Gujarati

Adsorption and Adsorption isotherm Questions in Gujarati

Class 12 Chemistry · Surface Chemistry · Adsorption and Adsorption isotherm

422+

Questions

Gujarati

Language

100%

With Solutions

Showing 49 of 422 questions in Gujarati

201
EasyMCQ
ઘન પદાર્થની સપાટી પર વાયુના અધિશોષણના સંદર્ભમાં નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું નથી?
A
તાપમાન વધતા અધિશોષણ સતત વધે છે.
B
એન્થાલ્પી અને એન્ટ્રોપી ફેરફાર ઋણ હોય છે.
C
અધિશોષણ એ ચોક્કસ પદાર્થ માટે વિશિષ્ટ હોય છે.
D
તે પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયા છે.
202
EasyMCQ
નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું નથી?
A
અધિશોષણની માત્રા અધિશોષક અને અધિશોષિતના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે.
B
અધિશોષણની માત્રા વાયુના દબાણ પર આધાર રાખે છે.
C
અધિશોષણની માત્રા તાપમાન પર આધાર રાખે છે.
D
અધિશોષણની કોઈ ઉપરી સીમા (upper limit) હોતી નથી.

Solution

(D) અધિશોષણ એ સપાટી પર થતી ઘટના છે જ્યાં અધિશોષિતના અણુઓ અધિશોષકની સપાટી પર જમા થાય છે.
આ એક એવી પ્રક્રિયા છે જે સંતૃપ્તિ સુધી પહોંચે છે,જેનો અર્થ છે કે અધિશોષકની આપેલી સપાટી પર અધિશોષિત થઈ શકે તેવા પદાર્થની માત્રાની એક ઉપરી સીમા હોય છે.
તેથી,અધિશોષણની કોઈ ઉપરી સીમા હોતી નથી તે વિધાન ખોટું છે.
203
EasyMCQ
ફ્રુન્ડલીચ અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ $(x/m) = kp^{1/n}$ માં $n$ નું મૂલ્ય . .... હોય છે.
A
હંમેશા $1$ કરતા વધુ
B
હંમેશા $1$ કરતા ઓછી
C
હંમેશા $1$
D
નીચા તાપમાને $1$ કરતા વધુ અને ઊંચા તાપમાને $1$ કરતા ઓછુ

Solution

(A) ફ્રુન્ડલીચ અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ $(x/m) = kp^{1/n}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
અહીં,$x$ એ અધિશોષક ના $m$ દળ પર અધિશોષિત અધિશોષિતનું દળ છે,$p$ એ દબાણ છે,અને $k$ અને $n$ એ અચળાંકો છે જે ચોક્કસ તાપમાને અધિશોષક અને વાયુની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે.
$1/n$ નું મૂલ્ય $0$ અને $1$ ની વચ્ચે હોય છે,જેનો અર્થ છે કે $n$ નું મૂલ્ય હંમેશા $1$ કરતા વધારે હોય છે $(n > 1)$.
204
EasyMCQ
ધન પર વાયુના અધિશોષણ માટે $log(x/m)$ વિરુદ્ધ $log(p)$ ના સીધી રેખાના આલેખનો ઢાળ .... થશે. ($n$ પૂર્ણાંક સંખ્યા છે).
A
$K$
B
$log(K)$
C
$n$
D
$1/n$
205
EasyMCQ
હાઇડ્રોજન $Pd$ પરમાણુઓ વચ્ચેની આંતરાલીય જગ્યામાં અધિશોષિત થઈ શકે છે. આ ઘટનાને ........... તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
A
અવશોષણ
B
વિશોષણ
C
અધિશોષણ
D
અંતઃશોષણ (Occlusion)

Solution

(D) જ્યારે વાયુ ઘન પદાર્થની સપાટી પર અધિશોષિત થાય છે,ત્યારે તેને અધિશોષણ કહેવાય છે.
પરંતુ,જ્યારે હાઇડ્રોજન જેવો વાયુ ઘન પદાર્થના જથ્થામાં (ખાસ કરીને ધાતુના લેટિસની આંતરાલીય જગ્યામાં,જેમ કે $Pd$) અધિશોષિત થાય છે,ત્યારે તેને અંતઃશોષણ (Occlusion) કહેવામાં આવે છે.
206
EasyMCQ
ખોટું વિધાન શોધી કાઢો.
A
અધિશોષણમાં અધિશોષક અને અધિશોષિત વચ્ચે બંધ બને અથવા ન પણ બને.
B
ઊંચા દબાણે ફ્રુન્ડલીચ સમતાપી $x/m = ap$ સ્વરૂપ ધારણ કરે છે.
C
ભૌતિક અધિશોષણમાં બહુઆણ્વીય સ્તર રચાય છે.
D
અધિશોષણ એ એક પદાર્થની સપાટી પર બીજા પદાર્થની સાંદ્રતા સાથે સંકળાયેલ છે.

Solution

(B) $1$. અધિશોષણ એ સપાટી પરની ઘટના છે જ્યાં એક પદાર્થની સાંદ્રતા બીજા પદાર્થની સપાટી પર વધે છે. આ વિધાન સાચું છે.
$2$. ભૌતિક અધિશોષણમાં નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળોને કારણે બહુઆણ્વીય સ્તર રચાય છે. આ વિધાન સાચું છે.
$3$. અધિશોષણમાં અધિશોષક અને અધિશોષિત વચ્ચે બંધ (ભૌતિક અથવા રાસાયણિક) રચાય છે. આ વિધાન સાચું છે.
$4$. ફ્રુન્ડલીચ અધિશોષણ સમતાપી $x/m = kP^{1/n}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે. ઊંચા દબાણે,$1/n$ ની કિંમત $0$ ની નજીક પહોંચે છે,તેથી $x/m = kP^0 = k$ (અચળાંક) થાય છે. તેથી,$x/m = ap$ વાળું વિધાન ખોટું છે.
207
EasyMCQ
અધિશોષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન નીચેનામાંથી શું શૂન્ય કરતા ઓછું થાય છે?
A
$\Delta G$
B
$\Delta S$
C
$\Delta H$
D
ઉપરના તમામ

Solution

(D) અધિશોષણ એ સ્વયંભૂ પ્રક્રિયા છે,તેથી ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જામાં ફેરફાર,$\Delta G$,ઋણ હોવો જોઈએ $(\Delta G < 0)$.
અધિશોષિતના કણો અધિશોષકની સપાટી પર જકડાયેલા હોવાથી,તેમની અવ્યવસ્થા ઘટે છે,જે એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો સૂચવે છે,તેથી $\Delta S < 0$.
અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે,એટલે કે ઉષ્મા મુક્ત થાય છે,તેથી એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર,$\Delta H$,ઋણ હોય છે $(\Delta H < 0)$.
તેથી,અધિશોષણ દરમિયાન ત્રણેય ઉષ્માગતિશાસ્ત્રીય રાશિઓ શૂન્ય કરતા ઓછી હોય છે.
208
EasyMCQ
અધિશોષણ એ:
A
હંમેશા ઉષ્માક્ષેપક હોય છે
B
હંમેશા ઉષ્માશોષક હોય છે
C
ઉષ્માક્ષેપક અથવા ઉષ્માશોષક હોઈ શકે
D
ઉષ્માક્ષેપક કે ઉષ્માશોષક હોતું નથી

Solution

(A) અધિશોષણ એ સપાટી પરની ઘટના છે જ્યાં પદાર્થના કણો (અધિશોષિત) બીજા પદાર્થની સપાટી (અધિશોષક) પર એકઠા થાય છે.
અધિશોષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન,અધિશોષકની સપાટી પર કાર્ય કરતા અવશેષી બળોમાં ઘટાડો થાય છે,જે સપાટી ઉર્જામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.
સપાટી ઉર્જામાં આ ઘટાડો ઉષ્મા તરીકે મુક્ત થાય છે.
તેથી,અધિશોષણની પ્રક્રિયા હંમેશા ઉષ્માક્ષેપક હોય છે,જેનો અર્થ છે કે $\Delta H < 0$.
209
EasyMCQ
લેંગ્મૂર અધિશોષણ સમતાપી મુજબ,ખૂબ ઊંચા દબાણે અધિશોષિત વાયુનો જથ્થો $x/m$:
A
અચળ મર્યાદિત મૂલ્યએ પહોંચે છે
B
દબાણ વધવાની સાથે વધે છે
C
દબાણ વધવાની સાથે ઘટે છે
D
દબાણ વધવાની સાથે પહેલા વધે છે અને પછી ઘટે છે

Solution

(A) લેંગ્મૂર અધિશોષણ સમતાપીનું સમીકરણ $\frac{x}{m} = \frac{ap}{1 + bp}$ છે.
ખૂબ ઊંચા દબાણે,પદ $bp$ એ $1$ કરતા ઘણું મોટું બને છે $(bp >> 1)$.
તેથી,સમીકરણ આ રીતે સરળ બને છે: $\frac{x}{m} \approx \frac{ap}{bp} = \frac{a}{b}$.
અહીં $a$ અને $b$ અચળાંકો હોવાથી,અધિશોષિત વાયુનો જથ્થો $\frac{x}{m}$ દબાણથી સ્વતંત્ર બને છે અને અચળ મર્યાદિત મૂલ્ય પ્રાપ્ત કરે છે.
210
MediumMCQ
નીચેના પૈકી કયું વિધાન સાચું નથી?
A
ભૌતિક અધિશોષણ વાન ડર વાલ્સ બળોને લીધે થાય છે.
B
ઊંચા તાપમાને અને નીચા દબાણે રાસાયણિક અધિશોષણ ઘટે છે.
C
ભૌતિક અધિશોષણ પ્રતિવર્તી છે.
D
સામાન્ય રીતે રાસાયણિક અધિશોષણ માટે અધિશોષણની એન્થાલ્પી ભૌતિક અધિશોષણ કરતા વધારે હોય છે.

Solution

(B) $1$. ભૌતિક અધિશોષણ નિર્બળ વાન ડર વાલ્સ બળોને કારણે થાય છે અને તે પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયા છે.
$2$. રાસાયણિક અધિશોષણમાં રાસાયણિક બંધોનું નિર્માણ થાય છે,જે તેને અપ્રતિવર્તી બનાવે છે અને તેની અધિશોષણ એન્થાલ્પી ભૌતિક અધિશોષણ કરતા વધારે હોય છે.
$3$. રાસાયણિક અધિશોષણ ઊંચા દબાણે અનુકૂળ હોય છે અને સક્રિયકરણ ઊર્જાની જરૂરિયાતને કારણે શરૂઆતમાં તાપમાન સાથે વધે છે.
$4$. તેથી,વિધાન કે ઊંચા તાપમાને અને નીચા દબાણે રાસાયણિક અધિશોષણ ઘટે છે તે ખોટું છે.
211
DifficultMCQ
નીચેના પૈકી કયું વિધાન સાચું નથી?
A
ભૌતિક અધિશોષણ ખૂબ નીચા તાપમાને થાય છે અને રાસાયણિક અધિશોષણ દરેક તાપમાને થાય છે.
B
તાપમાન વધતા રાસાયણિક અધિશોષણની માત્રા ઘટે છે,જ્યારે ભૌતિક અધિશોષણની માત્રા વધે છે.
C
રાસાયણિક અધિશોષણ અપ્રતિવર્તી છે,જ્યારે ભૌતિક અધિશોષણ પ્રતિવર્તી છે.
D
ભૌતિક અધિશોષણમાં અપશોષણની સક્રિયકરણ ઊર્જા ખૂબ નીચી હોય છે,જ્યારે રાસાયણિક અધિશોષણમાં અપશોષણની ઊર્જા ઘણી ઊંચી હોય છે.

Solution

(B) $1$. ભૌતિક અધિશોષણ ઉષ્માક્ષેપક છે અને સામાન્ય રીતે તાપમાન વધતા ઘટે છે.
$2$. રાસાયણિક અધિશોષણ માટે ઘણીવાર સક્રિયકરણ ઊર્જાની જરૂર પડે છે અને તાપમાન વધતા તે શરૂઆતમાં વધી શકે છે.
$3$. વિધાન $B$ ખોટું છે કારણ કે તાપમાન વધતા ભૌતિક અધિશોષણની માત્રા ઘટે છે,જ્યારે વિધાનમાં તે વધે છે તેમ કહેવામાં આવ્યું છે.
212
EasyMCQ
ઊંચા દબાણે,સમગ્ર સપાટી વાયુના એકઆણ્વીય સ્તર દ્વારા ઢંકાઇ જાય છે,જે ......... ક્રમ ને અનુસરે છે.
A
$3/2$
B
$2$
C
$1$
D
$0$

Solution

(D) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી મુજબ,અધિશોષણનું પ્રમાણ $\frac{x}{m} = kP^{1/n}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
ઊંચા દબાણે,સપાટી વાયુના એકઆણ્વીય સ્તર દ્વારા સંપૂર્ણપણે ઢંકાઈ જાય છે,જેનો અર્થ છે કે અધિશોષણ દબાણથી સ્વતંત્ર બને છે.
આ સૂચવે છે કે ઘાતાંક $\frac{1}{n}$ એ $0$ થાય છે.
તેથી,પ્રક્રિયા દબાણના સંદર્ભમાં $0$ ક્રમની ગતિશાસ્ત્રને અનુસરે છે.
213
EasyMCQ
અધિશોષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન,
A
$T \cdot \Delta S$ ધન હોય છે
B
$\Delta H - T \cdot \Delta S$ ઋણ હોય છે
C
$\Delta H$ ધન હોય છે
D
$T \cdot \Delta S$ અને $\Delta G$ શૂન્ય બને છે

Solution

(B) અધિશોષણ એ સ્વયંભૂ પ્રક્રિયા છે,જેનો અર્થ છે કે ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જામાં ફેરફાર $(\Delta G)$ ઋણ હોવો જોઈએ $(\Delta G < 0)$.
ગિબ્સ-હેલ્મહોલ્ટ્ઝ સમીકરણ મુજબ,$\Delta G = \Delta H - T \cdot \Delta S$.
અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા હોવાથી,એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર $(\Delta H)$ ઋણ હોય છે $(\Delta H < 0)$.
વળી,અધિશોષણ દરમિયાન વાયુના અણુઓની અવ્યવસ્થિતતા ઘટે છે,તેથી એન્ટ્રોપીમાં ફેરફાર $(\Delta S)$ ઋણ હોય છે $(\Delta S < 0)$.
પ્રક્રિયા સ્વયંભૂ હોવા માટે,પદ $(\Delta H - T \cdot \Delta S)$ ઋણ હોવો જોઈએ.
214
EasyMCQ
લેંગ્મ્યુર અધિશોષણ સમતાપી મુજબ,નીચેનામાંથી કયો આલેખ સીધી રેખા આપે છે?
A
$p/(x/m)$ વિરુદ્ધ $1/p$ નો આલેખ
B
$p/(x/m)$ વિરુદ્ધ $p$ નો આલેખ
C
$1/(x/m)$ વિરુદ્ધ $p$ નો આલેખ
D
$1/(x/m)$ વિરુદ્ધ $1/p$ નો આલેખ

Solution

(B) લેંગ્મ્યુર અધિશોષણ સમતાપીનું સમીકરણ: $\frac{x}{m} = \frac{ap}{1 + bp}$ છે.
આ સમીકરણને ફરીથી ગોઠવતા: $\frac{p}{x/m} = \frac{1 + bp}{a} = \frac{1}{a} + \frac{b}{a}p$ મળે છે.
આને સીધી રેખાના સમીકરણ $y = mx + c$ સાથે સરખાવતા,જ્યાં $y = \frac{p}{x/m}$ અને $x = p$ છે,તેથી $\frac{p}{x/m}$ વિરુદ્ધ $p$ નો આલેખ સીધી રેખા મળે છે.
215
EasyMCQ
ભૌતિક અધિશોષણ માટે નીચેના પૈકી કયું વિધાન ખોટું છે?
A
તે પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયા છે.
B
તેમાં ઓછી અધિશોષણ એન્થાલ્પીની જરૂર પડે છે.
C
તેમાં વધુ સક્રિયકરણ ઊર્જાની જરૂર પડે છે.
D
તે નીચા તાપમાને થાય છે.

Solution

(C) ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) એ અધિશોષિત અને અધિશોષક વચ્ચેના નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળો દ્વારા લાક્ષણિકતા ધરાવે છે.
$1$. તે પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયા છે.
$2$. તેમાં ઓછી અધિશોષણ એન્થાલ્પી (સામાન્ય રીતે $20-40 \ kJ \ mol^{-1}$) ની જરૂર પડે છે.
$3$. તેમાં વધુ સક્રિયકરણ ઊર્જાની જરૂર પડતી નથી કારણ કે તેમાં સામેલ બળો નિર્બળ હોય છે.
$4$. તે નીચા તાપમાને અનુકૂળ છે અને તાપમાન વધતા ઘટે છે.
તેથી,તે વિધાન કે જેમાં વધુ સક્રિયકરણ ઊર્જાની જરૂર પડે છે તે ખોટું છે.
216
EasyMCQ
નીચેના પૈકી કઇ રાસાયણિક અધિશોષણની લાક્ષણિકતા નથી?
A
અધિશોષક પર બહુઆણ્વીય સ્તર રચાઇ શકે છે
B
અધિશોષણ વિશિષ્ટ છે
C
$\Delta H$ નું મૂલ્ય $400 \ kJ$ ના ક્રમનું હોય છે
D
અધિશોષણ અપ્રતિવર્તી છે

Solution

(A) રાસાયણિક અધિશોષણ (કેમિસોર્પ્શન) માં અધિશોષિત અને અધિશોષક વચ્ચે મજબૂત રાસાયણિક બંધોનું નિર્માણ થાય છે.
તે સ્વભાવે અત્યંત વિશિષ્ટ છે.
તે સામાન્ય રીતે અપ્રતિવર્તી છે.
અધિશોષણની એન્થાલ્પી $(\Delta H)$ ઊંચી હોય છે,જે સામાન્ય રીતે $80 \ kJ/mol$ થી $400 \ kJ/mol$ ની વચ્ચે હોય છે.
જોકે,રાસાયણિક અધિશોષણના પરિણામે એકઆણ્વીય સ્તર બને છે,બહુઆણ્વીય સ્તર નહીં. બહુઆણ્વીય સ્તર એ ભૌતિક અધિશોષણની લાક્ષણિકતા છે.
217
EasyMCQ
ઘન પદાર્થની સપાટી પર વાયુનું અધિશોષણ સામાન્ય રીતે ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે કારણ કે ......
A
મુક્ત ઊર્જા ઘટે છે
B
એન્ટ્રોપી વધે છે
C
એન્ટ્રોપી ઘટે છે
D
વાયુ અને ઘન કણો વચ્ચે આંતરક્રિયા થાય છે

Solution

(C) અધિશોષણ એ સપાટીની ઘટના છે જ્યાં વાયુના અણુઓ ઘન પદાર્થની સપાટી પર જકડાય છે.
જ્યારે વાયુના અણુઓ અધિશોષિત થાય છે,ત્યારે તેમની હલનચલનની સ્વતંત્રતા મર્યાદિત થાય છે,જે સિસ્ટમની એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે $(\Delta S < 0)$.
ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા સમીકરણ મુજબ,$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$.
સ્વયંભૂ પ્રક્રિયા માટે,$\Delta G$ ઋણ હોવું આવશ્યક છે.
જેহেতু $\Delta S$ ઋણ છે,પદ $-T\Delta S$ ધન બને છે.
$\Delta G$ ને ઋણ બનાવવા માટે,એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ ઋણ (ઉષ્માક્ષેપક) હોવો જોઈએ,અને તેનું મૂલ્ય $T\Delta S$ ના મૂલ્ય કરતા વધારે હોવું જોઈએ.
તેથી,એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો એ મુખ્ય કારણ છે કે શા માટે પ્રક્રિયા ઉષ્માક્ષેપક છે.
218
EasyMCQ
શોષણ (Sorption) એ એવી ઘટના છે જેમાં:
A
તે અધિશોષણથી વિરુદ્ધ છે
B
તે અવશોષણથી વિરુદ્ધ છે
C
અધિશોષણ અને અવશોષણ બંને એકસાથે થાય છે
D
આમાંથી કોઈ નહીં
219
EasyMCQ
ક્યો વાયુ ઘનની સપાટી પર વધુ પ્રમાણમાં અધિશોષણ પામશે?
A
બિન-ધ્રુવીય અણુ ધરાવતો વાયુ
B
સૌથી વધુ ક્રાંતિક તાપમાન ધરાવતો વાયુ
C
સૌથી ઓછું ક્રાંતિક તાપમાન ધરાવતો વાયુ
D
સૌથી ઓછું ક્રાંતિક દબાણ ધરાવતો વાયુ

Solution

(B) ઘનની સપાટી પર વાયુનું અધિશોષણ વાયુના પ્રવાહીકરણની સરળતા પર આધાર રાખે છે.
સરળતાથી પ્રવાહીમાં રૂપાંતરિત થઈ શકે તેવા વાયુઓમાં આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળો (વાન્ડર વાલ્સ બળો) વધુ હોય છે.
આવા વાયુઓનું ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c)$ ઊંચું હોય છે.
તેથી,ઊંચું ક્રાંતિક તાપમાન ધરાવતા વાયુઓ ઘનની સપાટી પર વધુ પ્રમાણમાં અધિશોષણ પામે છે.
220
EasyMCQ
$300 \ K$ તાપમાને $1 \ g$ ચારકોલ પર અધિશોષણ પામતા $NH_3, CO_2$ અને $H_2$ વાયુના કદનો સાચો ક્રમ કયો છે?
A
$H_2 > CO_2 > NH_3$
B
$NH_3 > H_2 > CO_2$
C
$NH_3 > CO_2 > H_2$
D
$CO_2 > NH_3 > H_2$

Solution

(C) ઘન સપાટી પર વાયુના અધિશોષણનું પ્રમાણ વાયુના ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c)$ પર આધાર રાખે છે.
જે વાયુઓ સરળતાથી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે (જેમનું $T_c$ ઊંચું હોય છે) તેમનું અધિશોષણ વધુ થાય છે.
આપેલા વાયુઓના ક્રાંતિક તાપમાન નીચે મુજબ છે:
$NH_3$ $(405.5 \ K)$,$CO_2$ $(304.1 \ K)$,અને $H_2$ $(33.2 \ K)$.
તેથી,ક્રાંતિક તાપમાનનો ક્રમ $NH_3 > CO_2 > H_2$ હોવાથી,અધિશોષણનો ક્રમ પણ $NH_3 > CO_2 > H_2$ થશે.
221
MediumMCQ
નીચેનામાંથી કયું ભેજના અધિશોષણ માટે વપરાય છે?
A
સિલિકા જેલ
B
કેલ્શિયમ એસિટેટ
C
હેર જેલ
D
નિર્જળ $CaCl_2$

Solution

(A) સિલિકા જેલ એ હવામાંથી ભેજ દૂર કરવા અથવા વસ્તુઓને સૂકી રાખવા માટે વપરાતું સામાન્ય અધિશોષક છે.
તે તેના છિદ્રાળુ સપાટી પર પાણીના અણુઓનું અધિશોષણ કરીને કાર્ય કરે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.
222
EasyMCQ
જ્યારે આર્સેનસ ઓક્સાઇડના દ્રાવણમાંથી $H_2S$ વાયુ પસાર કરવામાં આવે છે,ત્યારે આર્સેનસ સલ્ફાઇડનું સોલ બને છે. કણો પરનો વીજભાર ....... ના અધિશોષણને કારણે હોય છે.
A
$H^+$
B
$S^{2-}$
C
$OH^-$
D
$O^{2-}$

Solution

(B) આર્સેનસ સલ્ફાઇડ $(As_2S_3)$ સોલનું નિર્માણ નીચેની પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે: $As_2O_3 + 3H_2S \rightarrow As_2S_3 + 3H_2O$.
$As_2S_3$ સોલની બનાવટમાં,કણો વિક્ષેપન માધ્યમમાંથી $S^{2-}$ આયનોનું પસંદગીયુક્ત અધિશોષણ કરે છે.
સામાન્ય આયનોના આ અધિશોષણને કારણે કલીલમય કણો પર ઋણ વીજભાર આવે છે,જે સોલને સ્થિર કરે છે.
223
DifficultMCQ
$1 \, g$ સક્રિયકૃત ચારકોલની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ $1000 \, m^2$ છે. સંપૂર્ણ આચ્છાદન અને એકઆણ્વિય અધિશોષણ ધારતા,જો એમોનિયા અણુની ત્રિજ્યા $10^{-8} \, cm$ હોય,તો $44/7 \, g$ કાર્બન પર $STP$ એ અધિશોષિત એમોનિયાનું કદ ........ $L$ હશે. $(N_A = 6 \times 10^{23})$
A
$7.46$
B
$0.33$
C
$44.8$
D
$23.5$

Solution

(A) $NH_3$ અણુની ત્રિજ્યા $r = 10^{-8} \, cm = 10^{-10} \, m$.
એક $NH_3$ અણુ દ્વારા રોકાયેલ ક્ષેત્રફળ $= \pi r^2 = \frac{22}{7} \times (10^{-10})^2 = \frac{22}{7} \times 10^{-20} \, m^2$.
$\frac{44}{7} \, g$ ચારકોલનું કુલ સપાટી ક્ષેત્રફળ $= \frac{44}{7} \times 1000 \, m^2$.
અધિશોષિત $NH_3$ અણુઓની સંખ્યા $= \frac{\text{કુલ ક્ષેત્રફળ}}{\text{અણુ દીઠ ક્ષેત્રફળ}} = \frac{\frac{44}{7} \times 1000}{\frac{22}{7} \times 10^{-20}} = 2 \times 10^{23}$.
અધિશોષિત $NH_3$ ના મોલ $= \frac{2 \times 10^{23}}{6 \times 10^{23}} = \frac{1}{3} \, mol$.
$STP$ એ $NH_3$ નું કદ $= \text{મોલ} \times 22.4 \, L = \frac{1}{3} \times 22.4 = 7.46 \, L$.
224
DifficultMCQ
લેંગ્મ્યૂર એકસ્તરીય અધિશોષણ ધારતા,સિલિકા જેલના નમૂના પર અધિશોષિત થતા નાઇટ્રોજન વાયુનું $STP$ એ કદ $1.30 \, cm^3 \, g^{-1}$ છે. નાઇટ્રોજન અણુ દ્વારા રોકાતું ક્ષેત્રફળ $0.16 \, nm^2$ છે. તો સિલિકા જેલના પ્રતિ ગ્રામ દીઠ સંપર્ક સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ......... $m^2 \, g^{-1}$ થશે.
A
$5.57$
B
$3.48$
C
$1.6$
D
આપેલ પૈકી એક પણ નહીં

Solution

(A) $STP$ એ $N_2$ નું કદ $= 1.30 \, cm^3 \, g^{-1} = 1.30 \times 10^{-3} \, L \, g^{-1}$.
અધિશોષિત $N_2$ ના મોલ $= \frac{1.30 \times 10^{-3}}{22.4} = 5.8036 \times 10^{-5} \, mol \, g^{-1}$.
$N_2$ અણુઓની સંખ્યા $= (5.8036 \times 10^{-5}) \times (6.022 \times 10^{23}) \approx 3.495 \times 10^{19} \, \text{molecules} \, g^{-1}$.
એક અણુ દ્વારા રોકાતું ક્ષેત્રફળ $= 0.16 \, nm^2 = 0.16 \times 10^{-18} \, m^2$.
કુલ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ $= (3.495 \times 10^{19}) \times (0.16 \times 10^{-18}) \, m^2 \, g^{-1} = 5.592 \, m^2 \, g^{-1}$.
આપેલ વિકલ્પો મુજબ,જવાબ $5.57 \, m^2 \, g^{-1}$ છે.
225
MediumMCQ
વિધાન : $NH_3$ એ $CO_2$ કરતા સક્રિય ચારકોલ પર વધુ સરળતાથી અધિશોષિત થાય છે.
કારણ : $NH_3$ અધ્રુવીય છે.
A
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી હોય.
B
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય પરંતુ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી ન હોય.
C
જો વિધાન સાચું હોય પરંતુ કારણ ખોટું હોય.
D
જો વિધાન અને કારણ બંને ખોટા હોય.

Solution

(C) સક્રિય ચારકોલ જેવા ઘન અધિશોષક પર વાયુના અધિશોષણનું પ્રમાણ વાયુના પ્રવાહીકરણની સરળતા પર આધાર રાખે છે.
સરળતાથી પ્રવાહી બની શકે તેવા વાયુઓ (જેમનું ક્રાંતિક તાપમાન ઊંચું હોય અને આંતરઆણ્વીય બળો મજબૂત હોય) વધુ સરળતાથી અધિશોષિત થાય છે.
$NH_3$ એ હાઇડ્રોજન બંધ ધરાવતો ધ્રુવીય અણુ છે,જે તેને $CO_2$ કરતા વધુ સરળતાથી પ્રવાહી બનાવે છે.
તેથી,$NH_3$ એ $CO_2$ કરતા વધુ સરળતાથી અધિશોષિત થાય છે.
$NH_3$ એ ધ્રુવીય અણુ હોવાથી,કારણ કે $NH_3$ અધ્રુવીય છે તે ખોટું છે.
226
MediumMCQ
વિધાન : અણુઓનું ભૌતિક અધિશોષણ માત્ર સપાટી પર જ થાય છે.
કારણ : આ પ્રક્રિયામાં,અધિશોષિત અણુઓના બંધ તૂટી જાય છે.
A
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી હોય.
B
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય પરંતુ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી ન હોય.
C
જો વિધાન સાચું હોય પરંતુ કારણ ખોટું હોય.
D
જો વિધાન અને કારણ બંને ખોટા હોય.

Solution

(D) વિધાન ખોટું છે કારણ કે ભૌતિક અધિશોષણ એ સપાટીની ઘટના છે,પરંતુ વિધાનમાં 'અવશોષણ' (absorption) શબ્દનો ઉપયોગ થયો છે,જે સમગ્ર જથ્થામાં થતી ઘટના છે.
વધુમાં,કારણ ખોટું છે કારણ કે ભૌતિક અધિશોષણમાં નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળો હોય છે અને તેમાં રાસાયણિક બંધ તૂટતા નથી.
તેથી,વિધાન અને કારણ બંને ખોટા છે.
227
DifficultMCQ
વિધાન : રસાયણશોષણ (chemisorption) માં,અધિશોષણ તાપમાન સાથે પહેલા વધે છે અને પછી ઘટે છે.
કારણ : ગરમી સતત વધુ ને વધુ સક્રિયકરણ ઊર્જા (activation energy) પૂરી પાડે છે.
A
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.
B
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે પરંતુ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી નથી.
C
જો વિધાન સાચું છે પરંતુ કારણ ખોટું છે.
D
જો વિધાન અને કારણ બંને ખોટા છે.

Solution

(C) રસાયણશોષણમાં,અધિશોષણમાં અધિશોષિત અને અધિશોષક વચ્ચે રાસાયણિક બંધોનું નિર્માણ થાય છે,જેના માટે પ્રારંભિક સક્રિયકરણ ઊર્જાની જરૂર હોય છે.
શરૂઆતમાં,જેમ તાપમાન વધે છે,તેમ વધુ અણુઓ આ સક્રિયકરણ અવરોધને પાર કરવા માટે પૂરતી ઊર્જા મેળવે છે,જેનાથી અધિશોષણમાં વધારો થાય છે.
જો કે,એકવાર રાસાયણિક બંધો બની જાય પછી,આ પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે ઉષ્માક્ષેપક હોય છે. લે શેટલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,ઊંચા તાપમાને તાપમાનમાં વધારો પ્રતિગામી (વિશોષણ) પ્રક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપે છે,જેના કારણે અધિશોષણ ઘટે છે.
તેથી,વિધાન સાચું છે,પરંતુ કારણ ખોટું છે કારણ કે ગરમી અનિશ્ચિત સમય માટે 'વધુ ને વધુ' સક્રિયકરણ ઊર્જા પૂરી પાડતી નથી; તે પ્રારંભિક બંધ નિર્માણને સરળ બનાવે છે,અને વધુ પડતી ગરમી અંતે બનેલા બંધોને અસ્થિર બનાવે છે.
228
MediumMCQ
વિધાન : સંબંધ $\frac{x}{m} = k \cdot p^{1/n}$ ને ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી કહેવામાં આવે છે,જ્યાં $x$ એ $m$ ગ્રામ અધિશોષક દ્વારા અધિશોષિત વાયુનું દળ છે,$p$ એ સંતુલન દબાણ છે,$k$ અને $n$ એ આપેલ તંત્ર અને તાપમાન માટે અચળાંકો છે.
કારણ : જ્યારે ઘણા પદાર્થો માટે $\frac{1}{n}$ નું મૂલ્ય સમાન હોય,ત્યારે તેમના અધિશોષણ સમતાપી દર્શાવતી રેખાઓ એક બિંદુએ મળે છે.
A
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.
B
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા હોય પરંતુ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી નથી.
C
જો વિધાન સાચું છે પરંતુ કારણ ખોટું છે.
D
જો વિધાન અને કારણ બંને ખોટા છે.

Solution

(C) વિધાન સાચું છે કારણ કે ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપીનું સમીકરણ $\frac{x}{m} = k \cdot p^{1/n}$ છે.
કારણ ખોટું છે. ફ્રુન્ડલિચ સમતાપી સામાન્ય રીતે $\log(\frac{x}{m})$ વિરુદ્ધ $\log(p)$ નો આલેખ દોરીને દર્શાવવામાં આવે છે,જે $\frac{1}{n}$ જેટલો ઢાળ અને $\log(k)$ જેટલો આંતરછેદ ધરાવતી સીધી રેખા આપે છે.
જો ઘણા પદાર્થો માટે $\frac{1}{n}$ નું મૂલ્ય સમાન હોય,તો તેમના આલેખનો ઢાળ સમાન હશે,જેનો અર્થ છે કે રેખાઓ એકબીજાને સમાંતર હશે અને એક બિંદુએ મળશે નહીં.
229
MediumMCQ
વિધાન : ભૌતિક અધિશોષણની એન્થાલ્પી રાસાયણિક અધિશોષણ કરતા વધારે હોય છે.
કારણ : ભૌતિક અધિશોષણમાં અધિશોષિત અને અધિશોષકના અણુઓ વાન્ડર વાલ્સ બળો દ્વારા જોડાયેલા હોય છે અને રાસાયણિક અધિશોષણમાં રાસાયણિક બંધો દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.
A
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.
B
જો વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે પરંતુ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી નથી.
C
જો વિધાન સાચું છે પરંતુ કારણ ખોટું છે.
D
જો વિધાન અને કારણ બંને ખોટા છે.

Solution

(D) રાસાયણિક અધિશોષણની એન્થાલ્પી ઊંચી હોય છે,સામાન્ય રીતે $40-400 \ kJ \ mol^{-1}$ ની રેન્જમાં,કારણ કે તેમાં રાસાયણિક બંધોનું નિર્માણ થાય છે.
તેનાથી વિપરીત,ભૌતિક અધિશોષણમાં નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ બળો સામેલ હોય છે,જેના પરિણામે અધિશોષણની એન્થાલ્પી ઓછી હોય છે,જે સામાન્ય રીતે $20-40 \ kJ \ mol^{-1}$ ની રેન્જમાં હોય છે.
તેથી,ભૌતિક અધિશોષણની એન્થાલ્પી રાસાયણિક અધિશોષણ કરતા ઓછી હોય છે.
આમ,વિધાન ખોટું છે અને કારણ સાચું છે.
230
MediumMCQ
ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી દર્શાવતો સાચો વિકલ્પ કયો છે?
A
$x/m = k p^{0.3}$
B
$x/m = k p^{2.5}$
C
$x/m = k p^{-0.5}$
D
$x/m = k p^{-1}$

Solution

(A) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપીનું સમીકરણ $x/m = K(P)^{1/n}$ છે.
આ સમીકરણમાં,$1/n$ નું મૂલ્ય $0$ અને $1$ ની વચ્ચે હોય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $x/m = k p^{0.3}$ છે.
231
EasyMCQ
$O_2$,$H_2$ અને $CO$ વાયુઓનું મિશ્રણ ચારકોલ ધરાવતા બંધ પાત્રમાં લેવામાં આવે છે. સમય સાથે દબાણના સાચા વર્તનને દર્શાવતો આલેખ કયો છે?
A
Option A
B
Option B
C
Option C
D
Option D

Solution

(D) જ્યારે વાયુઓના મિશ્રણને ચારકોલ ધરાવતા બંધ પાત્રમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે ચારકોલ અધિશોષક તરીકે કાર્ય કરે છે.
સમય જતાં,વાયુના અણુઓ ચારકોલની સપાટી પર અધિશોષિત થાય છે.
અધિશોષણને કારણે વાયુમય અવસ્થામાં વાયુના અણુઓની સંખ્યા ઘટતી હોવાથી,પાત્રમાં વાયુના મિશ્રણ દ્વારા લાગતું દબાણ સમય સાથે ઘટે છે જ્યાં સુધી તે સંતુલન સ્થિતિમાં ન પહોંચે.
તેથી,સમય સાથે દબાણમાં ઘટાડો દર્શાવતો આલેખ સાચો છે.
232
Difficult
રાસાયણિક અધિશોષણ (Chemisorption) ના કોઈપણ બે લક્ષણો લખો.

Solution

(N/A) $1.$ રાસાયણિક અધિશોષણ પ્રકૃતિમાં અત્યંત વિશિષ્ટ છે. તે ત્યારે જ થાય છે જો અધિશોષક (adsorbent) અને અધિશોષિત (adsorbate) વચ્ચે રાસાયણિક બંધ બનવાની શક્યતા હોય.
$2.$ ભૌતિક અધિશોષણની જેમ,રાસાયણિક અધિશોષણ પણ અધિશોષકની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધવાથી વધે છે.
233
Medium
તાપમાનમાં વધારો થવાથી ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) શા માટે ઘટે છે?

Solution

(N/A) ભૌતિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે. લે શેટલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા માટે તાપમાનમાં વધારો કરવાથી સંતુલન પાછળની દિશામાં ખસે છે. તેથી,તાપમાન વધતા ભૌતિક અધિશોષણ ઘટે છે અને તે નીચા તાપમાને વધુ સરળતાથી થાય છે.
234
MediumMCQ
પાવડર સ્વરૂપના પદાર્થો તેમના સ્ફટિકીય સ્વરૂપો કરતા વધુ અસરકારક અધિશોષક શા માટે હોય છે?
A
તેમની ઘનતા વધારે હોય છે.
B
તેમનું પૃષ્ઠફળ વધારે હોય છે.
C
તેઓ વધુ સ્થાયી હોય છે.
D
તેમની શુદ્ધતા વધારે હોય છે.

Solution

(B) પાવડર સ્વરૂપના પદાર્થો તેમના સ્ફટિકીય સ્વરૂપો કરતા વધુ અસરકારક અધિશોષક છે કારણ કે જ્યારે પદાર્થને પાવડર કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેનું પૃષ્ઠફળ વધે છે.
ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) એ અધિશોષકના પૃષ્ઠફળના સમપ્રમાણમાં હોવાથી,મોટું પૃષ્ઠફળ અણુઓના અધિશોષણ માટે વધુ સક્રિય સ્થાનો પૂરા પાડે છે.
235
Medium
ઉદ્દીપનની પ્રક્રિયામાં વિશોષણ (desorption) ની ભૂમિકા શું છે?

Solution

(N/A) ઉદ્દીપનની પ્રક્રિયામાં વિશોષણની ભૂમિકા ઘન ઉદ્દીપકની સપાટી પરથી નીપજના અણુઓને મુક્ત કરવાની છે. આનાથી ઉદ્દીપકની સપાટી પ્રક્રિયકના નવા અણુઓના અધિશોષણ માટે મુક્ત થાય છે,જેનાથી ઉદ્દીપકીય ચક્ર ચાલુ રહી શકે છે.
236
Difficult
અધિશોષણ (Adsorption) અને અવશોષણ (Absorption) શબ્દોના અર્થ વચ્ચેનો તફાવત સ્પષ્ટ કરો. દરેકનું એક ઉદાહરણ આપો.

Solution

(N/A) અધિશોષણ એ સપાટી પરની ઘટના છે જ્યાં પદાર્થના અણુઓ ઘન અથવા પ્રવાહીના જથ્થામાં જવાને બદલે સપાટી પર એકઠા થાય છે. જે પદાર્થનું અધિશોષણ થાય છે તેને 'અધિશોષિત' (adsorbate) કહેવાય છે અને જે પદાર્થની સપાટી પર અધિશોષણ થાય છે તેને 'અધિશોષક' (adsorbent) કહેવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે,જ્યારે ચોકને શાહીના દ્રાવણમાં ડૂબાડવામાં આવે છે,ત્યારે માત્ર તેની સપાટી રંગીન બને છે; અંદરનો ભાગ સફેદ રહે છે.
અવશોષણ એ જથ્થાત્મક ઘટના છે જેમાં પદાર્થ ઘન અથવા પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થામાં સમાનરૂપે વિતરિત થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે,જ્યારે વાદળી (sponge) ને પાણીમાં ડૂબાડવામાં આવે છે,ત્યારે પાણી વાદળીના સમગ્ર કદમાં અવશોષિત થાય છે.
237
Difficult
ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) અને રાસાયણિક અધિશોષણ (chemisorption) વચ્ચે શું તફાવત છે?

Solution

(N/A)
લક્ષણભૌતિક અધિશોષણ વિરુદ્ધ રાસાયણિક અધિશોષણ
$1$. બળોનો પ્રકાર$Physisorption$ માં નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ બળો હોય છે,જ્યારે $Chemisorption$ માં પ્રબળ રાસાયણિક બંધ હોય છે.
$2$. સંયોજન નિર્માણ$Physisorption$ માં કોઈ નવું સંયોજન બનતું નથી,જ્યારે $Chemisorption$ માં નવા સંયોજનો બને છે.
$3$. પ્રતિવર્તીતા$Physisorption$ સામાન્ય રીતે પ્રતિવર્તી છે,જ્યારે $Chemisorption$ સામાન્ય રીતે અપ્રતિવર્તી છે.
$4$. અધિશોષણની એન્થાલ્પી$Physisorption$ ની એન્થાલ્પી ઓછી $(20-40 \ kJ \ mol^{-1})$ હોય છે,જ્યારે $Chemisorption$ ની એન્થાલ્પી વધુ $(40-400 \ kJ \ mol^{-1})$ હોય છે.
$5$. તાપમાન પર આધાર$Physisorption$ નીચા તાપમાને અનુકૂળ છે,જ્યારે $Chemisorption$ ઊંચા તાપમાને અનુકૂળ છે.
$6$. આણ્વિક સ્તર$Physisorption$ બહુ-સ્તરીય છે,જ્યારે $Chemisorption$ એક-સ્તરીય છે.
238
Medium
શા માટે ઝીણા વિભાજિત પદાર્થ અધિશોષક તરીકે વધુ અસરકારક છે,તેનું કારણ આપો.

Solution

(N/A) અધિશોષણ એ સપાટી પરની ઘટના છે.
તેથી,અધિશોષણનું પ્રમાણ અધિશોષકની સપાટીના ક્ષેત્રફળના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
ઝીણા વિભાજિત પદાર્થ પાસે જથ્થાબંધ પદાર્થની તુલનામાં પ્રતિ એકમ દળ દીઠ ઘણું મોટું સપાટીનું ક્ષેત્રફળ હોય છે.
ભૌતિક અધિશોષણ અને રાસાયણિક અધિશોષણ બંને ઉપલબ્ધ સપાટીના ક્ષેત્રફળ પર આધાર રાખતા હોવાથી,ઝીણા વિભાજિત પદાર્થ અધિશોષિત અણુઓ માટે વધુ સક્રિય સ્થાનો પૂરા પાડે છે,જે તેને વધુ અસરકારક અધિશોષક બનાવે છે.
239
Difficult
ઘન પદાર્થ પર વાયુના અધિશોષણને અસર કરતા પરિબળો કયા છે?

Solution

(N/A) ઘન સપાટી પર વાયુના અધિશોષણના દરને અસર કરતા વિવિધ પરિબળો નીચે મુજબ છે:
$1$. વાયુનો સ્વભાવ:
$NH_3$ અને $HCl$ જેવા સરળતાથી પ્રવાહીકરણ પામતા વાયુઓ,$H_2$ અને $O_2$ જેવા વાયુઓની તુલનામાં વધુ પ્રમાણમાં અધિશોષિત થાય છે. આનું કારણ એ છે કે સરળતાથી પ્રવાહીકરણ પામતા વાયુઓમાં વાન ડર વાલ્સ બળો વધુ મજબૂત હોય છે.
$2$. ઘન પદાર્થનું પૃષ્ઠફળ:
અધિશોષકનું પૃષ્ઠફળ જેટલું વધારે,ઘન સપાટી પર વાયુનું અધિશોષણ તેટલું જ વધારે હોય છે.
$3$. દબાણની અસર:
અધિશોષણ એ પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયા છે. લે શેટલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,દબાણમાં વધારો કરવાથી અધિશોષણનું પ્રમાણ વધે છે.
$4$. તાપમાનની અસર:
અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે. તેથી,લે શેટલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,તાપમાનમાં વધારો કરવાથી અધિશોષણનું પ્રમાણ ઘટે છે.
240
Advanced
અધિશોષણ સમતાપી (adsorption isotherm) એટલે શું? ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપીનું વર્ણન કરો.

Solution

અચળ તાપમાને $(T)$ વાયુના દબાણ $(P)$ ની સામે અધિશોષણની માત્રા $\left(\frac{x}{m}\right)$ વચ્ચેના આલેખને અધિશોષણ સમતાપી કહેવામાં આવે છે.
ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી:
ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી એ ચોક્કસ તાપમાને ઘન અધિશોષકના એકમ દળ દ્વારા અધિશોષિત વાયુના જથ્થા અને દબાણ વચ્ચેનો પ્રાયોગિક સંબંધ આપે છે.
આલેખ પરથી સ્પષ્ટ છે કે દબાણ $P_{s}$ પર,$\frac{x}{m}$ મહત્તમ મૂલ્ય પ્રાપ્ત કરે છે. $P_{s}$ ને સંતૃપ્ત દબાણ કહેવામાં આવે છે. આલેખમાંથી હવે ત્રણ કિસ્સાઓ ઉદ્ભવે છે.
કિસ્સો $I$ - ઓછા દબાણે:
આલેખ સીધો અને ઢાળવાળો છે,જે દર્શાવે છે કે દબાણ $\frac{x}{m}$ ના સીધા પ્રમાણમાં છે:
$\frac{x}{m} \propto P$
$\frac{x}{m} = k P$ ($k$ એ અચળાંક છે)
કિસ્સો $II$ - ઉચ્ચ દબાણે:
જ્યારે દબાણ સંતૃપ્ત દબાણ કરતા વધી જાય છે,ત્યારે $\frac{x}{m}$ એ $P$ ના મૂલ્યોથી સ્વતંત્ર બની જાય છે.
$\frac{x}{m} \propto P^{0}$
$\frac{x}{m} = k P^{0}$
કિસ્સો $III$ - મધ્યવર્તી દબાણે:
મધ્યવર્તી દબાણે,$\frac{x}{m}$ એ $0$ અને $1$ ની વચ્ચેના ઘાતાંક પર આધાર રાખે છે. આ સંબંધને ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$\frac{x}{m} \propto P^{\frac{1}{n}}$
$\frac{x}{m} = k P^{\frac{1}{n}}$ $(n > 1)$
હવે,લોગ લેતા:
$\log \left(\frac{x}{m}\right) = \log k + \frac{1}{n} \log P$
$\log \left(\frac{x}{m}\right)$ અને $\log P$ વચ્ચે આલેખ દોરતા,એક સીધી રેખા મળે છે જેનો ઢાળ $\frac{1}{n}$ અને આંતરછેદ $\log k$ જેટલો હોય છે.
Solution diagram
241
Difficult
અધિશોષકનું સક્રિયકરણ (activation of adsorbent) એટલે શું? તે કેવી રીતે પ્રાપ્ત કરવામાં આવે છે?

Solution

(N/A) અધિશોષકને સક્રિય કરવાથી,આપણે તેની અધિશોષણ ક્ષમતામાં વધારો કરીએ છીએ.
અધિશોષકને સક્રિય કરવાની કેટલીક રીતો નીચે મુજબ છે:
$(i)$ અધિશોષકની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધારીને: આ તેને નાના ટુકડાઓમાં તોડીને અથવા તેનો પાવડર બનાવીને કરી શકાય છે.
$(ii)$ કેટલીક વિશિષ્ટ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા: ઉદાહરણ તરીકે,લાકડાના કોલસાને $650 \ K$ થી $1330 \ K$ તાપમાને શૂન્યાવકાશમાં અથવા હવામાં ગરમ કરીને સક્રિય કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા અગાઉ અધિશોષિત થયેલા તમામ વાયુઓને દૂર કરે છે અને આમ,વાયુઓના અધિશોષણ માટે જગ્યા બનાવે છે.
242
Medium
અધિશોષણ (Adsorption) હંમેશા ઉષ્માક્ષેપક શા માટે હોય છે?

Solution

(N/A) અધિશોષણ હંમેશા ઉષ્માક્ષેપક હોય છે. આને બે રીતે સમજાવી શકાય છે:
$(i)$ અધિશોષણને કારણે અધિશોષક (adsorbent) ની સપાટી પરના અવશેષી બળોમાં ઘટાડો થાય છે. આનાથી અધિશોષકની સપાટી ઉર્જામાં ઘટાડો થાય છે,જે ઉષ્મા સ્વરૂપે મુક્ત થાય છે. તેથી,અધિશોષણ હંમેશા ઉષ્માક્ષેપક હોય છે.
$(ii)$ થર્મોડાયનેમિક્સ મુજબ,કોઈપણ પ્રક્રિયા સ્વયંભૂ થવા માટે,ગિબ્સ મુક્ત ઉર્જાનો ફેરફાર,$\Delta G$,ઋણ હોવો જોઈએ. આ સંબંધ $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ દ્વારા આપવામાં આવે છે. જ્યારે વાયુ કોઈ ઘન સપાટી પર અધિશોષિત થાય છે,ત્યારે તેની ગતિ મર્યાદિત થઈ જાય છે,જેના પરિણામે એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો થાય છે,એટલે કે $\Delta S$ ઋણ હોય છે. $\Delta G$ ઋણ હોવું જોઈએ અને $\Delta S$ ઋણ હોવાથી,સમીકરણ સંતોષવા માટે $\Delta H$ ઋણ હોવું આવશ્યક છે. તેથી,અધિશોષણ હંમેશા ઉષ્માક્ષેપક હોય છે.
243
Difficult
ઘન પદાર્થો પર વાયુઓના અધિશોષણ પર દબાણ અને તાપમાનની અસરની ચર્ચા કરો.

Solution

(N/A) દબાણની અસર: અધિશોષણ એ પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયા છે અને સામાન્ય રીતે તેમાં કદમાં ઘટાડો થાય છે. તેથી,લે શેટલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,દબાણમાં વધારો થવાથી અધિશોષણ વધે છે.
તાપમાનની અસર: અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે $(\Delta H < 0)$. આમ,લે શેટલિયરના સિદ્ધાંત અનુસાર,તાપમાનમાં વધારો થવાથી અધિશોષણનું પ્રમાણ ઘટે છે.
244
Medium
અધિશોષણ (Adsorption),અધિશોષિત (Adsorbate),અધિશોષક (Adsorbent) અને વિશોષણ (Desorption) એટલે શું? યોગ્ય ઉદાહરણો સાથે સમજાવો.

Solution

(N/A) અધિશોષણ: ઘન અથવા પ્રવાહીની સપાટી પર આણ્વીય સ્પીસીઝનું સંકેન્દ્રણ થવાની ઘટનાને અધિશોષણ કહે છે.
અધિશોષિત: જે આણ્વીય સ્પીસીઝ અથવા પદાર્થ સપાટી પર સંકેન્દ્રિત થાય છે તેને અધિશોષિત કહે છે. દા.ત.,રંગના કણો.
અધિશોષક: જે પદાર્થની સપાટી પર અધિશોષણ થાય છે તેને અધિશોષક કહે છે. દા.ત.,ચારકોલ,સિલિકા જેલ,એલ્યુમિના જેલ,માટી,કલિલ,ઝીણી ભૂકી સ્વરૂપે ધાતુઓ.
વિશોષણ: સપાટી પરથી અધિશોષિત પદાર્થને દૂર કરવાની પ્રક્રિયાને વિશોષણ કહે છે.
ઉપરના ઉદાહરણો પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે ઘન સપાટીઓ અધિશોષણને કારણે વાયુ અથવા પ્રવાહીના અણુઓને પકડી રાખી શકે છે.
અધિશોષણ પ્રક્રિયાના કેટલાક ઉદાહરણો નીચે મુજબ છે:
$(i)$ જો $O_2$,$H_2$,$CO$,$Cl_2$,$NH_3$ અથવા $SO_2$ જેવા વાયુને પાવડર કરેલા ચારકોલ ધરાવતા બંધ પાત્રમાં લેવામાં આવે,તો તે જોવામાં આવે છે કે બંધ પાત્રમાં વાયુનું દબાણ ઘટે છે. વાયુના અણુઓ ચારકોલની સપાટી પર સંકેન્દ્રિત થાય છે,એટલે કે વાયુઓ સપાટી પર અધિશોષિત થાય છે.
$(ii)$ કાર્બનિક રંગના દ્રાવણમાં,જેમ કે મિથાઈલીન બ્લુ,જ્યારે એનિમલ ચારકોલ ઉમેરવામાં આવે છે અને દ્રાવણને બરાબર હલાવવામાં આવે છે,ત્યારે તે જોવામાં આવે છે કે ગાળણ રંગહીન બની જાય છે. આમ,રંગના અણુઓ ચારકોલની સપાટી પર જમા થાય છે,એટલે કે અધિશોષિત થાય છે.
$(iii)$ કાચી ખાંડનું જલીય દ્રાવણ જ્યારે એનિમલ ચારકોલના બેડ પરથી પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે તે રંગહીન બને છે કારણ કે રંગીન પદાર્થો ચારકોલ દ્વારા અધિશોષિત થાય છે.
$(iv)$ સિલિકા જેલની હાજરીમાં હવા સૂકી બને છે કારણ કે પાણીના અણુઓ જેલની સપાટી પર અધિશોષિત થાય છે.
245
Medium
અધિશોષણ (adsorption) અને અવશોષણ (absorption) વચ્ચેનો તફાવત સમજાવો.

Solution

(N/A) અધિશોષણમાં,પદાર્થ માત્ર સપાટી પર જ કેન્દ્રિત થાય છે અને અધિશોષકની અંદરના ભાગમાં પ્રવેશતું નથી,જ્યારે અવશોષણમાં પદાર્થ સમગ્ર ઘન પદાર્થના જથ્થામાં સમાન રીતે વિતરિત થાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે,જ્યારે ચોકને શાહીમાં ડુબાડવામાં આવે છે,ત્યારે રંગીન અણુઓના અધિશોષણને કારણે સપાટી શાહીનો રંગ જાળવી રાખે છે,જ્યારે શાહીનું દ્રાવક અવશોષણને કારણે ચોકની અંદરના ભાગમાં જાય છે. ચોકને તોડતા,તે અંદરથી સફેદ જોવા મળે છે.
પાણીની વરાળના ઉદાહરણ દ્વારા અવશોષણ અને અધિશોષણ વચ્ચે તફાવત કરી શકાય છે.
પાણીની વરાળ નિર્જળ કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ $(CaCl_2)$ દ્વારા અવશોષિત થાય છે પરંતુ સિલિકા જેલ દ્વારા અધિશોષિત થાય છે.
અધિશોષણમાં અધિશોષિત પદાર્થની સાંદ્રતા માત્ર અધિશોષકની સપાટી પર વધે છે,જ્યારે અવશોષણમાં સાંદ્રતા સમગ્ર ઘન પદાર્થના જથ્થામાં સમાન રહે છે.
246
Difficult
અધિશોષણની ક્રિયાવિધિ સમજાવો.

Solution

(N/A) અધિશોષણ ઉદભવે છે કારણ કે અધિશોષક (adsorbent) ના સપાટી પરના કણો બલ્કની અંદરના કણો જેવા સમાન વાતાવરણમાં હોતા નથી. અધિશોષકની અંદર,કણો વચ્ચે કાર્યરત તમામ બળો પરસ્પર સંતુલિત હોય છે,પરંતુ સપાટી પરના કણો ચારે બાજુથી તેમના પ્રકારના અણુઓ કે પરમાણુઓથી ઘેરાયેલા હોતા નથી,તેથી તેઓ અસંતુલિત અથવા અવશેષ આકર્ષણ બળો ધરાવે છે.
અધિશોષકના આ બળો અધિશોષિત (adsorbate) કણોને તેની સપાટી પર આકર્ષવા માટે જવાબદાર છે. આપેલ તાપમાન અને દબાણે,અધિશોષકના એકમ દળ દીઠ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધવાથી અધિશોષણનું પ્રમાણ વધે છે.
અધિશોષણમાં અન્ય એક મહત્વનું પરિબળ અધિશોષણની ઉષ્મા છે. અધિશોષણ દરમિયાન,સપાટીના અવશેષ બળોમાં હંમેશા ઘટાડો થાય છે,એટલે કે સપાટીની ઉર્જામાં ઘટાડો થાય છે જે ઉષ્મા સ્વરૂપે મુક્ત થાય છે. તેથી,અધિશોષણ એ હંમેશા ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે. આમ,અધિશોષણ સાથે એન્થાલ્પીમાં ઘટાડો અને સિસ્ટમની એન્ટ્રોપીમાં પણ ઘટાડો થાય છે.
કોઈપણ પ્રક્રિયા સ્વયંભૂ હોવા માટે,થર્મોડાયનેમિક જરૂરિયાત એ છે કે અચળ તાપમાન અને દબાણે,$\Delta G$ ઋણ હોવું જોઈએ,એટલે કે ગિબ્સ ઉર્જામાં ઘટાડો થવો જોઈએ.
સમીકરણ $\Delta G = \Delta H - T \Delta S$ ના આધારે,જો $\Delta H$ નું મૂલ્ય પૂરતું ઊંચું ઋણ હોય,તો $\Delta G$ ઋણ હોઈ શકે છે,ભલે $\Delta S$ ઋણ હોય (જે $-T \Delta S$ ને ધન બનાવે છે).
આમ,અધિશોષણ પ્રક્રિયામાં,જે સ્વયંભૂ છે,આ પરિબળોનું સંયોજન $\Delta G$ ને ઋણ બનાવે છે. જેમ જેમ અધિશોષણ આગળ વધે છે,$\Delta H$ ઓછું ઋણ બનતું જાય છે; અંતે,$\Delta H$ એ $T \Delta S$ ની બરાબર થાય છે અને $\Delta G$ શૂન્ય બને છે. આ સ્થિતિએ સંતુલન પ્રાપ્ત થાય છે.
247
Medium
અધિશોષણના પ્રકારો વિશે માહિતી આપો.

Solution

(N/A) ઘન પદાર્થો પર વાયુઓના અધિશોષણના મુખ્યત્વે બે પ્રકારો છે:
$1$. $\text{ભૌતિક અધિશોષણ (Physisorption)}$: જો ઘન પદાર્થની સપાટી પર વાયુનું સંચય નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ બળોને કારણે થાય,તો તેને ભૌતિક અધિશોષણ કહેવામાં આવે છે.
$2$. $\text{રાસાયણિક અધિશોષણ (Chemisorption)}$: જ્યારે વાયુના અણુઓ અથવા પરમાણુઓ ઘન સપાટી પર રાસાયણિક બંધો (સહસંયોજક અથવા આયનીય) દ્વારા જોડાયેલા હોય,ત્યારે તેને રાસાયણિક અધિશોષણ કહેવામાં આવે છે. તેમાં સક્રિયકરણ ઉર્જા ઊંચી હોય છે અને તેને ઘણીવાર સક્રિયકૃત અધિશોષણ પણ કહેવામાં આવે છે.
ક્યારેક આ બંને પ્રક્રિયાઓ એકસાથે થાય છે. નીચા તાપમાને થતું ભૌતિક અધિશોષણ તાપમાન વધારતા રાસાયણિક અધિશોષણમાં ફેરવાઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે,$H_2$ પહેલા $Ni$ પર વાન્ડર વાલ્સ બળો દ્વારા અધિશોષિત થાય છે,અને ત્યારબાદ અણુઓનું વિયોજન થઈને હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ રાસાયણિક અધિશોષણ દ્વારા જોડાય છે.
248
Difficult
ભૌતિક અધિશોષણ (Physisorption) અને રાસાયણિક અધિશોષણ (Chemisorption) ના લક્ષણો સમજાવો.

Solution

(N/A) ભૌતિક અધિશોષણના લક્ષણો:
$(i)$ વિશિષ્ટતાનો અભાવ: અધિશોષક સપાટી કોઈ ચોક્કસ વાયુ માટે પસંદગી દર્શાવતી નથી કારણ કે વાન્ડર વાલ્સ બળો સાર્વત્રિક છે.
$(ii)$ અધિશોષિતનો સ્વભાવ: સરળતાથી પ્રવાહીમાં રૂપાંતરિત થઈ શકે તેવા વાયુઓ વધુ અધિશોષિત થાય છે.
$(iii)$ પ્રતિવર્તી પ્રકૃતિ: આ પ્રક્રિયા પ્રતિવર્તી છે. દબાણ વધારતા અધિશોષણ વધે છે અને તાપમાન વધારતા ઘટે છે.
$(iv)$ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ: અધિશોષકનું સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધતા અધિશોષણ વધે છે.
$(v)$ અધિશોષણની એન્થાલ્પી: તે ઓછી હોય છે,સામાન્ય રીતે $20-40 \ kJ \ mol^{-1}$.
$(B)$ રાસાયણિક અધિશોષણના લક્ષણો:
$(i)$ ઉચ્ચ વિશિષ્ટતા: તે ત્યારે જ થાય છે જ્યારે રાસાયણિક બંધ બનવાની શક્યતા હોય.
$(ii)$ અપ્રતિવર્તી: તે સામાન્ય રીતે અપ્રતિવર્તી છે.
$(iii)$ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ: સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધતા અધિશોષણ વધે છે.
$(iv)$ અધિશોષણની એન્થાલ્પી: તે ઊંચી હોય છે,સામાન્ય રીતે $80-240 \ kJ \ mol^{-1}$.
$(v)$ તાપમાનની અસર: તે ઘણીવાર તાપમાન વધારતા વધે છે કારણ કે તેને સક્રિયકરણ ઉર્જાની જરૂર હોય છે.
249
Difficult
ભૌતિક અધિશોષણ અને રાસાયણિક અધિશોષણ વચ્ચેનો તફાવત આપો.

Solution

(N/A)
ભૌતિક અધિશોષણ (Physisorption)રાસાયણિક અધિશોષણ (Chemisorption)
$1$. તે નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ બળોને કારણે ઉદભવે છે.$1$. તે પ્રબળ રાસાયણિક બંધ બનવાને કારણે થાય છે.
$2$. તે સ્વભાવે વિશિષ્ટ નથી.$2$. તે સ્વભાવે અત્યંત વિશિષ્ટ છે.
$3$. તે પ્રતિવર્તી છે.$3$. તે અપ્રતિવર્તી છે.
$4$. તે વાયુના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે; સરળતાથી પ્રવાહીમાં રૂપાંતરિત થતા વાયુઓ ઝડપથી અધિશોષિત થાય છે.$4$. તે વાયુના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે; જે વાયુઓ અધિશોષક સાથે પ્રક્રિયા કરી શકે છે તે રાસાયણિક અધિશોષણ દર્શાવે છે.
$5$. અધિશોષણની એન્થાલ્પી ઓછી હોય છે $(20-40 \ kJ \ mol^{-1})$.$5$. અધિશોષણની એન્થાલ્પી વધુ હોય છે $(80-240 \ kJ \ mol^{-1})$.
$6$. નીચું તાપમાન અનુકૂળ છે; તાપમાન વધતા તે ઘટે છે.$6$. ઊંચું તાપમાન ઘણીવાર અનુકૂળ હોય છે; તાપમાન વધતા તે વધે છે.
$7$. કોઈ નોંધપાત્ર સક્રિયકરણ ઉર્જાની જરૂર નથી.$7$. ઘણીવાર ઊંચી સક્રિયકરણ ઉર્જાની જરૂર પડે છે.
$8$. તે સપાટીના ક્ષેત્રફળ પર આધાર રાખે છે; સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધતા તે વધે છે.$8$. તે પણ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધતા વધે છે.
$9$. તે અધિશોષકની સપાટી પર બહુઆણ્વીય સ્તરો બનાવે છે.$9$. તે એકઆણ્વીય સ્તર બનાવે છે.

Surface Chemistry — Adsorption and Adsorption isotherm · Frequently Asked Questions

1Are these Surface Chemistry questions useful for JEE and NEET?

Yes. All questions in this section are mapped to JEE Main and NEET exam patterns. Previous year questions from JEE Main, NEET, GUJCET and state-level exams are included with full solutions.

2Can I switch to Hindi or Gujarati for these questions?

Yes. Use the language tabs in the hero section or the sidebar to view the same questions and solutions in English, Hindi or Gujarati.

3How do I generate a question paper from this subtopic?

Use the Vedclass Exam Paper Generator — select the chapter and subtopic, set difficulty, and generate Sets A, B, C, D automatically. First 3 chapters of every subject are free.

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D papers from this chapter in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo
For Teachers & Institutes

Generate a Surface Chemistry Exam Paper in 2 Minutes

Select subtopic & difficulty — Sets A, B, C, D auto-generated with No Repeat logic.

First 3 chapters of every subject are free — no payment required.