Carbon family Questions in Hindi

(D) $Cu$ पाउडर की उपस्थिति में $573 \ K$ पर सिलिकॉन को मिथाइल क्लोराइड के साथ गर्म करने पर मोनो,डाई और ट्राई-मिथाइल क्लोरोसिलेन तथा टेट्रामिथाइलसिलेन का मिश्रण प्राप्त होता है।
इनमें से,$(CH_3)_4Si$ (टेट्रामिथाइलसिलेन) की प्राप्ति न्यूनतम होती है।
इसका कारण यह है कि सिलिकॉन के चारों ओर चार बड़े मिथाइल समूहों का होना त्रिविम बाधा (steric hindrance) उत्पन्न करता है,जिससे इसका निर्माण कम अनुकूल होता है।

(B) सिलिकॉन्स ऑर्गेनोसिलिकॉन बहुलकों का एक समूह है जिनका सामान्य अनुभवजन्य सूत्र $(R_2SiO)_n$ होता है।
इन्हें डायल्काइलडायक्लोरोसिलेन $(R_2SiCl_2)$ के जल-अपघटन और उसके बाद संघनन बहुलकीकरण द्वारा संश्लेषित किया जाता है।
इसकी संरचना $-(Si(R)_2-O)-$ की पुनरावृत्ति इकाई से बनी होती है।
अतः,इन्हें $R_2SiO$ के बहुलक के रूप में माना जाता है।

(B) $SiO_2$ एक अम्लीय ऑक्साइड है। यह हाइड्रोफ्लोरिक एसिड $(HF)$ के साथ अभिक्रिया करके हेक्साफ्लोरोसिलिसिक एसिड बनाता है और सोडियम हाइड्रोक्साइड $(NaOH)$ जैसे प्रबल क्षार के साथ अभिक्रिया करके सोडियम सिलिकेट बनाता है।
$SiO_2 + 6HF \longrightarrow H_2[SiF_6] + 2H_2O$
$SiO_2 + 2NaOH \longrightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$

(C) त्रि-आयामी सिलिकेट्स में,प्रत्येक $SiO_4^{4-}$ चतुष्फलक (tetrahedron) के चारों ऑक्सीजन परमाणु (कोने) अन्य चतुष्फलकों के साथ साझा किए जाते हैं।
इसके परिणामस्वरूप एक त्रि-आयामी नेटवर्क संरचना प्राप्त होती है।
ऐसी संरचनाओं के उदाहरणों में क्वार्ट्ज,ट्रिडिमाइट और क्रिस्टोबेलाइट जैसे सिलिका के विभिन्न रूप शामिल हैं।

(D) सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड $(SiCl_4)$ का जल-अपघटन इस प्रकार होता है:
$SiCl_4 + 4H_2O \longrightarrow H_4SiO_4 + 4HCl$
यहाँ,'$X$' सिलिसिक अम्ल $(H_4SiO_4)$ है।
$1000^{\circ} C$ पर गर्म करने पर,सिलिसिक अम्ल का निर्जलीकरण होता है:
$H_4SiO_4 \xrightarrow{\Delta, 1000^{\circ} C} SiO_2 + 2H_2O$
यहाँ,'$Y$' सिलिकॉन डाइऑक्साइड $(SiO_2)$ है।
अतः,'$X$' $H_4SiO_4$ है और '$Y$' $SiO_2$ है।

(D) ऑर्थोसिलिसिक एसिड $(H_4SiO_4)$ को $1000^{\circ}C$ पर गर्म करने पर,यह दो पानी के अणु खोकर उत्पाद $A$ के रूप में सिलिका $(SiO_2)$ बनाता है।
$H_4SiO_4 \xrightarrow[{-2H_2O}]{1000^{\circ}C} SiO_2 (A)$
सिलिका $(SiO_2)$ का उच्च तापमान पर कार्बन के साथ अपचयन करने पर उत्पाद $B$ के रूप में कार्बोरंडम $(SiC)$ और कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ प्राप्त होता है।
$SiO_2 + 3C \xrightarrow{\Delta} SiC (B) + 2CO$
अतः,$B$ कार्बोरंडम है।

(A) सिलिका $(SiO_2)$ का उपयोग इसकी उच्च पारदर्शिता और तापीय स्थिरता के कारण ऑप्टिकल उपकरणों को बनाने के लिए किया जाता है.

(D) श्रृंखलन प्रवृत्ति बंध वियोजन ऊर्जा के सीधे समानुपाती होती है।
समूह में नीचे जाने पर परमाणु आकार बढ़ता है,जिससे बंध लंबाई बढ़ती है और बंध वियोजन ऊर्जा घटती है।
$C-C, Si-Si$ और $Ge-Ge$ के लिए बंध ऊर्जा क्रमशः $348 \ kJ \ mol^{-1}, 180 \ kJ \ mol^{-1}$ और $167 \ kJ \ mol^{-1}$ है।
अतः,बंध ऊर्जा का क्रम $C-C > Si-Si > Ge-Ge$ है।

(C) समूह $14$ के तत्वों का संयोजी कोश इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $ns^2 np^2$ होता है।
वे सामान्यतः $+4$ और $+2$ ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करते हैं।
अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) के कारण,समूह में नीचे जाने पर $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता बढ़ती है $(C < Si < Ge < Sn < Pb)$।
इसलिए,$Pb^{2+}$ लेड के लिए सबसे स्थिर अवस्था है,और $Pb^{4+}$ एक प्रबल ऑक्सीकारक है क्योंकि यह $Pb^{2+}$ में अपचयित होने की प्रवृत्ति रखता है।
इसके विपरीत,$Sn^{2+}$ एक अपचायक है क्योंकि यह $Sn^{4+}$ में ऑक्सीकृत होने की प्रवृत्ति रखता है।
चूँकि $Pb^{2+}$ लेड के लिए सबसे स्थिर अवस्था है,इसलिए यह अपचायक के रूप में कार्य नहीं करता है।
अतः,यह कथन कि $+2$ अवस्था में लेड एक अच्छा अपचायक है,गलत है।

(B) समूह $14$ में,$Si$ से $Pb$ की ओर नीचे जाने पर ऑक्साइड का अम्लीय गुण घटता है।
$SiO_2$ एक ज्ञात अम्लीय ऑक्साइड है।
$SnO_2$ और $PbO_2$ उभयधर्मी (amphoteric) प्रकृति के होते हैं।
$SnO$ भी उभयधर्मी है।
अतः,$SiO_2$ सही अम्लीय ऑक्साइड है।

(D) श्रृंखलन (catenation) किसी तत्व की उसी तत्व के अन्य परमाणुओं के साथ स्थिर बंध बनाकर लंबी श्रृंखलाएं या वलय बनाने की क्षमता है।
समूह $14$ में नीचे जाने पर यह गुण घटता है क्योंकि परमाणु आकार बढ़ने के साथ $M-M$ बंध की बंध ऊर्जा कम हो जाती है।
$C$ सबसे अधिक श्रृंखलन दर्शाता है।
$Pb$ (लेड) एक धातु है और अपने बड़े परमाणु आकार और कमजोर $Pb-Pb$ बंध ऊर्जा के कारण श्रृंखलन नहीं दर्शाता है।

(C) समूह $14$ के अधिकांश तत्व सामान्य परिस्थितियों में पानी के साथ अभिक्रिया नहीं करते हैं।
हालाँकि,टिन $(Sn)$ उच्च तापमान पर भाप के साथ अभिक्रिया करके टिन डाइऑक्साइड $(SnO_2)$ और हाइड्रोजन गैस $(H_2)$ बनाता है।
रासायनिक समीकरण है: $Sn(s) + 2H_2O(g) \xrightarrow{\Delta} SnO_2(s) + 2H_2(g)$.
कार्बन $(C)$,जर्मेनियम $(Ge)$,और लेड $(Pb)$ इन परिस्थितियों में पानी के साथ अभिक्रिया नहीं करते हैं।

(D) समूह-$14$ के तत्वों में,$Pb$ श्रृंखलन गुण नहीं दर्शाता है।
श्रृंखलन का क्रम $C >> Si > Ge \simeq Sn$ है।

(D) ,$Si$ और $Ge$ पानी या भाप के साथ अभिक्रिया नहीं करते हैं।
$Sn$ उच्च तापमान पर भाप के साथ अभिक्रिया करके टिन$(IV)$ ऑक्साइड और हाइड्रोजन गैस बनाता है।
रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$Sn_{(s)} + 2H_2O_{(g)} \xrightarrow{\Delta} SnO_{2(s)} + 2H_{2(g)}$

(D) संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार हैं:
$P_2O_3 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_3$ $(X = H_3PO_3)$
$P_4O_{10} + 6H_2O \rightarrow 4H_3PO_4$ $(Y = H_3PO_4)$
$H_3PO_3$ (फास्फोरस अम्ल) में,संरचना में $1$ $P=O$ बंध,$2$ $P-OH$ बंध और $1$ $P-H$ बंध होता है।
$H_3PO_4$ (फास्फोरिक अम्ल) में,संरचना में $1$ $P=O$ बंध और $3$ $P-OH$ बंध होता है।
अतः,$X$ और $Y$ में $P=O$ बंधों की संख्या क्रमशः $1$ और $1$ है।

(B) उदासीन ऑक्साइड वे ऑक्साइड होते हैं जो पानी के साथ प्रतिक्रिया करने पर न तो अम्लीय और न ही क्षारीय गुण प्रदर्शित करते हैं।
उदासीन ऑक्साइड के उदाहरणों में नाइट्रस ऑक्साइड $(N_2O)$,नाइट्रिक ऑक्साइड $(NO)$ और कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ शामिल हैं।
$SO_2$ और $CO_2$ अम्लीय ऑक्साइड हैं क्योंकि वे पानी में घुलकर सल्फ्यूरस एसिड $(H_2SO_3)$ और कार्बोनिक एसिड $(H_2CO_3)$ बनाते हैं।
$CaO$ एक धातु ऑक्साइड है और प्रकृति में क्षारीय है,जो पानी के साथ प्रतिक्रिया करके कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड $(Ca(OH)_2)$ बनाता है।

(A) रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है: $C + 2H_2SO_4 \rightarrow CO_2 + 2SO_2 + 2H_2O$.
$CO_2$ और $SO_2$ दोनों अधात्विक ऑक्साइड हैं,जो प्रकृति में अम्लीय होते हैं।

(B) जब सांद्र $H_2SO_4$ अधातुओं के साथ अभिक्रिया करता है,तो यह ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है और अधातु के ऑक्सोएसिड के साथ $SO_2$ गैस उत्पन्न करता है।
कार्बन के मामले में,अभिक्रिया कार्बनिक अम्ल $(H_2CO_3)$ और सल्फर डाइऑक्साइड $(SO_2)$ उत्पन्न करती है।
चूंकि $H_2CO_3$ अस्थिर होता है,यह तुरंत कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ और जल $(H_2O)$ में विघटित हो जाता है।
कुल संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$C + 2H_2SO_4 \xrightarrow{\Delta} CO_2 + 2SO_2 + 2H_2O$
अतः,बनने वाले उत्पाद $CO_2, SO_2$ और $H_2O$ हैं।
इसलिए,विकल्प $(b)$ सही उत्तर है।

(D) हीलियम और ऑक्सीजन के मिश्रण का उपयोग अस्थमा के उपचार में किया जाता है।
चूंकि हीलियम का घनत्व कम होता है,इसलिए यह मिश्रण श्वसन मार्ग में आसानी से प्रवाहित हो सकता है,जिससे अस्थमा के रोगियों के लिए सांस लेना आसान हो जाता है।

(C) समूह $14$ में,अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) के कारण समूह में नीचे जाने पर $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता बढ़ती है। इसलिए,$Pb^{2+}$ लेड के लिए सबसे स्थिर अवस्था है। परिणामस्वरूप,$Pb^{2+}$ एक ऑक्सीकारक (oxidizing agent) के रूप में कार्य करता है क्योंकि यह इलेक्ट्रॉन प्राप्त करके $Pb^0$ अवस्था में जाने की प्रवृत्ति रखता है,जबकि $Sn^{2+}$ एक अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य करता है क्योंकि यह इलेक्ट्रॉन खोकर अधिक स्थिर $Sn^{4+}$ अवस्था में जाने की प्रवृत्ति रखता है। अतः,यह कथन कि $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था में लेड एक अपचायक है,गलत है।

(A, C, D) $SiO_{2}$ एक अम्लीय ऑक्साइड है और यह प्रबल क्षार तथा विशिष्ट फ्लोरीनेटिंग एजेंटों के साथ अभिक्रिया करता है।
$1$. $SiO_{2(s)} + 2F_{2(g)} \rightarrow SiF_{4(g)} + O_{2(g)}$
$2$. $SiO_{2(s)} + 6HF(aq.) \rightarrow H_{2}SiF_{6}(aq.) + 2H_{2}O(\ell)$
$3$. $SiO_{2(s)} + 2NaOH(aq.) \rightarrow Na_{2}SiO_{3}(aq.) + H_{2}O(\ell)$
अतः $HF$,गर्म $NaOH$ और $F_{2}$ तीनों $SiO_{2}$ के साथ अभिक्रिया करते हैं।

(D) $CCl_{4}$ की तुलना में $SiCl_{4}$ के आसानी से जल-अपघटित होने का मुख्य कारण यह है कि सिलिकॉन $(Si)$ के पास रिक्त $3d$-कक्षक होते हैं,जो इसे अपनी समन्वय संख्या को चार से अधिक बढ़ाने की अनुमति देते हैं।
जल के अणु $SiCl_{4}$ में $Si$ परमाणु के रिक्त $d$-कक्षकों के साथ समन्वय कर सकते हैं,जिससे जल-अपघटन की प्रक्रिया सुगम हो जाती है।
इसके विपरीत,कार्बन $(C)$ में $d$-कक्षक नहीं होते हैं और यह अपनी समन्वय संख्या को चार से अधिक नहीं बढ़ा सकता है,इसलिए $CCl_{4}$ जल द्वारा जल-अपघटित नहीं होता है।

(C) सिलिकॉन पृथ्वी की पपड़ी में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है,लेकिन यह प्रकृति में मुक्त अवस्था में नहीं पाया जाता है।
यह हमेशा संयुक्त अवस्था में पाया जाता है,मुख्य रूप से सिलिका $(SiO_2)$ और सिलिकेट्स के रूप में।
इसलिए,यह कथन कि सिलिकॉन प्रकृति में मुक्त अवस्था में पाया जाता है,गलत है।

(A) सिलिकोन $R_2SiO$ पुनरावर्ती इकाइयों वाले सिंथेटिक बहुलक हैं।
सिलिकॉन तेल $trimethylchlorosilane$ $( (CH_3)_3SiCl )$ और $dimethyldichlorosilane$ $( (CH_3)_2SiCl_2 )$ के मिश्रण के जल-अपघटन और उसके बाद के बहुलकीकरण द्वारा तैयार किया जाता है।
$trimethylchlorosilane$ एक श्रृंखला टर्मिनेटर के रूप में कार्य करता है,जो परिणामी सिलिकोन बहुलक की श्रृंखला की लंबाई को नियंत्रित करता है,जो इसकी श्यानता (तेल बनाना) निर्धारित करता है।
इनका उपयोग स्नेहक और एंटीफोमिंग एजेंट के रूप में व्यापक रूप से किया जाता है।

(B) सही उत्तर $HNO_2$ है।
$HNO_2$ (नाइट्रस अम्ल) में नाइट्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था $+3$ है।
चूंकि नाइट्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था $-3$ से $+5$ के बीच होती है,इसलिए $HNO_2$ में नाइट्रोजन $+5$ तक ऑक्सीकृत हो सकता है (अपचायक के रूप में) या निचली ऑक्सीकरण अवस्थाओं में अपचयित हो सकता है (ऑक्सीकारक के रूप में)।
इसके अतिरिक्त,$NO_2^-$ (नाइट्राइट आयन) एक लिगेंड के रूप में कार्य करता है और संक्रमण धातुओं के साथ संकुल यौगिक बनाने में सक्षम है।

(C) समूह $14$ के तत्वों में ऑक्सीकरण अवस्थाओं की स्थिरता 'इनर्ट पेयर इफेक्ट' (inert pair effect) द्वारा निर्धारित होती है।
$Pb$ के लिए,इनर्ट पेयर इफेक्ट के कारण $+2$ ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ अवस्था की तुलना में अधिक स्थिर है। अतः,अभिक्रिया $PbO_{2} + Pb \rightarrow 2PbO$ स्वतःप्रवर्तित (spontaneous) है,जिसका अर्थ है कि $\Delta_{r}G^{\circ}(1) < 0$ है।
$Sn$ के लिए,$+4$ ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ अवस्था की तुलना में अधिक स्थिर है। अतः,अभिक्रिया $SnO_{2} + Sn \rightarrow 2SnO$ स्वतःप्रवर्तित नहीं है,जिसका अर्थ है कि $\Delta_{r}G^{\circ}(2) > 0$ है।
इसलिए,सही सेट $\Delta_{r}G^{\circ}(1) < 0$ और $\Delta_{r}G^{\circ}(2) > 0$ है।

(A) समस्थानिक ${}^{13}C$ स्थिर है और रेडियोधर्मी नहीं है। कार्बन का रेडियोधर्मी समस्थानिक ${}^{14}C$ है। अतः,कथन $A$ गलत है।

(A) ऑक्सीजन सामान्यतः $-2$ ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है,लेकिन यह $-1$ (पेरॉक्साइड में),$-1/2$ (सुपरऑक्साइड में) और फ्लोरीन के साथ जुड़ने पर धनात्मक ऑक्सीकरण अवस्थाएं भी प्रदर्शित करता है (जैसे,$OF_2$)। अतः,यह कहना कि यह केवल $-2$ ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है,गलत है।