रसायन विज्ञान की बुनियादी अवधारणाएँ, रससमीकरणमिति के नियम
रासायनिक परमाणु विज्ञान (परमाणु-आण्विक सिद्धांत) ऐतिहासिक रूप से पहली मौलिक सैद्धांतिक अवधारणा है जो आधुनिक रासायनिक विज्ञान के अंतर्गत आता है। इस सिद्धांत के निर्माण में सौ साल से अधिक समय लगा और यह एम.वी. जैसे प्रमुख रसायनज्ञों की गतिविधियों से जुड़ा है। लोमोनोसोव, ए.एल. लैवोज़ियर, जे. डाल्टन, ए. अवोगाद्रो, एस. कैनिजेरो।
आधुनिक परमाणु-आण्विक सिद्धांत को कई प्रावधानों के रूप में बताया जा सकता है:
1. रसायनों की एक असतत (असंतुलित) संरचना होती है। पदार्थ के कण निरंतर अराजक तापीय गति में हैं।
2. किसी रासायनिक पदार्थ की मूल संरचनात्मक इकाई परमाणु होती है।
3. एक रासायनिक पदार्थ में परमाणु एक दूसरे से जुड़े होते हैं, आणविक कण या परमाणु समुच्चय (सुपरमॉलेक्युलर संरचना) बनाते हैं।
4. जटिल पदार्थ (या रासायनिक यौगिक) विभिन्न तत्वों के परमाणुओं से मिलकर बने होते हैं। सरल पदार्थों में एक तत्व के परमाणु होते हैं और उन्हें होमोन्यूक्लियर रासायनिक यौगिक माना जाना चाहिए।
परमाणु-आणविक सिद्धांत के मुख्य प्रावधानों को तैयार करने में, हमें कई अवधारणाओं को पेश करना पड़ा, जिन पर अधिक विस्तार से विचार करने की आवश्यकता है, क्योंकि वे आधुनिक रसायन विज्ञान में मौलिक हैं। ये "परमाणु" और "अणु" की अवधारणाएं हैं, अधिक सटीक, परमाणु और आणविक कण।
परमाणु कणों में स्वयं परमाणु, परमाणु आयन, परमाणु मूलक और परमाणु मूलक आयन शामिल हैं।
एक परमाणु एक रासायनिक तत्व का सबसे छोटा विद्युत रूप से तटस्थ कण है, जो इसके रासायनिक गुणों का वाहक है, और इसमें एक सकारात्मक रूप से आवेशित नाभिक और एक इलेक्ट्रॉन खोल होता है।
परमाणु आयन- यह एक परमाणु कण है जिसमें इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज होता है, लेकिन इसमें अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं, उदाहरण के लिए, Cl - - क्लोराइड आयन, Na + - सोडियम केशन।
परमाणु कट्टरपंथी- एक विद्युतीय रूप से तटस्थ परमाणु कण जिसमें अयुगलित इलेक्ट्रॉन होते हैं। उदाहरण के लिए, एक हाइड्रोजन परमाणु वास्तव में एक परमाणु कट्टरपंथी है - एच × .
एक परमाणु कण जिसमें इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज और अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, कहलाते हैं परमाणु कट्टरपंथी आयन।ऐसे कण का एक उदाहरण Mn 2+ धनायन है जिसमें d-sublevel (3d 5) पर पाँच अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं।
परमाणु की सबसे महत्वपूर्ण भौतिक विशेषताओं में से एक इसका द्रव्यमान है। चूँकि किसी परमाणु के द्रव्यमान का निरपेक्ष मान नगण्य होता है (हाइड्रोजन परमाणु का द्रव्यमान 1.67 × 10 -27 किग्रा होता है), रसायन विज्ञान में सापेक्ष द्रव्यमान पैमाने का उपयोग किया जाता है, जिसमें समस्थानिक के द्रव्यमान का 1/12 भाग -12 कार्बन परमाणु को एक इकाई के रूप में चुना जाता है। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 12 सी समस्थानिक के कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 परमाणु के द्रव्यमान का अनुपात है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि आवधिक प्रणाली में डी.आई. मेंडेलीव, तत्वों के औसत समस्थानिक परमाणु द्रव्यमान दिए गए हैं, जो ज्यादातर कई समस्थानिकों द्वारा दर्शाए जाते हैं जो प्रकृति में उनकी सामग्री के अनुपात में तत्व के परमाणु द्रव्यमान में योगदान करते हैं। इस प्रकार, तत्व क्लोरीन को दो समस्थानिकों - 35 Cl (75 mol.%) और 37 Cl (25 mol.%) द्वारा दर्शाया जाता है। तत्व क्लोरीन का औसत समस्थानिक द्रव्यमान 35.453 एमू है। (परमाणु द्रव्यमान इकाइयाँ) (35×0.75 + 37×0.25)।
परमाणु कणों की तरह, आणविक कणों में अणु उचित, आणविक आयन, आणविक मूलक और मूलक आयन शामिल होते हैं।
एक आणविक कण आपस में जुड़े हुए परमाणु कणों का सबसे छोटा स्थिर समूह है, जो किसी पदार्थ के रासायनिक गुणों का वाहक होता है।अणु इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज से रहित है और इसमें कोई अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं है।
आणविक आयन- यह एक आणविक कण है जिसमें एक इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज होता है, लेकिन इसमें अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं, उदाहरण के लिए, NO 3 - नाइट्रेट आयन, NH 4 + - अमोनियम कटियन।
आणविक मूलकएक विद्युतीय रूप से तटस्थ आणविक कण है जिसमें अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं। अधिकांश रैडिकल एक छोटे जीवनकाल (10 -3 -10 -5 एस के क्रम में) के साथ प्रतिक्रियाशील प्रजातियां हैं, हालांकि अब काफी स्थिर रैडिकल ज्ञात हैं। तो मिथाइल रेडिकल × सीएच 3 एक विशिष्ट अस्थिर कण है। हालाँकि, यदि इसमें हाइड्रोजन परमाणुओं को फिनाइल रेडिकल्स द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो एक स्थिर आणविक रेडिकल ट्राइफेनिलमिथाइल बनता है।
इलेक्ट्रॉनों की एक विषम संख्या वाले अणु, जैसे NO या NO2, को अत्यधिक स्थिर मुक्त मूलक भी माना जा सकता है।
एक आणविक कण जिसमें इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज और अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं, कहलाते हैं आणविक कट्टरपंथी आयन. ऐसे कण का एक उदाहरण ऑक्सीजन कट्टरपंथी धनायन है - ×O2 +।
एक अणु की एक महत्वपूर्ण विशेषता इसका सापेक्ष आणविक भार है। सापेक्ष आणविक भार (M r) एक अणु के औसत समस्थानिक द्रव्यमान का अनुपात है, जिसकी गणना आइसोटोप की प्राकृतिक बहुतायत को ध्यान में रखते हुए, 12 C समस्थानिक के कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 के अनुपात में की जाती है।.
इस प्रकार, हमें पता चला कि किसी भी रासायनिक पदार्थ की सबसे छोटी संरचनात्मक इकाई एक परमाणु है, अधिक सटीक रूप से एक परमाणु कण। बदले में, किसी भी पदार्थ में, अक्रिय गैसों को छोड़कर, परमाणु रासायनिक बंधों द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं। इस मामले में, दो प्रकार के पदार्थों का निर्माण संभव है:
आणविक यौगिक जिसमें स्थिर संरचना वाले रासायनिक गुणों के सबसे छोटे वाहक को प्रतिष्ठित किया जा सकता है;
एक सुपरमॉलेक्यूलर संरचना के यौगिक, जो परमाणु समुच्चय होते हैं जिनमें परमाणु कण एक सहसंयोजक, आयनिक या धात्विक बंधन से जुड़े होते हैं।
तदनुसार, सुपरमॉलेक्यूलर संरचना वाले पदार्थ परमाणु, आयनिक या धात्विक क्रिस्टल हैं। बदले में, आणविक पदार्थ आणविक या आणविक-आयनिक क्रिस्टल बनाते हैं। आणविक संरचना में ऐसे पदार्थ भी होते हैं जो एकत्रीकरण की गैसीय या तरल अवस्था में सामान्य परिस्थितियों में होते हैं।
वास्तव में, एक विशिष्ट रासायनिक पदार्थ के साथ काम करते समय, हम व्यक्तिगत परमाणुओं या अणुओं के साथ काम नहीं कर रहे हैं, लेकिन बहुत बड़ी संख्या में कणों के संग्रह के साथ, जिनके संगठन के स्तर को निम्नलिखित योजना द्वारा दर्शाया जा सकता है:
कणों के बड़े सरणियों के मात्रात्मक विवरण के लिए, जो कि मैक्रोबॉडी हैं, एक विशेष अवधारणा "पदार्थ की मात्रा" को इसके संरचनात्मक तत्वों की कड़ाई से परिभाषित संख्या के रूप में पेश किया गया था। किसी पदार्थ की मात्रा की इकाई तिल है। एक तिल पदार्थ की मात्रा है(एन) , जिसमें 12C समस्थानिक के 12 g कार्बन में जितने परमाणु हैं उतनी संरचनात्मक या सूत्र इकाइयाँ हैं।वर्तमान में, यह संख्या काफी सटीक रूप से मापी गई है और 6.022×10 23 (एवोगैड्रो की संख्या, एन ए) है। परमाणु, अणु, आयन, रासायनिक बंधन और सूक्ष्म जगत की अन्य वस्तुएँ संरचनात्मक इकाइयों के रूप में कार्य कर सकती हैं। "सूत्र इकाई" की अवधारणा का उपयोग सुपरमॉलेक्युलर संरचना वाले पदार्थों के लिए किया जाता है और इसे इसके घटक तत्वों (सकल सूत्र) के बीच सरलतम अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। इस मामले में, सूत्र इकाई एक अणु की भूमिका निभाती है। उदाहरण के लिए, कैल्शियम क्लोराइड के 1 मोल में 6.022×1023 सूत्र इकाइयाँ - CaCl2 होती हैं।
किसी पदार्थ की महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक उसका दाढ़ द्रव्यमान (M, kg/mol, g/mol) है। मोलर द्रव्यमान किसी पदार्थ के एक मोल का द्रव्यमान होता है. किसी पदार्थ का आपेक्षिक आणविक भार और मोलर द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से समान होते हैं, लेकिन उनके अलग-अलग आयाम होते हैं, उदाहरण के लिए, पानी के लिए M r = 18 (सापेक्ष परमाणु और आणविक द्रव्यमान आयामहीन होते हैं), M = 18 g/mol। किसी पदार्थ की मात्रा और दाढ़ द्रव्यमान एक साधारण संबंध से संबंधित होते हैं:
17वीं और 18वीं शताब्दी के मोड़ पर तैयार किए गए बुनियादी स्टोइकोमेट्रिक कानूनों ने रासायनिक परमाणु विज्ञान के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।
1. द्रव्यमान के संरक्षण का नियम (एम.वी. लोमोनोसोव, 1748)।
प्रतिक्रिया उत्पादों के द्रव्यमान का योग परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थों के द्रव्यमान के योग के बराबर है. गणितीय रूप में, यह कानून निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया गया है:
इस नियम के अतिरिक्त एक तत्व के द्रव्यमान के संरक्षण का नियम है (ए. लैवोज़ियर, 1789)। इस कानून के अनुसार रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान, प्रत्येक तत्व का द्रव्यमान स्थिर रहता है.
एम.वी. के कानून लोमोनोसोव और ए. लेवोज़ियर ने परमाणु सिद्धांत के ढांचे के भीतर एक सरल व्याख्या पाई। वास्तव में, किसी भी प्रतिक्रिया में, रासायनिक तत्वों के परमाणु अपरिवर्तित और अपरिवर्तित मात्रा में रहते हैं, जो प्रत्येक तत्व के द्रव्यमान की स्थिरता और समग्र रूप से पदार्थों की प्रणाली दोनों पर जोर देता है।
विचार किए गए कानून रसायन विज्ञान के लिए निर्णायक महत्व के हैं, क्योंकि वे समीकरणों द्वारा रासायनिक प्रतिक्रियाओं का अनुकरण करने और उनके आधार पर मात्रात्मक गणना करने की अनुमति देते हैं। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि द्रव्यमान के संरक्षण का नियम बिल्कुल सटीक नहीं है। सापेक्षता के सिद्धांत (ए। आइंस्टीन, 1905) के अनुसार, कोई भी प्रक्रिया जो ऊर्जा की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है, समीकरण के अनुसार प्रणाली के द्रव्यमान में कमी के साथ होती है:
जहाँ DE मुक्त ऊर्जा है, Dm निकाय के द्रव्यमान में परिवर्तन है, c निर्वात में प्रकाश की गति है (3.0×10 8 m/s)। परिणामस्वरूप, द्रव्यमान के संरक्षण के नियम का समीकरण निम्नलिखित रूप में लिखा जाना चाहिए:
इस प्रकार, एक्सोथर्मिक प्रतिक्रियाएं द्रव्यमान में कमी के साथ होती हैं, और एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं द्रव्यमान में वृद्धि के साथ होती हैं। इस मामले में, द्रव्यमान के संरक्षण का नियम निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है: एक पृथक प्रणाली में, जनता और कम ऊर्जा का योग एक स्थिर है. हालांकि, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए, जिनमें से थर्मल प्रभाव सैकड़ों केजे/एमओएल में मापा जाता है, द्रव्यमान दोष 10 -8 -10 -9 ग्राम है और प्रयोगात्मक रूप से पंजीकृत नहीं किया जा सकता है।
2. रचना की स्थिरता का नियम (जे. प्राउस्ट, 1799-1804)।
एक आणविक संरचना के एक व्यक्तिगत रासायनिक पदार्थ की एक निरंतर गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना होती है, जो इसकी तैयारी की विधि से स्वतंत्र होती है।. स्थिर संघटन के नियम का पालन करने वाले यौगिक कहलाते हैं डाल्टनिड्स. डाल्टनाइड्स वर्तमान में सभी ज्ञात कार्बनिक यौगिक (लगभग 30 मिलियन) और कुछ (लगभग 100 हजार) अकार्बनिक पदार्थ हैं। पदार्थ जिनमें एक गैर-आणविक संरचना होती है ( बर्टोलिड्स), इस कानून के अधीन नहीं हैं और नमूना प्राप्त करने की विधि के आधार पर एक चर संरचना हो सकती है। इनमें अधिकांश (लगभग 500 हजार) अकार्बनिक पदार्थ शामिल हैं। मूल रूप से, ये डी-तत्वों (ऑक्साइड, सल्फाइड, नाइट्राइड, कार्बाइड, आदि) के द्विआधारी यौगिक हैं। परिवर्तनीय संरचना के एक यौगिक का एक उदाहरण टाइटेनियम (III) ऑक्साइड है, जिसकी संरचना TiO 1.46 से TiO 1.56 तक भिन्न होती है। बर्टोलाइड फ़ार्मुलों की परिवर्तनशील संरचना और तर्कहीनता का कारण क्रिस्टल की प्राथमिक कोशिकाओं (क्रिस्टल संरचना में दोष) के एक भाग की संरचना में परिवर्तन है, जो पदार्थ के गुणों में तेज बदलाव की आवश्यकता नहीं है। डाल्टनाइड्स के लिए, यह घटना असंभव है, क्योंकि अणु की संरचना में परिवर्तन से एक नए रासायनिक यौगिक का निर्माण होता है।
3. तुल्यता का नियम (आई. रिक्टर, जे. डाल्टन, 1792-1804)।
अभिकारकों का द्रव्यमान उनके समतुल्य द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक होता है।.
जहाँ EA और EB अभिकारकों के समतुल्य द्रव्यमान हैं।
किसी पदार्थ का समतुल्य द्रव्यमान उसके समतुल्य का दाढ़ द्रव्यमान है।
समतुल्य एक वास्तविक या सशर्त कण है जो अम्ल-क्षार प्रतिक्रियाओं में एक हाइड्रोजन धनायन देता है या रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में एक इलेक्ट्रॉन जोड़ता है, या विनिमय प्रतिक्रियाओं में किसी अन्य पदार्थ के समकक्ष के साथ संपर्क करता है।. उदाहरण के लिए, जब धातु जस्ता एक अम्ल के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो एक जस्ता परमाणु दो हाइड्रोजन परमाणुओं को विस्थापित करता है, जबकि दो इलेक्ट्रॉनों को छोड़ता है:
जेएन + 2 एच + = जेएन 2+ + एच 2
Zn 0 - 2e - = Zn 2+
इसलिए, जस्ता के समतुल्य इसके परमाणु का 1/2 है, अर्थात 1/2 Zn (सशर्त कण)।
किसी पदार्थ के अणु या सूत्र इकाई का कौन सा भाग उसका तुल्यांक है, यह दर्शाने वाली संख्या को तुल्यता गुणक कहते हैं - f e. समतुल्य द्रव्यमान, या समतुल्य दाढ़ द्रव्यमान, तुल्यता कारक और दाढ़ द्रव्यमान के उत्पाद के रूप में परिभाषित किया गया है:
उदाहरण के लिए, एक न्यूट्रलाइजेशन रिएक्शन में, सल्फ्यूरिक एसिड दो हाइड्रोजन केशन दान करता है:
एच 2 एसओ 4 + 2 कोह \u003d के 2 एसओ 4 + 2 एच 2 ओ
तदनुसार, सल्फ्यूरिक एसिड का समतुल्य 1/2 H 2 SO 4 है, तुल्यता कारक 1/2 है, और समतुल्य द्रव्यमान (1/2) × 98 = 49 g/mol है। पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड एक हाइड्रोजन धनायन को बांधता है, इसलिए इसका समतुल्य एक सूत्र इकाई है, तुल्यता कारक एक के बराबर है, और समतुल्य द्रव्यमान दाढ़ द्रव्यमान के बराबर है, अर्थात। 56 ग्राम / मोल।
विचार किए गए उदाहरणों से यह देखा जा सकता है कि समतुल्य द्रव्यमान की गणना करते समय, समतुल्यता कारक निर्धारित करना आवश्यक है। इसके लिए कई नियम हैं:
1. अम्ल या क्षार का तुल्यता कारक 1/n है, जहाँ n प्रतिक्रिया में शामिल हाइड्रोजन धनायनों या हाइड्रॉक्साइड आयनों की संख्या है।
2. नमक तुल्यता कारक धातु के कटियन या एसिड अवशेषों की वैलेंसी (v) और नमक की संरचना में उनकी संख्या (n) के उत्पाद द्वारा विभाजित एकता के भागफल के बराबर है (सूत्र में स्टोइकोमेट्रिक इंडेक्स):
उदाहरण के लिए, अल 2 (एसओ 4) 3 - एफ ई \u003d 1/6 के लिए
3. ऑक्सीकारक एजेंट (रिडक्टेंट) का तुल्यता कारक इसके द्वारा जुड़े (दिए गए) इलेक्ट्रॉनों की संख्या से विभाजित एकता के भागफल के बराबर होता है।
इस तथ्य पर ध्यान देना चाहिए कि एक ही यौगिक का विभिन्न अभिक्रियाओं में भिन्न तुल्यता कारक हो सकता है। उदाहरण के लिए, अम्ल-क्षार प्रतिक्रियाओं में:
एच 3 पीओ 4 + कोह \u003d केएच 2 पीओ 4 + एच 2 ओ एफ ई (एच 3 पीओ 4) \u003d 1
एच 3 पीओ 4 + 2KOH \u003d के 2 एचपीओ 4 + 2 एच 2 ओ एफ ई (एच 3 पीओ 4) \u003d 1/2
एच 3 पीओ 4 + 3KOH \u003d के 3 पीओ 4 + 3 एच 2 ओ एफ ई (एच 3 पीओ 4) \u003d 1/3
या रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में:
KMn 7+ O 4 + NaNO 2 + H 2 SO 4® Mn 2+ SO 4 + NaNO 3 + K 2 SO 4 + H 2 O
MnO 4 - + 8H + + 5e -® Mn 2+ + 4H 2 O f e (KMnO 4) = 1/5
पहले मानव के क्षण से परमाणुओं और अणुओं के अस्तित्व के बारे में अनुमान लगाया गया है (प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक ल्यूसिपस के दार्शनिक सिद्धांत; 500-400 ईसा पूर्व), जो परमाणु और आणविक के आधिकारिक सिद्धांत के निर्माण के लिए हमारे पास आए हैं। सिद्धांत (जर्मनी में रसायनज्ञों की अंतर्राष्ट्रीय कांग्रेस; 1860 डी) लगभग 2500 साल बीत चुके हैं।
परमाणु-आणविक सिद्धांत के मुख्य प्रावधान:
- सभी पदार्थ परमाणुओं, अणुओं और आयनों से बने होते हैं।
- प्रत्येक व्यक्तिगत प्रकार के परमाणु को रासायनिक तत्व कहा जाता है।
- एक ही तत्व के सभी परमाणु समान होते हैं, लेकिन किसी अन्य रासायनिक तत्व के परमाणुओं से भिन्न होते हैं।
- अणु परमाणुओं से बने होते हैं।
- अणुओं की संरचना रासायनिक सूत्र द्वारा इंगित की जाती है।
- परमाणु, अणु, आयन निरंतर गति में हैं।
- रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, अणु परिवर्तन से गुजरते हैं, जिसके दौरान कुछ अणुओं से अन्य बनते हैं, भौतिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, किसी पदार्थ के अणुओं की संरचना अपरिवर्तित रहती है।
एटमपदार्थ का सबसे छोटा अविभाज्य कण है। यह विद्युत रूप से तटस्थ है (परमाणु नाभिक का धनात्मक आवेश नाभिक के चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉनों के ऋणात्मक आवेश से ऑफसेट होता है)। परमाणु संरचना देखें।
एक निश्चित प्रकार का परमाणु, जिसके नाभिक के समान आवेश की विशेषता होती है, कहलाता है रासायनिक तत्व.
रासायनिक तत्वों को रासायनिक संकेतों द्वारा दर्शाया जाता है, जो तत्व के लैटिन नाम के प्रारंभिक अक्षर हैं: O (ऑक्सीजेनियम - ऑक्सीजन), H (हाइड्रोजेनियम - हाइड्रोजन), आदि।
वर्तमान में विज्ञान के लिए ज्ञात सभी रासायनिक तत्वों को डी। आई। मेंडेलीव के तत्वों की आवधिक प्रणाली में संक्षेपित किया गया है, जिसमें तत्व की क्रम संख्या उसके परमाणु के नाभिक के आवेश (नाभिक में निहित प्रोटॉन की संख्या) के बराबर है।
पृथ्वी पर सबसे आम रासायनिक तत्व ऑक्सीजन है, इसके बाद सिलिकॉन, एल्यूमीनियम, लोहा, कैल्शियम, सोडियम, पोटेशियम, मैग्नीशियम, कार्बन है। अन्य सभी रासायनिक तत्वों की हिस्सेदारी पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का 1% से भी कम है। ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर तत्व हाइड्रोजन और हीलियम हैं।
जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, विभिन्न तत्वों के यौगिक अणु बनाते हैं, जो बदले में सरल या जटिल पदार्थ बना सकते हैं।
सरल पदार्थकेवल एक रासायनिक तत्व (O 2, H 2, N 2) के परमाणुओं से मिलकर बनता है।
सरल पदार्थ, बदले में, धातुओं (86 तत्वों) और गैर-धातुओं में विभाजित होते हैं। धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो उनकी अच्छी विद्युत और तापीय चालकता, विशेषता धात्विक चमक को निर्धारित करते हैं।
जटिल पदार्थकई रासायनिक तत्वों (एच 2 ओ, एच 2 एसओ 4, एचसीएल) के परमाणुओं से मिलकर बनता है।
कुछ रासायनिक तत्व कई सरल पदार्थों के रूप में मौजूद हो सकते हैं (उदाहरण के लिए, ओ 2 - ऑक्सीजन, ओ 3 - ओजोन, आदि), ये तथाकथित हैं एलोट्रोपिक संशोधन. इस मामले में, एलोट्रॉपी न केवल एक तत्व के परमाणुओं की एक अलग संख्या के कारण हो सकता है, बल्कि किसी पदार्थ के क्रिस्टल जाली की संरचना (कार्बन - हीरा, ग्रेफाइट, कार्बाइन के एलोट्रोपिक संशोधन) के कारण भी हो सकता है।
परमाणु-आणविक सिद्धांत- प्रावधानों, स्वयंसिद्धों और कानूनों का एक समूह जो सभी पदार्थों को परमाणुओं से मिलकर अणुओं के एक समूह के रूप में वर्णित करता है।
प्राचीन यूनानी दार्शनिकहमारे युग की शुरुआत से बहुत पहले, उनके लेखन में वे पहले से ही परमाणुओं के अस्तित्व के सिद्धांत को सामने रखते थे। देवताओं और अलौकिक शक्तियों के अस्तित्व को अस्वीकार करते हुए, उन्होंने प्राकृतिक कारणों से प्रकृति की सभी अतुलनीय और रहस्यमय घटनाओं को समझाने की कोशिश की - कनेक्शन और अलगाव, मानव आंखों के लिए अदृश्य कणों के संपर्क और मिश्रण - परमाणु। लेकिन कई शताब्दियों तक चर्च के मंत्रियों ने परमाणुओं के सिद्धांत के अनुयायियों और अनुयायियों को सताया, उन्हें सताया। लेकिन आवश्यक तकनीकी उपकरणों की कमी के कारण, पुरातनता के दार्शनिक प्राकृतिक घटनाओं का गहराई से अध्ययन नहीं कर सके, और "परमाणु" की अवधारणा के तहत उन्होंने "अणु" की आधुनिक अवधारणा को छुपाया।
केवल अठारहवीं शताब्दी के मध्य में महान रूसी वैज्ञानिक एम.वी. लोमोनोसोव रसायन विज्ञान में प्रमाणित परमाणु और आणविक अवधारणाएँ।उनके शिक्षण के मुख्य प्रावधान "गणितीय रसायन विज्ञान के तत्व" (1741) और कई अन्य कार्यों में निर्धारित किए गए हैं। लोमोनोसोव ने सिद्धांत कहा कणिका-गतिज सिद्धांत।
एम.वी. लोमोनोसोवपदार्थ की संरचना में दो चरणों को स्पष्ट रूप से प्रतिष्ठित किया गया है: तत्व (आधुनिक अर्थ में - परमाणु) और कणिकाएं (अणु)। उनके कॉर्पस्कुलर-काइनेटिक सिद्धांत (आधुनिक परमाणु-आणविक सिद्धांत) के दिल में किसी पदार्थ की संरचना (असततता) में असततता का सिद्धांत है: किसी भी पदार्थ में अलग-अलग कण होते हैं।
1745 में एम.वी. लोमोनोसोव ने लिखा:"एक तत्व एक शरीर का एक हिस्सा है जिसमें कोई छोटा और अलग शरीर नहीं होता है ... कणिकाएं एक छोटे से द्रव्यमान में तत्वों का संग्रह होती हैं। वे सजातीय हैं यदि उनमें समान तत्वों की समान संख्या समान रूप से जुड़ी हुई है। जब उनके तत्व अलग-अलग होते हैं और अलग-अलग तरीकों से या अलग-अलग संख्या में जुड़े होते हैं, तो कॉर्पसकल विषम होते हैं; इस पर शरीरों की अनंत विविधता निर्भर करती है।
अणुकिसी पदार्थ का सबसे छोटा कण है जिसमें उसके सभी रासायनिक गुण होते हैं। पदार्थ जिनमें है आणविक संरचना,अणुओं से मिलकर बनता है (अधिकांश गैर-धातु, कार्बनिक पदार्थ)। अकार्बनिक पदार्थों के एक महत्वपूर्ण हिस्से में परमाणु होते हैं(एक क्रिस्टल की परमाणु जाली) या आयन (आयनिक संरचना)। ऐसे पदार्थों में ऑक्साइड, सल्फाइड, विभिन्न लवण, हीरा, धातु, ग्रेफाइट आदि शामिल हैं। इन पदार्थों में रासायनिक गुणों का वाहक प्राथमिक कणों (आयनों या परमाणुओं) का एक संयोजन है, अर्थात एक क्रिस्टल एक विशाल अणु है।
अणु परमाणुओं से बने होते हैं। एटम- अणु का सबसे छोटा, आगे रासायनिक रूप से अविभाज्य घटक।
यह पता चला है कि आणविक सिद्धांत पदार्थों के साथ होने वाली भौतिक घटनाओं की व्याख्या करता है। रासायनिक परिघटनाओं की व्याख्या करने में आणविक सिद्धांत की सहायता के लिए परमाणुओं का सिद्धांत आता है। ये दोनों सिद्धांत - आणविक और परमाणु - एक परमाणु-आणविक सिद्धांत में संयुक्त हैं। इस सिद्धांत का सार कई कानूनों और विनियमों के रूप में तैयार किया जा सकता है:
- पदार्थ परमाणुओं से बने होते हैं;
- जब परमाणु परस्पर क्रिया करते हैं, तो सरल और जटिल अणु बनते हैं;
- भौतिक घटनाओं के दौरान, अणु संरक्षित होते हैं, उनकी संरचना नहीं बदलती है; रासायनिक वाले नष्ट हो जाते हैं, उनकी संरचना बदल जाती है;
- पदार्थों के अणु परमाणुओं से बने होते हैं; रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, परमाणुओं, अणुओं के विपरीत, संरक्षित होते हैं;
- एक तत्व के परमाणु एक दूसरे के समान होते हैं, लेकिन किसी अन्य तत्व के परमाणुओं से भिन्न होते हैं;
- रासायनिक अभिक्रियाओं में उन्हीं परमाणुओं से नए पदार्थों का निर्माण होता है जिनसे मूल पदार्थ बने थे।
अपने परमाणु-आणविक सिद्धांत के माध्यम से एम.वी. लोमोनोसोव को वैज्ञानिक रसायन विज्ञान का संस्थापक माना जाता है।
blog.site, सामग्री की पूर्ण या आंशिक प्रतिलिपि के साथ, स्रोत के लिए एक लिंक आवश्यक है।
परमाणु और आणविक सिद्धांत की नींव सबसे पहले लोमोनोसोव ने रखी थी। 1741 में, अपने पहले कार्यों में - "गणितीय रसायन विज्ञान के तत्व" - लोमोनोसोव ने पदार्थ की संरचना के तथाकथित कोरपसकुलर सिद्धांत के सबसे महत्वपूर्ण प्रावधानों को तैयार किया जो उन्होंने बनाया था।
लोमोनोसोव के विचारों के अनुसार, सभी पदार्थों में सबसे छोटे "असंवेदनशील" कण होते हैं, जो शारीरिक रूप से अविभाज्य होते हैं और आपसी सामंजस्य की क्षमता रखते हैं। पदार्थों के गुण इन कणों के गुणों से निर्धारित होते हैं। लोमोनोसोव ने दो प्रकार के ऐसे कणों को प्रतिष्ठित किया: छोटे वाले - "तत्व", शब्द के आधुनिक अर्थों में परमाणुओं के अनुरूप, और बड़े वाले - "कॉर्पुसल्स", जिन्हें अब हम अणु कहते हैं।
प्रत्येक कणिका की संरचना सभी पदार्थ के समान होती है। रासायनिक रूप से भिन्न पदार्थों में भी विभिन्न संघटन के कणिकाएँ होती हैं। "कॉरपस्केल्स सजातीय हैं यदि वे समान तत्वों की समान संख्या से समान तरीके से जुड़े हुए हैं," और "कॉर्पसकल विषम हैं जब उनके तत्व अलग-अलग हैं और अलग-अलग तरीकों से या अलग-अलग संख्या में जुड़े हुए हैं।"
उपरोक्त परिभाषाओं से यह देखा जा सकता है कि लोमोनोसोव ने पदार्थों में अंतर का कारण न केवल कॉर्पसकल की संरचना में अंतर माना, बल्कि कॉर्पसकल में तत्वों की अलग-अलग व्यवस्था भी थी।
लोमोनोसोव ने इस बात पर जोर दिया कि कणिकाएं यांत्रिकी के नियमों के अनुसार चलती हैं; गति के बिना, कणिकाएँ एक दूसरे से टकरा नहीं सकती हैं या अन्यथा एक दूसरे पर कार्य करके परिवर्तित नहीं हो सकती हैं। चूँकि पदार्थों में सभी परिवर्तन कणों की गति के कारण होते हैं, रासायनिक परिवर्तनों का अध्ययन न केवल रसायन विज्ञान के तरीकों से किया जाना चाहिए, बल्कि भौतिकी और गणित के तरीकों से भी किया जाना चाहिए।
लोमोनोसोव के रहने और काम करने के 200 से अधिक वर्षों के बाद, पदार्थ की संरचना के बारे में उनके विचारों का व्यापक परीक्षण किया गया है, और उनकी वैधता की पूरी तरह से पुष्टि की गई है। वर्तमान में, पदार्थ की संरचना के बारे में, पदार्थों के गुणों के बारे में और भौतिक और रासायनिक घटनाओं की प्रकृति के बारे में हमारे सभी विचार परमाणु और आणविक सिद्धांत पर आधारित हैं।
परमाणु और आणविक सिद्धांत के दिल में पदार्थ की विसंगति (संरचना में असंतोष) का सिद्धांत निहित है: कोई भी पदार्थ कुछ निरंतर नहीं है, लेकिन इसमें बहुत छोटे कण होते हैं। पदार्थों के बीच का अंतर उनके कणों के बीच के अंतर के कारण होता है; एक पदार्थ के कण समान होते हैं, विभिन्न पदार्थों के कण अलग-अलग होते हैं। सभी परिस्थितियों में, पदार्थ के कण गति में हैं; शरीर का तापमान जितना अधिक होगा, यह आंदोलन उतना ही तीव्र होगा।
अधिकांश पदार्थों के लिए, कण अणु होते हैं। अणु किसी पदार्थ का सबसे छोटा कण होता है जिसमें उसके रासायनिक गुण होते हैं। अणु, बदले में, परमाणुओं से बने होते हैं। एक परमाणु किसी तत्व का सबसे छोटा कण होता है जिसमें उसके रासायनिक गुण होते हैं। एक अणु में परमाणुओं की एक अलग संख्या हो सकती है। तो, महान गैसों के अणु मोनोएटोमिक होते हैं, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन जैसे पदार्थों के अणु डायटोमिक होते हैं, पानी ट्रायटोमिक होता है, आदि। सबसे जटिल पदार्थों के अणु - उच्च प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड - ऐसे कई परमाणुओं से निर्मित होते हैं , जिसे सैकड़ों हजारों में मापा जाता है।
इसी समय, परमाणु एक दूसरे के साथ न केवल अलग-अलग अनुपात में, बल्कि अलग-अलग तरीकों से भी जुड़ सकते हैं। इसलिए, अपेक्षाकृत कम संख्या में रासायनिक तत्वों के साथ, विभिन्न पदार्थों की संख्या बहुत बड़ी है।
अक्सर, छात्रों के मन में यह सवाल होता है कि किसी दिए गए पदार्थ के अणु में उसके भौतिक गुण क्यों नहीं होते हैं। इस प्रश्न के उत्तर को बेहतर ढंग से समझने के लिए, पदार्थों के कई भौतिक गुणों पर विचार करें, जैसे गलनांक और क्वथनांक, ताप क्षमता, यांत्रिक शक्ति, कठोरता, घनत्व, विद्युत चालकता।
गलनांक और क्वथनांक, यांत्रिक शक्ति और कठोरता जैसे गुण किसी दिए गए पदार्थ में अणुओं के बीच बंधन की ताकत से उसके एकत्रीकरण की स्थिति में निर्धारित होते हैं; इसलिए, इस तरह की अवधारणाओं को एक अणु पर लागू करने का कोई मतलब नहीं है। घनत्व एक संपत्ति है जो एक व्यक्तिगत अणु के पास है और इसकी गणना की जा सकती है। हालांकि, अणु का घनत्व हमेशा पदार्थ के घनत्व (ठोस अवस्था में भी) से अधिक होता है, क्योंकि किसी भी पदार्थ में अणुओं के बीच हमेशा कुछ खाली जगह होती है। और विद्युत चालकता, ताप क्षमता जैसे गुण अणुओं के गुणों से नहीं, बल्कि संपूर्ण पदार्थ की संरचना से निर्धारित होते हैं। इसके बारे में आश्वस्त होने के लिए, यह याद रखना पर्याप्त है कि पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति में बदलाव के साथ ये गुण बहुत बदल जाते हैं, जबकि अणुओं में गहरा परिवर्तन नहीं होता है। इस प्रकार, कुछ भौतिक गुणों की अवधारणाएँ एक अणु पर लागू नहीं होती हैं, जबकि अन्य लागू होती हैं, लेकिन ये गुण स्वयं एक अणु के लिए और एक पदार्थ के लिए परिमाण में भिन्न होते हैं।
सभी मामलों में, पदार्थ बनाने वाले कण अणु नहीं होते हैं। कई ठोस और तरल पदार्थ, जैसे अधिकांश लवण, आणविक संरचना के बजाय आयनिक होते हैं। कुछ पदार्थों की परमाणु संरचना होती है। अध्याय V में ठोस और तरल पदार्थों की संरचना पर अधिक विस्तार से चर्चा की जाएगी, लेकिन यहां हम केवल यह बताएंगे कि जिन पदार्थों में आयनिक या परमाणु संरचना होती है, रासायनिक गुणों का वाहक अणु नहीं होता है, बल्कि आयनों या परमाणुओं का संयोजन होता है। जो किसी दिए गए पदार्थ का निर्माण करते हैं।
एम. वी. लोमोनोसोव, जे. डाल्टन, ए. लेवोज़ियर, जे. प्राउस्ट, ए. अवोगाद्रो, जे. बर्जेलियस, डी. आई. मेंडेलीव, ए. एम. बटलरोव ने परमाणु और आणविक सिद्धांत के विकास में एक महान योगदान दिया। रसायन विज्ञान को विज्ञान के रूप में परिभाषित करने वाले पहले एमवी लोमोनोसोव थे। लोमोनोसोव ने पदार्थ की संरचना का सिद्धांत बनाया, परमाणु-आणविक सिद्धांत की नींव रखी। यह निम्नलिखित पर उबलता है:
1. प्रत्येक पदार्थ में सबसे छोटे, आगे भौतिक रूप से अविभाज्य कण होते हैं (लोमोनोसोव ने उन्हें कॉर्पसकल कहा, बाद में उन्हें अणु कहा गया)।
2. अणु निरंतर, सहज गति में हैं।
3. अणु में परमाणु होते हैं (लोमोनोसोव ने उन्हें तत्व कहा था)।
4. परमाणुओं का एक निश्चित आकार और द्रव्यमान होता है।
5. अणु में समान और भिन्न परमाणु दोनों हो सकते हैं।
अणु किसी पदार्थ का सबसे छोटा कण होता है जो अपनी संरचना और रासायनिक गुणों को बरकरार रखता है। पदार्थ के रासायनिक गुणों को बदले बिना अणु को और नहीं तोड़ा जा सकता है। किसी पदार्थ के अणुओं के बीच परस्पर आकर्षण होता है, जो अलग-अलग पदार्थों के लिए अलग-अलग होता है। गैसों में अणु एक दूसरे की ओर बहुत कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं, जबकि तरल और ठोस पदार्थों के अणुओं के बीच आकर्षण बल अपेक्षाकृत बड़े होते हैं। किसी भी पदार्थ के अणु निरंतर गति में हैं। यह घटना, उदाहरण के लिए, गर्म होने पर पदार्थों के आयतन में परिवर्तन की व्याख्या करती है।
परमाणु सबसे छोटे, रासायनिक रूप से अविभाज्य कण होते हैं जो अणु बनाते हैं। परमाणु तत्व का सबसे छोटा कण है जो अपने रासायनिक गुणों को बरकरार रखता है। परमाणु परमाणु आवेश, द्रव्यमान और आकार में भिन्न होते हैं। रासायनिक अभिक्रियाओं में परमाणु न तो उत्पन्न होते हैं और न ही लुप्त होते हैं, बल्कि नए पदार्थों के अणु बनते हैं। एक तत्व को समान परमाणु आवेश वाले एक प्रकार के परमाणु के रूप में माना जाना चाहिए।
एक ही रासायनिक तत्व के परमाणुओं के रासायनिक गुण समान होते हैं, ऐसे परमाणु केवल द्रव्यमान में भिन्न हो सकते हैं। विभिन्न द्रव्यमान वाले एक ही तत्व के परमाणुओं की किस्मों को समस्थानिक कहा जाता है। इसलिए, रासायनिक तत्वों की तुलना में परमाणुओं की अधिक किस्में हैं।
"रासायनिक तत्व" और "सरल पदार्थ" की अवधारणाओं के बीच अंतर करना आवश्यक है।
एक पदार्थ एकत्रीकरण के तीन राज्यों में से किसी में परमाणु और आणविक कणों का एक निश्चित समूह है।
पदार्थ की कुल अवस्थाएँ - कुछ गुणों (आकार, आयतन को बनाए रखने की क्षमता) की विशेषता वाले पदार्थ की अवस्था।
एकत्रीकरण की तीन मुख्य अवस्थाएँ हैं: ठोस, तरल और गैस। कभी-कभी प्लाज्मा को एकत्रीकरण की स्थिति के रूप में वर्गीकृत करना पूरी तरह से सही नहीं होता है। एकत्रीकरण की अन्य अवस्थाएँ हैं, उदाहरण के लिए, लिक्विड क्रिस्टल या बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट।
एक रासायनिक तत्व समान परमाणु आवेश और रासायनिक गुणों वाले परमाणुओं की एक सामान्य अवधारणा है।
एक साधारण पदार्थ के भौतिक गुणों की विशेषता को रासायनिक तत्व के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है।
सरल पदार्थ एक ही रासायनिक तत्व के परमाणुओं से बने पदार्थ होते हैं। एक ही तत्व अनेक सरल पदार्थ बना सकता है।
परमाणु और आणविक सिद्धांत के मुख्य प्रावधानों की आधुनिक प्रस्तुति:
1. सभी पदार्थ परमाणुओं से बने होते हैं।
2. प्रत्येक प्रकार (तत्व) के परमाणु आपस में समान होते हैं, लेकिन किसी अन्य प्रकार (तत्व) के परमाणुओं से भिन्न होते हैं।
3. जब परमाणु परस्पर क्रिया करते हैं, तो अणु बनते हैं: होमोन्यूक्लियर (एक तत्व के परमाणुओं की परस्पर क्रिया के दौरान) या हेटेरोन्यूक्लियर (विभिन्न तत्वों के परमाणुओं की परस्पर क्रिया के दौरान)।
4. भौतिक परिघटनाओं में अणु संरक्षित रहते हैं, रासायनिक परिघटनाओं में वे नष्ट हो जाते हैं; रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, अणुओं के विपरीत, परमाणु संरक्षित होते हैं।
5. रासायनिक अभिक्रियाओं में उन्हीं परमाणुओं से नए पदार्थों का निर्माण होता है जो मूल पदार्थ बनाते हैं।