Oxidation number and Oxidation state Questions in Gujarati

(D) $CrO_5$ નું બંધારણ પતંગિયા જેવું (butterfly structure) હોય છે,જેમાં એક ઓક્સિજન પરમાણુ $Cr$ સાથે દ્વિબંધ દ્વારા જોડાયેલ છે (ઓક્સિડેશન આંક $-2$) અને ચાર ઓક્સિજન પરમાણુઓ એકલ બંધ દ્વારા જોડાયેલા છે જે બે પેરોક્સાઇડ બંધ બનાવે છે (દરેક ઓક્સિજન પરમાણુનો ઓક્સિડેશન આંક $-1$ છે).
ધારો કે $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
તટસ્થ અણુમાં ઓક્સિડેશન આંકનો સરવાળો શૂન્ય થાય છે.
$x + 1(-2) + 4(-1) = 0$
$x - 2 - 4 = 0$
$x - 6 = 0$
$x = +6$

(C) એસિડિક માધ્યમમાં,પરમેંગેનેટ આયન $(MnO_4^{-})$ પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ $(H_2O_2)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
આ પ્રક્રિયાનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ: $2MnO_4^{-} + 5H_2O_2 + 6H^{+} \rightarrow 2Mn^{2+} + 5O_2 + 8H_2O$ છે.
$MnO_4^{-}$ માં,$Mn$ નો ઓક્સિડેશન આંક આ રીતે ગણવામાં આવે છે: $x + 4(-2) = -1$,જે $x = +7$ આપે છે.
નીપજ $Mn^{2+}$ માં,$Mn$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ છે.
તેથી,$Mn$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+7$ થી બદલાઈને $+2$ થાય છે.

(C) પેરોક્સિડાયસલ્ફ્યુરિક એસિડ (માર્શલ એસિડ) નું રાસાયણિક સૂત્ર $H_2S_2O_8$ છે.
તેનું બંધારણ $HO-S(=O)_2-O-O-S(=O)_2-OH$ છે.
બંધારણ પરથી જોઈ શકાય છે કે દરેક સલ્ફર પરમાણુ બે દ્વિ-બંધિત ઓક્સિજન પરમાણુઓ,એક પેરોક્સાઈડ લિંકેજ $(-O-O-)$ ના ઓક્સિજન પરમાણુ અને એક હાઈડ્રોક્સિલ સમૂહ $(-OH)$ સાથે જોડાયેલ છે.
દરેક સલ્ફર પરમાણુનો ઓક્સિડેશન આંક $+6$ છે.
અણુમાં બે $S-OH$ બંધ આવેલા છે (દરેક સલ્ફર પરમાણુ પર એક).

(B) $H_2S_2O_8$ (પેરોક્સિડાયસલ્ફ્યુરિક એસિડ) ની રચનામાં પેરોક્સાઇડ બંધ $(-O-O-)$ હોય છે.
બે ઓક્સિજન પરમાણુઓ પેરોક્સાઇડ બંધમાં સામેલ છે,જેનો ઓક્સિડેશન આંક $-1$ છે.
બાકીના $6$ ઓક્સિજન પરમાણુઓનો ઓક્સિડેશન આંક $-2$ છે.
ધારો કે $S$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
ઓક્સિડેશન આંકના નિયમ મુજબ: $2(+1) + 2(x) + 2(-1) + 6(-2) = 0$.
$2 + 2x - 2 - 12 = 0$.
$2x = 12$.
$x = +6$.

(B) દરેક સંયોજનમાં નાઈટ્રોજન $(N)$ નો ઓક્સિડેશન આંક શોધવા માટે,આપણે અન્ય તત્વોના ઓક્સિડેશન આંકનો ઉપયોગ કરીએ છીએ (હાઈડ્રોજન = $+1$,ઓક્સિજન = $-2$,ક્લોરિન = $-1$):
$1$. $NH_2OH$ માં: $x + 2(+1) + (-2) + (+1) = 0 \implies x = -1$.
$2$. $NH_4Cl$ માં: $x + 4(+1) + (-1) = 0 \implies x = -3$.
$3$. $N_2H_4$ માં: $2x + 4(+1) = 0 \implies x = -2$.
$4$. $HNO_2$ માં: $(+1) + x + 2(-2) = 0 \implies x = +3$.
મૂલ્યોની સરખામણી કરતા: $-1, -3, -2, +3$. સૌથી ઓછો ઓક્સિડેશન આંક $-3$ છે જે $NH_4Cl$ માં છે.

(A) કાર્બન સબઓક્સાઇડ $(C_3O_2)$ નું બંધારણ $O=C=C=C=O$ છે.
આ બંધારણમાં,બે છેડાના કાર્બન પરમાણુઓ ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલા છે.
ઓક્સિજનનો ઓક્સિડેશન આંક $-2$ હોવાથી,દરેક છેડાના કાર્બન પરમાણુનો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ થાય છે.
મધ્યસ્થ કાર્બન પરમાણુ અન્ય બે કાર્બન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે,અને સમાન પરમાણુઓ વચ્ચે વિદ્યુતઋણતાનો તફાવત ન હોવાથી,તેનો ઓક્સિડેશન આંક $0$ છે.
આમ,ઓક્સિડેશન આંક $+2, 0, +2$ છે.

(C) $Pb_3O_4$ એ મિશ્ર ઓક્સાઈડ છે,જેને $2PbO \cdot PbO_2$ તરીકે દર્શાવી શકાય છે.
$PbO$ માં,$Pb$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+2$ છે.
$PbO_2$ માં,$Pb$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+4$ છે.
$PbO$ માટે ગણતરી: $x + (-2) = 0 \Rightarrow x = +2$.
$PbO_2$ માટે ગણતરી: $x + 2(-2) = 0$ $\Rightarrow x - 4 = 0$ $\Rightarrow x = +4$.
આમ,$Pb_3O_4$ માં $Pb$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ $+2$ અને $+4$ છે.

(C) જલીય દ્રાવણમાં,પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટ $(K_2Cr_2O_7)$ દ્રાવણની $pH$ ના આધારે પોટેશિયમ ક્રોમેટ $(K_2CrO_4)$ સાથે સંતુલનમાં રહે છે.
સંતુલન પ્રક્રિયા: $Cr_2O_7^{2-} + 2OH^- \rightleftharpoons 2CrO_4^{2-} + H_2O$.
$K_2Cr_2O_7$ માં,$Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક: $2(+1) + 2(x) + 7(-2) = 0$ $\Rightarrow 2 + 2x - 14 = 0$ $\Rightarrow 2x = 12$ $\Rightarrow x = +6$.
$K_2CrO_4$ માં,$Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક: $2(+1) + x + 4(-2) = 0$ $\Rightarrow 2 + x - 8 = 0$ $\Rightarrow x = +6$.
એસિડિક $(Cr_2O_7^{2-})$ અને બેઝિક $(CrO_4^{2-})$ બંને માધ્યમોમાં $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+6$ રહે છે,તેથી સાચો જવાબ $6$ છે.

(A) $H_2S_2O_7$ ને ઓલિયમ અથવા પાયરોસલ્ફ્યુરિક એસિડ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$H_2S_2O_7$ ની રચનામાં,દરેક સલ્ફર પરમાણુ ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે દ્વિબંધ દ્વારા (દરેક $+2$ ફાળો આપે છે) અને એક ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે એકલ બંધ દ્વારા (જે $+1$ ફાળો આપે છે),અને એક હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહ (જે $+1$ ફાળો આપે છે) સાથે જોડાયેલ છે.
તેથી,દરેક સલ્ફર પરમાણુ માટે ઓક્સિડેશન આંક $+2 + 2 + 1 + 1 = +6$ થાય છે.
આમ,બંને સલ્ફર પરમાણુઓના ઓક્સિડેશન આંક $VI$ અને $VI$ છે.

(C) $N_2H_4$ માં $N$ ની પ્રારંભિક ઓક્સિડેશન અવસ્થા આ મુજબ ગણવામાં આવે છે: $2x + 4(+1) = 0 \implies 2x = -4 \implies x = -2$.
$N_2H_4$ નો $1 \ mole$,$10 \ moles$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે,તેથી ઓક્સિડેશન આંકમાં કુલ વધારો $10$ થાય છે.
ધારો કે $Z$ માં $N$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $y$ છે. $2$ નાઇટ્રોજન પરમાણુઓ હોવાથી,$Z$ માં $N$ ની કુલ ઓક્સિડેશન અવસ્થા $2y$ છે.
ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં ફેરફાર $2y - (-4) = +10$ છે.
$2y + 4 = 10 \implies 2y = 6 \implies y = +3$.
તેથી,$Z$ માં નાઇટ્રોજનની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+3$ છે.

(B) $NH_4NO_3$ એ $NH_4^+$ અને $NO_3^-$ આયનોનું બનેલું છે.
$NH_4^+$ માટે: ધારો કે $N$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે. $x + 4(+1) = +1$,તેથી $x = -3$.
$NO_3^-$ માટે: ધારો કે $N$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે. $x + 3(-2) = -1$,તેથી $x - 6 = -1$,જે $x = +5$ આપે છે.
આમ,નાઈટ્રોજનના ઓક્સિડેશન આંક $-3$ અને $+5$ છે.

(B) શરૂઆતના સંયોજન $LiCoO_2$ માં,$Li$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+1$ અને ઓક્સિજનની $-2$ છે.
ધારો કે $Co$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $x$ છે.
$1(1) + x + 2(-2) = 0$
$x - 3 = 0 \implies x = +3$.
$50\%$ લિથિયમ દૂર કર્યા પછી,સૂત્ર $Li_{0.5}CoO_2$ બને છે.
ધારો કે $Co$ ની નવી ઓક્સિડેશન અવસ્થા $x'$ છે.
$0.5(1) + x' + 2(-2) = 0$
$x' + 0.5 - 4 = 0 \implies x' = +3.5$.
$Co$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં થતો ફેરફાર $3.5 - 3.0 = +0.5$ છે.
ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં થતો ટકાવારી વધારો $\frac{0.5}{3} \times 100 = 16.66\%$ છે.

(C) $K_2Cr_2O_7$ માટે: ધારો કે $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
$2(+1) + 2x + 7(-2) = 0$
$2 + 2x - 14 = 0$
$2x = 12$
$x = +6$
$CrO_5$ માટે: આ સંયોજન બટરફ્લાય બંધારણ ધરાવે છે જેમાં ચાર પેરોક્સી ઓક્સિજન પરમાણુઓ (દરેકનો $-1$ વીજભાર) અને એક ઓક્સો ઓક્સિજન પરમાણુ ($-2$ વીજભાર) હોય છે. ધારો કે $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
$x + 4(-1) + 1(-2) = 0$
$x - 4 - 2 = 0$
$x - 6 = 0$
$x = +6$
આમ,બંને સંયોજનોમાં $Cr$ ના ઓક્સિડેશન આંક $+6$ છે.

(C) એસિડિક માધ્યમમાં,રિડક્શન પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Cr_{2}O_{7}^{2-} + 14H^{+} + 6e^{-} \longrightarrow 2Cr^{3+} + 7H_{2}O$
અહીં,$Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+6$ થી બદલાઈને $+3$ થાય છે.
$K_{2}Cr_{2}O_{7}$ માં બે $Cr$ પરમાણુઓ હોવાથી,ઓક્સિડેશન આંકમાં કુલ ફેરફાર $2 \times (6 - 3) = 6$ છે.
તેથી,n-ફેક્ટર $6$ છે.
તુલ્ય વજન = $\frac{\text{આણ્વીય વજન}}{\text{n-ફેક્ટર}} = \frac{M}{6}$.