Gujarati

General Characteristics Questions in Gujarati

Class 12 Chemistry · d-and f-Block Elements · General Characteristics

963+

Questions

Gujarati

Language

100%

With Solutions

Showing 50 of 963 questions in Gujarati

551
Easy
$Mn^{3+}/Mn^{2+}$ યુગ્મ માટે $E^{\Theta }$ નું મૂલ્ય $Cr^{3+}/Cr^{2+}$ અથવા $Fe^{3+}/Fe^{2+}$ કરતા ઘણું વધારે ધન કેમ છે? સમજાવો.

Solution

(N/A) $Mn^{3+}/Mn^{2+}$ યુગ્મ માટે $E^{\Theta }$ નું મૂલ્ય ઘણું વધારે ધન છે કારણ કે $Mn$ ની ત્રીજી આયનીકરણ એન્થાલ્પી ખૂબ ઊંચી છે.
આનું કારણ એ છે કે $Mn^{2+}$ પાસે સ્થાયી $d^{5}$ ઇલેક્ટ્રોન રચના $([Ar] 3d^{5})$ છે,અને $Mn^{3+}$ $([Ar] 3d^{4})$ બનાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવા માટે ઘણી ઊર્જાની જરૂર પડે છે.
તેની સરખામણીમાં,$Cr^{3+}$ એ $t_{2g}^{3}$ રચનાને કારણે સ્થાયી છે,અને $Fe^{3+}$ એ $d^{5}$ રચનાને કારણે સ્થાયી છે,જે $Fe^{3+}$ નું $Fe^{2+}$ માં રિડક્શન પ્રમાણમાં સરળ બનાવે છે.
આ ઊર્જાની વધુ જરૂરિયાત સમજાવે છે કે શા માટે $Mn$ ની $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા તેની $+2$ અવસ્થાની સરખામણીમાં ઓછી સ્થાયી છે અને તેનું મહત્વ ઓછું છે.
552
Medium
ચાંદી (Silver) ના પરમાણુમાં તેની ધરાવસ્થિતિમાં સંપૂર્ણ ભરાયેલી $d$ કક્ષકો $\left(4d^{10}\right)$ હોય છે. તમે કેવી રીતે કહી શકો કે તે એક સંક્રાંતિ તત્વ છે?

Solution

(N/A) $Ag$ ની ધરાવસ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $\left[Kr\right] 4d^{10} 5s^{1}$ છે.
જોકે ધરાવસ્થિતિમાં $d$-કક્ષક સંપૂર્ણ ભરાયેલી છે,પરંતુ સંક્રાંતિ તત્વની વ્યાખ્યા મુજબ જે તત્વ ધરાવસ્થિતિમાં અથવા તેની કોઈ પણ સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં અપૂર્ણ $d$-કક્ષક ધરાવતું હોય તેને સંક્રાંતિ તત્વ કહેવાય છે.
ચાંદી $+1$ અને $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
$+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં,ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $\left[Kr\right] 4d^{9}$ થાય છે.
તેથી,$+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં $d$-કક્ષક અપૂર્ણ હોવાથી,ચાંદીને સંક્રાંતિ તત્વ ગણવામાં આવે છે.
553
Medium
$Sc (Z=21)$ થી $Zn (Z=30)$ ની શ્રેણીમાં,ઝિંકની પરમાણ્વીકરણ એન્થાલ્પી સૌથી ઓછી,એટલે કે $126 \ kJ \ mol^{-1}$ છે. શા માટે?

Solution

(N/A) પરમાણ્વીકરણ એન્થાલ્પી પરમાણુઓ વચ્ચેના ધાત્વિક બંધની મજબૂતી પર આધાર રાખે છે.
અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી વધારે,ધાત્વિક બંધ તેટલો મજબૂત અને પરમાણ્વીકરણ એન્થાલ્પી તેટલી વધારે હોય છે.
$3d$ શ્રેણીમાં,$Zn$ $(3d^{10} 4s^2)$ સિવાયના તમામ તત્વોના $d$-કક્ષકોમાં ઓછામાં ઓછો એક અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,જે મજબૂત આંતર-પરમાણ્વીય ધાત્વિક બંધમાં ફાળો આપે છે.
$Zn$ માં સંપૂર્ણ ભરાયેલી $d$-કક્ષક $(3d^{10})$ હોવાથી અને કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન ન હોવાથી,ધાત્વિક બંધ સૌથી નબળો હોય છે,જેના પરિણામે તેની પરમાણ્વીકરણ એન્થાલ્પી સૌથી ઓછી હોય છે.
554
Medium
$3d$ શ્રેણીના સંક્રાંતિ ધાતુઓમાંથી કઈ ધાતુ સૌથી વધુ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે અને શા માટે?

Solution

(N/A) $Mn$ $(Z=25)$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $[Ar] 3d^{5} 4s^{2}$ છે.
$Mn$ પાસે $d$-પેટાકોષમાં મહત્તમ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન ($5$ ઇલેક્ટ્રોન) અને $4s$ કક્ષકમાં $2$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
આ $7$ ઇલેક્ટ્રોન બંધ બનાવવા માટે ઉપલબ્ધ હોવાથી,$Mn$ એ $3d$ સંક્રાંતિ ધાતુઓમાં સૌથી વધુ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે,જે $+2$ થી $+7$ સુધીની હોય છે.
555
Medium
કોપર માટે $E^{\Theta} (M^{2+} / M)$ નું મૂલ્ય ધન $(+0.34 \ V)$ છે. આ માટેનું સંભવિત કારણ શું છે? (સૂચના: તેની ઊંચી $\Delta_{a} H^{\Theta}$ અને ઓછી $\Delta_{hyd} H^{\Theta}$ ને ધ્યાનમાં લો)

Solution

(N/A) ધાતુ માટે $E^{\Theta} (M^{2+} / M)$ નું મૂલ્ય નીચેના સોપાનમાં થતા ઉર્જા ફેરફારો પર આધાર રાખે છે:
$1.$ ઉર્ધ્વપાતન: એક મોલ પરમાણુને ઘન અવસ્થામાંથી વાયુ અવસ્થામાં રૂપાંતરિત કરવા માટે જરૂરી ઉર્જા.
$M_{(s)} \longrightarrow M_{(g)}$ $\Delta_{a} H^{\Theta}$ (પરમાણ્વીકરણ ઉર્જા)
$2.$ આયનીકરણ: વાયુ અવસ્થામાં રહેલા એક મોલ પરમાણુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવા માટે જરૂરી ઉર્જા.
$M_{(g)} \longrightarrow M^{2+}_{(g)} + 2e^-$ $\Delta_{i} H^{\Theta}$ (આયનીકરણ ઉર્જા)
$3.$ જલીયકરણ: જ્યારે એક મોલ આયનોનું જલીયકરણ થાય ત્યારે મુક્ત થતી ઉર્જા.
$M^{2+}_{(g)} + aq \longrightarrow M^{2+}_{(aq)}$ $\Delta_{hyd} H^{\Theta}$ (જલીયકરણ ઉર્જા)
ચોખ્ખો ઉર્જા ફેરફાર આ ઉર્જાઓનો સરવાળો છે. કોપરની પરમાણ્વીકરણ એન્થાલ્પી $(\Delta_{a} H^{\Theta})$ ખૂબ ઊંચી છે અને જલીયકરણ એન્થાલ્પી $(\Delta_{hyd} H^{\Theta})$ પ્રમાણમાં ઓછી છે. આ ઉર્જા પદોનો સરવાળો ધન હોવાથી,કોપર માટે $E^{\Theta} (M^{2+} / M)$ નું મૂલ્ય ધન મળે છે.
556
Medium
સંક્રાંતિ તત્વોની પ્રથમ શ્રેણીમાં આયનીકરણ એન્થાલ્પી (પ્રથમ અને દ્વિતીય) માં થતા અનિયમિત ફેરફારોને તમે કેવી રીતે સમજાવશો?

Solution

(N/A) આંતરિક $d$-કક્ષકોમાં સતત ઇલેક્ટ્રોન ભરાવાને કારણે આયનીકરણ એન્થાલ્પી સામાન્ય રીતે શ્રેણીમાં વધે છે.
અનિયમિત ફેરફારો મુખ્યત્વે $d^{0}$,$d^{5}$,અને $d^{10}$ જેવી ચોક્કસ ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાઓની વધારાની સ્થિરતાને કારણે હોય છે.
પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી માટે,$Cr$ $(3d^{5} 4s^{1})$ નું મૂલ્ય પ્રમાણમાં ઓછું છે કારણ કે એક ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવાથી સ્થિર $3d^{5}$ રચના પ્રાપ્ત થાય છે. તેનાથી વિપરીત,$Zn$ $(3d^{10} 4s^{2})$ નું મૂલ્ય ઊંચું છે કારણ કે ઇલેક્ટ્રોન સ્થિર,સંપૂર્ણ ભરાયેલી $4s$ કક્ષકમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે.
દ્વિતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પી સામાન્ય રીતે પ્રથમ કરતા વધારે હોય છે. $Cr$ અને $Cu$ જેવા તત્વો અસાધારણ રીતે ઊંચી દ્વિતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પી દર્શાવે છે કારણ કે તેમના $M^{+}$ આયનો સ્થિર રચનાઓ ($Cr^{+}: 3d^{5}$ અને $Cu^{+}: 3d^{10}$) ધરાવે છે,જેના કારણે બીજો ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવા માટે ઘણી ઊર્જાની જરૂર પડે છે.
557
Medium
ધાતુની સૌથી વધુ ઓક્સિડેશન અવસ્થા માત્ર તેના ઓક્સાઈડ અથવા ફ્લોરાઈડમાં જ કેમ જોવા મળે છે?

Solution

(N/A) ઓક્સાઈડ $(O^{2-})$ અને ફ્લોરાઈડ $(F^-)$ બંને આયનો ખૂબ જ ઊંચી વિદ્યુતઋણતા ધરાવે છે અને તેમનું કદ ખૂબ જ નાનું હોય છે. આ ગુણધર્મોને કારણે,તેઓ ધાતુને તેની સૌથી વધુ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં ઓક્સિડાઈઝ કરવામાં સક્ષમ છે.
558
Medium
$M^{2+}_{(aq)}$ આયન $(Z=27)$ ની 'સ્પિન ઓન્લી' ચુંબકીય મોમેન્ટની ગણતરી કરો.

Solution

(N/A) તત્વ $M$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $Z=27$ છે,જે કોબાલ્ટ $(Co)$ ને અનુરૂપ છે.
$Co$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] 3d^7 4s^2$ છે.
$M^{2+}$ આયન માટે,$4s$ કક્ષકમાંથી બે ઇલેક્ટ્રોન દૂર થાય છે:
$M^{2+} = [Ar] 3d^7$.
$3d^7$ રચનામાં નીચે મુજબ $3$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે:
$3d^7 = \boxed{\uparrow\downarrow} \boxed{\uparrow\downarrow} \boxed{\uparrow} \boxed{\uparrow} \boxed{\uparrow}$
તેથી,અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $n = 3$ છે.
'સ્પિન ઓન્લી' ચુંબકીય મોમેન્ટ માટેનું સૂત્ર $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ BM$ છે.
$n=3$ મૂકતા:
$\mu = \sqrt{3(3+2)} = \sqrt{3 \times 5} = \sqrt{15} \ BM$.
$\mu \approx 3.87 \ BM$.
559
Medium
સમજાવો કે શા માટે $Cu^{+}$ આયન જલીય દ્રાવણમાં સ્થાયી નથી?

Solution

(N/A) જલીય માધ્યમમાં,$Cu^{2+}$ એ $Cu^{+}$ કરતા વધુ સ્થાયી છે.
આનું કારણ એ છે કે,જોકે $Cu^{+}$ માંથી $Cu^{2+}$ બનાવવા માટે એક ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવા માટે ઉર્જાની જરૂર પડે છે,પરંતુ $Cu^{2+}$ ની ઉચ્ચ જલીયકરણ ઉર્જા (hydration energy) આ ઉર્જાની જરૂરિયાતને સરભર કરે છે.
તેથી,જલીય દ્રાવણમાં $Cu^{+}$ આયન અસ્થાયી છે અને તે વિષમીકરણ (disproportionation) પ્રક્રિયા દ્વારા $Cu^{2+}$ અને $Cu$ બનાવે છે.
$2Cu_{(aq)}^{+} \to Cu_{(aq)}^{2+} + Cu_{(s)}$
560
Medium
નીચેનાની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના લખો:
$(i) Cr^{3+}$
$(ii) Pm^{3+}$
$(iii) Cu^{+}$
$(iv) Ce^{4+}$
$(v) Co^{2+}$
$(vi) Lu^{2+}$
$(vii) Mn^{2+}$
$(viii) Th^{4+}$

Solution

$(i) Cr^{3+}: [Ar]^{18} 3d^{3}$
$(ii) Pm^{3+}: [Xe]^{54} 4f^{4}$
$(iii) Cu^{+}: [Ar]^{18} 3d^{10}$
$(iv) Ce^{4+}: [Xe]^{54}$
$(v) Co^{2+}: [Ar]^{18} 3d^{7}$
$(vi) Lu^{2+}: [Xe]^{54} 4f^{14} 5d^{1}$
$(vii) Mn^{2+}: [Ar]^{18} 3d^{5}$
$(viii) Th^{4+}: [Rn]^{86}$
561
Medium
$Mn^{2+}$ સંયોજનો તેમના $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં ઓક્સિડેશન પામવા માટે $Fe^{2+}$ કરતા વધુ સ્થાયી કેમ છે?

Solution

(A) $Mn^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] \, 3d^{5}$ છે.
$Fe^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] \, 3d^{6}$ છે.
અર્ધ-પૂર્ણ અને પૂર્ણ ભરાયેલી કક્ષકો વધુ સ્થાયી હોય છે. $Mn^{2+}$ પાસે સ્થાયી અર્ધ-પૂર્ણ $d^{5}$ રચના છે,જે તેને $Mn^{3+}$ માં ઓક્સિડેશન પામતા અટકાવે છે.
તેનાથી વિપરીત,$Fe^{2+}$ પાસે $3d^{6}$ રચના છે. એક ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને,તે સ્થાયી અર્ધ-પૂર્ણ $3d^{5}$ રચના પ્રાપ્ત કરે છે. તેથી,$Fe^{2+}$ સરળતાથી $Fe^{3+}$ અવસ્થામાં ઓક્સિડેશન પામે છે.
562
Medium
પ્રથમ હરોળના સંક્રાંતિ તત્વોના પ્રથમ અર્ધભાગમાં પરમાણુ ક્રમાંક વધવાની સાથે $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા કેવી રીતે વધુ સ્થિર બને છે તે ટૂંકમાં સમજાવો.

Solution

(N/A) $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા ધાતુના પરમાણુઓમાંથી બે $4s$ ઇલેક્ટ્રોન દૂર થવાથી પ્રાપ્ત થાય છે. જેમ આપણે $Sc$ $(Z=21)$ થી $Mn$ $(Z=25)$ તરફ જઈએ છીએ,તેમ $3d$ કક્ષકમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $1$ થી $5$ સુધી વધે છે. $+2$ આયનો માટેની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના નીચે મુજબ છે:
$Sc^{2+}: 3d^1$
$Ti^{2+}: 3d^2$
$V^{2+}: 3d^3$
$Cr^{2+}: 3d^4$
$Mn^{2+}: 3d^5$
જેમ $d$ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા વધે છે,તેમ $d$-કક્ષક અર્ધ-પૂર્ણ રચનાની નજીક પહોંચે છે. હન્ડના નિયમ અને વિનિમય ઉર્જાના સિદ્ધાંત મુજબ,અર્ધ-પૂર્ણ $d^5$ રચના અત્યંત સ્થિર હોય છે. તેથી,$+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થિરતા શ્રેણીમાં વધે છે અને $Mn^{2+}$ માં તેની સ્થિર $d^5$ રચનાને કારણે મહત્તમ સ્થિરતા પ્રાપ્ત કરે છે.
563
Medium
પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વોમાં ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની સ્થિરતા નક્કી કરવામાં ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાઓ કઈ હદ સુધી જવાબદાર છે? તમારા જવાબને ઉદાહરણો સાથે સમજાવો.

Solution

(N/A) પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની સ્થિરતા નક્કી કરવામાં ઇલેક્ટ્રોનિક રચના મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
$1$. $Sc$ $(3d^1 4s^2)$ અત્યંત સ્થિર $Sc^{3+}$ આયન બનાવે છે કારણ કે તે ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને $[Ar]$ જેવી સ્થિર નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી રચના પ્રાપ્ત કરે છે.
$2$. $Ti$ $(3d^2 4s^2)$ અને $V$ $(3d^3 4s^2)$ ના કિસ્સામાં,$+4$ અને $+5$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ સ્થિર છે કારણ કે તેઓ $[Ar]$ રચના પ્રાપ્ત કરે છે.
$3$. $Mn$ $(3d^5 4s^2)$ માટે,$+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા ખાસ કરીને સ્થિર છે કારણ કે $Mn^{2+}$ આયનમાં અર્ધ-પૂર્ણ $d$-કક્ષક $(3d^5)$ હોય છે,જે વધારાની સ્થિરતા આપે છે.
$4$. સામાન્ય રીતે,શ્રેણીમાં આગળ વધતા $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થિરતા વધે છે કારણ કે $d$-કક્ષકો ક્રમશઃ ભરાય છે.
564
Medium
તેમના પરમાણુઓની ધરા-સ્થિતિમાં નીચે મુજબની $d$ ઇલેક્ટ્રોન રચના ધરાવતા સંક્રાંતિ તત્વોની સ્થાયી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ કઈ હોઈ શકે: $3d^3$,$3d^5$,$3d^8$ અને $3d^4$?

Solution

(N/A) સ્થાયી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ ઇલેક્ટ્રોનિક રચના અને પરિણામી આયનોની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
ધરા-સ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રોનિક રચના સ્થાયી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ
$(i)$ $3d^3$ (દા.ત.,$V$) $+2, +3, +4, +5$
$(ii)$ $3d^5$ (દા.ત.,$Cr$ અથવા $Mn$) $Cr$ માટે: $+3, +6$; $Mn$ માટે: $+2, +4, +6, +7$
$(iii)$ $3d^8$ (દા.ત.,$Ni$) $+2, +3$
$(iv)$ $3d^4$ ધરા-સ્થિતિમાં $3d^4$ રચના ધરાવતું કોઈ સંક્રાંતિ તત્વ નથી (કારણ કે $Cr$ એ $3d^5 4s^1$ છે).
565
Medium
સંક્રાંતિ તત્વોના લક્ષણો શું છે અને તેમને સંક્રાંતિ તત્વો શા માટે કહેવામાં આવે છે? $d$-બ્લોકના કયા તત્વોને સંક્રાંતિ તત્વો ગણી શકાય નહીં?

Solution

(N/A) સંક્રાંતિ તત્વો એવા તત્વો તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જે તેમની ધરાવસ્થામાં અથવા તેમની કોઈપણ સ્થાયી ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં અપૂર્ણ રીતે ભરાયેલી $d$-કક્ષકો ધરાવે છે.
તેમને સંક્રાંતિ તત્વો કહેવામાં આવે છે કારણ કે તેઓ અત્યંત સક્રિય $s$-બ્લોક ધાતુઓ અને ઓછી સક્રિય $p$-બ્લોક તત્વો વચ્ચેના ગુણધર્મો દર્શાવે છે.
$Zn$,$Cd$,અને $Hg$ (સમૂહ $12$ ના તત્વો) જેવા તત્વોને સંક્રાંતિ તત્વો ગણવામાં આવતા નથી કારણ કે તેમની ધરાવસ્થા તેમજ તેમની સામાન્ય સ્થાયી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં તેમની $d$-કક્ષકો સંપૂર્ણ ભરાયેલી ($d^{10}$ ઇલેક્ટ્રોન રચના) હોય છે.
566
Medium
સંક્રાંતિ તત્વોની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના બિન-સંક્રાંતિ તત્વો કરતા કઈ રીતે અલગ છે?

Solution

(N/A) સંક્રાંતિ તત્વો એવા તત્વો તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જે તેમની ધરાવસ્થામાં અથવા તેમની કોઈપણ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં અપૂર્ણ રીતે ભરાયેલી $d$-કક્ષકો ધરાવે છે. તેમની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $(n-1)d^{1-10}ns^{0-2}$ છે.
બિન-સંક્રાંતિ તત્વો તે છે જે અપૂર્ણ રીતે ભરાયેલી $d$-કક્ષકો ધરાવતા નથી. તેઓ કાં તો સંપૂર્ણપણે ખાલી $d$-કક્ષકો અથવા સંપૂર્ણપણે ભરાયેલી $d$-કક્ષકો ધરાવે છે. તેમની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $ns^{1-2}$ અથવા $ns^2 np^{1-6}$ છે.
567
Difficult
કારણો આપીને સમજાવો:
$(i)$ સંક્રાંતિ ધાતુઓ અને તેમના ઘણા સંયોજનો અનુચુંબકીય (paramagnetic) ગુણધર્મ દર્શાવે છે.
$(ii)$ સંક્રાંતિ ધાતુઓની પરમાણ્વીકરણ એન્થાલ્પી (enthalpy of atomisation) ઊંચી હોય છે.
$(iii)$ સંક્રાંતિ ધાતુઓ સામાન્ય રીતે રંગીન સંયોજનો બનાવે છે.
$(iv)$ સંક્રાંતિ ધાતુઓ અને તેમના ઘણા સંયોજનો સારા ઉદ્દીપક તરીકે કાર્ય કરે છે.

Solution

(N/A) $(i)$ સંક્રાંતિ ધાતુઓ અનુચુંબકીય ગુણધર્મ દર્શાવે છે. અનુચુંબકત્વ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની હાજરીને કારણે ઉદ્ભવે છે,જેમાં દરેક ઇલેક્ટ્રોન તેના સ્પિન કોણીય વેગમાન સાથે સંકળાયેલ ચુંબકીય મોમેન્ટ ધરાવે છે. પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં,કક્ષીય કોણીય વેગમાન શમી જાય છે,તેથી પરિણામી અનુચુંબકત્વ મુખ્યત્વે અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનને કારણે હોય છે.
$(ii)$ સંક્રાંતિ તત્વો ઊંચો અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર અને મોટી સંખ્યામાં સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે,જે ખૂબ જ મજબૂત ધાતુબંધ બનાવે છે. પરિણામે,સંક્રાંતિ ધાતુઓની પરમાણ્વીકરણ એન્થાલ્પી ઊંચી હોય છે.
$(iii)$ મોટાભાગના સંક્રાંતિ ધાતુના સંકિર્ણ સંયોજનો $d-d$ સંક્રમણને કારણે રંગીન હોય છે. લિગાન્ડની હાજરીમાં,$d$-કક્ષકો બે અલગ-અલગ ઊર્જા ધરાવતા સમૂહોમાં વિભાજિત થાય છે. ઇલેક્ટ્રોન આ સમૂહો વચ્ચે સંક્રમણ કરવા માટે દ્રશ્ય પ્રકાશમાંથી વિકિરણનું શોષણ કરે છે,અને પરાવર્તિત પ્રકાશ દ્રાવણને રંગ આપે છે.
$(iv)$ સંક્રાંતિ તત્વોની ઉદ્દીપકીય સક્રિયતા નીચેના કારણોસર છે:
$(a)$ તેમની બદલાતી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવવાની અને સંકિર્ણ બનાવવાની ક્ષમતા,જે અસ્થિર મધ્યવર્તી સંયોજનો બનાવે છે અને પ્રક્રિયા માટે ઓછી સક્રિયકરણ ઊર્જા,$E_a$ વાળો માર્ગ પૂરો પાડે છે.
$(b)$ તેઓ પ્રક્રિયકોને અધિશોષિત કરવા માટે યોગ્ય સપાટી પૂરી પાડે છે.
568
Medium
આંતરાલીય સંયોજનો એટલે શું? સંક્રાંતિ ધાતુઓ માટે આવા સંયોજનો શા માટે જાણીતા છે?

Solution

(N/A) આંતરાલીય સંયોજનો તે છે જે ત્યારે બને છે જ્યારે $H$,$C$,$N$,અથવા $O$ જેવા નાના પરમાણુઓ સંક્રાંતિ ધાતુઓના સ્ફટિક લેટીસની અંદર ફસાઈ જાય છે.
સંક્રાંતિ ધાતુઓ આ સંયોજનો બનાવવા માટે જાણીતી છે કારણ કે તેઓ મોટા પરમાણ્વીય કદ ધરાવે છે અને તેમની સ્ફટિક રચનામાં ઘણા આંતરાલીય સ્થાનો (ખાલી જગ્યાઓ) હોય છે જે આ નાના પરમાણુઓને સમાવી શકે છે.
569
Medium
સંક્રાંતિ ધાતુઓની ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં રહેલી વિવિધતા એ બિન-સંક્રાંતિ ધાતુઓ કરતા કેવી રીતે અલગ છે? ઉદાહરણો સાથે સમજાવો.

Solution

(N/A) સંક્રાંતિ તત્વોમાં,ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ $1$ એકમ દ્વારા અલગ પડે છે (દા.ત.,$Fe^{2+}$ અને $Fe^{3+}$,$Cu^{+}$ અને $Cu^{2+}$) કારણ કે $(n-1)d$ અને $ns$ કક્ષકો વચ્ચેનો ઉર્જાનો તફાવત ઓછો હોય છે.
બિન-સંક્રાંતિ તત્વોમાં,ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ સામાન્ય રીતે $2$ એકમ દ્વારા અલગ પડે છે (દા.ત.,$Sn^{2+}$ અને $Sn^{4+}$,$Pb^{2+}$ અને $Pb^{4+}$) જેનું મુખ્ય કારણ નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર (inert pair effect) છે.
570
Medium
$M^{2+} / M$ અને $M^{3+} / M^{2+}$ પ્રણાલીઓ માટે,કેટલીક ધાતુઓના ${E^{\Theta}}$ મૂલ્યો નીચે મુજબ છે:
$Cr^{2+} / Cr : -0.9 \ V$
$Cr^{3+} / Cr^{2+} : -0.4 \ V$
$Mn^{2+} / Mn : -1.2 \ V$
$Mn^{3+} / Mn^{2+} : +1.5 \ V$
$Fe^{2+} / Fe : -0.4 \ V$
$Fe^{3+} / Cr^{2+} : +0.8 \ V$
આ માહિતીનો ઉપયોગ કરીને નીચેના પર ટિપ્પણી કરો:
$(i)$ $Cr^{3+}$ અથવા $Mn^{3+}$ ની સરખામણીમાં એસિડિક દ્રાવણમાં $Fe^{3+}$ ની સ્થિરતા અને
$(ii)$ ક્રોમિયમ અથવા મેંગેનીઝ ધાતુની સમાન પ્રક્રિયાની સરખામણીમાં આયર્નનું ઓક્સિડેશન થવાની સરળતા.

Solution

(N/A) $(i)$ $Fe^{3+} / Fe^{2+}$ માટેનું ${E^{\Theta}}$ મૂલ્ય $+0.8 \ V$ છે,જે $Cr^{3+} / Cr^{2+}$ $(-0.4 \ V)$ કરતા વધારે છે અને $Mn^{3+} / Mn^{2+}$ $(+1.5 \ V)$ કરતા ઓછું છે.
વધારે રિડક્શન પોટેન્શિયલ એટલે સરળ રિડક્શન,તેથી $Mn^{3+}$ નું $Mn^{2+}$ માં રિડક્શન સૌથી સરળતાથી થાય છે,ત્યારબાદ $Fe^{3+}$ આવે છે,અને $Cr^{3+}$ નું રિડક્શન સૌથી મુશ્કેલ છે.
તેથી,એસિડિક દ્રાવણમાં આ આયનોની સ્થિરતાનો ક્રમ: $Mn^{3+} < Fe^{3+} < Cr^{3+}$ છે.
$(ii)$ $M^{2+} / M$ જોડીઓ માટેના રિડક્શન પોટેન્શિયલ: $Mn^{2+} / Mn$ $(-1.2 \ V)$,$Cr^{2+} / Cr$ $(-0.9 \ V)$,અને $Fe^{2+} / Fe$ $(-0.4 \ V)$ છે.
ઓછો રિડક્શન પોટેન્શિયલ એટલે ધાતુનું તેના $M^{2+}$ આયનમાં ઓક્સિડેશન સરળતાથી થાય છે.
રિડક્શન પોટેન્શિયલના મૂલ્યો $Mn^{2+} / Mn < Cr^{2+} / Cr < Fe^{2+} / Fe$ ક્રમમાં હોવાથી,ઓક્સિડેશન થવાની સરળતાનો ક્રમ: $Fe < Cr < Mn$ છે.
571
Difficult
નીચેનામાંથી કયા આયનો જલીય દ્રાવણમાં રંગીન હશે તે અનુમાન કરો: $Ti^{3+}, V^{3+}, Cu^{+}, Sc^{3+}, Mn^{2+}, Fe^{3+},$ અને $Co^{2+}$. દરેક માટે કારણો આપો.

Solution

(N/A) માત્ર જે આયનોમાં $d$-કક્ષકમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે તે $d-d$ સંક્રમણને કારણે રંગીન હોય છે. જે આયનોમાં $d$-કક્ષક ખાલી $(d^0)$ અથવા સંપૂર્ણ ભરાયેલી $(d^{10})$ હોય છે,તે રંગહીન હોય છે.
કોષ્ટક મુજબ,$Sc^{3+}$ $(d^0)$ અને $Cu^{+}$ $(d^{10})$ રંગહીન છે. અન્ય તમામ આયનો,જેમ કે $Ti^{3+}, V^{3+}, Mn^{2+}, Fe^{3+},$ અને $Co^{2+}$,તેમની $d$-કક્ષકોમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે અને $d-d$ સંક્રમણને કારણે જલીય દ્રાવણમાં રંગીન હશે.
572
Medium
પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વો માટે $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થિરતાની તુલના કરો.

Solution

(N/A) પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણી ($3d$ શ્રેણી) માં $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થિરતા સામાન્ય રીતે ડાબેથી જમણે જતાં વધે છે.
આ વલણ જોવા મળે છે કારણ કે પ્રથમ અને દ્વિતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પીનો સરવાળો શ્રેણીમાં વધે છે,જેના કારણે $d$-ઓર્બિટલમાંથી ત્રીજા ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવાનું વધુ મુશ્કેલ બને છે.
ખાસ કરીને,$Mn^{2+}$ ($d^5$ કોન્ફિગરેશન) અને $Zn^{2+}$ ($d^{10}$ કોન્ફિગરેશન) જેવા તત્વો માટે,અનુક્રમે અર્ધ-ભરાયેલી અને સંપૂર્ણ ભરાયેલી $d$-ઓર્બિટલ ગોઠવણીને કારણે $+2$ અવસ્થા ખૂબ જ સ્થિર હોય છે.
તેનાથી વિપરીત,શ્રેણીની ડાબી બાજુના તત્વો માટે,ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ ઘણીવાર વધુ સ્થિર હોય છે કારણ કે $d$-ઓર્બિટલમાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવા સરળ હોય છે.
573
Easy
સંક્રાંતિ ધાતુઓની પ્રથમ શ્રેણીમાં કઈ ધાતુ સૌથી વધુ વાર $+1$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે અને શા માટે?

Solution

(N/A) પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં,$Cu$ સૌથી વધુ વાર $+1$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. આનું કારણ એ છે કે $Cu^+$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Ar] \, 3d^{10}$ છે. સંપૂર્ણ ભરાયેલી $d$-કક્ષક આયનને વધારાની સ્થિરતા આપે છે.
574
Medium
નીચેના વાયુરૂપ આયનોમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા ગણો: $Mn^{3+}, Cr^{3+}, V^{3+}$ અને $Ti^{3+}$. આમાંથી કયું જલીય દ્રાવણમાં સૌથી વધુ સ્થાયી છે?

Solution

(B)
વાયુરૂપ આયનોઅયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા
$(i). Mn^{3+}, [Ar] \, 3d^4$$4$
$(ii). Cr^{3+}, [Ar] \, 3d^3$$3$
$(iii). V^{3+}, [Ar] \, 3d^2$$2$
$(iv). Ti^{3+}, [Ar] \, 3d^1$$1$

$Cr^{3+}$ એ જલીય દ્રાવણમાં સૌથી વધુ સ્થાયી છે કારણ કે તેની પાસે $t_{2g}^3$ ઇલેક્ટ્રોન રચના છે,જે અષ્ટફલકીય ક્ષેત્રમાં અર્ધ-પૂર્ણ $t_{2g}$ પેટાકોષને અનુરૂપ છે.
575
Difficult
સંક્રાંતિ ધાતુઓની પ્રથમ શ્રેણીની સામાન્ય લાક્ષણિકતાઓની સરખામણી અનુરૂપ ઊભી હરોળમાં રહેલી બીજી અને ત્રીજી શ્રેણીની ધાતુઓ સાથે કરો. નીચેના મુદ્દાઓ પર વિશેષ ભાર આપો:
$(i)$ ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાઓ,
$(ii)$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ,
$(iii)$ આયનીકરણ એન્થાલ્પી,અને
$(iv)$ પરમાણ્વીય કદ.

Solution

(N/A) $(i)$ $1^{st}, 2^{nd}$ અને $3^{rd}$ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં અનુક્રમે $3d, 4d$ અને $5d$ કક્ષકો ભરાય છે.
આપણે જાણીએ છીએ કે એક જ ઊભી હરોળમાં રહેલા તત્વો સામાન્ય રીતે સમાન ઇલેક્ટ્રોનિક રચના ધરાવે છે.
પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં,બે તત્વો અસામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક રચના દર્શાવે છે:
$Cr(24) = 3d^5 \, 4s^1$
$Cu(29) = 3d^{10} \, 4s^1$
તે જ રીતે,બીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં પણ અપવાદો છે. આ છે:
$Mo(42) = 4d^5 \, 5s^1$
$Tc(43) = 4d^6 \, 5s^1$
$Ru(44) = 4d^7 \, 5s^1$
$Rh(45) = 4d^8 \, 5s^1$
$Pd(46) = 4d^{10} \, 5s^0$
$Ag(47) = 4d^{10} \, 5s^1$
ત્રીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં પણ કેટલાક અપવાદો છે. આ છે:
$W(74) = 5d^4 \, 6s^2$
$Pt(78) = 5d^9 \, 6s^1$
$Au(79) = 5d^{10} \, 6s^1$
આ અપવાદોને પરિણામે,ઘણીવાર એવું બને છે કે એક જ સમૂહમાં રહેલા તત્વોની ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાઓ અસમાન હોય છે.
$(ii)$ ત્રણેય સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં તત્વો દ્વારા દર્શાવવામાં આવતી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની સંખ્યા મધ્યમાં મહત્તમ અને છેડા પર ન્યૂનતમ હોય છે.
જોકે,પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં રહેલા તમામ તત્વો માટે $+2$ અને $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ ઘણી સ્થિર છે. પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં રહેલી તમામ ધાતુઓ $+2$ અને $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં સ્થિર સંયોજનો બનાવે છે. બીજી અને ત્રીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં $+2$ અને $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની સ્થિરતા ઘટે છે,જેમાં ઊંચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ વધુ મહત્વની છે.
ઉદાહરણ તરીકે $[Fe^{II}(CN)_6]^{4-}, [Co^{III}(NH_3)_6]^{3+}, [Ti(H_2O)_6]^{3+}$ સ્થિર સંકીર્ણો છે,પરંતુ બીજી અને ત્રીજી સંક્રાંતિ શ્રેણી માટે આવા કોઈ સંકીર્ણો જાણીતા નથી જેમ કે $Mo, W, Rh, Ir$. તેઓ એવા સંકીર્ણો બનાવે છે જેમાં તેમની ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ ઊંચી હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે: $WCl_6, ReF_7, RuO_4,$ વગેરે.
$(iii)$ ત્રણેય સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં,પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી ડાબેથી જમણે વધે છે. જોકે,કેટલાક અપવાદો છે. ત્રીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી પ્રથમ અને બીજી સંક્રાંતિ શ્રેણી કરતા વધારે છે. આ ત્રીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં $4f$ ઇલેક્ટ્રોનની નબળી શીલ્ડિંગ અસરને કારણે થાય છે.
બીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીના કેટલાક તત્વોની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં સમાન ઊભી હરોળમાં રહેલા તત્વો કરતા વધારે હોય છે. $2^{nd}$ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં એવા તત્વો પણ છે જેની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી $1^{st}$ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં સમાન ઊભી હરોળમાં રહેલા તત્વો કરતા ઓછી હોય છે.
$(iv)$ પરમાણ્વીય કદ સામાન્ય રીતે આવર્તમાં ડાબેથી જમણે ઘટે છે. હવે,ત્રણેય સંક્રાંતિ શ્રેણીઓમાં,બીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વોના પરમાણ્વીય કદ પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં સમાન ઊભી હરોળમાં રહેલા તત્વો કરતા મોટા હોય છે. જોકે,ત્રીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વોના પરમાણ્વીય કદ બીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીના અનુરૂપ સભ્યો જેટલા જ હોય છે. આ લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે છે.
576
Medium
પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વો ભારે સંક્રાંતિ તત્વો કરતા ઘણા ગુણધર્મોમાં અલગ પડે છે,તે વિધાન પર ટિપ્પણી કરો.

Solution

(N/A) પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વોના ગુણધર્મો ભારે સંક્રાંતિ તત્વો કરતા ઘણી રીતે અલગ પડે છે.
$(i)$ પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વોના પરમાણુ કદ ભારે તત્વો ($2^{nd}$ અને $3^{rd}$ સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વો) કરતા નાના હોય છે.
જોકે,ત્રીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વોના પરમાણુ કદ બીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીના અનુરૂપ સભ્યો જેટલા જ હોય છે. આ લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે છે.
$(ii)$ પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વો માટે $+2$ અને $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ વધુ સામાન્ય છે,જ્યારે ભારે તત્વો માટે ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ વધુ સામાન્ય છે.
$(iii)$ પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વોની પરમાણ્વીકરણ એન્થાલ્પી બીજી અને ત્રીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીના અનુરૂપ તત્વો કરતા ઓછી હોય છે.
$(iv)$ પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ ભારે સંક્રાંતિ તત્વો કરતા ઓછા હોય છે. આનું કારણ મજબૂત ધાત્વિક બંધ ($M-M$ બંધ) ની હાજરી છે.
$(v)$ પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્વો લિગેન્ડ ક્ષેત્રની પ્રબળતાના આધારે લો-સ્પિન અથવા હાઈ-સ્પિન સંકીર્ણો બનાવે છે. જોકે,ભારે સંક્રાંતિ તત્વો લિગેન્ડ ક્ષેત્રની પ્રબળતાને ધ્યાનમાં લીધા વિના ફક્ત લો-સ્પિન સંકીર્ણો બનાવે છે.
577
Difficult
$d$-બ્લોક તત્વોને "સંક્રાંતિ" (Transition) તત્વો તરીકે કેમ ઓળખવામાં આવે છે? ઝિંક,કેડમિયમ અને મર્ક્યુરીને સંક્રાંતિ તત્વો કેમ ગણવામાં આવતા નથી?

Solution

(N/A) મૂળભૂત રીતે,સંક્રાંતિ ધાતુઓ નામ એ હકીકત પરથી આવ્યું છે કે તેમના રાસાયણિક ગુણધર્મો $s$- અને $p$-બ્લોક તત્વોની વચ્ચેના હોય છે.
$IUPAC$ મુજબ,સંક્રાંતિ તત્વોને એવા તત્વો તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જેમના તટસ્થ પરમાણુ અથવા તેમના આયનીય (ઓક્સિડેશન) અવસ્થામાં $d$-પેટાકોષ અપૂર્ણ રીતે ભરાયેલ હોય.
અપૂર્ણ રીતે ભરાયેલ $d$-કક્ષકોની હાજરી સંક્રાંતિ તત્વોને બિન-સંક્રાંતિ તત્વોથી અલગ પાડે છે.
ઝિંક $(Zn)$,કેડમિયમ $(Cd)$ અને મર્ક્યુરી $(Hg)$ તેમના તટસ્થ અને ઓક્સિડેશન અવસ્થા બંનેમાં સંપૂર્ણ ભરાયેલ $d$-કક્ષકો ($d^{10}$ ઇલેક્ટ્રોન રચના) ધરાવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે:
${ }_{30} Zn: [Ar] 3d^{10} 4s^{2} \implies Zn^{2+}: [Ar] 3d^{10}$
${ }_{48} Cd: [Kr] 4d^{10} 5s^{2} \implies Cd^{2+}: [Kr] 4d^{10}$
${ }_{80} Hg: [Xe] 4f^{14} 5d^{10} 6s^{2} \implies Hg^{2+}: [Xe] 4f^{14} 5d^{10}$
તેથી,તેઓ કોઈપણ સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં અપૂર્ણ $d$-પેટાકોષ ધરાવતા ન હોવાથી,તેમને સંક્રાંતિ તત્વો ગણવામાં આવતા નથી.
578
Medium
આવર્ત કોષ્ટકમાં $d$-બ્લોક તત્વોનું સ્થાન ચર્ચો.

Solution

(N/A) આવર્ત કોષ્ટકમાં,$d$-બ્લોક તત્વો $s$-બ્લોક અને $p$-બ્લોક તત્વોની વચ્ચે આવેલા હોય છે અને આ તત્વો આવર્ત કોષ્ટકના મોટા મધ્ય ભાગને રોકે છે.
$d$-બ્લોકના તત્વો આવર્ત $4$ થી $7$ માં સમૂહ-$3$ થી સમૂહ-$12$ સુધી હાજર હોય છે. આ તત્વોમાં પરમાણુઓની પેનલ્ટીમેટ (અંતિમથી આગળની) ઉર્જા કક્ષાની $d$-કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોન ભરાય છે,જેના પરિણામે સંક્રાંતિ તત્વોની ચાર શ્રેણીઓ મળે છે,એટલે કે $3d, 4d, 5d$ અને $6d$,જે નીચે મુજબ છે:
$(i)$ પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણી અથવા $3d$-શ્રેણી $4^{th}$ આવર્તની છે.
$(ii)$ દ્વિતીય સંક્રાંતિ શ્રેણી અથવા $4d$-શ્રેણી $5^{th}$ આવર્તની છે.
$(iii)$ તૃતીય સંક્રાંતિ શ્રેણી અથવા $5d$-શ્રેણી $6^{th}$ આવર્તની છે.
$(iv)$ ચતુર્થ સંક્રાંતિ શ્રેણી અથવા $6d$-શ્રેણી $7^{th}$ આવર્તની છે.
આમ,દરેક શ્રેણીમાં દસ તત્વો સાથે કુલ ચાલીસ તત્વો છે.
Solution diagram
579
Difficult
સંક્રાંતિ તત્વોની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના પર ટૂંકી નોંધ લખો.

Solution

(N/A) -વિભાગના તત્વોની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $(n-1)d^{1-10}ns^{1-2}$ છે. $(n-1)$ એ આંતરિક $d$-કક્ષકો દર્શાવે છે જેમાં એક થી દસ ઇલેક્ટ્રોન હોઈ શકે છે અને સૌથી બહારની $ns$-કક્ષકમાં એક થી બે ઇલેક્ટ્રોન હોઈ શકે છે.
$(n-1)d$ અને $ns$ કક્ષકોની ઉર્જામાં ખૂબ જ ઓછો તફાવત હોવાને કારણે $d$-વિભાગના તત્વોની ઇલેક્ટ્રોનીય રચનામાં અમુક અપવાદો જોવા મળે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$Cr$ $(3d^5 4s^1)$ અર્ધ-પૂર્ણ ભરાયેલી $d$-પેટાકોષને કારણે સ્થિરતા ધરાવે છે અને $Cu$ $(3d^{10} 4s^1)$ સંપૂર્ણ ભરાયેલી $d$-પેટાકોષને કારણે સ્થિરતા ધરાવે છે.
580
Medium
$3d$-શ્રેણીના તત્વોની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનીય રચનામાં જોવા મળતા અપવાદો સમજાવો.

Solution

(N/A) $(n-1)d$ અને $ns$ કક્ષકો વચ્ચે ખૂબ ઓછો ઊર્જા તફાવત હોવાને કારણે ઇલેક્ટ્રોનીય રચનામાં અપવાદો જોવા મળે છે.
$(i)$ $Cr$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $[Ar] 3d^4 4s^2$ ને બદલે $[Ar] 3d^5 4s^1$ છે.
$(ii)$ $Cu$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $[Ar] 3d^9 4s^2$ ને બદલે $[Ar] 3d^{10} 4s^1$ છે.
$Cr$ માં $3d^5$ રચના બને છે કારણ કે અર્ધ-પૂર્ણ ભરાયેલી $d$-કક્ષકો વધુ સ્થાયી હોય છે.
$Cu$ માં $3d^{10}$ રચના બને છે કારણ કે પૂર્ણ ભરાયેલી $d$-કક્ષકો $(3d^{10})$ વધુ સ્થાયી હોય છે.
$3d$ અને $4s$ કક્ષકો વચ્ચેના ઓછા ઊર્જા તફાવતને લીધે,અર્ધ-પૂર્ણ $3d^5$ અને પૂર્ણ ભરાયેલી $3d^{10}$ રચનાઓ સાપેક્ષમાં વધુ સ્થાયી છે.
581
DifficultMCQ
નીચે આપેલા વિધાનો સાચાં $(T)$ છે કે ખોટાં $(F)$ તે નક્કી કરો:
$(a)$ સંક્રાંતિ તત્ત્વોમાં $d$-કક્ષકો હોય છે.
$(b)$ સંક્રાંતિ તત્ત્વોના આયનોમાં અપૂર્ણ ભરાયેલી $d$-કક્ષકો હોય છે.
$(c)$ ફક્ત સંપૂર્ણ ભરાયેલી $3d$ કક્ષકો ધરાવતા તત્ત્વોને જ સંક્રાંતિ તત્ત્વ ગણવામાં આવે છે.
$(d)$ જે તત્ત્વ ધરાવસ્થામાં તેમજ આયનમાં અપૂર્ણ $d$-કક્ષકો ધરાવે,ફક્ત તેને જ સંક્રાંતિ તત્ત્વ કહેવાય.
A
$(a) T, (b) T, (c) F, (d) T$
B
$(a) T, (b) T, (c) T, (d) F$
C
$(a) F, (b) T, (c) F, (d) T$
D
$(a) T, (b) F, (c) F, (d) T$

Solution

(A) સાચું: સંક્રાંતિ તત્ત્વો એવા તત્ત્વો છે જે તેમની ધરાવસ્થામાં અથવા તેમની કોઈપણ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં અપૂર્ણ $d$-કક્ષકો ધરાવે છે.
$(b)$ સાચું: સંક્રાંતિ તત્ત્વો સામાન્ય રીતે અપૂર્ણ $d$-કક્ષકોની હાજરીને કારણે વિવિધ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
$(c)$ ખોટું: સંપૂર્ણ ભરાયેલી $d$-કક્ષકો ધરાવતા તત્ત્વો (જેમ કે $Zn, Cd, Hg$) ને સંક્રાંતિ તત્ત્વો ગણવામાં આવતા નથી કારણ કે તેમની ધરાવસ્થા કે સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં અપૂર્ણ $d$-કક્ષકો હોતી નથી.
$(d)$ સાચું: આ સંક્રાંતિ તત્ત્વની પ્રમાણિત $IUPAC$ વ્યાખ્યા છે.
582
AdvancedMCQ
નીચે આપેલા વિધાનો સાચાં $(T)$ છે કે ખોટાં $(F)$ તે નક્કી કરો:
$(a)$ જે તત્ત્વ કે તેના આયનમાં સંપૂર્ણ ભરાયેલ $d$-કક્ષક ન હોય તેને સંક્રાંતિ તત્ત્વ ગણવામાં આવે છે.
$(b)$ $Sc$ એ સંક્રાંતિ તત્ત્વ છે.
$(c)$ $Zn$ એ સંક્રાંતિ તત્ત્વ છે.
$(d)$ $(n-1)d$ અને $ns$ કક્ષકો વચ્ચે ઊર્જાનો તફાવત ઊંચો હોય છે.
A
$(a) T, (b) T, (c) F, (d) F$
B
$(a) F, (b) T, (c) T, (d) F$
C
$(a) T, (b) F, (c) T, (d) T$
D
$(a) F, (b) F, (c) F, (d) T$

Solution

(A) સાચું: સંક્રાંતિ તત્ત્વ એટલે એવું તત્ત્વ કે જેની ધરાવસ્થામાં અથવા તેની કોઈપણ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં $d$-કક્ષક અપૂર્ણ ભરાયેલી હોય.
$(b)$ સાચું: $Sc$ $(Z=21)$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Ar] 3d^1 4s^2$ છે. ધરાવસ્થામાં $d$-કક્ષક અપૂર્ણ હોવાથી તે સંક્રાંતિ તત્ત્વ છે.
$(c)$ ખોટું: $Zn$ $(Z=30)$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Ar] 3d^{10} 4s^2$ છે. તેની સામાન્ય $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં પણ $3d^{10}$ રચના હોય છે,તેથી તે સંક્રાંતિ તત્ત્વ નથી.
$(d)$ ખોટું: $(n-1)d$ અને $ns$ કક્ષકો વચ્ચે ઊર્જાનો તફાવત ખૂબ જ ઓછો હોય છે,જેના કારણે તે વિવિધ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
583
Difficult
ખાલી જગ્યા પૂરો :
$(a)$ $Cr$ અને $Cu$ ની ધરા અવસ્થાની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના અનુક્રમે .......... અને ........ છે.
$(b)$ આંશિક રીતે ભરાયેલી $d$-કક્ષકોને કારણે સંક્રાંતિ તત્ત્વો કેટલાક લાક્ષણિક ગુણો દર્શાવે છે.
$(c)$ સંક્રાંતિ તત્ત્વોની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના ........ છે.

Solution

(N/A) $Cr$ $(Z=24)$ ની ધરા અવસ્થાની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના $[Ar] 3d^5 4s^1$ છે અને $Cu$ $(Z=29)$ માટે તે $[Ar] 3d^{10} 4s^1$ છે.
$(b)$ આંશિક રીતે ભરાયેલી $d$-કક્ષકોને કારણે સંક્રાંતિ તત્ત્વો લાક્ષણિક ગુણો દર્શાવે છે.
$(c)$ સંક્રાંતિ તત્ત્વોની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના $(n-1)d^{1-10} ns^{1-2}$ છે.
584
MediumMCQ
ખાલી જગ્યા પૂરો :
$(a)$ $4f$ અને $5f$ શ્રેણીના તત્ત્વોને અનુક્રમે લેન્થેનોઇડ્સ અને એક્ટિનોઇડ્સ કહેવામાં આવે છે.
$(b)$ સંક્રાંતિ તત્ત્વોમાં,ઈલેક્ટ્રૉન .......... ઊર્જા સ્તરોની $d$-કક્ષકોમાં ભરાય છે.
A
લેન્થેનોઇડ્સ,એક્ટિનોઇડ્સ
B
આંતરિક
C
બાહ્ય
D
સંયોજકતા

Solution

(A) $4f$ શ્રેણીના તત્ત્વોને લેન્થેનોઇડ્સ અને $5f$ શ્રેણીના તત્ત્વોને એક્ટિનોઇડ્સ કહેવામાં આવે છે.
$(b)$ સંક્રાંતિ તત્ત્વોમાં,ઈલેક્ટ્રૉન $(n-1)d$ કક્ષકોમાં ભરાય છે,જે સૌથી બહારની $ns$ કક્ષાની સાપેક્ષમાં આંતરિક ઊર્જા સ્તરો દર્શાવે છે.
585
EasyMCQ
પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીનાં તત્ત્વોની યાદી આપો.
A
$Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn$
B
$Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd$
C
$La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg$
D
$Ac, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg, Cn$

Solution

(A) પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં $3d$ કક્ષક શ્રેણીના તત્ત્વોનો સમાવેશ થાય છે, જે આવર્ત કોષ્ટકના ચોથા આવર્તને અનુરૂપ છે。
તત્ત્વો નીચે મુજબ છે:
$Sc$ ($\text{સ્કેન્ડિયમ}$, $Z=21$)
$Ti$ ($\text{ટાઇટેનિયમ}$, $Z=22$)
$V$ ($\text{વેનેડિયમ}$, $Z=23$)
$Cr$ ($\text{ક્રોમિયમ}$, $Z=24$)
$Mn$ ($\text{મેંગેનીઝ}$, $Z=25$)
$Fe$ ($\text{આયર્ન}$, $Z=26$)
$Co$ ($\text{કોબાલ્ટ}$, $Z=27$)
$Ni$ ($\text{નિકલ}$, $Z=28$)
$Cu$ ($\text{કોપર}$, $Z=29$)
$Zn$ ($\text{ઝિંક}$, $Z=30$)
586
EasyMCQ
દ્વિતીય સંક્રાંતિ શ્રેણી અને તૃતીય સંક્રાંતિ શ્રેણી માટે બાહ્યતમ $d$-કક્ષકો અનુક્રમે કઈ છે?
A
$4d$ અને $5d$
B
$3d$ અને $4d$
C
$5d$ અને $6d$
D
$4d$ અને $6d$

Solution

(A) સંક્રાંતિ તત્વોને $d$-કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોન ભરાવાના આધારે ચાર શ્રેણીઓમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:
$1$. પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં $3d$-કક્ષકો ભરાય છે ($Sc$ થી $Zn$).
$2$. દ્વિતીય સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં $4d$-કક્ષકો ભરાય છે ($Y$ થી $Cd$).
$3$. તૃતીય સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં $5d$-કક્ષકો ભરાય છે ($La$ અને $Hf$ થી $Hg$).
$4$. ચોથી સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં $6d$-કક્ષકો ભરાય છે.
તેથી,દ્વિતીય સંક્રાંતિ શ્રેણી $4d$-કક્ષકો સાથે અને તૃતીય સંક્રાંતિ શ્રેણી $5d$-કક્ષકો સાથે સંબંધિત છે.
587
EasyMCQ
તૃતીય સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં કેટલાં તત્ત્વો છે?
A
$8$
B
$10$
C
$12$
D
$14$

Solution

(B) તૃતીય સંક્રાંતિ શ્રેણી એ તત્ત્વોની $5d$-શ્રેણીને અનુરૂપ છે.
તે લેન્થેનમ ($La$, પરમાણુ ક્રમાંક $57$) થી શરૂ થાય છે અને મર્ક્યુરી ($Hg$, પરમાણુ ક્રમાંક $80$) પર પૂર્ણ થાય છે.
સામાન્ય રીતે, દરેક સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં $10$ તત્ત્વો હોય છે.
588
EasyMCQ
$3d$ શ્રેણીનાં કયાં સંક્રાંતિ તત્ત્વોની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના અપવાદરૂપ છે?
A
$Cr$ અને $Cu$
B
$Sc$ અને $Ti$
C
$Fe$ અને $Co$
D
$Mn$ અને $Zn$

Solution

(A) $3d$ શ્રેણીનાં તત્ત્વોની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના સામાન્ય રીતે $(n-1)d^{1-10}ns^{1-2}$ ભાતને અનુસરે છે.
જોકે,$Cr$ $(Z=24)$ અર્ધ-પૂર્ણ $d$-પેટાકોષની વધારાની સ્થિરતા મેળવવા માટે $3d^4 4s^2$ ને બદલે $[Ar] 3d^5 4s^1$ રચના ધરાવે છે.
તે જ રીતે,$Cu$ $(Z=29)$ સંપૂર્ણ ભરાયેલા $d$-પેટાકોષની સ્થિરતા મેળવવા માટે $3d^9 4s^2$ ને બદલે $[Ar] 3d^{10} 4s^1$ રચના ધરાવે છે.
589
Easy
$Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu$ ની ધરા અવસ્થાની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના લખો.

Solution

ધરા અવસ્થાની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના નીચે મુજબ છે:
$Sc \ (Z=21): [Ar] \ 3d^1 \ 4s^2$
$Ti \ (Z=22): [Ar] \ 3d^2 \ 4s^2$
$V \ (Z=23): [Ar] \ 3d^3 \ 4s^2$
$Cr \ (Z=24): [Ar] \ 3d^5 \ 4s^1$
$Mn \ (Z=25): [Ar] \ 3d^5 \ 4s^2$
$Fe \ (Z=26): [Ar] \ 3d^6 \ 4s^2$
$Co \ (Z=27): [Ar] \ 3d^7 \ 4s^2$
$Ni \ (Z=28): [Ar] \ 3d^8 \ 4s^2$
$Cu \ (Z=29): [Ar] \ 3d^{10} \ 4s^1$
590
Difficult
શા માટે સંક્રાંતિ તત્વો સખત હોય છે અને તેમના ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ ઊંચા હોય છે?

Solution

(N/A) સંક્રાંતિ તત્વોમાં,ધાત્વિક બંધની મજબૂતી અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે. $(n-1)d$ પેટાકોષમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી વધારે,તેટલા ધાત્વિક બંધ મજબૂત અને બંધની પ્રબળતા વધારે હોય છે. આ ધાતુની સખતાઈમાં વધારો કરે છે.
આ તત્વોના ઊંચા ગલનબિંદુઓ પરમાણુઓ વચ્ચેના મજબૂત ધાત્વિક બંધોને કારણે હોય છે,જે સહસંયોજક લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે. તેથી,ધાતુઓને ઓગાળવા માટે બંધ તોડવા માટે મોટી માત્રામાં ઊર્જાની જરૂર પડે છે.
આવર્તમાં,સંક્રાંતિ તત્વોના ગલનબિંદુઓ $(n-1)d$ પેટાકોષમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યામાં વધારા સાથે વધે છે. પરિણામે,પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં,ક્રોમિયમ $(d^5)$ નું ગલનબિંદુ ઊંચું હોય છે અને તે સખત ધાતુ છે.
શ્રેણીના મધ્ય પછી ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત થવાનું શરૂ કરે છે,જેના પરિણામે બંધની મજબૂતીમાં ઘટાડો થાય છે. તેથી,શ્રેણીના મધ્ય પછી,ગલનબિંદુઓ ઘટવા લાગે છે.
$Zn$,$Cd$ અને $Hg$ નરમ અને બાષ્પશીલ છે કારણ કે આ તત્વોમાં કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોતા નથી. તેથી,તેમના ગલનબિંદુઓ નીચા હોય છે.
591
Difficult
પરમાણ્વીયકરણની એન્થાલ્પી એટલે શું? સમજાવો. અથવા પરમાણ્વીયકરણની એન્થાલ્પી પર નોંધ લખો.

Solution

(N/A) કોઈપણ તત્વની તેની પ્રમાણિત અવસ્થામાં રહેલા $1 \ mol$ વાયુરૂપ પરમાણુઓ બનાવવા માટે જરૂરી ઉર્જાને પ્રમાણિત પરમાણ્વીયકરણની એન્થાલ્પી $(\Delta_a H^{\ominus})$ કહેવામાં આવે છે.
સંક્રાંતિ તત્વોમાં પરમાણુઓ વચ્ચે પ્રબળ આંતર-પરમાણ્વીય આકર્ષણ (પ્રબળ ધાત્વિક બંધ) ની હાજરીને કારણે તેમની પરમાણ્વીયકરણની એન્થાલ્પી ઊંચી હોય છે.
પરમાણ્વીયકરણની એન્થાલ્પી સામાન્ય રીતે અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યામાં વધારા સાથે વધે છે,જે પ્રબળ ધાત્વિક બંધના નિર્માણમાં પરિણમે છે.
$4d$ અને $5d$ શ્રેણીના તત્વોની પરમાણ્વીયકરણની એન્થાલ્પી પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણી ($3d$ શ્રેણી) ના અનુરૂપ તત્વો કરતા વધારે હોય છે,જેના પરિણામે ભારે સંક્રાંતિ તત્વોના સંયોજનોમાં ધાતુ-ધાતુ બંધન વધુ જોવા મળે છે.
સંક્રાંતિ તત્વોની પરમાણ્વીયકરણની એન્થાલ્પીમાં વલણો:
પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં,$Zn$ ની પરમાણ્વીયકરણની એન્થાલ્પી ન્યૂનતમ છે કારણ કે તેના $d$-કક્ષકોમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનનો અભાવ છે ($3d^{10} 4s^2$ ઇલેક્ટ્રોન રચના).
Solution diagram
592
Difficult
સંક્રાંતિ તત્વોની આવર્તમાં પરમાણ્વીય ત્રિજ્યામાં થતા ફેરફારો સમજાવો. નીચેનું કોષ્ટક પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણી માટે ડેટા આપે છે:
તત્વScTi$V$CrMnFeCoNiCuZn
ધાત્વીય ત્રિજ્યા $M$ (pm)$164$$147$$135$$129$$137$$126$$125$$125$$128$$137$

Solution

(N/A) આવર્તમાં સંક્રાંતિ તત્વોની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા સામાન્ય રીતે પરમાણ્વીય ક્રમાંક વધવાની સાથે ઘટે છે, પરંતુ શ્રેણીના મધ્ય પછી આ ઘટાડો ઓછો થઈ જાય છે。
$1$. શ્રેણીની શરૂઆતમાં, અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર વધવાને કારણે પરમાણ્વીય ક્રમાંક વધવાની સાથે પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા ઘટે છે। કેન્દ્ર અને સૌથી બહારના ઇલેક્ટ્રોન $(4s)$ વચ્ચેનું આકર્ષણ વધે છે, જેના પરિણામે $Sc$ થી $Cr$ સુધી પરમાણ્વીય ત્રિજ્યામાં ઘટાડો થાય છે。
$2$. શ્રેણીના મધ્યમાં, $d$-ઇલેક્ટ્રોનની શીલ્ડિંગ અસર અને વધતું કેન્દ્રીય આકર્ષણ એકબીજાને સંતુલિત કરે છે। પરિણામે, $Cr$ થી $Cu$ સુધી પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા લગભગ સ્થિર રહે છે。
$3$. શ્રેણીના અંતે, $d$-કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોન-ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચેનું અપાકર્ષણ કેન્દ્રીય આકર્ષણ કરતાં પ્રબળ બને છે। આ અપાકર્ષણ ઇલેક્ટ્રોન વાદળને વિસ્તૃત કરે છે, જેના પરિણામે પરમાણ્વીય ત્રિજ્યામાં વધારો થાય છે। ઉદાહરણ તરીકે, $Zn$ $(137 \text{ pm})$ ની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા $Cu$ $(128 \text{ pm})$ કરતા વધારે છે।
593
Advanced
$d^{n}$ ઇલેક્ટ્રોન રચના ધરાવતા તત્વોની આયનીકરણ એન્થાલ્પી કયા પરિબળો પર આધાર રાખે છે તે સમજાવો? $3d$ શ્રેણીના સંક્રાંતિ તત્વોની આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં થતા ફેરફારો સમજાવો.

Solution

(N/A) આયનીકરણ એન્થાલ્પી ત્રણ પરિબળો પર આધાર રાખે છે:
$(i)$ \text{કેન્દ્ર}-\text{ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષણ}
$(ii)$ \text{ઇલેક્ટ્રોન}-\text{ઇલેક્ટ્રોન અપાકર્ષણ}
$(iii)$ \text{વિનિમય ઉર્જા}
\text{વિનિમય ઉર્જા ઉર્જા અવસ્થાની સ્થિરતા માટે જવાબદાર છે}. \text{તે સમાંતર સ્પિન ધરાવતી સમશક્તિમાન કક્ષકોની શક્ય જોડીઓની કુલ સંખ્યાના પ્રમાણમાં હોય છે}. \text{જ્યારે ઘણા ઇલેક્ટ્રોન સમશક્તિમાન કક્ષકોમાં ગોઠવાય છે}, \text{ત્યારે સૌથી ઓછી ઉર્જા ધરાવતી અવસ્થા એ કક્ષકોમાં એકલ ઇલેક્ટ્રોન અને સમાંતર સ્પિનની મહત્તમ શક્યતા દર્શાવે છે } (\text{હુંડનો નિયમ}). \text{વિનિમય ઉર્જાનો ઘટાડો સ્થિરતા વધારે છે અને તેથી આયનીકરણ એન્થાલ્પી વધે છે}.
$(i)$ \text{પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી}: \text{પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી અનિયમિત વલણ દર્શાવે છે}. \text{કારણ કે પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોન દૂર થવાથી }$3d$ \text{અને }$4s$ \text{કક્ષકોની સાપેક્ષ ઉર્જા બદલાય છે}. \text{ઇલેક્ટ્રોન પહેલા }$4s$ \text{માંથી અને પછી }$3d$ \text{કક્ષકોમાંથી દૂર થાય છે}.
\text{પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં}, \text{સ્કેન્ડિયમથી ઝિંક તરફ જતાં}, \text{પરમાણુ ક્રમાંક વધવાની સાથે કેન્દ્રીય વીજભાર વધે છે અને ઇલેક્ટ્રોન }$3d$ \text{કક્ષકોમાં ઉમેરાય છે}. \text{કેન્દ્રીય વીજભારમાં વધારાનો વિરોધ }$3d$ \text{ઇલેક્ટ્રોનની શીલ્ડિંગ અસર દ્વારા થાય છે}; \text{પરિણામે}, \text{પરમાણ્વીય ત્રિજ્યામાં ઘટાડો ધીમો થાય છે અને તેથી }$3d$ \text{શ્રેણીમાં આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં થોડો વધારો જોવા મળે છે}.
$(ii)$ \text{ક્રમિક આયનીકરણ એન્થાલ્પી}: \text{સામાન્ય રીતે}, \text{ત્રીજી આયનીકરણ એન્થાલ્પી બીજી કરતા વધારે હોય છે}, \text{જે પ્રથમ કરતા વધારે હોય છે}. \text{ક્રમિક આયનીકરણ એન્થાલ્પીના ઊંચા મૂલ્યો માટે ઉચ્ચ અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર અને એક }$d$-\text{ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા બીજાનું નબળું શીલ્ડિંગ જવાબદાર છે}.
\text{ક્રોમિયમની બીજી આયનીકરણ એન્થાલ્પી મેંગેનીઝ કરતા વધારે છે}, \text{જ્યારે મેંગેનીઝની ત્રીજી આયનીકરણ એન્થાલ્પી ક્રોમિયમ કરતા વધારે છે}. \text{ક્રોમિયમના કિસ્સામાં}, \text{બીજો ઇલેક્ટ્રોન અર્ધ}-\text{પૂર્ણ }$(d^{5})$ \text{પેટાકોષમાંથી દૂર કરવાનો હોય છે જે વધુ સ્થિર છે}. \text{મેંગેનીઝના કિસ્સામાં}, \text{ત્રીજો ઇલેક્ટ્રોન અર્ધ}-\text{પૂર્ણ }$(d^{5})$ \text{પેટાકોષમાંથી દૂર કરવાનો હોય છે, તેથી મેંગેનીઝ માટે ત્રીજી આયનીકરણ એન્થાલ્પી ક્રોમિયમ કરતા વધારે છે.}
594
Difficult
સંક્રાંતિ તત્વો શા માટે પરિવર્તનશીલ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે?

Solution

(N/A) સંક્રાંતિ તત્વો પરિવર્તનશીલ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે કારણ કે તેમની $(n-1)d$ અને $ns$ કક્ષકોની ઉર્જા લગભગ સમાન હોય છે.
સંક્રાંતિ તત્વોની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $(n-1)d^{1-10}ns^{1-2}$ છે.
$(n-1)d$ અને $ns$ કક્ષકો વચ્ચે ઉર્જાનો તફાવત ખૂબ જ ઓછો હોવાથી,બંને કક્ષાના ઇલેક્ટ્રોન રાસાયણિક બંધ બનાવવામાં ભાગ લઈ શકે છે.
પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણી માટે,$4s$ ઇલેક્ટ્રોન મુખ્યત્વે નીચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ માટે જવાબદાર છે,જ્યારે $3d$ અને $4s$ બંને ઇલેક્ટ્રોન ઊંચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં ફાળો આપે છે.
595
Advanced
સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં તત્વોની ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ કેવી રીતે બદલાય છે?

Solution

(N/A) પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણી ($3d$-શ્રેણી) માં ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં ફેરફાર નીચે મુજબ છે:
$1$. શ્રેણીની શરૂઆતમાં,રાસાયણિક બંધન માટે ઓછા $d$-ઈલેક્ટ્રોન ઉપલબ્ધ હોય છે,પરિણામે ઓછી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ જોવા મળે છે. ઉદાહરણ તરીકે,સ્કેન્ડિયમ ($Sc$,$d^1$) માત્ર $(+3)$ દર્શાવે છે,જ્યારે ટાઇટેનિયમ ($Ti$,$d^2$) $(+2, +3, +4)$ દર્શાવે છે.
$2$. શ્રેણીના અંતે,$d$-કક્ષકો લગભગ અથવા સંપૂર્ણ ભરાયેલી હોય છે,જેનાથી બંધન માટે ઓછી કક્ષકો ઉપલબ્ધ રહે છે. ઉદાહરણ તરીકે,ઝિંક ($Zn$,$d^{10}$) માત્ર $(+2)$ દર્શાવે છે,અને કોપર ($Cu$,$d^9$) $(+1, +2)$ દર્શાવે છે.
$3$. શ્રેણીની મધ્યમાં સૌથી વધુ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ જોવા મળે છે,જ્યાં $s$ અને $d$ બંને ઈલેક્ટ્રોન બંધન માટે ઉપલબ્ધ હોય છે. મેંગેનીઝ $(Mn)$ $(+2)$ થી $(+7)$ સુધીની સૌથી વધુ શ્રેણી દર્શાવે છે.
$4$. સંક્રાંતિ તત્વો ઘણીવાર એક કરતા વધુ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે જે એકમ (unity) દ્વારા અલગ પડે છે (દા.ત.,$V^{II}, V^{III}, V^{IV}, V^{V}$),જે બિન-સંક્રાંતિ તત્વોથી અલગ છે જ્યાં ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ સામાન્ય રીતે બે દ્વારા અલગ પડે છે.
$5$. સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં,ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ વધુ સ્થિર બને છે. ઉદાહરણ તરીકે,$Mo(VI)$ અને $W(VI)$ એ $Cr(VI)$ કરતા વધુ સ્થિર છે.
$6$. નીચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ (દા.ત.,શૂન્ય) એવા સંકીર્ણ સંયોજનોમાં જોવા મળે છે જ્યાં લિગાન્ડ્સ $\pi$-સ્વીકારનાર તરીકે કાર્ય કરે છે,જેમ કે $Ni(CO)_4$ અને $Fe(CO)_5$ માં.
596
Difficult
સંક્રાંતિ તત્વોના ચુંબકીય ગુણધર્મોની ચર્ચા કરો.

Solution

(N/A) ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં,સંક્રાંતિ તત્વો માટે બે પ્રકારના ચુંબકીય વર્તન જોવા મળે છે: $(i)$ અનુચુંબકત્વ અને $(ii)$ પ્રતિચુંબકત્વ. અનુચુંબકીય પદાર્થો ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા આકર્ષાય છે જ્યારે પ્રતિચુંબકીય પદાર્થો ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા અપાકર્ષાય છે.
લોહચુંબકત્વ એ અનુચુંબકત્વનું એક અત્યંત સ્વરૂપ છે જ્યાં પદાર્થ ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા ખૂબ જ મજબૂત રીતે આકર્ષાય છે. અનુચુંબકત્વ $(n-1)d$-કક્ષકોમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની હાજરીને કારણે ઉદભવે છે,જેમાં દરેક ઇલેક્ટ્રોન તેની સ્પિન તેમજ કક્ષીય ગતિ સાથે સંકળાયેલ ચુંબકીય ચાકમાત્રા ધરાવે છે. મોટાભાગના સંક્રાંતિ તત્વો માટે,કક્ષીય યોગદાન બહુ મહત્વનું નથી.
ચુંબકીય ચાકમાત્રા સંક્રાંતિ ધાતુ આયનોના અનુચુંબકીય વર્તનને વ્યક્ત કરે છે અને "સ્પિન-ઓન્લી" સૂત્ર $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ BM$ નો ઉપયોગ કરીને ગણવામાં આવે છે,જ્યાં:
$n =$ $(n-1)d$-કક્ષકોમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા
$\mu =$ બોહર મેગ્નેટોન $(BM)$ માં ચુંબકીય ચાકમાત્રા
(કોષ્ટક માટે અંગ્રેજી સંસ્કરણ જુઓ)
ચુંબકીય ચાકમાત્રા અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યામાં વધારા સાથે વધે છે. જો ચુંબકીય ચાકમાત્રા શૂન્ય હોય,તો પદાર્થ પ્રતિચુંબકીય છે અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા અપાકર્ષાય છે.
Solution diagram
597
Difficult
પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્ત્વોના આયનો શા માટે અનુચુંબકત્વ દર્શાવે છે? આ આયનોની ગણતરી કરેલી અને પ્રાયોગિક અવલોકિત ચુંબકીય ચાકમાત્રા જણાવો.

Solution

(N/A) અનુચુંબકત્વ અયુગ્મિત ઈલેક્ટ્રોનની હાજરીને કારણે ઉદ્ભવે છે.
દરેક અયુગ્મિત ઈલેક્ટ્રોન બે પ્રકારની ગતિ કરે છે: $(i)$ સ્પિન કોણીય વેગમાન અને $(ii)$ કક્ષકીય કોણીય વેગમાન. સંક્રાંતિ ધાતુઓની પ્રથમ શ્રેણીના સંયોજનો માટે,કક્ષકીય કોણીય વેગમાનનો ફાળો અસરકારક રીતે શમિત (quenched) થાય છે,તેથી ચુંબકીય ચાકમાત્રાના મૂલ્યમાં તેનો ફાળો નોંધપાત્ર નથી. તેથી,ચુંબકીય ચાકમાત્રાનું મૂલ્ય હાજર અયુગ્મિત ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
ચુંબકીય ચાકમાત્રાની ગણતરી 'સ્પિન-ઓન્લી' સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે,જે નીચે મુજબ છે:
$\mu = \sqrt{n(n+2)} \ BM$,જ્યાં $n =$ અયુગ્મિત ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા.
$\mu =$ ચુંબકીય ચાકમાત્રા (એકમ બોહર મેગ્નેટોન $(BM)$ છે).
આમ,જેમ અયુગ્મિત ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા વધે છે,તેમ ચુંબકીય ચાકમાત્રાનું મૂલ્ય વધે છે.
નીચેનું કોષ્ટક ગણતરી કરેલ અને પ્રાયોગિક અવલોકિત ચુંબકીય ચાકમાત્રાના મૂલ્યો દર્શાવે છે:
| આયન | ઈલેક્ટ્રોનીય રચના | અયુગ્મિત ઈલેક્ટ્રોન | ગણતરી કરેલ ચુંબકીય ચાકમાત્રા $(BM)$ | અવલોકિત ચુંબકીય ચાકમાત્રા $(BM)$ |
| :--- | :--- | :--- | :--- | :--- |
| $Sc^{3+}$ | $3d^0$ | $0$ | $0$ | $0$ |
| $Ti^{3+}$ | $3d^1$ | $1$ | $1.73$ | $1.75$ |
| $Ti^{2+}$ | $3d^2$ | $2$ | $2.84$ | $2.76$ |
| $V^{2+}$ | $3d^3$ | $3$ | $3.87$ | $3.86$ |
| $Cr^{2+}$ | $3d^4$ | $4$ | $4.90$ | $4.80$ |
| $Mn^{2+}$ | $3d^5$ | $5$ | $5.92$ | $5.96$ |
| $Fe^{2+}$ | $3d^6$ | $4$ | $4.90$ | $5.3 - 5.5$ |
| $Co^{2+}$ | $3d^7$ | $3$ | $3.87$ | $4.4 - 5.2$ |
| $Ni^{2+}$ | $3d^8$ | $2$ | $2.84$ | $2.9 - 3.4$ |
| $Cu^{2+}$ | $3d^9$ | $1$ | $1.73$ | $1.8 - 2.2$ |
| $Zn^{2+}$ | $3d^{10}$ | $0$ | $0$ | $0$ |
598
Medium
મિશ્ર ધાતુઓ એટલે શું? તેના વિશે લખો.

Solution

(N/A) મિશ્ર ધાતુઓ એ બે કે તેથી વધુ ધાતુઓ અથવા એક ધાતુ અને એક અધાતુનું સમાંગી ઘન દ્રાવણ છે.
મિશ્ર ધાતુઓમાં,એક ધાતુના પરમાણુઓ બીજી ધાતુના લેટિસમાં યાદચ્છિક રીતે વિતરિત થયેલા હોય છે.
મિશ્ર ધાતુઓ ઘટકોને ઓગાળીને બનાવવામાં આવે છે. મિશ્ર ધાતુઓના નિર્માણ માટેની સામાન્ય શરતો નીચે મુજબ છે:
$(i)$ પરમાણુઓની ધાત્વીય ત્રિજ્યામાં તફાવત $15\%$ કરતા ઓછો હોવો જોઈએ.
$(ii)$ સંક્રાંતિ ધાતુઓની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા અને અન્ય લાક્ષણિકતાઓ સમાન હોય છે,જે તેમને સરળતાથી મિશ્ર ધાતુઓ બનાવવામાં મદદ કરે છે.
ગુણધર્મો: મિશ્ર ધાતુઓ સામાન્ય રીતે તેમના ઘટક ધાતુઓ કરતા સખત હોય છે અને ઊંચા ગલનબિંદુ ધરાવે છે.
ઉદાહરણો: ફેરસ મિશ્ર ધાતુઓ સૌથી સામાન્ય છે. વિવિધ પ્રકારના સ્ટીલ અને સ્ટેનલેસ સ્ટીલ બનાવવા માટે $Cr, V, W, Mo,$ અને $Mn$ જેવી ધાતુઓનો ઉપયોગ થાય છે. સંક્રાંતિ ધાતુઓ અને અ-સંક્રાંતિ ધાતુઓ વચ્ચે પણ મિશ્ર ધાતુઓ બની શકે છે.
ઉદાહરણોમાં $(i)$ પિત્તળ $(Copper-Zinc)$ અને $(ii)$ કાંસુ $(Copper-Tin)$ નો સમાવેશ થાય છે. આ મિશ્ર ધાતુઓનું ઔદ્યોગિક મહત્વ ઘણું વધારે છે.
599
AdvancedMCQ
ખાલી જગ્યાઓ પૂરો:
$(a)$ $p$-ઈલેક્ટ્રૉન કરતાં $d$-ઈલેક્ટ્રૉનની શીલ્ડિંગ અસર ......... અસરકારક હોય છે.
$(b)$ વિનિમય ઊર્જામાં થતો ઘટાડો સ્થાયીતામાં ......... કરે છે.
$(c)$ $Mn$ ની મહત્તમ ઑક્સિડેશન અવસ્થા .......... છે.
$(d)$ $Mo(VI)$ અને $W(VI)$ ની સ્થાયીતા $Cr(VI)$ ના કરતાં .......... જોવા મળે છે.
A
Less,Decrease,+$7$,Higher
B
More,Increase,+$6$,Lower
C
Equal,No change,+$5$,Equal
D
None of these,None of these,+$4$,None of these

Solution

(A) -ઈલેક્ટ્રૉનનો આકાર પ્રસરિત હોવાથી તેમની શીલ્ડિંગ અસર $p$-ઈલેક્ટ્રૉન કરતાં ઓછી અસરકારક હોય છે.
$(b)$ વિનિમય ઊર્જામાં થતો ઘટાડો સ્થાયીતામાં ઘટાડો કરે છે,કારણ કે વિનિમય ઊર્જા એ સ્થાયીતાના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
$(c)$ $Mn$ $(Z=25)$ ની મહત્તમ ઑક્સિડેશન અવસ્થા $+7$ છે,જે તેની $3d^5 4s^2$ ઇલેક્ટ્રોનીય રચનાને અનુરૂપ છે.
$(d)$ $Mo(VI)$ અને $W(VI)$ ની સ્થાયીતા $Cr(VI)$ કરતાં વધારે જોવા મળે છે,કારણ કે સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં ઊંચી ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓની સ્થાયીતા વધે છે.
600
DifficultMCQ
નીચેના વિધાનો સાચાં $(T)$ છે કે ખોટાં $(F)$ તે નક્કી કરો:
$(a)$ દ્વિતીય સંક્રાંતિ શ્રેણી $(4d)$ ના તત્ત્વોની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણી $(3d)$ ના તત્ત્વો કરતાં મોટી હોય છે.
$(b)$ $Cr^{+}$,$Mn^{2+}$ અને $Fe^{3+}$ સમાન ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના ધરાવે છે.
$(c)$ $Cr^{+}$,$Mn^{2+}$ અને $Fe^{3+}$ સમાન $d^6$ ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના ધરાવે છે.
A
$(a) T, (b) T, (c) F$
B
$(a) T, (b) F, (c) T$
C
$(a) F, (b) T, (c) F$
D
$(a) T, (b) T, (c) T$

Solution

(A) લેન્થેનોઇડ સંકોચન અને નવી કક્ષાના ઉમેરાને કારણે,$4d$ શ્રેણીના તત્ત્વોની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા $3d$ શ્રેણીના તત્ત્વો કરતાં મોટી હોય છે. આ વિધાન સાચું $(T)$ છે.
$(b)$ ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના:
$Cr^{+} (Z=24): [Ar] 3d^5$
$Mn^{2+} (Z=25): [Ar] 3d^5$
$Fe^{3+} (Z=26): [Ar] 3d^5$
આ બધાની રચના સમાન હોવાથી,આ વિધાન સાચું $(T)$ છે.
$(c)$ ઉપર મુજબ,તેઓ $d^5$ રચના ધરાવે છે,$d^6$ નહીં. આ વિધાન ખોટું $(F)$ છે.

d-and f-Block Elements — General Characteristics · Frequently Asked Questions

1Are these d-and f-Block Elements 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 d-and f-Block Elements 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.