Water or hydride of oxygen Questions in Gujarati

(D) $NaCl$ જેવા આયનીય સંયોજનોની દ્રાવ્યતા આયનોની સોલ્વેશન ઉર્જા પર આધાર રાખે છે.
$D_2O$ માં,ડ્યુટેરિયમના વધુ દળને કારણે $O-D$ બંધ $H_2O$ ના $O-H$ બંધ કરતા મજબૂત હોય છે.
આના પરિણામે $H_2O$ ની તુલનામાં $D_2O$ માટે ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક ઓછો અને અલગ સોલ્વેશન લાક્ષણિકતાઓ જોવા મળે છે.
પરિણામે,$D_2O$ માં $NaCl$ ની દ્રાવ્યતા $H_2O$ કરતા ઓછી હોય છે.
તેથી,$D_2O$ માં $NaCl$ ની દ્રાવ્યતા $H_2O$ કરતા વધારે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(B) ભારે પાણી,જેને $D_2O$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે,તેનું ઠારબિંદુ સામાન્ય પાણી $(H_2O)$ કરતા વધારે હોય છે.
ભારે પાણીનું ઠારબિંદુ $3.8$ $^oC$ છે.

(B) ભારે પાણી,જેને $D_2O$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે,તે પાણીનું એક આઇસોટોપ છે જેમાં હાઇડ્રોજનને ડ્યુટેરિયમ દ્વારા બદલવામાં આવે છે. તેનું ઠારણ બિંદુ સામાન્ય પાણી $(H_2O)$ કરતા વધારે હોય છે. ભારે પાણીનું ઠારણ બિંદુ $3.8 \ ^oC$ છે.

(A) . ભારે પાણી $(D_2O)$ નો ઉપયોગ પરમાણુ રિએક્ટરમાં મોડરેટર તરીકે થાય છે.
તે ન્યુટ્રોનની ગતિને ધીમી કરે છે.
તે કુલન્ટ તરીકે પણ કાર્ય કરે છે.

(D) સાચો જવાબ $(D)$ છે.
પરમાણુ રિએક્ટરમાં ઝડપી ન્યુટ્રોનની ગતિને ધીમી કરવા માટે ભારે પાણી $(D_2O)$ નો ઉપયોગ મોડરેટર તરીકે થાય છે.

(D) ભારે પાણીને રાસાયણિક રીતે ડ્યુટેરિયમ ઓક્સાઈડ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,જેનું સૂત્ર $D_2O$ છે.
તેમાં સામાન્ય પ્રોટિયમ આઈસોટોપ ($H$ અથવા $^1H$) ને બદલે હાઈડ્રોજનનો ડ્યુટેરિયમ આઈસોટોપ ($D$ અથવા $^2H$) હોય છે.

(B) $D_2O$ (ભારે પાણી) નો ઉપયોગ ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં મોડરેટર તરીકે ઝડપી ન્યુટ્રોનની ગતિને ધીમી કરવા માટે થાય છે.

(D) ભારે પાણી $(D_2O)$ નો ઉપયોગ ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં મંદક તરીકે થાય છે જે ઝડપી ન્યુટ્રોનની ગતિને ધીમી પાડે છે. કેટલાક રિએક્ટર ડિઝાઇનમાં,જેમ કે $CANDU$ રિએક્ટર,તે બળતણમાંથી ગરમીને સ્ટીમ જનરેટરમાં સ્થાનાંતરિત કરવા માટે શીતક તરીકે પણ કાર્ય કરે છે. તેથી,તે મંદક અને શીતક બંને તરીકે કાર્ય કરે છે.

(A) પાણીનું ફોટોલિસિસ પ્રકાશ ઉર્જા દ્વારા પાણીના અણુઓના વિભાજનને દર્શાવે છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે: $H_2O \xrightarrow{h\nu} H^{+} + OH^{-}$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(B) પીગળેલા આયનીય હાઇડ્રાઇડમાં (દા.ત.,$NaH$),હાઇડ્રાઇડ આયન $(H^-)$ એ ઋણ આયન છે.
વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન,ઋણ આયનો એનોડ તરફ સ્થળાંતર કરે છે.
એનોડ પર,ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા થાય છે: $2H^- \rightarrow H_2(g) + 2e^-$.
તેથી,એનોડ પર હાઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત થાય છે.

(A) પૃષ્ઠતાણ મુખ્યત્વે આંતરઆણ્વિય બળો,ખાસ કરીને હાઇડ્રોજન બંધની મજબૂતી દ્વારા નક્કી થાય છે.
પાણી $(H_2O)$ ના અણુઓ તેમની ઉચ્ચ ધ્રુવીયતા અને હાઇડ્રોજન બંધ બનાવવાની ક્ષમતાને કારણે મજબૂત આંતરઆણ્વિય આકર્ષણ ધરાવે છે.
આ હાઇડ્રોજન બંધના વ્યાપક નેટવર્કને કારણે બેન્ઝીન $(C_6H_6)$,મિથેનોલ $(CH_3OH)$ અથવા ઇથેનોલ $(C_2H_5OH)$ જેવા કાર્બનિક દ્રાવકોની તુલનામાં પાણીમાં સહસંયોજક બળ વધારે હોય છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાં પાણીનું પૃષ્ઠતાણ મહત્તમ છે.

(D) સફેદ ઘન પદાર્થ ઓગળીને વાદળી દ્રાવણ બનાવે છે.
નિર્જળ $CuSO_4$ એ સફેદ પાવડર છે. જ્યારે તેને મંદ $H_2SO_4$ માં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે તે દ્રાવણમાંથી પાણી શોષીને જલીય કોપર$(II)$ સલ્ફેટ બનાવે છે,જે $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ (મોરથૂથુ) છે.
પ્રક્રિયા: $CuSO_4(s) + 5H_2O(l) \to CuSO_4 \cdot 5H_2O(aq)$.
આ જલીય ક્ષાર જલીય માધ્યમમાં ઓગળીને લાક્ષણિક વાદળી રંગનું દ્રાવણ આપે છે.

(C) પ્લમ્બો સોલવન્સી એ લેડનો એવો ગુણધર્મ છે કે તે ઓગળેલા ઓક્સિજન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ધરાવતા પાણીમાં દ્રાવ્ય થાય છે.
સામાન્ય પાણી (મૃદુ પાણી) માં ઘણીવાર આ વાયુઓ ઓગળેલા હોય છે,જે લેડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને લેડ હાઇડ્રોક્સાઇડ અથવા લેડ કાર્બોનેટ બનાવે છે,જેના કારણે લેડ દ્રાવ્ય થાય છે.
આ કારણોસર પીવાના પાણીના વહન માટે લેડની પાઇપ યોગ્ય નથી.

(A) પ્રવાહીમાં પાણીની હાજરી શોધવા માટે નિર્જળ કોપર$(II)$ સલ્ફેટ $(CuSO_4)$ નો ઉપયોગ કરવો એ સૌથી શ્રેષ્ઠ કસોટી છે.
જ્યારે સફેદ નિર્જળ $CuSO_4$ માં પાણી ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે તે પ્રક્રિયા કરીને જળયુક્ત કોપર$(II)$ સલ્ફેટ $(CuSO_4 \cdot 5H_2O)$ બનાવે છે,જેનો રંગ વાદળી હોય છે.
રંગ સફેદમાંથી વાદળીમાં પરિવર્તિત થવો તે પાણીની હાજરીની પુષ્ટિ કરે છે.

(A) $MgSO_4$ નો અણુભાર $120 \, g/mol$ છે.
$120 \, g \, MgSO_4$ એ $100 \, g \, CaCO_3$ ને સમાન હોવાથી,
$30 \, ppm \, MgSO_4$ એ $\frac{100}{120} \times 30 = 25 \, ppm \, CaCO_3$ ને સમાન છે.
$MgCl_2$ નો અણુભાર $95 \, g/mol$ છે.
$95 \, g \, MgCl_2$ એ $100 \, g \, CaCO_3$ ને સમાન હોવાથી,
$19 \, ppm \, MgCl_2$ એ $\frac{100}{95} \times 19 = 20 \, ppm \, CaCO_3$ ને સમાન છે.
પાણીની કુલ કઠિનતા = $25 + 20 = 45 \, ppm \, CaCO_3$ સમાન.

(A) કેલ્ગોન $(Calgon)$ એ સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટનું વ્યાપારી નામ છે,જેનું રાસાયણિક સૂત્ર $Na_2[Na_4(PO_3)_6]$ છે.
તે કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનોને દૂર કરીને પાણીને નરમ બનાવવા માટે વપરાય છે.

(B) પાણીની કઠિનતા $CaCO_3$ ના સમતુલ્ય પાર્ટ પ્રતિ મિલિયન $(ppm)$ ના સંદર્ભમાં દર્શાવાય છે.
આ એટલા માટે કરવામાં આવે છે કારણ કે $CaCO_3$ નું આણ્વીય વજન $100 \ g/mol$ છે,જે ગણતરીને સરળ બનાવે છે.
તે પાણીમાં હાજર રહેલા કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના ક્ષારોની કુલ સાંદ્રતા દર્શાવે છે,જાણે કે તે બધા $CaCO_3$ હોય.

(C) પાણીને નરમ બનાવવાની કલાર્કની પદ્ધતિમાં,અસ્થાયી કઠિનતા દૂર કરવા માટે ગણતરી કરેલા જથ્થા મુજબ લાઇમ એટલે કે $Ca(OH)_2$ નો ઉપયોગ થાય છે.

(B) અસ્થાયી કઠિનતા $CaO$ ઉમેરવાથી દૂર કરી શકાય છે.
$CaO + H_2O \to Ca(OH)_2$
$M(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \to MCO_3 \downarrow + CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$ (જ્યાં $M = Ca, Mg$)
સ્થાયી કઠિનતા $Na_2CO_3$ ઉમેરવાથી દૂર કરી શકાય છે.
$MSO_4 + Na_2CO_3 \to MCO_3 \downarrow + Na_2SO_4$ (જ્યાં $M = Ca, Mg$)
આમ,$CaO$ અસ્થાયી કઠિનતા દૂર કરે છે અને $Na_2CO_3$ સ્થાયી કઠિનતા દૂર કરે છે.

(C) પાણીના અણુઓ $H$-બંધનને કારણે સંયોજિત અણુઓ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે,જે ઊંચા ઉત્કલનબિંદુ તરફ દોરી જાય છે.

(B) વિધાન $(A)$ સાચું છે: ભારે પાણી $(D_2O)$ નો ઉપયોગ ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં ઝડપી ન્યુટ્રોનને ધીમા પાડવા માટે મંદક તરીકે થાય છે.
વિધાન $(B)$ સાચું છે: $H_2O$ ની સરખામણીમાં $D_2O$ માં મજબૂત હાઇડ્રોજન બંધન (ડ્યુટેરિયમ બંધન) ને કારણે,તેની સંયોજન શક્તિ વધુ હોય છે.
વિધાન $(C)$ ખોટું છે: મજબૂત આંતરઆણ્વિય બળો અને વધુ સ્નિગ્ધતાને કારણે ભારે પાણી સામાન્ય પાણી કરતા નબળું દ્રાવક છે.
તેથી,વિધાન $(A)$ અને $(B)$ સાચા છે.

(D) નિર્જળ કોપર સલ્ફેટ $(CuSO_4)$ સફેદ રંગનું હોય છે.
જ્યારે તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તે જળયુક્ત કોપર સલ્ફેટ $(CuSO_4 \cdot 5H_2O)$ બનાવે છે,જે ભૂરા રંગનું હોય છે.
$CuSO_4 \text{ (સફેદ)} + 5H_2O \rightarrow CuSO_4 \cdot 5H_2O \text{ (ભૂરો)}$
તેથી,સફેદમાંથી ભૂરા રંગમાં થતો ફેરફાર એ પ્રવાહીમાં પાણીની હાજરી પારખવા માટેની એક વિશ્વસનીય વૈજ્ઞાનિક કસોટી છે.

(A) બરફના ક્ષ-કિરણોના અભ્યાસ પરથી જાણવા મળે છે કે દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા $276 \ pm$ ના અંતરે અન્ય ચાર ઓક્સિજન પરમાણુઓથી સમચતુષ્ફલકીય રીતે ઘેરાયેલો હોય છે.
બરફની સ્ફટિક લેટીસમાં, દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ બે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે સહસંયોજક બંધથી અને પાડોશી પાણીના અણુઓના અન્ય બે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે હાઇડ્રોજન બંધથી જોડાયેલ હોય છે, જેના પરિણામે દરેક ઓક્સિજનની આસપાસ ચાર હાઇડ્રોજન પરમાણુઓની સમચતુષ્ફલકીય ગોઠવણી થાય છે.

(A) આપેલ પ્રક્રિયા મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઈડનું જળવિભાજન છે.
$MgCl_2 + 2H_2O \to Mg(OH)_2 + 2HCl$.
જોકે,ગરમીની હાજરીમાં,$Mg(OH)_2$ નું વિઘટન થઈને $MgO$ અને $H_2O$ બને છે.
આમ,પ્રક્રિયા $MgCl_2 + 2H_2O \to MgO + 2HCl + H_2O$ છે.
તેથી,$X$ એ $MgO$ છે.

(C) એનહાઈડ્રસ $CaCl_2$ નો ઉપયોગ પ્રયોગશાળામાં નેચરલ ગેસમાંથી ભેજ દૂર કરવા માટે ડ્રાઈંગ એજન્ટ તરીકે થાય છે.

(C) ભારે પાણી $(D_2O)$ નું ઉત્કલનબિંદુ $101.4 ^o C$ છે.
તે સામાન્ય પાણી ($H_2O$,$100 ^o C$) કરતા વધારે છે,કારણ કે $H_2O$ ની સરખામણીમાં $D_2O$ માં આંતરઆણ્વીય બળો (હાઇડ્રોજન બંધન) વધુ મજબૂત હોય છે.

(B) જેમ અણુનું કદ વધે તેમ વાન્ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળો વધે છે,જેનાથી ઉત્કલનબિંદુ વધે છે. $H_2O$ માં પ્રબળ આંતરઆણ્વીય $H$-બંધન હોય છે,જે તેને અસામાન્ય રીતે ઊંચું ઉત્કલનબિંદુ આપે છે. બાકીના હાઇડ્રાઇડ્સ $(H_2S, H_2Se, H_2Te)$ માં,$H_2S$ નું આણ્વીય કદ સૌથી નાનું અને વાન્ડર વાલ્સ બળો સૌથી નબળા હોય છે. તેથી,$H_2S$ નું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી ઓછું હશે.

(D) જ્યારે $ZnCl_2 \cdot 2H_2O$ ને સખત ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે સ્ફટિકીકરણના પાણીની હાજરીને કારણે તેનું જળવિભાજન થાય છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$ZnCl_2 \cdot 2H_2O \xrightarrow{\Delta} Zn(OH)Cl + HCl + H_2O$
$Zn(OH)Cl$ ને વધુ ગરમ કરવાથી ઝિંક ઓક્સાઇડ $(ZnO)$ બને છે:
$2Zn(OH)Cl \xrightarrow{\Delta} ZnO + ZnCl_2 + H_2O$
આમ,સખત ગરમ કરવાથી અંતિમ નીપજ $ZnO$ મળે છે.

(B) પાણી $(H_2O)$ ને સાર્વત્રિક દ્રાવક તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તેની ધ્રુવીય પ્રકૃતિ અને હાઇડ્રોજન બંધ બનાવવાની ક્ષમતાને લીધે તે વિવિધ પ્રકારના પદાર્થોને ઓગાળવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) પાણીમાંથી ફ્લોરાઈડ આયનો $(F^-)$ દૂર કરવા માટે ચૂનો $(Ca(OH)_2)$ અથવા કેલ્શિયમ ક્લોરાઈડ $(CaCl_2)$ ઉમેરવાની પદ્ધતિ સામાન્ય છે.
આ પ્રક્રિયામાં ફ્લોરાઈડનું કેલ્શિયમ ફ્લોરાઈડ $(CaF_2)$ તરીકે અવક્ષેપન થાય છે,જે પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $Ca^{2+} + 2F^- \rightarrow CaF_2(s)$.

(A) બરફમાં,પાણીનો દરેક અણુ $4$ હાઇડ્રોજન બંધ બનાવે છે.
દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ $4$ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓથી ઘેરાયેલો હોય છે,જેમાં $2$ સહસંયોજક બંધથી જોડાયેલા હોય છે અને $2$ હાઇડ્રોજન બંધથી જોડાયેલા હોય છે,જેના પરિણામે ચતુષ્ફલકીય ગોઠવણી પ્રાપ્ત થાય છે.

(A) $H_2O$ ની મહત્તમ ઘનતાનું તાપમાન $277.15 \, K$ $(4^{\circ}C)$ છે.
$D_2O$ ની મહત્તમ ઘનતાનું તાપમાન $284.75 \, K$ $(11.6^{\circ}C)$ છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(C) ખાડાનું પાણી એવું પાણી છે જેમાં મીઠા પાણી કરતા વધુ ક્ષારતા હોય છે,પરંતુ દરિયાના પાણી જેટલી હોતી નથી. તેમાં મુખ્યત્વે દ્રાવ્ય ક્ષાર તરીકે $NaCl$ (સોડિયમ ક્લોરાઇડ) હોય છે.

(B) આયનીય સંયોજનની દ્રાવ્યતા દ્રાવકના ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક પર આધાર રાખે છે.
$H_2O$ નો ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક $D_2O$ ની સરખામણીમાં વધારે હોય છે.
વધારે ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક આયનીય સંયોજનોના વધુ સારા વિયોજનમાં મદદ કરતું હોવાથી,આયનીય સંયોજનની દ્રાવ્યતા સાદા પાણી $(H_2O)$ માં વધારે અને ભારે પાણી $(D_2O)$ માં ઓછી હોય છે.

(A) $Calgon$ પ્રક્રિયા (સોડિયમ હેક્સામેટાફોસ્ફેટ,$Na_6P_6O_{18}$ નો ઉપયોગ કરીને) એ પાણીની કાયમી કઠિનતા દૂર કરવા માટે વપરાતી જાણીતી પદ્ધતિ છે,જે કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનોને દૂર કરે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(A)$ છે.

(D) થાકેલા પરમ્યુટાઇટ (હાઇડ્રેટેડ સોડિયમ એલ્યુમિનિયમ સિલિકેટ,$Na_2Al_2Si_2O_8 \cdot xH_2O$) માં કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનો હોય છે જે પાણીને નરમ કરવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન સોડિયમ આયનોનું સ્થાન લે છે.
થાકેલા પરમ્યુટાઇટને પુનર્જીવિત કરવા માટે,તેના પરથી $10\% \,NaCl$ (બ્રાઇન) નું સાંદ્ર દ્રાવણ પસાર કરવામાં આવે છે.
$NaCl$ દ્રાવણમાં $Na^+$ આયનોની ઊંચી સાંદ્રતા પરમ્યુટાઇટમાંથી $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનોને દૂર કરે છે,જેનાથી તે તેના મૂળ સોડિયમ સ્વરૂપમાં પાછું આવે છે.

(A) ભારે પાણી $(D_2O)$ નો ઉપયોગ પરમાણુ રિએક્ટરમાં ઝડપી ન્યુટ્રોનની ગતિને ધીમી કરવા માટે મોડરેટર તરીકે થાય છે.
ભારે પાણીનું ઉત્કલન બિંદુ $(374.42 \ K)$ સામાન્ય પાણી $(373 \ K)$ કરતા વધારે છે,જે દર્શાવે છે કે તે મજબૂત આંતરઆણ્વિય બળોને કારણે વધુ એસોસિએટેડ છે.
સામાન્ય પાણીનો ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક ભારે પાણી કરતા વધારે હોય છે,તેથી સામાન્ય પાણી એ ભારે પાણી કરતા વધુ સારું દ્રાવક છે.
તેથી,વિધાનો $(i)$ અને $(ii)$ સાચા છે.

(A) આંતઃઆણ્વીય (intramolecular) હાઇડ્રોજન બંધન વિશેનું વિધાન $FALSE$ છે. ઘનીકૃત અવસ્થામાં (પ્રવાહી અથવા ઘન),પાણીના અણુઓ $intermolecular$ (આંતર-આણ્વીય) હાઇડ્રોજન બંધન દર્શાવે છે,$intramolecular$ (આંતઃઆણ્વીય) નહીં.

(B) $(i)$ $D_2O$ ($10$ ઇલેક્ટ્રોન) અને $H_2O$ ($10$ ઇલેક્ટ્રોન). તેથી,$D_2O = H_2O$ એ $CORRECT$ છે.
$(ii)$ $O-D$ બંધ $O-H$ બંધ કરતા મજબૂત હોવાથી $D_2O$ ની સર્જન એન્થાલ્પી $|\Delta H_f|$ $H_2O$ કરતા વધારે છે. તેથી,$D_2O > H_2O$ એ $CORRECT$ છે.
$(iii)$ $D_2O$ માં આંતરઆણ્વીય હાઇડ્રોજન બંધ મજબૂત હોવાથી તેની બાષ્પીભવન એન્થાલ્પી $|\Delta H_{vaporization}|$ $H_2O$ કરતા વધારે છે. તેથી,$D_2O > H_2O$ એ $CORRECT$ છે.
$(iv)$ $D_2O$ ની ઘનતા $(1.107 \ g/mL)$ $H_2O$ $(1.000 \ g/mL)$ કરતા વધારે છે. તેથી,$D_2O > H_2O$ એ $CORRECT$ છે.
$(v)$ $D_2O$ નું આણ્વીય દળ $(20 \ u)$ $H_2O$ $(18 \ u)$ કરતા વધારે છે. તેથી,$D_2O > H_2O$ એ $CORRECT$ છે.
બધા $5$ વિધાનો $CORRECT$ છે.

(D) $1$. ફોસ્ફરસ $(P)$ ની કેટેનેશન ક્ષમતા નાઈટ્રોજન $(N)$ કરતા વધારે છે કારણ કે $P-P$ એકલ બંધ એ $N-N$ એકલ બંધ કરતા મજબૂત હોય છે.
$2$. $PCl_3$ એ સફેદ ફોસ્ફરસ $(P_4)$ અને થાયોનાઈલ ક્લોરાઈડ $(SOCl_2)$ ની પ્રક્રિયાથી બને છે.
$3$. બ્રોન્સ્ટેડ-લોરી સિદ્ધાંત મુજબ,પાણી પ્રોટોન દાતા અને પ્રોટોન સ્વીકારનાર બંને તરીકે વર્તી શકે છે,તેથી તે ઉભયગુણી છે.
$4$. પાણીની કાયમી કઠિનતા કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના ક્લોરાઈડ અને સલ્ફેટને કારણે હોય છે. ઉકાળવાથી માત્ર અસ્થાયી કઠિનતા દૂર થાય છે,તેથી આપેલ વિધાન ખોટું છે.

(D) ક્લાર્કની પ્રક્રિયા એ પાણીમાંથી કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટે વપરાતી પદ્ધતિ છે,જેમાં ચૂનાનું ચોક્કસ પ્રમાણ,$Ca(OH)_2$ ઉમેરવામાં આવે છે.
તેમાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$
આમ,વપરાતું રસાયણ કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ,$Ca(OH)_2$ છે.

(D) પાણીની અસ્થાયી કઠિનતા કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના દ્રાવ્ય બાયકાર્બોનેટ્સ,એટલે કે $Ca(HCO_3)_2$ અને $Mg(HCO_3)_2$ ની હાજરીને કારણે હોય છે.
તેને ઉકાળીને દૂર કરી શકાય છે,જે તેમને અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટ્સમાં ફેરવે છે:
$Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2$
$Mg(HCO_3)_2 \rightarrow MgCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2$

(D) પાણીની કાયમી કઠિનતા પાણીમાં ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટ સ્વરૂપે રહેલા મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના દ્રાવ્ય ક્ષારોને કારણે હોય છે.
$Na_6P_6O_{18}$ (કેલ્ગોન) નો ઉપયોગ $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનોને દૂર કરીને કાયમી કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે.
$Na_2CO_3$ (વોશિંગ સોડા) કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનોને કાર્બોનેટ તરીકે અવક્ષેપિત કરીને કાયમી કઠિનતા દૂર કરે છે.
ઝીઓલાઇટ $(NaAlSiO_4)$ નો ઉપયોગ આયન-વિનિમય પદ્ધતિમાં કાયમી કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે.
$Ca(OH)_2$ (ફોડેલો ચૂનો) નો ઉપયોગ પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટે (ક્લાર્કની પદ્ધતિ) થાય છે,કાયમી કઠિનતા માટે નહીં.

(B) અસ્થાયી કઠિનતા ઓગળેલા કેલ્શિયમ અથવા મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોજનકાર્બોનેટને કારણે હોય છે.
ક્લાર્કની પદ્ધતિ એ અસ્થાયી કઠિનતા દૂર કરવા માટે વપરાતી રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે,જેમાં ફોડેલા ચૂના $(Ca(OH)_{2})$ ની ગણતરી કરેલ માત્રા ઉમેરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ચૂનો બાયકાર્બોનેટ સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને અદ્રાવ્ય અવક્ષેપ બનાવે છે જેને ગાળીને દૂર કરી શકાય છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$Ca(HCO_{3})_{2} + Ca(OH)_{2} \rightarrow 2CaCO_{3}(\downarrow) + 2H_{2}O$
$Mg(HCO_{3})_{2} + 2Ca(OH)_{2} \rightarrow 2CaCO_{3}(\downarrow) + Mg(OH)_{2}(\downarrow) + 2H_{2}O$
તેથી,$Ca(OH)_{2}$ નો ઉપયોગ થાય છે.

(C) વિ-ખનિજીકૃત પાણી મેળવવા માટે,તમામ ઓગળેલા ક્ષારો દૂર કરવા જરૂરી છે.
આ પ્રક્રિયા આયન-એક્સચેન્જ રેઝિન સિસ્ટમ દ્વારા કરવામાં આવે છે.
પ્રથમ,પાણીને $H^{+}$ સ્વરૂપના કેટાયન એક્સચેન્જ રેઝિનમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે,જે તમામ ધાતુના કેટાયન્સને $H^{+}$ આયનો દ્વારા બદલે છે.
બીજું,પાણીને $OH^{-}$ સ્વરૂપના એનાયન એક્સચેન્જ રેઝિનમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે,જે તમામ એનાયન્સને $OH^{-}$ આયનો દ્વારા બદલે છે.
મુક્ત થયેલા $H^{+}$ અને $OH^{-}$ આયનો જોડાઈને પાણી $(H^{+} + OH^{-} \rightarrow H_2O)$ બનાવે છે.
તેથી,સાચી પદ્ધતિમાં $H^{+}$ કેટાયન એક્સચેન્જર અને $OH^{-}$ એનાયન એક્સચેન્જર બંનેનો ઉપયોગ થાય છે.

(D) $1$. કેલ્ગોન પદ્ધતિમાં સોડિયમ હેક્સામેટાફોસ્ફેટ $(Na_6P_6O_{18})$ નો ઉપયોગ થાય છે,જેને વ્યાપારી રીતે 'કેલ્ગોન' કહેવામાં આવે છે. તે કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનોને સંકિર્ણ આયનો તરીકે દ્રાવણમાં રાખે છે.
$2$. પરમ્યુટિટ પદ્ધતિમાં જળયુક્ત સોડિયમ એલ્યુમિનિયમ સિલિકેટ $(Na_2Al_2Si_2O_8 \cdot xH_2O)$ નો ઉપયોગ થાય છે,જેને ઝિ જેને ઝિઓલાઇટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,જે $Na^{+}$ આયનોને $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનો સાથે બદલે છે.
$3$. સિન્થેટિક રેઝિન પદ્ધતિ પાણીમાંથી તમામ દ્રાવ્ય ખનિજ ક્ષારો (ધન આયનો અને ઋણ આયનો બંને) દૂર કરવા માટે આયન-વિનિમય રેઝિનનો ઉપયોગ કરે છે,જેના પરિણામે વિખનિજીકૃત અથવા આયનમુક્ત પાણી મળે છે.
$4$. આપેલા તમામ વિધાનો સાચા હોવાથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) ક્લાર્કની પદ્ધતિનો ઉપયોગ ખાસ કરીને પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે,જે કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના બાયકાર્બોનેટ્સની હાજરીને કારણે હોય છે. આ પ્રક્રિયામાં,પાણીમાં ફોડેલા ચૂના $(Ca(OH)_{2})$ ની ગણતરી કરેલ માત્રા ઉમેરવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$Ca(HCO_{3})_{2} + Ca(OH)_{2} \rightarrow 2 CaCO_{3} \downarrow + 2 H_{2}O$
$Mg(HCO_{3})_{2} + 2 Ca(OH)_{2} \rightarrow 2 CaCO_{3} \downarrow + Mg(OH)_{2} \downarrow + 2 H_{2}O$
વોશિંગ સોડા,કેલગોન અને આયન-વિનિમય જેવી અન્ય પદ્ધતિઓ કામચલાઉ અને કાયમી બંને પ્રકારની કઠિનતા દૂર કરવા માટે વપરાય છે.
તેથી,વિકલ્પ $B$ સાચો છે.

(A) લાઈમ વોટરનો ઉપયોગ કરીને કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટેની રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$
સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ પરથી,$1 \ mole$ $Ca(OH)_2$ એ $1 \ mole$ $Ca(HCO_3)_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટના અવક્ષેપ આપે છે.
તેથી,જરૂરી $Ca(OH)_2$ ના મોલની સંખ્યા $1$ છે.

(B) $H_2O$ માં હાઇડ્રોજન બંધન વધુ મજબૂત હોવાને કારણે $H_2O$ નું ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c)$ $(647 \ K)$ એ $NH_3$ $(405 \ K)$ કરતા વધારે છે.
પાણીનું પ્રમાણિત ઉત્કલન બિંદુ $100 \ ^oC$ $(373.15 \ K)$ છે,જે સાચું વિધાન છે.
$H_2O$ નું ક્રાંતિક કદ $(V_c)$ $(56 \ cm^3/mol)$ એ $NH_3$ $(72 \ cm^3/mol)$ કરતા ઓછું છે.
તેથી,વિધાન $(ii)$ અને $(iii)$ સાચા છે.

(A) ક્લાર્કની પદ્ધતિ એ પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા,જે કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ $(Ca(HCO_3)_2)$ અને મેગ્નેશિયમ બાયકાર્બોનેટ $(Mg(HCO_3)_2)$ ને કારણે હોય છે,તેને દૂર કરવાની પ્રક્રિયા છે.
આ પદ્ધતિમાં,કઠિન પાણીમાં ચોક્કસ માત્રામાં લાઈમ $(Ca(OH)_2)$ ઉમેરવામાં આવે છે.
લાઈમ બાયકાર્બોનેટ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને અદ્રાવ્ય કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ $(CaCO_3)$ અને મેગ્નેશિયમ હાઈડ્રોક્સાઈડ $(Mg(OH)_2)$ બનાવે છે,જેને ફિલ્ટર કરીને દૂર કરી શકાય છે.
રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$
$Mg(HCO_3)_2 + 2Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + Mg(OH)_2 \downarrow + 2H_2O$