General Characteristics Questions in Hindi

(D) तांबे के सिक्के पर जिंक $(Zn)$ की इलेक्ट्रोप्लेटिंग की जाती है और फिर उसे उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है।
गर्म करने के दौरान,जिंक के परमाणु तांबे के जालक (lattice) में विसरित होकर एक मिश्र धातु बनाते हैं।
परिणामी मिश्र धातु पीतल (Brass) है,जिसका विशिष्ट सुनहरा रंग होता है।
यह इसलिए होता है क्योंकि जिंक तांबे के माध्यम से स्थानांतरित होकर पीतल मिश्र धातु का $\alpha$-रूप बनाता है (जहाँ $Cu$ का प्रतिशत $> 65 \%$ और $Zn$ का $< 35 \%$ होता है)।
$Zn + Cu \xrightarrow{\Delta} \text{Brass (सुनहरा रंग)}$.
अतः,सही विकल्प $(D)$ है।

(D) क्यूप्रस $(Cu^{+})$ और क्यूप्रिक $(Cu^{2+})$ आयनों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इस प्रकार हैं:
$Cu^{+} = [Ar] 3d^{10} 4s^{0}$
$Cu^{2+} = [Ar] 3d^{9} 4s^{0}$
यद्यपि $Cu^{+}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास अधिक स्थिर है,फिर भी ठोस अवस्था में $Cu^{2+}$ यौगिक अधिक स्थिर होते हैं।
इसका मुख्य कारण यह है कि $Cu$ की $2^{nd}$ आयनन ऊर्जा $(IP)$ इतनी अधिक नहीं है कि वह $Cu^{2+}$ के निर्माण को रोक सके,और $Cu^{2+}$ के उच्च आवेश घनत्व के कारण आयनिक यौगिकों में जालक ऊर्जा $Cu^{+}$ यौगिकों की तुलना में काफी अधिक होती है।
जालक ऊर्जा में यह भारी मात्रा में मुक्ति दूसरे इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की भरपाई कर देती है।

(D) उत्कृष्ट धातुओं को नम हवा में ऑक्सीकरण और संक्षारण के प्रति उनके प्रतिरोध द्वारा परिभाषित किया जाता है।
वे एसिड और बेस जैसे कई सामान्य अभिकर्मकों के प्रति रासायनिक रूप से निष्क्रिय होते हैं।
यह रासायनिक स्थिरता ही मुख्य कारण है कि उन्हें उत्कृष्ट धातुओं के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

(A) मुख्य बिंदु: बाह्यतम कोश के समान इलेक्ट्रॉनिक विन्यास वाले तत्वों के लिए,आकार आयनन ऊर्जा का मान निर्धारित करता है। आकार जितना बड़ा होगा,आयनन ऊर्जा का मान उतना ही कम होगा।
$II^{nd}$ $I.E$ के लिए इलेक्ट्रॉनिक विन्यास:
$Zn^{+}$ आयन $(Z=30) = [Ar] 3d^{10} 4s^{1} - (1734 \ kJ/mol)$
$Cd^{+}$ आयन $(Z=48) = [Kr] 4d^{10} 5s^{1} - (1631 \ kJ/mol)$
$Hg^{+}$ आयन $(Z=80) = [Xe] 4f^{14} 5d^{10} 6s^{1} - (1809 \ kJ/mol)$
चूंकि $Cd^{+}$ का आकार $Zn^{+}$ से बड़ा है,इसलिए इसकी $II^{nd}$ आयनन ऊर्जा कम है। लैंथेनॉइड संकुचन (अर्थात $4f$ और $5d$ इलेक्ट्रॉनों द्वारा खराब परिरक्षण) के कारण,$Hg^{+}$ की $II^{nd}$ आयनन ऊर्जा अधिक है।
अतः,सही क्रम $Zn > Cd < Hg$ है और विकल्प $(A)$ सही उत्तर है।

(B) उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था $(n-1) d^5 n s^2$ द्वारा प्राप्त की जाती है,जो $+7$ की अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था के अनुरूप है। इसका कारण यह है कि $(n-1) d$-इलेक्ट्रॉन $n s$-इलेक्ट्रॉनों के साथ बंधन में भाग ले सकते हैं,क्योंकि उनके ऊर्जा स्तर तुलनीय होते हैं। दिए गए विन्यासों के लिए ऑक्सीकरण अवस्थाएं नीचे दी गई हैं:
| इलेक्ट्रॉनिक विन्यास | ऑक्सीकरण अवस्था |
| :--- | :--- |
| $(n-1) d^8 n s^2$ | $+2, +3, +4$ |
| $(n-1) d^3 n s^2$ | $+2, +3, +4, +5$ |
| $(n-1) d^5 n s^1$ | $+2, +3, +4, +5, +6$ |
| $(n-1) d^5 n s^2$ | $+2, +3, +4, +5, +6, +7$ |

(B) इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इस प्रकार हैं:
$Cr = [Ar] 3d^{5} 4s^{1}$
$Mn = [Ar] 3d^{5} 4s^{2}$
कथन-$I$: $Cr$ की प्रथम आयनन एन्थैल्पी $(IE_{1})$ $Mn$ से कम है क्योंकि $Mn$ में एक स्थिर अर्ध-पूर्ण $d$-उपकोश और पूर्ण $s$-उपकोश होता है,जिससे इलेक्ट्रॉन निकालना कठिन हो जाता है। अतः,कथन-$I$ सही है।
कथन-$II$: $IE_{2}$ के लिए,$Cr$ अपने स्थिर $3d^{5}$ विन्यास को प्राप्त करने के लिए $4s^{1}$ इलेक्ट्रॉन खो देता है,जबकि $Mn$ अपने $3d^{5} 4s^{2}$ विन्यास से $4s^{1}$ इलेक्ट्रॉन खोता है। हालाँकि,$Cr$ की $IE_{2}$,$Mn$ से अधिक है क्योंकि $Cr$ से दूसरा इलेक्ट्रॉन निकालने पर स्थिर $d^{5}$ विन्यास बाधित होता है। $IE_{3}$ के लिए,$Mn$ का मान अधिक है क्योंकि इसमें $Mn^{2+}$ के स्थिर $d^{5}$ विन्यास से इलेक्ट्रॉन निकालना शामिल है। इसलिए,कथन-$II$ गलत है।

(B) स्पिन-ओनली चुंबकीय आघूर्ण का सूत्र $\mu = \sqrt{n(n+2)} \text{ BM}$ है,जहाँ $n$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
दिया गया है कि $\mu = \sqrt{35} \text{ BM}$,इसलिए $\sqrt{n(n+2)} = \sqrt{35}$,जिसका अर्थ है $n(n+2) = 35$।
$n$ के लिए हल करने पर,हमें $n^2 + 2n - 35 = 0$ प्राप्त होता है,जिसके गुणनखंड $(n+7)(n-5) = 0$ हैं। चूँकि $n$ धनात्मक होना चाहिए,इसलिए $n = 5$।
$Mn^{2+}$ आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[Ar]3d^5$ है,जिसमें $5$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं।
अतः,$Mn^{2+}$ के लिए,$\mu = \sqrt{5(5+2)} = \sqrt{35} \text{ BM}$ होता है।

(A) चुंबकीय आघूर्ण की गणना $\mu = \sqrt{n(n+2)}$ $B$.$M$. सूत्र द्वारा की जाती है,जहाँ $n$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है।
$1$. $\text{Cr}^{2+}: [Ar]3d^4 \implies n=4$,$\mu = \sqrt{4(4+2)} = \sqrt{24} \approx 4.90$ $B$.$M$.
$2$. $\text{Ni}^{2+}: [Ar]3d^8 \implies n=2$,$\mu = \sqrt{2(2+2)} = \sqrt{8} \approx 2.83$ $B$.$M$.
$3$. $\text{Cu}^{2+}: [Ar]3d^9 \implies n=1$,$\mu = \sqrt{1(1+2)} = \sqrt{3} \approx 1.73$ $B$.$M$.
$4$. $\text{Co}^{2+}: [Ar]3d^7 \implies n=3$,$\mu = \sqrt{3(3+2)} = \sqrt{15} \approx 3.87$ $B$.$M$.
मानों की तुलना करने पर,$\text{Cr}^{2+}$ में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या सबसे अधिक $(n=4)$ है,इसलिए इसका चुंबकीय आघूर्ण सबसे अधिक है।

(B) जब $H, C, N$ जैसे छोटे परमाणु संक्रमण धातुओं के क्रिस्टल जालक में फंस जाते हैं,तो अंतराकाशी यौगिक बनते हैं।
इनकी मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं:
$1$. इनके गलनांक उच्च होते हैं,जो शुद्ध धातुओं से भी अधिक होते हैं।
$2$. ये बहुत कठोर होते हैं (कुछ की कठोरता हीरे के करीब होती है)।
$3$. ये धात्विक चालकता बनाए रखते हैं।
$4$. ये रासायनिक रूप से निष्क्रिय और आमतौर पर गैर-स्टोइकोमेट्रिक होते हैं।
चूंकि ये अत्यंत कठोर होते हैं और धात्विक गुण प्रदर्शित करते हैं,इसलिए यह कथन कि 'ये बहुत नरम और आयनिक होते हैं' गलत है। अतः,विकल्प $B$ सही उत्तर है।

(C) उच्चतम मैंगनीज फ्लोराइड $MnF_4$ है (Mn की ऑक्सीकरण अवस्था $+4$ है)।
उच्चतम मैंगनीज ऑक्साइड $Mn_2O_7$ है (Mn की ऑक्सीकरण अवस्था $+7$ है)।
अंतर $|x| = |7 - 4| = 3$.
हमें $3$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों वाले आयनों की पहचान करनी है:
$Sc^{3+}$: $[Ar] 3d^0$,अयुग्मित इलेक्ट्रॉन = $0$.
$Zn^{2+}$: $[Ar] 3d^{10}$,अयुग्मित इलेक्ट्रॉन = $0$.
$V^{2+}$: $[Ar] 3d^3$,अयुग्मित इलेक्ट्रॉन = $3$.
$Fe^{2+}$: $[Ar] 3d^6$,अयुग्मित इलेक्ट्रॉन = $4$.
$Co^{2+}$: $[Ar] 3d^7$,अयुग्मित इलेक्ट्रॉन = $3$.
अतः,$V^{2+}$ और $Co^{2+}$ में $3$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं।

(D) दिए गए तत्वों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इस प्रकार है:
$Eu (63): [Xe] 4f^7 6s^2$
$Gd (64): [Xe] 4f^7 5d^1 6s^2$
$Dy (66): [Xe] 4f^{10} 6s^2$
$Ho (67): [Xe] 4f^{11} 6s^2$
$Yb (70): [Xe] 4f^{14} 6s^2$
$Lu (71): [Xe] 4f^{14} 5d^1 6s^2$
$Tm (69): [Xe] 4f^{13} 6s^2$
$Hf (72): [Xe] 4f^{14} 5d^2 6s^2$
$4f$ कक्षक में इलेक्ट्रॉनों की संख्या की तुलना करने पर:
युग्म $A$ ($Eu$ और $Gd$): दोनों में $4f$ कक्षक में $7$ इलेक्ट्रॉन हैं। (सही)
युग्म $B$ ($Dy$ और $Ho$): $Dy$ में $10$ और $Ho$ में $11$ इलेक्ट्रॉन हैं। (गलत)
युग्म $C$ ($Yb$ और $Hf$): दोनों में $4f$ कक्षक में $14$ इलेक्ट्रॉन हैं। (सही)
युग्म $D$ ($Lu$ और $Tm$): $Lu$ में $14$ और $Tm$ में $13$ इलेक्ट्रॉन हैं। (गलत)
अतः,युग्म $A$ और $C$ सही हैं।

(D) बोरेक्स बीड परीक्षण का उपयोग उन संक्रमण धातु आयनों की पहचान करने के लिए किया जाता है जो ऑक्सीकरण या अपचयन ज्वाला में रंगीन मनके बनाते हैं।
दिए गए आयनों में से,$Fe^{2+}$,$Fe^{3+}$ और $Cr^{2+}$ संक्रमण धातु आयन हैं जो रंगीन मनके उत्पन्न करते हैं,जबकि $Zn^{2+}$ रंगहीन मनका बनाता है और इसे नकारात्मक परीक्षण माना जाता है।
आयनन एन्थैल्पी आमतौर पर प्रभावी नाभिकीय आवेश और इलेक्ट्रॉनिक विन्यास की स्थिरता में वृद्धि के साथ बढ़ती है।
$Fe^{3+}$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास स्थिर अर्ध-पूर्ण $d^5$ $([Ar] 3d^5)$ है और $Fe^{2+}$ तथा $Cr^{2+}$ की तुलना में इसका प्रभावी नाभिकीय आवेश अधिक है,जिसके परिणामस्वरूप दिए गए विकल्पों में इसकी आयनन एन्थैल्पी सबसे अधिक है।
अतः,सही आयन $Fe^{3+}$ है।

(A) यदि किसी आयन में एक या अधिक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं,तो वह अनुचुंबकीय (paramagnetic) होता है।
$1$. $Mn^{2+}$ $([Ar] 3d^5)$: $5$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (अनुचुंबकीय)।
$2$. $Cu^{2+}$ $([Ar] 3d^9)$: $1$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (अनुचुंबकीय)।
$3$. $Zn^{2+}$ $([Ar] 3d^{10})$: $0$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (प्रतिचुंबकीय)।
$4$. $Yb^{2+}$ $([Xe] 4f^{14})$: $0$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (प्रतिचुंबकीय)।
$5$. $Sc^{3+}$ $([Ar] 3d^0)$: $0$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (प्रतिचुंबकीय)।
$6$. $La^{3+}$ $([Xe] 4f^0)$: $0$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (प्रतिचुंबकीय)।
$7$. $Gd^{3+}$ $([Xe] 4f^7)$: $7$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (अनुचुंबकीय)।
$8$. $Lu^{3+}$ $([Xe] 4f^{14})$: $0$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (प्रतिचुंबकीय)।
$9$. $Ti^{4+}$ $([Ar] 3d^0)$: $0$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (प्रतिचुंबकीय)।
$10$. $Ce^{4+}$ $([Xe] 4f^0)$: $0$ अयुग्मित इलेक्ट्रॉन (प्रतिचुंबकीय)।
अनुचुंबकीय आयन $Mn^{2+}$,$Cu^{2+}$,और $Gd^{3+}$ हैं।
अनुचुंबकीय आयनों की कुल संख्या = $3$.