Acids and Bases Questions in Gujarati

(A) જ્યારે બેઇઝ પ્રોટોન $(H^{+})$ સ્વીકારે છે ત્યારે સંયુગ્મી એસિડ બને છે.
$NH_{3} + H^{+} \rightarrow NH_{4}^{+}$
$HCO_{3}^{-} + H^{+} \rightarrow H_{2}CO_{3}$
$H_{2}O + H^{+} \rightarrow H_{3}O^{+}$
$HSO_{4}^{-} + H^{+} \rightarrow H_{2}SO_{4}$
તેથી,સાચી જોડ $(a$ $\rightarrow iii), (b$ $\rightarrow i), (c$ $\rightarrow ii), (d$ $\rightarrow iv)$ છે.

(D) એસિડ પ્રોટોન ગુમાવીને જે એનાયન બનાવે છે તેને તેનો સંયુગ્મી બેઇઝ કહેવામાં આવે છે.
બ્રોન્સ્ટેડ-લોરી સિદ્ધાંત મુજબ,પ્રબળ એસિડ નિર્બળ સંયુગ્મી બેઇઝ બનાવે છે અને નિર્બળ એસિડ પ્રબળ સંયુગ્મી બેઇઝ બનાવે છે.
આપેલા હેલાઇડ આયનો $(F^{-}, Cl^{-}, Br^{-}, I^{-})$ માટે,તેમના સંબંધિત એસિડ $HF, HCl, HBr$ અને $HI$ છે.
આ હાઇડ્રોહેલિક એસિડ્સમાં $HI$ સૌથી પ્રબળ એસિડ છે અને $HF$ સૌથી નિર્બળ એસિડ છે.
તેથી,$HF$ સૌથી નિર્બળ એસિડ હોવાથી,તેનો સંયુગ્મી બેઇઝ $F^{-}$ સૌથી પ્રબળ સંયુગ્મી બેઇઝ છે.

(D) બ્રોન્સ્ટેડ-લોરી એસિડ એ પ્રોટોન ($H^{+}$ આયન) દાતા છે,જ્યારે બ્રોન્સ્ટેડ-લોરી બેઇઝ એ પ્રોટોન ($H^{+}$ આયન) સ્વીકારનાર છે.
$HSO_4^{-} + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_4 + OH^{-}$ (બ્રોન્સ્ટેડ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે)
$HSO_4^{-} + H_2O \rightleftharpoons SO_4^{2-} + H_3O^{+}$ (બ્રોન્સ્ટેડ એસિડ તરીકે વર્તે છે)
આમ,$HSO_4^{-}$ એ બ્રોન્સ્ટેડ એસિડ અને બ્રોન્સ્ટેડ બેઇઝ બંને તરીકે વર્તે છે.

(C) $BF_3$ એ ઇલેક્ટ્રોન-ઉણપ ધરાવતું સંયોજન છે,એટલે કે તે ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારનાર (લુઈસ એસિડ) તરીકે વર્તે છે.
$BF_3$ માં,મધ્યસ્થ $B$ પરમાણુ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે અને તે અષ્ટકનો નિયમ પૂર્ણ કરતું નથી કારણ કે તેની સંયોજકતા કક્ષામાં માત્ર $6$ બંધિત ઇલેક્ટ્રોન છે.

(B) સંયુગ્મી બેઇઝની પ્રબળતા તેના અનુરૂપ એસિડની પ્રબળતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
આપેલા હાઇડ્રોહેલિક એસિડમાં,એસિડિક પ્રબળતાનો ક્રમ $HF < HCl < HBr < HI$ છે.
તેથી,તેમના સંયુગ્મી બેઇઝની બેઝિક પ્રબળતાનો ક્રમ $F^{-} > Cl^{-} > Br^{-} > I^{-}$ છે.
આમ,$F^{-}$ એ સૌથી પ્રબળ સંયુગ્મી બેઇઝ છે.

(C) બ્રોન્સ્ટેડ-લોરી સિદ્ધાંત મુજબ,જ્યારે બેઇઝ પ્રોટોન $(H^{+})$ સ્વીકારે છે ત્યારે સંયુગ્મી એસિડ બને છે.
કોઈપણ સ્પીસીઝનો સંયુગ્મી એસિડ શોધવા માટે,તેમાં એક $H^{+}$ આયન ઉમેરવામાં આવે છે.
$HSO_4^{-}$ માં $H^{+}$ ઉમેરતા $H_2SO_4$ મળે છે.
$NH_3$ માં $H^{+}$ ઉમેરતા $NH_4^{+}$ મળે છે.
તેથી,સંયુગ્મી એસિડ $H_2SO_4$ અને $NH_4^{+}$ છે.
આમ,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(D) બ્રોન્સ્ટેડ એસિડ પ્રોટોન $(H^{+})$ દાતા છે,અને બ્રોન્સ્ટેડ બેઇઝ પ્રોટોન $(H^{+})$ સ્વીકારનાર છે. ઉભયગુણી સ્પીસીઝ બંને તરીકે વર્તી શકે છે.
$1$. $HCl$: માત્ર એસિડ તરીકે વર્તે છે.
$2$. $ClO_4^{-}$: માત્ર બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.
$3$. $OH^{-}$: માત્ર બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.
$4$. $H^{+}$: માત્ર એસિડ તરીકે વર્તે છે.
$5$. $H_2O$: એસિડ અને બેઇઝ બંને તરીકે વર્તે છે.
$6$. $HSO_4^{-}$: એસિડ અને બેઇઝ બંને તરીકે વર્તે છે.
$7$. $SO_4^{2-}$: માત્ર બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.
$8$. $H_2SO_4$: માત્ર એસિડ તરીકે વર્તે છે.
$9$. $Cl^{-}$: માત્ર બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.
આમ,માત્ર $H_2O$ અને $HSO_4^{-}$ એસિડ અને બેઇઝ બંને તરીકે વર્તી શકે છે. કુલ સંખ્યા $2$ છે.

(D) એસિડની એસિડિક પ્રબળતા તેના વિયોજન અચળાંક ($K_{a}$ મૂલ્ય) ના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
આપેલ $K_{a}$ મૂલ્યો:
$A = 1.8 \times 10^{-4}$
$B = 5 \times 10^{-10}$
$C = 3 \times 10^{-8}$
મૂલ્યોની સરખામણી કરતા: $1.8 \times 10^{-4} > 3 \times 10^{-8} > 5 \times 10^{-10}$.
તેથી,એસિડિક પ્રબળતાનો ક્રમ $A > C > B$ છે.

(B) $pK_a$ મૂલ્ય એ એસિડની પ્રબળતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. પ્રબળ એસિડનું $pK_a$ મૂલ્ય ઓછું હોય છે.
હાઇડ્રોહેલિક એસિડની પ્રબળતાનો ક્રમ $HF < HCl < HBr < HI$ છે.
તેમના $pK_a$ મૂલ્યો નીચે મુજબ છે:
$HF$ $(pK_a \approx 3.1)$
$HCl$ $(pK_a \approx -6.0)$
$HBr$ $(pK_a \approx -9.0)$
$HI$ $(pK_a \approx -9.5)$
આમ,$HF$ એ આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી નિર્બળ એસિડ છે અને તેનું $pK_a$ મૂલ્ય સૌથી વધુ છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(B)$ છે.

(B) લીંબુનો રસ અને નારંગીનો રસ બંને સાઇટ્રિક એસિડના સમૃદ્ધ સ્ત્રોત છે.
સાઇટ્રિક એસિડ એ લીંબુ,નારંગી અને દ્રાક્ષ જેવા સાઇટ્રસ ફળોમાં જોવા મળતો મુખ્ય કાર્બનિક એસિડ છે.
તેથી,બંનેમાં સાઇટ્રિક એસિડ હોય છે.

(A) એસિડની સાપેક્ષ પ્રબળતા તેના આયનીકરણ અચળાંક $(K_a)$ ના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
મોટું $K_a$ મૂલ્ય એસિડની વધુ પ્રબળતા સૂચવે છે કારણ કે તે જલીય દ્રાવણમાં વધુ પ્રમાણમાં આયનીકરણ પામે છે.
આપેલા $K_a$ મૂલ્યોની સરખામણી કરતા:
$HCN: 4.9 \times 10^{-10}$ $(4)$
$HClO: 3.0 \times 10^{-8}$ $(2)$
$HCOOH: 1.8 \times 10^{-4}$ $(1)$
$HNO_2: 4.5 \times 10^{-4}$ $(3)$
$K_a$ ના વધતા ક્રમમાં ગોઠવતા: $4.9 \times 10^{-10} < 3.0 \times 10^{-8} < 1.8 \times 10^{-4} < 4.5 \times 10^{-4}$.
તેથી,એસિડિક પ્રબળતાનો વધતો ક્રમ $4 < 2 < 1 < 3$ છે.

(A) આપેલા એસિડ માટે એસિડ વિયોજન અચળાંક $(K_a)$ ના મૂલ્યો નીચે મુજબ છે:
$A$. ફિનોલ $(C_6H_5OH)$: $K_a \approx 1.0 \times 10^{-10}$ (જોડ $III$)
$B$. બેન્ઝોઇક એસિડ $(C_6H_5COOH)$: $K_a \approx 6.5 \times 10^{-5}$ (જોડ $IV$)
$C$. હાઇપોક્લોરસ એસિડ $(HClO)$: $K_a \approx 3.0 \times 10^{-8}$ (જોડ $II$)
$D$. એસિટિક એસિડ $(CH_3COOH)$: $K_a \approx 1.75 \times 10^{-5}$ (જોડ $V$)
આમ,સાચી જોડ $A-III, B-IV, C-II, D-V$ છે.

(A) લુઈસના ખ્યાલ મુજબ,બેઈઝ એવો પદાર્થ છે જે સવર્ગ સહસંયોજક બંધ બનાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મનું દાન કરી શકે છે.
$NH_3$ અણુમાં,નાઈટ્રોજન પરમાણુ પર એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) હોય છે.
કારણ કે $NH_3$ આ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મનું દાન ઇલેક્ટ્રોન-ઉણપ ધરાવતી સ્પીસીઝને કરી શકે છે,તેથી તે લુઈસ બેઈઝ તરીકે વર્તે છે.

(D) સંયુગ્મી એસિડ-બેઇઝ જોડી માત્ર એક પ્રોટોન $(H^+)$ દ્વારા અલગ પડે છે.
$(a)$ $HPO_3^{2-}$ અને $PO_3^{3-}$ એક $H^+$ દ્વારા અલગ પડે છે,તેથી તે સંયુગ્મી જોડી બનાવે છે.
$(b)$ $H_2PO_4^{-}$ અને $HPO_4^{2-}$ એક $H^+$ દ્વારા અલગ પડે છે,તેથી તે સંયુગ્મી જોડી બનાવે છે.
$(c)$ $H_3PO_4$ અને $H_2PO_4^{-}$ એક $H^+$ દ્વારા અલગ પડે છે,તેથી તે સંયુગ્મી જોડી બનાવે છે.
$(d)$ $H_2PO_4^{-}$ અને $PO_4^{3-}$ બે પ્રોટોન $(2H^+)$ દ્વારા અલગ પડે છે,તેથી તે સંયુગ્મી એસિડ-બેઇઝ જોડી બનાવતા નથી.

(A) $1$. વિકલ્પ $A$: બ્રોન્સ્ટેડ-લોરી સિદ્ધાંત એસિડને પ્રોટોન દાતા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે. $BCl_3$ એ લુઈસ એસિડ છે કારણ કે તે ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારે છે,પરંતુ તેમાં દાન કરવા માટે પ્રોટોન નથી. તેથી,આ સિદ્ધાંત તેની એસિડિકતા સમજાવી શકતો નથી. આ વિધાન સાચું છે.
$2$. વિકલ્પ $B$: $0.01 \ M \ NaOH$ માટે,$[OH^-] = 10^{-2} \ M$. તેથી,$pOH = -\log(10^{-2}) = 2$. તેથી,$pH = 14 - 2 = 12$. આ વિધાન ખોટું છે.
$3$. વિકલ્પ $C$: $25^{\circ}C$ તાપમાને પાણીનો આયનીય ગુણાકાર $(K_w)$ $10^{-14} \ mol^2 \ L^{-2}$ છે,$10^{-10}$ નથી. આ વિધાન ખોટું છે.
$4$. વિકલ્પ $D$: સાચું સમીકરણ $pH = -\log [H^+]$ છે. આ વિધાન ખોટું છે.

(D) આપેલા એસિડ માટે એસિડ વિયોજન અચળાંક $(K_a)$ નીચે મુજબ છે:
$HCN$: $K_a = 4.9 \times 10^{-10}$ $(III)$
$H_2C_2O_4$ (ઓક્ઝેલિક એસિડ): $K_a = 5.6 \times 10^{-2}$ $(IV)$
$H_2S$: $K_a = 8.9 \times 10^{-8}$ $(II)$
નિયાસિન (વિટામિન $B_3$): $K_a = 1.5 \times 10^{-5}$ $(V)$
તેથી,સાચી જોડી $A-III, B-IV, C-II, D-V$ છે.

(D) $H_3PO_4$ જેવા ત્રિ-બેઝિક એસિડ માટે ત્રણ આયનીકરણ અચળાંકો હોય છે. સમગ્ર આયનીકરણ અચળાંક $(K)$ એ ત્રણ તબક્કાઓના આયનીકરણ અચળાંકોનો ગુણાકાર છે.
તબક્કો $1$: $H_3PO_4 \rightleftharpoons H^+ + H_2PO_4^-$; $K_1 = \frac{[H^+][H_2PO_4^-]}{[H_3PO_4]}$ $(i)$
તબક્કો $2$: $H_2PO_4^- \rightleftharpoons H^+ + HPO_4^{2-}$; $K_2 = \frac{[H^+][HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^-]}$ $(ii)$
તબક્કો $3$: $HPO_4^{2-} \rightleftharpoons H^+ + PO_4^{3-}$; $K_3 = \frac{[H^+][PO_4^{3-}]}{[HPO_4^{2-}]}$ $(iii)$
ત્રણેય સમીકરણોનો સરવાળો કરતા કુલ પ્રક્રિયા મળે છે: $H_3PO_4 \rightleftharpoons 3H^+ + PO_4^{3-}$.
સમગ્ર સંતુલન અચળાંક $K = \frac{[H^+]^3[PO_4^{3-}]}{[H_3PO_4]}$ છે.
ત્રણેય ક્રમિક સંતુલન અચળાંકોનો ગુણાકાર કરતા:
$K_1 \times K_2 \times K_3 = \frac{[H^+][H_2PO_4^-]}{[H_3PO_4]} \times \frac{[H^+][HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^-]} \times \frac{[H^+][PO_4^{3-}]}{[HPO_4^{2-}]}$
$K_1 \times K_2 \times K_3 = \frac{[H^+]^3[PO_4^{3-}]}{[H_3PO_4]} = K$
તેથી,$K = K_1 \times K_2 \times K_3$.

(C) $Cl^{-}$ એ લુઈસ બેઇઝ છે,લુઈસ એસિડ નથી,કારણ કે તેનું અષ્ટક પૂર્ણ છે અને તેની પાસે દાન કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે.
$1.0 \times 10^{-8} \ M \ HCl$ માટે,પાણીમાંથી મળતા $H^{+}$ નું યોગદાન ધ્યાનમાં લેવું પડે છે,જેના પરિણામે $pH$ $7$ કરતા થોડો ઓછો (આશરે $6.98$) મળે છે.
$25^{\circ} C$ તાપમાને પાણીનો આયનીય ગુણાકાર $(K_w)$ $1.0 \times 10^{-14} \ mol^2 \ L^{-2}$ છે.
$AlCl_{3}$ અપૂર્ણ અષ્ટકને કારણે લુઈસ એસિડ તરીકે વર્તે છે,જે બ્રોન્સ્ટેડ-લોરી સિદ્ધાંત દ્વારા સમજાવી શકાતું નથી.

(A) એસિડની પ્રબળતા એ એસિડ વિયોજન અચળાંક $(K_a)$ ના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે. હાઈડ્રોહેલિક એસિડ માટે એસિડની પ્રબળતાનો ક્રમ $HI > HBr > HCl > HF$ છે.
આપેલ $K_a$ મૂલ્યોની સરખામણી કરતા:
$HI: 3.2 \times 10^9$ $(i)$
$HBr: 1.0 \times 10^9$ $(iv)$
$HCl: 1.3 \times 10^6$ $(iii)$
$HF: 3.5 \times 10^{-4}$ $(ii)$
તેથી,સાચી જોડ $A-(i), B-(ii), C-(iii), D-(iv)$ છે.

(D) હાઇડ્રોજન હેલાઇડ્સમાં સૌથી પ્રબળ એસિડ $HI$ છે.
જેમ હેલોજનનું કદ વધે છે,તેમ બંધ લંબાઈ વધે છે અને પરિણામે બંધ ઉર્જા ઘટે છે.
તેથી,$HI$ સરળતાથી $H^{\oplus}$ આયનો મુક્ત કરે છે અને ઉચ્ચ એસિડિક ગુણધર્મ દર્શાવે છે.

(C) ડાયપ્રોટિક એસિડ એ એસિડ છે જે અણુ દીઠ બે પ્રોટોન ($H^+$ આયનો) દાન કરી શકે છે.
$1$. સાઇટ્રિક એસિડ $(C_6H_8O_7)$ એ ટ્રાયપ્રોટિક એસિડ છે.
$2$. ક્રોમિક એસિડ $(H_2CrO_4)$ એ ડાયપ્રોટિક એસિડ છે.
$3$. ઓક્ઝેલિક એસિડ $(H_2C_2O_4)$ એ ડાયપ્રોટિક એસિડ છે.
$4$. પાયરોસલ્ફ્યુરિક એસિડ $(H_2S_2O_7)$ એ ડાયપ્રોટિક એસિડ છે.
$5$. સલ્ફ્યુરસ એસિડ $(H_2SO_3)$ એ ડાયપ્રોટિક એસિડ છે.
આમ,આપેલી યાદીમાં $4$ ડાયપ્રોટિક એસિડ છે.

(A) ઓર્થોફોસ્ફોરિક એસિડ $H_3PO_4$ છે. તેનું વિયોજન નીચે મુજબ થાય છે:
$(I)$. $H_3PO_4 \rightleftharpoons H_2PO_4^{-} + H^{+}$
$(II)$. $H_2PO_4^{-} \rightleftharpoons HPO_4^{2-} + H^{+}$
$(III)$. $HPO_4^{2-} \rightleftharpoons PO_4^{3-} + H^{+}$
તે સંપૂર્ણ વિયોજન દરમિયાન $3$ $H^{+}$ આયનો મુક્ત કરે છે,તેથી વિયોજન પામી શકે તેવા પ્રોટોનની સંખ્યા $3$ છે.

(A) ઓક્સો-એસિડમાં મધ્યસ્થ પરમાણુનો ઓક્સિડેશન આંક વધવાની સાથે એસિડની પ્રબળતા વધે છે.
$HClO_{3}$ માટે,$Cl$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+5$ છે.
$HClO_{2}$ માટે,$Cl$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+3$ છે.
$HOCl$ માટે,$Cl$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+1$ છે.
$HOBr$ માટે,$Br$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+1$ છે.
આમ,$HClO_{3}$ માં મધ્યસ્થ પરમાણુનો ઓક્સિડેશન આંક સૌથી વધુ હોવાથી,તે આપેલા સંયોજનોમાં સૌથી પ્રબળ બ્રોન્સ્ટેડ એસિડ છે.