Water or hydride of oxygen Questions in Gujarati

(B) ઝીઓલાઇટ,જેને $Na_2Ze$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે,તે આયન વિનિમયકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે. જ્યારે તેમાં $Ca^{2+}$ અથવા $Mg^{2+}$ આયનો ધરાવતું કઠિન પાણી પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે ઝીઓલાઇટમાં રહેલા સોડિયમ આયનો $(Na^+)$ આ કઠિનતા પેદા કરતા આયનો દ્વારા બદલાય છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $Na_2Ze(s) + Ca^{2+}(aq) \to CaZe(s) + 2Na^+(aq)$.

(A) એમોનિયમ નાઈટ્રેટ $(NH_4NO_3)$ નું ઉષ્મીય વિઘટન નીચે મુજબની પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે:
$NH_4NO_3(s) \xrightarrow{\Delta} N_2O(g) + 2H_2O(l)$
અહીં,$(A)$ એ $NH_4NO_3$ છે,$(B)$ એ $N_2O$ (રંગહીન તટસ્થ વાયુ) છે,અને $(C)$ એ $H_2O$ (ઓરડાના તાપમાને પ્રવાહી જે લિટમસ પ્રત્યે તટસ્થ છે) છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(A)$ છે.

(B) પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા દૂર કરવા માટે ક્લાર્કની પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે,જેમાં ચૂનાનું પાણી $(Ca(OH)_2)$ ઉમેરવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2 CaCO_3 \downarrow + 2 H_2O$

(D) ઝીઓલાઇટ પ્રક્રિયા ફક્ત ધનાયનો ($Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$) ના વિનિમય સુધી મર્યાદિત છે.
$2 NaZ_{(s)} + M^{2+}_{(aq)} \rightarrow MZ_{2(s)} + 2 Na^{+}_{(aq)}$
(જ્યાં $M = Ca, Mg$)
તેનાથી વિપરીત,સિન્થેટિક રેઝિન પદ્ધતિ વધુ કાર્યક્ષમ છે કારણ કે તે ધનાયન વિનિમય રેઝિન ($Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ દૂર કરવા માટે) અને ઋણાયન વિનિમય રેઝિન ($Cl^{-}$,$HCO_{3}^{-}$,$SO_{4}^{2-}$ વગેરે દૂર કરવા માટે) બંનેનો ઉપયોગ કરે છે,જેના પરિણામે ખનીજમુક્ત પાણી મળે છે.
$I$. ધનાયન વિનિમય: $2 RNa_{(s)} + M^{2+}_{(aq)} \rightarrow R_{2}M_{(s)} + 2 Na^{+}_{(aq)}$
$II$. ઋણાયન વિનિમય: $RNH_{3}^{+}OH^{-}_{(s)} + X^{-}_{(aq)} \rightarrow RNH_{3}^{+}X^{-}_{(s)} + OH^{-}_{(aq)}$
(જ્યાં $X = Cl^{-}, HCO_{3}^{-}, SO_{4}^{2-}$)

(A) આયનીય વાહકતા પાણીમાં ઓગળેલા આયનોની સાંદ્રતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
નિસ્યંદિત પાણી નિસ્યંદન દ્વારા શુદ્ધ કરવામાં આવે છે,જે ઓગળેલા ક્ષારો અને ખનિજોને દૂર કરે છે,જેના પરિણામે આયનોની સાંદ્રતા સૌથી ઓછી હોય છે.
તેથી,કૂવાનું પાણી,ખારું પાણી અથવા દરિયાના પાણીની તુલનામાં નિસ્યંદિત પાણી સૌથી ઓછી આયનીય વાહકતા દર્શાવે છે,કારણ કે તેમાં ઓગળેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનું પ્રમાણ નહિવત હોય છે.

(A) $CuSO_{4} \cdot 5H_{2}O$ ની રચના $[Cu(H_{2}O)_{4}]SO_{4} \cdot H_{2}O$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
આ રચનામાં,પાણીના ચાર અણુઓ સીધા $Cu^{2+}$ આયન સાથે સંકલિત (coordinated) હોય છે.
પાંચમો પાણીનો અણુ $SO_{4}^{2-}$ આયન અને સંકલિત પાણીના અણુઓ વચ્ચે હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા જોડાયેલ હોય છે.
તેથી,માત્ર $1$ પાણીનો અણુ હાઇડ્રોજન-બંધિત છે.

(N/A) બરફ એ પાણીનું સ્ફટિકીય સ્વરૂપ છે. જો તે વાતાવરણીય દબાણે સ્ફટિકીકરણ પામે તો તે ષટ્કોણીય સ્વરૂપ ધારણ કરે છે, પરંતુ જો તાપમાન ખૂબ ઓછું હોય તો તે ઘન (ક્યુબિક) સ્વરૂપમાં સંકોચાય છે.
બરફની ત્રિ-પરિમાણીય રચના અત્યંત વ્યવસ્થિત છે અને તેમાં હાઇડ્રોજન બંધન જોવા મળે છે.
દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ અન્ય ચાર ઓક્સિજન પરમાણુઓ દ્વારા $276 \, pm$ ના અંતરે ચતુષ્ફલકીય રીતે ઘેરાયેલો હોય છે.
આ રચનામાં વિશાળ છિદ્રો પણ હોય છે જે યોગ્ય કદના અણુઓને આંતરાલીય રીતે પકડી શકે છે.

(N/A) પાણીની કામચલાઉ કઠિનતા પાણીમાં મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ $(M(HCO_3)_2, \text{ જ્યાં } M = Mg, Ca)$ ક્ષારોની હાજરીને કારણે હોય છે.
પાણીની કાયમી કઠિનતા પાણીમાં કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટ $(CaCl_2, MgCl_2, CaSO_4, MgSO_4)$ ક્ષારોની હાજરીને કારણે હોય છે.

(N/A) સિન્થેટિક રેઝિનનો ઉપયોગ કરીને પાણીની કાયમી કઠિનતા દૂર કરવાની પ્રક્રિયા પાણીમાં રહેલા કેટાયન્સ (દા.ત.,$Na^{+}$,$Ca^{2+}$,$Mg^{2+}$) અને એનાયન્સ (દા.ત.,$Cl^{-}$,$SO_{4}^{2-}$,$HCO_{3}^{-}$) ના અનુક્રમે $H^{+}$ અને $OH^{-}$ આયનો સાથેના વિનિમય પર આધારિત છે.
સિન્થેટિક રેઝિન બે પ્રકારના હોય છે:
$1)$ કેટાયન વિનિમય રેઝિન
$2)$ એનાયન વિનિમય રેઝિન
કેટાયન વિનિમય રેઝિન એ મોટા કાર્બનિક અણુઓ છે જેમાં $-SO_{3}H$ સમૂહ હોય છે. રેઝિનને સૌ પ્રથમ $NaCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $RNa$ ( $RSO_{3}H$ માંથી) માં ફેરવવામાં આવે છે. આ રેઝિન પછી $Na^{+}$ આયનોને $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ સાથે બદલે છે,જેનાથી પાણી નરમ બને છે.
$2RNa + M_{(aq)}^{2+} \to R_{2}M_{(s)} + 2Na_{(aq)}^{+}$
કેટાયન વિનિમય રેઝિન $H^{+}$ સ્વરૂપમાં પણ હોય છે. આ રેઝિન $H^{+}$ આયનોને $Na^{+}$,$Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનો સાથે બદલે છે.
$2RH + M_{(aq)}^{2+} \leftrightarrow MR_{2(s)} + 2H_{(aq)}^{+}$
એનાયન વિનિમય રેઝિન પાણીમાં રહેલા $Cl^{-}$,$HCO_{3}^{-}$,અને $SO_{4}^{2-}$ જેવા એનાયન્સ માટે $OH^{-}$ આયનોનો વિનિમય કરે છે.
$RNH_{2(s)} + H_{2}O_{(l)} \leftrightarrow RNH_{3}^{+}.OH_{(s)}^{-}$ $\xrightarrow{+X_{(aq)}^{-}} RNH_{3}^{+}.X_{(s)}^{-} + OH_{(aq)}^{-}$
આ સંપૂર્ણ પ્રક્રિયા દરમિયાન,પાણી પહેલા કેટાયન વિનિમય પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. આ પ્રક્રિયા પછી મળતું પાણી ખનિજ કેટાયન્સથી મુક્ત હોય છે અને સ્વભાવે એસિડિક હોય છે. આ એસિડિક પાણીને પછી એનાયન વિનિમય પ્રક્રિયામાંથી પસાર કરવામાં આવે છે જ્યાં $OH^{-}$ આયનો $H^{+}$ આયનોને તટસ્થ કરે છે અને પાણીને આયનમુક્ત કરે છે.

(N/A) પાણીના ઉભયગુણી સ્વભાવને નીચેની પ્રતિક્રિયાઓના આધારે વર્ણવી શકાય છે:
$1)$ $H_2S$ સાથેની પ્રતિક્રિયા (પાણી બેઇઝ તરીકે વર્તે છે):
$H_2O_{(l)} + H_2S_{(aq)} \rightleftharpoons H_3O^{+}_{(aq)} + HS^{-}_{(aq)}$
$2)$ $NH_3$ સાથેની પ્રતિક્રિયા (પાણી એસિડ તરીકે વર્તે છે):
$H_2O_{(l)} + NH_{3_{(aq)}} \rightleftharpoons OH^{-}_{(aq)} + NH^{+}_{4_{(aq)}}$
$3)$ પાણીનું સ્વયં-આયનીકરણ:
આ પ્રતિક્રિયામાં,એક પાણીનો અણુ એસિડ તરીકે અને બીજો બેઇઝ તરીકે વર્તે છે:
$H_2O_{(l)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_3O^{+}_{(aq)} + OH^{-}_{(aq)}$

(N/A) વિખનીજીકરણ પામેલું પાણી તમામ દ્રાવ્ય ખનિજ ક્ષારોથી મુક્ત હોય છે. તેમાં કોઈ પણ પ્રકારના ઋણાયન (anions) કે ધનાયન (cations) હોતા નથી.
વિખનીજીકરણ પામેલું પાણી મેળવવા માટે,પાણીને ક્રમશઃ ધનાયન વિનિમય (cation exchange) ($H^+$ સ્વરૂપમાં) અને ઋણાયન વિનિમય (anion exchange) ($OH^-$ સ્વરૂપમાં) રેઝિનમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે.
ધનાયન વિનિમય પ્રક્રિયા દરમિયાન,પાણીમાં રહેલા $Na^+, Mg^{2+}, Ca^{2+}$ અને અન્ય ધનાયનોના બદલામાં $H^+$ મુક્ત થાય છે.
$2RH_{(s)} + M^{2+}_{(aq)} \leftrightarrow MR_{2(s)} + 2H^+_{(aq)} \dots (1)$
ઋણાયન વિનિમય પ્રક્રિયામાં,પાણીમાં રહેલા $CO_3^{2-}, SO_4^{2-}, Cl^-, HCO_3^-$ જેવા ઋણાયનોના બદલામાં $OH^-$ મુક્ત થાય છે.
$RNH_{2(s)} + H_2O_{(l)} \leftrightarrow RNH_3^+OH^-_{(s)}$
$RNH_3^+OH^-_{(s)} + X^-_{(aq)} \leftrightarrow RNH_3^+X^-_{(s)} + OH^-_{(aq)} \dots (2)$
પ્રક્રિયા $(2)$ માં મુક્ત થયેલા $OH^-$ આયનો,પ્રક્રિયા $(1)$ માં મુક્ત થયેલા $H^+$ આયનોને તટસ્થ કરે છે,જેનાથી પાણી બને છે.
$H^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \longrightarrow H_2O_{(l)}$

(N/A) ના,ડીમિનરલાઇઝ્ડ અથવા નિસ્યંદિત પાણી પીવા માટે ઉપયોગી નથી કારણ કે તેમાં $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનો જેવા આવશ્યક ખનિજોનો અભાવ હોય છે,જે માનવ શરીર માટે જરૂરી છે.
તેને નિયંત્રિત માત્રામાં આવશ્યક ખનિજો ઉમેરીને અથવા જરૂરી ખનિજ સંતુલન પુનઃસ્થાપિત કરવા માટે તેને થોડા પ્રમાણમાં ખનિજયુક્ત પાણી સાથે મિશ્ર કરીને ઉપયોગી બનાવી શકાય છે.

(N/A) પાણી જીવનના તમામ સ્વરૂપો માટે આવશ્યક છે. તે માનવ શરીરના લગભગ $65 \%$ અને વનસ્પતિઓના $95 \%$ ભાગનું નિર્માણ કરે છે. પાણી તેની ઉચ્ચ વિશિષ્ટ ઉષ્મા,ઉષ્મીય વાહકતા,પૃષ્ઠતાણ,દ્વિધ્રુવ ચાકમાત્રા અને ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંકને કારણે જીવાવરણમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. પાણીની ઉચ્ચ બાષ્પીભવન ઉષ્મા અને ઉષ્મા ધારણ ક્ષમતા તમામ જીવંત પ્રાણીઓના આબોહવા અને શરીરના તાપમાનને નિયંત્રિત કરવામાં મદદ કરે છે. તે વનસ્પતિઓ અને પ્રાણીઓ દ્વારા વિવિધ ચયાપચયની પ્રતિક્રિયાઓ માટે જરૂરી વિવિધ પોષક તત્વોના વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.

પાણી તેના ઉચ્ચ ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક $(78.39 \, C^{2} / Nm^{2})$ અને ઉચ્ચ દ્વિધ્રુવીય ચાકમાત્રાને કારણે સાર્વત્રિક દ્રાવક છે.
$(i)$ પાણી આયનીય સંયોજનોને આયન-દ્વિધ્રુવ આંતરક્રિયા દ્વારા અને સહસંયોજક સંયોજનોને જે પાણી સાથે હાઇડ્રોજન બંધ બનાવી શકે છે,તેમને ઓગાળે છે.
$(ii)$ પાણી ધાતુ અને અધાતુના ઓક્સાઇડ,હાઇડ્રાઇડ,કાર્બાઇડ,ફોસ્ફાઇડ અને નાઇટ્રાઇડ જેવા વિવિધ સંયોજનોનું જળવિભાજન કરે છે. જળવિભાજન દરમિયાન,પાણીના $H^{+}$ અને $OH^{-}$ આયનો પ્રક્રિયક અણુ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
જળવિભાજન પ્રક્રિયાઓના ઉદાહરણો:
$CaO + H_{2}O \longrightarrow Ca(OH)_{2}$
$NaH + H_{2}O \longrightarrow NaOH + H_{2}$
$CaC_{2} + H_{2}O \longrightarrow C_{2}H_{2} + Ca(OH)_{2}$

(N/A) સેલાઇન હાઇડ્રાઇડ્સ સ્વભાવે આયનીય હોય છે. તેઓ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને ધાતુના હાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવે છે અને સાથે હાઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત કરે છે.
સેલાઇન હાઇડ્રાઇડ્સની પાણી સાથેની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય:
$AH_{(s)} + H_2O_{(l)} \to AOH_{(aq)} + H_{2(g)}$
(જ્યાં,$A = Na, Ca, \dots$)
જ્યારે તેને કાર્બનિક દ્રાવકમાં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે તે તેમાં રહેલા પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. હાઇડ્રોજન વાયુ વાતાવરણમાં મુક્ત થાય છે અને ધાતુનો હાઇડ્રોક્સાઇડ પાછળ રહી જાય છે. ત્યારબાદ શુષ્ક કાર્બનિક દ્રાવકનું નિસ્યંદન કરી શકાય છે.

(N/A) સાબુ $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનોની હાજરીને કારણે કઠિન પાણીમાં અવક્ષેપ (scum) બનાવે છે,પરંતુ તે નરમ પાણીમાં અવક્ષેપ બનાવતા નથી. તેથી,સાબુનો ઉપયોગ પાણીની કઠિનતા તપાસવા માટે થઈ શકે છે.
બીજી તરફ,કૃત્રિમ ડિટર્જન્ટ કઠિન પાણી કે નરમ પાણી બંનેમાં અવક્ષેપ બનાવતા નથી કારણ કે તેમના કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ક્ષાર પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય છે. તેથી,કૃત્રિમ ડિટર્જન્ટનો ઉપયોગ પાણીની કઠિનતા તપાસવા માટે થઈ શકતો નથી.

બધા જ જીવંત સજીવોનો મોટો ભાગ પાણીનો બનેલો છે. માનવ શરીરમાં લગભગ $65 \%$ અને કેટલીક વનસ્પતિઓમાં $95 \%$ જેટલું પાણી હોય છે.
તે તમામ જીવન સ્વરૂપોના અસ્તિત્વ માટે એક મહત્વપૂર્ણ સંયોજન છે.
તે ખૂબ જ મહત્વનું દ્રાવક છે.
પાણીની ઊંચી બાષ્પીભવન ઉષ્મા અને વિશિષ્ટ ઉષ્મા ક્ષમતા આબોહવા અને સજીવોના શરીરના તાપમાનને નિયંત્રિત કરવા માટે જવાબદાર છે.
તે વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓના ચયાપચય માટે જરૂરી આયનો અને અણુઓના પરિવહન માટે ઉત્તમ દ્રાવક તરીકે કાર્ય કરે છે.
પૃથ્વીની સપાટી પર પાણીનું વિતરણ સમાન નથી. વિશ્વના અંદાજિત પાણીનો પુરવઠો નીચેના કોષ્ટકમાં આપેલ છે:

સ્ત્રોત	કુલના $\%$
મહાસાગરો	$97.33$
ખારા સરોવરો અને આંતરિક સમુદ્રો	$0.008$
ધ્રુવીય બરફ અને ગ્લેશિયર્સ	$2.04$
ભૂગર્ભ જળ	$0.61$
સરોવરો	$0.009$
જમીનમાં ભેજ	$0.005$
વાતાવરણીય પાણીની વરાળ	$0.001$
નદીઓ	$0.0001$

(N/A) બધા જ સજીવોનો મોટો ભાગ પાણીનો બનેલો છે. માનવ શરીરમાં લગભગ $65 \%$ અને કેટલીક વનસ્પતિઓમાં $95 \%$ જેટલું પાણી હોય છે.
તે તમામ જીવ સ્વરૂપોના અસ્તિત્વ માટે એક મહત્વપૂર્ણ સંયોજન છે.
તે ખૂબ જ મહત્વનું દ્રાવક છે.
પૃથ્વીની સપાટી પર પાણીનું વિતરણ સમાન નથી. અંદાજિત વિશ્વ જળ પુરવઠો નીચેના કોષ્ટકમાં આપવામાં આવ્યો છે.
બાષ્પીભવનની ઉચ્ચ ઉષ્મા અને ઉષ્મા ધારણશક્તિ આબોહવા અને સજીવોના શરીરના તાપમાનને નિયંત્રિત કરવા માટે જવાબદાર છે.
તે વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓના ચયાપચય માટે જરૂરી આયનો અને અણુઓના પરિવહન માટે એક ઉત્તમ દ્રાવક છે.

બધા જ સજીવોનો મુખ્ય ભાગ પાણીનો બનેલો હોય છે. માનવ શરીરમાં લગભગ $65 \%$ અને કેટલીક વનસ્પતિઓમાં $95 \%$ જેટલું પાણી હોય છે.
તે તમામ જીવ સ્વરૂપોના અસ્તિત્વ માટે એક મહત્વપૂર્ણ સંયોજન છે.
તે જૈવિક પ્રક્રિયાઓ માટે ખૂબ જ મહત્વનું દ્રાવક છે.
પાણીની ઉચ્ચ બાષ્પીભવન ઉષ્મા અને ઉષ્માધારિતા આબોહવાને નિયંત્રિત કરવા અને સજીવોના શરીરનું તાપમાન જાળવી રાખવા માટે જવાબદાર છે.
તે વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓના ચયાપચય માટે જરૂરી આયનો અને અણુઓના પરિવહન માટે ઉત્તમ દ્રાવક તરીકે કાર્ય કરે છે.
પૃથ્વીની સપાટી પર પાણીનું વિતરણ સમાન નથી. વિશ્વના અંદાજિત પાણીનો પુરવઠો નીચેના કોષ્ટકમાં આપેલ છે:

સ્ત્રોત	કુલના $\%$
મહાસાગરો	$97.33$
ખારા સરોવરો અને આંતરિક સમુદ્રો	$0.008$
ધ્રુવીય બરફ અને ગ્લેશિયર્સ	$2.04$
ભૂગર્ભ જળ	$0.61$
સરોવરો	$0.009$
જમીનમાં ભેજ	$0.005$
વાતાવરણીય પાણીની વરાળ	$0.001$
નદીઓ	$0.0001$

(N/A) પાણી એક ધ્રુવીય અણુ છે જેનો ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક ($298 \ K$ તાપમાને $78.39$) ઊંચો છે,જે તેને આયનીય સંયોજનોને ઓગાળવામાં મદદ કરે છે. તે આલ્કોહોલ અને કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ જેવા ધ્રુવીય સહસંયોજક અણુઓ સાથે હાઇડ્રોજન બંધ બનાવે છે.
$(i)$ પાણી આયનીય સંયોજનો (જેમ કે $NaCl$) અને ધ્રુવીય સહસંયોજક સંયોજનો (જેમ કે ગ્લુકોઝ,ઇથેનોલ) ને ઓગાળે છે.
$(ii)$ પાણી ઘણા સહસંયોજક અને આયનીય સંયોજનોનું જળવિભાજન કરે છે,જેમ કે ધાતુના ઓક્સાઇડ,અધાતુના ઓક્સાઇડ અને હેલાઇડ્સ. ઉદાહરણ તરીકે,$P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4$ અને $SiCl_4 + 2H_2O \rightarrow SiO_2 + 4HCl$.

(N/A) પાણી એક રંગહીન અને સ્વાદહીન પ્રવાહી છે. ઘનીકૃત અવસ્થામાં (પ્રવાહી અને ઘન અવસ્થાઓ) પાણીના અસામાન્ય ગુણધર્મો પાણીના અણુઓ વચ્ચે વ્યાપક હાઇડ્રોજન બંધન હોવાને કારણે છે.
આના કારણે $H_{2}S$ અને $H_{2}Se$ ની તુલનામાં ઊંચું ઠારણ બિંદુ,ઊંચું ઉત્કલન બિંદુ,બાષ્પીભવનની ઊંચી ઉષ્મા અને ગલનની ઊંચી ઉષ્મા જોવા મળે છે.
અન્ય પ્રવાહીઓની તુલનામાં,પાણીની વિશિષ્ટ ઉષ્મા,ઉષ્મીય વાહકતા,પૃષ્ઠતાણ,દ્વિધ્રુવીય ચાકમાત્રા અને ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક વધુ હોય છે.
આ ગુણધર્મો પાણીને જીવાવરણમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવવા દે છે.
તે વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓના ચયાપચય માટે જરૂરી આયનો અને અણુઓના પરિવહન માટે ઉત્તમ દ્રાવક છે.
ધ્રુવીય અણુઓ સાથે હાઇડ્રોજન બંધનને કારણે,આલ્કોહોલ અને કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ જેવા સહસંયોજક સંયોજનો પણ પાણીમાં ઓગળી જાય છે.

(N/A) વાયુ અવસ્થામાં, પાણી એક વળેલો (bent) અણુ છે, જેમાં બંધકોણ $104.5^{\circ}$ અને $O-H$ બંધની લંબાઈ $95.7 \text{ pm}$ હોય છે.
ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ વચ્ચેની વિદ્યુતઋણતાના તફાવતને કારણે તે અત્યંત ધ્રુવીય અણુ છે.
પ્રવાહી અવસ્થામાં, પાણીના અણુઓ હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે.
પાણીનું સ્ફટિકીય સ્વરૂપ બરફ છે. વાતાવરણીય દબાણે બરફ ષટ્કોણીય સ્વરૂપમાં સ્ફટિકીકરણ પામે છે, પરંતુ ખૂબ જ નીચા તાપમાને તે ઘન (cubic) સ્વરૂપમાં સંઘનિત થાય છે.
બરફની ઘનતા પાણી કરતા ઓછી હોય છે, તેથી જ બરફનો ટુકડો પાણી પર તરે છે.
શિયાળાની ઋતુમાં, તળાવની સપાટી પર બનેલો બરફ ઉષ્મીય અવાહક તરીકે કામ કરે છે, જે જળચર જીવોના અસ્તિત્વને સુનિશ્ચિત કરે છે.

(N/A) બરફ અત્યંત વ્યવસ્થિત ત્રિ-પરિમાણીય હાઇડ્રોજન-બંધિત બંધારણ ધરાવે છે.
$X$-કિરણો દ્વારા બરફના સ્ફટિકોની તપાસ દર્શાવે છે કે દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ $276 \text{ pm}$ ના અંતરે અન્ય ચાર ઓક્સિજન પરમાણુઓ દ્વારા ચતુષ્ફલકીય રીતે ઘેરાયેલો હોય છે.
હાઇડ્રોજન બંધન બરફને વિશાળ છિદ્રો સાથેનું એક ખુલ્લા પ્રકારનું બંધારણ આપે છે. આ છિદ્રો યોગ્ય કદના અન્ય કેટલાક અણુઓને આંતરાલીય રીતે સમાવી શકે છે.

(N/A) બરફનું બંધારણ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ અત્યંત વ્યવસ્થિત ત્રિ-પરિમાણીય હાઇડ્રોજન બંધિત હોય છે.
$X$-કિરણો વડે બરફના સ્ફટિકોની તપાસ દર્શાવે છે કે દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ $276 \text{ pm}$ ના અંતરે અન્ય ચાર ઓક્સિજન પરમાણુઓ દ્વારા ચતુષ્ફલકીય રીતે ઘેરાયેલો હોય છે.
હાઇડ્રોજન બંધન બરફને વિશાળ છિદ્રો સાથેનું એક ખુલ્લા પ્રકારનું બંધારણ આપે છે. આ છિદ્રો યોગ્ય કદના અન્ય કેટલાક અણુઓને આંતરાલીય રીતે સમાવી શકે છે.

પાણી ઘણા બધા પદાર્થો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. કેટલીક મહત્વપૂર્ણ પ્રતિક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે.
$(i)$ ઉભયગુણી સ્વભાવ: તે એસિડ અને બેઇઝ બંને તરીકે કાર્ય કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે,એટલે કે તે ઉભયગુણી પદાર્થ તરીકે વર્તે છે. બ્રોન્સ્ટેડના સિદ્ધાંત મુજબ,તે $NH_{3}$ સાથે એસિડ તરીકે અને $H_{2}S$ સાથે બેઇઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$H_{2}O_{(l)} + NH_{3(aq)} \rightleftharpoons OH^{-}_{(aq)} + NH_{4(aq)}^{+}$
$H_{2}O_{(l)} + H_{2}S_{(aq)} \rightleftharpoons H_{3}O^{+}_{(aq)} + HS^{-}_{(aq)}$
પાણીનું સ્વયં-આયનીકરણ નીચે મુજબ થાય છે:
$H_{2}O_{(l)} + H_{2}O_{(l)} \rightleftharpoons H_{3}O^{+}_{(aq)} + OH^{-}_{(aq)}$
$(ii)$ પાણી સાથેની રેડોક્ષ પ્રતિક્રિયાઓ: પાણીનું અત્યંત વિદ્યુત-ધન ધાતુઓ દ્વારા ડાયહાઇડ્રોજનમાં સરળતાથી રિડક્શન થઈ શકે છે.
$2H_{2}O_{(l)} + 2Na_{(s)} \longrightarrow 2NaOH_{(aq)} + H_{2(g)}$
આમ,તે ડાયહાઇડ્રોજનનો ઉત્તમ સ્ત્રોત છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન પાણીનું $O_{2}$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે.
$6CO_{2(g)} + 12H_{2}O_{(l)} \longrightarrow C_{6}H_{12}O_{6(aq)} + 6H_{2}O_{(l)} + 6O_{2(g)}$
ફ્લોરિન સાથે પણ,તેનું $O_{2}$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે:
$2F_{2(g)} + 2H_{2}O_{(l)} \longrightarrow 4H^{+}_{(aq)} + 4F^{-}_{(aq)} + O_{2(g)}$

વરસાદનું પાણી લગભગ શુદ્ધ હોય છે. તે એક સારું દ્રાવક હોવાથી,જ્યારે તે પૃથ્વીની સપાટી પર વહે છે,ત્યારે તે ઘણા ક્ષારોને ઓગાળે છે.
પાણીમાં કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના ક્ષારો હાઇડ્રોજનકાર્બોનેટ,ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટ સ્વરૂપે હાજર હોય ત્યારે પાણી 'કઠિન' બને છે.
કઠિન પાણી સાબુ સાથે ફીણ આપતું નથી. કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના દ્રાવ્ય ક્ષારોથી મુક્ત પાણીને 'મૃદુ' પાણી કહેવાય છે. તે સાબુ સાથે સરળતાથી ફીણ આપે છે.
કઠિન પાણી સાબુ સાથે અવક્ષેપ (scum) બનાવે છે. સોડિયમ સ્ટેઅરેટ $(C_{17}H_{35}COONa)$ ધરાવતો સાબુ કઠિન પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને $Ca^{2+}$ અથવા $Mg^{2+}$ સ્ટેઅરેટના અવક્ષેપ બનાવે છે.
$2 C_{17}H_{35}COONa_{(aq)} + M^{2+}_{(aq)} \longrightarrow (C_{17}H_{35}COO)_{2} M_{(s)} \downarrow + 2 Na^{+}_{(aq)}$
અહીં,$M$ એ $Ca^{2+}$ અથવા $Mg^{2+}$ દર્શાવે છે.
તેથી,તે કપડાં ધોવા માટે અયોગ્ય છે. તે બોઈલર માટે પણ હાનિકારક છે કારણ કે ક્ષારોના જમા થવાથી સ્કેલ બને છે,જે બોઈલરની કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે. પાણીની કઠિનતા બે પ્રકારની હોય છે: $(i)$ અસ્થાયી કઠિનતા,અને $(ii)$ સ્થાયી કઠિનતા.

(N/A) $(i)$ ઉકાળવું: ઉકાળવા દરમિયાન,દ્રાવ્ય $Mg(HCO_{3})_{2}$ નું અદ્રાવ્ય $Mg(OH)_{2}$ માં અને $Ca(HCO_{3})_{2}$ નું અદ્રાવ્ય $CaCO_{3}$ માં રૂપાંતર થાય છે. $Mg(OH)_{2}$ નો દ્રાવ્યતા ગુણાકાર $MgCO_{3}$ કરતા ઓછો હોવાથી,$Mg(OH)_{2}$ અવક્ષેપિત થાય છે. આ અવક્ષેપોને ગાળણ દ્વારા દૂર કરી શકાય છે,જેથી નરમ પાણી મળે છે.
$Mg(HCO_{3})_{2} \xrightarrow{\Delta} Mg(OH)_{2} \downarrow + 2CO_{2} \uparrow$
$Ca(HCO_{3})_{2} \xrightarrow{\Delta} CaCO_{3} \downarrow + H_{2}O + CO_{2} \uparrow$
$(ii)$ ક્લાર્કની પદ્ધતિ: આ પદ્ધતિમાં કઠિન પાણીમાં ચૂનાનું $(Ca(OH)_{2})$ ગણતરીપૂર્વકનું પ્રમાણ ઉમેરવામાં આવે છે. તે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ અને મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના અવક્ષેપ બનાવે છે,જેને ગાળણ દ્વારા દૂર કરી શકાય છે.
$Ca(HCO_{3})_{2} + Ca(OH)_{2} \longrightarrow 2CaCO_{3} \downarrow + 2H_{2}O$
$Mg(HCO_{3})_{2} + 2Ca(OH)_{2} \longrightarrow 2CaCO_{3} \downarrow + Mg(OH)_{2} \downarrow + 2H_{2}O$

(N/A) કાયમી કઠિનતા પાણીમાં મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના ક્લોરાઈડ અને સલ્ફેટ ક્ષારોની હાજરીને કારણે હોય છે.
કાયમી કઠિનતા ઉકાળવાથી દૂર થતી નથી. તેને નીચેની પદ્ધતિઓ દ્વારા દૂર કરી શકાય છે:
$(i)$ વોશિંગ સોડા (સોડિયમ કાર્બોનેટ) સાથે પ્રક્રિયા: વોશિંગ સોડા કઠિન પાણીમાં રહેલા દ્રાવ્ય કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઈડ અને સલ્ફેટ સાથે પ્રક્રિયા કરીને અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટ બનાવે છે.
$MCl_{2} + Na_{2}CO_{3} \longrightarrow MCO_{3} \downarrow + 2NaCl$ $(M = Mg, Ca)$
$MSO_{4} + Na_{2}CO_{3} \longrightarrow MCO_{3} \downarrow + Na_{2}SO_{4}$
$(ii)$ કેલ્ગોન પદ્ધતિ: સોડિયમ હેક્સામેટાફોસ્ફેટ $(Na_{6}P_{6}O_{18})$,જેને વ્યાપારી રીતે 'કેલ્ગોન' કહેવામાં આવે છે,જ્યારે તેને કઠિન પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે નીચેની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
$Na_{6}P_{6}O_{18} \longrightarrow 2Na^{+} + Na_{4}P_{6}O_{18}^{2-}$
$M^{2+} + [Na_{4}P_{6}O_{18}]^{2-} \longrightarrow [Na_{2}MP_{6}O_{18}]^{2-} + 2Na^{+}$ $(M = Mg, Ca)$
આ સંકીર્ણ આયન $Mg^{2+}$ અને $Ca^{2+}$ આયનોને દ્રાવણમાં જાળવી રાખે છે.
$(iii)$ આયન-વિનિમય પદ્ધતિ: આ પદ્ધતિને ઝિઓલાઇટ/પરમ્યુટિટ પ્રક્રિયા પણ કહેવામાં આવે છે. હાઇડ્રેટેડ સોડિયમ એલ્યુમિનિયમ સિલિકેટ એ ઝિઓલાઇટ/પરમ્યુટિટ છે.
સરળતા માટે,સોડિયમ એલ્યુમિનિયમ સિલિકેટ $(NaAlSiO_{4})$ ને $NaZ$ તરીકે લખી શકાય છે. જ્યારે આને કઠિન પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે વિનિમય પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
$2NaZ_{(s)} + M^{2+}_{(aq)} \longrightarrow MZ_{2(s)} + 2Na^{+}_{(aq)}$ $(M = Mg, Ca)$

(N/A) વિખનીજીકરણ પામેલું પાણી એટલે એવું પાણી કે જે તમામ દ્રાવ્ય ખનિજ ક્ષારોથી મુક્ત હોય,જેમ કે $Ca^{2+}$,$Mg^{2+}$,$Na^{+}$,$Cl^{-}$,$SO_{4}^{2-}$ અને $HCO_{3}^{-}$ આયનો.
તે પાણીને ક્રમશઃ કેટાયન વિનિમય રેઝિન ($H^{+}$ સ્વરૂપમાં) અને એનાયન વિનિમય રેઝિન ($OH^{-}$ સ્વરૂપમાં) માંથી પસાર કરીને મેળવવામાં આવે છે.
$1.$ કેટાયન વિનિમય પ્રક્રિયામાં,પાણીમાં રહેલા $Na^{+}$,$Ca^{2+}$,$Mg^{2+}$ અને અન્ય કેટાયનોના બદલામાં $H^{+}$ આયનો મુક્ત થાય છે:
$2RH_{(s)} + M^{2+}_{(aq)} \longrightarrow MR_{2(s)} + 2H^{+}_{(aq)}$
$2.$ એનાયન વિનિમય પ્રક્રિયામાં,$Cl^{-}$,$HCO_{3}^{-}$ અને $SO_{4}^{2-}$ જેવા એનાયનોના બદલામાં $OH^{-}$ આયનો મુક્ત થાય છે:
$R'NH_{2(s)} + H_{2}O_{(l)} \longrightarrow R'NH_{3}^{+}OH^{-}_{(s)}$
$R'NH_{3}^{+}OH^{-}_{(s)} + X^{-}_{(aq)} \longrightarrow R'NH_{3}^{+}X^{-}_{(s)} + OH^{-}_{(aq)}$
અંતે,પ્રક્રિયામાં મુક્ત થયેલા $H^{+}$ અને $OH^{-}$ આયનો જોડાઈને પાણી બનાવે છે:
$H^{+}_{(aq)} + OH^{-}_{(aq)} \longrightarrow H_{2}O_{(l)}$

(N/A) ડીમિનરલાઇઝ્ડ પાણી પીવા માટે યોગ્ય નથી કારણ કે તેમાં માનવ શરીર માટે જરૂરી $Ca^{2+}$,$Mg^{2+}$ અને અન્ય ટ્રેસ તત્વો જેવા આવશ્યક ખનીજોનો અભાવ હોય છે. નિસ્યંદિત પાણી પણ પીવા માટે આદર્શ નથી કારણ કે તેમાં પણ આ આવશ્યક ખનીજો હોતા નથી. આવા પાણીને પીવા માટે ઉપયોગી બનાવવા માટે,તેમાં નિયંત્રિત માત્રામાં આવશ્યક ખનીજો અને ક્ષારો ઉમેરીને તેનું પુનઃખનીજીકરણ (remineralization) કરવું જોઈએ અને તેનો સ્વાદ સુધારવા માટે તેને વાયુયુક્ત (aerated) કરવું જોઈએ.

(N/A) પાણીની કાયમી કઠિનતા પાણીમાં રહેલા કૅલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટ સ્વરૂપના દ્રાવ્ય ક્ષારોને કારણે હોય છે.
$(i)$ ધોવાનો સોડા (સોડિયમ કાર્બોનેટ) સાથેની પ્રક્રિયા: ધોવાનો સોડા કઠિન પાણીમાં રહેલા દ્રાવ્ય કૅલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમના સલ્ફેટ અને ક્લોરાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરી અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટ બનાવે છે.
$MCl_{2} + Na_{2}CO_{3} \longrightarrow MCO_{3} \downarrow + 2NaCl$ $(M = Mg, Ca)$
$MSO_{4} + Na_{2}CO_{3} \longrightarrow MCO_{3} \downarrow + Na_{2}SO_{4}$
$(ii)$ કાલગોન પદ્ધતિ: સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટ $(Na_{6}P_{6}O_{18})$,જેને વ્યાપારિક રીતે 'કાલગોન' કહેવામાં આવે છે,તેને કઠિન પાણીમાં ઉમેરતાં નીચે મુજબની પ્રક્રિયાઓ થાય છે:
$Na_{6}P_{6}O_{18} \longrightarrow 2Na^{+} + Na_{4}P_{6}O_{18}^{2-}$
$M^{2+} + Na_{4}P_{6}O_{18}^{2-} \longrightarrow [Na_{2}MP_{6}O_{18}]^{2-} + 2Na^{+}$ $(M = Mg, Ca)$
આ સંકીર્ણ ઋણઆયન $Mg^{2+}$ અને $Ca^{2+}$ ને દ્રાવણમાં જાળવી રાખે છે.
$(iii)$ આયન વિનિમય પદ્ધતિ: આ પદ્ધતિને ઝીઓલાઈટ/પરમ્યૂટિટ પદ્ધતિ પણ કહે છે. જળયુક્ત સોડિયમ એલ્યુમિનિયમ સિલિકેટને ઝીઓલાઈટ/પરમ્યૂટિટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેને $NaZ$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે,જે કઠિન પાણીમાં ઉમેરતા વિસ્થાપન પ્રક્રિયા થાય છે:
$2NaZ_{(s)} + M^{2+}_{(aq)} \longrightarrow MZ_{2(s)} + 2Na^{+}_{(aq)}$ $(M = Mg, Ca)$
જ્યારે ઝીઓલાઈટમાં રહેલો બધો સોડિયમ વપરાઈ જાય ત્યારે તે બિનકાર્યક્ષમ બને છે,પરંતુ તેને જલીય સોડિયમ ક્લોરાઈડના દ્રાવણ દ્વારા પુનઃજીવિત કરી શકાય છે:
$MZ_{2(s)} + 2NaCl_{(aq)} \longrightarrow 2NaZ_{(s)} + MCl_{2(aq)}$
$(iv)$ સાંશ્લેષિત રેઝિન પદ્ધતિ: હાલમાં કઠિન પાણીને નરમ બનાવવા માટે સાંશ્લેષિત ધન આયન વિનિમયકર્તાનો ઉપયોગ થાય છે. આ પદ્ધતિ ઝીઓલાઈટ પદ્ધતિ કરતાં વધુ અસરકારક છે.
સાંશ્લેષિત રેઝિનમાં $-SO_{3}H$ સમૂહ ધરાવતો મોટો કાર્બનિક અણુ હોય છે. રેઝિન $(RSO_{3}H)$ ને $NaCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરી $(RNa)$ માં ફેરવવામાં આવે છે. જ્યારે કઠિન પાણીને આ રેઝિન $(RNa)$ માંથી પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે $Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનો $Na^{+}$ આયનો સાથે વિનિમય પામે છે:
$2RNa_{(s)} + M^{2+}_{(aq)} \longrightarrow R_{2}M_{(s)} + 2Na^{+}_{(aq)}$
આ રેઝિનને જલીય સોડિયમ ક્લોરાઈડના દ્રાવણની મદદથી પુનઃકાર્યક્ષમ બનાવી શકાય છે.

(N/A) ભારે પાણી $(D_2O)$ મનુષ્યો,છોડ અને પ્રાણીઓ માટે હાનિકારક છે કારણ કે તે તેમાં થતી જૈવ-રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના દરને ધીમો પાડે છે.
આમ,ભારે પાણી જીવનને ટેકો આપતું નથી અને તે પીવા માટે યોગ્ય નથી.
ભારે પાણી $(D_2O)$ એ ડ્યુટેરિયમનું ઓક્સાઇડ છે,જે હાઇડ્રોજનનું આઇસોટોપ છે. તેનો ઉપયોગ ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં મોડરેટર તરીકે અને પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિઓના અભ્યાસ માટે વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓમાં વ્યાપકપણે થાય છે.
તે પાણીના સંપૂર્ણ વિદ્યુત વિભાજન દ્વારા અથવા કેટલીક ખાતર ઉદ્યોગોમાં આડપેદાશ તરીકે તૈયાર કરી શકાય છે.
$D_2O$ ની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ:
$CaC_2 + 2 D_2O \longrightarrow C_2D_2 + Ca(OD)_2$
$SO_3 + D_2O \longrightarrow D_2SO_4$
$Al_4C_3 + 12 D_2O \longrightarrow 3 CD_4 + 4 Al(OD)_3$

(N/A) ભારે પાણી,જેને $D_{2}O$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે,તે ડ્યુટેરિયમનું ઓક્સાઈડ છે,જે હાઇડ્રોજનનો સમસ્થાનિક છે.
ભારે પાણી મનુષ્યો,વનસ્પતિઓ અને પ્રાણીઓ માટે હાનિકારક છે કારણ કે તે તેમાં થતી જૈવરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓના દરને ધીમો પાડે છે. પરિણામે,તે જીવનને ટેકો આપતું નથી અને પીવા માટે યોગ્ય નથી.
ભારે પાણીના ઉપયોગો:
$1$. તેનો ઉપયોગ ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં ઝડપી ન્યુટ્રોનને ધીમા કરવા માટે મોડરેટર તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.
$2$. તેનો ઉપયોગ પ્રતિક્રિયાની ક્રિયાવિધિના અભ્યાસ માટે વિનિમય પ્રતિક્રિયાઓમાં થાય છે.
$3$. તે વિવિધ રાસાયણિક અને જૈવિક અભ્યાસોમાં ટ્રેસર સંયોજન તરીકે સેવા આપે છે.
ભારે પાણી સાથેની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ:
$CaC_{2} + 2D_{2}O \longrightarrow C_{2}D_{2} + Ca(OD)_{2}$
$SO_{3} + D_{2}O \longrightarrow D_{2}SO_{4}$
$Al_{4}C_{3} + 12D_{2}O \longrightarrow 3CD_{4} + 4Al(OD)_{3}$

(N/A) સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટને વ્યાવસાયિક રીતે 'કેલ્ગોન' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
તેનું આણ્વીય સૂત્ર $Na_{6}P_{6}O_{18}$ છે.

(B) ક્લાર્કની પદ્ધતિમાં,કામચલાઉ કઠિનતા ધરાવતા પાણીમાં ચૂનાનું પાણી એટલે કે કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(Ca(OH)_2)$ ઉમેરવામાં આવે છે.
તે કેલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ કાર્બોનેટના અવક્ષેપ આપે છે:
$Ca(HCO_3)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaCO_3 \downarrow + 2H_2O$.

(N/A) પાણીની ઘનતા બરફની ઘનતા કરતા વધારે હોય છે કારણ કે હાઇડ્રોજન બંધને લીધે બનતું બંધારણ. બરફમાં,પાણીના અણુઓ હાઇડ્રોજન બંધને કારણે અત્યંત વ્યવસ્થિત,ત્રિ-પરિમાણીય ખુલ્લા પાંજરા જેવી રચનામાં ગોઠવાયેલા હોય છે,જે મોટી ખાલી જગ્યાઓ બનાવે છે. જ્યારે બરફ પીગળે છે,ત્યારે આ હાઇડ્રોજન બંધ તૂટી જાય છે અને અણુઓ આ ખાલી જગ્યાઓ ભરે છે,જેના પરિણામે પ્રવાહી પાણીમાં વધુ ઘટ્ટ બંધારણ બને છે. પરિણામે,સમાન દળ માટે,પ્રવાહી પાણી બરફ કરતા ઓછું કદ રોકે છે,જેનાથી તેની ઘનતા વધારે હોય છે.

(A) પાણીની કઠિનતા મુખ્યત્વે દ્રાવ્ય કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ આયનોની હાજરીને કારણે થાય છે. ખાસ કરીને,$Ca^{2+}$ અને $Mg^{2+}$ આયનો પાણીની કામચલાઉ અને કાયમી બંને પ્રકારની કઠિનતા માટે જવાબદાર છે.

(D) કઠિન પાણીમાં કેલ્શિયમ $(Ca^{2+})$ અને મેગ્નેશિયમ $(Mg^{2+})$ આયનોના ઓગળેલા ક્ષાર હોય છે.
આ આયનો સાબુ (સોડિયમ સ્ટીઅરેટ,$C_{17}H_{35}COONa$) સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને અદ્રાવ્ય અવક્ષેપ બનાવે છે જેને મેલ ($ (C_{17}H_{35}COO)_2Ca $ અથવા $ (C_{17}H_{35}COO)_2Mg $) કહેવાય છે.
આ અદ્રાવ્ય મેલ બનવાને કારણે,સાબુનો બગાડ થાય છે અને તે ફીણ બનાવી શકતું નથી,જે કપડાં સાફ કરવા માટે જરૂરી છે.
તેથી,કઠિન પાણી કપડાં ધોવા માટે યોગ્ય નથી.

(N/A) ઘનતા એટલે એકમ કદ દીઠ દળ $(d = \frac{m}{V})$.
જ્યારે પાણી થીજીને બરફ બને છે,ત્યારે પાણીના અણુઓ હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા ત્રિ-પરિમાણીય,ખુલ્લા,ષટ્કોણીય મધપૂડા જેવી રચનામાં ગોઠવાય છે.
આ રચના પાણીના અણુઓ વચ્ચે મોટી ખાલી જગ્યાઓ બનાવે છે,જે પ્રવાહી પાણીના સમાન દળની તુલનામાં બરફનું કદ વધારે છે.
બરફનું કદ $(V)$ પ્રવાહી પાણીના સમાન દળના કદ કરતા વધારે હોવાથી,બરફની ઘનતા પ્રવાહી પાણી કરતા ઓછી હોય છે.
આથી જ બરફ પાણી પર તરે છે.

(N/A) $(i)$ શિયાળા દરમિયાન,સરોવરના પાણીનું તાપમાન ઘટતું જાય છે. ઠંડું પાણી વધુ ઘન હોવાથી તે તળિયે બેસે છે,જ્યારે ગરમ પાણી સપાટી પર આવે છે. આ પ્રક્રિયા ત્યાં સુધી ચાલે છે જ્યાં સુધી આખા સરોવરનું તાપમાન $277 \ K$ $(4^{\circ}C)$ ન થાય. $277 \ K$ થી નીચે,સપાટીનું પાણી ઠંડું થતાં તેની ઘનતા ઘટે છે,તેથી તે ઉપર જ રહે છે અને અંતે થીજી જાય છે.
$(ii)$ હાઇડ્રોજન બંધને કારણે બરફની રચના ખુલ્લી પાંજરા જેવી હોય છે,જેના લીધે તેની ઘનતા પ્રવાહી પાણી કરતા ઓછી હોય છે,તેથી તે પાણી પર તરે છે.

(N/A) પાણીનું વિખનીજીકરણ પાણીને કેટાયન અને એનાયન વિનિમય રેઝિનમાંથી પસાર કરીને મેળવવામાં આવે છે.
$1$. કેટાયન વિનિમય રેઝિન: આ રેઝિનમાં $-SO_{3}H$ સમૂહ ધરાવતા મોટા કાર્બનિક અણુઓ હોય છે. $H^{+}$ સ્વરૂપમાં,તેઓ પાણીમાં હાજર $Na^{+}, Ca^{2+},$ અને $Mg^{2+}$ જેવા કેટાયન્સ માટે $H^{+}$ આયનોની આપ-લે કરે છે.
$2 RH_{(s)} + M^{2+}_{(aq)} \rightleftharpoons MR_{2(s)} + 2H^{+}_{(aq)}$
આ પ્રક્રિયા $H^{+}$ આયનોના મુક્ત થવાને કારણે પાણીને એસિડિક બનાવે છે.
$2$. એનાયન વિનિમય રેઝિન: આ રેઝિનમાં $-NH_{2}$ અથવા $-OH$ જેવા બેઝિક સમૂહો હોય છે. તેઓ પાણીમાં હાજર $Cl^{-}, HCO_{3}^{-},$ અને $SO_{4}^{2-}$ જેવા એનાયન્સ માટે $OH^{-}$ આયનોની આપ-લે કરે છે.
$RNH_{2(s)} + H_{2}O_{(l)} \rightleftharpoons RNH_{3}^{+}OH^{-}_{(s)}$
$RNH_{3}^{+}OH^{-}_{(s)} + X^{-}_{(aq)} \rightleftharpoons RNH_{3}^{+}X^{-}_{(s)} + OH^{-}_{(aq)}$
$3$. તટસ્થીકરણ: એનાયન વિનિમય રેઝિનમાંથી મુક્ત થયેલા $OH^{-}$ આયનો કેટાયન વિનિમય રેઝિનમાંથી મુક્ત થયેલા $H^{+}$ આયનોને તટસ્થ કરીને શુદ્ધ પાણી બનાવે છે.
$H^{+}_{(aq)} + OH^{-}_{(aq)} \longrightarrow H_{2}O_{(l)}$
વપરાઈ ગયેલા રેઝિનને મંદ એસિડ અને આલ્કલી દ્રાવણોનો ઉપયોગ કરીને પુનઃજીવિત કરવામાં આવે છે.

(N/A) ભારે પાણી $(D_{2}O)$ સામાન્ય પાણી $(H_{2}O)$ ના લાંબા સમય સુધી વિદ્યુત વિભાજન દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે. કારણ કે $H_{2}O$ નું વિદ્યુત વિભાજન $D_{2}O$ કરતા ઝડપથી થાય છે,તેથી બાકી રહેલા પાણીમાં $D_{2}O$ નું પ્રમાણ વધી જાય છે.
$H_{2}O$ અને $D_{2}O$ ના ભૌતિક ગુણધર્મોની સરખામણી નીચેના કોષ્ટકમાં કરવામાં આવી છે:

(N/A) પાણીનો ઉપયોગ પ્રતિક્રિયા માધ્યમ તરીકે નીચેના કારણોસર થાય છે:
$1$. તેની વિશિષ્ટ ઉષ્મા ધારણશક્તિ (specific heat capacity) ઊંચી છે,જે ઉષ્માક્ષેપક પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી ગરમીને શોષવામાં મદદ કરે છે.
$2$. તે એક ધ્રુવીય દ્રાવક છે,જે આયનીય અને ધ્રુવીય સહસંયોજક સંયોજનોને ઓગાળવા માટે ઉત્તમ છે.
$3$. તે રાસાયણિક રીતે સ્થિર છે અને ઘણી પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓમાં પ્રમાણમાં નિષ્ક્રિય છે.
$4$. તે સસ્તું,બિન-ઝેરી અને વાપરવામાં સરળ છે.

(A) જ્યારે હાઇડ્રોજન વાયુ $(H_2)$ અને ઓક્સિજન વાયુ $(O_2)$ સંયોજાય છે,ત્યારે તે પાણી $(H_2O)$ બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયાનું રાસાયણિક સમીકરણ: $2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(l)$ છે.
પાણી ઓરડાના તાપમાને પ્રવાહી સ્વરૂપમાં હોય છે.

(N/A) પાણી એ એક એવો પદાર્થ છે જે ત્રણ ભિન્ન ભૌતિક અવસ્થાઓમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે: ઘન (બરફ),પ્રવાહી (પાણી) અને વાયુ (પાણીની બાષ્પ અથવા વરાળ).
બરફ,પાણી અને વરાળના ભૌતિક ગુણધર્મો ખૂબ જ અલગ છે.
જોકે,ત્રણેય અવસ્થાઓનું રાસાયણિક સંઘટન સમાન છે,જે $H_2O$ સૂત્ર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
આ ત્રણેય અવસ્થાઓની લાક્ષણિકતાઓ અણુઓની ઊર્જા અને પાણીના અણુઓની ગોઠવણી પર આધાર રાખે છે.

(N/A) હાઇડ્રોજન આયન $(H^{+})$ પોતે એક નાનો પ્રોટોન છે જેનું કદ ખૂબ જ નાનું $(\sim 10^{-15} \ m$ ત્રિજ્યા) છે અને તે તીવ્ર વિદ્યુતક્ષેત્ર ધરાવે છે.
તેથી,પ્રોટોન પાણીના અણુ પર ઉપલબ્ધ બે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મોમાંથી એક સાથે સવર્ગ સહસંયોજક બંધ દ્વારા જોડાઈને $H_{3}O^{+}$ બનાવે છે.
આ હાઇડ્રોનિયમ આયન $(H_{3}O^{+})$ ત્રિકોણીય પિરામિડલ ભૂમિતિ ધરાવે છે. આ $H_{3}O^{+}$ સ્પીસીઝ ઘન અવસ્થામાં $H_{3}O^{+}Cl^{-}$ જેવા ઘણા સંયોજનોમાં જોવા મળી છે.
તેવી જ રીતે,હાઇડ્રોનિયમ આયન જલીયકરણ પામીને $H_{5}O_{2}^{+}$,$H_{7}O_{3}^{+}$,$H_{9}O_{4}^{+}$ વગેરે જેવી ઘણી આયનીય સ્પીસીઝ બનાવે છે.
આમ,પ્રોટોન જલીય દ્રાવણમાં સ્વતંત્ર રીતે અસ્તિત્વ ધરાવતો નથી,પરંતુ તે હાઇડ્રોનિયમ આયન અથવા ઓક્સોનિયમ આયન તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

(N/A) ગલનબિંદુ,બાષ્પીભવનની એન્થાલ્પી અને સ્નિગ્ધતા એ ભૌતિક ગુણધર્મો છે જે આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળોના મૂલ્ય પર આધાર રાખે છે.
ડેટા પરથી જોઈ શકાય છે કે $D_2O$ માટેના મૂલ્યો $H_2O$ કરતા સતત વધારે છે.
આ સૂચવે છે કે $H_2O$ ની તુલનામાં $D_2O$ માં આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળો (ખાસ કરીને હાઇડ્રોજન બોન્ડિંગ) વધુ મજબૂત છે.

(A) આવર્ત કોષ્ટકનું પ્રથમ તત્વ હાઇડ્રોજન $(H)$ છે. જ્યારે તે ડાયોક્સિજન $(O_2)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તે પાણી $(H_2O)$ બનાવે છે.
બરફ (ઘન $H_2O$) ની ઘનતા પ્રવાહી પાણી કરતા ઓછી હોય છે,તેથી તે તેની પ્રવાહી અવસ્થા પર તરે છે.
પાણી ઉભયગુણી (amphoteric) છે,જેનો અર્થ છે કે તે એસિડ અને બેઇઝ બંને તરીકે વર્તી શકે છે.
પાણી નીચે મુજબની સંતુલન પ્રક્રિયા દ્વારા સ્વયં-આયનીકરણ પામે છે:
$H_2O_{(l)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_3O^{+}_{(aq)} + OH^{-}_{(aq)}$
આમ,બનતી નીપજો હાઇડ્રોનિયમ આયન $(H_3O^+)$ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન $(OH^-)$ છે.

(N/A) $i$. ભારે પાણીનો ઉપયોગ પરમાણુ રિએક્ટરમાં મંદક (moderator) તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.
$ii$. તેનો ઉપયોગ ઘણી પ્રતિક્રિયાઓની ક્રિયાવિધિનો અભ્યાસ કરવા માટે ટ્રેસર સંયોજન તરીકે થાય છે.
$iii$. ભારે પાણીનો ઉપયોગ અન્ય ડ્યુટેરિયમ સંયોજનો જેવા કે $CD_4$,$D_2SO_4$ વગેરેની બનાવટમાં થાય છે.

(N/A) હાર્ડ વોટરમાં કેલ્શિયમ $(Ca^{2+})$ અને મેગ્નેશિયમ $(Mg^{2+})$ આયનોના બાયકાર્બોનેટ્સ,ક્લોરાઇડ્સ અને સલ્ફેટ્સ ઓગળેલા હોય છે. આ આયનો સાબુ (સોડિયમ સ્ટીઅરેટ,$C_{17}H_{35}COONa$) સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ સ્ટીઅરેટના અદ્રાવ્ય અવક્ષેપ બનાવે છે.
$2 C_{17}H_{35}COONa_{(aq)} + M^{2+}_{(aq)} \rightarrow (C_{17}H_{35}COO)_2M_{(s)} \downarrow + 2Na^{+}_{(aq)}$
(જ્યાં $M = Ca$ અથવા $Mg$)
આ અદ્રાવ્ય અવક્ષેપ બનવામાં સાબુ વપરાઈ જતો હોવાથી,તે પાણી સાથે ફીણ ઉત્પન્ન કરી શકતો નથી.