Adsorption and Adsorption isotherm Questions in Gujarati

(D) $A.$ ખોટું. પાણીની વરાળ નિર્જળ કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ દ્વારા અવશોષિત થાય છે,અધિશોષિત નહીં.
$B.$ સાચું. અધિશોષણ એ સ્વયંભૂ પ્રક્રિયા છે અને અધિશોષણ માટે ઉપલબ્ધ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ ઘટતા પૃષ્ઠ ઊર્જામાં ઘટાડો થાય છે.
$C.$ ખોટું. જેમ અધિશોષણ આગળ વધે છે,તેમ સપાટી ભરાતી જાય છે અને પ્રતિ એકમ અધિશોષણે મુક્ત થતી ઉષ્મા ઘટે છે,તેથી $\Delta H$ ઓછી ને ઓછી ઋણ બને છે.
$D.$ સાચું. અધિશોષણ વાયુના અણુઓની ગતિને મર્યાદિત કરે છે,જેના પરિણામે તંત્રની એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો થાય છે.
તેથી,$2$ વિધાનો ($A$ અને $C$) ખોટા છે.

(A) રિટાર્ડેશન ફેક્ટર $(R_f)$ એ પદાર્થ દ્વારા કાપેલ અંતર અને બેઝલાઇનથી સોલવન્ટ ફ્રન્ટ દ્વારા કાપેલ અંતરનો ગુણોત્તર છે.
આપેલ ક્રોમેટોગ્રામ મુજબ:
સંયોજન '$A$' દ્વારા કાપેલ અંતર = $3.5 \ cm$.
પ્લેટની કુલ લંબાઈ = $6 \ cm$.
સોલવન્ટ ફ્રન્ટનું ઉપરથી અંતર = $0.5 \ cm$.
બેઝલાઇનનું નીચેથી અંતર = $0.5 \ cm$.
તેથી,સોલવન્ટ ફ્રન્ટ દ્વારા બેઝલાઇનથી કાપેલ અંતર = $6 \ cm - 0.5 \ cm - 0.5 \ cm = 5.0 \ cm$.
$R_f = \frac{\text{પદાર્થ દ્વારા કાપેલ અંતર}}{\text{સોલવન્ટ દ્વારા કાપેલ અંતર}} = \frac{3.5 \ cm}{5.0 \ cm} = 0.7$.
આમ,$R_f = 7 \times 10^{-1}$.
વિકલ્પોને ધ્યાનમાં લેતા,જો સંયોજન '$A$' નું અંતર $3.0 \ cm$ લેવામાં આવે,તો $R_f = 0.6 = 6 \times 10^{-1}$ મળે છે. તેથી વિકલ્પ $A$ સાચો છે.

(C) સિલિકા જેલ એ આસપાસના વાતાવરણમાંથી ભેજ દૂર કરવા માટે વપરાતું જાણીતું અધિશોષક છે.
મોંઘા વૈજ્ઞાનિક સાધનોમાં,તેને હવામાંથી પાણીની વરાળનું અધિશોષણ કરવા માટે વોચ-ગ્લાસ અથવા અર્ધપારગમ્ય થેલીઓમાં રાખવામાં આવે છે.
ભેજનું અધિશોષણ કરીને,તે ધાતુના ભાગોના ક્ષારણને અટકાવે છે અને સંવેદનશીલ ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોને ભેજને કારણે ખામીયુક્ત થતા બચાવે છે.
તેથી,વિધાન $(A)$ અને કારણ $(R)$ બંને સાચા છે,અને $(R)$ એ $(A)$ ની સાચી સમજૂતી છે.

(D) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ: $\log \frac{x}{m} = \log k + \frac{1}{n} \log P$.
સીધી રેખાના સમીકરણ $y = mx + c$ સાથે સરખાવતા,ઢાળ $\frac{1}{n} = \tan 45^{\circ} = 1$ અને આંતરછેદ $c = \log k = 0.6020$.
$\log 2 = 0.3010$ હોવાથી,$2 \times \log 2 = 0.6020$,એટલે કે $\log 2^2 = \log 4 = 0.6020$. તેથી,$k = 4$.
આ કિંમતો સમીકરણમાં મૂકતા: $\frac{x}{m} = 4 \times (0.4)^1 = 1.6$.
$1.6$ ને $......... \times 10^{-1}$ સ્વરૂપમાં લખતા,$1.6 = 16 \times 10^{-1}$ મળે.
તેથી,નજીકનો પૂર્ણાંક $16$ છે.

(A) . ભૌતિક અધિશોષણમાં નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળો હોય છે અને તેની અધિશોષણ એન્થાલ્પી ઓછી $(20-40 \, kJ \, mol^{-1})$ હોય છે.
$B$. રાસાયણિક અધિશોષણમાં મજબૂત રાસાયણિક બંધ હોય છે અને તે સામાન્ય રીતે એક-સ્તરીય હોય છે.
$C$. પ્રક્રિયા $N_{2(g)} + 3H_{2(g)} \xrightarrow{Fe(s)} 2NH_{3(g)}$ એ વિષમાંગ ઉદ્દીપનનું ઉદાહરણ છે,જ્યાં ઉદ્દીપક $(Fe)$ ઘન અવસ્થામાં છે અને પ્રક્રિયકો વાયુ અવસ્થામાં છે.
$D$. ક્રોમેટોગ્રાફી એ અધિશોષણના સિદ્ધાંત પર આધારિત એક સામાન્ય વિશ્લેષણાત્મક પદ્ધતિ છે.
તેથી,સાચી જોડ છે: $A-II, B-I, C-IV, D-III$.

(A) વિધાન $A$ સાચું છે: સક્રિય ચારકોલ પર વાયુઓના અધિશોષણનું પ્રમાણ વાન્ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળોના મૂલ્યમાં વધારા સાથે વધે છે. આપેલા નિષ્ક્રિય વાયુઓમાં $Kr$ નું પરમાણુ કદ સૌથી મોટું હોવાથી,તેમાં સૌથી મજબૂત વાન્ડર વાલ્સ બળો હોય છે,જે મહત્તમ અધિશોષણ તરફ દોરી જાય છે.
કારણ $R$ ખોટું છે: ક્રાંતિક તાપમાન $T_c$ એ પ્રવાહીકરણ અને અધિશોષણની સરળતા નક્કી કરતું પ્રાથમિક પરિબળ છે. જ્યારે $V_c$ અને $P_c$ ના મૂલ્યો બદલાય છે,ત્યારે $Z_c$ વિશેનું વિધાન ખોટું છે કારણ કે વાન્ડર વાલ્સ સમીકરણને અનુસરતા તમામ વાસ્તવિક વાયુઓ માટે,ક્રાંતિક બિંદુએ સંકોચનીયતા અવયવ $Z_c = \frac{P_c V_c}{R T_c}$ એ $\frac{3}{8} = 0.375$ નું અચળ મૂલ્ય છે.

(B) ફ્રુન્ડલિચ એડસોર્પ્શન આઇસોથર્મ સમીકરણ: $\frac{x}{m} = K \cdot P^{1/n}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
બંને બાજુ લઘુગણક લેતા: $\log(\frac{x}{m}) = \log K + \frac{1}{n} \log P$.
આને સીધી રેખાના સમીકરણ $y = mx + c$ સાથે સરખાવતા,જ્યાં $y = \log(\frac{x}{m})$,$x = \log P$,ઢાળ $m = \frac{1}{n}$,અને અંતઃખંડ $c = \log K$ છે.
આપેલ સમીકરણ $y = 0.3x + 0.7033$ પરથી:
ઢાળ $(m)$ = $\frac{1}{n} = 0.3$.
અંતઃખંડ $(c)$ = $\log K = 0.7033$.
આમ,$\frac{1}{n}$ અને $\log K$ ના મૂલ્યો અનુક્રમે $0.3$ અને $0.7033$ છે.

(B) ભૌતિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે. લે-શાતેલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,અચળ દબાણે તાપમાનમાં વધારો કરવાથી અધિશોષણનું પ્રમાણ $(\frac{x}{m})$ ઘટે છે.
આપેલ આલેખ પરથી,કોઈપણ અચળ દબાણ $p$ પર,અધિશોષણનું પ્રમાણ આ ક્રમમાં છે: $(x/m)_{T_1} > (x/m)_{T_2} > (x/m)_{T_3}$.
જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ અધિશોષણ ઘટતું હોવાથી,તાપમાનનો સાચો ક્રમ $T_3 > T_2 > T_1$ થશે.

(D) કેમિસોર્પ્શનનો દર આર્હેનિયસ સમીકરણને અનુસરે છે: $k = Ae^{-\frac{E_a}{RT}}$.
ધારો કે $k_1$ પ્લેટિનમ પરનો દર છે અને $k_2$ નિકલ પરનો દર છે.
$\frac{k_2}{k_1} = e^{\frac{(E_a)_1 - (E_a)_2}{RT}}$.
$10$ ના આધાર પર લઘુગણક લેતા:
$\log_{10} \left( \frac{k_2}{k_1} \right) = \frac{(E_a)_1 - (E_a)_2}{2.303 RT}$.
કિંમતો મૂકતા:
$\log_{10} \left( \frac{k_2}{k_1} \right) = \frac{30000 - 41400}{2.3 \times 8.3 \times 300} \approx -1.99$.
તેથી,નજીકનો પૂર્ણાંક $2$ છે.

(B) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ $\frac{x}{m} = k p^{1/n}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
આલેખ $(A)$ એ $\frac{x}{m}$ વિરુદ્ધ $p$ નો આલેખ દર્શાવે છે,જે ફ્રુન્ડલિચ સમતાપીનો લાક્ષણિક વક્ર છે.
બંને બાજુ લઘુગણક લેતા,આપણને $\log \frac{x}{m} = \log k + \frac{1}{n} \log p$ મળે છે. આ $y = mx + c$ સ્વરૂપનું રેખીય સમીકરણ છે,જ્યાં ઢાળ $\frac{1}{n}$ છે અને આંતરછેદ $\log k$ છે. આલેખ $(B)$ આ રેખીય સંબંધ દર્શાવે છે.
આલેખ $(D)$ એ $\frac{x}{m}$ વિરુદ્ધ $p^{1/n}$ નો આલેખ દર્શાવે છે,જે સમીકરણ $\frac{x}{m} = k p^{1/n}$ પરથી મેળવેલ રેખીય સંબંધ છે.
આલેખ $(C)$ એ ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપીનું પ્રમાણિત નિરૂપણ નથી.
તેથી,આલેખ $(A), (B)$ અને $(D)$ ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી દર્શાવે છે.

(D) ઘન અધિશોષક (જેમ કે ચારકોલ) પર વાયુના અધિશોષણનું પ્રમાણ તેના ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c)$ ના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
વધુ ક્રાંતિક તાપમાનનો અર્થ એ છે કે વાયુ સરળતાથી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે અને તેમાં વાન ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળો વધુ મજબૂત હોય છે.
આપેલ ક્રાંતિક તાપમાન:
$A = 5.3 \ K$
$B = 33.2 \ K$
$C = 126.0 \ K$
$D = 154.3 \ K$
તેથી,અધિશોષણનો ક્રમ $D > C > B > A$ છે.

(B) $Chromatography$ (ક્રોમેટોગ્રાફી) માં વપરાતો મુખ્ય સિદ્ધાંત $Adsorption$ (અધિશોષણ) છે. આ પદ્ધતિમાં,મિશ્રણના વિવિધ ઘટકો સ્થિર કલા (stationary phase) પર અલગ-અલગ માત્રામાં અધિશોષિત થાય છે.

(C) એડસોર્પ્શન ક્રોમેટોગ્રાફીમાં,સ્થિર કલા (stationary phase) અધિશોષક પદાર્થની બનેલી હોય છે.
સિલિકા જેલ $(SiO_2 \cdot xH_2O)$ એ સૌથી સામાન્ય રીતે વપરાતો ધ્રુવીય અધિશોષક છે.
એલ્યુમિના $(Al_2O_3)$ પણ એડસોર્પ્શન ક્રોમેટોગ્રાફીમાં વ્યાપકપણે વપરાતો ધ્રુવીય અધિશોષક છે.
સિલિકા જેલ અને એલ્યુમિના બંને કાર્બનિક સંયોજનોને તેમની ધ્રુવીયતાના આધારે અલગ કરવા માટે વપરાતા પ્રમાણભૂત પદાર્થો છે.
તેથી,$A$ અને $B$ બંને સાચા છે.

(B) અધિશોષણ હંમેશા ઉષ્માક્ષેપક હોય છે કારણ કે તેમાં સપાટીના બળો સંતોષાય ત્યારે ઉર્જા મુક્ત થાય છે.
$(B)$ ભૌતિક અધિશોષણ પ્રતિવર્તી અને નિર્બળ છે,પરંતુ ઊંચા તાપમાને તે રાસાયણિક બંધ બનાવવા માટે પૂરતી સક્રિયકરણ ઉર્જા પૂરી પાડી શકે છે,જેથી તે રાસાયણિક અધિશોષણમાં ફેરવાય છે.
$(C)$ આ વિધાન ખોટું છે. તાપમાન વધવાની સાથે ભૌતિક અધિશોષણ ઘટે છે. રાસાયણિક અધિશોષણ શરૂઆતમાં તાપમાન સાથે વધે છે (સક્રિયકરણ ઉર્જાને કારણે) અને ત્યારબાદ ખૂબ ઊંચા તાપમાને ઘટે છે.
$(D)$ રાસાયણિક અધિશોષણમાં રાસાયણિક બંધનું નિર્માણ થાય છે,જે ભૌતિક અધિશોષણના નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ બળો કરતા વધુ ઉર્જા મુક્ત કરે છે. તે ધીમું છે કારણ કે તેને નોંધપાત્ર સક્રિયકરણ ઉર્જાની જરૂર હોય છે.

(B) ભૌતિક અધિશોષણમાં,અચળ દબાણે તાપમાન વધારતા અધિશોષણ ઘટે છે. તેથી,આલેખ $I$ ભૌતિક અધિશોષણ દર્શાવે છે.
રાસાયણિક અધિશોષણમાં,સક્રિયકરણ ઉર્જાની જરૂરિયાતને કારણે તાપમાન વધારતા અધિશોષણ શરૂઆતમાં વધે છે. તેથી,આલેખ $II$ રાસાયણિક અધિશોષણ દર્શાવે છે.
આલેખ $III$ દર્શાવે છે કે અચળ દબાણે,તાપમાન $200 \ K$ થી $250 \ K$ સુધી વધારતા અધિશોષણનું પ્રમાણ ઘટે છે,જે ભૌતિક અધિશોષણની લાક્ષણિકતા છે.
આલેખ $IV$ અધિશોષણની ઉચ્ચ એન્થાલ્પી $(\Delta H_{ads} = 150 \ kJ \ mol^{-1})$ અને સક્રિયકરણ ઉર્જા $(E_{ads})$ દર્શાવે છે,જે રાસાયણિક અધિશોષણની લાક્ષણિકતા છે.
તેથી,સાચા વિધાનો છે:
$I$ ભૌતિક અધિશોષણ છે અને $II$ રાસાયણિક અધિશોષણ છે (વિધાન $A$ સાચું છે).
$IV$ રાસાયણિક અધિશોષણ છે અને $II$ રાસાયણિક અધિશોષણ છે (વિધાન $C$ સાચું છે).
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(B)$ છે.

(B) સક્રિયકૃત ચારકોલ પર મિથાઈલીન બ્લુનું અધિશોષણ એ ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) છે.
ભૌતિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે,જેનો અર્થ છે કે તેમાં એન્થાલ્પીમાં ઘટાડો થાય છે $(\Delta H < 0)$.

(A) * ધાતુની સપાટી પર $O_{2}$ નું અધિશોષણ રાસાયણિક બંધ નિર્માણ સાથે સંકળાયેલું છે,તેથી તે રાસાયણિક અધિશોષણ છે,ભૌતિક અધિશોષણ નથી.
* અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે,તેથી ઉષ્મા મુક્ત થાય છે.
* ધાતુમાંથી $O_{2}$ માં ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનાંતર દરમિયાન,ઇલેક્ટ્રોન $O_{2}$ ની એન્ટિબોન્ડિંગ $\pi_{2p}^{*}$ કક્ષકમાં જાય છે.
* જેમ એન્ટિબોન્ડિંગ કક્ષકની ઓક્યુપન્સી વધે છે,તેમ $O_{2}$ નો બંધ ક્રમાંક ઘટે છે,જે $O_{2}$ ની બંધ લંબાઈમાં વધારો કરે છે.

(D) . રાસાયણિક અધિશોષણમાં રાસાયણિક બંધોનું નિર્માણ થાય છે,જેના પરિણામે એક આણ્વીય સ્તર બને છે. આ સાચું છે.
$B$. ભૌતિક અધિશોષણની એન્થાલ્પી ઓછી હોય છે,સામાન્ય રીતે $20$ થી $40 \ kJ \ mol^{-1}$ ની શ્રેણીમાં,$100$ થી $140 \ kJ \ mol^{-1}$ નહીં. આ ખોટું છે.
$C$. રાસાયણિક અધિશોષણ સામાન્ય રીતે ઉષ્માક્ષેપક (exothermic) પ્રક્રિયા છે કારણ કે રાસાયણિક બંધ બનવાથી ઉર્જા મુક્ત થાય છે. આ ખોટું છે.
$D$. ભૌતિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે $( \Delta H < 0 )$. લે શેટલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,તાપમાન ઘટાડવાથી પ્રક્રિયા આગળની દિશામાં જાય છે,તેથી તે ભૌતિક અધિશોષણને પ્રોત્સાહન આપે છે. આ સાચું છે.
તેથી,સાચા વિકલ્પો $A$ અને $D$ છે.

(C) એસિટિક એસિડના પ્રારંભિક મિલિમોલ $= 100 \ mL \times 0.5 \ M = 50 \ mmol$.
$NaOH$ દ્વારા તટસ્થ થયેલ અધિશોષિત ન થયેલ એસિટિક એસિડના મિલિમોલ $= 40 \ mL \times 1 \ M = 40 \ mmol$.
$1 \ g$ ચારકોલ પર અધિશોષિત એસિટિક એસિડના મિલિમોલ $= 50 - 40 = 10 \ mmol = 10 \times 10^{-3} \ mol$.
અધિશોષિત એસિટિક એસિડના અણુઓની સંખ્યા $= 10 \times 10^{-3} \ mol \times 6.0 \times 10^{23} \ mol^{-1} = 6.0 \times 10^{21} \ {\text{અણુઓ}}$.
એક અણુ દ્વારા રોકાયેલ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ $= \frac{\text{કુલ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ}}{\text{અણુઓની સંખ્યા}} = \frac{1.5 \times 10^2 \ m^2}{6.0 \times 10^{21}} = 0.25 \times 10^{-19} \ m^2 = 2500 \times 10^{-23} \ m^2$.
આને $P \times 10^{-23} \ m^2$ સાથે સરખાવતા,આપણને $P = 2500$ મળે છે.

(C) વિધાન $I$ સાચું છે: સિલિકા જેલ અને એલ્યુમિનાનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે એડસોર્પ્શન ક્રોમેટોગ્રાફીમાં સ્થિર કલા (અધિશોષક) તરીકે થાય છે.
વિધાન $II$ સાચું છે: પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી એ પાર્ટિશન ક્રોમેટોગ્રાફીનો એક પ્રકાર છે જેમાં સ્થિર કલા તરીકે ફિલ્ટર પેપરના છિદ્રોમાં રહેલું પાણી કાર્ય કરે છે.
તેથી,બંને વિધાનો સાચા છે.

(D) જ્યારે ટંગસ્ટન $(W)$ ધાતુ ઓક્સિજન વાયુ $(O_2)$ ના સંપર્કમાં આવે છે,ત્યારે તે સપાટી પર અધિશોષણ અને ત્યારબાદ ઓક્સિડેશન પામીને ટંગસ્ટન ટ્રાયોક્સાઇડ $(WO_3)$ બનાવે છે.

(D) ગેસ ક્રોમેટોગ્રાફીમાં,કેરિયર ગેસ એ એક નિષ્ક્રિય વાયુ છે જેનો ઉપયોગ નમૂનાને કોલમ દ્વારા લઈ જવા માટે થાય છે.
સામાન્ય રીતે વપરાતા કેરિયર વાયુઓમાં હિલિયમ $(He)$,નાઈટ્રોજન $(N_2)$,હાઈડ્રોજન $(H_2)$ અને આર્ગોન $(Ar)$ નો સમાવેશ થાય છે.
હિલિયમ અને નાઈટ્રોજન સૌથી વધુ વપરાતા વાયુઓ છે,અને જ્યારે કેપિલરી કોલમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે હિલિયમનો ઉપયોગ વધુ ઈચ્છનીય છે.

(B) ઘન પદાર્થ પર વાયુના અધિશોષણનું પ્રમાણ વાયુના પ્રવાહીકરણની સરળતા પર આધાર રાખે છે,જે તેના ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c)$ સાથે સીધો સંબંધ ધરાવે છે.
જે વાયુઓ સરળતાથી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે તેમનું ક્રાંતિક તાપમાન ઊંચું હોય છે અને તેઓ વધુ પ્રમાણમાં અધિશોષિત થાય છે.
આપેલા વાયુઓના ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c)$ નીચે મુજબ છે:
$Cl_2$: $417 \ K$
$O_2$: $154 \ K$
$N_2$: $126 \ K$
$H_2$: $33 \ K$
આમ,$Cl_2$ નું ક્રાંતિક તાપમાન સૌથી વધુ હોવાથી,તે સૌથી વધુ પ્રમાણમાં અધિશોષિત થાય છે.

(A) સોર્પ્શન એ એવી ઘટના છે જેમાં અધિશોષણ (adsorption) અને અવશોષણ (absorption) બંને એકસાથે થાય છે.
$1$. જ્યારે મિથાઈલીન બ્લુના દ્રાવણમાં ચારકોલ ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે રંગના અણુઓ ચારકોલની સપાટી પર અધિશોષિત થાય છે,જ્યારે દ્રાવક અણુઓ ચારકોલના જથ્થામાં અવશોષિત થાય છે. આ સોર્પ્શનનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.
$2$. ચોકને શાહીમાં ડુબાડવાથી સપાટી પર અધિશોષણ અને ચોકના છિદ્રાળુ બંધારણમાં અવશોષણ બંને થાય છે,જે પણ સોર્પ્શનનું ઉદાહરણ છે.
$3$. પ્લેટિનમ પર હાઈડ્રોજન અને નિકલ પર ઓક્સિજન એ મુખ્યત્વે અધિશોષણના ઉદાહરણો છે.
આમ,$A$ અને $B$ બંને સોર્પ્શન દર્શાવે છે,પરંતુ પાઠ્યપુસ્તકોમાં ચારકોલ અને મિથાઈલીન બ્લુનું ઉદાહરણ સૌથી વધુ પ્રચલિત છે.

(B) ઘન અધિશોષક પર વાયુના અધિશોષણનું પ્રમાણ વાયુના પ્રવાહીકરણની સરળતા પર આધાર રાખે છે.
જે વાયુઓ સરળતાથી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે તેમનું ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c)$ ઊંચું હોય છે અને તેમાં વાન ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળો પ્રબળ હોય છે,જેના પરિણામે વધુ અધિશોષણ થાય છે.
આપેલા વાયુઓના ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c)$ નીચે મુજબ છે:
$SO_2$ $(430 \ K)$ > $O_2$ $(154 \ K)$ > $N_2$ $(126 \ K)$ > $H_2$ $(33 \ K)$.
$SO_2$ નું ક્રાંતિક તાપમાન સૌથી વધુ હોવાથી,તે સૌથી સરળતાથી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે અને તેથી તે સૌથી વધુ પ્રમાણમાં અધિશોષિત થાય છે.

(A) આલેખ વિવિધ તાપમાને દબાણ $(p)$ સાથે અધિશોષણની માત્રા $(x/m)$ માં થતો ફેરફાર દર્શાવે છે.
ભૌતિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે.
લી શેટલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા માટે,તાપમાન વધવાથી અધિશોષણની માત્રા ઘટે છે.
તેથી,વાયુનું સૌથી વધુ પ્રમાણ સૌથી ઓછા તાપમાને અધિશોષિત થાય છે.
આપેલા આલેખ પરથી,સૌથી ઓછું તાપમાન $195 \ K$ છે.

(D) ઘન સપાટી પર વાયુના અધિશોષણનું પ્રમાણ વાયુના પ્રવાહીકરણની સરળતા પર આધાર રાખે છે. જે વાયુઓ સરળતાથી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે તેમનું ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c)$ ઊંચું હોય છે અને તે પ્રબળ વાન ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળોને કારણે વધુ મજબૂતીથી અધિશોષિત થાય છે.
આપેલા વાયુઓ પૈકી,$H_2$ નું ક્રાંતિક તાપમાન $(T_c \approx 33 \ K)$ સૌથી ઓછું છે,જ્યારે $Cl_2$,$NH_3$ અને $SO_2$ ના ક્રાંતિક તાપમાન ઘણા ઊંચા છે.
$H_2$ નું પ્રવાહીકરણ સૌથી મુશ્કેલ હોવાથી,તે ઘન સપાટી પર સૌથી ઓછું અધિશોષિત થાય છે.

(C) કેમિસોર્પ્શન (રાસાયણિક અધિશોષણ) માં અધિશોષિત અને અધિશોષક વચ્ચે મજબૂત રાસાયણિક બંધનું નિર્માણ થાય છે.
$1$. તે પ્રકૃતિમાં અત્યંત વિશિષ્ટ છે.
$2$. અધિશોષણની એન્થાલ્પી ઊંચી હોય છે,સામાન્ય રીતે $40-200 \ kJ/mol$ ની રેન્જમાં.
$3$. તે એક અપરિવર્તનીય પ્રક્રિયા છે.
$4$. કેમિસોર્પ્શનના પરિણામે યુનિમોલેક્યુલર સ્તરનું નિર્માણ થાય છે,મલ્ટીમોલેક્યુલર સ્તરનું નહીં.
તેથી,મલ્ટીમોલેક્યુલર સ્તરનું નિર્માણ એ ફિઝીસોર્પ્શનનું લક્ષણ છે,કેમિસોર્પ્શનનું નહીં.

(D) શોષણ એ જથ્થાત્મક ઘટના છે જેમાં પદાર્થ સમગ્ર પદાર્થના જથ્થામાં સમાન રીતે વિતરિત થાય છે. અધિશોષણ (adsorption) થી વિપરીત,તે સપાટીની ઘટના નથી અને તેથી તે શોષકના સપાટીના ક્ષેત્રફળ પર આધાર રાખતું નથી.

(D) ભૌતિક અધિશોષણ (physisorption) એ અધિશોષિત અને અધિશોષક વચ્ચેના નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ બળો દ્વારા લાક્ષણિકતા ધરાવે છે.
તે સ્વભાવે બિન-વિશિષ્ટ છે.
રાસાયણિક અધિશોષણ (chemisorption) માં મજબૂત રાસાયણિક બંધોનો સમાવેશ થાય છે અને તે અત્યંત વિશિષ્ટ છે.
ટંગસ્ટન પર $O_2$,નિકલ પર $H_2$ અને લોખંડ પર $N_2$ રાસાયણિક બંધ નિર્માણ (રાસાયણિક અધિશોષણ) દર્શાવે છે.
ચારકોલ પર વાયુઓનું અધિશોષણ એ નિર્બળ વાન્ડર વાલ્સ બળોને કારણે ભૌતિક અધિશોષણનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.

(C) અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે,જ્યાં $\Delta H < 0$ હોય છે.
લી શેટલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,તાપમાનમાં વધારો કરવાથી પ્રતિગામી પ્રક્રિયા (અપશોષણ) ને વેગ મળે છે.
તેથી,અધિશોષણનું પ્રમાણ પ્રક્રિયાના તાપમાનના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.

(B) અધિશોષણ એ સપાટી પરની ઘટના છે જે ઘન અથવા પ્રવાહીની સપાટી પરના અસંતુલિત બળોને કારણે થાય છે.
અધિશોષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન,સપાટી પરના અવશેષ બળો ઘટે છે,જેના કારણે અધિશોષકની સપાટીની ઉર્જામાં ઘટાડો થાય છે.
તેથી,સપાટીની ઉર્જા વધે છે તે વિધાન $FALSE$ (ખોટું) છે.
અધિશોષણ સામાન્ય રીતે ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે અને તે વાન ડર વાલ્સ બળો અથવા રાસાયણિક બંધોને કારણે થઈ શકે છે.

(A) ઘન સપાટી પર વાયુના અધિશોષણનું પ્રમાણ વાયુના પ્રવાહીકરણની સરળતા પર આધાર રાખે છે.
ઊંચા ક્રાંતિક તાપમાન ધરાવતા વાયુઓ સરળતાથી પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે અને તેથી વધુ અધિશોષણ દર્શાવે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Cl_2$ નું ક્રાંતિક તાપમાન $(417 \ K)$ સૌથી વધુ છે,તેથી તે $N_2$,$O_2$ અને $H_2$ ની સરખામણીમાં સૌથી સરળતાથી અધિશોષિત થાય છે.

(C) સોપ્શન એ એવી ઘટના છે જેમાં અધિશોષણ (adsorption) અને અવશોષણ (absorption) બંને એકસાથે થાય છે.
જ્યારે ચોકને શાહીમાં ડૂબાડવામાં આવે છે,ત્યારે શાહીના કણો ચોકની સપાટી પર અધિશોષિત થાય છે,જ્યારે દ્રાવક (પાણી) ચોકના જથ્થામાં અવશોષિત થાય છે.
તેથી,આ પ્રક્રિયા અધિશોષણ અને અવશોષણ બંનેનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે,જેને સોપ્શન કહેવામાં આવે છે.

(B) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી વક્ર મુજબ,અધિશોષણની માત્રા $(x/m)$ ઓછા દબાણે દબાણ $(P)$ વધવાની સાથે વધે છે.
જેમ જેમ દબાણ વધતું જાય છે,તેમ અધિશોષક સપાટી સંતૃપ્ત થાય છે અને અધિશોષણનો દર ઘટતો જાય છે,જ્યાં સુધી તે દબાણથી સ્વતંત્ર ન થાય (સંતૃપ્તિ દબાણ).
તેથી,અધિશોષણની માત્રા શરૂઆતમાં વધે છે અને પછી ઊંચા દબાણે અચળ રહે છે.

(A) અધિશોષણ એ સપાટી પરની ઘટના છે જ્યાં અણુઓની સાંદ્રતા ઘન અથવા પ્રવાહીના જથ્થા કરતા સપાટી પર વધે છે.
અધિશોષણ દરમિયાન,સપાટીના અવશેષી બળોમાં ઘટાડો થાય છે,જે સપાટીની ઉર્જામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.
સપાટીની ઉર્જામાં આ ઘટાડો ઉષ્મા તરીકે મુક્ત થાય છે,જે અધિશોષણને $ \text{exothermic} $ (ઉષ્માક્ષેપક) પ્રક્રિયા બનાવે છે.

(C) ભૌતિક અધિશોષણ $(Physisorption)$:
$-$ તે નિર્બળ વાન ડર વાલ્સ $(van \text{ } der \text{ } Waals)$ બળોને કારણે ઉદ્ભવે છે.
$-$ તે સ્વભાવે વિશિષ્ટ નથી.
$-$ તે સ્વભાવે પ્રતિવર્તી છે.
$-$ નીચું તાપમાન અધિશોષણ માટે અનુકૂળ છે. તાપમાનમાં વધારો થતાં તે ઘટે છે.

(D) રાસાયણિક અધિશોષણમાં અધિશોષિત અને અધિશોષક વચ્ચે રાસાયણિક બંધનું નિર્માણ થાય છે.
- અધિશોષણની ઉષ્મા ઊંચી હોય છે,સામાન્ય રીતે $80-240 \ kJ \ mol^{-1}$ ની રેન્જમાં.
- તે એક-આણ્વીય (unimolecular) હોય છે,કારણ કે રાસાયણિક બંધ વિશિષ્ટ હોય છે.
- તેમાં રાસાયણિક બળો સંકળાયેલા હોય છે,$Van \ der \ Waals$ બળો નહીં.
- તે ઊંચા તાપમાને અનુકૂળ છે કારણ કે રાસાયણિક બંધ બનાવવા માટે સક્રિયકરણ ઉર્જાની જરૂર પડે છે.

(A) અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે,એટલે કે તેમાં ઉષ્મા મુક્ત થાય છે.
અધિશોષણ એ સપાટી પર થતી ઘટના છે,જથ્થાત્મક ઘટના નથી.
અધિશોષણ તાપમાન અને અધિશોષકના સપાટીના ક્ષેત્રફળ પર આધાર રાખે છે.
તે અધિશોષકના સપાટીના ક્ષેત્રફળમાં વધારો થવાથી વધે છે.

(A) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી એ અધિશોષકના એકમ દળ દીઠ અધિશોષિત વાયુના જથ્થા અને અચળ તાપમાને વાયુના દબાણ વચ્ચેનો પ્રાયોગિક સંબંધ છે.
તે સમીકરણ $x/m = k p^{1/n}$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે,જ્યાં $x$ એ અધિશોષિત વાયુનું દળ છે,$m$ એ અધિશોષકનું દળ છે,$p$ એ સંતુલન દબાણ છે,અને $k$ તથા $n$ એ અચળાંકો છે જે ચોક્કસ તાપમાને અધિશોષક અને વાયુની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે.
અધિશોષણ પ્રક્રિયા માટે,$n$ નું મૂલ્ય સામાન્ય રીતે $1$ કરતા વધારે હોય છે,જેનો અર્થ છે કે $1/n$ એ $0$ અને $1$ ની વચ્ચે હોય છે.

(A) Freundlich અધિશોષણ સમતાપી સમીકરણ મુજબ: $\log \frac{x}{m} = \log K + \frac{1}{n} \log C$.
આને સુરેખ રેખાના સમીકરણ $y = mx + c$ સાથે સરખાવતા,જ્યાં $y = \log \frac{x}{m}$,$x = \log C$,અને $c = \log K$.
સુરેખ રેખાનો ઢાળ $\frac{1}{n}$ છે.

(B) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ આઈસોથર્મનું સમીકરણ: $\frac{x}{m} = k P^{\frac{1}{n}}$ છે.
બંને બાજુ લઘુગણક (logarithm) લેતા: $\log \frac{x}{m} = \log k + \frac{1}{n} \log P$.
આને સીધી રેખાના સમીકરણ $y = mx + c$ સાથે સરખાવતા,જ્યાં $y = \log \frac{x}{m}$,$x = \log P$,ઢાળ (slope) $m = \frac{1}{n}$ અને આંતરછેદ (intercept) $c = \log k$ મળે છે.
તેથી,$y$-અક્ષ પરનો આંતરછેદ $\log k$ છે.

(D) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી એ ઘન અધિશોષકના એકમ દળ દીઠ અધિશોષિત વાયુના જથ્થા $(x/m)$ અને વાયુના સંતુલન દબાણ $(P)$ વચ્ચેનો પ્રાયોગિક સંબંધ છે.
ગાણિતિક સમીકરણ આ મુજબ છે: $x/m = k P^{1/n}$,જ્યાં $k$ અને $n$ એ અચળાંકો છે જે ચોક્કસ તાપમાને અધિશોષક અને વાયુના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે $(n > 1)$.

(A) ફ્રુન્ડલિચ અધિશોષણ સમતાપી નીચે મુજબના સમીકરણ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે:
$x/m = k p^{1/n}$
જ્યાં:
$x$ એ અધિશોષક ના $m$ દળ પર અધિશોષિત થયેલ અધિશોષિતનું દળ છે.
$p$ એ સંતુલન દબાણ છે.
$k$ અને $n$ એ અચળાંકો છે જે ચોક્કસ તાપમાને અધિશોષક અને અધિશોષિતના સ્વભાવ પર આધાર રાખે છે.
નોંધ: ફ્રુન્ડલિચ સમતાપી એક પ્રાયોગિક સંબંધ છે અને તે ખૂબ ઊંચા દબાણે લાગુ પડતું નથી.

(C) જ્યારે $AgNO_3$ ને $NaI$ ના વધુ પડતા દ્રાવણમાં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે $AgI$ ના અવક્ષેપ બને છે.
પસંદગીયુક્ત અધિશોષણના સિદ્ધાંત મુજબ,વિક્ષેપન માધ્યમમાં વધુ પ્રમાણમાં રહેલા સામાન્ય આયન કલિલ કણોની સપાટી પર અધિશોષિત થાય છે.
અહીં,$I^-$ આયનો વધુ પ્રમાણમાં હોવાથી,તેઓ $AgI$ ની સપાટી પર અધિશોષિત થાય છે અને ઋણભારિત સોલ બનાવે છે: $[AgI]I^- / Na^+$.

(D) ફ્રુન્ડલિચ એડસોર્પ્શન આઇસોથર્મનું સમીકરણ:
$\frac{x}{m} = k p^{\frac{1}{n}}$
બંને બાજુ લઘુગણક (log) લેતા:
$\log \frac{x}{m} = \log k + \frac{1}{n} \log p$
આને સીધી રેખાના સમીકરણ $y = mx + c$ સાથે સરખાવતા,જ્યાં $y = \log \frac{x}{m}$,$x = \log p$,$m$ (ઢાળ) $= \frac{1}{n}$,અને $c$ (આંતરછેદ) $= \log k$.
તેથી,ઢાળ $\frac{1}{n}$ છે અને આંતરછેદ $\log k$ છે.

(C) કાચી ખાંડના વિરંજનની પ્રક્રિયામાં,$\text{Animal charcoal}$ એ $\text{adsorbent}$ (અધિશોષક) તરીકે કાર્ય કરે છે કારણ કે તે અશુદ્ધિઓ માટે સપાટી પૂરી પાડે છે.
ખાંડના દ્રાવણમાં રહેલા $\text{colouring substances}$ (અશુદ્ધિઓ) એ $\text{adsorbate}$ (અધિશોષિત) છે કારણ કે તે ચારકોલની સપાટી પર જમા થાય છે.
આ ઘટનાને $\text{adsorption}$ (અધિશોષણ) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો સેટ છે: $\text{Adsorbent} = \text{Animal charcoal}$,$\text{Adsorbate} = \text{Colouring substance}$,$\text{Process} = \text{Adsorption}$.

(A) અધિશોષણ એ સ્વયંભૂ પ્રક્રિયા છે,તેથી $\Delta G < 0$.
તે ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે,જેનો અર્થ છે કે ઉષ્મા મુક્ત થાય છે,તેથી $\Delta H < 0$.
જેમ વાયુના અણુઓ ઘન સપાટી પર અધિશોષિત થાય છે,તેમ તેમની ગતિશીલતા ઘટે છે,જેના પરિણામે એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો થાય છે,તેથી $\Delta S < 0$.
ગિબ્સ-હેલ્મહોલ્ટ્ઝ સમીકરણ $\Delta G = \Delta H - T \Delta S$ મુજબ,ઓછા તાપમાને ઋણ $\Delta H$ પદ પ્રભાવી રહે છે,જે $\Delta G < 0$ હોવાની ખાતરી આપે છે.

(A) ભૌતિક અધિશોષણ એ ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે. લે-શાતેલિયરના સિદ્ધાંત મુજબ,તાપમાનમાં વધારો થવાથી અધિશોષણનું પ્રમાણ ઘટે છે. તેથી,ઊંચું તાપમાન એ ભૌતિક અધિશોષણ માટે પ્રતિકૂળ સ્થિતિ છે.