Chapter 3
परमाणु एवं अणु
1. 0.24g ऑक्सीजन एवं बोरॉन युक्त यौगिक के नमूने में विश्लेषण द्वारा यह पाया गया कि उसमें 0.096 g बोरॉन एवं 0.144 g ऑक्सीजन है। उस यौगिक के प्रतिशत संघटन का भारात्मक रूप में परिकलन कीजिए।
उत्तर: इस प्रश्न में हमें एक यौगिक के प्रतिशत संघटन का भारात्मक रूप में परिकलन करना है। यौगिक में बोरॉन और ऑक्सीजन के द्रव्यमान दिए गए हैं, और हमें यह पता करना है कि इन दोनों तत्वों का यौगिक में कितना प्रतिशत है।
दी गई जानकारी:
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यौगिक का कुल द्रव्यमान = 0.24 g
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बोरॉन का द्रव्यमान = 0.096 g
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ऑक्सीजन का द्रव्यमान = 0.144 g
प्रतिशत संघटन के लिए सूत्र:
प्रतिशत संघटन=(कुल द्रव्यमानतत्व का द्रव्यमान)×1001. बोरॉन का प्रतिशत संघटन:
बोरॉन का प्रतिशत संघटन=(0.240.096)×100=40%2. ऑक्सीजन का प्रतिशत संघटन:
ऑक्सीजन का प्रतिशत संघटन=(0.240.144)×100=60%उत्तर:
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यौगिक में बोरॉन का प्रतिशत संघटन = 40%
-
यौगिक में ऑक्सीजन का प्रतिशत संघटन = 60%
इस प्रकार, इस यौगिक के संघटन में बोरॉन और ऑक्सीजन के प्रतिशत 40% और 60% क्रमशः हैं।
2. 3.0 g कार्बन 8.00g ऑक्सीजन में जलकर 11.00g कार्बन डाइऑक्साइड निर्मित करता है। जब 3.00g कार्बन को 50.00 g ऑक्सीजन में जलाएँगे तो कितने ग्राम कार्बन डाइऑक्साइड का निर्माण होगा? आपका उत्तर रासायनिक संयोजन के किस नियम पर आधारित होगा?
उत्तर: यह प्रश्न रासायनिक संयोजन के निश्चित अनुपात के नियम (Law of Definite Proportions) पर आधारित है। इस नियम के अनुसार, किसी भी रासायनिक यौगिक में तत्वों का अनुपात हमेशा निश्चित और समान रहता है, चाहे वह यौगिक किसी भी स्रोत से प्राप्त किया गया हो।
यहां पर हमें यह पता करना है कि 3.00 g कार्बन और 50.00 g ऑक्सीजन के संयोजन से कितने ग्राम कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) बनेगा, जबकि पहले यह ज्ञात है कि 3.00 g कार्बन और 8.00 g ऑक्सीजन से 11.00 g कार्बन डाइऑक्साइड बनता है।
1. पहले चरण में दिए गए अभिक्रिया को देखें:
जब 3.00 g कार्बन और 8.00 g ऑक्सीजन जलते हैं, तो यह रासायनिक अभिक्रिया होती है:
C+O2→CO2यहाँ, 3.00 g कार्बन और 8.00 g ऑक्सीजन से 11.00 g कार्बन डाइऑक्साइड बनता है। इसका मतलब, 3.00 g कार्बन से 11.00 g CO₂ बनता है। हम इस अनुपात का उपयोग करेंगे।
2. अब हमें 50.00 g ऑक्सीजन में कितने ग्राम कार्बन डाइऑक्साइड बनेगा, इसका अनुमान करना है:
हम जानते हैं कि 3.00 g कार्बन के लिए 11.00 g CO₂ बनता है। तो, 50.00 g ऑक्सीजन में कार्बन की कितनी आवश्यकता होगी, यह पहले निकालना होगा।
कार्बन और ऑक्सीजन का अनुपात:
-
3.00 g कार्बन के साथ 8.00 g ऑक्सीजन प्रतिक्रिया करता है।
-
अब, 50.00 g ऑक्सीजन का अनुपात निकालते हैं:
जहाँ x वह कार्बन का द्रव्यमान है, जिसे 50.00 g ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए आवश्यक है।
x=8.00g ऑक्सीजन3.00g कार्बन×50.00g ऑक्सीजन=18.75g कार्बनइसलिए, 50.00 g ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए 18.75 g कार्बन की आवश्यकता है।
अब हम 18.75 g कार्बन से बनने वाले CO₂ की मात्रा निकाल सकते हैं:
यह ज्ञात है कि 3.00 g कार्बन से 11.00 g CO₂ बनता है, तो 18.75 g कार्बन से कितने ग्राम CO₂ बनेगा, यह हम निम्नलिखित अनुपात से निकाल सकते हैं:
11.00g CO₂3.00g कार्बन=yg CO₂18.75g कार्बनजहाँ y वह द्रव्यमान है, जो 18.75 g कार्बन से बनता है।
y=3.00g कार्बन11.00g CO₂×18.75g कार्बन=69.375g CO₂उत्तर:
जब 3.00 g कार्बन को 50.00 g ऑक्सीजन में जलाया जाता है, तो 69.375 g कार्बन डाइऑक्साइड का निर्माण होगा।
यह उत्तर रासायनिक संयोजन के निश्चित अनुपात के नियम (Law of Definite Proportions) पर आधारित है, क्योंकि यह यौगिक के तत्वों के बीच निश्चित और समान अनुपात में संयोजन होने का सिद्धांत है।
3. बहुपरमाणुक आयन क्या होते हैं? उदारहरण दीजिए।
उत्तर: यह प्रश्न रासायनिक संयोजन के निश्चित अनुपात के नियम (Law of Definite Proportions) पर आधारित है। इस नियम के अनुसार, किसी भी रासायनिक यौगिक में तत्वों का अनुपात हमेशा निश्चित और समान रहता है, चाहे वह यौगिक किसी भी स्रोत से प्राप्त किया गया हो।
यहां पर हमें यह पता करना है कि 3.00 g कार्बन और 50.00 g ऑक्सीजन के संयोजन से कितने ग्राम कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) बनेगा, जबकि पहले यह ज्ञात है कि 3.00 g कार्बन और 8.00 g ऑक्सीजन से 11.00 g कार्बन डाइऑक्साइड बनता है।
1. पहले चरण में दिए गए अभिक्रिया को देखें:
जब 3.00 g कार्बन और 8.00 g ऑक्सीजन जलते हैं, तो यह रासायनिक अभिक्रिया होती है:
C+O2→CO2यहाँ, 3.00 g कार्बन और 8.00 g ऑक्सीजन से 11.00 g कार्बन डाइऑक्साइड बनता है। इसका मतलब, 3.00 g कार्बन से 11.00 g CO₂ बनता है। हम इस अनुपात का उपयोग करेंगे।
2. अब हमें 50.00 g ऑक्सीजन में कितने ग्राम कार्बन डाइऑक्साइड बनेगा, इसका अनुमान करना है:
हम जानते हैं कि 3.00 g कार्बन के लिए 11.00 g CO₂ बनता है। तो, 50.00 g ऑक्सीजन में कार्बन की कितनी आवश्यकता होगी, यह पहले निकालना होगा।
कार्बन और ऑक्सीजन का अनुपात:
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3.00 g कार्बन के साथ 8.00 g ऑक्सीजन प्रतिक्रिया करता है।
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अब, 50.00 g ऑक्सीजन का अनुपात निकालते हैं:
जहाँ x वह कार्बन का द्रव्यमान है, जिसे 50.00 g ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए आवश्यक है।
x=8.00g ऑक्सीजन3.00g कार्बन×50.00g ऑक्सीजन=18.75g कार्बनइसलिए, 50.00 g ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए 18.75 g कार्बन की आवश्यकता है।
अब हम 18.75 g कार्बन से बनने वाले CO₂ की मात्रा निकाल सकते हैं:
यह ज्ञात है कि 3.00 g कार्बन से 11.00 g CO₂ बनता है, तो 18.75 g कार्बन से कितने ग्राम CO₂ बनेगा, यह हम निम्नलिखित अनुपात से निकाल सकते हैं:
11.00g CO₂3.00g कार्बन=yg CO₂18.75g कार्बनजहाँ y वह द्रव्यमान है, जो 18.75 g कार्बन से बनता है।
y=3.00g कार्बन11.00g CO₂×18.75g कार्बन=69.375g CO₂जब 3.00 g कार्बन को 50.00 g ऑक्सीजन में जलाया जाता है, तो 69.375 g कार्बन डाइऑक्साइड का निर्माण होगा।
यह उत्तर रासायनिक संयोजन के निश्चित अनुपात के नियम (Law of Definite Proportions) पर आधारित है, क्योंकि यह यौगिक के तत्वों के बीच निश्चित और समान अनुपात में संयोजन होने का सिद्धांत है।
4. निम्नलिखित के रासायनिक सूत्र लिखिए:
(a) मैग्नीशियम क्लोराइड
(b) कैल्सियम क्लोराइड
(c) कॉपर नाइट्रेट
(d) ऐलुमिनियम क्लोराइड
(c) कैल्सियम कार्बोनेट
उत्तर:
यहाँ पर प्रत्येक यौगिक के रासायनिक सूत्र दिए गए हैं:
(a) मैग्नीशियम क्लोराइड
मैग्नीशियम का परमाणु संख्या 12 है और इसका आवेश +2 होता है, जबकि क्लोरीन का परमाणु संख्या 17 होता है और इसका आवेश -1 होता है।
इसलिए, मैग्नीशियम क्लोराइड का रासायनिक सूत्र होगा:
MgCl₂
(b) कैल्सियम क्लोराइड
कैल्सियम का परमाणु संख्या 20 है और इसका आवेश +2 होता है, जबकि क्लोरीन का आवेश -1 होता है।
इसलिए, कैल्सियम क्लोराइड का रासायनिक सूत्र होगा:
CaCl₂
(c) कॉपर नाइट्रेट
कॉपर (Cu) का दो रूप होते हैं, एक Cu⁺ (आवेश +1) और दूसरा Cu²⁺ (आवेश +2)। यहाँ हम कॉपर (II) नाइट्रेट को मानते हुए इसका रासायनिक सूत्र देंगे, जिसमें कॉपर का आवेश +2 होता है।
नाइट्रेट आयन (NO₃) का आवेश -1 होता है।
इसलिए, कॉपर नाइट्रेट का रासायनिक सूत्र होगा:
Cu(NO₃)₂
(d) ऐलुमिनियम क्लोराइड
ऐलुमिनियम का परमाणु संख्या 13 है और इसका आवेश +3 होता है, जबकि क्लोरीन का आवेश -1 होता है।
इसलिए, ऐलुमिनियम क्लोराइड का रासायनिक सूत्र होगा:
AlCl₃
(e) कैल्सियम कार्बोनेट
कैल्सियम का आवेश +2 और कार्बोनेट आयन (CO₃²⁻) का आवेश -2 होता है।
इसलिए, कैल्सियम कार्बोनेट का रासायनिक सूत्र होगा:
CaCO₃
5. निम्नलिखित यौगिकों में विद्यमान तत्वों का नाम दीजिए:
(a) बुझा हुआ चूना
(b) हाइड्रोजन ब्रोमाइड
(c) बेकिंग पाउडर (खाने वाला सोडा)
(d) पोटैशियम सल्फेट
उत्तर:
यहाँ पर प्रत्येक यौगिक में विद्यमान तत्वों के नाम दिए गए हैं:
(a) बुझा हुआ चूना
बुझा हुआ चूना का रासायनिक सूत्र Ca(OH)₂ है। इसमें विद्यमान तत्व हैं:
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कैल्सियम (Ca)
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ऑक्सीजन (O)
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हाइड्रोजन (H)
(b) हाइड्रोजन ब्रोमाइड
हाइड्रोजन ब्रोमाइड का रासायनिक सूत्र HBr है। इसमें विद्यमान तत्व हैं:
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हाइड्रोजन (H)
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ब्रोमीन (Br)
(c) बेकिंग पाउडर (खाने वाला सोडा)
खाने वाला सोडा का रासायनिक सूत्र NaHCO₃ है। इसमें विद्यमान तत्व हैं:
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सोडियम (Na)
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हाइड्रोजन (H)
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कार्बन (C)
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ऑक्सीजन (O)
(d) पोटैशियम सल्फेट
पोटैशियम सल्फेट का रासायनिक सूत्र K₂SO₄ है। इसमें विद्यमान तत्व हैं:
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पोटैशियम (K)
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सल्फर (S)
-
ऑक्सीजन (O)
(a) एथाइन, C₂H₂
(b) सल्फर अणु, S
(c) फॉस्फोरस अणु, P., (फॉस्फोरस का परमाणु द्रव्यमान = 31)
(d) हाइड्रोक्लोरिक अम्ल, HCI
(c) नाइट्रिक अम्ल, HNO,
उत्तर:
नीचे दिए गए पदार्थों के मोलर द्रव्यमान का परिकलन किया गया है:
(a) एथाइन (C₂H₂)
एथाइन का रासायनिक सूत्र C₂H₂ है। इसका मोलर द्रव्यमान परिकलन इस प्रकार किया जाएगा:
-
कार्बन (C) का परमाणु द्रव्यमान = 12 g/mol
-
हाइड्रोजन (H) का परमाणु द्रव्यमान = 1 g/mol
मोलर द्रव्यमान = (2 × 12) + (2 × 1)
= 24 + 2
= 26 g/mol
(b) सल्फर अणु (S)
सल्फर का रासायनिक सूत्र S है। इसका मोलर द्रव्यमान परिकलन इस प्रकार किया जाएगा:
-
सल्फर (S) का परमाणु द्रव्यमान = 32 g/mol
मोलर द्रव्यमान = 32 g/mol
(c) फॉस्फोरस अणु (P₄)
फॉस्फोरस का रासायनिक सूत्र P₄ है। फॉस्फोरस के एक अणु का मोलर द्रव्यमान परिकलन इस प्रकार किया जाएगा:
-
फॉस्फोरस (P) का परमाणु द्रव्यमान = 31 g/mol
मोलर द्रव्यमान = 4 × 31
= 124 g/mol
(d) हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl)
हाइड्रोक्लोरिक अम्ल का रासायनिक सूत्र HCl है। इसका मोलर द्रव्यमान परिकलन इस प्रकार किया जाएगा:
-
हाइड्रोजन (H) का परमाणु द्रव्यमान = 1 g/mol
-
क्लोरीन (Cl) का परमाणु द्रव्यमान = 35.5 g/mol
मोलर द्रव्यमान = 1 + 35.5
= 36.5 g/mol
(e) नाइट्रिक अम्ल (HNO₃)
नाइट्रिक अम्ल का रासायनिक सूत्र HNO₃ है। इसका मोलर द्रव्यमान परिकलन इस प्रकार किया जाएगा:
-
हाइड्रोजन (H) का परमाणु द्रव्यमान = 1 g/mol
-
नाइट्रोजन (N) का परमाणु द्रव्यमान = 14 g/mol
-
ऑक्सीजन (O) का परमाणु द्रव्यमान = 16 g/mol
मोलर द्रव्यमान = 1 + 14 + (3 × 16)
= 1 + 14 + 48
= 63 g/mol
उत्तरों का सारांश:
-
(a) एथाइन (C₂H₂): 26 g/mol
-
(b) सल्फर (S): 32 g/mol
-
(c) फॉस्फोरस (P₄): 124 g/mol
-
(d) हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl): 36.5 g/mol
-
(e) नाइट्रिक अम्ल (HNO₃): 63 g/mol
(a) 1 मोल नाइट्रोजन परमाणु ?
(b) 4 मोल ऐलुमिनियम परमाणु (ऐलुमिनियम का परमाणु द्रव्यमान = 27)?
(c) 10 मोल सोडियम सल्फाइट (Na,SO)?
उत्तर: नीचे दिए गए प्रश्नों के द्रव्यमान का परिकलन किया गया है:
(a) 1 मोल नाइट्रोजन परमाणु (N)
नाइट्रोजन के एक परमाणु का द्रव्यमान ज्ञात करने के लिए, पहले हमें नाइट्रोजन का परमाणु द्रव्यमान और मोलर द्रव्यमान जानना होगा:
-
नाइट्रोजन (N) का परमाणु द्रव्यमान = 14 g/mol
चूँकि 1 मोल नाइट्रोजन में 14 ग्राम नाइट्रोजन होता है, इसलिए:
द्रव्यमान = 1 मोल × 14 g/mol = 14 g
(b) 4 मोल ऐलुमिनियम परमाणु (Al)
ऐलुमिनियम (Al) के एक परमाणु का द्रव्यमान ज्ञात करने के लिए, हम ऐलुमिनियम के परमाणु द्रव्यमान का उपयोग करेंगे:
-
ऐलुमिनियम (Al) का परमाणु द्रव्यमान = 27 g/mol
तो, 4 मोल ऐलुमिनियम का द्रव्यमान होगा:
द्रव्यमान = 4 मोल × 27 g/mol = 108 g
(c) 10 मोल सोडियम सल्फाइट (Na₂SO₃)
सोडियम सल्फाइट का रासायनिक सूत्र Na₂SO₃ है। इस यौगिक के मोलर द्रव्यमान को परिकलन करने के लिए, हम इसके संघटन तत्वों के परमाणु द्रव्यमान का उपयोग करेंगे:
-
सोडियम (Na) का परमाणु द्रव्यमान = 23 g/mol
-
सल्फर (S) का परमाणु द्रव्यमान = 32 g/mol
-
ऑक्सीजन (O) का परमाणु द्रव्यमान = 16 g/mol
सोडियम सल्फाइट के मोलर द्रव्यमान का परिकलन:
मोलर द्रव्यमान = (2 × 23) + 32 + (3 × 16)
= 46 + 32 + 48
= 126 g/mol
अब, 10 मोल सोडियम सल्फाइट का द्रव्यमान होगा:
द्रव्यमान = 10 मोल × 126 g/mol = 1260 g
उत्तरों का सारांश:
-
(a) 1 मोल नाइट्रोजन परमाणु का द्रव्यमान = 14 g
-
(b) 4 मोल ऐलुमिनियम परमाणु का द्रव्यमान = 108 g
-
8. मोल में परिवर्तित कीजिए:
(a) 12g ऑक्सीजन गैस
उत्तर:
ऑक्सीजन का परमाणु द्रव्यमान = 16 g/mol (O₂ गैस में, मोलर द्रव्यमान = 32 g/mol)
मोल में परिवर्तन के लिए सूत्र:
n=Mmजहाँ,
m = द्रव्यमान (12 g)
M = मोलर द्रव्यमान (32 g/mol)
तो, 12g ऑक्सीजन गैस में 0.375 मोल ऑक्सीजन गैस होती है।
(b) 20 g जल
उत्तर:
जल का रासायनिक सूत्र = H₂O
हाइड्रोजन का परमाणु द्रव्यमान = 1 g/mol, और ऑक्सीजन का परमाणु द्रव्यमान = 16 g/mol
जल का मोलर द्रव्यमान = (2 × 1) + 16 = 18 g/mol
मोल में परिवर्तन के लिए सूत्र:
n=Mmजहाँ,
m = द्रव्यमान (20 g)
M = मोलर द्रव्यमान (18 g/mol)
तो, 20g जल में 1.11 मोल जल होता है।
(c) 22 g कार्बन डाइऑक्साइड
उत्तर:
कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) का मोलर द्रव्यमान = (12 × 1) + (16 × 2) = 44 g/mol
मोल में परिवर्तन के लिए सूत्र:
n=Mmजहाँ,
m = द्रव्यमान (22 g)
M = मोलर द्रव्यमान (44 g/mol)
तो, 22g कार्बन डाइऑक्साइड में 0.5 मोल CO₂ होता है।
9. निम्न का द्रव्यमान क्या होगा?
(a) 0.2 मोल ऑक्सीजन परमाणु
उत्तर:
ऑक्सीजन परमाणु का द्रव्यमान = 16 g/mol
द्रव्यमान का परिकलन करने के लिए सूत्र:
m=n×Mजहाँ,
n = मोल (0.2 मोल)
M = मोलर द्रव्यमान (16 g/mol)
तो, 0.2 मोल ऑक्सीजन परमाणु का द्रव्यमान 3.2 ग्राम होगा।
(b) 0.5 मोल जल अणु
उत्तर:
जल अणु का मोलर द्रव्यमान = 18 g/mol (हाइड्रोजन + ऑक्सीजन के द्रव्यमान के हिसाब से)
द्रव्यमान का परिकलन करने के लिए सूत्र:
m=n×Mजहाँ,
n = मोल (0.5 मोल)
M = मोलर द्रव्यमान (18 g/mol)
तो, 0.5 मोल जल अणु का द्रव्यमान 9 ग्राम होगा।
10. 16 g ठोस सल्फर में सल्फर (S) के अणुओं की संख्या का परिकलन कीजिए।
उत्तर:
सल्फर (S) का परमाणु द्रव्यमान = 32 g/mol
मोल में परिवर्तन के लिए सूत्र:
n=Mmजहाँ,
m = द्रव्यमान (16 g)
M = मोलर द्रव्यमान (32 g/mol)
अब, 1 मोल में आवोगाद्रो संख्या N0=6.022×1023 अणु होते हैं।
सल्फर के अणुओं की संख्या का परिकलन:
अणुओं की संख्या=n×N0 =0.5×6.022×1023=3.011×1023तो, 16g सल्फर में सल्फर के अणुओं की संख्या 3.011 × 10²³ होगी।
11. 0.051 g ऐलुमिनियम ऑक्साइड (Al₂O₃) में ऐलुमिनियम आयन की संख्या का परिकलन कीजिए।
उत्तर:
ऐलुमिनियम ऑक्साइड (Al₂O₃) का मोलर द्रव्यमान:
-
ऐलुमिनियम (Al) का परमाणु द्रव्यमान = 27 g/mol
-
ऑक्सीजन (O) का परमाणु द्रव्यमान = 16 g/mol
मोलर द्रव्यमान = (2 × 27) + (3 × 16) = 54 + 48 = 102 g/mol
मोल में परिवर्तन के लिए सूत्र:
n=Mmजहाँ,
m = द्रव्यमान (0.051 g)
M = मोलर द्रव्यमान (102 g/mol)
अब, 1 मोल में 2 मोल ऐलुमिनियम आयन होते हैं (Al₂O₃ में प्रत्येक मोल में 2 ऐलुमिनियम आयन होते हैं)।
ऐलुमिनियम आयनों की संख्या:
आयन की संख्या=n×N0×2 =0.0005×6.022×1023×2 =6.022×1020 ऐलुमिनियम आयनतो, 0.051 g ऐलुमिनियम ऑक्साइड में 6.022 × 10²⁰ ऐलुमिनियम आयन होंगे।