Water or hydride of oxygen Questions in Gujarati

(C) $H_2O$ અને $D_2O$ ના ભૌતિક ગુણધર્મો આઇસોટોપ અસરને કારણે અલગ પડે છે.
$D_2O$ એ $H_2O$ કરતા ભારે છે,જેના કારણે $D_2O$ માં આંતરઆણ્વિય બળો વધુ મજબૂત હોય છે.
પરિણામે,$D_2O$ નું ઉત્કલન બિંદુ $(101.4 \ ^\circ C)$ $H_2O$ $(100 \ ^\circ C)$ કરતા વધારે છે.
તે જ રીતે,મહત્તમ ઘનતા પરનું તાપમાન $D_2O$ માટે $11.6 \ ^\circ C$ અને $H_2O$ માટે $4 \ ^\circ C$ છે.
ભારે આઇસોટોપ દ્વારા બનતા મજબૂત બંધને કારણે $D-O$ ની બંધ વિયોજન ઉર્જા $H-O$ કરતા વધારે હોય છે.
$H_2O$ નો ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક ($25 \ ^\circ C$ પર $78.39$) $D_2O$ ($25 \ ^\circ C$ પર $78.06$) કરતા વધારે છે.

(A) પાણીની કાયમી કઠિનતા મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના ક્લોરાઇડ $(Cl^-)$ અને સલ્ફેટ $(SO_4^{2-})$ સ્વરૂપના દ્રાવ્ય ક્ષારોની હાજરીને કારણે થાય છે.
$HCO_3^-$ આયનો અસ્થાયી કઠિનતા માટે જવાબદાર છે.
તેથી,કાયમી કઠિનતા માટે $SO_4^{2-}$ એ સાચો વિકલ્પ છે.

(D) પાણીમાં કઠિનતા મુખ્યત્વે કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના દ્રાવ્ય ક્ષારો,ખાસ કરીને તેમના ક્લોરાઇડ્સ,સલ્ફેટ્સ અને બાયકાર્બોનેટ્સની હાજરીને કારણે થાય છે.
$MgCO_3$ (મેગ્નેશિયમ કાર્બોનેટ) પાણીમાં વ્યવહારિક રીતે અદ્રાવ્ય છે.
તે પાણીમાં ઓગળીને નોંધપાત્ર માત્રામાં $Mg^{2+}$ આયનો મુક્ત કરતું નથી,તેથી તે પાણીની કઠિનતામાં ફાળો આપતું નથી.

(D) પાણીની કઠિનતા દૂર કરવા માટે કેલ્શિયમ $(Ca^{2+})$ અને મેગ્નેશિયમ $(Mg^{2+})$ આયનોને દૂર કરવા જરૂરી છે.
$A$. વોશિંગ સોડા $(Na_2CO_3)$ કાયમી કઠિનતા દૂર કરવા માટે વપરાય છે.
$B$. કેલ્ગોન $(Na_2[Na_4(PO_3)_6])$ આયનોને અલગ કરવા માટે વપરાય છે.
$C$. સોડિયમ ઝિઓલાઇટ $(Na_2Al_2Si_2O_8 \cdot xH_2O)$ આયન-વિનિમય રેઝિન તરીકે વપરાય છે.
$D$. $CaCO_3$ (કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ) પોતે પાણીમાં કઠિનતાનું કારણ બને છે,તેથી તે પાણીને નરમ બનાવવા માટે વપરાતું નથી.

(C) શુદ્ધ અને ખનીજ રહિત પાણી (જેને ડીઆયોનાઇઝ્ડ પાણી પણ કહેવાય છે) તૈયાર કરવાની પ્રક્રિયામાં ઓગળેલા તમામ ખનીજ ક્ષારો,જેમાં કેટાયન અને એનાયનનો સમાવેશ થાય છે,તેને દૂર કરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા આયન-એક્સચેન્જ રેઝિનનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે.
ચોક્કસ રીતે,કેટાયન-એક્સચેન્જ રેઝિન ($H^+$ સ્વરૂપમાં) $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ જેવા કેટાયનને દૂર કરે છે,જ્યારે એનાયન-એક્સચેન્જ રેઝિન ($OH^-$ સ્વરૂપમાં) $Cl^-$ અને $SO_4^{2-}$ જેવા એનાયનને દૂર કરે છે.
તેથી,આ હેતુ માટે એસિડ-બેઝ રેઝિન સિસ્ટમનો ઉપયોગ થાય છે.

(D) $CaH_2$ જેવા ક્ષારીય હાઇડ્રાઇડ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને $H_2$ વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે.
પ્રક્રિયા: $CaH_2(s) + 2H_2O(l) \rightarrow Ca(OH)_2(aq) + 2H_2(g)$.

(D) સ્થાયી કઠિનતા એ એવી કઠિનતા છે જે પાણીને ઉકાળવાથી દૂર કરી શકાતી નથી.
તે સામાન્ય રીતે પાણીમાં દ્રાવ્ય કેલ્શિયમ સલ્ફેટ,મેગ્નેશિયમ સલ્ફેટ અથવા $Ca$ અને $Mg$ ના ક્લોરાઈડ્સ અને નાઈટ્રેટ્સની હાજરીને કારણે હોય છે,જે તાપમાન વધવા છતાં અવક્ષેપિત થતા નથી.
તેથી,સ્થાયી કઠિનતાને ઉકાળીને દૂર કરી શકાય છે તે વિધાન ખોટું છે.

(C) કેલ્શિયમ કાર્બાઇડ $(CaC_2)$ અને ભારે પાણી $(D_2O)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા જળવિભાજન પ્રક્રિયા છે.
$CaC_2 + 2D_2O \to Ca(OD)_2 + C_2D_2$
આમ,નીપજો કેલ્શિયમ ડ્યુટેરોક્સાઇડ $(Ca(OD)_2)$ અને ડ્યુટેરોએસીટીલીન $(C_2D_2)$ છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Ca(OD)_2$ એ સાચી નીપજ છે.

(B) ભારે પાણી $(D_2O)$ નો ઉપયોગ પરમાણુ રિએક્ટરમાં ન્યુટ્રોનની ગતિ ધીમી કરવા માટે મોડરેટર તરીકે થાય છે,શીતક તરીકે નહીં.
$D_2O$ ની રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ $H_2O$ જેવી જ હોય છે:
$1$. $SO_3 + D_2O \rightarrow D_2SO_4$
$2$. $CaC_2 + 2D_2O \rightarrow C_2D_2 + Ca(OD)_2$
$3$. $Al_4C_3 + 12D_2O \rightarrow 3CD_4 + 4Al(OD)_3$
તેથી,તે શીતક તરીકે વપરાય છે તે વિધાન ખોટું છે.

(C) પાણીમાં કાયમી કઠિનતા $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનોના ક્લોરાઈડ અને સલ્ફેટ ક્ષારોની હાજરીને કારણે હોય છે.
ઉકાળવાની પ્રક્રિયા માત્ર કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટે અસરકારક છે,જે $HCO_3^-$ (બાયકાર્બોનેટ) આયનોને કારણે હોય છે.
વોશિંગ સોડા $(Na_2CO_3)$ સાથેની પ્રક્રિયા,કેલ્ગોન પદ્ધતિ અને આયન વિનિમય પદ્ધતિનો ઉપયોગ કાયમી કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે.

(B) ભારે પાણી એટલે $D_2O$.
$D_2O$ માં બે ડ્યુટેરિયમ $(D)$ પરમાણુ અને એક ઓક્સિજન $(O)$ પરમાણુ હોય છે.
દરેક $D$ પરમાણુમાં $1$ પ્રોટોન,$1$ ઇલેક્ટ્રોન અને $1$ ન્યુટ્રોન હોય છે.
દરેક $O$ પરમાણુમાં $8$ પ્રોટોન,$8$ ઇલેક્ટ્રોન અને $8$ ન્યુટ્રોન હોય છે.
પ્રોટોનની કુલ સંખ્યા $= (2 \times 1) + 8 = 10$.
ઇલેક્ટ્રોનની કુલ સંખ્યા $= (2 \times 1) + 8 = 10$.
ન્યુટ્રોનની કુલ સંખ્યા $= (2 \times 1) + 8 = 10$.
આમ,પ્રોટોન,ઇલેક્ટ્રોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અનુક્રમે $10, 10, 10$ છે.

(C) પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા તેમાં ઓગળેલા મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ $Mg(HCO_3)_2$ અથવા કેલ્શિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ $Ca(HCO_3)_2$ ની હાજરીને કારણે હોય છે.
આ બાયકાર્બોનેટ્સ ગરમ કરવાથી વિઘટિત થાય છે,જેના પરિણામે અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટ્સનું અવક્ષેપન થાય છે.
કેલ્શિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ માટેની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2$

(A) પાણીની કઠિનતા $CaCO_3$ ના તુલ્યાંકના સંદર્ભમાં દર્શાવવામાં આવે છે.
$n_{eq}(CaCO_3) = n_{eq}(Ca(HCO_3)_2) + n_{eq}(Mg(HCO_3)_2)$
બાયકાર્બોનેટ ક્ષારો માટે n-ફેક્ટર $2$ છે:
$\frac{w}{100} \times 2 = \frac{0.81}{162} \times 2 + \frac{0.73}{146} \times 2$
$\frac{w}{50} = 0.005 \times 2 + 0.005 \times 2$
$\frac{w}{50} = 0.01 + 0.01 = 0.02$
$w = 0.02 \times 50 = 1.0 \, g$
$ppm$ માં કઠિનતા $= \frac{CaCO_3 \text{ નું દળ } (g) \text{ માં}}{\text{પાણીનું દળ } (g) \text{ માં}} \times 10^6$
$100 \, mL$ પાણીનું દળ $100 \, g$ હોવાથી:
$\text{કઠિનતા} = \frac{1.0}{100} \times 10^6 = 10,000 \, ppm$

(C) પાણીમાં કામચલાઉ કઠિનતા મેગ્નેશિયમ અથવા કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટની હાજરીને કારણે હોય છે.
મેગ્નેશિયમ બાયકાર્બોનેટ માટે,ઉકાળતી વખતે પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Mg(HCO_3)_{2(aq)} \xrightarrow{\Delta} Mg(OH)_{2(s)} + 2CO_{2(g)}$.
અહીં,$X$ એ $Mg(HCO_3)_2$ છે અને $Y$ એ $Mg(OH)_2$ છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(D) કઠિન પાણીને નરમ બનાવવા માટે,ઝીઓલાઇટ પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં સોડિયમ ઝીઓલાઇટ $(Na_{2}Al_{2}Si_{2}O_{8} \cdot xH_{2}O)$ નો ઉપયોગ થાય છે.
તેમાં કઠિન પાણીમાં રહેલા $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ જેવા કેશન (ધન આયનો) ને સોડિયમ આયન સાથે બદલવાનો વિશિષ્ટ ગુણધર્મ છે.

(C) $D_2O$ $(20 \ g/mol)$ નું આણ્વીય દળ $H_2O$ $(18 \ g/mol)$ કરતા વધારે છે.
$D_2O$ માં મજબૂત હાઇડ્રોજન બંધને કારણે,તેનું ગલનબિંદુ $(3.8 \ ^\circ C)$ અને ઉત્કલનબિંદુ $(101.4 \ ^\circ C)$ એ $H_2O$ ($0 \ ^\circ C$ અને $100 \ ^\circ C$) કરતા વધારે હોય છે.
$O-H$ બંધની સરખામણીમાં $O-D$ બંધ મજબૂત હોવાથી $H_2O$ એ $D_2O$ કરતા વધુ પ્રતિક્રિયાત્મક છે.
તેથી,વિધાન $B.P. = H_2O > D_2O$ ખોટું છે.

(D) પાણીમાં કઠિનતા કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના દ્રાવ્ય ક્ષારો જેવા કે બાયકાર્બોનેટ્સ,ક્લોરાઈડ્સ અને સલ્ફેટ્સની હાજરીને કારણે હોય છે.
$Mg(HCO_3)_2$,$CaCl_2$,અને $MgSO_4$ પાણીમાં દ્રાવ્ય છે અને તે કઠિનતામાં ફાળો આપે છે.
$MgCO_3$ (મેગ્નેશિયમ કાર્બોનેટ) પાણીમાં વ્યવહારિક રીતે અદ્રાવ્ય છે.
તે પાણીમાં ઓગળતું ન હોવાથી,તે પાણીની કઠિનતામાં ફાળો આપતું નથી.

(B) ક્લોરિન એક શક્તિશાળી ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે અને તેમાં મજબૂત એન્ટિ-માઇક્રોબાયલ ગુણધર્મો છે.
જ્યારે તેને પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે તે હાઇપોક્લોરસ એસિડ $(HOCl)$ બનાવે છે,જે બેક્ટેરિયા,વાયરસ અને અન્ય રોગકારક સૂક્ષ્મજીવોનો અસરકારક રીતે નાશ કરે છે,જેનાથી પાણી પીવાલાયક બને છે.

(A) પાણીનો ડાયપોલ મોમેન્ટ $1.85 \ D$ છે,જે શૂન્ય નથી.
અણુ વળેલો હોવાથી,બંધના ડાયપોલ એકબીજાને નાબૂદ કરતા નથી.
તેથી,અણુ ધ્રુવીય છે અને ચોખ્ખો ડાયપોલ મોમેન્ટ ધરાવે છે.
$H_2O$ ઓક્સિજન પરમાણુ પર અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે લુઈસ બેઇઝ તરીકે વર્તી શકે છે.
તે આંતરઆણ્વિય હાઇડ્રોજન બંધનને કારણે અસામાન્ય રીતે ઊંચું ઉત્કલન બિંદુ દર્શાવે છે.
આમ,અણુ પાસે $\mu = 0$ છે તે વિધાન ખોટું છે.

(D) બરફના બંધારણમાં, દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ $276 \ pm$ ના અંતરે અન્ય ચાર ઓક્સિજન પરમાણુઓ દ્વારા ટેટ્રાહેડ્રલ રીતે ઘેરાયેલું હોય છે.
આ ઓક્સિજન પરમાણુઓ હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.
દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ બે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે સહસંયોજક બંધ દ્વારા અને પાડોશી પાણીના અણુઓના અન્ય બે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા જોડાયેલ હોય છે.
તેથી, દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ બે સહસંયોજક બંધ અને બે હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા કુલ ચાર હાઇડ્રોજન પરમાણુઓથી ઘેરાયેલું હોય છે.
વિકલ્પ $D$ ખોટો છે કારણ કે દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ બે સહસંયોજક બંધ અને બે હાઇડ્રોજન બંધથી ઘેરાયેલું હોય છે, ચાર હાઇડ્રોજન બંધથી નહીં.

(C) કેલ્શિયમ હાઇડ્રાઇડ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન વાયુ બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયાનું રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$CaH_2 + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + 2H_2$

(B) સમૂહ $16$ ના તત્વોના હાઇડ્રાઇડ સંયોજનોમાં આણ્વીય દળ અને વાન્ડર વાલ્સ બળોમાં વધારો થવાને કારણે ઉત્કલનબિંદુમાં સામાન્ય રીતે વધારો થાય છે.
જોકે,$H_2O$ માં પ્રબળ આંતરઆણ્વીય હાઇડ્રોજન બંધને કારણે તેનું ઉત્કલનબિંદુ અપવાદરૂપ રીતે ઊંચું હોય છે.
બાકીના હાઇડ્રાઇડ્સ $(H_2S, H_2Se, H_2Te)$ ની સરખામણી કરતા,$H_2S$ નું આણ્વીય દળ સૌથી ઓછું અને વાન્ડર વાલ્સ બળો સૌથી નબળા હોય છે.
તેથી,$H_2S$ નું ઉત્કલનબિંદુ સૌથી ઓછું હોય છે.

(A) નિર્જળ $HF$ અથવા $H_2F_2$ એ વિદ્યુતનું અવાહક છે.
આનું કારણ $H-F$ બંધની ખૂબ જ ઊંચી બંધ વિયોજન ઊર્જા છે,જે અણુને અસરકારક રીતે આયનીકરણ કરતા અટકાવે છે.

(A) પોલીફોસ્ફેટ્સ,જેમ કે સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટ $(Na_6P_6O_{18})$,નો ઉપયોગ કઠિન પાણીમાંથી $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનોને દૂર કરવા માટે થાય છે.
તેઓ આ ધાતુના ધન આયનો સાથે સ્થિર,દ્રાવ્ય સંકીર્ણ બનાવે છે,જે તેમને અસરકારક રીતે અલગ કરે છે અને તેમને અદ્રાવ્ય અવક્ષેપ (જેમ કે કાર્બોનેટ અથવા સલ્ફેટ) બનાવતા અટકાવે છે જે કઠિનતાનું કારણ બને છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$2Ca^{2+} + Na_2[Na_4(PO_3)_6] \rightarrow Na_2[Ca_2(PO_3)_6] + 4Na^+$
પરિણામી સંકીર્ણ પાણીમાં દ્રાવ્ય હોવાથી,અવક્ષેપ બનાવ્યા વિના કઠિનતા દૂર થાય છે.

(D) ક્લાર્કની પ્રક્રિયા દ્વારા પાણીની કઠિનતા દૂર કરવા માટે કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(Ca(OH)_2)$,જેને ચૂનાનું પાણી પણ કહેવાય છે,તેનો ઉપયોગ થાય છે.
આ પ્રક્રિયા કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટને કારણે ઉદ્ભવતી અસ્થાયી કઠિનતાને દૂર કરવા માટે વપરાય છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3(s) + 2H_2O(l)$.

(D) ફ્લોરિન $(F_2)$ એ ખૂબ જ પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે. તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને તેનું ઓક્સિજન $(O_2)$ માં ઓક્સિડેશન કરે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$2F_2(g) + 2H_2O(l) \rightarrow 4HF(aq) + O_2(g)$

(D) પ્રક્રિયા $NaH + H_2O \longrightarrow NaOH + H_2 \uparrow$ છે.
આ પ્રક્રિયામાં,અન્ડરલાઇન કરેલો પરમાણુ $NaH$ માં હાઇડ્રોજન $(H)$ છે.
જળવિભાજન પર,$NaH$ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને $NaOH$ અને $H_2$ વાયુ બનાવે છે.
$H_2$ એ દ્વિપરમાણ્વીય અણુ છે અને તે ઓક્સી એસિડ નથી.
તેથી,નીપજ ન તો $-ic$ પ્રત્યય વાળું ઓક્સી એસિડ છે કે ન તો $-ous$ પ્રત્યય વાળું.
આમ,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) $Al_2S_3$ નું જળવિભાજન નીચે મુજબ થાય છે: $Al_2S_3 + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3H_2S$।
$H_2S$ (હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ) એ એસિડિક વાયુ છે.
જ્યારે $Li_2NH$ માંથી $NH_3$ (બેઝિક),$CaC_2$ માંથી $C_2H_2$ (તટસ્થ/નિર્બળ એસિડિક) અને $CaNCN$ માંથી $NH_3$ (બેઝિક) વાયુ મુક્ત થાય છે.

(C) $Ca_3P_2 + 6H_2O \to 3Ca(OH)_2 + 2PH_3 \uparrow$ ($PH_3$ એ બેઝિક વાયુ છે).
$(b)$ $AlN + 3H_2O \to Al(OH)_3 + NH_3 \uparrow$ ($NH_3$ એ બેઝિક વાયુ છે).
$(c)$ $Al_2S_3 + 6H_2O \to 2Al(OH)_3 + 3H_2S \uparrow$ ($H_2S$ એ એસિડિક વાયુ છે).
$(d)$ $CaH_2 + 2H_2O \to Ca(OH)_2 + 2H_2 \uparrow$ ($H_2$ એ તટસ્થ વાયુ છે).

(C) હાઇડ્રેટેડ સોડિયમ એલ્યુમિનિયમ સિલિકેટ $(Na_2 Al_2 Si_2 O_8 \cdot x H_2 O)$ ને પરમ્યુટિટ અથવા ઝિઓલાઇટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
પાણીને નરમ કરવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન,પરમ્યુટિટમાં રહેલા $Na^+$ આયનો કઠિન પાણીમાં રહેલા $Ca^{2+}$ અથવા $Mg^{2+}$ આયનો દ્વારા બદલાય છે.
જ્યારે બધા $Na^+$ આયનો $Ca^{2+}$ અથવા $Mg^{2+}$ આયનો દ્વારા બદલાઈ જાય છે,ત્યારે પરમ્યુટિટ એક્ઝોસ્ટેડ (exhausted) થઈ ગયું તેમ કહેવાય છે.
તેથી,એક્ઝોસ્ટેડ પરમ્યુટિટ $Ca Al_2 Si_2 O_8 \cdot x H_2 O$ (અથવા તેના અનુરૂપ મેગ્નેશિયમ ક્ષાર) છે.

(C) પોલીમેટાફોસ્ફેટ્સ,જેમ કે સોડિયમ હેક્સામેટાફોસ્ફેટ $(Na_6P_6O_{18})$,સામાન્ય રીતે પાણીને નરમ બનાવવા માટે વપરાય છે.
તેઓ પાણીની કઠિનતા માટે જવાબદાર ધાતુના કેટાયન્સ,જેમ કે $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ ને અલગ કરીને કાર્ય કરે છે.
આ પોલીફોસ્ફેટ્સ આ કેટાયન્સ સાથે સ્થિર,દ્રાવ્ય સંકીર્ણ બનાવે છે,જેનાથી તેઓ સાબુ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને મેલ (scum) બનાવતા અટકે છે.
તેથી,સાચો જવાબ કઠિન પાણીના કેટાયન્સ સાથે દ્રાવ્ય સંકીર્ણ બનાવવાનો છે.

(D) $1$. $D_2O$ (ડ્યુટેરિયમ ઓક્સાઇડ) નું આણ્વીય દળ $(20 \ g/mol)$ એ $H_2O$ $(18 \ g/mol)$ કરતા વધારે છે. પરિણામે,સમાન તાપમાને $D_2O$ ની ઘનતા $H_2O$ કરતા વધારે હોય છે.
$2$. $H_2O$ માટે મહત્તમ ઘનતાનું તાપમાન $4 \ ^\circ C$ $(277 \ K)$ છે,જ્યારે $D_2O$ માટે તે $11.6 \ ^\circ C$ $(284.6 \ K)$ છે. આમ,$D_2O$ માટે મહત્તમ ઘનતાનું તાપમાન વધારે છે.
$3$. સ્નિગ્ધતાની દ્રષ્ટિએ,$D_2O$ માં મજબૂત હાઇડ્રોજન બંધને કારણે તે $H_2O$ કરતા વધુ સ્નિગ્ધ હોય છે.
$4$. તેથી,વિધાન $A$ અને $B$ બંને સાચા છે.

(D) અસ્થાયી કઠિનતા $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ ના બાયકાર્બોનેટ્સની હાજરીને કારણે થાય છે અને તેને પાણી ઉકાળીને દૂર કરી શકાય છે.
સ્થાયી કઠિનતા પાણીમાં ક્લોરાઈડ્સ અને સલ્ફેટ્સના સ્વરૂપમાં મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના દ્રાવ્ય ક્ષારોની હાજરીને કારણે થાય છે.
સ્થાયી કઠિનતા પાણી ઉકાળીને દૂર કરી શકાતી નથી; તેના માટે રાસાયણિક પ્રક્રિયા (જેમ કે વોશિંગ સોડા,આયન એક્સચેન્જ રેઝિન) જરૂરી છે.
તેથી,એ વિધાન કે સ્થાયી કઠિનતા ઉકાળીને દૂર કરી શકાય છે તે ખોટું છે.

(B) બરફમાં,દરેક પાણીનો અણુ હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા અન્ય ચાર પાણીના અણુઓ સાથે ત્રિ-પરિમાણીય સમચતુષ્ફલકીય ગોઠવણીમાં જોડાયેલ હોય છે. આ એક ખુલ્લું પાંજરા જેવું બંધારણ બનાવે છે જેમાં મોટી ખાલી જગ્યાઓ હોય છે. જ્યારે બરફ ઓગળે છે,ત્યારે આ હાઇડ્રોજન બંધ તૂટી જાય છે અને અણુઓ આ ખાલી જગ્યાઓ ભરે છે,જેના પરિણામે બરફની તુલનામાં પ્રવાહી પાણીની ઘનતા વધારે હોય છે.

(A) પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના બાયકાર્બોનેટ્સની હાજરીને કારણે હોય છે.
ક્લાર્કની પ્રક્રિયામાં ફોડેલા ચૂના $(Ca(OH)_{2})$ નો ઉપયોગ દ્રાવ્ય બાયકાર્બોનેટ્સને અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટ્સમાં રૂપાંતરિત કરીને આ કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Ca(OH)_{2} + Ca(HCO_{3})_{2} \rightarrow 2 CaCO_{3} \downarrow + 2 H_{2}O$

(A) કઠિનતાને $CaCO_3$ ના સમતુલ્યમાં દર્શાવવામાં આવે છે.
સૂત્ર: $\text{કઠિનતા} = \text{ક્ષારનું દળ} \times \frac{\text{CaCO}_3 \text{નું મોલર દળ}}{\text{ક્ષારનું મોલર દળ}}$.
$1$. $MgSO_4$ $(M = 120 \ g/mol)$ માટે: $\text{કઠિનતા} = 30 \times \frac{100}{120} = 25 \ ppm$.
$2$. $MgCl_2$ $(M = 95 \ g/mol)$ માટે: $\text{કઠિનતા} = 19 \times \frac{100}{95} = 20 \ ppm$.
કુલ કઠિનતા = $25 + 20 = 45 \ ppm$.

(A) કાલ્ગોન એ સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટનું વ્યાપારી નામ છે,જેનું રાસાયણિક સૂત્ર $Na_2[Na_4(PO_3)_6]$ છે.
તેનો ઉપયોગ પાણીને નરમ બનાવવા માટે થાય છે,જે કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનો સાથે દ્રાવ્ય સંકીર્ણ બનાવીને તેમને દૂર કરે છે.

(A) પાણીની કઠિનતા કેલ્શિયમ $(Ca^{2+})$ અને મેગ્નેશિયમ $(Mg^{2+})$ આયનોની હાજરીને કારણે હોય છે. કાલ્ગોન (સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટ,$Na_6P_6O_{18}$) એ પાણીને નરમ બનાવવા માટે વપરાતી જાણીતી પદ્ધતિ છે. તે આ આયનોને દ્રાવ્ય સંકીર્ણોમાં ફેરવીને પાણીની કઠિનતા દૂર કરે છે.

(D) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$1.$ હેવી વોટર એટલે $D_2O$ $(1-c)$.
$2.$ અસ્થાયી કઠિનતા પાણીમાં $Ca$ અને $Mg$ ના બાયકાર્બોનેટને કારણે હોય છે $(2-a)$.
$3.$ નરમ પાણીમાં કોઈ બાહ્ય આયનો હોતા નથી $(3-b)$.
$4.$ સ્થાયી કઠિનતા પાણીમાં $Ca$ અને $Mg$ ના સલ્ફેટ અને ક્લોરાઇડને કારણે હોય છે $(4-d)$.
આમ,સાચો ક્રમ $1-c, 2-a, 3-b, 4-d$ છે.

(C) ભારે પાણી $(D_2O)$ પાણીના સતત વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.
કારણ કે $H_2O$ નું વિદ્યુતવિભાજન $D_2O$ કરતા ઝડપથી થાય છે,તેથી વિદ્યુતવિભાજનના અનેક તબક્કાઓ પછી બાકી રહેલું પાણી $D_2O$ માં સમૃદ્ધ બને છે.
વ્યવહારમાં,આ પ્રક્રિયાને સરળ બનાવવા માટે નિકલ ઇલેક્ટ્રોડ સાથે $0.5 \ M \ NaOH$ દ્રાવણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

(C) પાણીની કઠિનતા તેમાં ઓગળેલા કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના ક્ષારોને કારણે હોય છે.
પાણીની કુલ કઠિનતા દર્શાવવા માટે,તમામ ઓગળેલા કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ક્ષારોની સાંદ્રતાને $CaCO_3$ ના સમતુલ્ય જથ્થામાં ફેરવવાની પ્રમાણિત પદ્ધતિ છે.
આ એટલા માટે કરવામાં આવે છે કારણ કે $CaCO_3$ નું આણ્વીય વજન $100 \ g/mol$ છે,જે ગણતરીને સરળ બનાવે છે.
તેથી,કઠિનતાનો અંશ $CaCO_3$ ના સમતુલ્ય વજનના $ppm$ (parts per million) માં દર્શાવવામાં આવે છે.

(C) ક્લાર્ક પદ્ધતિનો ઉપયોગ પાણીની અસ્થાયી કઠિનતા દૂર કરવા માટે થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,કઠિન પાણીમાં ચૂનાનું ચોક્કસ પ્રમાણ,એટલે કે કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(Ca(OH)_2)$,ઉમેરવામાં આવે છે.
આ કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટના અવક્ષેપ બનાવે છે: $Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$.

(B) અસ્થાયી કઠિનતા મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટની હાજરીને કારણે હોય છે. તેને $CaO$ (લાઈમ) ઉમેરીને દૂર કરી શકાય છે,જે બાયકાર્બોનેટને કાર્બોનેટ તરીકે અવક્ષેપિત કરે છે.
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$.
સ્થાયી કઠિનતા મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના દ્રાવ્ય ક્લોરાઈડ અને સલ્ફેટની હાજરીને કારણે હોય છે. તેને સોડિયમ કાર્બોનેટ $(Na_2CO_3)$ ઉમેરીને દૂર કરી શકાય છે,જે તેમને અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટમાં ફેરવે છે.
$CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$.

(D) ઝીયોલાઇટને $NaAlSiO_4$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
જ્યારે $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનો ધરાવતું સખત પાણી ઝીયોલાઇટના સ્તરમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે ઝીયોલાઇટમાં રહેલા સોડિયમ આયનો $(Na^+)$ નું વિસ્થાપન $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનો દ્વારા થાય છે.
પ્રક્રિયા: $Na_2Al_2Si_2O_8(s) + M^{2+}(aq) \rightarrow MAl_2Si_2O_8(s) + 2Na^+(aq)$ (જ્યાં $M = Ca, Mg$).
આ પ્રક્રિયા પાણીમાંથી સખતપણું પેદા કરતા આયનોને દૂર કરે છે.

(C) પોલીફોસ્ફેટ્સ,જેમ કે સોડિયમ હેક્સામેટાફોસ્ફેટ $(Na_6P_6O_{18})$,સામાન્ય રીતે પાણીને નરમ બનાવવા માટે વપરાય છે.
તેઓ પાણીની કઠિનતા માટે જવાબદાર ધાતુના આયનો,જેમ કે $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ ને અલગ કરીને કામ કરે છે.
આ આયનો સ્વભાવે $cationic$ (ધન આયનીય) હોય છે.
પોલીફોસ્ફેટ એનાયન્સ આ $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનો સાથે સ્થિર,પાણીમાં દ્રાવ્ય સંકીર્ણો બનાવે છે,જેનાથી તેઓ સાબુ સાથે પ્રતિક્રિયા કરતા અટકે છે અથવા ક્ષાર બનાવતા અટકે છે.
તેથી,તેઓ કેટાયનિક ઘટકો સાથે દ્રાવ્ય સંકીર્ણો બનાવે છે.

(A) પાણીની સ્થાયી કઠિનતા કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના ક્લોરાઈડ અને સલ્ફેટ ક્ષારોની હાજરીને કારણે હોય છે.
તેને વોશિંગ સોડા $(Na_2CO_3)$ ઉમેરીને દૂર કરી શકાય છે.
પ્રક્રિયા: $Ca^{2+} + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2Na^+$.
$CaCO_3$ અવક્ષેપિત થાય છે,જેનાથી કઠિનતા દૂર થાય છે.

(D) પ્રવાહીમાં પાણીની હાજરી નિર્જળ કોપર સલ્ફેટ $(CuSO_4)$ નો ઉપયોગ કરીને પારખી શકાય છે.
નિર્જળ કોપર સલ્ફેટ સફેદ રંગનું હોય છે.
જ્યારે તે પાણીના સંપર્કમાં આવે છે,ત્યારે તે પાણીનું શોષણ કરીને જળયુક્ત કોપર સલ્ફેટ $(CuSO_4 \cdot 5H_2O)$ બનાવે છે,જે વાદળી રંગનું હોય છે.
આ સફેદમાંથી વાદળી રંગમાં થતો ફેરફાર પાણીની હાજરીની પુષ્ટિ કરે છે.

(A) બરફની રચનામાં,દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ $4$ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓથી ઘેરાયેલો હોય છે.
તેમાંથી બે હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ ઓક્સિજન સાથે સહસંયોજક બંધથી જોડાયેલા હોય છે,જ્યારે બાકીના બે હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.
આ ગોઠવણીને કારણે ઓક્સિજન પરમાણુની આસપાસ સમચતુષ્ફલકીય ભૂમિતિ રચાય છે.

(B) એલેન એ $AlH_3$ સૂત્ર ધરાવતું રાસાયણિક સંયોજન છે.
તે એલ્યુમિનિયમનું પોલિમરિક હાઇડ્રાઇડ છે,જે તેની ઘન અવસ્થામાં બ્રિજિંગ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ ધરાવતી રચનાને કારણે $(AlH_3)_n$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
તેથી,તેના રાસાયણિક સ્વરૂપનું સૌથી સચોટ નિરૂપણ $(AlH_3)_n$ છે.

(C) 'પ્લમ્બો સોલવન્સી' શબ્દ લેડની સામાન્ય પાણીમાં દ્રાવ્ય થવાની ક્ષમતા દર્શાવે છે,ખાસ કરીને જ્યારે પાણીમાં ઓગળેલા ઓક્સિજન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ હોય. આ પ્રક્રિયાને કારણે પાણીમાં લેડ આયનો ભળે છે,જે ઝેરી હોય છે.