Lanthanoids and Actinoids Questions in Gujarati

(C) લેન્થેનોઇડ્સની $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા સૌથી વધુ સ્થાયી છે. તેથી,$+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં રહેલા લેન્થેનોઇડ્સ ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને $+3$ અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થવાની પ્રબળ વૃત્તિ ધરાવે છે,અને તે પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$CeO_{2}$ માં રહેલા $Ce^{+4}$ નો ઉપયોગ આલ્કોહોલ,આલ્ડિહાઇડ અને કીટોનનું ઓક્સિડેશન કરવા માટે થાય છે.
$+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં રહેલા લેન્થેનોઇડ્સ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થવાની પ્રબળ વૃત્તિ ધરાવે છે,તેથી તે પ્રબળ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
તેથી,$EuSO_{4}$ ($Eu^{2+}$ ધરાવતું) પ્રબળ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
બંને વિધાનો સાચા છે.

(D) મોટાભાગના લેન્થેનોઇડ $M_{2}O_{3}$ પ્રકારના ઓક્સાઇડ બનાવે છે.
જોકે,$Ce$,$Pr$,$Nd$,$Tb$ અને $Dy$ એ $MO_{2}$ પ્રકારના ઓક્સાઇડ બનાવી શકે છે.
$Yb$ એ $MO_{2}$ પ્રકારનો ઓક્સાઇડ બનાવતું નથી; તે સામાન્ય રીતે $Yb_{2}O_{3}$ બનાવે છે.

(NONE) $Np$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $93$ છે.
$Np$ ની ભૂમિ અવસ્થાની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Rn] 5f^{4} 6d^{1} 7s^{2}$ છે.
$Rn$ કોર $(Z=86)$ માં $4f$ સબશેલમાં $14$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.
$5f$ સબશેલમાં $4$ ઇલેક્ટ્રોન છે.
$f$ ઇલેક્ટ્રોનની કુલ સંખ્યા = $14$ $(4f)$ + $4$ $(5f)$ = $18$.

(B) $Yb$ $(Z=70)$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^{14} 6s^2$ છે.
$+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં,$Yb^{2+}$ ની રચના $[Xe] 4f^{14}$ થાય છે.
બધી $4f$ કક્ષકો સંપૂર્ણ ભરાયેલી હોવાથી,તેમાં કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોતા નથી,તેથી તે પ્રતિચુંબકીય છે.

(C) યુરોપિયમ $(Eu)$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $63$ છે.
$Eu$ ની ભૂમિ અવસ્થાની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^{7} 6s^{2}$ છે.
જ્યારે $Eu$,$Eu^{2+}$ આયન બનાવે છે,ત્યારે તે $6s$ કક્ષકમાંથી બે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે.
તેથી,$Eu^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^{7}$ છે.
આ રચના અર્ધ-પૂર્ણ $f$-કક્ષક $(f^{7})$ ને કારણે અત્યંત સ્થિર છે,જે $Eu^{2+}$ ને પ્રબળ રિડક્શનકર્તા બનાવે છે કારણ કે તે વધુ સ્થિર $Eu^{3+}$ અવસ્થા $(4f^{6})$ પ્રાપ્ત કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાનું વલણ ધરાવે છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે.
મોટાભાગના ટ્રાયવેલેન્ટ લેન્થેનોઇડ આયનો $(Ln^{3+})$ $f-f$ સંક્રમણને કારણે ઘન અને જલીય બંને અવસ્થાઓમાં રંગીન હોય છે.
એક્ટિનોઇડ સંકોચન એ લેન્થેનોઇડ સંકોચન કરતા વધારે હોય છે કારણ કે $5f$ ઇલેક્ટ્રોન $4f$ ઇલેક્ટ્રોન કરતા નબળું શીલ્ડિંગ પૂરું પાડે છે.
લેન્થેનોઇડ્સ લાક્ષણિક ધાતુઓ છે અને ઉષ્મા અને વિદ્યુતના સારા વાહક છે.
એક્ટિનોઇડ્સ અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ ધાતુઓ છે,ખાસ કરીને જ્યારે તે ઝીણા ભૂકા સ્વરૂપે હોય,કારણ કે તેઓ ધીમે ધીમે રક્ષણાત્મક ઓક્સાઇડ સ્તર બનાવે છે.

(A) $Ce$ $(Z=58)$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^1 5d^1 6s^2$ છે.
ચાર ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને,$Ce$ એ ઝેનોન $([Xe])$ ની સ્થાયી ઉમદા વાયુ જેવી ઇલેક્ટ્રોન રચના પ્રાપ્ત કરે છે,જેના પરિણામે $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા મળે છે.
તેથી,$Ce^{4+}$ એક સ્થાયી આયન છે.

(A) $Ce$ $(Z=58)$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^1 5d^1 6s^2$ છે.
$3$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવ્યા પછી,$Ce^{3+}$ ની રચના $[Xe] 4f^1$ થાય છે.
જોકે,$Ce$ સરળતાથી વધુ એક ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને $Ce^{4+}$ બનાવી શકે છે,જેની રચના $[Xe] 4f^0 5d^0$ છે.
આ $Ce^{4+}$ આયન નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી સ્થાયી રચના પ્રાપ્ત કરે છે,જેના કારણે $Ce$ માટે $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાથી વિચલિત થવું સરળ બને છે.

(C) $Tb$ $(Z=65)$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^9 6s^2$ છે. તેથી,$Tb^{4+}$ ની રચના $[Xe] 4f^7$ છે,જે અર્ધ-પૂર્ણ છે.
$Yb$ $(Z=70)$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^{14} 6s^2$ છે. તેથી,$Yb^{2+}$ ની રચના $[Xe] 4f^{14}$ છે,જે સંપૂર્ણ ભરાયેલી છે.
આમ,$Tb^{4+}$ અને $Yb^{2+}$ અનુક્રમે અર્ધ-પૂર્ણ અને સંપૂર્ણ ભરાયેલી $f$ કક્ષકો ધરાવે છે.

(C) લેન્થેનોઇડ્સમાં દ્વિસંયોજક અવસ્થાની સ્થિરતા ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી અને રિડક્શન પોટેન્શિયલ $E^0_{M^{3+}/M^{2+}}$ સાથે સંબંધિત છે.
$Eu^{2+}$ અર્ધ-પૂર્ણ $f$-ઓર્બિટલ ગોઠવણી $([Xe] 4f^7)$ ધરાવે છે જે સ્થિર છે.
$Yb^{2+}$ સંપૂર્ણ ભરાયેલી $f$-ઓર્બિટલ ગોઠવણી $([Xe] 4f^{14})$ ધરાવે છે જે સ્થિર છે.
જોકે,પ્રમાણિત રિડક્શન પોટેન્શિયલની સરખામણી કરતા: $E^0_{Eu^{3+}/Eu^{2+}} = -0.35 \ V$ અને $E^0_{Yb^{3+}/Yb^{2+}} = -1.05 \ V$.
ઓછું ઋણ રિડક્શન પોટેન્શિયલ સૂચવે છે કે $Eu^{3+}$ નું $Eu^{2+}$ માં રિડક્શન $Yb^{3+}$ ના $Yb^{2+}$ માં રિડક્શન કરતા વધુ સરળતાથી થાય છે,તેથી $Eu^{2+}$ આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ સ્થિર છે.

(B) $3^{rd}$ આયનીકરણ ઉર્જા માટે,ઇલેક્ટ્રોનને આપેલ ધાતુઓની $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાંથી દૂર કરવો પડે છે.
$Ce^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $4f^{1} 5d^{1}$ છે.
$Nd^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $4f^{3}$ છે.
$Eu^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $4f^{7}$ છે.
$Dy^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $4f^{10}$ છે.
$Eu$ સૌથી વધુ $3^{rd}$ આયનીકરણ એન્થાલ્પી ધરાવશે કારણ કે ઇલેક્ટ્રોનને $Eu^{2+}$ ની સ્થિર અર્ધ-ભરાયેલી $4f^{7}$ રચનામાંથી દૂર કરવાનો છે.
$Ce$ સૌથી ઓછી $3^{rd}$ આયનીકરણ એન્થાલ્પી ધરાવશે કારણ કે ઇલેક્ટ્રોનને $5d$-ઓર્બિટલમાંથી દૂર કરવાનો છે,જે $4f$-ઓર્બિટલની સરખામણીમાં વધુ શીલ્ડિંગ ધરાવે છે અને કેન્દ્રથી દૂર છે.

(D) લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં,સૌથી સ્થાયી ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+3$ છે.
$Ce^{4+}$ એક પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે કારણ કે તે વધુ સ્થાયી $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં પાછા ફરવાની પ્રબળ વૃત્તિ ધરાવે છે $(Ce^{4+} + e^- \rightarrow Ce^{3+})$.
તે જ રીતે,$Tb^{4+}$ પણ એક સારા ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે કારણ કે તે સ્થાયી $+3$ અવસ્થા પ્રાપ્ત કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોન મેળવવાની વૃત્તિ ધરાવે છે $(Tb^{4+} + e^- \rightarrow Tb^{3+})$.
તેથી,$Ce^{4+}$ અને $Tb^{4+}$ બંને સારા ઓક્સિડેશનકર્તા છે.

(B) નિયોડાયમિયમ $(Nd)$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $60$ છે.
$Nd$ ની ધરાસ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^4 6s^2$ છે.
જ્યારે $Nd$ એ $Nd^{2+}$ આયન બનાવે છે,ત્યારે તે સૌથી બહારની $6s$ કક્ષકમાંથી બે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે.
તેથી,$Nd^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^4$ છે.

(A) આપેલ લેન્થેનોઇડ્સની ધરા-સ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રોનિક રચના નીચે મુજબ છે:
$1.$ ${}_{62}Sm: [Xe] 4f^6 6s^2$
$2.$ ${}_{63}Eu: [Xe] 4f^7 6s^2$
$3.$ ${}_{64}Gd: [Xe] 4f^7 5d^1 6s^2$
$4.$ ${}_{65}Tb: [Xe] 4f^9 6s^2$
$5.$ ${}_{61}Pm: [Xe] 4f^5 6s^2$
અર્ધ-પૂર્ણ $f$-કક્ષકમાં $7$ ઇલેક્ટ્રોન $(f^7)$ હોય છે.
ઉપરની રચનાઓ પરથી,$Eu$ $(4f^7 6s^2)$ અને $Gd$ $(4f^7 5d^1 6s^2)$ બંનેમાં $4f$ પેટાકોષ અર્ધ-પૂર્ણ છે.
તેથી,સાચા તત્વો $B$ $(Eu)$ અને $D$ $(Gd)$ છે.

(C) એક્ટિનોઇડ શ્રેણીમાં પરમાણુ કદમાં ઘટાડો લેન્થેનોઇડ શ્રેણી કરતા વધુ સ્પષ્ટ હોય છે.
આનું કારણ એ છે કે $4f$ કક્ષકોની સરખામણીમાં $5f$ કક્ષકો નબળી શીલ્ડિંગ અસર ધરાવે છે.
$5f$ ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા નબળા શીલ્ડિંગને કારણે,એક્ટિનોઇડ શ્રેણીમાં અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર $(Z_{eff})$ વધુ નોંધપાત્ર રીતે વધે છે.
પરમાણુ કદ એ $Z_{eff}$ ના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોવાથી $(Size \propto \frac{1}{Z_{eff}})$,કદ વધુ ઝડપથી ઘટે છે.

(B) $4f$ કક્ષકો પરમાણુમાં ઊંડે સુધી દબાયેલી હોય છે,જે તેમની રાસાયણિક બંધનમાં ભાગ લેવાની ક્ષમતાને મર્યાદિત કરે છે.
તેનાથી વિપરીત,$5f$ કક્ષકો $4f$ કક્ષકોની તુલનામાં ઓછી અંદરની તરફ હોય છે અને કેન્દ્રથી વધુ દૂર વિસ્તરેલી હોય છે.
કારણ કે $5f$ ઈલેક્ટ્રોન કેન્દ્રનું ઓછું આકર્ષણ અનુભવે છે અને વધુ સુલભ હોય છે,તેથી તેઓ $4f$ ઈલેક્ટ્રોન કરતા બંધનમાં ઘણી વધારે હદ સુધી ભાગ લઈ શકે છે.
તેથી,વિધાન $A$ અને કારણ $R$ બંને સાચા છે,અને $R$ એ $A$ ની સાચી સમજૂતી છે.

(B) જે તત્વોની $+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં સ્થિર ઇલેક્ટ્રોનિક રચના હોય છે,તેમની ત્રીજી આયનીકરણ ઉર્જા $(IE_3)$ ઊંચી હોય છે,કારણ કે ત્રીજો ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવાથી આ સ્થિરતા ખોરવાય છે.
$Eu$ $(Z=63)$ ની રચના $[Xe] 4f^7 6s^2$ છે. તેનો $Eu^{2+}$ આયન $[Xe] 4f^7$ છે,જે સ્થિર અર્ધ-પૂર્ણ રચના છે.
$Yb$ $(Z=70)$ ની રચના $[Xe] 4f^{14} 6s^2$ છે. તેનો $Yb^{2+}$ આયન $[Xe] 4f^{14}$ છે,જે સ્થિર પૂર્ણ-ભરાયેલી રચના છે.
તેથી,$Eu$ અને $Yb$ બંને ઊંચી ત્રીજી આયનીકરણ ઉર્જા દર્શાવે છે.

(A) નિયોડિમિયમ $(Nd)$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $60$ છે.
નજીકનો નિષ્ક્રિય વાયુ ઝેનોન $(Xe)$ છે જેનો પરમાણુ ક્રમાંક $54$ છે.
બાકીના $6$ ઇલેક્ટ્રોન $4f$ અને $6s$ કક્ષકોમાં ભરાય છે.
આઉફબાઉના સિદ્ધાંત અને લેન્થેનોઇડ્સના અવલોકનો મુજબ,ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^4 6s^2$ છે.

(B) વિધાન $I$ સાચું છે: $Ce$ $(Z=58)$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $[Xe] 4f^1 5d^1 6s^2$ છે. ચાર ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવ્યા પછી,$Ce^{+4}$ એ $[Xe]$ જેવી સ્થાયી નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી રચના પ્રાપ્ત કરે છે.
વિધાન $II$ સાચું છે: $Ce^{+4}$ માટે $Ce^{+4} + e^- \rightarrow Ce^{+3}$ પ્રક્રિયા માટે રિડક્શન પોટેન્શિયલ $(E^{\circ} = +1.74 \ V)$ ઊંચું છે. આને કારણે,તે વધુ સ્થાયી $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં પાછા ફરવા માટે સરળતાથી ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે,જે તેને પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા બનાવે છે.

(C) લેન્થેનોઇડ્સ સામાન્ય રીતે $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે.
$Eu$ $(Z=63)$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^7 6s^2$ છે.
તેથી,$Eu^{2+}$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^7$ છે.
જોકે $4f^7$ રચના અર્ધ-પૂર્ણ અને સ્થાયી છે,તેમ છતાં $Eu^{2+}$ લેન્થેનોઇડ્સ માટે સામાન્ય એવી સૌથી સ્થાયી $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા $(Eu^{3+})$ પ્રાપ્ત કરવા માટે એક ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાનું વલણ ધરાવે છે.
આમ,$Eu^{2+}$ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
તેની સરખામણીમાં,$Ce^{4+}$ $([Xe] 4f^0)$ $+3$ અવસ્થા પ્રાપ્ત કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોન મેળવવાનું વલણ ધરાવે છે,જે તેને પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા બનાવે છે.

(B) જો કોઈ સ્પીસીઝમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન ન હોય ($4f^0$ અથવા $4f^{14}$ કોન્ફિગરેશન),તો તે ડાયામેગ્નેટિક હોય છે.
$La$ $(Z=57)$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 5d^1 6s^2$ છે. તેથી,$La^{3+}$ એ $[Xe] 4f^0$ છે,જે ડાયામેગ્નેટિક છે.
$Ce$ $(Z=58)$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^1 5d^1 6s^2$ છે. તેથી,$Ce^{4+}$ એ $[Xe] 4f^0$ છે,જે ડાયામેગ્નેટિક છે.
આમ,$La^{3+}$ અને $Ce^{4+}$ બંને ડાયામેગ્નેટિક છે.

(C) લેન્થેનોઇડ્સ એ $57$ થી $71$ પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતા તત્વો છે.
$Eu$ $(Z=63)$,$Er$ $(Z=68)$,$Tb$ $(Z=65)$,$Yb$ $(Z=70)$,અને $Lu$ $(Z=71)$ એ બધા લેન્થેનોઇડ્સ છે.
$Cm$ $(Z=96)$ એ એક્ટિનાઇડ છે.
તેથી,માત્ર $1$ તત્વ $(Cm)$ લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં આવતું નથી.

(B) લેન્થેનોઇડ આયનોનો રંગ અયુગ્મિત $f$-ઇલેક્ટ્રોનની હાજરી પર આધાર રાખે છે ($f-f$ સંક્રમણ).
આપેલ આયનોની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના નીચે મુજબ છે:
$La^{3+} = [Xe] 4f^0$ (અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન નથી)
$Nd^{3+} = [Xe] 4f^3$ ($3$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન)
$Sm^{3+} = [Xe] 4f^5$ ($5$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન)
$Eu^{3+} = [Xe] 4f^6$ ($6$ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન)
$Lu^{3+} = [Xe] 4f^{14}$ (અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન નથી)
$f^0$ અથવા $f^{14}$ રચના ધરાવતા આયનો રંગવિહીન હોય છે કારણ કે તેમાં $f-f$ સંક્રમણ માટે અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન હોતા નથી.
આમ,$La^{3+}$ અને $Lu^{3+}$ રંગવિહીન છે.
તેથી,રંગવિહીન આયનોની કુલ સંખ્યા $2$ છે.

(B) આઈન્સ્ટાઈનિયમ $(Es)$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $99$ છે.
ઈલેક્ટ્રોનિક રચના નિષ્ક્રિય વાયુ રેડોન ($Rn$,પરમાણુ ક્રમાંક $86$) પર આધારિત છે.
બાકીના $13$ ઈલેક્ટ્રોન $5f$,$6d$ અને $7s$ કક્ષકોમાં ભરાય છે.
સાચી રચના $[Rn] 5f^{11} 6d^0 7s^2$ છે.

(D) જો પદાર્થમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન ન હોય $(n = 0)$,તો તે પ્રતિચુંબકીય છે.
આપેલ આયનોની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના:
$Ce^{4+} \Rightarrow [Xe] 4f^0$ (અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન નથી,પ્રતિચુંબકીય)
$Yb^{2+} \Rightarrow [Xe] 4f^{14}$ (બધા ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મિત છે,પ્રતિચુંબકીય)
$Ce^{3+} \Rightarrow [Xe] 4f^1$ (એક અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન,અનુચુંબકીય)
$Eu^{2+} \Rightarrow [Xe] 4f^7$ (સાત અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન,અનુચુંબકીય)
$Gd^{3+} \Rightarrow [Xe] 4f^7$ (સાત અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન,અનુચુંબકીય)
$Eu^{3+} \Rightarrow [Xe] 4f^6$ (છ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન,અનુચુંબકીય)
$Pm^{3+} \Rightarrow [Xe] 4f^4$ (ચાર અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન,અનુચુંબકીય)
$Sm^{3+} \Rightarrow [Xe] 4f^5$ (પાંચ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન,અનુચુંબકીય)
આમ,$Ce^{4+}$ અને $Yb^{2+}$ ની જોડી પ્રતિચુંબકીય છે.

(A) આપેલા આયનોની ઇલેક્ટ્રોન રચના નીચે મુજબ છે:
$Eu^{2+} (Z=63): [Xe] 4f^7 6s^0$
$Gd^{3+} (Z=64): [Xe] 4f^7 5d^0 6s^0$
$Eu^{3+} (Z=63): [Xe] 4f^6 6s^0$
$Tb^{3+} (Z=65): [Xe] 4f^8 6s^0$
$Sm^{2+} (Z=62): [Xe] 4f^6 6s^0$
આમ,માત્ર $Eu^{2+}$ અને $Gd^{3+}$ પાસે $4f^7$ ઇલેક્ટ્રોન રચના છે.

(C) $Ce$ $(Z=58)$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^1 5d^1 6s^2$ છે. $Ce^{4+}$ નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી સ્થાયી રચના ધરાવે છે,તેથી $Ce^{3+}$ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
$Tb$ $(Z=65)$ ની રચના $[Xe] 4f^9 6s^2$ છે. $Tb^{4+}$ એ $4f^7$ રચના ધરાવે છે,જે અર્ધ-પૂર્ણ હોવાથી સ્થાયી છે,પરંતુ $Tb^{4+}$ પોતે એક પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે કારણ કે તે ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને સ્થાયી $Tb^{3+}$ અવસ્થામાં આવવાની વૃત્તિ ધરાવે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Tb^{4+}$ સૌથી પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે.

(A) લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે $La^{3+}$ થી $Lu^{3+}$ તરફ જતાં આયનીય ત્રિજ્યા ઘટવાથી ઓક્સાઇડની બેઝિકતા ઘટે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં $Pr$ (પ્રેસોડાયમિયમ) લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં સૌથી પહેલા આવે છે,તેથી તેની આયનીય ત્રિજ્યા સૌથી મોટી છે.
તેથી,$Pr_2O_3$ એ આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ બેઝિક ઓક્સાઇડ છે.

(A) $5f$,$6d$ અને $7s$ કક્ષકોની સમાન ઊર્જાને કારણે એક્ટિનોઇડ્સ વિવિધ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
$Np$ (નેપ્ચ્યુનિયમ) અને $Pu$ (પ્લુટોનિયમ) $+3$ થી $+7$ સુધીની ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવવા માટે જાણીતા છે.
તેથી,$Np$ અને $Pu$ એ તત્વો છે જે $+3$ થી $+7$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં સંયોજનો બનાવી શકે છે.

(B) લેન્થેનોઇડ્સની સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+3$ છે.
જો કે,કેટલાક લેન્થેનોઇડ્સ સ્થિર ઇલેક્ટ્રોનિક રચના (અર્ધ-પૂર્ણ અથવા પૂર્ણ ભરાયેલી $f$-કક્ષકો) ને કારણે $+2$ અથવા $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે.
$Eu$ $(Z = 63)$ ની રચના $[Xe] 4f^7 6s^2$ છે. બે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને,તે $Eu^{2+}$ $(4f^7)$ બનાવે છે,જે અર્ધ-પૂર્ણ $f$-સબશેલને કારણે સ્થિર છે.
$Yb$ $(Z = 70)$ ની રચના $[Xe] 4f^{14} 6s^2$ છે. બે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને,તે $Yb^{2+}$ $(4f^{14})$ બનાવે છે,જે પૂર્ણ ભરાયેલી $f$-સબશેલને કારણે સ્થિર છે.
તેથી,$+2$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવતી જોડી $_{63}Eu$ અને $_{70}Yb$ છે.

(D) $1$. લેન્થેનાઈડ્સ $Z = 57$ થી $71$ સુધીના તત્વો છે.
$2$. પ્રોમિથિયમ $(Pm)$ સિવાયના બધા લેન્થેનાઈડ્સ બિન-રેડિયોએક્ટિવ છે,જે રેડિયોએક્ટિવ છે. તેથી,વિધાન $A$ સાચું છે.
$3$. બધા લેન્થેનાઈડ્સની બાહ્યતમ કક્ષામાં $6s^2$ રચના હોય છે. તેથી,વિધાન $B$ સાચું છે.
$4$. બધા લેન્થેનાઈડ્સ માટે સૌથી સામાન્ય અને સ્થાયી ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+3$ છે. તેથી,વિધાન $C$ સાચું છે.
$5$. લેન્થેનમ $(La, Z = 57)$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 5d^1 6s^2$ છે. તેમાં $4f$ કક્ષકમાં કોઈ ઇલેક્ટ્રોન હોતા નથી. તેથી,લેન્થેનમની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^1 6s^2$ છે તે વિધાન ખોટું છે.

(A) લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં $Ce$ થી $Lu$ તરફ જતાં,લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજ્યા ઘટે છે.
$Z_{eff}$ વધે છે,જેનાથી આયનોનું કદ ઘટે છે.
કદ ઘટવાને કારણે,આયનોની ધ્રુવીભવન ક્ષમતા વધે છે,જે હેલાઇડ્સનું સહસંયોજક લક્ષણ વધારે છે.
જેમ કદ ઘટે છે,તેમ ઓક્સાઇડનું આયનીય લક્ષણ ઘટે છે,એટલે કે ઓક્સાઇડનો બેઝિક સ્વભાવ ઘટે છે.
તેથી,$Ce$ થી $Lu$ તરફ જતાં ઓક્સાઇડનો બેઝિક સ્વભાવ ઘટે છે.

(C) વિધાન સાચું છે: શરૂઆતના એક્ટિનોઇડ્સની આયનીકરણ એન્થાલ્પી શરૂઆતના લેન્થેનોઇડ્સ કરતા ઓછી હોય છે કારણ કે $5f$ કક્ષકો $4f$ કક્ષકો કરતા અવકાશમાં વધુ વિસ્તરેલી હોય છે,જેના કારણે $5f$ ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્ર સાથે ઓછા મજબૂતીથી જોડાયેલા હોય છે.
કારણ ખોટું છે: $5f$ ઇલેક્ટ્રોનની શીલ્ડિંગ અસર $4f$ ઇલેક્ટ્રોન કરતા નબળી હોય છે. $5f$ ઇલેક્ટ્રોન શીલ્ડિંગમાં ઓછા અસરકારક હોવાથી,બહારના ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા અનુભવાતો અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર વધારે હોય છે,પરંતુ $5f$ કક્ષકોનું અવકાશી વિસ્તરણ પ્રભાવી હોવાથી એક્ટિનોઇડ્સની આયનીકરણ એન્થાલ્પી લેન્થેનોઇડ્સ કરતા ઓછી હોય છે.

(D) પ્લુટોનિયમ (પરમાણુ ક્રમાંક = $94$) માં સૌથી વધુ ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+7$ છે.
આનું કારણ એ છે કે $5f$,$6d$,અને $7s$ ઉર્જા સ્તરોની ઉર્જા લગભગ સમાન હોય છે,જે ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓની વિશાળ શ્રેણી દર્શાવવા માટે સક્ષમ બનાવે છે.
પ્લુટોનિયમ $(Pu)$ તેના સંયોજનોમાં $+3$,$+4$,$+5$,$+6$,અને $+7$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવી શકે છે.

(B) લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં,જેમ પરમાણુ ક્રમાંક $(Z)$ વધે છે,તેમ લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા ઘટે છે.
પરમાણુ ક્રમાંક $Ce$ $(58)$,$Pm$ $(61)$,$Tm$ $(69)$,અને $Yb$ $(70)$ હોવાથી,તેમની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યાનો ઉતરતો ક્રમ $Ce > Pm > Tm > Yb$ છે.

(D) લેન્થેનાઇડ શ્રેણીમાં,લેન્થેનાઇડ સંકોચનને કારણે $La^{3+}$ થી $Lu^{3+}$ સુધી આયનીય ત્રિજ્યા ઘટે છે.
જેમ આયનીય ત્રિજ્યા ઘટે છે,તેમ $M-OH$ બંધનો સહસંયોજક ગુણધર્મ વધે છે,જે બેઝિક પ્રબળતામાં ઘટાડો કરે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં $La^{3+}$ ની આયનીય ત્રિજ્યા સૌથી મોટી હોવાથી,$La(OH)_3$ સૌથી વધુ બેઝિક હાઇડ્રોક્સાઇડ છે.

(A) આંતરિક સંક્રાંતિ તત્વો એવા તત્વો છે જેમાં છેલ્લો ઇલેક્ટ્રોન $f$-કક્ષકમાં દાખલ થાય છે. આમાં લેન્થેનોઇડ્સ $(58-71)$ અને એક્ટિનોઇડ્સ $(90-103)$ નો સમાવેશ થાય છે.
$Cm$ ($Curium$,પરમાણુ ક્રમાંક $96$) એ એક્ટિનોઇડ છે,જે આંતરિક સંક્રાંતિ તત્વનો એક પ્રકાર છે.
$W$ $(Tungsten)$,$Mo$ $(Molybdenum)$,અને $Ru$ $(Ruthenium)$ એ $d$-વિભાગના સંક્રાંતિ તત્વો છે.

(A) લ્યુટેશિયમ $(Lu)$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $71$ છે.
$Lu$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $[Xe] 4f^{14} 5d^1 6s^2$ છે.
$+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં,$Lu$ ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે ($6s$ માંથી બે અને $5d$ માંથી એક).
$Lu^{3+}$ ની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $[Xe] 4f^{14}$ છે.
$4f$ પેટાકોષ $14$ ઇલેક્ટ્રોનથી સંપૂર્ણ ભરાયેલ હોવાથી,તેમાં કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન નથી.
તેથી,અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $0$ છે.

(A) લેન્થેનોઇડ્સની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના સામાન્ય રીતે $(Xe)4f^{n} 5d^{0-1} 6s^{2}$ મુજબ હોય છે.
અર્ધ-પૂર્ણ $f$-કક્ષક એટલે $f^{7}$.
આપેલ કોષ્ટક મુજબ:
- $Ce$ $(Z=58)$: $(Xe)4f^{1} 5d^{1} 6s^{2}$
- $Pm$ $(Z=61)$: $(Xe)4f^{5} 6s^{2}$
- $Sm$ $(Z=62)$: $(Xe)4f^{6} 6s^{2}$
- $Eu$ $(Z=63)$: $(Xe)4f^{7} 6s^{2}$
$Eu$ માં $4f^{7}$ હોવાથી,તે અર્ધ-પૂર્ણ $f$-કક્ષક ધરાવે છે. આ રચના સ્થાયી છે અને આ તત્વ માટે અપેક્ષિત ઇલેક્ટ્રોન ભરાવવાની ક્રમ સાથે સુસંગત છે.

(C) પ્રોમિથિયમ એ $Pm$ સંજ્ઞા અને $61$ પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતું રાસાયણિક તત્વ છે.
તેના તમામ આઇસોટોપ્સ રેડિયોએક્ટિવ છે.
તે અત્યંત દુર્લભ છે,અને પૃથ્વીના પોપડામાં કોઈપણ સમયે માત્ર $500-600 \ g$ જેટલું જ કુદરતી રીતે જોવા મળે છે.

(B) $Ce$ $(Z=58)$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^1 5d^1 6s^2$ છે.
સીરિયમ $(Ce)$ $+3$ અને $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
$+3$ અવસ્થા સૌથી વધુ સ્થાયી છે,જ્યારે $+4$ અવસ્થા પણ સામાન્ય છે કારણ કે ચાર ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવ્યા પછી તે નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી સ્થાયી રચના $([Xe])$ પ્રાપ્ત કરે છે.

(A) $Cerium$ ($Ce$,$Z=58$) ની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના $[Xe] 4f^1 5d^1 6s^2$ છે.
ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાને કારણે,તે $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા પ્રાપ્ત કરે છે જે સ્થાયી છે.
તે $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા પણ દર્શાવે છે કારણ કે ચાર ઇલેક્ટ્રોન દૂર થવાથી તે નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી સ્થાયી રચના $([Xe])$ પ્રાપ્ત કરે છે.

(A) લેન્થેનોઇડ્સ એ $57$ થી $71$ ($La$ થી $Lu$) પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતા તત્વો છે.
$Er$ (એર્બિયમ) નો પરમાણુ ક્રમાંક $68$ છે,જે લેન્થેનોઇડ શ્રેણીની મર્યાદામાં આવે છે.
$Am$ (એમેરિસિયમ),$Np$ (નેપ્ચ્યુનિયમ) અને $Lr$ (લોરેન્સિયમ) એ એક્ટિનોઇડ તત્વો છે.

(D) $Tb$ $(Z = 65)$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^9 6s^2$ છે.
$+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં,$Tb^{4+}$ ચાર ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે,જેના પરિણામે $[Xe] 4f^7$ રચના પ્રાપ્ત થાય છે.
આ $f^7$ રચના અર્ધ-પૂર્ણ હોવાથી ખૂબ જ સ્થાયી છે.
આમ,$Tb$ એ $f^7$ રચના સાથે $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે.

(C) લેન્થેનોઇડ તત્વો $(Ln)$ માટે સૌથી સામાન્ય અને સ્થાયી ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+3$ છે.
તેથી,જ્યારે લેન્થેનોઇડ હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન $(OH^-)$ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે,ત્યારે તે એક સંયોજન બનાવે છે જ્યાં વીજભાર સંતુલિત હોય છે.
હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનનો વીજભાર $-1$ હોવાથી,$Ln^{3+}$ આયનના $+3$ વીજભારને સંતુલિત કરવા માટે ત્રણ હાઇડ્રોક્સાઇડ આયનોની જરૂર પડે છે.
આમ,લેન્થેનોઇડ હાઇડ્રોક્સાઇડનું સામાન્ય સૂત્ર $Ln(OH)_3$ છે.

(C) લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં,લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે પરમાણુ ક્રમાંકમાં વધારા સાથે $Ln^{3+}$ આયનોની આયનીય ત્રિજ્યામાં નિયમિત ઘટાડો થાય છે.
આપેલા તત્વો $(La, Pr, Sm, Yb)$ માં $La$ $(Z=57)$ નો પરમાણુ ક્રમાંક સૌથી ઓછો હોવાથી,તેના $La^{3+}$ આયનની આયનીય ત્રિજ્યા સૌથી મોટી હશે.
આયનીય કદનો ક્રમ: $La^{3+} > Pr^{3+} > Sm^{3+} > Yb^{3+}$ છે.

(B) અસરકારક ચુંબકીય મોમેન્ટ $(\mu_{eff})$ ની ગણતરી $\mu_{eff} = \sqrt{n(n+2)} \ BM$ સૂત્ર દ્વારા કરવામાં આવે છે,જ્યાં $n$ એ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા છે.
લેન્થેનોઇડ માટે $+3$ અવસ્થામાં શૂન્ય ચુંબકીય મોમેન્ટ દર્શાવવા માટે,તેમાં અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન શૂન્ય $(n=0)$ હોવા જોઈએ.
$Lu$ (લ્યુટેશિયમ) નો પરમાણુ ક્રમાંક $71$ છે અને તેની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] \ 4f^{14} \ 5d^1 \ 6s^2$ છે.
$+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં,$Lu^{3+}$ ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને $[Xe] \ 4f^{14}$ બનાવે છે.
$4f$ કક્ષક સંપૂર્ણ ભરાયેલી હોવાથી,તેમાં કોઈ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રોન નથી $(n=0)$,પરિણામે ચુંબકીય મોમેન્ટ $0 \ BM$ મળે છે.

(D) લેન્થેનોઇડ્સની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી $(IE_1)$ લેન્થેનોઇડ સંકોચનને કારણે શ્રેણીમાં સામાન્ય રીતે વધે છે,જે પરમાણુ કદમાં ઘટાડો અને અસરકારક ન્યુક્લિયર ચાર્જમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Yb$ (ઇટરબિયમ,$Z=70$) નો પરમાણુ ક્રમાંક સૌથી વધુ છે.
$Yb$ ની ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી $[Xe] 4f^{14} 6s^2$ છે.
સંપૂર્ણ ભરાયેલી $4f$ સબશેલ અને ઉચ્ચ અસરકારક ન્યુક્લિયર ચાર્જને કારણે,$Yb$ અન્ય લેન્થેનોઇડ્સ ($Nd$,$Dy$,$Tm$) ની તુલનામાં ખૂબ ઊંચી પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી દર્શાવે છે.

(A) લેન્થેનોઇડ શ્રેણીમાં,જેમ આપણે $La$ $(Z = 57)$ થી $Lu$ $(Z = 71)$ તરફ જઈએ છીએ,તેમ $M^{3+}$ આયનોની આયનીય ત્રિજ્યામાં નિયમિત ઘટાડો થાય છે. આ ઘટનાને લેન્થેનોઇડ સંકોચન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
લેન્થેનોઇડ સંકોચન $4f$ ઇલેક્ટ્રોનની નબળી શીલ્ડિંગ અસરને કારણે થાય છે,જેના કારણે અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર વધે છે અને ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રની નજીક ખેંચાય છે.
તેથી,પરમાણુ ક્રમાંક વધવાની સાથે આયનીય કદ ઘટે છે.
આપેલા તત્વોમાં,$Lu$ $(Z = 71)$ નો પરમાણુ ક્રમાંક સૌથી વધુ છે,તેથી $Lu^{3+}$ નું આયનીય કદ સૌથી નાનું છે.

(C) સીરિયમ ($Ce$,પરમાણુ ક્રમાંક $58$) ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^1 5d^1 6s^2$ છે.
જ્યારે $Ce$ ચાર ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને $Ce^{4+}$ બનાવે છે,ત્યારે તે બે $6s$,એક $5d$ અને એક $4f$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે.
પરિણામી $Ce^{4+}$ ની ઇલેક્ટ્રોન રચના $[Xe] 4f^0$ છે,જે સ્થાયી નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી રચના છે.
તેથી,$Ce$ એ લેન્થેનોઇડ છે જે $f^0$ રચના સાથે $+4$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે.