पी ब्लॉक तत्व समूह 13 से समूह 18 भाग 3
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अध्ययन नोट्स: पी-ब्लॉक तत्व – समूह 14 (कार्बन परिवार)
विषयसूची
- समूह 14 तत्वों का परिचय
- मुख्य अवधारणाएँ और गुण
- महत्वपूर्ण परिभाषाएँ और अवधारणाएँ
- महत्वपूर्ण यौगिक और उनके अनुप्रयोग
- समूह 14 तत्वों की तुलना
- उदाहरण और अनुप्रयोग
- सारांश
1. समूह 14 तत्वों का परिचय
समूह 14 के तत्वों को कार्बन परिवार के रूप में भी जाना जाता है। इन तत्वों में शामिल हैं:
- कार्बन (C)
- सिलिकॉन (Si)
- जर्मेनियम (Ge)
- टिन (Sn)
- लेड (Pb)
ये तत्व 4 संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति से चिह्नित होते हैं और समूह में अपनी स्थिति के आधार पर भौतिक और रासायनिक गुणों की एक श्रृंखला प्रदर्शित करते हैं।
2. मुख्य अवधारणाएँ और गुण
2.1 इलेक्ट्रॉनिक विन्यास
- समूह 14 तत्वों का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है:
[Ne] 3s² 3p² कार्बन के लिए
[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p² जर्मेनियम के लिए
[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p² टिन के लिए
[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p² लेड के लिए
2.2 भौतिक गुण
| तत्व | कमरे के तापमान पर अवस्था | गलनांक (°C) | क्वथनांक (°C) |
|---|---|---|---|
| कार्बन | ठोस (ग्रेफाइट) | 3550 | 4827 |
| सिलिकॉन | ठोस | 1410 | 2960 |
| जर्मेनियम | ठोस | 938 | 2870 |
| टिन | ठोस (धात्विक) | 231 | 2275 |
| लेड | ठोस (धात्विक) | 327 | 1745 |
नोट: कार्बन के अपररूपीय रूपों (ग्रेफाइट, हीरा) में इस समूह के धात्विक तत्वों की तुलना में भिन्न भौतिक गुण होते हैं।
3. महत्वपूर्ण परिभाषाएँ और अवधारणाएँ
अपरूप की परिभाषा:
अपरूप एक ही तत्व के विभिन्न संरचनात्मक रूप हैं। उदाहरण: ग्रेफाइट और हीरा कार्बन के अपरूप हैं।
सिलिकेट की परिभाषा:
सिलिकेट सिलिकॉन और ऑक्सीजन युक्त यौगिक होते हैं, जो अक्सर SiO₄⁴⁻ टेट्राहेड्रल इकाइयों के रूप में होते हैं।
ज़िओलाइट्स की परिभाषा:
ज़िओलाइट्स छिद्रपूर्ण क्रिस्टलीय एल्युमिनोसिलिकेट्स होते हैं जिनका उपयोग औद्योगिक प्रक्रियाओं में उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है।
4. महत्वपूर्ण यौगिक और उनके अनुप्रयोग
4.1 सिलिकोन
- परिभाषा: R₂SiO की पुनरावृत्त इकाई वाले सिंथेटिक ऑर्गेनोसिलिकॉन यौगिक।
- संरचना: Si–O–Si और Si–C बंधों वाले बहुलक।
- अनुप्रयोग: रबर, सीलेंट, चिपकाने वाले पदार्थ, और चिकित्सा उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं।
4.2 सिलिकेट्स
- परिभाषा: सिलिकॉन और ऑक्सीजन युक्त यौगिक।
- प्रकार:
- नेसोसिलिकेट्स (उदा., ज़िरकॉन – ZrSiO₄)
- सोरोसिलिकेट्स (उदा., टूर्मलाइन – जटिल सिलिकेट संरचना)
- साइक्लोसिलिकेट्स (उदा., बेरिल – Be₃Al₂(SiO₃)₆)
- इनोसिलिकेट्स (उदा., पाइरॉक्सीन – SiO₄ टेट्राहेड्रा की श्रृंखलाएँ)
- फाइलोसिलिकेट्स (उदा., माइका – परतदार संरचना)
- टेक्टोसिलिकेट्स (उदा., क्वार्ट्ज – SiO₄ टेट्राहेड्रा का 3D फ्रेमवर्क)
नोट: सिलिकेट्स पृथ्वी की पपड़ी में सबसे प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले खनिज हैं।
4.3 ज़िओलाइट्स
- परिभाषा: फ्रेमवर्क संरचना वाले छिद्रपूर्ण, एल्युमिनोसिलिकेट खनिज।
- गुण:
- उच्च सतह क्षेत्रफल
- आयन विनिमय क्षमता
- उत्प्रेरक गतिविधि
- अनुप्रयोग:
- पेट्रोरासायनिक उद्योगों में उत्प्रेरक (उदा., हाइड्रोकार्बन का क्रैकिंग)
- जल शुद्धिकरण में अधिशोषक
- आकार के आधार पर अणुओं को अलग करने के लिए आणविक छलनी
5. समूह 14 तत्वों की तुलना
| तत्व | परमाणु संख्या | परमाणु त्रिज्या (pm) | विद्युतऋणात्मकता | धात्विक चरित्र | सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ |
|---|---|---|---|---|---|
| कार्बन | 6 | 77 | 2.55 | अधातु | +4, +2, +1 |
| सिलिकॉन | 14 | 117 | 1.90 | उपधातु | +4, +2 |
| जर्मेनियम | 32 | 122 | 1.81 | उपधातु | +4, +2 |
| टिन | 50 | 140 | 1.96 | धातु | +4, +2 |
| लेड | 82 | 175 | 1.82 | धातु | +2, +4 |
नोट: समूह में नीचे जाने पर, धात्विक चरित्र बढ़ता है और विद्युतऋणात्मकता घटती है।
6. उदाहरण और अनुप्रयोग
6.1 कार्बन
- ग्रेफाइट: पेंसिल, लुब्रिकेंट्स, और इलेक्ट्रोड में उपयोग किया जाता है।
- हीरा: कटिंग टूल्स और गहनों में उपयोग किया जाता है।
- फुलरीन: गोलाकार कार्बन अणु (उदा., C₆₀) जिनका उपयोग नैनोटेक्नोलॉजी में होता है।
6.2 सिलिकॉन
- सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂): कांच, चीनी मिट्टी, और अर्धचालकों में उपयोग किया जाता है।
- सिलिकॉन कार्बाइड (SiC): एब्रेसिव्स और उच्च-तापमान अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।
6.3 जर्मेनियम
- जर्मेनियम डाइऑक्साइड (GeO₂): ऑप्टिकल फाइबर और अर्धचालकों में उपयोग किया जाता है।
6.4 टिन
- टिन ऑक्साइड (SnO₂): कोटिंग्स और पिगमेंट्स में उपयोग किया जाता है।
- टिन धातु: खाद्य पैकेजिंग और सोल्डरिंग में उपयोग किया जाता है।
6.5 लेड
- लेड ऑक्साइड (PbO): कांच और चीनी मिट्टी में उपयोग किया जाता है।
- लेड सल्फाइड (PbS): अवरक्त प्रकाशिकी में उपयोग किया जाता है।
7. सारांश
| विषय | सारांश |
|---|---|
| समूह 14 तत्व | कार्बन परिवार के रूप में भी जाने जाते हैं, 4 संयोजकता इलेक्ट्रॉनों के साथ। |
| भौतिक गुण | अधातु (कार्बन) से धातु (लेड) तक भिन्न होते हैं। |
| मुख्य यौगिक | सिलिकोन, सिलिकेट्स, ज़िओलाइट्स, और उनके विविध अनुप्रयोग। |
| अनुप्रयोग | इलेक्ट्रॉनिक्स, निर्माण, चिकित्सा, और उद्योग में उपयोग किए जाते हैं। |
| तुलनाएँ | समूह में नीचे जाने पर धात्विक चरित्र बढ़ता है; विद्युतऋणात्मकता घटती है। |
8. निष्कर्ष
समूह 14 के तत्व प्राकृतिक और सिंथेटिक पदार्थों दोनों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इनके अनूठे गुण और विभिन्न प्रकार के यौगिक बनाने की क्षमता इन्हें विभिन्न उद्योगों में आवश्यक बनाती है। रसायन विज्ञान और पदार्थ विज्ञान के छात्रों के लिए इन तत्वों के व्यवहार और अनुप्रयोगों को समझना महत्वपूर्ण है।
📌 नोट: सभी आरेख, चित्र और दृश्य सामग्री के संदर्भों को उनके संगत कैप्शन और संदर्भों के साथ मूल स्रोत सामग्री के अनुसार उचित अनुभागों में शामिल किया जाना चाहिए।
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