धातु, अधातु और उपधातु (metals, non-metals and metalloids)

धातु (Metals), अधातु (Non-metal) और उपधातु (Semiconductors) विज्ञान में महत्वपूर्ण वर्गीकरण हैं, जो पदार्थों के गुणों और उपयोगों को समझने में मदद करते हैं। धातु जैसे लोहा, तांबा, और सोना मजबूत, चमकदार और विधुत का संचालन करने वाले होते हैं। अधातु जैसे ऑक्सीजन, सल्फर, और नाइट्रोजन हल्के चालक या विधुत के कुचालक होते हैं। उपधातु या मेटलॉयड्स (Metalloids), जैसे सिलिकॉन और आर्सेनिक, धातु और अधातु दोनों के गुण प्रदर्शित करते हैं। यह वर्गीकरण उद्योग, रसायन विज्ञान और रोजमर्रा के जीवन में उपयोगी है। आइये इस Post में हम इनके गुण, भौतिक और रासायनिक विशेषताओं के बारे में जानते हैं |

धातु (Metals) :-

  • e त्यागकर धनायन बनाती हैं।
  • ऑक्साइड → क्षारीय
  • ठोस व कठोर होती हैं।
  • अपवाद –
    • पारा/मर्करी (Hg)
    • → कमरे के ताप पर द्रव धातु
    • सीजियम (Cs) व गैलियम (Ga)
    • → हथेली पर रखने पर पिघल जाती हैं।
  • आघातवर्ध्यता व तन्यता का गुण पाया जाता है।
    • सर्वाधिक गुण
      → 1. सेना (Au) 2. चांदी (Ag)
  • विधुत व ऊष्मा की सुचालक –
    • → अपवाद – लेड/सीसा (Pb)
      (विधुत व ऊष्मा की कुचालक)
  • विधुत की सर्वाधिक सुचालक धातु –
    1. चांदी (Ag) 2. तांबा (Cu)

प्रमूख धातुएँ :-

Na (सोडियम) :-

  • लैटिन नाम → नेट्रियम
  • परमाणु क्रमांक → 11
  • आवर्त सारणी के ‘S’ Block में
    वर्ग → 1 (क्षार धातु)
  • मुलायम धातु (चाकू से काट सकते हैं।)
  • अति क्रियाशील धातु (पानी व वायु से क्रिया करती है।)
  • केरोसीन में रखा जाता हैं।

➞ नोट :-
द्रव Na → नाभिकीय (परमाणु) भट्टी में शीतलक या प्रशीतक के रूप में
सोडियम वाष्प → पीली सोडियम लैम्प में

कैल्सियम (Ca) :-

  • परमाणु क्रमांक → 20
  • आवर्त सारणी के → ‘S’ Block में
    वर्ग → 2 (क्षार मृदा धातु)
  • संयोजकता → + 2
  • दांत, हड्डियों व मांसपेशियों को मजबुत बनाने वाली

मैग्नीशियम (Mg) :-

  • परमाणु क्रमांक → 12
  • आवर्त सारणी के → ‘S’ Block
    वर्ग → 2 (क्षार मृदा धातु)
  • संयोजकता → + 2
  • अयस्क → कार्नेलाइट
  • पादपो के पर्णहरित (क्लोरोफिल) में पाई जाती हैं।

➞ नोट :-
फ्लेश बल्ब में मैग्नीशियम (Mg) का तंतु (फिलामेन्ट) व H2 gas भरी जाती हैं।

पोटेशियम (K) :-

  • परमाणु क्रमांक → 19
  • संयोजकता → + 1
  • अति क्रियाशील धातु
  • चाकू से काट सकते हैं।
  • पत्तियों में रंध्रों के खुलने व बंद होने के लिए जिम्मेदार

➞ नोट :-
सोडियम व पोटेशियम दोनों को चाकू से काट सकते हैं।

एल्युमिनियम (Al):-

  • परमाणु क्रमांक → 13
  • आवर्त सारणी के → ‘P’ Block में
  • पृथ्वी पर सर्वाधिक पायी जाने वाली धातु
  • स्वयं की ऑक्साइड परत (Al2O3) के नीचे सुरक्षित रहने वाली धातु
  • खाद्य पदार्थ (रोटी) लपेटने की पन्नी बनायी जाती है
  • अयस्क → बॉक्साइड/एल्युमिना/कॉरेन्डम

आयरन/लौहा (Fe) :-

  • परमाणु क्रमांक → 26
  • पृथ्वी पर दूसरी सर्वाधिक पायी जाने वाली धातु
  • अयस्क -
    • हेमेटाइट (Fe2O3)
    • मैग्नेटाइट (Fe3O4) → चुम्बकीय अयस्क व सर्वाधिक आयरन प्रतिशत
    • सिडेराइट
    • लिमोनाइट
  • निष्कर्षण → बेसेमर प्रक्रम से बात्या भट्टी में
  • आयरन, अम्लों से क्रिया करके निष्क्रिय हो जाता है।
  • Fe + अम्ल = H2 gas मुक्त
  • लौहा/आयरन, नम वायु में ऑक्साइड परत बनाता है जिससे जंग लगता है।
  • जंग लगने पर लोहे का
    • कुल भार → बढ़ता है।
    • शुद्ध लोहे की मात्रा → घटती हैं।

➞ नोट :-

  • लोहे को जंग से बचाने हेतु जस्ता/जिंक (Zn) की परत चढ़ाते हैं।
  • लोहे पर जस्ते की परत चढ़ाना कहलाता हैं
    → गैल्वेनीकरण (यशदलेपन)
  • उच्च कोटि का लौहा → पिट्वा लौहा
  • निम्न कोटि का लौहा → ढ़लवा लौहा

लेड/सीसा (Pb) :-

  • परमाणु क्रमांक → 82
  • अयस्क –
    • गैलेना (Pbs)
    • सिरूसाइट (PbCo3)
  • विधुत व ऊष्मा की कुचालक
  • जहरीली धातु
  • बंदूक की गोली में (Pb + As)
  • प्रदूषण जाँच में (Pb + C)
  • लिपिस्टिक/प्रसाधन सामग्री/प्रिन्टेड पेपर में

पारा/मर्करी (Hg) :-

  • परमाणु क्रमांक → 80
  • द्रव अवस्था में पायी जाने वाली धातु
  • ग्लनांक बिन्दु → -390C
  • सबसे कम आघातवर्धक व तन्य धातु
  • उपयोग → थर्मामीटर में, बैरोमीटर में, स्फिग्मो मैनोमीटर में
  • अयस्क → सिनेबार (Hgs)

➞ नोट :-

  • पारा धातु, अन्य धातुओं के साथ क्रिया करके अम्लगम मिश्रधातु बनाती हैं।
  • पारा धातु, लोहे के साथ अम्लगम नहीं बनाती हैं, इसलिए पारे को लोहे के पात्र में रखा जाता हैं।
  • पारे को क्विक सिल्वर भी कहाँ जाता हैं।

तांबा/कॉपर (Cu) :-

  • परमाणु क्रमांक → 29
  • विधुत की दुसरी सर्वाधिक सुचालक धातु
  • मानव द्वारा सर्वप्रथम प्रयोग में लायी गई धातु
  • अयस्क → कॉपर पाइराइटीज (CufeS2)
  • तांबे को नम वायु में खुला रखने पर
  • → हरा पड़ने का कारण – कॉपर कार्बोनेट (CuCO3)
  • → नीला – हरा पड़ने का कारण → कॉपर हाईड्रॉक्साइड व लेड कार्बोनेट (Cu(OH)2 .PbCo3)

जिंक/जस्ता (Zn) :-

  • परमाणु क्रमांक → 30
  • अयस्क –
    • जिंक ब्लैड (Zns)
    • जिंकाइट (Zno) → White Zinc
    • कैलामाइन (ZnCo3)
  • Zn + Acid (अम्ल) ⟶ H2 gas मुक्त करती हैं।

चांदी/सिल्वर (Ag) :-

  • परमाणु क्रमांक → 47
  • अयस्क → अर्जेन्टाइट (Ag2s)
  • चांदी, नम वायु में सल्फर से क्रिया करके सल्फाइड परत बनाती है। जिससे चांदी काली पड़ जाती हैं।
  • चांदी की चम्मच या बर्तन में उबला अण्डा रखने पर काले पड़ जाते हैं।
  • विधुत की सर्वोत्तम सुचालक धातु

सोना (Au) :-

  • परमाणु क्रमांक → 79
  • अत्यन्त कम क्रियाशील धातु
  • सर्वाधिक आघातवर्ध्य व तन्यता का गुण
  • संक्षारण (जंग) मुक्त धातु
  • अयस्क →
    1. कैल्वेराइट 2. सिल्वेनाइट
  • शुद्ध सोना → 24 कैरेट
  • आभूषण बनाने में → 22 कैरेट

➞ नोट :-
सोने की कठोरता के लिए अशुद्धि के रूप में तांबा मिलाया जाता हैं।

यूरेनियम (U) :-

  • परमाणु क्रमांक → 92
  • रेडियोएक्टिव धातु
  • अयस्क → पिच ब्लैड
  • उपयोग –
    • नाभिकीय (परमाणु) भट्टी में ईंधन के रूप में
    • परमाणु बंम में
  • समस्थानिक – 2
    • 92U235
      • अर्द्ध आयु काल ज्यादा (700 मिलियन वर्ष)
      • परमाणु बंम में प्रयोग करते हैं।
    • 92U238
      • प्रकृति में सर्वाधिक पाया जाता है।
      • अर्द्ध आयुकाल (4.5 अरब वर्ष)

➞ नोट :-

  • भारत में यूरेनियम के भण्डार झारखण्ड में है।
  • यूरेनियम डेटिंग प्रणाली से पृथ्वी की आयु ज्ञात की जाती हैं।

महत्त्वपूर्ण तथ्य :-

  • पृथ्वी पर सर्वाधिक पायी जाने वाली धातु
  • → एल्युमिनियम (Li)
  • पृथ्वी पर दूसरी सर्वाधिक पायी जाने वाली धातु
  • → लौहा (Fe)
  • सबसे हल्की धातु → लिथियम (Li)
  • सबसे भारी धातु → ऑस्मियम (Os)
  • सबसे मुलायम धातु → सोडियम (Na)
  • सबसे कठोर धातु → प्लेटिनम (Pt)
  • सबसे कीमती धातु → प्लेटिनम (Pt)
  • उत्कृष्ट धातुएँ → सोना (Au), चांदी (Ag), प्लेटिनम (Pt)
  • आशा की धातु → यूरेनियम (U)
  • भविष्य की धातु → टाइटेनियम (Ti)
  • स्वतंत्र धातु →सोना (Au)
  • रणनीतिक धातु → टाइटेनियम (Ti)
  • सर्वाधिक तन्य व आघातवर्ध्य धातु → सोना (Au)
  • विधुत की सर्वाधिक सुचालक धातु → चांदी (Ag)
  • जीवन रक्षक धातु → रेडियम (Ra)
  • सबसे अधिक क्रियाशील धातु → पोटेशियम (K)
  • जल पर तैरने वाली धातु → लिथियम (Li), सोडियम (Na), पोटेशियम (ज्K)

धातु व लैटिन नाम :-

धातुलैटिन नाम
सोडियम (Na)नैट्रियम
पोटेशियम (K)केलियम
आयरन/लौहा (Fe)फेरम
लेड/सीसा (Pb)प्लम्बम
सिल्वर/चाँदी (Ag)अर्जेन्टम
सोना (Au)ऑरम
तांबा/कॉपर (Cu)क्यूप्रम
पारा/मर्करी/पारद (Hg)हाइड्रोजीरम
टंगस्टन (W)वोल्फ्रोम

धातु व अयस्क

धातुअयस्क
मैग्नीशियम (Mg)कार्नेलाइट
एल्युमिनियम (Al)बॉक्साइड
आयरन/लौहा (Fe)
  1. हेमेटाइट
  2. मैग्नेटाइट
  3. सिडेराइट
  4. लिमोनाइट
लेड/सीसा (Pb)
  1. गैलेना
  2. सिरूसाइट
चांदी (Ag)अर्जेन्टाइट
सोना (Au)
  1. कैल्वेराइट
  2. सिल्वेनाइट
कॉपर/तांबा (Cu)कॉपर पाइराइटीज
पारा/मर्करी (Hg)सिनेबार
जिंक/जस्ता (Zn)
  1. जिंक ब्लैड
  2. जिंकाइट
  3. कैलामाइन
टंगस्टन (W)
  1. शीलाइट
  2. वोल्फ्रमाइट

अधातु (Non-metal) :-

  • e ग्रहण करके ऋणायन बनाती हैं।
  • ऑक्साइड → अम्लीय
  • मुलायम व गैसीय होती हैं।
  • अपवाद –
    • → ठोस अधातु – हीरा, सल्फर, फास्फोरस व आयोडीन
    • → द्रव अधातु – ब्रोमीन
  • अधातु में भंगूर प्रकृत्ति पायी जाती हैं।
  • विधुत की कुचालक होती है।
  • अपवाद –
    • → ग्रेफाइट (विधुत की सुचालक)

प्रमुख अधातुएँ

हाइड्रोजन (H) :-

  • खोज → हेनरी कैवेन्डिश (1766)
  • परमाणु क्रमांक → 1
  • सबसे हल्का तत्त्व
  • न्यूट्रॉन रहित तत्त्व
  • आवारा तत्त्व
  • ब्रह्मण्ड में सर्वाधिक पाया जाने वाला तत्त्व

➞ नोट :-
हाइड्रोजन एकमात्र वो तत्त्व है जिसमें प्रोटोन की संख्या व न्यूट्रॉन की संख्या बराबर होती हैं।

ऑक्सीजन (O) :-

  • खोज → शीले व प्रिस्टले
  • परमाणु क्रमांक → 8
  • प्रकृत्ति व मानव शरीर में सर्वाधिक पाया जाने वाला तत्त्व

नाइट्रोजन (N) :-

  • खोज → रदरफोर्ड
  • परमाणु क्रमांक → 7
  • प्रोटीन का घटक
  • पादपों के लिए लाभदायक तत्त्व

➞ नोट :-
पादपों के लिए क्रांतिक तत्त्व → N, P, K

सल्फर/गंधक (S) :-

  • परमाणु क्रमांक → 16
  • एक अणु S8 अवस्था में मिलता है
  • यह अष्टफलकीय या बहुपरमाण्विक होता है।
  • तांबे का शत्रु तत्त्व
  • रबड़ की गुणत्ता बढ़ाने हेतु मिलाया जाता है।

➞ नोट :-
लहसून व प्याज में गंध का कारण → सल्फर
प्याज काटते समय आंसु आने का कारण → सल्फर

फास्फोरस (P) :-

  • परमाणु क्रमांक → 15
  • एक अणु S4 अवस्था में मिलता है
  • यह चतुष्फलकीय होता है।
  • इसे जल में रखा जाता है।

कार्बन (C) :-

  • परमाणु क्रमांक → 6
  • इसमें शृंखलन की प्रवृत्ति पायी जाती है।
  • सर्वाधिक यौगिक बनाने वाला तत्त्व
  • संयोजकता → +4

महत्त्वपूर्ण तथ्य :-

  • पृथ्वी पर सर्वाधिक पायी जाने वाली अधातु
    • → ऑक्सीजन (O)
  • आवर्त्त सारणी में बांयी और पायी जाने वाली एकमात्र अधातु
    • → हाइड्रोजन (H)
  • द्रव अवस्था में पायी जाने वाली अधातु
    • → ब्रोमीन (Br)
  • ठोस अवस्था में पायी जाने वाली अधातु
    • → आयोडीन, सल्फर व फास्फोरस
  • विधुत की सुचालक अधातु
    • → ग्रेफाइट

उपधातु (Metaloid) :-

  • वे तत्त्व जिनमें धातु व अधातु दोनों के गुण पाये जाते हैं।
  • आवर्त सरणी में सीढ़ी वाले तत्त्व
  • संख्या → 7
    • बोरॉन (B)
    • सिलिकॉन (Si)
    • जर्मेनियम (Ge)
    • आर्सेनिक (As)
    • एण्टीमनी (Sb)
    • टेल्युरियम (Te)
    • पोलोनियम (Po)

मिश्रधातुएँ (Alloy) :-

मिश्रधातुघटक
पीतलतांबा (Cu) + जिंक (Zn)
डच मेटलतांबा (Cu) + जिंक (Zn)
जर्मन सिल्वरनिकिल (Ni) + तांबा (Cu) + जिंक (Zn)
टांका/सोल्डर वायर व फ्यूज तारलेड/सीसा (Pb) + टिन (Sn)
स्टील (इस्पात)कार्बन (C) + लौहा (Fe)
बैल मैंटल/कांसाटिन (Sn) + तांबा (Cu)
स्टेनलेस स्टीलकार्बन (C) + क्रोमियम (Cr) + लोहा (Fe) + निकिल (Ni)
नाइक्रोमनिकिल (Ni) + क्रोमियम (Cr) + मैंगनीज (Mn) + लौहा (Fe)
गन मेटलजिंक (Zn) + तांबा (Cu) + टिन (Sn)
रोल्ड गोल्डतांबा (Cu) + एल्युमिनियम (Al)

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