UP Board class 10 Science Chapter 5. तत्वों का आवर्त वर्गीकरण Hindi Medium Notes - PDF

अध्याय 5: तत्वों का आवर्त वर्गीकरण (Periodic Classification of Elements)

यह अध्याय तत्वों को व्यवस्थित करने के विभिन्न तरीकों और आधुनिक आवर्त सारणी के विकास के बारे में है।

आवश्यकता (Need for Classification)

• अब तक खोजे गए तत्वों की बड़ी संख्या के कारण उनके गुणों को याद रखना और अध्ययन करना मुश्किल था।
• तत्वों को उनके गुणों में समानता के आधार पर वर्गीकृत करने से उनका अध्ययन आसान हो गया।

डोबेराइनर का त्रिक (Dobereiner’s Triads)

• जोहान वुल्फगैंग डोबेराइनर (1817) ने तत्वों के वर्गीकरण का पहला प्रयास किया।
• उन्होंने देखा कि कुछ तीन-तीन तत्वों के समूह (त्रिक) ऐसे हैं जिनके गुणों में समानता होती है।
• नियम: जब तीन तत्वों (त्रिक) को उनके परमाणु द्रव्यमान के बढ़ते क्रम में रखा जाए, तो बीच वाले तत्व का परमाणु द्रव्यमान, अन्य दो तत्वों के परमाणु द्रव्यमान का लगभग औसत होता है।
• उदाहरण:
  • लिथियम (Li), सोडियम (Na), पोटैशियम (K)
  • कैल्शियम (Ca), स्ट्रोंशियम (Sr), बेरियम (Ba)
  • क्लोरीन (Cl), ब्रोमीन (Br), आयोडीन (I)
• सीमाएँ: यह नियम सभी ज्ञात तत्वों पर लागू नहीं होता था। केवल कुछ तत्वों को ही इस तरह के त्रिकों में व्यवस्थित किया जा सका।

न्यूलैंड्स का अष्टक नियम (Newlands’ Law of Octaves)

• जॉन न्यूलैंड्स (1866) ने तत्वों को उनके बढ़ते हुए परमाणु द्रव्यमान के क्रम में व्यवस्थित किया।
• नियम: उन्होंने देखा कि प्रत्येक आठवें तत्व के गुण, पहले तत्व के गुणों के समान होते हैं, ठीक संगीत के सुरों की तरह।
• उदाहरण: लिथियम (दूसरा तत्व) और सोडियम (नौवां तत्व) के गुण समान हैं।
• सीमाएँ:
  • यह नियम केवल कैल्शियम (Ca) तक के तत्वों के लिए ही ठीक से काम करता था।
  • न्यूलैंड्स ने माना कि प्रकृति में केवल 56 तत्व ही हैं और भविष्य में कोई नया तत्व नहीं खोजा जाएगा।
  • नए खोजे गए तत्वों को इस नियम के अनुसार व्यवस्थित नहीं किया जा सका।
  • कई भिन्न गुणों वाले तत्वों को एक ही स्थान पर रख दिया गया था, जैसे कोबाल्ट और निकल को हैलोजन के साथ रखा गया।

मेंडेलीफ की आवर्त सारणी (Mendeleev’s Periodic Table)

• दिमित्री इवानोविच मेंडेलीफ (1869) ने आवर्त सारणी का सबसे सफल प्रारूप प्रस्तुत किया।
• आधार: तत्वों के भौतिक与 रासायनिक गुण, उनके परमाणु द्रव्यमान का आवर्त फलन हैं।
• मेंडेलीफ के आवर्त नियम के अनुसार: "तत्वों के गुण उनके परमाणु द्रव्यमानों के आवर्त फलन होते हैं।"
• विशेषताएँ:
  • तत्वों को परमाणु द्रव्यमान के बढ़ते क्रम में व्यवस्थित किया गया।
  • समान गुणों वाले तत्वों को एक ही उर्ध्वस्तंभ (Group) में रखा गया।
  • आवर्त सारणी को आवर्त (Periods) (क्षैतिज पंक्तियाँ) और समूह (Groups) (लंबवत स्तंभ) में बाँटा गया।
  • मेंडेलीफ ने कुछ रिक्त स्थान छोड़े और भविष्यवाणी की कि ये स्थान अभी तक खोजे नहीं गए तत्वों से भरेंगे। उन्होंने इन तत्वों के गुणों का सफलतापूर्वक अनुमान लगाया, जैसे- एका-बोरॉन (स्कैंडियम), एका-ऐलुमिनियम (गैलियम), एका-सिलिकन (जर्मेनियम)।
  • उन्होंने हाइड्रोजन जैसे तत्वों के लिए स्थान निश्चित नहीं किया।
  • समस्थानिकों (Isotopes) के अस्तित्व की व्याख्या नहीं कर पाई क्योंकि उनके अलग-अलग परमाणु द्रव्यमान होने के बावजूद समान रासायनिक गुण होते हैं।
• सीमाएँ:
  • हाइड्रोजन का स्थान निश्चित नहीं कर पाए।
  • कुछ तत्वों के क्रम को परमाणु द्रव्यमान के बढ़ते क्रम के विपरीत रखना पड़ा ताकि उन्हें सही गुणों वाले समूह में रखा जा सके (जैसे Co और Ni, Te और I)।
  • समस्थानिकों की व्याख्या नहीं कर पाई।

आधुनिक आवर्त नियम (Modern Periodic Law)

• हेनरी मोसले (1913) ने दिखाया कि तत्व का परमाणु क्रमांक (प्रोटॉनों की संख्या) उसकी अद्वितीय पहचान है।
• आधुनिक आवर्त नियम: "तत्वों के गुण, उनके परमाणु क्रमांक के आवर्त फलन होते हैं।"
• आधुनिक आवर्त सारणी में तत्वों को उनके बढ़ते हुए परमाणु क्रमांक (Atomic Number) के क्रम में व्यवस्थित किया गया है।
• इससे मेंडेलीफ की सारणी की सभी समस्याओं का समाधान हो गया:
  • समस्थानिकों को एक ही स्थान मिला क्योंकि उनका परमाणु क्रमांक समान होता है।
  • कोबाल्ट (Z=27) और निकेल (Z=28) जैसे तत्वों का क्रम सही हो गया।

आधुनिक आवर्त सारणी की विशेषताएँ (Features of Modern Periodic Table)

• आवर्त (Periods): क्षैतिज पंक्तियाँ। आवर्त सारणी में 7 आवर्त हैं।
  • पहला आवर्त: 2 तत्व (सबसे छोटा)
  • दूसरा और तीसरा आवर्त: 8-8 तत्व
  • चौथा और पाँचवाँ आवर्त: 18-18 तत्व
  • छठा आवर्त: 32 तत्व
  • सातवाँ आवर्त: अधूरा (सबसे लंबा)
• समूह (Groups): ऊर्ध्वाधर स्तंभ। आवर्त सारणी में 18 समूह हैं।
• समूह 1: क्षार धातु (Alkali Metals)
• समूह 2: क्षारीय मृदा धातु (Alkaline Earth Metals)
• समूह 17: हैलोजन (Halogens)
• समूह 18: उत्कृष्ट गैसें (Noble Gases)
• बीच के समूह 3 से 12: संक्रमण तत्व (Transition Elements)
• सारणी के नीचे अलग से रखी गई दो पंक्तियाँ: लैन्थेनाइड (Lanthanides) और ऐक्टिनाइड (Actinides) श्रृंखला के तत्व, जिन्हें आंतरिक संक्रमण तत्व भी कहते हैं।

आवर्त सारणी में तत्वों के गुणों में परिवर्तन की प्रवृत्तियाँ (Trends in Periodic Properties)

1. संयोजकता (Valency)

• किसी तत्व की संयोजकता उसके समूह संख्या के बराबर होती है (लेकिन केवल उन तत्वों के लिए जिनके संयोजकता इलेक्ट्रॉन 4 से कम या बराबर हैं)।
• एक आवर्त में बाएँ से दाएँ जाने पर, संयोजकता पहले 1 से 4 तक बढ़ती है और फिर 4 से 0 (शून्य) तक घटती है।
• एक समूह में ऊपर से नीचे जाने पर, संयोजकता समान रहती है क्योंकि सभी तत्वों के संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है।

2. परमाणु आकार / परमाणु त्रिज्या (Atomic Size)

• एक आवर्त में बाएँ से दाएँ जाने पर: परमाणु आकार घटता है।
  • कारण: नाभिकीय आवेश (प्रोटॉनों की संख्या) बढ़ने के कारण नाभिक का इलेक्ट्रॉनों को अपनी ओर खींचने का बल बढ़ जाता है, जिससे इलेक्ट्रॉन कक्षा नाभिक के पास सिमट जाती है।
• एक समूह में ऊपर से नीचे जाने पर: परमाणु आकार बढ़ता है।
  • कारण: नई कक्षाओं (ऊर्जा स्तरों) का जुड़ना।

3. धात्विक एवं अधात्विक गुण (Metallic and Non-Metallic Character)

• धात्विक गुण: इलेक्ट्रॉनों को त्यागने की प्रवृत्ति।
• अधात्विक गुण: इलेक्ट्रॉनों को ग्रहण करने की प्रवृत्ति।
• एक आवर्त में बाएँ से दाएँ जाने पर: धात्विक गुण घटता है और अधात्विक गुण बढ़ता है।
  • बायीं ओर के तत्व धातु हैं (जैसे Na, Mg)।
  • दायीं ओर के तत्व अधातु हैं (जैसे Cl, Ar)।
  • बीच के तत्व उभयधर्मी (Amphoteric) या अर्ध्धधातु (Metalloids) होते हैं (जैसे Si, Ge)।
• एक समूह में ऊपर से नीचे जाने पर: धात्विक गुण बढ़ता है और अधात्विक गुण घटता है।
  • उदाहरण: समूह 14 में कार्बन (C) एक अधातु है, जबकि लेड (Pb) एक धातु है।