कक्षा 10 विज्ञान NCERT समाधान: तत्वों का आवर्त वर्गीकरण

Solution: हाँ, डॉबेराइनर के कुछ त्रिक न्यूलैंड्स के अष्टक के स्तंभों में भी पाए जाते हैं। न्यूलैंड्स के अष्टक सिद्धांत के अनुसार, तत्वों को उनके बढ़ते परमाणु भार के क्रम में व्यवस्थित करने पर, प्रत्येक आठवें तत्व के गुणधर्म पहले तत्व के समान होते हैं।

उदाहरण के लिए, लिथियम (Li), सोडियम (Na), और पोटैशियम (K) एक डॉबेराइनर त्रिक बनाते हैं। न्यूलैंड्स की व्यवस्था में भी, लिथियम के बाद आने वाले आठवें तत्व के रूप में सोडियम आता है, और सोडियम के बाद आने वाले आठवें तत्व के रूप में पोटैशियम आता है। इस प्रकार, ये तत्व न्यूलैंड्स के अष्टक के स्तंभों में भी एक साथ पाए जाते हैं, जो समान रासायनिक गुणों को दर्शाते हैं।

Solution: डॉबेराइनर के वर्गीकरण की मुख्य सीमाएँ निम्नलिखित हैं:

1. डॉबेराइनर केवल उस समय ज्ञात तत्वों में से केवल तीन ही त्रिक (समूहों) की पहचान कर सके।
2. यह वर्गीकरण सभी ज्ञात तत्वों पर लागू नहीं होता था, क्योंकि सभी तत्वों को त्रिकों में व्यवस्थित नहीं किया जा सका।
3. जैसे-जैसे नए तत्वों की खोज हुई, यह वर्गीकरण और भी कम उपयोगी साबित हुआ।

Solution: न्यूलैंड्स के अष्टक सिद्धांत की मुख्य सीमाएँ निम्नलिखित हैं:

1. यह सिद्धांत केवल कैल्शियम (परमाणु भार 40) तक के तत्वों के लिए ही ठीक पाया गया। कैल्शियम के बाद आने वाले तत्वों के गुणधर्म अष्टक नियम के अनुसार नहीं थे।
2. न्यूलैंड्स ने यह माना कि प्रकृति में केवल 56 तत्व ही पाए जाते हैं और भविष्य में कोई नया तत्व नहीं खोजा जाएगा जो इस नियम का उल्लंघन करे। यह धारणा गलत साबित हुई।
3. नए खोजे गए तत्वों के गुणों को इस सिद्धांत में समायोजित करना कठिन था।
4. कुछ तत्वों को एक साथ रखने पर उनके गुणधर्म मेल नहीं खाते थे।

Solution: मेन्डेलीफ की आवर्त सारणी में तत्वों को उनके परमाणु भार और समान रासायनिक गुणों के आधार पर व्यवस्थित किया गया था। ऑक्साइड के सूत्र का अनुमान लगाने के लिए, हम तत्व के समूह और आवर्त में उसकी स्थिति को देखते हैं।

मेन्डेलीफ की सारणी के अनुसार:

• K (पोटैशियम): यह समूह 1 का तत्व है, जिसकी संयोजकता +1 होती है। इसलिए, पोटैशियम ऑक्साइड का सूत्र $K\_2O$ होगा।
• C (कार्बन): यह समूह 14 का तत्व है, जिसकी सामान्य संयोजकता +4 होती है। इसलिए, कार्बन डाइऑक्साइड का सूत्र $CO\_2$ होगा।
• Al (एल्युमिनियम): यह समूह 13 का तत्व है, जिसकी संयोजकता +3 होती है। इसलिए, एल्युमिनियम ऑक्साइड का सूत्र $Al\_2O\_3$ होगा। (स्रोत में $Al\_2O\_2$ दिया गया है, जो संभवतः एक टाइपो है, सही सूत्र $Al\_2O\_3$ है)।
• Si (सिलिकॉन): यह समूह 14 का तत्व है, जिसकी सामान्य संयोजकता +4 होती है। इसलिए, सिलिकॉन डाइऑक्साइड का सूत्र $SiO\_2$ होगा।
• Ba (बेरियम): यह समूह 2 का तत्व है, जिसकी संयोजकता +2 होती है। इसलिए, बेरियम ऑक्साइड का सूत्र $BaO$ होगा।

Solution: मेन्डेलीफ ने अपनी आवर्त सारणी में कुछ खाली स्थान छोड़े थे ताकि भविष्य में खोजे जाने वाले तत्वों को उनमें स्थान दिया जा सके। उन्होंने इन तत्वों के गुणों का भी अनुमान लगाया था। गैलियम के अतिरिक्त, दो ऐसे तत्व जिनके लिए मेन्डेलीफ ने खाली स्थान छोड़ा था और बाद में उनकी खोज हुई, वे हैं:

1. स्कैंडियम (Sc): मेन्डेलीफ ने इसके लिए 'एका-बोरॉन' नाम दिया था और इसके गुणों का सटीक अनुमान लगाया था।
2. जर्मेनियम (Ge): मेन्डेलीफ ने इसके लिए 'एका-सिलिकॉन' नाम दिया था और इसके गुणों का भी सटीक अनुमान लगाया था।

Solution: मेन्डेलीफ ने अपनी आवर्त सारणी तैयार करने के लिए मुख्य रूप से दो मापदंड अपनाए:

1. परमाणु भार: उन्होंने तत्वों को उनके बढ़ते हुए परमाणु भार के क्रम में व्यवस्थित किया।
2. समान रासायनिक गुणधर्म: उन्होंने एक समान रासायनिक गुणधर्म वाले तत्वों को एक ही ऊर्ध्वाधर स्तंभ (समूह) में रखने का प्रयास किया। उन्होंने तत्वों के ऑक्साइड और हाइड्राइड के सूत्रों की समानता को भी ध्यान में रखा।

Solution: उत्कृष्ट गैसें (जैसे हीलियम, नियॉन, आर्गन) रासायनिक रूप से अत्यंत अक्रियाशील होती हैं क्योंकि उनके बाहरी कोश में इलेक्ट्रॉनों की संख्या पूर्ण होती है (हीलियम को छोड़कर, जिसके बाहरी कोश में 2 इलेक्ट्रॉन होते हैं)। इस अक्रिय प्रकृति के कारण, वे अन्य तत्वों के साथ आसानी से अभिक्रिया नहीं करती हैं। आवर्त सारणी में समान गुणधर्म वाले तत्वों को एक साथ रखा जाता है। चूँकि उत्कृष्ट गैसों के गुणधर्म अन्य तत्वों से बहुत भिन्न होते हैं, इसलिए उन्हें एक अलग समूह (समूह 18) में रखा गया ताकि आवर्त सारणी की समग्र व्यवस्था और तार्किकता बनी रहे।

Solution: आधुनिक आवर्त सारणी ने मेन्डेलीफ की आवर्त सारणी की कई विसंगतियों को सफलतापूर्वक दूर किया, जिसका मुख्य कारण तत्वों को परमाणु भार के बजाय परमाणु क्रमांक के आधार पर व्यवस्थित करना था।

1. समस्थानिकों की स्थिति: आधुनिक आवर्त सारणी में, तत्वों को उनके परमाणु क्रमांक के आधार पर व्यवस्थित किया जाता है। समस्थानिकों का परमाणु क्रमांक समान होता है, इसलिए उन्हें आवर्त सारणी में एक ही स्थान पर रखा जा सकता है, जिससे मेन्डेलीफ की सारणी की यह समस्या हल हो गई।
2. कोबाल्ट और निकेल की स्थिति: कोबाल्ट (परमाणु भार 58.9) का परमाणु भार निकेल (परमाणु भार 58.7) से अधिक है। मेन्डेलीफ की सारणी में, निकेल को कोबाल्ट से पहले रखा गया था, जो परमाणु भार के बढ़ते क्रम का उल्लंघन करता था। आधुनिक आवर्त सारणी में, उन्हें उनके परमाणु क्रमांकों के अनुसार सही क्रम में रखा गया है।
3. हाइड्रोजन की स्थिति: आधुनिक आवर्त सारणी में हाइड्रोजन को समूह 1 में रखा गया है क्योंकि यह क्षार धातुओं की तरह एक इलेक्ट्रॉन खोकर धनायन बनाता है, और इसे समूह 17 में भी रखा जा सकता है क्योंकि यह हैलोजन की तरह एक इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके ऋणायन बना सकता है। हालाँकि, इसे अक्सर एक विशेष स्थान दिया जाता है।
4. तत्वों के गुणों की भविष्यवाणी: आधुनिक आवर्त सारणी ने भी मेन्डेलीफ की तरह ही नए तत्वों के गुणों की भविष्यवाणी करने की क्षमता प्रदान की है, जो इसके व्यवस्थित आधार को दर्शाता है।

Solution: मैग्नीशियम (Mg) की तरह रासायनिक अभिक्रियाशीलता दिखाने वाले दो तत्व बैरीलियम (Be) और कैल्सियम (Ca) हैं।

चयन का आधार:

मैग्नीशियम, बैरीलियम और कैल्सियम, ये सभी तत्व आवर्त सारणी के समूह 2 (क्षारीय मृदा धातुएँ) के सदस्य हैं। समूह 2 के तत्वों के बाहरी कोश में 2 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। रासायनिक अभिक्रियाशीलता मुख्य रूप से बाहरी कोश के इलेक्ट्रॉनों पर निर्भर करती है। चूँकि इन तीनों तत्वों के बाहरी कोश में 2 इलेक्ट्रॉन होते हैं, वे समान रासायनिक व्यवहार प्रदर्शित करते हैं, जैसे कि वे आसानी से 2 इलेक्ट्रॉन खोकर +2 आयन बनाते हैं।

मैग्नीशियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: 2, 8, 2

बैरिलियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: 2, 2

कैल्सियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: 2, 8, 8, 2

इन सभी के बाहरी कोश में 2 इलेक्ट्रॉन होने के कारण इनकी रासायनिक अभिक्रियाशीलता समान होती है।

Solution:

(a) तीन तत्वों जिनके सबसे बाहरी कोश में एक इलेक्ट्रॉन उपस्थित हो:

ये तत्व समूह 1 (क्षार धातुएँ) के सदस्य होते हैं।

उदाहरण: लिथियम (Li), सोडियम (Na), पोटैशियम (K)।

इनका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास क्रमशः 2,1; 2,8,1; और 2,8,8,1 है।

(b) दो तत्वों जिनके सबसे बाहरी कोश में दो इलेक्ट्रॉन उपस्थित हों:

ये तत्व समूह 2 (क्षारीय मृदा धातुएँ) के सदस्य होते हैं।

उदाहरण: मैग्नीशियम (Mg), कैल्सियम (Ca)।

इनका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास क्रमशः 2,8,2 और 2,8,8,2 है।

(c) तीन तत्वों जिनका बाहरी कोश पूर्ण हो:

ये तत्व उत्कृष्ट गैसें होती हैं, जिनका बाहरी कोश या तो 2 इलेक्ट्रॉनों (हीलियम) से या 8 इलेक्ट्रॉनों (अन्य उत्कृष्ट गैसें) से पूर्ण होता है।

उदाहरण: नियॉन (Ne), आर्गन (Ar), क्रिप्टन (Kr)।

इनका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास क्रमशः 2,8; 2,8,8; और 2,8,8,8 है।

Solution:

(a) लीथियम, सोडियम, पोटैशियम के परमाणुओं में समानता:

हाँ, इन तत्वों के परमाणुओं में समानता है। ये तीनों तत्व समूह 1 (क्षार धातुएँ) के सदस्य हैं और इनके सबसे बाहरी कोश में केवल एक इलेक्ट्रॉन (संयोजी इलेक्ट्रॉन) उपस्थित होता है। इसी कारण ये जल से अभिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस मुक्त करती हैं और धनायन (जैसे Li^+, Na^+, K^+) बनाती हैं। इनकी संयोजकता भी समान (अर्थात् 1) होती है।

(b) हीलियम और नियॉन के परमाणुओं में समानता:

हाँ, हीलियम और नियॉन के परमाणुओं में भी समानता है। ये दोनों उत्कृष्ट गैसें हैं और इनके सबसे बाहरी कोश पूर्ण होते हैं। हीलियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 2 है (पहला कोश पूर्ण) और नियॉन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 2, 8 है (बाहरी कोश पूर्ण)। बाहरी कोश के पूर्ण होने के कारण ये रासायनिक रूप से बहुत स्थिर होती हैं और इनकी अभिक्रियाशीलता अत्यंत कम होती है या नगण्य होती है। इनकी संयोजकता '0' होती है।

Solution: आधुनिक आवर्त सारणी के पहले दस तत्व हैं: हाइड्रोजन (H), हीलियम (He), लिथियम (Li), बेरिलियम (Be), बोरॉन (B), कार्बन (C), नाइट्रोजन (N), ऑक्सीजन (O), फ्लोरीन (F), और नियॉन (Ne)।

इनमें से धातुएँ हैं:

• लिथियम (Li)
• बेरिलियम (Be)

बोरॉन (B) को उपधातु माना जाता है, जबकि अन्य अधातुएँ हैं।

Solution: दिए गए तत्व हैं: गैलियम (Ga), जर्मेनियम (Ge), आर्सेनिक (As), सेलेनियम (Se), और बेरिलियम (Be)।

धात्विक अभिलक्षण आवर्त सारणी में बाईं से दाईं ओर जाने पर घटता है और ऊपर से नीचे की ओर जाने पर बढ़ता है।

इन तत्वों की आवर्त सारणी में स्थिति को देखें:

• बेरिलियम (Be) दूसरे आवर्त में है।
• गैलियम (Ga), जर्मेनियम (Ge), आर्सेनिक (As), सेलेनियम (Se) चौथे आवर्त में हैं।

दूसरे आवर्त में होने के कारण, बेरिलियम (Be) समूह में सबसे ऊपर स्थित तत्वों की तुलना में कम धात्विक होगा, लेकिन यह चौथे आवर्त के तत्वों की तुलना में अधिक धात्विक अभिलक्षण दिखाएगा यदि वे समान समूह में होते।

चौथे आवर्त में, बाईं से दाईं ओर जाने पर धात्विक अभिलक्षण घटता है। तत्वों का क्रम लगभग इस प्रकार है: Ga (समूह 13), Ge (समूह 14), As (समूह 15), Se (समूह 16)।

इस क्रम के अनुसार, गैलियम (Ga) सबसे बाईं ओर है, इसलिए इसमें सबसे अधिक धात्विक अभिलक्षण होना चाहिए। हालाँकि, प्रश्न में दिए गए विकल्पों में से, हमें सबसे अधिक धात्विक अभिलक्षण वाले तत्व का चयन करना है।

तुलना करने पर:

• Be (समूह 2, आवर्त 2)
• Ga (समूह 13, आवर्त 4)
• Ge (समूह 14, आवर्त 4)
• As (समूह 15, आवर्त 4)
• Se (समूह 16, आवर्त 4)

समूह 2 के तत्व समूह 13, 14, 15, 16 के तत्वों की तुलना में अधिक धात्विक होते हैं। इसलिए, बेरिलियम (Be) इन दिए गए तत्वों में सबसे अधिक धात्विक अभिलक्षण प्रदर्शित करेगा।

उत्तर: Be