जब लोग "धातु" शब्द सुनते हैं, तो यह आमतौर पर एक ठंडे और ठोस पदार्थ से जुड़ा होता है जो बिजली का संचालन करता है। हालांकि, धातु और उनके मिश्र एक दूसरे से बहुत भिन्न हो सकते हैं। ऐसे हैं जो भारी समूह से संबंधित हैं, इन पदार्थों का घनत्व सबसे अधिक है। और कुछ, जैसे लिथियम, इतने हल्के होते हैं कि वे पानी में तैर सकते हैं यदि केवल वे इसके साथ सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया नहीं करते हैं।

कौन सी धातुएँ सबसे अधिक सक्रिय होती हैं?

लेकिन कौन सी धातु सबसे तीव्र गुण प्रदर्शित करती है? सबसे सक्रिय धातु सीज़ियम है। सभी धातुओं में गतिविधि के मामले में, यह पहले स्थान पर है। इसके अलावा, उनके "भाइयों" को फ्रांसियम माना जाता है, जो दूसरे स्थान पर है, और एकतरफा है। लेकिन बाद के गुणों के बारे में बहुत कम जानकारी है।

सीज़ियम गुण

सीज़ियम एक ऐसा तत्व है जो हाथों में पिघलना भी उतना ही आसान है। सच है, यह केवल एक शर्त के तहत किया जा सकता है: यदि सीज़ियम एक गिलास ampoule में है। अन्यथा, धातु आसपास की हवा के साथ जल्दी से प्रतिक्रिया कर सकती है - प्रज्वलित। और पानी के साथ सीज़ियम की परस्पर क्रिया एक विस्फोट के साथ होती है - इसकी अभिव्यक्ति में यह सबसे सक्रिय धातु है। यह इस सवाल का जवाब है कि सीज़ियम को कंटेनरों में डालना इतना मुश्किल क्यों है।

इसे एक परखनली के अंदर रखने के लिए यह आवश्यक है कि यह विशेष कांच का बना हो और आर्गन या हाइड्रोजन से भरा हो। सीज़ियम का गलनांक 28.7 o C होता है। कमरे के तापमान पर, धातु अर्ध-तरल अवस्था में होती है। सीज़ियम एक सुनहरा-सफेद पदार्थ है। द्रव अवस्था में धातु प्रकाश को अच्छी तरह परावर्तित कर देती है। सीज़ियम वाष्प में हरा-नीला रंग होता है।

सीज़ियम की खोज कैसे हुई?

सबसे सक्रिय धातु पहला रासायनिक तत्व था, जिसकी उपस्थिति पृथ्वी की पपड़ी की सतह पर वर्णक्रमीय विश्लेषण की विधि का उपयोग करके पाई गई थी। जब वैज्ञानिकों को धातु का स्पेक्ट्रम मिला तो उन्होंने उसमें दो आसमानी-नीली रेखाएं देखीं। इस प्रकार, इस तत्व को इसका नाम मिला। लैटिन में कैसियस शब्द का अर्थ है "आकाश नीला"।

डिस्कवरी इतिहास

इसकी खोज जर्मन शोधकर्ताओं R. Bunsen और G. Kirchhoff की है। तब भी, वैज्ञानिकों की दिलचस्पी थी कि कौन सी धातुएँ सक्रिय हैं और कौन सी नहीं। 1860 में, शोधकर्ताओं ने दुर्खीम जलाशय से पानी की संरचना का अध्ययन किया। उन्होंने वर्णक्रमीय विश्लेषण की मदद से ऐसा किया। पानी के एक नमूने में वैज्ञानिकों को स्ट्रोंटियम, मैग्नीशियम, लिथियम और कैल्शियम जैसे तत्व मिले।

फिर उन्होंने स्पेक्ट्रोस्कोप से पानी की एक बूंद का विश्लेषण करने का फैसला किया। फिर उन्होंने दो चमकदार नीली रेखाएँ देखीं, जो एक दूसरे से बहुत दूर नहीं थीं। उनमें से एक व्यावहारिक रूप से अपनी स्थिति में स्ट्रोंटियम धातु की रेखा के साथ मेल खाता था। वैज्ञानिकों ने तय किया कि जिस पदार्थ की उन्होंने पहचान की वह अज्ञात था और इसके लिए क्षार धातुओं के समूह को जिम्मेदार ठहराया।

उसी वर्ष, बन्सन ने अपने सहयोगी, फोटोकेमिस्ट जी. रोस्को को एक पत्र लिखा, जिसमें उन्होंने इस खोज के बारे में बताया। और आधिकारिक तौर पर, 10 मई, 1860 को बर्लिन अकादमी में वैज्ञानिकों की एक बैठक में सीज़ियम की घोषणा की गई थी। छह महीने के बाद, बन्सन लगभग 50 ग्राम सीज़ियम क्लोरोप्लाटिनाइट को अलग करने में सक्षम था। अंततः सबसे सक्रिय धातु प्राप्त करने के लिए वैज्ञानिकों ने 300 टन खनिज पानी को संसाधित किया और उप-उत्पाद के रूप में लगभग 1 किलो लिथियम क्लोराइड अलग किया। इससे पता चलता है कि मिनरल वाटर में बहुत कम सीज़ियम होता है।

सीज़ियम प्राप्त करने की कठिनाई लगातार वैज्ञानिकों को इसमें शामिल खनिजों की खोज करने के लिए प्रेरित कर रही है, जिनमें से एक प्रदूषण है। लेकिन अयस्कों से सीज़ियम का निष्कर्षण हमेशा अधूरा होता है, ऑपरेशन के दौरान, सीज़ियम बहुत जल्दी नष्ट हो जाता है। यह इसे धातु विज्ञान में सबसे दुर्गम पदार्थों में से एक बनाता है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी की पपड़ी में प्रति टन 3.7 ग्राम सीज़ियम होता है। और एक लीटर समुद्री जल में केवल 0.5 माइक्रोग्राम पदार्थ ही सर्वाधिक सक्रिय धातु है। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि सीज़ियम का निष्कर्षण सबसे अधिक श्रम-गहन प्रक्रियाओं में से एक है।

रूस में रसीद

जैसा कि उल्लेख किया गया है, मुख्य खनिज जिससे सीज़ियम प्राप्त होता है, वह प्रदूषित है। और यह सबसे सक्रिय धातु एक दुर्लभ एवोगैड्राइट से भी प्राप्त की जा सकती है। उद्योग में, यह प्रदूषित है जिसका उपयोग किया जाता है। सोवियत संघ के पतन के बाद रूस में इसका खनन नहीं किया गया था, इस तथ्य के बावजूद कि उस समय भी मरमंस्क के पास वोरोन्या टुंड्रा में सीज़ियम के विशाल भंडार की खोज की गई थी।

जब तक घरेलू उद्योग सीज़ियम निकालने का जोखिम उठा सकता था, तब तक इस जमा को विकसित करने का लाइसेंस कनाडा की एक कंपनी द्वारा प्राप्त कर लिया गया था। अब सीज़ियम का निष्कर्षण नोवोसिबिर्स्क कंपनी सीजेएससी रेयर मेटल्स प्लांट द्वारा किया जाता है।

सीज़ियम का उपयोग

इस धातु का उपयोग विभिन्न सौर सेल बनाने के लिए किया जाता है। और सीज़ियम यौगिकों का उपयोग प्रकाशिकी की विशेष शाखाओं में भी किया जाता है - अवरक्त उपकरणों के निर्माण में, सीज़ियम का उपयोग उन स्थलों के निर्माण में किया जाता है जो आपको दुश्मन के उपकरण और जनशक्ति को नोटिस करने की अनुमति देते हैं। इसका उपयोग विशेष बनाने के लिए भी किया जाता है धातु हॉलिडेदीपक।

लेकिन यह इसके आवेदन के दायरे को समाप्त नहीं करता है। सीज़ियम के आधार पर कई दवाएं भी बनाई गई हैं। ये डिप्थीरिया, पेप्टिक अल्सर, शॉक और सिज़ोफ्रेनिया के इलाज के लिए दवाएं हैं। लिथियम लवण की तरह, सीज़ियम लवण में मानदंड गुण होते हैं - या, बस, वे भावनात्मक पृष्ठभूमि को स्थिर करने में सक्षम होते हैं।

फ्रांसियम धातु

सबसे तीव्र गुणों वाली धातुओं में से एक फ्रांसियम है। इसे धातु के खोजकर्ता की मातृभूमि के सम्मान में इसका नाम मिला। फ्रांस में पैदा हुए एम. पेरे ने 1939 में एक नए रासायनिक तत्व की खोज की। यह उन तत्वों में से एक है जिसके बारे में स्वयं रसायनज्ञ भी कोई निष्कर्ष निकालना मुश्किल पाते हैं।

फ्रांसियम सबसे भारी धातु है। वहीं, सबसे सक्रिय धातु सीज़ियम के साथ-साथ फ्रांसियम है। फ्रांसियम में यह दुर्लभ संयोजन है - उच्च रासायनिक गतिविधि और कम परमाणु स्थिरता। इसके सबसे लंबे समय तक रहने वाले आइसोटोप का आधा जीवन केवल 22 मिनट का होता है। फ्रांसियम का उपयोग एक अन्य तत्व - एक्टिनियम का पता लगाने के लिए किया जाता है। साथ ही फ्रैंशियम लवण, इसे पहले कैंसर के ट्यूमर का पता लगाने के लिए उपयोग करने का प्रस्ताव दिया गया था। हालांकि, उच्च लागत के कारण, यह नमक उत्पादन के लिए लाभहीन है।

सबसे सक्रिय धातुओं की तुलना

यूनुनेनियम अभी तक खोजी गई धातु नहीं है। यह आवर्त सारणी की आठवीं पंक्ति में पहले स्थान पर होगा। इस तत्व का विकास और अनुसंधान रूस में संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान में किया जाता है। इस धातु में भी बहुत उच्च गतिविधि होनी चाहिए। यदि हम पहले से ज्ञात फ्रैंशियम और सीज़ियम की तुलना करते हैं, तो फ़्रांशियम में उच्चतम आयनीकरण क्षमता होगी - 380 kJ / mol।

सीज़ियम के लिए, यह आंकड़ा 375 kJ/mol है। लेकिन फ्रांसियम अभी भी सीज़ियम जितनी जल्दी प्रतिक्रिया नहीं करता है। इस प्रकार, सीज़ियम सबसे सक्रिय धातु है। यह उत्तर है (रसायन विज्ञान अक्सर पाठ्यक्रम में वह विषय होता है जिसके लिए आप एक समान प्रश्न पा सकते हैं), जो स्कूल में कक्षा और व्यावसायिक स्कूल दोनों में उपयोगी हो सकता है।

प्रश्न अनुभाग में सक्रिय धातुएँ, ये धातुएँ क्या हैं? लेखक द्वारा दिया गया ओलेसा ओलेस्किनासबसे अच्छा उत्तर है जो सबसे आसानी से इलेक्ट्रॉन दान करते हैं।
मेंडेलीव प्रणाली में धातुओं की गतिविधि ऊपर से नीचे और दाएं से बाएं तक बढ़ जाती है, इस प्रकार, सबसे अधिक सक्रिय फ्रांसियम है, जिसकी अंतिम परत पर 1 इलेक्ट्रॉन नाभिक से काफी दूर स्थित होता है।
सक्रिय - क्षार धातु (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)
वे क्षारीय पृथ्वी से नीच हैं (Ca, Sr, BA, Ra)
स्टर्लिट्ज़
कृत्रिम होशियारी
(116389)
उन्हें क्षारीय पृथ्वी के रूप में वर्गीकृत नहीं किया गया है

उत्तर से नतालिया कोसेन्को[गुरु]
जो आसानी से प्रतिक्रिया करते हैं

उत्तर से पाठक।[गुरु]
हवा, सोडियम, पोटेशियम, लिथियम में तेजी से ऑक्सीकरण।

उत्तर से केएसवाई[गुरु]
Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

उत्तर से Durchlaucht Furst[गुरु]
क्षार धातुएं डी। आई। मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी के समूह I के मुख्य उपसमूह के तत्व हैं: लिथियम ली, सोडियम ना, पोटेशियम के, रूबिडियम आरबी, सीज़ियम सीएस और फ्रांसियम फ्र। इन धातुओं को क्षारीय इसलिए कहा जाता है क्योंकि इनके अधिकांश यौगिक जल में घुलनशील होते हैं। स्लाव में, "लीच" का अर्थ है "विघटित", और इसने धातुओं के इस समूह का नाम निर्धारित किया। जब क्षार धातुओं को पानी में घोला जाता है, तो घुलनशील हाइड्रॉक्साइड बनते हैं, जिन्हें क्षार कहा जाता है।
पानी, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन के संबंध में क्षार धातुओं की उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, वे मिट्टी के तेल की एक परत के नीचे जमा हो जाते हैं। क्षार धातु के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए, आवश्यक आकार का एक टुकड़ा मिट्टी के तेल की एक परत के नीचे एक स्केलपेल के साथ सावधानीपूर्वक काट दिया जाता है, धातु की सतह को आर्गन वातावरण में हवा के साथ बातचीत के उत्पादों से अच्छी तरह से साफ किया जाता है, और केवल तब नमूना प्रतिक्रिया पोत में रखा जाता है।

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सभी धातुएं, उनकी रेडॉक्स गतिविधि के आधार पर, धातुओं की इलेक्ट्रोकेमिकल वोल्टेज श्रृंखला नामक एक श्रृंखला में संयुक्त होती हैं (क्योंकि इसमें धातुएं मानक विद्युत रासायनिक क्षमता बढ़ाने के क्रम में व्यवस्थित होती हैं) या धातु गतिविधि की एक श्रृंखला:

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H 2 , Cu, Hg, Ag, t, Au

सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील धातुएं हाइड्रोजन तक गतिविधि के क्रम में होती हैं, और धातु जितनी बाईं ओर स्थित होती है, उतनी ही अधिक सक्रिय होती है। गतिविधि श्रृंखला में हाइड्रोजन के बगल में धातु को निष्क्रिय माना जाता है।

अल्युमीनियम

एल्युमिनियम एक चांदी का सफेद रंग है। एल्यूमीनियम के मुख्य भौतिक गुण हल्कापन, उच्च तापीय और विद्युत चालकता हैं। मुक्त अवस्था में, हवा के संपर्क में आने पर, एल्यूमीनियम एक मजबूत ऑक्साइड फिल्म अल 2 ओ 3 से ढका होता है, जो इसे केंद्रित एसिड के लिए प्रतिरोधी बनाता है।

एल्युमिनियम पी-पारिवारिक धातुओं से संबंधित है। बाह्य ऊर्जा स्तर का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 3s 2 3p 1 है। अपने यौगिकों में, एल्यूमीनियम "+3" के बराबर ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है।

इस तत्व के पिघले हुए ऑक्साइड के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा एल्यूमीनियम प्राप्त किया जाता है:

2अल 2 ओ 3 \u003d 4एएल + 3ओ 2

हालांकि, उत्पाद की कम उपज के कारण, Na 3 और Al 2 O 3 के मिश्रण के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा एल्यूमीनियम प्राप्त करने की विधि का अधिक बार उपयोग किया जाता है। प्रतिक्रिया तब होती है जब 960C तक गर्म किया जाता है और उत्प्रेरक - फ्लोराइड्स (AlF 3, CaF 2, आदि) की उपस्थिति में, जबकि एल्यूमीनियम कैथोड पर छोड़ा जाता है, और ऑक्सीजन एनोड पर छोड़ा जाता है।

एल्यूमीनियम अपनी सतह से ऑक्साइड फिल्म को हटाने के बाद पानी के साथ बातचीत करने में सक्षम है (1), सरल पदार्थों (ऑक्सीजन, हैलोजन, नाइट्रोजन, सल्फर, कार्बन) (2-6), एसिड (7) और क्षार (8) के साथ बातचीत करता है:

2Al + 6H 2 O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2 (1)

2अल + 3 / 2ओ 2 \u003d अल 2 ओ 3 (2)

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 (3)

2Al + N 2 = 2AlN (4)

2अल + 3एस \u003d अल 2 एस 3 (5)

4अल + 3सी \u003d अल 4 सी 3 (6)

2Al + 3H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 (7)

2Al + 2NaOH + 3H 2 O \u003d 2Na + 3H 2 (8)

कैल्शियम

अपने मुक्त रूप में, Ca एक चांदी-सफेद धातु है। हवा के संपर्क में आने पर, यह तुरंत एक पीले रंग की फिल्म से ढक जाता है, जो हवा के घटक भागों के साथ इसके संपर्क का उत्पाद है। कैल्शियम एक काफी कठोर धातु है, इसमें एक घन चेहरा-केंद्रित क्रिस्टल जाली है।

बाह्य ऊर्जा स्तर का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 4s 2 है। इसके यौगिकों में, कैल्शियम "+2" के बराबर ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है।

कैल्शियम पिघले हुए लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है, सबसे अधिक बार क्लोराइड:

सीएसीएल 2 \u003d सीए + सीएल 2

कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के निर्माण के साथ पानी में घुलने में सक्षम है जो मजबूत बुनियादी गुणों (1) का प्रदर्शन करता है, ऑक्सीजन (2) के साथ प्रतिक्रिया करता है, ऑक्साइड बनाता है, गैर-धातुओं (3-8) के साथ बातचीत करता है, एसिड (9) में घुल जाता है:

सीए + एच 2 ओ \u003d सीए (ओएच) 2 + एच 2 (1)

2Ca + O 2 \u003d 2CaO (2)

सीए + बीआर 2 \u003d सीएबीआर 2 (3)

3सीए + एन 2 \u003d सीए 3 एन 2 (4)

2सीए + 2सी = सीए 2 सी 2 (5)

2सीए + 2पी = सीए 3 पी 2 (7)

सीए + एच 2 \u003d सीएएच 2 (8)

सीए + 2एचसीएल \u003d सीएसीएल 2 + एच 2 (9)

लोहा और उसके यौगिक

लोहा एक धूसर धातु है। अपने शुद्ध रूप में, यह काफी नरम, निंदनीय और नमनीय है। बाह्य ऊर्जा स्तर का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 3d 6 4s 2 है। अपने यौगिकों में, लोहा ऑक्सीकरण राज्यों "+2" और "+3" को प्रदर्शित करता है।

धात्विक लोहा जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करता है, एक मिश्रित ऑक्साइड (II, III) Fe 3 O 4 बनाता है:

3Fe + 4H 2 O (v) Fe 3 O 4 + 4H 2

हवा में, लोहे को आसानी से ऑक्सीकृत किया जाता है, विशेष रूप से नमी की उपस्थिति में (इसमें जंग लग जाता है):

3Fe + 3O 2 + 6H 2 O \u003d 4Fe (OH) 3

अन्य धातुओं की तरह, लोहा सरल पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए, हैलोजन (1), एसिड में घुल जाता है (2):

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2 (2)

लोहा यौगिकों की एक पूरी श्रृंखला बनाता है, क्योंकि यह कई ऑक्सीकरण अवस्थाओं को प्रदर्शित करता है: लोहा (II) हाइड्रॉक्साइड, लोहा (III) हाइड्रॉक्साइड, लवण, ऑक्साइड, आदि। तो, लोहे (II) हाइड्रॉक्साइड को बिना हवा के लोहे (II) लवण पर क्षार के घोल की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जा सकता है:

FeSO 4 + 2NaOH \u003d Fe (OH) 2 + Na 2 SO 4

आयरन (II) हाइड्रॉक्साइड एसिड में घुलनशील है और ऑक्सीजन की उपस्थिति में आयरन (III) हाइड्रॉक्साइड में ऑक्सीकृत होता है।

लोहे के लवण (II) कम करने वाले एजेंटों के गुणों को प्रदर्शित करते हैं और लोहे (III) यौगिकों में परिवर्तित हो जाते हैं।

आयरन ऑक्साइड (III) ऑक्सीजन में लोहे के दहन से प्राप्त नहीं किया जा सकता है; इसे प्राप्त करने के लिए, आयरन सल्फाइड को जलाना या अन्य लौह लवणों को शांत करना आवश्यक है:

4FeS 2 + 11O 2 \u003d 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

2FeSO 4 \u003d Fe 2 O 3 + SO 2 + 3H 2 O

आयरन (III) यौगिक कमजोर ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित करते हैं और मजबूत कम करने वाले एजेंटों के साथ OVR में प्रवेश करने में सक्षम हैं:

2FeCl 3 + H 2 S \u003d Fe (OH) 3 + 3NaCl

लोहा और इस्पात उत्पादन

स्टील और कच्चा लोहा कार्बन के साथ लोहे के मिश्र धातु हैं, और स्टील में कार्बन सामग्री 2% तक है, और कच्चा लोहा 2-4% है। स्टील्स और कास्ट आयरन में मिश्र धातु योजक होते हैं: स्टील्स - सीआर, वी, नी, और कास्ट आयरन - सी।

स्टील्स विभिन्न प्रकार के होते हैं, इसलिए, उनके उद्देश्य के अनुसार, संरचनात्मक, स्टेनलेस, उपकरण, गर्मी प्रतिरोधी और क्रायोजेनिक स्टील्स को प्रतिष्ठित किया जाता है। रासायनिक संरचना के अनुसार, कार्बन (निम्न, मध्यम और उच्च कार्बन) और मिश्र धातु (निम्न, मध्यम और उच्च मिश्र धातु) प्रतिष्ठित हैं। संरचना के आधार पर, ऑस्टेनिटिक, फेरिटिक, मार्टेंसिटिक, पर्लिटिक और बैनिटिक स्टील्स को प्रतिष्ठित किया जाता है।

स्टील ने राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के कई क्षेत्रों जैसे निर्माण, रसायन, पेट्रोकेमिकल, पर्यावरण संरक्षण, परिवहन ऊर्जा और अन्य उद्योगों में आवेदन पाया है।

कच्चा लोहा में कार्बन सामग्री के रूप के आधार पर - सीमेंटाइट या ग्रेफाइट, साथ ही उनकी मात्रा, कई प्रकार के कच्चा लोहा प्रतिष्ठित हैं: सफेद (सीमेंटाइट के रूप में कार्बन की उपस्थिति के कारण फ्रैक्चर का हल्का रंग), ग्रे (ग्रेफाइट के रूप में कार्बन की उपस्थिति के कारण फ्रैक्चर का ग्रे रंग), निंदनीय और गर्मी प्रतिरोधी। कच्चा लोहा बहुत भंगुर मिश्र धातु हैं।

कच्चा लोहा के आवेदन के क्षेत्र व्यापक हैं - कलात्मक सजावट (बाड़, द्वार), शरीर के अंग, नलसाजी उपकरण, घरेलू सामान (पान) कच्चा लोहा से बने होते हैं, इसका उपयोग मोटर वाहन उद्योग में किया जाता है।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

व्यायाम	26.31 ग्राम वजन वाले मैग्नीशियम और एल्यूमीनियम का एक मिश्र धातु हाइड्रोक्लोरिक एसिड में भंग कर दिया गया था। इस मामले में 31.024 लीटर रंगहीन गैस निकली। मिश्र धातु में धातुओं के द्रव्यमान अंशों का निर्धारण करें।
फेसला	दोनों धातुएं हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम हैं, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन निकलता है: Mg + 2HCl \u003d MgCl 2 + H 2 2Al + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + 3H 2 मुक्त हाइड्रोजन के मोल की कुल संख्या ज्ञात कीजिए: वी(एच 2) \u003d वी (एच 2) / वी एम वी (एच 2) \u003d 31.024 / 22.4 \u003d 1.385 मोल मान लें कि पदार्थ Mg की मात्रा x mol है, और Al y mol है। फिर, प्रतिक्रिया समीकरणों के आधार पर, हम हाइड्रोजन के मोल की कुल संख्या के लिए एक व्यंजक लिख सकते हैं: एक्स + 1.5y = 1.385 हम मिश्रण में धातुओं के द्रव्यमान को व्यक्त करते हैं: फिर, मिश्रण का द्रव्यमान समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाएगा: 24x + 27y = 26.31 हमें समीकरणों की एक प्रणाली मिली: एक्स + 1.5y = 1.385 24x + 27y = 26.31 आइए इसे हल करें: 33.24 -36y + 27y \u003d 26.31 वी (अल) = 0.77 mol वी (एमजी) = 0.23mol फिर, मिश्रण में धातुओं का द्रव्यमान: मी (एमजी) \u003d 24 × 0.23 \u003d 5.52 ग्राम एम(अल) \u003d 27 × 0.77 \u003d 20.79 ग्राम मिश्रण में धातुओं के द्रव्यमान अंश ज्ञात कीजिए: ώ = मी (मी) / मी योग × 100% (मिलीग्राम) = 5.52 / 26.31 × 100% = 20.98% (अल) = 100 - 20.98 = 79.02%
जवाब	मिश्र धातु में धातुओं का द्रव्यमान अंश: 20.98%, 79.02%

वे धातुएँ जो सरलता से अभिक्रिया करती हैं, सक्रिय धातु कहलाती हैं। इनमें क्षार, क्षारीय पृथ्वी धातु और एल्यूमीनियम शामिल हैं।

आवर्त सारणी में स्थिति

मेंडलीफ की आवर्त सारणी में तत्वों के धात्विक गुण बाएं से दाएं कमजोर होते जाते हैं। इसलिए, समूह I और II के तत्वों को सबसे अधिक सक्रिय माना जाता है।

चावल। 1. आवर्त सारणी में सक्रिय धातुएँ।

सभी धातुएं अपचायक हैं और बाहरी ऊर्जा स्तर पर इलेक्ट्रॉनों के साथ आसानी से भाग लेती हैं। सक्रिय धातुओं में केवल एक या दो संयोजकता इलेक्ट्रॉन होते हैं। इस मामले में, धातु के गुणों को ऊर्जा स्तरों की संख्या में वृद्धि के साथ ऊपर से नीचे तक बढ़ाया जाता है, क्योंकि। एक इलेक्ट्रॉन परमाणु के नाभिक से जितना दूर होता है, उसके लिए अलग होना उतना ही आसान होता है।

क्षार धातुओं को सबसे अधिक सक्रिय माना जाता है:

• लिथियम;
• सोडियम;
• पोटैशियम;
• रूबिडियम;
• सीज़ियम;
• फ्रांसियम

क्षारीय पृथ्वी धातुएँ हैं:

• बेरिलियम;
• मैग्नीशियम;
• कैल्शियम;
• स्ट्रोंटियम;
• बेरियम;
• रेडियम

आप धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला द्वारा धातु की गतिविधि की डिग्री का पता लगा सकते हैं। हाइड्रोजन के बाईं ओर एक तत्व जितना अधिक स्थित होता है, वह उतना ही अधिक सक्रिय होता है। हाइड्रोजन के दायीं ओर की धातुएँ निष्क्रिय हैं और केवल सांद्र अम्लों के साथ परस्पर क्रिया कर सकती हैं।

चावल। 2. धातुओं के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला।

रसायन विज्ञान में सक्रिय धातुओं की सूची में समूह III और हाइड्रोजन के बाईं ओर स्थित एल्यूमीनियम भी शामिल है। हालांकि, एल्यूमीनियम सक्रिय और मध्यम सक्रिय धातुओं की सीमा पर स्थित है और सामान्य परिस्थितियों में कुछ पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।

गुण

सक्रिय धातुएं नरम होती हैं (चाकू से काटी जा सकती हैं), हल्की होती हैं, और इनका गलनांक कम होता है।

धातुओं के मुख्य रासायनिक गुण तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं।

प्रतिक्रिया	समीकरण	अपवाद
क्षार धातुएँ हवा में अनायास प्रज्वलित हो जाती हैं, ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया करती हैं	के + ओ 2 → केओ 2	लिथियम केवल उच्च तापमान पर ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है।
क्षारीय पृथ्वी धातु और एल्यूमीनियम हवा में ऑक्साइड फिल्म बनाते हैं, और गर्म होने पर स्वतः ही प्रज्वलित हो जाते हैं।	2Ca + O 2 → 2CaO
साधारण पदार्थों से अभिक्रिया करके लवण बनाते हैं	सीए + बीआर 2 → सीएबीआर 2; - 2अल + 3एस → अल 2 एस 3	एल्युमिनियम हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया नहीं करता है
पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करते हुए, क्षार और हाइड्रोजन बनाते हैं	- सीए + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2	लिथियम के साथ प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है। ऑक्साइड फिल्म को हटाने के बाद ही एल्युमिनियम पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है।
अम्लों से अभिक्रिया करके लवण बनाते हैं	सीए + 2एचसीएल → सीएसीएल 2 + एच 2; 2K + 2HMnO 4 → 2KMnO 4 + H 2
नमक के घोल से प्रतिक्रिया करें, पहले पानी से और फिर नमक के साथ प्रतिक्रिया करें	2Na + CuCl 2 + 2H 2 O: 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2; - 2NaOH + CuCl 2 → Cu(OH) 2 + 2NaCl

सक्रिय धातुएं आसानी से प्रतिक्रिया करती हैं, इसलिए प्रकृति में वे केवल मिश्रण में पाए जाते हैं - खनिज, चट्टानें।

चावल। 3. खनिज और शुद्ध धातु।

हमने क्या सीखा?

सक्रिय धातुओं में समूह I और II के तत्व शामिल हैं - क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु, साथ ही साथ एल्यूमीनियम। उनकी गतिविधि परमाणु की संरचना के कारण होती है - कुछ इलेक्ट्रॉनों को बाहरी ऊर्जा स्तर से आसानी से अलग किया जाता है। ये नरम प्रकाश धातुएं हैं जो सरल और जटिल पदार्थों के साथ जल्दी से प्रतिक्रिया करती हैं, जिससे ऑक्साइड, हाइड्रॉक्साइड, लवण बनते हैं। एल्यूमीनियम हाइड्रोजन के करीब है और पदार्थों के साथ इसकी प्रतिक्रिया के लिए अतिरिक्त परिस्थितियों की आवश्यकता होती है - उच्च तापमान, ऑक्साइड फिल्म का विनाश।

कमरे के तापमान (20 डिग्री सेल्सियस) पर, पारा को छोड़कर सभी धातुएं ठोस अवस्था में होती हैं और गर्मी और कुएं का संचालन करती हैं। जब काटा जाता है, तो धातुएँ चमकती हैं और कुछ, जैसे लोहा और निकल, चुंबकीय होते हैं। कई धातुएँ तन्य होती हैं - उनका उपयोग तार बनाने के लिए किया जा सकता है - और फोर्जिंग - उन्हें एक अलग आकार देना आसान है।

महान धातु

पृथ्वी की पपड़ी में महान धातुएं शुद्ध रूप में पाई जाती हैं, न कि यौगिकों की संरचना में। इनमें तांबा, चांदी, सोना और प्लेटिनम शामिल हैं। वे रासायनिक रूप से निष्क्रिय हैं और मुश्किल से दूसरों के साथ प्रवेश करते हैं। तांबा एक उत्तम धातु है। सोना सबसे निष्क्रिय तत्वों में से एक है। उनकी जड़ता के कारण, महान धातुएं जंग के लिए अतिसंवेदनशील नहीं होती हैं, इसलिए उनसे गहने और सिक्के बनाए जाते हैं। सोना इतना निष्क्रिय होता है कि प्राचीन सोने के टुकड़े आज भी चमकते हैं।

क्षारीय धातु

आवर्त सारणी में समूह 1 में 6 बहुत सक्रिय धातुएँ शामिल हैं। सोडियम और पोटेशियम। वे अपेक्षाकृत कम तापमान (पोटेशियम का गलनांक 64°C) पर पिघलते हैं और इतने नरम होते हैं कि उन्हें चाकू से काटा जा सकता है। ये धातुएँ जल से अभिक्रिया करके क्षारीय विलयन बनाती हैं, अतः इन्हें क्षारीय कहते हैं। पोटेशियम पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है। उसी समय, इसे छोड़ा जाता है, जो बकाइन की लौ से जलता है।

क्षारीय पृथ्वी धातु

दूसरा समूह (मैग्नीशियम और कैल्शियम सहित) बनाने वाली छह धातुओं को क्षारीय पृथ्वी धातु कहा जाता है। ये धातुएं कई खनिजों का हिस्सा हैं। तो, कैल्साइट में कैल्शियम मौजूद होता है, जिसकी शिराएँ चूना पत्थर और चाक में पाई जा सकती हैं। क्षारीय पृथ्वी धातुएं क्षार धातुओं की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील होती हैं, वे सख्त होती हैं और उच्च तापमान पर पिघल जाती हैं। कैल्शियम गोले, हड्डियों और स्पंज में पाया जाता है। मैग्नीशियम क्लोरोफिल का हिस्सा है, प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक हरे रंग का वर्णक।

तीसरे और चौथे समूह की धातु

इन समूहों की सात धातुएं आवर्त सारणी में संक्रमण धातुओं के दाईं ओर स्थित हैं। एल्युमिनियम सबसे कम सघन धातुओं में से एक है, इसलिए यह हल्का है। लेकिन सीसा बहुत घना है; इसका उपयोग स्क्रीन बनाने के लिए किया जाता है जो एक्स-रे से बचाता है। ये सभी धातुएं काफी नरम होती हैं और अपेक्षाकृत कम तापमान पर पिघल जाती हैं। उनमें से कई मिश्र धातुओं में उपयोग किए जाते हैं - विशिष्ट उद्देश्यों के लिए बनाए गए धातुओं के मिश्रण। साइकिल और हवाई जहाज एल्युमिनियम एलॉय से बनाए जाते हैं।

संक्रमण धातुओं

संक्रमण धातुओं में आमतौर पर धात्विक गुण होते हैं। वे मजबूत, कठोर, चमकदार होते हैं और उच्च तापमान पर पिघल जाते हैं। वे क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील होते हैं। इनमें लोहा, सोना, चांदी, क्रोमियम, निकल, तांबा शामिल हैं। वे सभी निंदनीय हैं और व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किए जाते हैं - शुद्ध रूप में और मिश्र धातुओं के रूप में। कार के द्रव्यमान का लगभग 77% हिस्सा धातुओं से बना है, मुख्य रूप से स्टील, यानी। लोहे और कार्बन का एक मिश्र धातु (लेख "" देखें)। चमक और जंग से सुरक्षा के लिए व्हील हब क्रोम प्लेटेड स्टील से बने होते हैं। मशीन की बॉडी शीट स्टील से बनी है। टक्कर की स्थिति में स्टील के बंपर कार की सुरक्षा करते हैं।

गतिविधि पंक्ति

गतिविधि श्रृंखला में धातु की स्थिति इंगित करती है कि धातु कितनी आसानी से प्रतिक्रिया करता है। धातु जितनी अधिक सक्रिय होती है, उतनी ही आसानी से वह कम सक्रिय धातुओं से ऑक्सीजन लेती है। सक्रिय धातुओं को यौगिकों से अलग करना मुश्किल होता है, जबकि निष्क्रिय धातुएं शुद्ध रूप में पाई जाती हैं। पोटेशियम और सोडियम मिट्टी के तेल में जमा हो जाते हैं, क्योंकि वे तुरंत पानी और हवा के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। कॉपर सस्ती धातुओं में सबसे कम सक्रिय है। इसका उपयोग पाइप, गर्म पानी की टंकियों और बिजली के तारों के उत्पादन में किया जाता है।

धातु और ज्वाला

कुछ धातुएँ, जब आग के पास लायी जाती हैं, तो लौ को एक निश्चित रंग देती हैं। यौगिक में किसी विशेष धातु की उपस्थिति लौ के रंग से निर्धारित की जा सकती है। ऐसा करने के लिए, पदार्थ का एक दाना अक्रिय प्लैटिनम से बने तार के अंत में एक लौ में रखा जाता है। सोडियम यौगिक लौ को पीला, तांबे के यौगिकों को नीला-हरा, कैल्शियम यौगिकों को लाल और पोटेशियम यौगिकों को बकाइन रंग में रंगते हैं। आतिशबाजी की संरचना में विभिन्न धातुएं शामिल हैं, जो लौ को अलग-अलग रंग देती हैं। बेरियम हरा है, स्ट्रोंटियम लाल है, सोडियम पीला है, और तांबा नीला-हरा है।

जंग

जंग एक रासायनिक प्रतिक्रिया है जो तब होती है जब कोई धातु हवा या पानी के संपर्क में आती है। धातु वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया करती है, और इसकी सतह पर एक ऑक्साइड बनता है। धातु अपनी चमक खो देती है और लेपित हो जाती है। अत्यधिक सक्रिय धातुएं कम सक्रिय धातुओं की तुलना में तेजी से संक्षारित होती हैं। शूरवीरों ने स्टील के कवच को तेल या मोम से चिकनाई दी ताकि उसमें जंग न लगे (स्टील में बहुत सारा लोहा होता है)। जंग से बचाने के लिए, स्टील कार बॉडी को पेंट की कई परतों से ढका जाता है। कुछ धातुएं (उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम) एक घने ऑक्साइड फिल्म से ढकी होती हैं जो उनकी रक्षा करती हैं। लोहा, जब जंग लग जाता है, एक ढीली ऑक्साइड फिल्म बनाता है, जो पानी के साथ प्रतिक्रिया करने पर जंग देता है। जंग की परत आसानी से उखड़ जाती है, और जंग की प्रक्रिया गहराई में फैल जाती है। जंग से बचाने के लिए, स्टील के डिब्बे को टिन की एक परत के साथ लेपित किया जाता है, एक कम सक्रिय धातु। बड़े ढांचे, जैसे कि पुल, पेंट द्वारा जंग से सुरक्षित हैं। मशीनों के चलने वाले हिस्से, जैसे साइकिल की चेन, जंग को रोकने के लिए तेल से चिकनाई की जाती है।

जस्ता की एक परत के साथ कोटिंग करके स्टील को जंग से बचाने की विधि को गैल्वनाइजेशन कहा जाता है। जस्ता स्टील की तुलना में अधिक सक्रिय है, इसलिए यह इससे ऑक्सीजन "खींचता" है। यहां तक ​​कि अगर जस्ता परत खरोंच हो जाती है, तो हवा में ऑक्सीजन लोहे की तुलना में जस्ता के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करेगा। जहाजों को जंग से बचाने के लिए, जस्ता या मैग्नीशियम के ब्लॉक उनके पतवार से जुड़े होते हैं, जो खुद को खराब करते हैं, लेकिन जहाज की रक्षा करते हैं। जंग के खिलाफ अतिरिक्त सुरक्षा के लिए, पेंटिंग से पहले कार बॉडी की स्टील शीट को सफाई से गैल्वेनाइज्ड किया जाता है। अंदर से वे कभी-कभी प्लास्टिक से ढके होते हैं।

धातुओं की खोज कैसे हुई

यह संभावना है कि लोगों ने संयोग से धातुओं को प्राप्त करना सीख लिया, जब धातुओं को चारकोल भट्टियों में गर्म करके खनिजों से निकाला गया था। अपचयन अभिक्रिया के दौरान यौगिक से शुद्ध धातु निकलती है। ब्लास्ट फर्नेस की क्रिया ऐसी प्रतिक्रियाओं पर आधारित होती है। लगभग 4000 ई.पू सुमेरियन (लेख "" में और अधिक जानकारी प्राप्त करें) ने सोने, चांदी और तांबे के हेलमेट और खंजर बनाए। सबसे पहले, लोगों ने तांबा, सोना और चांदी को संसाधित करना सीखा, अर्थात। महान धातुएं क्योंकि वे अपने शुद्ध रूप में होती हैं। लगभग 3500 ई.पू सुमेरियों ने कांस्य बनाना सीखा - तांबे और टिन का मिश्र धातु। महान धातुओं की तुलना में कांस्य अधिक मजबूत होता है। लोहे की खोज बाद में हुई, क्योंकि इसे यौगिकों से निकालने के लिए बहुत अधिक तापमान की आवश्यकता होती है। दाईं ओर का चित्र एक कांस्य कुल्हाड़ी (500 ईसा पूर्व) और एक सुमेरियन कांस्य कटोरा दिखाता है।

1735 तक, लोग केवल कुछ धातुओं को जानते थे: तांबा, चांदी, सोना, लोहा, पारा, टिन, जस्ता, विस्मुट, सुरमा और सीसा। एल्युमीनियम की खोज 1825 में हुई थी। आज, वैज्ञानिकों ने परमाणु रिएक्टर में न्यूट्रॉन और अन्य प्राथमिक कणों के साथ यूरेनियम को विकिरणित करके कई नई धातुओं को संश्लेषित किया है। ये तत्व अस्थिर होते हैं और बहुत जल्दी क्षय हो जाते हैं।