CLASS 12 CHEMISTRY · CHAPTER 4 · READ

The d- and f-Block Elementsd- एवं f- ब्लॉक के तत्वThe d- and f-Block Elements

From “why is zinc not a transition metal?” to KMnO₄ and dichromate equations and lanthanoid contraction — every NCERT section, table and solved example of Chapter 4, with diagrams you can tap, ions you can explore and real 3D structures.“जिंक संक्रमण धातु क्यों नहीं है?” से लेकर KMnO₄ व डाइक्रोमेट की अभिक्रियाओं और लैंथेनॉयड आकुंचन तक — अध्याय 4 का हर NCERT खंड, सारणी और हल किया उदाहरण, टैप करने वाले डायग्राम, आयन-एक्सप्लोरर और असली 3D संरचनाओं के साथ।“Zinc transition metal kyun nahi hai?” se KMnO₄, dichromate equations aur lanthanoid contraction tak — Chapter 4 ka har NCERT section, table aur solved example, tap karne wale diagrams, ion explorer aur real 3D structures ke saath.

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Diagrams in this chapterइस अध्याय के डायग्रामIs chapter ke diagrams

Position of the d- and f-block elements in the periodic tableआवर्त सारणी में d- और f-ब्लॉक तत्वों की स्थितिSLH diagramExceptional configurations of Cr and CuCr और Cu के अपवाद विन्यासSLH diagramTrends in melting points of transition elementsसंक्रमण तत्वों के गलनांक में प्रवृत्तिSLH diagramTrends in enthalpies of atomisation of transition elementsसंक्रमण तत्वों की परमाणुकरण एन्थैल्पी में प्रवृत्तिSLH diagramTrends in atomic radii of transition elementsसंक्रमण तत्वों की परमाणु त्रिज्या में प्रवृत्तिSLH diagramFirst, second and third ionisation enthalpies of the 3d series (NCERT Table 4.2)3d श्रेणी की प्रथम, द्वितीय और तृतीय आयनन एन्थैल्पी (NCERT सारणी 4.2)SLH diagramOxidation states of the first-row transition metalsप्रथम श्रेणी संक्रमण धातुओं की ऑक्सीकरण अवस्थाएँSLH diagramObserved E°(M²⁺/M) values of the 3d metals3d धातुओं के प्रेक्षित E°(M²⁺/M) मानSLH diagramSpin-only magnetic moments from d⁰ to d¹⁰d⁰ से d¹⁰ तक केवल-प्रचक्रण चुंबकीय आघूर्णSLH diagramColours of some first-row transition metal ions in aqueous solutionजलीय विलयन में कुछ प्रथम श्रेणी संक्रमण धातु आयनों के रंगSLH diagramd–d transition: how a transition-metal ion gets its colourd–d संक्रमण: संक्रमण धातु आयन को रंग कैसे मिलता हैSLH diagramHow Fe³⁺ catalyses the iodide–peroxodisulphate reactionFe³⁺ आयोडाइड–पेरॉक्सोडाइसल्फ़ेट अभिक्रिया को कैसे उत्प्रेरित करता हैSLH diagramInterstitial compounds: small atoms trapped in metal latticesअंतराकाशी यौगिक: धातु जालक में फँसे छोटे परमाणुSLH diagram · 3DPreparation of potassium dichromate from chromite oreक्रोमाइट अयस्क से पोटैशियम डाइक्रोमेट का निर्माणSLH diagramStructures of the chromate and dichromate ionsक्रोमेट और डाइक्रोमेट आयनों की संरचनाएँSLH diagram · 3DPreparation of potassium permanganateपोटैशियम परमैंगनेट का निर्माणSLH diagramTetrahedral manganate (green) and permanganate (purple) ionsचतुष्फलकीय मैंगनेट (हरा) और परमैंगनेट (बैंगनी) आयनSLH diagram · 3DTrend in ionic radii of the lanthanoids (Ln³⁺)लैंथेनॉयडों (Ln³⁺) की आयनिक त्रिज्या में प्रवृत्ति4.6Chemical reactions of the lanthanoidsलैंथेनॉयडों की रासायनिक अभिक्रियाएँ4.7

3D molecules3D अणु मॉडल3D molecules

Manganese heptoxide, Mn₂O₇मैंगनीज़ हेप्टॉक्साइड, Mn₂O₇3D modelHexaaquanickel(II) ion, [Ni(H₂O)₆]²⁺हेक्साऐक्वानिकेल(II) आयन, [Ni(H₂O)₆]²⁺3D modelCarbon in iron: an interstitial siteआयरन में कार्बन: अंतराकाशी स्थल3D modelChromate ion, CrO₄²⁻क्रोमेट आयन, CrO₄²⁻3D modelDichromate ion, Cr₂O₇²⁻डाइक्रोमेट आयन, Cr₂O₇²⁻3D modelManganate ion, MnO₄²⁻मैंगनेट आयन, MnO₄²⁻3D modelPermanganate ion, MnO₄⁻परमैंगनेट आयन, MnO₄⁻3D model

Experiments you can do hereयहीं करने वाले प्रयोगYahin karne wale experiments

4.1Position in the Periodic Tableआवर्त सारणी में स्थितिPeriodic table mein position

The d-block occupies the large middle section of the periodic table, flanked between the s- and p-blocks (groups 3–12). Here the d orbitals of the penultimate (second-last) shell receive electrons, giving four rows of transition metals: 3d (Sc to Zn), 4d (Y to Cd), 5d (La and Hf to Hg) and 6d (Ac and Rf to Cn).d-ब्लॉक आवर्त सारणी के बड़े मध्य भाग में है, s- और p-ब्लॉक के बीच (वर्ग 3–12)। यहाँ उपान्तिम (अंतिम से पहले वाले) कोश के d कक्षकों में इलेक्ट्रॉन जाते हैं, जिससे संक्रमण धातुओं की चार पंक्तियाँ बनती हैं: 3d (Sc से Zn), 4d (Y से Cd), 5d (La तथा Hf से Hg) और 6d (Ac तथा Rf से Cn)।d-block periodic table ke bade beech wale hisse mein hai, s- aur p-block ke beech (groups 3–12). Yahan penultimate (aakhri se pehle wale) shell ke d orbitals mein electrons jaate hain, isliye transition metals ki chaar rows banti hain: 3d (Sc se Zn), 4d (Y se Cd), 5d (La aur Hf se Hg) aur 6d (Ac aur Rf se Cn).अ

The f-block is placed as a separate panel at the bottom of the table. Here the 4f and 5f orbitals fill: the 4f series (Ce to Lu) = lanthanoids and the 5f series (Th to Lr) = actinoids. d-block elements are called transition metals and f-block elements inner transition elements.f-ब्लॉक सारणी के नीचे अलग पट्टी में रखा गया है। यहाँ 4f और 5f कक्षक भरते हैं: 4f श्रेणी (Ce से Lu) = लैंथेनॉयड और 5f श्रेणी (Th से Lr) = ऐक्टिनॉयड। d-ब्लॉक तत्व संक्रमण धातुएँ और f-ब्लॉक तत्व आंतरिक संक्रमण तत्व कहलाते हैं।f-block table ke neeche alag panel mein rakha gaya hai. Yahan 4f aur 5f orbitals bharte hain: 4f series (Ce se Lu) = lanthanoids aur 5f series (Th se Lr) = actinoids. d-block elements transition metals aur f-block elements inner transition elements kehlaate hain.अ

Position of the d- and f-block elements in the periodic tableआवर्त सारणी में d- और f-ब्लॉक तत्वों की स्थितिPosition of the d- and f-block elements in the periodic table10 tappable partsOpen

The name “transition” first meant that their properties were transitional between the s- and p-block elements. Today IUPAC defines a transition element as a metal that has an incomplete d subshell either in the neutral atom or in its ions. Zinc, cadmium and mercury (group 12) have a full d¹⁰ configuration in the ground state and in their common oxidation states, so they are not regarded as transition metals — but being the end members of the 3d, 4d and 5d series, their chemistry is studied along with them.“संक्रमण” नाम पहले इसलिए पड़ा क्योंकि इनके गुण s- और p-ब्लॉक तत्वों के बीच के (संक्रमणकालीन) थे। आज IUPAC के अनुसार संक्रमण तत्व वह धातु है जिसके उदासीन परमाणु या उसके आयनों में d उपकोश अपूर्ण हो। जिंक, कैडमियम और मर्करी (वर्ग 12) में मूल अवस्था और सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाओं दोनों में पूर्ण d¹⁰ विन्यास है, इसलिए इन्हें संक्रमण धातु नहीं माना जाता — पर 3d, 4d व 5d श्रेणियों के अंतिम सदस्य होने के कारण इनका अध्ययन साथ में किया जाता है।“Transition” naam pehle isliye pada kyunki inki properties s- aur p-block ke beech ki (transitional) thi. Aaj IUPAC ke hisaab se transition element woh metal hai jiske neutral atom ya uske ions mein d subshell incomplete ho. Zinc, cadmium aur mercury (group 12) mein ground state aur common oxidation states dono mein full d¹⁰ hota hai, isliye inhe transition metal nahi maana jaata — par 3d, 4d, 5d series ke last members hone ki wajah se inhe saath mein padha jaata hai.अ

Many precious metals (silver, gold, platinum) and industrially important metals (iron, copper, titanium) belong to the transition series. Iron, copper, silver and gold shaped human civilisation, and the inner transition elements Th, Pa and U are excellent sources of nuclear energy.अनेक कीमती धातुएँ (चाँदी, सोना, प्लैटिनम) और उद्योग की महत्त्वपूर्ण धातुएँ (लोहा, ताँबा, टाइटेनियम) संक्रमण श्रेणी में आती हैं। लोहा, ताँबा, चाँदी और सोना मानव सभ्यता के विकास में महत्त्वपूर्ण रहे, और आंतरिक संक्रमण तत्व Th, Pa व U नाभिकीय ऊर्जा के उत्कृष्ट स्रोत हैं।Kai precious metals (silver, gold, platinum) aur industry ke important metals (iron, copper, titanium) transition series mein aate hain. Iron, copper, silver aur gold ne civilisation banayi, aur inner transition elements Th, Pa aur U nuclear energy ke excellent source hain.अ

4.2Electronic Configurations of the d-Block Elementsd-ब्लॉक तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यासd-Block ke electronic configurations

In general the outer configuration is (n–1)d¹⁻¹⁰ ns¹⁻², except Pd: 4d¹⁰ 5s⁰. (n–1)d are the inner d orbitals (1 to 10 electrons) and ns is the outermost s orbital (1 or 2 electrons).सामान्यतः बाहरी विन्यास (n–1)d¹⁻¹⁰ ns¹⁻² होता है, सिवाय Pd: 4d¹⁰ 5s⁰ के। (n–1)d भीतरी d कक्षक हैं (1 से 10 इलेक्ट्रॉन) और ns सबसे बाहरी s कक्षक (1 या 2 इलेक्ट्रॉन)।Generally outer configuration (n–1)d¹⁻¹⁰ ns¹⁻² hota hai, sirf Pd: 4d¹⁰ 5s⁰ exception hai. (n–1)d andar wale d orbitals hain (1 se 10 electrons) aur ns sabse bahar wala s orbital (1 ya 2 electrons).अ

There are several exceptions because the energy gap between (n–1)d and ns is very small, and half-filled and completely filled sets of orbitals are extra stable. In the 3d series this shows in Cr: 3d⁵ 4s¹ (not 3d⁴ 4s²) and Cu: 3d¹⁰ 4s¹ (not 3d⁹ 4s²). One 4s electron moves into 3d to make a half-filled (d⁵) or full (d¹⁰) set.कई अपवाद हैं क्योंकि (n–1)d और ns के बीच ऊर्जा अंतर बहुत कम है, और अर्धपूर्ण तथा पूर्ण भरे कक्षक-समूह अधिक स्थायी होते हैं। 3d श्रेणी में यह Cr: 3d⁵ 4s¹ (3d⁴ 4s² नहीं) और Cu: 3d¹⁰ 4s¹ (3d⁹ 4s² नहीं) में दिखता है। एक 4s इलेक्ट्रॉन 3d में जाकर अर्धपूर्ण (d⁵) या पूर्ण (d¹⁰) समूह बनाता है।Kai exceptions hain kyunki (n–1)d aur ns ke beech energy gap bahut kam hai, aur half-filled aur fully-filled orbitals extra stable hote hain. 3d series mein ye Cr: 3d⁵ 4s¹ (3d⁴ 4s² nahi) aur Cu: 3d¹⁰ 4s¹ (3d⁹ 4s² nahi) mein dikhta hai. Ek 4s electron 3d mein jaakar half-filled (d⁵) ya full (d¹⁰) set bana deta hai.अ

Exceptional configurations of Cr and CuCr और Cu के अपवाद विन्यासExceptional configurations of Cr and Cu7 tappable partsOpen

NCERT's Table 4.1 above shows the ground-state outer configurations of all four series (bold: the two 3d exceptions). Notice more “one-s-electron” cases lower down: Nb, Mo, Ru, Rh, Ag (5s¹), Pt and Au (6s¹), and Pd with 5s⁰. (Tc is 4d⁵5s²; NCERT's table prints 4d⁶5s¹.)ऊपर NCERT सारणी 4.1 चारों श्रेणियों के मूल-अवस्था बाहरी विन्यास दिखाती है (मोटे अक्षर: 3d के दो अपवाद)। नीचे की श्रेणियों में “एक s-इलेक्ट्रॉन” वाले और उदाहरण देखिए: Nb, Mo, Ru, Rh, Ag (5s¹), Pt व Au (6s¹), और Pd में 5s⁰। (Tc का विन्यास 4d⁵5s² है; NCERT सारणी में 4d⁶5s¹ छपा है।)Upar NCERT Table 4.1 chaaron series ke ground-state outer configurations dikhati hai (bold: 3d ke do exceptions). Neeche ki series mein aur “ek s-electron” wale cases dekhiye: Nb, Mo, Ru, Rh, Ag (5s¹), Pt aur Au (6s¹), aur Pd mein 5s⁰. (Tc ka configuration 4d⁵5s² hai; NCERT table mein 4d⁶5s¹ chhapa hai.)अ

Zn, Cd, Hg and Cn have the general configuration (n–1)d¹⁰ ns² — completely filled in the ground state as well as in their common oxidation states, so they are not transition elements. The d orbitals protrude to the periphery of the atom more than s and p orbitals, so they are more influenced by surroundings and affect neighbouring atoms. Ions with the same dⁿ configuration (n = 1–9) have similar magnetic and electronic properties. Partly filled d orbitals give the typical properties: variable oxidation states, coloured ions, complex formation, catalytic activity and paramagnetism. Similarities along a horizontal row are greater in the d-block than among non-transition elements, though some group similarities also exist.Zn, Cd, Hg और Cn का सामान्य विन्यास (n–1)d¹⁰ ns² है — मूल अवस्था और सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाओं दोनों में पूर्ण भरे, इसलिए ये संक्रमण तत्व नहीं हैं। d कक्षक s और p की तुलना में परमाणु की परिधि तक अधिक फैले होते हैं, इसलिए ये परिवेश से अधिक प्रभावित होते हैं और पास के परमाणुओं को प्रभावित करते हैं। समान dⁿ विन्यास (n = 1–9) वाले आयनों के चुंबकीय व इलेक्ट्रॉनिक गुण मिलते-जुलते हैं। आंशिक भरे d कक्षकों से विशिष्ट गुण आते हैं: परिवर्ती ऑक्सीकरण अवस्थाएँ, रंगीन आयन, संकुल निर्माण, उत्प्रेरकीय सक्रियता और अनुचुंबकत्व। d-ब्लॉक में क्षैतिज पंक्ति के तत्वों में समानता अधिक होती है, यद्यपि कुछ वर्ग-समानताएँ भी हैं।Zn, Cd, Hg aur Cn ka general configuration (n–1)d¹⁰ ns² hai — ground state aur common oxidation states dono mein poore bhare, isliye ye transition elements nahi. d orbitals s aur p se zyada atom ki periphery tak phaile hote hain, isliye surroundings se zyada affect hote hain aur paas ke atoms ko affect karte hain. Same dⁿ configuration (n = 1–9) wale ions ke magnetic aur electronic properties milte-julte hain. Adhoore bhare d orbitals se typical properties aati hain: variable oxidation states, coloured ions, complexes, catalytic activity aur paramagnetism. d-block mein horizontal row mein similarity zyada hoti hai, kuch group similarities bhi hain.अ

4.3General Properties of the Transition Elements (d-Block)संक्रमण तत्वों (d-ब्लॉक) के सामान्य गुणTransition elements ki general properties

From here NCERT studies the properties of the first transition series (3d: Sc to Zn). Keep NCERT Table 4.2 open — almost every trend of this chapter is hidden in its rows.यहाँ से NCERT प्रथम संक्रमण श्रेणी (3d: Sc से Zn) के गुणों का अध्ययन करती है। NCERT सारणी 4.2 खुली रखिए — इस अध्याय की लगभग हर प्रवृत्ति इसकी पंक्तियों में छिपी है।Yahan se NCERT first transition series (3d: Sc se Zn) ki properties padhati hai. NCERT Table 4.2 khuli rakhiye — is chapter ka lagbhag har trend iski rows mein chhupa hai.अ

4.3.1Physical Propertiesभौतिक गुणPhysical properties

Nearly all transition elements show typical metallic properties: high tensile strength, ductility, malleability, high thermal and electrical conductivity and metallic lustre. Except Zn, Cd, Hg and Mn, they have one or more typical metallic structures (bcc, hcp or ccp) at normal temperatures. Except Zn, Cd and Hg, they are very hard, have low volatility and high melting and boiling points.लगभग सभी संक्रमण तत्व विशिष्ट धात्विक गुण दिखाते हैं: उच्च तनन सामर्थ्य, तन्यता, आघातवर्धनीयता, उच्च ऊष्मीय व विद्युत चालकता और धात्विक चमक। Zn, Cd, Hg और Mn को छोड़कर सामान्य ताप पर इनकी एक या अधिक विशिष्ट धात्विक संरचनाएँ (bcc, hcp या ccp) होती हैं। Zn, Cd व Hg को छोड़कर ये बहुत कठोर, कम वाष्पशील तथा उच्च गलनांक व क्वथनांक वाले होते हैं।Lagbhag saare transition elements typical metallic properties dikhate hain: high tensile strength, ductility, malleability, high thermal aur electrical conductivity aur metallic lustre. Zn, Cd, Hg aur Mn ko chhodkar normal temperature par inki ek ya zyada typical metallic structures (bcc, hcp ya ccp) hoti hain. Zn, Cd aur Hg ko chhodkar ye bahut hard, kam volatile aur high melting/boiling point wale hote hain.अ

Why such high melting points? Besides the ns electrons, a greater number of (n–1)d electrons take part in metallic bonding. In any row the melting point rises to a maximum at about d⁵ (except the anomalous values of Mn and Tc) and then falls regularly as atomic number increases (Fig 4.1).इतने ऊँचे गलनांक क्यों? ns इलेक्ट्रॉनों के साथ (n–1)d के अधिक इलेक्ट्रॉन भी धात्विक बंधन में भाग लेते हैं। किसी भी पंक्ति में गलनांक लगभग d⁵ पर अधिकतम होता है (Mn और Tc के असामान्य मानों को छोड़कर) और फिर परमाणु क्रमांक बढ़ने पर नियमित घटता है (चित्र 4.1)।Itne high melting points kyun? ns electrons ke saath (n–1)d ke zyada electrons bhi metallic bonding mein hissa lete hain. Har row mein melting point lagbhag d⁵ par maximum hota hai (Mn aur Tc ke anomalous values chhodkar) aur phir atomic number badhne par regularly girta hai (Fig 4.1).अ

Trends in melting points of transition elementsसंक्रमण तत्वों के गलनांक में प्रवृत्तिTrends in melting points of transition elements7 tappable partsOpen

They have high enthalpies of atomisation (Fig 4.2). The maxima near the middle of each series show that one unpaired electron per d orbital is particularly favourable for strong interatomic interaction; in general, the more valence electrons, the stronger the bonding. Metals with very high enthalpy of atomisation (very high boiling point) tend to be noble in their reactions. The second and third series have higher enthalpies of atomisation than the first — this is why metal–metal bonding is much more frequent in compounds of the heavy transition metals.इनकी परमाणुकरण एन्थैल्पी उच्च होती है (चित्र 4.2)। हर श्रेणी के मध्य के पास अधिकतम मान दिखाते हैं कि प्रति d कक्षक एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन प्रबल अंतरापरमाणुक आकर्षण के लिए विशेष रूप से अनुकूल है; सामान्यतः संयोजकता इलेक्ट्रॉन जितने अधिक, बंधन उतना प्रबल। बहुत उच्च परमाणुकरण एन्थैल्पी (बहुत उच्च क्वथनांक) वाली धातुएँ अभिक्रियाओं में उत्कृष्ट (noble) होती हैं। दूसरी और तीसरी श्रेणी की परमाणुकरण एन्थैल्पी पहली श्रेणी से अधिक है — इसीलिए भारी संक्रमण धातुओं के यौगिकों में धातु–धातु बंधन बहुत अधिक मिलता है।Inki enthalpy of atomisation high hoti hai (Fig 4.2). Har series ke beech mein maximum dikhata hai ki har d orbital mein ek unpaired electron strong interatomic interaction ke liye khaas favourable hai; generally jitne zyada valence electrons, utni strong bonding. Bahut high atomisation enthalpy (bahut high boiling point) wale metals reactions mein noble hote hain. Doosri aur teesri series ki atomisation enthalpy pehli se zyada hai — isiliye heavy transition metals ke compounds mein metal–metal bonding zyada milti hai.अ

Trends in enthalpies of atomisation of transition elementsसंक्रमण तत्वों की परमाणुकरण एन्थैल्पी में प्रवृत्तिTrends in enthalpies of atomisation of transition elements8 tappable partsOpen

4.3.2Variation in Atomic and Ionic Sizes of Transition Metalsसंक्रमण धातुओं के परमाणु व आयनिक आकार में परिवर्तनAtomic aur ionic size ka variation

Ions of the same charge in a series show a progressive decrease in radius with increasing atomic number. Each time the nuclear charge increases by one, the new electron enters a d orbital, and a d electron shields poorly. So the net attraction on the outer electrons increases and the radius decreases. Atomic radii show the same trend, but the variation within a series is quite small.एक श्रेणी में समान आवेश वाले आयनों की त्रिज्या परमाणु क्रमांक बढ़ने पर क्रमशः घटती है। हर बार नाभिकीय आवेश एक बढ़ने पर नया इलेक्ट्रॉन d कक्षक में जाता है, और d इलेक्ट्रॉन कमज़ोर परिरक्षण करता है। इसलिए बाहरी इलेक्ट्रॉनों पर कुल आकर्षण बढ़ता है और त्रिज्या घटती है। परमाणु त्रिज्या में भी यही प्रवृत्ति है, पर एक श्रेणी के भीतर परिवर्तन काफ़ी कम होता है।Ek series mein same charge wale ions ka radius atomic number badhne par dheere-dheere ghatta hai. Har baar nuclear charge ek badhne par naya electron d orbital mein jaata hai, aur d electron kamzor shielding karta hai. Isliye outer electrons par net attraction badhta hai aur radius ghatta hai. Atomic radii mein bhi yahi trend hai, par series ke andar change kaafi chhota hota hai.अ

Compare the series (Fig 4.3): radii increase from 3d to 4d, but 5d radii are virtually the same as 4d. Reason: the 4f orbitals are filled before the 5d series begins, and the poorly shielding 4f electrons cause a regular shrinkage called lanthanoid contraction, which cancels the expected size increase. Result: Zr 160 pm ≈ Hf 159 pm, and the 4d and 5d members of a group have very similar physical and chemical properties — much more than usual family resemblance.श्रेणियों की तुलना कीजिए (चित्र 4.3): त्रिज्याएँ 3d से 4d में बढ़ती हैं, पर 5d की त्रिज्याएँ लगभग 4d के बराबर हैं। कारण: 5d श्रेणी से पहले 4f कक्षक भरते हैं, और कमज़ोर परिरक्षण करने वाले 4f इलेक्ट्रॉन नियमित संकुचन लाते हैं जिसे लैंथेनॉयड आकुंचन कहते हैं; यह अपेक्षित आकार-वृद्धि को निष्प्रभावी कर देता है। परिणाम: Zr 160 pm ≈ Hf 159 pm, और किसी वर्ग के 4d व 5d सदस्यों के भौतिक व रासायनिक गुण बहुत समान होते हैं — सामान्य पारिवारिक समानता से कहीं अधिक।Series compare kijiye (Fig 4.3): radii 3d se 4d mein badhti hain, par 5d ki radii lagbhag 4d jitni hain. Wajah: 5d series se pehle 4f orbitals bharte hain, aur kamzor shielding wale 4f electrons regular shrinkage laate hain jise lanthanoid contraction kehte hain; ye expected size increase ko cancel kar deta hai. Result: Zr 160 pm ≈ Hf 159 pm, aur group ke 4d aur 5d members ki physical aur chemical properties bahut similar hoti hain.अ

Trends in atomic radii of transition elementsसंक्रमण तत्वों की परमाणु त्रिज्या में प्रवृत्तिTrends in atomic radii of transition elements6 tappable partsOpen

The cause of lanthanoid contraction is like that in an ordinary transition series — imperfect shielding of one electron by another in the same set of orbitals — but the shielding of one 4f electron by another is even less than that of one d electron by another. So as nuclear charge increases there is a fairly regular decrease in the size of the entire 4fⁿ orbitals. Also, decreasing metallic radius + increasing atomic mass → increasing density: from Ti (4.1) to Cu (8.9 g cm⁻³) density rises markedly (Table 4.2).लैंथेनॉयड आकुंचन का कारण सामान्य संक्रमण श्रेणी जैसा ही है — एक ही समूह के कक्षकों में एक इलेक्ट्रॉन द्वारा दूसरे का अपूर्ण परिरक्षण — पर एक 4f इलेक्ट्रॉन द्वारा दूसरे का परिरक्षण, d इलेक्ट्रॉन से भी कम होता है। इसलिए नाभिकीय आवेश बढ़ने पर पूरे 4fⁿ कक्षकों का आकार काफ़ी नियमित रूप से घटता है। साथ ही, धात्विक त्रिज्या घटने + परमाणु द्रव्यमान बढ़ने → घनत्व बढ़ता है: Ti (4.1) से Cu (8.9 g cm⁻³) तक घनत्व स्पष्ट बढ़ता है (सारणी 4.2)।Lanthanoid contraction ka kaaran normal transition series jaisa hi hai — same set ke orbitals mein ek electron dusre ko theek se shield nahi karta — par 4f electron ki shielding d electron se bhi kam hoti hai. Isliye nuclear charge badhne par poore 4fⁿ orbitals ka size kaafi regularly ghatta hai. Saath hi metallic radius ghate + atomic mass badhe → density badhti hai: Ti (4.1) se Cu (8.9 g cm⁻³) tak density saaf badhti hai (Table 4.2).अ

4.3.3Ionisation Enthalpiesआयनन एन्थैल्पीIonisation enthalpies

Ionisation enthalpy increases from left to right in each series because nuclear charge increases as the inner d orbitals fill. But compared with non-transition elements, (1) successive ionisation enthalpies do not rise as steeply, and (2) the variation along a series is much smaller than along a period of non-transition elements. The first ionisation enthalpy generally increases, while the increase in the second and third ionisation enthalpies for successive elements is much larger.हर श्रेणी में आयनन एन्थैल्पी बाएँ से दाएँ बढ़ती है, क्योंकि भीतरी d कक्षक भरने के साथ नाभिकीय आवेश बढ़ता है। पर असंक्रमण तत्वों की तुलना में (1) क्रमिक आयनन एन्थैल्पी उतनी तेज़ी से नहीं बढ़ती, और (2) श्रेणी में परिवर्तन असंक्रमण तत्वों के आवर्त की तुलना में बहुत कम होता है। प्रथम आयनन एन्थैल्पी सामान्यतः बढ़ती है, जबकि द्वितीय और तृतीय आयनन एन्थैल्पी में वृद्धि कहीं अधिक होती है।Har series mein ionisation enthalpy left se right badhti hai, kyunki inner d orbitals bharne ke saath nuclear charge badhta hai. Par non-transition elements ke comparison mein (1) successive ionisation enthalpies utni tezi se nahi badhti, aur (2) series mein variation period ke comparison mein bahut kam hota hai. First IE generally badhti hai, jabki second aur third IE mein badhat kahin zyada hoti hai.अ

First, second and third ionisation enthalpies of the 3d series (NCERT Table 4.2)3d श्रेणी की प्रथम, द्वितीय और तृतीय आयनन एन्थैल्पी (NCERT सारणी 4.2)First, second and third ionisation enthalpies of the 3d series (NCERT Table 4.2)7 tappable partsOpen

Why only a slight rise in the first IE? On forming ions, ns electrons are lost before (n–1)d electrons. Along the 3d series the extra electrons enter the inner 3d orbitals, which shield the 4s electrons from the rising nuclear charge somewhat more effectively than outer-shell electrons shield one another. So atomic radii decrease slowly and the first IE rises only slightly. (The irregular first-IE trend is of little chemical significance; removing one electron changes the relative energies of 4s and 3d.)प्रथम IE में केवल थोड़ी वृद्धि क्यों? आयन बनते समय (n–1)d से पहले ns इलेक्ट्रॉन निकलते हैं। 3d श्रेणी में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन भीतरी 3d कक्षकों में जाते हैं, जो 4s इलेक्ट्रॉनों को बढ़ते नाभिकीय आवेश से, बाहरी कोश के इलेक्ट्रॉनों की तुलना में, कुछ अधिक प्रभावी ढंग से परिरक्षित करते हैं। इसलिए परमाणु त्रिज्या धीरे घटती है और प्रथम IE थोड़ा ही बढ़ता है। (प्रथम IE की अनियमितता का रासायनिक महत्त्व कम है; एक इलेक्ट्रॉन हटाने से 4s और 3d की आपेक्षिक ऊर्जाएँ बदल जाती हैं।)First IE mein thodi hi badhat kyun? Ion bante waqt (n–1)d se pehle ns electrons nikalte hain. 3d series mein extra electrons andar ke 3d orbitals mein jaate hain, jo 4s electrons ko badhte nuclear charge se, outer shell electrons ke comparison mein, thoda behtar shield karte hain. Isliye atomic radius dheere ghatta hai aur first IE thoda hi badhta hai. (First IE ki irregularity ka chemical importance kam hai; ek electron hatane se 4s aur 3d ki relative energies badal jaati hain.)अ

Breaks in the trend: a steady increase in the second IE breaks at Mn²⁺ and in the third IE breaks at Fe³⁺ — in both cases the ion formed (or broken) is d⁵. Three factors decide ionisation enthalpy: attraction of each electron to the nucleus, repulsion between electrons, and exchange energy. Exchange energy (≈ proportional to the number of pairs of parallel spins in degenerate orbitals) stabilises a configuration; by Hund's rule the lowest-energy state has maximum single occupation with parallel spins. A half-filled d⁵ set has maximum exchange energy, so removing an electron from d⁵ is hard, while removing one electron from d⁶ (which then becomes d⁵) is easy. Hence (NCERT): Mn⁺ (3d⁵4s¹) has a lower IE than Cr⁺ (d⁵), and Fe²⁺ (d⁶) has a lower IE than Mn²⁺ (d⁵) — i.e. the third IE of Fe is lower than that of Mn.प्रवृत्ति में विराम: द्वितीय IE की नियमित वृद्धि Mn²⁺ पर और तृतीय IE की Fe³⁺ पर टूटती है — दोनों में बनने/टूटने वाला आयन d⁵ है। आयनन एन्थैल्पी तीन कारकों पर निर्भर है: हर इलेक्ट्रॉन का नाभिक की ओर आकर्षण, इलेक्ट्रॉनों के बीच प्रतिकर्षण, और विनिमय ऊर्जा। विनिमय ऊर्जा (समभ्रंश कक्षकों में समांतर प्रचक्रण वाले युग्मों की संख्या के लगभग अनुपाती) विन्यास को स्थायित्व देती है; हुंड नियम से न्यूनतम ऊर्जा अवस्था में अधिकतम एकल अधिभोग और समांतर प्रचक्रण होते हैं। अर्धपूर्ण d⁵ में विनिमय ऊर्जा अधिकतम होती है, इसलिए d⁵ से इलेक्ट्रॉन हटाना कठिन है, जबकि d⁶ से एक इलेक्ट्रॉन हटाना (जो फिर d⁵ बनता है) आसान है। इसीलिए (NCERT): Mn⁺ (3d⁵4s¹) का IE, Cr⁺ (d⁵) से कम है, और Fe²⁺ (d⁶) का IE, Mn²⁺ (d⁵) से कम — अर्थात् Fe का तृतीय IE, Mn से कम है।Trend mein break: second IE ka steady increase Mn²⁺ par aur third IE ka Fe³⁺ par tootta hai — dono mein ion d⁵ hai. Ionisation enthalpy teen cheezon par depend karti hai: har electron ka nucleus ki taraf attraction, electrons ke beech repulsion, aur exchange energy. Exchange energy (degenerate orbitals mein parallel spin pairs ki sankhya ke lagbhag proportional) configuration ko stable banati hai; Hund's rule se lowest energy state mein maximum single occupation aur parallel spins hote hain. Half-filled d⁵ mein exchange energy maximum hoti hai, isliye d⁵ se electron nikalna mushkil hai, jabki d⁶ se ek electron nikalna (jo phir d⁵ ban jaata hai) aasaan hai. Isliye (NCERT): Mn⁺ (3d⁵4s¹) ka IE Cr⁺ (d⁵) se kam, aur Fe²⁺ (d⁶) ka IE Mn²⁺ (d⁵) se kam — yaani Fe ka third IE, Mn se kam hai.अ

The +2 state. The lowest common oxidation state is +2; forming M²⁺ from gaseous atoms needs IE₁ + IE₂ plus the enthalpy of atomisation. The dominant term, IE₂, is unusually high for Cr and Cu, because their M⁺ ions are d⁵ and d¹⁰. Zn's IE₂ is correspondingly low — it removes a 4s electron and leaves a stable d¹⁰ ion. The third IE (no 4s complication) shows how hard it is to remove an electron from d⁵ (Mn²⁺) and d¹⁰ (Zn²⁺). The high third IEs of Cu, Ni and Zn explain why oxidation states above +2 are difficult for these elements. Ionisation enthalpies give some guidance about the stability of oxidation states, but the problem is complex and not easy to generalise.+2 अवस्था। सबसे निम्न सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था +2 है; गैसीय परमाणुओं से M²⁺ बनाने में परमाणुकरण एन्थैल्पी के साथ IE₁ + IE₂ लगता है। मुख्य पद IE₂ Cr और Cu के लिए असामान्य रूप से उच्च है, क्योंकि इनके M⁺ आयन d⁵ और d¹⁰ हैं। Zn का IE₂ अपेक्षाकृत कम है — इसमें 4s इलेक्ट्रॉन हटता है और स्थायी d¹⁰ आयन बचता है। तृतीय IE (4s की उलझन नहीं) दिखाता है कि d⁵ (Mn²⁺) और d¹⁰ (Zn²⁺) से इलेक्ट्रॉन हटाना कितना कठिन है। Cu, Ni व Zn के उच्च तृतीय IE बताते हैं कि इनके लिए +2 से अधिक ऑक्सीकरण अवस्था पाना कठिन क्यों है। आयनन एन्थैल्पी ऑक्सीकरण अवस्थाओं के स्थायित्व का कुछ संकेत देती है, पर यह समस्या जटिल है।+2 state. Sabse lowest common oxidation state +2 hai; gaseous atoms se M²⁺ banane ke liye atomisation enthalpy ke saath IE₁ + IE₂ lagta hai. Main term IE₂ Cr aur Cu ke liye unusually high hai, kyunki inke M⁺ ions d⁵ aur d¹⁰ hain. Zn ka IE₂ kam hai — 4s electron nikalta hai aur stable d¹⁰ ion bachta hai. Third IE (4s ki complication nahi) dikhata hai ki d⁵ (Mn²⁺) aur d¹⁰ (Zn²⁺) se electron nikalna kitna mushkil hai. Cu, Ni aur Zn ke high third IE batate hain ki inke liye +2 se upar oxidation state paana mushkil kyun hai. IE stability ka kuch idea deti hai, par ye problem complex hai.अ

4.3.4Oxidation Statesऑक्सीकरण अवस्थाएँOxidation states

A notable feature of transition elements is the great variety of oxidation states in their compounds (NCERT Table 4.3). The greatest number occurs in or near the middle of the series — manganese shows every state from +2 to +7. Fewer states at the ends come from too few electrons to lose or share (Sc, Ti) or too many d electrons, hence fewer orbitals available for sharing (Cu, Zn). So Sc(II) is virtually unknown, Ti(IV) is more stable than Ti(III) or Ti(II), and zinc shows only +2 (no d electrons involved).संक्रमण तत्वों की एक प्रमुख विशेषता उनके यौगिकों में ऑक्सीकरण अवस्थाओं की बड़ी विविधता है (NCERT सारणी 4.3)। सबसे अधिक अवस्थाएँ श्रेणी के मध्य में या उसके पास मिलती हैं — मैंगनीज़ +2 से +7 तक हर अवस्था दिखाता है। सिरों पर कम अवस्थाओं का कारण है: खोने/साझा करने को बहुत कम इलेक्ट्रॉन (Sc, Ti) या बहुत अधिक d इलेक्ट्रॉन, अतः साझा करने को कम कक्षक (Cu, Zn)। इसलिए Sc(II) लगभग अज्ञात है, Ti(IV), Ti(III) व Ti(II) से अधिक स्थायी है, और जिंक केवल +2 दिखाता है (कोई d इलेक्ट्रॉन शामिल नहीं)।Transition elements ki ek khaas baat unke compounds mein oxidation states ki badi variety hai (NCERT Table 4.3). Sabse zyada states series ke beech mein ya uske paas milti hain — manganese +2 se +7 tak har state dikhata hai. Kinaaron par kam states ki wajah: khone/share karne ko bahut kam electrons (Sc, Ti) ya bahut zyada d electrons, isliye share karne ko kam orbitals (Cu, Zn). Isliye Sc(II) lagbhag unknown hai, Ti(IV) Ti(III)/Ti(II) se zyada stable hai, aur zinc sirf +2 dikhata hai.अ

Oxidation states of the first-row transition metalsप्रथम श्रेणी संक्रमण धातुओं की ऑक्सीकरण अवस्थाएँOxidation states of the first-row transition metals4 tappable partsOpen

Up to manganese, the maximum oxidation state of reasonable stability = sum of s and d electrons: Ti^IVO₂, V^VO₂⁺, Cr^VIO₄²⁻, Mn^VIIO₄⁻. After that the stability of high states drops abruptly, so the typical species are Fe^II,III, Co^II,III, Ni^II, Cu^I,II, Zn^II.मैंगनीज़ तक उचित स्थायित्व वाली अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था = s और d इलेक्ट्रॉनों का योग: Ti^IVO₂, V^VO₂⁺, Cr^VIO₄²⁻, Mn^VIIO₄⁻। इसके बाद उच्च अवस्थाओं का स्थायित्व अचानक घटता है, इसलिए विशिष्ट स्पीशीज़ हैं Fe^II,III, Co^II,III, Ni^II, Cu^I,II, Zn^II।Manganese tak reasonably stable maximum oxidation state = s aur d electrons ka sum: Ti^IVO₂, V^VO₂⁺, Cr^VIO₄²⁻, Mn^VIIO₄⁻. Uske baad high states ki stability achanak girti hai, isliye typical species hain Fe^II,III, Co^II,III, Ni^II, Cu^I,II, Zn^II.अ

In transition elements, oxidation states differ by unity (e.g. V^II, V^III, V^IV, V^V) because d orbitals fill incompletely; in non-transition elements they normally differ by two (e.g. Sn²⁺/Sn⁴⁺, Pb²⁺/Pb⁴⁺). Down a d-block group (groups 4–10) the trend is opposite to the p-block (inert pair effect): heavier members favour HIGHER states. In group 6, Mo(VI) and W(VI) are more stable than Cr(VI) — so dichromate (Cr^VI) in acid is a strong oxidising agent, but MoO₃ and WO₃ are not. Low oxidation states appear with ligands that are π-acceptors besides σ-donors: in Ni(CO)₄ and Fe(CO)₅ the metal is in the zero oxidation state.संक्रमण तत्वों में ऑक्सीकरण अवस्थाएँ एक-एक के अंतर से होती हैं (जैसे V^II, V^III, V^IV, V^V), क्योंकि d कक्षक अपूर्ण भरते हैं; असंक्रमण तत्वों में सामान्यतः दो का अंतर होता है (जैसे Sn²⁺/Sn⁴⁺, Pb²⁺/Pb⁴⁺)। d-ब्लॉक के वर्गों (4–10) में प्रवृत्ति p-ब्लॉक (अक्रिय युग्म प्रभाव) से उल्टी है: भारी सदस्य उच्च अवस्थाएँ पसंद करते हैं। वर्ग 6 में Mo(VI) और W(VI), Cr(VI) से अधिक स्थायी हैं — इसलिए अम्लीय माध्यम में डाइक्रोमेट (Cr^VI) प्रबल ऑक्सीकारक है, पर MoO₃ और WO₃ नहीं। निम्न ऑक्सीकरण अवस्थाएँ तब मिलती हैं जब लिगैंड σ-दाता के साथ π-ग्राही भी हों: Ni(CO)₄ और Fe(CO)₅ में धातु शून्य ऑक्सीकरण अवस्था में है।Transition elements mein oxidation states ek-ek ke difference se hoti hain (jaise V^II, V^III, V^IV, V^V), kyunki d orbitals incomplete bharte hain; non-transition elements mein normally do ka difference hota hai (jaise Sn²⁺/Sn⁴⁺, Pb²⁺/Pb⁴⁺). d-block groups (4–10) mein trend p-block (inert pair effect) ka ulta hai: heavy members HIGHER states pasand karte hain. Group 6 mein Mo(VI) aur W(VI), Cr(VI) se zyada stable hain — isliye acid mein dichromate (Cr^VI) strong oxidising agent hai, par MoO₃ aur WO₃ nahi. Low oxidation states tab milti hain jab ligands σ-donor ke saath π-acceptor bhi hon: Ni(CO)₄ aur Fe(CO)₅ mein metal zero oxidation state mein hai.अ

4.3.5Trends in the M²⁺/M Standard Electrode PotentialsM²⁺/M मानक इलेक्ट्रोड विभवों की प्रवृत्तिM²⁺/M E° ka trend

E°(M²⁺/M) tells how easily a metal goes from M(s) to M²⁺(aq). Three energy terms decide it: enthalpy of atomisation (M(s) → M(g)), IE₁ + IE₂ (M(g) → M²⁺(g)) and hydration enthalpy (M²⁺(g) → M²⁺(aq)) — NCERT Table 4.4. The general trend towards less negative E° across the series follows the general increase in IE₁ + IE₂.E°(M²⁺/M) बताता है कि धातु M(s) से M²⁺(aq) कितनी आसानी से बनती है। तीन ऊर्जा पद इसे तय करते हैं: परमाणुकरण एन्थैल्पी (M(s) → M(g)), IE₁ + IE₂ (M(g) → M²⁺(g)) और जलयोजन एन्थैल्पी (M²⁺(g) → M²⁺(aq)) — NCERT सारणी 4.4। श्रेणी में E° के कम ऋणात्मक होने की सामान्य प्रवृत्ति IE₁ + IE₂ की सामान्य वृद्धि से जुड़ी है।E°(M²⁺/M) batata hai ki metal M(s) se M²⁺(aq) kitni aasani se banta hai. Teen energy terms ise decide karte hain: atomisation enthalpy (M(s) → M(g)), IE₁ + IE₂ (M(g) → M²⁺(g)) aur hydration enthalpy (M²⁺(g) → M²⁺(aq)) — NCERT Table 4.4. Series mein E° kam negative hone ka general trend IE₁ + IE₂ ke badhne se juda hai.अ

Observed E°(M²⁺/M) values of the 3d metals3d धातुओं के प्रेक्षित E°(M²⁺/M) मानObserved E°(M²⁺/M) values of the 3d metals5 tappable partsOpen

Copper is unique — its E° is positive (+0.34 V). The high energy needed to convert Cu(s) to Cu²⁺(aq) (high atomisation enthalpy + high IE₂) is not balanced by its hydration enthalpy. So Cu cannot liberate H₂ from acids; only oxidising acids (nitric and hot concentrated sulphuric acid) react with it, the acid itself being reduced. The E° values of Mn, Ni and Zn are more negative than expected from the trend: for Mn²⁺ (half-filled d⁵) and Zn²⁺ (full d¹⁰) this is due to the stability of these configurations, while for Ni it is due to its highest negative hydration enthalpy.कॉपर अद्वितीय है — इसका E° धनात्मक (+0.34 V) है। Cu(s) को Cu²⁺(aq) में बदलने की उच्च ऊर्जा (उच्च परमाणुकरण एन्थैल्पी + उच्च IE₂) की पूर्ति जलयोजन एन्थैल्पी से नहीं होती। इसलिए Cu अम्लों से H₂ मुक्त नहीं कर सकता; केवल ऑक्सीकारक अम्ल (नाइट्रिक तथा गर्म सांद्र सल्फ़्यूरिक अम्ल) इससे अभिक्रिया करते हैं, और अम्ल स्वयं अपचित होता है। Mn, Ni व Zn के E° प्रवृत्ति से अपेक्षा से अधिक ऋणात्मक हैं: Mn²⁺ (अर्धपूर्ण d⁵) और Zn²⁺ (पूर्ण d¹⁰) में इन विन्यासों का स्थायित्व कारण है, जबकि Ni में इसकी सबसे अधिक ऋणात्मक जलयोजन एन्थैल्पी।Copper unique hai — iska E° positive (+0.34 V) hai. Cu(s) ko Cu²⁺(aq) banane ki high energy (high atomisation enthalpy + high IE₂) hydration enthalpy se balance nahi hoti. Isliye Cu acids se H₂ nahi nikaal sakta; sirf oxidising acids (nitric aur garam concentrated sulphuric acid) isse react karte hain, aur acid khud reduce hota hai. Mn, Ni aur Zn ke E° trend se zyada negative hain: Mn²⁺ (half-filled d⁵) aur Zn²⁺ (full d¹⁰) mein in configurations ki stability wajah hai, jabki Ni mein uski sabse zyada negative hydration enthalpy.अ

4.3.6Trends in the M³⁺/M²⁺ Standard Electrode PotentialsM³⁺/M²⁺ मानक इलेक्ट्रोड विभवों की प्रवृत्तिM³⁺/M²⁺ E° ka trend

E°(M³⁺/M²⁺) values (Table 4.2) show varying trends. The low value for Sc reflects the stability of Sc³⁺ (noble gas configuration). The highest value for Zn would be due to removing an electron from the stable d¹⁰ of Zn²⁺. The comparatively high value for Mn (+1.57 V) shows that Mn²⁺ (d⁵) is particularly stable, whereas the comparatively low value for Fe (+0.77 V) shows the extra stability of Fe³⁺ (d⁵). The comparatively low value for V is related to the stability of V²⁺ (half-filled t₂g level).E°(M³⁺/M²⁺) मान (सारणी 4.2) अलग-अलग प्रवृत्ति दिखाते हैं। Sc का कम मान Sc³⁺ (उत्कृष्ट गैस विन्यास) का स्थायित्व दर्शाता है। Zn का सर्वाधिक मान Zn²⁺ के स्थायी d¹⁰ से इलेक्ट्रॉन हटाने के कारण होगा। Mn का अपेक्षाकृत उच्च मान (+1.57 V) बताता है कि Mn²⁺ (d⁵) विशेष स्थायी है, जबकि Fe का अपेक्षाकृत कम मान (+0.77 V) Fe³⁺ (d⁵) का अतिरिक्त स्थायित्व दिखाता है। V का अपेक्षाकृत कम मान V²⁺ (अर्धपूर्ण t₂g स्तर) के स्थायित्व से जुड़ा है।E°(M³⁺/M²⁺) values (Table 4.2) alag-alag trends dikhate hain. Sc ki kam value Sc³⁺ (noble gas configuration) ki stability dikhati hai. Zn ki sabse high value Zn²⁺ ke stable d¹⁰ se electron hatane ki wajah se hogi. Mn ki comparatively high value (+1.57 V) batati hai ki Mn²⁺ (d⁵) khaas stable hai, jabki Fe ki comparatively kam value (+0.77 V) Fe³⁺ (d⁵) ki extra stability dikhati hai. V ki kam value V²⁺ (half-filled t₂g) ki stability se judi hai.अ

4.3.7Trends in Stability of Higher Oxidation Statesउच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं के स्थायित्व की प्रवृत्तिHigher oxidation states ki stability

Halides (Table 4.5). The highest oxidation numbers are reached in TiX₄ (tetrahalides), VF₅ and CrF₆. The +7 state of Mn is not found in simple halides, but MnO₃F is known. Beyond Mn no metal has a trihalide except FeX₃ and CoF₃. Fluorine stabilises the highest states either by higher lattice energy (as in CoF₃) or by higher bond enthalpy terms of the higher covalent compounds (VF₅, CrF₆). V(+5) is represented only by VF₅; the other halides hydrolyse to oxohalides VOX₃. Fluorides are unstable in low oxidation states, e.g. VX₂ (X = Cl, Br or I), and the same applies to CuX.हैलाइड (सारणी 4.5)। सबसे उच्च ऑक्सीकरण संख्याएँ TiX₄ (टेट्राहैलाइड), VF₅ और CrF₆ में मिलती हैं। Mn की +7 अवस्था साधारण हैलाइड में नहीं मिलती, पर MnO₃F ज्ञात है। Mn के बाद FeX₃ और CoF₃ को छोड़कर किसी धातु का ट्राइहैलाइड नहीं है। फ़्लुओरीन उच्चतम अवस्थाओं को उच्च जालक ऊर्जा (जैसे CoF₃) या उच्च सहसंयोजी यौगिकों के उच्च आबंध एन्थैल्पी पदों (VF₅, CrF₆) से स्थायी करती है। V(+5) केवल VF₅ में है; अन्य हैलाइड जल-अपघटित होकर ऑक्सोहैलाइड VOX₃ देते हैं। निम्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं में फ़्लुओराइड अस्थायी हैं, जैसे VX₂ (X = Cl, Br या I), और यही CuX पर भी लागू है।Halides (Table 4.5). Sabse high oxidation numbers TiX₄ (tetrahalides), VF₅ aur CrF₆ mein milte hain. Mn ki +7 state simple halides mein nahi milti, par MnO₃F known hai. Mn ke baad FeX₃ aur CoF₃ ko chhodkar kisi metal ka trihalide nahi hai. Fluorine highest states ko high lattice energy (jaise CoF₃) ya higher covalent compounds ke high bond enthalpy (VF₅, CrF₆) se stable karta hai. V(+5) sirf VF₅ mein hai; baaki halides hydrolyse hokar oxohalides VOX₃ dete hain. Low oxidation states mein fluorides unstable hain, jaise VX₂ (X = Cl, Br ya I), aur yahi CuX par bhi lagu hai.अ

All Cu(II) halides are known except the iodide, because Cu²⁺ oxidises I⁻ to I₂: 2Cu²⁺ + 4I⁻ → Cu₂I₂(s) + I₂. Many copper(I) compounds are unstable in water and disproportionate: 2Cu⁺ → Cu²⁺ + Cu. Cu²⁺(aq) is more stable than Cu⁺(aq) because the much more negative hydration enthalpy of Cu²⁺ more than compensates for the second ionisation enthalpy of Cu.आयोडाइड को छोड़कर सभी Cu(II) हैलाइड ज्ञात हैं, क्योंकि Cu²⁺, I⁻ को I₂ में ऑक्सीकृत कर देता है: 2Cu²⁺ + 4I⁻ → Cu₂I₂(s) + I₂। कई कॉपर(I) यौगिक जल में अस्थायी हैं और असमानुपातित होते हैं: 2Cu⁺ → Cu²⁺ + Cu। Cu²⁺(aq), Cu⁺(aq) से अधिक स्थायी है क्योंकि Cu²⁺ की बहुत अधिक ऋणात्मक जलयोजन एन्थैल्पी, Cu की द्वितीय आयनन एन्थैल्पी की पूर्ति से भी अधिक कर देती है।Iodide ko chhodkar saare Cu(II) halides known hain, kyunki Cu²⁺, I⁻ ko I₂ mein oxidise kar deta hai: 2Cu²⁺ + 4I⁻ → Cu₂I₂(s) + I₂. Kai copper(I) compounds paani mein unstable hain aur disproportionation hote hain: 2Cu⁺ → Cu²⁺ + Cu. Cu²⁺(aq), Cu⁺(aq) se zyada stable hai kyunki Cu²⁺ ki bahut zyada negative hydration enthalpy Cu ki second IE ko compensate karke bhi zyada hai.अ

Oxides (Table 4.6). Oxygen's ability to stabilise the highest state is even greater: the highest oxidation number in the oxides equals the group number from Sc₂O₃ to Mn₂O₇. Beyond group 7 no oxide of Fe higher than Fe₂O₃ is known, although ferrates(VI), (FeO₄)²⁻, form in alkaline media and readily decompose to Fe₂O₃ and O₂. Oxocations also stabilise high states: V^V as VO₂⁺, V^IV as VO²⁺, Ti^IV as TiO²⁺. Oxygen beats fluorine — the highest Mn fluoride is MnF₄, but the highest oxide is Mn₂O₇ — because oxygen can form multiple bonds to metals. In covalent Mn₂O₇ each Mn is tetrahedrally surrounded by O, including a Mn–O–Mn bridge. Tetrahedral [MO₄]ⁿ⁻ ions are known for V^V, Cr^VI, Mn^V, Mn^VI and Mn^VII.ऑक्साइड (सारणी 4.6)। ऑक्सीजन की उच्चतम अवस्था को स्थायी करने की क्षमता और भी अधिक है: Sc₂O₃ से Mn₂O₇ तक ऑक्साइडों में उच्चतम ऑक्सीकरण संख्या वर्ग संख्या के बराबर है। वर्ग 7 के बाद Fe₂O₃ से उच्च Fe का कोई ऑक्साइड ज्ञात नहीं, यद्यपि क्षारीय माध्यम में फ़ेरेट(VI), (FeO₄)²⁻ बनते हैं जो शीघ्र Fe₂O₃ और O₂ में विघटित हो जाते हैं। ऑक्सोधनायन भी उच्च अवस्थाएँ स्थायी करते हैं: V^V → VO₂⁺, V^IV → VO²⁺, Ti^IV → TiO²⁺। ऑक्सीजन, फ़्लुओरीन से आगे है — Mn का उच्चतम फ़्लुओराइड MnF₄ है, पर उच्चतम ऑक्साइड Mn₂O₇ — क्योंकि ऑक्सीजन धातुओं से बहुआबंध बना सकती है। सहसंयोजी Mn₂O₇ में हर Mn चतुष्फलकीय रूप से O से घिरा है, जिसमें एक Mn–O–Mn सेतु भी है। चतुष्फलकीय [MO₄]ⁿ⁻ आयन V^V, Cr^VI, Mn^V, Mn^VI और Mn^VII के लिए ज्ञात हैं।Oxides (Table 4.6). Oxygen ki highest state ko stable karne ki capacity aur bhi zyada hai: Sc₂O₃ se Mn₂O₇ tak oxides mein highest oxidation number group number ke barabar hai. Group 7 ke baad Fe₂O₃ se upar Fe ka koi oxide known nahi, halaanki alkaline medium mein ferrates(VI), (FeO₄)²⁻ bante hain jo jaldi Fe₂O₃ aur O₂ mein toot jaate hain. Oxocations bhi high states stable karte hain: V^V → VO₂⁺, V^IV → VO²⁺, Ti^IV → TiO²⁺. Oxygen, fluorine se aage hai — Mn ka highest fluoride MnF₄ hai, par highest oxide Mn₂O₇ — kyunki oxygen metals ke saath multiple bonds bana sakta hai. Covalent Mn₂O₇ mein har Mn tetrahedrally O se ghira hai, ek Mn–O–Mn bridge ke saath. Tetrahedral [MO₄]ⁿ⁻ ions V^V, Cr^VI, Mn^V, Mn^VI aur Mn^VII ke liye known hain.अ

4.3.8Chemical Reactivity and E° Valuesरासायनिक अभिक्रियाशीलता और E° मानChemical reactivity aur E°

Transition metals vary widely in reactivity. Many are electropositive enough to dissolve in mineral acids, while a few are ‘noble’ (unaffected by single acids). In the first series, all metals except copper are relatively reactive and are oxidised by 1 M H⁺, though the actual rate can be slow — Ti and V are passive to dilute non-oxidising acids at room temperature. E°(M²⁺/M) values show a decreasing tendency to form divalent cations across the series.संक्रमण धातुओं की अभिक्रियाशीलता में बहुत अंतर है। कई इतनी विद्युतधनी हैं कि खनिज अम्लों में घुल जाती हैं, जबकि कुछ ‘उत्कृष्ट’ हैं (एकल अम्लों से अप्रभावित)। प्रथम श्रेणी में कॉपर को छोड़कर सभी धातुएँ अपेक्षाकृत अभिक्रियाशील हैं और 1 M H⁺ से ऑक्सीकृत होती हैं, यद्यपि वास्तविक गति धीमी हो सकती है — Ti और V कमरे के ताप पर तनु अऑक्सीकारक अम्लों के प्रति निष्क्रिय हैं। E°(M²⁺/M) मान श्रेणी में द्विसंयोजी धनायन बनाने की घटती प्रवृत्ति दिखाते हैं।Transition metals ki reactivity mein bahut farq hai. Kai itne electropositive hain ki mineral acids mein ghul jaate hain, jabki kuch ‘noble’ hain (single acids se affect nahi hote). First series mein copper ko chhodkar saare metals relatively reactive hain aur 1 M H⁺ se oxidise hote hain, halaanki rate slow ho sakta hai — Ti aur V room temperature par dilute non-oxidising acids ke liye passive hain. E°(M²⁺/M) values series mein divalent cation banane ki ghatti tendency dikhati hain.अ

From E°(M³⁺/M²⁺): Mn³⁺ and Co³⁺ are the strongest oxidising agents in aqueous solution, while Ti²⁺, V²⁺ and Cr²⁺ are strong reducing agents that liberate hydrogen from dilute acid: 2Cr²⁺(aq) + 2H⁺(aq) → 2Cr³⁺(aq) + H₂(g).E°(M³⁺/M²⁺) से: जलीय विलयन में Mn³⁺ और Co³⁺ सबसे प्रबल ऑक्सीकारक हैं, जबकि Ti²⁺, V²⁺ और Cr²⁺ प्रबल अपचायक हैं जो तनु अम्ल से हाइड्रोजन मुक्त करते हैं: 2Cr²⁺(aq) + 2H⁺(aq) → 2Cr³⁺(aq) + H₂(g)।E°(M³⁺/M²⁺) se: aqueous solution mein Mn³⁺ aur Co³⁺ sabse strong oxidising agents hain, jabki Ti²⁺, V²⁺ aur Cr²⁺ strong reducing agents hain jo dilute acid se hydrogen nikaalte hain: 2Cr²⁺(aq) + 2H⁺(aq) → 2Cr³⁺(aq) + H₂(g).अ

4.3.9Magnetic Propertiesचुंबकीय गुणMagnetic properties

In a magnetic field two main behaviours are seen: diamagnetic substances are repelled and paramagnetic substances are attracted. Substances attracted very strongly are ferromagnetic — ferromagnetism is an extreme form of paramagnetism. Many transition metal ions are paramagnetic.चुंबकीय क्षेत्र में दो मुख्य व्यवहार दिखते हैं: प्रतिचुंबकीय पदार्थ प्रतिकर्षित और अनुचुंबकीय पदार्थ आकर्षित होते हैं। बहुत प्रबलता से आकर्षित होने वाले पदार्थ लौहचुंबकीय हैं — लौहचुंबकत्व, अनुचुंबकत्व का चरम रूप है। अनेक संक्रमण धातु आयन अनुचुंबकीय हैं।Magnetic field mein do main behaviour dikhte hain: diamagnetic substances repel hote hain aur paramagnetic substances attract hote hain. Bahut strongly attract hone wale ferromagnetic hain — ferromagnetism, paramagnetism ka extreme roop hai. Kai transition metal ions paramagnetic hain.अ

Paramagnetism arises from unpaired electrons; each has a magnetic moment from its spin and orbital angular momentum. For compounds of the first transition series the orbital contribution is effectively quenched, so the moment depends only on the number of unpaired electrons and is given by the spin-only formula. One unpaired electron gives 1.73 BM; the moment increases with the number of unpaired electrons, so a measured moment tells us how many unpaired electrons are present. (Experimental data are mainly for hydrated ions in solution or in the solid state.)अनुचुंबकत्व अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों से आता है; हर एक का चुंबकीय आघूर्ण उसके प्रचक्रण और कक्षीय कोणीय संवेग से होता है। प्रथम संक्रमण श्रेणी के यौगिकों में कक्षीय योगदान प्रभावी रूप से शमित (quenched) होता है, इसलिए आघूर्ण केवल अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर निर्भर है और केवल-प्रचक्रण सूत्र से मिलता है। एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन = 1.73 BM; अयुग्मित इलेक्ट्रॉन बढ़ने पर आघूर्ण बढ़ता है, इसलिए मापा गया आघूर्ण बताता है कि कितने अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं। (प्रायोगिक आँकड़े मुख्यतः विलयन या ठोस अवस्था में जलयोजित आयनों के हैं।)Paramagnetism unpaired electrons se aata hai; har ek ka magnetic moment uske spin aur orbital angular momentum se hota hai. First transition series ke compounds mein orbital contribution effectively quench ho jaata hai, isliye moment sirf unpaired electrons ki ginti par depend karta hai aur spin-only formula se milta hai. Ek unpaired electron = 1.73 BM; unpaired electrons badhne par moment badhta hai, isliye measured moment batata hai ki kitne unpaired electrons hain.अ

Spin-only magnetic moments from d⁰ to d¹⁰d⁰ से d¹⁰ तक केवल-प्रचक्रण चुंबकीय आघूर्णSpin-only magnetic moments from d⁰ to d¹⁰4 tappable partsOpen

4.3.10Formation of Coloured Ionsरंगीन आयनों का बननाColoured ions

When an electron from a lower-energy d orbital is excited to a higher-energy d orbital, the energy of excitation corresponds to the frequency of light absorbed (Unit 5). This frequency generally lies in the visible region, and the colour we observe is the complementary colour of the light absorbed. The frequency absorbed is decided by the nature of the ligand. In aqueous solutions, water molecules are the ligands, and the colours are listed in NCERT Table 4.8 (Fig 4.5). Ions with d⁰ (Sc³⁺, Ti⁴⁺) or d¹⁰ (Zn²⁺) have no possible d–d transition, so they are colourless.जब कोई इलेक्ट्रॉन निम्न ऊर्जा वाले d कक्षक से उच्च ऊर्जा वाले d कक्षक में उत्तेजित होता है, तो उत्तेजन ऊर्जा अवशोषित प्रकाश की आवृत्ति के संगत होती है (एकक 5)। यह आवृत्ति सामान्यतः दृश्य क्षेत्र में होती है, और जो रंग दिखता है वह अवशोषित प्रकाश का पूरक रंग होता है। अवशोषित आवृत्ति लिगैंड की प्रकृति से तय होती है। जलीय विलयनों में जल अणु लिगैंड हैं, और रंग NCERT सारणी 4.8 में दिए हैं (चित्र 4.5)। d⁰ (Sc³⁺, Ti⁴⁺) या d¹⁰ (Zn²⁺) आयनों में d–d संक्रमण संभव नहीं, इसलिए वे रंगहीन हैं।Jab koi electron kam energy wale d orbital se zyada energy wale d orbital mein excite hota hai, to excitation energy absorb hui light ki frequency ke barabar hoti hai (Unit 5). Ye frequency aksar visible region mein hoti hai, aur jo colour dikhta hai woh absorb hui light ka complementary colour hota hai. Absorb hone wali frequency ligand ki nature se decide hoti hai. Aqueous solutions mein water molecules ligands hain, aur colours NCERT Table 4.8 mein hain (Fig 4.5). d⁰ (Sc³⁺, Ti⁴⁺) ya d¹⁰ (Zn²⁺) ions mein d–d transition possible nahi, isliye ye colourless hain.अ

d–d transition: how a transition-metal ion gets its colourd–d संक्रमण: संक्रमण धातु आयन को रंग कैसे मिलता हैd–d transition: how a transition-metal ion gets its colour9 tappable parts · 3 stepsOpen

Colours of some first-row transition metal ions in aqueous solutionजलीय विलयन में कुछ प्रथम श्रेणी संक्रमण धातु आयनों के रंगColours of some first-row transition metal ions in aqueous solution8 tappable partsOpen

4.3.11Formation of Complex Compoundsसंकुल यौगिकों का निर्माणComplex compounds

Complex compounds are those in which metal ions bind a number of anions or neutral molecules, giving complex species with characteristic properties, e.g. [Fe(CN)₆]³⁻, [Fe(CN)₆]⁴⁻, [Cu(NH₃)₄]²⁺ and [PtCl₄]²⁻ (details in Unit 5). Transition metals form a very large number of complexes because of (1) the comparatively small size of their ions, (2) their high ionic charges and (3) the availability of d orbitals for bond formation.संकुल यौगिक वे हैं जिनमें धातु आयन कई ऋणायनों या उदासीन अणुओं से जुड़कर विशिष्ट गुणों वाली संकुल स्पीशीज़ बनाते हैं, जैसे [Fe(CN)₆]³⁻, [Fe(CN)₆]⁴⁻, [Cu(NH₃)₄]²⁺ और [PtCl₄]²⁻ (विस्तार एकक 5 में)। संक्रमण धातुएँ बहुत अधिक संकुल बनाती हैं क्योंकि (1) इनके आयनों का आकार अपेक्षाकृत छोटा, (2) आयनिक आवेश उच्च और (3) बंध निर्माण के लिए d कक्षक उपलब्ध होते हैं।Complex compounds woh hain jinme metal ions kai anions ya neutral molecules se judkar khaas properties wali complex species banate hain, jaise [Fe(CN)₆]³⁻, [Fe(CN)₆]⁴⁻, [Cu(NH₃)₄]²⁺ aur [PtCl₄]²⁻ (detail Unit 5 mein). Transition metals bahut saare complexes banate hain kyunki (1) inke ions chhote hote hain, (2) ionic charge high hota hai aur (3) bonding ke liye d orbitals available hote hain.अ

4.3.12Catalytic Propertiesउत्प्रेरकीय गुणCatalytic properties

Transition metals and their compounds are known for catalytic activity, because they can adopt multiple oxidation states and form complexes. Examples: vanadium(V) oxide (Contact process), finely divided iron (Haber's process) and nickel (catalytic hydrogenation). At a solid surface, bonds form between reactant molecules and surface atoms of the catalyst (first-row metals use 3d and 4s electrons for this). This increases the concentration of reactants at the surface and weakens bonds in the reacting molecules — the activation energy is lowered.संक्रमण धातुएँ और उनके यौगिक उत्प्रेरकीय सक्रियता के लिए जाने जाते हैं, क्योंकि ये अनेक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ अपना सकते हैं और संकुल बना सकते हैं। उदाहरण: वैनेडियम(V) ऑक्साइड (संपर्क प्रक्रम), सूक्ष्म विभाजित आयरन (हाबर प्रक्रम) और निकेल (उत्प्रेरकीय हाइड्रोजनीकरण)। ठोस सतह पर अभिकारक अणुओं और उत्प्रेरक के सतही परमाणुओं के बीच बंध बनते हैं (प्रथम पंक्ति की धातुएँ इसके लिए 3d और 4s इलेक्ट्रॉन उपयोग करती हैं)। इससे सतह पर अभिकारकों की सांद्रता बढ़ती है और अभिकारी अणुओं के बंध दुर्बल होते हैं — सक्रियण ऊर्जा घटती है।Transition metals aur unke compounds catalytic activity ke liye famous hain, kyunki ye kai oxidation states apna sakte hain aur complexes bana sakte hain. Examples: vanadium(V) oxide (Contact process), finely divided iron (Haber process) aur nickel (catalytic hydrogenation). Solid surface par reactant molecules aur catalyst ke surface atoms ke beech bonds bante hain (first-row metals iske liye 3d aur 4s electrons use karte hain). Isse surface par reactants ki concentration badhti hai aur reacting molecules ke bonds weak hote hain — activation energy kam hoti hai.अ

Because transition metal ions can change their oxidation states, they are even more effective. Iron(III) catalyses the reaction between iodide and persulphate ions: 2I⁻ + S₂O₈²⁻ → I₂ + 2SO₄²⁻. Explanation: Fe³⁺ first oxidises I⁻ and becomes Fe²⁺; Fe²⁺ is then oxidised back to Fe³⁺ by persulphate — the catalyst is regenerated (see the cycle).संक्रमण धातु आयन अपनी ऑक्सीकरण अवस्था बदल सकते हैं, इसलिए ये और भी प्रभावी उत्प्रेरक हैं। आयरन(III) आयोडाइड और परसल्फ़ेट आयनों की अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है: 2I⁻ + S₂O₈²⁻ → I₂ + 2SO₄²⁻। व्याख्या: Fe³⁺ पहले I⁻ को ऑक्सीकृत करके Fe²⁺ बनता है; फिर परसल्फ़ेट Fe²⁺ को वापस Fe³⁺ में ऑक्सीकृत करता है — उत्प्रेरक पुनः बन जाता है (चक्र देखिए)।Transition metal ions apni oxidation state badal sakte hain, isliye ye aur bhi effective catalysts hain. Iron(III) iodide aur persulphate ions ke reaction ko catalyse karta hai: 2I⁻ + S₂O₈²⁻ → I₂ + 2SO₄²⁻. Explanation: Fe³⁺ pehle I⁻ ko oxidise karke Fe²⁺ ban jaata hai; phir persulphate Fe²⁺ ko wapas Fe³⁺ bana deta hai — catalyst regenerate ho jaata hai (cycle dekhiye).अ

How Fe³⁺ catalyses the iodide–peroxodisulphate reactionFe³⁺ आयोडाइड–पेरॉक्सोडाइसल्फ़ेट अभिक्रिया को कैसे उत्प्रेरित करता हैHow Fe³⁺ catalyses the iodide–peroxodisulphate reaction5 tappable parts · 4 stepsOpen

4.3.13Formation of Interstitial Compoundsअंतराकाशी यौगिकों का निर्माणInterstitial compounds

Interstitial compounds are formed when small atoms like H, C or N are trapped inside the crystal lattices of metals. They are usually non-stoichiometric and neither typically ionic nor covalent, e.g. TiC, Mn₄N, Fe₃H, VH₀.₅₆ and TiH₁.₇. These formulas do not correspond to any normal oxidation state of the metal. Their main characteristics: (i) higher melting points than the pure metals; (ii) very hard — some borides approach diamond in hardness; (iii) they retain metallic conductivity; (iv) they are chemically inert.अंतराकाशी यौगिक तब बनते हैं जब H, C या N जैसे छोटे परमाणु धातुओं के क्रिस्टल जालकों के भीतर फँस जाते हैं। ये प्रायः अरससमीकरणमितीय (non-stoichiometric) होते हैं और न पूरी तरह आयनिक न सहसंयोजी, जैसे TiC, Mn₄N, Fe₃H, VH₀.₅₆ और TiH₁.₇। ये सूत्र धातु की किसी सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था के संगत नहीं हैं। मुख्य गुण: (i) शुद्ध धातुओं से उच्च गलनांक; (ii) बहुत कठोर — कुछ बोराइड हीरे जितने कठोर; (iii) धात्विक चालकता बनी रहती है; (iv) रासायनिक रूप से अक्रिय।interstitial compound tab bante hain jab H, C ya N jaise chhote atoms metals ke crystal lattice ke andar fans jaate hain. Ye aksar non-stoichiometric hote hain aur na poore ionic na covalent, jaise TiC, Mn₄N, Fe₃H, VH₀.₅₆ aur TiH₁.₇. Ye formulas metal ki kisi normal oxidation state se match nahi karte. Main properties: (i) pure metals se high melting point; (ii) bahut hard — kuch borides diamond jitne hard; (iii) metallic conductivity bani rehti hai; (iv) chemically inert.अ

Interstitial compounds: small atoms trapped in metal latticesअंतराकाशी यौगिक: धातु जालक में फँसे छोटे परमाणुInterstitial compounds: small atoms trapped in metal lattices3 tappable parts · 3DOpen

4.3.14Alloy Formationमिश्रधातु निर्माणAlloy formation

An alloy is a blend of metals prepared by mixing the components. Alloys may be homogeneous solid solutions in which atoms of one metal are distributed randomly among atoms of the other; such alloys form between atoms whose metallic radii are within about 15 per cent of each other. Because transition metals have similar radii and other characteristics, they form alloys readily; the alloys are hard and often have high melting points. The best known are ferrous alloys — Cr, V, W, Mo and Mn are used to make a variety of steels and stainless steel. Alloys of transition with non-transition metals, such as brass (copper–zinc) and bronze (copper–tin), are also industrially important.मिश्रधातु घटक धातुओं को मिलाकर बनाया गया मिश्रण है। मिश्रधातुएँ समांगी ठोस विलयन हो सकती हैं जिनमें एक धातु के परमाणु दूसरी के परमाणुओं में यादृच्छिक रूप से वितरित रहते हैं; ऐसी मिश्रधातुएँ उन परमाणुओं में बनती हैं जिनकी धात्विक त्रिज्याओं में लगभग 15 प्रतिशत के भीतर का अंतर हो। संक्रमण धातुओं की त्रिज्याएँ व अन्य गुण मिलते-जुलते हैं, इसलिए ये आसानी से मिश्रधातु बनाती हैं; ये कठोर और प्रायः उच्च गलनांक वाली होती हैं। सबसे प्रसिद्ध लौह मिश्रधातुएँ हैं — Cr, V, W, Mo और Mn से विभिन्न स्टील और स्टेनलेस स्टील बनते हैं। संक्रमण व असंक्रमण धातुओं की मिश्रधातुएँ, जैसे पीतल (कॉपर–जिंक) और काँसा (कॉपर–टिन), भी उद्योग में महत्त्वपूर्ण हैं।alloy metals ko mix karke banaya gaya blend hai. Alloys homogeneous solid solutions ho sakte hain jinme ek metal ke atoms dusre ke atoms mein randomly bikhre hote hain; aise alloys un atoms mein bante hain jinki metallic radii lagbhag 15 percent ke andar hon. Transition metals ki radii aur properties milti-julti hain, isliye ye aasani se alloys banate hain; ye hard aur aksar high melting point wale hote hain. Sabse famous ferrous alloys hain — Cr, V, W, Mo aur Mn se kai steels aur stainless steel bante hain. Transition aur non-transition metals ke alloys, jaise brass (copper–zinc) aur bronze (copper–tin), bhi industry mein important hain.अ

4.4Some Important Compounds of Transition Elementsसंक्रमण तत्वों के कुछ महत्त्वपूर्ण यौगिकKuch important compounds

4.4.1Oxides and Oxoanions of Metalsधातुओं के ऑक्साइड और ऑक्सोऋणायनOxides aur oxoanions

These oxides generally form when metals react with oxygen at high temperatures. All the metals except scandium form MO oxides, which are ionic. The highest oxidation number in the oxides equals the group number (Sc₂O₃ to Mn₂O₇); beyond group 7 no oxide of iron above Fe₂O₃ is known. Oxocations stabilise V^V as VO₂⁺, V^IV as VO²⁺ and Ti^IV as TiO²⁺.ये ऑक्साइड सामान्यतः धातुओं की ऑक्सीजन से उच्च ताप पर अभिक्रिया से बनते हैं। स्कैंडियम को छोड़कर सभी धातुएँ MO ऑक्साइड बनाती हैं, जो आयनिक होते हैं। ऑक्साइडों में उच्चतम ऑक्सीकरण संख्या वर्ग संख्या के बराबर है (Sc₂O₃ से Mn₂O₇); वर्ग 7 के बाद Fe₂O₃ से उच्च आयरन का कोई ऑक्साइड ज्ञात नहीं। ऑक्सोधनायन V^V को VO₂⁺, V^IV को VO²⁺ और Ti^IV को TiO²⁺ के रूप में स्थायी करते हैं।Ye oxides aam taur par metals ki oxygen se high temperature par reaction se bante hain. Scandium ko chhodkar saare metals MO oxides banate hain, jo ionic hote hain. Oxides mein highest oxidation number group number ke barabar hai (Sc₂O₃ se Mn₂O₇); group 7 ke baad Fe₂O₃ se upar iron ka koi oxide known nahi. Oxocations V^V ko VO₂⁺, V^IV ko VO²⁺ aur Ti^IV ko TiO²⁺ ke roop mein stable karte hain.अ

As the oxidation number increases, ionic character decreases and acidic character increases. Mn₂O₇ is a covalent green oil; even CrO₃ and V₂O₅ have low melting points. In these higher oxides acidic character is predominant: Mn₂O₇ gives HMnO₄, and CrO₃ gives H₂CrO₄ and H₂Cr₂O₇. V₂O₅ is amphoteric, though mainly acidic — it gives VO₄³⁻ as well as VO₂⁺ salts. In vanadium there is a gradual change from basic V₂O₃ to less basic V₂O₄ to amphoteric V₂O₅; V₂O₄ dissolves in acids to give VO²⁺ salts, and V₂O₅ reacts with alkalis to give VO₄³⁻ and with acids to give VO₂⁺. The well-characterised CrO is basic, but Cr₂O₃ is amphoteric.ऑक्सीकरण संख्या बढ़ने पर आयनिक गुण घटता है और अम्लीय गुण बढ़ता है। Mn₂O₇ एक सहसंयोजी हरा तेल है; CrO₃ और V₂O₅ के गलनांक भी कम हैं। इन उच्च ऑक्साइडों में अम्लीय गुण प्रधान है: Mn₂O₇ से HMnO₄, और CrO₃ से H₂CrO₄ व H₂Cr₂O₇ बनते हैं। V₂O₅ उभयधर्मी है, यद्यपि मुख्यतः अम्लीय — यह VO₄³⁻ और VO₂⁺ दोनों लवण देता है। वैनेडियम में क्षारीय V₂O₃ से कम क्षारीय V₂O₄ और फिर उभयधर्मी V₂O₅ तक क्रमिक परिवर्तन है; V₂O₄ अम्लों में घुलकर VO²⁺ लवण देता है, और V₂O₅ क्षारों से VO₄³⁻ तथा अम्लों से VO₂⁺ देता है। सुपरिचित CrO क्षारीय है, पर Cr₂O₃ उभयधर्मी है।Oxidation number badhne par ionic character ghatta hai aur acidic character badhta hai. Mn₂O₇ ek covalent green oil hai; CrO₃ aur V₂O₅ ke melting points bhi kam hain. In higher oxides mein acidic character predominant hai: Mn₂O₇ se HMnO₄, aur CrO₃ se H₂CrO₄ aur H₂Cr₂O₇ bante hain. V₂O₅ amphoteric hai, par mainly acidic — ye VO₄³⁻ aur VO₂⁺ dono salts deta hai. Vanadium mein basic V₂O₃ se kam basic V₂O₄ aur phir amphoteric V₂O₅ tak gradual change hai; V₂O₄ acids mein ghulkar VO²⁺ salts deta hai, aur V₂O₅ alkalis se VO₄³⁻ aur acids se VO₂⁺ deta hai. Well-known CrO basic hai, par Cr₂O₃ amphoteric hai.अ

Potassium dichromate, K₂Cr₂O₇पोटैशियम डाइक्रोमेट, K₂Cr₂O₇Potassium dichromate, K₂Cr₂O₇

Potassium dichromate is a very important chemical used in the leather industry and as an oxidant for preparing many azo compounds. Dichromates are made from chromates, which are obtained by fusing chromite ore (FeCr₂O₄) with sodium or potassium carbonate in free access of air (see the three steps).पोटैशियम डाइक्रोमेट एक बहुत महत्त्वपूर्ण रसायन है जो चमड़ा उद्योग में और अनेक ऐज़ो यौगिकों के निर्माण में ऑक्सीकारक के रूप में प्रयुक्त होता है। डाइक्रोमेट, क्रोमेट से बनाए जाते हैं, और क्रोमेट क्रोमाइट अयस्क (FeCr₂O₄) को सोडियम या पोटैशियम कार्बोनेट के साथ वायु की मुक्त उपस्थिति में संगलित करके मिलते हैं (तीन चरण देखिए)।Potassium dichromate ek bahut important chemical hai jo leather industry mein aur kai azo compounds banane mein oxidant ke roop mein use hota hai. Dichromates, chromates se bante hain, aur chromates chromite ore (FeCr₂O₄) ko sodium ya potassium carbonate ke saath hawa ki free presence mein fuse karke milte hain (teen steps dekhiye).अ

Preparation of potassium dichromate from chromite oreक्रोमाइट अयस्क से पोटैशियम डाइक्रोमेट का निर्माणPreparation of potassium dichromate from chromite ore7 tappable parts · 3 stepsOpen

Chromate ⇌ dichromate depends on pH. In acid, yellow chromate changes to orange dichromate; in alkali, dichromate changes back to chromate. The oxidation state of chromium is +6 in both — this is not a redox change. The chromate ion is tetrahedral, while the dichromate ion consists of two tetrahedra sharing one corner, with a Cr–O–Cr bond angle of 126° (tap the bridging O).क्रोमेट ⇌ डाइक्रोमेट pH पर निर्भर है। अम्ल में पीला क्रोमेट नारंगी डाइक्रोमेट बनता है; क्षार में डाइक्रोमेट फिर क्रोमेट बन जाता है। दोनों में क्रोमियम की ऑक्सीकरण अवस्था +6 ही है — यह रेडॉक्स परिवर्तन नहीं है। क्रोमेट आयन चतुष्फलकीय है, जबकि डाइक्रोमेट आयन में दो चतुष्फलक एक कोना साझा करते हैं, Cr–O–Cr बंध कोण 126° (सेतु O पर टैप कीजिए)।Chromate ⇌ dichromate pH par depend karta hai. Acid mein peela chromate orange dichromate ban jaata hai; alkali mein dichromate wapas chromate ban jaata hai. Dono mein chromium ki oxidation state +6 hi hai — ye redox change nahi hai. Chromate ion tetrahedral hai, jabki dichromate ion mein do tetrahedra ek corner share karte hain, Cr–O–Cr bond angle 126° (bridging O par tap kijiye).अ

Structures of the chromate and dichromate ionsक्रोमेट और डाइक्रोमेट आयनों की संरचनाएँStructures of the chromate and dichromate ions4 tappable parts · 3DOpen

Sodium and potassium dichromates are strong oxidising agents. The sodium salt is more soluble and is used widely as an oxidising agent in organic chemistry; potassium dichromate is used as a primary standard in volumetric analysis. In acidic solution its oxidising action is: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O (E° = 1.33 V) — orange dichromate becomes green Cr³⁺. Acidified K₂Cr₂O₇ oxidises iodides to iodine, sulphides to sulphur, tin(II) to tin(IV) and iron(II) to iron(III). To get the full ionic equation, add the dichromate half-reaction to the half-reaction of the reducing agent (6 electrons each).सोडियम और पोटैशियम डाइक्रोमेट प्रबल ऑक्सीकारक हैं। सोडियम लवण अधिक विलेय है और कार्बनिक रसायन में ऑक्सीकारक के रूप में बहुत प्रयुक्त होता है; पोटैशियम डाइक्रोमेट आयतनमितीय विश्लेषण में प्राथमिक मानक है। अम्लीय विलयन में इसकी ऑक्सीकारक क्रिया: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O (E° = 1.33 V) — नारंगी डाइक्रोमेट हरा Cr³⁺ बन जाता है। अम्लीय K₂Cr₂O₇ आयोडाइड को आयोडीन, सल्फ़ाइड को सल्फ़र, टिन(II) को टिन(IV) और आयरन(II) को आयरन(III) में ऑक्सीकृत करता है। पूर्ण आयनिक समीकरण के लिए डाइक्रोमेट की अर्ध-अभिक्रिया को अपचायक की अर्ध-अभिक्रिया से जोड़िए (दोनों में 6 इलेक्ट्रॉन)।Sodium aur potassium dichromates strong oxidising agents hain. Sodium salt zyada soluble hai aur organic chemistry mein oxidant ke roop mein bahut use hota hai; potassium dichromate volumetric analysis mein primary standard hai. Acidic solution mein iska oxidising action: Cr₂O₇²⁻ + 14H⁺ + 6e⁻ → 2Cr³⁺ + 7H₂O (E° = 1.33 V) — orange dichromate green Cr³⁺ ban jaata hai. Acidified K₂Cr₂O₇ iodides ko iodine, sulphides ko sulphur, tin(II) ko tin(IV) aur iron(II) ko iron(III) mein oxidise karta hai. Full ionic equation ke liye dichromate ki half-reaction ko reducing agent ki half-reaction se jodiye (dono mein 6 electrons).अ

Potassium permanganate, KMnO₄पोटैशियम परमैंगनेट, KMnO₄Potassium permanganate, KMnO₄

KMnO₄ is prepared by fusing MnO₂ with an alkali metal hydroxide and an oxidising agent like KNO₃ (or air). This gives the dark green K₂MnO₄ (potassium manganate), which disproportionates in a neutral or acidic solution to give permanganate (see the steps).KMnO₄ बनाने के लिए MnO₂ को क्षार धातु हाइड्रॉक्साइड और KNO₃ जैसे ऑक्सीकारक (या वायु) के साथ संगलित किया जाता है। इससे गहरा हरा K₂MnO₄ (पोटैशियम मैंगनेट) बनता है, जो उदासीन या अम्लीय विलयन में असमानुपातित होकर परमैंगनेट देता है (चरण देखिए)।KMnO₄ banane ke liye MnO₂ ko alkali metal hydroxide aur KNO₃ jaise oxidising agent (ya hawa) ke saath fuse kiya jaata hai. Isse dark green K₂MnO₄ (potassium manganate) banta hai, jo neutral ya acidic solution mein disproportionate hokar permanganate deta hai (steps dekhiye).अ

Preparation of potassium permanganateपोटैशियम परमैंगनेट का निर्माणPreparation of potassium permanganate7 tappable parts · 4 stepsOpen

Commercially, KMnO₄ is made by alkaline oxidative fusion of MnO₂ (fused with KOH, oxidised with air or KNO₃) to manganate(VI), MnO₄²⁻, followed by electrolytic oxidation of manganate in alkaline solution to permanganate, MnO₄⁻. In the laboratory, a manganese(II) salt is oxidised by peroxodisulphate: 2Mn²⁺ + 5S₂O₈²⁻ + 8H₂O → 2MnO₄⁻ + 10SO₄²⁻ + 16H⁺.व्यावसायिक रूप से, MnO₂ के क्षारीय ऑक्सीकारी संगलन (KOH के साथ संगलन, वायु या KNO₃ से ऑक्सीकरण) से मैंगनेट(VI), MnO₄²⁻ बनाकर, फिर क्षारीय विलयन में मैंगनेट का विद्युत-अपघटनी ऑक्सीकरण करके परमैंगनेट, MnO₄⁻ बनाया जाता है। प्रयोगशाला में मैंगनीज़(II) लवण को पेरॉक्सोडाइसल्फ़ेट से ऑक्सीकृत करते हैं: 2Mn²⁺ + 5S₂O₈²⁻ + 8H₂O → 2MnO₄⁻ + 10SO₄²⁻ + 16H⁺।Commercially, MnO₂ ke alkaline oxidative fusion (KOH ke saath fuse, hawa ya KNO₃ se oxidise) se manganate(VI), MnO₄²⁻ banakar, phir alkaline solution mein manganate ka electrolytic oxidation karke permanganate, MnO₄⁻ banaya jaata hai. Laboratory mein manganese(II) salt ko peroxodisulphate se oxidise karte hain: 2Mn²⁺ + 5S₂O₈²⁻ + 8H₂O → 2MnO₄⁻ + 10SO₄²⁻ + 16H⁺.अ

Properties. KMnO₄ forms dark purple (almost black) crystals, isostructural with KClO₄. It is not very soluble in water (6.4 g per 100 g of water at 293 K). On heating it decomposes at 513 K: 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂. Two physical properties are of special interest: its intense colour and its diamagnetism along with temperature-dependent weak paramagnetism (explained by molecular orbital theory, beyond our scope).गुण। KMnO₄ गहरे बैंगनी (लगभग काले) क्रिस्टल बनाता है, जो KClO₄ के समसंरचनात्मक हैं। यह जल में बहुत विलेय नहीं (293 K पर 6.4 g प्रति 100 g जल) है। गर्म करने पर यह 513 K पर विघटित होता है: 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂। दो भौतिक गुण विशेष रुचिकर हैं: इसका गहरा रंग और ताप पर निर्भर दुर्बल अनुचुंबकत्व के साथ प्रतिचुंबकत्व (आण्विक कक्षक सिद्धांत से समझाया जाता है, जो हमारे पाठ्यक्रम से बाहर है)।Properties. KMnO₄ dark purple (lagbhag kaale) crystals banata hai, jo KClO₄ ke isostructural hain. Ye paani mein zyada soluble nahi (293 K par 6.4 g per 100 g paani). Garam karne par ye 513 K par decompose hota hai: 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂. Do physical properties khaas hain: iska intense colour aur temperature-dependent weak paramagnetism ke saath diamagnetism (molecular orbital theory se samjhaya jaata hai, jo hamare scope se bahar hai).अ

Structures. The manganate (MnO₄²⁻) and permanganate (MnO₄⁻) ions are tetrahedral; π-bonding takes place by overlap of p orbitals of oxygen with d orbitals of manganese. Green manganate is paramagnetic (one unpaired electron, Mn^VI = d¹), while purple permanganate is diamagnetic (no unpaired electron, Mn^VII = d⁰).संरचनाएँ। मैंगनेट (MnO₄²⁻) और परमैंगनेट (MnO₄⁻) आयन चतुष्फलकीय हैं; π-आबंधन ऑक्सीजन के p कक्षकों और मैंगनीज़ के d कक्षकों के अतिव्यापन से होता है। हरा मैंगनेट अनुचुंबकीय है (एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन, Mn^VI = d¹), जबकि बैंगनी परमैंगनेट प्रतिचुंबकीय है (कोई अयुग्मित इलेक्ट्रॉन नहीं, Mn^VII = d⁰)।Structures. Manganate (MnO₄²⁻) aur permanganate (MnO₄⁻) ions tetrahedral hain; π-bonding oxygen ke p orbitals aur manganese ke d orbitals ke overlap se hoti hai. Green manganate paramagnetic hai (ek unpaired electron, Mn^VI = d¹), jabki purple permanganate diamagnetic hai (koi unpaired electron nahi, Mn^VII = d⁰).अ

Tetrahedral manganate (green) and permanganate (purple) ionsचतुष्फलकीय मैंगनेट (हरा) और परमैंगनेट (बैंगनी) आयनTetrahedral manganate (green) and permanganate (purple) ions4 tappable parts · 3DOpen

Oxidising action. Acidified permanganate oxidises oxalates to CO₂, iron(II) to iron(III), nitrites to nitrates and iodides to iodine. The reductant half-reactions (NCERT): 5C₂O₄²⁻ → 10CO₂ + 10e⁻ ; 5Fe²⁺ → 5Fe³⁺ + 5e⁻ ; 5NO₂⁻ + 5H₂O → 5NO₃⁻ + 10H⁺ + 10e⁻ ; 10I⁻ → 5I₂ + 10e⁻. Add the KMnO₄ half-reaction to these, balancing electrons.ऑक्सीकारक क्रिया। अम्लीय परमैंगनेट ऑक्सलेट को CO₂, आयरन(II) को आयरन(III), नाइट्राइट को नाइट्रेट और आयोडाइड को आयोडीन में ऑक्सीकृत करता है। अपचायकों की अर्ध-अभिक्रियाएँ (NCERT): 5C₂O₄²⁻ → 10CO₂ + 10e⁻ ; 5Fe²⁺ → 5Fe³⁺ + 5e⁻ ; 5NO₂⁻ + 5H₂O → 5NO₃⁻ + 10H⁺ + 10e⁻ ; 10I⁻ → 5I₂ + 10e⁻। इलेक्ट्रॉन संतुलित करते हुए इनमें KMnO₄ की अर्ध-अभिक्रिया जोड़िए।Oxidising action. Acidified permanganate oxalates ko CO₂, iron(II) ko iron(III), nitrites ko nitrates aur iodides ko iodine mein oxidise karta hai. Reductants ki half-reactions (NCERT): 5C₂O₄²⁻ → 10CO₂ + 10e⁻ ; 5Fe²⁺ → 5Fe³⁺ + 5e⁻ ; 5NO₂⁻ + 5H₂O → 5NO₃⁻ + 10H⁺ + 10e⁻ ; 10I⁻ → 5I₂ + 10e⁻. Electrons balance karte hue inme KMnO₄ ki half-reaction jodiye.अ

The hydrogen ion concentration plays an important part. Kinetics also matters: permanganate at [H⁺] = 1 should oxidise water, but in practice the reaction is extremely slow unless Mn(II) ions are present or the temperature is raised.हाइड्रोजन आयन सांद्रता महत्त्वपूर्ण भूमिका निभाती है। बलगतिकी भी मायने रखती है: [H⁺] = 1 पर परमैंगनेट को जल ऑक्सीकृत करना चाहिए, पर व्यवहार में यह अभिक्रिया बहुत धीमी है, जब तक Mn(II) आयन उपस्थित न हों या ताप न बढ़ाया जाए।Hydrogen ion concentration important role nibhati hai. Kinetics bhi matter karti hai: [H⁺] = 1 par permanganate ko paani oxidise karna chahiye, par practically ye reaction bahut slow hai, jab tak Mn(II) ions maujood na hon ya temperature na badhaya jaye.अ

Uses. Besides analytical chemistry, KMnO₄ is a favourite oxidant in preparative organic chemistry. Its uses for bleaching wool, cotton, silk and other textile fibres and for decolourising oils also depend on its strong oxidising power.उपयोग। विश्लेषणात्मक रसायन के अतिरिक्त KMnO₄ विरचनात्मक कार्बनिक रसायन में प्रिय ऑक्सीकारक है। ऊन, कपास, रेशम और अन्य कपड़ा रेशों के विरंजन तथा तेलों के विरंजन (रंग हटाने) में इसके उपयोग भी इसकी प्रबल ऑक्सीकारक क्षमता पर आधारित हैं।Uses. Analytical chemistry ke alawa KMnO₄ preparative organic chemistry mein favourite oxidant hai. Wool, cotton, silk aur dusre textile fibres ki bleaching aur oils ko decolourise karne mein bhi iski strong oxidising power kaam aati hai.अ

4.5The Inner Transition Elements (f-Block): The Lanthanoidsआंतरिक संक्रमण तत्व (f-ब्लॉक): लैंथेनॉयडInner transition elements: Lanthanoids

The f-block has two series: the lanthanoids (the fourteen elements following lanthanum) and the actinoids (the fourteen elements following actinium). Lanthanum closely resembles the lanthanoids, so it is included in their discussion with the general symbol Ln; similarly actinium is discussed with the actinoids. The lanthanoids resemble one another more closely than members of an ordinary transition series. They have only one stable oxidation state (+3), so their chemistry shows the effect of small changes in size and nuclear charge along a series. Actinoid chemistry is much more complicated — a wide range of oxidation states and radioactivity make their study difficult.f-ब्लॉक में दो श्रेणियाँ हैं: लैंथेनॉयड (लैंथेनम के बाद के चौदह तत्व) और ऐक्टिनॉयड (ऐक्टिनियम के बाद के चौदह तत्व)। लैंथेनम लैंथेनॉयडों से बहुत मिलता है, इसलिए इसे सामान्य प्रतीक Ln के साथ इनमें शामिल करते हैं; इसी तरह ऐक्टिनियम को ऐक्टिनॉयडों के साथ पढ़ते हैं। लैंथेनॉयड आपस में साधारण संक्रमण श्रेणी के सदस्यों से कहीं अधिक मिलते-जुलते हैं। इनकी केवल एक स्थायी ऑक्सीकरण अवस्था (+3) है, इसलिए इनका रसायन श्रेणी में आकार और नाभिकीय आवेश के छोटे परिवर्तनों का प्रभाव दिखाता है। ऐक्टिनॉयडों का रसायन बहुत अधिक जटिल है — ऑक्सीकरण अवस्थाओं की विस्तृत श्रृंखला और रेडियोऐक्टिवता इनके अध्ययन को कठिन बनाती है।f-block mein do series hain: lanthanoids (lanthanum ke baad ke chaudah elements) aur actinoids (actinium ke baad ke chaudah elements). Lanthanum lanthanoids se bahut milta hai, isliye ise general symbol Ln ke saath inme shamil karte hain; isi tarah actinium ko actinoids ke saath padhte hain. Lanthanoids aapas mein normal transition series se kahin zyada milte-julte hain. Inki sirf ek stable oxidation state (+3) hai, isliye inki chemistry size aur nuclear charge ke chhote changes ka asar dikhati hai. Actinoids ki chemistry bahut complicated hai — kai oxidation states aur radioactivity inki study mushkil banati hai.अ

4.5.1Electronic Configurationsइलेक्ट्रॉनिक विन्यासElectronic configurations

Lanthanoid atoms all have 6s² but a variable occupancy of the 4f level (Table 4.9). However, all the tripositive ions (Ln³⁺, the most stable oxidation state of all lanthanoids) have configurations of the form 4fⁿ (n = 1 to 14 with increasing atomic number).सभी लैंथेनॉयड परमाणुओं में 6s² होता है, पर 4f स्तर का अधिभोग परिवर्ती होता है (सारणी 4.9)। फिर भी सभी त्रिधनात्मक आयनों (Ln³⁺, सभी लैंथेनॉयडों की सबसे स्थायी ऑक्सीकरण अवस्था) का विन्यास 4fⁿ (परमाणु क्रमांक बढ़ने पर n = 1 से 14) के रूप का होता है।Saare lanthanoid atoms mein 6s² hota hai, par 4f level ki occupancy variable hoti hai (Table 4.9). Phir bhi saare tripositive ions (Ln³⁺, sabki sabse stable oxidation state) ka configuration 4fⁿ (atomic number badhne par n = 1 se 14) ke form ka hota hai.अ

4.5.2Atomic and Ionic Sizesपरमाणु और आयनिक आकारAtomic aur ionic size

The overall decrease in atomic and ionic radii from lanthanum to lutetium — the lanthanoid contraction — is a unique feature of lanthanoid chemistry, with far-reaching consequences for the third transition series. The decrease in atomic radii (from metal structures) is not quite regular, but in M³⁺ ions it is regular (Fig 4.6). The cause is the same as in an ordinary transition series — imperfect shielding of one electron by another in the same sub-shell — but the shielding of one 4f electron by another is even less than that of one d electron by another, so with increasing nuclear charge the size decreases fairly regularly.लैंथेनम से ल्यूटीशियम तक परमाणु और आयनिक त्रिज्याओं में कुल कमी — लैंथेनॉयड आकुंचन — लैंथेनॉयड रसायन की अनोखी विशेषता है, जिसके तीसरी संक्रमण श्रेणी पर दूरगामी परिणाम होते हैं। परमाणु त्रिज्याओं (धातु संरचनाओं से) में कमी पूरी तरह नियमित नहीं, पर M³⁺ आयनों में नियमित है (चित्र 4.6)। कारण साधारण संक्रमण श्रेणी जैसा ही है — एक ही उपकोश में एक इलेक्ट्रॉन द्वारा दूसरे का अपूर्ण परिरक्षण — पर एक 4f इलेक्ट्रॉन द्वारा दूसरे का परिरक्षण, d इलेक्ट्रॉन से भी कम है, इसलिए नाभिकीय आवेश बढ़ने पर आकार काफ़ी नियमित रूप से घटता है।Lanthanum se lutetium tak atomic aur ionic radii mein overall kami — lanthanoid contraction — lanthanoid chemistry ki unique baat hai, jiska teesri transition series par bada asar hai. Atomic radii (metal structures se) mein kami poori tarah regular nahi, par M³⁺ ions mein regular hai (Fig 4.6). Wajah normal transition series jaisi hi hai — same sub-shell mein ek electron dusre ko theek se shield nahi karta — par 4f electron ki shielding d electron se bhi kam hai, isliye nuclear charge badhne par size kaafi regularly ghatta hai.अ

Trend in ionic radii of the lanthanoids (Ln³⁺)लैंथेनॉयडों (Ln³⁺) की आयनिक त्रिज्या में प्रवृत्तिTrend in ionic radii of the lanthanoids (Ln³⁺)NCERT 4.6 · 4 tappable partsOpen

Consequence: the cumulative lanthanoid contraction makes the radii of the third transition series very similar to those of the second. The almost identical radii of Zr (160 pm) and Hf (159 pm) explain why they occur together in nature and are difficult to separate.परिणाम: संचयी लैंथेनॉयड आकुंचन के कारण तीसरी संक्रमण श्रेणी की त्रिज्याएँ दूसरी श्रेणी के बहुत समान हैं। Zr (160 pm) और Hf (159 pm) की लगभग समान त्रिज्याएँ बताती हैं कि ये प्रकृति में साथ-साथ पाए जाते हैं और इन्हें अलग करना कठिन है।Result: cumulative lanthanoid contraction ki wajah se teesri transition series ki radii doosri series jaisi hain. Zr (160 pm) aur Hf (159 pm) ki lagbhag same radii batati hain ki ye nature mein saath milte hain aur inhe alag karna mushkil hai.अ

4.5.3Oxidation Statesऑक्सीकरण अवस्थाएँOxidation states

In the lanthanoids, La(III) and Ln(III) compounds are predominant. Occasionally +2 and +4 ions are also obtained, in solution or in solids. This irregularity arises mainly from the extra stability of empty, half-filled or filled f subshells.लैंथेनॉयडों में La(III) और Ln(III) यौगिक प्रधान हैं। कभी-कभी विलयन या ठोस में +2 और +4 आयन भी मिलते हैं। यह अनियमितता मुख्यतः रिक्त, अर्धपूर्ण या पूर्ण f उपकोश के अतिरिक्त स्थायित्व से आती है।Lanthanoids mein La(III) aur Ln(III) compounds predominant hain. Kabhi-kabhi solution ya solids mein +2 aur +4 ions bhi milte hain. Ye irregularity mainly empty, half-filled ya full f subshell ki extra stability se aati hai.अ

• Ce(IV) — favoured by its noble gas configuration (4f⁰), but it is a strong oxidant that reverts to +3. E°(Ce⁴⁺/Ce³⁺) = +1.74 V, so it could oxidise water, but the reaction is very slow — hence Ce(IV) is a good analytical reagent.Ce(IV) — उत्कृष्ट गैस विन्यास (4f⁰) के कारण अनुकूल, पर यह प्रबल ऑक्सीकारक है जो +3 में लौट आता है। E°(Ce⁴⁺/Ce³⁺) = +1.74 V, इसलिए यह जल को ऑक्सीकृत कर सकता है, पर अभिक्रिया बहुत धीमी है — इसलिए Ce(IV) अच्छा विश्लेषणात्मक अभिकर्मक है।Ce(IV) — noble gas configuration (4f⁰) ki wajah se favoured, par ye strong oxidant hai jo +3 mein laut aata hai. E°(Ce⁴⁺/Ce³⁺) = +1.74 V, isliye ye paani ko oxidise kar sakta hai, par reaction bahut slow hai — isliye Ce(IV) achha analytical reagent hai.अ
• Pr, Nd, Tb and Dy also show +4, but only in oxides, MO₂. Tb(IV) has half-filled f orbitals (4f⁷) and is an oxidant.Pr, Nd, Tb और Dy भी +4 दिखाते हैं, पर केवल ऑक्साइडों, MO₂ में। Tb(IV) में अर्धपूर्ण f कक्षक (4f⁷) हैं और यह ऑक्सीकारक है।Pr, Nd, Tb aur Dy bhi +4 dikhate hain, par sirf oxides, MO₂ mein. Tb(IV) mein half-filled f orbitals (4f⁷) hain aur ye oxidant hai.अ
• Eu²⁺ forms by losing the two s electrons; its f⁷ configuration explains it. But Eu²⁺ is a strong reducing agent (changes to +3). Yb²⁺ (f¹⁴) is also a reductant. Samarium behaves very much like europium, showing both +2 and +3.Eu²⁺ दो s इलेक्ट्रॉन खोकर बनता है; इसका f⁷ विन्यास इसका कारण है। पर Eu²⁺ प्रबल अपचायक है (+3 में बदलता है)। Yb²⁺ (f¹⁴) भी अपचायक है। सैमेरियम का व्यवहार यूरोपियम जैसा ही है, +2 और +3 दोनों दिखाता है।Eu²⁺ do s electrons khokar banta hai; iska f⁷ configuration iski wajah hai. Par Eu²⁺ strong reducing agent hai (+3 mein badalta hai). Yb²⁺ (f¹⁴) bhi reductant hai. Samarium europium jaisa hi behave karta hai, +2 aur +3 dono dikhata hai.अ

4.5.4General Characteristicsसामान्य अभिलक्षणGeneral characteristics

All lanthanoids are silvery white soft metals that tarnish rapidly in air. Hardness increases with atomic number — samarium is steel hard. Melting points are 1000 to 1200 K, but samarium melts at 1623 K. They have typical metallic structures and are good conductors of heat and electricity. Density and other properties change smoothly, except for Eu and Yb and occasionally Sm and Tm.सभी लैंथेनॉयड चाँदी जैसी सफ़ेद, मुलायम धातुएँ हैं जो वायु में शीघ्र मलिन हो जाती हैं। परमाणु क्रमांक के साथ कठोरता बढ़ती है — सैमेरियम इस्पात जितना कठोर है। गलनांक 1000 से 1200 K, पर सैमेरियम 1623 K पर पिघलता है। इनकी विशिष्ट धात्विक संरचना होती है और ये ऊष्मा व विद्युत के अच्छे चालक हैं। घनत्व व अन्य गुण सहज रूप से बदलते हैं, Eu और Yb को छोड़कर (कभी-कभी Sm और Tm भी)।Saare lanthanoids silvery white soft metals hain jo hawa mein jaldi tarnish ho jaate hain. Atomic number ke saath hardness badhti hai — samarium steel jitna hard hai. Melting points 1000 se 1200 K, par samarium 1623 K par pighalta hai. Inki typical metallic structure hoti hai aur ye heat aur electricity ke achhe conductors hain. Density aur dusri properties smoothly badalti hain, Eu aur Yb ko chhodkar (kabhi Sm aur Tm bhi).अ

Colour and magnetism. Many Ln³⁺ ions are coloured in solids and in solution, because of the f electrons; the absorption bands are narrow (excitation within the f level). Neither La³⁺ nor Lu³⁺ is coloured. All lanthanoid ions other than the f⁰ type (La³⁺, Ce⁴⁺) and the f¹⁴ type (Yb²⁺, Lu³⁺) are paramagnetic.रंग और चुंबकत्व। कई Ln³⁺ आयन ठोस व विलयन में f इलेक्ट्रॉनों के कारण रंगीन होते हैं; अवशोषण बैंड संकरे होते हैं (f स्तर के भीतर उत्तेजन)। न La³⁺ न Lu³⁺ रंगीन है। f⁰ प्रकार (La³⁺, Ce⁴⁺) और f¹⁴ प्रकार (Yb²⁺, Lu³⁺) को छोड़कर सभी लैंथेनॉयड आयन अनुचुंबकीय हैं।Colour aur magnetism. Kai Ln³⁺ ions solid aur solution mein f electrons ki wajah se coloured hote hain; absorption bands narrow hote hain (f level ke andar excitation). Na La³⁺ na Lu³⁺ coloured hai. f⁰ type (La³⁺, Ce⁴⁺) aur f¹⁴ type (Yb²⁺, Lu³⁺) ko chhodkar saare lanthanoid ions paramagnetic hain.अ

Ionisation enthalpies. IE₁ is around 600 kJ mol⁻¹ and IE₂ about 1200 kJ mol⁻¹, comparable with calcium. Exchange-enthalpy considerations give some extra stability to empty, half-filled and filled f levels — seen in the abnormally low third ionisation enthalpy of lanthanum, gadolinium and lutetium (removing the third electron leaves 4f⁰, 4f⁷ and 4f¹⁴).आयनन एन्थैल्पी। IE₁ लगभग 600 kJ mol⁻¹ और IE₂ लगभग 1200 kJ mol⁻¹ है, कैल्शियम के तुल्य। विनिमय एन्थैल्पी के कारण रिक्त, अर्धपूर्ण और पूर्ण f स्तरों को कुछ अतिरिक्त स्थायित्व मिलता है — यह लैंथेनम, गैडोलिनियम और ल्यूटीशियम की असामान्य रूप से कम तृतीय आयनन एन्थैल्पी में दिखता है (तीसरा इलेक्ट्रॉन हटने पर 4f⁰, 4f⁷ और 4f¹⁴ बचते हैं)।Ionisation enthalpies. IE₁ lagbhag 600 kJ mol⁻¹ aur IE₂ lagbhag 1200 kJ mol⁻¹ hai, calcium jaisi. Exchange enthalpy ki wajah se empty, half-filled aur full f levels ko extra stability milti hai — ye lanthanum, gadolinium aur lutetium ki unusually kam third IE mein dikhta hai (teesra electron hatne par 4f⁰, 4f⁷ aur 4f¹⁴ bachte hain).अ

Chemical behaviour. The earlier members are quite reactive, like calcium; with increasing atomic number they behave more like aluminium. E° for Ln³⁺(aq) + 3e⁻ → Ln(s) lies between −2.2 and −2.4 V, except Eu (−2.0 V) — a small variation. The metals combine with hydrogen when gently heated; the carbides Ln₃C, Ln₂C₃ and LnC₂ form when heated with carbon; they liberate hydrogen from dilute acids and burn in halogens to form halides. They form oxides M₂O₃ and hydroxides M(OH)₃ — the hydroxides are definite compounds, not just hydrated oxides, and are basic like alkaline earth oxides/hydroxides (Fig 4.7).रासायनिक व्यवहार। आरंभिक सदस्य कैल्शियम की तरह काफ़ी अभिक्रियाशील हैं; परमाणु क्रमांक बढ़ने पर ये ऐलुमिनियम की तरह व्यवहार करते हैं। Ln³⁺(aq) + 3e⁻ → Ln(s) का E° −2.2 से −2.4 V के बीच है, सिवाय Eu (−2.0 V) के — छोटा परिवर्तन। धातुएँ धीरे गर्म करने पर हाइड्रोजन से संयोग करती हैं; कार्बन के साथ गर्म करने पर कार्बाइड Ln₃C, Ln₂C₃ और LnC₂ बनते हैं; ये तनु अम्लों से हाइड्रोजन मुक्त करती हैं और हैलोजनों में जलकर हैलाइड बनाती हैं। ये ऑक्साइड M₂O₃ और हाइड्रॉक्साइड M(OH)₃ बनाती हैं — हाइड्रॉक्साइड निश्चित यौगिक हैं, केवल जलयोजित ऑक्साइड नहीं, और क्षारीय मृदा धातु ऑक्साइडों/हाइड्रॉक्साइडों की तरह क्षारीय हैं (चित्र 4.7)।Chemical behaviour. Shuru ke members calcium ki tarah kaafi reactive hain; atomic number badhne par ye aluminium ki tarah behave karte hain. Ln³⁺(aq) + 3e⁻ → Ln(s) ka E° −2.2 se −2.4 V ke beech hai, sirf Eu (−2.0 V) alag — chhota variation. Metals halka garam karne par hydrogen se judte hain; carbon ke saath garam karne par carbides Ln₃C, Ln₂C₃ aur LnC₂ bante hain; ye dilute acids se hydrogen nikaalte hain aur halogens mein jalkar halides banate hain. Ye oxides M₂O₃ aur hydroxides M(OH)₃ banate hain — hydroxides definite compounds hain, sirf hydrated oxides nahi, aur alkaline earth oxides/hydroxides ki tarah basic hain (Fig 4.7).अ

Chemical reactions of the lanthanoidsलैंथेनॉयडों की रासायनिक अभिक्रियाएँChemical reactions of the lanthanoidsNCERT 4.7 · 8 tappable partsOpen

Uses. The best single use of lanthanoids is in alloy steels for plates and pipes. A well-known alloy is mischmetall: a lanthanoid metal (~95%) + iron (~5%) + traces of S, C, Ca and Al. Much mischmetall is used in a Mg-based alloy to produce bullets, shell and lighter flint. Mixed oxides of lanthanoids are catalysts in petroleum cracking, and some individual Ln oxides are used as phosphors in television screens and similar fluorescing surfaces.उपयोग। लैंथेनॉयडों का सबसे बड़ा एकल उपयोग प्लेटों और पाइपों के लिए मिश्रधातु इस्पात में है। प्रसिद्ध मिश्रधातु मिश-मेटल: लैंथेनॉयड धातु (~95%) + आयरन (~5%) + S, C, Ca व Al की सूक्ष्म मात्रा है। मिश-मेटल का बड़ा भाग Mg-आधारित मिश्रधातु में गोलियाँ, खोल (शेल) और लाइटर फ़्लिंट बनाने में लगता है। लैंथेनॉयडों के मिश्रित ऑक्साइड पेट्रोलियम भंजन में उत्प्रेरक हैं, और कुछ Ln ऑक्साइड टेलीविज़न स्क्रीन व ऐसी प्रतिदीप्त सतहों में फ़ॉस्फ़र के रूप में प्रयुक्त होते हैं।Uses. Lanthanoids ka sabse bada single use plates aur pipes ke alloy steels mein hai. Famous alloy mischmetall: lanthanoid metal (~95%) + iron (~5%) + S, C, Ca aur Al ke traces hai. Kaafi mischmetall Mg-based alloy mein bullets, shell aur lighter flint banane mein lagta hai. Lanthanoids ke mixed oxides petroleum cracking mein catalyst hain, aur kuch Ln oxides TV screens jaisi fluorescing surfaces mein phosphors ke roop mein use hote hain.अ

4.6The Actinoidsऐक्टिनॉयडActinoids

The actinoids include the fourteen elements from Th to Lr (NCERT Table 4.10). They are radioactive. The earlier members have relatively long half-lives; the later ones have half-lives from a day down to 3 minutes for lawrencium (Z = 103), and could be prepared only in nanogram quantities — which makes their study more difficult.ऐक्टिनॉयड में Th से Lr तक चौदह तत्व हैं (NCERT सारणी 4.10)। ये रेडियोऐक्टिव हैं। आरंभिक सदस्यों की अर्धायु अपेक्षाकृत लंबी है; बाद वालों की अर्धायु एक दिन से लेकर लॉरेंसियम (Z = 103) के 3 मिनट तक है, और इन्हें केवल नैनोग्राम मात्रा में बनाया जा सका — इसलिए इनका अध्ययन कठिन है।Actinoids mein Th se Lr tak chaudah elements hain (NCERT Table 4.10). Ye radioactive hain. Shuru ke members ki half-life kaafi lambi hai; baad walon ki half-life ek din se lekar lawrencium (Z = 103) ke 3 minute tak hai, aur inhe sirf nanogram quantities mein banaya ja saka — isliye inki study mushkil hai.अ

4.6.1Electronic Configurationsइलेक्ट्रॉनिक विन्यासElectronic configurations

All actinoids are believed to have 7s² with variable occupancy of the 5f and 6d subshells. The fourteen electrons are formally added to 5f — not in thorium (Z = 90) (Th = 6d²7s²), but from Pa onwards — and the 5f orbitals are complete at element 103. As in the lanthanoids, irregularities relate to the stability of f⁰, f⁷ and f¹⁴ occupancies: e.g. Am = [Rn] 5f⁷7s² and Cm = [Rn] 5f⁷6d¹7s². 5f orbitals resemble 4f in their angular part, but are not as buried as 4f, so 5f electrons can take part in bonding to a far greater extent.माना जाता है कि सभी ऐक्टिनॉयडों में 7s² और 5f तथा 6d उपकोशों का परिवर्ती अधिभोग होता है। चौदह इलेक्ट्रॉन औपचारिक रूप से 5f में जुड़ते हैं — थोरियम (Z = 90) में नहीं (Th = 6d²7s²), बल्कि Pa से आगे — और तत्व 103 पर 5f कक्षक पूर्ण होते हैं। लैंथेनॉयडों की तरह अनियमितताएँ f⁰, f⁷ और f¹⁴ अधिभोग के स्थायित्व से जुड़ी हैं: जैसे Am = [Rn] 5f⁷7s² और Cm = [Rn] 5f⁷6d¹7s²। 5f कक्षक कोणीय भाग में 4f जैसे हैं, पर 4f जितने भीतर दबे नहीं, इसलिए 5f इलेक्ट्रॉन बंधन में कहीं अधिक भाग ले सकते हैं।Maana jaata hai ki saare actinoids mein 7s² aur 5f aur 6d subshells ki variable occupancy hoti hai. Chaudah electrons formally 5f mein judte hain — thorium (Z = 90) mein nahi (Th = 6d²7s²), balki Pa se aage — aur element 103 par 5f orbitals full hote hain. Lanthanoids ki tarah irregularities f⁰, f⁷ aur f¹⁴ occupancy ki stability se judi hain: jaise Am = [Rn] 5f⁷7s² aur Cm = [Rn] 5f⁷6d¹7s². 5f orbitals angular part mein 4f jaise hain, par 4f jitne andar dabe nahi, isliye 5f electrons bonding mein kahin zyada hissa le sakte hain.अ

4.6.2Ionic Sizesआयनिक आकारIonic sizes

As in the lanthanoids, there is a gradual decrease in the size of atoms or M³⁺ ions across the series — the actinoid contraction. But the contraction is greater from element to element in this series, because of poor shielding by 5f electrons.लैंथेनॉयडों की तरह श्रेणी में परमाणुओं या M³⁺ आयनों के आकार में क्रमिक कमी होती है — ऐक्टिनॉयड आकुंचन। पर यह आकुंचन इस श्रेणी में एक तत्व से अगले तक अधिक होता है, क्योंकि 5f इलेक्ट्रॉनों का परिरक्षण कमज़ोर है।Lanthanoids ki tarah series mein atoms ya M³⁺ ions ka size dheere-dheere ghatta hai — actinoid contraction. Par ye contraction is series mein ek element se agle tak zyada hota hai, kyunki 5f electrons ki shielding kamzor hai.अ

4.6.3Oxidation Statesऑक्सीकरण अवस्थाएँOxidation states

Actinoids show a greater range of oxidation states, partly because the 5f, 6d and 7s levels have comparable energies (Table 4.11). In general they show +3. Elements in the first half of the series frequently show higher states: the maximum rises from +4 in Th to +5 in Pa, +6 in U and +7 in Np, and then decreases. Like the lanthanoids, they have more compounds in +3 than in +4, but +3 and +4 ions tend to hydrolyse. Because the distribution of oxidation states is so uneven, it is unsatisfactory to review actinoid chemistry in terms of oxidation states.ऐक्टिनॉयड ऑक्सीकरण अवस्थाओं की अधिक विस्तृत श्रृंखला दिखाते हैं, आंशिक रूप से इसलिए कि 5f, 6d और 7s स्तरों की ऊर्जाएँ तुलनीय हैं (सारणी 4.11)। सामान्यतः ये +3 दिखाते हैं। श्रेणी के पहले आधे के तत्व प्रायः उच्च अवस्थाएँ दिखाते हैं: अधिकतम अवस्था Th में +4 से Pa में +5, U में +6 और Np में +7 तक बढ़ती है, फिर घटती है। लैंथेनॉयडों की तरह इनके +4 की तुलना में +3 में अधिक यौगिक हैं, पर +3 और +4 आयन जल-अपघटित होने की प्रवृत्ति रखते हैं। ऑक्सीकरण अवस्थाओं का वितरण बहुत असमान है, इसलिए ऐक्टिनॉयड रसायन को ऑक्सीकरण अवस्थाओं के आधार पर देखना संतोषजनक नहीं।Actinoids oxidation states ki zyada wide range dikhate hain, kuch had tak isliye ki 5f, 6d aur 7s levels ki energies comparable hain (Table 4.11). Generally ye +3 dikhate hain. Series ke pehle half ke elements aksar higher states dikhate hain: maximum state Th mein +4 se Pa mein +5, U mein +6 aur Np mein +7 tak badhti hai, phir ghatti hai. Lanthanoids ki tarah inke +4 se zyada +3 mein compounds hain, par +3 aur +4 ions hydrolyse hone ki tendency rakhte hain. Oxidation states ka distribution bahut uneven hai, isliye actinoid chemistry ko oxidation states ke hisaab se dekhna satisfactory nahi.अ

4.6.4General Characteristics and Comparison with Lanthanoidsसामान्य अभिलक्षण और लैंथेनॉयडों से तुलनाGeneral characteristics aur lanthanoids se comparison

Actinoid metals are all silvery but show a variety of structures, because of irregularities in metallic radii that are far greater than in lanthanoids. They are highly reactive metals, especially when finely divided: boiling water gives a mixture of oxide and hydride, and they combine with most non-metals at moderate temperatures. Hydrochloric acid attacks all of them, but most are only slightly affected by nitric acid (protective oxide layers); alkalies have no action.ऐक्टिनॉयड धातुएँ सभी चाँदी जैसी दिखती हैं पर विविध संरचनाएँ रखती हैं, क्योंकि इनकी धात्विक त्रिज्याओं में अनियमितताएँ लैंथेनॉयडों से कहीं अधिक हैं। ये बहुत अभिक्रियाशील धातुएँ हैं, विशेषकर सूक्ष्म विभाजित अवस्था में: उबलता जल ऑक्साइड और हाइड्राइड का मिश्रण देता है, और ये सामान्य ताप पर अधिकांश अधातुओं से संयोग करती हैं। हाइड्रोक्लोरिक अम्ल सभी पर आक्रमण करता है, पर अधिकांश नाइट्रिक अम्ल से थोड़ा ही प्रभावित होती हैं (रक्षात्मक ऑक्साइड परत); क्षारों का कोई प्रभाव नहीं।Actinoid metals sab silvery dikhte hain par kai tarah ki structures rakhte hain, kyunki inki metallic radii mein irregularities lanthanoids se kahin zyada hain. Ye highly reactive metals hain, khaaskar finely divided hone par: ubalta paani oxide aur hydride ka mixture deta hai, aur ye moderate temperature par zyadatar non-metals se judte hain. Hydrochloric acid sab par attack karta hai, par zyadatar nitric acid se thoda hi affect hote hain (protective oxide layer); alkalies ka koi asar nahi.अ

Magnetic properties of actinoids are more complex than those of lanthanoids; the susceptibility varies roughly in parallel with the number of unpaired 5f electrons, but the lanthanoids have higher values. The ionisation enthalpies of early actinoids are lower than those of early lanthanoids — when 5f orbitals begin to fill they penetrate less into the inner core, so 5f electrons are more effectively shielded from the nuclear charge than 4f electrons; the outer electrons are held less firmly and are available for bonding.ऐक्टिनॉयडों के चुंबकीय गुण लैंथेनॉयडों से अधिक जटिल हैं; चुंबकीय प्रवृत्ति अयुग्मित 5f इलेक्ट्रॉनों की संख्या के लगभग समानांतर बदलती है, पर लैंथेनॉयडों के मान अधिक हैं। आरंभिक ऐक्टिनॉयडों की आयनन एन्थैल्पी आरंभिक लैंथेनॉयडों से कम है — 5f कक्षक भरने की शुरुआत में ये भीतरी कोर में कम भेदन करते हैं, इसलिए 5f इलेक्ट्रॉन 4f की तुलना में नाभिकीय आवेश से अधिक प्रभावी रूप से परिरक्षित हैं; बाहरी इलेक्ट्रॉन कम मज़बूती से बंधे होते हैं और बंधन के लिए उपलब्ध रहते हैं।Actinoids ki magnetic properties lanthanoids se zyada complex hain; susceptibility unpaired 5f electrons ki ginti ke lagbhag parallel badalti hai, par lanthanoids ki values zyada hain. Early actinoids ki ionisation enthalpy early lanthanoids se kam hai — 5f orbitals bharne ki shuruaat mein ye inner core mein kam penetrate karte hain, isliye 5f electrons 4f ke comparison mein nuclear charge se zyada effectively shield hote hain; outer electrons kam mazbooti se bandhe hote hain aur bonding ke liye available rehte hain.अ

Lanthanoid-like behaviour appears only in the second half of the actinoid series, though even the early actinoids resemble each other closely and vary gradually in properties that do not involve a change of oxidation state. Both contractions affect the sizes and properties of the elements that follow them; the lanthanoid contraction is more important, because the chemistry of the elements after the actinoids is much less known.लैंथेनॉयड जैसा व्यवहार ऐक्टिनॉयड श्रेणी के केवल दूसरे आधे में दिखता है, यद्यपि आरंभिक ऐक्टिनॉयड भी आपस में बहुत मिलते हैं और ऑक्सीकरण अवस्था के परिवर्तन से न जुड़े गुणों में क्रमिक परिवर्तन दिखाते हैं। दोनों आकुंचन अपने बाद के तत्वों के आकार और गुणों को प्रभावित करते हैं; लैंथेनॉयड आकुंचन अधिक महत्त्वपूर्ण है, क्योंकि ऐक्टिनॉयडों के बाद के तत्वों का रसायन अभी बहुत कम ज्ञात है।Lanthanoid jaisa behaviour actinoid series ke sirf second half mein dikhta hai, halaanki early actinoids bhi aapas mein bahut milte hain. Dono contractions apne baad ke elements ke size aur properties ko affect karte hain; lanthanoid contraction zyada important hai, kyunki actinoids ke baad ke elements ki chemistry abhi bahut kam pata hai.अ

4.7Some Applications of d- and f-Block Elementsd- और f-ब्लॉक तत्वों के कुछ अनुप्रयोगd- aur f-block ke applications

Iron and steels are the most important construction materials; their production is based on reducing iron oxides, removing impurities and adding carbon and alloying metals such as Cr, Mn and Ni. Some compounds are made for special purposes: TiO₂ for the pigment industry and MnO₂ for dry battery cells. The battery industry also needs Zn and Ni/Cd. Group 11 elements are still called coinage metals, though Ag and Au are now collection items; contemporary UK ‘copper’ coins are copper-coated steel and UK ‘silver’ coins are a Cu/Ni alloy.लोहा और इस्पात सबसे महत्त्वपूर्ण निर्माण सामग्री हैं; इनका उत्पादन आयरन ऑक्साइडों के अपचयन, अशुद्धियाँ हटाने और कार्बन तथा Cr, Mn व Ni जैसी मिश्रधातु धातुएँ मिलाने पर आधारित है। कुछ यौगिक विशेष उद्देश्यों के लिए बनाए जाते हैं: वर्णक उद्योग के लिए TiO₂ और शुष्क सेल के लिए MnO₂। बैटरी उद्योग को Zn और Ni/Cd भी चाहिए। वर्ग 11 के तत्व अब भी सिक्का धातुएँ कहलाते हैं, यद्यपि Ag और Au अब संग्रह की वस्तुएँ हैं; आज के UK के ‘कॉपर’ सिक्के कॉपर-लेपित स्टील और ‘सिल्वर’ सिक्के Cu/Ni मिश्रधातु हैं।Iron aur steels sabse important construction materials hain; inka production iron oxides ke reduction, impurities hatane aur carbon aur Cr, Mn, Ni jaise alloying metals milane par based hai. Kuch compounds khaas kaam ke liye bante hain: pigment industry ke liye TiO₂ aur dry battery cells ke liye MnO₂. Battery industry ko Zn aur Ni/Cd bhi chahiye. Group 11 elements ab bhi coinage metals kehlaate hain, halaanki Ag aur Au ab collection items hain; aaj ke UK ‘copper’ coins copper-coated steel aur ‘silver’ coins Cu/Ni alloy hain.अ

Many metals and compounds are essential industrial catalysts: V₂O₅ — oxidation of SO₂ in the manufacture of sulphuric acid; TiCl₄ with Al(CH₃)₃ — the Ziegler catalysts for making polyethylene (polythene); iron catalysts — Haber process (NH₃ from N₂/H₂); nickel — hydrogenation of fats; PdCl₂ — Wacker process (oxidation of ethene to ethanal); nickel complexes — polymerisation of alkynes and other organic compounds such as benzene. The photographic industry relies on the light-sensitive properties of AgBr.कई धातुएँ और यौगिक उद्योग के आवश्यक उत्प्रेरक हैं: V₂O₅ — सल्फ़्यूरिक अम्ल निर्माण में SO₂ का ऑक्सीकरण; TiCl₄ के साथ Al(CH₃)₃ — पॉलिएथिलीन (पॉलिथीन) बनाने के ज़ीग्लर उत्प्रेरक; आयरन उत्प्रेरक — हाबर प्रक्रम (N₂/H₂ से NH₃); निकेल — वसाओं का हाइड्रोजनीकरण; PdCl₂ — वेकर प्रक्रम (एथीन का एथेनैल में ऑक्सीकरण); निकेल संकुल — ऐल्काइनों और बेंज़ीन जैसे कार्बनिक यौगिकों का बहुलकीकरण। फ़ोटोग्राफ़ी उद्योग AgBr के प्रकाश-संवेदी गुणों पर निर्भर है।Kai metals aur compounds industry ke zaroori catalysts hain: V₂O₅ — sulphuric acid banane mein SO₂ ka oxidation; TiCl₄ ke saath Al(CH₃)₃ — polyethylene (polythene) ke Ziegler catalysts; iron catalysts — Haber process (N₂/H₂ se NH₃); nickel — fats ka hydrogenation; PdCl₂ — Wacker process (ethene ka ethanal mein oxidation); nickel complexes — alkynes aur benzene jaise organic compounds ka polymerisation. Photographic industry AgBr ki light-sensitive properties par depend karti hai.अ

Formula and reaction sheetसूत्र और अभिक्रिया पत्रकFormula aur reaction sheet

Quick revisionझटपट दोहरावQuick revision

• d-block = groups 3–12; four series 3d, 4d, 5d, 6d. f-block: lanthanoids (Ce–Lu, 4f), actinoids (Th–Lr, 5f). IUPAC: transition metal = incomplete d subshell in atom or ion → Zn, Cd, Hg not transition metals.d-ब्लॉक = वर्ग 3–12; चार श्रेणियाँ 3d, 4d, 5d, 6d। f-ब्लॉक: लैंथेनॉयड (Ce–Lu, 4f), ऐक्टिनॉयड (Th–Lr, 5f)। IUPAC: संक्रमण धातु = परमाणु या आयन में अपूर्ण d उपकोश → Zn, Cd, Hg संक्रमण धातु नहीं।d-block = groups 3–12; chaar series 3d, 4d, 5d, 6d. f-block: lanthanoids (Ce–Lu, 4f), actinoids (Th–Lr, 5f). IUPAC: transition metal = atom ya ion mein incomplete d subshell → Zn, Cd, Hg transition metals nahi.अ
• (n–1)d¹⁻¹⁰ns¹⁻²; exceptions Cr 3d⁵4s¹, Cu 3d¹⁰4s¹ (half-filled / full stability); Pd 4d¹⁰5s⁰.(n–1)d¹⁻¹⁰ns¹⁻²; अपवाद Cr 3d⁵4s¹, Cu 3d¹⁰4s¹ (अर्धपूर्ण / पूर्ण का स्थायित्व); Pd 4d¹⁰5s⁰।(n–1)d¹⁻¹⁰ns¹⁻²; exceptions Cr 3d⁵4s¹, Cu 3d¹⁰4s¹ (half-filled / full stability); Pd 4d¹⁰5s⁰.अ
• High m.p. and atomisation enthalpy (d electrons in metallic bonding), maximum near d⁵; Zn lowest (126 kJ mol⁻¹). 4d/5d > 3d → more metal–metal bonding in heavy metals.उच्च गलनांक और परमाणुकरण एन्थैल्पी (धात्विक बंधन में d इलेक्ट्रॉन), d⁵ के पास अधिकतम; Zn सबसे कम (126 kJ mol⁻¹)। 4d/5d > 3d → भारी धातुओं में धातु–धातु बंधन अधिक।High m.p. aur atomisation enthalpy (metallic bonding mein d electrons), d⁵ ke paas maximum; Zn sabse kam (126 kJ mol⁻¹). 4d/5d > 3d → heavy metals mein metal–metal bonding zyada.अ
• Radii fall slowly across a series; 4d > 3d but 5d ≈ 4d (lanthanoid contraction; Zr 160 ≈ Hf 159 pm). Density rises Ti → Cu.श्रेणी में त्रिज्या धीरे घटती है; 4d > 3d पर 5d ≈ 4d (लैंथेनॉयड आकुंचन; Zr 160 ≈ Hf 159 pm)। Ti → Cu घनत्व बढ़ता है।Series mein radius dheere ghatta hai; 4d > 3d par 5d ≈ 4d (lanthanoid contraction; Zr 160 ≈ Hf 159 pm). Ti → Cu density badhti hai.अ
• Most oxidation states in the middle (Mn +2 to +7). Up to Mn, max state = s + d electrons. States differ by 1 (p-block: by 2). Heavier d-block members favour higher states (W(VI) > Cr(VI)). Ni(CO)₄, Fe(CO)₅: zero state.मध्य में सबसे अधिक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ (Mn +2 से +7)। Mn तक अधिकतम अवस्था = s + d इलेक्ट्रॉन। अवस्थाओं में 1 का अंतर (p-ब्लॉक: 2)। भारी d-ब्लॉक सदस्य उच्च अवस्थाएँ पसंद करते हैं (W(VI) > Cr(VI))। Ni(CO)₄, Fe(CO)₅: शून्य अवस्था।Beech mein sabse zyada oxidation states (Mn +2 se +7). Mn tak max state = s + d electrons. States mein 1 ka farq (p-block: 2). Heavy d-block members higher states pasand karte hain (W(VI) > Cr(VI)). Ni(CO)₄, Fe(CO)₅: zero state.अ
• E°(M²⁺/M): only Cu positive (+0.34 V). Mn, Zn (d⁵, d¹⁰) and Ni (hydration enthalpy) more negative than trend. E°(M³⁺/M²⁺): Mn +1.57, Co +1.97 (strong oxidants); Ti²⁺, V²⁺, Cr²⁺ strong reductants.E°(M²⁺/M): केवल Cu धनात्मक (+0.34 V)। Mn, Zn (d⁵, d¹⁰) और Ni (जलयोजन एन्थैल्पी) प्रवृत्ति से अधिक ऋणात्मक। E°(M³⁺/M²⁺): Mn +1.57, Co +1.97 (प्रबल ऑक्सीकारक); Ti²⁺, V²⁺, Cr²⁺ प्रबल अपचायक।E°(M²⁺/M): sirf Cu positive (+0.34 V). Mn, Zn (d⁵, d¹⁰) aur Ni (hydration enthalpy) trend se zyada negative. E°(M³⁺/M²⁺): Mn +1.57, Co +1.97 (strong oxidants); Ti²⁺, V²⁺, Cr²⁺ strong reductants.अ
• Oxygen stabilises higher states than fluorine (MnF₄ vs Mn₂O₇). Higher oxidation state → more covalent and acidic oxide. Cu⁺ disproportionates in water; CuI₂ does not exist.ऑक्सीजन, फ़्लुओरीन से उच्च अवस्थाएँ स्थायी करती है (MnF₄ बनाम Mn₂O₇)। उच्च ऑक्सीकरण अवस्था → अधिक सहसंयोजी और अम्लीय ऑक्साइड। जल में Cu⁺ असमानुपातित होता है; CuI₂ का अस्तित्व नहीं।Oxygen, fluorine se higher states stable karta hai (MnF₄ vs Mn₂O₇). Higher oxidation state → zyada covalent aur acidic oxide. Paani mein Cu⁺ disproportionate hota hai; CuI₂ exist nahi karta.अ
• Paramagnetism ← unpaired electrons; μ = √(n(n+2)) BM. Colour ← d–d transitions (complementary colour seen); d⁰ and d¹⁰ colourless.अनुचुंबकत्व ← अयुग्मित इलेक्ट्रॉन; μ = √(n(n+2)) BM। रंग ← d–d संक्रमण (पूरक रंग दिखता है); d⁰ और d¹⁰ रंगहीन।Paramagnetism ← unpaired electrons; μ = √(n(n+2)) BM. Colour ← d–d transitions (complementary colour dikhta hai); d⁰ aur d¹⁰ colourless.अ
• Complexes (small, highly charged ions + free d orbitals); catalysts (variable oxidation states, surfaces); interstitial compounds (TiC, Mn₄N, Fe₃H: hard, high-melting, conducting, inert); alloys (radii within ~15%).संकुल (छोटे, उच्च आवेश वाले आयन + मुक्त d कक्षक); उत्प्रेरक (परिवर्ती ऑक्सीकरण अवस्थाएँ, सतह); अंतराकाशी यौगिक (TiC, Mn₄N, Fe₃H: कठोर, उच्च गलनांक, चालक, अक्रिय); मिश्रधातुएँ (त्रिज्या ~15% के भीतर)।Complexes (chhote, high charge ions + free d orbitals); catalysts (variable oxidation states, surfaces); interstitial compounds (TiC, Mn₄N, Fe₃H: hard, high m.p., conducting, inert); alloys (radii ~15% ke andar).अ
• K₂Cr₂O₇: chromite → Na₂CrO₄ → Na₂Cr₂O₇ → K₂Cr₂O₇; primary standard; E° 1.33 V; Cr₂O₇²⁻ = two tetrahedra, Cr–O–Cr 126°. KMnO₄: MnO₂ → K₂MnO₄ (green, paramagnetic) → KMnO₄ (purple, diamagnetic); acid 5e⁻, neutral 3e⁻; never HCl.K₂Cr₂O₇: क्रोमाइट → Na₂CrO₄ → Na₂Cr₂O₇ → K₂Cr₂O₇; प्राथमिक मानक; E° 1.33 V; Cr₂O₇²⁻ = दो चतुष्फलक, Cr–O–Cr 126°। KMnO₄: MnO₂ → K₂MnO₄ (हरा, अनुचुंबकीय) → KMnO₄ (बैंगनी, प्रतिचुंबकीय); अम्ल में 5e⁻, उदासीन में 3e⁻; HCl कभी नहीं।K₂Cr₂O₇: chromite → Na₂CrO₄ → Na₂Cr₂O₇ → K₂Cr₂O₇; primary standard; E° 1.33 V; Cr₂O₇²⁻ = do tetrahedra, Cr–O–Cr 126°. KMnO₄: MnO₂ → K₂MnO₄ (green, paramagnetic) → KMnO₄ (purple, diamagnetic); acid mein 5e⁻, neutral mein 3e⁻; HCl kabhi nahi.अ
• Lanthanoids: Ln³⁺ = 4fⁿ; main state +3 (Ce⁴⁺ oxidant, E° +1.74 V; Eu²⁺, Yb²⁺ reductants); contraction La³⁺ 106 → Yb³⁺ 86 pm; La³⁺, Lu³⁺ colourless; mischmetall. Actinoids: all radioactive; states up to +7 (Np); actinoid contraction larger per element.लैंथेनॉयड: Ln³⁺ = 4fⁿ; मुख्य अवस्था +3 (Ce⁴⁺ ऑक्सीकारक, E° +1.74 V; Eu²⁺, Yb²⁺ अपचायक); आकुंचन La³⁺ 106 → Yb³⁺ 86 pm; La³⁺, Lu³⁺ रंगहीन; मिश-मेटल। ऐक्टिनॉयड: सभी रेडियोऐक्टिव; अवस्थाएँ +7 तक (Np); प्रति तत्व ऐक्टिनॉयड आकुंचन अधिक।Lanthanoids: Ln³⁺ = 4fⁿ; main state +3 (Ce⁴⁺ oxidant, E° +1.74 V; Eu²⁺, Yb²⁺ reductants); contraction La³⁺ 106 → Yb³⁺ 86 pm; La³⁺, Lu³⁺ colourless; mischmetall. Actinoids: sab radioactive; states +7 tak (Np); har element par actinoid contraction zyada.अ

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