Class 10th Science – Chapter 3

Table of Contents

Metals and Non-Metals – Short Notes

1. Physical Properties

Property	Metals	Non-Metals
State	Solid (except Hg)	Solid, Liquid (Br), Gas
Lustre	Shiny (Metallic)	Dull (except Diamond, I₂)
Malleability	Can be hammered into sheets	Brittle
Ductility	Can be drawn into wires	Not ductile
Conductivity	Good conductors of heat & electricity	Poor conductors (except Graphite)
Sonority	Sonorous (ringing sound)	Non-sonorous
Melting/Boiling Point	Generally high	Generally low

2. Chemical Properties of Metals

A. Reaction with Oxygen: Metal + Oxygen → Metal Oxide (Basic)

2Cu + O₂ → 2CuO (Black)
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ (Amphoteric oxide)
Some metal oxides (like Al₂O₃, ZnO) are amphoteric (react with both acids and bases).

B. Reaction with Water: Metal + Water → Metal Hydroxide + Hydrogen

Potassium/Sodium: React violently with cold water.
Calcium: Reacts less violently with cold water.
Magnesium: Reacts with hot water.
Aluminium/Iron/Zinc: React only with steam.
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

C. Reaction with Acids: Metal + Acid → Salt + Hydrogen Gas

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑
Exception: HNO₃ is a strong oxidising agent; it does not produce H₂.
Copper, Silver, Gold do not react with dilute HCl or H₂SO₄.

D. Reaction with Salt Solutions: A more reactive metal displaces a less reactive metal from its salt solution.

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (Iron is more reactive than Copper)

3. The Reactivity Series

The list of metals arranged in the order of their decreasing reactivity.
Please Send Cats, Monkeys, And Zebras In Large Cages, Make Sure Guarded.

Potassium (K) – Most Reactive
Sodium (Na)
Calcium (Ca)
Magnesium (Mg)
Aluminium (Al)
Zinc (Zn)
Iron (Fe)
Lead (Pb)
Copper (Cu)
Mercury (Hg)
Silver (Ag)
Gold (Au) – Least Reactive

4. Chemical Properties of Non-Metals

Reaction with Oxygen: Non-Metal + Oxygen → Non-Metallic Oxide (Acidic)
- C + O₂ → CO₂ (CO₂ + H₂O → H₂CO₃, Carbonic acid)
Reaction with Hydrogen: Form covalent hydrides.
- H₂ + Cl₂ → 2HCl
- N₂ + 3H₂ → 2NH₃ (Haber’s Process)

5. Occurrence of Metals

Minerals: Naturally occurring substances from which a metal can be extracted profitably.
Ore: A mineral from which a metal can be extracted easily and profitably.
Gangue: The earthy impurities (sand, rock) associated with the ore.

6. Extraction of Metals

The process used depends on the metal’s reactivity.

A. Enrichment of Ore: Removing gangue from the ore (e.g., Froth Floatation).

B. Extraction:

Roasting: Heating sulphide ore strongly in the presence of air to convert it into oxide.
- 2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂
Calcination: Heating carbonate ore strongly in the absence of air to convert it into oxide.
- ZnCO₃ → ZnO + CO₂

C. Reduction:

Highly Reactive Metals (K, Na, Ca, Mg, Al): Extracted by electrolysis of their molten chlorides or oxides.
- 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂ (Electrolysis)
Moderately Reactive Metals (Zn, Fe, Pb, etc.): Reduced using reducing agents like Carbon or CO.
- ZnO + C → Zn + CO
Less Reactive Metals (Hg, Cu): Extracted by just heating their oxides.
- 2HgO → 2Hg + O₂ (Mercury(II) oxide decomposes on heating)

D. Refining: Purification of impure metal, often done by electrolytic refining (using pure metal as cathode and impure metal as anode).

7. Corrosion

The slow process of deterioration of a metal due to reaction with air, moisture, acids, etc.

Rusting of Iron: 4Fe + 3O₂ + 2xH₂O → 2Fe₂O₃.xH₂O (Hydrated ferric oxide – rust)
Prevention: Galvanisation, painting, oiling, alloying, chrome plating.

8. Alloys

A homogeneous mixture of a metal with other metals or non-metals.

Purpose: To enhance properties like strength, hardness, resistance to corrosion.
Examples:
- Stainless Steel: Fe + C + Ni + Cr (does not rust)
- Brass: Cu + Zn (harder and more corrosion-resistant than pure copper)
- Bronze: Cu + Sn (hard, used for making statues)
- Solder: Pb + Sn (low M.P., used for welding wires)

Quick Revision: Important Concepts

Ionic Compounds: Formed by transfer of electrons from metal to non-metal.
- Properties: High M.P./B.P., soluble in water, conduct electricity in molten/aqueous state.
Amphoteric Oxides: Metal oxides that react with both acids and bases (e.g., Al₂O₃, ZnO).
Aqua Regia: A fresh 3:1 mixture of conc. HCl and conc. HNO₃. It can dissolve even gold and platinum.

कक्षा 10 विज्ञान – अध्याय 3: धातु और अधातु – संक्षिप्त नोट्स

1. भौतिक गुण (Physical Properties)

गुण	धातु (Metals)	अधातु (Non-Metals)
अवस्था	ठोस (Hg को छोड़कर)	ठोस, द्रव (Br), गैस
चमक	धात्विक चमक	बिना चमक वाले (हीरा, I₂ को छोड़कर)
आघातवर्धनीयता	पीटकर चादर बनाई जा सकती है	भंगुर (टूट जाते हैं)
तन्यता	खींचकर तार बनाई जा सकती है	तन्य नहीं
चालकता	ऊष्मा विद्युत की सुचालक	कुचालक (ग्रेफाइट को छोड़कर)
ध्वनि	ध्वनिक (टन-टन की आवाज)	अध्वनिक
गलन/क्वथनांक	प्रायः उच्च	प्रायः निम्न

2. धातुओं के रासायनिक गुण (Chemical Properties of Metals)

A. ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया: धातु + ऑक्सीजन → धात्विक ऑक्साइड (क्षारकीय)

2Cu + O₂ → 2CuO (काला)
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ (उभयधर्मी ऑक्साइड)

B. जल के साथ अभिक्रिया: धातु + जल → धात्विक हाइड्रॉक्साइड + हाइड्रोजन

पोटैशियम/सोडियम: शीतल जल से प्रबलता से अभिक्रिया।
कैल्शियम: शीतल जल से कम प्रबलता से अभिक्रिया।
मैग्नीशियम: गर्म जल के साथ अभिक्रिया।
ऐलुमिनियम/लोहा/जस्ता: केवल भाप के साथ अभिक्रिया।
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑

C. अम्लों के साथ अभिक्रिया: धातु + अम्ल → लवण + हाइड्रोजन गैस

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑
अपवाद: HNO₃ एक प्रबल ऑक्सीकारक है; यह H₂ गैस नहीं देता।
ताँबा, चाँदी, सोना तनु HCl या H₂SO₄ के साथ अभिक्रिया नहीं करते।

D. लवण विलयनों के साथ अभिक्रिया: एक अधिक अभिक्रियाशील धातु, कम अभिक्रियाशील धातु को उसके लवण के विलयन से विस्थापित कर देती है।

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (लोहा, ताँबे से अधिक अभिक्रियाशील है)

3. अभिक्रियाशीलता शृंखला (The Reactivity Series)

धातुओं को उनकी अभिक्रियाशीलता के घटते क्रम में व्यवस्थित करने पर प्राप्त शृंखला।

स्मरणीय (Please Send Cats, Monkeys, And Zebras In Large Cages, Make Sure Guarded):

Pोटैशियम (K) – सर्वाधिक अभिक्रियाशील
Sोडियम (Na)
Cैल्शियम (Ca)
Mैग्नीशियम (Mg)
Aलुमिनियम (Al)
Zिंक (Zn)
Iरन (Fe)
Lीड (Pb)
Cॉपर (Cu)
Mर्करी (Hg)
Sिल्वर (Ag)
Gोल्ड (Au) – न्यूनतम अभिक्रियाशील

4. अधातुओं के रासायनिक गुण (Chemical Properties of Non-Metals)

ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया: अधातु + ऑक्सीजन → अधात्विक ऑक्साइड (अम्लीय)
- C + O₂ → CO₂ (CO₂ + H₂O → H₂CO₃, कार्बोनिक अम्ल)
हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया: सहसंयोजक हाइड्राइड बनाते हैं।
- H₂ + Cl₂ → 2HCl
- N₂ + 3H₂ → 2NH₃ (हैबर प्रक्रम)

5. धातुओं का निष्कर्षण (Extraction of Metals)

धातु का अयस्क से निष्कर्षण उसकी अभिक्रियाशीलता पर निर्भर करता है।

A. अयस्क का सांद्रण: अयस्क से मिट्टी अशुद्धियाँ (गैंग) हटाना।

B. निष्कर्षण:

भर्जन (Roasting): सल्फाइड अयस्क को वायु की उपस्थिति में गर्म करके ऑक्साइड में बदलना।
- 2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂
निस्तापन (Calcination): कार्बोनेट अयस्क को वायु की अनुपस्थिति में गर्म करके ऑक्साइड में बदलना।
- ZnCO₃ → ZnO + CO₂

C. अपचयन (Reduction):

अत्यधिक अभिक्रियाशील धातु (K, Na, Ca, Mg, Al): इनके गलित क्लोराइड या ऑक्साइड के विद्युत-अपघटन द्वारा निकाले जाते हैं।
- 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂ (विद्युत-अपघटन)
मध्यम अभिक्रियाशील धातु (Zn, Fe, Pb, आदि):कार्बन CO जैसे अपचायकों द्वारा अपचयित।
- ZnO + C → Zn + CO
कम अभिक्रियाशील धातु (Hg, Cu): केवल उनके ऑक्साइडों को गर्म करके निकाले जाते हैं।
- 2HgO → 2Hg + O₂ (गर्म करने पर अपघटित हो जाता है)

D. परिष्करण (Refining): अशुद्ध धातु का शुद्धिकरण, अक्सर विद्युत-अपघटनी परिष्करण द्वारा किया जाता है।

6. संक्षारण (Corrosion)

वायु, नमी, अम्ल आदि के साथ अभिक्रिया के कारण धातु का धीरे-धीरे खराब होना।

लोहे में जंग लगना: 4Fe + 3O₂ + 2xH₂O → 2Fe₂O₃.xH₂O (जलीय फेरिक ऑक्साइड – जंग)
रोकथाम: गैल्वनीकरण, पेंटिंग, ऑयलिंग, मिश्रधातु बनाना, क्रोमियम प्लेटिंग।

7. मिश्रधातु (Alloys)

एक धातु का अन्य धातुओं अधातुओं के साथ समांगी मिश्रण।

उद्देश्य: शक्ति, कठोरता, संक्षारण प्रतिरोध जैसे गुणों को बढ़ाना।
उदाहरण:
- स्टेनलेस स्टील: Fe + C + Ni + Cr (जंग नहीं लगती)
- पीतल: Cu + Zn (ताँबे से कठोर और अधिक संक्षारण-रोधी)
- काँसा: Cu + Sn (कठोर, मूर्तियाँ बनाने में use)
- सोल्डर: Pb + Sn (कम गलनांक, तारों में टांका लगाने के लिए)

त्वरित संशोधन: महत्वपूर्ण अवधारणाएँ

आयनिक यौगिक: धातु से अधातु में इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण से बनते हैं।
- गुण: उच्च गलन/क्वथनांक, जल में विलेयशील, गलित/जलीय अवस्था में विद्युत के चालक।
उभयधर्मी ऑक्साइड: वे धातु ऑक्साइड जो अम्ल और क्षार दोनों के साथ अभिक्रिया करते हैं (जैसे, Al₂O₃, ZnO)।
अम्लराज (Aqua Regia): सांद्र HCl और सांद्र HNO₃ का 3:1 का ताजा मिश्रण। यह सोने और प्लैटिनम को भी घोल सकता है।