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UBSE • कक्षा X • Science • अध्याय 3
अनुमानित समय: 45 Mins
प्रगति: अध्ययनरत

धातु और अधातु (Metals and Non-metals)

कक्षा 7 विज्ञान में, अध्याय 4 "धातुओं और अधातुओं की दुनिया" सभ्यता को आकार देने वाले मौलिक पदार्थों की जांच करता है। 2026-27 एनसीईआरटी क्यूरियोसिटी पाठ्यक्रम पर आधारित, यह मास्टर सामग्री भौतिक गुणों (लचीलापन, लचीलापन, सोनोरिटी, चालकता), ऑक्सीजन, पानी और एसिड के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं, जलीय घोलों में विस्थापन प्रतिक्रियाओं और औद्योगिक अनुप्रयोगों की पड़ताल करती है।

🪙 क्या आपने कभी सोचा है?

आप चांदी को पीट-पीटकर टिशू-पतली पन्नी में क्यों बना सकते हैं, लेकिन कोयले का एक टुकड़ा धूल में बदल जाता है?

उत्सवपूर्ण भारतीय मिठाइयों को सजाने वाली चमकदार चांदी की पन्नी (vark) को तब तक पीटा जाता है जब तक कि यह केवल $0.0002\text{ mm}$ मोटी न रह जाए! फिर भी, यदि आप लकड़ी का कोयला या सल्फर के टुकड़े को ठीक उसी हथौड़े से मारते हैं, तो वह बेकार काले पाउडर में बदल जाता है।

चर्च और स्कूल की घंटियाँ गहरे, गूँजते संगीतमय स्वर में क्यों बजती हैं, जबकि लकड़ी के गुटके पर प्रहार करने से केवल धीमी "गड़गड़ाहट" उत्पन्न होती है? विद्युत पारेषण लाइनें प्लास्टिक की बजाय तांबे की क्यों बनी होती हैं?

हमारे ब्रह्मांड में सभी ठोस पदार्थ दो बड़े साम्राज्यों में विभाजित हैं: धातु और अधातु। आपके रक्त में ऑक्सीजन ले जाने वाले लौह हीमोग्लोबिन से लेकर आपके स्मार्टफोन को शक्ति देने वाले सिलिकॉन चिप्स तक, उनके भौतिक और रासायनिक व्यवहार आधुनिक दुनिया को नियंत्रित करते हैं।

यह अध्याय क्यों महत्वपूर्ण है

कक्षा 7 विज्ञान में, अध्याय 4 "धातुओं और अधातुओं की दुनिया" सभ्यता को आकार देने वाले मौलिक पदार्थों की जांच करता है। 2026-27 एनसीईआरटी क्यूरियोसिटी पाठ्यक्रम पर आधारित, यह मास्टर सामग्री भौतिक गुणों (लचीलापन, लचीलापन, सोनोरिटी, चालकता), ऑक्सीजन, पानी और एसिड के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं, जलीय घोलों में विस्थापन प्रतिक्रियाओं और औद्योगिक अनुप्रयोगों की पड़ताल करती है।

अध्ययन से पूर्व (आवश्यक ज्ञान)

  • पदार्थ का वर्गीकरण: तत्व, यौगिक और मिश्रण।
  • अध्याय 2 से लिटमस परीक्षण: अम्लीय ऑक्साइड नीले लिटमस को लाल कर देते हैं; मूल ऑक्साइड लाल लिटमस को नीला कर देते हैं।
  • पदार्थ की मूल अवस्थाएँ: ठोस, तरल और गैस।

इस अध्याय के लक्ष्य

  • भौतिक गुणों (लचीलापन, लचीलापन, चमक, सोनोरिटी, चालकता) के आधार पर धातुओं और गैर-धातुओं के बीच अंतर करें।
  • भौतिक नियमों के प्रमुख अपवादों की पहचान करें (पारा तरल है, सोडियम नरम है, ग्रेफाइट बिजली का संचालन करता है)।
  • बताएं कि कैसे धातुएं क्षारीय ऑक्साइड बनाती हैं जबकि गैर-धातुएं अम्लीय ऑक्साइड बनाती हैं।
  • प्रतिक्रियाशीलता सिद्धांत का उपयोग करके धातु विस्थापन प्रतिक्रियाओं के परिणामों की भविष्यवाणी करें।
  • इंजीनियरिंग, चिकित्सा और कृषि में धातुओं और गैर-धातुओं का उनके महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों से मिलान करें।

अध्याय रूपरेखा एवं प्रगति

1 1. भौतिक गुण: संरचनात्मक फ़िंगरप्रि...
2 2. रासायनिक गुण: ऑक्सीजन, पानी और ए...
3 3. विस्थापन प्रतिक्रियाएं और प्रतिक...

सम्पूर्ण सैद्धांतिक एवं वैचारिक अध्ययन

1. भौतिक गुण: संरचनात्मक फ़िंगरप्रिंट

1. पांच परिभाषित भौतिक लक्षण
संपत्तिधातुअधातु
लचीलापन बिना टूटे पतली चादरों में हथौड़ा मारा जा सकता है (उदाहरण के लिए एल्यूमीनियम पन्नी, सोने की पन्नी)। भंगुर: हथौड़े से मारने पर पाउडर में बदल जाता है (जैसे कोयला, सल्फर).
लचीलापन पतले तारों (जैसे तांबा, प्लैटिनम) में खींचा जा सकता है। गैर-नमनीय: को तारों में नहीं खींचा जा सकता.
सोनोरिटी मारने पर एक गुंजायमान, संगीतमय ध्वनि उत्पन्न करें (उदाहरण के लिए स्कूल की घंटियाँ, गिटार के तार)। गैर-ध्वनि: एक धीमी गड़गड़ाहट पैदा करते हैं।
विद्युत एवं तापीय चालकता गर्मी और बिजली के अच्छे संवाहक (जैसे तांबा, चांदी, एल्यूमीनियम)। खराब कंडक्टर/इंसुलेटर (जैसे लकड़ी, प्लास्टिक, सल्फर).
चमक ताजा कटी सतहों पर धात्विक चमक। सुस्त सतह उपस्थिति.
2. प्रसिद्ध अपवाद (हाई-यील्ड परीक्षा जाल)
⚠️ अवश्य याद रखें अपवाद:
बुध ($\text{Hg}$): एकमात्र धातु जो कमरे के तापमान पर तरल है।
सोडियम ($\text{Na}$) और पोटेशियम ($\text{K}$): धातुएँ इतनी नरम कि उन्हें मक्खन चाकू से काटा जा सकता है!
ग्रेफाइट (कार्बन): एक गैर-धातु जो बिजली का उत्कृष्ट संवाहक है (पेंसिल लीड और बैटरी इलेक्ट्रोड में प्रयुक्त)।
आयोडीन: एक अधातु जिसमें चमकदार, चमकदार धात्विक चमक होती है।
हीरा: एक अधातु (कार्बन एलोट्रोप) जो ज्ञात प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला सबसे कठोर पदार्थ है और एक असाधारण ऊष्मा संवाहक है।

2. रासायनिक गुण: ऑक्सीजन, पानी और एसिड के साथ प्रतिक्रियाएं

1. ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया (ऑक्साइड अम्लता)
  • धातुएँ मूल ऑक्साइड बनाती हैं: जब मैग्नीशियम चमकदार सफेद लौ के साथ जलता है: $$2\text{Mg} + \text{O}_2 \longrightarrow 2\text{MgO}$$ $\text{MgO}$ को पानी में घोलने से मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड [$\text{Mg(OH)}_2$] बनता है, जो लाल लिटमस पेपर को नीला!
  • कर देता है
  • अधातुएँ अम्लीय ऑक्साइड बनाती हैं: जब सल्फर हवा में जलता है, तो यह सल्फर डाइऑक्साइड उत्पन्न करता है: $$\text{S} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{SO}_2$$ पानी में घुलकर यह सल्फ्यूरस एसिड [$\text{H}_2\text{SO}_3$] बनाता है, जो नीले लिटमस पेपर को लाल!
  • में बदल देता है
2. पानी और अम्ल के साथ प्रतिक्रिया
  • पानी के साथ प्रतिक्रिया: सोडियम ठंडे पानी के साथ तीव्र प्रतिक्रिया करता है, आग पकड़ता है और हाइड्रोजन गैस छोड़ता है। इसलिए, सोडियम को केरोसिन तेल के नीचे डुबाकर सुरक्षित रूप से संग्रहित किया जाता है। अधातुएं पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती हैं (हवा में आग पकड़ने से रोकने के लिए सफेद फास्फोरस को पानी में संग्रहित किया जाता है)।
  • एसिड के साथ प्रतिक्रिया ("पीओपी" ध्वनि परीक्षण): सक्रिय धातुएं तनु हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करती हैं: $$\text{Zn} + 2\text{HCl} \longrightarrow \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow$$ जलती हुई माचिस की तीली को परखनली के मुँह के पास लाने से हाइड्रोजन गैस एक विशिष्ट "POP" ध्वनि के साथ जलने लगती है! अधातुएँ आमतौर पर तनु अम्लों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करतीं।

3. विस्थापन प्रतिक्रियाएं और प्रतिक्रियाशीलता पदानुक्रम

1. विस्थापन प्रतिक्रिया क्या है?

एक रासायनिक प्रतिक्रिया जिसमें अधिक प्रतिक्रियाशील धातु अपने जलीय नमक समाधान से कम प्रतिक्रियाशील धातु को विस्थापित करती है, उसे विस्थापन प्रतिक्रिया.

कहा जाता है

$$\mathbf{\text{Fe} + \text{CuSO}_4 \longrightarrow \text{FeSO}_4 + \text{Cu}}$$

क्लासिक लौह-तांबा प्रयोग:

• साफ लोहे की कीलों को चमकीले नीले कॉपर सल्फेट घोल ($\text{CuSO}_4$) में डालें।

• 30 मिनट के बाद, आयरन सल्फेट ($\text{FeSO}_4$) बनने के कारण नीला रंग फीका होकर हल्का हरा हो जाता है।

• विस्थापित तांबा धातु ($\text{Cu}$) की एक लाल-भूरे रंग की परत लोहे की कीलों पर जम जाती है!

2. ख़तरा और परीक्षक ट्रैप
⚠️ जाल: क्या कम प्रतिक्रियाशील धातु अधिक प्रतिक्रियाशील धातु को विस्थापित कर सकती है?
यदि आप तांबे की पट्टी को हरे लौह सल्फेट ($\text{FeSO}_4$) में गिराते हैं, तो क्या लोहा विस्थापित हो जाएगा?
उत्तर: कोई प्रतिक्रिया नहीं! तांबा लोहे की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील है, इसलिए यह लोहे को विस्थापित नहीं कर सकता है। प्रतिक्रिया केवल नीचे की ओर जाती है!
3. यह जीवन में क्यों मायने रखता है

औद्योगिक गैल्वनीकरण स्टील कार बॉडी को जिंक की एक पतली परत से कोट करता है; विस्थापन रसायन विज्ञान के माध्यम से अंतर्निहित लोहे को जंग से बचाने के लिए जिंक खुद को बलिदान कर देता है।

चित्रात्मक व्याख्या एवं मॉडल

Oxide Litmus Test Comparison

Metallic oxides are basic; non-metallic oxides are acidic
METALLIC OXIDES (e.g. MgO)
BASIC
Turns Red Litmus → BLUE
NON-METALLIC OXIDES (e.g. SO₂)
ACIDIC
Turns Blue Litmus → RED

अध्याय का सार संक्षेप एवं 10 मुख्य निष्कर्ष

मुख्य बिंदु 1
भौतिक गुण: धातुएं लचीली, तन्य, ध्वनियुक्त, चमकदार और गर्मी और बिजली की अच्छी संवाहक होती हैं।
मुख्य बिंदु 2
मुख्य अपवाद: पारा तरल है; सोडियम/पोटेशियम चाकू से काटने के लिए पर्याप्त नरम होते हैं; ग्रेफाइट एक गैर-धातु है जो बिजली का संचालन करती है।
मुख्य बिंदु 3
ऑक्साइड प्रकृति: धातुएँ मूल ऑक्साइड बनाती हैं (लाल लिटमस को नीला कर देती हैं); अधातुएँ अम्लीय ऑक्साइड बनाती हैं (नीले लिटमस को लाल कर देती हैं)।
मुख्य बिंदु 4
हाइड्रोजन पॉप परीक्षण: सक्रिय धातुएँ तनु अम्लों के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस निकालती हैं, जो एक विशिष्ट पॉप ध्वनि के साथ जलती है।
मुख्य बिंदु 5
विस्थापन प्रतिक्रिया: एक अधिक प्रतिक्रियाशील धातु अपने नमक के घोल से कम प्रतिक्रियाशील धातु को विस्थापित कर देती है ($\text{Fe} + \text{CuSO}_4 \to \text{FeSO}_4 + \text{Cu}$).

स्व-मूल्यांकन अभ्यास (Check Your Understanding)

मूल वैचारिक स्पष्टता की जांच के लिए नैदानिक प्रश्न। पहले स्वयं हल करें, फिर उत्तर देखें।

1
सोडियम को मिट्टी के तेल के नीचे और फॉस्फोरस को पानी में क्यों संग्रहित किया जाता है?
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: सोडियम एक अत्यंत प्रतिक्रियाशील धातु है जो हवा या पानी के संपर्क में तेजी से आग पकड़ती है, इसलिए इसे मिट्टी के तेल के नीचे रखा जाता है। फॉस्फोरस एक अधातु है जो हवा में स्वत: आग पकड़ लेती है, लेकिन पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है, इसलिए इसे पानी में डुबाकर सुरक्षित रखा जाता है।
सोचो कि प्रत्येक तत्व किसके साथ प्रतिक्रिया करता है।
2
जब एक लोहे की कील को कॉपर सल्फेट के घोल में 30 मिनट तक डुबोया जाता है तो क्या रंग परिवर्तन देखा जाता है? रासायनिक कारण बताइये।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: आयरन सल्फेट ($\text{FeSO}_4$) बनने के कारण नीला कॉपर सल्फेट घोल हल्का हरा हो जाता है, और विस्थापित तांबे की लाल-भूरी परत नाखून पर जम जाती है, क्योंकि लोहा तांबे की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील होता है।
विस्थापन प्रतिक्रिया सूत्र को याद करें।
3
क्या नींबू के अचार को एल्यूमीनियम कंटेनर में संग्रहीत किया जा सकता है? बताएं क्यों या क्यों नहीं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: नहीं, नींबू के अचार में साइट्रिक एसिड होता है। एसिड एल्यूमीनियम धातु के साथ प्रतिक्रिया करके जहरीले लवण और हाइड्रोजन गैस का उत्पादन करते हैं, अचार को खराब करते हैं और कंटेनर को नुकसान पहुंचाते हैं।
धातु एसिड के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।
4
उस गैर-धातु का नाम बताइए जो: (ए) श्वसन के दौरान जीवित प्राणियों के लिए आवश्यक है (बी) जल शोधन में उपयोग किया जाता है (सी) बैंगनी एंटीसेप्टिक के रूप में घावों पर लगाया जाता है।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: (ए) ऑक्सीजन (बी) क्लोरीन (सी) आयोडीन (आयोडीन का टिंचर)।
तीन महत्वपूर्ण गैर-धात्विक तत्व।
5
प्रत्येक के एक उदाहरण के साथ आघातवर्धनीयता और लचीलापन का अर्थ समझाएं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
उत्तर: आघातवकता बिना टूटे पतली चादरों में ठोके जाने का गुण है (जैसे एल्यूमीनियम पन्नी)। लचीलापन पतले तारों (उदाहरण के लिए तांबे के विद्युत तारों) में खींचे जाने का गुण है।
शीट बनाम तार।
अध्याय का अध्ययन पूर्ण हुआ?
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