Class 9 Science Chapter 3: Atoms and Molecules based on the NCERT syllabus.
Chapter 3: Atoms and Molecules – Short Notes
1. Laws of Chemical Combination
- Law of Conservation of Mass (by Lavoisier): Mass can neither be created nor destroyed in a chemical reaction. The total mass of the reactants is equal to the total mass of the products.
- Law of Constant Proportions (by Proust): In a chemical substance, the elements are always present in a fixed proportion by mass.
- Example: In water (H₂O), the ratio of Hydrogen to Oxygen is always 1:8 by mass.
2. Dalton’s Atomic Theory
Postulates:
- All matter is made of tiny particles called atoms.
- Atoms are indivisible and cannot be created or destroyed.
- Atoms of a given element are identical in mass and chemical properties.
- Atoms of different elements have different masses and chemical properties.
- Atoms combine in small whole-number ratios to form compounds.
(Note: Modern research shows atoms are divisible into sub-atomic particles like electrons, protons, and neutrons, and atoms of the same element can have different masses (isotopes).)
3. What is an Atom?
- The smallest particle of an element that can exist and may or may not have independent existence.
- Symbol of an Atom: An abbreviation used to represent a specific element (e.g., H for Hydrogen, O for Oxygen, Na for Sodium).
- Atomic Mass: The mass of an atom compared to the mass of a carbon-12 atom (which has a mass of exactly 12 atomic mass units).
- It is a relative unit, called Atomic Mass Unit (u).
- 1 u = 1/12th the mass of a carbon-12 atom.
4. What is a Molecule?
- A molecule is the smallest particle of an element or compound that can exist independently and shows all the properties of that substance.
- Molecule of an Element: Formed by atoms of the same type (e.g., O₂, H₂, O₃, P₄, S₈).
- Molecule of a Compound: Formed by atoms of different types (e.g., H₂O, CO₂, NH₃).
5. Ions
- Charged particles. They can be positively charged (cations) or negatively charged (anions).
- Formed by the loss or gain of electrons by an atom.
- Example: Sodium ion (Na⁺), Chloride ion (Cl⁻), Oxide ion (O²⁻).
6. Chemical Formulae
- A chemical formula represents the number and type of atoms present in a molecule of a substance.
- Rules for Writing Formulae:
- The valencies (combining capacity) of the elements are crossed over to become subscripts.
- For example, formula for Aluminium Oxide:
- Valency of Al = 3, Valency of O = 2.
- Cross over: Al₂O₃.
7. Molecular Mass
- The sum of the atomic masses of all the atoms in a molecule of the substance.
- Example: Molecular mass of water (H₂O) = (2 × Atomic mass of H) + (1 × Atomic mass of O) = (2 × 1) + (1 × 16) = 18 u.
8. The Concept of Mole
- Mole: A mole is the amount of substance that contains the same number of particles (atoms, molecules, or ions) as there are atoms in exactly 12 grams of carbon-12.
- This number is called Avogadro’s Number or Avogadro Constant (N₀).
- N₀ = 6.022 × 10²³ particles per mole.
- Molar Mass: The mass of one mole of a substance (atoms or molecules) in grams. It is numerically equal to the atomic/molecular mass expressed in ‘u’.
- Example: Atomic mass of Oxygen (O) = 16 u → Molar mass of Oxygen atoms = 16 g/mol.
- Molecular mass of Water (H₂O) = 18 u → Molar mass of Water = 18 g/mol.
Important Questions & Answers
Very Short Answer Type Questions (1 Mark)
1. State the Law of Conservation of Mass.
Ans: Mass can neither be created nor destroyed in a chemical reaction. The total mass of the reactants is always equal to the total mass of the products.
2. Give the symbol of the following elements: Gold, Iron, Potassium.
Ans: Gold (Au), Iron (Fe), Potassium (K).
3. What is the formula of Sodium carbonate?
Ans: Na₂CO₃. (Valency of Na is +1, valency of CO₃ is -2).
4. Define the atomic mass unit.
Ans: One atomic mass unit is defined as a mass exactly equal to one-twelfth the mass of one carbon-12 atom. (1 u = 1.660539040 × 10⁻²⁴ g).
5. What is an ion? Give one example.
Ans: A charged particle is called an ion. Example: Sodium ion (Na⁺).
6. Write the chemical formula of Magnesium chloride.
Ans: MgCl₂. (Valency of Mg is +2, valency of Cl is -1).
7. What is the mass of 1 mole of nitrogen atoms?
Ans: The atomic mass of Nitrogen (N) is 14 u. Therefore, the mass of 1 mole of nitrogen atoms is 14 grams.
Short Answer Type Questions (2-3 Marks)
1. State the Law of Constant Proportions. Explain with an example.
Ans: The Law of Constant Proportions states that in a chemical compound, the elements are always present in a fixed proportion by mass.
- Example: In ammonia (NH₃), nitrogen and hydrogen are always present in the fixed mass ratio of 14 : 3.
2. Calculate the formula unit mass of NaCl. (Atomic mass of Na = 23 u, Cl = 35.5 u)
Ans: Formula unit mass of NaCl = Atomic mass of Na + Atomic mass of Cl
= 23 u + 35.5 u = 58.5 u.
3. What is the difference between an atom and a molecule?
Ans:
| Atom | Molecule |
|---|---|
| The smallest particle of an element. | The smallest particle of an element or compound. |
| It may or may not exist freely. | It can exist freely and is stable. |
| e.g., Oxygen atom (O) | e.g., Oxygen molecule (O₂), Water molecule (H₂O) |
4. Define mole. Calculate the number of moles in 12.044 × 10²³ number of helium atoms.
Ans: A mole is the amount of substance that contains 6.022 × 10²³ particles (atoms, molecules, or ions).
- Number of atoms = 12.044 × 10²³
- Number of moles = (Given number of particles) / (Avogadro’s Number)
= (12.044 × 10²³) / (6.022 × 10²³) = 2 moles.
5. Find the molecular mass of Sulphuric acid (H₂SO₄). (Atomic masses: H=1u, S=32u, O=16u)
Ans: Molecular mass of H₂SO₄ = (2 × H) + (1 × S) + (4 × O)
= (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16) = 2 + 32 + 64 = 98 u.
Long Answer Type Questions (5 Marks)
1. a) State the postulates of Dalton’s atomic theory.
b) Which postulates of Dalton’s theory are not valid anymore? Give reasons.
Ans:
a) Postulates of Dalton’s Atomic Theory:
- All matter is made of very tiny particles called atoms.
- Atoms are indivisible particles, which cannot be created or destroyed in a chemical reaction.
- Atoms of a given element are identical in mass and chemical properties.
- Atoms of different elements have different masses and chemical properties.
- Atoms combine in the ratio of small whole numbers to form compounds.
b) Postulates that are not valid:
- “Atoms are indivisible”: Modern research shows that atoms are divisible into subatomic particles (protons, neutrons, electrons).
- “Atoms of a given element are identical”: The discovery of isotopes (atoms of the same element with different masses, e.g., Cl-35 & Cl-37) proved this wrong.
- “Atoms cannot be created or destroyed”: Nuclear reactions (like fission and fusion) can create or destroy atoms, converting mass to energy.
2. a) What is valency? How is it used to write the chemical formula of a compound? Explain with an example.
b) Write the formulae for: (i) Calcium hydroxide (ii) Sodium sulphate.
Ans:
a) Valency is the combining capacity of an element. It indicates how many atoms of another element one atom can combine with.
- To write a formula, we cross-over the valencies of the combining atoms/radicals. The number of the positive ion becomes the subscript of the negative ion and vice versa.
- Example: Aluminium Oxide
- Symbol: Al | O
- Valency: 3 | 2
- Cross-over: Al₂O₃
b) Formulae:
(i) Calcium hydroxide: Symbol: Ca | OH ; Valency: 2 | 1 ; Formula: Ca(OH)₂
(ii) Sodium sulphate: Symbol: Na | SO₄ ; Valency: 1 | 2 ; Formula: Na₂SO₄
3. a) Define molar mass. What is the mass of one mole of: (i) Oxygen atoms (ii) Oxygen gas (O₂)?
b) Calculate the number of particles in 0.5 moles of oxygen atoms.
Ans:
a) Molar Mass is the mass of one mole of a substance (in grams). It is numerically equal to its atomic/molecular mass.
(i) Mass of 1 mole of oxygen atoms = Atomic mass of O in grams = 16 g.
(ii) Mass of 1 mole of oxygen gas (O₂) = Molecular mass of O₂ in grams = (16 × 2) = 32 g.
b) Number of particles in 0.5 moles of oxygen atoms:
- Number of particles = Number of moles × Avogadro’s Number
= 0.5 mol × 6.022 × 10²³ atoms/mol
= 3.011 × 10²³ atoms.
Of course. Here is the study material for Class 9 Science Chapter 3: परमाणु एवं अणु in Hindi, perfect for revision.
अध्याय 3: परमाणु एवं अणु – संक्षिप्त नोट्स
1. रासायनिक संयोग के नियम
- द्रव्यमान संरक्षण का नियम (लेवॉज़ियर द्वारा): रासायनिक अभिक्रिया में द्रव्यमान न तो उत्पन्न किया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है। अभिकारकों का कुल द्रव्यमान, उत्पादों के कुल द्रव्यमान के बराबर होता है।
- निश्चित अनुपात का नियम (प्राउस्ट द्वारा): किसी रासायनिक पदार्थ में तत्व सदैव द्रव्यमान के एक निश्चित अनुपात में उपस्थित रहते हैं।
- उदाहरण: जल (H₂O) में, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का अनुपात द्रव्यमान के अनुसार सदैव 1:8 होता है।
2. डाल्टन का परमाणु सिद्धांत
मान्यताएँ:
- सभी द्रव्य छोटे-छोटे कणों से मिलकर बने होते हैं, जिन्हें परमाणु कहते हैं।
- परमाणु अविभाज्य होते हैं और इन्हें रासायनिक अभिक्रिया में न तो उत्पन्न किया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है।
- एक ही तत्व के सभी परमाणुओं का द्रव्यमान एवं रासायनिक गुण समान होते हैं।
- भिन्न-भिन्न तत्वों के परमाणुओं के द्रव्यमान एवं रासायनिक गुण भिन्न-भिन्न होते हैं।
- परमाणु छोटी पूर्ण संख्याओं के अनुपात में संयोग करके यौगिक निर्मित करते हैं।
(नोट: आधुनिक शोध से पता चला है कि परमाणु विभाज्य हैं (इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन) और एक ही तत्व के परमाणुओं का द्रव्यमान भिन्न हो सकता है (समस्थानिक)।)
3. परमाणु क्या है?
- तत्व का वह सूक्ष्मतम कण जो अस्तित्व में रह सकता है और जिसका स्वतंत्र अस्तित्व हो भी सकता है और नहीं भी।
- परमाणु का प्रतीक: किसी विशिष्ट तत्व को दर्शाने के लिए प्रयुक्त संक्षिप्त नाम (जैसे, H हाइड्रोजन के लिए, O ऑक्सीजन के लिए, Na सोडियम के लिए)।
- परमाणु द्रव्यमान: कार्बन-12 परमाणु के द्रव्यमान की तुलना में किसी परमाणु का द्रव्यमान (जिसका द्रव्यमान ठीक 12 परमाणु द्रव्यमान इकाई है)।
- यह एक सापेक्ष मात्रक है, जिसे परमाणु द्रव्यमान इकाई (u) कहते हैं।
- 1 u = कार्बन-12 परमाणु के द्रव्यमान का 1/12वाँ भाग।
4. अणु क्या है?
- अणु तत्व या यौगिक का वह सूक्ष्मतम कण है जो स्वतंत्र रूप से अस्तित्व में रह सकता है और उस पदार्थ के सभी गुणों को प्रदर्शित करता है।
- तत्व के अणु: एक ही प्रकार के परमाणुओं से बने होते हैं (जैसे, O₂, H₂, O₃, P₄, S₈)।
- यौगिक के अणु: भिन्न-भिन्न प्रकार के परमाणुओं से बने होते हैं (जैसे, H₂O, CO₂, NH₃)।
5. आयन
- आवेशित कण। ये धनावेशित (धनायन – Cation) या ऋणावेशित (ऋणायन – Anion) हो सकते हैं।
- परमाणु द्वारा इलेक्ट्रॉनों का त्याग या ग्रहण करने से बनते हैं।
- उदाहरण: सोडियम आयन (Na⁺), क्लोराइड आयन (Cl⁻), ऑक्साइड आयन (O²⁻)।
6. रासायनिक सूत्र
- एक रासायनिक सूत्र किसी पदार्थ के एक अणु में उपस्थित परमाणुओं की संख्या और प्रकार को दर्शाता है।
- सूत्र लिखने के नियम:
- तत्वों/मूलकों की संयोजकताओं (combining capacity) की अदला-बदली की जाती है जो सबस्क्रिप्ट बन जाती हैं।
- उदाहरण: ऐलुमिनियम ऑक्साइड का सूत्र:
- Al की संयोजकता = 3, O की संयोजकता = 2.
- अदला-बदली: Al₂O₃.
7. अणु द्रव्यमान
- किसी पदार्थ के एक अणु में उपस्थित सभी परमाणुओं के परमाणु द्रव्यमानों का योग।
- उदाहरण: जल (H₂O) का अणु द्रव्यमान = (2 × H का परमाणु द्रव्यमान) + (1 × O का परमाणु द्रव्यमान) = (2 × 1) + (1 × 16) = 18 u.
8. मोल की अवधारणा
- मोल: पदार्थ की वह मात्रा जिसमें उतने ही कण (परमाणु, अणु या आयन) होते हैं जितने कार्बन-12 के ठीक 12 ग्राम में परमाणुओं की संख्या होती है।
- इस संख्या को अवोगाद्रो संख्या या अवोगाद्रो स्थिरांक (N₀) कहते हैं।
- N₀ = 6.022 × 10²³ कण प्रति मोल।
- मोलर द्रव्यमान: किसी पदार्थ के एक मोल का द्रव्यमान (ग्राम में)। यह संख्यात्मक रूप से ‘u’ में व्यक्त परमाणु/अणु द्रव्यमान के बराबर होता है।
- उदाहरण: ऑक्सीजन (O) का परमाणु द्रव्यमान = 16 u → ऑक्सीजन परमाणुओं का मोलर द्रव्यमान = 16 g/mol.
- जल (H₂O) का अणु द्रव्यमान = 18 u → जल का मोलर द्रव्यमान = 18 g/mol.
महत्वपूर्ण प्रश्न एवं उत्तर
अति लघु उत्तरीय प्रश्न (1 अंक)
1. द्रव्यमान संरक्षण का नियम लिखिए।
उत्तर: रासायनिक अभिक्रिया में द्रव्यमान न तो उत्पन्न किया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है। अभिकारकों का कुल द्रव्यमान सदैव उत्पादों के कुल द्रव्यमान के बराबर होता है।
2. निम्नलिखित तत्वों के प्रतीक लिखिए: सोना, लोहा, पोटैशियम।
उत्तर: सोना (Au), लोहा (Fe), पोटैशियम (K).
3. सोडियम कार्बोनेट का सूत्र क्या है?
उत्तर: Na₂CO₃. (Na की संयोजकता +1, CO₃ की संयोजकता -2)।
4. परमाणु द्रव्यमान इकाई को परिभाषित कीजिए।
उत्तर: एक परमाणु द्रव्यमान इकाई को एक कार्बन-12 परमाणु के द्रव्यमान के ठीक बारहवें (1/12) भाग के बराबर परिभाषित किया जाता है।
5. आयन क्या है? एक उदाहरण दीजिए।
उत्तर: एक आवेशित कण को आयन कहते हैं। उदाहरण: सोडियम आयन (Na⁺)।
6. मैग्नीशियम क्लोराइड का रासायनिक सूत्र लिखिए।
उत्तर: MgCl₂. (Mg की संयोजकता +2, Cl की संयोजकता -1)।
7. नाइट्रोजन परमाणुओं के 1 मोल का द्रव्यमान क्या है?
उत्तर: नाइट्रोजन (N) का परमाणु द्रव्यमान 14 u है। अतः, नाइट्रोजन परमाणुओं के 1 मोल का द्रव्यमान 14 ग्राम है।
लघु उत्तरीय प्रश्न (2-3 अंक)
1. निश्चित अनुपात का नियम लिखिए। एक उदाहरण देकर समझाइए।
उत्तर: निश्चित अनुपात का नियम यह बताता है कि किसी रासायनिक यौगिक में तत्व सदैव एक निश्चित द्रव्यमान अनुपात में उपस्थित रहते हैं।
- उदाहरण: अमोनिया (NH₃) में, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन सदैव 14 : 3 के निश्चित द्रव्यमान अनुपात में उपस्थित रहते हैं।
2. NaCl का सूत्र इकाई द्रव्यमान ज्ञात कीजिए। (Na का परमाणु द्रव्यमान = 23 u, Cl = 35.5 u)
उत्तर: NaCl का सूत्र इकाई द्रव्यमान = Na का परमाणु द्रव्यमान + Cl का परमाणु द्रव्यमान
= 23 u + 35.5 u = 58.5 u.
3. परमाणु और अणु में क्या अंतर है?
उत्तर:
| परमाणु | अणु |
|---|---|
| तत्व का सूक्ष्मतम कण। | तत्व या यौगिक का सूक्ष्मतम कण। |
| इसका स्वतंत्र अस्तित्व हो भी सकता है और नहीं भी। | यह स्वतंत्र रूप से अस्तित्व में रह सकता है और स्थायी होता है। |
| उदाहरण: ऑक्सीजन परमाणु (O) | उदाहरण: ऑक्सीजन अणु (O₂), जल अणु (H₂O) |
4. मोल को परिभाषित कीजिए। हीलियम के 12.044 × 10²³ परमाणुओं में मोलों की संख्या की गणना कीजिए।
उत्तर: मोल पदार्थ की वह मात्रा है जिसमें 6.022 × 10²³ कण (परमाणु, अणु या आयन) होते हैं।
- परमाणुओं की संख्या = 12.044 × 10²³
- मोलों की संख्या = (दिए गए कणों की संख्या) / (अवोगाद्रो संख्या)
= (12.044 × 10²³) / (6.022 × 10²³) = 2 मोल.
5. सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄) का अणु द्रव्यमान ज्ञात कीजिए। (परमाणु द्रव्यमान: H=1u, S=32u, O=16u)
उत्तर: H₂SO₄ का अणु द्रव्यमान = (2 × H) + (1 × S) + (4 × O)
= (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16) = 2 + 32 + 64 = 98 u.
दीर्घ उत्तरीय प्रश्न (5 अंक)
1. a) डाल्टन के परमाणु सिद्धांत की मान्यताएँ लिखिए।
b) डाल्टन के सिद्धांत की कौन-सी मान्यताएँ अब मान्य नहीं हैं? कारण दीजिए।
उत्तर:
a) डाल्टन के परमाणु सिद्धांत की मान्यताएँ:
- सभी द्रव्य छोटे-छोटे कणों से मिलकर बने होते हैं, जिन्हें परमाणु कहते हैं।
- परमाणु अविभाज्य होते हैं और रासायनिक अभिक्रिया में न तो उत्पन्न किए जा सकते हैं और न ही नष्ट किए जा सकते हैं।
- एक ही तत्व के सभी परमाणुओं के द्रव्यमान एवं रासायनिक गुण समान होते हैं।
- भिन्न-भिन्न तत्वों के परमाणुओं के द्रव्यमान एवं रासायनिक गुण भिन्न-भिन्न होते हैं।
- परमाणु छोटी पूर्ण संख्याओं के अनुपात में संयोग करके यौगिक निर्मित करते हैं।
b) अमान्य मान्यताएँ:
- “परमाणु अविभाज्य हैं”: आधुनिक शोध ने साबित किया कि परमाणु उप-परमाणुक कणों (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉन) से मिलकर बने होते हैं।
- “एक तत्व के सभी परमाणु समान होते हैं”: समस्थानिकों (एक ही तत्व के भिन्न द्रव्यमान वाले परमाणु, जैसे Cl-35 और Cl-37) की खोज ने इसको गलत साबित कर दिया।
- “परमाणु न तो बनाए जा सकते हैं और न नष्ट”: नाभिकीय अभिक्रियाओं (जैसे विखंडन और संलयन) में परमाणु बनते और नष्ट होते हैं, द्रव्यमान ऊर्जा में बदलता है।
2. a) संयोजकता क्या है? किसी यौगिक का रासायनिक सूत्र लिखने में इसका उपयोग कैसे किया जाता है? उदाहरण देकर समझाइए।
b) निम्नलिखित के सूत्र लिखिए: (i) कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (ii) सोडियम सल्फेट।
उत्तर:
a) संयोजकता किसी तत्व की संयोग करने की क्षमता है। यह दर्शाती है कि एक परमाणु दूसरे तत्व के कितने परमाणुओं के साथ संयोग कर सकता है।
- सूत्र लिखने के लिए, हम संयोजकताओं की अदला-बदली (cross-over) करते हैं। धनायन की संख्या ऋणायन का सबस्क्रिप्ट बन जाती है और vice-versa.
- उदाहरण: ऐलुमिनियम ऑक्साइड
- प्रतीक: Al | O
- संयोजकता: 3 | 2
- अदला-बदली: Al₂O₃
b) सूत्र:
(i) कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड: प्रतीक: Ca | OH ; संयोजकता: 2 | 1 ; सूत्र: Ca(OH)₂
(ii) सोडियम सल्फेट: प्रतीक: Na | SO₄ ; संयोजकता: 1 | 2 ; सूत्र: Na₂SO₄
3. a) मोलर द्रव्यमान को परिभाषित कीजिए। निम्नलिखित का एक मोल का द्रव्यमान क्या है: (i) ऑक्सीजन परमाणु (ii) ऑक्सीजन गैस (O₂)?
b) ऑक्सीजन परमाणुओं के 0.5 मोल में कणों की संख्या की गणना कीजिए।
उत्तर:
a) मोलर द्रव्यमान किसी पदार्थ के एक मोल का द्रव्यमान (ग्राम में) होता है। यह संख्यात्मक रूप से ‘u’ में व्यक्त परमाणु/अणु द्रव्यमान के बराबर होता है।
(i) ऑक्सीजन परमाणुओं के 1 मोल का द्रव्यमान = ग्राम में O का परमाणु द्रव्यमान = 16 g.
(ii) ऑक्सीजन गैस (O₂) के 1 मोल का द्रव्यमान = ग्राम में O₂ का अणु द्रव्यमान = (16 × 2) = 32 g.
b) ऑक्सीजन परमाणुओं के 0.5 मोल में कणों की संख्या:
- कणों की संख्या = मोलों की संख्या × अवोगाद्रो संख्या
= 0.5 mol × 6.022 × 10²³ परमाणु/mol
= 3.011 × 10²³ परमाणु.
