परमाणु एवं अणु

What is an Ion?

आवेशित परमाणु या अणु आयन कहलाते हैं।

वैसे यौगिक जो धातु तथा अधातु के संयोजन से बनता है, आवेशित कणों से निर्मित होते हैं। ये आवेशित कण आयन कहलाते हैं।

दाहरण: सोडियम क्लोराइड (NaCl)

सोडियम क्लोराइड दो आवेशित कण सोडियम तथा क्लोराइड से मिलकर बना है। इसमें सोडियम धातु है, तथा क्लोरीन अधातु। ये आवेशित कण सोडियम आयन तथा क्लोराइड आयन कहलाते हैं।

इस यौगिक (सोडियम क्लोराइड) में सोडियम आयन (Na⁺) पर धनात्मक आवेश तथा क्लोराइड आयन (Cl^–) पर ऋणात्मक आवेश होता है। ये आवेशित कण सोडियम आयन (Na⁺) तथा क्लोराइड आयन (Cl^–) यौगिक के निर्माण होने पर वैद्युत रूप से उदासीन हो जाते हैं। एक यौगिक पर कोई आवेश नहीं होता है, अर्थात एक यौगिक वैद्युत रूप से उदासीन होता है।

पोटाशियम क्लोराइड (KCl)

पोटाशियम क्लोराइड धातु तथा अधातु के परमाणुओं से निर्मित एक यौगिक है। पोटाशियम क्लोराइड में पोटाशियम एक धातु है तथा क्लोरीन एक अधातु है। पोटाशियम क्लोराइड में पोटाशियम तथा क्लोराइड आवेशित कण हैं। पोटाशियम आयन (K⁺) धन आवेशित तथा क्लोराइड आयन (Cl^–) ऋण आवेशित है। चूँकि पोटैशियम तथा क्लोराइड आवेशित कण हैं, अत: ये आयन कहलाते हैं।

आयनों के प्रकार

आवेश के आधार पर आयनों को दो भागों विभक्त किया जा सकता है: धनायन तथा ऋणायन।

धनायन (Positive Ions)

वैसे कण जिनपर धन आवेश हो, धनायन कहलाते हैं। धनायन को अंग्रेजी में कैटायन भी कहते हैं।

उदाहरण : सोडियम आयन (Na⁺). चूँकि सोडियम आयन पर धन आवेश है, अत: सोडियम आयन धनायन कहलाता है।

पोटैशियम आयन (K⁺). चूँकि पोटैशियम आयन पर धन आवेश है, अत: पोटैशियम आयन धनायन कहलाता है।

हाइड्रोजन आयन (H⁺). हाइड्रोजन आयन पर एक धन आवेश है, अत: हाइड्रोजन आयन धनायन कहलाता है।

मैग्निशियम आयन (Mg^{+ +} ). मैग्निशियम आयन पर दो धन आवेश है, अत: मैग्निशियम आयन धनायन कहलाता है।

ऋणायन

वैसे कण जिनपर ऋण आवेश हों, ऋणायन कहलाते हैं। ऋणायन को अंग्रेजी में एनायन भी कहते हैं।

उदाहरण: क्लोराइड आयन, फ्लोराइड आयन, आयोडाइड आयन, सल्फेट आयन, कार्बोनेट आयन, आदि ऋणात्मक आयन के कुछ उदाहरण हैं।

क्लोराइड आयन (Cl^–). चूँकि क्लोराइड आयन पर एक ऋण आवेश है, अत: क्लोराइड आयन ऋणायन या ऋणात्मक आयन है।

फ्लोराइड आयन (F^–). फ्लोराइड आयन पर ऋण आवेश है, अत: फ्लोराइड आयन एक ऋणावेशित आयन या ऋणायन कहलाता है।

ब्रोमाइड आयन (Br^–). ब्रोमाइड आयन पर ऋण आवेश है, अत: ब्रोमाइड आयन ऋणायन या ऋण आवेशित आयन कहलाता है।

एक परमाणुक आयन तथा बहुपरमाणुक आयन

आयन एक आवेशित परमाणु अथवा परमाणुओं का एक ऐसा समूह होता है जिसपर नेट आवेश विद्यमान होता है।

केवल एक आवेशित परमाणु से बना आयन एक परमाणुक आयन या सरल आयन कहलाता है।

जैसे: सोडियम आयन (Na⁺), कैल्शियम आयन (Ca²⁺), पोटैशियम आयन (K⁺), हाइड्रोजन आयन (H⁺), लीथियम आयन (Li⁺), आदि एक परमाणुक आयन के उदाहरण हैं। चूँकि ये आयन केवल एक आवेशित परमाणु से निर्मित हैं, या इन आयनों में केवल एक परमाणु हैं।

परमाणुओं के समूह जिन पर नेट आवेश विद्यमान हो उसे बहुपरमाणुक आयन कहते हैं।

उदाहरण : सल्फेट आयन (SO^2–). सल्फेट आयन में सल्फर का एक परमाणु तथा ऑक्सीजन का चार परमाणु, कुल पाँच परमाणु हैं। चूँकि यह एक परमाणुओं का समूह है, जिसपर नेट आवेश है, अत: यह एक बहुपरमाणुक आयन है।

कार्बोनेट आयन (CO^–), नाइट्रेट आयन (NO_–3), फॉस्फेट आयन (PO_–2), आदि बहुपरमाणुक आयन के कुछ उदाहरण हैं।

संयोजकता

संयोजकता की परिभाषा

संयोग करने की क्षमता संयोजकता कहलाती है। दूसरे शब्दों में किसी परमाणु के संयोग करने की क्षमता को उस परमाणु की संयोजकता कहते है।

संयोजकता धनात्मक तथा ऋणात्मक दोनों हो सकती है।

उदाहरण: सोडियम (Na) की संयोजकता = +1

पोटैशियम (K) की संयोजकता = +1

क्लोरीन (Cl) की संयोजकता = – 1, etc.

किसी परमाणु की संयोजकता कैसे याद रखें ?

परमाणुओं की संयोजकता को याद रखने की आवश्यकता नहीं है। क्योंकि परमाणुओं की संयोजकता की गणना आसानी से की जा सकती है। परमाणुओं की संयोजकता की गणना करने के लिये केवल दो तीन परमाणुओं की संयोजकता को याद रखना आवश्यक है। इसमें हाइड्रोजन की संयोजकता याद रखना आवश्यक है।

हाइड्रोजन परमाणु की संयोजकता = +1

एक यौगिक वैद्युत रूप से उदासीन होता है। अर्थात एक यौगिक पर नेट आवेश शून्य होता है।

संयोजकता की गणना करने के लिये याद रखने वाले आवश्यक बिन्दु

(a) हाइड्रोजन की संयोजकता = +1

(b) यौगिक में बायीं तरफ वाले परमाणु की संयोजकता धनात्मक (+) मानी जाती है।

(c) यौगिक में दायीं तरफ वाले परमाणु की संयोजकता ऋणात्मक (–) मानी जाती है।

(d) यौगिक वैद्युत रूप से उदासीन होता है। अर्थात यौगिक में वर्तमान परमाणुओं पर आवेश का योग शून्य के बराबर होता है।

जल (H₂O) में ऑक्सीजन परमाणु के संयोजकता की गणना करें

जल का रासायनिक सूत्र: H₂O

हम जानते हैं कि हाइड्रोजन की संयोजकता = +1

मान लिया कि ऑक्सीजन (O) की संयोजकता `=x`

हम जानते हैं कि एक यौगिक पर कुल आवेश शून्य होता है।

चूँकि जल एक यौगिक है, अत: जल (H₂O) पर कुल आवेश = 0

अत:

`H_2O`

`1xx2 + x = 0`

[∵ हाइड्रोजन की संयोजकता = +1 तथा ऑक्सीजन की संयोजकता `=x` माना गया है]

`=>2+x=0`

`=>x = -2`

अत: ऑक्सीजन के परमाणु की संयोजकता `=-2`

हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) में क्लोरीन की संयोजकता की गणना करें।

हम जानते हैं कि हाइड्रोजन की संयोजकता = +1

मान लिया कि क्लोरीन (Cl) की संयोजकता `=x`

हम जानते हैं कि एक यौगिक पर कुल आवेश शून्य होता है।

चूँकि हाइड्रोक्लोरिक अम्ल एक यौगिक है, अत: हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) पर कुल आवेश = 0

अत:, `1+x=0`

`=>x = -1`

अत: क्लोरीन (Cl) की संयोजकता `=-1`

Calculate the valency of Potassium (K) in KCl (Potassium Chloride)

पोटैशियम क्लोराइड का रासायनिक सूत्र = KCl

हम जानते है कि क्लोरीन (Cl) की संयोजकता `=-1` [जैसा कि हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) में क्लोरीन की संयोजकता की गणना की गई है।]

मान लिया कि पोटैशियम (K) की संयोजकता `=x`

चूँकि पोटैशियम क्लोराइड एक यौगिक है, अत: पोटैशियम क्लोराइड (KCl) पर कुल आवेश = 0

`:. x + (-1)=0`

`=>x-1=0`

`=> x = 1`

अत: पोटैशियम (K) की संयोजकता = 1

कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) में कार्बन (C) की संयोजकता की गणना करें।

ऑक्सीजन (O) की संयोजकता `=-2` [जैसा कि H₂O में गणना की गई है।]

मान लिया कि कार्बन (C) की संयोजकता `=x`

∵ कार्बन डाइऑक्साइड (`CO_2`) एक यौगिक है, अत: कार्बन डाइऑक्साइड (`CO_2`) की संयोजकता = 0

`:. x + (-2xx2)=0`

`=>x +(-4)=0`

`=>x-4=0`

`=>x = +4`

अत: कार्बन की संयोजकता = +4

मैग्निशियम क्लोराइड (MgCl₂) में मैग्निशियम (Mg) के संयोजकता की गणना करें

हल:

हम जानते हैं कि Cl (क्लोरीन) की संयोजकता = –1 [जैसा कि हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (HCl) में गणना की गई है।]

मैग्निशियम क्लोराइड का सूत्र = MgCl₂

मान लिया कि मैग्निशियम (Mg) की संयोजकता = m

चूँकि हम जानते हैं कि एक यौगिक पर नेट आवेश = 0

अत:,

Mg की संयोजकता + Cl की संयोजकता × 2 = 0

⇒ m + (–1 × 2) = 0

⇒ m – 2 = 0

⇒ m = 2

अत: मैग्निशियम (Mg) की संयोजकता = –2

सोडियम सल्फेट (Na₂SO₄) में सल्फेट (SO₄) की संयोजकता की गणना करें

हल:

हम जानते हैं कि सोडियम (Na) की संयोजकता = +1 [जैसा कि NaCl में Na के संयोजकता की गणना की गई है।]

मान लिया कि सल्फेट (SO₄) की संयोजकता `= m`

हम जानते हैं कि एक यौगिक पर कुल आवेश = 0

अत:,

(Na की संयोजकता × 2) + सल्फेट की संयोजकता = 0

⇒ (1×2)+m = 0

⇒ 2+m = 0

⇒ m = –2

अत: सल्फेट (SO₄) की संयोजकता = –2

कैल्शियम क्लोराइड (CaCl₂) में कैल्शियम (Ca) की संयोजकता की गणना करें

हल:

हम जानते हैं कि क्लोरीन (Cl) की संयोजकता = Ó1 [जैसा कि NaCl में गणना की गई है।]

मान लिया कैल्शियम क्लोराइड (CaCl₂) में कैल्शियम (Ca) की संयोजकता `= m`

हम जानते हैं कि एक यौगिक के परमाणु के संयोजकता का कुल योग = 0

अत:,

कैल्शियम की संयोजकता + क्लोरीड की संयोजकता × 2 = 0

⇒ m+ (–1 × 2)= 0

⇒ m – 2 = 0

⇒ m = 2

अत: कैल्शियम की संयोजकता = 2

कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO₃) में कार्बोनेट (CO₃) के संयोजकता की गणना करें

हल:

हम जानते हैं कि कैल्शियम (Ca) की संयोजकता = 2 [जैसा कि कैल्शियम क्लोराइड (CaCl₂) में गणना की गई है।]

मान लिया कि कार्बोनेट (CO₃) की संयोजकता `=x`

चूँकि एक यौगिक पर नेट आवेश = 0 होता है।

कैल्शियम की संयोजकता + कार्बोनेट की संयोजकता = 0

`=>2+x=0`

`=>x=-2`

अत: कार्बोनेट (CO₃) की संयोजकता = –2

आयन की संयोजकता

एक आयन का आवेश उसकी संयोजकता के बराबर होती है।

अत: सोडियम आयन (Na⁺) की संयोजकता = +1 [चूँकि सोडियम आयन के ऊपर +1 आवेश है।]

पोटैशियम आयन (K⁺) की संयोजकता = +1 [चूँकि पोटैशियम आयन के ऊपर +1 संयोजकता है]

कैल्शियम आयन (Ca⁺⁺) की संयोजकता = +2 [चूँकि कैल्शियम आयन पर +2 आवेश है, अत: इसकी संयोजकता = +2]

मैग्निशियम आयन (Mg⁺⁺) की संयोजकता = +2 [चूँकि मैग्निशियम आयन पर +2 आवेश है, अत: इसकी संयोजकता = +2]

कॉपर आयन (Cu⁺⁺) की संयोजकता = +2 [चूँकि कॉपर आयन पर +2 आवेश है, अत: इसकी संयोजकता = +2]

एलुमिनियम आयन (Al⁺⁺⁺) की संयोजकता = +3 [चूँकि एलुमिनियम आयन पर +3 आवेश है, अत: इसकी संयोजकता = +3]

क्लोराइड (Cl^–) क़ी संयोजकता = –1 [चूँकि क्लोराइड आयन पर –1 आवेश है, अत: इसकी संयोजकता = –1]

ब्रोमाइड आयन (Br^–) की संयोजकता = –1 [चूँकि ब्रोमाइड आयन पर –1 आवेश है, अत: इसकी संयोजकता = –1]

कार्बोनेट आयन [CO₃^–2] की संयोजकता = –2 [चूँकि कार्बोनेट आयन पर –2 आवेश है, अत: इसकी संयोजकता = –2]

ऑक्साइड आयन [O^–2] की संयोजकता = –2 [चूँकि ऑक्साइडॅ आयन पर –2 आवेश है, अत: इसकी संयोजकता = –2]

कुछ आयनों के नाम, संकेत तथा संयोजकता