अकार्बनिक यौगिकों के वर्ग
ज़्यादातर सरल अकार्बनिक यौगिक कुछ परिवारों में आते हैं। ऑक्साइड में ऑक्सीजन और एक और तत्व होता है (CaO, CO₂)। हाइड्राइड में हाइड्रोजन और एक और तत्व होता है (NaH, HCl, NH₃)। हाइड्रॉक्साइड में OH⁻ समूह होता है (NaOH, Ca(OH)₂)। अम्ल पानी में H⁺ देता है (HCl, H₂SO₄)। लवण तब बनता है जब अम्ल का H धातु से बदल जाए (NaCl, CuSO₄)।
दो खास लवण: अम्लीय लवण में अभी भी कुछ बदले जा सकने वाला H बचा होता है (NaHSO₄, NaHCO₃)। हाइड्रेट के क्रिस्टल में पानी बँधा होता है (CuSO₄·5H₂O नीला है, गरम करने पर सफ़ेद हो जाता है)।
यौगिकों के नाम और सूत्र लिखना
पहले धातु (या कम विद्युत्-ऋणात्मक तत्व) का नाम, फिर दूसरे तत्व के नाम के अंत में -आइड: सोडियम ऑक्साइड, मैग्नीशियम क्लोराइड, हाइड्रोजन सल्फ़ाइड। अगर तत्व के एक से ज़्यादा आवेश हो सकते हैं तो रोमन अंक में आवेश लिखें: आयरन(II) ऑक्साइड FeO, आयरन(III) ऑक्साइड Fe₂O₃। दो अधातुओं के लिए संख्या-शब्द: कार्बन मोनोऑक्साइड CO, कार्बन डाईऑक्साइड CO₂, फ़ॉस्फ़ोरस पेंटाऑक्साइड P₄O₁₀।
नाम से सूत्र बनाने के लिए आवेश लिखो और उन्हें आड़ा-तिरछा (क्रॉस) कर दो, ताकि कुल आवेश शून्य हो जाए। Al³⁺ और O²⁻ से Al₂O₃ मिलता है (2 × 3 = 3 × 2)। सूत्र से नाम निकालना इसका उल्टा है।
ऑक्साइड कैसे बनते हैं
ज़्यादातर तत्व गरम होने पर ऑक्सीजन से मिलते हैं: 2Mg + O₂ → 2MgO (चमकदार सफ़ेद लौ); 4Na + O₂ → 2Na₂O; S + O₂ → SO₂; C + O₂ → CO₂ (हवा ज़्यादा हो) या 2C + O₂ → 2CO (हवा कम हो)। कुछ ऑक्साइड हाइड्रॉक्साइड, कार्बोनेट या नाइट्रेट को गरम करके बनते हैं, जैसे CaCO₃ → CaO + CO₂। उत्कृष्ट गैसें और सोना इस तरह ऑक्साइड नहीं बनाते, और नाइट्रोजन बहुत ऊँचे ताप पर ही मिलती है (बिजली कड़कने पर, इंजन में)।
सोडियम से क्लोरीन तक एक आवर्त में ऑक्साइड क्षारकीय (Na₂O, MgO) से उभयधर्मी (Al₂O₃) होते हुए अम्लीय (SiO₂, P₄O₁₀, SO₃, Cl₂O₇) बन जाते हैं। आगे का पाठ: आवर्त 3 के ऑक्साइड।
ऑक्साइड के चार प्रकार
क्षारकीय ऑक्साइड धातुओं के ऑक्साइड हैं (Na₂O, MgO, CaO, CuO)। ये अम्ल से अभिक्रिया करके लवण और पानी देते हैं, और जो घुलते हैं वे पानी से क्षार बनाते हैं: CaO + H₂O → Ca(OH)₂। ये क्षारक से अभिक्रिया नहीं करते।
अम्लीय ऑक्साइड अधातुओं के ऑक्साइड हैं (CO₂, SO₂, SO₃, P₄O₁₀, SiO₂)। ये क्षारक से अभिक्रिया करके लवण और पानी देते हैं, और ज़्यादातर पानी से अम्ल बनाते हैं: CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃। ये अम्ल से अभिक्रिया नहीं करते। (SiO₂ अम्लीय है, पर पानी में नहीं घुलता।)
उभयधर्मी ऑक्साइड (Al₂O₃, ZnO, PbO) अम्ल और क्षारक दोनों से अभिक्रिया करते हैं: Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O और Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O → 2Na[Al(OH)₄]।
उदासीन ऑक्साइड (CO, N₂O, NO, H₂O) न अम्ल से अभिक्रिया करते हैं, न क्षारक से।
हाइड्राइड: अम्लीय, क्षारकीय और उदासीन
हाइड्राइड की कहानी भी ऐसी ही है। बहुत सक्रिय धातुओं के हाइड्राइड क्षारकीय होते हैं: NaH + H₂O → NaOH + H₂। हाइड्रोजन हैलाइड और H₂S अम्लीय हैं: HCl पानी में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल देता है। अमोनिया क्षारकीय हाइड्राइड है: NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻। मीथेन (CH₄) और पानी उदासीन हैं। नियम: दूसरा तत्व जितना ज़्यादा विद्युत्-ऋणात्मक, हाइड्राइड पानी में उतना अम्लीय (HF, HCl, H₂S अम्ल हैं; CH₄ नहीं)।
करके देखो: तीन बीकर का परीक्षण
3D में एक-एक ऑक्साइड देखो। हर एक के लिए लिखो: (1) पानी का रंग, (2) अम्ल में घुला या नहीं, (3) क्षारक में घुला या नहीं। फिर ZnO, SO₂ और MgO के लिए पहले अंदाज़ा लगाओ और फ्री प्ले में जाँचो। घर पर: पानी में लाल पत्तागोभी का रस मिलाकर स्ट्रॉ से फूँको। रंग गुलाबी हो जाता है, क्योंकि CO₂ (अम्लीय ऑक्साइड) ने कार्बोनिक अम्ल बनाया।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- धातु + O₂ → धातु ऑक्साइड (प्रायः क्षारकीय)
- अधातु + O₂ → अधातु ऑक्साइड (प्रायः अम्लीय)
- क्षारकीय ऑक्साइड + अम्ल → लवण + पानी
- अम्लीय ऑक्साइड + क्षारक → लवण + पानी
- उभयधर्मी ऑक्साइड + अम्ल → लवण + पानी; + क्षारक → लवण + पानी
- CaO + H₂O → Ca(OH)₂; CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃
हल किए गए उदाहरण
1. ऐलुमिनियम ऑक्साइड का सूत्र लिखिए।
Al का आवेश 3+ और O का 2−। आवेश क्रॉस करो: Al₂O₃ (कुल 6+ और 6−)।
2. Fe₂O₃ और FeO के नाम लिखिए।
Fe₂O₃: आयरन(III) ऑक्साइड, क्योंकि 3 O²⁻ = 6−, तो 2 Fe पर 6+ यानी हर Fe पर 3+। FeO: आयरन(II) ऑक्साइड।
3. वर्गीकरण कीजिए: Na₂O, SO₃, ZnO, CO।
Na₂O क्षारकीय (धातु)। SO₃ अम्लीय (अधातु)। ZnO उभयधर्मी। CO उदासीन।
4. चूने के पानी Ca(OH)₂ में CO₂ प्रवाहित करने की अभिक्रिया लिखिए।
CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O। सफ़ेद ठोस (दूधिया पानी) कैल्शियम कार्बोनेट है। अम्लीय ऑक्साइड क्षारक से अभिक्रिया करता है।
5. ZnO की HCl और NaOH विलयन के साथ अभिक्रिया लिखिए।
ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O। ZnO + 2NaOH + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄]। दोनों से अभिक्रिया, इसलिए उभयधर्मी।
6. एक अज्ञात ऑक्साइड पानी में घुलकर लाल लिटमस को नीला कर देता है। यह किस प्रकार का है?
यह क्षार बनाता है, इसलिए यह किसी सक्रिय धातु (जैसे Na₂O या CaO) का क्षारकीय ऑक्साइड है।
आम गलतियाँ
- हर ऑक्साइड को अम्लीय या क्षारकीय मान लेना। CO, N₂O और पानी उदासीन हैं, और Al₂O₃, ZnO उभयधर्मी हैं।
- सोचना कि जो ऑक्साइड नहीं घुलता वह अम्लीय या क्षारकीय नहीं हो सकता। SiO₂ पानी में नहीं घुलता, फिर भी अम्लीय है; यह गरम सांद्र क्षारक से अभिक्रिया करता है।
- अधातु के ऑक्साइड में रोमन अंक लगाना। रोज़ की भाषा में कार्बन डाइऑक्साइड लिखें, कार्बन(IV) ऑक्साइड नहीं।
- जोड़ी उल्टी कर देना: क्षारकीय ऑक्साइड अम्ल से अभिक्रिया करता है, अम्लीय ऑक्साइड क्षारक से। क्षारकीय ऑक्साइड क्षारक से अभिक्रिया नहीं करता।