NCERT Solutions Class 10 Science Chapter 3 (Hindi Medium) – Metals and Non-metals

• (i) कमरे के तापमान पर द्रव: मर्करी (Hg)
• (ii) चाकू से आसानी से कट जाए: सोडियम (Na), पोटैशियम (K)
• (iii) ऊष्मा की सबसे अच्छी चालक: सिल्वर (Ag)
• (iv) ऊष्मा की खराब चालक: लेड (Pb), मर्करी (Hg)

आघातवर्धनीय (Malleable) — वह गुण जिसकी वजह से धातु को पीटकर पतली चादर (sheet) बनाई जा सकती है। जैसे एल्युमिनियम फॉयल, सिल्वर फॉयल।

तन्य (Ductile) — वह गुण जिसकी वजह से धातु को खींचकर पतला तार (wire) बनाया जा सकता है। गोल्ड सबसे अधिक तन्य है।

सोडियम बहुत अधिक क्रियाशील है। वायु के संपर्क में आते ही वह स्वयं जल उठता है और नमी के साथ तीव्र अभिक्रिया करता है:

2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g) + ऊष्मा

केरोसिन सोडियम को वायु की ऑक्सीजन और नमी से अलग रखता है, इसलिए इसे केरोसिन में डुबोकर रखा जाता है — यह एक सुरक्षा उपाय है।

(i) आयरन + भाप:

3Fe(s) + 4H₂O(g) → Fe₃O₄(s) + 4H₂(g)

(ii) कैल्शियम + जल — अभिक्रिया कम तीव्र, निकली हुई गैस के बुलबुले कैल्शियम से चिपक जाते हैं इसलिए वह तैरने लगता है:

Ca(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + H₂(g)

पोटैशियम + जल — इतनी ऊष्मा निकलती है कि हाइड्रोजन तुरंत आग पकड़ लेता है:

2K(s) + 2H₂O(l) → 2KOH(aq) + H₂(g) + ऊष्मा

तालिका के अनुसार B आयरन(II) सल्फेट से भी आयरन को विस्थापित कर देता है, जबकि A सिर्फ कॉपर को विस्थापित करता है, C सिर्फ सिल्वर को, और D किसी को नहीं।

(i) सबसे क्रियाशील धातु: B

(ii) B को कॉपर(II) सल्फेट में डालने पर: B कॉपर को विस्थापित कर देगा। विलयन का नीला रंग हल्का पड़कर समाप्त हो जाएगा और बर्तन में लाल-भूरा कॉपर जम जाएगा।

(iii) घटती हुई क्रियाशीलता का क्रम: B > A > C > D

हाइड्रोजन गैस (H₂) निकलती है।

Fe(s) + H₂SO₄(aq) → FeSO₄(aq) + H₂(g)

जिंक, आयरन से अधिक क्रियाशील है, इसलिए वह आयरन को विस्थापित कर देगा — विस्थापन अभिक्रिया:

Zn(s) + FeSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Fe(s)

अवलोकन: FeSO₄ का हल्का हरा रंग समाप्त होकर विलयन रंगहीन हो जाएगा, और जिंक पर भूरा-काला आयरन जम जाएगा।

(i) इलेक्ट्रॉन-डॉट संरचनाएँ:

• सोडियम (Na), 2,8,1 — बाहरी कोश में 1 इलेक्ट्रॉन
• ऑक्सीजन (O), 2,6 — बाहरी कोश में 6 इलेक्ट्रॉन
• मैग्नीशियम (Mg), 2,8,2 — बाहरी कोश में 2 इलेक्ट्रॉन

(ii) इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण से बनना:

Na₂O — दो सोडियम परमाणु एक-एक इलेक्ट्रॉन देते हैं, ऑक्सीजन दोनों ले लेता है:

2Na → 2Na⁺ + 2e⁻  ;  O + 2e⁻ → O²⁻  ⟹  Na₂O

MgO — मैग्नीशियम दो इलेक्ट्रॉन देता है, ऑक्सीजन दोनों ले लेता है:

Mg → Mg²⁺ + 2e⁻  ;  O + 2e⁻ → O²⁻  ⟹  MgO

(iii) आयन: Na₂O में Na⁺ और O²⁻; MgO में Mg²⁺ और O²⁻।

आयनिक यौगिकों में विपरीत आवेश वाले आयनों के बीच बहुत मजबूत स्थिरवैद्युत बल (electrostatic force of attraction) होता है। इन बंधनों को तोड़ने के लिए काफी अधिक ऊर्जा चाहिए होती है — इसलिए इनका गलनांक और क्वथनांक बहुत ऊँचा होता है।

(i) खनिज — पृथ्वी में प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले वे यौगिक/तत्व जिनमें धातुएँ होती हैं।

(ii) अयस्क — वे खनिज जिनसे धातु को लाभकारी (profitable) तरीके से निकाला जा सके। हर अयस्क खनिज होता है, पर हर खनिज अयस्क नहीं होता।

(iii) गैंग — अयस्क के साथ निकली हुई मिट्टी, रेत और दूसरी अवांछित अशुद्धियाँ।

गोल्ड (Au) और प्लैटिनम (Pt)। सिल्वर और कॉपर भी कभी-कभी मुक्त अवस्था में मिलते हैं। ये क्रियाशीलता श्रेणी में सबसे नीचे हैं, इसलिए वायु/जल से अभिक्रिया नहीं करते और शुद्ध रूप में मिल जाते हैं।

अपचयन (Reduction)। ऑक्साइड को कार्बन (कोक) या किसी अधिक क्रियाशील धातु के साथ गर्म करके धातु निकाली जाती है:

ZnO(s) + C(s) → Zn(s) + CO(g)

3MnO₂(s) + 4Al(s) → 3Mn(l) + 2Al₂O₃(s) + ऊष्मा

बहुत क्रियाशील धातुओं (Na, K, Ca, Mg, Al) के लिए अपचयन विद्युत-अपघटन (electrolysis) से किया जाता है।

विस्थापन तभी होगा जब मिलाई गई धातु, ऑक्साइड वाली धातु से अधिक क्रियाशील हो। क्रियाशीलता: Mg > Zn > Cu।

↔ Table ko side me swipe karein

गोल्ड (Au), प्लैटिनम (Pt) और काफी हद तक सिल्वर (Ag)। ये क्रियाशीलता श्रेणी में सबसे नीचे हैं, इसलिए वायु की ऑक्सीजन और नमी से आसानी से अभिक्रिया नहीं करतीं।

मिश्रातु (Alloy) दो या दो से अधिक धातुओं का (या एक धातु और एक अधातु का) समांगी मिश्रण (homogeneous mixture) होता है।

मिश्रातु बनाने से धातु के गुण बेहतर हो जाते हैं — अधिक मजबूती, कम संक्षारण, बेहतर रूप-रंग।

• स्टील = आयरन + कार्बन
• स्टेनलेस स्टील = आयरन + निकल + क्रोमियम
• ब्रास (पीतल) = कॉपर + जिंक
• ब्रॉन्ज़ (कांसा) = कॉपर + टिन
• सोल्डर = लेड + टिन (कम गलनांक — तार जोड़ने में)
• अमलगम = कोई धातु + मर्करी

धातु ऑक्साइड क्षारीय (basic) होते हैं — जल में घुलकर क्षार बनते हैं और अम्ल से अभिक्रिया करते हैं।

Na₂O + H₂O → 2NaOH

अधातु ऑक्साइड अम्लीय (acidic) होते हैं — जल में घुलकर अम्ल बनते हैं।

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

उभयधर्मी ऑक्साइड (Al₂O₃, ZnO) अम्ल और क्षार दोनों से अभिक्रिया करते हैं।

उत्तर: (d) AgNO₃ विलयन और कॉपर धातु

कॉपर, सिल्वर से अधिक क्रियाशील है, इसलिए वह सिल्वर को विस्थापित कर देगा:

Cu(s) + 2AgNO₃(aq) → Cu(NO₃)₂(aq) + 2Ag(s)

बाकी विकल्पों में मिलाई गई धातु कम क्रियाशील है, इसलिए अभिक्रिया नहीं होगी।

उत्तर: (c) जिंक की परत चढ़ाना (गैल्वनीकरण)

फ्राइंग पैन गर्म होती है और बार-बार धोई जाती है, इसलिए ग्रीस या पेंट टिकता नहीं। जिंक की परत आयरन से अधिक क्रियाशील है — वह स्वयं संक्षारित होकर आयरन को बचाती है, और गर्मी में भी बनी रहती है।

उत्तर: (a) कैल्शियम

कैल्शियम एक धातु है — उसका ऑक्साइड (CaO) आयनिक है, इसलिए गलनांक बहुत ऊँचा है और वह जल में घुलकर Ca(OH)₂ बनाता है। कार्बन और सिलिकॉन अधातुएँ हैं (अम्लीय/सहसंयोजक ऑक्साइड), और आयरन ऑक्साइड जल में घुलनशील नहीं है।

उत्तर: (c) जिंक, टिन से अधिक क्रियाशील है

जिंक भोजन में मौजूद अम्लों के साथ अभिक्रिया करके विषैले यौगिक बना सकता है। टिन कम क्रियाशील है, इसलिए भोजन सुरक्षित रहता है।

(a) दो परीक्षण:

1. हथौड़ा परीक्षण (आघातवर्धनीयता): नमूने पर हथौड़ा मारिए। धातु पीटकर चपटी हो जाएगी; अधातु टुकड़ों में टूट जाएगी (भंगुर)।
2. चालकता परीक्षण: बैटरी, बल्ब, स्विच और नमूने से परिपथ (circuit) बनाइए। बल्ब जले तो धातु, न जले तो अधातु।

(b) उपयोगिता: ये परीक्षण आम तौर पर बहुत उपयोगी हैं, पर पूरी तरह भरोसेमंद नहीं। कुछ अपवाद हैं — ग्रेफाइट अधातु होकर भी बिजली चालित करता है, और सोडियम धातु होकर भी बहुत मुलायम है। इसलिए निष्कर्ष के लिए दोनों परीक्षण साथ में करने चाहिए।

वे धातु ऑक्साइड जो अम्ल और क्षार दोनों के साथ अभिक्रिया करके लवण और जल बनाते हैं, उन्हें उभयधर्मी ऑक्साइड कहते हैं।

उदाहरण: एल्युमिनियम ऑक्साइड (Al₂O₃) और जिंक ऑक्साइड (ZnO)।

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

हाइड्रोजन विस्थापित करने वाली (क्रियाशीलता श्रेणी में हाइड्रोजन से ऊपर): जिंक (Zn) और मैग्नीशियम (Mg)। आयरन और एल्युमिनियम भी करते हैं।

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

न करने वाली (हाइड्रोजन से नीचे): कॉपर (Cu) और सिल्वर (Ag)। गोल्ड और प्लैटिनम भी नहीं करते।

किसी धातु M के विद्युत-अपघटनी परिष्करण में:

• एनोड — अशुद्ध (impure) धातु M की मोटी प्लेट
• कैथोड — शुद्ध धातु M की पतली पट्टी
• विद्युत-अपघट्य — धातु M के लवण का विलयन (जैसे कॉपर के लिए अम्लीकृत CuSO₄)

धारा प्रवाहित करने पर एनोड से शुद्ध धातु घुलकर कैथोड पर जम जाती है, और अशुद्धियाँ (एनोड मड) एनोड के नीचे बैठ जाती हैं।

सल्फर जलने पर सल्फर डाइऑक्साइड (SO₂) गैस निकलती है — यह एक अम्लीय ऑक्साइड है।

(a)(i) सूखे लिटमस पेपर पर: कोई असर नहीं — जल के बिना गैस आयनित नहीं होती, H⁺ नहीं बनते।

(a)(ii) गीले लिटमस पेपर पर: नीला लिटमस लाल हो जाएगा, क्योंकि SO₂ जल से मिलकर सल्फ्यूरस अम्ल बनाता है।

(b) समीकरण:

S(s) + O₂(g) → SO₂(g)

SO₂(g) + H₂O(l) → H₂SO₃(aq)

1. पेंटिंग / तेल / ग्रीस लगाना — आयरन की सतह पर परत चढ़ाकर उसे वायु की ऑक्सीजन और नमी से अलग कर देना।
2. गैल्वनीकरण — आयरन पर जिंक की परत चढ़ाना। जिंक आयरन से अधिक क्रियाशील है, इसलिए वह स्वयं संक्षारित होकर आयरन को बचाता है (त्याग-सुरक्षा/sacrificial protection)।

मिश्रातु बनाना (जैसे स्टेनलेस स्टील बनाना) भी एक स्थायी उपाय है।

अम्लीय ऑक्साइड। ये जल में घुलकर अम्ल बनाते हैं और क्षार के साथ अभिक्रिया करते हैं।

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

कुछ अधातु ऑक्साइड उदासीन (neutral) भी होते हैं — जैसे CO, N₂O और H₂O।

(a) प्लैटिनम, गोल्ड और सिल्वर से आभूषण क्यों? ये बहुत कम क्रियाशील हैं — वायु, नमी और अम्ल से संक्षारित नहीं होते, इसलिए इनकी चमक सालों तक बनी रहती है। साथ ही ये बहुत आघातवर्धनीय और तन्य हैं।

(b) सोडियम, पोटैशियम और लिथियम तेल में क्यों? ये इतने क्रियाशील हैं कि वायु के संपर्क में आते ही जल उठते हैं और जल से तीव्र अभिक्रिया करते हैं। तेल इन्हें वायु और नमी से अलग रखता है।

(c) एल्युमिनियम क्रियाशील है फिर भी बर्तन क्यों? वायु में आते ही एल्युमिनियम पर एल्युमिनियम ऑक्साइड की पतली, मजबूत परत बन जाती है जो अंदर की धातु को आगे संक्षारित होने से रोकती है। साथ ही वह हल्का है और ऊष्मा का अच्छा चालक है।

(d) कार्बोनेट और सल्फाइड अयस्कों को ऑक्साइड में क्यों बदलते हैं? क्योंकि ऑक्साइड को अपचयित करना सबसे आसान है — कार्बोनेट या सल्फाइड से सीधे धातु निकालना मुश्किल है। इसलिए कार्बोनेट का निस्तापन और सल्फाइड का भर्जन करके पहले ऑक्साइड बनाया जाता है।

कॉपर वायु की नमी और CO₂ से मिलकर बेसिक कॉपर कार्बोनेट की हरी परत बना लेता है — इससे बर्तन धुंधला (tarnished) दिखता है।

नींबू और इमली में साइट्रिक और टार्टरिक अम्ल होते हैं। ये अम्ल उस बेसिक हरी परत को उदासीन करके घोल देते हैं, जिससे बर्तन दोबारा चमक जाता है।

↔ Table ko side me swipe karein

उस आदमी ने अम्लराज (aqua regia) का इस्तेमाल किया था।

अम्लराज = 3 भाग सांद्र HCl + 1 भाग सांद्र HNO₃। यह दुनिया का एक मात्र सामान्य मिश्रण है जो गोल्ड को घोल सकता है।

चूड़ियों की ऊपरी परत घुल गई — इसलिए वे नई जैसी चमकने लगीं, पर उनका वजन काफी घट गया। घुला हुआ गोल्ड आदमी के पास रह गया।

कॉपर गर्म पानी (और भाप) के साथ अभिक्रिया नहीं करता, जबकि आयरन/स्टील गर्म पानी और भाप के साथ अभिक्रिया करके आयरन ऑक्साइड बना लेता है — टंकी जंग खाकर लीक करने लगेगी।

3Fe(s) + 4H₂O(g) → Fe₃O₄(s) + 4H₂(g)

साथ ही कॉपर ऊष्मा का बहुत अच्छा चालक है, इसलिए पानी जल्दी गर्म होता है।