धातुओं का विस्थापन। सबसे सक्रिय धातु कौन सी है? धातु गतिविधि श्रृंखला का व्यावहारिक उपयोग
धातुओं की गतिविधि का विश्लेषण करने के लिए, या तो धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला या आवर्त सारणी में उनकी स्थिति का उपयोग किया जाता है। धातु जितनी अधिक सक्रिय होगी, वह उतनी ही आसानी से इलेक्ट्रॉनों का दान करेगी और रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में कम करने वाले एजेंट के रूप में बेहतर होगी।
धातुओं के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला।
कुछ ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंटों के व्यवहार की विशेषताएं।
ए) ऑक्सीजन युक्त लवण और क्लोरीन के एसिड कम करने वाले एजेंटों के साथ प्रतिक्रिया में आमतौर पर क्लोराइड में बदल जाते हैं:
बी) यदि पदार्थ उस प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं जिसमें एक ही तत्व की नकारात्मक और सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था होती है, तो वे शून्य ऑक्सीकरण अवस्था में होते हैं (एक साधारण पदार्थ निकलता है)।
आवश्यक कुशलता।
1. ऑक्सीकरण अवस्थाओं की व्यवस्था।
यह याद रखना चाहिए कि ऑक्सीकरण की डिग्री है काल्पनिकएक परमाणु का आवेश (अर्थात सशर्त, काल्पनिक), लेकिन यह सामान्य ज्ञान से आगे नहीं जाना चाहिए। यह पूर्णांक, भिन्नात्मक या शून्य हो सकता है।
अभ्यास 1:पदार्थों के ऑक्सीकरण राज्यों को व्यवस्थित करें:
2. कार्बनिक पदार्थों में ऑक्सीकरण अवस्थाओं की व्यवस्था।
याद रखें कि हम केवल उन कार्बन परमाणुओं के ऑक्सीकरण राज्यों में रुचि रखते हैं जो रेडॉक्स प्रक्रिया में अपना वातावरण बदलते हैं, जबकि कार्बन परमाणु और इसके गैर-कार्बन वातावरण का कुल चार्ज 0 के रूप में लिया जाता है।
कार्य 2:गैर-कार्बन वातावरण के साथ परिक्रमा करने वाले कार्बन परमाणुओं की ऑक्सीकरण अवस्था का निर्धारण करें:
2-मिथाइलब्यूटीन-2:- = 
एसीटिक अम्ल: -
3. अपने आप से मुख्य प्रश्न पूछना न भूलें: इस प्रतिक्रिया में इलेक्ट्रॉनों का दान कौन करता है, और कौन उन्हें स्वीकार करता है, और वे किसमें बदल जाते हैं? ताकि यह काम न करे कि इलेक्ट्रान कहीं से आएं या उड़कर कहीं नहीं जाएं।
उदाहरण:
इस प्रतिक्रिया में, यह देखना चाहिए कि पोटेशियम आयोडाइड हो सकता है केवल कम करने वाला एजेंट, इसलिए पोटेशियम नाइट्राइट इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करेगा, को कम करनेइसके ऑक्सीकरण की डिग्री।
इसके अलावा, इन शर्तों के तहत (पतला घोल) नाइट्रोजन निकटतम ऑक्सीकरण अवस्था में जाता है.
4. इलेक्ट्रॉनिक संतुलन बनाना अधिक कठिन होता है यदि किसी पदार्थ की सूत्र इकाई में ऑक्सीकरण या कम करने वाले एजेंट के कई परमाणु होते हैं।
इस मामले में, इसे इलेक्ट्रॉनों की संख्या की गणना करके अर्ध-प्रतिक्रिया में ध्यान में रखा जाना चाहिए।
सबसे आम समस्या पोटेशियम डाइक्रोमेट के साथ है, जब यह ऑक्सीकरण एजेंट की भूमिका में जाता है:
पुकारते समय इन दोहों को भुलाया नहीं जा सकता, क्योंकि वे समीकरण में दिए गए प्रकार के परमाणुओं की संख्या दर्शाते हैं.
कार्य 3:पहले और पहले कौन सा गुणांक लगाया जाना चाहिए
कार्य 4:प्रतिक्रिया समीकरण में कौन सा गुणांक मैग्नीशियम के सामने खड़ा होगा?
5. निर्धारित करें कि प्रतिक्रिया किस माध्यम (अम्लीय, तटस्थ या क्षारीय) में होती है।
यह या तो मैंगनीज और क्रोमियम की कमी के उत्पादों के बारे में किया जा सकता है, या उन यौगिकों के प्रकार से जो प्रतिक्रिया के दाईं ओर प्राप्त किए गए थे: उदाहरण के लिए, यदि उत्पादों में हम देखते हैं अम्ल, एसिड ऑक्साइड- इसका मतलब है कि यह निश्चित रूप से क्षारीय वातावरण नहीं है, और यदि धातु हाइड्रॉक्साइड अवक्षेपित होता है, तो यह निश्चित रूप से अम्लीय नहीं होता है। और हां, अगर बाईं ओर हम धातु सल्फेट देखते हैं, और दाईं ओर - सल्फर यौगिकों की तरह कुछ भी नहीं - जाहिर है, प्रतिक्रिया सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में की जाती है।
कार्य 5:प्रत्येक प्रतिक्रिया में पर्यावरण और पदार्थों का निर्धारण करें:
6. याद रखें कि पानी एक स्वतंत्र यात्री है, यह प्रतिक्रिया में भाग ले सकता है और बन सकता है।
कार्य 6:प्रतिक्रिया के किस तरफ पानी होगा? जिंक क्या जाएगा?
कार्य 7:एल्केन्स का नरम और कठोर ऑक्सीकरण।
कार्बनिक अणुओं में ऑक्सीकरण अवस्थाओं को रखने के बाद, प्रतिक्रियाओं को जोड़ें और बराबर करें:
(ठंडा घोल)
| (जलीय घोल) | ||
7. कभी-कभी एक प्रतिक्रिया उत्पाद केवल एक इलेक्ट्रॉनिक संतुलन को संकलित करके और यह समझकर निर्धारित किया जा सकता है कि हमारे पास कौन से कण अधिक हैं:
कार्य 8:क्या अन्य उत्पाद उपलब्ध होंगे? प्रतिक्रिया जोड़ें और बराबर करें:
8. अभिक्रिया में अभिकर्मक किसमें परिवर्तित हो जाते हैं?
यदि हमने जो योजनाएँ सीखी हैं, वे इस प्रश्न का उत्तर नहीं देती हैं, तो हमें यह विश्लेषण करने की आवश्यकता है कि प्रतिक्रिया में कौन सा ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाला एजेंट मजबूत है या बहुत मजबूत नहीं है?
यदि ऑक्सीडाइज़र मध्यम शक्ति का है, तो यह संभावना नहीं है कि यह ऑक्सीकरण कर सकता है, उदाहरण के लिए, सल्फर से, आमतौर पर ऑक्सीकरण केवल ऊपर जाता है।
इसके विपरीत, यदि एक मजबूत कम करने वाला एजेंट है और सल्फर को तक से पुनर्प्राप्त कर सकता है, तो केवल तक।
कार्य 9:सल्फर क्या बन जाएगा? प्रतिक्रियाओं को जोड़ें और बराबर करें:
9. जाँच कीजिए कि अभिक्रिया में ऑक्सीकारक और अपचायक दोनों हैं।
कार्य 10:इस प्रतिक्रिया में कितने अन्य उत्पाद हैं, और कौन से हैं?
10. यदि दोनों पदार्थ अपचायक और ऑक्सीकारक दोनों के गुण प्रदर्शित कर सकते हैं, तो आपको इनमें से किस पर विचार करना होगा अधिकसक्रिय ऑक्सीडेंट। फिर दूसरा पुनर्स्थापक होगा।
कार्य 11:इनमें से कौन सा हैलोजन ऑक्सीकरण एजेंट है और कौन सा कम करने वाला एजेंट है?
11. यदि अभिकर्मकों में से एक विशिष्ट ऑक्सीकरण एजेंट या कम करने वाला एजेंट है, तो दूसरा ऑक्सीकरण एजेंट को इलेक्ट्रॉनों को दान करके या कम करने वाले एजेंट से स्वीकार करके "अपनी इच्छा पूरी करेगा"।
हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक पदार्थ है दोहरा स्वभाव, एक ऑक्सीकरण एजेंट की भूमिका में (जो इसकी अधिक विशेषता है) पानी में गुजरता है, और एक कम करने वाले एजेंट के रूप में - मुक्त गैसीय ऑक्सीजन में गुजरता है।
कार्य 12:प्रत्येक प्रतिक्रिया में हाइड्रोजन पेरोक्साइड क्या भूमिका निभाता है?
समीकरण में गुणांकों की व्यवस्था का क्रम।
सबसे पहले इलेक्ट्रॉनिक बैलेंस से प्राप्त गुणांकों को नीचे रखें।
याद रखें कि आप उन्हें दोगुना या कम कर सकते हैं केवलसाथ में। यदि कोई पदार्थ माध्यम के रूप में और ऑक्सीकरण एजेंट (घटाने वाले एजेंट) दोनों के रूप में कार्य करता है, तो इसे बाद में बराबर करना होगा, जब लगभग सभी गुणांक व्यवस्थित होते हैं।
हाइड्रोजन की बराबरी की जाती है, और हम केवल ऑक्सीजन की जांच करते हैं!
1. कार्य 13:जोड़ें और बराबर करें:
अपना समय ऑक्सीजन परमाणुओं की गिनती में लें! सूचकांक और गुणांक जोड़ने के बजाय गुणा करना याद रखें।
बाएँ और दाएँ पक्षों पर ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या अभिसरण होनी चाहिए!
अगर ऐसा नहीं होता है (बशर्ते कि आप उन्हें सही से गिनें), तो कहीं न कहीं गलती है।
संभावित गलतियाँ।
1. ऑक्सीकरण अवस्थाओं की व्यवस्था: प्रत्येक पदार्थ की सावधानीपूर्वक जाँच करें।
अक्सर निम्नलिखित मामलों में गलती होती है:
a) अधातुओं के हाइड्रोजन यौगिकों में ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: फॉस्फीन - फॉस्फोरस की ऑक्सीकरण अवस्था - नकारात्मक;
बी) कार्बनिक पदार्थों में - फिर से जांचें कि क्या परमाणु के पूरे वातावरण को ध्यान में रखा गया है;
ग) अमोनिया और अमोनियम लवण - इनमें नाइट्रोजन होता है हमेशाएक ऑक्सीकरण अवस्था है;
डी) ऑक्सीजन लवण और क्लोरीन के एसिड - उनमें क्लोरीन में ऑक्सीकरण अवस्था हो सकती है;
ई) पेरोक्साइड और सुपरऑक्साइड - उनमें, ऑक्सीजन में ऑक्सीकरण अवस्था नहीं होती है, ऐसा होता है, और में - सम;
च) डबल ऑक्साइड: 
- उनके पास धातु है दो अलगऑक्सीकरण अवस्थाएँ, आमतौर पर उनमें से केवल एक ही इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण में शामिल होती है।
कार्य 14:जोड़ें और बराबर करें:
कार्य 15:जोड़ें और बराबर करें:
2. इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण को ध्यान में रखे बिना उत्पादों की पसंद - उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया में केवल एक ऑक्सीकरण एजेंट होता है बिना कम करने वाले एजेंट के, या इसके विपरीत।
उदाहरण: मुक्त क्लोरीन अक्सर एक प्रतिक्रिया में खो जाता है। यह पता चला है कि इलेक्ट्रॉन बाहरी अंतरिक्ष से मैंगनीज में आए ...
3. रासायनिक दृष्टिकोण से गलत उत्पाद: पर्यावरण के साथ परस्पर क्रिया करने वाला पदार्थ प्राप्त नहीं किया जा सकता है!
ए) एक अम्लीय वातावरण में, धातु ऑक्साइड, आधार, अमोनिया प्राप्त नहीं किया जा सकता है;
बी) एक क्षारीय वातावरण में, एसिड या एसिड ऑक्साइड प्राप्त नहीं होगा;
सी) एक ऑक्साइड, एक धातु जो पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करती है, एक जलीय घोल में नहीं बनती है।
कार्य 16:प्रतिक्रियाओं में खोजें ग़लतउत्पाद, समझाएं कि उन्हें इन शर्तों के तहत क्यों प्राप्त नहीं किया जा सकता है:
स्पष्टीकरण के साथ कार्यों के उत्तर और समाधान।
अभ्यास 1:
कार्य 2:
2-मिथाइलब्यूटीन-2:- =
एसीटिक अम्ल: -
कार्य 3:
चूँकि डाइक्रोमेट अणु में 2 क्रोमियम परमाणु होते हैं, वे 2 गुना अधिक इलेक्ट्रॉन दान करते हैं - अर्थात। 6.
कार्य 5:
यदि वातावरण क्षारीय है, तो फास्फोरस मौजूद रहेगा नमक के रूप में- पोटेशियम फास्फेट।
कार्य 6:
चूंकि जिंक है उभयधर्मीधातु, क्षारीय विलयन में बनता है हाइड्रोक्सोकोम्पलेक्स. गुणांकों की व्यवस्था के परिणामस्वरूप, यह पता चलता है कि पानी प्रतिक्रिया के बाईं ओर मौजूद होना चाहिए:सल्फ्यूरिक एसिड (2 अणु)।
कार्य 9:
(परमैंगनेट घोल में बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट नहीं है; ध्यान दें कि पानी गुजरतादाईं ओर समायोजन के दौरान!)
(संक्षिप्त)
(सांद्रित नाइट्रिक एसिड एक बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है)
कार्य 10:
यह मत भूलना मैंगनीज इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है, जिसमें क्लोरीन उन्हें दूर देना चाहिए.
क्लोरीन एक साधारण पदार्थ के रूप में निकलती है.
कार्य 11:
उपसमूह में गैर-धातु जितना अधिक होगा, उतना ही अधिक सक्रिय ऑक्सीकरण एजेंट, अर्थात। इस प्रतिक्रिया में क्लोरीन ऑक्सीकरण एजेंट है। आयोडीन इसके लिए सबसे स्थिर सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था में गुजरता है, जिससे आयोडिक एसिड बनता है।
अनुभाग: रसायन विज्ञान, प्रतियोगिता "पाठ के लिए प्रस्तुति"
कक्षा: 11
पाठ के लिए प्रस्तुति
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लक्ष्य और उद्देश्य:
- ट्यूटोरियल:आवर्त सारणी में स्थिति के आधार पर धातुओं की रासायनिक गतिविधि पर विचार डी.आई. मेंडेलीव और धातुओं की विद्युत रासायनिक वोल्टेज श्रृंखला में।
- विकसित होना:श्रवण स्मृति के विकास में योगदान, जानकारी की तुलना करने की क्षमता, तार्किक रूप से सोचने और चल रही रासायनिक प्रतिक्रियाओं की व्याख्या करने की क्षमता।
- शैक्षिक:हम स्वतंत्र कार्य के कौशल का निर्माण करते हैं, किसी की राय को उचित रूप से व्यक्त करने और सहपाठियों को सुनने की क्षमता, हम बच्चों में हमवतन में देशभक्ति और गर्व की भावना पैदा करते हैं।
उपकरण:मीडिया प्रोजेक्टर के साथ पीसी, रासायनिक अभिकर्मकों के एक सेट के साथ व्यक्तिगत प्रयोगशालाएं, धातुओं के क्रिस्टल जाली के मॉडल।
पाठ प्रकार: महत्वपूर्ण सोच के विकास के लिए प्रौद्योगिकी का उपयोग करना।
कक्षाओं के दौरान
मैं। चुनौती चरण।
विषय पर ज्ञान की प्राप्ति, संज्ञानात्मक गतिविधि का जागरण।
ब्लफ़ गेम: "क्या आप ऐसा मानते हैं ..."। (स्लाइड 3)
- PSCE में ऊपरी बाएँ कोने में धातुएँ होती हैं।
- क्रिस्टल में, धातु के परमाणु एक धात्विक बंधन से बंधे होते हैं।
- धातुओं के संयोजकता इलेक्ट्रॉन नाभिक से कसकर बंधे होते हैं।
- मुख्य उपसमूहों (ए) में धातुओं में आमतौर पर बाहरी स्तर पर 2 इलेक्ट्रॉन होते हैं।
- समूह में ऊपर से नीचे तक धातुओं के अपचायक गुणों में वृद्धि होती है।
- अम्ल और लवण के विलयन में धातु की प्रतिक्रियाशीलता का आकलन करने के लिए, धातुओं के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला को देखना पर्याप्त है।
- अम्ल और लवण के विलयन में धातु की प्रतिक्रियाशीलता का मूल्यांकन करने के लिए, D.I की आवर्त सारणी को देखना पर्याप्त है। मेंडलीव
कक्षा के लिए प्रश्न?एंट्री का क्या मतलब है? मैं 0 - ने -\u003e मैं + n(स्लाइड 4)
उत्तर: Me0 - एक कम करने वाला एजेंट है, जिसका अर्थ है कि यह ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ बातचीत करता है। निम्नलिखित ऑक्सीकारकों के रूप में कार्य कर सकते हैं:
- सरल पदार्थ (+ O 2, Cl 2, S ...)
- जटिल पदार्थ (एच 2 ओ, एसिड, नमक समाधान ...)
द्वितीय. नई जानकारी को समझना।
एक कार्यप्रणाली तकनीक के रूप में, एक संदर्भ योजना तैयार करने का प्रस्ताव है।
कक्षा के लिए प्रश्न?धातुओं के अपचायक गुणों को कौन से कारक प्रभावित करते हैं? (स्लाइड 5)
उत्तर:डी.आई. मेंडेलीव की आवर्त सारणी में स्थिति से या धातुओं के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में स्थिति से।
शिक्षक अवधारणाओं का परिचय देता है: रासायनिक गतिविधि और विद्युत रासायनिक गतिविधि.
स्पष्टीकरण शुरू करने से पहले, बच्चों को परमाणुओं की गतिविधि की तुलना करने के लिए आमंत्रित किया जाता है प्रतिऔर लीआवर्त सारणी में स्थिति D.I. मेंडेलीव और धातु के वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में उनकी स्थिति के अनुसार इन तत्वों द्वारा गठित सरल पदार्थों की गतिविधि। (स्लाइड 6)
एक विरोधाभास है:पीएससीई में क्षार धातुओं की स्थिति के अनुसार और उपसमूह में तत्वों के गुणों में परिवर्तन के पैटर्न के अनुसार, पोटेशियम की गतिविधि लिथियम की तुलना में अधिक होती है। वोल्टेज श्रृंखला में स्थिति के संदर्भ में, लिथियम सबसे अधिक सक्रिय है।
नई सामग्री।शिक्षक रासायनिक और विद्युत रासायनिक गतिविधि के बीच अंतर बताते हैं और बताते हैं कि वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला एक हाइड्रेटेड आयन में बदलने के लिए धातु की क्षमता को दर्शाती है, जहां धातु गतिविधि का माप ऊर्जा है, जिसमें तीन शब्द होते हैं (परमाणुकरण ऊर्जा, आयनीकरण ऊर्जा और जलयोजन ऊर्जा)। हम सामग्री को एक नोटबुक में लिखते हैं। (स्लाइड्स 7-10)
एक साथ एक नोटबुक में लिखना आउटपुट:आयन की त्रिज्या जितनी छोटी होती है, उसके चारों ओर उतना ही अधिक विद्युत क्षेत्र निर्मित होता है, जलयोजन के दौरान उतनी ही अधिक ऊर्जा निकलती है, इसलिए प्रतिक्रियाओं में इस धातु के मजबूत कम करने वाले गुण होते हैं।
इतिहास संदर्भ:धातुओं की विस्थापन श्रृंखला के बेकेटोव द्वारा निर्माण पर एक छात्र द्वारा प्रस्तुति। (स्लाइड 11)
धातुओं की विद्युत रासायनिक वोल्टेज श्रृंखला की क्रिया केवल इलेक्ट्रोलाइट समाधान (एसिड, लवण) के साथ धातुओं की प्रतिक्रियाओं द्वारा सीमित होती है।
अनुस्मारक:
- मानक स्थितियों (250 डिग्री सेल्सियस, 1 एटीएम) के तहत जलीय घोलों में प्रतिक्रियाओं के दौरान धातुओं के घटते गुण कम हो जाते हैं;
- बायीं ओर की धातु विलयन में धातु को उनके लवणों के दायीं ओर विस्थापित करती है;
- हाइड्रोजन के लिए खड़ी धातुएँ इसे घोल में मौजूद अम्लों से विस्थापित करती हैं (बहिष्कृत: HNO3);
- मैं (अल को) + एच 2 ओ -> क्षार + एच 2
अन्यमैं (एच 2 तक) + एच 2 ओ -> ऑक्साइड + एच 2 (कठोर स्थिति)
मैं (एच 2 के बाद) + एच 2 ओ -> प्रतिक्रिया न करें
(स्लाइड 12)
बच्चों को नोट्स दिए जाते हैं।
व्यावहारिक कार्य:"नमक के घोल के साथ धातुओं की सहभागिता" (स्लाइड 13)
संक्रमण करें:
- CuSO4 -> FeSO4
- CuSO4 -> ZnSO4
तांबे और पारा (II) नाइट्रेट समाधान के बीच बातचीत के अनुभव का प्रदर्शन।
III. चिंतन, चिंतन।
हम दोहराते हैं: किस मामले में हम आवर्त सारणी का उपयोग करते हैं, और किस मामले में धातु वोल्टेज की एक श्रृंखला की आवश्यकता होती है। (स्लाइड 14-15).
हम पाठ के प्रारंभिक प्रश्नों पर लौटते हैं। हम स्क्रीन पर प्रश्न 6 और 7 को हाइलाइट करते हैं। हम विश्लेषण करते हैं कि कौन सा कथन सही नहीं है। स्क्रीन पर - कुंजी (कार्य 1 जांचें)। (स्लाइड 16).
पाठ को सारांशित करना:
- आपने क्या सीखा?
- किस मामले में धातुओं की विद्युत रासायनिक वोल्टेज श्रृंखला का उपयोग करना संभव है?
होम वर्क: (स्लाइड 17)
- भौतिकी के पाठ्यक्रम से "पोटेंशियल" की अवधारणा को दोहराने के लिए;
- प्रतिक्रिया समीकरण समाप्त करें, इलेक्ट्रॉनिक संतुलन समीकरण लिखें: Cu + Hg (NO 3) 2 →
- दी गई धातुएं ( Fe, Mg, Pb, Cu)- वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में इन धातुओं के स्थान की पुष्टि करने वाले प्रयोगों की पेशकश करें।
हम ब्लफ़ गेम, बोर्ड में काम, मौखिक उत्तर, संचार, व्यावहारिक कार्य के परिणामों का मूल्यांकन करते हैं।
प्रयुक्त पुस्तकें:
- ओ.एस. गेब्रियलियन, जी.जी. लिसोवा, ए.जी. Vvedenskaya "शिक्षक के लिए पुस्तिका। रसायन विज्ञान ग्रेड 11, भाग II "ड्रोफा पब्लिशिंग हाउस।
- एन.एल. ग्लिंका जनरल केमिस्ट्री।
कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं में साधारण पदार्थ शामिल होते हैं, विशेष रूप से धातुओं में। हालांकि, विभिन्न धातुएं रासायनिक बातचीत में अलग-अलग गतिविधि प्रदर्शित करती हैं, और यह इस पर निर्भर करता है कि प्रतिक्रिया आगे बढ़ेगी या नहीं।
एक धातु की गतिविधि जितनी अधिक होती है, उतनी ही अधिक तीव्रता से वह अन्य पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करती है। गतिविधि द्वारा, सभी धातुओं को एक श्रृंखला में व्यवस्थित किया जा सकता है, जिसे धातुओं की गतिविधि श्रृंखला, या धातुओं की विस्थापन श्रृंखला, या धातु वोल्टेज की श्रृंखला, साथ ही धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला कहा जाता है। इस श्रृंखला का अध्ययन पहली बार उत्कृष्ट यूक्रेनी वैज्ञानिक एम।एम। बेकेटोव, इसलिए इस श्रृंखला को बेकेटोव श्रृंखला भी कहा जाता है।
बेकेटोव की धातुओं की गतिविधि श्रृंखला के निम्नलिखित रूप हैं (सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली धातुएं दी गई हैं):
K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > > H 2 > Cu > Hg > Ag > Au.
इस श्रृंखला में, धातुओं को घटती गतिविधि के साथ व्यवस्थित किया जाता है। इन धातुओं में पोटैशियम सबसे अधिक सक्रिय है, और सोना सबसे कम सक्रिय है। इस श्रृंखला का उपयोग करके, आप यह निर्धारित कर सकते हैं कि कौन सी धातु दूसरे से अधिक सक्रिय है। इस श्रृंखला में हाइड्रोजन भी मौजूद है। बेशक, हाइड्रोजन एक धातु नहीं है, लेकिन इस श्रृंखला में इसकी गतिविधि को एक संदर्भ बिंदु (एक प्रकार का शून्य) के रूप में लिया जाता है।
जल के साथ धातुओं की परस्पर क्रिया
धातुएँ न केवल अम्ल विलयनों से, बल्कि पानी से भी हाइड्रोजन को विस्थापित करने में सक्षम हैं। जैसे अम्लों के साथ, धातुओं की जल के साथ परस्पर क्रिया की क्रियाशीलता बाएँ से दाएँ बढ़ जाती है।
मैग्नीशियम तक की गतिविधि श्रृंखला में धातु सामान्य परिस्थितियों में पानी के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम हैं। जब ये धातुएँ परस्पर क्रिया करती हैं, तो क्षार और हाइड्रोजन बनते हैं, उदाहरण के लिए:
अन्य धातुएँ जो गतिविधियों की श्रेणी में हाइड्रोजन से पहले आती हैं, वे भी पानी के साथ परस्पर क्रिया कर सकती हैं, लेकिन यह अधिक गंभीर परिस्थितियों में होता है। बातचीत के लिए, गर्म धातु के बुरादे के माध्यम से अतितापित जल वाष्प को पारित किया जाता है। ऐसी परिस्थितियों में, हाइड्रॉक्साइड अब मौजूद नहीं रह सकते हैं, इसलिए प्रतिक्रिया उत्पाद संबंधित धातु तत्व और हाइड्रोजन के ऑक्साइड हैं:
गतिविधि श्रृंखला में स्थान पर धातुओं के रासायनिक गुणों की निर्भरता
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← धातु गतिविधि बढ़ जाती है |
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अम्ल से हाइड्रोजन विस्थापित करता है |
अम्लों से हाइड्रोजन विस्थापित नहीं करता है |
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जल से हाइड्रोजन विस्थापित करके क्षार बनाते हैं |
उच्च तापमान पर पानी से हाइड्रोजन को विस्थापित करें, ऑक्साइड बनाएं |
3 पानी के साथ बातचीत न करें |
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नमक के जलीय घोल से विस्थापित करना असंभव है |
एक अधिक सक्रिय धातु को नमक के घोल से या एक ऑक्साइड पिघल से विस्थापित करके प्राप्त किया जा सकता है |
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लवणों के साथ धातुओं की परस्पर क्रिया
यदि नमक पानी में घुलनशील है, तो उसमें मौजूद धातु के परमाणु को अधिक सक्रिय तत्व के परमाणु से बदला जा सकता है। यदि लोहे की प्लेट को कप्रम (II) सल्फेट के घोल में डुबोया जाता है, तो थोड़ी देर बाद उस पर लाल लेप के रूप में तांबा निकलेगा:
लेकिन अगर चांदी की प्लेट को कप्रम (II) सल्फेट के घोल में डुबोया जाए, तो कोई प्रतिक्रिया नहीं होगी:
क्यूप्रम को किसी भी धातु द्वारा विस्थापित किया जा सकता है जो धातु गतिविधि श्रृंखला के बाईं ओर है। हालाँकि, श्रृंखला की शुरुआत में जो धातुएँ हैं वे हैं सोडियम, पोटेशियम, आदि। - वे इसके लिए उपयुक्त नहीं हैं, क्योंकि वे इतने सक्रिय हैं कि वे नमक के साथ नहीं, बल्कि पानी के साथ बातचीत करेंगे जिसमें यह नमक घुल जाता है।
धातुओं के निष्कर्षण के लिए अधिक सक्रिय धातुओं द्वारा लवण से धातुओं के विस्थापन का उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
ऑक्साइड के साथ धातुओं की बातचीत
धात्विक तत्वों के ऑक्साइड धातुओं के साथ परस्पर क्रिया करने में सक्षम होते हैं। अधिक सक्रिय धातुएं कम सक्रिय धातुओं को ऑक्साइड से विस्थापित करती हैं:
लेकिन, लवण के साथ धातुओं की बातचीत के विपरीत, इस मामले में, प्रतिक्रिया होने के लिए ऑक्साइड को पिघलाया जाना चाहिए। ऑक्साइड से धातु के निष्कर्षण के लिए, आप किसी भी धातु का उपयोग कर सकते हैं जो गतिविधि पंक्ति में बाईं ओर स्थित है, यहां तक कि सबसे सक्रिय सोडियम और पोटेशियम भी, क्योंकि पानी पिघले हुए ऑक्साइड में निहित नहीं है।
ऑक्साइड के साथ धातुओं की बातचीत का उपयोग उद्योग में अन्य धातुओं को निकालने के लिए किया जाता है। इस विधि के लिए सबसे व्यावहारिक धातु एल्युमिनियम है। यह प्रकृति में काफी व्यापक है और निर्माण के लिए सस्ता है। आप अधिक सक्रिय धातुओं (कैल्शियम, सोडियम, पोटेशियम) का भी उपयोग कर सकते हैं, लेकिन, सबसे पहले, वे एल्यूमीनियम की तुलना में अधिक महंगे हैं, और दूसरी बात, उनकी अत्यधिक उच्च रासायनिक गतिविधि के कारण, उन्हें कारखानों में संग्रहीत करना बहुत मुश्किल है। एल्यूमीनियम का उपयोग करके धातुओं को निकालने की इस विधि को एल्युमिनोथर्मी कहा जाता है।
जब लोग "धातु" शब्द सुनते हैं, तो यह आमतौर पर एक ठंडे और ठोस पदार्थ से जुड़ा होता है जो बिजली का संचालन करता है। हालांकि, धातु और उनके मिश्र एक दूसरे से बहुत भिन्न हो सकते हैं। ऐसे हैं जो भारी समूह से संबंधित हैं, इन पदार्थों का घनत्व सबसे अधिक है। और कुछ, जैसे लिथियम, इतने हल्के होते हैं कि वे पानी में तैर सकते हैं यदि केवल वे इसके साथ सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया नहीं करते हैं।
कौन सी धातुएँ सबसे अधिक सक्रिय होती हैं?
लेकिन कौन सी धातु सबसे तीव्र गुण प्रदर्शित करती है? सबसे सक्रिय धातु सीज़ियम है। सभी धातुओं में गतिविधि के मामले में, यह पहले स्थान पर है। इसके अलावा, उनके "भाइयों" को फ्रांसियम माना जाता है, जो दूसरे स्थान पर है, और एकतरफा है। लेकिन बाद के गुणों के बारे में बहुत कम जानकारी है।
सीज़ियम गुण
सीज़ियम एक ऐसा तत्व है जो हाथों में पिघलना भी उतना ही आसान है। सच है, यह केवल एक शर्त के तहत किया जा सकता है: यदि सीज़ियम एक गिलास ampoule में है। अन्यथा, धातु आसपास की हवा के साथ जल्दी से प्रतिक्रिया कर सकती है - प्रज्वलित। और पानी के साथ सीज़ियम की परस्पर क्रिया एक विस्फोट के साथ होती है - यह इसकी अभिव्यक्ति में सबसे सक्रिय धातु है। यह इस सवाल का जवाब है कि सीज़ियम को कंटेनरों में डालना इतना मुश्किल क्यों है।
इसे एक परखनली के अंदर रखने के लिए यह आवश्यक है कि यह विशेष कांच का बना हो और आर्गन या हाइड्रोजन से भरा हो। सीज़ियम का गलनांक 28.7 o C होता है। कमरे के तापमान पर, धातु अर्ध-तरल अवस्था में होती है। सीज़ियम एक सुनहरा-सफेद पदार्थ है। द्रव अवस्था में धातु प्रकाश को अच्छी तरह परावर्तित कर देती है। सीज़ियम वाष्प में हरा-नीला रंग होता है।
सीज़ियम की खोज कैसे हुई?
सबसे सक्रिय धातु पहला रासायनिक तत्व था, जिसकी उपस्थिति पृथ्वी की पपड़ी की सतह पर वर्णक्रमीय विश्लेषण की विधि का उपयोग करके पाई गई थी। जब वैज्ञानिकों को धातु का स्पेक्ट्रम मिला तो उन्होंने उसमें दो आसमानी-नीली रेखाएं देखीं। इस प्रकार, इस तत्व को इसका नाम मिला। लैटिन में कैसियस शब्द का अर्थ है "आकाश नीला"।
डिस्कवरी इतिहास
इसकी खोज जर्मन शोधकर्ताओं R. Bunsen और G. Kirchhoff की है। तब भी, वैज्ञानिकों की दिलचस्पी थी कि कौन सी धातुएँ सक्रिय हैं और कौन सी नहीं। 1860 में, शोधकर्ताओं ने दुर्खीम जलाशय से पानी की संरचना का अध्ययन किया। उन्होंने वर्णक्रमीय विश्लेषण की मदद से ऐसा किया। पानी के एक नमूने में वैज्ञानिकों को स्ट्रोंटियम, मैग्नीशियम, लिथियम और कैल्शियम जैसे तत्व मिले।
फिर उन्होंने स्पेक्ट्रोस्कोप से पानी की एक बूंद का विश्लेषण करने का फैसला किया। फिर उन्होंने दो चमकदार नीली रेखाएँ देखीं, जो एक दूसरे से बहुत दूर नहीं थीं। उनमें से एक व्यावहारिक रूप से अपनी स्थिति में स्ट्रोंटियम धातु की रेखा के साथ मेल खाता था। वैज्ञानिकों ने तय किया कि जिस पदार्थ की उन्होंने पहचान की वह अज्ञात था और इसके लिए क्षार धातुओं के समूह को जिम्मेदार ठहराया।
उसी वर्ष, बन्सन ने अपने सहयोगी, फोटोकेमिस्ट जी. रोस्को को एक पत्र लिखा, जिसमें उन्होंने इस खोज के बारे में बताया। और आधिकारिक तौर पर, 10 मई, 1860 को बर्लिन अकादमी में वैज्ञानिकों की एक बैठक में सीज़ियम की घोषणा की गई थी। छह महीने के बाद, बन्सन लगभग 50 ग्राम सीज़ियम क्लोरोप्लाटिनाइट को अलग करने में सक्षम था। अंततः सबसे सक्रिय धातु प्राप्त करने के लिए वैज्ञानिकों ने 300 टन खनिज पानी को संसाधित किया और उप-उत्पाद के रूप में लगभग 1 किलो लिथियम क्लोराइड अलग किया। इससे पता चलता है कि मिनरल वाटर में बहुत कम सीज़ियम होता है।
सीज़ियम प्राप्त करने की कठिनाई लगातार वैज्ञानिकों को इसमें शामिल खनिजों की खोज करने के लिए प्रेरित करती है, जिनमें से एक प्रदूषण है। लेकिन अयस्कों से सीज़ियम का निष्कर्षण हमेशा अधूरा होता है, ऑपरेशन के दौरान, सीज़ियम बहुत जल्दी नष्ट हो जाता है। यह इसे धातु विज्ञान में सबसे दुर्गम पदार्थों में से एक बनाता है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी की पपड़ी में प्रति टन 3.7 ग्राम सीज़ियम होता है। और एक लीटर समुद्री जल में केवल 0.5 माइक्रोग्राम पदार्थ ही सर्वाधिक सक्रिय धातु है। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि सीज़ियम का निष्कर्षण सबसे अधिक श्रम-गहन प्रक्रियाओं में से एक है।
रूस में रसीद
जैसा कि उल्लेख किया गया है, मुख्य खनिज जिससे सीज़ियम प्राप्त होता है, वह प्रदूषित है। और यह सबसे सक्रिय धातु एक दुर्लभ एवोगैड्राइट से भी प्राप्त की जा सकती है। उद्योग में, यह प्रदूषित है जिसका उपयोग किया जाता है। सोवियत संघ के पतन के बाद रूस में इसका खनन नहीं किया गया था, इस तथ्य के बावजूद कि उस समय भी मरमंस्क के पास वोरोन्या टुंड्रा में सीज़ियम के विशाल भंडार की खोज की गई थी।
जब तक घरेलू उद्योग सीज़ियम निकालने का जोखिम उठा सकता था, तब तक इस जमा को विकसित करने का लाइसेंस कनाडा की एक कंपनी द्वारा प्राप्त कर लिया गया था। अब सीज़ियम का निष्कर्षण नोवोसिबिर्स्क कंपनी सीजेएससी रेयर मेटल्स प्लांट द्वारा किया जाता है।
सीज़ियम का उपयोग
इस धातु का उपयोग विभिन्न सौर सेल बनाने के लिए किया जाता है। और सीज़ियम यौगिकों का उपयोग प्रकाशिकी की विशेष शाखाओं में भी किया जाता है - अवरक्त उपकरणों के निर्माण में, सीज़ियम का उपयोग उन स्थलों के निर्माण में किया जाता है जो आपको दुश्मन के उपकरण और जनशक्ति को नोटिस करने की अनुमति देते हैं। इसका उपयोग विशेष बनाने के लिए भी किया जाता है धातु हॉलिडेदीपक।
लेकिन यह इसके आवेदन के दायरे को समाप्त नहीं करता है। सीज़ियम के आधार पर कई दवाएं भी बनाई गई हैं। ये डिप्थीरिया, पेप्टिक अल्सर, शॉक और सिज़ोफ्रेनिया के इलाज के लिए दवाएं हैं। लिथियम लवण की तरह, सीज़ियम लवण में मानदंड गुण होते हैं - या, बस, वे भावनात्मक पृष्ठभूमि को स्थिर करने में सक्षम होते हैं।
फ्रांसियम धातु
सबसे तीव्र गुणों वाली धातुओं में से एक फ्रांसियम है। इसे धातु के खोजकर्ता की मातृभूमि के सम्मान में इसका नाम मिला। फ्रांस में पैदा हुए एम. पेरे ने 1939 में एक नए रासायनिक तत्व की खोज की। यह उन तत्वों में से एक है जिसके बारे में स्वयं रसायनज्ञ भी कोई निष्कर्ष निकालना मुश्किल पाते हैं।
फ्रांसियम सबसे भारी धातु है। वहीं, सबसे सक्रिय धातु सीज़ियम के साथ-साथ फ्रांसियम है। फ्रांसियम में यह दुर्लभ संयोजन है - उच्च रासायनिक गतिविधि और कम परमाणु स्थिरता। इसके सबसे लंबे समय तक रहने वाले आइसोटोप का आधा जीवन केवल 22 मिनट का होता है। फ्रांसियम का उपयोग एक अन्य तत्व - एक्टिनियम का पता लगाने के लिए किया जाता है। साथ ही फ्रैंशियम लवण, इसे पहले कैंसर के ट्यूमर का पता लगाने के लिए उपयोग करने का प्रस्ताव दिया गया था। हालांकि, उच्च लागत के कारण, यह नमक उत्पादन के लिए लाभहीन है।
सबसे सक्रिय धातुओं की तुलना
यूनुनेनियम अभी तक खोजी गई धातु नहीं है। यह आवर्त सारणी की आठवीं पंक्ति में पहले स्थान पर होगा। इस तत्व का विकास और अनुसंधान रूस में संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान में किया जाता है। इस धातु में भी बहुत उच्च गतिविधि होनी चाहिए। यदि हम पहले से ज्ञात फ्रैंशियम और सीज़ियम की तुलना करते हैं, तो फ़्रांशियम में उच्चतम आयनीकरण क्षमता होगी - 380 kJ / mol।
सीज़ियम के लिए, यह आंकड़ा 375 kJ/mol है। लेकिन फ्रांसियम अभी भी सीज़ियम जितनी जल्दी प्रतिक्रिया नहीं करता है। इस प्रकार, सीज़ियम सबसे सक्रिय धातु है। यह उत्तर है (रसायन विज्ञान अक्सर पाठ्यक्रम में वह विषय होता है जिसके लिए आप एक समान प्रश्न पा सकते हैं), जो स्कूल में कक्षा और व्यावसायिक स्कूल दोनों में उपयोगी हो सकता है।
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