Chemistry · किताब 1 · Grades 1–12

विद्यालय रसायन विज्ञान — कक्षा 1 से 12

विद्यालय रसायन विज्ञान — कक्षा 1 से 12 · Grades 1–12

21ब्रह्मांड में और पृथ्वी पर तत्व

तुम्हारी हड्डियों का कैल्सियम, तुम्हारे रक्त का लोहा और तुम्हारी साँस की ऑक्सीजन पृथ्वी पर नहीं बने। वे उन तारों के भीतर बने जो सूर्य के जन्म से पहले जिए और मरे, और वे अरबों वर्षों से चट्टान से समुद्र, समुद्र से पौधे, पौधे से जंतु तक एक-दूसरे को सौंपे जाते रहे हैं। कुछ तत्व हर जगह हैं, कुछ दुर्लभ। तारे, पृथ्वी, महासागर — और हम — किन तत्वों से बने हैं?

पहले से ज्ञात

रासायनिक तत्व एक ही परमाणु क्रमांक ZZ वाले परमाणुओं का समुच्चय है; किसी परमाणु का द्रव्यमान A×1.67×10−27 kgA \times 1.67 \times 10^{-27}\,\mathrm{kg} के क़रीब होता है, जहाँ AA उसकी द्रव्यमान संख्या है (अध्याय 16)। आवर्त सारणी 118 तत्वों को परमाणु क्रमांक के अनुसार सूचीबद्ध करती है (अध्याय 20)। वायु लगभग चार-पाँचवाँ भाग नाइट्रोजन और पाँचवाँ भाग ऑक्सीजन है (अध्याय 4)।

21.1 तारों के तत्व

परिभाषा 21.1 (प्रचुरता)

द्रव्य के किसी पिंड में — कोई तारा, पृथ्वी की भूपर्पटी, महासागर, कोई सजीव — किसी तत्व की प्रचुरता कुल द्रव्यमान में उसका हिस्सा है, जिसे आम तौर पर प्रतिशत में दिया जाता है।

प्रतिज्ञप्ति 21.2 (सूर्य हाइड्रोजन और हीलियम है)

सूर्य की सतह द्रव्यमान के अनुसार लगभग 74 %74\,\% हाइड्रोजन और 25 %25\,\% हीलियम है; बाकी सभी तत्व मिलकर केवल लगभग 1.3 %1.3\,\% हैं। ब्रह्मांड के ज़्यादातर दृश्य द्रव्य की संरचना भी ऐसी ही है: हाइड्रोजन और हीलियम, और बाकी सब कुछ चुटकी भर।

प्रतिज्ञप्ति 21.3 (तारों में बने तत्व)

हाइड्रोजन और ज़्यादातर हीलियम ब्रह्मांड के पहले कुछ मिनटों में बने। लगभग सभी भारी तत्व — कार्बन, ऑक्सीजन, लोहा, सोना — बाद में तारों के भीतर बने, और तारों के फटने पर अंतरिक्ष में बिखर गए। उसी समृद्ध धूल से नए तारे और ग्रह बने। तारे यह कैसे करते हैं, यह भौतिकी की पुस्तक में बताया गया है।

क्रैब नेबुला, लगभग एक हज़ार साल पहले फटे एक तारे का छोड़ा हुआ बादल, जो अंतरिक्ष में नए तत्व फैला रहा है (NASA, ESA, जेफ़ हेस्टर और एलिसन लॉल)।
क्रैब नेबुला, लगभग एक हज़ार साल पहले फटे एक तारे का छोड़ा हुआ बादल, जो अंतरिक्ष में नए तत्व फैला रहा है (NASA, ESA, जेफ़ हेस्टर और एलिसन लॉल)।

21.2 पृथ्वी

प्रतिज्ञप्ति 21.4 (पृथ्वी की भूपर्पटी)

पृथ्वी की पतली चट्टानी त्वचा, भूपर्पटी, द्रव्यमान के अनुसार लगभग आधी ऑक्सीजन और एक-चौथाई से अधिक सिलिकॉन है: चट्टानें और रेत ज़्यादातर सिलिकॉन और कुछ धातुओं के ऑक्साइड हैं। आठ तत्व — ऑक्सीजन, सिलिकॉन, ऐलुमिनियम, लोहा, कैल्सियम, सोडियम, पोटैशियम, मैग्नीशियम — उसका लगभग 99 %99\,\% बनाते हैं। हाइड्रोजन और हीलियम, जो तारों में इतने आम हैं, यहाँ दुर्लभ हैं: ये हल्की गैसें नवजात पृथ्वी से निकल भागीं।

टिप्पणी 21.5 (पृथ्वी के भीतर)

भूपर्पटी पूरी पृथ्वी नहीं है। जब नवजात पृथ्वी पिघली हुई थी, तब भारी लोहा केंद्र की ओर डूब गया: पृथ्वी का क्रोड ज़्यादातर लोहा है, कुछ निकेल के साथ।

प्रतिज्ञप्ति 21.6 (महासागर और वायु)

समुद्र का पानी ज़्यादातर पानी — हाइड्रोजन और ऑक्सीजन — है, जिसमें द्रव्यमान के अनुसार लगभग 3.5 %3.5\,\% घुले हुए लवण हैं। घुले हुए आयनों में क्लोराइड और सोडियम लगभग 85 %85\,\% हैं, मैग्नीशियम और सल्फ़ेट और 10 %10\,\%। वायु ज़्यादातर नाइट्रोजन और ऑक्सीजन है।

द्रव्यमान के अनुसार प्रचुरताएँ। बाएँ: पृथ्वी की भूपर्पटी के आठ मुख्य तत्व। दाएँ: एक दुबले वयस्क मानव शरीर के छह मुख्य तत्व (परमाणुओं की अनुमानित संख्याओं से परिकलित)। द्रव्यमान के अनुसार प्रचुरताएँ। बाएँ: पृथ्वी की भूपर्पटी के आठ मुख्य तत्व। दाएँ: एक दुबले वयस्क मानव शरीर के छह मुख्य तत्व (परमाणुओं की अनुमानित संख्याओं से परिकलित)।
द्रव्यमान के अनुसार प्रचुरताएँ। बाएँ: पृथ्वी की भूपर्पटी के आठ मुख्य तत्व। दाएँ: एक दुबले वयस्क मानव शरीर के छह मुख्य तत्व (परमाणुओं की अनुमानित संख्याओं से परिकलित)।

21.3 मानव शरीर

प्रतिज्ञप्ति 21.7 (हम किससे बने हैं)

द्रव्यमान के अनुसार एक दुबला वयस्क शरीर लगभग 61 %61\,\% ऑक्सीजन, 23 %23\,\% कार्बन और 10 %10\,\% हाइड्रोजन है — ज़्यादातर पानी में और जीवन के अणुओं में — उसके बाद नाइट्रोजन, कैल्सियम (हड्डियों और दाँतों में) और फ़ॉस्फ़ोरस आते हैं। द्रव्यमान के बजाय परमाणुओं में गिनें, तो क्रम बदल जाता है: शरीर में हाइड्रोजन परमाणु बाकी सभी परमाणुओं से मिलाकर भी अधिक हैं, क्योंकि हाइड्रोजन परमाणु बहुत हल्के होते हैं। 70 kg70\,\mathrm{kg} के शरीर में लगभग 7×10277 \times 10^{27} परमाणु होते हैं।

विधि 21.8 (प्रचुरता का चार्ट पढ़ना)

  1. जाँचो कि क्या मापा गया है: द्रव्यमान (ज़्यादातर चार्ट) या परमाणुओं की संख्या।
  2. हर तत्व का हिस्सा पढ़ो; मुख्य तत्वों के हिस्से जोड़कर देखो कि वे कितना भाग घेरते हैं।
  3. दो पिंडों की तुलना के लिए दोनों में साझा तत्व ढूँढो, और वे भी जो केवल एक में मिलते हैं।

इस अध्याय के दोनों चार्टों में ऑक्सीजन सबसे ऊपर है: द्रव्यमान के अनुसार वह भूपर्पटी का और मानव शरीर का सबसे आम तत्व है।

21.4 वही परमाणु, पुनर्चक्रित

उदाहरण 21.9 (एक कार्बन परमाणु की यात्रा)

बहुत पहले किसी तारे में बना एक कार्बन परमाणु लाखों वर्षों तक चूना पत्थर में पड़ा रह सकता है, किसी ज्वालामुखी से कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में मुक्त हो सकता है, किसी पत्ती द्वारा लिया जा सकता है, किसी फल की शर्करा का भाग बन सकता है, उस फल को खाने वाले जंतु में जा सकता है, और फिर कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में साँस से बाहर निकल सकता है। रासायनिक परिवर्तन परमाणुओं को नष्ट नहीं करते: वे आगे सौंप दिए जाते हैं।

एक कार्बन परमाणु चट्टान से वायु में, वायु से पत्ती में, पत्ती से जंतु में और फिर वायु में जाता है: परमाणु स्वयं कभी नष्ट नहीं होता।
एक कार्बन परमाणु चट्टान से वायु में, वायु से पत्ती में, पत्ती से जंतु में और फिर वायु में जाता है: परमाणु स्वयं कभी नष्ट नहीं होता।
चट्टान, समुद्र और वायु: एक ही तत्वों के तीन बहुत अलग मिश्रण।
चट्टान, समुद्र और वायु: एक ही तत्वों के तीन बहुत अलग मिश्रण।

21.5 अभ्यास

अभ्यास 21.1 ★

कौन-से दो तत्व लगभग पूरे सूर्य को बनाते हैं?

हल

हल — अभ्यास 21.1.

हाइड्रोजन (लगभग 74 %74\,\%) और हीलियम (लगभग 25 %25\,\%)।

अभ्यास 21.2 ★

पृथ्वी की भूपर्पटी में सबसे प्रचुर तत्व कौन-सा है? मानव शरीर में (द्रव्यमान के अनुसार)?

हल

हल — अभ्यास 21.2.

दोनों में ऑक्सीजन।

अभ्यास 21.3 ★

हीलियम से भारी ज़्यादातर तत्व कहाँ बने?

हल

हल — अभ्यास 21.3.

तारों के भीतर, और उनके विस्फोटों में।

अभ्यास 21.4 ★

समुद्र के पानी के द्रव्यमान का कितना प्रतिशत घुला हुआ लवण है?

हल

हल — अभ्यास 21.4.

लगभग 3.5 %3.5\,\%।

अभ्यास 21.5 ★★

भूपर्पटी वाले चार्ट से ऑक्सीजन और सिलिकॉन के हिस्से जोड़ो। यह मोटे तौर पर भूपर्पटी का कितना भिन्न है?

हल

हल — अभ्यास 21.5.

46.6+27.7=74.3 %46.6 + 27.7 = 74.3\,\%: लगभग तीन-चौथाई।

अभ्यास 21.6 ★★

पृथ्वी की भूपर्पटी में हाइड्रोजन और हीलियम इतने कम क्यों हैं, जबकि सूर्य लगभग पूरा इन्हीं से बना है?

हल

हल — अभ्यास 21.6.

वे बहुत हल्की गैसें हैं: वे नवजात पृथ्वी से अंतरिक्ष में निकल भागीं (और हीलियम कोई यौगिक नहीं बनाती जो उसे चट्टानों में रोक पाता)।

अभ्यास 21.7 ★★

23 %23\,\% कार्बन वाले 70 kg70\,\mathrm{kg} के शरीर में कितना कार्बन है?

हल

हल — अभ्यास 21.7.

0.23×70=16.1 kg0.23 \times 70 = 16.1\,\mathrm{kg}।

अभ्यास 21.8 ★★

द्रव्यमान के अनुसार ऑक्सीजन शरीर का सबसे आम तत्व क्यों है, जबकि परमाणुओं की संख्या के अनुसार हाइड्रोजन?

हल

हल — अभ्यास 21.8.

ऑक्सीजन परमाणु हाइड्रोजन परमाणुओं से 16 गुना भारी हैं: कम ऑक्सीजन परमाणु भी भार में अधिक होते हैं।

अभ्यास 21.9 ★★

ग्रेनाइट का 1000 kg1000\,\mathrm{kg} का एक खंड भूपर्पटी का एक विशिष्ट टुकड़ा है। चार्ट की मदद से बताओ कि उसमें लगभग कितना ऐलुमिनियम है।

हल

हल — अभ्यास 21.9.

लगभग 0.081×1000=81 kg0.081 \times 1000 = 81\,\mathrm{kg} ऐलुमिनियम।

अभ्यास 21.10 ★★

कौन-से तत्व भूपर्पटी और मानव शरीर, दोनों के मुख्य तत्वों में दिखते हैं?

हल

हल — अभ्यास 21.10.

ऑक्सीजन और कैल्सियम (और, भूपर्पटी के आठ मुख्य तत्वों के अलावा, हाइड्रोजन, कार्बन और फ़ॉस्फ़ोरस भी भूपर्पटी में थोड़ी मात्रा में मौजूद हैं)।

अभ्यास 21.11 ★★★

70 kg70\,\mathrm{kg} के शरीर में लगभग 1.06 kg1.06\,\mathrm{kg} कैल्सियम होता है। एक कैल्सियम परमाणु (A=40A = 40) का द्रव्यमान निकालो, फिर कैल्सियम परमाणुओं की संख्या। उसे वैज्ञानिक संकेतन में लिखो।

हल

हल — अभ्यास 21.11.

40×1.67×10−27=6.68×10−26 kg40 \times 1.67 \times 10^{-27} = 6.68 \times 10^{-26}\,\mathrm{kg}; 1.06/6.68×10−26≈1.6×10251.06 / 6.68 \times 10^{-26} \approx 1.6 \times 10^{25} कैल्सियम परमाणु।

अभ्यास 21.12 ★★★

तुम्हारे शरीर के सभी परमाणु पहले दूसरी चीज़ों का हिस्सा रह चुके हैं। एक कार्बन परमाणु की यात्रा की मदद से समझाओ कि पृथ्वी पर कार्बन परमाणुओं की कुल संख्या लगभग क्यों नहीं बदलती।

हल

हल — अभ्यास 21.12.

रासायनिक परिवर्तनों में परमाणु न बनते हैं, न नष्ट होते हैं: वे केवल एक यौगिक से दूसरे में जाते हैं (चट्टान, गैस, शर्करा, सजीव शरीर)। पृथ्वी के कार्बन परमाणु बार-बार काम आते हैं।

21.6 समस्या: मुझमें कितने परमाणु हैं?

समस्या 21.1

सप्ताहांत समस्या — प्रचुरता के चार्ट से मानव शरीर में ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या तक

70 kg70\,\mathrm{kg} का एक दुबला वयस्क द्रव्यमान के अनुसार लगभग 61 %61\,\% ऑक्सीजन, 23 %23\,\% कार्बन और 10 %10\,\% हाइड्रोजन है। एक न्यूक्लिऑन का द्रव्यमान 1.67×10−27 kg1.67 \times 10^{-27}\,\mathrm{kg} लो; ऑक्सीजन परमाणु में 16 न्यूक्लिऑन हैं, कार्बन परमाणु में 12, हाइड्रोजन परमाणु में 1। इलेक्ट्रॉन नगण्य माने जाते हैं।

भाग I — द्रव्यमान।

  1. शरीर में ऑक्सीजन का द्रव्यमान निकालो।
  2. कार्बन और हाइड्रोजन का द्रव्यमान निकालो।
  3. ये तीन तत्व मिलकर द्रव्यमान का कितना प्रतिशत बनाते हैं?
  4. इस ऑक्सीजन और हाइड्रोजन का ज़्यादातर भाग एक यौगिक में है। किसमें?

भाग II — एक परमाणु।

  1. एक ऑक्सीजन परमाणु का द्रव्यमान निकालो।
  2. एक कार्बन परमाणु और एक हाइड्रोजन परमाणु का द्रव्यमान निकालो।
  3. कितने हाइड्रोजन परमाणुओं का भार एक ऑक्सीजन परमाणु जितना होता है?
  4. इलेक्ट्रॉनों को नगण्य क्यों माना जा सकता है?

भाग III — गिनती।

  1. शरीर में हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या निकालो।
  2. कार्बन परमाणुओं की संख्या निकालो।
  3. शरीर में ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या निकालो।
  4. एक सावधान अनुमान ऐसे शरीर में 1.61×10271.61 \times 10^{27} ऑक्सीजन परमाणु बताता है। अपनी गिनती से तुलना करो, और 70 kg70\,\mathrm{kg} के शरीर में ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या दो सार्थक अंकों तक बताओ।
हल

हल — समस्या 21.1.

1. 0.61×70=42.7 kg0.61 \times 70 = 42.7\,\mathrm{kg}।

2. कार्बन 0.23×70=16.1 kg0.23 \times 70 = 16.1\,\mathrm{kg}; हाइड्रोजन 0.10×70=7.0 kg0.10 \times 70 = 7.0\,\mathrm{kg}।

3. 61+23+10=94 %61 + 23 + 10 = 94\,\%।

4. पानी, HX2O\ce{H2O}।

5. 16×1.67×10−27=2.67×10−26 kg16 \times 1.67 \times 10^{-27} = 2.67 \times 10^{-26}\,\mathrm{kg}।

6. कार्बन: 12×1.67×10−27=2.00×10−26 kg12 \times 1.67 \times 10^{-27} = 2.00 \times 10^{-26}\,\mathrm{kg}; हाइड्रोजन: 1.67×10−27 kg1.67 \times 10^{-27}\,\mathrm{kg}।

7. 16।

8. इलेक्ट्रॉन न्यूक्लिऑन से लगभग 1836 गुना हल्का है: इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान के हज़ारवें भाग से भी कम हैं।

9. 7.0/1.67×10−27≈4.2×10277.0 / 1.67 \times 10^{-27} \approx 4.2 \times 10^{27} हाइड्रोजन परमाणु।

10. 16.1/2.00×10−26≈8.0×102616.1 / 2.00 \times 10^{-26} \approx 8.0 \times 10^{26} कार्बन परमाणु।

11. 42.7/2.67×10−26≈1.60×102742.7 / 2.67 \times 10^{-26} \approx 1.60 \times 10^{27} ऑक्सीजन परमाणु।

12. हमारी गिनती, 1.60×10271.60 \times 10^{27}, अनुमान 1.61×10271.61 \times 10^{27} से मेल खाती है: 70 kg70\,\mathrm{kg} के शरीर में लगभग 1.6×10271.6 \times 10^{27} ऑक्सीजन परमाणु होते हैं।

इस अध्याय में परिभाषित शब्द

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