Carbon family Questions in Gujarati

(D) $Cu$ પાવડરની હાજરીમાં $573 \ K$ તાપમાને સિલિકોનની મિથાઈલ ક્લોરાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરતા મોનો,ડાય અને ટ્રાય-મિથાઈલ ક્લોરોસિલેન્સ અને ટેટ્રામિથાઈલસિલેનનું મિશ્રણ મળે છે.
આ મિશ્રણમાં,$(CH_3)_4Si$ (ટેટ્રામિથાઈલસિલેન) નું ઉત્પાદન ન્યૂનતમ હોય છે.
કારણ કે સિલિકોનની આસપાસ ચાર મોટા મિથાઈલ સમૂહો હોવાને કારણે અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ઉદભવે છે,જે તેના નિર્માણને ઓછું પસંદગીયુક્ત બનાવે છે.

(B) સિલિકોન્સ એ ઓર્ગેનોસિલિકોન પોલીમરનો એક સમૂહ છે જેનું સામાન્ય પ્રાયોગિક સૂત્ર $(R_2SiO)_n$ છે.
તેઓ ડાયઆલ્કાઈલડાયક્લોરોસિલેન્સ $(R_2SiCl_2)$ ના જળવિભાજન અને ત્યારબાદ કન્ડેન્સેશન પોલીમરાઈઝેશન દ્વારા સંશ્લેષિત થાય છે.
તેની રચના $-(Si(R)_2-O)-$ ના પુનરાવર્તિત એકમની બનેલી છે.
આમ,તેઓને $R_2SiO$ ના પોલીમર તરીકે ગણવામાં આવે છે.

(B) $SiO_2$ એ એસિડિક ઓક્સાઇડ છે. તે હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ $(HF)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને હેક્ઝાફ્લોરોસિલિકિક એસિડ બનાવે છે અને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(NaOH)$ જેવા પ્રબળ બેઝ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સોડિયમ સિલિકેટ બનાવે છે.
$SiO_2 + 6HF \longrightarrow H_2[SiF_6] + 2H_2O$
$SiO_2 + 2NaOH \longrightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$

(C) ત્રિ-પરિમાણીય સિલિકેટ્સમાં,દરેક $SiO_4^{4-}$ ટેટ્રાહેડ્રોનના ચારેય ઓક્સિજન પરમાણુઓ (ખૂણાઓ) અન્ય ટેટ્રાહેડ્રોન સાથે વહેંચાયેલા હોય છે.
આના પરિણામે ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક બંધારણ પ્રાપ્ત થાય છે.
આવા બંધારણોના ઉદાહરણોમાં ક્વાર્ટઝ,ટ્રાઇડિમાઇટ અને ક્રિસ્ટોબલાઇટ જેવા સિલિકાના વિવિધ સ્વરૂપોનો સમાવેશ થાય છે.

(D) સિલિકોન ટેટ્રાક્લોરાઈડ $(SiCl_4)$ નું જળવિભાજન નીચે મુજબ થાય છે:
$SiCl_4 + 4H_2O \longrightarrow H_4SiO_4 + 4HCl$
અહીં,'$X$' એ સિલિસિક એસિડ $(H_4SiO_4)$ છે.
$1000^{\circ} C$ તાપમાને ગરમ કરતા,સિલિસિક એસિડનું નિર્જલીકરણ થાય છે:
$H_4SiO_4 \xrightarrow{\Delta, 1000^{\circ} C} SiO_2 + 2H_2O$
અહીં,'$Y$' એ સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ $(SiO_2)$ છે.
તેથી,'$X$' એ $H_4SiO_4$ છે અને '$Y$' એ $SiO_2$ છે.

(D) ઓર્થોસિલિકિક એસિડ $(H_4SiO_4)$ ને $1000^{\circ}C$ તાપમાને ગરમ કરતા,તે બે પાણીના અણુઓ ગુમાવીને નીપજ $A$ તરીકે સિલિકા $(SiO_2)$ બનાવે છે.
$H_4SiO_4 \xrightarrow[{-2H_2O}]{1000^{\circ}C} SiO_2 (A)$
સિલિકા $(SiO_2)$ નું ઊંચા તાપમાને કાર્બન સાથે રિડક્શન કરવાથી નીપજ $B$ તરીકે કાર્બોરન્ડમ $(SiC)$ અને કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ મળે છે.
$SiO_2 + 3C \xrightarrow{\Delta} SiC (B) + 2CO$
તેથી,$B$ એ કાર્બોરન્ડમ છે.

(A) સિલિકા $(SiO_2)$ નો ઉપયોગ તેની ઉચ્ચ પારદર્શિતા અને થર્મલ સ્થિરતાને કારણે ઓપ્ટિકલ સાધનો બનાવવા માટે થાય છે.

(D) કેટેનેશન પ્રવૃત્તિ એ બંધ વિયોજન ઉર્જાના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં પરમાણુ કદ વધે છે,તેથી બંધ લંબાઈ વધે છે અને બંધ વિયોજન ઉર્જા ઘટે છે.
$C-C, Si-Si$ અને $Ge-Ge$ માટે બંધ ઉર્જા અનુક્રમે $348 \ kJ \ mol^{-1}, 180 \ kJ \ mol^{-1}$ અને $167 \ kJ \ mol^{-1}$ છે.
તેથી,બંધ ઉર્જાનો ક્રમ $C-C > Si-Si > Ge-Ge$ છે.

(C) સમૂહ $14$ ના તત્વોની સંયોજકતા કોષની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $ns^2 np^2$ છે.
તેઓ સામાન્ય રીતે $+4$ અને $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે,સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થિરતા વધે છે $(C < Si < Ge < Sn < Pb)$.
તેથી,$Pb^{2+}$ એ લેડ માટે સૌથી સ્થિર અવસ્થા છે,અને $Pb^{4+}$ એક પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે કારણ કે તે $Pb^{2+}$ માં રિડક્શન પામવાની વૃત્તિ ધરાવે છે.
તેનાથી વિપરીત,$Sn^{2+}$ એ રિડક્શનકર્તા છે કારણ કે તે $Sn^{4+}$ માં ઓક્સિડેશન પામવાની વૃત્તિ ધરાવે છે.
$Pb^{2+}$ એ લેડ માટે સૌથી સ્થિર અવસ્થા હોવાથી,તે રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તતું નથી.
આમ,લેડ $+2$ અવસ્થામાં સારા રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(B) સમૂહ $14$ માં,$Si$ થી $Pb$ તરફ નીચે જતાં ઓક્સાઇડનો એસિડિક ગુણધર્મ ઘટે છે.
$SiO_2$ એ જાણીતો એસિડિક ઓક્સાઇડ છે.
$SnO_2$ અને $PbO_2$ ઉભયગુણી (amphoteric) પ્રકૃતિ ધરાવે છે.
$SnO$ પણ ઉભયગુણી છે.
તેથી,$SiO_2$ એ સાચો એસિડિક ઓક્સાઇડ છે.

(D) કેટેનેશન એ તત્વની સમાન તત્વના અન્ય અણુઓ સાથે સ્થિર બંધ બનાવી લાંબી સાંકળો કે વલયો બનાવવાની ક્ષમતા છે.
સમૂહ $14$ માં નીચે તરફ જતાં આ ગુણધર્મ ઘટે છે કારણ કે પરમાણુ કદ વધવાને કારણે $M-M$ બંધની બંધ ઉર્જા ઘટે છે.
$C$ સૌથી વધુ કેટેનેશન દર્શાવે છે.
$Pb$ (લેડ) એક ધાતુ છે અને તેના મોટા પરમાણુ કદ અને નબળી $Pb-Pb$ બંધ ઉર્જાને કારણે તે કેટેનેશન દર્શાવતું નથી.

(C) મોટાભાગના સમૂહ $14$ ના તત્વો સામાન્ય સ્થિતિમાં પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરતા નથી.
જોકે,ટીન $(Sn)$ ઊંચા તાપમાને વરાળ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ટીન ડાયોક્સાઇડ $(SnO_2)$ અને હાઇડ્રોજન વાયુ $(H_2)$ બનાવે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $Sn(s) + 2H_2O(g) \xrightarrow{\Delta} SnO_2(s) + 2H_2(g)$.
કાર્બન $(C)$,જર્મેનિયમ $(Ge)$ અને લેડ $(Pb)$ આ સ્થિતિમાં પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરતા નથી.

(D) સમૂહ-$14$ ના તત્વોમાં,$Pb$ કેટેનેશન ગુણધર્મ દર્શાવતું નથી.
કેટેનેશનનો ક્રમ $C >> Si > Ge \simeq Sn$ છે.

(D) ,$Si$ અને $Ge$ પાણી કે વરાળ સાથે પ્રતિક્રિયા આપતા નથી.
$Sn$ ઊંચા તાપમાને વરાળ સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને ટીન$(IV)$ ઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન વાયુ બનાવે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$Sn_{(s)} + 2H_2O_{(g)} \xrightarrow{\Delta} SnO_{2(s)} + 2H_{2(g)}$

(D) સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણો નીચે મુજબ છે:
$P_2O_3 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_3$ $(X = H_3PO_3)$
$P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4$ $(Y = H_3PO_4)$
$H_3PO_3$ (ફોસ્ફરસ એસિડ) માં,બંધારણમાં $1$ $P=O$ બંધ,$2$ $P-OH$ બંધ અને $1$ $P-H$ બંધ હોય છે.
$H_3PO_4$ (ફોસ્ફોરિક એસિડ) માં,બંધારણમાં $1$ $P=O$ બંધ અને $3$ $P-OH$ બંધ હોય છે.
આમ,$X$ અને $Y$ માં $P=O$ બંધોની સંખ્યા અનુક્રમે $1$ અને $1$ છે.

(B) તટસ્થ ઓક્સાઇડ એવા ઓક્સાઇડ છે જે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરતી વખતે એસિડિક કે બેઝિક ગુણધર્મો દર્શાવતા નથી.
તટસ્થ ઓક્સાઇડના ઉદાહરણોમાં નાઈટ્રસ ઓક્સાઇડ $(N_2O)$,નાઈટ્રિક ઓક્સાઇડ $(NO)$ અને કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ નો સમાવેશ થાય છે.
$SO_2$ અને $CO_2$ એસિડિક ઓક્સાઇડ છે કારણ કે તેઓ પાણીમાં ઓગળીને સલ્ફ્યુરસ એસિડ $(H_2SO_3)$ અને કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ બનાવે છે.
$CaO$ એ ધાતુનો ઓક્સાઇડ છે અને તે સ્વભાવે બેઝિક છે,જે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(Ca(OH)_2)$ બનાવે છે.

(A) રાસાયણિક પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $C + 2H_2SO_4 \rightarrow CO_2 + 2SO_2 + 2H_2O$.
$CO_2$ અને $SO_2$ બંને અધાતુના ઓક્સાઇડ છે,જે સ્વભાવે એસિડિક હોય છે.

(B) જ્યારે સાંદ્ર $H_2SO_4$ અધાતુઓ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તે ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે અને અધાતુના ઓક્સોએસિડ સાથે $SO_2$ વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે.
કાર્બનના કિસ્સામાં,પ્રક્રિયા કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ અને સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ $(SO_2)$ ઉત્પન્ન કરે છે.
$H_2CO_3$ અસ્થિર હોવાથી,તે તરત જ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ અને પાણી $(H_2O)$ માં વિઘટિત થાય છે.
સમગ્ર સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$C + 2H_2SO_4 \xrightarrow{\Delta} CO_2 + 2SO_2 + 2H_2O$
આમ,બનતી નીપજો $CO_2, SO_2$ અને $H_2O$ છે.
તેથી,વિકલ્પ $(b)$ સાચો જવાબ છે.

(D) હિલિયમ અને ઓક્સિજનના મિશ્રણનો ઉપયોગ અસ્થમાની સારવારમાં થાય છે.
હિલિયમની ઘનતા ઓછી હોવાથી,આ મિશ્રણ શ્વસન માર્ગમાં સરળતાથી વહી શકે છે,જેનાથી અસ્થમાના દર્દીઓ માટે શ્વાસ લેવાનું સરળ બને છે.

(C) સમૂહ $14$ માં,નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થિરતા વધે છે. તેથી,$Pb^{2+}$ એ લેડ માટે સૌથી સ્થિર અવસ્થા છે. પરિણામે,$Pb^{2+}$ ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે કારણ કે તે ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને $Pb^0$ અવસ્થામાં જવાનું વલણ ધરાવે છે,જ્યારે $Sn^{2+}$ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે કારણ કે તે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને વધુ સ્થિર $Sn^{4+}$ અવસ્થામાં જવાનું વલણ ધરાવે છે. આમ,$+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં લેડ રિડક્શનકર્તા છે તે વિધાન ખોટું છે.

(A, C, D) $SiO_{2}$ એ એસિડિક ઓક્સાઇડ છે અને તે પ્રબળ બેઝ અને ચોક્કસ ફ્લોરિનેટિંગ એજન્ટો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.
$1$. $SiO_{2(s)} + 2F_{2(g)} \rightarrow SiF_{4(g)} + O_{2(g)}$
$2$. $SiO_{2(s)} + 6HF(aq.) \rightarrow H_{2}SiF_{6}(aq.) + 2H_{2}O(\ell)$
$3$. $SiO_{2(s)} + 2NaOH(aq.) \rightarrow Na_{2}SiO_{3}(aq.) + H_{2}O(\ell)$
આમ,$HF$,ગરમ $NaOH$ અને $F_{2}$ ત્રણેય $SiO_{2}$ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

(D) $CCl_{4}$ ની તુલનામાં $SiCl_{4}$ સરળતાથી જળવિભાજન પામે છે તેનું મુખ્ય કારણ એ છે કે સિલિકોન $(Si)$ પાસે ખાલી $3d$-કક્ષકો હોય છે,જે તેને તેનો સવર્ગ આંક ચારથી વધારવાની મંજૂરી આપે છે.
પાણીના અણુઓ $SiCl_{4}$ માં રહેલા $Si$ પરમાણુની ખાલી $d$-કક્ષકો સાથે સવર્ગ બંધ બનાવી શકે છે,જે જળવિભાજનની પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે.
તેનાથી વિપરીત,કાર્બન $(C)$ પાસે $d$-કક્ષકો હોતી નથી અને તે તેનો સવર્ગ આંક ચારથી વધારી શકતું નથી,તેથી $CCl_{4}$ પાણી દ્વારા જળવિભાજન પામતું નથી.

(C) સિલિકોન પૃથ્વીના પોપડામાં બીજું સૌથી વધુ પ્રમાણમાં મળી આવતું તત્વ છે,પરંતુ તે પ્રકૃતિમાં મુક્ત અવસ્થામાં જોવા મળતું નથી.
તે હંમેશા સંયુક્ત અવસ્થામાં જોવા મળે છે,મુખ્યત્વે સિલિકા $(SiO_2)$ અને સિલિકેટ્સ તરીકે.
તેથી,સિલિકોન પ્રકૃતિમાં મુક્ત અવસ્થામાં જોવા મળે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(A) સિલિકોન્સ એ $R_2SiO$ પુનરાવર્તિત એકમો ધરાવતા કૃત્રિમ પોલિમર છે.
સિલિકોન ઓઈલ $trimethylchlorosilane$ $( (CH_3)_3SiCl )$ અને $dimethyldichlorosilane$ $( (CH_3)_2SiCl_2 )$ ના મિશ્રણના જળવિભાજન અને ત્યારબાદના પોલિમરાઈઝેશન દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે.
$trimethylchlorosilane$ એ ચેઈન ટર્મિનેટર તરીકે કાર્ય કરે છે,જે પરિણામી સિલિકોન પોલિમરની શૃંખલાની લંબાઈને નિયંત્રિત કરે છે,જે તેની સ્નિગ્ધતા (ઓઈલ બનાવવું) નક્કી કરે છે.
તેનો ઉપયોગ લ્યુબ્રિકન્ટ્સ અને એન્ટિફોમિંગ એજન્ટ તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.

(B) સાચો જવાબ $HNO_2$ છે.
$HNO_2$ (નાઈટ્રસ એસિડ) માં નાઈટ્રોજનનો ઓક્સિડેશન આંક $+3$ છે.
નાઈટ્રોજનનો ઓક્સિડેશન આંક $-3$ થી $+5$ ની વચ્ચે હોવાથી,$HNO_2$ માં નાઈટ્રોજન $+5$ સુધી ઓક્સિડેશન પામી શકે છે (રિડક્શનકર્તા તરીકે) અથવા નીચા ઓક્સિડેશન આંકમાં રિડક્શન પામી શકે છે (ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે).
વધુમાં,$NO_2^-$ (નાઈટ્રાઈટ આયન) લિગેન્ડ તરીકે વર્તે છે અને સંક્રાંતિ ધાતુઓ સાથે સંકીર્ણ સંયોજનો બનાવવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.

(C) સમૂહ $14$ ના તત્વોમાં ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની સ્થિરતા 'ઇનર્ટ પેર ઇફેક્ટ' (inert pair effect) દ્વારા નક્કી થાય છે.
$Pb$ માટે,ઇનર્ટ પેર ઇફેક્ટને કારણે $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+4$ અવસ્થા કરતા વધુ સ્થિર છે. તેથી,પ્રતિક્રિયા $PbO_{2} + Pb \rightarrow 2PbO$ સ્વયંભૂ છે,જેનો અર્થ છે કે $\Delta_{r}G^{\circ}(1) < 0$.
$Sn$ માટે,$+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+2$ અવસ્થા કરતા વધુ સ્થિર છે. તેથી,પ્રતિક્રિયા $SnO_{2} + Sn \rightarrow 2SnO$ બિન-સ્વયંભૂ છે,જેનો અર્થ છે કે $\Delta_{r}G^{\circ}(2) > 0$.
તેથી,સાચો સેટ $\Delta_{r}G^{\circ}(1) < 0$ અને $\Delta_{r}G^{\circ}(2) > 0$ છે.

(A) સમસ્થાનિક ${}^{13}C$ સ્થાયી છે અને રેડિયોએક્ટિવ નથી. કાર્બનનો રેડિયોએક્ટિવ સમસ્થાનિક ${}^{14}C$ છે. તેથી,વિધાન $A$ ખોટું છે.

(A) ઓક્સિજન સામાન્ય રીતે $-2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે,પરંતુ તે $-1$ (પેરોક્સાઇડમાં),$-1/2$ (સુપરઓક્સાઇડમાં) અને ફ્લોરિન સાથે જોડાય ત્યારે ધન ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ પણ દર્શાવે છે (દા.ત.,$OF_2$). તેથી,એવું કહેવું કે તે માત્ર $-2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે તે ખોટું છે.