संक्रमण तत्व किसे कहते हैं और उनके सामान्य गुण क्या हैं?

संक्रमण तत्व किसे कहते हैं: वर्ग 3 से 12 की स्थिति

विज्ञान के क्षेत्र में संक्रमण तत्व किसे कहते हैं यह जानना रसायन विज्ञान के अध्ययन के लिए अत्यंत आवश्यक है। आवर्त सारणी की इन विशेष संरचनाओं और उनके कक्षकों की स्थिति को समझकर आप तत्वों के वर्गीकरण की बुनियादी अवधारणाओं को आसानी से जान सकते हैं।

संक्रमण तत्व किसे कहते हैं?

वे तत्व संक्रमण तत्व किसे कहते हैं कहलाते हैं जिनके परमाणु या आयनों में डी-कक्षक (d-orbital) आंशिक रूप से या अपूर्ण रूप से भरे होते हैं(cite: 1). ये आवर्त सारणी के ^[2] एस-ब्लॉक और पी-ब्लॉक के बीच, यानी वर्ग 3 से 12 के बीच स्थित होते हैं(cite: 1). शुरुआत में जब रसायन विज्ञान का विकास हो रहा था, तब इन्हें एस और पी ब्लॉक के तत्वों के बीच एक संक्रमण या बदलाव के रूप में देखा गया था, इसीलिए इनका यह नाम पड़ा।

इस परिभाषा के अनुसार, जिंक (Zn), कैडमियम (Cd) और मर्करी (Hg) को कड़ाई से संक्रमण तत्व नहीं माना जाता क्योंकि उनके डी-कक्षक पूरी तरह भरे होते हैं। हालांकि, इन्हें संक्रमण धातुओं के साथ ही अध्ययन किया जाता है क्योंकि इनके रासायनिक गुण काफी हद तक मिलते-जुलते हैं। आधुनिक आवर्त सारणी में इनका अध्ययन रसायन विज्ञान का एक बेहद महत्वपूर्ण हिस्सा है।

संक्रमण तत्वों के सामान्य गुण क्या हैं?

संक्रमण तत्वों के कई ऐसे विशिष्ट गुण हैं जो इन्हें अन्य तत्वों से अलग बनाते हैं। इनके परमाणु आकार छोटे और नाभिकीय आवेश अधिक होते हैं, जिसके कारण इनके भौतिक और रासायनिक व्यवहार में विविधता देखने को मिलती है(cite: 1).

धात्विक प्रकृति और भौतिक गुण

ये सभी तत्व मजबूत धात्विक प्रकृति प्रदर्शित करते हैं(cite: 1). मजबूत धात्विक बंध (metallic bonds) होने के कारण इनके गलनांक (melting points) और क्वथनांक (boiling points) बहुत उच्च होते हैं(cite: 1). ये संक्रमण तत्वों के सामान्य गुण के तहत सामान्यतः कठोर, चमकदार और ऊष्मा तथा विद्युत के बेहतरीन सुचालक होते हैं(cite: 1). पारा (Mercury) इसका एकमात्र अपवाद है जो कमरे के तापमान पर द्रव अवस्था में पाया जाता है।

परिवर्ती संयोजकता और ऑक्सीकरण अवस्थाएँ

इन तत्वों का एक मुख्य लक्षण यह है कि ये एक से अधिक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ (Variable Oxidation States) दर्शाते हैं(cite: 1). ऐसा इसलिए होता है क्योंकि इनके (n-1)d और ns कक्षकों की ऊर्जा में बहुत कम अंतर होता है, जिससे दोनों कक्षकों के इलेक्ट्रॉन रासायनिक बंध बनाने में भाग ले सकते हैं।

रंगीन आयन और यौगिक बनाने की प्रवृत्ति

संक्रमण तत्वों के अधिकांश लवण और आयन रंगीन होते हैं(cite: 1). इसका मुख्य कारण इनके डी-कक्षकों में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति और डी-डी संक्रमण (d-d transition) है(cite: 1). जब दृश्य प्रकाश इन पर पड़ता है, तो इलेक्ट्रॉन ऊर्जा अवशोषित कर एक डी-कक्षक से दूसरे डी-कक्षक में जाते हैं, जिससे विशेष रंग दिखाई देते हैं।

उत्प्रेरकीय गुण

रासायनिक अभिक्रियाओं में ये बेहतरीन उत्प्रेरक (Catalyst) के रूप में कार्य करते हैं(cite: 1). इनका यह गुण इनकी परिवर्ती ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाने की क्षमता और reactants को अपने सतह पर बांधने (adsorption) के बड़े क्षेत्रफल के कारण होता है। उदाहरण के लिए, Haber प्रक्रम में आयरन (Fe) का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है।

चुंबकीय गुण

अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण अधिकांश संक्रमण तत्वों के लक्षण अनुचुंबकीय (Paramagnetic) गुण प्रदर्शित करते हैं(cite: 1). जैसे-जैसे अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ती है, उनका चुंबकीय आघूर्ण (magnetic moment) भी बढ़ता जाता है।

संक्रमण तत्व (d-ब्लॉक) और मुख्य ब्लॉक तत्वों (s और p-ब्लॉक) में अंतर

आवर्त सारणी में विभिन्न ब्लॉकों के तत्वों के गुणों में स्पष्ट अंतर होता है। आइए संक्रमण तत्वों की तुलना मुख्य ब्लॉक तत्वों से करें।

संक्रमण तत्व (d-ब्लॉक)

• अधिकांश आयन और यौगिक रंगीन होते हैं(cite: 1)

• अपूर्ण डी-कक्षक (d-orbital) होते हैं(cite: 1)

• परिवर्ती और एक से अधिक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ दर्शाते हैं(cite: 1)

• उत्प्रेरक के रूप में अत्यधिक प्रभावी होते हैं(cite: 1)

मुख्य ब्लॉक तत्व (s और p-ब्लॉक)

• अधिकांश यौगिक श्वेत या रंगहीन होते हैं

• एस या पी कक्षक आंशिक या पूर्ण भरे होते हैं, डी-कक्षक खाली होते हैं

• सामान्यतः निश्चित और सीमित ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाते हैं

• सीमित मामलों को छोड़कर सामान्यतः उत्प्रेरक के रूप में कम उपयोग होते हैं

औद्योगिक रसायन में उत्प्रेरक का उपयोग

राहुल एक केमिकल इंजीनियरिंग का छात्र था और उसे समझ नहीं आ रहा था कि工业 उत्प्रेरक उद्योगों में इतने महत्वपूर्ण क्यों माने जाते हैं।

उसने अमोनिया उत्पादन की एक फैक्ट्री का दौरा किया जहाँ Haber विधि का उपयोग हो रहा था। वहाँ उसने देखा कि बिना लोहे (Iron) के चूर्ण के अभिक्रिया बहुत धीमी गति से हो रही थी।

फैक्ट्री के इंजीनियर ने समझाया कि लोहा एक संक्रमण धातु है जो अपनी परिवर्ती संयोजकता और सतह के क्षेत्रफल के कारण अभिकारकों को जल्दी जोड़ता है।

इस अनुभव से राहुल को समझ आया कि संक्रमण तत्वों के गुण केवल किताबों तक सीमित नहीं हैं, बल्कि वे आधुनिक रासायनिक उद्योगों की रीढ़ हैं।