परमाणु एवं अणु
कक्षा - 9, अध्याय - 3, विषय - विज्ञान
प्रश्न 1. रासायनिक संयोजन के नियम क्या हैं उनकी व्याख्या कीजिए?
उत्तर: रासायनिक संयोजन के नियम: पदार्थों का निर्माण विभिन्न परमाणु या अणुओं के मध्य रासायनिक अभिक्रिया के फलस्वरूप होता है। ये अभिक्रियाएं कुछ नियमों पर आधारित होते हैं, जो रासायनिक संयोजन के नियम कहलाते हैं। अतः वे नियम जिनके आधार पर विभिन्न तत्व अथवा यौगिक परस्पर संयोग करके नए यौगिक का निर्माण करते हैं, रासायनिक संयोजन के नियम कहलाते हैं। रासायनिक संयोजन के दो प्रमुख नियम निम्नलिखित हैं
(1) द्रव्यमान संरक्षण या द्रव्य की अविनाशिता का नियम: इस नियम का प्रतिपादन रूसी वैज्ञानिक एम. वी. लोमोनोसोव ने सन् 1756 में किया था तथा इसकी पुष्टि लेवाशिए तथा लान्डोलट ने की थी। इस नियम के अनुसार, “द्रव्य अविनाशी है अर्थात् रासायनिक अभिक्रिया में कोई द्रव्य न तो उत्पन्न होता है और न ही नष्ट”।
इस नियम के कुछ प्रमुख बिंदु निम्नलिखित हैं
(i) रासायनिक अभिक्रियाओं में पदार्थों का कुल द्रव्यमान अपरिवर्तित रहता है
अर्थात् अभिक्रिया में प्रयुक्त पदार्थों का कुल द्रव्यमान = अभिक्रिया के पश्चात निर्मित पदार्थों का कुल द्रव्यमान। अर्थात्
अभिकारकों का कुल द्रव्यमान= उत्पादों का कुल द्रव्यमान
(ii) यह रासायनिक संयोग का मूलभूत नियम है तथा इसके आधार पर पदार्थों के मात्रात्मक संबंधों की व्याख्या की जाती है।
(2) स्थिर अनुपात का नियम: सन् 1799 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक जे.एल. प्राउस्ट ने स्थिर अनुपात के नियम का प्रतिपादन किया। इस नियम के अनुसार, “प्रत्येक शुद्ध रासायनिक यौगिक में स्थित तत्व एक निश्चित भारानुपात में पाए जाते हैं, चाहे उसे किसी भी विधि से बनाया या प्राप्त किया जाए।”
उदाहरण:
(i) जल (H2O), हाइड्रोजन एवं ऑक्सीजन का यौगिक है। इसे नदी, कुएं, समुद्र, वर्षा आदि प्राकृतिक स्रोतों से प्राप्त किया जा सकता है, परंतु जल के प्राप्त प्रत्येक नमूने में हाइड्रोजन तथा ऑक्सीजन का अनुपात (भार अनुसार) सदैव 1:8 होता है।
(ii) इसी प्रकार, कार्बन डाइऑक्साइड को चाहे किसी भी स्रोत द्वारा प्राप्त किया गया हो, इसमें कार्बन (C) तथा ऑक्सीजन (O) का (भार अनुसार) अनुपात सदैव 3:8 या 12:32 होता है। (स्थिर अनुपात के नियम को निश्चित अनुपात का नियम भी कहा जाता है।)
प्रश्न 2. डाल्टन के परमाणु सिद्धांत से आप क्या समझते हैं ?
उत्तर: डाल्टन के परमाणु सिद्धांत से द्रव्य की अविनाशिता के नियम व रासायनिक संयोग के अन्य नियमों की व्याख्या की जा सकती है।
डाल्टन के परमाणु सिद्धांत की प्रमुख परिकल्पनाएँ: डाल्टन के प्रयोगों एवं प्रेक्षणों के परिणामों के आधार पर परमाणु की निम्न परिकल्पनाएँ दीं
(i) प्रत्येक तत्व अनेक सूक्ष्म कणों से मिलकर बना है, जिन्हें परमाणु कहते हैं।
(ii) परमाणु तत्व का वह सूक्ष्मतम कण है, जिसे पुनः विभाजित नहीं किया जा सकता तथा जो रासायनिक अभिक्रिया के अंतराल में उसी प्रकार बना रहता है।
(iii) एक ही तत्व के परमाणु, द्रव्यमान एवं अन्य सभी गुणों में समान होते हैं।
(iv) दो या दो से अधिक तत्वों के परमाणु सरल गुणित अनुपात (1:1 या 1:2 या 2:1 आदि) में रासायनिक संयोग करके यौगिक परमाणु (जिन्हें अब अणु कहा जाता है) बनाते हैं।
(v) भिन्न भिन्न तत्वों के परमाणु भार एवं द्रव्यमान भिन्न-भिन्न होते हैं।अतः संक्षेप में, डाल्टन के परमाणुवाद के आधार पर, परमाणु तत्व का वह छोटे से छोटा अविभाज्य कण है, जो किसी भी रासायनिक अभिक्रिया में भाग ले सकता है।
प्रश्न 3. डाल्टन के परमाणु सिद्धांत की क्या विशेषताएं हैं ?
उत्तर: डाल्टन के परमाणु सिद्धांत की विशेषताएं या लाभ: डाल्टन का परमाणु सिद्धांत विभिन्न प्रकार से प्रयोगी सिद्ध हुआ है
(i) यह सिद्धांत रासायनिक संयोग के नियमों की व्याख्या करता है।
(ii) डाल्टन सर्वप्रथम किसी तत्व के मुख्य कण (परमाणु) तथा उसके यौगिक (अणु) के बीच व्यवहारिक विभेद के लिए जाने गए।
प्रश्न 4. डाल्टन के प्रमुख सिद्धांत की कमियाँ बताइए ?
उत्तर: डाल्टन के प्रमुख सिद्धांत की कमियाँ : डाल्टन के परमाणु सिद्धांत में निम्न कमियाँ पाएंगे पाई गईं
(i) परमाणु लंबे समय तक अविनाशी (अविभाज्य) नहीं है। इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन परमाणु के प्रमुख घटक हैं।
(ii) एक ही तत्व के परमाणुओं का भार कुछ भिन्न हो सकता है। (समस्थानिक)
(iii) भिन्न-भिन्न तत्वों के परमाणुओं के भार समान हो सकते हैं। (समभारिक)
(iv) समान प्रकार के परमाणुओं से बने पदार्थों के गुण भिन्न हो सकते हैं।
(v) वह अनुपात जिसमें विभिन्न परमाणु संयोग कर के यौगिक बनाते हैं, स्थिर और अविभाज्य हो सकता है परंतु, सरल नहीं हो सकता है।
प्रश्न 5. डाल्टन के परमाणु सिद्धांत के आधार पर रासायनिक संयोग के नियमों का स्पष्टीकरण दीजिए?
उत्तर: डाल्टन के परमाणु सिद्धांत के आधार पर रासायनिक संयोग के नियमों का स्पष्टीकरण: डाल्टन के परमाणु सिद्धांत के आधार पर रासायनिक संयोग के नियमों का स्पष्टीकरण निम्न प्रकार हैं
(i) द्रव्यमान संरक्षण का नियम: परमाणुवाद के अनुसार, सभी पदार्थ परमाणुओं द्वारा निर्मित होते हैं तथा परमाणु अविभाज्य होते हैं अर्थात् ये रासायनिक क्रिया से ना तो उत्पन्न होते हैं और ना ही इसमें नष्ट होते हैं।
अतः परमाणुओं द्वारा निर्मित द्रव्य भी रासायनिक अभिक्रिया में ना तो नष्ट होगा और ना ही उत्पन्न होगा। यही द्रव्यमान संरक्षण या द्रव्य की अविनाशिता नियम है।
(ii) स्थिर अनुपात का नियम: डाल्टन के परमाणुवाद के अनुसार, परमाणु परस्पर संयोग करके यौगिक परमाणु बनाते हैं। किसी पदार्थ के अणु गुण तथा द्रव्यमान (भार) में समान होते हैं, क्योंकि इनमें विभिन्न तत्वों के परमाणुओं की संख्या स्थिर होती है। इसीलिए किसी भी यौगिक में विभिन्न तत्वों के भारों में एक स्थिर अनुपात होता है।
उदाहरण: जिंक (Zn) तथा सल्फर (S) परस्पर संयोग करके सल्फाइड (ZnS) बनाते हैं। Zn तथा S का संयोग परमाणुओं की पूर्ण संख्या में होता है।
माना, Zn के x परमाणु S के y परमाणुओं से संयोग करते हैं। Zn के x परमाणुओं का द्रव्यमान तथा S के y परमाणुओं का द्रव्यमान स्थिर है। इसलिए ZnS में Zn तथा S के द्रव्यमान में एक स्थिर अनुपात है।
(सर्वप्रथम परमाणु शब्द का प्रयोग डाल्टन तथा अणु शब्द का प्रयोग आवोगाद्रो ने किया था।)
प्रश्न 6. आधुनिक परमाणु सिद्धांत से आप क्या समझते हैं?
उत्तर: आधुनिक परमाणु सिद्धांत: 19वीं शताब्दी के अंत तथा 20वीं शताब्दी के आरंभ तक थॉमसन, रदरफोर्ड, चैडविक आदि वैज्ञानिकों ने प्रयोगों द्वारा यह सिद्ध किया कि परमाणु, तत्व का अविभाज्य कण नहीं है, बल्कि इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन तथा न्यूट्रॉन आदि कणों से मिलकर बना है। इस प्रकार आधुनिक वैज्ञानिक खोजों के उपरांत डाल्टन के परमाणु सिद्धांत में विभिन्न संशोधन किए गए, ये निम्न प्रकार हैं
(i) परमाणु विभाज्य है, अविभाज्य नहीं अर्थात यह इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन आदि कणों से मिलकर बना है तथा उनमें विभाजित भी हो सकता है।
(ii) डाल्टन के परमाणुवाद के अनुसार, परमाणु सरल संख्यात्मक अनुपातों में संयोजित होकर यौगिक बनाते हैं, लेकिन यौगिक में तत्वों के परमाणुओं में सरल गुणित अनुपात होना आवश्यक नहीं है।
उदाहरण - प्रोटीन, स्टार्च आदि में यह अनुपात सरल नहीं होता है।
(iii) तत्व का मूल आधार परमाणु क्रमांक है, न कि परमाणु भार।
(iv) रासायनिक अभिक्रिया परस्पर इलेक्ट्रॉनों के आदान-प्रदान द्वारा होती है।
(v) सामान्यतया परमाणुओं को ना तो उत्पन्न किया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, किंतु नाभिकीय विखंडन प्रक्रिया द्वारा एक तत्व के परमाणुओं को दूसरे तत्व के परमाणुओं में परिवर्तित किया जा सकता है।
(vi) यौगिक अणु हैं, परमाणु नहीं डाल्टन के नियमानुसार, यौगिक अणु होते हैं। सभी तत्वों के परमाणु संयुक्त होकर यौगिक का निर्माण करते हैं, यौगिक के परमाणुओं का नहीं।
(vii) एक ही तत्व के परमाणु भिन्न-भिन्न द्रव्यमानों के भी हो सकते हैं। ऐसे परमाणुओं को समस्थानिक कहा जाता है।
(viii) भिन्न भिन्न तत्वों के परमाणुओं के परमाणु भार सामान भी हो सकते हैं। ऐसे परमाणु समभारिक कहलाते हैं।
प्रश्न 7. परमाणु को परिभाषित कीजिए
उत्तर: परमाणु: “परमाणु तत्वों का वह छोटे से छोटा कण है जो रासायनिक अभिक्रिया में भाग तो लेता है परंतु स्वतंत्र अवस्था में नहीं रह सकता है परमाणु कहलाता है।”
प्रश्न 8. परमाणु का आकार क्या होता है?
उत्तर: परमाणु अत्यंत छोटे होते हैं तथा परमाणु की त्रिज्या को नैनो मीटर (nm) में मापा जाता है।
(10 ) की घात (- 9) m = 1 nm
1 m = (10 ) की घात (- 9)
प्रश्न 9. हाइड्रोजन के सापेक्ष परमाणु भार या परमाणु द्रव्यमान समझाइए ।
उत्तर: “किसी तत्व का परमाणु भार वह संख्या है जो यह प्रदर्शित करती है कि उस तत्व का एक परमाणु हाइड्रोजन के एक परमाणु से कितना गुना भारी है।” अतः
तत्व का परमाणु भार = (तत्व के एक परमाणु का द्रव्यमान) / (हाइड्रोजन के एक परमाणु का द्रव्यमान)
अर्थात
परमाणु भार वह संख्या है जो किसी तत्व के एक परमाणु के द्रव्यमान तथा हाइड्रोजन के एक परमाणु के द्रव्यमान के अनुपात को निरूपित करती है।
प्रश्न 10. परमाणु द्रव्यमान इकाई को परिभाषित कीजिए
उत्तर: कार्बन- 12 के एक परमाणु के द्रव्यमान के बारहवें भाग (1/12) को परमाणु द्रव्यमान इकाई कहा जाता है, इसे amu के रूप में लिखा जाता है।
प्रश्न 11. ग्राम परमाणु भार को परिभाषित कीजिए
उत्तर: ग्राम परमाणु भार यदि किसी तत्व के परमाणु भार को ग्राम रूप में व्यक्त किया जाए तो उसे ग्राम परमाणु भार कहते हैं
प्रश्न 12. अणु को परिभाषित कीजिए
उत्तर: “किसी पदार्थ का वह सूक्ष्मतम का जो स्वतंत्र अवस्था में रह सकता है एवं जिसमे पदार्थ के सभी गुणधर्म निहित होते हैं अणु कहलाता है।”
प्रश्न 13. परमाणुकता को परिभाषित कीजिए
उत्तर: “किसी अणु की संरचना में प्रयुक्त होने वाले परमाणुओं की संख्या को उस अणु की परमाणुकता कहते हैं।”
प्रश्न 14. आणविक द्रव्यमान को परिभाषित कीजिए।
उत्तर: “किसी पदार्थ का आणविक द्रव्यमान उसके सभी संघटक परमाणुओं के द्रव्यमान का योग होता है।”
प्रश्न 15. 1 मोल को परिभाषित कीजिए।
उत्तर: “ 1 मोल वह संख्या होती है जो कार्बन-12 के 12 ग्राम में उपस्थित कणों की संख्या को प्रदर्शित करें”
अर्थात पदार्थ की वह मात्रा जिसमें प्रत्येक उसके 6.023 x 10 की घात 23 कण उपस्थित हो 1 मोल कहलाता है।
प्रश्न 16. निम्नलिखित तत्वों के प्रतीक, परमाणु क्रमांक तथा परमाणु भार लिखिए।
हाइड्रोजन, हिलियम, बोरान, कार्बन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, फ्लोरीन, नियॉन, सोडियम, मैग्नीशियम, एलुमिनियम
उत्तर:
प्रश्न 17. ऑक्सीजन का अणु सूत्र क्या होता है ?
उत्तर: ऑक्सीजन का अनुसूत्र O2 होता है।
प्रश्न 18. अमोनिया का रासायनिक सूत्र क्या होता है ?
उत्तर: अमोनिया का रसायनिक सूत्र NH3 होता है, जिसमें एक नाइट्रोजन तथा तीन हाइड्रोजन परमाणु उपस्थित होते हैं।
प्रश्न 19. स्वर्ण (Gold) का प्रतीक क्या होता है?
उत्तर: स्वर्ण का रासायनिक प्रतीक Au ( ऑरम ) होता है।
प्रश्न 20. परमाणु भार का अंतर्राष्ट्रीय मानक क्या होता है?
उत्तर: ( C-12 ) कार्बन-12 परमाणु को परमाणु भार की अंतरराष्ट्रीय मानक इकाई माना जाता है।
प्रश्न 21. फेरिक सल्फेट का सूत्र क्या होता है?
उत्तर: Fe2(SO4)3
प्रश्न 22. यौगिक में उपस्थित तत्वों के परमाणुओं की संख्या के सरलतम अनुपात को क्या कहते हैं?
उत्तर: वह सूत्र जो किसी यौगिक में उपस्थित तत्वों के परमाणु की संख्या के सरलतम अनुपात को प्रदर्शित करता है मूलानुपाती सूत्र कहलाता है।
प्रश्न 23. बुझा हुआ चूना का रासायनिक नाम, रासायनिक सूत्र व इसमें विद्यमान तत्वों के नाम बताइए।
उत्तर: यौगिक - बुझा हुआ चूना
रासायनिक नाम - कैल्शियम ऑक्साइड
रासायनिक सूत्र - CaO
विद्यमान तत्व - कैल्शियम तथा ऑक्सीजन
प्रश्न 24. बेकिंग पाउडर का रासायनिक नाम, रासायनिक सूत्र व इसमें विद्यमान तत्वों के नाम बताइए।
उत्तर: यौगिक - बेकिंग पाउडर
रासायनिक नाम - सोडियम बाइकार्बोनेट
रासायनिक सूत्र - NaHCO3
विद्यमान तत्व - सोडियम, हाइड्रोजन, कार्बन तथा ऑक्सीजन
प्रश्न 25. हाइड्रोजन ब्रोमाइड का रासायनिक नाम, रासायनिक सूत्र व इसमें विद्यमान तत्वों के नाम बताइए।
उत्तर: यौगिक - हाइड्रोजन ब्रोमाइड
रासायनिक नाम - हाइड्रोजन ब्रोमाइड
रासायनिक सूत्र - HBr
विद्यमान तत्व - हाइड्रोजन तथा ब्रोमीन
प्रश्न 26. पोटेशियम सल्फेट का रासायनिक नाम, रासायनिक सूत्र व इसमें विद्यमान तत्वों के नाम बताइए।
उत्तर: यौगिक - पोटेशियम सल्फेट
रासायनिक नाम - पोटेशियम सल्फेट
रासायनिक सूत्र - K2SO4
विद्यमान तत्व - पोटेशियम, सल्फर तथा ऑक्सीजन
प्रश्न 27. जल का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - जल
रासायनिक सूत्र - H2O
विद्यमान तत्व - हाइड्रोजन तथा ऑक्सीजन
द्रव्यमान अनुपात - 1 : 8
प्रश्न 28. कार्बन डाइऑक्साइड का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - कार्बन डाइऑक्साइड
रासायनिक सूत्र - CO2
विद्यमान तत्व - कार्बन तथा ऑक्सीजन
द्रव्यमान अनुपात - 3 : 8
प्रश्न 29. हाइड्रोजन सल्फाइड का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - हाइड्रोजन सल्फाइड
रासायनिक सूत्र - H2S
विद्यमान तत्व - हाइड्रोजन तथा सल्फर
द्रव्यमान अनुपात - 1 : 16
प्रश्न 30. अमोनिया का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - अमोनिया
रासायनिक सूत्र - NH3
विद्यमान तत्व - नाइट्रोजन तथा हाइड्रोजन
द्रव्यमान अनुपात - 14 : 3
प्रश्न 31. सल्फ्यूरिक अम्ल का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - सल्फ़्यूरिक अम्ल
रासायनिक सूत्र - H2SO4
विद्यमान तत्व - हाइड्रोजन, सल्फर तथा ऑक्सीजन
द्रव्यमान अनुपात - 1 : 16 : 32
प्रश्न 32. साधारण नमक का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - साधारण नमक (सोडियम क्लोराइड)
रासायनिक सूत्र - NaCl
विद्यमान तत्व - सोडियम क्लोराइड
द्रव्यमान अनुपात - 23 : 35 : 5
प्रश्न 33. लाइम स्टोन का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - लाइम स्टोन (कैल्शियम कार्बोनेट)
रासायनिक सूत्र - CaCO3
विद्यमान तत्व - कैल्शियम, कार्बन तथा ऑक्सीजन
द्रव्यमान अनुपात - 40 : 12 : 48 या 10 : 3 :12
प्रश्न 34. कास्टिक सोडा का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - कास्टिक सोडा
रासायनिक सूत्र - NaOH
विद्यमान तत्व - सोडियम, ऑक्सीजन तथा हाइड्रोजन
द्रव्यमान अनुपात - 23 : 16 : 1
प्रश्न 35. कास्टिक पोटाश का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - कास्टिक पोटाश
रासायनिक सूत्र - KOH
विद्यमान तत्व - पोटेशियम, ऑक्सीजन तथा हाइड्रोजन
द्रव्यमान अनुपात - 39 : 16 : 1
प्रश्न 36. एथेनॉल का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - एथेनॉल
रासायनिक सूत्र - C2H5OH
विद्यमान तत्व - कार्बन, हाइड्रोजन तथा ऑक्सीजन
द्रव्यमान अनुपात - 24 : 6 : 16 या 12 : 3 : 8
प्रश्न 37. मेथेनॉल का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - मेथेनॉल
रासायनिक सूत्र - CH3OH
विद्यमान तत्व - कार्बन, हाइड्रोजन तथा ऑक्सीजन
द्रव्यमान अनुपात - 12 : 4 : 16 या 3 : 1 : 4
प्रश्न 38. इथाइन का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - इथाइन
रासायनिक सूत्र - C2H2
विद्यमान तत्व - कार्बन तथा हाइड्रोजन
द्रव्यमान अनुपात - 24 : 2 या 12 : 1
प्रश्न 39. ग्लूकोस का रासायनिक सूत्र इनमें विद्यमान तत्व तथा द्रव्यमान अनुपात बताइए।
उत्तर: यौगिक - ग्लूकोस
रासायनिक सूत्र - C6H12O6
विद्यमान तत्व - कार्बन, हाइड्रोजन तथा ऑक्सीजन
द्रव्यमान अनुपात - 6 : 1 : 8