आवर्त 4 तत्व
एक आवर्त 4 तत्व (period 4 element) रासायनिक तत्वों में से एक है जो आवर्त सारणी की चौथी पंक्ति (या आवर्त) में स्थित है। आवर्त सारणी को पंक्तियों में इस प्रकार व्यवस्थित किया गया है कि जैसे-जैसे परमाणु क्रमांक बढ़ता है, तत्वों के रासायनिक व्यवहार में आवर्ती (periodic) प्रवृत्तियों को दर्शाया जा सके: एक नई पंक्ति तब शुरू होती है जब रासायनिक व्यवहार दोहराना शुरू होता है, जिसका अर्थ है कि समान व्यवहार वाले तत्व एक ही ऊर्ध्वाधर कॉलम में आते हैं। चौथे आवर्त में 18 तत्व शामिल हैं, जो पोटेशियम से शुरू होकर क्रिप्टन पर समाप्त होते हैं – प्रत्येक अठारह समूहों के लिए एक तत्व। यह सारणी में d-ब्लॉक (जिसमें संक्रमण धातु शामिल हैं) की पहली उपस्थिति को दर्शाता है।
गुण
सभी चौथे आवर्त के तत्व स्थिर हैं,[1] और कई पृथ्वी की पपड़ी और/या कोर में अत्यंत सामान्य हैं; यह अंतिम आवर्त है जिसमें कोई अस्थिर तत्व नहीं है। इस आवर्त में कई संक्रमण धातुएं बहुत मजबूत होती हैं, और इसलिए उद्योग में सामान्य हैं, विशेष रूप से लोहा।[2] कुछ विषाक्त होते हैं, जिसमें सभी ज्ञात वैनेडियम यौगिक विषाक्त हैं,[3] आर्सेनिक सबसे प्रसिद्ध विषों में से एक है, और ब्रोमीन एक विषाक्त तरल है। इसके विपरीत, कई तत्व मानव अस्तित्व के लिए आवश्यक हैं, जैसे कैल्शियम, जो हड्डियों का मुख्य घटक है।[2]
परमाणु संरचना
परमाणु क्रमांक में वृद्धि की ओर बढ़ते हुए, आफबाऊ सिद्धांत के कारण इस आवर्त के तत्व इलेक्ट्रॉन को 4s, 3d, और 4p उपकोशों में उसी क्रम में भरते हैं। हालाँकि, इसके अपवाद भी हैं, जैसे क्रोमियम। पहले बारह तत्व—K, Ca, और संक्रमण धातुएं—में क्रमशः 1 से 12 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो 4s और 3d में रखे जाते हैं।
आर्गन के इलेक्ट्रॉन विन्यास के ऊपर बारह इलेक्ट्रॉन जिंक के विन्यास तक पहुँचते हैं, जो कि 3d10 4s2 है। इस तत्व के बाद, भरा हुआ 3d उपकोश प्रभावी रूप से रसायन विज्ञान से हट जाता है और बाद की प्रवृत्ति 2 और 3 के आवर्तों की प्रवृत्तियों के समान दिखती है। आवर्त 4 के p-ब्लॉक तत्वों का संयोजी कोश चौथे (1=n = 4) कोश के 4s और 4p उपकोशों से बना होता है और अष्टक नियम का पालन करता है।
क्वांटम रसायन विज्ञान के लिए, यह आवर्त सरलीकृत इलेक्ट्रॉन कोश प्रतिमान से कई विभिन्न आकार के उपकोशों के अनुसंधान की ओर संक्रमण को देखता है। उनके ऊर्जा स्तरों की सापेक्ष स्थिति विभिन्न भौतिक प्रभावों की परस्पर क्रिया द्वारा नियंत्रित होती है। आवर्त के s-ब्लॉक धातु अपने विभेदक इलेक्ट्रॉनों को 4s में रखते हैं, भले ही उनके पास नाममात्र रूप से निचले 1=n = 3 अवस्थाओं में रिक्त स्थान हों – यह एक ऐसी घटना है जो हल्के तत्वों में नहीं देखी जाती है। इसके विपरीत, गैलियम से क्रिप्टन तक के छह तत्व सबसे भारी हैं जहाँ संयोजी कोश के नीचे के सभी इलेक्ट्रॉन कोश पूरी तरह से भरे हुए हैं। 1=n = 4 से शुरू होने वाले f-उपकोशों के अस्तित्व के कारण आगे के आवर्तों में यह अब संभव नहीं है।
तत्वों की सूची
रासायनिक तत्व ब्लॉक इलेक्ट्रॉन विन्यास 19 K पोटेशियम s-ब्लॉक [Ar] 4s1 20 Ca कैल्शियम s-ब्लॉक [Ar] 4s2 21 Sc स्कैंडियम d-ब्लॉक [Ar] 3d1 4s2 22 Ti टाइटेनियम d-ब्लॉक [Ar] 3d2 4s2 23 V वैनेडियम d-ब्लॉक [Ar] 3d3 4s2 24 Cr क्रोमियम d-ब्लॉक [Ar] 3d5 4s1 (*) 25 Mn मैंगनीज d-ब्लॉक [Ar] 3d5 4s2 26 Fe लोहा d-ब्लॉक [Ar] 3d6 4s2 27 Co कोबाल्ट d-ब्लॉक [Ar] 3d7 4s2 28 Ni निकल d-ब्लॉक [Ar] 3d8 4s2 29 Cu तांबा d-ब्लॉक [Ar] 3d10 4s1 (*) 30 Zn जिंक d-ब्लॉक [Ar] 3d10 4s2 31 Ga गैलियम p-ब्लॉक [Ar] 3d10 4s2 4p1 32 Ge जर्मेनियम p-ब्लॉक [Ar] 3d10 4s2 4p2 33 As आर्सेनिक p-ब्लॉक [Ar] 3d10 4s2 4p3 34 Se सेलेनियम p-ब्लॉक [Ar] 3d10 4s2 4p4 35 Br ब्रोमीन p-ब्लॉक [Ar] 3d10 4s2 4p5 36 Kr क्रिप्टन p-ब्लॉक [Ar] 3d10 4s2 4p6
(*) माडेलुंग नियम का अपवाद
s-ब्लॉक तत्व
पोटेशियम
पोटेशियम (K) एक क्षार धातु है, जो सोडियम के नीचे और रुबिडियम के ऊपर है,[4] और आवर्त 4 का पहला तत्व है। सबसे अधिक अभिक्रियाशील रासायनिक तत्वों में से एक, यह आमतौर पर केवल यौगिकों में पाया जाता है। यह एक चांदी जैसी धातु है[5] जो हवा में ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर तेजी से धूमिल हो जाती है, जो इसे ऑक्सीकृत करती है। यह चाकू से काटने के लिए पर्याप्त नरम है[6] और दूसरा सबसे कम घनत्व वाला तत्व है। पोटेशियम का गलनांक अपेक्षाकृत कम होता है; यह एक छोटी खुली लौ के नीचे पिघल जाएगा।[5] यह पानी से भी कम घना है, और सिद्धांत रूप में, तैर सकता है[7] (हालाँकि यह किसी भी पानी के साथ प्रतिक्रिया करेगा जिसके संपर्क में यह आता है)।[5]
कैल्शियम
कैल्शियम (Ca) आवर्त का दूसरा तत्व है। एक क्षार मृदा धातु, प्राकृतिक कैल्शियम प्रकृति में लगभग कभी नहीं पाया जाता है, क्योंकि यह पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है।[8] सभी जानवरों और कुछ पौधों में इसकी सबसे व्यापक रूप से ज्ञात जैविक भूमिकाओं में से एक है, जो हड्डियों और दांतों जैसे संरचनात्मक तत्वों का निर्माण करती है।[9] इसके कोशिकाओं में भी अनुप्रयोग हैं, जैसे कोशिकीय प्रक्रियाओं के लिए संकेत। इसे मानव शरीर में सबसे प्रचुर खनिज माना जाता है।
d-ब्लॉक तत्व
स्कैंडियम
स्कैंडियम (Sc) आवर्त का तीसरा तत्व है, और आवर्त सारणी में पहला संक्रमण धातु है। स्कैंडियम प्रकृति में काफी सामान्य है, लेकिन इसे अलग करना मुश्किल है क्योंकि इसका रसायन विज्ञान अन्य दुर्लभ मृदा यौगिकों के रसायन विज्ञान को बहुत बारीकी से दर्शाता है। स्कैंडियम के बहुत कम व्यावसायिक अनुप्रयोग हैं, जिसका मुख्य अपवाद एल्युमीनियम मिश्र धातु है।
टाइटेनियम
टाइटेनियम (Ti) समूह 4 का एक तत्व है। टाइटेनियम सबसे कम घनत्व वाली धातुओं में से एक और सबसे मजबूत और सबसे अधिक संक्षारण-प्रतिरोधी धातुओं में से एक है। इस प्रकार, इसके कई अनुप्रयोग हैं, विशेष रूप से अन्य तत्वों के साथ मिश्र धातुओं में, जैसे कि लोहा। यह आमतौर पर हवाई जहाज, गोल्फ क्लब, और अन्य वस्तुओं में उपयोग किया जाता है जो मजबूत, लेकिन हल्के होने चाहिए।
वैनेडियम
वैनेडियम (V) समूह 5 का एक तत्व है। वैनेडियम प्रकृति में शुद्ध रूप में कभी नहीं पाया जाता है, लेकिन आमतौर पर यौगिकों में पाया जाता है। वैनेडियम कई मायनों में टाइटेनियम के समान है, जैसे कि बहुत अधिक संक्षारण-प्रतिरोधी होना, हालाँकि, टाइटेनियम के विपरीत, यह कमरे के तापमान पर भी हवा में ऑक्सीकृत हो जाता है। सभी वैनेडियम यौगिकों में कम से कम कुछ स्तर की विषाक्तता होती है, जिनमें से कुछ अत्यंत विषाक्त होते हैं।
क्रोमियम
क्रोमियम (Cr) समूह 6 का एक तत्व है। क्रोमियम, अपने से पहले के टाइटेनियम और वैनेडियम की तरह, संक्षारण के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी है, और वास्तव में स्टेनलेस स्टील के मुख्य घटकों में से एक है। क्रोमियम में कई रंगीन यौगिक भी होते हैं, और इसलिए यह रंजकों में बहुत सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है, जैसे कि क्रोम ग्रीन।
मैंगनीज
मैंगनीज (Mn) समूह 7 का एक तत्व है। मैंगनीज अक्सर लोहे के साथ संयोजन में पाया जाता है। मैंगनीज, अपने से पहले के क्रोमियम की तरह, स्टेनलेस स्टील में एक महत्वपूर्ण घटक है, जो लोहे को जंग लगने से रोकता है। मैंगनीज का उपयोग अक्सर रंजकों में भी किया जाता है, फिर से क्रोमियम की तरह। मैंगनीज भी जहरीला होता है; यदि पर्याप्त मात्रा में सांस के साथ अंदर लिया जाए, तो यह अपरिवर्तनीय तंत्रिका संबंधी क्षति का कारण बन सकता है।
लोहा
लोहा (Fe) समूह 8 का एक तत्व है। लोहा आवर्त के तत्वों में पृथ्वी पर सबसे सामान्य है, और शायद उनमें से सबसे प्रसिद्ध है। यह इस्पात का मुख्य घटक है। लोहा-56 में किसी भी तत्व के किसी भी समस्थानिक की तुलना में सबसे कम ऊर्जा घनत्व होता है, जिसका अर्थ है कि यह सबसे भारी तत्व है जिसे महादानव तारों में उत्पादित किया जा सकता है। मानव शरीर में भी लोहे के कुछ अनुप्रयोग हैं; हीमोग्लोबिन आंशिक रूप से लोहा है।
कोबाल्ट
कोबाल्ट (Co) समूह 9 का एक तत्व है। कोबाल्ट का उपयोग आमतौर पर रंजकों में किया जाता है, क्योंकि कोबाल्ट के कई यौगिक नीले रंग के होते हैं। कोबाल्ट कई चुंबकीय और उच्च-शक्ति वाली मिश्र धातुओं का एक मुख्य घटक भी है। एकमात्र स्थिर समस्थानिक, कोबाल्ट-59, विटामिन B-12 का एक महत्वपूर्ण घटक है, जबकि कोबाल्ट-60 परमाणु फॉलआउट का एक घटक है और अपनी रेडियोधर्मिता के कारण पर्याप्त मात्रा में खतरनाक हो सकता है।
निकल
निकल (Ni) समूह 10 का एक तत्व है। निकल पृथ्वी की पपड़ी में दुर्लभ है, मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण कि यह हवा में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, पृथ्वी पर अधिकांश निकल निकल लोहा उल्कापिंड से आता है। हालाँकि, निकल पृथ्वी के कोर में बहुत प्रचुर मात्रा में है; लोहे के साथ यह दो मुख्य घटकों में से एक है। निकल स्टेनलेस स्टील का एक महत्वपूर्ण घटक है, और कई सुपरअलॉय में भी।
तांबा
तांबा (Cu) समूह 11 का एक तत्व है। तांबा उन कुछ धातुओं में से एक है जो रंग में सफेद या भूरे नहीं होते हैं, एकमात्र अन्य सोना, ओस्मियम और सीज़ियम हैं। तांबे का उपयोग मनुष्यों द्वारा हजारों वर्षों से कई वस्तुओं को लाल रंग की आभा देने के लिए किया जाता रहा है, और यह मनुष्यों के लिए एक आवश्यक पोषक तत्व भी है, हालाँकि बहुत अधिक मात्रा में यह जहरीला होता है। तांबे का उपयोग आमतौर पर लकड़ी के परिरक्षक या कवकनाशी के रूप में भी किया जाता है।
जिंक
जिंक (Zn) समूह 12 का एक तत्व है। जिंक पीतल के मुख्य घटकों में से एक है, जिसका उपयोग 10वीं शताब्दी ईसा पूर्व से किया जा रहा है। जिंक मनुष्यों के लिए भी अविश्वसनीय रूप से महत्वपूर्ण है; दुनिया में लगभग 2 अरब लोग जिंक की कमी से पीड़ित हैं। हालाँकि, बहुत अधिक जिंक तांबे की कमी का कारण बन सकता है। जिंक का उपयोग अक्सर बैटरी में किया जाता है, जिसे उपयुक्त रूप से कार्बन-जिंक बैटरी कहा जाता है, और यह कई प्लेटिंग में महत्वपूर्ण है, क्योंकि जिंक बहुत संक्षारण प्रतिरोधी है।
p-ब्लॉक तत्व
गैलियम
गैलियम (Ga) समूह 13 का एक तत्व है, जो एल्युमीनियम के नीचे है। गैलियम उल्लेखनीय है क्योंकि इसका गलनांक लगभग 303 केल्विन पर है, जो कमरे के तापमान के आसपास है। उदाहरण के लिए, यह वसंत के एक सामान्य दिन में ठोस होगा, लेकिन गर्मी के एक गर्म दिन में तरल होगा। गैलियम टिन के साथ मिश्र धातु गैलिनस्टन का एक महत्वपूर्ण घटक है। गैलियम अर्धचालकों में भी पाया जा सकता है।
जर्मेनियम
जर्मेनियम (Ge) समूह 14 का एक तत्व है। जर्मेनियम, अपने ऊपर सिलिकॉन की तरह, एक महत्वपूर्ण अर्धचालक है और आमतौर पर डायोड और ट्रांजिस्टर में उपयोग किया जाता है, अक्सर आर्सेनिक के साथ संयोजन में। जर्मेनियम पृथ्वी पर काफी दुर्लभ है, जिससे इसकी तुलनात्मक रूप से देर से खोज हुई। जर्मेनियम, यौगिकों में, कभी-कभी आंखों, त्वचा या फेफड़ों में जलन पैदा कर सकता है।
आर्सेनिक
आर्सेनिक (As) समूह 15 का एक तत्व है, निक्टोजन। आर्सेनिक, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अक्सर जर्मेनियम के साथ मिश्र धातुओं में अर्धचालकों में उपयोग किया जाता है। आर्सेनिक, शुद्ध रूप में और कुछ मिश्र धातुओं में, सभी बहुकोशिकीय जीवन के लिए अविश्वसनीय रूप से जहरीला है, और इस प्रकार कीटनाशकों में एक सामान्य घटक है। आर्सेनिक का उपयोग इसकी विषाक्तता का पता चलने से पहले कुछ रंजकों में भी किया जाता था।
सेलेनियम
सेलेनियम (Se) समूह 16 का एक तत्व है, चाल्कोजन। सेलेनियम आवर्त 4 में पहला अधातु है, जिसके गुण सल्फर के समान हैं। सेलेनियम प्रकृति में शुद्ध रूप में काफी दुर्लभ है, ज्यादातर पाइराइट जैसे खनिजों में पाया जाता है, और तब भी यह काफी दुर्लभ है। सेलेनियम मनुष्यों के लिए कम मात्रा में आवश्यक है, लेकिन बड़ी मात्रा में विषाक्त है। सेलेनियम मोनोमोलर संरचना में लाल होता है लेकिन अपनी क्रिस्टलीय संरचना में धात्विक भूरा होता है।
ब्रोमीन
ब्रोमीन (Br) समूह 17 (हैलोजन) का एक तत्व है। यह प्रकृति में मौलिक रूप में मौजूद नहीं है। ब्रोमीन कमरे के तापमान पर मुश्किल से तरल होता है, जो लगभग 330 केल्विन पर उबलता है। ब्रोमीन भी काफी विषाक्त और संक्षारक है, लेकिन ब्रोमाइड आयन, जो अपेक्षाकृत निष्क्रिय होते हैं, हैलाइट, या टेबल नमक में पाए जा सकते हैं। ब्रोमीन का उपयोग अक्सर अग्नि मंदक के रूप में किया जाता है क्योंकि कई यौगिकों को मुक्त ब्रोमीन परमाणु छोड़ने के लिए बनाया जा सकता है।
क्रिप्टन
क्रिप्टन (Kr) एक उत्कृष्ट गैस है, जिसे आर्गन के नीचे और ज़ेनॉन के ऊपर रखा गया है। एक उत्कृष्ट गैस होने के नाते, क्रिप्टन शायद ही कभी खुद के साथ या अन्य तत्वों के साथ बातचीत करता है; हालाँकि यौगिकों का पता चला है, वे सभी अस्थिर हैं और तेजी से क्षय होते हैं, और इस प्रकार, क्रिप्टन का उपयोग अक्सर फ्लोरोसेंट रोशनी में किया जाता है। क्रिप्टन, अधिकांश उत्कृष्ट गैसों की तरह, अपनी कई वर्णक्रमीय रेखाओं और उपरोक्त कारणों से प्रकाश व्यवस्था में भी उपयोग किया जाता है।
जैविक भूमिका
कई आवर्त 4 तत्व द्वितीयक संदेशवाहक, संरचनात्मक घटकों, या एंजाइम कोफैक्टर के रूप में प्रोटीन कार्य को नियंत्रित करने में भूमिका निभाते हैं। पोटेशियम की एक ढाल का उपयोग कोशिकाओं द्वारा झिल्ली विभव बनाए रखने के लिए किया जाता है जो अन्य प्रक्रियाओं के बीच न्यूरोट्रांसमीटर फायरिंग और सुविधाजनक प्रसार को सक्षम बनाता है। कैल्शियम कैल्मोडुलिन जैसे प्रोटीन के लिए एक सामान्य सिग्नलिंग अणु है और कशेरुकियों में कंकाल मांसपेशी संकुचन को ट्रिगर करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सेलेनियम गैर-प्रोटीनोजेनिक अमीनो एसिड, सेलेनोलिस्टीन का एक घटक है; सेलेनोलिस्टीन युक्त प्रोटीन को सेलेनप्रोटीन के रूप में जाना जाता है। मैंगनीज एंजाइम का उपयोग यूकेरियोट्स और प्रोकैरियोट्स दोनों द्वारा किया जाता है, और कुछ रोगजनक बैक्टीरिया की विषाक्तता में भूमिका निभा सकते हैं।[10] वैनाबिन्स, जिन्हें वैनेडियम-जुड़े प्रोटीन के रूप में भी जाना जाता है, कुछ समुद्री स्क्वर्ट्स प्रजातियों की रक्त कोशिकाओं में पाए जाते हैं। इन प्रोटीनों की भूमिका पर विवाद है, हालाँकि कुछ अटकलें हैं कि वे ऑक्सीजन वाहक के रूप में कार्य करते हैं। जिंक आयनों का उपयोग कई DNA-बाध्यकारी प्रोटीन के जिंक फिंगर परिवेश को स्थिर करने के लिए किया जाता है।
आवर्त 4 तत्वों को जटिल कार्बनिक छोटे अणु के साथ कोफैक्टर बनाने के लिए भी पाया जा सकता है। इसका सबसे प्रसिद्ध उदाहरण हीम है: एक लोहा युक्त पोरफाइरिन यौगिक जो मायोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन के ऑक्सीजन-वाहक कार्य के साथ-साथ साइटोक्रोम एंजाइम की उत्प्रेरक गतिविधि के लिए जिम्मेदार है।[11] हीमोसायनिन कुछ अकशेरुकी जीवों के रक्त में पसंद के ऑक्सीजन वाहक के रूप में हीमोग्लोबिन की जगह लेता है, जिसमें हॉर्सशू केकड़ा, टारेंटयुला, और ऑक्टोपस शामिल हैं। विटामिन B12 कोबाल्ट के लिए कुछ जैव रासायनिक अनुप्रयोगों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है।
संदर्भ
- ↑ List of Elements of the Periodic Table – Sorted by Abundance in Earth's crust. Science.co.il.
- ↑ 2.0 2.1 Gray, Theodore. (2009). The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2.
- ↑ Srivastava, A. K.. (2000). "Anti-diabetic and toxic effects of vanadium compounds". Molecular and Cellular Biochemistry. 206 (206) 177–182. doi:10.1023/A:1007075204494.
- ↑ Elements in the Modern Periodic Table, Periodic Classification of Elements. Tutorvista.com.
- ↑ 5.0 5.1 5.2 (2023). Potassium. Chemistry Explained: Foundations and Applications.
- ↑ Office of Science Education. The Element Potassium. It's Elemental.
- ↑ (1998). Potassium - K. Lenntech.
- ↑ (December 2021). Reactions of the Group 2 elements with water.
- ↑ (2002). Human Vitamin and Mineral Requirements. FAO Information Division Publishing and Multimedia Service.
- ↑ (2014-02-28). "Streptococcus sanguinis class Ib ribonucleotide reductase: high activity with both iron and manganese cofactors and structural insights". The Journal of Biological Chemistry. 289 (9) 6259–6272. doi:10.1074/jbc.M113.533554.
- ↑ (December 2018). "Heme Dissociation from Myoglobin in the Presence of the Zwitterionic Detergent N,N-Dimethyl-N-Dodecylglycine Betaine: Effects of Ionic Liquids". Biomolecules. 8 (4) 126. doi:10.3390/biom8040126.
स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Period 4 element" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Period_4_element यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।
