Textbook - ATOMS AND MOLECULES Questions in Gujarati

(A) દળ સંચયનો નિયમ જણાવે છે કે રાસાયણિક પ્રક્રિયા દરમિયાન દળનું સર્જન કે વિનાશ થઈ શકતો નથી.
આનો અર્થ એ છે કે પ્રક્રિયકોનું કુલ દળ એ નીપજોના કુલ દળ જેટલું જ હોવું જોઈએ.
પગલું $1$: પ્રક્રિયકોનું કુલ દળ $(LHS)$ ગણો:
$\text{પ્રક્રિયકોનું દળ} = \text{સોડિયમ કાર્બોનેટનું દળ} + \text{એસિટિક એસિડનું દળ} = 5.3 \, g + 6 \, g = 11.3 \, g$.
પગલું $2$: નીપજોનું કુલ દળ $(RHS)$ ગણો:
$\text{નીપજોનું દળ} = \text{સોડિયમ એસિટેટનું દળ} + \text{કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું દળ} + \text{પાણીનું દળ} = 8.2 \, g + 2.2 \, g + 0.9 \, g = 11.3 \, g$.
પગલું $3$: $LHS$ અને $RHS$ ની સરખામણી કરો:
કારણ કે $LHS = RHS = 11.3 \, g$,તેથી કુલ દળ સંરક્ષિત રહે છે.
આમ,આ અવલોકનો દળ સંચયના નિયમ સાથે સુસંગત છે.

(B) 'નિશ્ચિત પ્રમાણનો નિયમ' જણાવે છે કે રાસાયણિક સંયોજનમાં તત્વો હંમેશા દળના નિશ્ચિત પ્રમાણમાં હોય છે.
આપેલા ગુણોત્તર મુજબ,$1 \,g$ હાઇડ્રોજન વાયુ પાણી બનાવવા માટે $8 \,g$ ઓક્સિજન વાયુ સાથે જોડાય છે.
તેથી,$3 \,g$ હાઇડ્રોજન વાયુ સાથે સંપૂર્ણપણે પ્રક્રિયા કરવા માટે જરૂરી ઓક્સિજન વાયુનું દળ:
$3 \times 8 \,g = 24 \,g$ થશે.
આમ,$24 \,g$ ઓક્સિજન વાયુની જરૂર પડશે.

(A) ડાલ્ટનના પરમાણ્વીય સિદ્ધાંતની જે અભિધારણા દળ સંચયના નિયમનું પરિણામ છે તે આ મુજબ છે: 'પરમાણુઓ અવિભાજ્ય કણો છે,જે રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં સર્જી શકાતા નથી કે તેનો નાશ કરી શકાતો નથી.'
આ નિયમ જણાવે છે કે રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં દળનું સર્જન કે વિનાશ થઈ શકતો નથી,જે સીધી રીતે એ વિચાર સાથે સુસંગત છે કે પ્રક્રિયા પહેલાં અને પછી પરમાણુઓની કુલ સંખ્યા અચળ રહે છે.

(B) ડાલ્ટનના પરમાણ્વીય સિદ્ધાંતની જે અભિધારણા 'નિશ્ચિત પ્રમાણના નિયમ' ને સમજાવે છે તે આ મુજબ છે:
'આપેલ સંયોજનમાં પરમાણુઓની સાપેક્ષ સંખ્યા અને પ્રકાર નિશ્ચિત હોય છે.'
આનો અર્થ એ છે કે કોઈપણ રાસાયણિક સંયોજનમાં,તત્વો હંમેશા દળ દ્વારા નિશ્ચિત પ્રમાણમાં હાજર હોય છે,જે સંયોજન બનાવતા વિવિધ તત્વોના પરમાણુઓની સંખ્યાના નિશ્ચિત ગુણોત્તરનું સીધું પરિણામ છે.

(N/A) એક પરમાણ્વીય દળ એકમ $(amu)$ એ કાર્બન-$12$ ના એક પરમાણુના દળના બરાબર એક-બારમાં $(1/12^{th})$ ભાગ જેટલું દળ ધરાવતો એકમ છે.
તત્વોના સાપેક્ષ પરમાણ્વીય દળ કાર્બન-$12$ ના પરમાણુના સંદર્ભમાં નક્કી કરવામાં આવ્યા છે.

(B) પરમાણુ કદમાં અત્યંત સૂક્ષ્મ હોવાથી તેને નરી આંખે જોવું શક્ય નથી.
સામાન્ય રીતે,પરમાણુની ત્રિજ્યા નેનોમીટર $(nm)$ ના ક્રમની હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે,હાઇડ્રોજન પરમાણુની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા આશરે $10^{-10} \, m$ (અથવા $0.1 \, nm$) હોય છે.

(N/A) રાસાયણિક સૂત્રો લખવા માટે,આપણે ઘટક આયનોની સંયોજકતાનો ઉપયોગ કરીએ છીએ:
$(i)$ સોડિયમ $(Na^+)$ ની સંયોજકતા $1$ છે અને ઓક્સાઈડ $(O^{2-})$ ની સંયોજકતા $2$ છે. સંયોજકતાની અદલાબદલી (criss-cross) કરતા,આપણને $Na_2O$ મળે છે.
$(ii)$ એલ્યુમિનિયમ $(Al^{3+})$ ની સંયોજકતા $3$ છે અને ક્લોરાઈડ $(Cl^-)$ ની સંયોજકતા $1$ છે. સંયોજકતાની અદલાબદલી કરતા,આપણને $AlCl_3$ મળે છે.
$(iii)$ સોડિયમ $(Na^+)$ ની સંયોજકતા $1$ છે અને સલ્ફાઈડ $(S^{2-})$ ની સંયોજકતા $2$ છે. સંયોજકતાની અદલાબદલી કરતા,આપણને $Na_2S$ મળે છે.
$(iv)$ મેગ્નેશિયમ $(Mg^{2+})$ ની સંયોજકતા $2$ છે અને હાઈડ્રોક્સાઈડ $(OH^-)$ ની સંયોજકતા $1$ છે. સંયોજકતાની અદલાબદલી કરતા,આપણને $Mg(OH)_2$ મળે છે.

(N/A) $(i) Al_{2}(SO_{4})_{3}$ એ એલ્યુમિનિયમ સલ્ફેટ છે.
$(ii) CaCl_{2}$ એ કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ છે.
$(iii) K_{2}SO_{4}$ એ પોટેશિયમ સલ્ફેટ છે.
$(iv) KNO_{3}$ એ પોટેશિયમ નાઇટ્રેટ છે.
$(v) CaCO_{3}$ એ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ છે.

(N/A) કોઈ સંયોજન (અથવા તત્વ) નું રાસાયણિક સૂત્ર તેના બંધારણનું સાંકેતિક નિરૂપણ છે. તે નીચેની બાબતો દર્શાવે છે:
$(i)$ સંયોજનના એક અણુમાં રહેલા પરમાણુઓની સંખ્યા અને પ્રકાર.
$(ii)$ સંયોજનનો એક મોલ.
$(iii)$ સંયોજનનું મોલર દળ.

(A) $(i)$ $H_2S$ અણુમાં,હાઇડ્રોજનના $2$ પરમાણુઓ અને સલ્ફરનો $1$ પરમાણુ છે.
કુલ પરમાણુઓ = $2 + 1 = 3$ પરમાણુઓ.
$(ii)$ $PO_4^{3-}$ આયનમાં,ફોસ્ફરસનો $1$ પરમાણુ અને ઓક્સિજનના $4$ પરમાણુઓ છે.
કુલ પરમાણુઓ = $1 + 4 = 5$ પરમાણુઓ.

(C) $(i)$ $H_2$ (હાઇડ્રોજન) નું આણ્વીય દળ $= \text{હાઇડ્રોજનનું પરમાણ્વીય દળ} \times 2 = 1 \times 2 = 2\,u$.
$(ii)$ $O_2$ (ઓક્સિજન) નું આણ્વીય દળ $= \text{ઓક્સિજનનું પરમાણ્વીય દળ} \times 2 = 16 \times 2 = 32\,u$.
$(iii)$ $Cl_2$ (ક્લોરિન) નું આણ્વીય દળ $= \text{ક્લોરિનનું પરમાણ્વીય દળ} \times 2 = 35.5 \times 2 = 71\,u$.

(D) $(i)$ $CO_2$ (કાર્બન ડાયોક્સાઇડ) નું આણ્વીય દળ = (કાર્બનનું પરમાણ્વીય દળ $\times 1$) + (ઓક્સિજનનું પરમાણ્વીય દળ $\times 2$) = $12 + (16 \times 2) = 12 + 32 = 44\,u$.
$(ii)$ $CH_4$ (મિથેન) નું આણ્વીય દળ = (કાર્બનનું પરમાણ્વીય દળ $\times 1$) + (હાઇડ્રોજનનું પરમાણ્વીય દળ $\times 4$) = $12 + (1 \times 4) = 12 + 4 = 16\,u$.
$(iii)$ $C_2H_6$ (ઈથેન) નું આણ્વીય દળ = (કાર્બનનું પરમાણ્વીય દળ $\times 2$) + (હાઇડ્રોજનનું પરમાણ્વીય દળ $\times 6$) = $(12 \times 2) + (1 \times 6) = 24 + 6 = 30\,u$.

(A) $(i)$ $C_2H_4$ (ઈથીન) નું આણ્વીય દળ:
$= (\text{કાર્બનનું પરમાણ્વીય દળ} \times 2) + (\text{હાઈડ્રોજનનું પરમાણ્વીય દળ} \times 4)$
$= (12 \times 2) + (1 \times 4) = 24 + 4 = 28\,u$.
$(ii)$ $NH_3$ (એમોનિયા) નું આણ્વીય દળ:
$= (\text{નાઈટ્રોજનનું પરમાણ્વીય દળ} \times 1) + (\text{હાઈડ્રોજનનું પરમાણ્વીય દળ} \times 3)$
$= (14 \times 1) + (1 \times 3) = 14 + 3 = 17\,u$.
$(iii)$ $CH_3OH$ (મિથેનોલ) નું આણ્વીય દળ:
$= (\text{કાર્બનનું પરમાણ્વીય દળ} \times 1) + (\text{હાઈડ્રોજનનું પરમાણ્વીય દળ} \times 4) + (\text{ઓક્સિજનનું પરમાણ્વીય દળ} \times 1)$
$= (12 \times 1) + (1 \times 4) + (16 \times 1) = 12 + 4 + 16 = 32\,u$.

(B) $(i)$ $ZnO$ નું સૂત્ર એકમ દળ $= 65 + 16 = 81\,u$.
$(ii)$ $Na_2O$ નું સૂત્ર એકમ દળ $= (23 \times 2) + 16 = 46 + 16 = 62\,u$.
$(iii)$ $K_2CO_3$ નું સૂત્ર એકમ દળ $= (39 \times 2) + 12 + (16 \times 3) = 78 + 12 + 48 = 138\,u$.

(C) કાર્બન પરમાણુઓના એક મોલમાં $6.022 \times 10^{23}$ પરમાણુઓ (એવોગેડ્રો આંક) હોય છે.
કાર્બનનું મોલર દળ $12 \, g/mol$ છે.
તેથી,$6.022 \times 10^{23}$ કાર્બન પરમાણુઓનું દળ $12 \, g$ થાય.
કાર્બનના $1$ પરમાણુનું દળ નીચે મુજબ ગણી શકાય:
$1$ પરમાણુનું દળ $= \frac{\text{મોલર દળ}}{\text{એવોગેડ્રો આંક}}$
$1$ પરમાણુનું દળ $= \frac{12}{6.022 \times 10^{23}} \, g$
$1$ પરમાણુનું દળ $\approx 1.99 \times 10^{-23} \, g$.

(D) કોઈપણ તત્વના આપેલ દળમાં પરમાણુઓની સંખ્યા શોધવા માટેનું સૂત્ર: $\text{પરમાણુઓની સંખ્યા} = \frac{\text{આપેલ દળ}}{\text{પરમાણ્વીય દળ}} \times N_A$,જ્યાં $N_A$ એ એવોગેડ્રો આંક $(6.022 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1})$ છે.
$100\,g$ સોડિયમ $(Na)$ માટે:
$\text{પરમાણુઓની સંખ્યા} = \frac{100}{23} \times 6.022 \times 10^{23} \approx 2.618 \times 10^{24}$ પરમાણુઓ.
$100\,g$ લોખંડ $(Fe)$ માટે:
$\text{પરમાણુઓની સંખ્યા} = \frac{100}{56} \times 6.022 \times 10^{23} \approx 1.075 \times 10^{24}$ પરમાણુઓ.
બંને મૂલ્યોની સરખામણી કરતા,$2.618 \times 10^{24} > 1.075 \times 10^{24}$.
તેથી,$100\,g$ સોડિયમમાં $100\,g$ લોખંડની સરખામણીએ પરમાણુઓની સંખ્યા વધુ છે.

(A) સંયોજનનું દળ $= 0.24 \, g$
બોરોનનું દળ $= 0.096 \, g$
ઓક્સિજનનું દળ $= 0.144 \, g$
બોરોનની ટકાવારી $= \frac{\text{બોરોનનું દળ}}{\text{સંયોજનનું દળ}} \times 100$
$= \frac{0.096 \, g}{0.24 \, g} \times 100 = 40\%$
ઓક્સિજનની ટકાવારી $= \frac{\text{ઓક્સિજનનું દળ}}{\text{સંયોજનનું દળ}} \times 100$
$= \frac{0.144 \, g}{0.24 \, g} \times 100 = 60\%$
વૈકલ્પિક રીત:
ઓક્સિજનની ટકાવારી $= 100\% - \text{બોરોનની ટકાવારી}$
$= 100\% - 40\% = 60\%$

(A) સૌ પ્રથમ,આપણે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ માં કાર્બન અને ઓક્સિજનના દળનો ગુણોત્તર નક્કી કરીએ છીએ.
કાર્બનનું પરમાણ્વીય દળ $12 \,u$ અને ઓક્સિજનનું $16 \,u$ છે. $CO_2$ માં,કાર્બન અને ઓક્સિજનનો ગુણોત્તર $12 : (2 \times 16) = 12 : 32$ છે,જેનું સાદું રૂપ $3 : 8$ થાય છે.
આનો અર્થ એ છે કે $3.00 \,g$ કાર્બનને સંપૂર્ણપણે પ્રતિક્રિયા આપીને $11.00 \,g$ $CO_2$ બનાવવા માટે બરાબર $8.00 \,g$ ઓક્સિજનની જરૂર પડે છે.
જ્યારે $3.00 \,g$ કાર્બનને $50.00 \,g$ ઓક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા કરાવવામાં આવે છે,ત્યારે માત્ર $8.00 \,g$ ઓક્સિજન જ કાર્બન સાથે પ્રતિક્રિયા કરશે અને બાકીનો $42.00 \,g$ ઓક્સિજન પ્રતિક્રિયા વગરનો રહેશે.
તેથી,બનતા $CO_2$ નું દળ $11.00 \,g$ જ રહેશે.
આ પરિણામ 'નિશ્ચિત પ્રમાણના નિયમ' દ્વારા સંચાલિત થાય છે,જે જણાવે છે કે રાસાયણિક પદાર્થમાં તત્વો હંમેશા દળના નિશ્ચિત પ્રમાણમાં હાજર હોય છે.

(N/A) પરમાણુઓનો એવો સમૂહ કે જેની પર ચોક્કસ વીજભાર (ધન અથવા ઋણ) હોય અને તે આયન તરીકે વર્તતા હોય,તેને બહુપરમાણ્વીય આયનો કહેવામાં આવે છે.
ઉદાહરણ:
$(i)$ કાર્બોનેટ આયન: $CO_3^{2-}$
$(ii)$ સલ્ફેટ આયન: $SO_4^{2-}$
$(iii)$ એમોનિયમ આયન: $NH_4^+$
$(iv)$ ફોસ્ફેટ આયન: $PO_4^{3-}$

(N/A) $(i)$ મેગ્નેશિયમની સંયોજકતા $+2$ અને ક્લોરાઇડની $-1$ છે. ક્રોસ-ઓવર પદ્ધતિ દ્વારા,સૂત્ર $MgCl_2$ મળે છે.
$(ii)$ કેલ્શિયમની સંયોજકતા $+2$ અને ઓક્સાઇડની $-2$ છે. ગુણોત્તર $1:1$ હોવાથી,સૂત્ર $CaO$ થાય છે.
$(iii)$ કોપર $(II)$ ની સંયોજકતા $+2$ અને નાઇટ્રેટની $-1$ છે. ક્રોસ-ઓવર પદ્ધતિ દ્વારા,સૂત્ર $Cu(NO_3)_2$ મળે છે.
$(iv)$ એલ્યુમિનિયમની સંયોજકતા $+3$ અને ક્લોરાઇડની $-1$ છે. ક્રોસ-ઓવર પદ્ધતિ દ્વારા,સૂત્ર $AlCl_3$ મળે છે.
$(v)$ કેલ્શિયમની સંયોજકતા $+2$ અને કાર્બોનેટની $-2$ છે. ગુણોત્તર $1:1$ હોવાથી,સૂત્ર $CaCO_3$ થાય છે.

(N/A) ક્વિક લાઈમ એટલે કે કેલ્શિયમ ઓક્સાઈડ $(CaO)$. તેમાં રહેલા તત્વો કેલ્શિયમ $(Ca)$ અને ઓક્સિજન $(O)$ છે.
$(b)$ હાઈડ્રોજન બ્રોમાઈડ $(HBr)$ છે. તેમાં રહેલા તત્વો હાઈડ્રોજન $(H)$ અને બ્રોમીન $(Br)$ છે.
$(c)$ બેકિંગ પાવડર એટલે કે સોડિયમ હાઈડ્રોજન કાર્બોનેટ $(NaHCO_3)$. તેમાં રહેલા તત્વો સોડિયમ $(Na)$,હાઈડ્રોજન $(H)$,કાર્બન $(C)$ અને ઓક્સિજન $(O)$ છે.
$(d)$ પોટેશિયમ સલ્ફેટ $(K_2SO_4)$ છે. તેમાં રહેલા તત્વો પોટેશિયમ $(K)$,સલ્ફર $(S)$ અને ઓક્સિજન $(O)$ છે.

(B) $C_2H_2$ નું મોલર દળ $= (2 \times C \text{ નું પરમાણ્વીય દળ}) + (2 \times H \text{ નું પરમાણ્વીય દળ})$
$= (2 \times 12) + (2 \times 1) = 24 + 2 = 26\,u$.
$(b)$ $S_8$ નું મોલર દળ $= 8 \times S \text{ નું પરમાણ્વીય દળ}$
$= 8 \times 32 = 256\,u$.

(C) $P_4$ નું મોલર દળ $= 4 \times P$ નું પરમાણ્વીય દળ $= 4 \times 31 = 124\,u$.
$(b)$ $HCl$ નું મોલર દળ $= H$ નું પરમાણ્વીય દળ $+ Cl$ નું પરમાણ્વીય દળ $= 1 + 35.5 = 36.5\,u$.
$(c)$ $HNO_3$ નું મોલર દળ $= H$ નું પરમાણ્વીય દળ $+ N$ નું પરમાણ્વીય દળ $+ (3 \times O$ નું પરમાણ્વીય દળ) $= 1 + 14 + (3 \times 16) = 15 + 48 = 63\,u$.

(D) $N$ પરમાણુનું મોલર દળ $=$ $N$ નું પરમાણ્વીય દળ $= 14\, g/mol$.
$1$ મોલ $N$ પરમાણુઓનું દળ $= 1 \times 14 = 14\, g$.
$(b)$ $Al$ પરમાણુનું મોલર દળ $= 27\, g/mol$.
$4$ મોલ $Al$ પરમાણુઓનું દળ $= 4 \times 27 = 108\, g$.
$(c)$ $Na_2SO_3$ નું મોલર દળ $= (23 \times 2) + 32 + (16 \times 3) = 46 + 32 + 48 = 126\, g/mol$.
$10$ મોલ $Na_2SO_3$ નું દળ $= 10 \times 126 = 1260\, g$.

(A) ઓક્સિજન વાયુ $(O_2)$ માટે:
$O_2$ નું મોલર દળ $= 16 \times 2 = 32\, \text{g/mol}$.
મોલની સંખ્યા $= \frac{\text{આપેલ દળ}}{\text{મોલર દળ}} = \frac{12\, \text{g}}{32\, \text{g/mol}} = 0.375\, \text{mol}$.
$(b)$ પાણી $(H_2O)$ માટે:
$H_2O$ નું મોલર દળ $= (2 \times 1) + 16 = 18\, \text{g/mol}$.
મોલની સંખ્યા $= \frac{20\, \text{g}}{18\, \text{g/mol}} \approx 1.11\, \text{mol}$.
$(c)$ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ માટે:
$CO_2$ નું મોલર દળ $= 12 + (2 \times 16) = 44\, \text{g/mol}$.
મોલની સંખ્યા $= \frac{22\, \text{g}}{44\, \text{g/mol}} = 0.5\, \text{mol}$.

(B) ઓક્સિજન પરમાણુઓ $(O)$ નું મોલર દળ $16 \, g/mol$ છે.
$0.2$ મોલ ઓક્સિજન પરમાણુઓનું દળ $= \text{મોલની સંખ્યા} \times \text{મોલર દળ} = 0.2 \times 16 = 3.2 \, g$.
$(b)$ પાણીના અણુઓ $(H_2O)$ નું મોલર દળ $(2 \times 1) + 16 = 18 \, g/mol$ છે.
$0.5$ મોલ પાણીના અણુઓનું દળ $= \text{મોલની સંખ્યા} \times \text{મોલર દળ} = 0.5 \times 18 = 9.0 \, g$.

(B) સલ્ફર $(S_8)$ નું મોલર દળ $= 32 \times 8 = 256 \, g/mol$.
$16 \, g$ માં $S_8$ ના મોલની સંખ્યા $= \frac{\text{આપેલ દળ}}{\text{મોલર દળ}} = \frac{16}{256} = 0.0625 \, mol$.
અણુઓની સંખ્યા $= \text{મોલની સંખ્યા} \times \text{એવોગેડ્રો અંક} (N_A)$.
અણુઓની સંખ્યા $= 0.0625 \times 6.022 \times 10^{23} = 0.376375 \times 10^{23} \approx 0.376 \times 10^{23}$ અણુઓ.

(D) $1$. એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ $(Al_{2}O_{3})$ નું મોલર દળ ગણો:
મોલર દળ = $(2 \times 27) + (3 \times 16) = 54 + 48 = 102 \, g/mol$.
$2$. $0.051 \, g$ $Al_{2}O_{3}$ માં મોલની સંખ્યા નક્કી કરો:
મોલ = $\frac{\text{આપેલ દળ}}{\text{મોલર દળ}} = \frac{0.051}{102} = 0.0005 \, mol = 5 \times 10^{-4} \, mol$.
$3$. $Al_{2}O_{3}$ ના મોલ અને $Al^{3+}$ આયનોના મોલ વચ્ચેનો સંબંધ:
એક મોલ $Al_{2}O_{3}$ માં $2$ મોલ $Al^{3+}$ આયનો હોય છે.
તેથી,$5 \times 10^{-4} \, mol$ $Al_{2}O_{3}$ માં $2 \times 5 \times 10^{-4} = 10^{-3} \, mol$ $Al^{3+}$ આયનો હોય.
$4$. આયનોની સંખ્યા ગણો:
આયનોની સંખ્યા = $\text{મોલ} \times \text{એવોગેડ્રો આંક} = 10^{-3} \times 6.022 \times 10^{23} = 6.022 \times 10^{20}$ આયનો.