d- एवं f ब्लॉक के तत्व

उद्देश्य

इस एकक के अध्ययन के पश्चात् विद्यार्थी आवर्त सारणी में d- तथा f- ब्लॉक तत्वों की स्थिति, उनके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास, विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं का तुलनात्मक स्थायित्व, तथा उनके महत्वपूर्ण यौगिकों के विरचन, गुण, संरचना और उपयोगों को समझ सकेंगे। इसके अतिरिक्त संक्रमण (d-ब्लॉक) तथा आंतरिक संक्रमण (f-ब्लॉक) तत्वों के सामान्य गुण, क्षैतिज प्रवृत्तियाँ, तथा वर्ग की प्रवृत्तियों का भी अध्ययन किया जाएगा। विशेष रूप से K₂Cr₂O₇ तथा KMnO₄ जैसे यौगिकों के रासायनिक व्यवहार और संरचनाओं का वर्णन किया जाएगा। अंत में, d- एवं f- ब्लॉक तत्वों के अनुप्रयोगों पर भी चर्चा होगी।

• आवर्त सारणी में d- तथा f- ब्लॉक तत्वों की स्थिति ज्ञात करना
• संक्रमण और आंतरिक संक्रमण तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास समझना
• विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं के तुलनात्मक स्थायित्व का महत्व समझना
• महत्वपूर्ण यौगिकों जैसे K₂Cr₂O₇ और KMnO₄ के विरचन, गुण और उपयोगों का अध्ययन
• d- तथा f- ब्लॉक तत्वों के सामान्य गुणों और प्रवृत्तियों की जानकारी
• लैन्थेनॉयड और एक्टिनॉयड के तुलनात्मक रासायनिक व्यवहार को समझना
• 📌 d-ब्लॉक तत्व: आवर्त सारणी के मध्य भाग के तत्व जिनके (n-1)d कक्षकों में इलेक्ट्रॉन भरे जाते हैं
• 📌 f-ब्लॉक तत्व: वे तत्व जिनमें 4f या 5f कक्षक उत्तरोत्तर भरे जाते हैं, जिन्हें आंतरिक संक्रमण तत्व भी कहते हैं
• 📌 संक्रमण तत्व: वे धातुएं जिनके परमाणु या आयन में d-कक्षक अपूर्ण होते हैं

4.1 आवर्त सारणी में स्थिति

आवर्त सारणी के मध्य भाग में d-ब्लॉक तत्व स्थित होते हैं, जो वर्ग 3 से 12 तक फैले होते हैं। इन तत्वों में (n-1)d कक्षकों में इलेक्ट्रॉन उत्तरोत्तर भरे जाते हैं। संक्रमण तत्वों की चार श्रेणियाँ होती हैं: 3d (Sc से Zn), 4d (Y से Cd), 5d (La तथा Hf से Hg), तथा 6d (Ac से Cn तक)। f-ब्लॉक तत्वों को आंतरिक संक्रमण तत्व कहा जाता है, जिनमें 4f (Ce से Lu) और 5f (Th से Lr) श्रेणियाँ आती हैं। d- और f- ब्लॉक तत्वों को क्रमशः संक्रमण और आंतरिक संक्रमण तत्व भी कहा जाता है। IUPAC के अनुसार, जिन धातुओं के परमाणु या आयन में d-कक्षक अपूर्ण होते हैं, उन्हें संक्रमण धातु माना जाता है। Zn, Cd, Hg जैसे पूर्ण d¹⁰ विन्यास वाले तत्व संक्रमण धातु नहीं माने जाते, परंतु उनके रसायन का अध्ययन संक्रमण धातुओं के समान किया जाता है। **Table on page 2 (17×11)** | प्रथम श्रेणी | | | | | | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | | Z | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | | 4s | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | | 3d | 1 | 2 | 3 | 5 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 10 | | द्वितीय श्रेणी | | | | | | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | | Z | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | | 5s | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 2 | | 4d | 1 | 2 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 10 | 10 | | तृतीय श्रेणी | | | | | | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | | La | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | | Z | 57 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | | 6s | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | | 5d | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 9 | 10 | 10 | **Table on page 3 (5×11)** | चतुर्थ श्रेणी | | | | | | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | Z | Ac | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | | Z | 89 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | | 7s | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | | 6d | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 10 | **Table on page 4 (1×10)** | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | | hcp **Table on page 4 (1×10)** | La | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | | hcp **Table on page 6 (19×11)** | तत्व | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | परमाणु क्रमांक | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | | इलेक्ट्रॉनिक विन्यास | | | | | | | | | | | | M | 3d¹ 4s² | 3d² 4s² | 3d³ 4s² | 3d⁰ 4s¹ | 3d⁰ 4s² | 3d⁰ 4s² | 3d⁷ 4s² | 3d⁸ 4s² | 3d¹⁰ 4s¹ | 3d¹⁰ 4s² | | M⁺ | 3d¹ 4s¹ | 3d² 4s¹ | 3d³ 4s¹ | 3d⁰ | 3d⁰ 4s¹ | 3d⁰ 4s¹ | 3d⁷ 4s¹ | 3d⁸ 4s¹ | 3d¹⁰ | 3d¹⁰ 4s¹ | | M³⁺ | 3d¹ | 3d² | 3d³ | 3d⁴ | 3d⁵ | 3d⁶ | 3d⁷ | 3d⁸ | 3d⁹ | 3d¹⁰ | | M³⁺ | [Ar] | 3d¹ | 3d² | 3d³ | 3d⁴ | 3d⁵ | 3d⁶ | 3d⁷ | - | - | | कणन एथैल्पी, Δ₀H⁰/kJ mol⁻¹ | | | | | | | | | | | | | 326 | 473 | 515 | 397 | 281 | 416 | 425 | 430 | 339 | 126 | | आयनन एथैल्पी/Δ₁H⁰/kJ mol⁻¹ | | | | | | | | | | | | Δ₁H⁰ | I | 631 | 656 | 650 | 653 | 717 | 762 | 758 | 736 | 745 | | Δ₁H⁰ | II | 1235 | 1309 | 1414 | 1592 | 1509 | 1561 | 1644 | 1752 | 1958 | | Δ₁H⁰ | III | 2393 | 2657 | 2833 | 2990 | 3260 | 2962 | 3243 | 3402 | 3556 | | धात्विक/आयनिक | M | 164 | 147 | 135 | 129 | 137 | 126 | 125 | 125 | 128 | | त्रिज्याएं/pm | M³⁺ | - | - | 79 | 82 | 82 | 77 | 74 | 70 | 73 | | | M³⁺ | 73 | 67 | 64 | 62 | 65 | 65 | 61 | 60 | - | | मानक इलेक्ट्रोड | M³⁺/M | - | -1.63 | -1.18 | -0.90 | -1.18 | -0.44 | -0.28 | -0.25 | +0.34 | | विभव E°/V | M³⁺/M²⁺ | - | -0.37 | -0.26 | -0.41 | +1.57 | +0.77 | +1.97 | - | - | | घनत्व/g cm⁻³ | | 3.43 | 4.1 | 6.07 | 7.19 | 7.21 | 7.8 | 8.7 | 8.9 | 7.1 | **Table on page 9 (10×6)** | तत्व (M) | Δ_{e}H° (M) | Δ_{i}H° | Δ_{i}H° | Δ_{h}_{PS}H° (M²⁺) | E°/V | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | Ti | 469 | 656 | 1309 | -1866 | -1.63 | | V | 515 | 650 | 1414 | -1895 | -1.18 | | Cr | 398 | 653 | 1592 | -1925 | -0.90 | | Mn | 279 | 717 | 1509 | -1862 | -1.18 | | Fe | 418 | 762 | 1561 | -1998 | -0.44 | | Co | 427 | 758 | 1644 | -2079 | -0.28 | | Ni | 431 | 736 | 1752 | -2121 | -0.25 | | Cu | 339 | 745 | 1958 | -2121 | 0.34 | | Zn | 130 | 906 | 1734 | -2059 | -0.76 | **Table on page 10 (19×2)** | ऑक्सीकरण संख्या | धातु हैलाइड | | --- | --- | | + 6 | CrF₆ | | + 5 | VF₅ | | + 4 | TiX₄ | | + 3 | TiX₃ | | + 2 | TiX₂ᵐ | | + 1 | CrF₆ | | | CrF₅ | | | CrX₄ | | | MnF₄ | | | MnF₃ | | | FeX₃ | | | CoF₃ | | | FeX₂ | | | CoX₂ | | | NiX₂ | | | CuX₂ᵐ | | | ZnX₂ | | | CuXᵐᴵ | **Table on page 12 (2×8)** | E° | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | (M²⁺/M) | -1.18 | -0.91 | -1.18 | -0.44 | -0.28 | -0.25 | +0.34 | **Table on page 14 (6×5)** | Mn²⁺ | 3d⁵ | 5 | 5.92 | 5.96 | | --- | --- | --- | --- | --- | | Fe²⁺ | 3d⁶ | 4 | 4.90 | 5.3 – 5.5 | | Co²⁺ | 3d⁷ | 3 | 3.87 | 4.4 – 5.2 | | Ni²⁺ | 3d⁸ | 2 | 2.84 | 2.9 – 3, 4 | | Cu²⁺ | 3d⁹ | 1 | 1.73 | 1.8 – 2.2 | | Zn²⁺ | 3d¹⁰ | 0 | 0 | | **Table on page 14 (12×3)** | विन्यास | उदाहरण | रंग | | --- | --- | --- | | 3d⁰ | Sc³⁺ | रंगहीन | | 3d⁰ | Ti⁴⁺ | रंगहीन | | 3d¹ | Ti³⁺ | नीललोहित | | 3d¹ | V⁴⁺ | नीला | | 3d² | V³⁺ | हरा | | 3d³ | V²⁺ | बैंगनी | | 3d³ | Cr³⁺ | बैंगनी | | 3d⁴ | Mn³⁺ | बैंगनी | | 3d⁴ | Cr²⁺ | नीला | | 3d⁵ | Mn²⁺ | गुलाबी | | 3d⁵ | Fe³⁺ | पीला | **Table on page 15 (5×3)** | 3d^{6} | Fe^{2+} | हरा | | --- | --- | --- | | 3d^{6}3d^{7} | Co^{3+}Co^{2+} | नीला-गुलाबी | | 3d^{8} | Ni^{3+} | हरा | | 3d^{9} | Cu^{2+} | नीला | | 3d^{10} | Zn^{2+} | रंगहीन | **Table on page 16 (3×2)** | उदाहरण 4.9 | ऑक्सीकरण अवस्था के ‘असमानुपातन’ का क्या अर्थ है? एक उदाहरण दीजिए। | | --- | --- | | हल | जब एक विशिष्ट ऑक्सीकरण अवस्था उससे कम तथा उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं की तुलना में कम स्थायी हो तो उसका असमानुपातन होता है। उदाहरण— मैंगनीज (VI), ऑक्सीकरण अवस्था मैंगनीज (VII) तथा मैंगनीज (IV) की तुलना में अम्लीय माध्यम में कम स्थायी है। | | $$3 \mathrm{Mn}^{\mathrm{VI}} \mathrm{O}_{4}^{2-} + 4 \mathrm{H}^{+} \rightarrow 2 \mathrm{Mn}^{\mathrm{VII}} \mathrm{O}^{-}_{4} + \mathrm{Mn}^{\mathrm{IV}} \mathrm{O}_{2} + 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$$ | |

• d-ब्लॉक तत्व वर्ग 3 से 12 तक आवर्त सारणी के मध्य भाग में स्थित होते हैं
• d-ब्लॉक में चार श्रेणियाँ हैं: 3d, 4d, 5d, और 6d
• f-ब्लॉक तत्व आवर्त सारणी के नीचे अलग खंड में स्थित होते हैं, जिनमें 4f और 5f कक्षक भरे जाते हैं
• संक्रमण धातु वे होते हैं जिनके परमाणु या आयन में d-कक्षक अपूर्ण होते हैं
• Zn, Cd, Hg पूर्ण d¹⁰ विन्यास के कारण संक्रमण धातु नहीं माने जाते
• 📌 आवर्त सारणी: तत्वों को उनके परमाणु क्रमांक के अनुसार व्यवस्थित करने वाली सारणी
• 📌 d-ब्लॉक तत्व: वे तत्व जिनके (n-1)d कक्षक में इलेक्ट्रॉन भरे जाते हैं
• 📌 f-ब्लॉक तत्व: वे तत्व जिनके 4f या 5f कक्षक में इलेक्ट्रॉन भरे जाते हैं