पहली सामग्री जिसे लोगों ने अपनी जरूरतों के लिए इस्तेमाल करना सीखा है, वह है पत्थर। हालांकि, बाद में जब किसी व्यक्ति को धातुओं के गुणों की जानकारी हुई, तो पत्थर बहुत पीछे हट गया। यह ये पदार्थ और उनके मिश्र हैं जो लोगों के हाथों में सबसे महत्वपूर्ण और मुख्य सामग्री बन गए हैं। उनसे घरेलू सामान, श्रम के उपकरण बनाए गए, परिसर बनाए गए। इसलिए, इस लेख में हम विचार करेंगे कि धातु क्या हैं, सामान्य विशेषताएं, गुण और उपयोग जो आज तक इतने प्रासंगिक हैं। आखिरकार, पाषाण युग के तुरंत बाद, धातु की एक पूरी आकाशगंगा का अनुसरण किया गया: तांबा, कांस्य और लोहा।
धातु: सामान्य विशेषताएं
इन सरल पदार्थों के सभी प्रतिनिधियों को क्या एकजुट करता है? बेशक, यह उनके क्रिस्टल जाली की संरचना, रासायनिक बंधों के प्रकार और परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की विशेषताएं हैं। आखिरकार, इसलिए विशिष्ट भौतिक गुण जो मनुष्यों द्वारा इन सामग्रियों के उपयोग का आधार हैं।
सबसे पहले धातुओं को आवर्त प्रणाली का रासायनिक तत्व मानें। इसमें, वे काफी स्वतंत्र रूप से स्थित हैं, जो आज तक ज्ञात 115 में से 95 कोशिकाओं पर कब्जा कर रहे हैं। सामान्य रूप से उनके स्थान की कई विशेषताएं हैंप्रणाली:
- वे समूह I और II के साथ-साथ III के मुख्य उपसमूह बनाते हैं, जो एल्यूमीनियम से शुरू होता है।
- सभी द्वितीयक उपसमूहों में केवल धातुएँ होती हैं।
- वे बोरॉन से एस्टैटिन तक सशर्त विकर्ण के नीचे स्थित हैं।
ऐसे डेटा के आधार पर, यह देखना आसान है कि सिस्टम के ऊपरी दाहिने हिस्से में गैर-धातुओं को एकत्र किया जाता है, और शेष स्थान उन तत्वों से संबंधित है जिन पर हम विचार कर रहे हैं।
इन सभी में परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की कई विशेषताएं हैं:
- बड़े परमाणु त्रिज्या, जिसके परिणामस्वरूप बाहरी इलेक्ट्रॉन और नाभिक के बीच का बंधन कमजोर हो जाता है, इसलिए धातुएं आसानी से इसे दूर कर देती हैं, कम करने वाले एजेंटों के रूप में कार्य करती हैं।
- बाहरी ऊर्जा परत में इलेक्ट्रॉनों की एक छोटी संख्या।
- समूह में ऊपर से नीचे तक तत्वों के धात्विक गुणों में वृद्धि होती है, और बाएं से दाएं की अवधि के साथ, इसके विपरीत, वे कमजोर हो जाते हैं। तो, सबसे मजबूत गैर-धातु फ्लोरीन है, और सबसे कमजोर फ्रैंशियम है।
धातुओं और अधातुओं की सामान्य विशेषताएं हमें उनकी संरचना में पैटर्न की पहचान करने की अनुमति देती हैं। इस प्रकार, पूर्व की क्रिस्टल जाली धात्विक, विशेष है। इसके नोड्स में एक साथ कई तरह के कण होते हैं:
- आयन;
- परमाणु;
- इलेक्ट्रॉन।
एक सामान्य बादल अंदर जमा होता है, जिसे इलेक्ट्रॉन गैस कहते हैं, जो इन पदार्थों के सभी भौतिक गुणों की व्याख्या करता है। उनके साथ एक ही नाम की धातुओं में रासायनिक बंधन का प्रकार।
भौतिक गुण
ऐसे कई पैरामीटर हैं जो सभी धातुओं को एकजुट करते हैं। उनके भौतिक की सामान्य विशेषताएंगुण इस तरह दिखते हैं।
- धातु चमक। पदार्थों के इस समूह के सभी प्रतिनिधियों के पास है। साथ ही, इसका अधिकांश भाग एक तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को परावर्तित करता है, इसलिए यह एक नरम सफेद-चांदी रंग का उत्सर्जन करता है। लेकिन कुछ (सोना, तांबा, कई मिश्रधातु) में पीली चमक होती है।
- लचीलापन और प्लास्टिसिटी। यह पैरामीटर धातुओं में भी निहित है। इस आधार पर सामान्य विशेषता, हालांकि, पूरी तरह से सटीक नहीं है, क्योंकि प्रतिनिधियों में बहुत नरम, निंदनीय और नमनीय हैं, और काफी नाजुक हैं जो मशीनी हैं। सबसे निंदनीय और नमनीय सोना, चांदी, तांबा, एल्यूमीनियम और अन्य हैं। कम निंदनीय - टिन, सीसा, मैंगनीज और अन्य।
- विद्युत और तापीय चालकता। यह बिना किसी अपवाद के सभी प्रतिनिधियों के पास है। धातुएँ प्रथम प्रकार की चालक होती हैं।
- उच्च गलनांक और क्वथनांक। इस आधार पर, उन्हें आग रोक (1500 डिग्री से ऊपर का तापमान), फ्यूज़िबल - निर्दिष्ट आंकड़े के नीचे विभाजित किया जाता है।
- हल्के और भारी धातुएं उनके घनत्व पर निर्भर करती हैं। यह जितना छोटा होता है, तत्व का परमाणु भार उतना ही छोटा होता है। सबसे हल्का लिथियम है, और सबसे भारी ऑस्मियम है।
- कठोरता। इस सूचक के लिए रिकॉर्ड धारक क्रोमियम है, और सबसे नरम सीज़ियम है, यह हाथों में पिघल जाता है।
सूचीबद्ध पैरामीटर - यह धातुओं की सामान्य विशेषता है, यानी वह सब कुछ जो उन्हें एक बड़े परिवार में जोड़ता है। हालांकि, यह समझा जाना चाहिए कि हर नियम के अपवाद हैं। इसके अलावा, इस तरह के बहुत सारे तत्व हैं। इसलिए, परिवार के भीतर ही,विभिन्न समूहों में विभाजन हैं, जिन पर हम नीचे विचार करेंगे और जिसके लिए हम विशिष्ट विशेषताओं का संकेत देंगे।
रासायनिक गुण
रसायन विज्ञान की दृष्टि से सभी धातुएं अपचायक हैं। और, बहुत मजबूत। बाहरी स्तर में जितने कम इलेक्ट्रॉन होंगे और परमाणु त्रिज्या जितनी बड़ी होगी, निर्दिष्ट पैरामीटर के अनुसार धातु उतनी ही मजबूत होगी।
इसके परिणामस्वरूप, धातुएँ इसके साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम होती हैं:
- अधातु;
- पानी;
- एसिड;
- क्षार के साथ (उभयचर धातु);
- ऑक्साइड;
- कमजोर धातुओं के लवण।
यह रासायनिक गुणों का एक सामान्य अवलोकन मात्र है। आखिरकार, तत्वों के प्रत्येक समूह के लिए वे विशुद्ध रूप से व्यक्तिगत हैं।
क्षारीय पृथ्वी धातु
क्षारीय पृथ्वी धातुओं की सामान्य विशेषताएं इस प्रकार हैं:
- बाहरी स्तर पर दो इलेक्ट्रॉन हों।
- वे बेरिलियम को छोड़कर, आवधिक प्रणाली के मुख्य उपसमूह का दूसरा समूह बनाते हैं।
- सामान्य परिस्थितियों में, ये ठोस होते हैं जिन्हें चाकू से नहीं काटा जा सकता।
- साधारण धातुओं का रंग सिल्वर-ग्रे होता है, जो हवा में ऑक्साइड फिल्म से ढका होता है।
- उनकी रासायनिक गतिविधि अधिक होती है, यह मैग्नीशियम से रेडियम तक बढ़ जाती है।
- प्रकृति में व्यापक, विशेष रूप से कैल्शियम। सरल रूप में, वे उच्च गतिविधि के कारण नहीं पाए जाते हैं, लेकिन वे कई अलग-अलग यौगिक बनाते हैं जो मनुष्यों के लिए महत्वपूर्ण हैं।
- जैविक रूप से महत्वपूर्ण। कैल्शियम और मैग्नीशियम मानव शरीर के महत्वपूर्ण ट्रेस तत्व हैं औरजानवरों। मैग्नीशियम भी पौधे क्लोरोफिल का हिस्सा है।
इस प्रकार, क्षारीय पृथ्वी धातु एस-परिवार के सामान्य तत्व हैं, उच्च रासायनिक गतिविधि का प्रदर्शन करते हैं और शरीर में जैविक प्रक्रियाओं में मजबूत कम करने वाले एजेंट और महत्वपूर्ण भागीदार हैं।
क्षार धातु
क्षार धातुओं की सामान्य विशेषता उनके नाम से शुरू होती है। उन्होंने इसे पानी में घुलने की क्षमता के लिए प्राप्त किया, जिससे क्षार - कास्टिक हाइड्रॉक्साइड बनते हैं। पानी के साथ प्रतिक्रियाएं बहुत हिंसक होती हैं, कभी-कभी ज्वलनशील होती हैं। ये पदार्थ प्रकृति में मुक्त रूप में नहीं पाए जाते, क्योंकि इनकी रासायनिक क्रिया बहुत अधिक होती है। वे हवा, जलवाष्प, अधातु, अम्ल, ऑक्साइड और लवण, लगभग हर चीज के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।
यह उनकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना के कारण है। बाहरी स्तर पर केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है, जिसे वे आसानी से दे देते हैं। ये सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंट हैं, यही वजह है कि इन्हें अपने शुद्ध रूप में प्राप्त करने में काफी लंबा समय लगा। यह पहली बार हम्फ्री डेवी द्वारा 18 वीं शताब्दी में सोडियम हाइड्रॉक्साइड के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा किया गया था। अब इस समूह के सभी प्रतिनिधियों को इस पद्धति का उपयोग करके खनन किया जाता है।
क्षार धातुओं की सामान्य विशेषता इस तथ्य में निहित है कि वे आवर्त प्रणाली के मुख्य उपसमूह के पहले समूह का गठन करते हैं। ये सभी महत्वपूर्ण तत्व हैं जो मनुष्य द्वारा उपयोग किए जाने वाले कई मूल्यवान प्राकृतिक यौगिकों का निर्माण करते हैं।
डी- और एफ-परिवारों की धातुओं की सामान्य विशेषताएं
तत्वों के इस समूह में वे सभी शामिल हैंजिसका ऑक्सीकरण भिन्न हो सकता है। इसका मतलब यह है कि, शर्तों के आधार पर, धातु ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट दोनों के रूप में कार्य कर सकती है। ऐसे तत्वों में प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने की एक बड़ी क्षमता होती है। उनमें से बड़ी संख्या में उभयचर पदार्थ।
इन सभी परमाणुओं का सामान्य नाम संक्रमण तत्व है। उन्होंने इसे इस तथ्य के लिए प्राप्त किया कि, उनके गुणों के संदर्भ में, वे वास्तव में खड़े हैं, जैसे कि बीच में, एस-परिवार की विशिष्ट धातुओं और पी-परिवार की गैर-धातुओं के बीच।
संक्रमण धातुओं की सामान्य विशेषता उनके समान गुणों के पदनाम को दर्शाती है। वे इस प्रकार हैं:
- बाहरी स्तर पर बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन;
- बड़े परमाणु त्रिज्या;
- कई ऑक्सीकरण अवस्थाएं (+3 से +7 तक);
- वैलेंस इलेक्ट्रॉन d- या f-sublevel पर हैं;
- सिस्टम की 4-6 बड़ी अवधि बनाते हैं।
साधारण पदार्थों के रूप में, इस समूह की धातुएँ बहुत मजबूत, नमनीय और निंदनीय हैं, इसलिए इनका बहुत बड़ा औद्योगिक महत्व है।
आवधिक प्रणाली के पार्श्व उपसमूह
माध्यमिक उपसमूहों की धातुओं की सामान्य विशेषताएं पूरी तरह से संक्रमणकालीन धातुओं के साथ मेल खाती हैं। और यह आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि, वास्तव में, यह बिल्कुल वैसा ही है। यह सिर्फ इतना है कि सिस्टम के साइड उपसमूह डी- और एफ-परिवारों के प्रतिनिधियों, यानी संक्रमण धातुओं के प्रतिनिधियों द्वारा बनते हैं। इसलिए, हम कह सकते हैं कि ये अवधारणाएं समानार्थी हैं।
उनमें से सबसे सक्रिय और महत्वपूर्ण स्कैंडियम से जस्ता तक 10 प्रतिनिधियों की पहली पंक्ति है। ये सभी बड़े औद्योगिक महत्व के हैं और अक्सरमनुष्य द्वारा विशेष रूप से गलाने के लिए उपयोग किया जाता है।
मिश्र
धातुओं और मिश्र धातुओं की सामान्य विशेषताएं हमें यह समझने की अनुमति देती हैं कि इन पदार्थों का उपयोग कहाँ और कैसे संभव है। पिछले दशकों में इस तरह के यौगिकों में बड़े परिवर्तन हुए हैं, क्योंकि उनकी गुणवत्ता में सुधार के लिए अधिक से अधिक नए योजक खोजे जा रहे हैं और संश्लेषित किए जा रहे हैं।
आज सबसे प्रसिद्ध मिश्र हैं:
- पीतल;
- ड्यूरालुमिन;
- कच्चा लोहा;
- इस्पात;
- कांस्य;
- जीतेंगे;
- निक्रोम और अन्य।
मिश्र धातु क्या है? यह विशेष भट्टी उपकरणों में बाद वाले को गलाने से प्राप्त धातुओं का मिश्रण है। यह एक ऐसा उत्पाद प्राप्त करने के लिए किया जाता है जो इसे बनाने वाले शुद्ध पदार्थों के गुणों में श्रेष्ठ होता है।
धातुओं और अधातुओं के गुणों की तुलना
अगर हम सामान्य गुणों के बारे में बात करते हैं, तो धातुओं और गैर-धातुओं की विशेषताएं एक बहुत ही महत्वपूर्ण बिंदु में भिन्न होंगी: बाद के लिए, समान विशेषताओं को अलग नहीं किया जा सकता है, क्योंकि वे अपने भौतिक और रासायनिक गुणों में बहुत भिन्न होते हैं।
इसलिए, अधातुओं के लिए ऐसी विशेषता बनाना असंभव है। प्रत्येक समूह के प्रतिनिधियों पर अलग से विचार करना और उनके गुणों का वर्णन करना ही संभव है।
