SATHEE: Chapter-03 Metals and Non-metals

Chapter-03 Metals and Non-metals

In Class IX you have learnt about various elements. You have seen that elements can be classified as metals or non-metals on the basis of their properties.

Think of some uses of metals and non-metals in your daily life.
What properties did you think of while categorising elements as metals or non-metals?
How are these properties related to the uses of the elements?
Let us look at some of these properties in detail.

3.1 PHYSICAL PROPERTIES

3.1.1 Metals

The easiest way to start grouping substances is by comparing their physical properties. Let us study this with the help of the following activities. For performing Activities 3.1 to 3.6, collect the samples of following metals - iron, copper, aluminium, magnesium, sodium, lead, zinc and any other metal that is easily available.

Activity 3.1

Take samples of iron, copper, aluminium and magnesium. Note the appearance of each sample.

Clean the surface of each sample by rubbing them with sand paper and note their appearance again.

Metals, in their pure state, have a shining surface. This property is called metallic lustre.

Activity 3.2

Take small pieces of iron, copper, aluminium, and magnesium. Try to cut these metals with a >sharp knife and note your observations.

Hold a piece of sodium metal with a pair of tongs.

CAUTION: Always handle sodium metal with care. Dry it by pressing between the folds of a filter paper.

Put it on a watch-glass and try to cut it with a knife.

What do you observe?

You will find that metals are generally hard. The hardness varies from metal to metal.

Activity 3.3

Take pieces of iron, zinc, lead and copper.

Place any one metal on a block of iron and strike it four or five times with a hammer. What do you observe?

Repeat with other metals.

Record the change in the shape of these metals.

You will find that some metals can be beaten into thin sheets. This property is called malleability. Did you know that gold and silver are the most malleable metals?

Activity 3.4

List the metals whose wires you have seen in daily life.

The ability of metals to be drawn into thin wires is called ductility. Gold is the most ductile metal. You will be surprised to know that a wire of about $2 km$ length can be drawn from one gram of gold.

It is because of their malleability and ductility that metals can be given different shapes according to our needs.

Can you name some metals that are used for making cooking vessels? Do you know why these metals are used for making vessels? Let us do the following Activity to find out the answer.

Activity 3.5

Take an aluminium or copper wire. Clamp this wire on a stand, as shown in Fig. 3.1.

Fix a pin to the free end of the wire using wax.

Heat the wire with a spirit lamp, candle or a burner near the place where it is clamped.

What do you observe after some time?

Note your observations. Does the metal wire melt?

Figure 3.1 Metals are good conductors of heat.

The above activity shows that metals are good conductors of heat and have high melting points. The best conductors of heat are silver and copper. Lead and mercury are comparatively poor conductors of heat.

Do metals also conduct electricity? Let us find out.

Activity 3.6

Set up an electric circuit as shown in Fig. 3.2.

Place the metal to be tested in the circuit between terminals $A$ and $B$ as shown.

Does the bulb glow? What does this indicate?

Figure 3.2 Metals are good conductors of electricity.

You must have seen that the wires that carry current in your homes have a coating of polyvinylchloride (PVC) or a rubber-like material. Why are electric wires coated with such substances?

What happens when metals strike a hard surface? Do they produce a sound? The metals that produce a sound on striking a hard surface are said to be sonorous. Can you now say why school bells are made of metals?

3.1.2 Non-metals

In the previous Class you have learnt that there are very few non-metals as compared to metals. Some of the examples of non-metals are carbon, sulphur, iodine, oxygen, hydrogen, etc. The non-metals are either solids or gases except bromine which is a liquid.
Do non-metals also have physical properties similar to that of metals? Let us find out.

Activity 3.7

Collect samples of carbon (coal or graphite), sulphur and iodine.

Carry out the Activities 3.1 to 3.4 and 3.6 with these non-metals and record your observations.

Compile your observations regarding metals and non-metals in Table 3.1.

Table 3.1

Element	Symbol	Type of surface	Hardness	Malleability	Ductility	Conducts Electricity	Sonority

On the bases of the observations recorded in Table 3.1, discuss the general physical properties of metals and non-metals in the class. You must have concluded that we cannot group elements according to their physical properties alone, as there are many exceptions. For example -

(i) All metals except mercury exist as solids at room temperature. In Activity 3.5, you have observed that metals have high melting points but gallium and caesium have very low melting points. These two metals will melt if you keep them on your palm.

(ii) Iodine is a non-metal but it is lustrous.

(iii) Carbon is a non-metal that can exist in different forms. Each form is called an allotrope. Diamond, an allotrope of carbon, is the hardest natural substance known and has a very high melting and boiling point. Graphite, another allotrope of carbon, is a conductor of electricity.

(iv) Alkali metals (lithium, sodium, potassium) are so soft that they can be cut with a knife. They have low densities and low melting points.

Elements can be more clearly classified as metals and non-metals on the basis of their chemical properties.

Activity 3.8

Take a magnesium ribbon and some sulphur powder.

Burn the magnesium ribbon. Collect the ashes formed and dissolve them in water.

Test the resultant solution with both red and blue litmus paper.

Is the product formed on burning magnesium acidic or basic?

Now burn sulphur powder. Place a test tube over the burning sulphur to collect the fumes produced.

Add some water to the above test tube and shake.

Test this solution with blue and red litmus paper.

Is the product formed on burning sulphur acidic or basic?

Can you write equations for these reactions?

Most non-metals produce acidic oxides when dissolve in water. On the other hand, most metals, give rise to basic oxides. You will be learning more about these metal oxides in the next section.

Questions

1. Give an example of a metal which

(i) is a liquid at room temperature.

(ii) can be easily cut with a knife.

(iii) is the best conductor of heat.

(iv) is a poor conductor of heat.

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#missing

2. Explain the meanings of malleable and ductile.

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Answer

Malleable: Substances that can be beaten into thin sheets are called malleable. For example, most of the metals are malleable.

Ductile: Substances that can be drawn into thin wires are called ductile. For example, most of the metals are ductile.

3.2 CHEMICAL PROPERTIES OF METALS

We will learn about the chemical properties of metals in the following Sections 3.2.1 to 3.2.4. For this, collect the samples of following metals aluminium, copper, iron, lead, magnesium, zinc and sodium.

3.2.1 What happens when Metals are burnt in Air?

You have seen in Activity 3.8 that magnesium burns in air with a dazzling white flame. Do all metals react in the same manner? Let us check by performing the following Activity.

Activity 3.9

CAUTION: The following activity needs the teacher’s assistance. It would be better if students wear eye protection.

Hold any of the samples taken above with a pair of tongs and try burning over a flame. Repeat with the other metal samples.

Collect the product if formed.

Let the products and the metal surface cool down.

Which metals burn easily?

What flame colour did you observe when the metal burnt?

How does the metal surface appear after burning?

Arrange the metals in the decreasing order of their reactivity towards oxygen.

Are the products soluble in water?

Almost all metals combine with oxygen to form metal oxides.

Metal + Oxygen $\rightarrow$ Metal oxide

For example, when copper is heated in air, it combines with oxygen to form copper(II) oxide, a black oxide.

$\underset{\text{ (Copper) }}{2 Cu+O_2} \to \underset{\text{ (Copper(II) oxide) }}{2 CuO}$

Similarly, aluminium forms aluminium oxide.

$\underset{\text{(Aluminium)}}{4Al}+ 3O_2 \to \underset{\text{(Aluminium oxide)}}{2Al_2O_3}$

Recall from Chapter 2, how copper oxide reacts with hydrochloric acid. We have learnt that metal oxides are basic in nature. But some metal oxides, such as aluminium oxide, zinc oxide show both acidic as well as basic behaviour. Such metal oxides which react with both acids as well as bases to produce salts and water are known as amphoteric oxides. Aluminium oxide reacts in the following manner with acids and bases -

$ Al_2O_3 + 6HCl \to 2AlCl_3 + 3H_2O $

$ Al_2O_3 + 2NaOH \to \underset{\text{(Sodium aluminate)}}{2NaAlO_2} + H_2O $

Most metal oxides are insoluble in water but some of these dissolve in water to form alkalis. Sodium oxide and potassium oxide dissolve in water to produce alkalis as follows -

$ \begin{aligned} & Na_2 O(s)+H_2 O(l) \to 2 NaOH(aq) \\ & K_2 O(s)+H_2 O(l) \to 2 KOH(aq) \end{aligned} $

We have observed in Activity 3.9 that all metals do not react with oxygen at the same rate. Different metals show different reactivities towards oxygen. Metals such as potassium and sodium react so vigorously that they catch fire if kept in the open. Hence, to protect them and to prevent accidental fires, they are kept immersed in kerosene oil. At ordinary temperature, the surfaces of metals such as magnesium, aluminium, zinc, lead, etc., are covered with a thin layer of oxide. The protective oxide layer prevents the metal from further oxidation. Iron does not burn on heating but iron filings burn vigorously when sprinkled in the flame of the burner. Copper does not burn, but the hot metal is coated with a black coloured layer of copper(II) oxide. Silver and gold do not react with oxygen even at high temperatures.

Do you know?

Anodising is a process of forming a thick oxide layer of aluminium. Aluminium develops a thin oxide layer when exposed to air. This aluminium oxide coat makes it resistant to further corrosion. The resistance can be improved further by making the oxide layer thicker. During anodising, a clean aluminium article is made the anode and is electrolysed with dilute sulphuric acid. The oxygen gas evolved at the anode reacts with aluminium to make a thicker protective oxide layer. This oxide layer can be dyed easily to give aluminium articles an attractive finish.

After performing Activity 3.9, you must have observed that sodium is the most reactive of the samples of metals taken here. The reaction of magnesium is less vigorous implying that it is not as reactive as sodium. But burning in oxygen does not help us to decide about the reactivity of zinc, iron, copper or lead. Let us see some more reactions to arrive at a conclusion about the order of reactivity of these metals.

3.2.2 What happens when Metals react with Water?

Activity 3.10

CAUTION: This Activity needs the teacher’s assistance.

Collect the samples of the same metals as in Activity 3.9.

Put small pieces of the samples separately in beakers half-filled with cold water.

Which metals reacted with cold water? Arrange them in the increasing order of their reactivity with cold water.

Did any metal produce fire on water?

Does any metal start floating after some time?

Put the metals that did not react with cold water in beakers half-filled with hot water.

For the metals that did not react with hot water, arrange the apparatus as shown in Fig. 3.3 and observe their reaction with steam.

Which metals did not react even with steam?

Arrange the metals in the decreasing order of reactivity with water.

Figure 3.3 Action of steam on a metal

Metals react with water and produce a metal oxide and hydrogen gas. Metal oxides that are soluble in water dissolve in it to further form metal hydroxide. But all metals do not react with water.

Metal + Water $\rightarrow$ Metal oxide + Hydrogen

Metal oxide + Water $ \rightarrow $ Metal hydroxide

Metals like potassium and sodium react violently with cold water. In case of sodium and potassium, the reaction is so violent and exothermic that the evolved hydrogen immediately catches fire.

$ \begin{aligned} & 2 K(s)+2 H_2 O(l) \to 2 KOH(aq)+H_2(g)+\text{ heat energy } \\ & 2 Na(s)+2 H_2 O(l) \to 2 NaOH(aq)+H_2(g)+\text{ heat energy } \end{aligned} $

The reaction of calcium with water is less violent. The heat evolved is not sufficient for the hydrogen to catch fire.

$Ca(s)+2 H_2 O(l) \to Ca(OH)_2(aq)+H_2(g)$

Calcium starts floating because the bubbles of hydrogen gas formed stick to the surface of the metal.

Magnesium does not react with cold water. It reacts with hot water to form magnesium hydroxide and hydrogen. It also starts floating due to the bubbles of hydrogen gas sticking to its surface.

Metals like aluminium, iron and zinc do not react either with cold or hot water. But they react with steam to form the metal oxide and hydrogen.

$ \begin{aligned} & 2 Al(s)+3 H_2 O(g) \to Al_2 O_3(s)+3 H_2(g) \\ & 3 Fe(s)+4 H_2 O(g) \to Fe_3 O_4(s)+4 H_2(g) \end{aligned} $

Metals such as lead, copper, silver and gold do not react with water at all.

3.2.3 What happens when Metals react with Acids?

You have already learnt that metals react with acids to give a salt and hydrogen gas.

Metal + Dilute acid $ \rightarrow $ Salt + Hydrogen

But do all metals react in the same manner? Let us find out.

Activity 3.11

Collect all the metal samples except sodium and potassium again. If the samples are tarnished, rub them clean with sand paper. CAUTION: Do not take sodium and potassium as they react vigorously even with cold water.

Put the samples separately in test tubes containing dilute hydrochloric acid.

Suspend thermometers in the test tubes, so that their bulbs are dipped in the acid.

Observe the rate of formation of bubbles carefully.

Which metals reacted vigorously with dilute hydrochloric acid?

With which metal did you record the highest temperature?

Arrange the metals in the decreasing order of reactivity with dilute acids.

Write equations for the reactions of magnesium, aluminium, zinc and iron with dilute hydrochloric acid.

Hydrogen gas is not evolved when a metal reacts with nitric acid. It is because $HNO_3$ is a strong oxidising agent. It oxidises the $H_2$ produced to water and itself gets reduced to any of the nitrogen oxides ($N_2 O, NO.$, $NO_2$ ). But magnesium $(Mg)$ and manganese $(Mn)$ react with very dilute $HNO_3$ to evolve $H_2$ gas.

You must have observed in Activity 3.11, that the rate of formation of bubbles was the fastest in the case of magnesium. The reaction was also the most exothermic in this case. The reactivity decreases in the order $Mg>Al>Zn>Fe$. In the case of copper, no bubbles were seen and the temperature also remained unchanged. This shows that copper does not react with dilute $HCl$.

Do you know?

Aqua regia, (Latin for ‘royal water’) is a freshly prepared mixture of concentrated hydrochloric acid and concentrated nitric acid in the ratio of 3:1. It can dissolve gold, even though neither of these acids can do so alone. Aqua regia is a highly corrosive, fuming liquid. It is one of the few reagents that is able to dissolve gold and platinum.

3.2.4 How do Metals react with Solutions of other Metal Salts?

Activity 3.12

Take a clean wire of copper and an iron nail.

Put the copper wire in a solution of iron sulphate and the iron nail in a solution of copper sulphate taken in test tubes (Fig. 3.4).

Record your observations after 20 minutes.

In which test tube did you find that a reaction has occurred?

On what basis can you say that a reaction has actually taken place?

Can you correlate your observations for the Activities 3.9, 3.10 and 3.11?

Write a balanced chemical equation for the reaction that has taken place.

Name the type of reaction.

Figure 3.4 Reaction of metals with salt solutions

Reactive metals can displace less reactive metals from their compounds in solution or molten form.

We have seen in the previous sections that all metals are not equally reactive. We checked the reactivity of various metals with oxygen, water and acids. But all metals do not react with these reagents. So we were not able to put all the metal samples we had collected in decreasing order of their reactivity. Displacement reactions studied in Chapter 1 give better evidence about the reactivity of metals. It is simple and easy if metal A displaces metal $B$ from its solution, it is more reactive than $B$.

$ \text{ Metal A }+ \text{ Salt solution of B } \to \text{ Salt solution of A }+ \text{ Metal B } $

Which metal, copper or iron, is more reactive according to your observations in Activity 3.12?

3.2.5 The Reactivity Series

The reactivity series is a list of metals arranged in the order of their decreasing activities. After performing displacement experiments (Activities 1.9 and 3.12), the following series, (Table 3.2) known as the reactivity or activity series has been developed.

Table 3.2 Activity series : Relative reactivities of metals


K	Potassium	$\downarrow$ Most reactive
$Na$	Sodium
$Ca$	Calcium
Mg	Magnesium
Al	Aluminium
$Zn$	Zinc	$\downarrow$ Reactivity decreases
$Fe$	Iron
$Pb$	Lead
$[H]$	[Hydrogen]
$Cu$	Copper
$Hg$	Mercury
$Ag$	Silver
$Au$	Gold	$\downarrow$ Least reactive

Questions

1. Why is sodium kept immersed in kerosene oil?

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Answer

Sodium and potassium are very reactive metals and and combine explosively with air as well as water. Hence, they catch fire if kept in open. Therefore, to prevent accidental fires and accidents, sodium is stored immersed in kerosene oil.

2. Write equations for the reactions of

(i) iron with steam

(ii) calcium and potassium with water

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Answer

(i) $3 Fe _{(s)}+4 H_2 O _{(g)} \longrightarrow Fe_3 O _{4(a g)}+4 H _{2(g)}$ Iron Steam Iron(II,III)oxide Hydrogen

(ii) $Ca _{(s)}+2 H_2 O _{(t)} \longrightarrow Ca(OH) _{2(a q)}+H _{2(g)}+$ Heat

$ \begin{aligned} & 2 K _{(s)}+2 H_2 O _{(r)} \longrightarrow 2 KOH _{(a q)}+H _{2(g)}+\text{ Heat } \\ & \text{ Calcium/ Water Calcium Hydroxide/ Hydrogen } \\ & \text{ Potassium } \quad \text{ Potassium hydroxide } \end{aligned} $

3. Samples of four metals A, B, C and D were taken and added to the following solution one by one. The results obtained have been tabulated as follows.

Metal	Iron(II) sulphate	Copper(II) sulphate	Zinc sulphate	Silver nitrate
A	No reaction	Displacement
B	Displacement		No reaction
C	No reaction	No reaction	No reaction	Displacement
D	No reaction	No reaction	No reaction	No reaction

Use the Table above to answer the following questions about metals $A, B, C$ and $D$.

(i) Which is the most reactive metal?

(ii) What would you observe if B is added to a solution of Copper(II) sulphate?

(iii) Arrange the metals A, B, C and D in the order of decreasing reactivity.

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Answer

Explanation

$A+FeSO 4 \to$ No reaction, i.e., $A$ is less reactive than iron

$A+CuSO 4 \to$ Displacement, i.e., A is more reactive than copper

$B+FeSO 4 \to$ Displacement, i.e., $B$ is more reactive than iron

$B+ZnSO 4 \to$ No reaction, i.e., $B$ is less reactive than zinc

$C+FeSO 4 \to$ No reaction, i.e., $C$ is less reactive than iron

$C+CuSO 4 \to$ No reaction, i.e., $C$ is less reactive than copper

$C+ZnSO 4 \to$ No reaction, i.e., $C$ is less reactive than zinc

$C+AgNO 3 \to$ Displacement, i.e., $C$ is more reactive than silver

$D+FeSO 4 / CuSO 4 / ZnSO / AgNO 3 \to$ No reaction, i.e., $D$ is less reactive than iron, copper, zinc, and silver

From the above equations, we obtain:

(i) $B$ is the most reactive metal.

(ii) If B is added to a solution of copper (II) sulphate, then it would displace copper.

B + CuSO4 $\rightarrow$ Displacement

(iii) The arrangement of the metals in the order of decreasing reactivity is:

$B>A>C>D$

4. Which gas is produced when dilute hydrochloric acid is added to a reactive metal? Write the chemical reaction when iron reacts with dilute $H_2 SO_4$.

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Answer

Hydrogen gas is evolved when dilute hydrochloric acid is added to a reactive metal.

When iron reacts with dilute H2SO4, iron (II) sulphate with the evolution of hydrogen gas is formed.

$Fe _{(s)}+H_2 SO _{4(a q)} \longrightarrow FeSO _{4(a q)}+H _{2(g)}$

5. What would you observe when zinc is added to a solution of iron(II) sulphate? Write the chemical reaction that takes place.

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Answer

Zinc is more reactive than iron. Therefore, if zinc is added to a solution of iron (II) sulphate, then it would displace iron from the solution.

$Zn _{(s)}+FeSO _{4(a q)} \longrightarrow ZnSO _{4(a q)}+Fe _{(s)}$

3.3 HOW DO METALS AND NON-METALS REACT?

In the above activities, you saw the reactions of metals with a number of reagents. Why do metals react in this manner? Let us recall what we learnt about the electronic configuration of elements in Class IX. We learnt that noble gases, which have a completely filled valence shell, show little chemical activity. We, therefore, explain the reactivity of elements as a tendency to attain a completely filled valence shell.

Let us have a look at the electronic configuration of noble gases and some metals and non-metals.

We can see from Table 3.3 that a sodium atom has one electron in its outermost shell. If it loses the electron from its $M$ shell then its $L$ shell now becomes the outermost shell and that has a stable octet. The nucleus of this atom still has 11 protons but the number of electrons has become 10, so there is a net positive charge giving us a sodium cation $Na^{+}$. On the other hand chlorine has seven electrons in its outermost shell and it requires one more electron to complete its octet. If sodium and chlorine were to react, the electron lost by sodium could be taken up by chlorine. After gaining an electron, the chlorine atom gets a unit negative charge, because its nucleus has 17 protons and there are 18 electrons in its $K, L$ and $M$ shells. This gives us a chloride anion $Cl^{-}$. So both these elements can have a give-and-take relation between them as follows (Fig. 3.5).

Table 3.3 Electronic configurations of some elements

Type of element	Element	Atomic number	Number of electrons in shells
			$\mathbf{K}$	$\mathbf{L}$	$\mathbf{M}$	$\mathbf{N}$
Noble gases	Helium (He)	2	2
	Neon (Ne)	10	2	8
	Argon (Ar)	18	2	8	8
Metals	Sodium (Na)	11	2	8	1
	Magnesium (Mg)	12	2	8	2
	Aluminium (Al)	13	2	8	3
	Potassium (K)	19	2	8	8	1
	Calcium (Ca)	20	2	8	8	2
Non-metals	Nitrogen (N)	7	2	5
	Oxygen (O)	8	2	6
	Fluorine (F)	9	2	7
	Phosphorus (P)	15	2	8	5
	Sulphur (S)	16	2	8	6
	Chlorine (Cl)	17	2	8	7

Figure 3.5 Formation of sodium chloride

Sodium and chloride ions, being oppositely charged, attract each other and are held by strong electrostatic forces of attraction to exist as sodium chloride $(NaCl)$. It should be noted that sodium chloride does not exist as molecules but aggregates of oppositely charged ions.

Let us see the formation of one more ionic compound, magnesium chloride (Fig. 3.6).

Figure 3.6 Formation of magnesium chloride

The compounds formed in this manner by the transfer of electrons from a metal to a non-metal are known as ionic compounds or electrovalent compounds. Can you name the cation and anion present in $MgCl_2$ ?

3.3.1 Properties of Ionic Compounds

To learn about the properties of ionic compounds, let us perform the following Activity:

Activity 3.13

Take samples of sodium chloride, potassium iodide, barium chloride or any other salt from the science laboratory.

What is the physical state of these salts?

Take a small amount of a sample on a metal spatula and heat directly on the flame (Fig. 3.7). Repeat with other samples.

What did you observe? Did the samples impart any colour to the flame? Do these compounds melt?

Try to dissolve the samples in water, petrol and kerosene. Are they soluble?

Make a circuit as shown in Fig. 3.8 and insert the electrodes into a solution of one salt. What did you observe? Test the other salt samples too in this manner.

What is your inference about the nature of these compounds?

Figure 3.7 Heating a salt sample on a spatula

Figure 3.8 Testing the conductivity of a salt solution

Table 3.4 Melting and boiling points of some ionic compounds

Monic compound	Melting point $(\mathbf{K})$	Boiling point $(\mathbf{K})$
$NaCl$	1074	1686
$LiCl$	887	1600
$CaCl _2$	1045	1900
$CaO$	2850	3120
$MgCl_2$	981	1685

You may have observed the following general properties for ionic compounds-

(i) Physical nature: Ionic compounds are solids and are somewhat hard because of the strong force of attraction between the positive and negative ions. These compounds are generally brittle and break into pieces when pressure is applied.

(ii) Melting and Boiling points: Ionic compounds have high melting and boiling points (see Table 3.4). This is because a considerable amount of energy is required to break the strong inter-ionic attraction.

(iii) Solubility: Electrovalent compounds are generally soluble in water and insoluble in solvents such as kerosene, petrol, etc.

(iv) Conduction of Electricity: The conduction of electricity through a solution involves the movement of charged particles. A solution of an ionic compound in water contains ions, which move to the opposite electrodes when electricity is passed through the solution. Ionic compounds in the solid state do not conduct electricity because movement of ions in the solid is not possible due to their rigid structure. But ionic compounds conduct electricity in the molten state. This is possible in the molten state since the elecrostatic forces of attraction between the oppositely charged ions are overcome due to the heat. Thus, the ions move freely and conduct electricity.

Questions

1. (i) Write the electron-dot structures for sodium, oxygen and magnesium.

(ii) Show the formation of $Na_2 O$ and $MgO$ by the transfer of electrons.

(iii) What are the ions present in these compounds?

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Answer

(i) The representation of elements with valence electrons as dots around the elements is referred to as electron-dot structure for elements.

(a) $Sodium(2,8,1)=\dot{Na}$

(b) Oxygen $(2,6)=\ddot{:}:$ :

(ii)

(iii) The ions present in $Na 2 O$ are $Na+$ and $O 2-$ ions and in $MgO$ are $Mg 2+$ and $O 2-$ ions.

2. Why do ionic compounds have high melting points?

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Answer

(i) Mineral: Most of the elements occur in nature as in combined state as minerals. The chemical composition of minerals is fixed.

(ii) Ore: Minerals from which metals can be extracted profitably are known as ores.

(iii) Gangue: The impurities (sand, silt, soil, gravel, etc.) present in the ore are called gangue.

3.4 OCCURRENCE OF METALS

The earth’s crust is the major source of metals. Seawater also contains some soluble salts such as sodium chloride, magnesium chloride, etc. The elements or compounds, which occur naturally in the earth’s crust, are known as minerals. At some places, minerals contain a very high percentage of a particular metal and the metal can be profitably extracted from it. These minerals are called ores.

3.4.1 Extraction of Metals

You have learnt about the reactivity series of metals. Having this knowledge, you can easily understand how a metal is extracted from its ore. Some metals are found in the earth’s crust in the free state. Some are found in the form of their compounds. The metals at the bottom of the activity series are the least reactive. They are often found in a free state. For example, gold, silver, platinum and copper are found in the free state. Copper and silver are also found in the combined state as their sulphide or oxide ores. The metals at the top of the activity series ($K, Na, Ca, Mg$ and $Al$ ) are so reactive that they are never found in nature as free elements. The metals in the middle of the activity series ($Zn, Fe, Pb$, etc.) are moderately reactive. They are found in the earth’s crust mainly as oxides, sulphides or carbonates. You will find that the ores of many metals are oxides. This is because oxygen is a very reactive element and is very abundant on the earth.

Thus on the basis of reactivity, we can group the metals into the following three categories (Fig. 3.9) - (i) Metals of low reactivity; (ii) Metals of medium reactivity; (iii) Metals of high reactivity. Different techniques are to be used for obtaining the metals falling in each category.

Figure 3.9 Activity series and related metallurgy

Several steps are involved in the extraction of pure metal from ores. A summary of these steps is given in Fig.3.10. Each step is explained in detail in the following sections.

Figure 3.10 Steps involved in the extraction of metals from ores

3.4.2 Enrichment of Ores

Ores mined from the earth are usually contaminated with large amounts of impurities such as soil, sand, etc., called gangue. The impurities must be removed from the ore prior to the extraction of the metal. The processes used for removing the gangue from the ore are based on the differences between the physical or chemical properties of the gangue and the ore. Different separation techniques are accordingly employed.

3.4.3 Extracting Metals Low in the Activity Series

Metals low in the activity series are very unreactive. The oxides of these metals can be reduced to metals by heating alone. For example, cinnabar (HgS) is an ore of mercury. When it is heated in air, it is first converted into mercuric oxide ( $HgO$ ). Mercuric oxide is then reduced to mercury on further heating.

$ \begin{aligned} & 2 HgS(s)+3 O_2(g) \xrightarrow{\text{ Heat }} 2 HgO(s)+2 SO_2(g) \\ & 2 HgO(s) \xrightarrow{\text{ Heat }} 2 Hg(l)+O_2(g) \end{aligned} $

Similarly, copper which is found as $Cu_2 S$ in nature can be obtained from its ore by just heating in air.

$ \begin{aligned} & 2 Cu_2 S+3 O_2(g) \xrightarrow{\text{ Heat }} 2 Cu_2 O(s)+2 SO_2(g) \\ & 2 Cu_2 O+Cu_2 S \xrightarrow{\text{ Heat }} 6 Cu(s)+SO_2(g) \end{aligned} $

3.4.4 Extracting Metals in the Middle of the Activity Series

The metals in the middle of the activity series such as iron, zinc, lead, copper, are moderately reactive. These are usually present as sulphides or carbonates in nature. It is easier to obtain a metal from its oxide, as compared to its sulphides and carbonates. Therefore, prior to reduction, the metal sulphides and carbonates must be converted into metal oxides. The sulphide ores are converted into oxides by heating strongly in the presence of excess air. This process is known as roasting. The carbonate ores are changed into oxides by heating strongly in limited air. This process is known as calcination. The chemical reaction that takes place during roasting and calcination of zinc ores can be shown as follows -

Roasting

$$ 2 \mathrm{ZnS}(\mathrm{s})+3 \mathrm{O} _{2}(\mathrm{~g}) \xrightarrow{\text { Heat }} 2 \mathrm{ZnO}(\mathrm{s})+2 \mathrm{SO} _{2}(\mathrm{~g}) $$

Calcination

$$ \mathrm{ZnCO} _{3}(\mathrm{~s}) \xrightarrow{\text { Heat }} \mathrm{ZnO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO} _{2}(\mathrm{~g}) $$

The metal oxides are then reduced to the corresponding metals by using suitable reducing agents such as carbon. For example, when zinc oxide is heated with carbon, it is reduced to metallic zinc.

$$ZnO(s)+C(s) \to Zn(s)+CO(g)$$

You are already familiar with the process of oxidation and reduction explained in the first Chapter. Obtaining metals from their compounds is also a reduction process.

Besides using carbon (coke) to reduce metal oxides to metals, sometimes displacement reactions can also be used. The highly reactive metals such as sodium, calcium, aluminium, etc., are used as reducing agents because they can displace metals of lower reactivity from their compounds. For example, when manganese dioxide is heated with aluminium powder, the following reaction takes place -

$ 3 MnO_2(s)+4 Al(s) \to 3 Mn(l)+2 Al_2 O_3(s)+\text{ Heat } $

Figure 3.11 Thermit process for joining railway tracks

Can you identify the substances that are getting oxidised and reduced?

These displacement reactions are highly exothermic. The amount of heat evolved is so large that the metals are produced in the molten state. In fact, the reaction of iron(III) oxide $(Fe_2 O_3)$ with aluminium is used to join railway tracks or cracked machine parts. This reaction is known as the thermit reaction.

$ Fe_2 O_3(s)+2 Al(s) \to 2 Fe(l)+Al_2 O_3(s)+\text{ Heat } $

3.4.5 Extracting Metals towards the Top of the Activity Series

The metals high up in the reactivity series are very reactive. They cannot be obtained from their compounds by heating with carbon. For example, carbon cannot reduce the oxides of sodium, magnesium, calcium, aluminium, etc., to the respective metals. This is because these metals have more affinity for oxygen than carbon. These metals are obtained by electrolytic reduction. For example, sodium, magnesium and calcium are obtained by the electrolysis of their molten chlorides. The metals are deposited at the cathode (the negatively charged electrode), whereas, chlorine is liberated at the anode (the positively charged electrode). The reactions are -

At cathode $Na^{+}+e^{-} \to Na$

At anode $\quad 2 Cl^{-} \to Cl_2+2 e^{-}$

Similarly, aluminium is obtained by the electrolytic reduction of aluminium oxide.

3.4.6 Refining of Metals

The metals produced by various reduction processes described above are not very pure. They contain impurities, which must be removed to obtain pure metals. The most widely used method for refining impure metals is electrolytic refining.

Figure 3.12 Electrolytic refining of copper. The electrolyte is a solution of acidified copper sulphate. The anode is impure copper, whereas, the cathode is a strip of pure copper. On passing electric current, pure copper is deposited on the cathode.

Electrolytic Refining: Many metals, such as copper, zinc, tin, nickel, silver, gold, etc., are refined electrolytically. In this process, the impure metal is made the anode and a thin strip of pure metal is made the cathode. A solution of the metal salt is used as an electrolyte. The apparatus is set up as shown in Fig. 3.12. On passing the current through the electrolyte, the pure metal from the anode dissolves into the electrolyte. An equivalent amount of pure metal from the electrolyte is deposited on the cathode. The soluble impurities go into the solution, whereas, the insoluble impurities settle down at the bottom of the anode and are known as anode mud.

Questions

1. Define the following terms.

(i) Mineral

(ii) Ore

(iii) Gangue

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Answer

(i) Mineral: Most of the elements occur in nature as in combined state as minerals. The chemical composition of minerals is fixed.

(ii) Ore: Minerals from which metals can be extracted profitably are known as ores.

(iii) Gangue: The impurities (sand, silt, soil, gravel, etc.) present in the ore are called gangue.

2. Name two metals which are found in nature in the free state.

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Answer

The metals at the bottom of the reactivity series are mostly found in free state. For example: gold, silver, and platinum.

3. What chemical process is used for obtaining a metal from its oxide?

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Answer

The chemical process used for obtaining a metal from its oxide is reduction. In this process, metal oxides are reduced by using suitable reducing agents such as carbon or by highly reactive metals to displace the metals from their oxides.

For example, zinc oxide is reduced to metallic zinc by heating with carbon.

$ ZnO _{(s)}+C _{(s)} \xrightarrow{\Delta} Zn _{(s)}+CO _{(g)} $

Manganese dioxide is reduced to manganese by treating it with aluminium powder. In this case, aluminium displaces manganese from its oxide.

$ 3 MnO _{2(s)}+4 Al _{(s)} \longrightarrow 3 Mn _{(f)}+2 Al_2 O _{3(s)}+\text{ Heat } $

Oxides of more reactive metals are reduced by electrolysis.

3.5 CORROSION

You have learnt the following about corrosion in Chapter 1 -

Silver articles become black after some time when exposed to air. This is because it reacts with sulphur in the air to form a coating of silver sulphide.
Copper reacts with moist carbon dioxide in the air and slowly loses its shiny brown surface and gains a green coat. This green substance is basic copper carbonate.
Iron when exposed to moist air for a long time acquires a coating of a brown flaky substance called rust.

Let us find out the conditions under which iron rusts.

Activity 3.15

Take three test tubes and place clean iron nails in each of them.

Label these test tubes A, B and C. Pour some water in test tube A and cork it.

Pour boiled distilled water in test tube B, add about $1 mL$ of oil and cork it. The oil will float on water and prevent the air from dissolving in the water.

Put some anhydrous calcium chloride in test tube $C$ and cork it. Anhydrous calcium chloride will absorb the moisture, if any, from the air. Leave these test tubes for a few days and then observe (Fig. 3.13).

You will observe that iron nails rust in test tube A, but they do not rust in test tubes $B$ and $C$. In the test tube A, the nails are exposed to both air and water. In the test tube $B$, the nails are exposed to only water, and the nails in test tube $C$ are exposed to dry air. What does this tell us about the conditions under which iron articles rust?

Figure 3.13 Investigating the conditions under which iron rusts. In tube $A$, both air and water are present. In tube $B$, there is no air dissolved in the water. In tube $C$, the air is dry.

3.5.1 Prevention of Corrosion

The rusting of iron can be prevented by painting, oiling, greasing, galvanising, chrome plating, anodising or making alloys.

Galvanisation is a method of protecting steel and iron from rusting by coating them with a thin layer of zinc. The galvanised article is protected against rusting even if the zinc coating is broken. Can you reason this out?

Alloying is a very good method of improving the properties of a metal. We can get the desired properties by this method. For example, iron is the most widely used metal. But it is never used in its pure state. This is because pure iron is very soft and stretches easily when hot. But, if it is mixed with a small amount of carbon (about $0.05 %$ ), it becomes hard and strong. When iron is mixed with nickel and chromium, we get stainless steel, which is hard and does not rust. Thus, if iron is mixed with some other substance, its properties change. In fact, the properties of any metal can be changed if it is mixed with some other substance. The substance added may be a metal or a non-metal. An alloy is a homogeneous mixture of two or more metals, or a metal and a nonmetal. It is prepared by first melting the primary metal, and then, dissolving the other elements in it in definite proportions. It is then cooled to room temperature.

Do you know?

Pure gold, known as 24 carat gold, is very soft. It is, therefore, not suitable for making jewellery. It is alloyed with either silver or copper to make it hard. Generally, in India, 22 carat gold is used for making ornaments. It means that 22 parts of pure gold is alloyed with 2 parts of either copper or silver.

Iron pillar at Delhi

If one of the metals is mercury, then the alloy is known as an amalgam. The electrical conductivity and melting point of an alloy is less than that of pure metals. For example, brass, an alloy of copper and zinc ( $Cu$ and $Zn$ ), and bronze, an alloy of copper and tin ( $Cu$ and $Sn$ ), are not good conductors of electricity whereas copper is used for making electrical circuits. Solder, an alloy of lead and tin ( $Pb$ and $Sn$ ), has a low melting point and is used for welding electrical wires together.

More to know!

The iron pillar near the Qutub Minar in Delhi was built more than 1600 years ago by the iron workers of India. They had developed a process which prevented iron from rusting. For its quality of rust resistance it has been examined by scientists from all parts of the world. The iron pillar is 8 m high and weighs 6 tonnes (6000 kg).

Questions

1. Metallic oxides of zinc, magnesium and copper were heated with the following metals.

Metal	Zinc	Magnesium	Copper
Zinc oxide
Magnesium oxide
Copper oxide

In which cases will you find displacement reactions taking place?

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Answer

Metal Zinc Magnesium Copper

Zinc oxide No reaction DisplacementNo reaction

Magnesium oxide No reaction No reaction No reaction

Copper oxide DisplacementDisplacementNo reaction

2. Which metals do not corrode easily?

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Answer

More reactive a metal is, more likely it is to be corroded. Therefore, less reactive metals are less likely to get corroded. This is why gold plating provides high resistance to corrosion.

3. What are alloys?

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Answer

Alloys are homogeneous mixtures of two or more elements. The elements could be two metals, or a metal and a non-metal. An alloy is formed by first melting the metal and then dissolving the other elements in it. For example, steel is an alloy of iron and carbon.

What you have learnt

Elements can be classified as metals and non-metals.
Metals are lustrous, malleable, ductile and are good conductors of heat and electricity. They are solids at room temperature, except mercury which is a liquid.
Metals can form positive ions by losing electrons to non-metals.
Metals combine with oxygen to form basic oxides. Aluminium oxide and zinc oxide show the properties of both basic as well as acidic oxides. These oxides are known as amphoteric oxides.
Different metals have different reactivities with water and dilute acids.
A list of common metals arranged in order of their decreasing reactivity is known as an activity series.
Metals above hydrogen in the Activity series can displace hydrogen from dilute acids.
A more reactive metal displaces a less reactive metal from its salt solution.
Metals occur in nature as free elements or in the form of their compounds.
The extraction of metals from their ores and then refining them for use is known as metallurgy.
An alloy is a homogeneous mixture of two or more metals, or a metal and a non-metal.
The surface of some metals, such as iron, is corroded when they are exposed to moist air for a long period of time. This phenomenon is known as corrosion.
Non-metals have properties opposite to that of metals. They are neither malleable nor ductile. They are bad conductors of heat and electricity, except for graphite, which conducts electricity.
Non-metals form negatively charged ions by gaining electrons when reacting with metals.
Non-metals form oxides which are either acidic or neutral.
Non-metals do not displace hydrogen from dilute acids. They react with hydrogen to form hydrides.

EXERCISES

1. Which of the following pairs will give displacement reactions?

(a) $NaCl$ solution and copper metal

(b) $MgCl_2$ solution and aluminium metal

(d) $AgNO_3$ solution and copper metal.

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Answer

(d) AgNO3 solution and copper metal

2. Which of the following methods is suitable for preventing an iron frying pan from rusting?

(a) Applying grease

(b) Applying paint

(d) All of the above.

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Answer

(We can also apply grease and paint to prevent iron from rusting. However, in case of iron frying pan, grease and paint cannot be applied because when the pan will be heated and washed again and again, the coating of grease and paint would get destroyed.)

3. An element reacts with oxygen to give a compound with a high melting point. This compound is also soluble in water. The element is likely to be

(a) calcium

(b) carbon

(d) iron.

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Answer

(a) The element is likely to be calcium

4. Food cans are coated with tin and not with zinc because

(a) zinc is costlier than tin.

(b) zinc has a higher melting point than tin.

(d) zinc is less reactive than tin.

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Answer

5. You are given a hammer, a battery, a bulb, wires and a switch.

(a) How could you use them to distinguish between samples of metals and non-metals?

(b) Assess the usefulness of these tests in distinguishing between metals and non-metals.

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Answer

(a) With the hammer, we can beat the sample and if it can be beaten into thin sheets (that is, it is malleable), then it is a metal otherwise a non-metal. Similarly, we can use the battery, bulb, wires, and a switch to set up a circuit with the sample. If the sample conducts electricity, then it is a metal otherwise a non-metal.

(b) The above tests are useful in distinguishing between metals and non-metals as these are based on the physical properties. No chemical reactions are involved in these tests.

6. What are amphoteric oxides? Give two examples of amphoteric oxides.

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Answer

Those oxides that behave as both acidic and basic oxides are called amphoteric oxides.

Examples: aluminium oxide $(Al_2O_3)$, zinc oxide (ZnO)

7. Name two metals which will displace hydrogen from dilute acids, and two metals which will not.

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Answer

Metals that are more reactive than hydrogen displace it from dilute acids. For example: sodium and potassium. Metals that are less reactive than hydrogen do not displace it. For example: copper and silver.

8. In the electrolytic refining of a metal M, what would you take as the anode, the cathode and the electrolyte?

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Answer

In the electrolytic refining of a metal M:

Anode $\rightarrow$ Impure metal M

Cathode $\rightarrow$ Thin strip of pure metal M

Electrolyte $\rightarrow$ Solution of salt of the metal M

9. Pratyush took sulphur powder on a spatula and heated it. He collected the gas evolved by inverting a test tube over it, as shown in figure below.

(a) What will be the action of gas on

(i) dry litmus paper?

(ii) moist litmus paper?

(b) Write a balanced chemical equation for the reaction taking place.

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Answer

(a) (i) There will be no action on dry litmus paper.

(ii) Since the gas is sulphur dioxide (SO2), it turns moist blue litmus paper to red because sulphur dioxide reacts with moisture to form sulphurous acid.

(b)

$ S _{(s)}+O _{2(g)} \longrightarrow \underset{\text{ Sulphur dioxide }}{SO _{2(g)} } $

10. State two ways to prevent the rusting of iron.

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Answer

Two ways to prevent the rusting of iron are:

(i) Oiling, greasing, or painting: By applying oil, grease, or paint, the surface becomes water proof and the moisture and oxygen present in the air cannot come into direct contact with iron. Hence, rusting is prevented.

(ii) Galvanisation: An iron article is coated with a layer of zinc metal, which prevents the iron to come in contact with oxygen and moisture. Hence, rusting is prevented.

11. What type of oxides are formed when non-metals combine with oxygen?

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Answer

Non-metals combine with oxygen to form acidic oxides.

For example:

$ S _{(s)}+O _{2(g)} \to SO _{2(g)} $

(Acidic in nature)

12. Give reasons

(a) Platinum, gold and silver are used to make jewellery.

(b) Sodium, potassium and lithium are stored under oil.

(d) Carbonate and sulphide ores are usually converted into oxides during the process of extraction.

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Answer

(a) Platinum, gold, and silver are used to make jewellery because they are very lustrous. Also, they are very less reactive and do not corrode easily.

(b) Sodium, potassium, and lithium are very reactive metals and react very vigorously with air as well as water. Therefore, they are kept immersed in kerosene oil in order to prevent their contact with air and moisture.

(c) Though aluminium is a highly reactive metal, it is resistant to corrosion. This is because aluminium reacts with oxygen present in air to form a thin layer of aluminium oxide. This oxide layer is very stable and prevents further reaction of aluminium with oxygen. Also, it is light in weight and a good conductor of heat. Hence, it is used to make cooking utensils.

(d) Carbonate and sulphide ores are usually converted into oxides during the process of extraction because metals can be easily extracted from their oxides rather than from their carbonates and sulphides

13. You must have seen tarnished copper vessels being cleaned with lemon or tamarind juice. Explain why these sour substances are effective in cleaning the vessels.

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Answer

Copper reacts with moist carbon dioxide in air to form copper carbonate and as a result, copper vessel loses its shiny brown surface forming a green layer of copper carbonate. The citric acid present in the lemon or tamarind neutralises the basis copper carbonate and dissolves the layer. That is why, tarnished copper vessels are cleaned with lemon or tamarind juice to give the surface of the copper vessel its characteristic lustre.

14. Differentiate between metal and non-metal on the basis of their chemical properties.

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Answer

Metal

Metals are electropositive.

They react with oxygen to form basic oxides.

$ C+O_2 \longrightarrow CO_2 \quad 4 Na+O_2 \longrightarrow 2 Na_2 O $

These have ionic bonds.

These have covalent bonds.

They react with water to form oxides and hydroxides. SomeThey do not react with water. metals react with cold water, some with hot water, and some with steam.

$ 2 Na+2 H_2 O \longrightarrow 2 NaOH+H_2 \uparrow $

They react with dilute acids to form a salt and evolve hydrogen gas. However, $Cu, Ag, Au, Pt, Hg$ do not react.

$ 2 Na+2 HCl \longrightarrow 2 NaCl+H_2 \uparrow $

They react with the salt solution of metals. Depending on their reactivity, displacement reaction can occur.

$CuSO_4+Zn \longrightarrow ZnSO_4+Cu$

They act as reducing agents (as they can easily lose electrons). They do not react with dilute acids. These are not capable of replacing hydrogen.

These react with the salt solution of non-metals.

These act as oxidising agents (as they can gain electrons).

$ Cl_2+2 e^{-} \longrightarrow 2 Cl^{-} $

$ Na \longrightarrow Na^{+}+e^{-} $

15. A man went door to door posing as a goldsmith. He promised to bring back the glitter of old and dull gold ornaments. An unsuspecting lady gave a set of gold bangles to him which he dipped in a particular solution. The bangles sparkled like new but their weight was reduced drastically. The lady was upset but after a futile argument the man beat a hasty retreat. Can you play the detective to find out the nature of the solution he had used?

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Answer

He must have dipped the gold metal in the solution of aqua regia - a 3:1 mixture of conc. $HCl$ and conc. HNO3. Aqua regia is a fuming, highly corrosive liquid. It dissolves gold in it. After dipping the gold ornaments in aqua regia, the outer layer of gold gets dissolved and the inner shiny layer appears. That is why the weight of gold ornament reduced.

16. Give reasons why copper is used to make hot water tanks and not steel (an alloy of iron).

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Answer

Copper does not react with cold water, hot water, or steam. However, iron reacts with steam. If the hot water tanks are made of steel (an alloy of iron), then iron would react vigorously with the steam formed from hot water.

$\underset{\text { Iron }}{3 \mathrm{Fe}}+\underset{\text { Steam }}{4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}} \longrightarrow \underset{\text { Iron(II, III) oxide }}{\mathrm{Fe}_3 \mathrm{O}_4}+\underset{\text { Hydrogen }}{4 \mathrm{H}_2}$

That is why copper is used to make hot water tanks, and not steel.

नौवीं कक्षा में आपने कई तत्वों के बारे में पढ़ा होगा। आपने देखा कि किस प्रकार तत्वों को उनके गुणधर्मों के आधार पर धातु एवं अधात में वर्गीकृत किया जाता है।

अपने दैनिक जीवन में धातु एवं अधातु के उपयोगों पर विचार कीजिए।
आपके विचार से कौन से गुणधर्म तत्वों को धातु एवं अधातु में वर्गीकृत करते हैं?
किस प्रकार यह गुणधर्थ इन तत्वों के उपयोग से संबंधित है? हम इनके कुछ गुणधर्मों का विस्तार से अध्ययन करेंगे।

3.1 भौतिक गुणधर्म

3.1.1 धातु

इन पदार्थों के भौतिक गुणधर्मों की तुलना करके समूहों में अलग करना सबसे आसान है। इनके अध्ययन के लिए हम निम्नलिखित क्रियाकलापों की सहायता लेते हैं। अनुभाग 3.1 से 3.6 में दिए गए क्रियाकलापों के लिए निम्नलिखित धातुओं- आयरन, कॉपर, एल्युमिनियम, मैग्नीशियम, सोडियम, लेड, जिंक तथा आसानी से मिलने वाली कुछ अन्य धातुओं के नमूने इकट्ठे कीजिए।

क्रियाकलाप 3.1

आयरन, कॉपर, एल्युमिनियम और मैग्नीशियम के नमूने लीजिए। प्रत्येक नमूना कैसा दिखाई देता है, उस पर ध्यान दीजिए।

रेगमाल से रगड़कर प्रत्येक नमने की सतह को साफ़ करके उसके स्वरूप पर फिर ध्यान दीजिए।

अपने शुद्ध रूप में धातु की सतह चमकदार होती है। धातु के इस गुणधर्म को धात्विक चमक कहते हैं।

क्रियाकलाप 3.2

आयरन, कॉपर एल्युमिनियम तथा मैग्नीशियम का एक छोटा टुकड़ा लीजिए। इन धातुओं को तेज धार वाले चाकू से काटने का प्रयास कीजिए तथा अपने प्रेक्षणों को लिखिए।

चिमटे से सोडियम धातु का एक टुकड़ा पकड़िए।

सावधानी— सोडियम धातु का उपयोग करते समय हमेशा सावधान रहिए। फिल्टर पेपर के बीच दबाकर इसे सुखा लीजिए।

वाच-ग्लास पर रखकर इसे चाकू से काटने का प्रयास कीजिए।

आपने क्या देखा? होती है।

आप देखेंगे कि धातुएँ सामान्यतः कठोर होती हैं। प्रत्येक धातु की कठोरता अलग-अलग

क्रियाकलाप 3.3

आयरन, जिंक, लेड तथा कॉपर के टुकड़े लीजिए।

किसी एक धातु को लोहे के ब्लॉक (खंड) पर रखकर चार-पाँच बार हथौड़े से प्रहार कीजिए। आपने क्या देखा?

अन्य धातुओं के साथ भी यही क्रिया कीजिए।

इन धातुओं के आकार में हुए परिवर्तन को लिखिए।

आप देखेंगे कि कुछ धातुओं को पीटकर पतली चादर बनाया जा सकता है। इस गुणधर्म को आघातवर्ध्यता कहते हैं। क्या आप जानते हैं कि सोना तथा चाँदी सबसे अधिक आघातवर्ध्य धातुएँ हैं?

क्रियाकलाप 3.4

उन धातुओं की सची बनाइए, जिसके तार आप अपने दैनिक जीवन में देखते हैं।

धातु के पतले तार के रूप में खींचने की क्षमता को तन्यता कहा जाता है। सोना सबसे अधिक तन्य धातु है। आपको यह जानकर आश्चर्य होगा कि एक ग्राम सोने से $2 \mathrm{~km}$ लंबा तार बनाया जा सकता है।

आघातवर्ध्यता तथा तन्यता के कारण धातुओं को हमारी आवश्यकता के अनुसार विभिन्न आकार दिए जा सकते हैं।

क्या आप कुछ धातुओं के नाम बता सकते हैं, जिनका उपयोग खाना पकाने के बर्तन बनाने के लिए होता है? क्या आप जानते हैं इन धातुओं का उपयोग बर्तनों को बनाने के लिए क्यों किया जाता है? इसका उत्तर पाने के लिए आइए, हम निम्नलिखित क्रियाकलाप करते हैं।

क्रियाकलाप 3.5

एल्युमिनियम या कॉपर का तार लीजिए। क्लैंप की मदद से इस तार को स्टैंड से बाँध दीजिए जैसा चित्र 3.1 में दिखाया गया है।

तार के खुले सिरे पर मोम का उपयोग कर एक पिन चिपका दीजिए।

स्पिरिट लैंप, मोमबत्ती या बर्नर से क्लैंप के निकट तार को गर्म कीजिए।

थोड़ी देर बाद आप क्या देखते हैं?

अपने प्रेक्षणों को लिखिए। क्या धातु का तार द्रवित होता है?

चित्र 3.1 धातु उष्मा के सुचालक होते हैं

उपरोक्त क्रियाकलाप से पता चलता है कि धातु ऊष्मा के सुचालक हैं तथा इनका गलनांक बहुत अधिक होता है। सिल्वर तथा कॉपर ऊष्मा के सबसे अच्छे चालक हैं। इनकी तुलना में लेड तथा मर्करी ऊष्मा के कुचालक हैं।

क्या धातुएँ विद्युत की भी चालक हैं? आइए, पता करते हैं।

क्रियाकलाप 3.6

चित्र 3.2 की तरह एक विद्युत सर्किट (परिपथ) तैयार कीजिए।

जिस धातु की जाँच करनी है, उसे परिपथ में टर्मिनल (A) तथा टर्मिनल (B) के बीच उसी प्रकार रखिए जैसा चित्र 3.2 में दिखाया गया है।

क्या बल्ब जलता है? इससे क्या पता चलता है?

चित्र 3.2 धातुएँ विद्युत की सुचालक होती हैं पर ऐसे पदार्थों की परत क्यों होती है?

आपने अवश्य देखा होगा कि जिस तार से आपके घर तक बिजली पहुँचती है, उस पर पॉलिवाइनिल क्लोराइड ( PVC) अथवा रबड़ जैसी सामग्री की परत चढ़ी होती है। विद्त त यु ार पर एेसे पदार्थों की परत क्यों होती है?

जब धातुएँ किसी कठोर सतह से टकराती हैं तो क्या होता है? क्या वह कोई आवाज़ उत्पन्न करती हैं? जो धातुएँ कठोर सतह से टकराने पर आवाज़ उत्पन्न करती हैं, उन्हें धवानिक (सोनोरस) कहते हैं। क्या अब आप बता सकते हैं कि स्कूल की घंटी धातु की क्यों बनी होती है?

3.1.2 अधातु

पिछली कक्षा में आप अध्ययन कर चुके हैं कि धातुओं की तुलना में अधातुओं की संख्या कम है। कार्बन, सल्फ़र, आयोडीन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन आदि अधातुओं के कुछ उदाहरण हैं। ब्रोमीन ऐसी अधातु है, जो द्रव होती है। इसके अलावा सारी अधातुएँ या तो ठोस या फिर गैसें होती हैं। क्या धातुओं के समान अधातुओं के भी कुछ गुणधर्म होते हैं? आइए, पता करते हैं।

क्रियाकलाप 3.7

कार्बन (कोल या ग्रेफाइट), सल्फ़र तथा आयोडीन के नमूने एकत्र कीजिए।

इन अधातुओं से 3.1 से 3.4 और 3.6 तक के क्रियाकलापों को दोहराइए तथा अपने प्रेक्षणों को लिखिए।

धातुओं एवं अधातुओं से संबंधित अपने प्रेक्षणों को सारणी 3.1 में संकलित कीजिए।

सारणी 3.1

तत्व	चिह्म	सतह का प्रकार	कठोरता	आघातवर्ध्यता	तन्यता	विद्युत चालकता	ध्वनिकता

सारणी 3.1 मे लिखे प्रेक्षणों के आधार पर अपनी कक्षा में धातुओं तथा अधातुओं के सामान्य गुणधर्मों की चर्चा कीजिए। आप निश्चित रूप से इस निष्कर्ष पर पहुँचे होंगे कि केवल भौतिक गुणधर्मों के आधार पर ही हम तत्वों का वर्गीकरण नहीं कर सकते, क्योंकि इसमें कई अपवाद हैं। उदाहरण के लिए-

(i) मर्करी को छोड़कर सारी धातुएँ कमरे के ताप पर ठोस अवस्था में पाई जाती हैं। क्रियाकलाप 3.5 में आपने देखा कि धातुओं का गलनांक अधिक होता है, लेकिन गैलियम और सीज़ियम का गलनांक बहुत कम है। यदि आप अपनी हथेली पर इन दोनों धातुओं को रखेंगे तो ये पिघलने लगेंगी।

(ii) आयोडीन अधातु होते हुए भी चमकीला होता है।

(iii) कार्बन ऐसी अधातु है, जो विभिन्न रूपों में विद्यमान रहती है। प्रत्येक रूप को अपररूप कहते हैं। हीरा कार्बन का एक अपररूप है। यह सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ है एवं इसका गलनांक तथा क्वथनांक बहुत अधिक होता है। कार्बन का एक अन्य अपररूप ग्रेफ़ाइट, विद्युत का सुचालक है।

(iv) क्षारीय धातु (लीथियम, सोडियम, पोटैशियम) इतनी मुलायम होती हैं कि उनको चाकू से भी काटा जा सकता है। इनके घनत्व तथा गलनांक कम होते हैं।

तत्वों को उनके रासायनिक गुणधर्मों के आधार पर अधिक स्पष्टता से धातुओं एवं अधातुओं में वर्गीकृत किया जा सकता है।

क्रियाकलाप 3.8

मैग्नीशियम की एक पट्टी तथा थोड़ा सल्फ़र चूर्ण लीजिए।

मैग्नीशियम की पट्टी का दहन कीजिए। उसकी राख को इकट्ठा करके उसे पानी में घोल दीजिए।

लाल तथा नीले लिटमस पेपर से प्राप्त विलयन की जाँच कीजिए।

मैग्नीशियम के दहन से जो उत्पाद मिला है वह अम्लीय है या क्षारकीय?

अब सल्फ़र के चूर्ण का दहन कीजिए। दहन से उत्पन्न धुएँ को एकत्र करने के लिए उसके ऊपर एक परखनली रख दीजिए।

इस परखनली में जल डालकर उसे अच्छी तरह मिला दीजिए।

नीले तथा लाल लिटमस पेपर से इस विलयन की जाँच कीजिए।

सल्फ़र के दहन से उत्पन्न पदार्थ अम्लीय है या क्षारकीय।

क्या आप इन अभिक्रियाओं के समीकरण लिख सकते हैं?

अधिकांश अधातुएँ ऑक्साइड प्रदान करती हैं, जो जल में घुलकर अम्ल बनाती हैं। वहीं अधिकतर धातुएँ क्षारकीय ऑक्साइड प्रदान करती हैं। अगले भाग में आपको धातुओं के ऑक्साइडों के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त होगी।

प्रश्न

1. ऐसी धातु का उदाहरण दीजिए जो-

(i) कमरे के ताप पर द्रव होती है।

(ii) चाकू से आसानी से काटा जा सकता है।

(iii) ऊष्मा की सबसे अच्छी चालक होती है।

(iv) ऊष्मा की कुचालक होती है।

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2. आघातवर्ध्य तथा तन्य का अर्थ बताइए।

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#missing

3.2 धातुओं के रासायनिक गुणधर्म

धातुओं के रासायनिक गुणधर्मों के बारे में हम भाग 3.2.1 से 3.2.4 में पढ़ेंगे। इसके लिए निम्नलिखित धातुओं के नमूने एकत्र कीजिए- एल्युमिनियम, कॉपर, आयरन, लेड, मैग्नीशियम, जिंक तथा सोडियम।

3.2.1 धातुओं का वायु में दहन करने से क्या होता है?

क्रियाकलाप 3.8 में आपने देखा कि वायु में चमकदार श्वेत ज्वाला के साथ मैग्नीशियम का दहन होता है। क्या सभी धातुएँ इसी प्रकार अभिक्रिया करती हैं? आइए, निम्नलिखित क्रियाकलापों द्वारा इसकी जाँच करते हैं।

क्रियाकलाप 3.9

सावधानी- निम्नलिखित क्रियाकलाप में शिक्षक का सहयोग आवश्यक है। आँखों की सुरक्षा के लिए छात्र चश्मा लगा लें तो बेहतर होगा।

एकत्र की गई किसी धातु को चिमटे से पकड़कर ज्वाला पर उसका दहन कीजिए। अन्य धातुओं के साथ भी यही क्रिया दोहराइए।

इससे उत्पन्न पदार्थ को एकत्र कीजिए।

उत्पाद तथा धातु की सतह को ठंडा होने दीजिए।

किस धातु का दहन आसानी से होता है?

जब धातु का दहन हो रहा था तो ज्वाला का रंग क्या था?

दहन के पश्चात धातु की सतह कैसी प्रतीत होती है?

धातुओं को ऑक्सीजन के साथ अभिक्रियाशीलता के आधार पर घटते क्रम में व्यवस्थित कीजिए।

क्या इनके उत्पाद जल में घुलनशील हैं?

लगभग सभी धातुएँ ऑक्सीजन के साथ मिलकर संगत धातु के ऑक्साइड बनाती हैं।

धातु + ऑक्सीजन $\rightarrow$ धातु ऑक्साइड

उदाहरण के लिए— जब कॉपर को वायु की उपस्थिति में गर्म किया जाता है तो यह ऑक्सीजन के साथ मिलकर काले रंग का कॉपर (II) ऑक्साइड बनाता है।

$\underset{\text{ (कॉपर) }}{2 Cu+O_2} \to \underset{\text{ (कॉपर(II) ऑक्साइड) }}{2 CuO}$

इसी प्रकार एल्युमिनियम एल्युमिनियम ऑक्साइड प्रदान करता है।

$\underset{\text{(एल्युमिनियम)}}{4Al}+ 3O_2 \to \underset{\text{(एल्युमिनियम ऑक्साइड)}}{2Al_2O_3}$

अध्याय 2 में आपने देखा कि कॉपर ऑक्साइड हाइड्रोक्लोरिक अम्ल से कैसे अभिक्रिया करता है। हम जानते हैं कि धातु ऑक्साइड की प्रकृति क्षारकीय होती है, लेकिन एल्युमिनियम ऑक्साइड, जिंक ऑक्साइड जैसी कुछ धातुएँ ऑक्साइड अम्लीय तथा क्षारकीय दोनों प्रकार के व्यवहार प्रदर्शित करती हैं। ऐसे धातु ऑक्साइड, जो अम्ल तथा क्षारक दोनों से अभिक्रिया करके लवण तथा जल प्रदान करते हैं, उभयधर्मी ऑक्साइड कहलाते हैं। अम्ल तथा क्षारक के साथ एल्युमिनियम ऑक्साइड निम्नलिखित प्रकार से अभिक्रिया करता है-

$ Al_2O_3 + 6HCl \to 2AlCl_3 + 3H_2O $

$ Al_2O_3 + 2NaOH \to \underset{\text{(सोडियम ऐलुमिनेट)}}{2NaAlO_2} + H_2O $

अधिकांश धातु ऑक्साइड जल में अघुलनशील हैं, लेकिन इनमें से कुछ जल में घुलकर क्षार प्रदान करते हैं। सोडियम ऑक्साइड एवं पोटैशियम ऑक्साइड निम्नलिखित प्रकार से जल में घुलकर क्षार प्रदान करते हैं-

$ \begin{aligned} & Na_2 O(s)+H_2 O(l) \to 2 NaOH(aq) \\ & K_2 O(s)+H_2 O(l) \to 2 KOH(aq) \end{aligned} $

क्रियाकलाप 3.9 में हमने देखा कि ऑक्सीजन के साथ सभी धातुएँ एक ही दर से अभिक्रिया नहीं करती हैं। विभिन्न धातुएँ ऑक्सीजन के साथ विभिन्न अभिक्रियाशीलता प्रदर्शित करती हैं। पोटैशियम तथा सोडियम जैसी कुछ धातुएँ इतनी तेज़ी से अभिक्रिया करती हैं कि खुले में रखने पर आग पकड़ लेती हैं। इसलिए, इन्हें सुरक्षित रखने तथा आकस्मिक आग को रोकने के लिए किरोसिन तेल में डुबोकर रखा जाता है। सामान्य ताप पर मैग्नीशियम, एल्युमिनियम, जिंक, लेड आदि जैसी धातुओं की सतह पर ऑक्साइड की पतली परत चढ़ जाती है। ऑक्साइड की यह परत धातुओं को पुनः ऑक्सीकरण से सुरक्षित रखती है। गर्म करने पर आयरन का दहन तो नहीं होता है, लेकिन जब बर्नर की ज्वाला में लौह चूर्ण डालते हैं तब वह तेज़ी से जलने लगता है। कॉपर का दहन तो नहीं होता है, लेकिन गर्म धातु पर कॉपर (II) ऑक्साइड की काले रंग की परत चढ़ जाती है। सिल्वर एवं गोल्ड अत्यंत अधिक ताप पर भी ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया नहीं करते हैं।

क्‍या आप जानतेहैं?

ऐनोडीकरण (Anodising) एल्युमिनियम पर मोटी ऑक्साइड की परत बनाने की प्रक्रिया है। वायु के संपर्क में आने पर एल्युमिनियम पर ऑक्साइड की पतली परत का निर्माण होता है। एल्युमिनियम ऑक्साइड की परत इसे संक्षारण से बचाती है। इस परत को मोटा करके इसे संक्षारण से अधिक सुरक्षित किया जा सकता है। ऐनोडीकरण के लिए एल्युमिनियम की एक साफ़ वस्तु को ऐनोड बनाकर तनु सल्फ़्यूरिक अम्ल के साथ इसका विद्युत-अपघटन किया जाता है। ऐनोड पर उत्सर्जित ऑक्सीजन गैस एल्युमिनियम के साथ अभिक्रिया करके ऑक्साइड की एक मोटी परत बनाती है। इस ऑक्साइड की परत को आसानी से रँगकर एल्युमिनियम की आकर्षक वस्तुएँ बनाई जा सकती हैं।

क्रियाकलाप 3.9 करने के बाद आपने देखा होगा कि उन धातुओं के नमूनों में सोडियम सबसे अधिक अभिक्रियाशील है। मैग्नीशियम धीमी अभिक्रिया करता है और यह सोडियम की अपेक्षा कम अभिक्रियाशील है, लेकिन ऑक्सीजन में दहन करने से हमें ज़िंक, आयरन, कॉपर तथा लेड की अभिक्रियाशीलता का पता नहीं चलता है। कुछ और अभिक्रियाओं को देखकर हम इन धातुओं की अभिक्रियाशीलता का क्रम बनाने का प्रयास करते हैं।

3.2.2 धातुएँ जब जल के साथ अभिक्रिया करती हैं तो क्या होता है?

क्रियाकलाप 3.10

सावधानी— इस क्रियाकलाप में शिक्षक के सहयोग की आवश्यकता है।

क्रियाकलाप 3.9 की तरह समान धातुओं के नमूने एकत्र कीजिए।

ठंडे जल से आधे भरे बीकर में नमूने के छोटे टुकड़ों को अलग-अलग डालिए।

कौनसीधातुठंडे जलसे अभिक्रियाकरती है? उंडे पानी के साथ अभिक्रियाशीलता के आधार पर उन्हें आरोही क्रम में व्यवस्थित कीजिए।

क्या कोई धातु जल में आग उत्पन्न करती है?

थोड़ी देर बाद क्या कोई धातु जल में तैरने लगती है?

जो धातुएँ ठंडे जल के साथ अभिक्रिया नहीं करती हैं, उन्हें ऐसे बीकरों में डालिए जो गर्म जल से आधे भरे हुए हों।

जो धातुएँ गर्म जल के साथ अभिक्रिया नहीं करती हैं, उसके लिए चित्र 3.3 की तरह उपकरण व्यवस्थित कीजिए तथा भाप के साथ उसकी अभिक्रिया को प्रेक्षित कीजिए।

कौन-सी धातुएँ भाप के साथ भी अभिक्रिया नहीं करती हैं?

जल के साथ अभिक्रियाशीलता के आधार पर धातुओं को अवरोही क्रम में व्यवस्थित कीजिए।

चित्र 3.3 धातु पर भाप की क्रिया

जल के साथ अभिक्रिया करके धातुएँ हाइड्रोजन गैस तथा धातु ऑक्साइड उत्पन्न करती हैं। जो धातु ऑक्साइड जल में घुलनशील हैं, जल में घुलकर धातु हाइड्रॉक्साइड प्रदान करते हैं, लेकिन सभी धातुएँ जल के साथ अभिक्रिया नहीं करती हैं।

धातु + जल $\rightarrow$ धातु ऑक्साइड + हाइड्रोजन

धातु ऑक्साइड + जल $\rightarrow$ धातु हाइड्रॉक्साइड

पोटैशियम एवं सोडियम जैसी धातुएँ ठंडे जल के साथ तेज़ी से अभिक्रिया करती हैं। सोडियम तथा पोटैशियम की अभिक्रिया तेज़ तथा ऊष्माक्षेपी होती है कि इससे उत्सर्जित हाइड्रोजन तत्काल प्रज्ज्वलित हो जाती है।

$ \begin{aligned} & 2 K(s)+2 H_2 O(l) \to 2 KOH(aq)+H_2(g)+\text{ ऊष्मीय ऊर्जा } \\ & 2 Na(s)+2 H_2 O(l) \to 2 NaOH(aq)+H_2(g)+\text{ ऊष्मीय ऊर्जा } \end{aligned} $

जल के साथ कैल्सियम की अभिक्रिया थोड़ी धीमी होती है। यहाँ उत्सर्जित ऊष्मा हाइड्रोजन के प्रज्ज्वलित होने के लिए पर्याप्त नहीं होती है।

$\mathrm{Ca}(\mathrm{s})+2 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \rightarrow \mathrm{Ca}(\mathrm{OH}) _{2}(\mathrm{aq})+\mathrm{H} _{2}(\mathrm{~g})$

क्योंकि उपरोक्त अभिक्रिया में उत्पन्न हाइड्रोजन गैस के बुलबुले कैल्सियम धातु की सतह पर चिपक जाते हैं। अतः कैल्सियम तैरना प्रारंभ कर देता है।

मैग्नीशियम शीतल जल के साथ अभिक्रिया नहीं करता है, परंतु गर्म जल के साथ अभिक्रिया करके वह मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड एवं हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है। चूँकि हाइड्रोजन गैस के बुलबुले मैग्नीशियम धातु की सतह से चिपक जाते हैं। अतः यह भी तैरना प्रारंभ कर देते हैं।

एल्युमिनियम, आयरन तथा जिंक जैसी धातुएँ न तो शीतल जल के साथ और न ही गर्म जल के साथ अभिक्रिया करती हैं, लेकिन भाप के साथ अभिक्रिया करके यह धातु ऑक्साइड तथा हाइड्रोजन प्रदान करती हैं।

$ \begin{aligned} & 2 Al(s)+3 H_2 O(g) \to Al_2 O_3(s)+3 H_2(g) \\ & 3 Fe(s)+4 H_2 O(g) \to Fe_3 O_4(s)+4 H_2(g) \end{aligned} $

लेड, कॉपर, सिल्वर तथा गोल्ड जैसी धातुएँ जल के साथ बिल्कुल अभिक्रिया नहीं करती हैं।

3.2.3 क्या होता है, जब धातुएँ अम्लों के साथ अभिक्रिया करती हैं?

आप पहले ही अध्ययन कर चुके हैं कि धातुएँ अम्ल के साथ अभिक्रिया करके संगत लवण तथा हाइड्रोजन गैस प्रदान करती हैं।

धातु + तनु अम्ल $\rightarrow$ लवण + हाइड्रोजन

लेकिन क्या सभी धातुएँ इसी प्रकार अभिक्रिया करती हैं? आइए पता करते हैं।

क्रियाकलाप 3.11

सोडियम तथा पोटैशियम के अतिरिक्त बाकी सभी धातुओं के नमूने एकत्र कीजिए। यदि नमूने मलीन हैं तो रेगमाल से रगड़कर उन्हें साफ़ कर लीजिए। सावधानी— सोडियम तथा पोटैशियम को नहीं लीजिए, क्योंकि वे ठंडे जल के साथ भी तेज़ी से अभिक्रिया करते हैं।

नमूनों को अलग-अलग तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल युक्त परखनलियों में डालिए।

थर्मामीटर को परखनलियों में इस प्रकार लटका दें कि उसका बल्ब अम्ल में डूब जाए।

बुलबुले बनने की दर का सावधानीपूर्वक प्रेक्षण कीजिए।

कौन-सी धातुएँ तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ तेज़ी से अभिक्रिया करती हैं?

आपने किस धातु के साथ सबसे अधिक ताप रिकार्ड किया?

तनु अम्ल के साथ अभिक्रियाशीलता के आधार पर धातुओं को अवरोही क्रम में व्यवस्थित कीजिए।

तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ मैग्नीशियम, एल्युमिनियम, जिंक तथा आयरन की अभिक्रियाओं के लिए समीकरण लिखिए।

जब धातुएँ नाइट्रिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करती हैं तब हाइड्रोजन गैस उत्सर्जित नहीं होती है, क्योंकि $\mathrm{HNO} _{3}$ एक प्रबल ऑक्सीकारक होता है जो उत्पन्न $\mathrm{H} _{2}$ को ऑक्सीकृत करके जल में परिवर्तित कर देता है एवं स्वयं नाइट्रोजन के किसी ऑक्साइड $\left(\mathrm{N} _{2} \mathrm{O}, \mathrm{NO}, \mathrm{NO} _{2}\right)$ में अपचयित हो जाता है, लेकिन मैग्नीशियम $(\mathrm{Mg})$ एवं मैंगनीज $(\mathrm{Mn})$, अति तनु $\mathrm{HNO} _{3}$ के साथ अभिक्रिया कर $\mathrm{H} _{2}$ गैस उत्सर्जित करते हैं।

क्रियाकलाप 3.11 में आपने देखा कि बुलबुले बनने की दर मैग्नीशियम के साथ सबसे अधिक थी। इस स्थिति में अभिक्रिया सबसे अधिक ऊष्माक्षेपी थी। अभिक्रियाशीलता इस क्रम में घटती है- $\mathrm{Mg}>\mathrm{Al}>\mathrm{Zn}>\mathrm{Fel}$ कॉपर की स्थिति में न तो बुलबुले बनते हैं और न ही ताप में कोई परिवर्तन होता है। इससे पता चलता है कि कॉपर तनु $\mathrm{HCl}$ के साथ अभिक्रिया नहीं करता है।

क्या आप जानते हैं?

एक्वा रेजिया - Aqua regia (रॉयल जल का लैटिन शब्द) $3: 1$ के अनुपात में सांद्र हाइड्रोक्लोरिक अम्ल एवं सांद्र नाइट्रिक अम्ल का ताज़ा मिश्रण होता है। यह गोल्ड को गला सकता है, जबकि दोनों में से किसी अम्ल में अकेले यह क्षमता नहीं होती है। एक्वा रेजिया भभकता द्रव होने के साथ प्रबल संक्षारक है। यह उन अभिकर्मकों में से एक है, जो गोल्ड एवं प्लैटिनम को गलाने में समर्थ होता है।

3.2.4 अन्य धातु लवणों के विलयन के साथ धातुएँ कैसे अभिक्रिया करती हैं?

क्रियाकलाप 3.12

कॉपर का एक स्वच्छ तार एवं आयरन की एक कील लीजिए।

कॉपर के तार को परखनली में रखे आयरन सल्फ़ेट के विलयन तथा आयरन की कील को दूसरी परखनली में रखे कॉपर सल्फ़ेट के विलयन (चित्र 3.4) में डाल दीजिए।

20 मिनट के बाद अपने प्रेक्षणों को रिकार्ड कीजिए।

आपको किस परखनली में कोई अभिक्रिया हुई है, इसका पता चलता है?

किस आधार पर आप कह सकते हैं कि वास्तव में कोई अभिक्रिया हुई है?

क्या आप अपने प्रेक्षणों को क्रियाकलाप $3.9,3.10$, तथा 3.11 से कोई संबंध स्थापित कर सकते हैं?

इस अभिक्रिया के लिए संतुलित रसायनिक समीकरण लिखिए।

यह किस प्रकार की अभिक्रिया है?

चित्र 3.4 धातु की लवण विलयन के साथ अभिक्रिया

अभिक्रियाशील धातु अपने से कम अभिक्रियाशील धातु को उसके यौगिक के विलयन या गलित अवस्था से विस्थापित कर देती है।

पिछले खंड में हमने देखा कि सभी धातुओं की अभिक्रियाशीलता समान नहीं होती है। हमने ऑक्सीजन, जल एवंअम्ल केसाथ विभिन्न धातुओं की अभिक्रियशीलता की जाँच की, लेकिन सभी धातुएँ इन अभिकर्मकों के साथ अभिक्रिया नहीं करती हैं। इसलिए हम सभी धातुओं के नमूने को अभिक्रियाशीलता के अवरोही क्रम में नहीं रख सके। आपने अध्याय 1 में जो विस्थापन अभिक्रियाओं का अध्ययन किया वह धातुओं की अभिक्रियाशीलता का उत्तम प्रमाण प्रस्तुत करता है। इसे समझना बहुत ही आसान एवं सरल है। अगर धातु (A) धातु $(\mathrm{B})$ को उसके विलयन से विस्थापित कर देती है तो यह धातु $(\mathrm{B})$ की अपेक्षा अधिक अभिक्रियाशील है।

धातु $(\mathrm{A})+(\mathrm{B})$ का लवण विलयन $\rightarrow$ (A) का लवण विलयन + धातु (B)

क्रियाकलाप 3.12 में आपके प्रेक्षणों के आधार पर कॉपर तथा आयरन में से कौन-सी धातु अधिक अभिक्रियाशील है?

3.2.5 सक्रियता श्रेणी

सक्रियता श्रेणी वह सूची है, जिसमें धातुओं की क्रियाशीलता को अवरोही क्रम में व्यवस्थित किया जाता है। विस्थापन के प्रयोगों के बाद (क्रियाकलाप 1.9 तथा 3.12) निम्नलिखित श्रेणी (सारणी 3.2) को विकसित किया गया है, जिसे सक्रियता श्रेणी कहते हैं।

सारणी 3.2 सक्रियता श्रेणी : धातुओं की सापेक्ष अभिक्रियाशीलताएँ


$\mathrm{K}$	पोटैशियम	$\downarrow$सबसे अधिक अभिक्रियाशील
$\mathrm{Na}$	सोडियम
$\mathrm{Ca}$	कैल्सियम
$\mathrm{Mg}$	मैग्नीशियम
$\mathrm{Al}$	एल्युमिनियम
$\mathrm{Zn}$	जिंक	$\downarrow$घटती अभिक्रियाशीलता
$\mathrm{Fe}$	आयरन
$\mathrm{Pb}$	लेड
$[\mathrm{H}]$	[हाइड्रोजन]
$\mathrm{Cu}$	कॉपर (ताँबा)
$\mathrm{Hg}$	मर्करी (पारद)
$\mathrm{Ag}$	सिल्वर
$\mathrm{Au}$	गोल्ड	$\downarrow$सबसे कम अभिक्रियाशील

प्रश्न

1. सोडियम को किरोसिन में डुबोकर क्यों रखा जाता हैं?

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#missing

2. इन अभिक्रियाओं के लिए समीकरण लिखिए-

(i) भाप के साथ आयरन।

(ii) जल के साथ कैल्सियम तथा पोटैशियम।

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#missing

3. $\mathrm{A}, \mathrm{B}, \mathrm{C}$ एवं $\mathrm{D}$ चार धातुओं के नमूनों को लेकर एक-एक करके निम्नलिखित विलयन में डाला गया। इससे प्राप्त परिणाम को निम्नलिखित प्रकार से सारणीबद्ध किया गया है:

धातु	आयरन(II) सल्फ़ेट	कॉपर(II) सल्फ़ेट	जिंक सल्फ़ेट	सिल्वर नाइट्रेट
A	कोई अभिक्रिया नही	विस्थापन
B	विस्थापन		कोई अभिक्रिया नही
C	कोई अभिक्रिया नही	कोई अभिक्रिया नही	कोई अभिक्रिया नही	विस्थापन
D	कोई अभिक्रिया नही	कोई अभिक्रिया नही	कोई अभिक्रिया नही	कोई अभिक्रिया नही

इस सारणी का उपयोग कर धात A, B, C ए ु वं D के संबंध में निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर दीजिए—

(i) सबसे अधिक अभिक्रियाशील धातु कौन सी है?

(ii) धातु B को कॉपर(II) सल्फ़ेट के विलयन में डाला जाए तो क्या होगा ?

(iii) धातु A, B, C एवं D को अभिक्रियाशीलता के घटते हुए क्रम में व्यवस्थित कीजिए।

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#missing

4. अभिक्रियाशील धातु को तन हुाइड्रोक्लोरिक अम्ल में डाला जाता है तो कौन-सी गैस निकलती है? आयरन
के साथ तन $H_2SO_4$ की रासायनिक अभिक्रिया लिखिए।

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#missing

5. जिक को आयरन (II) सल्फ़ेट केविलयन में डालने से क्या होता है? इसकी रासायनिक अभिक्रिया लिखिए

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#missing

3.3 धातुएँ एवं अधातुएँ कैसे अभिक्रिया करती हैं?

ऊपर के क्रियाकलापों में आपने कई अभिकर्मकों के साथ धातुओं की अभिक्रियाएँ देखीं। धातुएँ इस प्रकार की अभिक्रिया क्यों प्रदर्शित करती हैं? नवीं कक्षा में अध्ययन किए गए तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को स्मरण कीजिए? हमने जाना कि संयोजकता कोश पूर्ण होने के कारण उत्कृष्ट गैसों की रासायनिक अभिक्रियाएँ बहुत कम होती हैं। इसलिए, हम तत्वों की अभिक्रियाशीलता को, संयोजकता कोश को पूर्ण करने की प्रवृत्ति के रूप में समझ सकते हैं।

उत्कृष्ट गैसों एवं कुछ धातुओं तथा अधातुओं के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास पर ध्यान दीजिए।

सारणी 3.3 में हम देख सकते हैं कि सोडियम परमाणु के बाह्यतम कोश में केवल एक इलेक्ट्रॉन है। यदि यह अपने $\mathrm{M}$ कोश से एक इलेक्ट्रॉन को त्याग देता है तब $\mathrm{L}$ कोश इसका बाह्यतम कोश बन जाता है, जिसमें स्थायी अष्टक उपस्थित है। इस परमाणु के नाभिक में 11 प्रोटॉन हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉनों की संख्या 10 होने के कारण इसमें धन आवेश की अधिकता होती है तथा यह सोडियम धनायन $\mathrm{Na}^{+}$प्रदान करता है। दूसरी ओर, क्लोरीन के बाह्यतम कोश में 7 इलेक्ट्रॉन होते हैं तथा अष्टक पूर्ण होने के लिए इसे एक इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता होती है। यदि सोडियम एवं क्लोरीन अभिक्रिया करें तो सोडियम द्वारा त्यागा गया एक इलेक्ट्रॉन क्लोरीन ग्रहण कर लेता है। एक इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके क्लोरीन-परमाणु, इकाई ऋण आवेश प्राप्त करता है, क्योंकि इसके नाभिक में 17 प्रोटॉन होते हैं तथा इसके $\mathrm{K}, \mathrm{L}$, एवं $\mathrm{M}$ कोशों में 18 इलेक्ट्रॉन होते हैं। इससे क्लोराइड ॠणायन $\mathrm{Cl}^{-}$प्राप्त होता है। इसलिए यह दोनों तत्वों के बीच निम्नलिखित प्रकार से आदान-प्रदान का संबंध (चित्र 3.5) स्थापित हो जाता है।

सारणी 3.3 कुछ तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

तत्वों के प्रकार	तत्व	परमाणु संख्या	कोश में इलेक्ट्रॉनों की संख्या
			K	$\mathbf{L}$	$\mathbf{M}$	$\mathbf{N}$
उत्कृष्ट गैसें	हीलियम $(\mathrm{He})$	2	2
	निऑन $(\mathrm{Ne})$	10	2	8
	ऑर्गन (Ar)	18	2	8
धातुएँ	सोडियम (Na)	11	2	8	1
	मैग्नीशियम $(\mathrm{Mg})$	12	2	8	2
	एल्युमिनियम (Al)	13	2	8	3
	पोटैशियम $(\mathrm{K})$	19	2	8	8	1
	कैल्सियम (Ca)	20	2	8	8	2
अधातुएँ	नाइट्रोजन $(\mathrm{N})$	7	2	5
	ऑक्सीजन (O)	8	2	6
	फ़्लुओरीन (F)	9	2	7
	फॉस्फोरस (P)	15	2	8	5
	सल्फ़र (S)	16	2	8	6
	क्लोरीन (Cl)	17	2	8	7

चित्र 3.5 सोडियम क्लोराइड का निर्माण

विपरीत आवेश होने के कारण सोडियम तथा क्लोराइड आयन परस्पर आकर्षित होते हैं तथा मजबूत स्थिर वैद्युत बल में बँधकर सोडियम क्लोराइड $(\mathrm{Nacl})$ के रूप में उपस्थित रहते हैं। ध्यान देने योग्य बात है कि सोडियम क्लोराइड अणु के रूप में नहीं पाया जाता है, बल्कि यह विपरीत आयनों का समुच्चय होता है।

अब एक और आयनिक यौगिक, मैग्नीशियम क्लोराइड के निर्माण को चित्र 3.6 में दर्शाया गया है।

चित्र 3.6 मैग्नीशियम क्लोराइड का निर्माण

धातु से अधातु में इलेक्ट्रॉन के स्थानांतरण से बने यौगिकों को आयनिक यौगिक या वैद्युत संयोजक यौगिक कहा जाता है। क्या आप $\mathrm{MgCl} _{2}$ में उपस्थित धनायन एवं ऋणायन का नाम बता सकते हैं?

3.3.1 आयनिक यौगिकों के गुणधर्म

आयनिक यौगिकों के गुणधर्मों के बारे में जानने के लिए आइए, निम्नलिखित क्रियाकलाप करते हैं।

क्रियाकलाप 3.13

विज्ञान की प्रयोगशाला से सोडियम क्लोराइड, पोटैशियम आयोडाइड, बेरियम क्लोराइड या किसी अन्य लवण का नमूना लीजिए।

इन लवणों की भौतिक अवस्था क्या है?

धातु के स्पैचुला पर छोटी मात्रा में नमूने को लीजिए तथा इसे ज्वाला पर (चित्र 3.7) गर्म कीजिए। अन्य नमूनों के साथ भी यही क्रिया दोहराइए।

आप क्या देखते हैं? क्या ये नमूने ज्वाला को रंग प्रदान करते हैं? क्या यौगिक पिघलते हैं?

नमने को जल, पेट्रोल एवं किरोसिन में घोलने का प्रयास कीजिए। क्या ये घुलनशील हैं?

चित्र 3.8 की तरह एक परिपथ बनाइए और किसी एक लवण के विलयन में इलैक्ट्रोड डाल दीजिए। आप क्या देखते हैं? इसी प्रकार अन्य लवण नमनों की भी जाँच कीजिए।

इन यौगिकों की प्रकृति के संबंध में आप क्या निष्कर्ष निकालते हैं?

चित्र 3.7 स्पैचुला पर लवण के नमूने को गर्म करना

चित्र 3.8 लवण के विलयन की चालकता की जाँच

सारणी 3.4 कुछ आयनिक यौगिकों के गलनांक एवं क्वथनांक

आयनिक यौगिक	गलनांक $(\mathbf{K})$	क्वथनांक $(\mathbf{K})$
$\mathrm{NaCl}$	1074	1686
$\mathrm{LiCl}$	887	1600
$\mathrm{CaCl} _{2}$	1045	1900
$\mathrm{CaO}$	2850	3120
$\mathrm{MgCl} _{2}$	981	1685

आयनिक यौगिकों के निम्नलिखित सामान्य गुणधर्मों पर आपने ध्यान दिया होगा-

(i) भौतिक प्रकृति— धन एवं ऋण आयनों के बीच मजबूत आकर्षण बल के कारण आयनिक यौगिक ठोस एवं थोड़े कठोर होते हैं। ये यौगिक सामान्यतः भंगुर होते हैं तथा दाब डालने पर टुकड़ों में टूट जाते हैं।

(ii) गलनांक एवं क्वथनांक- आयनिक यौगिकों का गलनांक एवं क्वथनांक बहुत अधिक होता है, क्योंकि मजबूत अंतर-आयनिक आकर्षण को तोड़ने के लिए ऊर्जा की पर्याप्त मात्रा की आवश्यकता होती है।

(iii) घुलनशीलता— वैद्युत संयोजक यौगिक सामान्यतः जल में घुलनशील तथा किरोसिन, पेट्रोल आदि जैसे विलायकों में अविलेय होते हैं।

(iv) विद्युत चालकता- किसी विलयन से विद्युत के चालन के लिए आवेशित कणों की गतिशीलता आवश्यक होती है। आयनिक यौगिकों के जलीय विलयन में आयन उपस्थित होते हैं। जब विलयन में विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है तो यह आयन विपरीत इलैक्ट्रोड की ओर गमन करने लगते हैं। ठोस अवस्था में आयनिक यौगिक विद्युत का चालन नहीं करते है, क्योंकि ठोस अवस्था में दृढ़ संरचना के कारण आयनों की गति संभव नहीं होती है, लेकिन आयनिक यौगिक गलित अवस्था में विद्युत का चालन करते हैं, क्योंकि गलित अवस्था में विपरीत आवेश वाले आयनों के मध्य स्थिर वैद्युत आकर्षण बल ऊष्मा के कारण कमज़ोर पड़ जाता है। इसलिए, आयन स्वतंत्र रूप से गमन करते हैं एवं विद्युत का चालन करते हैं।

प्रश्न

1. (i) सोडियम, ऑक्सीजन एवं मैग्नीशियम के लिए इलेक्ट्रॉन-बिंदु संरचना लिखिए।

(ii) इलेक्ट्रॉन के स्थानांतरण के द्वारा $\mathrm{Na} 2 \mathrm{O}$ एवं $\mathrm{MgO}$ का निर्माण दर्शाइए।

(iii) इन यौगिकों में कौन से आयन उपस्थित हैं?

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#missing

2. आयनिक यौगिकों का गलनांक उच्च क्यों होता है?

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#missing

3.4 धातुओं की प्राप्ति

पृथ्वी की भूपर्पटी धातुओं का मुख्य स्रोत है। समुद्री जल में भी सोडियम क्लोराइड, मैग्नीशियम क्लोराइड आदि जैसे कुछ विलेय लवण उपस्थित रहते हैं। पृथ्वी की भूपर्पटी में प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तत्वों या यौगिकों को खनिज कहते हैं। कुछ स्थानों पर खनिजों में कोई विशेष धातु काफ़ी मात्रा में होती है, जिसे निकालना लाभकारी होता है। इन खनिजों को अयस्क कहते हैं।

3.4.1 धातुओं का निष्कर्षण

धातुओं की सक्रियता श्रेणी के बारे में आप पढ़ चुके हैं। इसलिए, आप आसानी से समझ सकते हैं कि अयस्क से धातु का निष्कर्षण कैसे होता है। कुछ धातुएँ भूपर्पटी में स्वतंत्र अवस्था में पाई जाती हैं। कुछ धातुएँ अपने यौगिकों के रूप में मिलती हैं। सक्रियता श्रेणी में नीचे आने वाली धातुएँ सबसे कम अभिक्रियाशील होती हैं। ये स्वतंत्र अवस्था में पाई जाती हैं। उदाहरण के लिए- गोल्ड (सोना), सिल्वर (चाँदी), प्लैटिनम एवं कॉपर (ताँबा) स्वतंत्र अवस्था में पाए जाते हैं। कॉपर एवं सिल्वर, अपने सल्फ़ाइड या ऑक्साइड के अयस्क के रूप में संयुक्त अवस्था में भी पाए जाते हैं। सक्रियता श्रेणी में सबसे ऊपर की धातुएँ ( $\mathrm{K}, \mathrm{Na}, \mathrm{Ca}, \mathrm{Mg}$ एवं Al) इतनी अधिक अभिक्रियाशील होती हैं कि ये कभी भी स्वतंत्र तत्व के रूप में नहीं पाई जातीं। सक्रियता श्रेणी के मध्य की धातुएँ ( $\mathrm{Zn}, \mathrm{Fe}, \mathrm{Pb}$,आदि) की अभिक्रियाशीलता मध्यम होती है। पृथ्वी की भू-पर्पटी में ये मुख्यतः ऑक्साइड, सल्फ़ाइड या कार्बोनेट के रूप में पाई जाती हैं। आप देखेंगे कि कई धातुओं के अयस्क ऑक्साइड होते हैं। ऑक्सीजन की अत्यधिक अभिक्रियाशीलता एवं पृथ्वी पर इसके प्रचुर मात्रा में पाए जाने के कारण ऐसा होता है।

इस प्रकार, अभिक्रियाशीलता के आधार पर हम धातुओं को निम्नलिखित तीन वर्गों (चित्र 3.9) में विभाजित कर सकते हैं- (i) निम्न अभिक्रियाशील धातुएँ (ii) मध्यम अभिक्रियाशील धातुएँ (iii) उच्च अभिक्रियाशील धातुएँ। प्रत्येक वर्ग में आने वाली धातुओं को प्राप्त करने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया जाता है।

चित्र 3.9 सक्रियता श्रेणी एवं संबंधित धातुकर्म

अयस्क से शुद्ध धातु का निष्कर्षण कई चरणों में होता है। इन चरणों का सारांश चित्र 3.10 में दिया गया है। निम्नलिखित भागों में प्रत्येक चरण की विस्तृत चर्चा की गई है।

चित्र 3.10 अयस्क से धातु निष्कर्षण में प्रयुक्त चरण

3.4.2 अयस्कों का समृद्धीकरण

पृथ्वी से खनित अयस्कों में मिट्टी, रेत आदि जैसी कई अशुद्धियाँ होती हैं, जिन्हें गैंग (gangue )कहते हैं। धातुओं के निष्कर्षण से पहले अयस्क से अशुद्धियों को हटाना आवश्यक होता है। अयस्कों से गैंग को हटाने के लिए जिन प्रक्रियाओं का उपयोग होता है वे अयस्क एवं गैंग के भौतिक या रासायनिक गुणधर्मों पर आधारित होते हैं। इस पृथकन के लिए विभिन्न तकनीक अपनायी जाती है।

3.4.3 सक्रियता श्रेणी में नीचे आने वाली धातुओं का निष्कर्षण

सक्रियता श्रेणी में नीचे आने वाली धातुएँ काफ़ी अनभिक्रिय होती हैं। इन धातुओं के ऑक्साइड को केवल गर्म करने से ही धातु प्राप्त किया जा सकता है। उदाहरण के लिए- सिनाबार $(\mathrm{HgS})$, मर्करी (पारद) का एक अयस्क है। वायु में गर्म करने पर यह सबसे पहले मर्क्यूरिक ऑक्साइड $(\mathrm{HgO})$ में परिवर्तित होता है और अधिक गर्म करने पर मर्क्यूरिक ऑक्साइड मर्करी (पारद) में अपचयित हो जाता है।

$$ \begin{aligned} & 2 \mathrm{HgS}(\mathrm{s})+3 \mathrm{O} _{2}(\mathrm{~g}) \xrightarrow{\text { तापन }} 2 \mathrm{HgO}(\mathrm{s})+2 \mathrm{SO} _{2}(\mathrm{~g}) \\ & 2 \mathrm{HgO}(\mathrm{s}) \xrightarrow{\text { तापन }} 2 \mathrm{Hg}(1)+\mathrm{O} _{2}(\mathrm{~g}) \end{aligned} $$

इसी प्रकार, प्राकृतिक रूप से $\mathrm{Cu} _{2} \mathrm{~S}$ के रूप में उपलब्ध ताँबे (कॉपर) को केवल वायु में गर्म करके इसको अयस्क से अलग किया जा सकता है।

$$ \begin{aligned} & 2 \mathrm{Cu} _{2} \mathrm{~S}+3 \mathrm{O} _{2}(\mathrm{~g}) \xrightarrow{\text { तापन }} 2 \mathrm{Cu} _{2} \mathrm{O}(\mathrm{s})+2 \mathrm{SO} _{2}(\mathrm{~g}) \\ & 2 \mathrm{Cu} _{2} \mathrm{O}+\mathrm{Cu} _{2} \mathrm{~S} \xrightarrow{\text { तापन }} 6 \mathrm{Cu}(\mathrm{s})+\mathrm{SO} _{2}(\mathrm{~g}) \end{aligned} $$

3.4.4 सक्रियता श्रेणी के मध्य में स्थित धातुओं का निष्कर्षण

सक्रियता श्रेणी के मध्य में स्थित धातुएँ; जैसे- आयरन, जिंक, लेड, कॉपर की अभिक्रियाशीलता मध्यम होती है। प्रकृति में यह प्रायः सल्फ़ाइड या कार्बोनेट के रूप में पाई जाती हैं। सल्फ़ाइड या कार्बोनेट की तुलना में धातु को उसके ऑक्साइड से प्राप्त करना अधिक आसान है। इसलिए अपचयन से पहले धातु के सल्फ़ाइड एवं कार्बोनेट को धातु ऑक्साइड में परिवर्तित करना आवश्यक है। सल्फ़ाइड अयस्क को वायु की उपस्थिति में अधिक ताप पर गर्म करने पर यह ऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रक्रिया को भर्जन कहते हैं। कार्बोनेट अयस्क को सीमित वायु में अधिक ताप पर गर्म करने से यह ऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रक्रिया को निस्तापन कहा जाता है। जिंक के अयस्कों के भर्जन एवं निस्तापन के समय निम्नलिखित रासायनिक अभिक्रिया होती है-

भर्जन

$$ 2 \mathrm{ZnS}(\mathrm{s})+3 \mathrm{O} _{2}(\mathrm{~g}) \xrightarrow{\text { तापन }} 2 \mathrm{ZnO}(\mathrm{s})+2 \mathrm{SO} _{2}(\mathrm{~g}) $$

निस्तापन

$$ \mathrm{ZnCO} _{3}(\mathrm{~s}) \xrightarrow{\text { तापन }} \mathrm{ZnO}(\mathrm{s})+\mathrm{CO} _{2}(\mathrm{~g}) $$

इसके बाद कार्बन जैसे उपयुक्त अपचायक का उपयोग कर धातु ऑक्साइड से धातु प्राप्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, जब जिंक ऑक्साइड को कार्बन के साथ गर्म किया जाता है तो यह जिंक धातु में अपचयित हो जाता है।

$$ \mathrm{ZnO}(\mathrm{s})+\mathrm{C}(\mathrm{s}) \xrightarrow{\text { तापन }} \mathrm{Zn}(\mathrm{s})+\mathrm{CO}(\mathrm{g}) $$

प्रथम अध्याय में दिए गए ऑक्सीकरण एवं अपचयन प्रक्रम से आप पहले से ही परिचित हैं। धातुओं को उनके यौगिकों से प्राप्त करना भी अपचयन प्रक्रम है।

कार्बन (कोयला) का उपयोग कर धातु के ऑक्साइड को धातु में अपचयन करने के अलावा विस्थापन अभिक्रिया का भी उपयोग किया जा सकता है। अत्यधिक अभिक्रियाशील धातुएँ; जैसेसोडियम, कैल्सियम, एल्युमिनियम आदि को अपचायक के रूप में उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि ये निम्नलिखित अभिक्रियाशीलता वाले धातुओं को उनके यौगिकों से विस्थापित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए- जब मैगनीज डाइऑक्साइड को एल्युमिनियम चूर्ण के साथ गर्म किया जाता है तो निम्नलिखित अभिक्रिया होती है-

$3 \mathrm{MnO} _{2}(\mathrm{~s})+4 \mathrm{Al}(\mathrm{s}) \rightarrow 3 \mathrm{Mn}(1)+2 \mathrm{Al} _{2} \mathrm{O} _{3}(\mathrm{~s})+$ ऊष्मा

चित्र 3.11 रेल पटरियों को संधित करने (जोड़ना) के लिए थर्मिट प्रक्रम

क्या आप उन पदार्थों को पहचान सकते हैं, जिनका ऑक्सीकरण या अपचयन हो रहा है?

यह विस्थापन अभिक्रियाएँ अत्यधिक ऊष्माक्षेपी होती हैं। इसमें उत्सर्जित ऊष्मा की मात्रा इतनी अधिक होती है कि धातुएँ गलित अवस्था में प्राप्त होती हैं। वास्तव में आयरन (III) ऑक्साइड $\left(\mathrm{Fe} _{2} \mathrm{O} _{3}\right)$ के साथ एल्युमिनियम की अभिक्रिया का उपयोग रेल की पटरी एवं मशीनी पुर्जों की दरारों को जोड़ने के लिए किया जाता है। इस अभिक्रिया को थर्मिट अभिक्रिया कहते हैं।

$$ \mathrm{Fe} _{2} \mathrm{O} _{3}(\mathrm{~s})+2 \mathrm{Al}(\mathrm{s}) \rightarrow 2 \mathrm{Fe}(\mathrm{l})+\mathrm{Al} _{2} \mathrm{O} _{3}(\mathrm{~s})+\text { ऊष्मा } $$

3.4.5 सक्रियता श्रेणी में सबसे ऊपर स्थित धातुओं का निष्कर्षण

अभिक्रियाशीलता श्रेणी में सबसे ऊपर स्थित धातुएँ अत्यंत अभिक्रियाशील होती हैं। इन्हें कार्बन के साथ गर्म कर इनके यौगिकों से प्राप्त नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए- कार्बन के द्वारा सोडियम, मैग्नीशियम, कैल्सियम, एल्युमिनियम आदि के ऑक्साइड का अपचयन कर उन्हें धातुओं में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। इन धातुओं की बंधुता कार्बन की अपेक्षा ऑक्सीजन के प्रति अधिक होती है। इन धातुओं को विद्युत अपघटनी अपचयन द्वारा प्राप्त किया जाता है। उदाहरण के लिए- सोडियम, मैग्नीशियम एवं कैल्सियम को उनके गलित क्लोराइडों के विद्युत अपघटन से प्राप्त किया जाता है। कैथोड (ऋण आवेशित इलैक्ट्रोड) पर धातुएँ निक्षेपित हो जाती हैं तथा ऐनोड (धन आवेशित इलैक्ट्रोड) पर क्लोरीन मुक्त होती है। अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं-

पर कैथोड $Na^{+}+e^{-} \to Na$

पर ऐनोड $\quad 2 Cl^{-} \to Cl_2+2 e^{-}$

इसी प्रकार, एल्युमिनियम ऑक्साइड के विद्युत अपघटनी अपचयन से एल्युमिनियम प्राप्त किया जाता है।

3.4.6 धातुओं का परिष्करण

ऊपर वर्णित विभिन्न अपचयन प्रक्रमों से प्राप्त धातुएँ पूर्ण रूप से शुद्ध नहीं होती हैं। इनमें अपद्रव्य होते हैं, जिन्हें हटाकर ही शुद्ध धातु प्राप्त की जा सकती है। धातुओं से अपद्रव्य को हटाने के लिए सबसे अधिक प्रचलित विधि विद्युत अपघटनी परिष्करण है।

चित्र 3.12 ताँबे का विद्युत अपघटनी परिष्करण/ अम्लीकृत कॉपर सल्फेट का विलयन विद्युत अपघट्य है। अशुद्ध ताँबा ऐनोड है, जबकि शुद्ध ताँबे की पट्टी कैथोड का कार्य करती है। विद्युत धारा प्रवाहित करने पर शुद्ध ताँबा कैथोड पर निक्षेपित हो जाता है।

विद्युत अपघटनी परिष्करण-कॉपर, जिंक, टिन, निकैल, सिल्वर, गोल्ड आदि जैसी अनेक धातुओं का परिष्करण विद्युत अपघटन द्वारा किया जाता है। इस प्रकम में अशुद्ध धातु को ऐनोड तथा शुद्ध धातु की पतली परत को कैथोड बनाया जाता है। धातु के लवण विलयन का उपयोग विद्युत अपघट्य के रूप में होता है। चित्र 3.12 के अनुसार उपकरण व्यवस्थित किया जाता है। विद्युत अपघट्य से जब धारा प्रवाहित की जाती है तब ऐनोड पर स्थित अशुद्ध धातु विद्युत अपघट्य में घुल जाती है। इतनी ही मात्रा में शुद्ध धातु विद्युत अपघट्य से कैथोड पर निक्षेपित हो जाती है। विलेय अशुद्धियाँ विलयन में चली जाती हैं तथा अविलेय अशुद्धियाँ ऐनोड तली पर निक्षेपित हो जाती हैं जिसे ऐनोड पंक कहते हैं।

प्रश्न

1. निम्न पदों की परिभाषा दीजिए-

(i) खनिज

(ii) अयस्क

(iii) गैंग

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2. दो धातुओं के नाम बताइए जो प्रकृति में मुक्त अवस्था में पाई जाती हैं।

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3. धातु को उसके ऑक्साइड से प्राप्त करने के लिए किस रासायनिक प्रक्रम का उपयोग किया जाता है?

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3.5 संक्षारण

संक्षारण के संबंध में अध्याय 1 में आप निम्नलिखित बातों का अध्ययन कर चुके हैं-

खुली वायु में कुछ दिन छोड़ देने पर सिल्वर की वस्तुएँ काली हो जाती हैं। सिल्वर का वायु में उपस्थित सल्फ़र के साथ अभिक्रिया कर सिल्वर सल्फ़ाइड की परत बनने के कारण ऐसा होता है।
कॉपर वायु में उपस्थित आर्द्र कार्बन डाइऑक्साइड के साथ अभिक्रिया करता है, जिससे इसकी सतह से भूरे रंग की चमक धीरे-धीरे खत्म हो जाती है तथा इस पर हरे रंग की परत चढ़ जाती है। यह हरा पदार्थ बेसिक कॉपर कार्बोनेट होता है।
लंबे समय तक आर्द्र वायु में रहने पर लोहे पर भूरे रंग के पत्रकी पदार्थ की परत चढ़ जाती है, जिसे जंग कहते हैं।

आइए, उन परिस्थितियों का पता करते हैं, जिनमें लोहे पर जंग लग जाती है।

क्रियाकलाप 3.14

तीन परखनली लीजिए एवं प्रत्येक में स्वच्छ लोहे की कीलें डाल दीजिए।

इन परखनलियों को $\mathrm{A}, \mathrm{B}$, तथा $\mathrm{C}$ नाम दीजिए। परखनली $\mathrm{A}$ में थोड़ा जल डालकर उसे कॉर्क से बंद कर दीजिए।

परखनली $\mathrm{B}$ में उबलता हुआ आसवित जल डालकर उसमें $1 \mathrm{~mL}$ तेल मिलाइए एवं कॉर्क से बंद कर दीजिए। तेल जल पर तैरने लगेगा एवं वायु को जल में विलीन होने से रोक देगा।

परखनली $C$ में थोड़ा निर्जल कैल्सियम क्लोराइड डालकर उसे कॉर्क से बंद कर दीजिए। निर्जल कैल्सियम क्लोराइड वायु की नमी को सोख लेगा। इन परखनलियों (चित्र 3.13) को कुछ दिन छोड़ने के बाद उनका प्रेक्षण कीजिए।

आप देखेंगे कि परखनली $A$ में रखे लोहे की कीलों पर जंग लग गया है, लेकिन परखनली $B$ एवं $C$ में रखी कीलों पर जंग नहीं लगा है। परखनली $A$ की कील, वायु एवं जल दोनों के संपर्क में रहती है। परखनली $\mathrm{A}$ की कील केवल जल के संपर्क में रहती है एवं परखनली $\mathrm{C}$ की कील शुष्क वायु के संपर्क में रहती है। इससे लोहे की वस्तुओं में जंग लगने की अवस्थाओं के बारे में हम क्या कह सकते हैं?

चित्र 3.13 लोहे पर जंग लगने की स्थिति की जाँच करना। परखनली $A$ में वायु एवं जल दोनों उपस्थित हैं। परखनली $B$ में जल में विलीन वायु नहीं है। परखनली $C$ में शुष्क वायु है।

3.5.1 संक्षारण से सुरक्षा

पेंट करके, तेल लगाकर, ग्रीज़ लगाकर, यशदलेपन (लोहे की वस्तुओं पर जस्ते की परत चढ़ाकर), क्रोमियम लेपन, ऐनोडीकरण या मिश्रधातु बनाकर लोहे को जंग लगने से बचाया जा सकता है।

लोहे एवं इस्पात को जंग से सुरक्षित रखने के लिए उन पर जस्ते (जिंक) की पतली परत चढ़ाने की विधि को यशदलेपन कहते हैं। जस्ते की परत नष्ट हो जाने के बाद भी यशदलेपित वस्तु जंग से सुरक्षित रहती है। क्या आप इसका कारण बता सकते हैं?

धातु के गुणधर्मों को बेहतर बनाने की अच्छी विधि मिश्रात्वन है। इस विधि से हम इच्छानुसार धातुओं के अत्यन्त गुणधर्म प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए- लोहा सर्वाधिक उपयोग मे आने वाली धातु है, लेकिन कभी भी शुद्ध अवस्था में इसका उपयोग नहीं किया जाता। ऐसा इसलिए, क्योंकि शुद्ध लोहा अत्यन्त नर्म होता है एवं गर्म करने पर सुगमतापूर्वक खिंच जाता है। लेकिन यदि इसमें थोड़ा कार्बन (लगभग 0.05 प्रतिशत) मिला दिया जाता है तो यह कठोर तथा प्रबल हो जाता है। लोहे के साथ निकैल एवं क्रोमियम मिलाने पर हमें स्टेनलेस इस्पात प्राप्त होता है, जो कठोर होता है तथा उसमें जंग नहीं लगता है। इस प्रकार यदि लोहे के साथ कोई अन्य पदार्थ मिश्रित किया जाता है तो इसके गुणधर्म बदल जाते हैं। वास्तव में, कोई अन्य पदार्थ मिला कर किसी भी धातु के गुणधर्म बदले जा सकते हैं। यह पदार्थ धातु या अधातु कुछ भी हो सकता है। दो या दो से अधिक धातुओं के समांगी मिश्रण को मिश्रातु कहते हैं। इसे तैयार करने के लिए पहले मूल धातु को गलित अवस्था में लाया जाता है एवं तत्पश्चात दूसरे तत्वों को एक निश्चित अनुपात में इसमें विलीन किया जाता है। फिर इसे कमरे के ताप पर शीतलीकृत किया जाता है।

क्‍या आप जानतेहैं?

शुद्ध सोने को 24 कैरट कहते हैं तथा यह काफ़ी नर्म होता है। इसलिए, आभूषण बनाने के लिए यह उपयुक्त नहीं होता है। इसे कठोर बनाने के लिए इसमे चाँदी या ताँबा मिलाया जाता है। भारत में अधिकांशतः आभूषण बनाने के लिए 22 कैरट सोने का उपयोग होता है। इसका तात्पर्य यह है कि 22 भाग शुद्ध सोने में 2 भाग ताँबा या चाँदी का मिलाया जाना।

दिल्ली स्थित लौह स्तंभ

यदि कोई एक धातु पारद है तो इसके मिश्रातु को अमलगम कहते हैं। शुद्ध धातु की अपेक्षा उसके मिश्रातु की विद्युत चालकता तथा गलनांक कम होता है। उदाहरण के लिए- ताँबा एवं जस्ते $(\mathrm{Cu}$ एवं $\mathrm{Zn})$ की मिश्रातु पीतल तथा ताम्र एवं टिन $(\mathrm{Cu}$ एवं $\mathrm{Sn})$ की मिश्रातु काँसा विद्युत के कुचालक हैं, लेकिन ताम्र का उपयोग विद्युतीय परिपथ बनाने में किया जाता है। सीसा एवं टिन $(\mathrm{Pb}$ एवं $\mathrm{Sn})$ की मिश्रातु सोल्डर है, जिसका गलनांक बहुत कम होता है। इसका उपयोग विद्युत तारों की परस्पर वेल्डिंग के लिए किया जाता है।

क्या आप जानते हैं?

प्राचीन भारतीय धातुकर्म का चमत्कार लगभग 1600 वर्ष पूर्व भारत के लौह कर्मियों ने दिल्ली में एक लौह स्तंभ बनाया। उन्होंने जंग से लोहे को बचाने के लिए एक विधि विकसित की। इस स्तंभ की जंगता से प्रतिरोधकता का अवलोकन विश्व के कई वैज्ञानिक कर चुके हैं। यह स्तंभ कुतुबमीनार के निकट स्थित है। यह लौह स्तंभ $8 \mathrm{~m}$ ऊँचा तथा इसका भार 6 टन $(6000 \mathrm{~kg})$ है।

प्रश्न

1. जिंक, मैग्नीशियम एवं कॉपर के धात्विक ऑक्साइडों को निम्नलिखित धातुओं के साथ गर्म किया गया-

धातु	जिंक	मैग्नीशियम	कॉपर
जिंक ऑक्साइड
मैग्नीशियम ऑक्साइड
कॉपर ऑक्साइड

किस स्थिति में विस्थापन अभिक्रिया घटित होगी?

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2. कौन सी धातु आसानी से संक्षारित नहीं होती है?

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3. मिश्रातु क्या होते हैं?

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#missing

आपने क्या सीखा

तत्वों को धातुओं एवं अधातुओं में वर्गीकृत किया जा सकता है।
धातुएँ तन्य, आघातवर्ध्य, चमकीली एवं ऊष्मा तथा विद्युत की सुचालक होती हैं। पारद के अलावा सभी धातुएँ कमरे के ताप पर ठोस होती हैं। कमरे के ताप पर पारद द्रव होता है।
धातुएँ विद्युत धनात्मक तत्व होते हैं, क्योंकि यह अधातुओं को इलेक्ट्रॉन देकर स्वयं धन आयन में परिवर्तित हो जाते हैं।
ऑक्सीजन के साथ संयुक्त होकर धातुएँ क्षारकीय ऑक्साइड बनाती हैं। एल्युमिनियम ऑक्साइड एवं जिंक ऑक्साइड, क्षारकीय ऑक्साइड तथा अम्लीय ऑक्साइड, दानों के गुणधर्म प्रदर्शित करती हैं। इन ऑक्साइड को उभयधर्मी ऑक्साइड कहते हैं।
जल एवं तनु अम्लों के साथ विभिन्न धातुओं की अभिक्रियाशीलता भिन्न-भिन्न होती है।
अभिक्रियाशीलता के आधार पर अवरोही क्रम में व्यवस्थित सामान्य धातुओं की सूची को सक्रियता श्रेणी कहते हैं।
सक्रियता श्रेणी में हाइड्रोजन के ऊपर स्थित धातुएँ तनु अम्ल से हाइड्रोजन को विस्थापित कर सकती हैं।
अधिक अभिक्रियाशील धातुएँ अपने से कम अभिक्रियाशील धातुओं को उसके लवण विलयन से विस्थापित कर सकती हैं।
प्रकृति में धातुएँ स्वतंत्र अवस्था में या अपने यौगिकों के रूप में पाई जाती हैं।
अयस्क से धातु का निष्कर्षण तथा उसका परिष्करण कर उपयोगी बनाने के प्रक्रम को धातुकर्म कहते हैं।
दो या दो से अधिक धातुओं अथवा एक धातु या एक अधातु के समांगी मिश्रण को मिश्रातु कहते हैं।
लंबे समय तक आर्द्र वायु के संपर्क में रखने से लोहा जैसे कुछ धातुओं की सतह संक्षारित हो जाती है। इस परिघटना को संक्षारण कहते हैं।
अधातुओं के गुणधर्म धातुओं के विपरीत होते हैं। यह न तो आघातवर्ध्य तथा न ही तन्य होते हैं। ग्रेफ़ाइट के अलावा सभी अधातुएँ ऊष्मा एवं विद्युत की कुचालक होती हैं। ग्रेफ़ाइट विद्युत का चालक होता है।
अधातुएँ विद्युत ऋणात्मक तत्व होती हैं, क्योंकि धातुओं के साथ अभिक्रिया में इलेक्ट्रॉन ग्रहण कर ऋण आवेशित आयन बनाती हैं।
अधातुएँ ऑक्साइड बनाती हैं, जो अम्लीय या उदासीन होती हैं।
अधातुएँ तनु अम्लों में से हाइड्रोजन का विस्थापन नहीं करती हैं। यह हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया कर हाइड्राइड बनाती हैं।

अभ्यास

1. निम्नलिखित में कौन सा युगल विस्थापन अभिक्रिया प्रदर्शित करता है-

(a) $\mathrm{NaCl}$ विलयन एवं कॉपर धातु

(b) $\mathrm{MgCl} _{2}$ विलयन एवं एल्युमिनियम धातु

(d) $\mathrm{AgNO} _{3}$ विलयन एवं कॉपर धातु

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2. लोहे के फ्राइंग पैन (frying pan) को जंग से बचाने के लिए निम्नलिखित में से कौन सी विधि उपयुक्त है-

(a) ग्रीज़ लगाकर

(b) पेंट लगाकर

(d) ऊपर के सभी

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3. कोई धातु ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया कर उच्च गलनांक वाला यौगिक निर्मित करती है। यह यौगिक जल में विलेय है। यह तत्व क्या हो सकता है?

(a) कैल्सियम

(b) कार्बन

(d) लोहा

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4. खाद्य पदार्थ के डिब्बों पर जिंक की बजाय टिन का लेप होता है, क्योंकि-

(a) टिन की अपेक्षा जिंक मँहगा है।

(b) टिन की अपेक्षा जिंक का गलनांक अधिक है

(d) टिन की अपेक्षा जिंक कम अभिक्रियाशील है

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#missing

5. आपको एक हथौड़ा, बैटरी, बल्ब, तार एवं स्विच दिया गया है-

(a) इनका उपयोग कर धातुओं एवं अधातुओं के नमूनों के बीच आप विभेद कैसे कर सकते हैं?

(b) धातुओं एवं अधातुओं में विभेदन के लिए इन परीक्षणों की उपयोगिताओं का आकलन कीजिए।

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#missing

6. उभयधर्मी ऑक्साइड क्या होते हैं? दो उभयधर्मी ऑक्साइडों का उदाहरण दीजिए।

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#missing

7. दो धातुओं के नाम बताइए, जो तनु अम्ल से हाइड्रोजन को विस्थापित कर देंगे तथा दो धातुएँ जो ऐसा नहीं कर सकती हैं।

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#missing

8. किसी धातु $M$ के विद्युत अपघटनी परिष्करण में आप ऐनोड, कैथोड एवं विद्युत अपघट्य किसे बनाएँगे?

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#missing

9. प्रत्यूष ने सल्फ़र चूर्ण को स्पैचुला में लेकर उसे गर्म किया। चित्र के अनुसार एक परखनली को उल्टा करके उसने उत्सर्जित गैस को एकत्र किया।

(a) गैस की क्रिया क्या होगी-

(i) सूखे लिटमस पत्र पर?

(ii) आर्द्र लिटमस पत्र पर?

(b) ऊपर की अभिक्रियाओं के लिए संतुलित रासायनिक अभिक्रिया लिखिए।

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#missing

10. लोहे को जंग से बचाने के लिए दो तरीके बताइए।

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#missing

11. ऑक्सीजन के साथ संयुक्त होकर अधातुएँ कैसा ऑक्साइड बनाती हैं?

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#missing

12. कारण बताइए-

(a) प्लैटिनम, सोना एवं चाँदी का उपयोग आभूषण बनाने के लिए किया जाता है।

(b) सोडियम, पोटैशियम एवं लीथियम को तेल के अंदर संग्रहीत किया जाता है।

(d) निष्कर्षण प्रक्रम में कार्बोनेट एवं सल्फ़ाइड अयस्क को ऑक्साइड में परिवर्तित किया जाता है।

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#missing

13. आपने ताँबे के मलीन बर्तन को नींबू या इमली के रस से साफ़ करते अवश्य देखा होगा। यह खट्टे पदार्थ बर्तन को साफ़ करने में क्यों प्रभावी हैं?

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#missing

14. रासायनिक गुणधर्मों के आधार पर धातुओं एवं अधातुओं में विभेद कीजिए।

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#missing

15. एक व्यक्ति प्रत्येक घर में सुनार बनकर जाता है। उसने पुराने एवं मलीन सोने के आभूषणों में पहले जैसी चमक पैदा करने का ढोंग रचाया। कोई संदेह किए बिना ही एक महिला अपने सोने के कंगन उसे देती है, जिसे वह एक विशेष विलयन में डाल देता है। कंगन नए की तरह चमकने लगते हैं, लेकिन उनका वजन अत्यंत कम हो जाता है। वह महिला बहुत दुखी होती है तथा तर्क-वितर्क के पश्चात उस व्यक्ति को झुकना पड़ता है। एक जासूस की तरह क्या आप उस विलयन की प्रकृति के बारे में बता सकते हैं।

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#missing

16. गर्म जल का टैंक बनाने में ताँबे का उपयोग होता है, परंतु इस्पात (लोहे की मिश्रातु) का नहीं। इसका कारण बताइए।

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#missing

Chapter-03 Metals and Non-metals

3.1 PHYSICAL PROPERTIES

3.1.1 Metals

3.1.2 Non-metals

Questions

3.2 CHEMICAL PROPERTIES OF METALS

3.2.1 What happens when Metals are burnt in Air?

3.2.2 What happens when Metals react with Water?

3.2.3 What happens when Metals react with Acids?

3.2.4 How do Metals react with Solutions of other Metal Salts?

3.2.5 The Reactivity Series

Questions

3.3 HOW DO METALS AND NON-METALS REACT?

3.3.1 Properties of Ionic Compounds

Questions

3.4 OCCURRENCE OF METALS

3.4.1 Extraction of Metals

3.4.2 Enrichment of Ores

3.4.3 Extracting Metals Low in the Activity Series

3.4.4 Extracting Metals in the Middle of the Activity Series

3.4.5 Extracting Metals towards the Top of the Activity Series

3.4.6 Refining of Metals

Questions

3.5 CORROSION

3.5.1 Prevention of Corrosion

Questions

What you have learnt

EXERCISES

3.1 भौतिक गुणधर्म

3.1.1 धातु

3.1.2 अधातु

प्रश्न

3.2 धातुओं के रासायनिक गुणधर्म

3.2.1 धातुओं का वायु में दहन करने से क्या होता है?

3.2.2 धातुएँ जब जल के साथ अभिक्रिया करती हैं तो क्या होता है?

3.2.3 क्या होता है, जब धातुएँ अम्लों के साथ अभिक्रिया करती हैं?

3.2.4 अन्य धातु लवणों के विलयन के साथ धातुएँ कैसे अभिक्रिया करती हैं?

3.2.5 सक्रियता श्रेणी

प्रश्न

3.3 धातुएँ एवं अधातुएँ कैसे अभिक्रिया करती हैं?

3.3.1 आयनिक यौगिकों के गुणधर्म

प्रश्न

3.4 धातुओं की प्राप्ति

3.4.1 धातुओं का निष्कर्षण

3.4.2 अयस्कों का समृद्धीकरण

3.4.3 सक्रियता श्रेणी में नीचे आने वाली धातुओं का निष्कर्षण

3.4.4 सक्रियता श्रेणी के मध्य में स्थित धातुओं का निष्कर्षण

3.4.5 सक्रियता श्रेणी में सबसे ऊपर स्थित धातुओं का निष्कर्षण

3.4.6 धातुओं का परिष्करण

प्रश्न

3.5 संक्षारण

3.5.1 संक्षारण से सुरक्षा

प्रश्न

आपने क्या सीखा

अभ्यास

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