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संक्रमण धातुएँ: मूल गुण

संक्रमण धातुएँ आवर्त सारणी के बीच वाले भाग (d-ब्लॉक) के तत्व हैं, जैसे लोहा, ताँबा, निकेल, क्रोमियम, मैंगनीज़, कोबाल्ट, टाइटेनियम, चाँदी और सोना। सोडियम जैसी समूह 1 की धातुओं की तुलना में इनका गलनांक बहुत ऊँचा, घनत्व ज़्यादा होता है, और ये कठोर व मज़बूत होती हैं; पानी और ऑक्सीजन से बहुत धीरे क्रिया करती हैं। ये अलग-अलग आवेश वाले आयन बनाती हैं (Fe²⁺ और Fe³⁺, Cu⁺ और Cu²⁺), रंगीन यौगिक बनाती हैं और अच्छे उत्प्रेरक हैं। इनके परमाणु अंदर का d उपकोश भरते हैं; क्रोमियम और ताँबा 4s से एक इलेक्ट्रॉन 3d में ले लेते हैं ताकि 3d आधा भरा या पूरा भरा हो। इनके कई आयन पानी या अमोनिया के साथ संकुल आयन भी बनाते हैं।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. यह आवर्त सारणी है, खंडों के रूप में। बीच का उठा हुआ भाग संक्रमण धातुएँ हैं: लोहा, ताँबा, निकेल, क्रोमियम, चाँदी, सोना।
  2. सोडियम (समूह 1) और लोहे (संक्रमण धातु) की तुलना करो। लोहा 1538 °C पर पिघलता है, सोडियम 98 °C पर। लोहा 8 गुना घना और बहुत कठोर है।
  3. संक्रमण धातुओं के आयन रंगीन होते हैं। कॉपर(II) नीला, आयरन(II) हल्का हरा, आयरन(III) नारंगी-भूरा। सोडियम के यौगिक सफ़ेद।
  4. लोहे का परमाणु 2 या 3 इलेक्ट्रॉन खो सकता है। इसलिए वह Fe²⁺ और Fe³⁺ आयन बनाता है। सोडियम हमेशा सिर्फ़ Na⁺ बनाता है।
  5. संक्रमण धातुएँ और उनके यौगिक अच्छे उत्प्रेरक हैं। चुटकी भर मैंगनीज़(IV) ऑक्साइड से हाइड्रोजन पेरॉक्साइड तेज़ी से ऑक्सीजन छोड़ता है।
  6. करके देखो: कोई भी दो धातुएँ दबाओ और उनका गलनांक, घनत्व, कठोरता, आयन और बाहरी इलेक्ट्रॉन मिलाओ।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

इन्हें 'संक्रमण' धातुएँ क्यों कहते हैं?

ये बहुत क्रियाशील s-ब्लॉक धातुओं और p-ब्लॉक के बीच हैं। सारणी में इनके गुण एक तरफ़ से दूसरी तरफ़ धीरे-धीरे 'बदलते' (संक्रमण) हैं।

पारा द्रव है, फिर भी क्या वह संक्रमण धातु है?

वह d-ब्लॉक में है, पर अपवाद है: कमज़ोर धात्विक बंधन से वह कमरे के तापमान पर द्रव है। बाकी ज़्यादातर 1000 °C से ऊपर पिघलती हैं।

ताँबा धातु लाल-भूरी है, क्या यही 'रंगीन आयन' है?

नहीं। धातु का रंग अलग कारण से है। 'रंगीन यौगिक' का मतलब है यौगिक और घोल, जैसे नीला कॉपर सल्फ़ेट।

किसी यौगिक में लोहे का कौन सा आयन है, कैसे जानें?

नाम का रोमन अंक देखो (आयरन(II) = Fe²⁺, आयरन(III) = Fe³⁺) या सूत्र में आवेश संतुलित करो।

क्या उत्प्रेरक उत्पाद बदल देता है?

नहीं। वह आसान रास्ता देकर वही अभिक्रिया तेज़ करता है। उत्पाद और उनकी मात्रा वही रहती है।

क्या हर संक्रमण धातु हर समूह 1 धातु से ज़्यादा घनी है?

हाँ: हल्की संक्रमण धातु टाइटेनियम (4.5 g/cm³) भी सोडियम (0.97) से बहुत घनी है। आखिरी चरण में जाँचो।

संक्रमण धातुएँ कहाँ हैं?

आवर्त सारणी में समूह 2 और समूह 13 के बीच एक चौड़ा भाग है। यह d-ब्लॉक है। यहाँ के तत्वों को संक्रमण धातुएँ (कुछ सारणियों में B-समूह की धातुएँ) कहते हैं। पहली पंक्ति स्कैंडियम (Sc) से जस्ता (Zn) तक है: Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn। इनके नीचे चाँदी, सोना, प्लैटिनम आदि हैं।

इन परमाणुओं में नए इलेक्ट्रॉन बाहरी कोश में नहीं, बल्कि अंदर के 3d (या 4d, 5d) उपकोश में जाते हैं। बाहरी कोश (4s) में आमतौर पर 2 इलेक्ट्रॉन रहते हैं। इसीलिए एक पंक्ति की संक्रमण धातुएँ एक-दूसरे से इतनी मिलती-जुलती हैं।

सख्ती से देखें तो संक्रमण तत्व वह है जिसके परमाणु या किसी आम आयन में d उपकोश अधूरा हो। जस्ता (परमाणु और Zn²⁺ दोनों में 3d¹⁰) इस नियम में पूरा नहीं बैठता, इसलिए उसके यौगिक सफ़ेद होते हैं; फिर भी वह d-ब्लॉक में रखा जाता है।

संक्रमण धातुएँ बनाम समूह 1

गुणसमूह 1 (Li, Na, K)संक्रमण धातुएँ (Fe, Cu, Ni, Cr)
गलनांककम (Na 98 °C, K 63 °C)ऊँचा (Fe 1538 °C, Cr 1907 °C) – पारा अपवाद, वह द्रव है
घनत्वकम (Na, K पानी पर तैरते हैं)ज़्यादा (Fe 7.9, Cu 9.0 g/cm³)
कठोरता और मज़बूतीनरम: चाकू से कटते हैंकठोर और मज़बूत
पानी और ऑक्सीजन से क्रियाबहुत तेज़; तेल में रखे जाते हैंधीमी या नहीं (लोहे पर धीरे जंग; ताँबा, सोना लगभग नहीं)
आयनसिर्फ़ +1अक्सर एक से ज़्यादा आवेश (Fe²⁺/Fe³⁺)
यौगिकों का रंगसफ़ेद; घोल रंगहीनआमतौर पर रंगीन
उत्प्रेरकनहींअक्सर हाँ

यह फ़र्क क्यों? संक्रमण धातुओं के परमाणु छोटे होते हैं और धात्विक बंधन में ज़्यादा इलेक्ट्रॉन (d इलेक्ट्रॉन भी) देते हैं। बंधन मज़बूत होता है, इसलिए पिघलाने में ज़्यादा ऊर्जा लगती है, और परमाणु पास-पास जमते हैं, इसलिए घनत्व ज़्यादा होता है।

रंगीन आयन और एक से ज़्यादा आवेश

ज़्यादातर संक्रमण धातु यौगिक रंगीन होते हैं, ठोस में भी और घोल में भी। अधूरे d उपकोश दृश्य प्रकाश के कुछ रंग सोख लेते हैं; बचे हुए रंग हमें दिखते हैं।

संक्रमण धातुएँ अलग-अलग आवेश वाले आयन बना सकती हैं। लोहा Fe²⁺ (आयरन(II) ऑक्साइड, FeO) और Fe³⁺ (आयरन(III) ऑक्साइड, Fe₂O₃) बनाता है। ताँबा Cu⁺ और Cu²⁺ बनाता है। नाम में रोमन अंक आवेश बताता है। समूह 1 की धातुएँ सिर्फ़ +1 आयन बनाती हैं।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड से जाँच

सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल डालने पर रंगीन हाइड्रॉक्साइड अवक्षेप बनते हैं: Cu²⁺ → नीला, Fe²⁺ → हरा, Fe³⁺ → नारंगी-भूरा। इससे आयन पहचाना जाता है।

उत्प्रेरक के रूप में संक्रमण धातुएँ

उत्प्रेरक अभिक्रिया को तेज़ करता है और खुद खर्च नहीं होता। संक्रमण धातुएँ और उनके यौगिक बहुत अच्छे उत्प्रेरक हैं, क्योंकि इनके आयन आसानी से आवेश बदलते हैं और इनकी सतह दूसरे अणुओं को पकड़ लेती है।

क्रोमियम और ताँबे में इलेक्ट्रॉन का 'खिसकना'; संकुल आयन

आमतौर पर 4s पहले भरता है, फिर 3d। पहली पंक्ति की दो धातुएँ यह नियम तोड़ती हैं, क्योंकि आधा भरा (d⁵) या पूरा भरा (d¹⁰) d उपकोश ज़्यादा स्थायी होता है:

4s का एक इलेक्ट्रॉन 3d में 'खिसक' जाता है। जब ये परमाणु आयन बनाते हैं, तो पहले 4s इलेक्ट्रॉन निकलते हैं: Fe (3d⁶4s²) → Fe²⁺ (3d⁶) → Fe³⁺ (3d⁵)।

संकुल आयन (परिचय)

संक्रमण धातु का आयन अपने चारों ओर कई छोटे अणु या आयन पकड़ सकता है, जो अपने एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म से बंधन बनाते हैं। इसे संकुल आयन (complex ion) कहते हैं। पानी में कॉपर(II) असल में [Cu(H₂O)₆]²⁺ (हल्का नीला) है। अमोनिया डालने पर यह [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺ बन जाता है, जो गहरा नीला है। चाँदी [Ag(NH₃)₂]⁺ बनाती है। आयन के चारों ओर के अणुओं को लिगैंड कहते हैं।

चार रोज़ की संक्रमण धातुएँ: ताँबा, चाँदी, जस्ता, लोहा

करके देखो: पहले अनुमान, फिर जाँच

3D पिकर इस्तेमाल करने से पहले अनुमान लगाओ: टाइटेनियम और पोटैशियम में किसका गलनांक ज़्यादा है? चाँदी और जस्ते में कौन ज़्यादा घना है? फिर दबाकर जाँचो। घर पर (किसी बड़े के साथ): नीले थोथे (कॉपर सल्फ़ेट) के घोल में नई लोहे की कील डालो। कील पर भूरा ताँबा जमता है और नीला रंग फीका पड़कर हल्का हरा (Fe²⁺) होता है। रसोई में ताँबे का बर्तन, स्टील का चम्मच और जस्ता चढ़ी बाल्टी के रंग देखो।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. एक धातु 1455 °C पर पिघलती है, घनत्व 8.9 g/cm³ है और हरा क्लोराइड बनाती है। यह समूह 1 की धातु है या संक्रमण धातु?

संक्रमण धातु (यह निकेल है): ऊँचा गलनांक, ज़्यादा घनत्व और रंगीन यौगिक।

2. आयरन(II) क्लोराइड और आयरन(III) क्लोराइड के सूत्र लिखो।

Fe²⁺ के साथ दो Cl⁻: FeCl₂। Fe³⁺ के साथ तीन Cl⁻: FeCl₃।

3. Cu और Cu²⁺ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखो।

Cu = [Ar] 3d¹⁰4s¹। Cu²⁺ में 4s का इलेक्ट्रॉन और एक 3d इलेक्ट्रॉन निकलता है: [Ar] 3d⁹।

4. हल्के हरे घोल में सोडियम हाइड्रॉक्साइड डालने पर हरा अवक्षेप बनता है, जो हवा में धीरे-धीरे नारंगी-भूरा हो जाता है। कौन सा आयन था?

Fe²⁺। हरा Fe(OH)₂ बनता है; हवा उसे नारंगी-भूरे Fe(OH)₃ (आयरन(III)) में ऑक्सीकृत कर देती है।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. इनमें संक्रमण धातु कौन सी है?
2. सोडियम की तुलना में लोहे का:
3. कॉपर(II) सल्फ़ेट के घोल का रंग क्या है?
4. लोहा कौन से आयन बना सकता है?
5. हेबर प्रक्रम में कौन सी संक्रमण धातु उत्प्रेरक है?

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

संक्रमण धातुओं के गुण क्या हैं?

इनका गलनांक और घनत्व ज़्यादा होता है, ये कठोर और मज़बूत हैं, रंगीन यौगिक बनाती हैं, अलग-अलग आवेश के आयन बनाती हैं और अक्सर अच्छी उत्प्रेरक होती हैं।

संक्रमण धातुएँ समूह 1 की धातुओं से कैसे अलग हैं?

समूह 1 की धातुएँ नरम, हल्की, कम गलनांक वाली, बहुत क्रियाशील हैं, सिर्फ़ +1 आयन और सफ़ेद यौगिक बनाती हैं। संक्रमण धातुएँ हर बात में इसका उल्टा हैं।

क्रोमियम और ताँबे का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास अलग क्यों है?

आधा भरा (d⁵) या पूरा भरा (d¹⁰) d उपकोश ज़्यादा स्थायी होता है, इसलिए 4s का एक इलेक्ट्रॉन 3d में चला जाता है: Cr 3d⁵4s¹ और Cu 3d¹⁰4s¹।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

इंग्लैंडYear 104.1 Atomic structure and the periodic table
रूस9 классMetals and their compounds

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