Ionisation energy Questions in Hindi

(D) आयनन विभव वह ऊर्जा है जो एक विलगित गैसीय परमाणु के सबसे बाहरी कोश से एक इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए आवश्यक होती है।
जैसे-जैसे परमाणु त्रिज्या बढ़ती है,नाभिक और सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉन के बीच की दूरी बढ़ जाती है।
इससे नाभिक और संयोजी इलेक्ट्रॉन के बीच आकर्षण बल में कमी आती है।
परिणामस्वरूप,इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है,जिसका अर्थ है कि परमाणु त्रिज्या में वृद्धि के साथ आयनन विभव घटता है।

(B) आयनन ऊर्जा के लिए सही क्रम $B < Be < C < O < N$ है।
आवर्त में बाएं से दाएं जाने पर,परमाणु क्रमांक में वृद्धि के साथ,आयनन एन्थैल्पी सामान्यतः बढ़ती है।
हालाँकि,इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के कारण दो मुख्य अपवाद हैं:
$(1)$ $B$ की आयनन ऊर्जा $ < $ $Be$ की आयनन ऊर्जा। इसका कारण यह है कि $Be$ $(1s^2 2s^2)$ में पूर्णतः भरा हुआ $2s$ उपकोश है,जो $B$ $(1s^2 2s^2 2p^1)$ के $2p^1$ इलेक्ट्रॉन की तुलना में अधिक स्थिर है।
$(2)$ $O$ की आयनन ऊर्जा $ < $ $N$ की आयनन ऊर्जा। नाइट्रोजन $(1s^2 2s^2 2p^3)$ में अर्ध-पूरित $2p$ उपकोश है,जो अतिरिक्त स्थिर होता है। इसलिए,$O$ $(1s^2 2s^2 2p^4)$ की तुलना में $N$ से एक इलेक्ट्रॉन निकालने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

(C) एक आवर्त में,प्रथम आयनन एन्थैल्पी सामान्यतः बाएं से दाएं बढ़ती है। हालाँकि,$O$ $(2s^2 2p^4)$ की तुलना में $N$ $(2s^2 2p^3)$ में स्थिर अर्ध-पूरित $p$-ऑर्बिटल विन्यास होता है।
इस स्थिरता के कारण,$N$ की आयनन एन्थैल्पी $O$ से अधिक होती है।
अतः,प्रथम आयनन एन्थैल्पी का सही क्रम $B < C < O < N$ है।
इस प्रकार,$B < C < N < O$ व्यवस्था गलत है।

(C) आवर्त में बाएं से दाएं जाने पर प्रभावी नाभिकीय आवेश में वृद्धि और परमाणु आकार में कमी के कारण प्रथम आयनन एन्थैल्पी बढ़ती है।
हालाँकि,स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के कारण कुछ अपवाद होते हैं।
$Be$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1s^2 2s^2$ है,जो $B (1s^2 2s^2 2p^1)$ से अधिक स्थिर है।
इसलिए,$Be$ की आयनन एन्थैल्पी $B$ से अधिक होती है।
अतः,दिए गए तत्वों के लिए सही घटता क्रम $F > N > C > Be > B$ है।

(D) $N$ $(1s^2, 2s^2, 2p^3)$ की प्रथम आयनन ऊर्जा $O$ $(1s^2, 2s^2, 2p^4)$ से अधिक होती है क्योंकि $N$ में स्थिर,अर्ध-पूरित $2p$ उपकोष होता है।
आवर्त में बाएं से दाएं जाने पर प्रभावी नाभिकीय आवेश बढ़ता है,न कि घटता है।
अतः,कथन और कारण दोनों गलत हैं।

(C) कथन सही है क्योंकि तत्व स्थिर उत्कृष्ट गैस विन्यास प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉन खोने की प्रवृत्ति रखते हैं।
कारण गलत है क्योंकि आयनन एन्थैल्पी को एक विलगित गैसीय परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए $\text{आवश्यक}$ (अवशोषित) ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया जाता है,न कि मुक्त होने वाली ऊर्जा के रूप में।

(B) आवर्त में बाएं से दाएं जाने पर प्रभावी नाभिकीय आवेश में वृद्धि के कारण प्रथम आयनन एन्थैल्पी सामान्यतः बढ़ती है।
हालांकि,स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के कारण इसमें विचलन होते हैं।
द्वितीय आवर्त के तत्वों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास:
$Li (2s^1)$,$Be (2s^2)$,$B (2s^2 2p^1)$,$C (2s^2 2p^2)$,$N (2s^2 2p^3)$,$O (2s^2 2p^4)$,$F (2s^2 2p^5)$,$Ne (2s^2 2p^6)$.
$Be$ में पूर्णतः भरे हुए $2s$ कक्षक के कारण इसकी आयनन ऊर्जा $B$ से अधिक होती है।
$N$ में अर्ध-पूर्ण $2p$ उपकोश के कारण इसकी आयनन ऊर्जा $O$ से अधिक होती है।
सही क्रम: $Li < B < Be < C < O < N < F < Ne$ है।

(A) इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इस प्रकार हैं:
$Na = [Ne] 3s^{1}$
$Mg = [Ne] 3s^{2}$
$Al = [Ne] 3s^{2} 3p^{1}$
$Si = [Ne] 3s^{2} 3p^{2}$
आवर्त में सामान्यतः आयनन ऊर्जा बढ़ती है,लेकिन $Mg$ में $3s$ कक्षक पूर्णतः भरे होने के कारण इसकी आयनन ऊर्जा $Al$ से अधिक होती है।
मान हैं:
$Na = 496 \ kJ/mol$
$Mg = 737 \ kJ/mol$
$Al = 577 \ kJ/mol$
$Si = 786 \ kJ/mol$
अतः,सही क्रम $496, 737, 577, 786$ है।

(A) $IE$ मान दर्शाते हैं कि धातु $I^{st}$ समूह से संबंधित है क्योंकि दूसरी $IE$ बहुत अधिक है (केवल एक संयोजी इलेक्ट्रॉन है)।
अतः,धातु हाइड्रॉक्साइड $MOH$ प्रकार का होगा।
$HCl$ के साथ अभिक्रिया:
$MOH + HCl \rightarrow MCl + H_{2}O$
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$1 \; mol$ $MOH$ को $1 \; mol$ $HCl$ की आवश्यकता होती है।
$H_{2}SO_{4}$ के साथ अभिक्रिया:
$MOH + \frac{1}{2} H_{2}SO_{4} \rightarrow \frac{1}{2} M_{2}SO_{4} + H_{2}O$
स्टोइकियोमेट्री के अनुसार,$1 \; mol$ $MOH$ को $0.5 \; mol$ $H_{2}SO_{4}$ की आवश्यकता होती है।

(A) $Be$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1s^{2} 2s^{2}$ है।
$B$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1s^{2} 2s^{2} 2p^{1}$ है।
कथन $(I)$ सही है: $2p$ इलेक्ट्रॉन को निकालना आसान है क्योंकि यह $2s$ की तुलना में कम स्थिर है।
कथन $(II)$ सही है: $B$ में $2p$ इलेक्ट्रॉन $1s^{2} 2s^{2}$ कोर द्वारा अधिक परिरक्षण अनुभव करता है।
कथन $(III)$ सही है: $2s$ कक्षक नाभिक के करीब है और $2p$ की तुलना में अधिक भेदन क्षमता रखता है।
कथन $(IV)$ गलत है: $B$ की परमाणु त्रिज्या $Be$ से छोटी होती है।
अतः,कथन $(I), (II)$ और $(III)$ सही हैं।

(A) $Al$ के लिए प्रथम आयनन एन्थैल्पी $575 \, kJ \, mol^{-1}$ के अधिक निकट होगी।
तीसरे आवर्त में,प्रभावी नाभिकीय आवेश में वृद्धि के कारण सामान्यतः बाएं से दाएं जाने पर आयनन एन्थैल्पी बढ़ती है।
हालांकि,$Mg$ $(3s^2)$ में पूर्णतः भरे हुए कक्षक होते हैं,जो इसे $Al$ $(3s^2 3p^1)$ की तुलना में अधिक स्थिर बनाते हैं।
इसलिए,$Al$ की प्रथम आयनन एन्थैल्पी $Mg$ $(737 \, kJ \, mol^{-1})$ से कम होती है।
चूंकि $575 \, kJ \, mol^{-1}$,$737 \, kJ \, mol^{-1}$ से कम है,इसलिए यह सही अनुमान है।

(N/A) $Na$ की प्रथम आयनन एन्थैल्पी $Mg$ से कम होने के दो मुख्य कारण हैं:
$1.$ $Na$ $([Ne] 3s^1)$ का परमाणु आकार $Mg$ $([Ne] 3s^2)$ से बड़ा होता है।
$2.$ $Mg$ का प्रभावी नाभिकीय आवेश $Na$ से अधिक होता है।
परिणामस्वरूप,$Mg$ से पहले इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा $Na$ की तुलना में अधिक होती है।
हालाँकि,$Na$ की दूसरी आयनन एन्थैल्पी $Mg$ से अधिक होती है। पहले इलेक्ट्रॉन को खोने के बाद,$Na^+$ स्थिर उत्कृष्ट गैस विन्यास $(1s^2 2s^2 2p^6)$ प्राप्त कर लेता है। इस स्थिर विन्यास से दूसरा इलेक्ट्रॉन निकालने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
इसके विपरीत,$Mg^+$ $([Ne] 3s^1)$ के पास अभी भी $3s$-कक्षक में एक इलेक्ट्रॉन होता है। इस इलेक्ट्रॉन को निकालना $Na^+$ के स्थिर उत्कृष्ट गैस कोर से इलेक्ट्रॉन निकालने की तुलना में अपेक्षाकृत आसान है। इसलिए,$Na$ की दूसरी आयनन एन्थैल्पी $Mg$ से काफी अधिक होती है।

(N/A) मुख्य समूह के तत्वों की आयनन एन्थैल्पी के एक समूह में नीचे जाने पर घटने के लिए जिम्मेदार कारक निम्नलिखित हैं:
$(i)$ परमाणु आकार में वृद्धि: जैसे-जैसे हम एक समूह में नीचे जाते हैं,इलेक्ट्रॉन कोशों की संख्या बढ़ती है,जिससे परमाणु आकार में क्रमिक वृद्धि होती है। नाभिक और संयोजी इलेक्ट्रॉनों के बीच की दूरी बढ़ने के कारण,स्थिर वैद्युत आकर्षण कम हो जाता है,जिससे संयोजी इलेक्ट्रॉनों को निकालना आसान हो जाता है।
$(ii)$ परिरक्षण प्रभाव (shielding effect) में वृद्धि: जैसे-जैसे हम एक समूह में नीचे जाते हैं,आंतरिक इलेक्ट्रॉन कोशों की संख्या बढ़ती है। इसके परिणामस्वरूप आंतरिक कोर इलेक्ट्रॉनों द्वारा संयोजी इलेक्ट्रॉनों पर परिरक्षण प्रभाव बढ़ जाता है। परिणामस्वरूप,संयोजी इलेक्ट्रॉनों द्वारा अनुभव किया जाने वाला प्रभावी नाभिकीय आवेश कम हो जाता है,जिससे उन्हें निकालने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

(N/A) एक समूह में नीचे जाने पर,परमाणु आकार और परिरक्षण प्रभाव में वृद्धि के कारण आयनन एन्थैल्पी सामान्यतः घटती है।
इस प्रकार,समूह $13$ में नीचे जाने पर,$B$ से $Al$ तक आयनन एन्थैल्पी घटती है।
हालाँकि,$Ga$ की आयनन एन्थैल्पी $Al$ से अधिक है क्योंकि $Ga$,$d$-ब्लॉक तत्वों के बाद आता है।
$d$-इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रदान किया गया परिरक्षण प्रभाव कमजोर होता है,जिससे $Ga$ में संयोजी इलेक्ट्रॉनों द्वारा अधिक प्रभावी नाभिकीय आवेश का अनुभव किया जाता है।
$Ga$ से $In$ की ओर जाने पर,परमाणु आकार में वृद्धि के कारण आयनन एन्थैल्पी घटती है।
अंत में,$In$ से $Tl$ की ओर जाने पर,आयनन एन्थैल्पी बढ़ती है क्योंकि $Tl$,$4f$ और $5d$ कक्षकों के बाद आता है।
$f$ और $d$ इलेक्ट्रॉनों के कमजोर परिरक्षण प्रभाव के कारण प्रभावी नाभिकीय आवेश बढ़ जाता है,जो संयोजी इलेक्ट्रॉन को अधिक मजबूती से बांधे रखता है।

(N/A) किसी परमाणु की आयनन एन्थैल्पी उस परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या और नाभिकीय आवेश (प्रोटॉन की संख्या) पर निर्भर करती है।
चूंकि एक ही तत्व के समस्थानिकों में प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है।
इसलिए,दोनों समस्थानिकों के लिए इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और संयोजी इलेक्ट्रॉनों द्वारा अनुभव किया जाने वाला प्रभावी नाभिकीय आवेश समान रहता है।
परिणामस्वरूप,एक ही तत्व के दो समस्थानिकों के लिए प्रथम आयनन एन्थैल्पी समान होती है।

(D) कम मुख्य क्वांटम संख्या $(n)$ वाले कक्षकों में इलेक्ट्रॉन नाभिक के करीब होते हैं और उच्च $n$ मान वाले कक्षकों के इलेक्ट्रॉनों की तुलना में अधिक मजबूत आकर्षण बल का अनुभव करते हैं।
इसलिए,कम $n$ मान वाले कक्षक से इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
इसके विपरीत,उच्च $n$ मान वाले कक्षक से इलेक्ट्रॉन को हटाना आसान होता है।
अतः,कथन $(d)$ गलत है।

(N/A) कार्बन ($14$ वें समूह का पहला तत्व) की आयनन एन्थैल्पी बहुत अधिक $(1086 \, kJ/mol)$ होती है।
यह इसके छोटे आकार के कारण अपेक्षित है।
हालाँकि,समूह में नीचे सिलिकॉन की ओर जाने पर,एन्थैल्पी में तीव्र गिरावट $(786 \, kJ/mol)$ आती है।
इसका कारण यह है कि समूह में नीचे जाने पर तत्वों के परमाणु आकार में उल्लेखनीय वृद्धि होती है,जिससे संयोजी इलेक्ट्रॉनों पर प्रभावी नाभिकीय आकर्षण कम हो जाता है।

(N/A) सामान्यतः,आवर्त सारणी में बाएं से दाएं जाने पर आयनन एन्थैल्पी का मान बढ़ता है।
$(i)$ $\Delta_{i}H(Be) > \Delta_{i}H(B)$: $Be$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1s^2 2s^2$ है,जो पूर्णतः भरा हुआ है,जबकि $B$ का विन्यास $1s^2 2s^2 2p^1$ है। $2s$ कक्षक की भेदन क्षमता $2p$ से अधिक होने के कारण $Be$ से इलेक्ट्रॉन निकालना कठिन है।
$(ii)$ $O$ की आयनन एन्थैल्पी $N$ और $F$ से कम है क्योंकि $N$ में अर्ध-पूरित $2p^3$ विन्यास है जो अधिक स्थायी है,और $F$ का प्रभावी नाभिकीय आवेश अधिक है। $O$ में इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण के कारण आयनन एन्थैल्पी कम हो जाती है।

(N/A) एक आवर्त में,प्रथम आयनन एन्थैल्पी सामान्यतः बाएं से दाएं जाने पर बढ़ती है। इसका कारण यह है कि आवर्त में आगे बढ़ने पर परमाणु त्रिज्या घटती है और प्रभावी नाभिकीय आवेश बढ़ता है,जिससे इलेक्ट्रॉन को निकालना कठिन हो जाता है।
हालाँकि,इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के कारण कुछ अपवाद हैं:
$1$. $Be$ $(1s^2 2s^2)$ की आयनन एन्थैल्पी $B$ $(1s^2 2s^2 2p^1)$ से अधिक है क्योंकि $Be$ में $2s$ कक्षक पूरी तरह से भरा हुआ है,जो अधिक स्थिर है।
$2$. $N$ $(1s^2 2s^2 2p^3)$ की आयनन एन्थैल्पी $O$ $(1s^2 2s^2 2p^4)$ से अधिक है क्योंकि $N$ में $2p$ उपकोष आधा भरा हुआ है,जो अतिरिक्त स्थिरता प्रदान करता है।

(N/A) आयनन एन्थैल्पी और परमाणु त्रिज्या एक-दूसरे से निकटता से संबंधित हैं।
जब हम एक समूह में ऊपर से नीचे जाते हैं,तो नई इलेक्ट्रॉन कक्षाओं के जुड़ने के कारण परमाणु त्रिज्या बढ़ती है।
जैसे-जैसे हम समूह में नीचे जाते हैं,सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉन नाभिक से अधिक दूरी पर स्थित होता है और आंतरिक कक्षाओं की संख्या बढ़ जाती है,जिससे परिरक्षण प्रभाव (शील्डिंग इफेक्ट) अधिक स्पष्ट हो जाता है।
यद्यपि नाभिकीय आवेश बढ़ता है,लेकिन बढ़ी हुई दूरी और परिरक्षण प्रभाव का प्रभाव नाभिकीय आवेश में वृद्धि से अधिक होता है।
परिणामस्वरूप,नाभिक और संयोजी इलेक्ट्रॉन के बीच आकर्षण बल कम हो जाता है,जिससे इलेक्ट्रॉन को निकालना आसान हो जाता है।
इसलिए,समूह में ऊपर से नीचे जाने पर आयनन एन्थैल्पी घटती है।

मुख्य समूह के तत्वों के भीतर,जैसे-जैसे हम समूह में नीचे जाते हैं,आयनन एन्थैल्पी नियमित रूप से घटती है। यह निम्नलिखित कारकों के कारण होता है:
$(i)$ परमाणु आकार: समूह में नीचे जाने पर,एक अतिरिक्त मुख्य ऊर्जा कोश $(n)$ के कारण परमाणु आकार में क्रमिक वृद्धि होती है।
$(ii)$ परिरक्षण प्रभाव (Shielding effect): आंतरिक इलेक्ट्रॉनों की संख्या में वृद्धि के कारण सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉन पर परिरक्षण प्रभाव में वृद्धि होती है।
$(iii)$ नाभिकीय आवेश: समूह में ऊपर से नीचे जाने पर,नाभिकीय आवेश बढ़ता है।
परमाणु आकार में वृद्धि और परिरक्षण प्रभाव का प्रभाव,नाभिकीय आवेश में वृद्धि के प्रभाव से कहीं अधिक होता है।
परिणामस्वरूप,जैसे-जैसे हम समूह में नीचे जाते हैं,इलेक्ट्रॉन नाभिक से कम मजबूती से बंधा रहता है।
अतः,एक समूह में आयनन एन्थैल्पी में क्रमिक कमी आती है।

(N/A) आयनन एन्थैल्पी का क्रम $3^{rd} > 2^{nd} > 1^{st}$ है।
इसका कारण यह है कि,जैसे ही एक इलेक्ट्रॉन हटाया जाता है,शेष इलेक्ट्रॉन अधिक प्रभावी नाभिकीय आवेश का अनुभव करते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण कम हो जाता है और नाभिकीय आवेश स्थिर रहता है।
परिणामस्वरूप,नाभिक और शेष इलेक्ट्रॉनों के बीच आकर्षण बढ़ जाता है,जिससे बाद के इलेक्ट्रॉनों को हटाने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

(A) $Na$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ne] 3s^{1}$ है और $Mg$ का $[Ne] 3s^{2}$ है।
$Mg$ का विन्यास $Na$ की तुलना में अधिक स्थिर (पूर्णतः भरा हुआ होने के कारण) है।
इसलिए,$Mg$ की प्रथम आयनन एन्थैल्पी $Na$ से अधिक है।
$Na$ से एक इलेक्ट्रॉन निकलने के बाद,यह $Ne$ $(1s^{2} 2s^{2} 2p^{6})$ का स्थिर उत्कृष्ट गैस विन्यास प्राप्त कर लेता है।
दूसरी ओर,$Mg$ के लिए प्रथम आयनन के बाद विन्यास $[Ne] 3s^{1}$ हो जाता है।
इस प्रकार,$Na^{+}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $Mg^{+}$ से अधिक स्थिर है,जिससे $Na^{+}$ से दूसरा इलेक्ट्रॉन निकालना $Mg^{+}$ की तुलना में बहुत कठिन हो जाता है।
$Na ([Ne] 3s^{1}) \longrightarrow Na^{+} ([Ne]) + e^{-}$
$Mg ([Ne] 3s^{2}) \longrightarrow Mg^{+} ([Ne] 3s^{1}) + e^{-}$
$IE_{1}(Na) < IE_{1}(Mg)$
$IE_{2}(Na) > IE_{2}(Mg)$

(N/A) 'विलगित गैसीय परमाणु' $(isolated gaseous atom)$ का अर्थ है कि परमाणु गैसीय अवस्था में अन्य परमाणुओं के प्रभाव से मुक्त होना चाहिए। यह सुनिश्चित करता है कि मापी गई ऊर्जा केवल इलेक्ट्रॉन को हटाने या जोड़ने के कारण है,न कि अंतर-परमाणु बलों या बंध वियोजन ऊर्जा के कारण।
'मूल अवस्था' $(ground state)$ परमाणु की न्यूनतम ऊर्जा अवस्था को संदर्भित करती है। इन गुणों को मूल अवस्था में परिभाषित करने से स्थिरता बनी रहती है,क्योंकि उत्तेजित अवस्थाओं से मापन करने पर अलग और गैर-मानक मान प्राप्त होंगे।

(N/A) समस्थानिक एक ही तत्व के वे परमाणु होते हैं जिनका परमाणु क्रमांक समान होता है लेकिन द्रव्यमान संख्या भिन्न होती है।
इसलिए,उनमें इलेक्ट्रॉनों की संख्या और परमाणु आवेश (प्रोटॉन) समान होते हैं।
अतः,उनकी प्रथम आयनन एन्थैल्पी लगभग समान होगी।

(N/A) $Na$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ne] 3s^1$ है और $Mg$ का $[Ne] 3s^2$ है।
चूंकि $Na$ के बाहरी कोश में केवल एक इलेक्ट्रॉन है,इसलिए $Mg$ (जिसका $3s^2$ विन्यास पूर्णतः भरा और स्थिर है) की तुलना में $Na$ से पहला इलेक्ट्रॉन निकालना आसान है। अतः,$Na$ की प्रथम आयनन एन्थैल्पी $Mg$ से कम है।
पहला इलेक्ट्रॉन निकलने के बाद,$Na^+$ उत्कृष्ट गैस $Ne$ $(1s^2 2s^2 2p^6)$ का स्थिर विन्यास प्राप्त कर लेता है। $Na^+$ से दूसरा इलेक्ट्रॉन निकालने के लिए इस स्थिर अष्टक को तोड़ना पड़ता है,जो बहुत कठिन है।
इसके विपरीत,$Mg^+$ का विन्यास $[Ne] 3s^1$ है। $Mg^+$ से दूसरा इलेक्ट्रॉन निकालना आसान है क्योंकि यह $Ne$ का स्थिर उत्कृष्ट गैस विन्यास प्राप्त कर लेता है। इसलिए,$Na$ की दूसरी आयनन एन्थैल्पी $Mg$ की तुलना में काफी अधिक है।

(N/A) आवर्त सारणी में बाएं से दाएं जाने पर सामान्यतः प्रथम आयनन एन्थैल्पी बढ़ती है,जिसका मुख्य कारण प्रभावी नाभिकीय आवेश में वृद्धि और परमाणु त्रिज्या में कमी है।
हालाँकि,इस प्रवृत्ति में कुछ विचलन देखे जाते हैं:
$1$. $Be$ $(1s^2 2s^2)$ की आयनन एन्थैल्पी $B$ $(1s^2 2s^2 2p^1)$ से अधिक है। इसका कारण यह है कि $Be$ में $2s$ कक्षक पूर्णतः भरा हुआ है,जो अधिक स्थायी है,इसलिए $B$ के $2p$ इलेक्ट्रॉन की तुलना में $Be$ से इलेक्ट्रॉन निकालने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
$2$. $N$ $(1s^2 2s^2 2p^3)$ की आयनन एन्थैल्पी $O$ $(1s^2 2s^2 2p^4)$ से अधिक है। इसका कारण यह है कि $N$ में $2p$ उपकोष अर्ध-पूर्ण भरा हुआ है,जो अतिरिक्त स्थिरता प्रदान करता है। $O$ में,एक इलेक्ट्रॉन निकालने पर यह अधिक स्थायी अर्ध-पूर्ण $p$-कक्षक विन्यास प्राप्त करता है,इसलिए $N$ की तुलना में $O$ से इलेक्ट्रॉन निकालना आसान है।

(N/A) आयनन एन्थैल्पी: एक विलगित गैसीय परमाणु से सबसे शिथिल रूप से बंधे इलेक्ट्रॉन को हटाकर उसे गैसीय धनायन में बदलने के लिए आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा को उसकी आयनन एन्थैल्पी कहा जाता है। इसे $\Delta_{i}H$ द्वारा दर्शाया जाता है।
आयनन एन्थैल्पी को प्रभावित करने वाले कारक:
$(i)$ नाभिकीय आवेश: जैसे-जैसे नाभिकीय आवेश बढ़ता है,आयनन एन्थैल्पी बढ़ती है। इसका कारण यह है कि नाभिकीय आवेश में वृद्धि के साथ,बाहरी कोश के इलेक्ट्रॉन नाभिक द्वारा अधिक मजबूती से बंधे होते हैं,और इसलिए उस इलेक्ट्रॉन को परमाणु से बाहर निकालने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
$(ii)$ परमाणु आकार या त्रिज्या: जैसे-जैसे परमाणु का आकार बढ़ता है,आयनन एन्थैल्पी घटती है। परमाणु त्रिज्या में वृद्धि के साथ बाहरी इलेक्ट्रॉन और नाभिक के बीच की दूरी बढ़ जाती है,और बाहरी इलेक्ट्रॉन पर आकर्षण बल कम हो जाता है। परिणामस्वरूप,बाहरी इलेक्ट्रॉन कम मजबूती से बंधे होते हैं और उन्हें हटाने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
$(iii)$ इलेक्ट्रॉनों का भेदन प्रभाव (Penetration effect): जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनों का भेदन प्रभाव बढ़ता है,आयनन एन्थैल्पी बढ़ती है। बहु-इलेक्ट्रॉन परमाणुओं में,$s$-कक्षक के इलेक्ट्रॉनों के नाभिक के पास होने की प्रायिकता अधिकतम होती है,और यह प्रायिकता $p$,$d$,और $f$ कक्षकों के लिए घटती जाती है।

(N/A) कार्बन (समूह $14$ का पहला तत्व) की आयनन एन्थैल्पी बहुत अधिक $(1086 \ kJ/mol)$ होती है। यह इसके छोटे आकार के कारण अपेक्षित है।
हालाँकि,समूह में नीचे सिलिकॉन की ओर जाने पर,आयनन एन्थैल्पी में भारी कमी $(786 \ kJ/mol)$ आती है।
यह महत्वपूर्ण कमी मुख्य रूप से समूह में नीचे जाने पर तत्वों के परमाणु आकार में होने वाली उल्लेखनीय वृद्धि के कारण है,जो संयोजी इलेक्ट्रॉनों पर प्रभावी नाभिकीय आकर्षण को कम कर देती है।

(A) आयनन ऊर्जा को उस न्यूनतम ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया जाता है जो अपनी मूल अवस्था में एक पृथक गैसीय परमाणु से सबसे ढीले बंधे इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए आवश्यक होती है।
गणितीय रूप से,इसे इस प्रकार दर्शाया जाता है: $X(g) + \text{Energy} \rightarrow X^+(g) + e^-$.

(N/A) किसी भी समूह में ऊपर से नीचे जाने पर आयनन एन्थैल्पी नियमित रूप से घटती है।
इस प्रवृत्ति को निम्नलिखित कारकों द्वारा समझाया गया है:
$(i)$ परमाणु आकार: ऊपर से नीचे जाने पर,प्रत्येक क्रमिक तत्व पर एक नए मुख्य ऊर्जा कोश के जुड़ने के कारण परमाणु आकार बढ़ता है। यह संयोजी इलेक्ट्रॉनों और नाभिक के बीच की दूरी को बढ़ाता है,जिससे आकर्षण बल कम हो जाता है,और आयनन एन्थैल्पी घट जाती है।
$(ii)$ परिरक्षण प्रभाव (Shielding effect): नए कोशों के जुड़ने से परिरक्षण प्रभाव बढ़ता है,जो संयोजी इलेक्ट्रॉनों द्वारा अनुभव किए जाने वाले प्रभावी नाभिकीय आवेश को कम करता है,जिससे आयनन एन्थैल्पी में कमी आती है।
$(iii)$ नाभिकीय आवेश: हालांकि परमाणु क्रमांक के साथ नाभिकीय आवेश बढ़ता है,लेकिन परमाणु आकार में वृद्धि और स्क्रीनिंग प्रभाव का संयुक्त प्रभाव बढ़े हुए नाभिकीय आवेश की भरपाई कर देता है। परिणामस्वरूप,संयोजी इलेक्ट्रॉन नाभिक द्वारा कम मजबूती से बंधे होते हैं और समूह में नीचे जाने पर आयनन एन्थैल्पी घटती जाती है।
तुलना: समूह-$1$ के तत्वों (क्षार धातुएं) की आयनन एन्थैल्पी अपने संबंधित आवर्तों में सबसे कम होती है क्योंकि उनका परमाणु आकार सबसे बड़ा होता है। समूह-$17$ के तत्वों (हैलोजन) की आयनन एन्थैल्पी अपने संबंधित आवर्तों में सबसे अधिक होती है,जिसका कारण उनका छोटा परमाणु आकार और उच्च प्रभावी नाभिकीय आवेश है।

(N/A) किसी तत्व की इलेक्ट्रॉन त्यागने की प्रवृत्ति के मात्रात्मक माप को आयनन एन्थैल्पी द्वारा दर्शाया जाता है।
"अपनी मूल अवस्था में एक विलगित गैसीय उदासीन परमाणु $(X)$ से एक इलेक्ट्रॉन निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा को आयनन एन्थैल्पी कहा जाता है।"
$X_{(g)} + \Delta_{i}H = X_{(g)}^{+} + e^{-}$
जहाँ $\Delta_{i}H$ प्रथम आयनन एन्थैल्पी है।
आयनन एन्थैल्पी की $SI$ इकाई $kJ \ mol^{-1}$ या $J \ mol^{-1}$ है।

(B) द्वितीय आयनन एन्थैल्पी को एक विलगित गैसीय आयन से दूसरे सबसे शिथिल रूप से बंधे इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए आवश्यक ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया जाता है।
इसे निम्नलिखित प्रक्रिया द्वारा दर्शाया जाता है: $M^+(g) \rightarrow M^{2+}(g) + e^-$.

(A) किसी भी तत्व के लिए,इलेक्ट्रॉनों को हटाने के लिए आवश्यक ऊर्जा क्रमिक रूप से बढ़ती है क्योंकि जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन हटाए जाते हैं,प्रभावी नाभिकीय आवेश बढ़ता जाता है।
इसलिए,क्रम $IE_1 < IE_2 < IE_3 < \dots$ है।
इसका कारण यह है कि पहले इलेक्ट्रॉन के हटने के बाद,शेष इलेक्ट्रॉन नाभिक द्वारा अधिक मजबूती से आकर्षित होते हैं,जिससे बाद के इलेक्ट्रॉनों को हटाना कठिन हो जाता है।

(C) प्रथम आयनन एन्थैल्पी वह ऊर्जा है जो एक उदासीन परमाणु से पहले इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए आवश्यक होती है।
पहले इलेक्ट्रॉन के निष्कासन के बाद,शेष इलेक्ट्रॉन नाभिक द्वारा अधिक मजबूती से आकर्षित होते हैं क्योंकि प्रति इलेक्ट्रॉन प्रभावी नाभिकीय आवेश बढ़ जाता है।
परिणामस्वरूप,दूसरे और तीसरे इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए काफी अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है,जिससे $1^{st} < 2^{nd} < 3^{rd}$ का क्रम प्राप्त होता है।

(A) किसी भी आवर्त में,प्रभावी नाभिकीय आवेश में वृद्धि और परमाणु आकार में कमी के कारण बाएं से दाएं जाने पर आयनन एन्थैल्पी बढ़ती है।
उत्कृष्ट गैसों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $ns^2 np^6$ स्थिर होता है,इसलिए उनकी आयनन एन्थैल्पी अधिकतम होती है।
क्षार धातुओं का परमाणु आकार सबसे बड़ा और प्रभावी नाभिकीय आवेश सबसे कम होता है,इसलिए उनकी आयनन एन्थैल्पी न्यूनतम होती है।

(N/A) आयनन एन्थैल्पी की प्रवृत्तियों को समझने के लिए विचारणीय कारक निम्नलिखित हैं:
$(i)$ इलेक्ट्रॉनों का नाभिक के प्रति आकर्षण (प्रभावी नाभिकीय आवेश)।
$(ii)$ इलेक्ट्रॉनों के बीच प्रतिकर्षण (परिरक्षण प्रभाव या स्क्रीनिंग प्रभाव)।

(D) आयनन एन्थैल्पी निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:
$1$. परमाणु आकार: जैसे-जैसे परमाणु का आकार बढ़ता है,नाभिक और संयोजी इलेक्ट्रॉनों के बीच की दूरी बढ़ती है,जिससे आयनन एन्थैल्पी कम हो जाती है।
$2$. नाभिकीय आवेश: जैसे-जैसे नाभिकीय आवेश बढ़ता है,नाभिक और संयोजी इलेक्ट्रॉनों के बीच आकर्षण बढ़ता है,जिससे आयनन एन्थैल्पी बढ़ जाती है।
$3$. परिरक्षण प्रभाव: आंतरिक कोश के इलेक्ट्रॉन संयोजी इलेक्ट्रॉनों को नाभिकीय आवेश से बचाते हैं,जिससे प्रभावी नाभिकीय आवेश कम हो जाता है और आयनन एन्थैल्पी घट जाती है।
$4$. इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: स्थिर विन्यास (जैसे पूर्ण भरे हुए या अर्ध-पूर्ण भरे हुए उपकोश) वाले परमाणुओं की आयनन एन्थैल्पी अधिक होती है।

(A) आयनन एन्थैल्पी सामान्यतः आवर्त में बाएं से दाएं जाने पर बढ़ती है और समूह में ऊपर से नीचे जाने पर घटती है।
$(i)$ $Ne > Ar$ (समूह में नीचे जाने पर आकार बढ़ता है,अतः $IE$ घटती है)।
$(ii)$ $F > Cl$ (समूह में नीचे जाने पर आकार बढ़ता है,अतः $IE$ घटती है)।
$(iii)$ $F > O$ (आवर्त में बाएं से दाएं जाने पर प्रभावी नाभिकीय आवेश बढ़ता है,अतः $IE$ बढ़ती है)।
$(iv)$ $N > O$ ($N$ का अर्ध-पूरित $2p^3$ विन्यास अधिक स्थायी है,जिससे इसकी $IE$ $O$ से अधिक होती है)।
$(v)$ $Na > K$ (समूह में नीचे जाने पर आकार बढ़ता है,अतः $IE$ घटती है)।
$(vi)$ $Cl > S$ (आवर्त में बाएं से दाएं जाने पर प्रभावी नाभिकीय आवेश बढ़ता है,अतः $IE$ बढ़ती है)।
$(vii)$ $Kr > Xe$ (समूह में नीचे जाने पर आकार बढ़ता है,अतः $IE$ घटती है)।
$(viii)$ $P > S$ ($P$ का अर्ध-पूरित $3p^3$ विन्यास अधिक स्थायी है,जिससे इसकी $IE$ $S$ से अधिक होती है)।

(A) सही मान $800 \ kJ \ mol^{-1}$ है।
दूसरे आवर्त में,आयनन एन्थैल्पी $Li$ से $Ne$ तक बढ़ती है,लेकिन कुछ अपवाद हैं।
विशेष रूप से,$Be$ $(1s^2 2s^2)$ की आयनन एन्थैल्पी $B$ $(1s^2 2s^2 2p^1)$ से अधिक होती है क्योंकि $Be$ में पूर्ण रूप से भरा हुआ $2s$ कक्षक होता है।
इसलिए,इन तत्वों के लिए प्रथम आयनन एन्थैल्पी का क्रम $Li < B < Be < C$ है।
चूंकि $B$ का मान $Be$ $(899 \ kJ \ mol^{-1})$ से कम होना चाहिए,इसलिए $800 \ kJ \ mol^{-1}$ उपयुक्त मान है।

(A) सही मान $1310 \, kJ \, mol^{-1}$ है।
आवर्त सारणी में,सामान्यतः बाएं से दाएं जाने पर प्रथम आयनन एन्थैल्पी बढ़ती है।
हालांकि,नाइट्रोजन $(1s^2 2s^2 2p^3)$ के स्थिर अर्ध-पूर्ण $2p$ विन्यास के कारण,इसकी आयनन एन्थैल्पी ऑक्सीजन $(1s^2 2s^2 2p^4)$ से अधिक होती है।
इसलिए,ऑक्सीजन की आयनन एन्थैल्पी नाइट्रोजन $(1402 \, kJ \, mol^{-1})$ से कम होनी चाहिए।
अतः,$1310 \, kJ \, mol^{-1}$ सही मान है।

(B) प्रक्रिया $(i) X_{(g)} \to X^+_{(g)} + e^-$ प्रथम आयनन एन्थैल्पी को दर्शाती है,जो एक उदासीन गैसीय परमाणु से पहले इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा है।
प्रक्रिया $(ii) X^+_{(g)} \to X^{2+}_{(g)} + e^-$ द्वितीय आयनन एन्थैल्पी को दर्शाती है,जो एक धनावेशित गैसीय आयन से दूसरे इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा है।

(A) बेरिलियम ($Be$,$Z=4$) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1s^{2} 2s^{2}$ है। प्रथम आयनन एन्थैल्पी में $2s$ कक्षक से इलेक्ट्रॉन को हटाया जाता है।
बोरॉन ($B$,$Z=5$) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1s^{2} 2s^{2} 2p^{1}$ है। प्रथम आयनन एन्थैल्पी में $2p$ कक्षक से इलेक्ट्रॉन को हटाया जाता है।
अतः,इलेक्ट्रॉन क्रमशः $2s$ और $2p$ से हटाए जाते हैं।

(B) ऑक्सीजन $(Z=8)$ में,इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1s^2 2s^2 2p^4$ है।
नाइट्रोजन $(Z=7)$ में,इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1s^2 2s^2 2p^3$ है।
ऑक्सीजन में,$2p^4$ विन्यास के कारण एक $2p$ कक्षक में इलेक्ट्रॉनों के युग्मित होने से इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण अधिक होता है।
यह बढ़ा हुआ प्रतिकर्षण नाइट्रोजन की तुलना में ऑक्सीजन से इलेक्ट्रॉन निकालना आसान बनाता है,जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन की प्रथम आयनन एन्थैल्पी नाइट्रोजन की तुलना में कम होती है।

(N/A) हाइड्रोजन और सोडियम दोनों के संयोजी कोश में एक इलेक्ट्रॉन होता है। हालाँकि,हाइड्रोजन का परमाणु आकार सोडियम की तुलना में बहुत छोटा होता है। परिणामस्वरूप,हाइड्रोजन में संयोजी इलेक्ट्रॉन नाभिक के बहुत करीब होता है और अधिक मजबूत स्थिरवैद्युत आकर्षण बल का अनुभव करता है। इसलिए,हाइड्रोजन की आयनन एन्थैल्पी $(1312 \ kJ \ mol^{-1})$ सोडियम $(496 \ kJ \ mol^{-1})$ की तुलना में काफी अधिक होती है।

(B) क्रमिक आयनन एन्थैल्पी $IE_1 = 800 \ kJ \ mol^{-1}$,$IE_2 = 2427 \ kJ \ mol^{-1}$,$IE_3 = 3658 \ kJ \ mol^{-1}$,$IE_4 = 25024 \ kJ \ mol^{-1}$,और $IE_5 = 32824 \ kJ \ mol^{-1}$ दी गई हैं।
आयनन एन्थैल्पी में एक बड़ा उछाल एक स्थिर,अक्रिय गैस जैसी आंतरिक कोश से इलेक्ट्रॉन के निष्कासन को दर्शाता है।
मानों की तुलना करने पर,हम $IE_3$ और $IE_4$ के बीच एक महत्वपूर्ण वृद्धि $(25024 - 3658 = 21366 \ kJ \ mol^{-1})$ देखते हैं।
यह इंगित करता है कि पहले $3$ इलेक्ट्रॉन संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं,और $4^{th}$ इलेक्ट्रॉन एक स्थिर आंतरिक कोश से निकाला जाता है।
इसलिए,तत्व में संयोजी इलेक्ट्रॉनों की संख्या $3$ है।

(D) किसी तत्व की प्रथम आयनन ऊर्जा $(IE_1)$ वह ऊर्जा है जो पहले इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए आवश्यक होती है,और द्वितीय आयनन ऊर्जा $(IE_2)$ दूसरे इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा है।
पोटेशियम $(K)$ जैसी क्षार धातुओं का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 4s^1$ होता है।
पहले इलेक्ट्रॉन के निष्कासन के बाद,यह आर्गन $([Ar])$ का स्थिर उत्कृष्ट गैस विन्यास प्राप्त कर लेता है।
दूसरे इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए इस स्थिर अष्टक को तोड़ना पड़ता है,जिसके लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
इसलिए,क्षार धातुओं के लिए $IE_2$ और $IE_1$ के बीच का अंतर अन्य धातुओं की तुलना में बहुत अधिक होता है।

(A) तत्व $X$ के लिए,$IE_1$ $(495 \ kJ/mol)$ से $IE_2$ $(4563 \ kJ/mol)$ तक का उछाल बहुत बड़ा है,जो दर्शाता है कि दूसरा इलेक्ट्रॉन एक स्थिर उत्कृष्ट गैस कोर (noble gas core) से निकाला जाता है। यह $Na$ $([Ne] 3s^1)$ के अनुरूप है।
तत्व $Y$ के लिए,$IE_1$ $(731 \ kJ/mol)$ और $IE_2$ $(1450 \ kJ/mol)$ के मान अपेक्षाकृत करीब हैं,जो $Mg$ $([Ne] 3s^2)$ जैसी क्षारीय मृदा धातु की विशेषता है,जहाँ तीसरे इलेक्ट्रॉन की तुलना में दोनों संयोजी इलेक्ट्रॉन आसानी से निकल जाते हैं।
अतः,$X=Na$ और $Y=Mg$।

(C) $3^{rd}$ आवर्त के तत्वों की प्रथम आयनन ऊर्जा $(IE_1)$ का क्रम: $Na < Al < Mg < Si < S < P < Cl < Ar$ है।
मैग्नीशियम $(Mg)$ की $IE_1$,$Na$ $(Z)$ से अधिक है लेकिन $Cl$ और $Ar$ ($X$ और $Y$) से कम है।
अतः,$X$ और $Y$ क्रमशः $Ar$ और $Cl$ हैं,तथा $Z$ सोडियम $(Na)$ है।