गैर-धातु (Non-Metals) | General Awareness & Knowledge for RRB NTPC (Hindi) - RRB NTPC/ASM/CA/TA PDF Download

गैर-धातु

• गैर-धातु ठोस, द्रव या गैसीय अवस्था में मौजूद हो सकते हैं, जिसमें ब्रोमीन एकमात्र द्रव गैर-धातु है।
• गैर-धातुओं की प्रमुख विशेषताएँ हैं: ये मुलायम, बिना चमक के, भंगुर, ध्वनि रहित और गर्मी तथा बिजली के खराब चालक होते हैं।
• इनमें सामान्यतः कम गलनांक और उबालने का तापमान होता है और ये ऑक्सीजन के साथ अम्लीय ऑक्साइड बनाते हैं।
• उदाहरणों में शामिल हैं: नॉबल गैसें जैसे हीलियम (He), नीयन (Ne), आर्गन (Ar), क्रिप्टन (Kr), और ज़ेनन (Xe) और p-ब्लॉक तत्व जैसे क्लोरीन (Cl₂), ब्रोमीन (Br₂), और फास्फोरस (P)।

कार्बन (C)

कार्बन आवर्त सारणी में समूह 14 (IV A) का एक तत्व है और यह स्वतंत्र और संयुक्त दोनों अवस्थाओं में पाया जाता है। स्वतंत्र अवस्था में, कार्बन को कोयला, हीरा, और ग्रेफाइट के रूप में पाया जाता है, जबकि संयुक्त अवस्था में, यह कार्बोनेट, कार्बन डाइऑक्साइड, और पेट्रोलियम में मौजूद होता है। कार्बन के दो मुख्य क्रिस्टलीय आलोट्रोप होते हैं: हीरा और ग्रेफाइट।

कार्बन के आलोट्रोप:

• हीरा: कार्बन का सबसे शुद्ध रूप, यह ज्ञात सबसे कठिन पदार्थ है और बिजली का खराब चालक है। इसका उपयोग आभूषण, कांच काटने में, और एक एब्रैसिव के रूप में किया जाता है।
• ग्रेफाइट: एचेसन प्रक्रिया द्वारा कृत्रिम रूप से उत्पन्न, ग्रेफाइट गर्मी और बिजली का अच्छा चालक है। इसका उपयोग परमाणु रिएक्टरों में मॉडरेटर के रूप में, सूखे स्नेहक, इलेक्ट्रोड, पेंसिल, और क्रूसिबल में किया जाता है।
• फुलरिन (C₆₀): फुटबॉल के समान, फुलरिन में 20 छह-मेम्बर और 12 पांच-मेम्बर कार्बन परमाणुओं के छल्ले होते हैं। यह एक उत्कृष्ट स्नेहक के रूप में कार्य करता है और इसके क्षारीय धातु यौगिक 10-40 K के तापमान पर सुपरकंडक्टिंग होते हैं।
• ग्रेफीन: कार्बन का एक आलोट्रोप जिसका एक-परमाणु मोटाई वाला समतल संरचना है, ग्रेफीन का हनीकॉम्ब क्रिस्टल लटेस है। इसे 1962 में हैन्स-पेटर बोहम द्वारा खोजा गया था, और इसकी उत्कृष्ट चालकता और ताकत के लिए जाना जाता है, जिससे इसका उपयोग टच स्क्रीन, LCDs, और LEDs में किया जा सकता है।

कार्बन के यौगिक:

• कार्बन मोनोक्साइड (CO): यह एक रंगहीन, गंधहीन, और अत्यधिक विषैला गैस है जो हीमोग्लोबिन के साथ बंधकर कार्बोक्सीहीमोग्लोबिन बनाती है, जिससे ऑक्सीजन का अवशोषण रोकता है और दम घुटने (asphyxia) का कारण बनता है। कम स्तर का संपर्क सिरदर्द और नींद की भावना का कारण बनता है, जबकि उच्च स्तर का संपर्क जानलेवा हो सकता है।
• कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂): यह वायु में 0.03-0.05% की मात्रा में उपस्थित है, और यह गुफाओं, खानों और ज्वालामुखियों में पाया जाता है। यह कार्बन सामग्री के दहन और श्वसन से मुक्त होती है। ठोस CO₂, जिसे ड्राई आइस कहा जाता है, का उपयोग रेफ्रिजरेशन और नाशवान खाद्य पदार्थों के परिवहन के लिए किया जाता है। CO₂ प्रकाश संश्लेषण में महत्वपूर्ण है, जहां हरे पौधे इसे ग्लूकोज़ में परिवर्तित करते हैं और ऑक्सीजन छोड़ते हैं।
• कार्बाइड्स: ये कार्बन के धातुओं या इलेक्ट्रोनिगेटिव तत्वों के यौगिक हैं। मेथानाइड्स (C4⁻ आयनों वाले) हाइड्रोलिसिस पर मेथेन का उत्पादन करते हैं, जबकि एसीटिलाइड्स (C2²⁻ आयनों वाले) एसीटिलीन का उत्पादन करते हैं।

सिलिकॉन (Si)

सिलिकॉन प्रकृति में प्रचुर मात्रा में पाया जाता है, यह बालू और पत्थर में मौजूद होता है लेकिन कभी भी स्वतंत्र अवस्था में नहीं। यह अलोट्रॉपी प्रदर्शित करता है और पृथ्वी की पपड़ी में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है (26%)। शुद्ध सिलिकॉन का उपयोग सेमीकंडक्टर्स, कंप्यूटर चिप्स, एसिड-प्रतिरोधी स्टील, सिलिका जेल, आदि में किया जाता है।

सिलिकॉन के यौगिक:

• सिलिकॉन कार्बाइड: इसे कार्बोरंडम के नाम से जाना जाता है, यह एक कृत्रिम हीरा है।
• सिलिका (SiO₂): सामान्यतः इसे बालू के रूप में जाना जाता है, इसका उपयोग कांच और सीमेंट उत्पादन में किया जाता है। क्वार्ट्ज SiO₂ का एक क्रिस्टलीय रूप है।

नाइट्रोजन (N₂)

नाइट्रोजन वायु का 79% हिस्सा बनाता है और पौधों और जानवरों के प्रोटीन के लिए महत्वपूर्ण है। यह रंगहीन, गंधहीन, गैर-विषैला, और रासायनिक रूप से निष्क्रिय होता है। यह नाइट्रेट्स और अमोनियम लवण में पाया जाता है और इसका उपयोग नाइट्रिक एसिड, अमोनिया, और रेफ्रिजरेंट के निर्माण में किया जाता है।

नाइट्रोजन के यौगिक:

• अमोनिया (NH3): यह हैबर प्रक्रिया के माध्यम से व्यावसायिक रूप से उत्पादित होता है, अमोनिया एक रंगहीन गैस है जिसमें तीव्र गंध होती है, जिसका उपयोग शीतलन, उर्वरकों और विस्फोटकों में किया जाता है।
• नाइट्रोजन स्थिरीकरण: वायुमंडलीय नाइट्रोजन को बिजली या बैक्टीरिया द्वारा नाइट्रेट्स में परिवर्तित किया जाता है, जो पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक है।
• नाइट्रोजन चक्र: इसमें वायुमंडलीय नाइट्रोजन को पौधों और जानवरों द्वारा उपयोगी यौगिकों में परिवर्तित करना और फिर बैक्टीरिया द्वारा इसे फिर से नाइट्रोजन गैस में बदलना शामिल है।

फॉस्फोरस (P)

फॉस्फोरस अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है और केवल संयुक्त अवस्थाओं जैसे फॉस्फेट्स में पाया जाता है। यह हड्डियों, दांतों, रक्त और तंत्रिका ऊतकों के लिए आवश्यक है।

फॉस्फोरस के आलोट्रोप्स:

• सफेद फॉस्फोरस: सबसे सामान्य और रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील रूप।
• लाल, काला, स्कारलेट, और वायलेट फॉस्फोरस: अन्य आलोट्रोप्स जिनकी भिन्न विशेषताएँ हैं।

फॉस्फोरस के यौगिक:

• फॉस्फाइन (PH3): एक रंगहीन, विषैला गैस जिसमें सड़ते मछली की गंध होती है, इसका उपयोग धुएँ की दीवारों और युद्ध में किया जाता है।

ऑक्सीजन (O₂)

ऑक्सीजन वातावरण का एक महत्वपूर्ण घटक है, जो मात्रा में 21% है, और यह महासागरों और पृथ्वी की पपड़ी में भी मौजूद है। अधिकांश वायुमंडलीय ऑक्सीजन हरे पौधों के फोटोसिंथेसिस के माध्यम से उत्पन्न होती है।

ऑक्सीजन के आणविक रूप:

• डायऑक्सीजन (O₂): यह सबसे स्थिर और सामान्य रूप है, जो रंगहीन, गंधहीन, और स्वादहीन गुणों द्वारा पहचाना जाता है। हालांकि यह ज्वलनशील नहीं है, यह दहन का समर्थन करता है।
• ओज़ोन (O₃): यह कम स्थिर, त्रिआण्विक रूप है, जो ऊपरी वातावरण में तब बनता है जब सूर्य से UV किरणें द्विअण्विक ऑक्सीजन के साथ इंटरैक्ट करती हैं। ओज़ोन पृथ्वी पर जीवन की रक्षा करता है UV विकिरण को अवरुद्ध करके। हालाँकि, क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFCs) इस ओज़ोन परत को समाप्त कर सकते हैं।

ऑक्सीजन का उपयोग:

ऑक्सीजन सभी एरोबिक जीवों के लिए आवश्यक है, जिसे इनहेल करके रक्त द्वारा ऑक्सीहीमोग्लोबिन के रूप में परिवहन किया जाता है, जो कि कोशिकीय मेटाबॉलिक प्रक्रियाओं को सुगम बनाता है। इसका उपयोग अस्पतालों के जीवन-समर्थन प्रणालियों, पानी के नीचे डाइविंग, खनन, और पर्वतारोहण में किया जाता है। तरल रूप में, बारीक विभाजित कार्बन के साथ मिलकर, यह कोयला खनन में डायनामाइट के विकल्प के रूप में कार्य करता है।

ओजोन के उपयोग:

यह अपने ऑक्सीकृत गुणों के कारण तेल, आटा, हाथी दांत, और नाजुक कपड़ों के लिए ब्लीचिंग एजेंट के रूप में कार्य करता है। इसे जर्मिसाइड, कीटाणुनाशक, और पानी को स्टेरिलाइज करने और जैविक यौगिकों में डबल बांड का पता लगाने के लिए भी उपयोग किया जाता है।

सल्फर (S)

सल्फर ज्वालामुखीय क्षेत्रों जैसे कि सिसिली, लुइज़ियाना, जापान, और मेक्सिको में पाया जाता है, और यह सल्फाइड्स और सल्फेट्स जैसे संयोजित राज्यों में भी मौजूद है। पौधों और जानवरों से उत्पन्न जैविक यौगिकों में, जैसे प्याज, लहसुन, अंडे, प्रोटीन, और ऊन में सल्फर होता है।

सल्फर के ऐलोच्रॉप्स:

रोम्बिक सल्फर: यह कमरे के तापमान पर सबसे स्थिर रूप है, जो अन्य ऐलोच्रॉप्स से समय के साथ इस रूप में परिवर्तित होता है। मोनोक्लिनिक सल्फर: जिसे प्रिज्मैटिक सल्फर भी कहा जाता है, यह रूप उच्च तापमान पर स्थिर होता है। प्लास्टिक सल्फर, मिल्क ऑफ सल्फर, और कोलोइडल सल्फर: सल्फर के अन्य रूप जिनकी विशेषताएँ भिन्न होती हैं।

सल्फर के गुण:

114°C पर यह एक हल्के पीले तरल में पिघलता है, और आगे गर्म करने पर यह मोटा और लाल-भूरे रंग का हो जाता है, तथा 444°C पर उबलता है। इसका उपयोग माचिस उद्योग, आतिशबाजी, रबर उत्पादन, त्वचा की मलहम, कीटनाशकों, और कीटाणुनाशक के रूप में किया जाता है।

सल्फर के यौगिक:

• सल्फ्यूरिक एसिड (H₂SO₄): इसे विट्रिओल का तेल या रसायनों का राजा के नाम से भी जाना जाता है। इसे लीड चैंबर या संपर्क प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित किया जाता है और यह एक मजबूत ऑक्सीडाइजिंग और डीहाइड्रेटिंग एजेंट के रूप में कार्य करता है। इसका उपयोग खाद उत्पादन, विस्फोटक, कोयला टार रंग, औषधि निर्माण, पेट्रोलियम रिफाइनिंग, और धातु की सतह की सफाई में किया जाता है।
• हाइपो (सोडियम थायोसाल्फेट): मुख्य रूप से फोटोग्राफी में एक फिक्सिंग एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है ताकि अव्यवस्थित चांदी के हाइलाइड को हटाया जा सके और ब्लीचिंग में अतिरिक्त क्लोरीन को हटाने के लिए एंटी-कलोर के रूप में कार्य करता है।

हैलोज़

शब्द "हैलोजन" का अर्थ है "नमक बनाने वाला" और इसमें फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन, और आयोडीन शामिल हैं। ये अत्यधिक प्रतिक्रियाशील तत्व केवल संयुक्त रूप में मौजूद होते हैं और इनके मजबूत ऑक्सीडाइजिंग गुणों के लिए जाने जाते हैं, जो फ्लोरीन से आयोडीन की ओर घटते हैं।

क्लोरीन (Cl₂):

• 1774 में शेले द्वारा खोजा गया, क्लोरीन हमेशा प्राकृतिक रूप में क्लोराइड के रूप में पाया जाता है जैसे कि सोडियम क्लोराइड और पोटेशियम क्लोराइड।
• इसे इलेक्ट्रोलाइसिस द्वारा वाष्प या पिघले हुए सोडियम क्लोराइड से व्यावसायिक रूप से उत्पादित किया जाता है, यह एक पीला-हरा, तीव्र गंध वाला, विषैला गैस है।
• क्लोरीन नमी की उपस्थिति में एक ब्लीचिंग एजेंट के रूप में कार्य करता है, हाइपो क्लोरस एसिड (HClO) का निर्माण करता है जो ब्लीचिंग और ऑक्सीडाइजिंग गुण प्रदान करता है।
• इसे विभिन्न उद्योगों में डिसइन्फेक्टेंट, जर्मिसाइड, और ब्लीचिंग एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।

ब्लीचिंग पाउडर (Ca(OCl)₂):

• इसे सूखे स्लेक्ड चूने के पाउडर पर क्लोरीन को पास करके बनाया जाता है, यह समय के साथ अपनी क्षमता खो देता है क्योंकि क्लोरीन घटता है।

ब्रोमीन (Br₂):

• समुद्र के पानी और खनिज झरनों में ब्रोमाइड के रूप में पाया जाता है, ब्रोमीन एक लाल-भूरा, विषैला, भारी तरल है।
• यह क्लोरीन की तुलना में एक कमजोर ब्लीचिंग एजेंट है लेकिन इसे जर्मिसाइड, ब्लीचिंग एजेंट, और एंटी-नॉक गैसोलीन के लिए एथिलीन ब्रोमाइड बनाने में उपयोग किया जाता है।

आयोडीन (I₂):

समुद्री जल में आयोडाइड के रूप में और कुछ खनिजों और समुद्री शैवाल में पाया जाने वाला आयोडीन एक काला, चमकदार ठोस है जो इसके पिघलने के बिंदु से नीचे सुब्लिमेट करता है। यह स्टार्च समाधानों को नीला करता है और इसका उपयोग गोइटर के उपचार में और एक एंटीसेप्टिक (आयोडीन का टिंचर) के रूप में किया जाता है। यह पानी में थोड़ी घुलनशीलता रखता है और इसकी घुलनशीलता पोटेशियम आयोडाइड के साथ पोटेशियम ट्राईआयोडाइड के निर्माण के कारण बढ़ती है।

नॉबल गैसें

नॉबल गैसों में हीलियम (He), Neon (Ne), आर्गन (Ar), क्रिप्टन (Kr), ज़ीनन (Xe), और राडन (Rn) शामिल हैं, जो अपनी पूरी भरे हुए वैलेन्स शेल द्वारा विशेष रूप से पहचानी जाती हैं, जिससे ये रासायनिक रूप से निष्क्रिय होती हैं और केवल अपने मुक्त रूप में पाई जाती हैं। राडन वायुमंडल में उपस्थित नहीं है।

नॉबल गैसों के उपयोग:

• हीलियम: गैस-ठंडा परमाणु रिएक्टरों, अस्थमा रोगियों के लिए कृत्रिम श्वसन मिश्रण, गुब्बारे और रॉकेटों में दबाव बनाने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।
• नीऑन: नीऑन डिस्चार्ज लैंप और विज्ञापन संकेतों में उपयोग किया जाता है।
• ज़ीनन: "अजनबी गैस" के रूप में जाना जाता है, इसका उपयोग उच्च-तीव्रता वाले फोटोग्राफिक फ्लैश ट्यूब में किया जाता है।
• क्रिप्टन: उच्च दक्षता वाले खनिक की टोपी की लैंप में उपयोग किया जाता है।
• आर्गन: सामान्यतः इलेक्ट्रिक बल्ब भरने के लिए उपयोग किया जाता है, अक्सर नाइट्रोजन के साथ मिलाकर।