Class-10 Science रसायन शास्त्र Ch-3 धातु एवं अधातु

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📅 28/05/2026

Class-10 Science रसायन शास्त्र Ch-3 धातु एवं अधातु

धातु एवं अधातु रसायन विज्ञान का अत्यंत महत्वपूर्ण अध्याय है। इस अध्याय में धातुओं एवं अधातुओं के भौतिक तथा रासायनिक गुण, परमाणु संरचना, धात्विक बंध, विद्युत रसायन, धातुकर्म, मिश्रधातुएँ, संक्षारण, आधुनिक तकनीकी उपयोग, नैनोप्रौद्योगिकी तथा पर्यावरणीय प्रभावों का विस्तृत अध्ययन किया जाता है। यह अध्याय बोर्ड परीक्षा, प्रतियोगी परीक्षाओं तथा उच्च स्तरीय विज्ञान अध्ययन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण माना जाता है।

पदार्थों का वर्गीकरण

पदार्थों को मुख्यतः तीन वर्गों में विभाजित किया जाता है।

धातु (Metals)

वे तत्व जो इलेक्ट्रॉन त्यागकर धनायन बनाते हैं तथा ऊष्मा एवं विद्युत के अच्छे चालक होते हैं।

उदाहरण
  • लोहा (Fe)
  • ताँबा (Cu)
  • सोना (Au)
  • चाँदी (Ag)
  • एल्युमिनियम (Al)

अधातु (Non-Metals)

वे तत्व जो इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके ऋणायन बनाते हैं तथा सामान्यतः विद्युत एवं ऊष्मा के कुचालक होते हैं।

उदाहरण
  • ऑक्सीजन
  • नाइट्रोजन
  • क्लोरीन
  • सल्फर
  • फॉस्फोरस

उपधातु (Metalloids)

वे तत्व जिनमें धातु एवं अधातु दोनों के गुण पाए जाते हैं।

उदाहरण
  • सिलिकॉन
  • बोरॉन
  • जर्मेनियम
  • आर्सेनिक
उपयोग
  • अर्धचालक निर्माण
  • कंप्यूटर चिप
  • ट्रांजिस्टर
  • सौर सेल

आवर्त सारणी में स्थिति

धातुएँ

  • आवर्त सारणी के बाएँ एवं मध्य भाग में स्थित।
  • s-block, d-block तथा f-block के अधिकांश तत्व धातुएँ हैं।

अधातुएँ

  • आवर्त सारणी के दाएँ भाग में स्थित।
  • p-block के कई तत्व अधातु हैं।

उपधातुएँ

धातु एवं अधातु के बीच जिग-जैग रेखा पर स्थित होती हैं।

धातुओं के भौतिक गुण

धात्विक चमक (Metallic Lustre)

धातुएँ प्रकाश का परावर्तन करती हैं इसलिए चमकदार दिखाई देती हैं।

उपयोग
  • आभूषण
  • सजावटी वस्तुएँ
  • दर्पण
  • बर्तन
उदाहरण
  • सोना
  • चाँदी
  • प्लैटिनम

कठोरता (Hardness)

अधिकांश धातुएँ कठोर होती हैं।

उदाहरण
  • लोहा कठोर होता है।
  • सोडियम एवं पोटैशियम मुलायम होते हैं।

तन्यता (Ductility)

धातुओं को खींचकर पतले तार बनाए जा सकते हैं।

उपयोग
  • विद्युत तार
  • केबल
  • मोटर वाइंडिंग
उदाहरण
  • ताँबा
  • एल्युमिनियम

आघातवर्धनीयता (Malleability)

धातुओं को पीटकर पतली चादरों में बदला जा सकता है।

उदाहरण
  • सोना सबसे अधिक आघातवर्धनीय धातु है।
उपयोग
  • एल्युमिनियम फॉयल
  • सोने की पत्तियाँ

सोनोरस प्रकृति (Sonorous Nature)

धातुओं पर चोट करने पर घंटी जैसी ध्वनि उत्पन्न होती है।

उपयोग
  • घंटियाँ
  • संगीत वाद्ययंत्र

ऊष्मा चालकता (Thermal Conductivity)

धातुएँ ऊष्मा की अच्छी चालक होती हैं।

उपयोग
  • खाना बनाने के बर्तन
  • रेडिएटर
सर्वश्रेष्ठ ऊष्मा चालक
  • चाँदी

विद्युत चालकता (Electrical Conductivity)

धातुओं में मुक्त इलेक्ट्रॉन पाए जाते हैं इसलिए वे विद्युत की अच्छी चालक होती हैं।

उदाहरण
  • ताँबा
  • एल्युमिनियम
  • चाँदी

उच्च घनत्व

अधिकांश धातुओं का घनत्व अधिक होता है।

अपवाद
  • सोडियम
  • पोटैशियम
  • लिथियम

उच्च गलनांक एवं क्वथनांक

अधिकांश धातुओं का गलनांक एवं क्वथनांक उच्च होता है।

उदाहरण
  • टंगस्टन का गलनांक अत्यधिक उच्च होता है।
उपयोग
  • बल्ब फिलामेंट

धात्विक बंध (Metallic Bond)

धातुओं में धनायनों के बीच मुक्त इलेक्ट्रॉनों का समुद्र पाया जाता है जिसे धात्विक बंध कहते हैं।

धात्विक बंध के प्रभाव

  • धातुएँ चालक होती हैं।
  • धातुओं में चमक होती है।
  • धातुएँ तन्य एवं आघातवर्धनीय होती हैं।

धातुओं की क्रिस्टलीय संरचना

धातुओं में परमाणु नियमित क्रिस्टलीय जाल बनाते हैं।

BCC संरचना

  • लोहा
  • क्रोमियम

FCC संरचना

  • सोना
  • चाँदी
  • ताँबा

HCP संरचना

  • मैग्नीशियम
  • जिंक

धातुओं के विशेष अपवाद

पारा (Mercury)

  • द्रव धातु
  • थर्मामीटर में उपयोग

गैलियम एवं सीज़ियम

  • हाथ में पिघल सकते हैं।

सोडियम एवं पोटैशियम

  • अत्यधिक अभिक्रियाशील
  • मिट्टी के तेल में रखे जाते हैं।

अधातुओं के भौतिक गुण

भंगुरता (Brittleness)

अधातुएँ पीटने पर टूट जाती हैं।

कम घनत्व

अधिकांश अधातुओं का घनत्व कम होता है।

विद्युत अचालकता

अधिकांश अधातुएँ विद्युत की कुचालक होती हैं।

अपवाद
  • ग्रेफाइट विद्युत का चालक है।

ऊष्मा की कुचालक

अधिकांश अधातुएँ ऊष्मा की खराब चालक होती हैं।

चमक का अभाव

अधिकांश अधातुएँ चमकहीन होती हैं।

अपवाद
  • आयोडीन

निम्न गलनांक एवं क्वथनांक

अधिकांश अधातुओं का गलनांक कम होता है।

अधातुओं के अपररूप (Allotropes)

कार्बन के अपररूप

हीरा (Diamond)
  • सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ
  • विद्युत का कुचालक
ग्रेफाइट (Graphite)
  • विद्युत का चालक
  • चिकना एवं मुलायम
फुलरीन (Fullerene)
  • फुटबॉल जैसी संरचना
ग्राफीन (Graphene)
  • अत्यंत मजबूत
  • उत्कृष्ट चालक
कार्बन नैनोट्यूब
  • नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग
  • अत्यधिक मजबूत

ऑक्सीजन के अपररूप

ऑक्सीजन (O₂)
  • श्वसन हेतु आवश्यक
ओज़ोन (O₃)
  • UV किरणों से सुरक्षा

फॉस्फोरस के अपररूप

श्वेत फॉस्फोरस
  • अत्यधिक अभिक्रियाशील
लाल फॉस्फोरस
  • माचिस में उपयोग

धातुओं एवं अधातुओं के रासायनिक गुण

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास एवं संयोजकता

धातुएँ इलेक्ट्रॉन त्यागती हैं जबकि अधातुएँ इलेक्ट्रॉन ग्रहण करती हैं।

उदाहरण

Na = 2,8,1

Na → Na⁺ + e⁻

Cl = 2,8,7

Cl + e⁻ → Cl⁻

ऑक्सीजन से अभिक्रिया

धातुओं की अभिक्रिया

2Mg + O₂ → 2MgO

धातु ऑक्साइड सामान्यतः क्षारीय होते हैं।

Na₂O + H₂O → 2NaOH

उभयधर्मी ऑक्साइड (Amphoteric Oxides)

वे ऑक्साइड जो अम्ल एवं क्षार दोनों से अभिक्रिया करते हैं।

उदाहरण
  • ZnO
  • Al₂O₃
  • PbO

अधातुओं की अभिक्रिया

C + O₂ → CO₂

अधातु ऑक्साइड सामान्यतः अम्लीय होते हैं।

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

जल से अभिक्रिया

ठंडे जल से अभिक्रिया

  • पोटैशियम
  • सोडियम
  • कैल्शियम

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

गर्म जल से अभिक्रिया

  • मैग्नीशियम

भाप से अभिक्रिया

  • लोहा
  • जिंक
  • एल्युमिनियम

3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂

अम्ल से अभिक्रिया

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

धातुएँ अम्ल से अभिक्रिया करके लवण एवं हाइड्रोजन गैस बनाती हैं।

नाइट्रिक अम्ल का विशेष व्यवहार

HNO₃ एक प्रबल ऑक्सीकारक है इसलिए सामान्यतः हाइड्रोजन गैस उत्पन्न नहीं करता।

एक्वा रेजिया (Aqua Regia)

सांद्र HCl एवं सांद्र HNO₃ का 3:1 मिश्रण।

उपयोग
  • सोना एवं प्लैटिनम घोलने में

क्षार से अभिक्रिया

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂

अभिक्रिया करने वाली धातुएँ
  • जिंक
  • एल्युमिनियम
  • सीसा

विस्थापन अभिक्रिया

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

अधिक अभिक्रियाशील धातु कम अभिक्रियाशील धातु को विस्थापित कर देती है।

रेडॉक्स अभिक्रिया

जिस अभिक्रिया में ऑक्सीकरण एवं अपचयन दोनों होते हैं।

ऑक्सीकरण

  • इलेक्ट्रॉन त्यागना
  • ऑक्सीजन ग्रहण करना

अपचयन

  • इलेक्ट्रॉन ग्रहण करना
  • ऑक्सीजन हटना

अभिक्रियाशीलता श्रेणी (Reactivity Series)

K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Au

ऊपर की धातुएँ अधिक अभिक्रियाशील तथा नीचे की धातुएँ कम अभिक्रियाशील होती हैं।

विद्युत रासायनिक श्रेणी (Electrochemical Series)

धातुओं को इलेक्ट्रोड विभव के आधार पर व्यवस्थित किया जाता है।

उपयोग

  • बैटरी निर्माण
  • संक्षारण अध्ययन
  • विद्युत लेपन

मानक इलेक्ट्रोड विभव

धातु की इलेक्ट्रॉन त्यागने की प्रवृत्ति का माप।

अधिक ऋणात्मक विभव

  • अधिक अभिक्रियाशील धातु

अधिक धनात्मक विभव

  • कम अभिक्रियाशील धातु

गैल्वेनिक सेल (Galvanic Cell)

रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

उदाहरण

Zn | ZnSO₄ || CuSO₄ | Cu

एनोड

  • जहाँ ऑक्सीकरण होता है।

कैथोड

  • जहाँ अपचयन होता है।

विद्युत अपघटन (Electrolysis)

विद्युत धारा द्वारा रासायनिक अपघटन।

उपयोग

  • धातु शोधन
  • विद्युत लेपन
  • धातु निष्कर्षण

धातुकर्म (Metallurgy)

अयस्कों से धातु प्राप्त करने की प्रक्रिया।

खनिज (Minerals)

प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले पदार्थ।

अयस्क (Ores)

वे खनिज जिनसे धातु लाभदायक रूप में प्राप्त हो सके।

उदाहरण
  • बॉक्साइट → एल्युमिनियम
  • हेमेटाइट → लोहा
  • कॉपर पाइराइट → ताँबा

गैंग (Gangue)

अयस्क में उपस्थित अवांछित अशुद्धियाँ।

धातुकर्म के चरण

सांद्रण (Concentration)

अशुद्धियाँ हटाना।

विधियाँ
  • हाइड्रोलिक धुलाई
  • झाग प्लवन विधि
  • चुंबकीय पृथक्करण
  • लीचिंग

भर्जन (Roasting)

सल्फाइड अयस्क को वायु में गर्म करना।

2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂

निस्तापन (Calcination)

कार्बोनेट अयस्क को सीमित वायु में गर्म करना।

ZnCO₃ → ZnO + CO₂

अपचयन (Reduction)

ZnO + C → Zn + CO

एल्युमिनियम निष्कर्षण

बेयर प्रक्रिया

बॉक्साइट से शुद्ध एल्युमिना प्राप्त करना।

हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रिया

विद्युत अपघटन द्वारा एल्युमिनियम प्राप्त करना।

क्रायोलाइट का उपयोग
  • गलनांक कम करने हेतु

लोहे का निष्कर्षण

ब्लास्ट फर्नेस

लौह अयस्क + कोक + चूना पत्थर

स्लैग निर्माण

CaO + SiO₂ → CaSiO₃

थर्माइट अभिक्रिया

Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe + ऊष्मा

उपयोग
  • रेलवे पटरियाँ जोड़ना
  • वेल्डिंग

धातुओं का परिष्करण

इलेक्ट्रोलाइटिक परिष्करण

विद्युत धारा द्वारा शोधन।

उदाहरण
  • ताँबा
  • चाँदी

मोंड प्रक्रिया

निकेल शोधन।

Ni + 4CO → Ni(CO)₄

वैन आर्केल प्रक्रिया

टाइटेनियम शोधन।

आयनिक यौगिक (Ionic Compounds)

धनायन एवं ऋणायन के बीच आकर्षण से बनने वाले यौगिक।

गुण

  • उच्च गलनांक
  • उच्च क्वथनांक
  • जल में घुलनशील
  • गलित अवस्था में चालक
उदाहरण
  • NaCl
  • MgCl₂

सहसंयोजक यौगिक (Covalent Compounds)

इलेक्ट्रॉनों की साझेदारी से बनने वाले यौगिक।

उदाहरण
  • H₂O
  • CH₄
  • CO₂

आयनिक एवं सहसंयोजक यौगिकों में अंतर

आयनिक यौगिकसहसंयोजक यौगिक
इलेक्ट्रॉन स्थानांतरणइलेक्ट्रॉन साझेदारी
उच्च गलनांकनिम्न गलनांक
चालकसामान्यतः कुचालक

संक्षारण (Corrosion)

वायु, नमी एवं रासायनिक पदार्थों के कारण धातुओं का धीरे-धीरे नष्ट होना।

जंग (Rusting)

4Fe + 3O₂ + xH₂O → 2Fe₂O₃·xH₂O

संक्षारण रोकने की विधियाँ

गैल्वेनाइजेशन

लोहे पर जिंक की परत चढ़ाना।

विद्युत लेपन

एक धातु पर दूसरी धातु की परत चढ़ाना।

एनोडाइजिंग

एल्युमिनियम पर ऑक्साइड परत बनाना।

कैथोडिक संरक्षण

अधिक अभिक्रियाशील धातु जोड़कर सुरक्षा।

बलिदानी एनोड
  • Mg
  • Zn

मिश्रधातुएँ (Alloys)

दो या दो से अधिक धातुओं अथवा धातु एवं अधातु का समांगी मिश्रण।

मिश्रधातुओं के लाभ

  • अधिक कठोरता
  • संक्षारण प्रतिरोध
  • अधिक मजबूती
  • आकर्षक चमक

प्रमुख मिश्रधातुएँ

स्टेनलेस स्टील

Fe + Cr + Ni

उपयोग
  • बर्तन
  • चिकित्सा उपकरण

पीतल (Brass)

Cu + Zn

कांसा (Bronze)

Cu + Sn

सोल्डर (Solder)

Pb + Sn

ड्यूरालुमिन

Al + Cu + Mg + Mn

नाइक्रोम

Ni + Cr + Fe

अर्धचालक (Semiconductors)

जिनकी चालकता धातु एवं अधातु के बीच होती है।

उदाहरण
  • सिलिकॉन
  • जर्मेनियम

डोपिंग (Doping)

अर्धचालक में अशुद्धि मिलाकर चालकता बढ़ाना।

N-Type Semiconductor

इलेक्ट्रॉन अधिक।

P-Type Semiconductor

होल अधिक।

सुपरकंडक्टर (Superconductors)

बहुत कम ताप पर शून्य प्रतिरोध वाले पदार्थ।

उपयोग
  • MRI मशीन
  • मैग्लेव ट्रेन

धातुओं का जैविक महत्व

आयरन

  • हीमोग्लोबिन निर्माण

कैल्शियम

  • हड्डियाँ एवं दाँत

मैग्नीशियम

  • एंजाइम क्रियाएँ

विषैली धातुएँ

सीसा (Pb)

  • तंत्रिका तंत्र को प्रभावित करता है।

पारा (Hg)

  • मस्तिष्क के लिए विषैला।

नैनोप्रौद्योगिकी में धातुएँ

गोल्ड नैनोपार्टिकल

  • कैंसर चिकित्सा

सिल्वर नैनोपार्टिकल

  • जीवाणुरोधी

पर्यावरणीय प्रभाव

खनन के दुष्प्रभाव

  • वनों की कटाई
  • जल प्रदूषण
  • मृदा अपरदन

पुनर्चक्रण (Recycling)

धातुओं का पुनर्चक्रण ऊर्जा की बचत करता है।

लाभ

  • पर्यावरण संरक्षण
  • लागत में कमी
  • संसाधनों की बचत

प्रतियोगी परीक्षाओं हेतु महत्वपूर्ण तथ्य

  • सबसे अधिक आघातवर्धनीय धातु → सोना
  • सबसे अच्छी चालक धातु → चाँदी
  • द्रव धातु → पारा
  • द्रव अधातु → ब्रोमीन
  • विद्युत चालक अधातु → ग्रेफाइट
  • सबसे कठोर पदार्थ → हीरा
  • सबसे हल्की धातु → लिथियम
  • सबसे कठोर धातु → क्रोमियम
  • सबसे अभिक्रियाशील अधातु → फ्लोरीन
  • सबसे कम अभिक्रियाशील धातु → सोना

बोर्ड परीक्षा हेतु अत्यंत महत्वपूर्ण प्रश्न

लघु उत्तरीय प्रश्न

  1. धात्विक बंध क्या है?
  2. उभयधर्मी ऑक्साइड क्या हैं?
  3. भर्जन एवं निस्तापन में अंतर लिखिए।
  4. गैल्वेनाइजेशन क्या है?
  5. विद्युत अपघटन क्या है?
  6. मिश्रधातु क्या है?

दीर्घ उत्तरीय प्रश्न

  1. धातुओं एवं अधातुओं के गुणों की तुलना कीजिए।
  2. धातुकर्म के चरणों का वर्णन कीजिए।
  3. संक्षारण एवं उसके बचाव की विधियाँ समझाइए।
  4. अभिक्रियाशीलता श्रेणी को विस्तार से समझाइए।
  5. मिश्रधातुओं के लाभ एवं उपयोग लिखिए।
  6. आयनिक एवं सहसंयोजक यौगिकों में अंतर स्पष्ट कीजिए।
  7. धातुओं के आधुनिक उपयोगों का वर्णन कीजिए।

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