Chemical properties Questions in Hindi

(D) लोहा सांद्र नाइट्रिक एसिड $(HNO_3)$ के साथ उपचारित करने पर निष्क्रिय हो जाता है।
ऐसा इसलिए होता है क्योंकि धातु की सतह पर आयरन ऑक्साइड $(Fe_2O_3)$ की एक पतली,सुरक्षात्मक और अभेद्य परत बन जाती है,जो एसिड के साथ आगे की प्रतिक्रिया को रोकती है।

(A) समूह $6$ के तत्वों के ट्राईऑक्साइड की ऑक्सीकरण प्रकृति निचली ऑक्सीकरण अवस्थाओं के स्थायित्व पर निर्भर करती है।
जैसे-जैसे हम समूह में $Cr$ से $W$ की ओर नीचे जाते हैं,$+6$ ऑक्सीकरण अवस्था का स्थायित्व बढ़ता है,जबकि निचली ऑक्सीकरण अवस्थाओं का स्थायित्व घटता है।
इसलिए,$CrO_3$ एक प्रबल ऑक्सीकारक है क्योंकि $Cr$ $+3$ ऑक्सीकरण अवस्था में रहना पसंद करता है।
इसके विपरीत,$MoO_3$ और $WO_3$ बहुत कम ऑक्सीकारक हैं क्योंकि $Mo$ और $W$ $+6$ ऑक्सीकरण अवस्था में अधिक स्थिर होते हैं।
ऑक्सीकरण प्रकृति का सही क्रम $CrO_3 > MoO_3 > WO_3$ है।

(D) किसी तत्व की उच्च ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करने की क्षमता केंद्रीय धातु परमाणु के साथ बहु-बंध बनाने की उसकी क्षमता पर निर्भर करती है।
ऑक्सीजन $(O)$ संक्रमण धातुओं के साथ $p\pi-d\pi$ बहु-बंध बनाने में सक्षम है,जो उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं को स्थिर करता है।
इसके विपरीत,फ्लोरीन $(F)$ केवल एकल सहसंयोजक बंध $(F-M)$ बना सकता है और बहु-बंध नहीं बना सकता है।
इसलिए,ऑक्सीजन $Mn_2O_7$ में मैंगनीज की $ 7$ ऑक्सीकरण अवस्था को स्थिर कर सकता है,जबकि फ्लोरीन $MnF_4$ में केवल $ 4$ ऑक्सीकरण अवस्था तक ही स्थिर कर सकता है।

(D)

आयन	$E^o \ (M^{3+}/M^{2+}) \ (V)$
$Ti^{2+}$	$-0.37$
$V^{2+}$	$-0.26$
$Cr^{2+}$	$-0.41$
$Mn^{2+}$	$+1.57$

धातु आयनों द्वारा तनु अम्लों से हाइड्रोजन गैस का मुक्त होना $M^{3+}/M^{2+}$ युग्म के अपचयन विभव (reduction potential) पर निर्भर करता है।
यदि $E^o$ का मान ऋणात्मक है,तो $M^{2+}$ आयन $H^+$ को $H_2$ गैस में अपचयित करते हुए स्वयं $M^{3+}$ में ऑक्सीकृत हो सकता है।
दिए गए आयनों में,$Mn^{2+}$ का $E^o$ मान अत्यधिक धनात्मक $(+1.57 \ V)$ है,जिसका अर्थ है कि यह बहुत स्थिर है और $H^+$ आयनों को अपचयित करने के लिए आसानी से इलेक्ट्रॉन नहीं खोता है।
इसलिए,$Mn^{2+}$ हाइड्रोजन गैस मुक्त नहीं करता है।

(C) $(a) \ NO^{+} = 7+8-1 = 14 \ e^-$. $O_2 = 16 \ e^-$. अतः,वे आइसोइलेक्ट्रॉनिक नहीं हैं। यह कथन असत्य है।
$(b)$ अपनी अत्यधिक उच्च आयनन ऊर्जा के कारण बोरॉन केवल सहसंयोजक यौगिक बनाता है। यह कथन सत्य है।
$(c)$ जलीय घोल में,$Ti^{3+}$ आयन $Ti^{+}$ की तुलना में अधिक स्थिर होता है। यह कथन असत्य है।
$(d) \ LiAlH_4$ कार्बनिक संश्लेषण में एक बहुमुखी अपचायक है। यह कथन सत्य है।

(D) . $BeO$ प्रकृति में उभयधर्मी है। यह अम्ल और क्षार दोनों के साथ प्रतिक्रिया करता है। अन्य $s-$ ब्लॉक धातु ऑक्साइड प्रकृति में क्षारीय होते हैं और केवल अम्लों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।
$B$. $NO, N_2O, CO$ ऑक्साइड उदासीन हैं,जबकि अधिकांश अन्य अधातु ऑक्साइड अम्लीय होते हैं।
$C$. सभी $d-$ ब्लॉक तत्व संक्रमण धातुएं हैं।
$D$. यह कथन गलत है क्योंकि $d-$ ब्लॉक धातु ऑक्साइड विभिन्न गुण प्रदर्शित करते हैं: कुछ क्षारीय,कुछ अम्लीय और अन्य उभयधर्मी होते हैं (उदाहरण के लिए,$CrO_3$ अम्लीय है,$Cr_2O_3$ उभयधर्मी है,और $CrO$ क्षारीय है)।

(A) जब फेरस सल्फेट हेप्टाहाइड्रेट $(FeSO_4 \cdot 7H_2O)$ को गर्म किया जाता है,तो यह सबसे पहले क्रिस्टलीकरण के जल को खोकर निर्जलीय फेरस सल्फेट $(FeSO_4)$ बनाता है।
आगे गर्म करने पर,निर्जलीय फेरस सल्फेट का अपघटन होकर फेरिक ऑक्साइड $(Fe_2O_3)$,सल्फर डाइऑक्साइड $(SO_2)$ और सल्फर ट्राइऑक्साइड $(SO_3)$ प्राप्त होते हैं।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2FeSO_4(s) \xrightarrow{\Delta} Fe_2O_3(s) + SO_2(g) + SO_3(g)$

(C) उभयधर्मी ऑक्साइड वे होते हैं जो अम्ल और क्षार दोनों के साथ अभिक्रिया करते हैं।
$Al_2O_3$ (एल्युमीनियम ऑक्साइड),$Cr_2O_3$ (क्रोमियम$(III)$ ऑक्साइड),और $ZnO$ (जिंक ऑक्साइड) प्रसिद्ध उभयधर्मी ऑक्साइड हैं।
$Fe_2O_3$ (फेरिक ऑक्साइड) प्रकृति में क्षारीय है और यह क्षार के साथ अभिक्रिया नहीं करता है,इसलिए यह उभयधर्मी नहीं है।

(C) आयरन सांद्र नाइट्रिक एसिड $(conc. HNO_3)$ के साथ उपचारित करने पर निष्क्रिय हो जाता है।
इसका कारण धातु की सतह पर ऑक्साइड $(Fe_2O_3)$ की एक पतली,सुरक्षात्मक और निष्क्रिय परत का बनना है,जो एसिड के साथ आगे की प्रतिक्रिया को रोकता है।

(A) लोहे की निष्क्रियता उसकी सतह पर ऑक्साइड की एक पतली,गैर-छिद्रपूर्ण और सुरक्षात्मक परत के निर्माण के कारण होती है,जब इसे सांद्र नाइट्रिक एसिड $(HNO_3)$ के साथ उपचारित किया जाता है।
यह सुरक्षात्मक परत फेरिक ऑक्साइड $(Fe_2O_3)$ से बनी होती है।
यह परत धातु की एसिड के साथ आगे की प्रतिक्रिया को रोकती है,जिससे लोहा निष्क्रिय हो जाता है।

(B) जब पिघली हुई चांदी ऑक्सीजन को अवशोषित करती है,तो यह तरल धातु में घुल जाती है। ठंडा होने पर,ऑक्सीजन की घुलनशीलता कम हो जाती है और गैस बाहर निकल जाती है। ऑक्सीजन गैस के इस तेजी से निकलने के कारण जमती हुई चांदी की सतह टूट जाती है,जिससे चांदी के छोटे कण बिखर जाते हैं। इस घटना को चांदी का $spitting$ (स्पिटिंग) कहा जाता है।

(C) कॉपर$(II)$ हैलाइड्स की स्थिरता सीमित है। जबकि $CuF_2$,$CuCl_2$ और $CuBr_2$ स्थिर हैं,$CuI_2$ और $Cu(CN)_2$ कमरे के तापमान पर अस्थिर होते हैं।
$CuI_2$ स्वतः ही $CuI$ और $I_2$ में विघटित हो जाता है।
$Cu(CN)_2$ स्वतः ही $CuCN$ और $(CN)_2$ में विघटित हो जाता है।
इसलिए,$X^-$ का मान $CN^-$ या $I^-$ हो सकता है।

(D) $Ni$,$Cr$ और $Co$ जैसी धातुएं सांद्र $HNO_3$ के साथ उपचारित करने पर निष्क्रिय हो जाती हैं क्योंकि उनकी सतह पर एक पतली,सुरक्षात्मक और गैर-छिद्रपूर्ण ऑक्साइड परत बन जाती है।

(D) $1$. परमाणुकरण की ऊष्मा: $Zn, Cd, Hg$ का $d^{10}$ विन्यास होने के कारण इनकी परमाणुकरण एन्थैल्पी कम होती है। समूह में नीचे जाने पर धात्विक बंध की शक्ति कम होने के कारण क्रम $Zn > Cd > Hg$ सही है।
$2$. अम्लीय सामर्थ्य: धातु के ऑक्साइड की अम्लीय प्रकृति उसके ऑक्सीकरण अवस्था के साथ बढ़ती है। $Mn_2O_7$ में $Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+7$,$MnO_2$ में $+4$ और $MnO$ में $+2$ है। अतः,$Mn_2O_7 > MnO_2 > MnO$ सही है।
$3$. ऑक्सीकारक प्रकृति: समान ऑक्सीकरण अवस्था में $Cr, Mo, W$ के लिए ऑक्सीकारक शक्ति समूह में नीचे जाने पर घटती है। अतः,$CrO_3 > MoO_3 > WO_3$ सही है।
$4$. आयनिक लक्षण: फजान के नियम के अनुसार,छोटे धनायन उच्च ध्रुवण शक्ति रखते हैं,जिससे सहसंयोजक लक्षण बढ़ता है। $Zn^{2+}$ सबसे छोटा है,इसलिए $ZnCl_2$ सबसे अधिक सहसंयोजक है। आयनिक लक्षण का सही क्रम $ZnCl_2 > CdCl_2 > HgCl_2$ है। अतः,दिया गया क्रम $HgCl_2 > CdCl_2 > ZnCl_2$ गलत है।

(D) अमलगम पारा $(Hg)$ और अन्य धातुओं की एक मिश्र धातु है।
लोहा $(Fe)$ पारे के साथ अमलगम नहीं बनाता है क्योंकि यह पारे में अघुलनशील होता है।
इसके विपरीत,सोना $(Au)$,चांदी $(Ag)$,जस्ता $(Zn)$,तांबा $(Cu)$ और टिन $(Sn)$ जैसी धातुएं आसानी से अमलगम बनाती हैं।

(C) आइए अभिक्रियाओं का विश्लेषण करें:
$A$: $Fe_2(SO_4)_3$ को गर्म करने पर यह $Fe_2O_3$ और $SO_3$ में विघटित हो जाता है,$Fe$ में नहीं।
$B$: $FeSO_4$ को गर्म करने पर यह $Fe_2O_3$,$SO_2$ और $SO_3$ में विघटित हो जाता है,$Fe$ में नहीं।
$C$: $FeCl_3$ की $H_2$ के साथ अभिक्रिया से $FeCl_2$ और $HCl$ प्राप्त होता है। $FeCl_2$ की $Zn$ के साथ अभिक्रिया से $Fe$ और $ZnCl_2$ प्राप्त होता है। यह एक सही क्रम है।
$D$: $Fe_3O_4$ का $CO$ के साथ $600 ^\circ C$ पर अपचयन करने से $FeO$ प्राप्त होता है,और $700 ^\circ C$ पर आगे अपचयन करने से $Fe$ प्राप्त होता है। अतः,$C$ और $D$ दोनों सही रासायनिक अभिक्रियाएं दर्शाते हैं।

(A) $Cu^{2+}(aq.)$ एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है।
यह $I^{-}(aq.)$,$CN^{-}(aq.)$,और $SCN^{-}(aq.)$ को उनके संबंधित उत्पादों $I_2$,$(CN)_2$,और $(SCN)_2$ में ऑक्सीकृत करता है जबकि स्वयं $CuX$ में अपचयित हो जाता है।
हालाँकि,$Cl^{-}(aq.)$ दूसरों की तुलना में बहुत कमजोर अपचायक है और कमरे के तापमान $(R.T.)$ पर $Cu^{2+}(aq.)$ द्वारा इसका ऑक्सीकरण नहीं किया जा सकता है।
इसलिए,$X$ का मान $Cl^{-}(aq.)$ नहीं हो सकता है।

(A) $Ni(OH)_2$,$Cd(OH)_2$ और $Cu(OH)_2$ जैसे संक्रमण धातु हाइड्रॉक्साइड $NH_3$ विलयन की अधिकता के साथ घुलनशील एमाइन संकुल बनाते हैं।
उदाहरण के लिए,$Cu(OH)_2 + 4NH_3 \rightarrow [Cu(NH_3)_4]^{2+} + 2OH^-$.
हालाँकि,$Fe(OH)_2$ जलीय $NH_3$ विलयन में स्थिर घुलनशील एमाइन संकुल नहीं बनाता है और अवक्षेप के रूप में रहता है।

(B) $PbO_2$ एक लेड$(IV)$ ऑक्साइड है,जो एक अम्लीय ऑक्साइड है। यह ठंडे तनु $HNO_3$ के साथ अभिक्रिया नहीं करता है क्योंकि यह तनु नाइट्रिक एसिड के साथ अम्ल-क्षार उदासीनीकरण अभिक्रिया करने के लिए पर्याप्त क्षारीय नहीं है।

(B) अभिक्रिया का क्रम इस प्रकार है:
$1$. $P$ एक रंगीन विलयन है जिसमें $Fe^{2+}$ आयन (हल्के हरे) होते हैं।
$2$. वायु के संपर्क में आने पर,$Fe^{2+}$ का ऑक्सीकरण होकर $Fe^{3+}$ बनता है,जिससे विलयन $Q$ (पीलापन लिए हुए) प्राप्त होता है।
$3$. जब $Q$ में $KOH$ मिलाया जाता है,तो $Fe^{3+}$,$Fe(OH)_3$ $(R)$ का लाल-भूरा अवक्षेप बनाता है।
$4$. $Fe(OH)_3$ आधिक्य $NaOH$ और आधिक्य $NH_3$ विलयन दोनों में अघुलनशील होता है।
अतः,$P$ में $Fe^{2+}(aq.)$ निहित है।

(A) संक्रमण धातुएं अच्छे उत्प्रेरक के रूप में कार्य करती हैं क्योंकि वे अभिकारकों के अधिशोषण के लिए बड़ा पृष्ठीय क्षेत्रफल प्रदान करती हैं और उनमें परिवर्तनशील ऑक्सीकरण अवस्थाएं होती हैं,जो उन्हें अस्थिर मध्यवर्ती यौगिक बनाने की अनुमति देती हैं।
$H_2SO_4$ के निर्माण की संपर्क विधि में,$SO_2$ के $SO_3$ में ऑक्सीकरण के लिए $V_2O_5$ (वैनेडियम पेंटोक्साइड) का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है।
चूंकि कारण एक विशिष्ट उदाहरण प्रदान करता है जो कथन में दिए गए सामान्य कथन का समर्थन करता है,इसलिए कारण,कथन की सही व्याख्या है।

(N/A) $AgF_2$ में $Ag$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ है।
चूंकि $Ag$ के लिए $+2$ एक अस्थिर ऑक्सीकरण अवस्था है,इसलिए इसमें अधिक स्थिर $+1$ ऑक्सीकरण अवस्था में वापस आने के लिए इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने की तीव्र प्रवृत्ति होती है $(Ag^{2+} + e^- \rightarrow Ag^+)$।
चूंकि यह आसानी से इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है,इसलिए यह एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है।

(C) $Pt$ (प्लेटिनम) एक उत्कृष्ट धातु है और सामान्य परिस्थितियों में रासायनिक रूप से अक्रिय है।
यह ऑक्सीजन के साथ सीधे अभिक्रिया नहीं करता है।
इसके विपरीत,$Zn$,$Ti$,और $Fe$ सक्रिय धातुएं हैं जो ऑक्सीजन के साथ गर्म करने पर अपने ऑक्साइड बनाती हैं।

(N/A) इन ऑक्सोएनायनों की ऑक्सीकरण शक्ति उन निचली ऑक्सीकरण अवस्थाओं की स्थिरता पर निर्भर करती है जिनमें वे अपचयित (reduced) होते हैं।
जैसे-जैसे हम $VO_2^+$ से $MnO_4^-$ की ओर बढ़ते हैं,अपचयित प्रजातियों की स्थिरता बढ़ती जाती है,जिससे मूल ऑक्सोएनायन का अपचयन अधिक अनुकूल हो जाता है।
विशेष रूप से,अपचयन विभव (reduction potential) $VO_2^+ < Cr_2O_7^{2-} < MnO_4^-$ के क्रम में बढ़ता है,जो यह दर्शाता है कि ये प्रजातियां कितनी आसानी से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करती हैं।

(N/A) जब $Cr^{2+}$ और $Fe^{2+}$ अपचायक के रूप में कार्य करते हैं,तो निम्नलिखित अभिक्रियाएं होती हैं:
$Cr^{2+} \longrightarrow Cr^{3+} + e^-$
$Fe^{2+} \longrightarrow Fe^{3+} + e^-$
मानक इलेक्ट्रोड विभव का मान $E^\circ_{Cr^{3+}/Cr^{2+}}$ $-0.41 \ V$ है और $E^\circ_{Fe^{3+}/Fe^{2+}}$ $+0.77 \ V$ है।
अधिक ऋणात्मक $E^\circ$ मान ऑक्सीकरण होने की अधिक प्रवृत्ति को दर्शाता है।
चूंकि $Cr^{3+}/Cr^{2+}$ के लिए $E^\circ$ का मान ऋणात्मक है,इसलिए $Cr^{2+}$ आसानी से $Cr^{3+}$ में ऑक्सीकृत हो जाता है।
इसके विपरीत,$Fe^{3+}/Fe^{2+}$ के लिए धनात्मक $E^\circ$ मान यह दर्शाता है कि $Fe^{2+}$ आसानी से $Fe^{3+}$ में ऑक्सीकृत नहीं होता है।
इसलिए,$Cr^{2+}$,$Fe^{2+}$ की तुलना में एक अधिक शक्तिशाली अपचायक है।

(N/A) $(i)$ $Cr^{2+}$ प्रकृति में प्रबल अपचायक है। इसका $d^{4}$ विन्यास है। अपचायक के रूप में कार्य करते समय,यह $Cr^{3+}$ (इलेक्ट्रॉनिक विन्यास,$d^{3}$) में ऑक्सीकृत हो जाता है। इस $d^{3}$ विन्यास को $t_{2g}^{3}$ विन्यास के रूप में लिखा जा सकता है,जो एक अधिक स्थिर विन्यास है। $Mn^{3+} (d^{4})$ के मामले में,यह एक ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है और $Mn^{2+} (d^{5})$ में अपचयित हो जाता है। इसमें बिल्कुल आधा भरा हुआ $d$-ऑर्बिटल होता है और यह अत्यधिक स्थिर होता है।
$(ii)$ $Co^{2+}$ जलीय घोल में स्थिर है। हालाँकि,मजबूत क्षेत्र वाले संकुलन अभिकर्मकों की उपस्थिति में,यह $Co^{3+}$ में ऑक्सीकृत हो जाता है। यद्यपि $Co$ के लिए तीसरी आयनीकरण ऊर्जा उच्च है,लेकिन मजबूत क्षेत्र वाले लिगेंड्स की उपस्थिति में जारी क्रिस्टल फील्ड स्थिरीकरण ऊर्जा $(CFSE)$ की उच्च मात्रा इस आयनीकरण ऊर्जा पर काबू पा लेती है।
$(iii)$ $d^{1}$ विन्यास वाले आयन स्थिर $d^{0}$ विन्यास प्राप्त करने के लिए एक और इलेक्ट्रॉन खोने की प्रवृत्ति रखते हैं। साथ ही,जलयोजन या जाली ऊर्जा (lattice energy) इन आयनों के $d$-ऑर्बिटल में मौजूद एकमात्र इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए पर्याप्त से अधिक होती है। इसलिए,वे अपचायक के रूप में कार्य करते हैं।

(N/A) $(i)$ संक्रमण धातु के निचले ऑक्साइड के मामले में,धातु परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था कम होती है। इसका मतलब है कि धातु परमाणु के कुछ संयोजी इलेक्ट्रॉन बंधन में शामिल नहीं होते हैं। परिणामस्वरूप,यह इलेक्ट्रॉन दान कर सकता है और एक क्षार के रूप में व्यवहार करता है।
दूसरी ओर,संक्रमण धातु के उच्च ऑक्साइड के मामले में,धातु परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था उच्च होती है। इसका मतलब है कि संयोजी इलेक्ट्रॉन बंधन में शामिल होते हैं और इसलिए,वे उपलब्ध नहीं होते हैं। इसमें उच्च प्रभावी परमाणु आवेश भी होता है। परिणामस्वरूप,यह इलेक्ट्रॉन स्वीकार कर सकता है और एक अम्ल के रूप में व्यवहार करता है।
उदाहरण के लिए,$MnO$ क्षारीय है और $Mn_2O_7$ अम्लीय है।
$(ii)$ ऑक्सीजन और फ्लोरीन अपनी उच्च विद्युत ऋणात्मकता और छोटे आकार के कारण मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करते हैं। इसलिए,वे संक्रमण धातुओं से उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्थाएं प्राप्त करते हैं। दूसरे शब्दों में,एक संक्रमण धातु ऑक्साइड और फ्लोराइड में उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाएं प्रदर्शित करती है। उदाहरण के लिए,$OsF_6$ और $V_2O_5$ में,$Os$ और $V$ की ऑक्सीकरण अवस्थाएं क्रमशः $+6$ और $+5$ हैं।
$(iii)$ ऑक्सीजन अपनी उच्च विद्युत ऋणात्मकता और छोटे आकार के कारण एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है।
इसलिए,धातु के ऑक्सो-एनायन में उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था होती है। उदाहरण के लिए,$MnO_4^-$ में,$Mn$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+7$ है।

(N/A) जलीय माध्यम में $M^{2+}$ आयनों की स्थिरता तीन कारकों पर निर्भर करती है:
$(i)$ परमाणुकणन की एन्थैल्पी
$(ii)$ प्रथम और द्वितीय आयनन एन्थैल्पी का योग
$(iii)$ जलयोजन एन्थैल्पी
जलीय माध्यम में $M^{2+}$ अवस्था में एक तत्व अधिक स्थिर होता है यदि इलेक्ट्रोड विभव $(M^{2+}/M)$ का मान अधिक ऋणात्मक हो। आवर्त में आगे बढ़ने पर,$M^{2+}$ आयन बनाने की प्रवृत्ति सामान्यतः घटती है।
कॉपर को छोड़कर,प्रथम संक्रमण श्रेणी के सभी तत्व इलेक्ट्रोड विभव के ऋणात्मक मान प्रदर्शित करते हैं। कॉपर का असाधारण व्यवहार उसकी उच्च परमाणुकणन एन्थैल्पी और प्रथम तथा द्वितीय आयनन एन्थैल्पी के बहुत उच्च योग के कारण है,जिसकी भरपाई उसकी जलयोजन एन्थैल्पी $(Cu^{2+})$ द्वारा नहीं हो पाती है।
अपने धनात्मक इलेक्ट्रोड विभव के कारण,कॉपर तनु अम्लों से हाइड्रोजन गैस मुक्त नहीं करता है और केवल नाइट्रिक एसिड और गर्म सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड जैसे ऑक्सीकरण अम्लों के साथ प्रतिक्रिया करता है।
$Mn$,$Ni$ और $Zn$ के इलेक्ट्रोड विभव अपेक्षा से अधिक ऋणात्मक हैं। $Mn$ और $Zn$ के इलेक्ट्रोड विभव के मान उनके स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ( $Mn^{2+}$ के लिए अर्ध-पूर्ण $d^5$ और $Zn^{2+}$ के लिए पूर्ण-भरे $d^{10}$ ) के कारण कम हो जाते हैं,जबकि $Ni$ अपनी उच्च जलयोजन एन्थैल्पी के कारण असाधारण रूप से अधिक ऋणात्मक इलेक्ट्रोड विभव रखता है।

(N/A) $E_{M^{3+}/M^{2+}}^{o}$ के मान $M^{3+}$ और $M^{2+}$ ऑक्सीकरण अवस्थाओं के स्थायित्व द्वारा निर्धारित होते हैं।
$1$. $Sc^{3+}$ में उत्कृष्ट गैस विन्यास होता है,जो इसे बहुत स्थिर बनाता है,जिसके परिणामस्वरूप इसका $E_{M^{3+}/M^{2+}}^{o}$ मान बहुत कम (अत्यधिक ऋणात्मक) होता है।
$2$. $Mn^{3+}/Mn^{2+}$ $(+1.57 \ V)$ के लिए उच्च मान $Mn^{2+}$ में अर्ध-पूर्ण $d^5$ विन्यास के अतिरिक्त स्थायित्व के कारण है।
$3$. $Fe^{3+}/Fe^{2+}$ $(+0.77 \ V)$ के लिए कम मान $Fe^{3+}$ $(d^5)$ आयन के अतिरिक्त स्थायित्व के कारण है।
$4$. $Co^{3+}/Co^{2+}$ $(+1.97 \ V)$ के लिए उच्च मान जलीय माध्यम में $Co^{2+}$ $(d^7)$ प्रणाली की उच्च क्रिस्टल क्षेत्र स्थिरीकरण ऊर्जा $(CFSE)$ के कारण है।
$5$. उच्च धनात्मक $E_{M^{3+}/M^{2+}}^{o}$ मान वाले तत्व (जैसे $Mn^{3+}$ और $Co^{3+}$) प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करते हैं। इसके विपरीत,कम या ऋणात्मक मान वाले तत्व (जैसे $Ti^{2+}, V^{2+}, Cr^{2+}$) प्रबल अपचायक के रूप में कार्य करते हैं और अम्लों से $H_2$ मुक्त कर सकते हैं।
उदाहरण: $2Cr^{2+}_{(aq)} + 2H^+_{(aq)} \rightarrow 2Cr^{3+}_{(aq)} + H_{2(g)} \uparrow$

तत्व	इलेक्ट्रोड विभव ($E_{M^{3+}/M^{2+}}^{o}$,$V$ में)
$Ti$	$-0.37$
$V$	$-0.26$
$Cr$	$-0.41$
$Mn$	$+1.57$
$Fe$	$+0.77$
$Co$	$+1.97$

(N/A) संक्रमण धातुएं व्यापक रासायनिक अभिक्रियाशीलता प्रदर्शित करती हैं। उनमें से कई खनिज अम्लों में घुलने के लिए पर्याप्त विद्युत-धनात्मक (electropositive) होती हैं,हालांकि कुछ धातुएं उत्कृष्ट (noble) होती हैं (जैसे,$Ag$,$Au$,$Pt$)।
$3d$ श्रेणी के लिए,अभिक्रियाशीलता मानक इलेक्ट्रोड विभव $(E^{\circ})$ मानों से संबंधित है। अधिक ऋणात्मक $E^{\circ}$ मान वाली धातुएं अधिक अभिक्रियाशील होती हैं।
उदाहरण के लिए,$Cr^{2+}$ एक प्रबल अपचायक (reducing agent) है और अम्लों से हाइड्रोजन मुक्त कर सकता है:
$2Cr^{2+}_{(aq)} + 2H^+_{(aq)} \rightarrow 2Cr^{3+}_{(aq)} + H_{2(g)}$
इस अभिक्रिया में,$Cr^{2+}$ का $Cr^{3+}$ में ऑक्सीकरण होता है (ऑक्सीकरण अवस्था $+2$ से $+3$ में बदलती है),जबकि $H^+$ का $H_2$ में अपचयन होता है (ऑक्सीकरण अवस्था $+1$ से $0$ में बदलती है)।

(N/A) संक्रमण तत्व और उनके यौगिक (मुख्यतः ऑक्साइड) अपने उत्प्रेरकीय गुणों के लिए जाने जाते हैं,जो उनकी विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं को अपनाने की क्षमता और बड़े सतह क्षेत्र के कारण होता है।
प्रथम संक्रमण श्रेणी में,$Fe, Ni, Mn, Co$ जैसे तत्व अपनी सतह पर अभिकारक अणुओं के साथ मध्यवर्ती बंधन बनाने के लिए अपने $3d$ और $4s$ इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करते हैं। इससे सतह पर अभिकारकों की सांद्रता बढ़ जाती है और अभिकारक अणुओं में बंधन कमजोर हो जाते हैं,जिससे अभिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा (activation energy) कम हो जाती है।
चूंकि संक्रमण तत्व अपनी ऑक्सीकरण अवस्थाओं को बदल सकते हैं,वे वैकल्पिक अभिक्रिया पथ प्रदान करके प्रभावी उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं।
उदाहरण: $Fe(III)$ आयोडाइड और परसल्फेट आयनों के बीच अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।
$2 I^{-} + S_{2}O_{8}^{2-} \rightarrow I_{2} + 2 SO_{4}^{2-}$
$Fe^{3+}$ की उत्प्रेरकीय क्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:
$2 Fe^{3+} + 2 I^{-} \rightarrow I_{2} + 2 Fe^{2+}$
$2 Fe^{2+} + S_{2}O_{8}^{2-} \rightarrow 2 SO_{4}^{2-} + 2 Fe^{3+}$
अन्य उदाहरणों में संपर्क विधि (contact process) में $V_{2}O_{5}$,हैबर प्रक्रिया में $Fe$,वसा के हाइड्रोजनीकरण में $Ni$,और बहुलकीकरण (polymerisation) में $TiCl_{4}$ शामिल हैं।
इस प्रकार,संक्रमण तत्वों के उत्प्रेरकीय गुण रिक्त $d$-कक्षकों की उपस्थिति,परिवर्तनीय ऑक्सीकरण अवस्थाओं में रहने की प्रवृत्ति और संकुल (complexes) बनाने की क्षमता के कारण होते हैं।

(N/A) संक्रमण धातुएं और उनके यौगिक अपनी उत्प्रेरकीय सक्रियता के लिए जाने जाते हैं। यह मुख्य रूप से उनकी कई ऑक्सीकरण अवस्थाओं को अपनाने और संकुल बनाने की क्षमता के कारण है।
उदाहरण:
$(i)$ संपर्क प्रक्रम में वैनेडियम$(V)$ ऑक्साइड $(V_2O_5)$।
$(ii)$ हैबर प्रक्रम में सूक्ष्म विभाजित आयरन $(Fe)$।
$(iii)$ उत्प्रेरकीय हाइड्रोजनीकरण में सूक्ष्म विभाजित निकेल $(Ni)$।
उत्प्रेरकीय क्रिया की व्याख्या:
$(i)$ अधिशोषण: अभिकारक अणु उत्प्रेरक की सतह पर अधिशोषित हो जाते हैं। संक्रमण धातु परमाणु अभिकारक अणुओं के साथ बंध बनाने के लिए अपने $3d$ और $4s$ इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करते हैं। यह सतह पर अभिकारकों की सांद्रता को बढ़ाता है और अभिकारक अणुओं में बंधों को कमजोर करता है,जिससे सक्रियण ऊर्जा कम हो जाती है।
$(ii)$ परिवर्तनशील ऑक्सीकरण अवस्थाएं: संक्रमण धातुएं अपनी ऑक्सीकरण अवस्थाओं को बदल सकती हैं,जो कम सक्रियण ऊर्जा के साथ एक वैकल्पिक मार्ग प्रदान करने में मदद करती हैं।
उदाहरण: $Fe^{3+}$ आयन आयोडाइड $(I^-)$ और परसल्फेट $(S_2O_8^{2-})$ आयनों के बीच अभिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं:
$(i)$ $2I^- + S_2O_8^{2-} \xrightarrow{Fe^{3+}} I_2 + 2SO_4^{2-}$
$(ii)$ $2Fe^{2+} + S_2O_8^{2-} \rightarrow 2Fe^{3+} + 2SO_4^{2-}$

(N/A) $+7$ ऑक्सीकरण अवस्था वाला एकमात्र मैंगनीज हैलाइड $MnF_7$ है।
$(b)$ $3d$ श्रेणी में $Mn$ के लिए $E^{\ominus}_{M^{II}/M}$ का मान अधिकतम ऋणात्मक $(-1.18 \ V)$ होता है,क्योंकि $Mn^{2+}$ में $d^5$ विन्यास की अतिरिक्त स्थिरता होती है।
$(c)$ $Cr^{2+}$,$Fe^{2+}$ की तुलना में एक प्रबल अपचायक है क्योंकि $Cr^{2+}$ से $Cr^{3+}$ में परिवर्तन के दौरान $d^4$ से $d^3$ $(t_{2g}^3)$ विन्यास प्राप्त होता है,जो अर्ध-पूर्ण $t_{2g}$ कक्षकों के कारण अधिक स्थिर होता है।

(N/A) $AgF_2$ में,$Ag$ की ऑक्सीकरण संख्या $+2$ है जो बहुत अस्थिर है।
इसलिए,यह तेजी से इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है और $+1$ ऑक्सीकरण अवस्था में आ जाता है।
$Ag^{2+} + e^- \rightarrow Ag^+$.
इसलिए,$AgF_2$ एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट है।

(N/A) इस श्रेणी के शुरुआती सदस्य कैल्शियम के समान रासायनिक व्यवहार प्रदर्शित करते हैं। हालाँकि,परमाणु क्रमांक में वृद्धि के साथ,वे एल्युमिनियम की तरह व्यवहार करने लगते हैं।
अर्ध-अभिक्रिया $Ln_{(aq)}^{3+} + 3e^{-} \rightarrow Ln_{(s)}$ के लिए $E^{\circ}$ मान $-2.2 \ V$ से $-2.4 \ V$ के बीच होते हैं,सिवाय $Eu$ के,जिसका मान $-2.0 \ V$ है।
लैंथेनॉइड्स गैस में धीरे से गर्म करने पर हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया करते हैं। कार्बन के साथ गर्म करने पर,वे $Ln_{3}C$,$Ln_{2}C_{3}$ और $LnC_{2}$ प्रकार के कार्बाइड बनाते हैं।
ये धातुएँ हैलोजन के साथ ट्राइहैलाइड्स $(LnX_{3})$ बनाती हैं और तनु अम्लों के साथ उपचारित करने पर हाइड्रोजन गैस मुक्त करती हैं। वे ऑक्सीजन के साथ मिलकर $Ln_{2}O_{3}$ प्रकार के ऑक्साइड बनाती हैं। ये ऑक्साइड प्रकृति में क्षारीय होते हैं और पानी में घुलने पर हाइड्रॉक्साइड $Ln(OH)_{3}$ बनाते हैं। इन ऑक्साइड्स और हाइड्रॉक्साइड्स की क्षारीयता एल्युमिनियम और कैल्शियम के यौगिकों के बीच होती है:
$Al_{2}O_{3} < Ln_{2}O_{3} < CaO$
$Al(OH)_{3} < Ln(OH)_{3} < Ca(OH)_{2}$
परमाणु क्रमांक बढ़ने के साथ,लैंथेनॉइड संकुचन के कारण हाइड्रॉक्साइड्स की क्षारीयता कम हो जाती है।
रासायनिक अभिक्रियाओं का सारांश:
- $O_{2}$ के साथ: $Ln_{2}O_{3}$ बनाते हैं
- अम्लों के साथ: $H_{2}$ मुक्त करते हैं
- हैलोजन के साथ: $LnX_{3}$ बनाते हैं
- $H_{2}O$ के साथ: $Ln(OH)_{3} + H_{2}$ बनाते हैं
- $C$ के साथ ($2773 \ K$ पर): $LnC_{2}$ बनाते हैं
- $N$ के साथ: $LnN$ बनाते हैं
- $S$ के साथ: $Ln_{2}S_{3}$ बनाते हैं

(N/A) लैंथेनॉइड्स को गर्म करने पर वे $H_2$ के साथ अभिक्रिया करके $LnH_2$ और $LnH_3$ सूत्र वाले हाइड्राइड बनाते हैं (जहाँ $Ln$ एक लैंथेनॉइड तत्व को दर्शाता है)।
लैंथेनॉइड्स को गर्म करने पर वे $O_2$ के साथ अभिक्रिया करके $Ln_2O_3$ सूत्र वाले ऑक्साइड बनाते हैं (जहाँ $Ln$ एक लैंथेनॉइड तत्व को दर्शाता है)।

(N/A) लैंथेनॉइड्स अत्यधिक अभिक्रियाशील धातुएँ हैं।
$(1)$ ये तनु अम्लों के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस मुक्त करते हैं: $2Ln + 6HCl \rightarrow 2LnCl_3 + 3H_2$।
$(2)$ ये गर्म करने पर हैलोजन $(X_2)$ के साथ अभिक्रिया करके ट्राईहैलाइड्स बनाते हैं: $2Ln + 3X_2 \rightarrow 2LnX_3$।

(N/A) जब $Cu^{2+}$ आयनों को $KI$ के साथ उपचारित किया जाता है,तो $Cu^{2+}$ आयनों का आयोडाइड आयनों $(I^-)$ द्वारा $Cu^{+}$ आयनों में अपचयन (reduction) हो जाता है।
परिणामी $Cu^{+}$ आयन शेष आयोडाइड आयनों के साथ अभिक्रिया करके कॉपर$(I)$ आयोडाइड $(Cu_2I_2)$ का सफेद अवक्षेप बनाते हैं।
इस अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:
$2Cu^{2+}_{(aq)} + 4I^{-}_{(aq)} \rightarrow Cu_2I_{2(s)} + I_{2(s)}$

(N/A) आयोडाइड और परसल्फेट आयनों के बीच अभिक्रिया इस प्रकार है: $2 I^{-} + S_{2}O_{8}^{2-} \xrightarrow{Fe^{3+}} I_{2} + 2 SO_{4}^{2-}$
क्रियाविधि:
$(i)$ $2 Fe^{3+} + 2 I^{-} \rightarrow 2 Fe^{2+} + I_{2}$
$(ii)$ $2 Fe^{2+} + S_{2}O_{8}^{2-} \rightarrow 2 Fe^{3+} + 2 SO_{4}^{2-}$
$(b)$ तीन प्रक्रियाएं जहाँ संक्रमण धातुएं उत्प्रेरक के रूप में कार्य करती हैं:
$(i)$ संपर्क विधि (Contact process): $V_{2}O_{5}$ उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है।
$(ii)$ हैबर विधि (Haber's process): सूक्ष्म विभाजित $Fe$ उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है।
$(iii)$ $KClO_{3}$ का अपघटन: $MnO_{2}$ उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है।

(D) $W(VI)$ ($+6$ ऑक्सीकरण अवस्था में टंगस्टन) वास्तव में $Cr(VI)$ ($+6$ ऑक्सीकरण अवस्था में क्रोमियम) की तुलना में अधिक स्थिर है क्योंकि समूह $6$ के तत्वों में समूह में नीचे जाने पर स्थिरता बढ़ती है।
$(b)$ $KMnO_4$ एक प्रबल ऑक्सीकारक है। $HCl$ की उपस्थिति में,$KMnO_4$,$HCl$ को $Cl_2$ गैस में ऑक्सीकृत कर देता है। इसलिए,परमैंगनेट अनुमापन में $HCl$ का उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि यह अभिक्रिया में हस्तक्षेप करता है,जिससे परिणाम असंतोषजनक हो जाते हैं।
$(c)$ लैंथेनॉइड ऑक्साइड (जैसे,$Eu$ के साथ डोप्ड $Y_2O_3$) का उपयोग टेलीविजन स्क्रीन और फ्लोरोसेंट लैंप में फॉस्फोर के रूप में व्यापक रूप से किया जाता है।
अतः,केवल कथन $(b)$ गलत है।

(A) $CrO_{4}^{2-}$ में,$Cr$ की ऑक्सीकरण अवस्था $x + 4(-2) = -2$ है,इसलिए $x = +6$ है।
$Cr_{2}O_{7}^{2-}$ में,$Cr$ की ऑक्सीकरण अवस्था $2x + 7(-2) = -2$ है,इसलिए $2x = +12$,$x = +6$ है।
चूंकि दोनों आयनों में क्रोमियम की ऑक्सीकरण अवस्थाएं $+6$ हैं,इसलिए विकल्प $A$ में दिया गया कथन गलत है।

(D) $+4$ से $+6$ तक की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करने वाला तत्व क्रोमियम $(Cr)$ है।
क्रोमियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^5 4s^1$ है।
यह अपने यौगिकों में $+1$ से $+6$ तक की विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाएँ दिखा सकता है,जैसे $CrO_2$ $(+4)$ और $CrO_3$ $(+6)$ में।

(D) संक्रमण धातु ऑक्साइड की प्रकृति धातु की ऑक्सीकरण अवस्था पर निर्भर करती है।
$V_{2}O_{3}$ में $V$,$+3$ ऑक्सीकरण अवस्था में है,जो प्रकृति में क्षारीय है।
$CrO$ में $Cr$,$+2$ ऑक्सीकरण अवस्था में है,जो भी प्रकृति में क्षारीय है।
इसलिए,$V_{2}O_{3}$ और $CrO$ दोनों क्षारीय ऑक्साइड हैं।
अतः,$X=$ क्षारीय और $Y=$ क्षारीय।

(B) जब $Cr^{3+}$ लवण विलयन में तनु $NaOH$ मिलाया जाता है,तो यह जलयोजित क्रोमियम$(III)$ ऑक्साइड का हरा अवक्षेप बनाता है,जिसे $Cr_{2}O_{3} \cdot nH_{2}O$ के रूप में दर्शाया जाता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) जब $Cu^{2+}$ लवण पोटेशियम आयोडाइड $(KI)$ के साथ अभिक्रिया करते हैं,तो $Cu^{2+}$ आयन,आयोडाइड आयनों $(I^{-})$ द्वारा $Cu^{+}$ आयनों में अपचयित (reduce) हो जाते हैं।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2Cu^{2+} + 4I^{-} \longrightarrow 2CuI(s) + I_{2}$
यहाँ,$CuI$ सफेद अवक्षेप के रूप में बनता है और $I_{2}$ मुक्त होता है।
अतः,सही उत्पाद $CuI$ है।

(N/A) $I^{-}$ एक प्रबल अपचायक है। यह $Cu^{2+}$ आयनों को $Cu^{+}$ आयनों में अपचयित कर देता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2Cu^{2+} (aq) + 4I^{-} (aq) \rightarrow Cu_{2}I_{2} (s) + I_{2} (s)$
प्राप्त सफेद अवक्षेप $Cu_{2}I_{2}$ (कॉपर$(I)$ आयोडाइड) है।

(A) ऑक्सीकारक की प्रबलता उसके अपचयन विभव (reduction potential) के मान से निर्धारित होती है। उच्च अपचयन विभव का अर्थ है अधिक प्रबल ऑक्सीकारक।
दिए गए आयनों के लिए मानक अपचयन विभव $(E^{0})$ की तुलना करने पर:
$E^{0}_{Mn^{3+}/Mn^{2+}} = +1.51 \, V$
$E^{0}_{Fe^{3+}/Fe^{2+}} = +0.77 \, V$
$E^{0}_{Ti^{3+}/Ti^{2+}} = -0.37 \, V$
$E^{0}_{Cr^{3+}/Cr^{2+}} = -0.41 \, V$
चूंकि $Mn^{3+}$ का अपचयन विभव सबसे अधिक है,इसलिए यह दिए गए विकल्पों में सबसे प्रबल ऑक्सीकारक है।

(B) $(i)$ मैंगनीज अपने ऑक्साइड $Mn_2O_7$ में $+7$ ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है। यह कथन सही है।
$(ii)$ रूथेनियम $(Ru)$ और ओस्मियम $(Os)$ अपने ऑक्साइड $RuO_4$ और $OsO_4$ में $+8$ ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं। यह कथन सही है।
$(iii)$ स्कैंडियम $(Sc)$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar] 3d^1 4s^2$ है और यह केवल $+3$ ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है। यह $+4$ ऑक्सीकरण अवस्था नहीं दिखाता है। यह कथन गलत है।
$(iv)$ क्रोमियम $(Cr)$ अपनी $+6$ ऑक्सीकरण अवस्था में (जैसे $Cr_2O_7^{2-}$ में) एक प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है। यह कथन सही है।
अतः,सही कथन $(i), (ii)$ और $(iv)$ हैं।

(A) संक्रमण धातु के ऑक्साइड की क्षारीयता धातु की ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ने के साथ घटती है।
$V_2O_3$ में $V$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+3$ है।
$V_2O_4$ में $V$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है।
$V_2O_5$ में $V$ की ऑक्सीकरण अवस्था $+5$ है।
जैसे-जैसे ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ती है,अम्लीय गुण बढ़ता है और क्षारीय गुण घटता है।
अतः,क्षारीयता का सही क्रम $V_2O_3 > V_2O_4 > V_2O_5$ है।