Gujarati

Carbon family Questions in Gujarati

Class 11 Chemistry · p-Block Elements (Class 11) · Carbon family

635+

Questions

Gujarati

Language

100%

With Solutions

Showing 48 of 635 questions in Gujarati

351
MediumMCQ
વિધાન : $PbI_4$ એક સ્થાયી સંયોજન છે.
કારણ : આયોડાઇડ ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન અવસ્થાને સ્થાયી કરે છે.
A
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી હોય.
B
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય પરંતુ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી ન હોય.
C
જો વિધાન સાચું હોય પરંતુ કારણ ખોટું હોય.
D
જો વિધાન અને કારણ બંને ખોટા હોય.

Solution

(D) સમૂહ $14$ માં,નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થિરતા વધે છે.
$Pb$ સમૂહમાં સૌથી નીચે હોવાથી,$Pb^{2+}$ એ $Pb^{4+}$ કરતા વધુ સ્થાયી છે.
$I^-$ એક નિર્બળ રિડક્શનકર્તા છે અને તે $Pb^{2+}$ નું $Pb^{4+}$ માં ઓક્સિડેશન કરી શકતું નથી.
તેથી,$PbI_4$ એ સ્થાયી સંયોજન નથી.
આમ,વિધાન અને કારણ બંને ખોટા છે.
352
MediumMCQ
વિધાન : $SiF_6^{2-}$ જાણીતું છે પરંતુ $SiCl_6^{2-}$ નથી.
કારણ : ફ્લોરિનનું કદ નાનું છે અને તેના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ $Si$ ના $d-$કક્ષકો સાથે મજબૂત રીતે આંતરક્રિયા કરે છે.
A
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી હોય.
B
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય પરંતુ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી ન હોય.
C
જો વિધાન સાચું હોય પરંતુ કારણ ખોટું હોય.
D
જો વિધાન અને કારણ બંને ખોટા હોય.

Solution

(C) $SiF_6^{2-}$ જાણીતું છે કારણ કે $F$ નું કદ નાનું છે,જે $Si$ પરમાણુની આસપાસ છ $F$ પરમાણુઓને નોંધપાત્ર અવકાશી અવરોધ વિના ગોઠવવાની મંજૂરી આપે છે.
$SiCl_6^{2-}$ માં,$Cl$ પરમાણુઓ $F$ પરમાણુઓ કરતા ઘણા મોટા હોય છે,જે નોંધપાત્ર આંતર-ઇલેક્ટ્રોનિક અપાકર્ષણ અને અવકાશી અવરોધ તરફ દોરી જાય છે,જે આ આયનને અસ્થિર બનાવે છે.
આપેલ કારણ ખોટું છે કારણ કે $SiF_6^{2-}$ ની સ્થિરતા મુખ્યત્વે $F$ ના નાના કદને કારણે છે જે અવકાશી અવરોધ ઘટાડે છે,$d-$કક્ષકો સાથેના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની આંતરક્રિયાને કારણે નહીં.
353
MediumMCQ
વિધાન : $PbCl_2$ એ $PbCl_4$ કરતા વધુ સ્થાયી છે.
કારણ : $PbCl_4$ એ પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે.
A
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી હોય.
B
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય પરંતુ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી ન હોય.
C
જો વિધાન સાચું હોય પરંતુ કારણ ખોટું હોય.
D
જો વિધાન અને કારણ બંને ખોટા હોય.

Solution

(A) નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર (inert pair effect) ને કારણે $Pb^{2+}$ એ $Pb^{4+}$ કરતા વધુ સ્થાયી છે.
આ કારણોસર,$PbCl_4$ સરળતાથી $PbCl_2$ અને $Cl_2$ માં વિઘટન પામે છે: $PbCl_4 \to PbCl_2 + Cl_2$.
$Pb^{4+}$ ને $Pb^{2+}$ માં રિડક્શન પામવાની પ્રબળ વૃત્તિ હોવાથી,$PbCl_4$ એક શક્તિશાળી ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
તેથી,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.
354
MediumMCQ
વિધાન : $Pb^{4+}$ સંયોજનો $Sn^{4+}$ સંયોજનો કરતા વધુ પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે.
કારણ : 'નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર' (inert pair effect) ને કારણે સમૂહ $14$ ના તત્વો માટે ઊંચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ ભારે સભ્યો માટે વધુ સ્થાયી હોય છે.
A
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી હોય.
B
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય પરંતુ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી ન હોય.
C
જો વિધાન સાચું હોય પરંતુ કારણ ખોટું હોય.
D
જો વિધાન અને કારણ બંને ખોટા હોય.

Solution

(C) વિધાન સાચું છે કારણ કે 'નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર' ને લીધે $p-$ વિભાગના ભારે તત્વો માટે નીચી ઓક્સિડેશન અવસ્થા વધુ સ્થાયી બને છે.
તેથી,$Pb^{4+}$ ખૂબ જ અસ્થાયી છે અને પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
કારણ ખોટું છે કારણ કે 'નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર' ને કારણે સમૂહના ભારે તત્વો માટે ઊંચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ (જેમ કે $+4$) ઓછી સ્થાયી બને છે,વધુ નહીં.
355
MediumMCQ
નીચેનામાંથી કયું હેલાઇડ સૌથી વધુ સ્થાયી છે?
A
$CCl_4$
B
$CBr_4$
C
$CF_4$
D
$CI_4$

Solution

(C) કાર્બન ટેટ્રાહેલાઇડ્સની સ્થિરતા $C-X$ બંધની બંધ વિયોજન ઉર્જા પર આધાર રાખે છે.
જેમ હેલોજન પરમાણુનું કદ $F$ થી $I$ સુધી વધે છે,તેમ બંધની લંબાઈ વધે છે અને બંધની મજબૂતી ઘટે છે.
તેથી,કાર્બન ટેટ્રાહેલાઇડ્સની સ્થિરતાનો ક્રમ આ મુજબ છે: $CF_4 > CCl_4 > CBr_4 > CI_4$.
આમ,આપેલા વિકલ્પોમાંથી $CF_4$ સૌથી વધુ સ્થાયી હેલાઇડ છે.
356
DifficultMCQ
વિધાન : સિલિકોન્સ સ્વભાવે હાઇડ્રોફોબિક (પાણી પ્રત્યે અપાકર્ષણ ધરાવતા) હોય છે.
કારણ : $Si-O-Si$ બંધ ભેજ પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે.
A
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી હોય.
B
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય પણ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી ન હોય.
C
જો વિધાન સાચું હોય પણ કારણ ખોટું હોય.
D
જો વિધાન અને કારણ બંને ખોટા હોય.

Solution

(C) સિલિકોન્સ એ સામાન્ય સૂત્ર $(R_2SiO)_n$ ધરાવતા કૃત્રિમ ઓર્ગેનોસિલિકોન પોલિમર છે.
તેઓ સિલિકોન અને ઓક્સિજન પરમાણુઓની એકાંતરે ગોઠવણી ધરાવતી કરોડરજ્જુ ધરાવે છે,જેમાં સિલિકોન પરમાણુઓ સાથે કાર્બનિક જૂથો જોડાયેલા હોય છે.
આ કાર્બનિક જૂથો (જેમ કે આલ્કાઈલ જૂથો) સિલિકોન્સની સપાટીને પાણી પ્રત્યે અપાકર્ષક અથવા હાઇડ્રોફોબિક બનાવે છે.
તેથી,વિધાન સાચું છે.
જોકે,સિલિકોન્સમાં રહેલા $Si-O-Si$ બંધ ખૂબ જ સ્થાયી હોય છે અને તે ભેજ પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોતા નથી; વાસ્તવમાં,તેઓ પાણી સામે પ્રતિરોધક હોય છે.
આમ,કારણ ખોટું છે.
357
AdvancedMCQ
નીચેનામાંથી કઈ સ્પીસીઝ સ્થાયી નથી?
A
$[SiF_{6}]^{2-}$
B
$[GeCl_{6}]^{2-}$
C
$[Sn(OH)_{6}]^{2-}$
D
$[SiCl_{6}]^{2-}$

Solution

(D) $[SiCl_{6}]^{2-}$ અસ્તિત્વ ધરાવતું નથી કારણ કે:
$(I)$ $Cl^{-}$ આયનનું કદ મોટું હોવાથી,તે $Si^{4+}$ આયનની આસપાસ અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ને કારણે ગોઠવાઈ શકતું નથી.
$(II)$ ક્લોરાઈડ આયનની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $Si^{4+}$ આયન વચ્ચેની આંતરક્રિયા સંકિર્ણ સ્થિર કરવા માટે પૂરતી મજબૂત નથી.
358
EasyMCQ
નીચેનામાંથી કયું વિધાન ખોટું છે?
A
$PbF_4$ સ્વભાવે સહસંયોજક છે
B
$SiCl_4$ નું સરળતાથી જળવિભાજન થાય છે
C
$GeX_4$ $(X = F, Cl, Br, I)$ એ $GeX_2$ કરતા વધુ સ્થાયી છે
D
$SnF_4$ સ્વભાવે આયનીય છે

Solution

(A) વિધાન '$PbF_4$ સ્વભાવે સહસંયોજક છે' ખોટું છે.
$PbF_4$ એક આયનીય સંયોજન છે કારણ કે $Pb^{4+}$ કેટાયનનું મોટું કદ અને $F^-$ એનાયનનું નાનું કદ આયનીય બંધને પ્રોત્સાહન આપે છે.
ખાલી $d$-ઓર્બિટલ્સની હાજરીને કારણે $SiCl_4$ નું સરળતાથી જળવિભાજન થાય છે.
$Pb$ ની સરખામણીમાં $Ge$ માં નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર (inert pair effect) ઓછી હોવાથી $GeX_4$ એ $GeX_2$ કરતા વધુ સ્થાયી છે.
$SnF_4$ સ્વભાવે આયનીય છે.
359
EasyMCQ
નીચેનામાંથી કયા સંયોજનનો ઉપયોગ કોસ્મેટિક સર્જરીમાં થાય છે?
A
સિલિકા
B
સિલિકેટ્સ
C
સિલિકોન્સ
D
ઝીઓલાઇટ્સ

Solution

(C) સિલિકોન્સ એ $Si-O-Si$ બંધ ધરાવતા કૃત્રિમ પોલિમર છે. તેનો ઉપયોગ સીલંટ,ગ્રીસ,ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્સ્યુલેટર અને કાપડને વોટરપ્રૂફ બનાવવા માટે થાય છે. તેમની જૈવ-સુસંગતતા (biocompatibility) ને કારણે,તેનો ઉપયોગ સર્જિકલ અને કોસ્મેટિક ઇમ્પ્લાન્ટ્સમાં પણ થાય છે.
360
Easy
સમૂહ $14$ ના સભ્ય(ઓ) પસંદ કરો જે $(i)$ સૌથી વધુ એસિડિક ડાયોક્સાઇડ બનાવે છે,$(ii)$ સામાન્ય રીતે $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં જોવા મળે છે,$(iii)$ અર્ધવાહક તરીકે વપરાય છે.

Solution

(N/A) $(i)$ કાર્બન ($CO_2$ સૌથી વધુ એસિડિક ડાયોક્સાઇડ છે).
$(ii)$ લેડ ($Pb$ નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર દર્શાવે છે અને $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં સ્થાયી છે).
$(iii)$ સિલિકોન અને જર્મેનિયમ (બંનેનો અર્ધવાહક તરીકે વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે).
361
Easy
$[SiF_6]^{2-}$ જાણીતું છે જ્યારે $[SiCl_6]^{2-}$ નથી. તેના સંભવિત કારણો આપો.

Solution

(N/A) $i$. $Si^{4+}$ આયનનું કદ ઘણું નાનું હોવાથી તેની આસપાસ છ મોટા $Cl^-$ આયનોને સમાવી શકાતા નથી,જે અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) પેદા કરે છે.
$ii$. $Cl^-$ આયનોની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અને $Si^{4+}$ આયન વચ્ચેની આંતરક્રિયા $[SiCl_6]^{2-}$ સંકીર્ણને સ્થિર કરવા માટે પૂરતી મજબૂત નથી.
362
Easy
સિલિકોન્સ એટલે શું?

Solution

(N/A) સિલિકોન્સ એ ઓર્ગેનોસિલિકોન પોલિમરનો એક સમૂહ છે જેનું સામાન્ય પ્રાયોગિક સૂત્ર $(R_2SiO)_n$ છે,જ્યાં $R$ એ આલ્કાઈલ અથવા એરાઈલ સમૂહ છે.
તેઓ $-(Si(R)_2-O)_n-$ સાંકળો ધરાવે છે જેમાં આલ્કાઈલ અથવા ફિનાઈલ સમૂહો દરેક સિલિકોન પરમાણુ પર બાકીની બંધન સ્થિતિઓ રોકે છે.
તેઓ સ્વભાવે હાઈડ્રોફોબિક (પાણીને અપાકર્ષક) છે અને ઉચ્ચ તાપીય સ્થિરતા ધરાવે છે.
363
Medium
હીરા અને ગ્રેફાઈટના બંધારણના આધારે તેમના ગુણધર્મોમાં રહેલો તફાવત સમજાવો.

Solution

(N/A)
હીરોગ્રેફાઈટ
તે ત્રિ-પરિમાણીય સ્ફટિકમય લેટીસ ધરાવે છે.તે દ્વિ-પરિમાણીય સ્તરીય બંધારણ ધરાવે છે.
દરેક કાર્બન પરમાણુ $sp^{3}$ સંકરણ ધરાવે છે અને અન્ય ચાર કાર્બન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે.દરેક કાર્બન પરમાણુ $sp^{2}$ સંકરણ ધરાવે છે અને અન્ય ત્રણ કાર્બન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે.
તે સખત ચતુષ્ફલકીય નેટવર્ક ધરાવે છે.તે સમતલીય ષટ્કોણીય વલયો ધરાવે છે.
$C-C$ બંધ લંબાઈ $154 \, pm$ છે.$C-C$ બંધ લંબાઈ $141.5 \, pm$ છે.
તેના સખત સહસંયોજક નેટવર્કને કારણે તે અત્યંત સખત છે.તે નરમ અને લપસણું છે કારણ કે સ્તરો એકબીજા પર સરકી શકે છે.
તે વિદ્યુતનું અવાહક છે.તે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનને કારણે વિદ્યુતનું સુવાહક છે.
364
Medium
આપેલા વિધાનોને તર્કબદ્ધ કરો અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ આપો:
$1$. લેડ $(II)$ ક્લોરાઈડ $Cl_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $PbCl_4$ આપે છે.
$2$. લેડ $(IV)$ ક્લોરાઈડ ગરમી પ્રત્યે અત્યંત અસ્થિર છે.
$3$. લેડ આયોડાઈડ,$PbI_4$ બનાવતું નથી તેમ જાણીતું છે.

Solution

(N/A) લેડ આવર્ત કોષ્ટકના સમૂહ $14$ માં આવે છે. આ સમૂહ દ્વારા દર્શાવવામાં આવતી બે ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ $+2$ અને $+4$ છે. સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં,નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર (inert pair effect) ને કારણે $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા વધુ સ્થિર બને છે અને $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા ઓછી સ્થિર બને છે. તેથી,$PbCl_4$ એ $PbCl_2$ કરતા ઘણું ઓછું સ્થિર છે. જોકે,જ્યારે $PbCl_2$ ના સંતૃપ્ત દ્રાવણમાંથી ક્લોરિન વાયુ પસાર કરવામાં આવે ત્યારે $PbCl_4$ નું નિર્માણ થાય છે.
$PbCl_{2(s)} + Cl_{2(g)} \longrightarrow PbCl_{4(l)}$
$(b)$ સમૂહ $14$ માં નીચે તરફ જતાં,નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન અવસ્થા અસ્થિર બને છે. $Pb(IV)$ અત્યંત અસ્થિર છે અને ગરમ કરવા પર,તે $Pb(II)$ માં રિડક્શન પામે છે.
$PbCl_{4(l)} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} PbCl_{2(s)} + Cl_{2(g)}$
$(c)$ લેડ $PbI_4$ બનાવતું નથી. $Pb(IV)$ ઓક્સિડેશનકર્તા છે અને $I^-$ રિડક્શનકર્તા છે. $Pb(IV)$ અને આયોડાઈડ આયનનું સંયોજન સ્થિર નથી. $Pb(IV)$,$I^-$ નું $I_2$ માં ઓક્સિડેશન કરે છે અને પોતે $Pb(II)$ માં રિડક્શન પામે છે.
$PbI_4 \longrightarrow PbI_2 + I_2$
365
Easy
$CO$ શા માટે ઝેરી છે તેનું કારણ જણાવો.

Solution

(N/A) $CO$ અત્યંત ઝેરી છે કારણ કે તે હિમોગ્લોબિન $(Hb)$ સાથે સંકીર્ણ બનાવવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.
$CO-Hb$ સંકીર્ણ એ $O_2-Hb$ સંકીર્ણ કરતા લગભગ $300$ ગણું વધુ સ્થાયી છે.
આ સ્થિરતા $Hb$ ને ઓક્સિજન સાથે જોડાતા અટકાવે છે,જેના પરિણામે શરીરમાં ઓક્સિજનની ઉણપ સર્જાય છે.
પરિણામે,વ્યક્તિનું ગૂંગળામણને કારણે મૃત્યુ થાય છે.
366
Medium
નીચેની પ્રક્રિયાઓ સમજાવો:
$(a)$ સિલિકોનને કોપરની હાજરીમાં ઊંચા તાપમાને મિથાઈલ ક્લોરાઈડ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે;
$(b)$ સિલિકોન ડાયોક્સાઈડની હાઈડ્રોજન ફ્લોરાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે;
$(c)$ $CO$ ને $ZnO$ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે;
$(d)$ જલીયકૃત એલ્યુમિનાની જલીય $NaOH$ દ્રાવણ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.

Solution

(N/A) જ્યારે સિલિકોન કોપર ઉદ્દીપકની હાજરીમાં આશરે $570 \, K$ તાપમાને મિથાઈલ ક્લોરાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે મિથાઈલ-વિસ્થાપિત ક્લોરોસિલેન્સનું મિશ્રણ જેમ કે $(CH_3)_2SiCl_2$ બને છે.
$2CH_3Cl + Si \xrightarrow[570 \, K]{Cu} (CH_3)_2SiCl_2$
$(b)$ સિલિકોન ડાયોક્સાઈડ $(SiO_2)$ હાઈડ્રોજન ફ્લોરાઈડ $(HF)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સિલિકોન ટેટ્રાફ્લોરાઈડ $(SiF_4)$ બનાવે છે.
$SiO_2 + 4HF \longrightarrow SiF_4 + 2H_2O$
$SiF_4$ વધુ $HF$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને હાઈડ્રોફ્લોરોસિલિકિક એસિડ $(H_2SiF_6)$ બનાવી શકે છે.
$SiF_4 + 2HF \longrightarrow H_2SiF_6$
$(c)$ કાર્બન મોનોક્સાઈડ $(CO)$ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે અને ઝિંક ઓક્સાઈડ $(ZnO)$ નું ઝિંક $(Zn)$ માં રિડક્શન કરે છે.
$ZnO_{(s)} + CO_{(g)} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} Zn_{(s)} + CO_{2_{(g)}}$
$(d)$ જલીયકૃત એલ્યુમિના $(Al_2O_3 \cdot 2H_2O)$ જલીય $NaOH$ માં ઓગળીને સોડિયમ મેટા-એલ્યુમિનેટ $(NaAlO_2)$ બનાવે છે.
$Al_2O_3 \cdot 2H_2O + 2NaOH \longrightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2O$
367
Medium
કારણો આપો:
$(i)$ સાંદ્ર $HNO_3$ ને એલ્યુમિનિયમના પાત્રમાં વહન કરી શકાય છે.
$(ii)$ ડ્રેઇન ખોલવા માટે મંદ $NaOH$ અને એલ્યુમિનિયમના ટુકડાઓના મિશ્રણનો ઉપયોગ થાય છે.
$(iii)$ ગ્રેફાઇટનો ઉપયોગ ઊંજણ (lubricant) તરીકે થાય છે.
$(iv)$ હીરાનો ઉપયોગ ઘસારો (abrasive) તરીકે થાય છે.
$(v)$ વિમાનની બોડી બનાવવા માટે એલ્યુમિનિયમ મિશ્રધાતુઓનો ઉપયોગ થાય છે.
$(vi)$ એલ્યુમિનિયમના વાસણોમાં પાણી આખી રાત રાખવું જોઈએ નહીં.
$(vii)$ ટ્રાન્સમિશન કેબલ બનાવવા માટે એલ્યુમિનિયમના તારનો ઉપયોગ થાય છે.

Solution

(N/A) $(i)$ સાંદ્ર $HNO_3$ એલ્યુમિનિયમ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સપાટી પર પાતળું,નિષ્ક્રિય રક્ષણાત્મક ઓક્સાઇડ સ્તર બનાવે છે,જે ધાતુને નિષ્ક્રિય બનાવે છે.
$(ii)$ $NaOH$ અને $Al$ પ્રક્રિયા કરીને $H_2$ વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે: $2Al + 2NaOH + 6H_2O \longrightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2$. ઉત્પન્ન થયેલ $H_2$ વાયુનું દબાણ બ્લોક થયેલ ડ્રેઇનને સાફ કરવામાં મદદ કરે છે.
$(iii)$ ગ્રેફાઇટનું બંધારણ સ્તરીય છે જે નિર્બળ વાન ડર વાલ્સ બળો દ્વારા જોડાયેલું છે,જે સ્તરોને એકબીજા પર સરકવા દે છે,તેથી તે નરમ અને લપસણું છે.
$(iv)$ હીરામાં મજબૂત $sp^3$ સહસંયોજક બંધોનું કઠોર $3-D$ નેટવર્ક હોય છે,જે તેને સૌથી સખત પદાર્થ બનાવે છે,તેથી તે ઘસારો તરીકે વપરાય છે.
$(v)$ એલ્યુમિનિયમ હલકું છે,ઉચ્ચ તણાવ શક્તિ ધરાવે છે અને મિશ્રધાતુ બનાવી શકાય છે,જે તેને વિમાન માટે આદર્શ બનાવે છે.
$(vi)$ એલ્યુમિનિયમ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઓક્સાઇડનું સ્તર બનાવે છે. સમય જતાં,કેટલાક $Al^{3+}$ આયનો ઓગળી શકે છે,જે સ્વાસ્થ્ય માટે હાનિકારક છે.
$(vii)$ એલ્યુમિનિયમ હલકું,તન્ય અને વિદ્યુતનું સારું વાહક છે,જે તેને ટ્રાન્સમિશન કેબલ માટે તાંબાનો સસ્તો વિકલ્પ બનાવે છે.
368
Medium
અપરરૂપો (Allotropes) એટલે શું? કાર્બનના બે અપરરૂપો,હીરો (diamond) અને ગ્રેફાઇટ (graphite) ની રચના દોરો. આ બે અપરરૂપોના ભૌતિક ગુણધર્મો પર તેમની રચનાની શું અસર થાય છે?

Solution

(N/A) અપરરૂપતા એટલે એક જ તત્વનું એક કરતા વધુ સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ,જે સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે પરંતુ ભૌતિક ગુણધર્મો અલગ હોય છે. તત્વના વિવિધ સ્વરૂપોને અપરરૂપો કહેવામાં આવે છે.
હીરો (Diamond):
હીરામાં,દરેક કાર્બન પરમાણુ $sp^{3}$ સંકરણ ધરાવે છે અને સખત $3-D$ ટેટ્રાહેડ્રલ નેટવર્કમાં અન્ય ચાર કાર્બન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ હોય છે. આ રચના તેને ખૂબ જ સખત પદાર્થ બનાવે છે. હકીકતમાં,હીરો કુદરતી રીતે મળી આવતા સૌથી સખત પદાર્થોમાંનો એક છે. તેનો ઉપયોગ ઘર્ષક તરીકે અને કાપવાના સાધનોમાં થાય છે.
ગ્રેફાઇટ (Graphite):
તેમાં $sp^{2}$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પરમાણુઓ હોય છે,જે ષટ્કોણીય સ્તરોના સ્વરૂપમાં ગોઠવાયેલા હોય છે. આ સ્તરો નબળા વાન્ડર વાલ્સ બળો દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે. આ સ્તરો એકબીજા પર સરકી શકે છે,જે ગ્રેફાઇટને નરમ અને લપસણું બનાવે છે. તેથી,તેનો ઉપયોગ લુબ્રિકન્ટ તરીકે થાય છે.
Solution diagram
369
Medium
$(a)$ નીચેના ઓક્સાઈડને તટસ્થ,એસિડિક,બેઝિક અથવા ઉભયગુણી (amphoteric) તરીકે વર્ગીકૃત કરો:
$CO, B_2O_3, SiO_2, CO_2, Al_2O_3, PbO_2, Tl_2O_3$
$(b)$ તેમની પ્રકૃતિ દર્શાવવા માટે યોગ્ય રાસાયણિક સમીકરણો લખો.

Solution

(N/A) $(1)$ $CO$: તટસ્થ
$(2)$ $B_2O_3$: એસિડિક. તે $NaOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સોડિયમ મેટાબોરેટ બનાવે છે: $B_2O_3 + 2NaOH \longrightarrow 2NaBO_2 + H_2O$
$(3)$ $SiO_2$: એસિડિક. તે $NaOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સોડિયમ સિલિકેટ બનાવે છે: $SiO_2 + 2NaOH \longrightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$
$(4)$ $CO_2$: એસિડિક. તે $NaOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સોડિયમ કાર્બોનેટ બનાવે છે: $CO_2 + 2NaOH \longrightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
$(5)$ $Al_2O_3$: ઉભયગુણી. તે $NaOH$ અને $H_2SO_4$ બંને સાથે પ્રક્રિયા કરે છે: $Al_2O_3 + 2NaOH \longrightarrow 2NaAlO_2 + H_2O$ અને $Al_2O_3 + 3H_2SO_4 \longrightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O$
$(6)$ $PbO_2$: ઉભયગુણી. તે $NaOH$ અને $H_2SO_4$ બંને સાથે પ્રક્રિયા કરે છે: $PbO_2 + 2NaOH \longrightarrow Na_2PbO_3 + H_2O$ અને $2PbO_2 + 2H_2SO_4 \longrightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O + O_2$
$(7)$ $Tl_2O_3$: બેઝિક. તે $HCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને થેલિયમ ક્લોરાઈડ બનાવે છે: $Tl_2O_3 + 6HCl \longrightarrow 2TlCl_3 + 3H_2O$
370
Medium
$(a)$ નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર (inert pair effect),$(b)$ બહુરૂપતા (allotropy),અને $(c)$ શૃંખલા રચના (catenation) દ્વારા તમે શું સમજો છો?

Solution

(N/A) નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર: સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં,$d$- અને $f$-ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા નબળા શીલ્ડિંગને કારણે $ns^{2}$ ઇલેક્ટ્રોનની રાસાયણિક બંધનમાં ભાગ લેવાની વૃત્તિ ઘટે છે. આનાથી નીચી ઓક્સિડેશન અવસ્થા (સમૂહ સંયોજકતા $- 2$) વધુ સ્થાયી બને છે.
$(b)$ બહુરૂપતા: આ તત્વનો એવો ગુણધર્મ છે કે જેમાં તે સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવતા પરંતુ ભિન્ન ભૌતિક સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. આ સ્વરૂપોને બહુરૂપો (allotropes) કહેવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે,કાર્બન હીરા,ગ્રેફાઇટ અને ફુલરીન તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
$(c)$ શૃંખલા રચના: આ તત્વના પરમાણુઓની સમાન તત્વના અન્ય પરમાણુઓ સાથે મજબૂત સહસંયોજક બંધ બનાવી લાંબી સાંકળો અથવા શાખાઓ બનાવવાની ક્ષમતા છે. આ ગુણધર્મ કાર્બનમાં સૌથી વધુ જોવા મળે છે.
371
Medium
$CO$ અને $CO_{2}$ દરેકની ઔદ્યોગિક બનાવટ અને પ્રયોગશાળામાં બનાવટ માટેની એક-એક પદ્ધતિ આપો.

Solution

(N/A) કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$:
- ઔદ્યોગિક બનાવટ: $CO$ ઊંચા તાપમાને ગરમ કોક પર વરાળ પસાર કરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે (વોટર ગેસ ઉત્પાદન).
$C_{(s)} + H_{2}O_{(g)} \xrightarrow{1273 \ K} CO_{(g)} + H_{2(g)}$
- પ્રયોગશાળામાં બનાવટ: $CO$ ને $373 \ K$ તાપમાને સાંદ્ર $H_{2}SO_{4}$ સાથે ફોર્મિક એસિડ $(HCOOH)$ ના નિર્જલીકરણ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે.
$HCOOH \xrightarrow{conc. H_{2}SO_{4}} CO_{(g)} + H_{2}O_{(l)}$
કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_{2})$:
- ઔદ્યોગિક બનાવટ: $CO_{2}$ કાર્બન અથવા કાર્બનયુક્ત બળતણના સંપૂર્ણ દહન દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે.
$C_{(s)} + O_{2(g)} \xrightarrow{\Delta} CO_{2(g)}$
- પ્રયોગશાળામાં બનાવટ: $CO_{2}$ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ $(CaCO_{3})$ પર મંદ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડની પ્રક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે.
$CaCO_{3(s)} + 2 HCl_{(aq)} \rightarrow CaCl_{2(aq)} + H_{2}O_{(l)} + CO_{2(g)}$
372
EasyMCQ
સમૂહ $14$ ના તત્વો:
A
માત્ર $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે
B
$+2$ અને $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે
C
$M^{2-}$ અને $M^{4+}$ આયનો બનાવે છે
D
$M^{2+}$ અને $M^{4+}$ આયનો બનાવે છે

Solution

(B) સમૂહ $14$ ના તત્વોની બાહ્યતમ કક્ષામાં $4$ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન $(ns^2 np^2)$ હોય છે.
તેથી,તેઓ સામાન્ય રીતે $+4$ અને $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર (inert pair effect) ને કારણે,સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થિરતા વધે છે,જ્યારે $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થિરતા ઘટે છે.
સમૂહ $14$ ના તત્વો ઓક્સિડેશન અવસ્થા
$C$ $+4$
$Si$ $+4$
$Ge, Sn, Pb$ $+2, +4$
373
Medium
કાર્બન મોનોક્સાઈડ વાયુ એ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ વાયુ કરતા વધુ જોખમી છે. શા માટે?

Solution

(N/A) $CO$ અને $CO_{2}$ વાયુઓ વિવિધ પ્રકારના બળતણના દહન દ્વારા મુક્ત થાય છે. કાર્બન મોનોક્સાઈડ ઝેરી છે જ્યારે કાર્બન ડાયોક્સાઈડ તેના સ્વભાવમાં ઝેરી નથી.
કાર્બન મોનોક્સાઈડ રક્તમાં હિમોગ્લોબિન સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન સંકિર્ણ બનાવે છે. આ સંકિર્ણ ઓક્સિજન-હિમોગ્લોબિન સંકિર્ણ (ઓક્સિહિમોગ્લોબિન) કરતા લગભગ $300$ ગણું વધુ સ્થાયી છે.
કાર્બોક્સિહિમોગ્લોબિન,$3-4 \%$ જેટલી સાંદ્રતા પર પણ,રક્તની ઓક્સિજન વહન કરવાની ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે.
આ ઓક્સિજનની ઉણપને કારણે માથાનો દુખાવો,નબળી દ્રષ્ટિ,ગભરાટ અને કાર્ડિયોવેસ્ક્યુલર વિકૃતિઓ જેવા લક્ષણો જોવા મળે છે. રક્તમાં તેના પ્રમાણમાં વધારાને કારણે મૃત્યુ દર ઊંચો છે. તેનાથી વિપરીત,કાર્બન ડાયોક્સાઈડ બિન-ઝેરી છે,જોકે ગ્રીનહાઉસ અસરને કારણે વાતાવરણમાં તેની ઊંચી સાંદ્રતા હાનિકારક છે.
374
EasyMCQ
કાર્બન નેનો ટ્યૂબના ગુણધર્મો જણાવો.
A
$Steel$ કરતા વધુ મજબૂત
B
$Aluminum$ કરતા હલકા
C
$Copper$ કરતા વધુ વાહકતા
D
ઉપરના તમામ

Solution

(D) કાર્બન નેનો ટ્યૂબ વિશિષ્ટ ગુણધર્મો ધરાવે છે: તે $steel$ કરતા મજબૂત,$aluminum$ કરતા હલકા અને $copper$ કરતા વધુ વિદ્યુત વાહકતા ધરાવે છે.
375
Difficult
સિમેન્ટના ઉત્પાદન વિશે ટૂંકમાં માહિતી આપો અને તેના ગુણધર્મો તથા ઉપયોગો લખો.

Solution

(N/A) સિમેન્ટના ઉત્પાદન માટેના કાચા માલ તરીકે ચૂનાનો પથ્થર અને માટીનો ઉપયોગ થાય છે. જ્યારે માટી અને ચૂનાને મજબૂત રીતે ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેઓ પીગળીને પ્રતિક્રિયા આપે છે અને 'સિમેન્ટ ક્લિંકર' બનાવે છે.
આ ક્લિંકરને સિમેન્ટ બનાવવા માટે $2-3 \%$ વજન મુજબ જિપ્સમ $(CaSO_{4} \cdot 2H_{2}O)$ સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે.
આમ,પોર્ટલેન્ડ સિમેન્ટમાં હાજર મહત્વના ઘટકો ડાયકેલ્શિયમ સિલિકેટ $(Ca_{2}SiO_{4})$ $(26 \%)$,ટ્રાયકેલ્શિયમ સિલિકેટ $(Ca_{3}SiO_{5})$ $(51 \%)$ અને ટ્રાયકેલ્શિયમ એલ્યુમિનેટ $(Ca_{3}Al_{2}O_{6})$ $(11 \%)$ છે.
ગુણધર્મો (સિમેન્ટનું જામવું): જ્યારે પાણી સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે,ત્યારે સિમેન્ટ જામીને સખત પદાર્થ બનાવે છે. આ તેના ઘટકોના અણુઓના જલીયકરણ અને તેમની પુનઃગોઠવણીને કારણે થાય છે. જિપ્સમ ઉમેરવાનો હેતુ સિમેન્ટના જામવાની પ્રક્રિયાને ધીમી કરવાનો છે જેથી તે પૂરતું સખત થઈ શકે.
ઉપયોગો: સિમેન્ટ લોખંડ અને સ્ટીલ પછી કોઈપણ દેશ માટે રાષ્ટ્રીય જરૂરિયાતની વસ્તુ બની ગઈ છે. તેનો ઉપયોગ કોંક્રિટ અને રિઇનફોર્સ્ડ કોંક્રિટમાં,પ્લાસ્ટરિંગમાં અને પુલ,ડેમ તથા ઇમારતોના બાંધકામમાં થાય છે.
376
Medium
સમૂહ $14$ ના તત્વોના ઉદ્ભવ અને સ્ત્રોતો સમજાવો.

Solution

(N/A) સમૂહ $14$ ના સભ્યો કાર્બન $(C)$,સિલિકોન $(Si)$,જર્મેનિયમ $(Ge)$,ટીન $(Sn)$,લેડ $(Pb)$ અને ફ્લેરોવિયમ $(Fl)$ છે.
$C$: કાર્બન પૃથ્વીના પોપડામાં દળના આધારે $17$ મું સૌથી વધુ વિપુલ તત્વ છે. તે પ્રકૃતિમાં મુક્ત અને સંયુક્ત બંને અવસ્થાઓમાં જોવા મળે છે.
તેના મૂળભૂત સ્વરૂપમાં તે કોલસો,ગ્રેફાઇટ અને હીરા તરીકે જોવા મળે છે. સંયુક્ત અવસ્થામાં તે ધાતુના કાર્બોનેટ્સ,હાઇડ્રોકાર્બન અને વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ વાયુ $(0.03 \%)$ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
કાર્બન એક અત્યંત બહુમુખી તત્વ છે,જે ડાયહાઇડ્રોજન,ડાયોક્સિજન,ક્લોરિન અને સલ્ફર સાથે સંયોજનો બનાવે છે,જે જીવંત પેશીઓ,દવાઓ અને પ્લાસ્ટિક માટે જરૂરી છે.
કાર્બન બે સ્થિર આઇસોટોપ્સ,${}^{12}C$ અને ${}^{13}C$ ધરાવે છે,અને એક રેડિયોએક્ટિવ આઇસોટોપ ${}^{14}C$ ધરાવે છે,જેનો અર્ધ-આયુષ્ય સમય $5770 \ \text{years}$ છે અને તેનો ઉપયોગ રેડિયોકાર્બન ડેટિંગ માટે થાય છે.
$Si$: સિલિકોન પૃથ્વીના પોપડામાં બીજું સૌથી વધુ વિપુલ તત્વ ($27.7 \%$ દળ દ્વારા) છે,જે મુખ્યત્વે સિલિકા અને સિલિકેટ્સ તરીકે જોવા મળે છે. તે સિરામિક્સ,કાચ અને સિમેન્ટનો મહત્વનો ઘટક છે.
$Ge$: જર્મેનિયમ માત્ર અલ્પ માત્રામાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
$Sn$: ટીન $(Sn)$ મુખ્યત્વે કેસિટેરાઇટ $(SnO_{2})$ અયસ્ક તરીકે જોવા મળે છે.
$Pb$: લેડ $(Pb)$ મુખ્યત્વે ગેલેના $(PbS)$ અયસ્ક તરીકે જોવા મળે છે.
$Fl$: ફ્લેરોવિયમ એક કૃત્રિમ,રેડિયોએક્ટિવ તત્વ છે.
377
Medium
સમૂહ $14$ ના તત્વોના ભૌતિક ગુણધર્મો સમજાવો.

Solution

(N/A) ઇલેક્ટ્રોનિક કોન્ફિગરેશન: આ તત્વોની સંયોજકતા કોષની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $ns^{2} np^{2}$ છે.
સહસંયોજક ત્રિજ્યા: $C$ થી $Si$ સુધી સહસંયોજક ત્રિજ્યામાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે,ત્યારબાદ $Si$ થી $Pb$ સુધી ત્રિજ્યામાં થોડો વધારો જોવા મળે છે. આ ભારે સભ્યોમાં સંપૂર્ણ ભરાયેલી $d$ અને $f$ કક્ષકોની હાજરીને કારણે છે.
આયનીકરણ એન્થાલ્પી: સમૂહ $14$ ના સભ્યોની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી સમૂહ $13$ ના અનુરૂપ સભ્યો કરતા વધારે હોય છે. આંતરિક કોર ઇલેક્ટ્રોનની અસર અહીં પણ જોવા મળે છે. સામાન્ય રીતે,સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઘટે છે. $Si$ થી $Ge$ થી $Sn$ સુધી $\Delta_{i}H$ માં નાનો ઘટાડો અને $Sn$ થી $Pb$ સુધી $\Delta_{i}H$ માં થોડો વધારો એ વચ્ચેની $d$ અને $f$ કક્ષકોની નબળી શીલ્ડિંગ અસર અને પરમાણુના કદમાં વધારાનું પરિણામ છે.
વિદ્યુતઋણતા: નાના કદને કારણે,આ સમૂહના તત્વો સમૂહ $13$ ના તત્વો કરતા થોડા વધુ વિદ્યુતઋણ હોય છે. $Si$ થી $Pb$ સુધીના તત્વો માટે વિદ્યુતઋણતાના મૂલ્યો લગભગ સમાન છે.
378
Easy
સમૂહ $14$ ના તત્વોની ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ સમજાવો.

Solution

(A) સમૂહ $14$ ના તત્વોની બાહ્યતમ કક્ષામાં ચાર ઇલેક્ટ્રોન $(ns^{2}np^{2})$ હોય છે. આ તત્વો દ્વારા દર્શાવવામાં આવતી સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ $+4$ અને $+2$ છે.
કાર્બન ઋણ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ પણ દર્શાવે છે. પ્રથમ ચાર આયનીકરણ એન્થાલ્પીનો સરવાળો ખૂબ ઊંચો હોવાથી,$+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવતા સંયોજનો સામાન્ય રીતે સહસંયોજક સ્વભાવના હોય છે.
ભારે સભ્યોમાં,$+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવવાની વૃત્તિ $Ge < Sn < Pb$ ક્રમમાં વધે છે. આ 'ઇનર્ટ પેર ઇફેક્ટ' (નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર) ને કારણે છે,જે સંયોજકતા કક્ષાના $ns^{2}$ ઇલેક્ટ્રોનની બંધનમાં ભાગ લેવાની અક્ષમતા છે.
આ બે ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની સાપેક્ષ સ્થિરતા સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં બદલાય છે. કાર્બન અને સિલિકોન મોટે ભાગે $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. જર્મેનિયમ $+4$ અવસ્થામાં સ્થિર સંયોજનો બનાવે છે અને $+2$ અવસ્થામાં માત્ર થોડા જ સંયોજનો બનાવે છે.
ટીન બંને ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં સંયોજનો બનાવે છે ($Sn^{2+}$ રિડક્શનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે). લેડના $+2$ અવસ્થામાં રહેલા સંયોજનો સ્થિર હોય છે,જ્યારે $+4$ અવસ્થામાં રહેલા સંયોજનો પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા હોય છે.
ચતુઃસંયોજક અવસ્થામાં,અણુમાં મધ્યસ્થ પરમાણુની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા (દા.ત.,$CCl_{4}$ માં કાર્બન) આઠ હોય છે. ઇલેક્ટ્રોન-ચોક્કસ અણુઓ હોવાથી,તેઓ સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનાર અથવા ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે કાર્ય કરતા નથી.
જોકે કાર્બન તેની $4$ ની સહસંયોજકતા ઓળંગી શકતું નથી,પરંતુ સમૂહના અન્ય તત્વો ખાલી $d$-કક્ષકોની હાજરીને કારણે આમ કરી શકે છે. પરિણામે,તેમના હેલાઇડ્સનું જળવિભાજન થાય છે અને તેઓ દાતા સ્પીસીઝ પાસેથી ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારીને સંકીર્ણ બનાવવાની વૃત્તિ ધરાવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$SiF_{6}^{2-}$,$[GeCl_{6}]^{2-}$,અને $[Sn(OH)_{6}]^{2-}$ જેવી સ્પીસીઝ અસ્તિત્વ ધરાવે છે,જેમાં મધ્યસ્થ પરમાણુનું સંકરણ $sp^{3}d^{2}$ હોય છે.
379
Medium
સમૂહ $14$ ના તત્વોની ઓક્સિજન પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા સમજાવો.

Solution

(N/A) સમૂહ $14$ ના તમામ સભ્યો ઓક્સિજનમાં ગરમ કરવાથી ઓક્સાઇડ બનાવે છે. તેઓ મુખ્યત્વે બે પ્રકારના ઓક્સાઇડ બનાવે છે: મોનોક્સાઇડ $(MO)$ અને ડાયોક્સાઇડ $(MO_{2})$.
$SiO$ માત્ર ઊંચા તાપમાને અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
સામાન્ય રીતે,ઊંચી ઓક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવતા ઓક્સાઇડ નીચી ઓક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવતા ઓક્સાઇડ કરતા વધુ એસિડિક હોય છે.
એસિડિક ઓક્સાઇડ: $CO_{2}, SiO_{2}, GeO_{2}$.
એમ્ફોટેરિક (ઉભયગુણી) ઓક્સાઇડ: $SnO_{2}, PbO_{2}$.
મોનોક્સાઇડમાં,$CO$ તટસ્થ છે,$GeO$ એસિડિક છે,જ્યારે $SnO$ અને $PbO$ એમ્ફોટેરિક છે.
380
Difficult
સમૂહ $14$ ના તત્વોની પાણી અને હેલોજન પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા વિશે ચર્ચા કરો.

Solution

(N/A) પાણી પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતા:
કાર્બન,સિલિકોન અને જર્મેનિયમ પાણી દ્વારા અસર પામતા નથી. ટીન વરાળનું વિઘટન કરીને ડાયોક્સાઇડ અને ડાયહાઇડ્રોજન વાયુ બનાવે છે:
$Sn + 2H_2O \xrightarrow{\Delta} SnO_2 + 2H_2$
લેડ પાણી દ્વારા અસર પામતું નથી,જે કદાચ રક્ષણાત્મક ઓક્સાઇડ ફિલ્મ બનવાને કારણે છે.
હેલોજન પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતા:
- આ તત્વો $MX_2$ અને $MX_4$ (જ્યાં $X = F, Cl, Br, I$) સૂત્ર ધરાવતા હેલાઇડ્સ બનાવી શકે છે.
- કાર્બન સિવાય,અન્ય તમામ સભ્યો યોગ્ય પરિસ્થિતિમાં હેલોજન સાથે સીધી પ્રતિક્રિયા કરીને હેલાઇડ્સ બનાવે છે. મોટાભાગના $MX_4$ સહસંયોજક સ્વભાવના હોય છે.
- આ હેલાઇડ્સમાં કેન્દ્રીય ધાતુ પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ અનુભવે છે અને અણુનો આકાર સમચતુષ્ફલકીય હોય છે. અપવાદો $SnF_4$ અને $PbF_4$ છે,જે આયનીય સ્વભાવના છે.
- $PbI_4$ અસ્તિત્વ ધરાવતું નથી કારણ કે પ્રતિક્રિયા દરમિયાન બનેલો $Pb-I$ બંધ $6s^2$ ઇલેક્ટ્રોનને અનપેયર કરવા અને તેમાંથી એકને ઉચ્ચ કક્ષામાં ઉત્તેજિત કરવા માટે પૂરતી ઊર્જા મુક્ત કરતું નથી.
- ભારે સભ્યો ($Ge$ થી $Pb$) $MX_2$ સૂત્રના હેલાઇડ્સ બનાવી શકે છે. ડાયહેલાઇડ્સની સ્થિરતા સમૂહમાં નીચે તરફ વધે છે.
- થર્મલ અને રાસાયણિક સ્થિરતાને ધ્યાનમાં લેતા,$GeX_4$ એ $GeX_2$ કરતા વધુ સ્થિર છે,જ્યારે $PbX_2$ એ $PbX_4$ કરતા વધુ સ્થિર છે. $CCl_4$ સિવાય,અન્ય ટેટ્રાક્લોરાઇડ્સ પાણી દ્વારા સરળતાથી જળવિભાજિત થાય છે કારણ કે કેન્દ્રીય પરમાણુ પાણીના અણુના ઓક્સિજન પરમાણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનની લોન જોડીને તેના $d$-ઓર્બિટલમાં સમાવી શકે છે.
- જળવિભાજન $SiCl_4$ ના ઉદાહરણ દ્વારા સમજી શકાય છે,જે પાણીના અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનની લોન જોડીને તેના $d$-ઓર્બિટલમાં સ્વીકારીને અંતે $Si(OH)_4$ બનાવે છે:
$SiCl_4 + 4H_2O \rightarrow Si(OH)_4 + 4HCl$
381
Medium
$(a)$ નીચેના ઓક્સાઈડને તટસ્થ,એસિડિક,બેઝિક અથવા ઉભયગુણી તરીકે વર્ગીકૃત કરો:
$CO, B_2O_3, SiO_2, CO_2, Al_2O_3, PbO_2, Tl_2O_3$
$(b)$ તેમની પ્રકૃતિ દર્શાવવા માટે યોગ્ય રાસાયણિક સમીકરણો લખો.

Solution

(N/A) તટસ્થ ઓક્સાઈડ: $CO$
એસિડિક ઓક્સાઈડ: $B_2O_3, SiO_2, CO_2$
ઉભયગુણી ઓક્સાઈડ: $Al_2O_3, PbO_2$
બેઝિક ઓક્સાઈડ: $Tl_2O_3$
$(b)$ $(i)$ એસિડિક ઓક્સાઈડ $(B_2O_3, SiO_2, CO_2)$ બેઝ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે:
$B_2O_3 + 2 NaOH \rightarrow 2 NaBO_2 + H_2O$
$SiO_2 + 2 NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$
$CO_2 + 2 NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
$(ii)$ ઉભયગુણી ઓક્સાઈડ $(Al_2O_3, PbO_2)$ એસિડ અને બેઝ બંને સાથે પ્રક્રિયા કરે છે:
$Al_2O_3 + 2 NaOH \rightarrow 2 NaAlO_2 + H_2O$
$Al_2O_3 + 3 H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3 H_2O$
$PbO_2 + 2 NaOH \rightarrow Na_2PbO_3 + H_2O$
$(iii)$ બેઝિક ઓક્સાઈડ $(Tl_2O_3)$ એસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે:
$Tl_2O_3 + 6 HCl \rightarrow 2 TlCl_3 + 3 H_2O$
382
Medium
કાર્બન તેના સમૂહના અન્ય સભ્યોથી શા માટે અલગ પડે છે? સમજાવો.

Solution

(A) અન્ય સમૂહોના પ્રથમ સભ્યની જેમ,કાર્બન પણ તેના સમૂહના બાકીના સભ્યોથી અલગ પડે છે. આ તેના નાના કદ,ઉચ્ચ વિદ્યુતઋણતા,ઉચ્ચ આયનીકરણ એન્થાલ્પી અને $d$-કક્ષકોની ગેરહાજરીને કારણે છે.
કાર્બનમાં,બંધ બનાવવા માટે માત્ર $s$ અને $p$-કક્ષકો ઉપલબ્ધ છે અને તેથી,તે તેની આસપાસ માત્ર ચાર ઇલેક્ટ્રોન જોડીને સમાવી શકે છે.
આ મહત્તમ સહસંયોજકતાને ચાર સુધી મર્યાદિત કરે છે,જ્યારે અન્ય સભ્યો $d$-કક્ષકોની હાજરીને કારણે તેમની સહસંયોજકતા વિસ્તૃત કરી શકે છે.
કાર્બન પાસે પોતાની સાથે અને નાના કદ અને ઉચ્ચ વિદ્યુતઋણતા ધરાવતા અન્ય પરમાણુઓ સાથે $p\pi-p\pi$ મલ્ટિપલ બંધ બનાવવાની અનન્ય ક્ષમતા છે. મલ્ટિપલ બંધનનાં ઉદાહરણોમાં $C=C$,$C \equiv C$,$C=O$,$C=S$ અને $C \equiv N$ નો સમાવેશ થાય છે.
ભારે તત્વો $p\pi-p\pi$ બંધ બનાવતા નથી કારણ કે તેમની પરમાણુ કક્ષકો ખૂબ મોટી અને પ્રસરિત હોય છે જેથી અસરકારક ઓવરલેપિંગ થઈ શકતું નથી.
કાર્બન પરમાણુઓ સાંકળો અને વલયો બનાવવા માટે સહસંયોજક બંધ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. આ ગુણધર્મને કેટેનેશન કહેવામાં આવે છે.
આનું કારણ એ છે કે $C-C$ બંધ ખૂબ જ મજબૂત હોય છે. સમૂહમાં નીચે જતાં કદ વધે છે અને વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે,અને તેથી,કેટેનેશન દર્શાવવાની વૃત્તિ ઘટે છે. આ બંધ એન્થાલ્પીના મૂલ્યો પરથી સ્પષ્ટપણે જોઈ શકાય છે.
કેટેનેશનનો ક્રમ $C \gg Si > Ge \approx Sn$ છે. લેડ કેટેનેશન દર્શાવતું નથી. કેટેનેશન અને $p\pi-p\pi$ બંધ નિર્માણના ગુણધર્મને કારણે,કાર્બન અપરરૂપો દર્શાવવા માટે સક્ષમ છે.
383
Medium
$(a)$ નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર (inert pair effect),$(b)$ બહુરૂપતા (allotropy),અને $(c)$ શૃંખલા રચના (catenation) દ્વારા તમે શું સમજો છો?

Solution

(N/A) નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર: સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં,$ns^2$ ઇલેક્ટ્રોનની રાસાયણિક બંધનમાં ભાગ લેવાની વૃત્તિ ઘટે છે. આ અસરને નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર કહેવાય છે. સમૂહ $13$ થી $16$ ના તત્વોમાં,$d$- અને $f$-ઇલેક્ટ્રોનની નબળી શીલ્ડિંગ અસરને કારણે $ns^2$ ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્ર દ્વારા મજબૂતીથી જકડાયેલા રહે છે,જેથી તેઓ બંધનમાં ભાગ લઈ શકતા નથી.
$(b)$ બહુરૂપતા: બહુરૂપતા એટલે એક જ તત્વનું એક કરતા વધુ સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ ધરાવવું,જેના રાસાયણિક ગુણધર્મો સમાન હોય પરંતુ ભૌતિક ગુણધર્મો અલગ હોય. તત્વના વિવિધ સ્વરૂપોને બહુરૂપો (allotropes) કહેવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે,કાર્બન હીરો,ગ્રેફાઇટ અને ફુલરીન જેવા બહુરૂપોમાં જોવા મળે છે.
$(c)$ શૃંખલા રચના: કોઈ તત્વના પરમાણુઓનું મજબૂત સહસંયોજક બંધ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાઈને લાંબી સાંકળો કે શાખાઓ બનાવવાની ક્ષમતાને શૃંખલા રચના કહેવાય છે. તે કાર્બનમાં સૌથી વધુ જોવા મળે છે અને $Si$ તથા $S$ માં પણ નોંધપાત્ર છે.
384
Medium
હીરા અને ગ્રેફાઇટની રચના સમજાવો.

Solution

(N/A) હીરામાં સ્ફટિકમય લેટીસ હોય છે. હીરામાં દરેક કાર્બન પરમાણુ $sp^{3}$ સંકરણ અનુભવે છે અને ચતુષ્ફલકીય રીતે અન્ય ચાર કાર્બન પરમાણુઓ સાથે સંકરિત કક્ષકોનો ઉપયોગ કરીને જોડાયેલ હોય છે.
$C-C$ બંધ લંબાઈ $154 \ pm$ છે. આ રચના અવકાશમાં વિસ્તરેલી છે અને કાર્બન પરમાણુઓનું સખત ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક બનાવે છે.
આ રચનામાં સમગ્ર લેટીસમાં દિશાત્મક સહસંયોજક બંધો હાજર હોય છે. આ વિસ્તૃત સહસંયોજક બંધનને તોડવું ખૂબ મુશ્કેલ છે, તેથી હીરો પૃથ્વી પરનો સૌથી સખત પદાર્થ છે.
ઉપયોગો: તેનો ઉપયોગ સખત સાધનોને ધાર કાઢવા માટે ઘર્ષક તરીકે, ડાઈઝ બનાવવા માટે અને ઇલેક્ટ્રિક લાઇટ બલ્બ માટે ટંગસ્ટન ફિલામેન્ટના ઉત્પાદનમાં થાય છે.
ગ્રેફાઇટ સ્તરીય રચના ધરાવે છે.
સ્તરો વાન્ડર વાલ્સ બળો દ્વારા જોડાયેલા હોય છે અને બે સ્તરો વચ્ચેનું અંતર $340 \ pm$ છે.
દરેક સ્તર કાર્બન પરમાણુઓની સમતલીય ષટ્કોણીય રિંગ્સનું બનેલું છે. સ્તરની અંદર $C-C$ બંધ લંબાઈ $141.5 \ pm$ છે.
ષટ્કોણીય રિંગમાં દરેક કાર્બન પરમાણુ $sp^{2}$ સંકરણ અનુભવે છે અને ત્રણ પડોશી કાર્બન પરમાણુઓ સાથે ત્રણ સિગ્મા બંધ બનાવે છે.
ચોથો ઇલેક્ટ્રોન $\pi$-બંધ બનાવે છે. ઇલેક્ટ્રોન સમગ્ર શીટ પર વિસ્થાનિકૃત (delocalised) હોય છે. ઇલેક્ટ્રોન ગતિશીલ હોવાથી, ગ્રેફાઇટ શીટની સાથે વિદ્યુતનું વહન કરે છે.
ગ્રેફાઇટ સ્તરો વચ્ચે સરળતાથી છૂટું પડે છે, તેથી તે ખૂબ જ નરમ અને લપસણું હોય છે. આ કારણોસર, ગ્રેફાઇટનો ઉપયોગ ઊંચા તાપમાને ચાલતા મશીનોમાં સૂકા લુબ્રિકન્ટ તરીકે થાય છે, જ્યાં તેલનો ઉપયોગ લુબ્રિકન્ટ તરીકે થઈ શકતો નથી.
Solution diagram
385
Easy
કારણો આપો: બ્લોક થયેલી ગટર ખોલવા માટે મંદ $NaOH$ અને એલ્યુમિનિયમના ટુકડાઓના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

Solution

(N/A) સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને એલ્યુમિનિયમ પ્રક્રિયા કરીને સોડિયમ એલ્યુમિનેટ $(NaAlO_2)$ અને હાઇડ્રોજન વાયુ બનાવે છે. હાઇડ્રોજન વાયુના ઝડપી ઉત્સર્જનથી ઉચ્ચ દબાણ ઉત્પન્ન થાય છે,જે ગટરના બ્લોકેજને દૂર કરવામાં મદદ કરે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$2 Al_{(s)} + 2 NaOH_{(aq)} + 2 H_2O_{(l)} \rightarrow 2 NaAlO_{2(aq)} + 3 H_{2(g)}$
386
Easy
કારણ આપો: હીરાનો ઉપયોગ ઘર્ષક (abrasive) તરીકે થાય છે.

Solution

(N/A) હીરામાં,દરેક કાર્બન પરમાણુ $sp^{3}$ સંકરણ ધરાવે છે અને મજબૂત સહસંયોજક બંધ દ્વારા અન્ય ચાર કાર્બન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે. આ બંધો સમગ્ર સ્ફટિક લેટીસમાં વિસ્તરેલા હોય છે,જે એક અત્યંત સખત $3-D$ નેટવર્ક માળખું બનાવે છે. આ વિસ્તૃત સહસંયોજક બંધારણને કારણે,હીરો સૌથી સખત જાણીતો કુદરતી પદાર્થ છે,જે તેને ઘર્ષક તરીકે અને કાપવાના સાધનોમાં વાપરવા માટે યોગ્ય બનાવે છે.
387
Medium
હીરા અને ગ્રેફાઇટના બંધારણના આધારે તેમના ગુણધર્મોમાં તફાવત સમજાવો.

Solution

(N/A)
$Diamond$ ($\text{હીરો}$)$Graphite$ ($\text{ગ્રેફાઇટ}$)
તે ત્રિ-પરિમાણીય સ્ફટિકમય લેટીસ ધરાવે છે।તે દ્વિ-પરિમાણીય સ્તરીય બંધારણ ધરાવે છે।
દરેક કાર્બન પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને ચતુષ્ફલકીય ગોઠવણીમાં અન્ય ચાર કાર્બન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે।દરેક કાર્બન પરમાણુ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે અને સમતલીય ષટ્કોણીય ગોઠવણીમાં અન્ય ત્રણ કાર્બન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે।
$C-C$ બંધ લંબાઈ $154 \ pm$ છે।સ્તરોની અંદર $C-C$ બંધ લંબાઈ $141.5 \ pm$ છે।
તે વિદ્યુત અવાહક તરીકે કામ કરે છે કારણ કે તમામ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન મજબૂત સહસંયોજક બંધમાં સામેલ હોય છે।તે વિદ્યુતનો સુવાહક છે કારણ કે તેમાં વિસ્થાનિકૃત $\pi$-સિસ્ટમમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન હાજર હોય છે।
તે સખત અને મજબૂત સહસંયોજક નેટવર્ક બંધારણ ધરાવે છે।તે નરમ અને લપસણું છે કારણ કે સ્તરો નબળા વાન ડેર વાલ્સ બળો દ્વારા જોડાયેલા હોય છે।
સખત સાધનોને ધાર કાઢવા માટે ઘર્ષક તરીકે વપરાય છે।ઊંચા તાપમાને ચાલતા મશીનોમાં સૂકા લુબ્રિકન્ટ ($\text{dry lubricant}$) તરીકે વપરાય છે।
388
Advanced
અપરરૂપો (Allotropes) એટલે શું? કાર્બનના બે અપરરૂપો હીરા અને ગ્રેફાઇટની રચના દોરો. આ બે અપરરૂપોના ભૌતિક ગુણધર્મો પર તેમની રચનાની શું અસર થાય છે?

Solution

(N/A) એક જ તત્વનું એક કરતા વધુ સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ,જે સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે પરંતુ ભૌતિક ગુણધર્મો અલગ હોય છે,તેને અપરરૂપતા કહેવામાં આવે છે. તત્વના વિવિધ સ્વરૂપોને અપરરૂપો કહેવામાં આવે છે.
હીરાનું બંધારણ સખત $3-D$ છે અને તે સૌથી સખત જાણીતો પદાર્થ છે. તેનો ઉપયોગ ઘર્ષક તરીકે અને કાપવાના સાધનોમાં થાય છે.
હીરામાં કાર્બન પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને અન્ય $4$ કાર્બન પરમાણુઓ સાથે મજબૂત સહસંયોજક બંધ બનાવે છે.
ગ્રેફાઇટ નરમ અને લપસણું છે કારણ કે તે સ્તરીય બંધારણ ધરાવે છે જેમાં વિવિધ સ્તરો એકબીજા સાથે નબળા વાન ડેર વાલ્સ બળો દ્વારા જોડાયેલા હોય છે અને એકબીજા પર સરકી શકે છે.
તેથી,તેનો ઉપયોગ લુબ્રિકન્ટ તરીકે થાય છે.
Solution diagram
389
Difficult
ફુલરીન્સ (Fullerenes) સમજાવો.

Solution

(N/A) ફુલરીન્સ ગ્રેફાઇટને હિલિયમ અથવા આર્ગોન જેવા નિષ્ક્રિય વાયુઓની હાજરીમાં ઇલેક્ટ્રિક આર્ક (electric arc) માં ગરમ કરીને બનાવવામાં આવે છે.
બાષ્પીભવન થયેલા $C_{n}$ નાના અણુઓના ઘનીકરણ દ્વારા બનતા કાજળ જેવા પદાર્થમાં મુખ્યત્વે $C_{60}$ હોય છે,સાથે ઓછી માત્રામાં $C_{70}$ અને $350$ કે તેથી વધુ કાર્બન અણુઓ ધરાવતા ફુલરીન્સના નિશાન હોય છે.
ફુલરીન્સ કાર્બનનું એકમાત્ર શુદ્ધ સ્વરૂપ માનવામાં આવે છે કારણ કે તેમની પાસે 'ડેન્ગલિંગ' (dangling) બંધ વગરની સરળ રચના હોય છે.
ફુલરીન્સ પાંજરા જેવા અણુઓ છે. $C_{60}$ અણુનો આકાર ફૂટબોલ જેવો હોય છે અને તેને બકમિન્સ્ટરફુલરીન (Buckminsterfullerene) કહેવામાં આવે છે.
તેમાં $20$ છ-સભ્યોની રીંગ અને $12$ પાંચ-સભ્યોની રીંગ હોય છે.
છ-સભ્યોની રીંગ છ અથવા પાંચ-સભ્યોની રીંગ સાથે જોડાઈ શકે છે,પરંતુ પાંચ-સભ્યોની રીંગ ફક્ત છ-સભ્યોની રીંગ સાથે જ જોડાઈ શકે છે.
બધા કાર્બન અણુઓ સમાન છે અને તેઓ $sp^{2}$ સંકરણ અનુભવે છે.
દરેક કાર્બન અણુ અન્ય ત્રણ કાર્બન અણુઓ સાથે ત્રણ સિગ્મા બંધ બનાવે છે. દરેક કાર્બન પરનો બાકીનો ઇલેક્ટ્રોન આણ્વિય કક્ષકોમાં વિસ્થાનિક (delocalized) હોય છે,જે અણુને એરોમેટિક ગુણધર્મ આપે છે.
આ દડા જેવા આકારના અણુમાં $60$ શિરોબિંદુઓ છે અને દરેક એક કાર્બન અણુ દ્વારા કબજે થયેલ છે. તેમાં $143.5 \text{ pm}$ અને $138.3 \text{ pm}$ ના $C-C$ અંતર સાથે સિંગલ અને ડબલ બંને બંધ હોય છે. ગોળાકાર ફુલરીન્સને ટૂંકમાં બકીબોલ્સ (buckyballs) પણ કહેવામાં આવે છે.
Solution diagram
390
Medium
કાર્બન અને તેના સંયોજનોના ઉપયોગો જણાવો.

Solution

(N/A) $CO_{2}$ ને પ્રવાહી સ્વરૂપમાંથી ઝડપથી વિસ્તરણ કરવા દઈને ઘન સ્વરૂપમાં 'ડ્રાય આઈસ' (સૂકો બરફ) તરીકે મેળવી શકાય છે.
$CO_{2}$ પોતે દહનશીલ નથી કે દહનનું પોષક પણ નથી,તેથી તેનો ઉપયોગ અગ્નિશામક તરીકે થાય છે.
ડ્રાય આઈસનો ઉપયોગ આઈસ્ક્રીમ અને ફ્રોઝન ફૂડ માટે રેફ્રિજરેન્ટ તરીકે થાય છે. $CO_{2}$ નો ઉપયોગ વોશિંગ સોડાના ઉત્પાદનમાં (સોલ્વે પ્રક્રિયા) થાય છે.
ડ્રાય આઈસનો ઉપયોગ સ્થાનિક દાઝેલા ભાગોની સારવારમાં અને હોસ્પિટલોમાં સર્જિકલ ઓપરેશન માટે થાય છે.
$CO_{2}$ નો ઉપયોગ કાર્બોજન $(95\% \ O_{2} + 5\% \ CO_{2})$ તરીકે કૃત્રિમ શ્વસનમાં $CO$ ની ઝેરી અસર દૂર કરવા માટે થાય છે.
ખાંડના ઉત્પાદનમાં શેરડીના રસના શુદ્ધિકરણ માટે $CO_{2}$ વપરાય છે.
$(H_{2}CO_{3} / HCO_{3}^{-})$ બફર સિસ્ટમ રુધિરના $pH$ ને $7.26$ થી $7.42$ ની વચ્ચે જાળવી રાખવામાં મદદ કરે છે.
યુરિયાના ઉત્પાદનમાં મોટા પ્રમાણમાં $CO_{2}$ વપરાય છે.
લીલી વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે $CO_{2}$ અનિવાર્ય છે.
391
Difficult
કાર્બન મોનોક્સાઈડની બનાવટ આપો. કાર્બન મોનોક્સાઈડના ગુણધર્મો સમજાવો અને તેના ઉપયોગો જણાવો.

Solution

(A) $(i)$ મર્યાદિત ઓક્સિજન અથવા હવામાં $C$ નું સીધું ઓક્સિડેશન કરવાથી કાર્બન મોનોક્સાઈડ મળે છે: $C + \frac{1}{2} O_{2} \xrightarrow{\Delta} CO$.
$(ii)$ ભારે ધાતુના ઓક્સાઈડનું કાર્બન વડે રિડક્શન કરવાથી $CO$ મળે છે: $ZnO + C \rightarrow Zn + CO$ અને $Fe_{2}O_{3} + 3C \rightarrow 2Fe + 3CO$.
$(iii)$ નાના પાયે શુદ્ધ $CO$ ફોર્મિક એસિડનું સાંદ્ર $H_{2}SO_{4}$ સાથે $373 \ K$ તાપમાને નિર્જલીકરણ કરીને મેળવવામાં આવે છે: $HCOOH \xrightarrow[\text{Conc. } H_{2}SO_{4}]{373 \ K} CO + H_{2}O$.
$(iv)$ વ્યાપારી ધોરણે તે ગરમ કોક પરથી વરાળ પસાર કરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે. આ રીતે ઉત્પન્ન થયેલા $CO$ અને $H_{2}$ ના મિશ્રણને વોટર ગેસ અથવા સિન્થેસિસ ગેસ કહેવામાં આવે છે: $C_{(s)} + H_{2}O_{(g)} \xrightarrow{473 \ K - 1273 \ K} CO_{(g)} + H_{2(g)}$.
જ્યારે વરાળને બદલે હવાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે,ત્યારે $CO$ અને $N_{2}$ નું મિશ્રણ ઉત્પન્ન થાય છે,જેને પ્રોડ્યુસર ગેસ કહેવામાં આવે છે: $2C_{(s)} + O_{2(g)} + 4N_{2(g)} \xrightarrow{1273 \ K} 2CO_{(g)} + 4N_{2(g)}$.
ગુણધર્મો અને ઉપયોગો: $CO$ એ રંગહીન,ગંધહીન અને ઝેરી વાયુ છે. તે પ્રબળ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે અને ધાતુઓના નિષ્કર્ષણમાં વપરાય છે. વોટર ગેસ અને પ્રોડ્યુસર ગેસ મહત્વના ઔદ્યોગિક બળતણ છે.
392
Difficult
$CO$ શા માટે ઝેરી છે તેનું કારણ જણાવો.

Solution

(N/A) કાર્બન મોનોક્સાઇડ હિમોગ્લોબિન સાથે સંકીર્ણ બનાવવાની તેની ક્ષમતાને કારણે અત્યંત ઝેરી છે.
$CO-Hb$ સંકીર્ણ એ $O_{2}-Hb$ સંકીર્ણ કરતા લગભગ $300$ ગણું વધુ સ્થાયી છે.
આ સંકીર્ણ હિમોગ્લોબિનને ઓક્સિજન સાથે જોડાતા અટકાવે છે.
પરિણામે,રુધિરની ઓક્સિજન વહન કરવાની ક્ષમતા ઘટે છે,જે ગૂંગળામણ અને મૃત્યુ તરફ દોરી જાય છે.
393
Medium
$CO_2$ ની બનાવટ અને ગુણધર્મો વર્ણવો.

Solution

બનાવટ:
$1$. કાર્બન અને કાર્બનયુક્ત બળતણના વધુ પડતી હવા સાથે સંપૂર્ણ દહન દ્વારા: $C(s) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g)$.
$2$. ધાતુના કાર્બોનેટ પર મંદ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડની પ્રક્રિયા દ્વારા: $CaCO_3(s) + 2HCl(aq) \rightarrow CaCl_2(aq) + CO_2(g) + H_2O(l)$.
ગુણધર્મો:
$1$. તે રંગહીન અને ગંધહીન વાયુ છે.
$2$. તે પાણીમાં અલ્પ દ્રાવ્ય છે,જે કાર્બોનિક એસિડ બનાવે છે: $H_2O(l) + CO_2(g) \rightleftharpoons H_2CO_3(aq)$.
$3$. તે સ્વભાવે એસિડિક છે અને બેઝ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બોનેટ બનાવે છે: $2NaOH(aq) + CO_2(g) \rightarrow Na_2CO_3(aq) + H_2O(l)$.
394
Difficult
નીચેની પ્રક્રિયાઓ સમજાવો:
$(a)$ સિલિકોનને કોપરની હાજરીમાં ઊંચા તાપમાને મિથાઈલ ક્લોરાઈડ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે.
$(b)$ સિલિકોન ડાયોક્સાઈડની હાઈડ્રોજન ફ્લોરાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
$(c)$ $CO$ ને $ZnO$ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે.
$(d)$ જળયુક્ત એલ્યુમિનાની જલીય $NaOH$ દ્રાવણ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.

Solution

(N/A) જ્યારે સિલિકોનને કોપર ઉદ્દીપકની હાજરીમાં $573 \ K$ જેટલા ઊંચા તાપમાને મિથાઈલ ક્લોરાઈડ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે $MeSiCl_3$,$Me_2SiCl_2$,$Me_3SiCl$ અને $Me_4Si$ જેવા મિથાઈલ-વિસ્થાપિત ક્લોરોસિલેન્સનું મિશ્રણ બને છે.
$(b)$ સિલિકોન ડાયોક્સાઈડ હાઈડ્રોજન ફ્લોરાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સિલિકોન ટેટ્રાફ્લોરાઈડ બનાવે છે,જે વધુ $HF$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને હાઈડ્રોફ્લોરોસિલિકિક એસિડ બનાવે છે:
$SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4 + 2H_2O$
$SiF_4 + 2HF \rightarrow H_2SiF_6$
$(c)$ કાર્બન મોનોક્સાઈડ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે અને ગરમ કરવા પર ઝિંક ઓક્સાઈડનું ઝિંક ધાતુમાં રિડક્શન કરે છે:
$CO + ZnO \xrightarrow{\Delta} CO_2 + Zn$
$(d)$ જળયુક્ત એલ્યુમિના જલીય $NaOH$ દ્રાવણમાં ઓગળીને સોડિયમ મેટા-એલ્યુમિનેટ બનાવે છે:
$Al_2O_3 \cdot 2H_2O + 2NaOH \rightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2O$
395
Medium
કાર્બન ડાયોક્સાઇડના ઉપયોગો જણાવો.

Solution

(N/A) $1$. તેનો ઉપયોગ અગ્નિશામક યંત્રોમાં થાય છે.
$2$. તેનો ઉપયોગ સોડા વોટર અને સોફ્ટ ડ્રિંક્સ બનાવવા માટે થાય છે.
$3$. તેનો ઉપયોગ વોશિંગ સોડા $(Na_2CO_3)$ અને બેકિંગ સોડા $(NaHCO_3)$ જેવા રસાયણો બનાવવા માટે થાય છે.
$4$. તેનો ઉપયોગ યુરિયા $(NH_2CONH_2)$ જેવા ખાતરો બનાવવા માટે થાય છે.
$5$. તેનો ઉપયોગ કાર્બોજન બનાવવા માટે થાય છે,જેનો ઉપયોગ કૃત્રિમ શ્વાસોચ્છવાસ માટે થાય છે.
396
Medium
$CO$ અને $CO_2$ દરેકની ઔદ્યોગિક બનાવટ અને પ્રયોગશાળામાં બનાવટ માટેની એક-એક પદ્ધતિ આપો.

Solution

(N/A) કાર્બન ડાયોક્સાઇડની પ્રયોગશાળામાં બનાવટ:
કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ મંદ $HCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ બનાવે છે.
$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + CO_2 + H_2O$
કાર્બન ડાયોક્સાઇડની ઔદ્યોગિક બનાવટ:
ચૂનાના પથ્થરને ગરમ કરવાથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઉત્પન્ન થાય છે.
$CaCO_3 \xrightarrow{\Delta} CaO + CO_2$
કાર્બન મોનોક્સાઇડની પ્રયોગશાળામાં બનાવટ:
ફોર્મિક એસિડનું સાંદ્ર $H_2SO_4$ વડે $373 \ K$ તાપમાને નિર્જલીકરણ કરવામાં આવે છે.
$HCOOH \xrightarrow{\text{conc } H_2SO_4, 373 \ K} H_2O + CO$
કાર્બન મોનોક્સાઇડની ઔદ્યોગિક બનાવટ:
ગરમ કોક પરથી વરાળ પસાર કરવામાં આવે છે.
$C + H_2O \xrightarrow{473-1273 \ K} CO + H_2$ (વોટર ગેસ)
397
Medium
સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ સમજાવો.

Solution

(N/A) $95 \%$ પૃથ્વીનો પોપડો સિલિકા અને સિલિકેટ્સનો બનેલો છે. સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ,જે સામાન્ય રીતે સિલિકા તરીકે ઓળખાય છે,તે વિવિધ સ્ફટિકીય સ્વરૂપોમાં જોવા મળે છે.
સિલિકા ક્વાર્ટઝ,ક્રિસ્ટોબલાઇટ અને ટ્રાઇડિમાઇટના સ્વરૂપમાં જોવા મળે છે.
સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ એક સહસંયોજક,ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક ઘન છે જેમાં દરેક સિલિકોન પરમાણુ ચાર ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે ચતુષ્ફલકીય રીતે સહસંયોજક બંધથી જોડાયેલ હોય છે.
દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ બદલામાં બીજા સિલિકોન પરમાણુ સાથે સહસંયોજક બંધથી જોડાયેલ હોય છે. સમગ્ર સ્ફટિકને એક વિશાળ અણુ તરીકે ગણી શકાય જેમાં સિલિકોન અને ઓક્સિજન પરમાણુઓ એકાંતરે ગોઠવાઈને આઠ-સભ્યની વલયો બનાવે છે.
સિલિકા તેના સામાન્ય સ્વરૂપમાં લગભગ નિષ્ક્રિય છે કારણ કે તેની $Si-O$ બંધ એન્થાલ્પી ખૂબ ઊંચી છે. તે ઊંચા તાપમાને પણ હેલોજન,ડાયહાઇડ્રોજન અને મોટાભાગના એસિડ અને ધાતુઓ દ્વારા થતા હુમલા સામે પ્રતિકાર કરે છે.
$SiO_{2}$ એ $HF$ અને $NaOH$ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે:
$SiO_{2} + 2 NaOH \rightarrow Na_{2}SiO_{3} + H_{2}O$
$SiO_{2} + 4 HF \rightarrow SiF_{4} + 2 H_{2}O$
Solution diagram
398
Difficult
સિલિકોન્સની બનાવટ અને ગુણધર્મોની ચર્ચા કરો.

Solution

(N/A) સિલિકોન્સ એ ઓર્ગેનોસિલિકોન પોલિમરનો એક સમૂહ છે,જેમાં $(R_{2}SiO)_{n}$ પુનરાવર્તિત એકમ તરીકે હોય છે. સિલિકોન્સના ઉત્પાદન માટે શરૂઆતની સામગ્રી આલ્કાઈલ અથવા એરાઈલ વિસ્થાપિત સિલિકોન ક્લોરાઈડ્સ $(R_{n}SiCl_{(4-n)})$ છે,જ્યાં $R$ એ આલ્કાઈલ અથવા એરાઈલ સમૂહ છે.
બનાવટ:
$1$. જ્યારે મિથાઈલ ક્લોરાઈડ $570 \ K$ તાપમાને ઉદ્દીપક તરીકે કોપરની હાજરીમાં સિલિકોન સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે $(MeSiCl_{3}, Me_{2}SiCl_{2}, Me_{3}SiCl)$ સૂત્ર ધરાવતા વિવિધ પ્રકારના મિથાઈલ વિસ્થાપિત ક્લોરોસિલેન્સ અને થોડા પ્રમાણમાં $Me_{4}Si$ બને છે.
$2$. ડાયમિથાઈલ ડાયક્લોરોસિલેન $[(CH_{3})_{2}SiCl_{2}]$ ના જળવિભાજન અને ત્યારબાદ કન્ડેન્સેશન પોલિમરાઈઝેશન દ્વારા સીધી શૃંખલાવાળા પોલિમર મળે છે.
$3$. પોલિમરની શૃંખલાની લંબાઈ $(CH_{3})_{3}SiCl$ ઉમેરીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે,જે છેડાઓને બ્લોક કરે છે.
ગુણધર્મો:
$1$. સિલિકોન્સ બિન-ધ્રુવીય આલ્કાઈલ સમૂહોથી ઘેરાયેલા હોવાથી તે સ્વભાવે જળવિરોધી (water-repelling) હોય છે.
$2$. તેઓ સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ તાપીય સ્થિરતા,ઉચ્ચ ડાયઈલેક્ટ્રિક સ્ટ્રેન્થ અને ઓક્સિડેશન તથા રસાયણો સામે પ્રતિકારકતા ધરાવે છે.
Solution diagram

p-Block Elements (Class 11) — Carbon family · Frequently Asked Questions

1Are these p-Block Elements (Class 11) questions useful for JEE and NEET?

Yes. All questions in this section are mapped to JEE Main and NEET exam patterns. Previous year questions from JEE Main, NEET, GUJCET and state-level exams are included with full solutions.

2Can I switch to Hindi or Gujarati for these questions?

Yes. Use the language tabs in the hero section or the sidebar to view the same questions and solutions in English, Hindi or Gujarati.

3How do I generate a question paper from this subtopic?

Use the Vedclass Exam Paper Generator — select the chapter and subtopic, set difficulty, and generate Sets A, B, C, D automatically. First 3 chapters of every subject are free.

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D papers from this chapter in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo
For Teachers & Institutes

Generate a p-Block Elements (Class 11) Exam Paper in 2 Minutes

Select subtopic & difficulty — Sets A, B, C, D auto-generated with No Repeat logic.

First 3 chapters of every subject are free — no payment required.