समूह 15 तत्व (नाइट्रोजन और फॉस्फोरस)
समूह 15 तत्व, जिन्हें नाइट्रोजन परिवार के नाम से भी जाना जाता है, में नाइट्रोजन (N), फॉस्फोरस (P), आर्सेनिक (As), एंटिमनी (Sb) और बिस्मथ (Bi) शामिल हैं। इस व्याख्या में, हम पहले दो तत्वों पर ध्यान केंद्रित करते हैं: नाइट्रोजन और फॉस्फोरस, जो विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और सामान्य गुण
समूह 15 तत्वों का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ns 2 np 3 है। नाइट्रोजन के लिए, n 2 है, जिसका विन्यास 1s 2 2s 2 2p 3 होता है, और फॉस्फोरस के लिए, n 3 है, जिसका विन्यास 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 होता है।
इन तत्वों के बाहरीतम आवरण में पाँच इलेक्ट्रॉन होते हैं। वे तीन इलेक्ट्रॉन प्राप्त करके एक नोबल गैस विन्यास प्राप्त कर सकते हैं, इसलिए उनमें नकारात्मक आयन बनने की प्रवृत्ति होती है। इसके विपरीत, वे इलेक्ट्रॉन भी साझा कर सकते हैं, जो उन्हें सहसंयोजक बंध बनाने की अनुमति देता है।
दृश्य रूप से, नाइट्रोजन और फॉस्फोरस के परमाणु कक्षाओं का निम्नलिखित रूप में प्रतिनिधित्व किया जा सकता है:
नाइट्रोजन: गुणधर्म और उपयोग
नाइट्रोजन के गुणधर्म
नाइट्रोजन समूह 15 का पहला तत्व है। यह एक द्विपरमाणुक, रंगहीन, गंधहीन, और बिना स्वाद का गैस है जो कमरे के तापमान पर मौजूद होता है। यह पृथ्वी के वातावरण का 78% हिस्सा बनाता है, जो इसे सबसे प्रचुर अप्रयुक्त तत्व बनाता है। नाइट्रोजन के कुछ महत्वपूर्ण गुणधर्म इस प्रकार हैं:
- परमाणु संख्या: 7
- इलेक्ट्रॉनिक विन्यास:
1s 2 2s 2 2p 3 - मानक स्थिति: गैस
- घनत्व: 1.25 g/L at 0°C और 1 atm
- गलन बिंदु: -210°C
- उबलन बिंदु: -196°C
नाइट्रोजन के उपयोग
नाइट्रोजन अपनी निष्क्रिय प्रकृति के कारण विभिन्न अनुप्रयोगों में आवश्यक होता है। इसके मुख्य उपयोगों में शामिल हैं:
- अमोनिया का उत्पादन: नाइट्रोजन के एक महत्वपूर्ण हिस्से को उर्वरक और औद्योगिक उपयोगों के लिए अमोनिया (
NH 3) में परिवर्तित किया जाता है। - खाद्य संरक्षण: निष्क्रिय होने के कारण, नाइट्रोजन भोजन से ऑक्सीजन को विस्थापित करके खाद्य पैकेजिंग में भोजन को खराब होने से बचाता है।
- इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण: संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक प्रक्रियाओं के लिए निष्क्रिय वातावरण बनाने में इसका उपयोग होता है।
- क्रायोजेनिक्स: तरल नाइट्रोजन, जो बहुत ठंडा होता है, का उपयोग जैविक नमूनों के संरक्षण और प्रशीतन के लिए किया जाता है।
फॉस्फोरस: गुणधर्म और उपयोग
फॉस्फोरस के गुणधर्म
फॉस्फोरस, समूह 15 का दूसरा तत्व, कई एलोट्रोपिक रूपों में पाया जाता है: सफेद, लाल, और काला फॉस्फोरस। प्रत्येक एलोट्रॉप अलग-अलग गुणधर्म प्रदर्शित करता है:
- परमाणु संख्या: 15
- इलेक्ट्रॉनिक विन्यास:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 - मानक स्थिति: ठोस
- घनत्व एलोट्रॉप के आधार पर भिन्न होता है: सफेद फॉस्फोरस के लिए 1.82 g/cm3, लाल फॉस्फोरस के लिए 2.34 g/cm3
- गलन बिंदु: सफेद फॉस्फोरस 44.1°C पर पिघलता है, जबकि लाल फॉस्फोरस अधिक स्थायी है और 590°C तक नहीं पिघलता
फॉस्फोरस के एलोट्रॉप्स का दृश्य प्रतिनिधित्व निम्नलिखित रूप में कल्पना किया जा सकता है:
फॉस्फोरस के उपयोग
फॉस्फोरस का उपयोग विशेष रूप से कृषि और उद्योग में व्यापक रूप से किया जाता है:
- उर्वरक: फॉस्फोरस उर्वरकों का एक प्रमुख घटक होता है जो पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक होता है क्योंकि यह ATP जैसे प्रमुख बायोमॉलिक्यूल्स का हिस्सा बनता है।
- माचिस: लाल फॉस्फोरस सुरक्षा माचिस उद्योग में स्थायित्व और घर्षण पर प्रज्वलन की क्षमता के कारण प्रयोग होता है।
- धातुकर्म अनुप्रयोग: फॉस्फोरस का उपयोग गैर-धातु मिश्रों और धातुओं को डीऑक्सिडाइज करने के लिए किया जाता है।
- डिटर्जेंट: डिटर्जेंट में फॉस्फोरस यौगिक जल कोमलता प्रदान करते हैं।
नाइट्रोजन और फॉस्फोरस के रासायनिक अभिक्रियाएं और यौगिक
नाइट्रोजन की अभिक्रियाएं और यौगिक
नाइट्रोजन कई यौगिक बनता है, जिनमें ऑक्साइड्स, नाइट्राइड्स, और अमोनियम यौगिक शामिल हैं:
- नाइट्रोजन ऑक्साइड: विभिन्न ऑक्साइड जैसे
N 2 O(नाइट्रस ऑक्साइड) औरNO 2(नाइट्रोजन डाइऑक्साइड) विभिन्न प्रतिक्रिया द्वारा बनते हैं। - अमोनिया उत्पादन: हैबर प्रक्रिया से नाइट्रोजन और हाइड्रोजन से उच्च तापमान और दाब पर अमोनिया संश्लेषण होता है:
N 2 + 3H 2 → 2NH 3 - नाइट्रिक एसिड: ओस्टवाल्ड प्रक्रिया में अमोनिया का ऑक्सीकरण नाइट्रिक एसिड (
HNO 3) का उत्पादन करता है, जिसका व्यापक उपयोग उर्वरकों और विस्फोटकों में होता है।
फॉस्फोरस की अभिक्रियाएं और यौगिक
फॉस्फोरस कई महत्वपूर्ण यौगिक बनता है, खासकर फॉस्फेट्स और ऑक्साइड्स:
- फॉस्फोरस ऑक्साइड: दो मुख्य ऑक्साइड
P 4 O 6औरP 4 O 10होते हैं, जो सफेद फॉस्फोरस की हवा में दहन द्वारा बनते हैं। - फॉस्फोरिक एसिड: फॉस्फोरिक एसिड (
H 3 PO 4), जो उर्वरकों में व्यापक रूप से उपयोग होता है, फॉस्फेट रॉक को सल्फ्यूरिक एसिड के साथ संसाधित करके उत्पादित किया जाता है:Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 → 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4
पर्यावरणीय और जैविक महत्व
पर्यावरण में नाइट्रोजन
नाइट्रोजन पृथ्वी पर जीवन के लिए महत्वपूर्ण है। यह नाइट्रोजन चक्र में केन्द्रीय भूमिका निभाता है, जिसमें स्थिरीकरण, नाइट्रिफिकेशन, और डिनाइट्रिफिकेशन शामिल हैं, जो वायुमंडल और जैविक रूप से उपलब्ध नाइट्रोजन को संतुलित करते हैं। नाइट्रोजन यौगिक प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के लिए मौलिक होते हैं।
जैविक प्रणालियों में फॉस्फोरस
फॉस्फोरस जीवन के लिए इतना महत्वपूर्ण है कि यह डीएनए और आरएनए की रीढ़ का हिस्सा बनता है। यह ATP में भी आवश्यक होता है, जो कोशिकाओं में ऊर्जा संग्रहण करता है, और फॉस्फोलिपिड्स में होता है, जो सेल झिल्लियों का निर्माण करते हैं।
इन चक्रों और उनकी जटिलता को समझा जा सकता है कि ये पारिस्थितिक संतुलन को बनाए रखने की मुख्य प्रक्रियाएं हैं:
निष्कर्ष
नाइट्रोजन और फॉस्फोरस आवर्त सारणी की पी-ब्लॉक के अपरिहार्य तत्व हैं। जबकि नाइट्रोजन वायुमंडलीय रसायन और जीवित जीवों में केंद्रीय भूमिका निभाता है, फॉस्फोरस ऊर्जा स्थानांतरण और जैविक प्रणालियों में आनुवंशिक सामग्री के लिए महत्वपूर्ण है। उनके विविध उपयोग और यौगिक उन्हें दोनों केमिस्ट्री में विद्यावली और उद्योग के विषय बनाते हैं।
टिप्पणियाँ