Isotopes-Isotones and Nuclear isomers Questions in Gujarati

(A) ધારો કે $X$ નો દળ ક્રમાંક $A$ અને પરમાણુ ક્રમાંક $Z_{num}$ છે.
$X(A, Z_{num}) \xrightarrow{-\alpha} Y(A-4, Z_{num}-2)$
$Y(A-4, Z_{num}-2) \xrightarrow{-\beta} Z(A-4, Z_{num}-1)$
$Z(A-4, Z_{num}-1) \xrightarrow{-\beta} W(A-4, Z_{num})$
સમસ્થાનિકો સમાન પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવે છે પરંતુ અલગ દળ ક્રમાંક ધરાવે છે.
$X(A, Z_{num})$ અને $W(A-4, Z_{num})$ ની સરખામણી કરતા,તેઓ સમાન પરમાણુ ક્રમાંક $Z_{num}$ ધરાવે છે પરંતુ અલગ દળ ક્રમાંક $A$ અને $A-4$ ધરાવે છે.
તેથી,$X$ અને $W$ સમસ્થાનિકો છે.

(B) પ્રક્રિયાની શ્રેણી નીચે મુજબ છે: $_{92}U^{235}$ $\xrightarrow{-\alpha } (A)$ $\xrightarrow{-\beta } (B)$ $\xrightarrow{-\beta } (C)$
$1$. $_{92}U^{235}$ નો આલ્ફા ક્ષય $(A)$ આપે છે:
$_{92}U^{235} \xrightarrow{-\alpha } _{90}A^{231}$
$2$. $(A)$ નો બીટા ક્ષય $(B)$ આપે છે:
$_{90}A^{231} \xrightarrow{-\beta } _{91}B^{231}$
$3$. $(B)$ નો બીટા ક્ષય $(C)$ આપે છે:
$_{91}B^{231} \xrightarrow{-\beta } _{92}C^{231}$
સમસ્થાનિકો એટલે સમાન પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતા પરંતુ અલગ દળ ક્રમાંક ધરાવતા તત્વો. અહીં,$_{92}U^{235}$ અને $_{92}C^{231}$ બંનેનો પરમાણુ ક્રમાંક $92$ છે. તેથી,સમસ્થાનિકો $_{92}U^{235}$ અને $C$ છે.

(A) કાર્બનનો રેડિયોએક્ટિવ આઇસોટોપ,$_{6}C^{14}$,વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા અને ચયાપચયના માર્ગોનો અભ્યાસ કરવા માટે ટ્રેસર તરીકે વપરાય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(C) ધારો કે પ્રારંભિક પરમાણુ $^m_Z X$ છે.
$\alpha$-કણ $(^4_2 He)$ ના ઉત્સર્જન પછી,તે $^{m-4}_{Z-2} Y$ બને છે.
ત્યારબાદ,બે $\beta$-કણો $(^0_{-1} e)$ ના ઉત્સર્જન પછી,દળ ક્રમાંક $m-4$ રહે છે અને પરમાણુ ક્રમાંક $(Z-2) + 2 = Z$ થાય છે.
અંતિમ તત્વનો પરમાણુ ક્રમાંક $Z$ પ્રારંભિક પરમાણુ જેટલો જ હોવાથી,તે એક આઈસોટોપ છે.

(C) સાચો વિકલ્પ $(C)$ છે.
$Co^{60}$ (કોબાલ્ટ-$60$) એક કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપ છે જે ગામા કિરણોનું ઉત્સર્જન કરે છે,જેનો ઉપયોગ કેન્સરના કોષોને નષ્ટ કરવા માટે રેડિયોથેરાપીમાં થાય છે.

(A) ધારો કે ન્યુક્લિયસ $R$ ને $_Z A^m$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
$1$. $\alpha$-ક્ષય પછી: $_Z A^m \xrightarrow{\alpha} _{Z-2} X^{m-4}$.
$2$. પ્રથમ $\beta$-ક્ષય પછી: $_{Z-2} X^{m-4} \xrightarrow{\beta} _{Z-1} Y^{m-4}$.
$3$. બીજા $\beta$-ક્ષય પછી: $_{Z-1} Y^{m-4} \xrightarrow{\beta} _Z Z^{m-4}$.
આમ,$R$ $(_{Z} A^m)$ અને $Z$ $(_{Z} Z^{m-4})$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $(Z)$ સમાન છે પરંતુ દળ ક્રમાંક ($m$ અને $m-4$) અલગ છે.
તેથી,$R$ અને $Z$ એ સમસ્થાનિકો (Isotopes) છે.

(B) સમસ્થાનિકો એ એક જ તત્વના પરમાણુઓ છે જેનો પરમાણુ ક્રમાંક $(Z)$ સમાન હોય છે પરંતુ દળ ક્રમાંક $(A)$ અલગ હોય છે.
પરમાણુ ક્રમાંક પ્રોટોનની સંખ્યા દ્વારા વ્યાખ્યાયિત થયેલ હોવાથી,સમસ્થાનિકોમાં પ્રોટોનની સંખ્યા સમાન હોય છે.
જો કે,દળ ક્રમાંક એ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સરવાળો $(A = Z + N)$ હોવાથી,દળ ક્રમાંકમાં તફાવતનો અર્થ એ છે કે ન્યુટ્રોનની સંખ્યા $(N)$ માં તફાવત છે.
તેથી,સમસ્થાનિકો ન્યુટ્રોનની સંખ્યામાં અલગ પડે છે.

(C) સમસ્થાનિકમાં પરમાણુ ક્રમાંક $(Z)$ સમાન હોય છે પરંતુ દળ ક્રમાંક $(A)$ અલગ હોય છે.
જ્યારે ન્યુક્લિયસ એક $\alpha$-કણ $(_{2}He^{4})$ ગુમાવે છે,ત્યારે પરમાણુ ક્રમાંક $2$ જેટલો ઘટે છે અને દળ ક્રમાંક $4$ જેટલો ઘટે છે.
જ્યારે ન્યુક્લિયસ એક $\beta$-કણ $(_{-1}e^{0})$ ગુમાવે છે,ત્યારે પરમાણુ ક્રમાંક $1$ જેટલો વધે છે અને દળ ક્રમાંક અપરિવર્તિત રહે છે.
સમાન પરમાણુ ક્રમાંક $Z$ જાળવી રાખવા માટે,$Z$ માં થતો કુલ ફેરફાર શૂન્ય હોવો જોઈએ.
એક $\alpha$-કણ $(Z-2)$ અને ત્યારબાદ બે $\beta$-કણો $(Z-2+1+1 = Z)$ ગુમાવવાથી પરમાણુ ક્રમાંક સમાન રહે છે.
દળ ક્રમાંક $-4$ જેટલો બદલાય છે,આમ સમસ્થાનિક ઉત્પન્ન થાય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(C)$ છે.

(D) આઈસોટોન્સ એવા તત્વોના પરમાણુઓ છે જે સમાન સંખ્યામાં ન્યુટ્રોન ધરાવે છે પરંતુ અલગ પરમાણુ ક્રમાંક $(Z)$ અને અલગ દળ ક્રમાંક $(A)$ ધરાવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$_{18}^{39}Ar$ અને $_{19}^{40}K$ બંનેમાં $21$ ન્યુટ્રોન હોય છે ($39-18 = 21$ અને $40-19 = 21$).

(B) જુદા જુદા તત્વોના પરમાણુઓ કે જેમના પરમાણુ ક્રમાંક અલગ હોય પરંતુ દળ ક્રમાંક સમાન હોય તેમને આઇસોબાર્સ કહેવામાં આવે છે.
આપેલ જોડીમાં,$_6C^{11}$ અને $_5B^{11}$ બંનેનો દળ ક્રમાંક સમાન $(A = 11)$ છે પરંતુ પરમાણુ ક્રમાંક અલગ ($Z = 6$ અને $Z = 5$) છે.
તેથી,તેઓ આઇસોબાર્સ છે.

(D) જ્યારે તત્વ $A$ એ $\alpha$-કણ $(^4_2He)$ નું ઉત્સર્જન કરે છે,ત્યારે તેનો દળ ક્રમાંક $4$ જેટલો ઘટે છે અને પરમાણુ ક્રમાંક $2$ જેટલો ઘટે છે.
ધારો કે $A$ એ $^Z_A X^M$ છે,જ્યાં $M$ દળ ક્રમાંક છે અને $Z$ પરમાણુ ક્રમાંક છે.
$\alpha$-ઉત્સર્જન પછી,નવું તત્વ $B$ એ $^Z_{A-2} Y^{M-4}$ બને છે.
દળ ક્રમાંક $4$ અને પરમાણુ ક્રમાંક $2$ બદલાતા હોવાથી,$A$ અને $B$ માટે ન્યુટ્રોનની સંખ્યા $(N = M - Z)$ નો તફાવત સમાન રહે છે,જેને આઇસોડાયાસ્ફિયર કહેવાય છે.

(B) અલગ-અલગ તત્વોના પરમાણુઓ કે જેમના પરમાણુ ક્રમાંક અલગ હોય પરંતુ દળ ક્રમાંક સમાન હોય,તેમને આઈસોબાર્સ કહેવામાં આવે છે.

(D) કુદરતી યુરેનિયમમાં ત્રણ મુખ્ય આઇસોટોપ્સ હોય છે: $_{92}U^{238}$ (આશરે $99.27\%$),$_{92}U^{235}$ (આશરે $0.72\%$),અને $_{92}U^{234}$ (આશરે $0.0055\%$).
$_{92}U^{239}$ એ ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં $_{92}U^{238}$ દ્વારા ન્યુટ્રોન કેપ્ચરથી બનતો કૃત્રિમ આઇસોટોપ છે અને તે કુદરતી યુરેનિયમમાં જોવા મળતો નથી.

(A) આઈસોટોન્સ એટલે સમાન ન્યુટ્રોન સંખ્યા ધરાવતા ન્યુક્લીઆઈ $(n = A - Z)$.
$^{14}_{6}C$ માટે: $n = 14 - 6 = 8$.
$^{15}_{7}N$ માટે: $n = 15 - 7 = 8$.
$^{17}_{9}F$ માટે: $n = 17 - 9 = 8$.
ત્રણેય ન્યુક્લીઆઈમાં $8$ ન્યુટ્રોન હોવાથી,તેઓ આઈસોટોનિક છે.

(B) સમસ્થાનિકો એ એક જ તત્વના પરમાણુઓ છે જેનો પરમાણુ ક્રમાંક સમાન હોય છે પરંતુ પરમાણુ દળ અલગ હોય છે.
ન્યુટ્રોનનો પરમાણુ ક્રમાંક $0$ અને પરમાણુ દળ $1$ હોય છે.
તેથી,ન્યુટ્રોનનો ઘટાડો કે વધારો પરમાણુ ક્રમાંકને બદલ્યા વિના દળ ક્રમાંક બદલે છે,આમ તે સમસ્થાનિક ઉત્પન્ન કરે છે.
ઉદાહરણ તરીકે: $_{92}U^{238} + _{0}n^{1} \rightarrow _{92}U^{239}$

(C) ક્ષય પ્રક્રિયા: $_{35}X^{88}$ $\xrightarrow{I} Y$ $\xrightarrow{II} _{32}Z^{84}$.
પગલું $I$: $_{35}X^{88} \rightarrow Y + _{1}e^{0}$ (પોઝિટ્રોન ઉત્સર્જન) થી $Y = _{34}Y^{88}$ મળે છે.
પગલું $II$: $_{34}Y^{88} \rightarrow _{32}Z^{84} + _{2}He^{4}$ ($\alpha$ ક્ષય).
આઇસોડાયફર્સ માટે: આઇસોડાયફર્સ સમાન $(N-Z)$ મૂલ્ય ધરાવે છે.
$Y$ $(_{34}Y^{88})$ માટે: $N-Z = (88-34) - 34 = 20$.
$Z$ $(_{32}Z^{84})$ માટે: $N-Z = (84-32) - 32 = 20$.
બંનેનું $(N-Z)$ મૂલ્ય $20$ હોવાથી,$Y$ અને $Z$ આઇસોડાયફર્સ છે.

(B) આઇસોટોન એટલે સમાન ન્યુટ્રોન સંખ્યા ધરાવતા પરમાણુઓ.
$_{32}Ge^{76}$ માટે,ન્યુટ્રોનની સંખ્યા $= 76 - 32 = 44$.
$_{33}As^{77}$ માટે,ન્યુટ્રોનની સંખ્યા $= 77 - 33 = 44$.
બંનેમાં $44$ ન્યુટ્રોન હોવાથી,$_{33}As^{77}$ એ $_{32}Ge^{76}$ નો આઇસોટોન છે.

(A) આઈસોટોન્સ એટલે એવા પરમાણુઓ અથવા ન્યુક્લિયસ જેમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોય $(n = A - Z)$.
$_{6}^{14}C$ માટે: $n = 14 - 6 = 8$.
$_{7}^{15}N$ માટે: $n = 15 - 7 = 8$.
$_{9}^{17}F$ માટે: $n = 17 - 9 = 8$.
આ ત્રણેય ન્યુક્લિયસમાં $8$ ન્યુટ્રોન હોવાથી,તેઓ આઈસોટોન્સ છે.

(D) . એક ન્યુક્લિયસ $X$ એ $\beta$-કણનું શોષણ કરે છે અને ત્યારબાદ ન્યુટ્રોન અને $\gamma$-કિરણનું ઉત્સર્જન કરીને $Y$ બનાવે છે. ન્યુક્લિયર પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
${}_{Z}X^{A} + {}_{-1}e^{0}$ $\rightarrow {}_{Z-1}X^{A}$ $\xrightarrow{-{}_{0}n^{1}} {}_{Z-1}Y^{A-1} + \gamma$
અહીં,$A$ એ $X$ નો દળ ક્રમાંક છે અને $Z$ એ $X$ નો પરમાણુ ક્રમાંક છે.
$X$ માં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = $A - Z$.
$Y$ માં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = $(A - 1) - (Z - 1) = A - Z$.
આમ,$X$ અને $Y$ બંનેમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોવાથી,તેઓ આઇસોટોન્સ છે.

(B) જુદા જુદા તત્વોના પરમાણુઓ કે જેમના ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોય તેમને આઈસોટોન્સ કહેવામાં આવે છે.
ન્યુટ્રોનની સંખ્યા શોધવા માટે,આપણે સૂત્રનો ઉપયોગ કરીએ છીએ: $n = A - Z$,જ્યાં $A$ એ દળ ક્રમાંક છે અને $Z$ એ પરમાણુ ક્રમાંક છે.
${ }_{6}^{12}C$ માટે: $n = 12 - 6 = 6$.
${ }_{5}^{11}B$ માટે: $n = 11 - 5 = 6$.
બંનેમાં $6$ ન્યુટ્રોન હોવાથી,તેઓ આઈસોટોન્સ છે.

(D) જે તત્વોના પરમાણુઓના ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોય તેને આઇસોટોન્સ કહેવામાં આવે છે.
ન્યુટ્રોનની સંખ્યા શોધવા માટેનું સૂત્ર: $n = A - Z$,જ્યાં $A$ એ દળ ક્રમાંક છે અને $Z$ એ પરમાણુ ક્રમાંક છે.
$_{6}^{12}C$ માટે: $n = 12 - 6 = 6$.
$_{5}^{11}B$ માટે: $n = 11 - 5 = 6$.
બંનેમાં $6$ ન્યુટ્રોન હોવાથી,તેઓ આઇસોટોન્સ છે.

(D) આઈસોટોન્સ એટલે એવા પરમાણુઓ અથવા ન્યુક્લાઇડ્સ કે જેમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા $(N)$ સમાન હોય છે પરંતુ પ્રોટોનની સંખ્યા $(Z)$ અલગ હોય છે,જેના પરિણામે તેમનો દળ ક્રમાંક $(A = Z + N)$ પણ અલગ હોય છે.
તેમનો પરમાણુ ક્રમાંક અલગ હોવાથી,તેઓ અલગ રાસાયણિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે અને આવર્ત કોષ્ટકમાં અલગ સ્થાન ધરાવે છે.

(B) $S^{35}$ એ સલ્ફરનું રેડિયોએક્ટિવ આઇસોટોપ છે.
જ્યારે તે ત્વચાના સંપર્કમાં આવે છે,ત્યારે તે ત્વચામાં બળતરા અથવા ત્વચાનો રોગ (dermatitis) પેદા કરી શકે છે.

(C) આઈસોટોન્સ એટલે એવી પ્રજાતિઓ કે જેમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોય.
${ }_{19}K^{39}$ માટે,ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = $39 - 19 = 20$.
${ }_{20}Ca^{40}$ માટે,ન્યુટ્રોનની સંખ્યા = $40 - 20 = 20$.
બંનેમાં $20$ ન્યુટ્રોન હોવાથી,તેઓ આઈસોટોન્સ છે.

(B) પ્રકૃતિમાં ${}^{14}C$ આઇસોટોપની સાપેક્ષ વિપુલતા અત્યંત ઓછી,આશરે $10^{-10} \%$ છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$2 \times 10^{-10}$ એ સાચું મૂલ્ય છે.

(B) આઈસોટોન્સ એ એવી સ્પીસીઝ છે જેમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોય છે.
$_{20}Ca^{40}$ માં,ન્યુટ્રોનની સંખ્યા $40 - 20 = 20$ છે.
$_{18}Ar^{40}$ માં,ન્યુટ્રોનની સંખ્યા $40 - 18 = 22$ છે.
ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ હોવાથી,$_{20}Ca^{40}$ અને $_{18}Ar^{40}$ એ આઈસોટોન્સ નથી.
તેથી,વિકલ્પ $B$ માં આપેલું વિધાન ખોટું છે.

(C) ધારો કે પ્રારંભિક તત્વ ${}_{Z}E^{M}$ છે,જ્યાં $Z$ એ પરમાણુ ક્રમાંક છે અને $M$ એ પરમાણુ દળ છે.
જ્યારે એક $\alpha$-કણ $({}_{2}He^{4})$ ઉત્સર્જિત થાય છે,ત્યારે પરમાણુ ક્રમાંક $2$ જેટલો ઘટે છે અને પરમાણુ દળ $4$ જેટલું ઘટે છે: ${}_{Z}E^{M} \rightarrow {}_{Z-2}E'^{M-4} + {}_{2}He^{4}$.
જ્યારે બે $\beta$-કણો $({}_{-1}e^{0})$ ઉત્સર્જિત થાય છે,ત્યારે દરેક $\beta$-કણ માટે પરમાણુ ક્રમાંક $1$ જેટલો વધે છે (કુલ $2$ નો વધારો),જ્યારે પરમાણુ દળ બદલાતું નથી: ${}_{Z-2}E'^{M-4} \rightarrow {}_{Z}E''^{M-4} + 2({}_{-1}e^{0})$.
અંતિમ તત્વ ${}_{Z}E''^{M-4}$ છે.
કારણ કે અંતિમ તત્વનો પરમાણુ ક્રમાંક $Z$ એ પ્રારંભિક તત્વ $E$ જેટલો જ છે પરંતુ પરમાણુ દળ $M-4$ અલગ છે,તેથી તે $E$ નું આઇસોટોપ છે.