3.1-Physical Properties
3.1-Physical Properties Important Formulae
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Metals and non-metals exhibit distinct physical properties that help in their identification and classification. Understanding these properties is essential in chemistry and materials science.
3.1.1 Physical Properties of Metals
- Luster: Metals have a shiny appearance due to their ability to reflect light. This property makes them suitable for decorative applications.
- Conductivity: Metals are excellent conductors of heat and electricity. This is due to the free movement of electrons within their structure. Examples include copper and aluminum, commonly used in electrical wiring.
- Malleability: Metals can be hammered or pressed into thin sheets without breaking. This property is utilized in manufacturing processes like rolling metal sheets.
- Ductility: Metals can be drawn into wires. For instance, copper is widely used for making electrical wires due to its ductility.
- Density: Metals generally have high density, which means they are heavy for their size. Examples include iron and lead.
- Melting and Boiling Points: Most metals have high melting and boiling points, making them suitable for high-temperature applications.
3.1.2 Physical Properties of Non-Metals
- Luster: Non-metals generally lack luster and appear dull. For example, sulfur and phosphorus do not have a shiny surface.
- Conductivity: Non-metals are poor conductors of heat and electricity, with some exceptions like graphite, which conducts electricity.
- Malleability and Ductility: Non-metals are brittle and cannot be shaped or drawn into wires. They tend to break when force is applied.
- Density: Non-metals typically have lower density compared to metals. For example, gases like oxygen and nitrogen are much less dense than solid metals.
- Melting and Boiling Points: Non-metals have lower melting and boiling points than metals. For instance, carbon in the form of graphite has a high melting point, but many non-metals like sulfur have relatively low melting points.
3.1.3 Comparison of Physical Properties
| Property | Metals | Non-Metals |
|---|---|---|
| Luster | Shiny | Dull |
| Conductivity | Good conductors | Poor conductors |
| Malleability | Malleable | Brittle |
| Ductility | Ductile | Not ductile |
| Density | High density | Low density |
| Melting/Boiling Points | High | Low |
3.1.4 States of Matter
Metals are primarily solid at room temperature (with the exception of mercury, which is a liquid). In contrast, non-metals can exist in all three states of matter:
- Solids: Examples include sulfur and phosphorus.
- Liquids: Bromine is a non-metal that is liquid at room temperature.
- Gases: Examples include oxygen, nitrogen, and chlorine.
3.1.5 Applications Based on Physical Properties
The physical properties of metals and non-metals determine their uses in various applications:
- Metals: Used in construction, electrical wiring, and manufacturing due to their strength and conductivity.
- Non-Metals: Used in fertilizers, plastics, and medicines due to their chemical properties and low density.
3.1-Physical Properties
धातु और अधातु की भौतिक गुणधर्मों में कई प्रकार के अंतर होते हैं। नीचे इन गुणों का विवरण दिया गया है:
1. अपारदर्शिता और द्रव्यमान
धातुएं सामान्यत: चमकदार और अपारद्रष्ट होती हैं, जबकि अधातु आमतौर पर मैट (मटे हुए) होते हैं और चमकदार नहीं होते। धातुओं का द्रव्यमान भी अधिक होता है। उदाहरण के लिए, सोने और तांबे का द्रव्यमान बहुत अधिक होता है।
2. रूपांतरणशीलता
धातुएं अधिक रूपांतरित होती हैं। इन्हें शीट या तार के रूप में आसानी से बदला जा सकता है। इसे "प्लास्टिसिटी" कहा जाता है। उदाहरण स्वरूप, तांबा और एल्युमिनियम को तार के रूप में फैलाया जा सकता है। इसके विपरीत, अधातु अधिक कठोर होते हैं और इन्हें आकार में बदलना कठिन होता है।
3. कंडक्टीविटी
धातुएं अच्छे विद्युत और ताप चालक होते हैं। ये इलेक्ट्रिकल कंडक्टर के रूप में काम करते हैं। उदाहरण के लिए, तांबा और चांदी विद्युत धारा के चालक होते हैं। वहीं, अधातु (जैसे हाइड्रोजन, ऑक्सीजन) सामान्यतः चालक नहीं होते और इन्हें इन्सुलेटर माना जाता है।
4. ध्वनि चालकता
धातुएं ध्वनि को अच्छे से संचालित करती हैं। यह गुण धातुओं की घनत्व और कठोरता के कारण होता है। उदाहरण के लिए, धातु की छड़ी को थपथपाने पर एक तेज आवाज आती है। जबकि अधातु ध्वनि का संचालन नहीं कर पाते हैं।
5. सघनता और घनत्व
धातुएं आमतौर पर अधिक घनत्व वाली होती हैं। इसका मतलब है कि धातु का वजन किसी दिए गए आकार में अधातु की तुलना में अधिक होता है। उदाहरण के लिए, लोहा और तांबा उच्च घनत्व वाले धातु होते हैं।
6. गलनांक और उबालांक
धातुओं का गलनांक (melting point) और उबालांक (boiling point) आमतौर पर उच्च होता है। उदाहरण स्वरूप, लोहा और टंग्स्टन का गलनांक बहुत अधिक होता है। जबकि अधातु का गलनांक सामान्यतः कम होता है।
7. कठोरता
धातुएं कठोर और मजबूत होती हैं, जिससे वे दबने या टूटने पर कम आसानी से बदलती हैं। उदाहरण के लिए, लोहा और स्टील का कठोरता बहुत अधिक होता है। इसके विपरीत, अधातु सामान्यतः नर्म होते हैं और आसानी से टूट सकते हैं।
8. घर्षण
धातुओं में अधिक घर्षण क्षमता होती है, जिससे वे किसी वस्तु को घर्षण द्वारा तेजी से गर्म कर सकते हैं। लेकिन अधातु में यह घर्षण क्षमता कम होती है।
9. तंतु और बहाव
धातुएं तारों के रूप में आसानी से फैलाई जा सकती हैं, और इन्हें लम्बे समय तक खींचने पर भी इनका आकार नहीं बदलता। यह गुण इनकी बहाव क्षमता (ductility) कहलाती है।
10. यांत्रिक गुण
धातुएं सामान्यतः अधिक तन्य (malleable) और लचीली (ductile) होती हैं, यानी इनको आसानी से मोड़ा और खींचा जा सकता है। जबकि अधातु इन गुणों में कमजोर होते हैं।
11. गर्मी और ठंडा करने की प्रक्रिया
धातु जल्दी से गर्मी को अवशोषित करती हैं और ठंडा भी जल्दी हो जाती हैं। इस कारण धातु का उपयोग गर्मी को संचारित करने के लिए किया जाता है। इसके विपरीत, अधातु में गर्मी को अवशोषित करने की क्षमता कम होती है।
गणना
गालनांक और उबालांक की गणना करने के लिए निम्नलिखित सूत्र का उपयोग किया जाता है:
गालनांक = $\frac{K_1}{T_1}$
जहां $K_1$ धातु की कंडक्टीविटी है और $T_1$ तापमान है।