General Characteristics Questions in Gujarati

(D) તાંબાના સિક્કા પર ઝિંક $(Zn)$ નું ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ કરવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ તેને ઊંચા તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે.
ગરમ કરવા દરમિયાન,ઝિંકના પરમાણુઓ તાંબાના લેટિસમાં પ્રસરણ પામીને મિશ્રધાતુ બનાવે છે.
પરિણામી મિશ્રધાતુ પિત્તળ (Brass) છે,જેનો લાક્ષણિક સુવર્ણ રંગ હોય છે.
આ એટલા માટે થાય છે કારણ કે ઝિંક તાંબામાં સ્થળાંતર કરીને પિત્તળ મિશ્રધાતુનું $\alpha$-સ્વરૂપ બનાવે છે (જ્યાં $Cu$ ની ટકાવારી $> 65 \%$ અને $Zn$ ની $< 35 \%$ હોય છે).
$Zn + Cu \xrightarrow{\Delta} \text{Brass (સુવર્ણ રંગ)}$.
આમ,સાચો વિકલ્પ $(D)$ છે.

(D) ક્યુપ્રસ $(Cu^{+})$ અને ક્યુપ્રિક $(Cu^{2+})$ આયનોની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના નીચે મુજબ છે:
$Cu^{+} = [Ar] 3d^{10} 4s^{0}$
$Cu^{2+} = [Ar] 3d^{9} 4s^{0}$
જોકે $Cu^{+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના વધુ સ્થાયી છે,તેમ છતાં ઘન અવસ્થામાં $Cu^{2+}$ સંયોજનો વધુ સ્થાયી હોય છે.
આનું મુખ્ય કારણ એ છે કે $Cu$ ની $2^{nd}$ આયનીકરણ એન્થાલ્પી $(IP)$ એટલી ઊંચી નથી કે જે $Cu^{2+}$ ના નિર્માણને અટકાવી શકે,અને $Cu^{2+}$ ની ઉચ્ચ વીજભાર ઘનતાને કારણે આયનીય સંયોજનોમાં લેટીસ ઉર્જા $Cu^{+}$ સંયોજનો કરતા ઘણી વધારે હોય છે.
લેટીસ ઉર્જામાં થતો આ મોટો ઘટાડો બીજા ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરવા માટે જરૂરી ઉર્જાની ભરપાઈ કરે છે.

(D) ઉમદા ધાતુઓને ભેજવાળી હવામાં ઓક્સિડેશન અને કાટ સામેના તેમના પ્રતિકાર દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
તેઓ એસિડ અને બેઝ જેવા ઘણા સામાન્ય પ્રક્રિયકો પ્રત્યે રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય હોય છે.
આ રાસાયણિક સ્થિરતા એ મુખ્ય કારણ છે કે તેમને ઉમદા ધાતુઓ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(A) મુખ્ય મુદ્દો: બાહ્યતમ કક્ષાની સમાન ઇલેક્ટ્રોનિક રચના ધરાવતા તત્વો માટે,કદ આયનીકરણ ઉર્જાનું મૂલ્ય નક્કી કરે છે. કદ જેટલું મોટું,આયનીકરણ ઉર્જાનું મૂલ્ય તેટલું ઓછું.
$II^{nd}$ $I.E$ માટે ઇલેક્ટ્રોનિક રચના:
$Zn^{+}$ આયન $(Z=30) = [Ar] 3d^{10} 4s^{1} - (1734 \ kJ/mol)$
$Cd^{+}$ આયન $(Z=48) = [Kr] 4d^{10} 5s^{1} - (1631 \ kJ/mol)$
$Hg^{+}$ આયન $(Z=80) = [Xe] 4f^{14} 5d^{10} 6s^{1} - (1809 \ kJ/mol)$
કારણ કે $Cd^{+}$ નું કદ $Zn^{+}$ કરતા મોટું છે,તેથી તેની $II^{nd}$ આયનીકરણ ઉર્જા ઓછી છે. લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે ($4f$ અને $5d$ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા નબળા સ્ક્રીનિંગને લીધે),$Hg^{+}$ ની $II^{nd}$ આયનીકરણ ઉર્જા વધારે છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $Zn > Cd < Hg$ છે અને વિકલ્પ $(A)$ સાચો જવાબ છે.

(B) સૌથી વધુ ઓક્સિડેશન અવસ્થા $(n-1) d^5 n s^2$ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે,જે $+7$ ની મહત્તમ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. આનું કારણ એ છે કે $(n-1) d$-ઇલેક્ટ્રોન $n s$-ઇલેક્ટ્રોન સાથે બંધ બનાવવામાં ભાગ લઈ શકે છે,કારણ કે તેમની ઉર્જા સ્તર સમાન હોય છે. આપેલી ગોઠવણીઓ માટે ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ નીચે મુજબ છે:
| ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી | ઓક્સિડેશન અવસ્થા |
| :--- | :--- |
| $(n-1) d^8 n s^2$ | $+2, +3, +4$ |
| $(n-1) d^3 n s^2$ | $+2, +3, +4, +5$ |
| $(n-1) d^5 n s^1$ | $+2, +3, +4, +5, +6$ |
| $(n-1) d^5 n s^2$ | $+2, +3, +4, +5, +6, +7$ |

(B) ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાઓ નીચે મુજબ છે:
$Cr = [Ar] 3d^{5} 4s^{1}$
$Mn = [Ar] 3d^{5} 4s^{2}$
વિધાન-$I$: $Cr$ ની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી $(IE_{1})$ $Mn$ કરતા ઓછી છે કારણ કે $Mn$ માં સ્થાયી અર્ધ-ભરાયેલી $d$-કક્ષક અને પૂર્ણ ભરાયેલી $s$-કક્ષક હોય છે,જેનાથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવો મુશ્કેલ બને છે. તેથી,વિધાન-$I$ સાચું છે.
વિધાન-$II$: $IE_{2}$ માટે,$Cr$ તેની સ્થાયી $3d^{5}$ રચના પ્રાપ્ત કરવા માટે $4s^{1}$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે,જ્યારે $Mn$ તેની $3d^{5} 4s^{2}$ રચનામાંથી $4s^{1}$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે. જોકે,$Cr$ ની $IE_{2}$ એ $Mn$ કરતા વધારે છે કારણ કે $Cr$ માંથી બીજો ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવાથી સ્થાયી $d^{5}$ રચના ખોરવાય છે. $IE_{3}$ માટે,$Mn$ નું મૂલ્ય વધારે છે કારણ કે તેમાં $Mn^{2+}$ ની સ્થાયી $d^{5}$ રચનામાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવાનો સમાવેશ થાય છે. તેથી,વિધાન-$II$ ખોટું છે.

(B) સ્પિન-ઓન્લી ચુંબકીય ચાકમાત્રાનું સૂત્ર $\mu = \sqrt{n(n+2)} \text{ BM}$ છે,જ્યાં $n$ એ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા છે.
આપેલ છે કે $\mu = \sqrt{35} \text{ BM}$,તેથી $\sqrt{n(n+2)} = \sqrt{35}$,જેનો અર્થ છે કે $n(n+2) = 35$.
$n$ માટે ઉકેલતા,આપણને $n^2 + 2n - 35 = 0$ મળે છે,જેના અવયવો $(n+7)(n-5) = 0$ થાય છે. $n$ ધન હોવો જોઈએ,તેથી $n = 5$.
$Mn^{2+}$ આયનની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Ar]3d^5$ છે,જેમાં $5$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
તેથી,$Mn^{2+}$ માટે,$\mu = \sqrt{5(5+2)} = \sqrt{35} \text{ BM}$ થાય છે.

(A) ચુંબકીય ચાકમાત્રાની ગણતરી $\mu = \sqrt{n(n+2)}$ $B$.$M$. સૂત્ર દ્વારા કરવામાં આવે છે,જ્યાં $n$ એ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા છે.
$1$. $\text{Cr}^{2+}: [Ar]3d^4 \implies n=4$,$\mu = \sqrt{4(4+2)} = \sqrt{24} \approx 4.90$ $B$.$M$.
$2$. $\text{Ni}^{2+}: [Ar]3d^8 \implies n=2$,$\mu = \sqrt{2(2+2)} = \sqrt{8} \approx 2.83$ $B$.$M$.
$3$. $\text{Cu}^{2+}: [Ar]3d^9 \implies n=1$,$\mu = \sqrt{1(1+2)} = \sqrt{3} \approx 1.73$ $B$.$M$.
$4$. $\text{Co}^{2+}: [Ar]3d^7 \implies n=3$,$\mu = \sqrt{3(3+2)} = \sqrt{15} \approx 3.87$ $B$.$M$.
મૂલ્યોની સરખામણી કરતા,$\text{Cr}^{2+}$ માં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સૌથી વધુ $(n=4)$ છે,તેથી તેની ચુંબકીય ચાકમાત્રા સૌથી વધુ છે.

(B) જ્યારે $H, C, N$ જેવા નાના પરમાણુઓ સંક્રાંતિ ધાતુઓની સ્ફટિક લેટીસમાં ફસાય છે ત્યારે આંતરાલીય સંયોજનો બને છે.
તેમની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ નીચે મુજબ છે:
$1$. તેમના ગલનબિંદુ ઊંચા હોય છે,જે શુદ્ધ ધાતુઓ કરતા પણ વધારે હોય છે.
$2$. તેઓ ખૂબ જ સખત હોય છે (કેટલાકની સખતાઈ હીરાની નજીક હોય છે).
$3$. તેઓ ધાત્વીય વાહકતા જાળવી રાખે છે.
$4$. તેઓ રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય અને સામાન્ય રીતે અ-સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક હોય છે.
તેઓ અત્યંત સખત હોવાથી અને ધાત્વીય ગુણધર્મો ધરાવતા હોવાથી,'તેઓ ખૂબ જ નરમ અને આયનીય છે' તે વિધાન ખોટું છે. તેથી,વિકલ્પ $B$ સાચો જવાબ છે.

(C) સૌથી વધુ મેંગેનીઝ ફ્લોરાઈડ $MnF_4$ છે (Mn ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+4$ છે).
સૌથી વધુ મેંગેનીઝ ઓક્સાઈડ $Mn_2O_7$ છે (Mn ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+7$ છે).
તફાવત $|x| = |7 - 4| = 3$.
આપણે $3$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા આયનો ઓળખવાના છે:
$Sc^{3+}$: $[Ar] 3d^0$,અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન = $0$.
$Zn^{2+}$: $[Ar] 3d^{10}$,અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન = $0$.
$V^{2+}$: $[Ar] 3d^3$,અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન = $3$.
$Fe^{2+}$: $[Ar] 3d^6$,અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન = $4$.
$Co^{2+}$: $[Ar] 3d^7$,અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન = $3$.
આમ,$V^{2+}$ અને $Co^{2+}$ પાસે $3$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે.

(D) આપેલા તત્વોની ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાઓ નીચે મુજબ છે:
$Eu (63): [Xe] 4f^7 6s^2$
$Gd (64): [Xe] 4f^7 5d^1 6s^2$
$Dy (66): [Xe] 4f^{10} 6s^2$
$Ho (67): [Xe] 4f^{11} 6s^2$
$Yb (70): [Xe] 4f^{14} 6s^2$
$Lu (71): [Xe] 4f^{14} 5d^1 6s^2$
$Tm (69): [Xe] 4f^{13} 6s^2$
$Hf (72): [Xe] 4f^{14} 5d^2 6s^2$
$4f$ કક્ષકમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યાની સરખામણી કરતા:
જોડી $A$ ($Eu$ અને $Gd$): બંનેમાં $4f$ કક્ષકમાં $7$ ઇલેક્ટ્રોન છે. (સાચું)
જોડી $B$ ($Dy$ અને $Ho$): $Dy$ માં $10$ અને $Ho$ માં $11$ ઇલેક્ટ્રોન છે. (ખોટું)
જોડી $C$ ($Yb$ અને $Hf$): બંનેમાં $4f$ કક્ષકમાં $14$ ઇલેક્ટ્રોન છે. (સાચું)
જોડી $D$ ($Lu$ અને $Tm$): $Lu$ માં $14$ અને $Tm$ માં $13$ ઇલેક્ટ્રોન છે. (ખોટું)
તેથી,જોડી $A$ અને $C$ સાચી છે.

(D) બોરેક્સ બીડ કસોટીનો ઉપયોગ સંક્રાંતિ ધાતુ આયનોને ઓળખવા માટે થાય છે જે ઓક્સિડેશન અથવા રિડક્શન જ્યોતમાં રંગીન મણકા બનાવે છે.
આપેલા આયનોમાંથી,$Fe^{2+}$,$Fe^{3+}$ અને $Cr^{2+}$ એ સંક્રાંતિ ધાતુ આયનો છે જે રંગીન મણકા બનાવે છે,જ્યારે $Zn^{2+}$ રંગહીન મણકો બનાવે છે અને તેને નકારાત્મક કસોટી ગણવામાં આવે છે.
આયનીકરણ એન્થાલ્પી સામાન્ય રીતે અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર અને ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાની સ્થિરતામાં વધારા સાથે વધે છે.
$Fe^{3+}$ પાસે સ્થિર અર્ધ-પૂર્ણ $d^5$ ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $([Ar] 3d^5)$ છે અને $Fe^{2+}$ તથા $Cr^{2+}$ ની તુલનામાં વધુ અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર ધરાવે છે,જેના પરિણામે આપેલા વિકલ્પોમાં તેની આયનીકરણ એન્થાલ્પી સૌથી વધુ છે.
તેથી,સાચો આયન $Fe^{3+}$ છે.

(A) જો આયનમાં એક અથવા વધુ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય તો તે પેરામેગ્નેટિક (અનુચુંબકીય) હોય છે.
$1$. $Mn^{2+}$ $([Ar] 3d^5)$: $5$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન (પેરામેગ્નેટિક).
$2$. $Cu^{2+}$ $([Ar] 3d^9)$: $1$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન (પેરામેગ્નેટિક).
$3$. $Zn^{2+}$ $([Ar] 3d^{10})$: $0$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન (ડાયામેગ્નેટિક).
$4$. $Yb^{2+}$ $([Xe] 4f^{14})$: $0$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન (ડાયામેગ્નેટિક).
$5$. $Sc^{3+}$ $([Ar] 3d^0)$: $0$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન (ડાયામેગ્નેટિક).
$6$. $La^{3+}$ $([Xe] 4f^0)$: $0$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન (ડાયામેગ્નેટિક).
$7$. $Gd^{3+}$ $([Xe] 4f^7)$: $7$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન (પેરામેગ્નેટિક).
$8$. $Lu^{3+}$ $([Xe] 4f^{14})$: $0$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન (ડાયામેગ્નેટિક).
$9$. $Ti^{4+}$ $([Ar] 3d^0)$: $0$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન (ડાયામેગ્નેટિક).
$10$. $Ce^{4+}$ $([Xe] 4f^0)$: $0$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન (ડાયામેગ્નેટિક).
પેરામેગ્નેટિક આયનો $Mn^{2+}$,$Cu^{2+}$,અને $Gd^{3+}$ છે.
પેરામેગ્નેટિક આયનોની કુલ સંખ્યા = $3$.