आवर्तसारणी : आदिवासी विकास विभाग भरतीसाठी अभ्यास साहित्य

आवर्तसारणी (Periodic Table of Elements)

मूलद्रव्याच्या गुणधर्मानुसार त्यांची मांडणी करून तयार केलेली सारणी म्हणजेच आवर्तसारणी (Periodic Table of Elements) होय. आधुनिक आवर्तसारणी मध्ये सात आवर्तने व अठरा गण आहेत. हेन्री मोस्ले या ब्रिटिश पदार्थ वैज्ञानिकांनी असे शोधून काढले की, अणुवस्तुमान हा पदार्थाचा मूलभूत गुणधर्म नसून अणुअंक आहे. या लेखात आपण आवर्तसारणी (Periodic Table) मधील महत्त्वपूर्ण गणांची माहिती देत आहोत. तर चला आपण आवर्तसारणी : मूलद्रव्ये, गण, गुणधर्म आणि नियम (Periodic Table of Elements) यावर सविस्तर चर्चा करूयात.

आवर्तसारणीतील घटकांची यादी 

आवर्तसारणीतील घटकांची यादी खालीलप्रमाणे आहे:

गण 1- अल्कली धातू  (Alkali Metals): आवर्तसारणीच्या (Periodic Table of Elements) गण 1 (Group 1) मध्ये लिथियम (Li), सोडियम (Na), पोटॅशियम (K), रुबिडियम (Rb), सीझियम (Cs) आणि फ्रँशियम (Fr) या मूलद्रव्यांचा समावेश आहे.

गुणधर्म :

• अल्कली धातू (Alkali Metals) चांदीच्या रंगाचे (सीझियमला ​​सोनेरी रंगाची छटा असते), मऊ, कमी घनतेचे धातू असतात.
• ही सर्व मूलद्रवे एक इलेक्ट्रॉन गमावून अष्टक स्थिती प्राप्त करतात आणि धन (Positive)आयन निर्माण करतात.
• त्यांच्या संबंधित आवर्तनात सर्वात कमी आयनीकरण ऊर्जा (ionization power) असते. ती त्यांना खूप क्रियाशील बनवते आणि ते सर्वात सक्रिय धातू आहेत.
• त्यांच्या क्रियाशीलतेमुळे, ते नैसर्गिकरित्या आयनिक संयुगेमध्ये (Ionic compounds) आढळतात, त्यांच्या मूलभूत स्थितीत नाही.
• अल्कली धातूंचा हलोजन सोबत संयोग होऊन आयनिक क्षार तयार होतात, जसे की सोडियम क्लोराईड (NaCl).
• त्यांची पाण्याबरोबर अभिक्रिया होऊन हायड्रोजन वायू मुक्त होतो.

गण 2- अल्कधर्मी पृथ्वी धातू (Alkaline Earth Metals): आवर्तसारणीच्या (Periodic Table) गण 2 (Group 2) मध्ये बेरीलियम (Be), मॅग्नेशियम (Mg), कॅल्शियम (Ca), स्ट्रॉन्टियम (Sr), बेरियम (Ba) आणि रेडियम (Ra) या मूलद्रव्यांचा समावेश आहे.

गुणधर्म :

• अल्कधर्मी पृथ्वी धातू (Alkaline Earth Metals) चांदीच्या रंगाचे, मऊ, कमी घनतेचे धातू असले तरी ते अल्कली धातूंपेक्षा थोडे कठीण असतात.
• या सर्व घटकांमध्ये दोन संयुजा(valance) इलेक्ट्रॉन असतात आणि 
• बेरिलियम हा गटातील सर्वात कमी धातूचा घटक आहे आणि त्याच्या संयुगांमध्ये सहसंयोजक बंध (Covalent Bond) तयार करतो.
• ते आयनिक लवण तयार करण्यासाठी हॅलोजनसह सहज प्रतिक्रिया देतात आणि पाण्यावर हळूहळू प्रतिक्रिया देऊ शकतात.

गण 13- अल्कधर्मी पृथ्वी धातू (Alkaline Earth Metals): आवर्तसारणीच्या (Periodic Table) गण 13 (Group 13) मध्ये बोरॉन (B), ॲल्युमिनियम (Al), गॅलियम (Ga), इंडियम (In), थॅलियम (Tl) या मूलद्रव्यांचा समावेश आहे.

गुणधर्म :

• या गणातील मुलद्रवे अधातू गुणधर्माकडे जाताना दिसतात.
• सगळ्यात वरचा बोरॉन हा धातूसदृश आहे. धातू आणि अधातू या दोघांचेही गुणधर्म धातूसदृश मध्ये आहेत.
• या गणातील इतर मुलद्रवे धातू आहेत. या गणातील मूलद्रव्यांची संयुजा 3 आहे. 3 इलेक्ट्रॉन गमावून धन चार्जे निर्माण करतात.
• पृथ्वीच्या कवचातील (7.4 टक्के) ॲल्युमिनियम हा तिसरा सर्वात मुबलक घटक आहे आणि त्याचा मोठ्या प्रमाणावर पॅकेजिंग मटेरियलमध्ये वापर केला जातो.
• ॲल्युमिनियम एक क्रियाशील धातू आहे, परंतु स्थिर ऑक्साईड धातूवर संरक्षक आवरण बनवते ज्यामुळे ते गंजण्यास प्रतिरोधक बनते.

गण 14 -कार्बन गट (Carbon Group): आवर्तसारणीच्या (Periodic Table) गण 14 (Group 14) मध्ये कार्बन (C), सिलिकॉन (Si), जर्मेनियम (Ge), टिन (Sn), आणि शिसे (Pb) या मूलद्रव्यांचा समावेश आहे.

• या गणात अधातू कार्बन, दोन धातुसदृश्य आणि दोन धातू असे मिश्र मूलद्रव्ये आहेत. या गणातील मूलद्रव्यांची संयुजा 4 आहे.
• दोन धातू, कथील आणि शिसे, अक्रियाशील धातू आहेत आणि दोन्ही आयनिक संयुगेमध्ये दोन-प्लस किंवा चार-प्लस चार्जसह आयन बनवू शकतात.
• कार्बन 4 सहसंयुज बंधानी संयुग तयार करतात. कार्बन ची 3 अपरुपे आहेत. ग्राफाईट, हिरा, फुलेरिन्स
• काही बाबतींत सिलिकॉन हे कार्बनसारखेच असते कारण ते चार सहसंयुज बंध तयार करतात, परंतु ते संयुगांची विस्तृत श्रेणी तयार करत नाही.
• सिलिकॉन हा पृथ्वीच्या कवचातील दुसरा सर्वात मुबलक घटक आहे (25.7 टक्के) आणि आपण सिलिकॉन-युक्त सामग्रीने वेढलेले आहोत: विटा, मातीची भांडी, पोर्सिलेन, वंगण, सीलंट, संगणक चिप्स आणि सौर सेल.
• सर्वात सोपा ऑक्साईड, सिलिकॉन डायऑक्साइड (SiO2) किंवा सिलिका, अनेक खडक आणि खनिजांचा घटक आहे.

गण 15- नायट्रोजन गट (Nitrogen group): आवर्तसारणीच्या (Periodic Table) गण 15 (Group 15) मध्ये नायट्रोजन (N), फॉस्फरस (P), आर्सेनिक (As), अँटिमनी (Sb), आणि बिस्मथ (Bi) या मूलद्रव्यांचा समावेश होतो.

• सर्व घटकांमध्ये पाच संयुजा इलेक्ट्रॉन असतात. नायट्रोजन आणि फॉस्फरस हे अधातू आहेत. नायट्राइड आणि फॉस्फाईड आयन, तीन ऋण चार्जसह बऱ्यापैकी अस्थिर आयन तयार करण्यासाठी ते तीन इलेक्ट्रॉन मिळवू शकतात.
• नायट्रोजन, डायटॉमिक रेणू म्हणून हवेचा प्रमुख घटक आहे आणि दोन्ही घटक जीवनासाठी आवश्यक आहेत.
• मानवी शरीराच्या वजनाच्या सुमारे 3 टक्के नायट्रोजन आणि सुमारे 1.2 टक्के फॉस्फरसचा समावेश होतो. व्यावसायिकदृष्ट्या, हे घटक खतांसाठी महत्त्वाचे आहेत.
• आर्सेनिक आणि अँटिमनी हे धातुसदृश्य आहेत
• बिस्मथ हा या गणातील एकमेव धातू आहे. तीन-प्लस चार्जसह आयन तयार करण्यासाठी बिस्मथ तीन इलेक्ट्रॉन गमावू शकतो. बिस्मथ हा सर्वात जड पूर्णपणे स्थिर घटक आहे.

गण 16 चॅल्कोजेन्स (Chalcogens): आवर्तसारणीच्या (Periodic Table) गण 16 (Group 16) मध्ये ऑक्सिजन (O), सल्फर (S), सेलेनियम (Se), टेल्युरियम (Te), किरणोत्सर्गी पोलोनियम (Po), आणि सिंथेटिक अननहेक्सियम (Uuh) या मूलद्रव्यांचा समावेश होतो.

गुणधर्म:

• या गटात सहा संयुजा इलेक्ट्रॉन आहेत. ऑक्सिजन आणि सल्फर हे अधातू आहेत; त्यांचे मूलभूत स्वरूप आण्विक असते आणि ते दोन वजा शुल्कासह आयन तयार करण्यासाठी दोन इलेक्ट्रॉन मिळवू शकतात.
• सल्फरमध्ये बहुधा कोणत्याही मूलद्रव्यापेक्षा जास्त अपरूपे आहेत असतात, जरी सर्वात सामान्य आणि स्थिर स्वरूप म्हणजे S8 रेणूंचे पिवळे क्रिस्टल्स (yellow crystals of S8 molecules)

गण 17 हॅलोजन (Halogens): आवर्तसारणीच्या (Periodic Table) गण 16 (Group 16) मध्ये  फ्लोरिन (F), क्लोरीन (Cl), ब्रोमाइन (Br), आयोडीन (I), अस्टाटिन (At) या मूलद्रव्यांचा समावेश होतो.

गुणधर्म:

• या सर्व घटकांमध्ये सात संयुजा इलेक्ट्रॉन आहेत.
• हा गण संपूर्णपणे अधातू असलेला पहिला गण आहे. ते त्यांच्या नैसर्गिक अवस्थेत डायटॉमिक रेणू (diatomic molecules) म्हणून अस्तित्वात आहेत.
• फ्लोरीन आणि क्लोरीन Room Temperature ला वायू अवस्थेत असतात,  ब्रोमिन द्रव अवस्थेत असतो, आणि आयोडीन स्थायू अवस्थेत असतो.
• त्यांची बाह्य कशा पूर्ण करण्यासाठी एका इलेक्ट्रॉनची आवश्यकता असते.
• या ऋण आयनांना हॅलाइड आयन म्हणतात आणि हे आयन असलेले क्षार हॅलाइड म्हणून ओळखले जातात.
• हॅलोजन हे अत्यंत क्रियाशील असतात आणि त्यामुळे ते पुरेशा प्रमाणात जैविक जीवांसाठी हानिकारक किंवा प्राणघातक असू शकतात.
• फ्लोरिन हे सर्वात जास्त क्रियाशील आहे आणि जसजसे आपण आपण गणात खाली जातो तसतसे क्रियाशीलता कमी होत जाते.
• क्लोरीन आणि आयोडीन दोन्ही जंतुनाशक म्हणून वापरले जातात.
• त्यांच्या मूलभूत अवस्थेत, हॅलोजन हे ऑक्सिडायझिंग एजंट असतात आणि ते ब्लीचमध्ये वापरले जातात.
• क्लोरीन हा कपड्यांना ब्लीच करण्यासाठी वापरतात आणि कागदाच्या उत्पादनांच्या निर्मितीमध्ये वापरला जातो.

गण 18- नोबल वायू (Nobel Gas): नोबल वायू हे आवर्त सारणीच्या (Periodic Table) गण 18 मधील रासायनिक घटक आहेत. ते हेलियम, निऑन, ऑरगॉन , क्रिप्टन, झेनॉन आणि रेडॉन आहेत. त्यांना निष्क्रिय वायू किंवा दुर्मिळ वायू म्हणतात.

गुणधर्म:

• नोबल वायू हे सर्व अधातू असतात आणि या मूलद्रव्यांच्या सर्व कक्षा पूर्ण असतात.
• भौतिकदृष्ट्या ते Room Temperature ला मोनॅटॉमिक वायूंच्या रूपात अस्तित्वात आहेत, अगदी मोठे अणु वस्तुमान असलेले देखील. याचे कारण असे की त्यांच्याकडे अत्यंत कमकुवत आंतर-अणुशक्तीचे आकर्षण असते आणि त्यामुळे वितळण्याचे बिंदू आणि उत्कलन बिंदू खूप कमी असतात.
• क्रिप्टन आणि झेनॉन हे एकमेव उदात्त वायू आहेत जे कोणतीही संयुगे तयार करतात. हे घटक हे करू शकतात कारण त्यांच्याकडे रिकाम्या d सबशेलमध्ये इलेक्ट्रॉन स्वीकारून विस्तारित ऑक्टेट तयार करण्याची क्षमता आहे.

न्यूलँड्सचा अष्टकांचा नियम

1864 मध्ये, न्यूलँड्सने घटकांचे वर्गीकरण करण्याचा प्रयत्न केला.  इंग्रजी रसायनशास्त्रज्ञ जे.ए.आर. न्यूलँड्सने 1865 मध्ये सांगितले की, अणुवस्तुमानाच्या चढत्या क्रमाने सर्व मूलद्रव्यांची मांडणी केली असता त्यांना असे आढळले की प्रत्येक आठव्या मूलद्रव्याचे गुणधर्म पहिल्या मुलद्रव्या सारखे आहेत. संगीतात सात म्युझिकल नोट्स आहेत. प्रत्येक आठवी नोट पहिल्यासारखीच असते त्याचप्रमाणे, न्यूलँडने सांगितले की दिलेल्या मूलद्रव्यापासून सुरू होणारा आठवा घटक हा संगीताच्या अष्टकाच्या आठव्या नोट्सप्रमाणे पहिल्याची पुनरावृत्ती आहे. म्हणून त्यांनी या नियमला अष्टकांचा नियम असे म्हटले.

गुणधर्म:

• न्यूलँडसनी हायड्रोजन पासून थेरियम पर्यंत 56 मूलद्रव्याची मांडणी केली.
• परंतु त्याचा अष्टकाचा गुणधर्म हा कॅल्शियम पर्यंतच लागू होत होता.
• न्यूलँडसला असे वाटले की निसर्गात फक्त 56 च मूलद्रव्य आहेत म्हणून त्याने नवीन मूलद्रव्यासाठी जागाच सोडली नाही.
• न्यूलँडसने 56 मूलद्रव्यापैकी काही सारखे गुणधर्म असणान्या मूलद्रव्यांना दूर-दूर ठेवले उदा. लोह (Fe) आणि कोबाल्ट (Co)
• तसेच काही विभिन्न गुणधर्म असणाऱ्या मूलद्रव्याला एकत्र जागा दिली. उदा. निकेल व कोबाल्ट यांना ब्रोमीन, क्लोरीन सोबत ठेवले.
• म्हणजे एकंदरित न्यूलँडसनी केलेला प्रयत्न हा कमी अणुवस्तुमान असणाऱ्या मूलद्रव्यापर्यंतच मर्यादित होता.

मेंडेलिव्हची आवर्तसारणी

मेंडेलिव्हने खरे तर आवर्तसारणीचा पाया घातला. मेंडेलिव्हच्या काळात 63 मूलद्रव्य अस्तित्वात होती. याने सर्वप्रथम 63 कार्ड घेतले व प्रत्येक कार्डवर एका मूलद्रव्याचा गुणधर्म लिहिला. त्यानुसार त्याने अणुवस्तुमानांच्या चढत्याक्रमाने ही कार्डस मांडले. यात त्याला मूलद्रव्याच्या रासायनिक व भौतिक गुणधर्मात साम्य आढळून आले. मेंडेलिव्हच्या आवर्तसारणीत आडव्या ओळीना आवर्त (Period) म्हणतात तर उभ्या ओळीना गण (Group) म्हणतात. त्याला असे निदर्शनास आले की, अणुवस्तुमानांच्या चढत्या क्रमाने मूलद्रव्याची मांडणी करताना ठरावीक अंतराने मूलद्रव्याच्या रासायनिक व भौतिक गुणधर्माची पुनरावृत्ती होते. जो पर्यंत अशी पुनरावृत्ती होत नाही तोपर्यंत तो मूलद्रव्याला आडव्या ओळीत (आवर्तनात) मांडत गेला व गुणधर्मात साम्य असलेला मूलद्रव्य दुसऱ्या आडव्या ओळीत पहिल्या मूलद्रव्याच्या खाली मांडला. अशाप्रकारे सर्व ज्ञात 63 मूलद्रव्याची त्याने यशस्वीरित्या मांडणी केली व पहिली आवर्तसारणी तयार केली.

मेंडेलिव्हच्या आवर्तसारणीचे प्रमुख वैशिष्ट्ये:

• आवर्तसारणीतील आडव्या ओळीना आवर्तने (Periods) म्हणतात. अशी 7 आवर्तने आहेत त्यांना । ते 7 क्रमांक देण्यात आले आहेत.
• आवर्तसारणतील उभ्या ओळीना गण असे म्हणतात त्यांना I ते VII असे क्रमांक दिलेले आहेत. I ते VII या गणाची A आणि B उपगटात विभागणी केली आहे.
•  मेंडेलिव्हच्या नियमाला मेंडेलिव्हचा आवर्ती नियम असे म्हणतात.
• नियम = मूलद्रव्याचे भौतिक व रासायनिक गुणधर्म अणुवस्तुमानाचे आवर्तीफल

आधुनिक आवर्तसारणी

सन 1913 मध्ये हेन्री मोस्ले या ब्रिटिश पदार्थ वैज्ञानिकाने असे शोधून काढले की अणुवस्तुमान गुणधर्म नसून अणुअंक हा आहे. कारण आपणास माहिती आहे की अणुअंक हा त्या मूलद्रव्याची इलेक्ट्रॉन व प्रोटॉनची माहिती देतो आधारावर आपणास संबुजा व इलेक्ट्रॉनिक संरूपण हे महत्त्वाचे गुणधर्म मिळतात. फक्त एवढाच बदल करून मेंडेलिव्हच्या आवर्तसारणीचे आधुनिक आवर्तसारणीत रूपांतर करण्यात आले.

आधुनिक आवर्तसारणीचा नियम : मूलद्रव्याचे भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म हे त्यांच्या अणुअंकाचे (Atomic number) आवृत्तीफल आहे.”

संयुजा (Valency):

• एखाद्या मूलद्रव्याच्या अणूची दुसऱ्या अणूशी संयोग पावण्याची क्षमता म्हणजे संयुजा होय.
• एकाच गणामधील मूलद्रव्याची संयुजा इलेक्ट्रॉन संख्या सारखीच असते. उदा. गण-2 मध्ये कॅल्शियम आणि बेरीअम येतात. यांच्या दोघाच्या ही संयुजा इलेक्ट्रॉन 2 आहेत.
• दुसऱ्या व तिसऱ्या आवर्तणात संयुजा डावीकडून उजवीकडे से 4 पर्यंत वाढत जाते आणि नंतर 4 ते 0 पर्यंत कमी होत जाते.

अणूचा आकार (Size of atom):

• अणूचा आकार म्हणजे केंद्रकापासून बाह्यतम कक्षेपर्यंतचे अंतर होय. i.e. अणूची त्रिज्या
• म्हणजेच असे म्हणता येईल की जेवढी जास्त कक्षेची संख्या तेवढीच जास्त अणुची त्रिज्या.
• म्हणजेच जसजसे गणामध्ये वरून खाली जावे तसतसे अणूच्या कक्षा वाढत जातात  म्हणूनच आकारही वाढतो.
• उदा. गण-1 मध्ये सोडीयम व पोटॅशिअम पाहा. सोडियम मध्ये 2, 8, 1 = तीन कक्षा आहेत
• पोटॅशिअम मध्ये 2, 8, 8, 1 = चार कक्षा आहेत. म्हणून पोटॅशिअम हा सोडियम पेक्षा आकाराने मोठा आहे.
• परंतु सोडियम पेक्षा अॅल्युमिनिअममध्ये दोन प्रोटॉन-इलेक्ट्रॉन जास्त असतात. म्हणून आकर्षणही जास्त असते म्हणून आकार कमी होतो.

धातूगुण / अधातूगुण (Metallic and Non-metallic properties):

• आवर्तनात डाव्या बाजूकडून उजवीकडे जाताना धातूगुण (Metal) कमी होत जातात कारण आकार कमी होत जातो व इलेक्ट्रॉन सहजरित्या दिले जात नाहीत म्हणजेच अधातू गुण वाढत जातात.
• प्रत्येक गणात वरून खाली धातू गुण वाढत जातो तर अधातू गुण कमी होत जातो, कारण कक्षा वाढतात म्हणून सहज इलेक्ट्रॉन घेता येतात.
• आधुनिक आवर्तसारणीमध्ये नागमोडी रेषा (zig-zag line) काढल्यास धातू आणि अधातू वेगळे करता येतात.

इलेक्ट्रोनगेटिव्हिटी (Electronegativity):

• इलेक्ट्रॉनच्या सामायिक जोडीला स्वतःकडे आकर्षित करण्याच्या अणूच्या सापेक्ष प्रवृत्तीला इलेक्ट्रोनगेटिव्हिटी म्हणतात.
• डावीकडून उजवीकडे कालावधीत, इलेक्ट्रोनेगेटिव्हिटीचे मूल्य वाढते तर वरपासून खालपर्यंत गटामध्ये इलेक्ट्रोनेगेटिव्हिटीचे मूल्य कमी होते.

आयनीकरण ऊर्जा (Ionization Energy):

• आयनीकरण ऊर्जा (IE) ही एका विलग वायूच्या अणूचे सर्वात सैलपणे बांधलेले इलेक्ट्रॉन, व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन काढून टाकण्यासाठी आवश्यक असलेली ऊर्जा आहे.
• डावीकडून उजवीकडे कालावधीत, आयनीकरण ऊर्जेचे मूल्य वाढते तर वरपासून खालपर्यंत समूहात आयनीकरण उर्जेचे मूल्य कमी होते.

महाराष्ट्रातील सर्व स्पर्धा परीक्षांसाठी ऑनलाईन क्लास, व्हिडिओ कोर्स, टेस्ट सिरीज, पुस्तके आणि इतर अभ्यास साहित्य खाली दिलेल्या लिंक वर क्लिक करून मिळावा.

महाराष्ट्र अभ्यास साहित्य

अड्डा 247 मराठी अँप | अड्डा 247 मराठी टेलिग्राम ग्रुप

Sharing is caring!