Lanthanoids and Actinoids Questions in Gujarati

(B) લેન્થેનાઇડ્સ $(Ln)$ હેલોજન $(X_2)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ટ્રાયહેલાઇડ્સ $(LnX_3)$ બનાવે છે.
જ્યારે ઓક્સિજન $(O_2)$ માં બાળવામાં આવે છે,ત્યારે તેઓ સેસ્ક્યુઓક્સાઇડ્સ $(Ln_2O_3)$ બનાવે છે.
જ્યારે નાઇટ્રોજન $(N_2)$ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેઓ નાઇટ્રાઇડ્સ $(LnN)$ બનાવે છે.
તેથી,$X = LnX_3$,$Y = Ln_2O_3$,અને $Z = LnN$.

(C) આવર્ત કોષ્ટકમાં લેન્થેનોઇડ્સ પછીના તત્વો લેન્થેનોઇડ સંકોચનથી પ્રભાવિત થાય છે।
ઉદાહરણ તરીકે, ઝિર્કોનિયમ $(Zr)$ ધાતુની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા (આવર્ત $-5$ નું સંક્રાંતિ તત્વ) $159 \ pm$ છે અને હેફનિયમ $(Hf)$ ની (સંબંધિત આવર્ત $-6$ નું તત્વ) $156 \ pm$ છે।
ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $40$ થી વધીને $72$ થાય છે અને પરમાણ્વીય દળ $91.22$ થી વધીને $178.49 \ g/mol$ થાય છે તેમ છતાં ત્રિજ્યા ખૂબ જ સમાન છે।
દળમાં વધારો અને લગભગ અપરિવર્તિત ત્રિજ્યા ઘનતામાં $6.51$ થી $13.35 \ g/cm^3$ સુધીનો તીવ્ર વધારો લાવે છે।
તેથી, ઝિર્કોનિયમ અને હેફનિયમ ખૂબ જ સમાન રાસાયણિક વર્તણૂક ધરાવે છે, કારણ કે તેમની ત્રિજ્યા અને ઇલેક્ટ્રોન રચનાઓ ખૂબ જ સમાન છે।
લેટીસ ઉર્જા, સોલ્વેશન ઉર્જા અને સંકીર્ણ સંયોજનોના સ્થિરતા અચળાંકો જેવા ત્રિજ્યા-આધારિત ગુણધર્મો પણ સમાન છે।

(A) એક્ટિનોઇડ્સમાં $5f$,$6d$ અને $7s$ ઉર્જા સ્તરો સમાન ઉર્જા ધરાવે છે.
આ નાના ઉર્જા તફાવતને કારણે,આ તમામ કક્ષકોના ઇલેક્ટ્રોન બંધનમાં ભાગ લઈ શકે છે,જેના પરિણામે ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની સંખ્યા વધુ જોવા મળે છે.
તેની સરખામણીમાં,લેન્થેનોઇડ્સમાં $4f$ કક્ષકો ખૂબ અંદરની તરફ હોય છે અને $5d$ કક્ષકોની તુલનામાં ઘણો મોટો ઉર્જા તફાવત ધરાવે છે,જે ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની સંખ્યાને મર્યાદિત કરે છે.

(D) લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં,જેમ આપણે $La$ $(Z=57)$ થી $Lu$ $(Z=71)$ તરફ જઈએ છીએ,તેમ $+3$ આયનોની આયનીય ત્રિજ્યામાં નિયમિત ઘટાડો થાય છે. આ ઘટનાને લેન્થેનોઇડ સંકોચન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ ઘટાડો એટલા માટે થાય છે કારણ કે $4f$ ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરાય છે,જે વધતા પરમાણ્વીય ક્રમાંક સામે નબળું શીલ્ડિંગ પૂરું પાડે છે,જેના પરિણામે કેન્દ્ર અને બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચે આકર્ષણ વધે છે.
પરમાણ્વીય ક્રમાંક આ મુજબ છે: $La$ $(57)$,$Ce$ $(58)$,$Pm$ $(61)$,અને $Yb$ $(70)$.
તેથી,આયનીય ત્રિજ્યાનો ક્રમ $La^{+3} > Ce^{+3} > Pm^{+3} > Yb^{+3}$ છે,જે $Yb^{+3} < Pm^{+3} < Ce^{+3} < La^{+3}$ ને સમાન છે.

(B) લેન્થેનાઇડ શ્રેણીમાં,લેન્થેનાઇડ સંકોચનને કારણે $Ln^{3+}$ આયનોની આયનીય ત્રિજ્યા ઘટે છે.
જેમ $Ln^{3+}$ કેટાયનનું કદ ઘટે છે,તેમ $Ln-OH$ બંધ વધુ સહસંયોજક અને ઓછો આયનીય બને છે.
બેઝિકતા એ $OH^-$ આયનો મુક્ત કરવાની સરળતા સાથે સીધી રીતે સંબંધિત હોવાથી,આયનીય લાક્ષણિકતામાં ઘટાડો થવાથી બેઝિકતામાં ઘટાડો થાય છે.
તેથી,લેન્થેનાઇડ હાઇડ્રોક્સાઇડની બેઝિકતા $La(OH)_3$ થી $Lu(OH)_3$ સુધી ઘટે છે.

(A) $Yb$ $(Z=70)$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^{14} 6s^2$ છે.
આમ,$Yb^{3+}$ ની રચના $[Xe] 4f^{13}$ થાય છે.
તેમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોવા છતાં,$Yb^{3+}$ આયનો જલીય દ્રાવણમાં રંગહીન હોય છે કારણ કે દ્રશ્યમાન વિભાગમાં $f-f$ સંક્રમણ જોવા મળતું નથી.
તેથી,$Yb^{3+}$ ગુલાબી છે તેવું વિધાન ખોટું છે.

(C) $Ce$ $(Z = 58)$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $[Xe] 4f^1 5d^1 6s^2$ છે.
ચાર ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને,તે $Xe$ $([Xe])$ ની સ્થાયી નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી રચના પ્રાપ્ત કરે છે,જે $Ce$ માટે $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાને સ્થાયી બનાવે છે.

(C) લેન્થેનોઇડ સંકોચન એટલે $La$ $(Z=57)$ થી $Lu$ $(Z=71)$ સુધી પરમાણુ ક્રમાંક વધવાની સાથે લેન્થેનોઇડ તત્વોની પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજ્યામાં થતો ક્રમિક ઘટાડો.
આ $4f$ ઇલેક્ટ્રોનની નબળી શીલ્ડિંગ અસરને કારણે થાય છે,જેનાથી અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર વધે છે અને સંયોજકતા કક્ષા કેન્દ્રની નજીક ખેંચાય છે.

(A) આપેલા લેન્થેનોઇડ્સની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા નીચે મુજબ છે:
$Eu = 199 \text{ pm}$
$Ce = 183 \text{ pm}$
$Nd = 181 \text{ pm}$
$Ho = 176 \text{ pm}$
તેથી, પરમાણ્વીય ત્રિજ્યાનો સાચો ક્રમ $Eu > Ce > Nd > Ho$ છે.

(D) લેન્થેનોઇડ આયનોનો રંગ અયુગ્મિત $f$-ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી પર આધાર રાખે છે.
$La^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^0$ છે (કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન નથી).
$Gd^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^7$ છે (અર્ધ-પૂર્ણ,સ્થિર).
$Lu^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^{14}$ છે (પૂર્ણ ભરાયેલી,કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન નથી).
$Sm^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^5$ છે,જેમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી તે $f-f$ સંક્રમણને કારણે પીળો રંગ દર્શાવે છે.

(D) એક્ટિનોઇડ્સ $5f$,$6d$ અને $7s$ કક્ષકોની સમાન ઊર્જાને કારણે વિવિધ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
નેપ્ચ્યુનિયમ $(Np)$ અને પ્લુટોનિયમ $(Pu)$ એક્ટિનોઇડ્સમાં મહત્તમ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે,જે $+7$ સુધી પહોંચે છે.
આ વિશાળ શ્રેણી શક્ય છે કારણ કે $5f$,$6d$ અને $7s$ કક્ષકોના ઊર્જા સ્તરો ખૂબ નજીક છે,જે વધુ ઇલેક્ટ્રોનને બંધ નિર્માણમાં ભાગ લેવાની મંજૂરી આપે છે.

(D) $U$ $(Z=92)$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Rn] 5f^3 6d^1 7s^2$ છે. $U$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવતી મહત્તમ ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+6$ છે.
$Pu$ $(Z=94)$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Rn] 5f^6 7s^2$ છે. $Pu$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવતી મહત્તમ ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+7$ છે.

(B) આપેલ ઇલેક્ટ્રોનિક કોન્ફિગરેશન $[Rn]\, 7s^2\, 5f^3\, 6d^1$ છે.
$1$. મહત્તમ મુખ્ય ક્વોન્ટમ આંક $(n)$ $7$ છે,જે દર્શાવે છે કે તત્વ $7$મા આવર્તમાં છે.
$2$. છેલ્લો ઇલેક્ટ્રોન $5f$ કક્ષકમાં દાખલ થાય છે,તેથી તે $f$-વિભાગનું તત્વ છે.
$3$. બધા જ $f$-વિભાગના તત્વો સમૂહ $3$ $(III\, B)$ માં આવે છે.
તેથી,તત્વ $7$મા આવર્ત,સમૂહ $3$ $(III\, B)$ અને $f$-વિભાગમાં આવશે.

(D) લેન્થેનમ $(Z=57)$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 5d^1 6s^2$ છે.
$4f$ કક્ષક ભરવાની શરૂઆત સીરિયમ $(Z=58)$ થી થાય છે,જેની રચના $[Xe] 4f^1 5d^1 6s^2$ છે.
જેમ જેમ આપણે લેન્થેનાઇડ શ્રેણીમાં આગળ વધીએ છીએ,તેમ ઇલેક્ટ્રોન $4f$ પેટાકોષમાં ઉમેરાય છે.
$4f$ કક્ષકમાં યુગ્મીકરણ ત્યારે શરૂ થાય છે જ્યારે $8$મો ઇલેક્ટ્રોન $4f$ પેટાકોષમાં પ્રવેશે છે,જે ગેડોલિનિયમ $(Z=64)$ પછીના તત્વ ટેર્બિયમ $(Z=65)$ માટે સાચું છે.
ગેડોલિનિયમ $(Z=64)$ ની રચના $[Xe] 4f^7 5d^1 6s^2$ છે,અને ટેર્બિયમ $(Z=65)$ માં $8$મો ઇલેક્ટ્રોન $4f$ કક્ષકમાં યુગ્મીકરણ કરે છે.

(D) લેન્થેનોઇડ હાઇડ્રોક્સાઇડ $Ln(OH)_3$ ની બેઝિકતા લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે $Ln^{3+}$ આયનની આયનીય ત્રિજ્યા ઘટવાની સાથે ઘટે છે.
લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં $Pr$ થી $Er$ તરફ જતાં,આયનીય ત્રિજ્યા ઘટે છે $(Pr^{3+} > Sm^{3+} > Gd^{3+} > Er^{3+})$.
તેથી,બેઝિકતાનો ક્રમ $Pr(OH)_3 > Sm^{3+} > Gd(OH)_3 > Er(OH)_3$ છે.
એસિડિકતા એ બેઝિકતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોવાથી,સૌથી વધુ એસિડિક સંયોજન તે છે જેની આયનીય ત્રિજ્યા સૌથી નાની છે,જે $Er(OH)_3$ છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોનિક કોન્ફિગરેશન $[Xe]\, 4f^{7}\, 5d^{1}\, 6s^{2}$ એ ગેડોલિનિયમ ($Gd$,પરમાણુ ક્રમાંક $64$) માટે છે.
$Gd$ એ લેન્થેનોઇડ શ્રેણીનું તત્વ છે,જે $f-$બ્લોક તત્વો છે,$d-$બ્લોક નથી.
તેથી,તે $d-$બ્લોકમાં છે તેવું વિધાન ખોટું છે.
$Gd$ પાસે $4f$ કક્ષકમાં $7$ અને $5d$ કક્ષકમાં $1$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે,જે કુલ $8$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન થાય છે,જે લેન્થેનોઇડ્સમાં મહત્તમ છે.
તે કુદરતી રીતે મળી આવતું તત્વ છે.

(D) લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે,$f$-બ્લોક તત્વોની આયનીય ત્રિજ્યા $La$ થી $Lu$ તરફ જતાં ઘટે છે કારણ કે પરમાણુ ક્રમાંક વધે છે.
પરમાણુ ક્રમાંક $La (57), Ce (58), Pm (61)$ અને $Yb (70)$ હોવાથી,આયનીય ત્રિજ્યાનો ક્રમ $La^{3+} > Ce^{3+} > Pm^{3+} > Yb^{3+}$ થાય છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $Yb^{3+} < Pm^{3+} < Ce^{3+} < La^{3+}$ છે.

(A) $58$ પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતા તત્વ (સીરિયમ,$Ce$) ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $[Xe] \ 4f^1 \ 5d^1 \ 6s^2$ છે.
છેલ્લો ઇલેક્ટ્રોન $4f$ કક્ષકમાં દાખલ થતો હોવાથી,તે લેન્થેનોઇડ તત્વ છે.
બધા લેન્થેનોઇડ તત્વો આવર્ત કોષ્ટકના $III-B$ સમૂહ (અથવા સમૂહ $3$) અને $6^{th}$ આવર્તમાં આવે છે.

(B) $1$. એક્ટિનોઇડ-ઓક્સિજન બંધના વધુ આયનીય સ્વભાવને કારણે લેન્થેનોઇડ હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ એક્ટિનોઇડ હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ કરતા ઓછા બેઝિક હોય છે. આ વિધાન સાચું છે.
$2$. લેન્થેનોઇડ્સ સામાન્ય રીતે ઓક્સોકેશન્સ (જેમ કે $UO_2^{2+}$ અથવા $PuO_2^{2+}$) બનાવતા નથી,જ્યારે એક્ટિનોઇડ્સ સ્થિર ઓક્સોકેશન્સ બનાવવા માટે જાણીતા છે. તેથી,લેન્થેનોઇડ્સ ઓક્સોકેશન્સ બનાવે છે તે વિધાન ખોટું છે.
$3$. લેન્થેનોઇડ્સમાં,માત્ર પ્રોમિથિયમ $(Pm)$ રેડિયોએક્ટિવ છે. આ વિધાન સાચું છે.
$4$. એક્ટિનોઇડ્સ $UO_2^{2+}$ અને $PuO_2^{2+}$ જેવા ઓક્સોકેશન્સ બનાવવા માટે જાણીતા છે. આ વિધાન સાચું છે.

(D) લોરેન્સિયમ $(Z = 103)$ એ એક્ટિનાઇડ શ્રેણીનું છેલ્લું તત્વ છે.
લોરેન્સિયમની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Rn] \, 5f^{14} \, 6d^1 \, 7s^2$ છે.
ઐતિહાસિક રીતે ચર્ચા હોવા છતાં,પ્રાયોગિક અને સૈદ્ધાંતિક અભ્યાસો પુષ્ટિ કરે છે કે ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ કોન્ફિગરેશનમાં $6d$ ઓર્બિટલ ભરાયેલી હોય છે.

(A) લેન્થેનોઇડ સંકોચન એ પરમાણુ ક્રમાંક વધવાની સાથે લેન્થેનોઇડ્સની પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજ્યામાં થતો સતત ઘટાડો છે.
$1$. $Zr$ ($4d$ શ્રેણી) અને $Hf$ ($5d$ શ્રેણી) વચ્ચેના કદમાં સમાનતા એ લેન્થેનોઇડ સંકોચનનું સીધું પરિણામ છે.
$2$. $Zr$ અને $Hf$ સમાન કદ અને રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવતા હોવાથી,તેઓ કુદરતમાં સાથે જોવા મળે છે.
$3$. છઠ્ઠા આવર્તના તત્વોની ઊંચી ઘનતા પણ લેન્થેનોઇડ સંકોચનનું પરિણામ છે,કારણ કે પરમાણુઓનું કદ ઘટે છે જ્યારે દળ વધે છે.
$4$. $5d$ શ્રેણીના તત્વોની $IE_1$ (પ્રથમ આયનીકરણ ઉર્જા) સામાન્ય રીતે $3d$ અને $4d$ શ્રેણીના તત્વો કરતા વધારે હોય છે,પરંતુ આ મુખ્યત્વે $4f$ ઇલેક્ટ્રોનની નબળી શીલ્ડિંગ અસર અને વધેલા અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભારને કારણે છે,જે અન્ય વિકલ્પોના સંદર્ભમાં સંકોચનનું સીધું પરિણામ નથી.

(C) એક્ટિનોઇડ શ્રેણીમાં $89$ થી $103$ પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતા તત્વોનો સમાવેશ થાય છે.
$U$ (યુરેનિયમ,$Z=92$) એક્ટિનોઇડ શ્રેણીનું તત્વ છે.
$Y$ (ઇટ્રિયમ,$Z=39$) એ $d-$બ્લોકનું તત્વ છે.
$Ta$ (ટેન્ટલમ,$Z=73$) એ $d-$બ્લોકનું તત્વ છે.
$Pm$ (પ્રોમેથિયમ,$Z=61$) એ લેન્થેનોઇડ શ્રેણીનું તત્વ છે.

(A) ટ્રાન્સયુરેનિક તત્વો તે છે જેનો પરમાણુ ક્રમાંક $92$ કરતા વધારે હોય છે.
$U_3O_8$ જેવી યુરેનિયમની અયસ્કોમાં $U^{238}$ દ્વારા ન્યુટ્રોન ગ્રહણ અને ત્યારબાદ થતી $\beta$-ક્ષય પ્રક્રિયાઓને કારણે $Neptunium$ ($Np$,$Z=93$) અને $Plutonium$ ($Pu$,$Z=94$) અલ્પ માત્રામાં જોવા મળે છે.
તેથી,સાચી જોડી $Np$ અને $Pu$ છે.

(D) $Am$ (એમેરિશિયમ) એક એક્ટિનોઇડ છે. $5f$,$6d$ અને $7s$ કક્ષકોની સમાન ઊર્જાને કારણે એક્ટિનોઇડ્સ લેન્થેનોઇડ્સની તુલનામાં ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની વિશાળ શ્રેણી દર્શાવે છે.
$Am$ એ $+2, +3, +4, +5, +6$ અને $+7$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે,જે આપેલા વિકલ્પોમાં મહત્તમ છે.

(B) સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનીય બંધારણ $(n-2)f^{1-14}(n-1)d^{0-1}ns^2$ એ $f$-બ્લોક તત્વો દર્શાવે છે.
જ્યારે $n=6$ હોય,ત્યારે બંધારણ $4f^{1-14}5d^{0-1}6s^2$ થાય છે,જે લેન્થેનોઇડ્સને અનુરૂપ છે.
જ્યારે $n=7$ હોય,ત્યારે બંધારણ $5f^{1-14}6d^{0-1}7s^2$ થાય છે,જે એક્ટિનોઇડ્સને અનુરૂપ છે.

(A) $5f$ અને $6d$ કક્ષકો વચ્ચેનો ઉર્જા તફાવત $4f$ અને $5d$ કક્ષકો વચ્ચેના ઉર્જા તફાવત કરતા ઓછો હોય છે.
આ ઓછા ઉર્જા તફાવતને કારણે,એક્ટિનોઇડ્સમાં ઇલેક્ટ્રોન $5f$ તેમજ $6d$ કક્ષકોમાંથી દૂર કરી શકાય છે.
પરિણામે,તેઓ લેન્થેનોઇડ્સની તુલનામાં વધુ સંખ્યામાં ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.

(C) લેન્થેનોઇડ આયનમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $4f$ ઓર્બિટલની ગોઠવણી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$n$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા લેન્થેનોઇડ માટે,$4f$ સબશેલની ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી $f^n$ છે.
$(14-n)$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતા લેન્થેનોઇડ માટે,ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી $f^{14-n}$ છે.
$f$-ઓર્બિટલ્સમાં ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણીના સિદ્ધાંત મુજબ,$f^n$ ગોઠવણી અને $f^{14-n}$ ગોઠવણીમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોય છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$f^1$ અને $f^{13}$ બંનેમાં $1$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,અને $f^2$ અને $f^{12}$ બંનેમાં $2$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
બંનેમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોવાથી,તેઓ સમાન ચુંબકીય વર્તણૂક (પેરામેગ્નેટિઝમ) અને $f-f$ સંક્રમણને કારણે સમાન રંગ દર્શાવે છે.

(D) લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં,લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે ડાબેથી જમણે જતાં આયનીય ત્રિજ્યા ઘટે છે.
જેમ આયનીય ત્રિજ્યા ઘટે છે,તેમ $M-OH$ બંધનો સહસંયોજક ગુણધર્મ વધે છે,જે હાઇડ્રોક્સાઇડના એસિડિક સ્વભાવમાં વધારો કરે છે.
તેથી,આવર્ત કોષ્ટકમાં $Pr$ થી $Er$ તરફ જતાં એસિડિકતા વધે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Er(OH)_3$ સૌથી વધુ એસિડિક છે.

(C) ક્યુરિયમ $(Cm)$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $96$ છે.
તેની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના રેડોન $(Rn)$ કોર પર આધારિત છે.
ક્યુરિયમ $(Z=96)$ માટેની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Rn]\, 5f^7\, 6d^1\, 7s^2$ છે.

(B) $Yb$ (ઇટરબિયમ) નો પરમાણુ ક્રમાંક $70$ છે.
$Yb$ ની ધરા-સ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] \, 4f^{14} \, 6s^2$ છે.
જ્યારે $Yb$ એ $Yb^{2+}$ આયન બનાવે છે,ત્યારે તે તેના સૌથી બહારના $6s$ કક્ષકમાંથી બે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે.
તેથી,$Yb^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] \, 4f^{14}$ થાય છે.

(B) ત્રિસંયોજક લેન્થેનાઇડ્સની આયનીય ત્રિજ્યા પરમાણુ ક્રમાંકમાં વધારા સાથે ક્રમશઃ ઘટે છે. આ ઘટાડાને લેન્થેનાઇડ સંકોચન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેથી,પરમાણુ ક્રમાંક સાથે આયનીય ત્રિજ્યા વધે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(B) $I$. $La(OH)_3$ એ લેન્થેનાઇડ હાઇડ્રોક્સાઇડ્સમાં સૌથી વધુ બેઝિક છે કારણ કે $La$ થી $Lu$ તરફ જતાં આયનીય ત્રિજ્યા ઘટવાથી બેઝિકતા ઘટે છે. તેથી,વિધાન $I$ ખોટું છે.
$II$. લેન્થેનાઇડ સંકોચનને કારણે,$Zr^{4+}$ $(0.79 \ \mathring{A})$ અને $Hf^{4+}$ $(0.78 \ \mathring{A})$ ની આયનીય ત્રિજ્યા લગભગ સમાન છે. તેથી,વિધાન $II$ સાચું છે.
$III$. $Ce^{4+}$ એક પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે કારણ કે તે વધુ સ્થિર $Ce^{3+}$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા પ્રાપ્ત કરવા માટે સરળતાથી ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે. તેથી,વિધાન $III$ સાચું છે.
આમ,વિધાનો $II$ અને $III$ સાચા છે.

(A) લેન્થેનાઇડ આયનોમાં,$4f$ ઇલેક્ટ્રોન $5s$ અને $5p$ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા બાહ્ય ક્ષેત્રથી સારી રીતે સુરક્ષિત હોય છે. તેથી,ઇલેક્ટ્રોનની કક્ષીય ગતિની ચુંબકીય અસર નાબૂદ થતી નથી. પરિણામે,ચુંબકીય ચાકમાત્રાની ગણતરી સ્પિન અને કક્ષીય બંને યોગદાનને ધ્યાનમાં લઈને કરવી પડે છે.
ચુંબકીય ચાકમાત્રા $\mu = g\sqrt{J(J+1)}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
$Dy^{3+}$ $([Xe]4f^9)$ માટે,$4f$ પેટાકોષ અડધા કરતાં વધુ ભરાયેલ છે. આવા કિસ્સાઓમાં,સ્પિન અને કક્ષીય કોણીય વેગમાન જોડાઈને ઉચ્ચ કુલ કોણીય વેગમાન $J$ આપે છે,જેના પરિણામે લેન્થેનોઇડ્સમાં સૌથી વધુ ચુંબકીય ચાકમાત્રા મળે છે.
તેથી,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.

(C) $Eu^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^7$ છે,જે અર્ધ-પૂર્ણ $f$-ઓર્બિટલ રચના છે,જે વધારાની સ્થિરતા આપે છે.
$Ce^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^1 5d^1$ છે,જે ઓછી સ્થાયી છે.
તેથી,વિધાન સાચું છે.
સીરિયમના ક્ષારોનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે પેટ્રોલિયમ ક્રેકિંગમાં ઉદ્દીપક તરીકે થતો નથી; તેના બદલે,ઝિઓલાઇટ્સ અથવા અન્ય ચોક્કસ ઉદ્દીપકોનો ઉપયોગ થાય છે. આમ,કારણ ખોટું છે.

(B) એક્ટિનાઇડ્સના ચુંબકીય મોમેન્ટના મૂલ્યો સૈદ્ધાંતિક રીતે અનુમાનિત મૂલ્યો કરતા ઓછા હોય છે કારણ કે $5f$ ઇલેક્ટ્રોનનું બહારની કક્ષાઓ દ્વારા અસરકારક રીતે શીલ્ડિંગ થતું નથી. આના પરિણામે કક્ષીય યોગદાન (orbital contribution) ઘટી જાય છે,જેના કારણે અવલોકિત મૂલ્યો સૈદ્ધાંતિક મૂલ્યો કરતા ઓછા મળે છે. જોકે એક્ટિનાઇડ્સ અનુચુંબકીય છે,પરંતુ આપેલું કારણ એ સમજાવતું નથી કે શા માટે ચુંબકીય મોમેન્ટ અનુમાનિત મૂલ્યો કરતા ઓછા છે.

(B) $Eu$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $63$ છે. $Eu$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^{7} 6s^{2}$ છે.
$Eu^{2+}$ માટે,$6s$ કક્ષકમાંથી બે ઇલેક્ટ્રોન દૂર થાય છે,પરિણામે $[Xe] 4f^{7}$ મળે છે.
$Ce$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $58$ છે. $Ce$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^{1} 5d^{1} 6s^{2}$ છે.
$Ce^{3+}$ માટે,ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન દૂર થાય છે (બે $6s$ માંથી અને એક $5d$ માંથી),પરિણામે $[Xe] 4f^{1}$ મળે છે.

(A) લેન્થેનોઇડ શ્રેણીના તત્વો સામાન્ય રીતે $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. જોકે,સીરિયમ $(Z=58)$ $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવવા માટે જાણીતું છે કારણ કે તે ચાર ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવ્યા પછી સ્થાયી નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી ઇલેક્ટ્રોન રચના $([Xe]4f^0)$ પ્રાપ્ત કરે છે.

(N/A) એક્ટિનોઇડ્સમાં,$5f$ કક્ષકો ભરાય છે. આ $5f$ કક્ષકો લેન્થેનોઇડ્સની $4f$ કક્ષકો કરતા નબળી શીલ્ડિંગ અસર ધરાવે છે.
આમ,એક્ટિનોઇડ્સના કિસ્સામાં સંયોજકતા કક્ષામાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા અનુભવાતો અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર લેન્થેનોઇડ્સ કરતા ઘણો વધારે હોય છે.
તેથી,લેન્થેનોઇડ્સની તુલનામાં એક્ટિનોઇડ્સમાં કદનું સંકોચન વધારે જોવા મળે છે.

(N/A) જેમ આપણે લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં આગળ વધીએ છીએ,તેમ પરમાણુ ક્રમાંક ક્રમશઃ $1$ વધે છે. આનો અર્થ એ છે કે પરમાણુમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનની સંખ્યા પણ $1$ વધે છે. જેમ ઇલેક્ટ્રોન સમાન કક્ષામાં ઉમેરાતા જાય છે,તેમ અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર વધે છે. આ એટલા માટે થાય છે કારણ કે પ્રોટોનના ઉમેરાને કારણે કેન્દ્રીય આકર્ષણમાં થતો વધારો એ ઇલેક્ટ્રોનના ઉમેરાને કારણે થતા આંતર-ઇલેક્ટ્રોનિક અપાકર્ષણના વધારા કરતા વધુ પ્રબળ હોય છે. ઉપરાંત,પરમાણુ ક્રમાંકમાં વધારા સાથે,$4f$ કક્ષકમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પણ વધે છે. $4f$ ઇલેક્ટ્રોન નબળી શીલ્ડિંગ અસર ધરાવે છે. તેથી,બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા અનુભવાતો અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર વધે છે. પરિણામે,કેન્દ્રનું સૌથી બહારના ઇલેક્ટ્રોન પ્રત્યેનું આકર્ષણ વધે છે. આના પરિણામે પરમાણુ ક્રમાંકમાં વધારા સાથે લેન્થેનોઇડ્સના કદમાં સતત ઘટાડો થાય છે. આને લેન્થેનોઇડ સંકોચન કહેવામાં આવે છે.
લેન્થેનોઇડ સંકોચનના પરિણામો:
$i$. બીજી અને ત્રીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીના ગુણધર્મોમાં સમાનતા જોવા મળે છે.
$ii$. લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે લેન્થેનોઇડ્સનું અલગીકરણ શક્ય બને છે.
$iii$. લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે લેન્થેનોઇડ હાઇડ્રોક્સાઇડની બેઝિક પ્રબળતામાં તફાવત જોવા મળે છે. (બેઝિક પ્રબળતા $La(OH)_3$ થી $Lu(OH)_3$ સુધી ઘટે છે).

(N/A) લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં,$+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા સૌથી સામાન્ય છે,એટલે કે $Ln(III)$ સંયોજનો મુખ્ય છે. જોકે,$+2$ અને $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ પણ અમુક દ્રાવણો અથવા ઘન સંયોજનોમાં જોવા મળે છે.

(N/A) $(i)$ ઇલેક્ટ્રોનિક રચના: લેન્થેનોઇડ્સ માટે સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] \ 4f^{0-14} \ 5d^{0-1} \ 6s^2$ છે અને એક્ટિનોઇડ્સ માટે $[Rn] \ 5f^{1-14} \ 6d^{0-1} \ 7s^2$ છે. $4f$ કક્ષકોથી વિપરીત,$5f$ કક્ષકો વધુ બહારની તરફ હોય છે અને બંધનમાં વધુ પ્રમાણમાં ભાગ લે છે.
$(ii)$ પરમાણ્વીય અને આયનીય કદ: લેન્થેનોઇડ સંકોચનની જેમ,એક્ટિનોઇડ્સમાં પણ એક્ટિનોઇડ સંકોચન જોવા મળે છે (પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજ્યામાં ઘટાડો). $5f$ કક્ષકોની નબળી શીલ્ડિંગ અસરને કારણે આ સંકોચન લેન્થેનોઇડ્સ કરતા વધારે હોય છે.
$(iii)$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા: લેન્થેનોઇડ્સની મુખ્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+3$ છે. જોકે,$f$-કક્ષકોની સ્થિરતાને કારણે $+2$ અને $+4$ અવસ્થાઓ પણ જોવા મળે છે. એક્ટિનોઇડ્સ વધુ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે (જેમ કે $+3, +4, +5, +6, +7$) કારણ કે $5f, 6d,$ અને $7s$ ઉર્જા સ્તરો લગભગ સમાન ઉર્જા ધરાવે છે.
$(iv)$ રાસાયણિક સક્રિયતા: લેન્થેનોઇડ્સ કેલ્શિયમ જેવી ઉચ્ચ સક્રિયતા ધરાવે છે. એક્ટિનોઇડ્સ પણ અત્યંત સક્રિય ધાતુઓ છે. તેઓ ઉકળતા પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે અને મધ્યમ તાપમાને મોટાભાગના અધાતુઓ સાથે જોડાય છે. તેઓ આલ્કલીથી પ્રભાવિત થતા નથી અને નાઈટ્રિક એસિડ સાથેની તેમની પ્રતિક્રિયા રક્ષણાત્મક ઓક્સાઇડ સ્તરને કારણે મર્યાદિત છે.

(N/A) મિશ્રધાતુ એ ધાતુના મેટ્રિક્સમાં બે કે તેથી વધુ તત્વોનું ઘન દ્રાવણ છે. તે આંશિક ઘન દ્રાવણ અથવા સંપૂર્ણ ઘન દ્રાવણ હોઈ શકે છે. મિશ્રધાતુઓ સામાન્ય રીતે તેના ઘટક તત્વો કરતા અલગ ભૌતિક ગુણધર્મો ધરાવે છે.
લેન્થેનોઇડ્સની એક મહત્વની મિશ્રધાતુ 'મિશમેટલ' $(Mischmetal)$ છે. તેમાં લેન્થેનોઇડ્સ $(94-95 \%)$,આયર્ન $(5 \%)$ અને $S$,$C$,$Si$,$Ca$ તથા $Al$ ના અંશો હોય છે.
ઉપયોગો:
$(1)$ મિશમેટલનો ઉપયોગ સિગારેટ અને ગેસ લાઈટરમાં થાય છે.
$(2)$ તેનો ઉપયોગ ફ્લેમ-થ્રોઈંગ ટેન્કોમાં થાય છે.
$(3)$ તેનો ઉપયોગ ટ્રેસર બુલેટ્સ અને શેલ્સમાં થાય છે.

આંતરિક સંક્રાંતિ તત્વો એવા તત્વો છે જેમાં છેલ્લો ઇલેક્ટ્રોન $f$-કક્ષકમાં દાખલ થાય છે. આ તત્વોને $f$-બ્લોક તત્વો તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,જેમાં $4f$ અને $5f$ કક્ષકો ક્રમશઃ ભરાય છે.
લેન્થેનોઇડ્સનો પરમાણુ ક્રમાંક $58$ થી $71$ ($4f$ શ્રેણી) છે.
એક્ટિનોઇડ્સનો પરમાણુ ક્રમાંક $90$ થી $103$ ($5f$ શ્રેણી) છે.
આપેલા પરમાણુ ક્રમાંકોની સરખામણી કરતા:
$29$ એ $Cu$ ($d$-બ્લોક) છે,
$59$ એ $Pr$ (લેન્થેનોઇડ) છે,
$74$ એ $W$ ($d$-બ્લોક) છે,
$95$ એ $Am$ (એક્ટિનોઇડ) છે,
$102$ એ $No$ (એક્ટિનોઇડ) છે,
$104$ એ $Rf$ ($d$-બ્લોક) છે.
તેથી,આંતરિક સંક્રાંતિ તત્વોના પરમાણુ ક્રમાંક $59, 95,$ અને $102$ છે.

(N/A) લેન્થેનોઇડ્સ મુખ્યત્વે $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. તેઓ મર્યાદિત સંખ્યામાં ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે કારણ કે $4f$,$5d$ અને $6s$ કક્ષકો વચ્ચેનો ઉર્જા તફાવત ઘણો વધારે હોય છે.
બીજી તરફ,એક્ટિનોઇડ્સમાં $5f$,$6d$ અને $7s$ કક્ષકો વચ્ચેનો ઉર્જા તફાવત ખૂબ જ ઓછો હોય છે.
પરિણામે,એક્ટિનોઇડ્સ વિવિધ પ્રકારની ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,યુરેનિયમ $(U)$ અને પ્લુટોનિયમ $(Pu)$ $+3, +4, +5$ અને $+6$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે,જ્યારે નેપ્ચ્યુનિયમ $(Np)$ $+3, +4, +5$ અને $+7$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.

(N/A) એક્ટિનોઇડ શ્રેણીનું છેલ્લું તત્વ લોરેન્સિયમ,$Lr$ છે. તેનો પરમાણુ ક્રમાંક $103$ છે અને તેની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Rn] \, 5f^{14} \, 6d^{1} \, 7s^{2}$ છે. તેના દ્વારા દર્શાવવામાં આવતી સૌથી સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+3$ છે; કારણ કે $3$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવ્યા પછી તે સ્થાયી $f^{14}$ રચના પ્રાપ્ત કરે છે.

(D) $Ce$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $58$ છે. $Ce$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^{1} 5d^{1} 6s^{2}$ છે.
$Ce^{3+}$ બનાવવા માટે,ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવામાં આવે છે (બે $6s$ માંથી અને એક $5d$ માંથી,તેથી $Ce^{3+}$ ની રચના $[Xe] 4f^{1}$ થાય છે).
આમ,$Ce^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^{1}$ છે.
$4f$ કક્ષકમાં $n = 1$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન છે.
'સ્પિન-ઓન્લી' ચુંબકીય મોમેન્ટનું સૂત્ર $\mu = \sqrt{n(n+2)} \ BM$ છે.
$n = 1$ મૂકતા:
$\mu = \sqrt{1(1+2)} = \sqrt{3} = 1.732 \ BM$.

(N/A) $+2$ અને $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવતા લેન્થેનોઇડ્સ નીચેના કોષ્ટકમાં આપેલ છે:

$+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા	$+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા
$Nd \ (60), Sm \ (62), Eu \ (63), Tm \ (69), Yb \ (70)$	$Ce \ (58), Pr \ (59), Nd \ (60), Tb \ (65), Dy \ (66)$

ઇલેક્ટ્રોનિક રચના સાથે સંબંધ:
$1$. $Ce^{4+}$ $([Xe] \ 4f^0)$ સ્થાયી નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી રચના પ્રાપ્ત કરે છે.
$2$. $Tb^{4+}$ $([Xe] \ 4f^7)$ સ્થાયી અર્ધ-પૂર્ણ $f$-કક્ષક રચના પ્રાપ્ત કરે છે.
$3$. $Eu^{2+}$ $([Xe] \ 4f^7)$ સ્થાયી અર્ધ-પૂર્ણ $f$-કક્ષક રચના પ્રાપ્ત કરે છે.
$4$. $Yb^{2+}$ $([Xe] \ 4f^{14})$ સ્થાયી પૂર્ણ-ભરાયેલી $f$-કક્ષક રચના પ્રાપ્ત કરે છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોનિક રચના:
લેન્થેનોઇડ્સ માટે સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe]^{54} 4f^{0-14} 5d^{0-1} 6s^{2}$ છે અને એક્ટિનોઇડ્સ માટે $[Rn]^{86} 5f^{1-14} 6d^{0-1} 7s^{2}$ છે. $4f$ કક્ષકોથી વિપરીત,$5f$ કક્ષકો ઊંડે દટાયેલી હોતી નથી અને બંધનમાં વધુ પ્રમાણમાં ભાગ લે છે.
ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ:
લેન્થેનોઇડ્સની મુખ્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+3$ છે. જોકે,ક્યારેક $+2$ અને $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ પણ જોવા મળે છે જે પૂર્ણ-ભરાયેલી અને અડધી-ભરાયેલી કક્ષકોની વધારાની સ્થિરતાને કારણે છે. એક્ટિનોઇડ્સ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની વિશાળ શ્રેણી દર્શાવે છે કારણ કે $5f, 6d,$ અને $7s$ સ્તરોની ઊર્જા સમાન હોય છે. એક્ટિનોઇડ્સ માટે પણ $+3$ મુખ્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા છે.
રાસાયણિક સક્રિયતા:
લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં,શરૂઆતના સભ્યો વધુ સક્રિય હોય છે,જેમની સક્રિયતા $Ca$ ને સમાન હોય છે. પરમાણુ ક્રમાંકમાં વધારા સાથે,તેઓ $Al$ જેવું વર્તન કરે છે. એક્ટિનોઇડ્સ અત્યંત સક્રિય ધાતુઓ છે,ખાસ કરીને જ્યારે તે ઝીણા ભૂકા સ્વરૂપે હોય. ઉકળતા પાણીમાં ઉમેરતા,તેઓ ઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રાઇડનું મિશ્રણ આપે છે. એક્ટિનોઇડ્સ મધ્યમ તાપમાને મોટાભાગના અધાતુઓ સાથે જોડાય છે. આલ્કલીની તેમના પર કોઈ અસર થતી નથી,અને નાઈટ્રિક એસિડ દ્વારા તેમના પર રક્ષણાત્મક ઓક્સાઇડ સ્તર બનવાને કારણે ખૂબ ઓછી અસર થાય છે.

(N/A) ઇલેક્ટ્રોનિક રચનાઓ આઉફબાઉના સિદ્ધાંત અને નોબલ ગેસ કોર નોટેશનના આધારે નક્કી કરવામાં આવે છે:

પરમાણુ ક્રમાંક	ઇલેક્ટ્રોનિક રચના
$61$	$[Xe] \, 4f^{5} \, 6s^{2}$
$91$	$[Rn] \, 5f^{2} \, 6d^{1} \, 7s^{2}$
$101$	$[Rn] \, 5f^{13} \, 7s^{2}$
$109$	$[Rn] \, 5f^{14} \, 6d^{7} \, 7s^{2}$