एस और पी ब्लॉक तत्वों के यौगिकों के गुण और रुझान - सत्र 1

हम जानते हैं कि घुलनशीलता किसी यौगिक की, चाहे वह ठोस, द्रव या गैस अवस्था में हो, किसी विशेष विलायक में घुलने की क्षमता है। एस ब्लॉक तत्वों द्वारा निर्मित लवण अधिकांशतः जल में घुलनशील होते हैं। ऐसा एस ब्लॉक तत्वों की उच्च विद्युत-धनात्मक विशेषताओं के कारण है। जब ये लवण जल में घुल जाते हैं, तो वे अलग-अलग आयनों में परिवर्तित हो जाते हैं। फिर ये आयन जल के अणुओं से घिर जाते हैं। जल के अणुओं द्वारा आयनों को घेरना जलयोजन कहलाता है। इस प्रक्रिया के दौरान मुक्त होने वाली ऊर्जा को जलयोजन ऊर्जा कहा जाता है। जब एक आयनिक क्रिस्टल अपने आयनों से बनता है तो एन्थैल्पी परिवर्तन को जालक एन्थैल्पी कहते हैं।

हम जानते हैं कि जब अम्ल किसी क्षार के साथ संयोजित होता है तो लवण और जल बनता है। यदि किसी लवण की जलयोजन एन्थैल्पी जालक एन्थैल्पी से अधिक है, तो वह लवण जल में घुलनशील है। उदाहरण के लिए, एस ब्लॉक तत्वों द्वारा निर्मित क्लोराइड लवण सोडियम क्लोराइड, पोटेशियम क्लोराइड, बेरिलियम क्लोराइड, मैग्नीशियम क्लोराइड, कैल्शियम क्लोराइड, स्ट्रोंटियम क्लोराइड और बेरियम क्लोराइड हैं। इनमें से कुछ लवण जल में घुलनशील हैं। लेकिन इन लवणों की घुलनशीलता की सीमा भिन्न-भिन्न होती है।

उदाहरण के लिए, सोडियम क्लोराइड, पोटेशियम क्लोराइड की तुलना में पानी में अधिक घुलनशील है। ऐसा पोटेशियम आयन की तुलना में सोडियम आयन के छोटे आकार के कारण है। सोडियम आयन की जलयोजन ऊर्जा भी पोटेशियम आयन से अधिक होती है। क्षारीय मृदा धातुओं के क्लोराइड लवणों की घुलनशीलता समूह में बेरिलियम से बेरियम तक नीचे की ओर घटती है।

बेरियम क्लोराइड की तुलना में बेरिलियम क्लोराइड पानी में अधिक घुलनशील है। ऐसा बेरिलियम आयन की तुलना में बेरियम आयन के बड़े आकार के कारण होता है। इसके अलावा, बेरिलियम आयन की जलयोजन ऊर्जा बेरियम आयन से अधिक होती है। क्षारीय मृदा धातु क्लोराइड की घुलनशीलता का घटता क्रम यहां दर्शाया गया है।

इसी प्रकार, क्षारीय मृदा धातुओं के आयोडाइड लवणों और ब्रोमाइड लवणों की घुलनशीलता समूह में नीचे की ओर घटती जाती है। पोटेशियम ब्रोमाइड की तुलना में सोडियम ब्रोमाइड पानी में अधिक घुलनशील है। कौन सा पानी में अधिक घुलनशील होगा?। सोडियम आयोडाइड या पोटेशियम आयोडाइड?। अब आइए एस ब्लॉक तत्वों के सल्फेट लवणों की घुलनशीलता पर चर्चा करें। एस ब्लॉक तत्वों के सल्फेट लवणों की घुलनशीलता भी समूह में ऊपर से नीचे की ओर घटती जाती है।

उदाहरण के लिए, बेरियम सल्फेट की तुलना में मैग्नीशियम सल्फेट पानी में अधिक घुलनशील है। ऐसा इस तथ्य के कारण है कि किसी समूह में ऊपर से नीचे तक जलयोजन ऊर्जा में कमी, जालक ऊर्जा में कमी की तुलना में अधिक होती है। इस कारण बेरियम सल्फेट मैग्नीशियम सल्फेट की तुलना में पानी में कम घुलनशील है। जल में क्षारीय मृदा धातु सल्फेट लवणों की घुलनशीलता के घटते क्रम को चित्रित किया गया है।

सोडियम और पोटेशियम कार्बोनेट जल में घुलनशील हैं। बेरिलियम कार्बोनेट भी पानी में घुलनशील है। मैग्नीशियम कार्बोनेट, कैल्शियम कार्बोनेट, स्ट्रोंटियम कार्बोनेट और बेरियम कार्बोनेट जल में अघुलनशील हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि उनकी जलयोजन ऊर्जा उनकी जालक ऊर्जा से कम होती है। क्षारीय मृदा धातुओं के कार्बोनेट और बाइकार्बोनेट लवणों की घुलनशीलता जलयोजन ऊर्जा में कमी के कारण समूह में नीचे की ओर घटती है। क्षारीय मृदा धातुओं के कार्बोनेट और बाइकार्बोनेट लवणों की घुलनशीलता का घटता क्रम यहाँ दर्शाया गया है।

एस ब्लॉक तत्वों के सभी नाइट्राइट लवण जल में घुलनशील होते हैं। एक समूह में ऊपर से नीचे की ओर धनायनों की जलयोजन एन्थैल्पी में कमी होने के कारण उनकी घुलनशीलता समूह में नीचे की ओर घटती है। उदाहरण के लिए, बेरियम नाइट्राइट की तुलना में बेरिलियम नाइट्राइट पानी में अधिक घुलनशील है। एस ब्लॉक तत्वों के सल्फाइट लवणों की घुलनशीलता भी समूह में नीचे की ओर घटती है। ऐसा एक समूह में ऊपर से नीचे की ओर धनायनों की जलयोजन एन्थैल्पी में कमी के कारण होता है।

कैल्शियम, सीज़ियम, magnesium और बेरियम को छोड़कर सभी धातुओं के सल्फाइड जल में अल्प घुलनशील होते हैं। ऐसा सल्फाइड आयनों की अस्थिरता के कारण होता है। सल्फाइड आयन हाइड्रोलिसिस से गुजरते हैं। लिथियम सल्फाइड पानी में घुलनशील है। सोडियम सल्फाइड भी पानी में आसानी से घुलनशील है। जबकि पोटेशियम सल्फाइड पानी में मध्यम रूप से घुलनशील है।

अब हम एस ब्लॉक तत्वों द्वारा निर्मित कार्बोनेट, बाइकार्बोनेट और नाइट्रेट लवणों की तापीय स्थिरता पर चर्चा करेंगे। तापीय अपघटन यौगिक को गर्म करके उसका विखंडन करने की प्रक्रिया है। हम सबसे पहले एस ब्लॉक तत्वों के नाइट्रेट्स की तापीय स्थिरता पर चर्चा करेंगे। समूह एक और समूह दो के तत्वों के नाइट्रेट गर्म करने पर विघटित होकर धातु ऑक्साइड, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड गैस और ऑक्सीजन गैस देते हैं। अपघटन अभिक्रिया चित्र में दी गई है।

उच्च तापीय स्थिरता का अर्थ है कि गर्म करने पर यौगिक के विघटित होने की संभावना कम होगी। समूह एक और समूह दो के तत्वों के नाइट्रेट्स की तापीय स्थिरता समूह में ऊपर से नीचे की ओर बढ़ती है। यह धनायनों की आयनिक प्रकृति के कारण है। उदाहरण के लिए, बेरियम नाइट्रेट मैग्नीशियम नाइट्रेट की तुलना में तापीय रूप से अधिक स्थिर है। ऐसा बेरियम की तुलना में मैग्नीशियम के छोटे धनायनिक आकार के कारण होता है। दोनों आयनों का मान समान है +2।

लेकिन मैग्नीशियम आयन के छोटे आकार के कारण, मैग्नीशियम आयन पर आवेश घनत्व अधिक केंद्रित होता है। इसके कारण, यह नाइट्रेट में अत्यधिक विद्युत-ऋणात्मक ऑक्सीजन परमाणु के इलेक्ट्रॉन घनत्व को अपनी ओर अधिक आकर्षित करता है। इस प्रकार, नाइट्रेट आयन ध्रुवीकृत हो जाता है। दूसरे शब्दों में हम कह सकते हैं कि नाइट्रेट आयन में नाइट्रोजन परमाणु और ऑक्सीजन परमाणु के बीच बंधन अधिक ध्रुवीकृत हो जाता है। यदि ऋणायन अधिक ध्रुवीकृत है, तो अपघटन के लिए कम ऊष्मा की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप नाइट्रोजन और ऑक्सीजन परमाणु के बीच का बंधन आसानी से टूट जाता है।

बेरियम नाइट्रेट के मामले में, बेरियम आयन के बड़े धनायनिक आकार के कारण, आवेश घनत्व सांद्रित नहीं होता है और यह नाइट्रेट आयन में ऑक्सीजन परमाणु के इलेक्ट्रॉन घनत्व को अपनी ओर नहीं खींचता है। परिणामस्वरूप नाइट्रेट आयन कम ध्रुवीकृत होता है। इसका मतलब यह है कि नाइट्रेट आयन में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन परमाणु के बीच के बंधन को तोड़ने के लिए अधिक ऊष्मा की आवश्यकता होगी। इससे बेरियम नाइट्रेट तापीय रूप से अधिक स्थिर हो जाता है।

अब हम एस ब्लॉक तत्वों के कार्बोनेट लवणों की तापीय स्थिरता पर चर्चा करेंगे। कार्बोनेट लवण Group Iऔर Group IIगर्म करने पर तत्व विघटित होकर धातु ऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड गैस देते हैं। अपघटन अभिक्रिया चित्र में दी गई है। कार्बोनेटों की ऊष्मीय स्थिरता Group Iऔर Group IIकिसी समूह में तत्वों का क्रम ऊपर से नीचे की ओर बढ़ता है। यह धनायन की आयनिक प्रकृति के कारण है।

उदाहरण के लिए, बेरियम कार्बोनेट मैग्नीशियम कार्बोनेट की तुलना में तापीय रूप से अधिक स्थिर है। ऐसा बेरियम की तुलना में मैग्नीशियम के छोटे धनायनिक आकार के कारण होता है। दोनों आयनों का मान समान है +2। लेकिन मैग्नीशियम आयन के छोटे आकार के कारण, मैग्नीशियम आयन पर आवेश घनत्व अधिक केंद्रित होता है। इसके कारण यह कार्बोनेट आयन में अत्यधिक विद्युत-ऋणात्मक ऑक्सीजन परमाणु के इलेक्ट्रॉन घनत्व को अपनी ओर अधिक आकर्षित करता है। कार्बोनेट आयन ध्रुवीकृत हो जाता है।

जैसा कि हम जानते हैं कि यदि ऋणायन अधिक ध्रुवीकृत है, तो अपघटन के लिए कम ऊष्मा की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप कार्बन और ऑक्सीजन परमाणु के बीच का बंधन आसानी से टूट जाता है। इस बीच, बेरियम कार्बोनेट के मामले में, बेरियम आयन के बड़े धनायनिक आकार के कारण आवेश घनत्व केंद्रित नहीं होता है और यह नाइट्रेट आयन में ऑक्सीजन परमाणु के इलेक्ट्रॉन घनत्व को अपनी ओर अधिक नहीं खींचता है। परिणामस्वरूप कार्बोनेट आयन कम ध्रुवीकृत होता है। इसका अर्थ यह है कि कार्बोनेट आयन में कार्बन और ऑक्सीजन परमाणु के बीच के बंधन को तोड़ने के लिए अधिक ऊष्मा की आवश्यकता होगी। इससे बेरियम कार्बोनेट तापीय रूप से अधिक स्थिर हो जाता है।

बाइकार्बोनेट Group Iऔर Group IIधातुएं गर्म करने पर विघटित होकर धातु कार्बोनेट, कार्बन डाइऑक्साइड और जल देती हैं। धातु धनायन की ध्रुवण शक्ति में कमी के कारण बाइकार्बोनेट की तापीय स्थिरता समूह में नीचे की ओर बढ़ जाती है। कार्बोनेट और बाइकार्बोनेट लवणों की तापीय स्थिरता एक समूह में नीचे की ओर बढ़ती है। कैल्शियम बाइकार्बोनेट और बेरियम बाइकार्बोनेट में से कौन सा तापीय रूप से अधिक स्थायी है और क्यों?।