Adsorption and Adsorption isotherm Questions in Gujarati

(C) ફ્રુન્ડલિચ એડસોર્પ્શન આઇસોથર્મનું સમીકરણ $\frac{x}{m} = kP^{1/n}$ છે,જ્યાં $x$ એ અધિશોષિતનું દળ છે,$m$ એ અધિશોષકનું દળ છે,$P$ એ દબાણ છે,અને $k$ તથા $n$ અચળાંકો છે.
બંને બાજુ લઘુગણક (logarithm) લેતા: $\log(\frac{x}{m}) = \log k + \frac{1}{n} \log P$.
આ સમીકરણ સીધી રેખા $y = mx + c$ ના સ્વરૂપમાં છે,જ્યાં $y = \log(\frac{x}{m})$,$x = \log P$,ઢાળ $m = \frac{1}{n}$,અને આંતરછેદ $c = \log k$ છે.
તેથી,$\log(\frac{x}{m})$ વિરુદ્ધ $\log P$ નો આલેખ દોરતા સીધી રેખા મળે છે.

(C) રાસાયણિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે જેને સક્રિયકરણ ઉર્જાની જરૂર હોય છે.
શરૂઆતમાં,જેમ તાપમાન વધે છે,તેમ અધિશોષણનો દર વધે છે કારણ કે વધુ અણુઓ સપાટી સાથે રાસાયણિક બંધ બનાવવા માટે જરૂરી સક્રિયકરણ ઉર્જા મેળવે છે.
જો કે,જેમ તાપમાન વધતું જાય છે,તેમ પ્રક્રિયાની ઉષ્માક્ષેપક પ્રકૃતિને કારણે સંતુલન વિઘટન (desorption) તરફ ખસે છે,જેના પરિણામે અધિશોષિત વાયુનું પ્રમાણ $(x/m)$ ઘટે છે.
તેથી,રાસાયણિક અધિશોષણ માટે $x/m$ વિરુદ્ધ $T$ નો આલેખ શરૂઆતમાં વધારો અને ત્યારબાદ ઘટાડો દર્શાવે છે,જેના પરિણામે એક શિખર (peak) મળે છે.

(B) કોલમ ક્રોમેટોગ્રાફીમાં,જે સંયોજન સ્થિર કલા (stationary phase) પર વધુ મજબૂત રીતે અધિશોષિત થાય છે તે કોલમમાંથી ધીમેથી ગતિ કરે છે.
આપેલ છે કે $I$ નું અધિશોષણ $II$ કરતા વધારે છે $(I > II)$,તેથી સંયોજન $I$ એ સંયોજન $II$ કરતા વધુ મજબૂત રીતે અધિશોષિત થાય છે.
તેથી,સંયોજન $I$ ધીમેથી ગતિ કરે છે અને ઓછું અંતર કાપે છે,જ્યારે સંયોજન $II$ ઝડપથી ગતિ કરે છે અને વધુ અંતર કાપે છે.
$R_f$ મૂલ્ય એ પદાર્થ દ્વારા કાપેલ અંતર અને દ્રાવક દ્વારા કાપેલ અંતરનો ગુણોત્તર છે.
સંયોજન $II$ વધુ અંતર કાપતું હોવાથી,તેનું $R_f$ મૂલ્ય $I$ કરતા વધારે હોય છે.

(B) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી મુજબ,સંબંધ નીચે મુજબ છે:
$\frac{x}{m} = kP^{\frac{1}{n}}$
બંને બાજુ લઘુગણક લેતા:
$\log_{10} \frac{x}{m} = \log_{10} (kP^{\frac{1}{n}})$
$\log_{10} \frac{x}{m} = \frac{1}{n} \log_{10} P + \log_{10} k$
આ સમીકરણ $y = mx + c$ ના રેખીય સ્વરૂપને અનુસરે છે,જ્યાં $y = \log \frac{x}{m}$,$x = \log P$,ઢાળ $m = \frac{1}{n}$ અને આંતરછેદ $c = \log k$ છે.
તેથી,આલેખનો ઢાળ $\frac{1}{n}$ છે.

(D) ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) એ અધિશોષિત અને અધિશોષક વચ્ચેના નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ બળો દ્વારા લાક્ષણિકતા ધરાવે છે.
તે એક પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયા છે જે નીચા તાપમાન અને ઊંચા દબાણ દ્વારા અનુકૂળ હોય છે.
તે અધિશોષકની સપાટીના ક્ષેત્રફળમાં વધારા સાથે વધે છે.
રાસાયણિક અધિશોષણથી વિપરીત,ભૌતિક અધિશોષણ પ્રકૃતિમાં બહુ-સ્તરીય હોય છે.
તેથી,'એક-સ્તરીય અધિશોષણ થાય છે' તે વિધાન ખોટું છે,કારણ કે તે રાસાયણિક અધિશોષણનો ગુણધર્મ છે.

(C) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી મુજબ:
$\log \frac{x}{m} = \log k + \frac{1}{n} \log P$
આને સીધી રેખાના સમીકરણ $y = mx + c$ સાથે સરખાવતા,ઢાળ $\frac{1}{n}$ મળે છે.
આપેલ છે કે ઢાળ $0.5$ છે,તેથી $\frac{1}{n} = 0.5 = \frac{1}{2}$.
આ કિંમતને અધિશોષણ સમીકરણ $\frac{x}{m} = k \cdot P^{1/n}$ માં મૂકતા,આપણને મળે છે:
$\frac{x}{m} = k \cdot P^{1/2}$
આ સૂચવે છે કે અધિશોષણ એ દબાણના વર્ગમૂળ $(P^{1/2})$ ના સમપ્રમાણમાં છે.

(D) આપેલા લક્ષણો સૂચવે છે કે આ ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) છે.
ભૌતિક અધિશોષણ નબળા વાન્ડર વાલ્સ બળો,પ્રતિવર્તીતા અને બહુ-આણ્વીય સ્તરોની રચના દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.
તે એક ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે જે સામાન્ય રીતે તાપમાનમાં વધારો થતાં ઘટે છે.
અધિશોષણની એન્થાલ્પી ઓછી $(20-40 \ kJ \ mol^{-1})$ હોય છે.
તેમાં નબળા બળો સામેલ હોવાથી અને કોઈ રાસાયણિક બંધ બનતો ન હોવાથી,જરૂરી સક્રિયકરણ ઉર્જા ખૂબ જ ઓછી હોય છે.

(C) અધિશોષણ એ સપાટીની ઘટના છે જ્યાં પદાર્થના અણુઓ ઘન અથવા પ્રવાહીની સપાટી પર એકઠા થાય છે.
અધિશોષણ દરમિયાન,સપાટી પરના અવશેષી બળો આવતા અણુઓ દ્વારા સંતોષાય છે,જેના પરિણામે સપાટીની ઉર્જામાં ઘટાડો થાય છે.
તેથી,અવશેષી બળો વધે છે તે વિધાન ખોટું છે.
અધિશોષણ માટે,$\Delta H < 0$ (ઉષ્માક્ષેપક),$\Delta S < 0$ (અસ્તવ્યસ્તતામાં ઘટાડો),અને $\Delta G < 0$ (સ્વયંભૂ પ્રક્રિયા) હોય છે.

(C) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ: $x/m = k \cdot p^{1/n}$
બંને બાજુ લઘુગણક લેતા: $\log(x/m) = \log k + (1/n) \log p$
આ સમીકરણ $y = mx + c$ ના સ્વરૂપમાં છે,જ્યાં $y = \log(x/m),$ $x = \log p,$ ઢાળ $m = 1/n,$ અને આંતરછેદ $c = \log k$ છે.
તેથી,$\log(x/m)$ વિરુદ્ધ $\log p$ નો આલેખ દોરવાથી સીધી રેખા મળે છે.

(C) અધિશોષણ એ સપાટી પરની ઘટના છે જેમાં ઉર્જા મુક્ત થાય છે.
ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) અને રાસાયણિક અધિશોષણ (chemisorption) બંને ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયાઓ છે કારણ કે તેમાં બંધનું નિર્માણ થાય છે (ભૌતિક અધિશોષણમાં વાન્ડર વાલ્સ બળો અને રાસાયણિક અધિશોષણમાં રાસાયણિક બંધો),જે સિસ્ટમની એન્થાલ્પીમાં ઘટાડો કરે છે $(\Delta H < 0)$.

(C) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપીનું સમીકરણ: $\frac{x}{m} = kP^{1/n}$ છે.
બંને બાજુ લઘુગણક લેતા: $\log(\frac{x}{m}) = \log k + \frac{1}{n} \log P$.
આ સમીકરણ સુરેખ રેખા $y = mx + c$ ના સ્વરૂપમાં છે,જ્યાં ઢાળ (slope) $\frac{1}{n}$ છે.
આપેલા આલેખ પરથી,ઢાળની ગણતરી: $\text{Slope} = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}$ થાય છે.
તેથી,$\frac{1}{n} = \frac{1}{2}$.
આ કિંમત મૂળ સમીકરણમાં મૂકતા,આપણને મળે છે: $\frac{x}{m} \propto P^{1/2}$.

(A) ઘન સપાટી પર વાયુના અધિશોષણનું પ્રમાણ તેના પ્રવાહીકરણની સરળતા સાથે સીધું સંબંધિત છે.
જે વાયુઓનું ક્રિટીકલ તાપમાન ઊંચું હોય છે,તેમનું પ્રવાહીકરણ સરળતાથી થાય છે.
તેથી,વાયુનું ક્રિટીકલ તાપમાન જેટલું ઓછું,તેનું અધિશોષણ તેટલું જ ઓછું હોય છે.
આપેલ મૂલ્યોની સરખામણી કરતા,$H_2$ $(33 \ K)$ નું ક્રિટીકલ તાપમાન સૌથી ઓછું છે.
આમ,$H_2$ સૌથી ઓછું અધિશોષણ પામતો વાયુ છે.

(A) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપીનું સમીકરણ: $\frac{x}{m} = k P^{1/n}$
બંને બાજુ લોગ લેતા: $\log \frac{x}{m} = \log k + \frac{1}{n} \log P$
આ સમીકરણ $y = mx + c$ પ્રકારની સીધી રેખા દર્શાવે છે,જ્યાં ઢાળ $\frac{1}{n}$ છે.
આપેલ ગ્રાફ પરથી,ઢાળ = $\frac{2}{3}$ છે.
તેથી,$\frac{1}{n} = \frac{2}{3}$.
આ કિંમત મૂળ સમીકરણમાં મૂકતા: $\frac{x}{m} = k P^{2/3}$.
આમ,$\frac{x}{m}$ એ $p^{2/3}$ ના પ્રમાણમાં છે.

(A) સર્ફેક્ટન્ટના મોલની ગણતરી: $n = \frac{M \times V \, (mL)}{1000} = \frac{10^{-3} \times 10}{1000} = 10^{-8} \, mol$.
અણુઓની સંખ્યા: $N = n \times N_A = 10^{-8} \times 6 \times 10^{23} = 6 \times 10^{15} \, \text{$\text{અણુઓ}$}$.
એક અણુ દ્વારા આવરી લેવાયેલ વિસ્તાર $(a^2)$: $a^2 = \frac{0.24 \, cm^2}{6 \times 10^{15}} = 4 \times 10^{-20} \, cm^2$.
ધારની લંબાઈ $(a)$: $a = \sqrt{4 \times 10^{-20}} = 2 \times 10^{-10} \, cm = 2 \times 10^{-12} \, m = 2 \, pm$.

(A) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ $\frac{x}{m} = k p^{1/n}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
આપેલ સમીકરણ $\frac{x}{m} = k p^{0.5}$ મુજબ,અધિશોષણનું પ્રમાણ $\frac{x}{m}$ એ દબાણ $p$ ના વર્ગમૂળના સમપ્રમાણમાં છે.
તેથી,દબાણ $p$ માં વધારો થવાથી અધિશોષણનું પ્રમાણ વધે છે.
ભૌતિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે,જેનો અર્થ છે કે તે ઉષ્મા મુક્ત કરે છે.
લી શેટલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા માટે,તાપમાન $T$ માં ઘટાડો કરવાથી પુરોગામી પ્રક્રિયાને વેગ મળે છે,જેનાથી અધિશોષણનું પ્રમાણ વધે છે.
આમ,$p$ માં વધારો અને $T$ માં ઘટાડો કરવાથી અધિશોષણ વધે છે.

(C) $R_f$ (રિટેન્શન ફેક્ટર) મૂલ્ય એ દ્રાવ્ય દ્વારા કાપેલું અંતર અને દ્રાવક દ્વારા કાપેલા અંતરના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે.
દ્રાવ્ય દ્રાવક કરતાં આગળ વધી શકતું નથી,તેથી $R_f$ નું મૂલ્ય હંમેશા $\le 1$ હોય છે.
ઉચ્ચ $R_f$ મૂલ્ય સૂચવે છે કે પદાર્થની મોબાઈલ ફેઝ પ્રત્યે વધુ આકર્ષણ અને સ્ટેશનરી ફેઝ પ્રત્યે ઓછું આકર્ષણ (એટલે કે ઓછું અધિશોષણ) છે.
તેથી,"ઉચ્ચ $R_f$ મૂલ્યનો અર્થ ઉચ્ચ અધિશોષણ છે" તે વિધાન ખોટું છે.

(D) ભૌતિક અધિશોષણ એ વાયુના પ્રવાહીકરણની સરળતા સાથે સીધો સંબંધ ધરાવે છે.
સરળતાથી પ્રવાહી બની શકે તેવા વાયુઓ ઊંચું ક્રાંતિક તાપમાન અને આકર્ષણના મજબૂત વાન ડેર વાલ્સ બળો ધરાવે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$H_2O$ નું ક્રાંતિક તાપમાન સૌથી વધુ છે અને હાઇડ્રોજન બંધનને કારણે તે સૌથી સરળતાથી પ્રવાહી બની શકે છે.
તેથી,$H_2O$ ની ભૌતિક અધિશોષણની એન્થાલ્પી મહત્તમ છે.

(B) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી મુજબ,સંબંધ $x/m = K P^{1/n}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
અહીં,$x/m$ એ દબાણ $P$ પર અધિશોષકના એકમ દળ દીઠ અધિશોષિત વાયુનું પ્રમાણ છે.
$K$ અને $n$ એ અચળાંકો છે જે વાયુ અને અધિશોષકના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે.
$1/n$ નું મૂલ્ય $0$ અને $1$ ની વચ્ચે હોય છે (એટલે કે $0 \le 1/n \le 1$),જ્યાં $n > 1$ છે.
ઓછા દબાણે,$1/n = 1$,તેથી $x/m \propto P^1$.
વધારે દબાણે,$1/n = 0$,તેથી $x/m \propto P^0$ (દબાણથી સ્વતંત્ર).
આમ,સામાન્ય સમીકરણ $x/m = K P^{1/n}$ છે જ્યાં $0 \le 1/n \le 1$.

(C) ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) પ્રકૃતિમાં વિશિષ્ટ નથી કારણ કે તે અધિશોષક અને અધિશોષિત વચ્ચેના નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ બળોને કારણે ઉદ્ભવે છે. તે કોઈપણ વાયુ અને ઘન વચ્ચે થઈ શકે છે. રાસાયણિક અધિશોષણ (chemisorption) અત્યંત વિશિષ્ટ છે કારણ કે તેમાં રાસાયણિક બંધોનું નિર્માણ થાય છે. તેથી,વિકલ્પ $C$ માં આપેલ વિધાન ખોટું છે.

(C) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ: $\frac{x}{m} = k \times p^{\frac{1}{n}}$ છે.
બંને બાજુ લઘુગણક લેતા: $\log(\frac{x}{m}) = \log(k) + \frac{1}{n} \log(p)$.
આ સમીકરણ $y = mx + c$ પ્રકારની સીધી રેખા દર્શાવે છે,જ્યાં ઢાળ $\frac{1}{n}$ છે.
જો ઢાળ શૂન્ય હોય,તો $\frac{1}{n} = 0$.
આ કિંમત મૂળ સમીકરણમાં મૂકતા: $\frac{x}{m} = k \times p^0 = k$.
આમ,$\frac{x}{m}$ અચળ રહે છે અને તે $p$ પર આધાર રાખતું નથી,તેથી અધિશોષણનું પ્રમાણ વાયુના દબાણથી સ્વતંત્ર છે.

(B) ભૌતિક અધિશોષણ એ સ્વયંભૂ પ્રક્રિયા છે,જેનો અર્થ છે કે ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જામાં ફેરફાર,$\Delta G$,ઋણ હોવો જોઈએ $(\Delta G < 0)$.
અધિશોષણ દરમિયાન,વાયુના અણુઓ અધિશોષકની સપાટી પર જકડાઈ જાય છે,જેનાથી અસ્તવ્યસ્તતામાં ઘટાડો થાય છે,તેથી $\Delta S$ ઋણ હોય છે $(\Delta S < 0)$.
અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે,એટલે કે ઉષ્મા મુક્ત થાય છે,તેથી એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર,$\Delta H$,ઋણ હોય છે $(\Delta H < 0)$.
તેથી,સાચું વિધાન $\Delta G = -ve$ છે.

(C) ભૌતિક અધિશોષણ એ નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ બળોને કારણે બહુસ્તરીય પ્રક્રિયા છે,તેથી વિધાન $A$ સાચું છે.
રાસાયણિક અધિશોષણમાં મજબૂત રાસાયણિક બંધોનું નિર્માણ થાય છે,જે તેને અપ્રતિવર્તી બનાવે છે,તેથી વિધાન $B$ સાચું છે.
ભૌતિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે; તેથી,તાપમાન વધવાની સાથે તે ઘટે છે. વિધાન $C$ ખોટું છે કારણ કે તે તાપમાન સાથે વધતું નથી.
લેંગમ્યુર અધિશોષણ સમતાપીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે રાસાયણિક અધિશોષણ સમજાવવા માટે થાય છે,તેથી વિધાન $D$ સાચું છે.
આમ,ખોટું વિધાન $C$ છે.

(A) ફીણ પ્લવન પદ્ધતિનો ઉપયોગ સલ્ફાઈડ અયસ્કના સંકેન્દ્રણ માટે થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,સલ્ફાઈડ અયસ્કના કણો તેલ (ફીણકારક) દ્વારા પસંદગીયુક્ત રીતે ભીંજાય છે,જ્યારે અશુદ્ધિઓ (ગેંગ) પાણી દ્વારા ભીંજાય છે.
આ પસંદગીયુક્ત ભીંજાવું એ અધિશોષણના સિદ્ધાંત પર આધારિત છે,જ્યાં કલેક્ટર (જેમ કે પાઈન ઓઈલ અથવા ઝેન્થેટ્સ) સલ્ફાઈડ અયસ્કના કણોની સપાટી પર અધિશોષિત થાય છે,જે તેમને જળવિરાગી બનાવે છે અને તેમને હવાના પરપોટા સાથે જોડાઈને ફીણ તરીકે સપાટી પર આવવા દે છે.

(A) ઘન અધિશોષક જેવા કે સક્રિયકૃત ચારકોલ પર વાયુના અધિશોષણનું પ્રમાણ વાયુના પ્રવાહીકરણની સરળતા પર આધાર રાખે છે.
જે વાયુઓ સરળતાથી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે (જેમનું ક્રાંતિક તાપમાન ઊંચું હોય છે) તેમનું અધિશોષણ વધુ મજબૂત રીતે થાય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં,$CO_2$ નું ક્રાંતિક તાપમાન $(304.1 \ K)$ એ $CH_4$ $(190.6 \ K)$,$N_2$ $(126.2 \ K)$ અને $H_2$ $(33.2 \ K)$ ની સરખામણીમાં સૌથી વધુ છે.
તેથી,$CO_2$ સૌથી વધુ પ્રમાણમાં અધિશોષિત થાય છે.

(C) આપેલ લેંગમ્યુર અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ: $\frac{x}{m} = \frac{ap}{1 + bp}$.
બંને બાજુ વ્યસ્ત લેતા: $\frac{m}{x} = \frac{1 + bp}{ap}$.
આને આ રીતે ફરીથી લખી શકાય: $\frac{m}{x} = \frac{1}{ap} + \frac{bp}{ap} = \left( \frac{1}{a} \right) \left( \frac{1}{p} \right) + \frac{b}{a}$.
આને સીધી રેખાના સમીકરણ $y = mx + c$ સાથે સરખાવતા,જ્યાં $y = \frac{m}{x}$ અને $x = \frac{1}{p}$:
ઢાળ $(m)$ $\frac{1}{a}$ છે અને આંતરછેદ $(c)$ $\frac{b}{a}$ છે.

(A) ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) અધિશોષકની સપાટી પર મલ્ટીમોલેક્યુલર સ્તરોની રચના દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.
જેમ જેમ વાયુનું દબાણ $(P)$ વધે છે,તેમ અધિશોષણનું પ્રમાણ $(x/m)$ વધે છે.
ઓછા દબાણે,અધિશોષણ દબાણના પ્રમાણસર હોય છે.
જેમ જેમ દબાણ વધુ વધે છે,તેમ અધિશોષણ વધવાનો દર ઘટે છે,જે એક લાક્ષણિક વક્ર તરફ દોરી જાય છે જે સંતૃપ્ત દબાણ $(P_s)$ પર મર્યાદિત મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે.
આ વર્તણૂક ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ આઈસોથર્મ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે,જે એક સરળ,સત્ય વક્ર દર્શાવે છે જે $P_s$ ની નજીક પહોંચતા સ્થિર થાય છે,જે સપાટીના સ્થાનોની સંતૃપ્તિ દર્શાવે છે.
વિકલ્પ $A$ ભૌતિક અધિશોષણની આ પ્રમાણભૂત વર્તણૂકને યોગ્ય રીતે દર્શાવે છે.

(B) એસિટિક એસિડના પ્રારંભિક મોલ $= 0.6 \ M \times 0.1 \ L = 0.06 \ mol$.
એસિટિક એસિડના અંતિમ મોલ $= 0.5 \ M \times 0.1 \ L = 0.05 \ mol$.
અધિશોષિત મોલ $= 0.06 - 0.05 = 0.01 \ mol$.
અધિશોષિત એસિટિક એસિડનું દળ $= 0.01 \ mol \times 60 \ g/mol = 0.6 \ g$.
વપરાયેલ કાર્બનનું દળ $= 2 \ g$.
પ્રતિ ગ્રામ કાર્બન દીઠ અધિશોષિત પ્રમાણ $= \frac{0.6 \ g}{2 \ g} = 0.3 \ g/g$.

(B) ભૌતિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે. લે શેટલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા માટે તાપમાન વધારતા અધિશોષણનું પ્રમાણ ઘટે છે. તેથી,તાપમાન વધારતા તે વધે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(D) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ $\frac{x}{m} = kP^{1/n}$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે,જે અચળ તાપમાને અધિશોષિતના જથ્થા અને દબાણ વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે.
લેંગ્મ્યુર અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ $\frac{x}{m} = \frac{bP}{1+aP}$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે,જે પણ અચળ તાપમાને અધિશોષિતના જથ્થા અને દબાણ વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે.
અધિશોષણ સમતાપી એ અચળ $T$ પર $\frac{x}{m}$ વિરુદ્ધ $P$ નો આલેખ છે,અને અધિશોષણ સમદાબી એ અચળ $P$ પર $\frac{x}{m}$ વિરુદ્ધ $T$ નો આલેખ છે.
અધિશોષણ આઈસોસ્ટિયર એ અચળ $\frac{x}{m}$ પર $P$ વિરુદ્ધ $T$ નો આલેખ છે.
સંબંધ $\frac{x}{m} = P \times T$ એ કોઈ પ્રમાણિત અધિશોષણ સમતાપી,સમદાબી કે આઈસોસ્ટિયરનું પ્રતિનિધિત્વ કરતું નથી,કારણ કે તેમાં $P$ કે $T$ માંથી કોઈ પણ અચળ રહેતું નથી.
તેથી,વિકલ્પ $D$ એ અધિશોષણ પ્રક્રિયા સાથે સંબંધિત નથી.

(A) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ: $\frac{x}{m} = K \cdot P^{\frac{1}{n}}$
બંને બાજુ લઘુગણક લેતા: $\log \left( \frac{x}{m} \right) = \log K + \frac{1}{n} \log P$
આ સમીકરણને સીધી રેખાના સમીકરણ $y = mx + c$ સાથે સરખાવતા,જ્યાં $y = \log \left( \frac{x}{m} \right)$,$x = \log P$,$m = \frac{1}{n}$,અને $c = \log K$.
આમ,આલેખનો ઢાળ $\frac{1}{n}$ છે.

(C) રાસાયણિક અધિશોષણમાં,અધિશોષિત અને અધિશોષક વચ્ચે રાસાયણિક બંધ રચાય છે.
$1$. અધિશોષણ એન્થાલ્પી ઊંચી હોય છે,સામાન્ય રીતે $80-240 \ kJ \ mol^{-1}$ ની વચ્ચે,$20 \ kJ \ mol^{-1}$ કરતા ઓછી નહીં.
$2$. રાસાયણિક બંધ રચાય છે,વાન્ડર વાલ્સ બળો નહીં (જે ભૌતિક અધિશોષણની લાક્ષણિકતા છે).
$3$. રાસાયણિક બંધ બનતા હોવાથી,આ પ્રક્રિયા વિશિષ્ટ છે અને સામાન્ય રીતે એક આણ્વીય સ્તર બનાવે છે.
$4$. અધિશોષણ એ સ્વયંભૂ પ્રક્રિયા છે જેમાં સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ઘટે છે,પરિણામે એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો થાય છે $(\Delta S < 0)$.
તેથી,સાચું વિધાન એ છે કે એક આણ્વીય સ્તર રચાય છે.

(D) ઘન સપાટી પર વાયુઓના અધિશોષણની માત્રા વાયુના પ્રવાહીકરણની સરળતા પર આધાર રાખે છે.
જે વાયુઓ સરળતાથી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે તેમનું ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c)$ ઊંચું હોય છે અને તે વધુ માત્રામાં અધિશોષિત થાય છે.
નિષ્ક્રિય વાયુઓમાં,પરમાણુ કદ $He$ થી $Xe$ તરફ વધે છે,જેના કારણે વાન ડર વાલ્સ બળોનું મૂલ્ય વધે છે.
તેથી,$Xe$ નું ક્રાંતિક તાપમાન સૌથી વધુ છે અને તે સૌથી સરળતાથી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે,પરિણામે તેનું અધિશોષણ મહત્તમ થાય છે.

(B) ભૌતિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે,જેને આ રીતે દર્શાવી શકાય: અધિશોષિત + અધિશોષક $\rightleftharpoons$ અધિશોષણ સંકીર્ણ + ઉષ્મા.
લે-શાતેલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા માટે તાપમાનમાં વધારો સંતુલનને પાછળની દિશામાં ખસેડે છે.
તેથી,તાપમાન વધવાથી ભૌતિક અધિશોષણની માત્રા ઘટે છે.

(B) સાબુના અણુઓ સપાટી સક્રિયકારક (surfactants) છે,જે લાંબી હાઇડ્રોફોબિક હાઇડ્રોકાર્બન શૃંખલા અને હાઇડ્રોફિલિક ધ્રુવીય શીર્ષ ધરાવે છે.
જ્યારે પાણીમાં સાબુ ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે આ અણુઓ સપાટી પર એકઠા થાય છે,જેમાં હાઇડ્રોફોબિક પૂંછડીઓ પાણીથી દૂર રહે છે.
આ ગોઠવણી સપાટી પરના પાણીના અણુઓ વચ્ચેના આકર્ષણ બળોને તોડે છે,જેનાથી પાણીનું પૃષ્ઠતાણ ઘટે છે.
પૃષ્ઠતાણમાં આ ઘટાડો સાબુને સફાઈકારક તરીકે કામ કરવામાં મદદ કરે છે,કારણ કે તે પાણીને કાપડમાં પ્રવેશવા અને ગંદકીને દૂર કરવામાં સક્ષમ બનાવે છે.

(C) ઘન અધિશોષક (જેમ કે ચારકોલ) પર વાયુના અધિશોષણનું પ્રમાણ તેના ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c)$ ના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
આનું કારણ એ છે કે ઊંચા ક્રાંતિક તાપમાન ધરાવતા વાયુઓ સરળતાથી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે અને તેમાં વાન ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળો વધુ મજબૂત હોય છે,જે વધુ અધિશોષણ તરફ દોરી જાય છે.
આપેલા ક્રાંતિક તાપમાનની સરખામણી કરતા:
$A = 304 \ K$
$B = 630 \ K$
$C = 200 \ K$
$D = 540 \ K$
વાયુ $C$ નું ક્રાંતિક તાપમાન સૌથી ઓછું $(200 \ K)$ હોવાથી,તે ચારકોલના નિશ્ચિત જથ્થા પર સૌથી ઓછું અધિશોષણ દર્શાવશે.

(D) અધિશોષણ એ સ્વયંભૂ પ્રક્રિયા છે જેમાં વાયુના અણુઓ ઘન સપાટી પર જકડાય છે,જેનાથી અસ્તવ્યસ્તતામાં ઘટાડો થાય છે,તેથી $\Delta S < 0$ છે.
તે ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા હોવાથી ઉષ્મા મુક્ત થાય છે,તેથી $\Delta H < 0$ છે.
સ્વયંભૂ પ્રક્રિયા માટે ગિબ્સ મુક્ત ઉર્જાનો ફેરફાર $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ ઋણ હોવો જોઈએ.
$\Delta S$ ઋણ હોવાથી,$-T\Delta S$ ધન બને છે.
આમ,$(A)$,$(B)$ અને $(C)$ ત્રણેય સાચા છે.

(A) ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) અધિશોષકની સપાટી પર બહુ-આણ્વિય સ્તરોની રચના દ્વારા લાક્ષણિકતા ધરાવે છે.
તેથી,તે સામાન્ય રીતે એક-આણ્વિય સ્તરીય હોય છે તે વિધાન ખોટું છે.

(C) $1$. ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળોને કારણે બહુસ્તરીય હોય છે.
$2$. રાસાયણિક અધિશોષણ (chemisorption) અપરિવર્તનીય છે કારણ કે તેમાં મજબૂત રાસાયણિક બંધોનું નિર્માણ થાય છે.
$3$. ભૌતિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે; તેથી,તાપમાન વધારતા તે ઘટે છે. તે પહેલા વધતું નથી.
$4$. લેંગમ્યુર અધિશોષણ સમતાપીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે રાસાયણિક અધિશોષણ સમજાવવા માટે થાય છે,જેમાં સપાટી પર એકસ્તરીય સ્તર બને છે.

(B) ક્રોમેટોગ્રાફીમાં,સ્થિર કલા (stationary phase) અધિશોષક તરીકે કાર્ય કરે છે. કોલમ ક્રોમેટોગ્રાફીમાં વપરાતા સામાન્ય અધિશોષકોમાં એલ્યુમિના $(Al_2O_3)$ અને સિલિકા જેલ $(SiO_2 \cdot xH_2O)$ નો સમાવેશ થાય છે. તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી એલ્યુમિના સાચો જવાબ છે.

(C) આલેખ $I$ દર્શાવે છે કે અચળ દબાણે તાપમાન વધતા અધિશોષણની માત્રા ઘટે છે,જે ભૌતિક અધિશોષણની લાક્ષણિકતા છે.
આલેખ $II$ દર્શાવે છે કે તાપમાન વધતા અધિશોષણની માત્રા વધે છે,જે રાસાયણિક અધિશોષણની લાક્ષણિકતા છે (કારણ કે તેને સક્રિયકરણ ઉર્જાની જરૂર હોય છે).
આલેખ $III$ વિવિધ તાપમાને અધિશોષણ સમતાપી દર્શાવે છે,જ્યાં તાપમાન વધતા અધિશોષણ ઘટે છે $(200 \ K > 250 \ K)$,જે ભૌતિક અધિશોષણની લાક્ષણિકતા છે.
તેથી,$I$ ભૌતિક અધિશોષણ છે,$II$ રાસાયણિક અધિશોષણ છે,અને $III$ ભૌતિક અધિશોષણ છે.
આથી,વિકલ્પ $C$ સાચો છે.

(D) ધ્રુવીભવન માટે સાચો ક્રમ $Xe > Kr > Ar > Ne$ છે.
જેમ સમૂહમાં નીચે જઈએ તેમ નિષ્ક્રિય વાયુના પરમાણુનું કદ વધે છે,તેથી સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્ર દ્વારા ઓછા મજબૂતીથી પકડાયેલા હોય છે,જેનાથી ઇલેક્ટ્રોન વાદળ વધુ સરળતાથી ધ્રુવીભૂત થઈ શકે છે.
તેથી,ધ્રુવીભવન ક્ષમતા $He < Ne < Ar < Kr < Xe$ મુજબ વધે છે.
વિકલ્પ $A$,$B$ અને $C$ ખોટા છે કારણ કે નિષ્ક્રિય વાયુઓ માટે અધિશોષણ વૃત્તિ,ક્રિટીકલ તાપમાન અને ઉત્કલન બિંદુ પરમાણુ કદ વધવાની સાથે વધે છે $(He < Ne < Ar < Kr < Xe)$.

(B) રસાયણશોષણમાં અધિશોષિત અને અધિશોષક વચ્ચે મજબૂત રાસાયણિક બંધોનું નિર્માણ થાય છે,જે તેને ખૂબ જ વિશિષ્ટ પ્રક્રિયા બનાવે છે.
તે સામાન્ય રીતે સ્વભાવે અપ્રતિવર્તી (irreversible) હોય છે કારણ કે બનેલા રાસાયણિક બંધો મજબૂત હોય છે.
તે સામાન્ય રીતે સપાટી પર એક-આણ્વીય (mono-molecular) સ્તર બનાવે છે.
તેમાં રાસાયણિક બંધનું નિર્માણ થતું હોવાથી,તે સામાન્ય રીતે ઉષ્માક્ષેપક હોય છે,એટલે કે અધિશોષણની ઉષ્મા ઋણ હોય છે.
તેથી,તે પ્રતિવર્તી છે તે વિધાન રસાયણશોષણ માટે લાગુ પડતું નથી.

(D) ગેસ માસ્કનો ઉપયોગ ઝેરી વાયુઓ સામે રક્ષણ મેળવવા માટે થાય છે. વુડ ચાર્કોલ એ સક્રિય કાર્બનનું એક સ્વરૂપ છે જે વિશાળ સપાટી અને છિદ્રાળુ બંધારણ ધરાવે છે. આ ગુણધર્મને કારણે,તે અધિશોષક તરીકે કાર્ય કરે છે અને હવામાંથી ઝેરી વાયુઓનું અસરકારક રીતે અધિશોષણ કરે છે,જેથી શ્વાસ લેવા માટે હવા સુરક્ષિત બને છે.

(C) $Van \ der \ Waals$ અધિશોષણ (ભૌતિક અધિશોષણ) એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે. $Le \ Chatelier$ ના સિદ્ધાંત મુજબ,નીચું તાપમાન ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયાઓને અનુકૂળ બનાવે છે. વધુમાં,ભૌતિક અધિશોષણમાં સપાટી પર વાયુના અણુઓનું સંચય થાય છે,જે ઊંચા દબાણ દ્વારા અનુકૂળ બને છે. તેથી,નીચું તાપમાન અને ઊંચું દબાણ એ $Van \ der \ Waals$ અધિશોષણ માટે અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ છે.

(D) ફ્રુન્ડલીચ અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ $(x/m) = k \cdot p^{1/n}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $n > 1$ છે.
નીચા દબાણે,$1/n$ નું મૂલ્ય આશરે $1$ હોય છે,તેથી $(x/m) \propto p^1$.
ઊંચા દબાણે,$1/n$ નું મૂલ્ય $0$ ની નજીક પહોંચે છે,તેથી $(x/m) \propto p^0$ (દબાણથી સ્વતંત્ર).
મધ્યમ દબાણે,$(x/m) \propto p^{1/n}$.
તેથી,દબાણના વિવિધ ગાળામાં આ સંબંધ સાચો છે.

(C) ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) એ અધિશોષિત અને અધિશોષક વચ્ચેના નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ બળોને કારણે થાય છે.
તે પ્રકૃતિમાં વિશિષ્ટ નથી કારણ કે કોઈપણ વાયુ કોઈપણ ઘન પદાર્થ પર અમુક અંશે અધિશોષિત થઈ શકે છે.
તે પ્રકૃતિમાં પ્રતિવર્તી છે અને તેમાં અધિશોષણની ઓછી એન્થાલ્પી સંકળાયેલી છે.

(B) ફ્રુન્ડલીચ અધિશોષણ સમતાપીનું સમીકરણ: $x/m = k \cdot p^{1/n}$ $(n > 1)$ છે.
બંને બાજુ લઘુગણક (log) લેતા: $\log(x/m) = \log(k) + (1/n) \log(p)$.
આ સમીકરણ $y = mx + c$ પ્રકારનું છે,જ્યાં $y = \log(x/m)$,$x = \log(p)$,ઢાળ $m = 1/n$ અને આંતરછેદ $c = \log(k)$ છે.
તેથી,$\log(x/m)$ વિરુદ્ધ $\log(p)$ નો આલેખ સીધી રેખા આપે છે.

(C) ભૌતિક અધિશોષણ,જેને $Physisorption$ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,ત્યારે થાય છે જ્યારે અધિશોષિત અણુઓ અધિશોષકની સપાટી પર નિર્બળ આંતરઆણ્વીય બળો દ્વારા જોડાયેલા હોય છે,જેને $Van \ der \ Waals$ બળો કહેવામાં આવે છે. આ બળો સ્વભાવે બિન-વિશિષ્ટ અને પ્રતિવર્તી હોય છે.