेम रंग उत्पन्न करते हैं। उदाहरण के लिए:
- चमकीला नारंगी-पीला: सोडियम वाष्प
- गहरा लाल: स्ट्रॉन्शियम
- सेब हरा: क्रोमियम बाइलस्टीन परीक्षण: यह परीक्षण कार्बनिक यौगिक में हैलोजन (जैसे क्लोरीन, ब्रोमीन या आयोडीन) की उपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता है। हम एक साफ कॉपर तार को फ्लेम में तब तक गरम करते हैं जब तक वह हरा फ्लेम नहीं छोड़ता। फिर तार को परीक्षण के लिए चाहे विलयन में डुबोकर फिर से गरम करते हैं। यदि क्लोरीन मौजूद है, तो फ्लेम चमकीला हरा हो जाएगा। यदि ब्रोमीन या आयोडीन मौजूद है, तो फ्लेम क्रमशः बैंगनी या बैंगनी हो जाएगा। फेहलिंग परीक्षण: यह परीक्षण विलयन में शर्करा और ऐल्डिहाइड का पता लगाने में मदद करता है। हम टेस्ट ट्यूब में कॉपर सल्फेट विलयन (फेहलिंग A) और सोडियम टार्ट्रेट विलयन (फेहलिंग B) को बराबर मात्रा में मिलाते हैं। यदि विलयन में शर्करा या ऐल्डिहाइड होता है, तो गरम करने पर वह भूरा-लाल रंग ले लेता है। Ube: जब ube को एक विशिष्ट विलयन के साथ उबाला जाता है, तो यदि शर्करा या ऐल्डिहाइड मौजूद हो, तो नीला अवक्षेप बनता है। क्जेल्डाल विधि: यह विधि कार्बनिक यौगिक में नाइट्रोजन की मात्रा मापने के लिए प्रयुक्त होती है। यौगिक को सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड और कॉपर सल्फेट (एक उत्प्रेरक) के साथ उबाला जाता है ताकि नाइट्रोजन अमोनियम सल्फेट में बदल जाए। फिर मिश्रण में क्षार मिलाया जाता है और फिर से उबालकर अमोनिया को आसवित किया जाता है। इस अमोनिया को एक मानक एसिड विलयन में पास किया जाता है और टाइट्रेशन द्वारा मापा जाता है। मोलिश परीक्षण: यह परीक्षण विलयन में कार्बोहाइड्रेट का पता लगाने के लिए किया जाता है। परीक्षण किए जा रहे विलयन में थोड़ी मात्रा में अल्कोहलयुक्त अल्फा-नैफ्थॉल मिलाया जाता है और टेस्ट ट्यूब के किनारे से सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड धीरे-धीरे डाली जाती है। यदि दोनों तरलों के मिलने पर गहरा बैंगनी वलय बनता है, तो इससे कार्बोहाइड्रेट की उपस्थिति संकेत मिलती है। रास्ट विधि: यह विधि किसी पदार्थ का आण्विक भार निर्धारित करने के लिए प्रयुक्त होती है, जिसमें यह मापा जाता है कि जब कैम्फर में ज्ञात भार का पदार्थ मिलाया जाता है तो उसका हिमांक बिंदु कितना घटता है। शिफ परीक्षण: यह परीक्षण ऐल्डिहाइड और कीटोन के बीच भेद करने के लिए किया जाता है। जब ऐल्डिहाइड को शिफ अभिकर्मक (फुचसिन और सल्फ्यूरस एसिड का विलयन) के साथ मिलाया जाता है, तो वह बैंगनी या लाल रंग बनाता है। कीटोन शिफ अभिकर्मक से अभिक्रिया नहीं करते। ऐल्डिहाइड और कीटोन ऐल्डिहाइड और कीटोन दो प्रकार के कार्बनिक यौगिक हैं। ऐल्डिहाइड में कार्बोनिल समूह (C=O) कार्बन श्रृंखला के अंत में होता है, जबकि कीटोन में कार्बोनिल समूह कार्बन श्रृंखला के बीच में होता है। शिफ अभिकर्मक शिफ अभिकर्मक रोज़ैनिलिन और सल्फ्यूरस एसिड का विलयन है। इसका उपयोग ऐल्डिहाइड की उपस्थिति की जांच के लिए किया जाता है। जब ऐल्डिहाइड को शिफ अभिकर्मक में मिलाया जाता है, तो वह रोज़ैनिलिन के अपचयित रूप को ऑक्सीकृत करके उसके मूल गहरा गुलाबी रंग में वापस लाता है। ऐल्डिहाइड और कीटोन की जांच ऐल्डिहाइड शिफ अभिकर्मक को तुरंत अपचयित करते हैं, जबकि कीटोन शिफ अभिकर्मक को अपचयित नहीं करते। इस अंतर का उपयोग ऐल्डिहाइड और कीटोन के बीच भेद करने के लिए किया जा सकता है।
सामान्य पदार्थ और उनकी रासायनिक संरचना
नीचे दी गई तालिका कुछ सामान्य पदार्थों और उनकी रासायनिक संरचना को सूचीबद्ध करती है।
| पदार्थ | रसायन | संरचना | सूत्र |
|---|---|---|---|
| फिटकरी | पोटाश | पोटैशियम, सल्फर, एल्युमिनियम, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन |
$\mathrm{K} _{2} \mathrm{SO} _{4} \mathrm{Al} _{2}\left(\mathrm{SO} _{4}\right) _{3}\ 24 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O}$ |
| ब्लीचिंग पाउडर |
कैल्शियम हाइपोक्लोराइट | कैल्शियम, क्लोरीन, ऑक्सीजन | $\mathrm{Ca(ClO)}{2} \mathrm{H}{2} \mathrm{O}$ |
| ब्लू विट्रियल | कॉपर सल्फेट | कॉपर, सल्फर और ऑक्सीजन | $\mathrm{CuSO} _{4} \cdot 5 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O}$ |
| कैलोमेल | मरक्यूरस क्लोराइड | मरकरी, क्लोरीन | $\mathrm{Hg} _{2} \mathrm{Cl} _{2}$ |
| कॉस्टिक लोशन | सिल्वर नाइट्रेट | सिल्वर | $\mathrm{Ag}\mathrm{NO} _{3}$ |
| पदार्थ | रसायन | संघटन | सूत्र |
|---|---|---|---|
| कैंडी द्रव | पोटैशियम परमैंगनेट | पोटैशियम, मैंगनीज, ऑक्सीजन | $KMnO_4$ |
| कॉस्टिक पोटाश | पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड | पोटैशियम, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन | KOH |
| चाक | कैल्शियम कार्बोनेट | कैल्शियम, कार्बन, ऑक्सीजन | $CaCo_3$ |
| कॉस्टिक सोडा | सोडियम हाइड्रॉक्साइड | सोडियम, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन | $ NaOH $ |
| बेकिंग सोडा | सोडियम बाइकार्बोनेट | सोडियम, हाइड्रोजन, कार्बन, ऑक्सीजन | $NaHCO_3$ |
| सामान्य नमक | सोडियम क्लोराइड | सोडियम, क्लोरीन | NaCl |
| एप्सम नमक | मैग्नीशियम सल्फेट | मैग्नीशियम, सल्फर, ऑक्सीजन | $MgSO_4 7H_2O$ |
| गेलेना | लेड सल्फाइड | लेड और सल्फर | PbS |
| ग्रीन विट्रियल | आयरन सल्फेट | आयरन, सल्फर, ऑक्सीजन | $ FeSO_4 7H_2O $ |
| ग्लॉबर का नमक | हाइड्रस सोडियम सल्फेट | सोडियम, सल्फर, ऑक्सीजन | $ Na_2SO_4 10H_2O$ |
रासायनिक अभिक्रिया
| नाम | सामान्य नाम | मौजूद तत्व | रासायनिक सूत्र |
|---|---|---|---|
| कैल्शियम सल्फेट डाइहाइड्रेट | जिप्सम | कैल्शियम, सल्फर, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन | $CaSO_4 · 2H_2O$ |
| सोडियम थायोसल्फेट पेंटाहाइड्रेट | हाइपो | सोडियम, सल्फर, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन | $Na_2S_2O_3 · 5H_2O$ |
| नाइट्रस ऑक्साइड | लाफिंग गैस | नाइट्रोजन, ऑक्सीजन | $N_2O$ |
| कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड | लाइम वाटर | कैल्शियम, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन | $Ca(OH)_2$ |
| लेड मोनोऑक्साइड | लिथार्ज | लेड, ऑक्सीजन | $PbO$ |
| पोटैशियम नाइट्रेट | नाइटर | पोटैशियम, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन | $KNO_3$ |
| कैल्शियम सल्फेट हेमिहाइड्रेट | प्लास्टर ऑफ पेरिस | कैल्शियम, सल्फर, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन | $2CaSO4 · H_2O$ |
| सोडियम सिलिकेट | क्वार्ट्ज | सोडियम, सिलिकन, ऑक्सीजन | $Na_2SiO_3$ |
| कैल्शियम ऑक्साइड | क्विक लाइम | कैल्शियम, ऑक्सीजन | CaO |
| लेड टेट्राऑक्साइड | रेड लेड | लेड, ऑक्सीजन | $Pb_3O_4$ |
BETA
