Welcome
जो कुछ भी आप देख सकते हैं, छू सकते हैं, सूँघ सकते हैं या चख सकते हैं, वह परमाणुओं से बना है।
आपका शरीर। हवा। वह स्क्रीन जिस पर आप यह पढ़ रहे हैं। सबसे दूर का तारा।
परमाणु इतने छोटे होते हैं कि पानी की एक बूँद में परमाणुओं की संख्या देखने योग्य ब्रह्मांड के तारों की संख्या से भी अधिक होती है।
इस पाठ में हम ज़ूम करके भीतर जाएँगे: बहुत भीतर: और जानेंगे कि परमाणु क्या हैं, वे कैसे व्यवहार करते हैं, और उन्हें समझने से पूरी रसायन विज्ञान के द्वार क्यों खुल जाते हैं।
Warm-Up
इससे पहले कि हम आगे बढ़ें, आइए अपनी कल्पना से शुरू करें।
Anatomy of an Atom
परमाणु के भाग
हर परमाणु में तीन प्रकार के कण होते हैं:
प्रोटॉन: धनात्मक आवेश वाले, नाभिक (केंद्र) में पाए जाते हैं
न्यूट्रॉन: कोई आवेश नहीं, नाभिक में भी
इलेक्ट्रॉन: ऋणात्मक आवेश वाले, नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉन बादल में परिक्रमा करते हैं
नाभिक पूरे परमाणु की तुलना में अविश्वसनीय रूप से छोटा होता है। यदि परमाणु को फुटबॉल स्टेडियम के आकार का कर दिया जाए, तो नाभिक 50-यार्ड लाइन पर एक कंचा (मार्बल) जितना होगा। इलेक्ट्रॉन ऊपरी सीटों पर भिनभिनाते हुए मक्खियाँ (gnats) होंगे।
यह मुख्य तथ्य है: प्रोटॉन की संख्या तय करती है कि कोई परमाणु किस तत्व का है। इस संख्या को परमाणु संख्या कहा जाता है।
हाइड्रोजन के प्रत्येक परमाणु में ठीक 1 प्रोटॉन होता है। कार्बन के प्रत्येक परमाणु में ठीक 6 प्रोटॉन होते हैं। सोने के प्रत्येक परमाणु में ठीक 79 प्रोटॉन होते हैं।
प्रोटॉन की संख्या बदलने से तत्व पूरी तरह बदल जाता है।
किसी तत्व को क्या बनाता है?
सोने में 79 प्रोटॉन होते हैं। लोहे में 26 प्रोटॉन होते हैं। वे दिखने में अलग, महसूस करने में अलग, और व्यवहार में अलग होते हैं।
लेकिन वे दोनों सिर्फ प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, और इलेक्ट्रॉन के संग्रह हैं।
मेंडेलीव का मानचित्र
विज्ञान की सबसे शक्तिशाली चीट शीट
1869 में, एक रूसी रसायनज्ञ दिमित्री मेंडेलीव ने एक शानदार काम किया। उन्होंने ज्ञात तत्वों को कार्ड्स पर लिखा और उन्हें परमाणु भार के अनुसार व्यवस्थित किया।
उन्होंने देखा कि समान गुणों वाले तत्व नियमित अंतराल पर दिखाई देते थे: एक आवर्ती पैटर्न।
उन्होंने उन्हें पंक्तियों (आवर्त) और स्तंभों (समूह) वाली एक तालिका में व्यवस्थित किया।
प्रतिभा का कदम: मेंडेलीव ने रिक्त स्थान छोड़े। उन्होंने भविष्यवाणी की कि अज्ञात तत्व उन रिक्त स्थानों को भरेंगे: और वे सही थे। गैलियम और जर्मेनियम वर्षों बाद खोजे गए, जो उनकी भविष्यवाणियों से लगभग पूरी तरह मेल खाते थे।
आवर्त (पंक्तियाँ): प्रत्येक पंक्ति एक नए इलेक्ट्रॉन शेल के भरने का प्रतिनिधित्व करती है।
समूह (स्तंभ): एक ही स्तंभ में स्थित तत्वों में बाहरी इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है: और यही कारण है कि वे समान व्यवहार करते हैं।
तालिका मोटे तौर पर धातुओं (बाएँ और मध्य: चमकदार, चालक, आघातवर्धनीय), अधातुओं (ऊपरी दाएँ: गैसें, भंगुर ठोस), और अर्धधातुओं (सीढ़ी रेखा के साथ: दोनों के गुण) में विभाजित होती है।
और फिर नोबल गैसें हैं जो सबसे दाईं ओर के स्तंभ में हैं: हीलियम, नियोन, आर्गन। वे पूर्ण बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल रखती हैं, इसलिए वे लगभग कभी भी किसी चीज़ से प्रतिक्रिया नहीं करतीं। वे आवर्त सारणी के अकेले रहने वाले हैं।
तालिका में पैटर्न
लिथियम, सोडियम, और पोटैशियम सभी आवर्त सारणी के स्तंभ 1 में हैं। तीनों ही नरम धातुएँ हैं जो पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं।
फ्लोरीन, क्लोरीन, और ब्रोमीन सभी स्तंभ 17 में हैं। तीनों ही अत्यधिक प्रतिक्रियाशील अधातुएँ हैं जो अन्य परमाणुओं से इलेक्ट्रॉन छीनने में रुचि रखती हैं।
परमाणु कैसे जुड़ते हैं
परमाणु क्यों बंधते हैं
अधिकांश परमाणु स्वयं स्थिर नहीं होते। वे एक पूर्ण बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल चाहते हैं: जैसे कि उत्कृष्ट गैसों के पास होता ہے۔
वहाँ पहुँचने के लिए, परमाणु अन्य परमाणुओं के साथ दो मुख्य तरीकों से बंधते ہیں:
आयनिक बंध: एक परमाणु दूसरे को इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित करता ہے۔
टेबल सॉल्ट (NaCl) एक क्लासिक उदाहरण है। सोडियम के पास 1 बाहरी इलेक्ट्रॉन है जिसे वह खोना चाहता ہے۔ क्लोरीन के पास 7 बाहरी इलेक्ट्रॉन हैं और वह 1 और चाहता ہے۔ सोडियम अपना इलेक्ट्रॉन क्लोरीन को सौंप देता ہے۔ अब दोनों के पास पूर्ण बाहरी शेल हैं: लेकिन सोडियम धनात्मक रूप से आवेशित है (इलेक्ट्रॉन खो चुका ہے) اور کلورین ऋणात्मक रूप سے چار्जڈ ہے (ایک الیکٹران حاصل کر چکا ہے)۔ مخالف چارجز ایک دوسرے کو کشش کرتے ہیں اور وہ ایک دوسرے کے ساتھ جڑ جاتے ہیں۔
सहसंयोजक बंध: परमाणु इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं।
पानी (H₂O) इसी तरह काम करता है। ऑक्सीजन को 2 और इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है। प्रत्येक हाइड्रोजन के पास साझा करने के लिए 1 इलेक्ट्रॉन होता है। तो ऑक्सीजन दो हाइड्रोजनों के साथ इलेक्ट्रॉनों को साझा करता है। कोई भी कुछ भी नहीं छोड़ता: वे सहयोग करते हैं।
आयनिक यौगिक क्रिस्टल बनाने और पानी में घुलने की प्रवृत्ति रखते हैं। सहसंयोजक यौगिक अणु बनाने की प्रवृत्ति रखते हैं: H₂O या CO₂ जैसे व्यक्तिगत इकाइयाँ।
नमक क्यों घुलता है
जब आप पानी के गिलास में नमक का क्रिस्टल डालते हैं, तो यह गायब हो जाता है। ठोस टूट जाता है और सोडियम और क्लोरीन आयन पानी में फैल जाते हैं।
ऐसा इसलिए होता है क्योंकि पानी एक ध्रुवीय अणु है: ऑक्सीजन का सिरा थोड़ा ऋणात्मक और हाइड्रोजन के सिरे थोड़े धनात्मक होते हैं।
What Is a Reaction?
अभिकारक उत्पाद बन जाते हैं
एक रासायनिक अभिक्रिया तब होती है जब परमाणु अपने बंधनों को पुनर्व्यवस्थित करके नई पदार्थ बनाते हैं।
प्रारंभिक सामग्री को अभिकारक कहते हैं। परिणाम को उत्पाद कहते हैं।
एक पूर्ण नियम: रासायनिक अभिक्रिया में परमाणु कभी भी बनाए या नष्ट नहीं किए जाते। यह द्रव्यमान संरक्षण का नियम है। हर परमाणु जो अंदर जाता है, उसे बाहर आना ही चाहिए: केवल पुनर्व्यवस्थित होता है।
अभिक्रियाएँ ऊष्माक्षेपी (ऊर्जा मुक्त करती हैं: आग, विस्फोट, हैंड वार्मर) या ऊष्माशोषी (ऊर्जा अवशोषित करती हैं: कोल्ड पैक, प्रकाश संश्लेषण, अंडा पकाना) हो सकती हैं।
रसायन विज्ञान हर जगह है:
- जंग: लोहा + ऑक्सीजन → आयरन ऑक्साइड। धीमी, ऊष्माक्षेपी।
- दहन: ईंधन + ऑक्सीजन → कार्बन डाइऑक्साइड + पानी। तेज़, अत्यधिक ऊष्माक्षेपी।
- प्रकाश संश्लेषण: कार्बन डाइऑक्साइड + पानी + सूर्य का प्रकाश → ग्लूकोज + ऑक्सीजन। ऊष्माशोषी: पौधा सूर्य की ऊर्जा को रासायनिक बंधों में संग्रहित करता है।
इनमें से हर एक केवल पुराने बंधों के टूटने और नए बंधों के बनने की प्रक्रिया है।
जंग की रसायन विज्ञान
आपने शायद पुरानी कारों, औजारों या कीलों पर जंग देखी होगी। जंग धीरे-धीरे बनती है, लेकिन यह एक वास्तविक रासायनिक प्रतिक्रिया है।
रासायनिक समीकरण है: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
इसका अर्थ है: चार लोहे के परमाणु तीन ऑक्सीजन अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करके दो इकाइयाँ आयरन ऑक्साइड (जंग) उत्पन्न करते हैं।
आपके जीवन में रसायन विज्ञान
आप एक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला के अंदर रह रहे हैं
रसायन विज्ञान केवल बीकरों में होने वाली कोई चीज़ नहीं है। यह आपके चारों ओर हर समय घटित हो रहा है।
खाना बनाना: जब आप मांस को भूनते हैं या ब्रेड को टोस्ट करते हैं, तो वह मेलार्ड प्रतिक्रिया है: अमीनो अम्ल और शर्करा सैकड़ों नए स्वाद यौगिकों में पुनर्व्यवस्थित हो जाते ہیں۔
दवा: हर दवा एक अणु है जिसे आपके शरीर में किसी विशिष्ट रिसेप्टर में फिट होने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जैसे ताले में चाबी।
सामग्री: जिस स्क्रीन पर आप यह पढ़ रहे हैं, वह इसलिए अस्तित्व में है क्योंकि रसायनज्ञों ने तरल क्रिस्टल, अर्धचालक और बहुलक फिल्में बनाने का तरीका खोजा।
बैटरियाँ: आपका फ़ोन लिथियम-आयन रसायन पर चलता है: लिथियम परमाणु इलेक्ट्रोडों के बीच इलेक्ट्रॉनों को आगे-पीछे ले जाते हैं।
आपका शरीर: अभी आपके कोशिकाओं में एंजाइम प्रति सेकंड हजारों रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित कर रहे हैं: भोजन को तोड़ना, प्रोटीन बनाना, डीएनए की नकल करना।
हर सामग्री, हर दवा, हर तकनीक परमाणुओं द्वारा बंध बनने से जुड़ी है।
आपकी बारी
अपनी दुनिया से रसायन को जोड़ें
अब आप परमाणुओं, तत्वों, बंधों और प्रतिक्रियाओं के बारे में जानते हैं। आप शब्दावली जानते हैं जो बताती है कि चीज़ें कहाँ से आती हैं और वे जिस तरह व्यवहार करती हैं, क्यों करती हैं।