पी ब्लॉक तत्वों के तत्वों और यौगिकों के गुण और प्रतिक्रियाएं - सत्र 1

तापीय अपघटन एक प्रक्रिया है जिसमें किसी पदार्थ को उच्च तापमान पर गर्म करने पर वह सरल पदार्थों में टूट जाता है। तापीय अपघटन तब होता है जब किसी पदार्थ को दी गई ऊष्मा ऊर्जा उसके अणुओं को एक साथ बांधे रखने वाले बंधनों को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा से अधिक हो जाती है। पदार्थ द्वारा अवशोषित ऊर्जा के कारण उसके अणु अधिक तीव्रता से कंपन करने लगते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अंततः बंधन टूट जाता है और सरल पदार्थ मुक्त हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, अमोनियम लवण गर्म करने पर अन्य यौगिकों में विघटित हो जाते हैं।

अमोनियम लवण के ऊष्मीय अपघटन में निम्नलिखित का टूटना शामिल है NH₄⁺और नमक में ऋणायन। अपघटन उच्च तापमान पर होता है। प्रतिक्रिया उत्पाद विशिष्ट अमोनियम लवण और प्रतिक्रिया की स्थितियों पर निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए, NH₄Cl338 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर गर्म करने पर ऊष्मीय अपघटन हो सकता है। यह बनता है NH₃और HClउत्पादों के रूप में।

इसी प्रकार, (NH4)2SO4गर्म करने पर ऊष्मीय अपघटन हो सकता है, जिससे NH₃, SO₂और जल वाष्प। अमोनियम कार्बोनेट गर्म करने पर विघटित होकर NH₃, CO₂और जल वाष्प। अमोनियम नाइट्रेट के अपघटन के उत्पाद नाइट्रोजन गैस और जल वाष्प हैं।

अमोनियम नाइट्राइट के अपघटन से नाइट्रस ऑक्साइड गैस और जल वाष्प उत्पन्न होता है। अमोनियम क्रोमेट के अपघटन के संभावित उत्पाद क्या हो सकते हैं?। अमोनियम क्रोमेट गर्म करने पर विघटित होकर नाइट्रोजन गैस, क्रोमियम ऑक्साइड और जल वाष्प देता है।

अपरूपता कुछ रासायनिक तत्वों और यौगिकों का एकाधिक रूपों में विद्यमान रहने का गुण है। इन अनेक रूपों को अलोट्रोप्स कहा जाता है। एक ही परमाणुओं या अणुओं से बने होने के बावजूद, अलोट्रोपों के भौतिक और रासायनिक गुण भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, हीरा और ग्रेफाइट दोनों कार्बन के अपरूप हैं।

ग्रेफाइट पूर्णतः कार्बन परमाणुओं से बना होता है। क्या आपने कभी सोचा है कि हीरा किस चीज से बना होता है?। हीरा भी पूर्णतः कार्बन परमाणुओं से बना होता है। लेकिन फिर, यदि हीरा और ग्रेफाइट दोनों शुद्ध रूप से कार्बन परमाणुओं से बने हैं, तो उनके गुण एक दूसरे से भिन्न क्यों हैं?। हीरा पारदर्शी एवं कठोर होता है। यह महंगा भी है। वहीं ग्रेफाइट सस्ता है और इसका रंग गहरे भूरे से काले रंग का होता है। इस प्रश्न का उत्तर बहुत सरल है। हीरा और ग्रेफाइट दोनों कार्बन के अपरूप हैं। दोनों में कार्बन परमाणुओं की व्यवस्था भिन्न है।

आइये ग्रेफाइट और हीरे में परमाणुओं की व्यवस्था पर नजर डालें। ग्रेफाइट में कार्बन परमाणु षट्कोणीय वलय के रूप में होते हैं। ये छल्ले परतों के रूप में व्यवस्थित होते हैं। जबकि हीरे में कार्बन परमाणु चतुष्फलकीय व्यवस्था में होते हैं। इस कारण उनके गुण एक दूसरे से भिन्न हैं। ग्रेफाइट नरम होता है और हीरा कठोर होता है। ग्रेफाइट विद्युत का अच्छा सुचालक है। हीरा विद्युत का कुचालक है।

अब हम अलोट्रोप के कुछ और उदाहरणों पर चर्चा करेंगे। ऑक्सीजन के दो मुख्य अपरूप हैं। ये हैं ऑक्सीजन गैस और ओजोन। ऑक्सीजन एक द्विपरमाणुक अणु है जो दो ऑक्सीजन परमाणुओं से बना है। इसे रासायनिक सूत्र द्वारा दर्शाया जाता है O2। यह एक रंगहीन, गंधहीन गैस है जो जीवन के लिए आवश्यक है और पृथ्वी के वायुमंडल का लगभग 21% हिस्सा बनाती है।

दूसरी ओर, ओजोन एक त्रिपरमाणुक अणु है जो तीन ऑक्सीजन परमाणुओं से बना है। इसे रासायनिक सूत्र द्वारा दर्शाया जाता है O3। यह एक हल्के नीले रंग की गैस है जिसकी गंध तीखी होती है। यह पृथ्वी के वायुमंडल में प्राकृतिक रूप से तब बनता है जब पराबैंगनी प्रकाश ऑक्सीजन अणुओं पर क्रिया करता है। ओजोन एक अस्थिर एवं प्रतिक्रियाशील अणु है, जबकि ऑक्सीजन एक स्थिर एवं अपेक्षाकृत अप्रतिक्रियाशील अणु है।

सल्फर के अपरूपों को दो रूपों में वर्गीकृत किया गया है। एक क्रिस्टलीय है और दूसरा अनाकार है। सल्फर के क्रिस्टलीय अपरूप रॉम्बिक सल्फर और मोनोक्लिनिक सल्फर हैं। रोम्बिक सल्फर एक पीला क्रिस्टलीय ठोस पदार्थ है। इसका आकार अष्टफलकीय है। यह कमरे के तापमान और दबाव पर सल्फर का सबसे स्थिर रूप है। इसमें S8 अणु एक समचतुर्भुज क्रिस्टल जालक में व्यवस्थित होते हैं। मोनोक्लिनिक सल्फर सल्फर का एक क्रिस्टलीय रूप है। अपने मोनोक्लिनिक रूप में, सल्फर लंबे, सुई जैसे क्रिस्टल बनाता है जो आमतौर पर पीले होते हैं। यह बहुत अधिक स्थिर नहीं है और समय के साथ सल्फर के अधिक स्थिर समचतुर्भुज रूप में परिवर्तित हो जाता है।

अनाकार ठोस वे होते हैं जिनमें परमाणु निश्चित पैटर्न में व्यवस्थित नहीं होते हैं। सल्फर के अनाकार अपरूपों में प्लास्टिक सल्फर और कोलाइडल सल्फर शामिल हैं। प्लास्टिक सल्फर एक अद्वितीय अपरूप है, क्योंकि इसे एक विशेष तापमान पर गर्म करने पर प्लास्टिक की तरह ढाला और आकार दिया जा सकता है। इसे सल्फर को पिघलाकर और फिर तेजी से ठंडा करके बनाया जाता है। इसके कारण सल्फर परमाणु एक लम्बी श्रृंखला वाले बहुलक में व्यवस्थित हो जाते हैं।

कोलाइडल सल्फर एक प्रकार का सल्फर है जो तरल माध्यम में परिक्षेपित होकर कोलाइडल निलंबन बनाता है। कोलाइडल निलंबन कणों का मिश्रण है जो इतने छोटे होते हैं कि द्रव में निलंबित रहते हैं तथा नीचे नहीं बैठते। कोलाइडल सल्फर के मामले में, सल्फर के छोटे कण पानी या तेल जैसे तरल पदार्थ में फैले होते हैं। कोलाइडल सल्फर का चिकित्सा और त्वचा देखभाल में कई अनुप्रयोग हैं।

ऑक्सोएसिड, जिसे ऑक्सीएसिड भी कहा जाता है, अम्लों का एक वर्ग है जिसमें ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और एक या अधिक अन्य तत्व होते हैं। ऑक्सोएसिड का सामान्य सूत्र यहाँ दर्शाया गया है। n हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या दर्शाता है। m ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या को दर्शाता है। X किसी भी अधात्विक या बहुपरमाणुक आयन को दर्शाता है।

ऑक्सोएसिड का एक उदाहरण है H₂SO₄। सल्फ्यूरिक अम्ल सल्फर का ऑक्सोअम्ल है। उसी तरह, H₂SO₃और H₂S₂O₃सल्फर के ऑक्सोएसिड भी हैं।

नाइट्रोजन के ऑक्सोएसिड में शामिल हैं HNO3और HNO2। क्लोरीन के चार ऑक्सोअम्ल हैं। ये हैं HOCl, HOClO, HOClO2, और HOClO3। इन अम्लों की संरचनाएं यहां चित्रित की गई हैं। क्या आप ब्रोमीन के किसी ऑक्सोएसिड का नाम बता सकते हैं?।

जब एल्युमिनियम हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है तो एल्युमिनियम क्लोराइड बनता है। एल्युमिनियम क्लोराइड एक लवण है। यह ग्रुप 3A हैलाइड है। इस अभिक्रिया में हाइड्रोजन गैस भी बनती है। इसी प्रकार, एल्युमीनियम ब्रोमीन के साथ अभिक्रिया करके एल्युमीनियम ब्रोमाइड बना सकता है। जिन यौगिकों में केन्द्रीय परमाणु का अष्टक अपूर्ण होता है, उन्हें इलेक्ट्रॉन न्यून यौगिक कहते हैं। समूह 3A हैलाइड अधिकांशतः इलेक्ट्रॉन न्यून होते हैं। इस इलेक्ट्रॉन की कमी को समझने के लिए आइए एल्युमीनियम क्लोराइड द्वारा डिमर के निर्माण पर चर्चा करें।

एल्युमीनियम क्लोराइड डिमर के रूप में मौजूद हो सकता है। यह एक डाइमर है क्योंकि दो एल्युमीनियम क्लोराइड अणु एक समन्वय सहसंयोजक बंधन द्वारा जुड़े होते हैं। समन्वय सहसंयोजक बंधन वह बंधन है जो तब बनता है जब एक परमाणु अपने इलेक्ट्रॉन युग्म को इलेक्ट्रॉन की कमी वाले परमाणु के साथ साझा करता है। एल्युमिनियम क्लोराइड के डाइमर का आणविक सूत्र है Al₂Cl₆। लेकिन एल्युमीनियम क्लोराइड एक डिमर के रूप में कैसे मौजूद रहता है?। इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए हम पहले एल्युमीनियम क्लोराइड की संरचना पर चर्चा करेंगे।

जैसा कि हम एल्युमीनियम क्लोराइड की लुईस डॉट संरचना में देख सकते हैं, एल्युमीनियम 3 क्लोरीन परमाणुओं से घिरा हुआ है। एल्युमीनियम परमाणु में तीन संयोजकता इलेक्ट्रॉन होते हैं। प्रत्येक संयोजकता इलेक्ट्रॉन तीन क्लोरीन परमाणुओं के साथ साझा करके सहसंयोजक बंध बनाता है। इससे पता चलता है कि क्लोरीन परमाणुओं का अष्टक पूरा हो गया है। लेकिन एल्युमीनियम परमाणु केवल छह इलेक्ट्रॉनों से घिरा हुआ है। एल्युमिनियम परमाणु का अष्टक पूर्ण नहीं है। इसे अपना अष्टक पूरा करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन युग्म की आवश्यकता होती है। हम यह भी कह सकते हैं कि एल्युमीनियम क्लोराइड में एल्युमीनियम परमाणु इलेक्ट्रॉन न्यून है।

इसी प्रकार समूह 3A के अन्य हैलाइड जैसे एल्युमीनियम ब्रोमाइड और बोरोन ट्राइफ्लोराइड भी केन्द्रीय परमाणु पर अपूर्ण अष्टक के कारण इलेक्ट्रॉन न्यून होते हैं। बोरोन ट्राइफ्लोराइड में, बोरोन छह इलेक्ट्रॉनों से घिरा होता है। इसमें अपूर्ण अष्टक है। इसमें इलेक्ट्रॉन की कमी है।

जैसा कि हम जानते हैं कि एल्युमीनियम क्लोराइड में एल्युमीनियम परमाणु इलेक्ट्रॉन न्यून होता है। एल्युमीनियम क्लोराइड में एल्युमीनियम परमाणु का अष्टक पूरा करने के लिए, एल्युमीनियम क्लोराइड के एक अणु का क्लोरीन परमाणु दूसरे एल्युमीनियम क्लोराइड अणु के एल्युमीनियम परमाणु के साथ इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी साझा करता है। इसके परिणामस्वरूप एक अणु के एल्युमीनियम परमाणु और दूसरे अणु के क्लोरीन परमाणु के बीच समन्वय सहसंयोजक बंध का निर्माण होता है। कुल मिलाकर, एल्युमीनियम क्लोराइड के एक डिमर में दो समन्वय सहसंयोजक बंध होते हैं।

समूह 3A हैलाइड अम्लीय प्रकृति के होते हैं। उदाहरण के लिए, एल्युमीनियम क्लोराइड लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है। लुईस अम्ल एक रासायनिक प्रजाति है जो इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी को स्वीकार कर सकती है। हम जानते हैं कि एल्युमीनियम क्लोराइड में एल्युमीनियम परमाणु का अष्टक अपूर्ण होता है। इसमें एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी की कमी है। यह लुईस बेस से इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी को स्वीकार कर सकता है। लुईस बेस एक रासायनिक प्रजाति है जो इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी दान कर सकती है। एल्युमीनियम क्लोराइड अमोनिया के साथ अभिक्रिया करके एक अभिलम्ब बनाता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। एडक्ट एक ऐसा उत्पाद है जिसमें अभिकारकों के सभी परमाणु सम्मिलित होते हैं।