GSEB Class 11 Chemistry Solutions Chapter 10 s-વિભાગના તત્ત્વો

 

Question 1. આલ્કલી ધાતુઓનાં સામાન્ય ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો કયા છે ?
Answer:
(a) આલ્કલી ધાતુઓનાં ભૌતિક ગુણધર્મો :
(i) આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો નરમ હોય છે અને સરળતાથી કાપી શકાય છે. સોડિયમ ધાતુને ચપ્પા વડે સરળતાથી કાપી શકાય છે.
(ii) તેઓ આછા રંગનાં અને ખૂબ રૂપેરી સફેદ રંગના દેખાય છે.
(iii) આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોમાં ધાત્વિક બંધ નિર્બળ હોવાથી તેઓનાં ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ નીચા હોય છે.
(iv) આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો અને તેમના ક્ષાર જ્યોત કસોટીમાં લાક્ષણિક રંગ આપે છે.
(v) તેમની પર પ્રકાશ આપાત થવાથી તેઓ ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને ફોટોઇલેક્ટ્રિક અસર દર્શાવે છે.
(b) આલ્કલી ધાતુઓનાં રાસાયણિક ગુણધર્મો : નીચી આયનીકરણ ઊર્જાને કારણે આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો ખૂબ જ પ્રતિક્રિયાત્મક હોય છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતા આ પ્રતિક્રિયાત્મકતા વધે છે. તેઓ પાણી સાથે ઝડપથી ક્રિયા કરીને પ્રતિક્રિયાત્મક હાઇડ્રૉક્સાઇડ બનાવે છે અને હાઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત થાય છે.
\(2M + 2H_2O \rightarrow 2MOH + H_2 \)
(ii) તેઓ ડાયહાઇડ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને ધાતુના હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે. આ હાઇડ્રાઇડ આયોનિક ઘન પદાર્થ હોય છે અને ઊંચા ગલનબિંદુ ધરાવે છે.
\(2M + H_2 \rightarrow 2M^+H^- \)
(iii) Li સિવાયના બધા જ આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો હેલોજન સાથે સીધી જ પ્રક્રિયા કરીને ધાતુના હેલાઇડ બનાવે છે.
\(2M + Cl_2 \rightarrow 2MCl \ (M = Na, K, Rb, Cs) \)
(iv) તેઓ એમોનિયાનાં દ્રાવણમાં દ્રાવ્ય થઈને ઘેરા ભૂરા રંગનું દ્રાવણ આપે છે.
\(M + (x + y) NH_3 \rightarrow [M(NH_3)_x]^+ + [e(NH_3)_y]^- \)
(v) તેઓ ઑક્સિજન સાથે જુદા-જુદા પ્રમાણમાં પ્રક્રિયા કરીને સ્થાયી ઑક્સાઇડ, પેરોક્સાઇડ અને સુપરઓક્સાઇડ બનાવે છે.
\(4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O \)
\(2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2 \)
\(M + O_2 \rightarrow MO_2 \ (M = K, Rb, Cs) \)
In simple words: આલ્કલી ધાતુઓ નરમ, સફેદ અને રૂપેરી દેખાય છે, તેમના ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ નીચા હોય છે. તેઓ જ્યોત કસોટીમાં રંગ આપે છે અને પ્રકાશ આપાત થતાં ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવે છે. રાસાયણિક રીતે, તેઓ ખૂબ જ પ્રતિક્રિયાત્મક હોય છે, પાણી સાથે હાઇડ્રૉક્સાઇડ બનાવે છે, ડાયહાઇડ્રોજન સાથે હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે, હેલોજન સાથે હેલાઇડ બનાવે છે, એમોનિયામાં દ્રાવ્ય થઈને ભૂરા રંગનું દ્રાવણ આપે છે અને ઑક્સિજન સાથે ઑક્સાઇડ, પેરોક્સાઇડ અને સુપરઓક્સાઇડ બનાવે છે.

Exam Tip: When asked to describe properties, always categorize them into physical and chemical to ensure all aspects are covered. Remember key reactions and their products for chemical properties.

 

Question 2. આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓની સામાન્ય લાક્ષણિકતાઓ અને ગણધર્મોમાં આવર્તિતાની ચર્ચા કરો.
Answer: આ તત્ત્વોની સંયોજકતા કોષની s-કક્ષકમાં બે ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે. તેઓની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના \(ns^2\) તરીકે દર્શાવાય છે.
• આલ્કલી ધાતુઓની જેમ આ તત્ત્વોના સંયોજનો પણ આયનીય પ્રકૃતિ ધરાવે છે.

• પરમાણુઓના મોટા કદને કારણે આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓની આયનીકરણ એન્થાલ્પી નીચી હોય છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં તેમનું પરમાણ્વીય કદ વધતાં તેમની આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઘટે છે.
• આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી તેમને અનુવર્તી સમૂહ-1ની ધાતુઓ કરતાં વધારે છે. કારણ કે તેમને અનુવર્તી આલ્કલી ધાતુઓની સરખામણીમાં તેમના કદ નાના છે.
• આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓની દ્વિતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પી તેમને અનુવર્તી આલ્કલી ધાતુઓની આયનીકરણ એન્થાલ્પી કરતાં ઓછી છે.
• આલ્કલી ધાતુ આયનોની જેમ આલ્કલાઇન અર્થધાતુ આયનોની જલીયકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય સમૂહમાં નીચેની તરફ જતાં આયનીય કદ વધવાની સાથે ઘટે છે.
\(Be^{2+} > Mg^{2+} > Ca^{2+} > Sr^{2+} > Ba^{2+}\)
• આલ્કલાઇન અર્થધાતુ આયનોની જલીયકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય આલ્કલી ધાતુ આયનોની જલીયકરણ એન્થાલ્પી કરતાં વધુ હોય છે. આલ્કલાઇન અર્થધાતુ આયનોના સંયોજનો કરતાં વધુ પ્રમાણમાં જલીયકરણ પામેલા હોય છે.
દા.ત., \(MgCl_2\) અને \(CaCl_2\) અનુક્રમે \(MgCl_2 \cdot 6H_2O\) અને \(CaCl_2 \cdot 6H_2O\) તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. જ્યારે \(NaCl\) અને \(KCl\) જળયુક્ત હોતા નથી.
In simple words: આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓ તેમના વેલેન્સ શેલમાં બે ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે અને તેમની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના \(ns^2\) હોય છે. તેમના મોટા કદને કારણે આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઓછી હોય છે અને સમૂહમાં નીચે જતાં તે ઘટતી જાય છે. તેમની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી આલ્કલી ધાતુઓ કરતાં વધુ હોય છે, જ્યારે બીજી આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઓછી હોય છે. તેમની જલીયકરણ એન્થાલ્પી સમૂહમાં નીચે જતાં ઘટે છે.

Exam Tip: When discussing periodic trends, ensure you mention how properties change down a group or across a period, and provide clear examples or reasons for the trends.

 

Question 3. આલ્કલી ધાતુઓ શા માટે કુદરતમાં મળતી આવતી નથી ?
Answer: આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોની બાહ્યત્તમ કક્ષામાં એક ઇલેક્ટ્રૉન હોવાથી તેઓ સરળતાથી ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવે છે અને નીચી આયનીકરણ ઊર્જા ધરાવે છે. આને કારણે તે ખૂબ જ પ્રતિક્રિયાત્મક હોય છે અને તેના કારણે આલ્કલી ધાતુઓ કુદરતમાંથી મુક્ત અવસ્થામાં મળી આવતી નથી.
In simple words: આલ્કલી ધાતુઓ તેમના બહારના શેલમાં એક ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે અને તે ઇલેક્ટ્રોનને સરળતાથી ગુમાવી દે છે. આના કારણે તેમની પ્રતિક્રિયાત્મકતા વધુ હોય છે અને તેથી તેઓ પ્રકૃતિમાં શુદ્ધ સ્વરૂપે નથી મળતા.

Exam Tip: Remember that highly reactive elements are rarely found in their elemental form in nature; instead, they exist as compounds.

 

Question 4. \(Na_2O_2\)માં સોડિયમનો ઑક્સિડેશન આંક શોધો.
Answer: \(Na_2O_2\) ને સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પેરૉક્સિ સંયોજનોમાં ઑક્સિજનનો ઑક્સિડેશન આંક -1 થવાથી સોડિયમનો ઑક્સિડેશન આંક +1 થશે.
In simple words: \(Na_2O_2\) ને સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ કહેવાય છે. પેરૉક્સાઇડમાં, ઑક્સિજનનો ઑક્સિડેશન નંબર -1 હોય છે. તેથી, સોડિયમનો ઑક્સિડેશન નંબર +1 થશે.

Exam Tip: Always remember the specific oxidation states of elements in peroxides, superoxides, and other unusual compounds, as they differ from common oxides.

 

Question 5. સોડિયમ શા માટે ઓછો પ્રતિક્રિયાત્મક છે ? સમજાવો.
Answer: આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોનાં સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં પરમાણુનું કદ વધે છે અને અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર ઘટે છે. આને કારણે સોડિયમની સાપેક્ષે પોટૅશિયમની બાહ્યત્તમ કક્ષાનો e- સરળતાથી મુક્ત થાય છે. તેથી પોટૅશિયમ કરતાં સોડિયમ ઓછો પ્રતિક્રિયાત્મક છે.
In simple words: જેમ જેમ તમે આલ્કલી ધાતુઓના સમૂહમાં નીચે જાઓ છો, તેમ તેમ પરમાણુનું કદ વધે છે અને ન્યુક્લિયસનો ખેંચાણ ઓછો થાય છે. આના કારણે પોટેશિયમ તેના બહારના ઇલેક્ટ્રોનને સોડિયમ કરતાં વધુ સરળતાથી ગુમાવી દે છે. તેથી, પોટેશિયમની સરખામણીમાં સોડિયમ ઓછો પ્રતિક્રિયાત્મક ગણાય.

Exam Tip: Relate reactivity of alkali metals to their ionization energy and atomic size. Smaller size and higher ionization energy generally lead to lower reactivity within the group.

 

Question 6. નીચે દર્શાવેલા ગુણધર્મો સંદર્ભે આલ્કલી ધાતુઓ અને આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓની સરખામણી કરો ઃ
(i) આયનીકરણ એન્થાલ્પી
(ii) ઑક્સાઇડ સંયોજનોની બેઝિકતા
(iii) હાઇડ્રૉક્સાઇડ સંયોજનોની દ્રાવ્યતા
Answer:

In simple words: આલ્કલી ધાતુઓ સરળતાથી ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે કારણ કે તેમનું કદ મોટું હોય છે અને તેમની આયનીકરણ ઊર્જા ઓછી હોય છે. આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓનું કદ નાનું હોય છે અને તેથી તેમની પ્રથમ આયનીકરણ ઊર્જા આલ્કલી ધાતુઓ કરતાં વધુ હોય છે. આલ્કલી ધાતુઓના ઑક્સાઇડ ખૂબ જ બેઝિક હોય છે, જ્યારે આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓના ઑક્સાઇડ ઓછા બેઝિક હોય છે. આલ્કલી ધાતુઓના હાઇડ્રોક્સાઇડ વધુ દ્રાવ્ય હોય છે, જ્યારે આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓના હાઇડ્રોક્સાઇડ ઓછા દ્રાવ્ય હોય છે.

Exam Tip: When comparing properties, use a table format for clarity. Focus on the underlying atomic structure (size, nuclear charge, electron configuration) to explain observed differences.

 

Question 7. લિથિયમ કઈ રીતે મેગ્નેશિયમની રાસાયણિક વર્તણૂક સાથે સામ્યતા દર્શાવ છે ? અથવા લિથિયમ અને મેગ્નેશિયમ ધાતુ વચ્ચેની સામ્યતાનાં મુદ્દાઓ લખો. અથવા લિથિયમનાં મેગ્નેશિયમ ધાતુ સાથેના વિકર્ણ સંબંધની ચર્ચા કરો.
Answer:
• લિથિયમ અને મૅગ્નેશિયમ વચ્ચેની સામ્યતા તેમના સરખાં કદને કારણે છે.
પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા : Li (152 pm) ; Mg (160 pm)
આયનીય ત્રિજ્યા : \(Li^+\) (76 pm) ; \(Mg^{2+}\) (72 pm)
• તેઓની વચ્ચેની સામ્યતાના મુદ્દાઓ નીચે મુજબ છે :
(i) લિથિયમ અને મૅગ્નેશિયમ તેઓની અનુવર્તી સમૂહોના અન્ય તત્ત્વો કરતાં વધારે સખત અને હલકાં હોય છે.
(ii) લિથિયમ અને મૅગ્નેશિયમ પાણી સાથે ધીમી પ્રક્રિયા કરે છે. તેના ઑક્સાઇડ અને હાઇડ્રૉક્સાઇડ પાણીમાં ઘણા ઓછા દ્રાવ્ય છે. તેમના હાઇડ્રૉક્સાઇડને ગરમ કરતાં વિઘટન પામે છે. લિથિયમ અને મૅગ્નેશિયમ બંને નાઇટ્રોજન સાથે સીધા સંયોજાઈ નાઇટ્રાઇડ (\(Li_3N\) અને \(Mg_3N_2\)) આપે છે.
(iii) ઑક્સાઇડ \(Li_2O\) અને \(MgO\) વધુ ઑક્સિજન સાથે સંયોજાઈ કોઈ સુપરઑક્સાઇડ આપતા નથી.
(iv) લિથિયમ અને મૅગ્નેશિયમના કાર્બોનેટને ગરમ કરતાં સહેલાઇથી વિઘટન પામે છે અને ઑક્સાઇડ તથા કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ આપે છે. લિથિયમ અને મૅગ્નેશિયમ દ્વારા ધન હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ બનતા નથી.
(v) \(LiCl\) અને \(MgCl_2\) બંને ઇથેનોલમાં દ્રાવ્ય છે.
(vi) \(LiCl\) અને \(MgCl_2\) બંને ભેજગ્રાહી છે અને જલીય દ્રાવણમાંથી \(LiCl \cdot 2H_2O\) તથા \(MgCl_2 \cdot 8H_2O\) તરીકે સ્ફટિકીકરણ પામે છે.
In simple words: લિથિયમ અને મેગ્નેશિયમ સમાન કદ ધરાવે છે, તેથી તેમની રાસાયણિક વર્તણૂકમાં સામ્યતા જોવા મળે છે. બંને સખત અને હલકાં હોય છે, પાણી સાથે ધીમી પ્રતિક્રિયા આપે છે, તેમના હાઇડ્રોક્સાઇડ પાણીમાં ઓછા દ્રાવ્ય હોય છે, નાઇટ્રોજન સાથે નાઇટ્રાઇડ બનાવે છે, સુપરઑક્સાઇડ બનાવતા નથી અને તેમના કાર્બોનેટ સરળતાથી વિઘટિત થાય છે. તેમના ક્લોરાઇડ ઇથેનોલમાં દ્રાવ્ય હોય છે અને ભેજગ્રાહી ગુણધર્મ ધરાવે છે.

Exam Tip: For diagonal relationships, focus on similarities in properties that are typically observed between elements of different groups and periods, often due to similar charge-to-size ratios.

 

Question 8. આલ્કલી અને આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓ શા માટે રાસાયણિક રિડક્શન પદ્ધતિઓ દ્વારા મેળવી શકાતી નથી ? સમજાવો.
Answer: રાસાયણિક રિડક્શન પ્રક્રિયામાં પ્રબળ રિડક્શનકર્તાનાં ઉપયોગ દ્વારા ધાતુનાં ઑક્સાઇડ રિડક્શન પામે છે. આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો અને આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો પોતે પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે. તેમનું રિડક્શન કરવા તેમનાથી પ્રબળ રિડક્શનકર્તા પ્રાપ્ય નથી. તેથી તેઓ રાસાયણિક રિડક્શન પ્રક્રિયા દ્વારા મેળવી શકાતા નથી.
In simple words: આલ્કલી અને આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓ ખૂબ જ સારા રિડક્શનકર્તા છે. તેમને તેમના ઑક્સાઇડમાંથી રિડ્યુસ કરવા માટે, તેનાથી પણ વધુ શક્તિશાળી રિડક્શનકર્તાની જરૂર પડે, જે ઉપલબ્ધ નથી. તેથી, આ ધાતુઓને રાસાયણિક રિડક્શન પદ્ધતિઓથી મેળવી શકાતી નથી.

Exam Tip: Understand that elements with very high electropositivity are themselves strong reducing agents and therefore cannot be reduced further by other chemical agents.

 

Question 9. પ્રકાશ વિદ્યુતકોષમાં લિથિયમના સ્થાને પોટેશિયમ અને સિઝિયમનો શા માટે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે ?
Answer: Li, K અને Cs ત્રણેય આલ્કલી ધાતુ છે. પરંતુ તે પૈકી Li નું કદ નાનું હોવાથી તેમાંથી ઇલેક્ટ્રૉન મુક્ત કરવા વધુ ઊર્જાની જરૂર પડે છે. જ્યારે K અને Cs ની આયનીકરણ ઊર્જા ઓછી હોવાથી તે સરળતાથી ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત કરે છે અને તેને કારણે ફોટોઇલેક્ટ્રીક સેલમાં તેનો ઉપયોગ થાય છે.
In simple words: લિથિયમનું કદ નાનું છે, તેથી તેમાંથી ઇલેક્ટ્રોન કાઢવા વધુ ઊર્જા જોઈએ. પોટેશિયમ અને સિઝિયમનું કદ મોટું હોય છે અને તેમની આયનીકરણ ઊર્જા ઓછી હોય છે, તેથી તેઓ સરળતાથી ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત કરી શકે છે. આ કારણોસર, પ્રકાશ વિદ્યુતકોષમાં લિથિયમ કરતાં પોટેશિયમ અને સિઝિયમનો ઉપયોગ થાય છે.

Exam Tip: Relate the photoelectric effect to ionization energy. Elements with lower ionization energy are more suitable for photoelectric cells as they readily emit electrons when exposed to light.

 

Question 10. પૂરક પ્રશ્ન : જ્યારે આલ્કલી ધાતુઓને પ્રવાહી એમોનિયામાં દ્રાવ્ય કરવામાં આવે છે ત્યારે જુદા-જુદા રંગ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. આ રંગ પરિવર્તનનાં કારણો સમજાવો.
Answer:
• પ્રવાહી એમોનિયામાં દ્રાવણ : આલ્કલી ધાતુઓ એમોનિયામાં ઓગળીને ઘેરા વાદળી રંગનું દ્રાવણ બનાવે છે, જે વિદ્યુતવાહક છે.
\(M + (x + y) NH_3 \rightarrow [M(NH_3)_x]^+ + [e(NH_3)_y]^- \)
• દ્રાવણનો વાદળી રંગ એમોનિયામય ઇલેક્ટ્રૉનના લીધે છે જે પ્રકાશના દશ્ય વિસ્તારમાં શક્તિ શોષે છે. આ દ્રાવણો અનુચુંબકીય છે અને તેમને મૂકી રાખતા ધીમે ધીમે ડાયહાઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત કરે છે અને એમાઇડ બનાવે છે.
\(M^+_{am} + e^- + NH_{3(l)} \rightarrow MNH_{2(am)} + \frac{1}{2}H_{2(g)} \)
• સાંદ્ર દ્રાવણોમાં વાદળી રંગ કાળા-ભૂરા રંગમાં ફેરવાય છે અને પ્રતિચુંબકીય બને છે.
In simple words: જ્યારે આલ્કલી ધાતુઓ પ્રવાહી એમોનિયામાં ભળે છે, ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રોનને મુક્ત કરે છે જે એમોનિયા સાથે જોડાઈને એમોનિયાકૃત ઇલેક્ટ્રોન બનાવે છે. આ એમોનિયાકૃત ઇલેક્ટ્રોન દૃશ્ય પ્રકાશને શોષી લે છે, જેના કારણે દ્રાવણ ઘેરા વાદળી રંગનું દેખાય છે. જો દ્રાવણ સાંદ્ર બને, તો તે કાળા-ભૂરા રંગમાં બદલાઈ જાય છે.

Exam Tip: Remember that the unique blue color of alkali metal solutions in liquid ammonia is due to ammoniated electrons, which absorb energy in the visible region of the spectrum.

 

Question 11. બેરિલિયમ અને મેગ્નેશિયમ જ્યોત સાથે રંગ આપતા નથી, જ્યારે આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓ તે આપે છે. શા માટે ?
Answer:
• આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો જ્યારે ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે તેનાં ઇલેક્ટ્રૉન ઉત્તેજિત થઈને ઉપરનાં ઊર્જાસ્તરમાં જાય છે. પછી જ્યારે તેઓ પાછા આવે છે, ત્યારે ઊર્જાનું ઉત્સર્જન કરે છે. આ ઊર્જાની આવૃત્તિ દશ્યમાન વિભાગમાં હોવાથી તેને કારણે રંગ જોવા મળે છે.
• \(Be\) અને \(Mg\)માં ઇલેક્ટ્રૉન ખૂબ જ પ્રબળતાથી જકડાયેલા હોય છે. તેમને ઉત્તેજિત થવા ખૂબ જ વધુ ઊર્જાની જરૂર પડે છે. જ્યારે તે પાછા ધરા અવસ્થામાં આવે છે, ત્યારે ઉત્સર્જિત થતી ઊર્જાની આવૃત્તિ દશ્યમાન વિભાગ જેટલી હોતી નથી. તેથી તે જ્યોત કસોટીમાં તે રંગ આપતા નથી.
In simple words: બેરિલિયમ અને મેગ્નેશિયમના ઇલેક્ટ્રોન તેમના ન્યુક્લિયસ સાથે ખૂબ જ મજબૂત રીતે જોડાયેલા હોય છે. તેમને ઉત્તેજિત કરવા માટે ઘણી બધી ઊર્જાની જરૂર પડે છે જે જ્યોત આપી શકતી નથી. તેથી, જ્યારે તેઓ ઉત્તેજિત અવસ્થામાંથી પાછા ફરે છે, ત્યારે જે પ્રકાશ બહાર આવે છે તેનો રંગ આપણે જોઈ શકતા નથી. અન્ય આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓમાં ઇલેક્ટ્રોન ઓછા મજબૂત હોય છે, તેથી તેઓ જ્યોતમાં રંગ આપે છે.

Exam Tip: The ability of an element to impart color to a flame depends on the energy required to excite its electrons and the energy emitted when they return to the ground state, which must fall within the visible spectrum.

 

Question 12. સૉલ્વે પદ્ધતિમાં થતી વિવિધ પ્રક્રિયાઓની ચર્ચા કરો. અથવા સોડિયમ કાર્બોનેટની બનાવટની સૉલ્વે પદ્ધતિ સમીકરણ આપી સમજાવો.
Answer:
• સોડિયમ કાર્બોનેટ (\(Na_2CO_3 \cdot 10H_2O\)) : સોડિયમ કાર્બોનેટને સૉલ્વેની પદ્ધતિથી બનાવવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિમાં સોડિયમ ક્લોરાઇડ, સોડિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટની ઓછી દ્રાવ્યતાના લીધે એમોનિયમ હાઇડ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા કરી અવક્ષેપન પામે છે.
• સોડિયમ ક્લોરાઇડના સાંદ્ર દ્રાવણને એમોનિયા વડે સંતૃપ્ત કર્યા પછી તેમાંથી \(CO_2\) વાયુ પસાર કરવામાં આવે છે. જેથી એમોનિયમ કાર્બોનેટ અને પછી એમોનિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ બને છે.
\(2NH_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow (NH_4)_2CO_3\)
\((NH_4)_2CO_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow 2NH_4HCO_3\)
\(NH_4HCO_3 + NaCl \rightarrow NH_4Cl + NaHCO_3\)
• સોડિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટને અલગ કરી ગરમ કરવાથી સોડિયમ કાર્બોનેટ બને છે.
\(2NaHCO_3 \xrightarrow{\Delta} Na_2CO_3 + H_2O + CO_2\)
• આ પ્રક્રિયામાં \(NH_4Cl\) ધરાવતા દ્રાવણમાં \(Ca(OH)_2\) ઉમેરતાં \(NH_3\) પુનઃ પ્રાપ્ત થાય છે અને કૅલ્શિયમ ક્લોરાઇડ ઉપનીપજ મળે છે.
\(2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \rightarrow 2NH_3 + CaCl_2 + H_2O\)
In simple words: સોલ્વે પદ્ધતિ સોડિયમ કાર્બોનેટ બનાવવા માટે ઉપયોગી છે. તેમાં પહેલા એમોનિયા, પાણી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ભેળવીને એમોનિયમ કાર્બોનેટ અને પછી એમોનિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ બનાવવામાં આવે છે. પછી સોડિયમ ક્લોરાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને સોડિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ મળે છે. આને ગરમ કરીને સોડિયમ કાર્બોનેટ મેળવાય છે. એમોનિયાને પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે \(Ca(OH)_2\) નો ઉપયોગ થાય છે.

Exam Tip: For processes like Solvay, always remember the main reactants, key intermediate products, final desired product, and any important by-products or recycling steps, along with their balanced chemical equations.

 

Question 13. પોટેશિયમ કાર્બોનેટને સૉલ્વે પદ્ધતિ દ્વારા બનાવી શકાતો નથી. શા માટે ?
Answer: સૉલ્વેની પ્રક્રિયા દ્વારા પોટૅશિયમ કાર્બોનેટનું ઉત્પાદન થઈ શકે નહિ કારણ કે પોટૅશિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ વધુ દ્રાવ્ય છે. જેથી પોટૅશિયમ ક્લોરાઇડના સંતૃપ્ત દ્રાવણમાં એમોનિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ ઉમેરવા છતાં પણ અવક્ષેપન પામતો નથી.
In simple words: સોલ્વે પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને પોટેશિયમ કાર્બોનેટ બનાવી શકાતો નથી. આનું કારણ એ છે કે પોટેશિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ પાણીમાં ખૂબ જ દ્રાવ્ય હોય છે. તેથી, જ્યારે તેને સોડિયમ ક્લોરાઇડના દ્રાવણમાં ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે તે અવક્ષેપિત થતો નથી, જેના કારણે પદ્ધતિ કામ કરતી નથી.

Exam Tip: The insolubility of potassium bicarbonate is a critical factor preventing the use of the Solvay process for potassium carbonate; remember this key difference from sodium bicarbonate.

 

Question 14. \(Li_2CO_3\) નીચા તાપમાને અને \(Na_2CO_3\) ઊંચા તાપમાને શા માટે વિઘટન પામે છે ?
Answer:
• આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં વિદ્યુતધનમય લાક્ષણિકતા વધે છે. આને કારણે આલ્કલી ધાતુના કાર્બોનેટની સ્થિરતા વધે છે. \(Li_2CO_3\) એ ઉષ્મા સામે વધુ સ્થાયી નથી. કારણ કે તે સહસંયોજક છે. \(Li\) આયનનું કદ નાનું હોવાને કારણે તે વધુ મોટા કાર્બોનેટ આયનને ધ્રુવીય બનાવી વધુ સ્થાયી લિથિયમ ઑક્સાઇડ આપે છે.
\(Li_2CO_3 \xrightarrow{\Delta} Li_2O + CO_2\)
• તેથી લિથિયમ કાર્બોનેટ નીચા તાપમાને વિઘટન પામે છે. જ્યારે સોડિયમ કાર્બોનેટની સ્થિરતા વધુ છે અને સોડિયમ આયનનું કદ લિથિયમ આયન કરતાં વધુ હોવાથી તે \(Na_2CO_3\) ઊંચા તાપમાને વિઘટન પામે છે.
In simple words: લિથિયમ કાર્બોનેટ (\(Li_2CO_3\)) નીચા તાપમાને તૂટી જાય છે કારણ કે લિથિયમ આયન નાનું હોય છે, જે કાર્બોનેટ આયનને વિકૃત કરીને તેને ઓછા સ્થિર બનાવે છે. આનાથી તે સરળતાથી લિથિયમ ઑક્સાઇડ અને \(CO_2\) માં વિઘટિત થઈ જાય છે. બીજી તરફ, સોડિયમ કાર્બોનેટ (\(Na_2CO_3\)) વધુ સ્થિર હોય છે અને તેને વિઘટિત થવા માટે ઊંચા તાપમાનની જરૂર પડે છે.

Exam Tip: The thermal stability of carbonates is often linked to the polarizing power of the cation. Smaller, more highly charged cations (like Li+) have greater polarizing power, leading to lower thermal stability of their carbonates.

 

Question 15. આલ્કલી ધાતુઓ અને આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓના નીચે દર્શાવેલા સંયોજનોની દ્રાવ્યતા અને ઉષ્મીય પામણી કરો.
(a) નાઇટ્રેટ
Answer:
(a) નાઇટ્રેટ :
(i) ઉષ્મીય સ્થાયિતા : \(LiNO_3\) સિવાયના આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોનો નાઇટ્રેટ તેમના નાઇટ્રાઇટમાંથી ઉષ્મીય વિઘટન દ્વારા મેળવાય છે.
\(2KNO_{3(s)} \rightarrow 2KNO_{2(s)} + O_{2(g)}\)
\(LiNO_3\) નું વિઘટન થતાં તે ઑક્સાઇડ આપે છે.
\(2LiNO_{3(s)} \xrightarrow{\Delta} 2CaO_{(s)} + 4NO_{2(s)} + O_{2(g)}\)
સમૂહ-1 અને 2 માં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં નાઇટ્રેટની ઉષ્મીય સ્થિરતા વધે છે.
(ii) દ્રાવ્યતા : સમૂહ-1 અને 2 ના નાઇટ્રેટ પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય છે.
(b) કાર્બોનેટ :
(i) ઉષ્મીય સ્થાયિતા : આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના કાર્બોનેટ ઉષ્મા પ્રત્યે સ્થાયી છે. લિથિયમ કાર્બોનેટને જ્યારે ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે તે લિથિયમ ઑક્સાઇડમાં વિઘટિત થાય છે. આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વોના કાર્બોનેટ પણ ગરમ કરતાં વિઘટિત થઈ ઑક્સાઇડ અને કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ આપે છે.
\(Na_2CO_3 \xrightarrow{\Delta} Na_2O + CO_2\)
\(Li_2CO_3 \xrightarrow{\Delta} Li_2O + CO_2\)
\(MgCO_3 \xrightarrow{\Delta} MgO + CO_2\)
(ii) દ્રાવ્યતા : \(Li_2CO_3\) ના અપવાદ સિવાય બધા જ આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના કાર્બોનેટ પાણીમાં દ્રાવ્ય છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં દ્રાવ્યતા વધે છે. આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વોના કાર્બોનેટ પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે.
(c) સલ્ફેટ :
(i) ઉષ્મીય સ્થાયિતા : સમૂહ-1 અને 2ના ધાતુના સલ્ફેટ ઉષ્મા પ્રત્યે સ્થાયી છે.
(ii) દ્રાવ્યતા : આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોનો સલ્ફેટ પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય છે જ્યારે આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વોની સલ્ફેટમાં ભિન્નતા જોવા મળે છે.
\(BeSO_4\) – સુદ્રાવ્ય
\(CaSO_4\) – અલ્પદ્રાવ્ય
\(BaSO_4\) – અદ્રાવ્ય
\(MgSO_4\) – દ્રાવ્ય
\(SnSO_4\) – અદ્રાવ્ય
In simple words: નાઇટ્રેટની ઉષ્મીય સ્થિરતા સમૂહમાં નીચે જતા વધે છે, અને બધા નાઇટ્રેટ પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય છે. કાર્બોનેટની ઉષ્મીય સ્થિરતા પણ સમૂહમાં નીચે જતા વધે છે, લિથિયમ કાર્બોનેટ સિવાય બધા આલ્કલી કાર્બોનેટ પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય છે, જ્યારે આલ્કલાઇન અર્થધાતુ કાર્બોનેટ અદ્રાવ્ય હોય છે. સલ્ફેટ પણ ઉષ્મા પ્રત્યે સ્થિર હોય છે.

Exam Tip: When discussing thermal stability and solubility trends for groups 1 and 2 elements, always consider the ionic size, lattice energy, and hydration energy as key influencing factors. Remember exceptions like Li compounds.

 

Question 16. સોડિયમ ક્લોરાઇડથી શરૂઆત કરીને તમે નીચે દર્શાવેલા પદાર્થો કેવી રીતે બનાવશો ?
(i) સોડિયમ ધાતુ
(ii) સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ
(iii) સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ
(iv) સોડિયમ કાર્બોનેટ
Answer:
(i) સોડિયમ ધાતુ : સોડિયમ ક્લોરાઇડમાંથી ડાઉન પદ્ધતિ દ્વારા સોડિયમ મેળવવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિમાં પીગાળેલ \(NaCl\) (40%) અને \(CaCl_2\) (60%) ના મિશ્રણને 1123K તાપમાને ડાઉનકોષમાં લેવામાં આવે છે.
સ્લિટનો કૅથોડ અને ગ્રૅફાઇટનો ઍનોડ ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે. કૅથોડ પર સોડિયમ અને કૅલ્શિયમ મળે છે. પીગાળેલ સોડિયમને કોષની બહાર કેરોસીનમાં ભેગો કરવામાં આવે છે.
\(NaCl_{(પિગલિત)} \xrightarrow{વિદ્યુતવિભાજન} Na^+ + Cl^-\)
કૅથોડ : \(Na^+ + e^- \rightarrow Na\)
ઍનોડ : \(Cl^- \rightarrow Cl + e^-\)
\(Cl + C \rightarrow Cl_2\)
(ii) સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ (\(NaOH\)) : સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડનું ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન કાસ્ટનર કેલનર કોષમાં સોડિયમ ક્લોરાઇડના વિદ્યુત વિભાજન દ્વારા કરવામાં આવે છે. તેમાં કૅથોડ તરીકે મરક્યુરી અને ઍનોડ તરીકે કાર્બનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
• વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન કૅથોડ પર મુક્ત થતી સોડિયમ ધાતુ મરક્યુરી સાથે જોડાઈને સોડિયમ સંરસ આપે છે. ઍનોડ પર ક્લોરિન વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.
કૅથોડ : \(Na^+ + e^- \xrightarrow{Hg} Na - સંરસ\)
ઍનોડ : \(Cl^- \rightarrow \frac{1}{2}Cl_2 + e^-\)
• આ સોડિયમ સંરસની પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ અને ડાયહાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.
\(2Na\)-સંરસ \(+ 2H_2O \rightarrow 2NaOH + 2Hg + H_2\)
• ગુણધર્મો : સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ સફેદ પારભાષક ઘન પદાર્થ છે. તે 591 K તાપમાને પીગળે છે. તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરી પ્રબળ આલ્કલાઇન દ્રાવણ બનાવે છે. સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ વાતાવરણમાંના \(CO_2\) સાથે પ્રક્રિયા કરી \(Na_2CO_3\) બનાવે છે.
(iii) સોડિયમ પેરૉક્સાઇડઃ ડાઉનકોષ દ્વારા સોડિયમ ધાતુ મેળવી તેને હવામાંના \(O_2\) સાથે ગરમ કરતાં સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ મળે છે.
\(2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2\)
(iv) સોડિયમ કાર્બોનેટ :
• સોડિયમ કાર્બોનેટ (\(Na_2CO_3 \cdot 10H_2O\)) : સોડિયમ કાર્બોનેટને સૉલ્વેની પદ્ધતિથી બનાવવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિમાં સોડિયમ ક્લોરાઇડ, સોડિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટની ઓછી દ્રાવ્યતાના લીધે એમોનિયમ હાઇડ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા કરી અવક્ષેપન પામે છે.
• સોડિયમ ક્લોરાઇડના સાંદ્ર દ્રાવણને એમોનિયા વડે સંતૃપ્ત કર્યા પછી તેમાંથી \(CO_2\) વાયુ પસાર કરવામાં આવે છે. જેથી એમોનિયમ કાર્બોનેટ અને પછી એમોનિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ બને છે.
\(2NH_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow (NH_4)_2CO_3\)
\((NH_4)_2CO_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow 2NH_4HCO_3\)
\(NH_4HCO_3 + NaCl \rightarrow NH_4Cl + NaHCO_3\)
• સોડિયમ હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટને અલગ કરી ગરમ કરવાથી સોડિયમ કાર્બોનેટ બને છે.
\(2NaHCO_3 \xrightarrow{\Delta} Na_2CO_3 + H_2O + CO_2\)
• આ પ્રક્રિયામાં \(NH_4Cl\) ધરાવતા દ્રાવણમાં \(Ca(OH)_2\) ઉમેરતાં \(NH_3\) પુનઃ પ્રાપ્ત થાય છે અને કૅલ્શિયમ ક્લોરાઇડ ઉપનીપજ મળે છે.
\(2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \rightarrow 2NH_3 + CaCl_2 + H_2O\)
In simple words: સોડિયમ ક્લોરાઇડથી સોડિયમ ધાતુ બનાવવા માટે ડાઉન પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે, જેમાં પીગળેલા \(NaCl\) નું વિદ્યુત વિભાજન કરવામાં આવે છે. સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવવા માટે કાસ્ટનર કેલનર કોષમાં \(NaCl\) નું વિદ્યુત વિભાજન કરવામાં આવે છે. સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ સોડિયમ ધાતુને હવામાં ગરમ કરવાથી મળે છે. સોડિયમ કાર્બોનેટ સોલ્વે પદ્ધતિ દ્વારા બને છે, જેમાં \(NH_3\), \(H_2O\), \(CO_2\) અને \(NaCl\) નો ઉપયોગ થાય છે, અને પછી સોડિયમ બાયકાર્બોનેટને ગરમ કરવામાં આવે છે.

Exam Tip: When asked for preparations from a starting material, ensure you specify the method (e.g., Down's process, Solvay process), main reactions, and conditions involved. Balanced equations are crucial for full marks.

 

Question 17. શું થાય છે? જ્યારે..….
(i) મેગ્નેશિયમને હવામાં બાળવામાં આવે છે.
(ii) કળીચૂનાને સિલિકા સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે.
(iii) ફોડેલા ચૂના સાથે ક્લોરિન પ્રક્રિયા કરે છે.
(iv) કેલ્શિયમ નાઇટ્રેટને ગરમ કરવામાં આવે છે.
Answer:
(i) મૅગ્નેશિયમને હવામાં બાળવામાં આવે ત્યારે \(MgO\) અને \(Mg_3N_2\) બને છે.
\(2Mg + O_2 \xrightarrow{ગરમ કરતાં} 2MgO\)
\(3Mg + N_2 \xrightarrow{ગરમ કરતાં} Mg_3N_2\)
(ii) કળીચૂનાને સિલિકા સાથે ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે સ્લૅગ બને છે.
\(CaO + SiO_2 \xrightarrow{ગરમી} CaSiO_3\)
(iii) ફોડેલ ચૂનાને ક્લોરિન સાથે પ્રક્રિયા કરતાં તે બ્લીચિંગ પાઉડર આપે છે.
\(Ca(OH)_2 + Cl_2 \xrightarrow{\Delta} CaOCl_2 + H_2O\)
(iv) કૅલ્શિયમ નાઇટ્રેટને ગરમ કરતાં તે વિઘટન પામી કૅલ્શિયમ ઑક્સાઇડ આપે છે.
\(2Ca(NO_3)_{2(s)} \xrightarrow{\Delta} 2CaO_{(s)} + 4NO_{2(g)} + O_{2(g)}\)
In simple words:
(i) જ્યારે મેગ્નેશિયમને હવામાં બાળવામાં આવે છે, ત્યારે તે મેગ્નેશિયમ ઑક્સાઇડ અને મેગ્નેશિયમ નાઇટ્રાઇડ બનાવે છે.
(ii) કળીચૂનાને સિલિકા સાથે ગરમ કરવાથી કેલ્શિયમ સિલિકેટ નામનો સ્લૅગ બને છે.
(iii) ફોડેલા ચૂનાને ક્લોરિન સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી બ્લીચિંગ પાઉડર અને પાણી બને છે.
(iv) કેલ્શિયમ નાઇટ્રેટને ગરમ કરવાથી તે કેલ્શિયમ ઑક્સાઇડ, નાઇટ્રોજન ડાયોક્સાઇડ અને ઑક્સિજનમાં વિઘટિત થઈ જાય છે.

Exam Tip: For "What happens when" questions, always provide the balanced chemical equations along with the names of the products. Pay attention to reaction conditions like heating or presence of excess reactants.

 

Question 18. સોડિયમ કાર્બોનેટ (\(Na_2CO_3 \cdot 10H_2O\)) વોશિંગ સોડાનો ઉપયોગ લખો.
પૂરક પ્રશ્ન : કોસ્ટિક સોડાના ઉપયોગો વર્ણવો.
પૂરક પ્રશ્ન : ક્વિક લાઇમના ઉપયોગો વર્ણવો.
Answer:
વોશિંગ સોડા (\(Na_2CO_3 \cdot 10H_2O\)) ના ઉપયોગો :
(i) તે કઠિન પાણીને નરમ બનાવવામાં, ધોબીકામમાં અને સ્વચ્છીકરણમાં ઉપયોગી છે.
(ii) તે કાચ, સાબુ, બોરેક્ષ અને કોસ્ટિક સોડા જેવા સંયોજનોના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગી છે.
(iii) તે કાગળ, રંગ અને કાપડ ઉદ્યોગોમાં ઉપયોગી છે.
(iv) તે પ્રયોગશાળાના અગત્યના પ્રક્રિયક તરીકે જથ્થાત્મક અને ગુણાત્મક પૃથક્કરણમાં ઉપયોગી છે.
કોસ્ટિક સોડા (\(NaOH\)) ના ઉપયોગો :
1. સાબુ, કાગળ, કૃત્રિમ રેશમ અને ઘણા રસાયણો બનાવવામાં ઉપયોગી છે.
2. પેટ્રોલિયમના શુદ્ધીકરણ માટે સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ ઉપયોગી છે.
3. તેનો ઉપયોગ બૉક્સાઇટના શુદ્ધિકરણ માટે પણ થાય છે.
4. તેના ઉપયોગથી સુતરાઉ કાપડને સુંવાળું બનાવવામાં આવે છે.
5. તે પ્રયોગશાળામાં પ્રક્રિયક તરીકે પણ ઉપયોગી છે.
ક્વિક લાઇમ (\(CaO\)) ના ઉપયોગો :
1. સિમેન્ટની બનાવટમાં પ્રાથમિક પદાર્થ તરીકે તથા સૌથી સસ્તા આલ્કલી તરીકે ઉપયોગી છે.
2. તે કોસ્ટિક સોડામાંથી સોડિયમ કાર્બોનેટના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગી છે.
3. તે શર્કરાના શુદ્ધીકરણમાં તથા રંગકોના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગી છે.
In simple words:
વોશિંગ સોડાનો ઉપયોગ પાણીને નરમ બનાવવા, કપડાં ધોવા, કાચ, સાબુ, કાગળ અને રંગોના ઉદ્યોગમાં થાય છે. કોસ્ટિક સોડાનો ઉપયોગ સાબુ, કાગળ, પેટ્રોલિયમ શુદ્ધિકરણ, બૉક્સાઇટ શુદ્ધિકરણ અને સુતરાઉ કાપડને સુંવાળું બનાવવા માટે થાય છે. ક્વિક લાઇમનો ઉપયોગ સિમેન્ટ બનાવવા, કોસ્ટિક સોડામાંથી સોડિયમ કાર્બોનેટ બનાવવા અને ખાંડ તથા રંગોના ઉત્પાદનમાં થાય છે.

Exam Tip: For uses of common compounds, list specific applications in various industries or daily life. Focus on distinct uses to show comprehensive knowledge.

 

Question 19. બંધારણ દોરો :
(i) BeCl2 (બાષ્પ)
(ii) BeCl2 (ધન)
Answer:
(i) બાષ્પ અવસ્થામાં \(BeCl_2\) એકાકી અણુ જેવું રેખીય બંધારણ ધરાવે છે.
Cl - Be - Cl
(ii) ધન અવસ્થામાં \(BeCl_2\) પૉલિમર જેવું બંધારણ ધરાવે છે.
Cl
|
Be - Cl - Be - Cl - Be
|
Cl
In simple words:
(i) વરાળમાં, બેરિલિયમ ક્લોરાઇડ સીધું હોય છે, જેમાં ક્લોરિન અણુઓ બેરિલિયમની બંને બાજુએ જોડાયેલા હોય છે.
(ii) ઘન સ્વરૂપમાં, બેરિલિયમ ક્લોરાઇડ લાંબી સાંકળ જેવું બંધારણ બનાવે છે, જ્યાં બેરિલિયમ અણુઓ ક્લોરિન અણુઓ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે.

Exam Tip: Be sure to distinguish between the monomeric and polymeric structures of BeCl2. The linear monomer is typically found at high temperatures in the vapor phase, while the polymeric chain exists in the solid state.

 

Question 20. સોડિયમ અને પોટેશિયમના હાઇડ્રોક્સાઇડ અને કાર્બોનેટ સંયોજનો પાણીમાં સહેલાઈથી દ્રાવ્ય થાય છે. જ્યારે મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના અનુવર્તી ક્ષારો પાણીમાં અલ્પદ્રાવ્ય થાય છે. સમજાવો.
Answer: સોડિયમ અને પોટેશિયમનું પરમાણ્વીય કદ મૅગ્નેશિયમ અને કૅલ્શિયમ કરતાં વધુ છે. તેથી મૅગ્નેશિયમ કાર્બોનેટ અને હાઇડ્રૉક્સાઇડની લેટિસ ઊર્જા સોડિયમ અને પોટેશિયમ કરતાં વધુ હોય છે. આથી, સોડિયમ અને પોટેશિયમના કાર્બોનેટ અને હાઇડ્રૉક્સાઇડ તરત જ પાણીમાં દ્રાવ્ય થાય છે જ્યારે કૅલ્શિયમ અને મૅગ્નેશિયમના કાર્બોનેટ અને હાઇડ્રૉક્સાઇડ અલ્પ દ્રાવ્ય છે.
In simple words: સોડિયમ અને પોટેશિયમનું કદ મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમ કરતાં મોટું હોય છે. આના કારણે, મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના કાર્બોનેટ અને હાઇડ્રોક્સાઇડની લેટિસ ઊર્જા વધુ હોય છે, જેના લીધે તેઓ પાણીમાં ઓછા દ્રાવ્ય હોય છે. સોડિયમ અને પોટેશિયમના સંયોજનોની લેટિસ ઊર્જા ઓછી હોવાથી તેઓ પાણીમાં સરળતાથી ઓગળી જાય છે.

Exam Tip: Solubility of ionic compounds is a balance between lattice energy and hydration energy. Higher lattice energy (often with smaller, highly charged ions) or lower hydration energy can lead to decreased solubility.

 

Question 21. પૂરક પ્રશ્ન : ચૂનાના પથ્થરના ઉપયોગો વર્ણવો.
પૂરક પ્રશ્ન : પ્લાસ્ટર ઑફ પેરિસના ઉપયોગો વર્ણવો.
પૂરક પ્રશ્ન : સિમેન્ટના ઉપયોગો વર્ણવો.
Answer:
ચૂનાના પથ્થરના ઉપયોગો :
1. તે આરસપહાણ સ્વરૂપે બાંધકામમાં ઉપયોગી છે તથા કળીચૂનાની બનાવટમાં પણ ઉપયોગી છે.
2. કૅલ્શિયમ કાર્બોનેટ અને મૅગ્નેશિયમ કાર્બોનેટનું મિશ્રણ લોખંડ જેવી ધાતુના નિષ્કર્ષણમાં ફ્લક્સ તરીકે વપરાય છે.
3. ખાસ પ્રકારે અવક્ષેપિત કરેલો \(CaCO_3\) ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા કાગળના ઉત્પાદનમાં વપરાય છે.
4. તે ઍન્ટાસિડ તરીકે દવામાં, ટૂથપેસ્ટમાં ઘર્ષક તરીકે, ચ્યુઇંગમમાં એક ઘટક તરીકે અને સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં ફિલર તરીકે પણ વપરાય છે.
પ્લાસ્ટર ઑફ પેરિસના ઉપયોગો :
1. પ્લાસ્ટર ઑફ પેરિસનો સૌથી વધુ ઉપયોગ બાંધકામમાં તથા પ્લાસ્ટરમાં થાય છે.
2. તે ફ્રેક્ચર થયેલાં હાડકાં અથવા સ્નાયુઓ પર દબાણ આવ્યું હોય ત્યારે તેને હલનચલનરહિત સ્થિર રાખવા માટે પ્લાસ્ટર કરવા ઉપયોગી છે.
3. તે દંતવિદ્યામાં, દાગીનાની બનાવટમાં અને પૂતળાં બનાવવાના કામમાં બીબા તૈયાર કરવામાં ઉપયોગી છે.
સિમેન્ટના ઉપયોગો :
લોખંડ અને સ્ટીલ પછીની સૌથી વધુ રાષ્ટ્રીય જરૂરિયાત સિમેન્ટ છે. તેનો ઉપયોગ કોંક્રિટમાં, અત્યંત સખત કૉંક્રિટમાં પ્લાસ્ટર કરવામાં તથા પુલ, બંધ અને ઇમારતોના બાંધકામમાં થાય છે.
In simple words:
ચૂનાના પથ્થરનો ઉપયોગ બાંધકામમાં, કળીચૂના બનાવવા, ધાતુ ગાળવામાં અને કાગળ, દવાઓ, ટૂથપેસ્ટ, ચ્યુઇંગમ તથા સૌંદર્ય પ્રસાધનોમાં થાય છે.
પ્લાસ્ટર ઑફ પેરિસનો ઉપયોગ બાંધકામ, હાડકાંના ફ્રેક્ચરને સ્થિર કરવા, દાંતના કામમાં, ઘરેણાં અને પૂતળાં બનાવવા માટે થાય છે.
સિમેન્ટનો ઉપયોગ કોંક્રિટ, પ્લાસ્ટર અને પુલ, બંધ તથા ઇમારતો જેવા મોટા બાંધકામ પ્રોજેક્ટ્સમાં થાય છે.

Exam Tip: When listing uses, be as specific as possible. For materials like limestone and cement, mention both industrial and construction applications.

 

Question 22. સામાન્ય રીતે લિથિયમના ક્ષારો જળયુક્ત હોય છે અને આલ્કલી આયનોના ક્ષારો નિર્જલીય હોય છે, શા માટે ?
Answer:
• બધા આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોમાં લિથિયમનું કદ સૌથી નાનું છે. તેથી \(Li^+\) આયન અન્ય આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો કરતાં પાણીના અણુને સરળતાથી ધ્રુવીય બનાવે છે અને પરિણામે પાણીના અણુ લિથિયમ ક્ષાર સાથે સ્ફટિક જળ સ્વરૂપે જોડાય છે અને તેને પરિણામે ટ્રાયહાઇડ્રેટ લિથિયમ ક્લોરાઇડ જેવા ક્ષાર સરળતાથી મળે છે.
• આયનોનું કદ વધતા તેમની ધ્રુવીભવન ક્ષમતા ઘટે છે. તેથી આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો મોટાભાગે નિર્જળ ક્ષાર બનાવે છે.
In simple words: લિથિયમ ક્ષારો સામાન્ય રીતે પાણી સાથે જોડાયેલા હોય છે કારણ કે \(Li^+\) આયન ખૂબ નાનું હોય છે અને પાણીના અણુઓને પોતાની તરફ મજબૂત રીતે ખેંચે છે. આનાથી તે હાઇડ્રેટેડ સંયોજનો બનાવે છે. જ્યારે અન્ય આલ્કલી ધાતુ આયનોનું કદ મોટું હોય છે, તેથી તેમની પાણીના અણુઓને ખેંચવાની શક્તિ ઓછી હોય છે, જેના કારણે તેઓ મોટે ભાગે નિર્જળ ક્ષારો બનાવે છે.

Exam Tip: The small size and high charge density of the \(Li^+\) ion lead to strong hydration, which is a key concept for understanding its unique behavior compared to other alkali metals.

 

Question 23. LiF મુખ્યત્વે પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય છે, જ્યારે LiCl પાણી ઉપરાંત એસિટોનમાં દ્રાવ્ય હોય છે. શા માટે ?
Answer:
• \(LiF\) પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે. \(LiCl\) માત્ર પાણીમાં જ નહિ પણ એસિટોનમાં પણ દ્રાવ્ય છે. \(LiCl\) કરતાં \(LiF\) ની વધુ આયનિક લાક્ષણિકતાના કારણે આવું બને છે.
• સંયોજન પાણીમાં દ્રાવ્યતાએ લેટિસ ઊર્જા અને જલીયકરણ ઊર્જાના સમતુલન પર આધાર રાખે છે.
• ક્લોરાઇડ આયન કરતાં ફ્લોરાઇડ આયન કદમાં નાનો હોવાથી \(LiF\) ની લેટિસ ઊર્જા \(LiCl\) કરતાં વધુ હોય છે અને ફ્લોરાઇડ તથા ક્લોરાઇડ આયનની જલીયકરણ ઊર્જામાં મોટો તફાવત હોતો નથી. તેથી દ્રાવ્યતા દરમિયાન ઊર્જામાં થતો કુલ ફેરફાર \(LiCl\) માટે \(LiF\) કરતાં વધુ ઉષ્માક્ષેપક હોય છે. તેથી ઓછી લેટિસ ઊર્જા અને વધુ સહસંયોજક લક્ષણ એ \(LiCl\) ને માત્ર પાણીમાં નહિ પણ એસિટોનમાં પણ દ્રાવ્ય થવા માટે કારણભૂત છે.
In simple words: લિથિયમ ફ્લોરાઇડ (\(LiF\)) પાણીમાં ઓછું દ્રાવ્ય હોય છે કારણ કે તેની લેટિસ ઊર્જા ખૂબ વધુ હોય છે. લિથિયમ ક્લોરાઇડ (\(LiCl\)) પાણીમાં અને એસિટોનમાં બંનેમાં દ્રાવ્ય હોય છે, કારણ કે તેની લેટિસ ઊર્જા ઓછી હોય છે અને તે વધુ સહસંયોજક ગુણધર્મો ધરાવે છે, જે તેને કાર્બનિક દ્રાવકોમાં ભળવા દે છે.

Exam Tip: Remember that solubility is governed by the interplay of lattice energy and hydration energy. For LiF, its high lattice energy outweighs its hydration energy, leading to low solubility, while for LiCl, the balance favors solubility in both polar and some non-polar solvents due to its covalent character.

 

Question 24. આવર્તક દ્રવ્યમાં સોડિયમ, પોટેશિયમ, મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમની સાર્થકતા સમજાવો.
Answer:
(a) સોડિયમ : સોડિયમ આયન પ્રાથમિક રીતે રુધિર પ્લાઝમામાં જોવા મળે છે. કોષની આસપાસ ફરતા દ્રવ્યમાં પણ તે જોવા મળે છે.
ઉપયોગ :
1. ચેતાકોષ દ્વારા અપાતા સંકેતના વહનમાં તે ઉપયોગી છે.
2. તે કોષદીવાલ દ્વારા પાણીના વહનમાં ઉપયોગી છે.
3. શર્કરા અને એમિનો ઍસિડનું કોષમાં વહન કરવા ઉપયોગી છે.
(b) પોટૅશિયમ : પોટૅશિયમ એ કોષદ્રવ્યમાં સૌથી વધુ જોવા મળે છે.
ઉપયોગ :
1. પોટૅશિયમ આયન ઉત્સેચકોને સક્રિય કરવા વપરાય છે.
2. \(ATP\) ની બનાવટમાં ગ્લુકોઝનું ઑક્સિડેશન કરવામાં તે ભાગ લે છે.
3. ચેતાતંતુઓના સંકેતના વહનમાં તે ઉપયોગી છે.
(c) મૅગ્નેશિયમ : મૅગ્નેશિયમ શરીરમાં અલ્પમાત્રિક ધાતુ છે.
ઉપયોગ :
1. ચેતાતંતુઓ અને સ્નાયુઓને આરામ આપવામાં તે મદદરૂપ છે.
2. હાડકાંઓની બનાવટમાં અને તાકાત પૂરી પાડવામાં ઉપયોગી છે.
3. તે સજીવ શરીરમાં રુધિર પરિવહનથી થતી પ્રક્રિયાઓમાં મદદરૂપ થાય છે.
(d) કૅલ્શિયમ : કૅલ્શિયમ શરીર માટે ખૂબ જરૂરી તત્ત્વ છે.
ઉપયોગ :
1. કૅલ્શિયમ રુધિરના સ્પંદનમાં મદદરૂપ છે.
2. જ્ઞાનતંતુમય સ્નાયુના કાર્યમાં, કોષપટલની અખંડિતામાં, હાડકાં અને દાંતની મજબૂતાઈમાં ઉપયોગી છે.
In simple words:
સોડિયમ ચેતા સંકેતો મોકલવા, કોષદીવાલ દ્વારા પાણી અને શર્કરા વહન કરવા માટે મહત્વનું છે.
પોટેશિયમ ઉત્સેચકોને સક્રિય કરે છે, \(ATP\) બનાવવામાં મદદ કરે છે અને ચેતા સંકેતો મોકલવા માટે જરૂરી છે.
મેગ્નેશિયમ સ્નાયુઓને આરામ આપે છે, હાડકાં બનાવે છે અને રક્ત પરિભ્રમણમાં મદદરૂપ થાય છે.
કેલ્શિયમ રક્ત ગંઠાવવા, સ્નાયુઓના કાર્ય, કોષ પટલની અખંડિતતા અને હાડકાં-દાંતની મજબૂતી માટે મહત્વનું છે.

Exam Tip: For biological significance questions, focus on the specific roles each element plays in bodily functions, such as nerve impulse transmission, muscle contraction, bone formation, and enzymatic activity.

 

Question 25. શું થાય છે ? જ્યારે ...
(i) સોડિયમ ધાતુને પાણીમાં નાખવામાં આવે છે.
(ii) સોડિયમ ધાતુને હવાના વધુ જથ્થાની હાજરીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે.
(iii) સોડિયમ પેરોક્સાઇડ પાણીમાં ઓગળે છે.
Answer:
(i) સોડિયમ ધાતુને જ્યારે પાણીમાં નાખવામાં આવે છે ત્યારે તે ખૂબ જ સક્રિય રીતે સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન વાયુ બનાવે છે.
\(2Na_{(s)} + 2H_2O_{(l)} \rightarrow 2NaOH_{(aq)} + H_{2(g)}\)
(ii) સોડિયમ ધાતુને હવાના વધુ જથ્થાની હાજરીમાં ગરમ કરવાથી સોડિયમ ઑક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા કરી સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ બનાવે છે.
\(2Na_{(g)} + O_{2(g)} \rightarrow Na_2O_{2(g)}\)
(iii) સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ પાણીમાં ઓગાળતા તે સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ બનાવે છે.
\(Na_2O_{2(s)} + 2H_2O_{(l)} \rightarrow 2NaOH_{(aq)} + H_2O_{2(aq)}\)
In simple words:
(i) જ્યારે સોડિયમ ધાતુ પાણીમાં જાય છે, ત્યારે તે ઝડપથી પ્રતિક્રિયા કરીને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન ગેસ બનાવે છે.
(ii) જ્યારે સોડિયમ ધાતુને વધુ હવા સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે ઑક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ બનાવે છે.
(iii) જ્યારે સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ પાણીમાં ઓગળે છે, ત્યારે તે સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ બનાવે છે.

Exam Tip: For these reaction-based questions, accurately recall the products and write balanced chemical equations. Pay close attention to reaction conditions such as "excess air" or "heating" as they can affect the products formed.

 

Question 26. નીચે દર્શાવેલા દરેક અવલોકનો માટે તમારું સ્પષ્ટીકરણ જણાવો:
(i) જલીય દ્રાવણોમાં આલ્કલી ધાતુ આયનોની ગતિશીલતાનો \( \text{Li}^+ < \text{Na}^+ < \text{K}^+ < \text{Rb}^+ < \text{Cs}^+ \) હોય છે.
(ii) લિથિયમ એક માત્ર આલ્કલી ધાતુ છે જે સીધું નાઇટ્રાઇડ સંયોજન બનાવે છે.
(iii) \( \text{M}^{2+}_{\text{(aq)}} + 2\text{e}^- \rightarrow \text{M}_{\text{(s)}} \) (જ્યાં, \( \text{M} = \text{Ca, Sr} \) અને \( \text{Ba} \)) માટે \( \text{E}^{\circ} \) લગભગ અચળ છે.
Answer:
(i) સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં પરમાણુનું કદ વધવાથી આયનીય કદ પણ વધે છે. \( \text{Li}^+ < \text{Na}^+ < \text{K}^+ < \text{Rb}^+ < \text{Cs}^+ \). જેટલું આયનનું કદ નાનું તેટલી પાણીમાં દ્રાવ્યતા વધુ હોય છે. પાણીમાં દ્રાવ્યતાના ઊતરતા ક્રમ મુજબ \( \text{Li}^+ > \text{Na}^+ > \text{K}^+ > \text{Rb}^+ > \text{Cs}^+ \). જેટલું જલીય આયનનું કદ વધુ તેટલી આયોનિક ગતિશીલતા ઓછી આથી આયોનિક ગતિશીલતાનો ચઢતો ક્રમ \( \text{Li}^+ < \text{Na}^+ < \text{K}^+ < \text{Rb}^+ < \text{Cs}^+ \) થાય છે.
(ii) લિથિયમ સીધો જ નાઇટ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને લિથિયમ નાઇટ્રાઇડ બનાવે છે જ્યારે આ સમૂહના અન્ય તત્ત્વો તે બનાવતા નથી. આનું કારણ એ છે કે \( \text{Li}^+ \) કદમાં ખૂબ જ નાનો છે આથી \( \text{N}_2^{3-} \) સાથે નાઇટ્રાઇડ બનાવવા માટે સૌથી વધુ યોગ્ય છે. છૂટી પડતી લેટિસ ઊર્જા વધુ હોવાથી \( \text{N}_2^{3-} \) આયન બનવા માટે જરૂરી ઊર્જા તેમાંથી મળી રહે છે.
(iii) \( \text{M}^{2+}/\text{M} \) પ્રકારના કોઈપણ વિદ્યુત ધ્રુવનો વિદ્યુત ધ્રુવ પોટેન્શિયલ ત્રણ પરિબળો પર આધાર રાખે છે. તે છે: આયનીકરણ ઊર્જા, જલીયકરણ એન્થાલ્પી અને બાષ્પીભવન એન્થાલ્પી. આ ત્રણેય પરિબળોની મિશ્ર અસર \( \text{Ca, Sr} \) અને \( \text{Ba} \) માટે લગભગ સમાન હોય છે. આથી તેમના \( \text{E}^{\circ} \)ના મૂલ્યો અચળ હોય છે.
In simple words: The explanation for each observation lies in the properties of alkali metals and alkaline earth metals. For ion mobility, smaller hydrated ions move faster. Lithium's small size allows it to form nitrides directly. The constant \( \text{E}^{\circ} \) for \( \text{M}^{2+}/\text{M} \) elements is due to the combined effect of ionization energy, hydration enthalpy, and atomization enthalpy being similar for them.

Exam Tip: For explaining trends, always link the observation to fundamental properties like atomic size, ionic charge, and hydration energy, and mention any specific exceptions or unique behaviors of certain elements.

 

Question 27. સમજાવો.
(i) \( \text{Na}_2\text{CO}_3 \) નું દ્રાવણ શા માટે આલ્કલાઇન હોય છે ?
(ii) આલ્કલી ધાતુઓને તેમના સંગલિત (fused) ક્લોરાઇડ સંયોજનોના વિદ્યુતવિભાજનથી શા માટે મેળવવામાં આવે છે ?
(iii) પોટેશિયમ કરતાં સોડિયમ શા માટે વધુ ઉપયોગી છે ?
Answer:
(i) સોડિયમ કાર્બોનેટને જ્યારે પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે ત્યારે સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ અને સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ (પ્રબળ બેઇઝ) મળતું હોવાથી પરિણામી દ્રાવણ બેઝિક હોય છે. \( \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NaHCO}_3 + \text{NaOH} \).
(ii) આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો પ્રબળ રિડક્શનકર્તા હોવાથી તેમનો ઑક્સાઇડમાંથી રાસાયણિક રિડક્શન દ્વારા આલ્કલી ધાતુ બનાવી શક્ય નથી. વિનિમય પ્રક્રિયા દ્વારા પણ તેઓ બનાવવા શક્ય નથી કારણ કે આ તત્ત્વો પ્રબળ વિદ્યુત ધનમય છે. તેમના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુતવિભાજન કરીને પણ ધાતુ મેળવી શકાતી નથી, કારણ કે મળતી ધાતુ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. આ બધી મુશ્કેલીઓને કારણે તેમના ક્લોરાઇડના પિગલિત દ્રાવણમાંથી તે મેળવવામાં આવે છે.
(iii) રુધિર પ્લાઝમા અને કોષની આસપાસ આવેલા અવકાશીય પ્રવાહીમાં સોડિયમ આયન મુખ્યત્વે પ્રાપ્ત થાય છે. પોટેશિયમ આયન કોષદ્રવ્યમાં વચ્ચે રહેલા હોય છે. સોડિયમ આયન ચેતાકોષના સંકેત વહનમાં, કોષદીવાલની વચ્ચે પાણીના પ્રવાહને ફરતું રાખવા તથા શર્કરા અને એમિનો ઍસિડના વહનમાં ઉપયોગી છે. તેથી પોટેશિયમ કરતાં સોડિયમ વધુ ઉપયોગી છે.
In simple words: Sodium carbonate makes a solution alkaline because it produces sodium hydroxide, a strong base, upon dissolving. Alkali metals are extracted through fused chloride electrolysis due to their high reactivity and tendency to react with water. Sodium is more useful than potassium because it plays crucial roles in nerve signaling, water balance, and nutrient transport in the body.

Exam Tip: For each sub-part, clearly state the chemical principle or biological role. For (i), mention hydrolysis and base formation. For (ii), explain reactivity and the challenges of other extraction methods. For (iii), highlight specific physiological functions of sodium over potassium.

 

Question 28. નીચે દર્શાવેલા સંયોજનો વચ્ચે થતી પ્રક્રિયા માટેના સમતોલિત સમીકરણો લખો:
(i) \( \text{Na}_2\text{O}_2 \) અને પાણી
(ii) \( \text{KO}_2 \) અને પાણી
(iii) \( \text{Na}_2\text{O} \) અને \( \text{CO}_2 \)
Answer:
(i) \( 2\text{Na}_2\text{O}_2\text{(s)} + 2\text{H}_2\text{O}\text{(l)} \rightarrow 4\text{NaOH}\text{(s)} + \text{O}_2\text{(aq)} \)
(ii) \( 2\text{KO}_2\text{(s)} + 2\text{H}_2\text{O}\text{(l)} \rightarrow 2\text{KOH}\text{(aq)} + \text{H}_2\text{O}_2\text{(aq)} + \text{O}_2\text{(g)} \)
(iii) \( \text{Na}_2\text{O}\text{(s)} + \text{CO}_2\text{(g)} \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 \)
In simple words: These are balanced chemical equations showing how sodium peroxide, potassium superoxide, and sodium oxide react with water or carbon dioxide, forming various products like sodium hydroxide, oxygen, potassium hydroxide, and sodium carbonate.

Exam Tip: Always ensure chemical equations are balanced for both atoms and charge. Recognize common reactions of metal oxides and peroxides with water and carbon dioxide.

 

Question 29. નીચે દર્શાવલા અવલોકનોને તમે કેવી રીતે સમજાવશો ?
(i) \( \text{BeO} \) પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે પણ \( \text{BeSO}_4 \) પાણીમાં દ્રાવ્ય છે.
(ii) \( \text{BaO} \) પાણીમાં દ્રાવ્ય છે પણ \( \text{BaSO}_4 \) પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે.
(iii) \( \text{KI} \) કરતાં \( \text{LiI} \) ઇથેનોલમાં વધુ દ્રાવ્ય છે.
Answer:
(i) \( \text{BeO} \) પાણીમાં લગભગ અદ્રાવ્ય છે જ્યારે \( \text{BeSO}_4 \) પાણીમાં દ્રાવ્ય છે. \( \text{Be}^{2+} \) એ ઊંચી ધ્રુવીભવન ક્ષમતા ધરાવતો નાનો ધન આયન છે જ્યારે \( \text{O}^{2-} \) નાનો ઋણ આયન છે. તેથી \( \text{BeO} \) બનતી વખતે છૂટી પડતી લેટિસ ઊર્જા ખૂબ જ ઊંચી હોય છે. જ્યારે તેને પાણીમાં દ્રાવ્ય કરવામાં આવે ત્યારે છૂટી પડતી જલીયકરણ ઊર્જા તે ઊંચી લેટિસ ઊર્જાને ઉપરવટ થવા માટે પૂરતી નથી. જ્યારે બીજી બાજુ \( \text{Be}^{2+} \) આયન સરળતાથી \( \text{SO}_4^{2-} \) આયનનું ધ્રુવીભવન કરે છે અને અસ્થાયી \( \text{BeSO}_4 \) બનાવે છે. જેને લેટાઇસ ઊર્જા વધુ ન હોવાથી સરળતાથી પાણીમાં દ્રાવ્ય થાય છે.
(ii) \( \text{BaO} \) પાણીમાં દ્રાવ્ય છે પણ \( \text{BaSO}_4 \) પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે. \( \text{Ba}^{2+} \) મોટો ધન આયન છે અને \( \text{O}^{2-} \) નાનો ઋણ આયન છે. તેથી પરિણામે \( \text{BaO} \) અસ્થાયી છે. આને કારણે \( \text{BaO} \) બને ત્યારે છૂટી પડતી લેટિસ ઊર્જા વધુ હોતી નથી. તેથી તે જલીયકરણ ઊર્જા દ્વારા સરળતાથી ઉપરવટ થાય છે તેથી \( \text{BaO} \) પાણીમાં દ્રાવ્ય છે. જ્યારે \( \text{BaSO}_4 \) માં \( \text{Ba}^{2+} \) અને \( \text{SO}_4^{2-} \) બંને આયનોના કદ વધુ હોવાથી તેમની લેટિસ ઊર્જા વધુ હોય છે તેથી તે પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે.
(iii) \( \text{KI} \) કરતાં \( \text{LiI} \) ઇથેનોલમાં વધુ દ્રાવ્ય છે. નાના કદને કારણે લિથિયમ આયનની ધ્રુવીભવન ક્ષમતા પોટૅશિયમ આયન કરતાં વધુ છે. તેથી તે \( \text{K}^+ \) આયનની સાપેક્ષે \( \text{I}^- \) ના વિદ્યુતવાદળનું ધ્રુવીભવન વધુ પ્રમાણમાં કરે છે. તેથી \( \text{KI} \) કરતાં \( \text{LiI} \) માં વધુ સહસંયોજક લક્ષણ જોવા મળે છે તેથી \( \text{LiI} \) ઇથેનોલમાં દ્રાવ્ય છે.
In simple words: Beryllium oxide is insoluble because its high lattice energy isn't overcome by hydration energy, but beryllium sulfate is soluble because its lattice energy is lower. Barium oxide is soluble due to lower lattice energy compared to hydration energy, but barium sulfate is insoluble due to high lattice energy from large ion sizes. Lithium iodide is more soluble in ethanol than potassium iodide because lithium's small size leads to greater polarization and more covalent character.

Exam Tip: When discussing solubility, always compare lattice energy and hydration energy. For covalent character, consider Fajan's rules, especially cation size and polarizing power.

 

Question 30. કઈ આલ્કલી ધાતુનું ગલનબિંદુ સૌથી નીચું છે ?
(a) Na
(b) K
(c) Rb
(d) Cs
Answer: (d) Cs
In simple words: As you go down the alkali metal group, the atomic size gets larger, and the bonding energy decreases. Cesium (Cs) has the largest atomic size, so it has the lowest melting point among them.

Exam Tip: Remember that melting points of alkali metals decrease down the group due to weaker metallic bonding as atomic size increases.

 

Question 31. નીચેના પૈકી કઈ આલ્કલી ધાતુ જળયુક્ત ક્ષારો આપે છે ?
(a) Li
(b) Na
(c) K
(d) Cs
Answer: (a) Li
In simple words: Lithium (Li) gives hydrated salts because its ion is the smallest among all alkali metals. This small size gives it high charge density and polarizing power, causing it to strongly attract water molecules, forming hydrated compounds like \( \text{LiCl} \cdot 2\text{H}_2\text{O} \).

Exam Tip: Recall that smaller ions with higher charge densities tend to form hydrated salts more readily due to stronger hydration forces.

 

Question 32. નીચેના પૈકી કયું આલ્કલાઇન અર્થધાતુ કાર્બોનેટ સંયોજન ઉષ્મીય રીતે સૌથી વધુ સ્થાયી છે ?
(a) \( \text{MgCO}_3 \)
(b) \( \text{CaCO}_3 \)
(c) \( \text{SrCO}_3 \)
(d) \( \text{BaCO}_3 \)
Answer: (d) BaCO3
In simple words: The thermal stability of alkaline earth metal carbonates increases as the size of the positive ion in the carbonate increases. Barium (Ba) has the largest ionic size among the options, so \( \text{BaCO}_3 \) is the most thermally stable.

Exam Tip: Remember that for alkaline earth metal carbonates, thermal stability increases down the group due to the larger cation size stabilizing the larger carbonate anion.

 

GSEB Class 11 Chemistry S- વિભાગના તત્ત્વો NCERT Exemplar Questions

I. બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (પ્રકાર - I)

 

Question 1. આલ્કલી ધાતુઓ નીચા ગલનબિંદુ ધરાવે છે. જો ઓરડાનું તાપમાન \( 30^{\circ} \text{C} \) સુધી વધે, તો નીચેનાં પૈકી કઈ આલ્કલી ધાતુ પીગળવાની આશા રાખી શકાય ?
(A) Na
(B) K
(C) Rb
(D) Cs
Answer: (D) Cs
In simple words: Cesium (Cs) has a very low melting point, around \( 29^{\circ} \text{C} \) or 302 K. This means if the room temperature increases to \( 30^{\circ} \text{C} \), cesium metal is expected to melt because its melting point is below this temperature.

Exam Tip: Remember the general trend of melting points for alkali metals – they decrease down the group. Cesium has the lowest melting point, making it easily melt at slightly above room temperature.

 

Question 2. આલ્કલી ધાતુઓ પાણી સાથે ઉગ્ર પ્રક્રિયા કરી હાઇડ્રોક્સાઇડ અને ડાયહાઇડ્રોજન બનાવે છે. નીચેની આલ્કલી ધાતુઓ પૈકી કઈ પાણી સાથે ઉગ્ર પ્રક્રિયા કરશે નહિ ?
(A) Li
(B) Na
(C) K
Answer: (A) Li
In simple words: Lithium (Li) reacts less vigorously with water compared to sodium (Na) and potassium (K), even though it has a very negative reduction potential. This is because lithium's strong bonding and high energy requirements for melting, vaporization, and ionization slow down the reaction rate, making it milder.

Exam Tip: While thermodynamic values predict a strong reaction, kinetic factors (like activation energy and bond strength) can influence the actual reaction speed. Lithium's strong metallic bonding and high ionization energy explain its less vigorous reaction with water.

 

Question 3. ધાતુની રિડક્શનકર્તા તરીકે ક્ષમતા વિવિધ પરિબળો પર આધાર રાખે છે. કયું પરિબળ Liને જલીય દ્રાવણમાં પ્રબળતમ્ રિડક્શનકર્તા બનાવે છે તે સૂચવો :
(A) ઊર્ધ્વપાતન એન્થાલ્પી
(B) આયનીકરણ એન્થાલ્પી
(C) જલીયકરણ એન્થાલ્પી
(D) ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી
Answer: (C) જલીયકરણ એન્થાલ્પી
In simple words: The standard reduction potential (\( \text{E}^{\circ}_{\text{RP}} \)) measures an element's tendency to release electrons in an aqueous solution. Lithium has the most negative \( \text{E}^{\circ}_{\text{RP}} \) value because its extremely high hydration enthalpy, due to its very small \( \text{Li}^+ \) ion, significantly offsets the energy required for atomization and ionization, making it a powerful reducing agent in water.

Exam Tip: For elements like lithium, understand that while ionization energy is high, the exceptionally high hydration energy of the small \( \text{Li}^+ \) ion compensates for it, leading to a very negative standard reduction potential in aqueous solutions.

 

Question 4. ધાતુ કાર્બોનેટને ગરમ કરતાં વિઘટન પામી ધાતુ ઑક્સાઇડ તથા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ આપે છે. નીચેનાં ધાતુ કાર્બોનેટ પૈકી કયું સૌથી વધુ ઉષ્મીય સ્થાયી છે :
(A) \( \text{MgCO}_3 \)
(B) \( \text{CaCO}_3 \)
(C) \( \text{SrCO}_3 \)
(D) \( \text{BaCO}_3 \)
Answer: (D) BaCO3
In simple words: The thermal stability of alkaline earth metal carbonates increases as the size of the metal cation increases down the group. Barium carbonate (\( \text{BaCO}_3 \)) is the most thermally stable because the larger \( \text{Ba}^{2+} \) ion better stabilizes the larger carbonate ion, resulting in a higher lattice energy that resists decomposition.

Exam Tip: For thermal stability of carbonates, remember that larger cations stabilize larger anions more effectively, leading to increased stability down a group.

 

Question 5. કયું કાર્બોનેટ હવામાં અસ્થાયી છે અને તેનું વિઘટન અટકાવવા \( \text{CO}_2 \) ના વાતાવરણમાં રાખવામાં આવે છે :
(A) \( \text{BeCO}_3 \)
(B) \( \text{MgCO}_3 \)
(C) \( \text{CaCO}_3 \)
(D) \( \text{BaCO}_3 \)
Answer: (A) BeCO3
In simple words: Beryllium carbonate (\( \text{BeCO}_3 \)) is thermally unstable in air and decomposes readily. It is kept in a \( \text{CO}_2 \) atmosphere to prevent its breakdown into beryllium oxide (\( \text{BeO} \)) and \( \text{CO}_2 \). This instability arises from the strong polarizing effect of the small \( \text{Be}^{2+} \) ion on the large carbonate ion.

Exam Tip: Recall that smaller cations have a greater polarizing power, leading to increased covalent character and reduced thermal stability for carbonates. Beryllium, being the smallest, exhibits this effect most strongly.

 

Question 6. ધાતુઓ બેઝિક હાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવે છે. નીચેના ધાતુ હાઇડ્રોક્સાઇડ પૈકી કયું સૌથી ઓછું બેઝિક છે ?
(A) \( \text{Mg(OH)}_2 \)
(B) \( \text{Ca(OH)}_2 \)
(C) \( \text{Sr(OH)}_2 \)
(D) \( \text{Ba(OH)}_2 \)
Answer: (A) Mg(OH)2
In simple words: The basic nature of alkaline earth metal hydroxides increases as you go down the group. Magnesium hydroxide (\( \text{Mg(OH)}_2 \)) is the least basic because its solubility in water is lower. Solubility is determined by the balance between lattice energy and hydration energy; \( \text{Mg(OH)}_2 \) has a higher lattice energy and lower negative enthalpy of solution compared to other hydroxides in the group.

Exam Tip: Remember that for hydroxides of alkaline earth metals, basicity and solubility generally increase down the group due to increasing ionic size and decreasing lattice energy relative to hydration energy. Beryllium hydroxide and magnesium hydroxide are exceptions, being less soluble and less basic.

 

Question 7. સમૂહ-2ના કેટલાક ધાતુ હેલાઇડ સહસંયોજક તથા કાર્બનિક દ્રાવકોમાં દ્રાવ્ય હોય છે. નીચેનાં પૈકી ઇથેનોલમાં દ્રાવ્ય ધાતુ હેલાઇડ છે :
(A) \( \text{BeCl}_2 \)
(B) \( \text{MgCl}_2 \)
(C) \( \text{CaCl}_2 \)
(D) \( \text{SrCl}_2 \)
Answer: (A) BeCl2
In simple words: Beryllium chloride (\( \text{BeCl}_2 \)) is soluble in ethanol because it possesses significant covalent character. This covalent nature arises from beryllium's small ionic size and high effective nuclear charge, which allows it to polarize the chloride ions more strongly. Among the alkaline earth metal chlorides, \( \text{BeCl}_2 \) is the most covalent.

Exam Tip: Remember Fajan's rules: smaller cations with higher charge densities lead to greater covalent character. This explains why beryllium halides are more covalent and soluble in organic solvents like ethanol compared to other alkaline earth metal halides.

 

Question 8. આલ્કલી ધાતુઓની આયનીકરણ એન્થાલ્પીનો ઘટતો ક્રમ છે :
(A) \( \text{Na} > \text{Li} > \text{K} > \text{Rb} \)
(B) \( \text{Rb} < \text{Na} < \text{K} < \text{Li} \)
(C) \( \text{Li} > \text{Na} > \text{K} > \text{Rb} \)
(D) \( \text{K} < \text{Li} < \text{Na} < \text{Rb} \)
Answer: (C) Li > Na > K > Rb
In simple words: As you move down the alkali metal group from Lithium (Li) to Rubidium (Rb), the value of ionization enthalpy generally decreases. This is because the atomic size increases, and the valence electrons are held less strongly by the nucleus, making them easier to remove. Therefore, the decreasing order is \( \text{Li} > \text{Na} > \text{K} > \text{Rb} \).

Exam Tip: Remember that ionization enthalpy generally decreases down a group due to increasing atomic size and enhanced shielding effect, making it easier to remove the outermost electron.

 

Question 9. ધાતુ હેલાઇડની દ્રાવ્યતા તેમના સ્વભાવ, લેટિસ એન્થાલ્પી તથા તેમનાં આયનોની જલીયકરણ એન્થાલ્પી પર આધારિત છે. આલ્કલી ધાતુઓના ફ્લોરાઇડ પૈકી \( \text{LiF} \) ની પાણીમાં દ્રાવ્યતા સૌથી ઓછી હોવાનું કારણ છે :
(A) લિથિયમ ફ્લોરાઇડનો આયનીય સ્વભાવ
(B) ઊંચી લેટિસ એન્થાલ્પી
(C) લિથિયમ આયનની ઊંચી જલીયકરણ એન્થાલ્પી
(D) લિથિયમ આયનની નીચી જલીયકરણ એન્થાલ્પી
Answer: (B) ઊંચી લેટિસ એન્થાલ્પી
In simple words: The solubility of metal halides in water depends on their nature, lattice enthalpy, and hydration enthalpy. Lithium fluoride (\( \text{LiF} \)) has the lowest solubility among alkali metal fluorides because it has an exceptionally high lattice energy. This high energy is due to the small sizes of both \( \text{Li}^+ \) and \( \text{F}^- \) ions, which form very strong electrostatic attractions, making it difficult for water to separate them.

Exam Tip: For salts with very small cations and anions (like LiF), lattice energy is often the dominant factor determining solubility. High lattice energy makes the compound very stable and difficult to dissolve, even if hydration energy is also significant.

 

Question 10. ઉભયગુણી હાઇડ્રોક્સાઇડ આલ્કલી તેમજ ઍસિડ બંને સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. નીચેના સમૂહ-2ના ધાતુ હાઇડ્રોક્સાઇડ પૈકી કયું સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાં દ્રાવ્ય છે ?
(A) \( \text{Be(OH)}_2 \)
(B) \( \text{Mg(OH)}_2 \)
(C) \( \text{Ca(OH)}_2 \)
(D) \( \text{Ba(OH)}_2 \)
Answer: (A) Be(OH)2
In simple words: Beryllium hydroxide (\( \text{Be(OH)}_2 \)) is an amphoteric hydroxide, meaning it reacts with both acids and bases. It can dissolve in strong bases like sodium hydroxide (\( \text{NaOH} \)) to form a beryllate complex, \( \text{Na}_2\text{Be(OH)}_4 \). This behavior is unique among group 2 hydroxides, as others are primarily basic.

Exam Tip: Remember that beryllium is the only alkaline earth metal that forms an amphoteric hydroxide. Amphoteric substances react with both acids and bases. Write down the reaction equations to show its amphoteric nature clearly.

 

Question 11. સોડિયમ કાર્બોનેટના સંશ્લેષણમાં, એમોનિયાની પુનઃપ્રાપ્તિ \( \text{NH}_4\text{Cl} \) ની \( \text{Ca(OH)}_2 \) સાથે પ્રક્રિયા કરીને કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયામાં મળતી આડ-નીપજ છે :
(A) \( \text{CaCl}_2 \)
(B) \( \text{NaCl} \)
(C) \( \text{NaOH} \)
(D) \( \text{NaHCO}_3 \)
Answer: (A) CaCl2
In simple words: In the Solvay process for making sodium carbonate, ammonia (\( \text{NH}_3 \)) is recovered by reacting ammonium chloride (\( \text{NH}_4\text{Cl} \)) with calcium hydroxide (\( \text{Ca(OH)}_2 \)). The balanced chemical equation for this recovery step is \( 2\text{NH}_4\text{Cl} + \text{Ca(OH)}_2 \rightarrow 2\text{NH}_3 + \text{CaCl}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \). From this reaction, calcium chloride (\( \text{CaCl}_2 \)) is formed as a byproduct.

Exam Tip: Understand the overall steps of the Solvay process, especially the ammonia recovery step, and identify all reactants and products, including byproducts like calcium chloride.

 

Question 12. જ્યારે પ્રવાહી એમોનિયામાં સોડિયમ ઓગાળવામાં આવે ત્યારે, ઘેરા વાદળી રંગનું દ્રાવણ પ્રાપ્ત થાય છે. દ્રાવણના રંગનું કારણ છે :
(A) એમોનિયાકૃત ઇલેક્ટ્રૉન
(B) સોડિયમ આયન
(C) સોડિયમ એમાઇડ
(D) એમોનિયાકૃત સોડિયમ આયન
Answer: (A) એમોનિયાકૃત ઇલેક્ટ્રૉન
In simple words: When alkali metals like sodium dissolve in liquid ammonia, they form a deep blue solution. This blue color is caused by the presence of ammoniated electrons, \( \text{e}^{-}(\text{NH}_3)_y \). These electrons absorb energy in the red region of the visible spectrum and emit blue light, giving the solution its characteristic color.

Exam Tip: Remember that the distinctive deep blue color of alkali metal solutions in liquid ammonia is solely due to ammoniated electrons. As the solution becomes more concentrated, the color changes to bronze due to the formation of electron clusters.

 

Question 14. 'મૃત બળેલું પ્લાસ્ટર' એટલે....
(A) \( \text{CaSO}_4 \)
(B) \( \text{CaSO}_4 \cdot \frac{1}{2}\text{H}_2\text{O} \)
(C) \( \text{CaSO}_4 \cdot 2\text{H}_2\text{O} \)
(D) \( \text{CaSO}_4 \cdot 2\text{H}_2\text{O} \)
Answer: (A) CaSO4
In simple words: "Dead burnt plaster" refers to anhydrous calcium sulfate (\( \text{CaSO}_4 \)). It is formed when gypsum (\( \text{CaSO}_4 \cdot 2\text{H}_2\text{O} \)) is heated to very high temperatures, around \( 1100^{\circ} \text{C} \). Unlike Plaster of Paris, dead burnt plaster loses its setting properties because it absorbs water very slowly.

Exam Tip: Differentiate between gypsum (\( \text{CaSO}_4 \cdot 2\text{H}_2\text{O} \)), Plaster of Paris (\( \text{CaSO}_4 \cdot \frac{1}{2}\text{H}_2\text{O} \)), and dead burnt plaster (\( \text{CaSO}_4 \)), paying attention to their water content and setting properties.

 

Question 15. ફોડેલા ચૂનાનું પાણીમાં આલંબન ઓળખાય છે :
(A) ચૂનાનું પાણી
(B) કળીચૂનો
(C) દૂધિયો ચૂનો
(D) ફોડેલા ચૂનાનું જલીય દ્રાવણ
Answer: (C) દૂધિયો ચૂનો
In simple words: Slaked lime, which is calcium hydroxide (\( \text{Ca(OH)}_2 \)), forms a colloidal suspension in water. This milky white suspension is commonly known as 'milk of lime' or દૂધિયો ચૂનો. When allowed to settle, the clear supernatant liquid is called 'lime water'.

Exam Tip: Clearly distinguish between quicklime (\( \text{CaO} \)), slaked lime (\( \text{Ca(OH)}_2 \)), milk of lime (colloidal suspension of \( \text{Ca(OH)}_2 \)), and lime water (clear solution of \( \text{Ca(OH)}_2 \)).

 

Question 16. નીચેનાં તત્ત્વો પૈકી કયું ડાયહાઇડ્રોજન સાથે પ્રત્યક્ષ ગરમ કરવાથી હાઇડ્રાઇડ બનાવશે નહિ ?
(A) Be
(B) Mg
(C) Sr
(D) Ba
Answer: (A) Be
In simple words: Beryllium (Be) does not directly react with dihydrogen (\( \text{H}_2 \)) upon heating to form beryllium hydride (\( \text{BeH}_2 \)). Unlike other alkaline earth metals, \( \text{BeH}_2 \) is prepared indirectly through the reaction of beryllium chloride (\( \text{BeCl}_2 \)) with lithium aluminium hydride (\( \text{LiAlH}_4 \)).

Exam Tip: Remember that beryllium exhibits anomalous behavior due to its small size and high electronegativity. Its hydride cannot be formed by direct reaction with \( \text{H}_2 \), unlike other group members.

 

Question 17. સોડાએશનું સૂત્ર છે :
(A) \( \text{Na}_2\text{CO}_3 \cdot 10\text{H}_2\text{O} \)
(B) \( \text{Na}_2\text{CO}_3 \cdot 2\text{H}_2\text{O} \)
(C) \( \text{Na}_2\text{CO}_3 \cdot \text{H}_2\text{O} \)
(D) \( \text{Na}_2\text{CO}_3 \)
Answer: (D) Na2CO3
In simple words: "Soda ash" is the common name for anhydrous sodium carbonate (\( \text{Na}_2\text{CO}_3 \)). It is obtained by heating washing soda (\( \text{Na}_2\text{CO}_3 \cdot 10\text{H}_2\text{O} \)) above \( 373 \text{ K} \), which removes all its water of crystallization, leaving a white, water-free powder.

Exam Tip: Distinguish between washing soda (decahydrate) and soda ash (anhydrous form) based on their water content and properties. Remember the temperature at which washing soda becomes anhydrous.

 

Question 18. ગરમ કરતાં ઈંટ જેવી લાલ જ્યોત તથા વિઘટન પામી ઑક્સિજન અને કથ્થઇ રંગનો વાયુ આપતો પદાર્થ કયો છે ?
(A) મૅગ્નેશિયમ નાઇટ્રેટ
(B) કૅલ્શિયમ નાઇટ્રેટ
(C) બેરિયમ નાઇટ્રેટ
(D) સ્ટ્રૉન્શિયમ નાઇટ્રેટ
Answer: (B) કૅલ્શિયમ નાઇટ્રેટ
In simple words: Calcium nitrate (\( \text{Ca(NO}_3\text{)}_2 \)) gives a characteristic brick-red flame when heated. Upon thermal decomposition, it breaks down into calcium oxide (\( \text{CaO} \)), oxygen (\( \text{O}_2 \)), and brown nitrogen dioxide gas (\( \text{NO}_2 \)). This process is represented by the equation \( 2\text{Ca(NO}_3\text{)}_2 \rightarrow 2\text{CaO} + 4\text{NO}_2 + \text{O}_2 \).

Exam Tip: Remember the flame colors for alkaline earth metals: Calcium (brick red), Strontium (crimson red), and Barium (apple green). Also, recall the thermal decomposition products of metal nitrates, especially the formation of brown \( \text{NO}_2 \) gas.

 

Question 19. \( \text{Ca(OH)}_2 \) માટે નીચેનાં વિધાનો પૈકી કયું સાચું છે ?
(A) તે બ્લીચિંગ પાઉડરની બનાવટમાં વપરાય છે.
(B) તે આછા વાદળી રંગનો ઘન છે.
(C) તે ચેપનાશક ગુણધર્મ ધરાવતું નથી.
(D) તે સિમેન્ટના ઉત્પાદનમાં વપરાય છે.
Answer: (A) તે બ્લીચિંગ પાઉડરની બનાવટમાં વપરાય છે.
In simple words: Calcium hydroxide (\( \text{Ca(OH)}_2 \)), also known as slaked lime, is used in the manufacturing of bleaching powder. The reaction involves passing chlorine gas through slaked lime: \( 2\text{Ca(OH)}_2 + 2\text{Cl}_2 \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{Ca(OCl)}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \), where \( \text{Ca(OCl)}_2 \) is bleaching powder.

Exam Tip: Know the industrial applications of common compounds like calcium hydroxide. Remember its reaction with chlorine to produce bleaching powder, a key disinfectant and oxidizing agent.

 

Question 20. મકાન ધોળવામાં વપરાય છે. A નું રાસાયણિક સૂત્ર શું છે ?
(A) \( \text{Ca(HCO}_3\text{)}_2 \)
(B) \( \text{CaO} \)
(C) \( \text{Ca(OH)}_2 \)
(D) \( \text{CaCO}_3 \)
Answer: (C) Ca(OH)2
In simple words: Calcium hydroxide (\( \text{Ca(OH)}_2 \)), also known as slaked lime, is commonly used for whitewashing buildings. It is a milky solution that reacts with carbon dioxide in the air to form calcium carbonate, creating a hard, shiny finish.

Exam Tip: Identify the chemical formula for slaked lime, which is calcium hydroxide. Understand its role in whitewashing, including the reaction with atmospheric carbon dioxide.

 

Question 21. કૅલ્શિયમ, બેરિયમ અને સ્ટ્રોન્શિયમનાં હેલાઇડનાં હાઇડ્રેટ સંયોજનો દા.ત., \( \text{CaCl}_2 \cdot 6\text{H}_2\text{O} \), \( \text{BaCl}_2 \cdot 2\text{H}_2\text{O} \), \( \text{SrCl}_2 \cdot 2\text{H}_2\text{O} \) નું નિર્જલીકરણ ગરમ કરીને કરી શકાય છે. આ પદાર્થોને હવામાં રાખી મૂકતા ભેજવાળા (ભીના) થઈ જાય છે. નીચેનાં વિધાનો પૈકી કયું આ હેલાઇડ સંયોજનો માટે સાચું છે ?
(A) નિર્જલીકરણકર્તા તરીકે વર્તે છે.
(B) હવામાંથી ભેજનું શોષણ કરી શકે છે.
(C) કૅલ્શિયમથી બેરિયમ તરફ જતાં હાઇડ્રેટ બનાવવાની વૃત્તિ ઘટે છે.
(D) ઉપરનાં બધાં જ
Answer: (D) ઉપરનાં બધાં જ
In simple words: The halides of calcium, strontium, and barium, such as \( \text{CaCl}_2 \cdot 6\text{H}_2\text{O} \), are hygroscopic, meaning they absorb moisture from the air and become damp. They can also act as dehydrating agents, and their tendency to form hydrates generally decreases from calcium to barium. Therefore, all the given statements are correct.

Exam Tip: Understand the hygroscopic nature of many metal halides, their use as dehydrating agents, and the trend in hydration tendency within a group (decreasing with increasing ionic size).

 

II. બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (પ્રકાર - II)

 

Question 1. ધાત્વીય તત્ત્વોનું વર્ણન તેમના પ્રમાણિત વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ, ગલન એન્થાલ્પી, પરમાણ્વીય કદ ઇત્યાદિ દ્વારા કરવામાં આવે છે. નીચેના પૈકી કયા ગુણધર્મો દ્વારા આલ્કલી ધાતુઓનું લાક્ષણિકીકરણ કરવામાં આવે છે ?
(A) ઊંચું ઉત્કલનબિંદુ
(B) ઊંચો ઋણ પ્રમાણિત વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ
(C) ઊંચી ઘનતા
(D) મોટું પરમાણ્વીય કદ
Answer: (B) ઊંચો ઋણ પ્રમાણિત વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ, (D) મોટું પરમાણ્વીય કદ
In simple words: Alkali metals are characterized by their large atomic size and highly negative standard electrode potentials. They have a single \( \text{s} \) electron that is easily removed, making them strong reducing agents and giving them very negative electrode potentials. Also, being the first members of their respective periods, they possess the largest atomic radii. Their boiling points are low, not high, and their densities are also low, not high.

Exam Tip: Recall the key characteristic trends of alkali metals: large atomic radii, low ionization energies, low electronegativity, low melting/boiling points, low densities, and highly negative standard electrode potentials, indicating strong reducing power.

 

Question 2. સોડિયમનાં કેટલાક સંયોજનો ઉદ્યોગોમાં ઉપયોગી છે. નીચેનામાંથી કયાં સંયોજનો કાપડ ઉદ્યોગમાં વપરાય છે ?
(a) Na2CO3
(b) NaHCO3
(c) NaOH
(d) NaCl
Answer: (a) Na2CO3, (c) NaOH
In simple words: NaOH નો ઉપયોગ રેયૉન બનાવવા માટે થાય છે. Na₂CO₃ નો ઉપયોગ કપડાં સાફ કરવા માટેના પાઉડર બનાવવા માટે થાય છે.

Exam Tip: Explain the use of each given compound in the textile industry to gain full marks.

 

Question 3. નીચે પૈકીનાં કયાં સંયોજનો પાણીમાં ઝડપથી ઓગળે છે ?
(a) BeSO4
(b) MgSO4
(c) BaSO4
(d) SrSO4
Answer: (a) BeSO4, (b) MgSO4
In simple words: પાણીમાં આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વોની દ્રાવ્યતા Be થી Ba તરફ જતા ઓછી થાય છે. BeSO₄ અને MgSO₄ ઝડપથી ઓગળે છે, જ્યારે BaSO₄ બિલકુલ ઓગળતું નથી.

Exam Tip: Remember the solubility trend of alkaline earth metal sulfates in water; it decreases down the group.

 

Question 4. ઝિયોલાઇટ, સોડિયમ ઍલ્યુમિનિયમ સિલિકેટનો હાયડ્રેટ છે જેની કઠિન પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે ત્યારે, નીચે પૈકી કયા આયન/આયનો સાથે સોડિયમ આયનોનો વિનિમય થાય છે ?
(a) H+ આયનો
(b) Mg²+ આયનો
(c) Ca²+ આયનો
(d) \( \mathrm{SO}_4^{2-} \) – आयनो
Answer: (b) Mg²+ આયનો, (c) Ca²+ આયનો
In simple words: ઝિયોલાઇટ રીતનો ઉપયોગ કઠિન પાણીને નરમ કરવા માટે થાય છે. સોડિયમ ઝિયોલાઇટ અથવા સોડિયમ એલ્યુમિનો સિલિકેટ (\( \mathrm{Na}_2\mathrm{Al}_2\mathrm{SiO}_3 \cdot \mathrm{x} \mathrm{H}_2\mathrm{O} \)) આ માટે ઉપયોગી છે. તેમાં \( \mathrm{Ca}^{2+} \) અને \( \mathrm{Mg}^{2+} \) આયનોને \( \mathrm{Na}^+ \) આયનો વડે બદલવાનો વિશિષ્ટ ગુણ હોય છે.

Exam Tip: Understand that zeolites exchange their sodium ions for calcium and magnesium ions present in hard water to soften it.

 

Question 5. આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વોના ક્લોરાઇડ જલીયકરણ પામે છે. નીચેના પૈકી કયું જલીયકરણનું સાચું સૂત્ર ઓળખો :
(a) BaCl2 2H2O
(b) BaCl2.4H2O
(c) CaCl2 · 6H2O
(d) SrCl2 · 4H2O
Answer: (a) BaCl2 2H2O, (c) CaCl2 · 6H2O
In simple words: આલ્કલાઇન અર્થધાતુ ક્લોરાઇડ વિવિધ પ્રમાણમાં પાણી શોષે છે. પાણી શોષવાનું પ્રમાણ Mg થી Ba તરફ જતા ઓછું થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, \( \mathrm{MgCl}_2 \cdot 6\mathrm{H}_2\mathrm{O} \), \( \mathrm{CaCl}_2 \cdot 6\mathrm{H}_2\mathrm{O} \), \( \mathrm{BaCl}_2 \cdot 2\mathrm{H}_2\mathrm{O} \), \( \mathrm{SrCl}_2 \cdot 2\mathrm{H}_2\mathrm{O} \).

Exam Tip: Learn the specific hydration numbers for common alkaline earth metal chlorides, as they vary down the group.

 

Question 6. નીચેનામાંથી સાચાં વિધાનો પસંદ કરો :
(a) બેરિલિયમની સપાટી પર ઑક્સાઇડનું આવરણ હોવાથી તે ઍસિડ વડે ઝડપથી અસર પામતું નથી.
(b) Be²+ની જલીયકરણ એન્થાલ્પી તેની લેટિસ એન્થાલ્પી કરતાં વધારે હોવાથી બેરિલિયમ સલ્ફેટ પાણીમાં ઝડપથી ઓગળે છે.
(c) બેરિલિયમ ચાર કરતાં વધુ સવર્ગ આંક દર્શાવે છે.
(d) બેરિલિયમ ઑક્સાઇડ સ્વભાવે સંપૂર્ણ ઍસિડિક છે.
Answer: (a) બેરિલિયમની સપાટી પર ઑક્સાઇડનું આવરણ હોવાથી તે ઍસિડ વડે ઝડપથી અસર પામતું નથી., (b) Be²+ની જલીયકરણ એન્થાલ્પી તેની લેટિસ એન્થાલ્પી કરતાં વધારે હોવાથી બેરિલિયમ સલ્ફેટ પાણીમાં ઝડપથી ઓગળે છે.
In simple words: બેરિલિયમ, તેના વિકર્ણ સંબંધને કારણે એલ્યુમિનિયમ જેવું વર્તન દર્શાવે છે. તે ધાતુની સપાટી પર ખૂબ જ મજબૂત ઑક્સાઇડ સ્તર બનાવે છે. \( \mathrm{BeSO}_4 \) પાણીમાં સહેલાઈથી ઓગળી જાય છે, કારણ કે તેની જલીયકરણ એન્થાલ્પી ઊંચી છે. બેરિલિયમનો સવર્ગ આંક ક્યારેય ચારથી વધારે હોતો નથી. \( \mathrm{BeO} \) એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ (\( \mathrm{Al}_2\mathrm{O}_3 \)) ની જેમ ઉભયગુણધર્મી છે. બેરિલિયમનું અસામાન્ય વર્તન તેના નાના કદ અને ઊંચી વિદ્યુતઋણતાને કારણે થાય છે. આ બે ગુણધર્મો \( \mathrm{Be}^{2+} \) ની ધ્રુવીભવન ક્ષમતાને ખૂબ જ વધારે છે, જે \( \mathrm{Al}^{3+} \) ની ધ્રુવીભવન ક્ષમતા સમાન બને છે. આમ, Be અને Al વચ્ચે વિકર્ણ સંબંધ જોવા મળે છે. ધ્રુવીભવન ક્ષમતા = (આયનીય વીજભાર) / (આયનીય ત્રિજ્યા)².

Exam Tip: Remember beryllium's diagonal relationship with aluminum due to similar charge/radius ratios, which explains its anomalous properties.

 

Question 7. લિથિયમની અનિયમિત વર્તણૂક માટે નીચેનાં પૈકી કયાં કારણો સાચાં છે ?
(a) તેના પરમાણુનું અપવાદરૂપ નાનું કદ
(b) તેની ઊંચી ધ્રુવીયભવન શક્તિ
(c) તેની જલીયકરણની માત્રા ઊંચી છે
(d) અપવાદરૂપ નીચી આયનીકરણ એન્થાલ્પી
Answer: (a) તેના પરમાણુનું અપવાદરૂપ નાનું કદ, (b) તેની ઊંચી ધ્રુવીયભવન શક્તિ
In simple words: લિથિયમ આલ્કલી ધાતુઓના સામાન્ય ગુણધર્મો ધરાવે છે, પરંતુ કેટલાક ગુણધર્મોમાં તે અન્ય આલ્કલી ધાતુઓથી જુદું પડે છે. લિથિયમના આ અસામાન્ય ગુણધર્મો તેના અતિ નાના કદ અને તેના ધન આયનના નાના કદને કારણે જોવા મળે છે. તેના ખૂબ જ નાના કદ અને ઊંચા કેન્દ્રીય વીજભારને કારણે, લિથિયમ અન્ય ઋણ આયનો પર અન્ય આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો કરતાં વધુ ધ્રુવીયકરણ અસર કરે છે.

Exam Tip: The small size and high polarizing power of lithium and its ion are key to understanding its anomalous behavior and diagonal relationship.

 

Question 1. જલીય દ્રાવણમાં લિથિયમની રિડક્શનકર્તા તરીકેની પ્રબળતાનો અહેવાલ તમે કેવી રીતે આપશો ?
Answer: પાણીના દ્રાવણમાં લિથિયમની મજબૂત રિડ્યુસિંગ ક્ષમતા તેના વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ દ્વારા સમજી શકાય છે. વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ એ પાણીના દ્રાવણમાં તત્ત્વની ઇલેક્ટ્રોન છોડવાની ક્ષમતા દર્શાવે છે. તે મુખ્યત્વે નીચેના ત્રણ પરિબળો પર આધારિત છે:
(i) \( \mathrm{Li}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{Li}(\mathrm{g}) \) (ઉર્ધ્વપાતન એન્થાલ્પી)
(ii) \( \mathrm{Li}(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{Li}^+(\mathrm{g}) + \mathrm{e}^- \) (આયનીકરણ એન્થાલ્પી)
(iii) \( \mathrm{Li}^+(\mathrm{g}) + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow \mathrm{Li}^+(\mathrm{aq}) \) + જલીયકરણ એન્થાલ્પી.
નાના આયનીય કદને કારણે લિથિયમની જલીયકરણ એન્થાલ્પી ખૂબ ઊંચી હોય છે. બધા આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોમાં લિથિયમની આયનીકરણ એન્થાલ્પી સૌથી વધારે હોય છે. પરંતુ, તેની જલીયકરણ એન્થાલ્પી આયનીકરણ એન્થાલ્પી કરતાં પણ વધુ મહત્ત્વની છે. તેથી, તેની ઊંચી જલીયકરણ એન્થાલ્પીને લીધે પાણીના દ્રાવણમાં લિથિયમની રિડ્યુસિંગ ક્ષમતા સૌથી વધારે હોય છે.
In simple words: લિથિયમની પાણીમાં રહેલી શક્તિશાળી ઘટાડવાની ક્ષમતા તેના ઇલેક્ટ્રિક પોટેન્શિયલ પર આધાર રાખે છે, જે દર્શાવે છે કે તે પાણીમાં ઇલેક્ટ્રોન કેટલી સરળતાથી ગુમાવે છે. આ ક્ષમતા ત્રણ વસ્તુઓ પર આધાર રાખે છે: તેને વાયુમાં બદલવાની ઊર્જા, ઇલેક્ટ્રોન છોડવાની ઊર્જા અને પાણી સાથે જોડાવાની ઊર્જા. લિથિયમનું કદ નાનું હોવાથી, તે પાણી સાથે જોડાવા માટે ઘણી ઊર્જા છોડે છે, જે ઇલેક્ટ્રોન છોડવા માટે જરૂરી ઊર્જા કરતાં પણ વધારે હોય છે, તેથી તે પાણીમાં ખૂબ જ સારો રિડ્યુસિંગ એજન્ટ બને છે.

Exam Tip: Remember that lithium's exceptional reducing power in aqueous solution is primarily due to its very high hydration enthalpy, which compensates for its high ionization enthalpy.

 

Question 2. આલ્કલી ધાતુઓને હવામાં ગરમ કરતાં તે જુદાં-જુદાં ઑક્સાઇડ બનાવે છે. Li, Na અને K દ્વારા બનતા ઑક્સાઇડ જણાવો.
Answer: સમૂહમાં ઉપરથી નીચે જઈએ તેમ પરમાણુનું કદ વધે છે અને ઓક્સિજન પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયા પણ વધે છે. તેથી, લિથિયમ ફક્ત લિથિયમ ઓક્સાઇડ બનાવે છે. સોડિયમ મુખ્યત્વે સોડિયમ પેરોક્સાઇડ (\( \mathrm{Na}_2\mathrm{O}_2 \)) બનાવે છે, સાથે થોડી માત્રામાં સોડિયમ ઓક્સાઇડ પણ બને છે. પોટેશિયમ ફક્ત પોટેશિયમ સુપરઓક્સાઇડ (\( \mathrm{KO}_2 \)) બનાવે છે.
In simple words: સમૂહમાં નીચે જતાં પરમાણુનું કદ મોટું થાય છે અને ઓક્સિજન સાથેની પ્રતિક્રિયા વધે છે. લિથિયમ ફક્ત સાદો ઓક્સાઇડ બનાવે છે. સોડિયમ મુખ્યત્વે પેરોક્સાઇડ અને થોડો સાદો ઓક્સાઇડ બનાવે છે. પોટેશિયમ ફક્ત સુપરઓક્સાઇડ બનાવે છે.

Exam Tip: Be aware of the different types of oxides formed by alkali metals when heated in air (Li forms normal oxide, Na forms peroxide, K, Rb, Cs form superoxides) and relate it to the increasing size of the metal cation.

 

Question 3. નીચેની પ્રક્રિયાઓ પૂર્ણ કરો :
(i) \( \mathrm{O}_2^{2-} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow \)
(ii) \( \mathrm{O}_2^- + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow \)
Answer:
(i) પેરોક્સાઇડ આયન પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ (\( \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 \)) બનાવે છે.
\( \mathrm{O}_2^{2-} + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow 2\mathrm{OH}^- + \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 \)
(ii) સુપરઓક્સાઇડ આયન પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને \( \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 \) અને \( \mathrm{O}_2 \) બનાવે છે.
\( 2\mathrm{O}_2^- + 2\mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow 2\mathrm{OH}^- + \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 + \mathrm{O}_2 \)
In simple words: (i) પેરોક્સાઇડ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ બનાવે છે. (ii) સુપરઓક્સાઇડ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને ઓક્સિજન ગેસ બનાવે છે.

Exam Tip: Remember that peroxides react with water to form hydrogen peroxide, while superoxides react with water to form hydrogen peroxide and oxygen gas.

 

Question 4. લિથિયમના કેટલાક ગુણધર્મો મેગ્નેશિયમ જેવા છે. આવા બે ગુણધર્મો જણાવો તથા આ સામ્યતાનાં કારણો આપો.
Answer: લિથિયમ મેગ્નેશિયમ સાથે સમાનતા દર્શાવે છે કારણ કે તેમના વિદ્યુતભાર અને કદનો ગુણોત્તર Mg જેવો જ છે. Li અને Mg વચ્ચેની આ સમાનતાને વિકર્ણ સંબંધ કહેવાય છે. સામાન્ય રીતે, આવર્ત કોષ્ટકમાં તત્ત્વોના ગુણધર્મો તેમના સમૂહમાં બદલાય છે, પરંતુ વિકર્ણ સંબંધ ધરાવતા તત્ત્વોમાં તેનાથી વિપરીત ગુણધર્મો જોવા મળે છે.
(1) સહસંયોજક ગુણધર્મોને કારણે Li અને Mg ના ક્લોરાઇડ આલ્કોહોલ અને પિરિડીનમાં ઓગળી શકે છે.
(2) લિથિયમ અને મેગ્નેશિયમના કાર્બોનેટને ગરમ કરતા તેઓ તૂટીને \( \mathrm{CO}_2 \) ગેસ છોડે છે.
\( \mathrm{Li}_2\mathrm{CO}_3 \rightarrow \mathrm{Li}_2\mathrm{O} + \mathrm{CO}_2 \)
\( \mathrm{MgCO}_3 \rightarrow \mathrm{MgO} + \mathrm{CO}_2 \)
In simple words: લિથિયમ અને મેગ્નેશિયમ વચ્ચે વિકર્ણ સંબંધ છે કારણ કે તેમના ચાર્જ અને કદનો ગુણોત્તર લગભગ સરખો છે. આના કારણે તેમની વચ્ચે કેટલાક ગુણધર્મો સમાન હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, તેમના ક્લોરાઇડ કાર્બનિક દ્રાવકોમાં ઓગળે છે અને તેમના કાર્બોનેટ ગરમ કરવાથી વિઘટન પામીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ છોડે છે.

Exam Tip: Focus on the diagonal relationship between Li and Mg, noting similarities like the covalent character of their chlorides and the thermal decomposition of their carbonates.

 

Question 5. ઉભયગુણી ઑક્સાઇડ તથા પાણીમાં દ્રાવ્ય સલ્ફેટ બનાવતા સમૂહ-2ના તત્ત્વનું નામ આપો.
Answer: સમૂહ-2નું તત્વ બેરિલિયમ છે, જે ઉભયગુણી ઓક્સાઇડ બનાવે છે અને તેનો સલ્ફેટ પાણીમાં ઓગળી શકે છે. બેરિલિયમ ઓક્સાઇડ (\( \mathrm{BeO} \)) બનાવે છે. અન્ય આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વોના ઓક્સાઇડ મૂળભૂત ગુણધર્મ ધરાવે છે, જ્યારે \( \mathrm{BeO} \) ઉભયગુણી છે. તે એસિડ અને બેઝ બંને સાથે પ્રક્રિયા કરી શકે છે.
\( \mathrm{Al}_2\mathrm{O}_3 + 2\mathrm{NaOH} \rightarrow 2\mathrm{NaAlO}_2 + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \)
\( \mathrm{Al}_2\mathrm{O}_3 + 6\mathrm{HCl} \rightarrow 2\mathrm{AlCl}_3 + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O} \)
બેરિલિયમ સલ્ફેટ એક સફેદ ઘન પદાર્થ છે જે પાણીયુક્ત ક્ષાર તરીકે સ્ફટિકીકૃત થાય છે (\( \mathrm{BeSO}_4 \cdot 4\mathrm{H}_2\mathrm{O} \)). તેના સમૂહમાં સૌથી વધુ જલીયકરણ ઊર્જાને કારણે \( \mathrm{BeSO}_4 \) પાણીમાં સરળતાથી ઓગળી જાય છે. \( \mathrm{BeSO}_4 \) ની જલીયકરણ એન્થાલ્પી તેની લેટિસ એન્થાલ્પી કરતાં વધારે હોય છે. તેથી તે તરત જ ઓગળી જાય છે.
In simple words: સમૂહ-2માં બેરિલિયમ એવું તત્ત્વ છે જે ઉભયગુણી ઓક્સાઇડ બનાવે છે અને તેનો સલ્ફેટ પાણીમાં ઓગળે છે. બેરિલિયમ ઓક્સાઇડ એસિડ અને બેઝ બંને સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. બેરિલિયમ સલ્ફેટ પાણીમાં સારી રીતે ઓગળી શકે છે કારણ કે તેની પાણી સાથે જોડાવાની ઊર્જા ખૂબ વધારે હોય છે.

Exam Tip: Identify beryllium as the element that forms an amphoteric oxide and a water-soluble sulfate, explaining these properties through its small size and high charge density.

 

Question 6. નીચેનાં વલણોની ચર્ચા કરો :
(i) સમૂહ-2નાં તત્ત્વોનાં કાર્બોનેટની ઉષ્મીય સ્થિરતા
(ii) સમૂહ-2નાં તત્ત્વોનાં ઓક્સાઇડનો સ્વભાવ અને દ્રાવ્યતા.
Answer:
(i) બધા જ આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો કાર્બોનેટ બનાવે છે. ગરમ કરવાથી આ બધા કાર્બોનેટ તૂટીને ધાતુના ઓક્સાઇડ અને \( \mathrm{CO}_2 \) ગેસ આપે છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે જઈએ તેમ (Be થી Ba સુધી) તેમના કાર્બોનેટની સ્થિરતા વધે છે. તેથી ક્રમ છે: \( \mathrm{BeCO}_3 < \mathrm{MgCO}_3 < \mathrm{CaCO}_3 < \mathrm{SrCO}_3 < \mathrm{BaCO}_3 \). \( \mathrm{BeCO}_3 \) અસ્થિર છે અને ફક્ત \( \mathrm{CO}_2 \) વાતાવરણમાં જ સ્થિર રહી શકે છે. બંધ પાત્રમાં, આ કાર્બોનેટના વિઘટનની પ્રક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવી હોય છે: \( \mathrm{BeCO}_3 \rightleftharpoons \mathrm{BeO} + \mathrm{CO}_2 \). તેથી, બનતા ઓક્સાઇડની સ્થિરતા જેટલી વધુ હોય, તેટલી તેના કાર્બોનેટની સ્થિરતા ઓછી હોય છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે જતાં ઓક્સાઇડની સ્થિરતા ઘટે છે. એટલે કે, વધુ સ્થિર \( \mathrm{BeO} \) અસ્થિર \( \mathrm{BeCO}_3 \) બનાવે છે.
In simple words: (i) બધા આલ્કલાઇન અર્થધાતુના કાર્બોનેટ ગરમ કરવાથી ઓક્સાઇડ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ બનાવે છે. સમૂહમાં નીચે જતાં કાર્બોનેટની ગરમી પ્રત્યેની સ્થિરતા વધે છે. બેરિલિયમ કાર્બોનેટ અસ્થિર છે અને તે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ વાતાવરણમાં જ સ્થિર રહી શકે છે.

Exam Tip: Relate the thermal stability of alkaline earth metal carbonates to the polarizing power of the cation: smaller cations have higher polarizing power, leading to less stable carbonates.

Answer:
(ii) બધા જ આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો MO સૂત્રવાળા ઓક્સાઇડ બનાવે છે. તેમની ઊંચી લેટિસ ઊર્જાને કારણે આ ઓક્સાઇડ ખૂબ જ સ્થિર હોય છે અને તેનો ઉપયોગ ગરમી-પ્રતિરોધક પદાર્થ તરીકે થાય છે. બેરિલિયમ ઓક્સાઇડ (\( \mathrm{BeO} \)) મુખ્યત્વે સહસંયોજક છે, જ્યારે અન્ય બધા ઓક્સાઇડ આયનીય છે. જેમ જેમ ધન આયનનું કદ વધે છે તેમ તેમ તેમની લેટિસ ઊર્જા ઓછી થાય છે. આ ઓક્સાઇડ મૂળભૂત ગુણધર્મ ધરાવે છે, અને આ મૂળભૂત ગુણધર્મ \( \mathrm{BeO} \) થી \( \mathrm{BaO} \) તરફ જતા વધે છે (આયનીય ગુણધર્મ વધવાને કારણે). \( \mathrm{BeO} \) ઉભયગુણધર્મી છે, તેથી તે એસિડ અને બેઝ બંને સાથે પ્રક્રિયા કરીને ક્ષાર આપે છે. \( \mathrm{BeO} \) અને \( \mathrm{MgO} \) સિવાયના આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વોના ઓક્સાઇડ પાણીમાં ઓગળીને હાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવે છે અને પુષ્કળ ઊર્જા છોડે છે. \( \mathrm{BeO} \) અને \( \mathrm{MgO} \) ની ઊંચી લેટિસ ઊર્જાને કારણે તેઓ પાણીમાં ઓગળતા નથી.
In simple words: (ii) બધા આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો MO સૂત્રવાળા ઓક્સાઇડ બનાવે છે જે ખૂબ સ્થિર હોય છે. બેરિલિયમ ઓક્સાઇડ સિવાયના બધા આયનીય હોય છે. આ ઓક્સાઇડ મૂળભૂત ગુણધર્મ ધરાવે છે જે સમૂહમાં નીચે જતાં વધે છે. બેરિલિયમ ઓક્સાઇડ ઉભયગુણધર્મી છે. બેરિલિયમ અને મેગ્નેશિયમના ઓક્સાઇડ પાણીમાં ઓગળતા નથી કારણ કે તેમની લેટિસ ઊર્જા ખૂબ ઊંચી હોય છે.

Exam Tip: Compare the nature (ionic/covalent, basic/amphoteric) and solubility of alkaline earth metal oxides, highlighting how these properties change down the group and explaining the exceptions for BeO and MgO.

 

Question 7. BeSO4 અને MgSO4 પાણીમાં ઝડપથી દ્રાવ્ય થાય છે. જ્યારે CaSO4, SrSO4 અને BaSO4 અદ્રાવ્ય છે. શા માટે?
Answer: મોટા સલ્ફેટ આયનને લીધે આલ્કલાઇન અર્થધાતુ સલ્ફેટની લેટિસ ઊર્જા લગભગ સમાન રહે છે. તેથી, તેમની દ્રાવ્યતા જલીયકરણ એન્થાલ્પી પર નિર્ભર કરે છે, જે સમૂહમાં નીચે જતાં ઓછી થાય છે. \( \mathrm{Be}^{2+} \) અને \( \mathrm{Mg}^{2+} \) ની જલીયકરણ એન્થાલ્પી તેમની લેટિસ એન્થાલ્પી કરતાં ઘણી વધારે હોવાથી, તેમના સલ્ફેટ પાણીમાં ઓગળી જાય છે. બીજી બાજુ, \( \mathrm{Ca}^{2+} \), \( \mathrm{Sr}^{2+} \) અને \( \mathrm{Ba}^{2+} \) ની જલીયકરણ એન્થાલ્પી તેમની લેટિસ એન્થાલ્પી કરતાં વધારે હોતી નથી, તેથી તેઓ પાણીમાં ઓગળતા નથી.
In simple words: આલ્કલાઇન અર્થધાતુના સલ્ફેટની દ્રાવ્યતા જલીયકરણ ઊર્જા પર આધાર રાખે છે. બેરિલિયમ અને મેગ્નેશિયમના સલ્ફેટ પાણીમાં સહેલાઈથી ઓગળે છે કારણ કે તેમની જલીયકરણ ઊર્જા લેટિસ ઊર્જા કરતાં વધુ હોય છે. કેલ્શિયમ, સ્ટ્રોન્શિયમ અને બેરિયમના સલ્ફેટ પાણીમાં ઓગળતા નથી કારણ કે તેમની જલીયકરણ ઊર્જા લેટિસ ઊર્જા જેટલી નથી હોતી.

Exam Tip: Explain the solubility trend of alkaline earth metal sulfates by comparing their hydration enthalpy with lattice enthalpy: for smaller cations (\( \mathrm{Be}^{2+} \), \( \mathrm{Mg}^{2+} \)), hydration enthalpy dominates, leading to solubility.

 

Question 7. આલ્કલી ધાતુઓનાં બધાં જ સંયોજનો પાણીમાં સહેલાઈથી દ્રાવ્ય છે, પણ લિથિયમનાં સંયોજનો કાર્બનિક દ્રાવકોમાં વધુ દ્રાવ્ય છે. સમજાવો.
Answer: બધા જ આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોમાં \( \mathrm{Li}^+ \) નું કદ સૌથી નાનું હોય છે અને તેની ધ્રુવીભવન ક્ષમતા ખૂબ ઊંચી હોય છે. આ બે મુખ્ય કારણો તેની સહસંયોજક ગુણધર્મ માટે જવાબદાર છે (ફજાનનો નિયમ). અન્ય આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના સંયોજનો આયનીય હોય છે અને પાણીમાં સહેલાઈથી ઓગળી શકે છે. લિથિયમના સંયોજનો પ્રમાણમાં સહસંયોજક હોવાથી, તેઓ આલ્કોહોલ અને અન્ય કાર્બનિક દ્રાવકોમાં વધુ ઓગળી શકે છે.
In simple words: લિથિયમનું કદ નાનું હોવાથી અને તેની ધ્રુવીભવન શક્તિ વધારે હોવાથી, તેના સંયોજનોમાં સહસંયોજક ગુણધર્મ વધારે હોય છે (ફજાનનો નિયમ). અન્ય આલ્કલી ધાતુઓના સંયોજનો આયનીય હોય છે અને પાણીમાં ઓગળે છે. લિથિયમના સંયોજનો સહસંયોજક હોવાથી તે કાર્બનિક દ્રાવકોમાં વધુ દ્રાવ્ય હોય છે.

Exam Tip: Recall Fajan's rules to explain why lithium compounds exhibit more covalent character (due to small cation size and high polarizing power), making them soluble in organic solvents, unlike other alkali metal compounds.

 

Question 8. સોલ્વે પ્રક્રિયામાં (\( \mathrm{NH}_4 \)_2CO3) ના દ્રાવણ સાથે સોડિયમ ક્લોરાઇડની પ્રક્રિયાથી આપણે સીધું જ સોડિયમ કાર્બોનેટ મેળવી શકીએ ? સમજાવો.
Answer: ના, સોલ્વે પ્રક્રિયામાં \( (\mathrm{NH}_4)_2\mathrm{CO}_3 \) અને \( \mathrm{NaCl} \) ની સીધી પ્રક્રિયાથી સોડિયમ કાર્બોનેટ મેળવી શકાતો નથી. કારણ કે આ પ્રક્રિયામાં બનતી નીપજ \( \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3 \) અને \( \mathrm{NH}_4\mathrm{Cl} \) બંને પાણીમાં ખૂબ જ દ્રાવ્ય હોય છે: \( (\mathrm{NH}_4)_2\mathrm{CO}_3 + 2\mathrm{NaCl} \rightleftharpoons \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3 + 2\mathrm{NH}_4\mathrm{Cl} \). તેથી સંતુલન આગળ વધતું નથી. આ કારણોસર, સોલ્વે પદ્ધતિમાં \( (\mathrm{NH}_4)_2\mathrm{CO}_3 \) અને \( \mathrm{NaCl} \) ની સીધી પ્રક્રિયા દ્વારા \( \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3 \) મેળવી શકાતું નથી.
In simple words: ના, \( \mathrm{NH}_4\mathrm{HCO}_3 \) અને \( \mathrm{NaCl} \) સીધી રીતે પ્રતિક્રિયા કરીને \( \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3 \) બનાવતા નથી કારણ કે બનેલી બંને નીપજ (\( \mathrm{Na}_2\mathrm{CO}_3 \) અને \( \mathrm{NH}_4\mathrm{Cl} \)) પાણીમાં સહેલાઈથી ઓગળી જાય છે. તેથી, પ્રક્રિયા સંતુલનમાં આગળ વધતી નથી.

Exam Tip: Understand why direct reaction of ammonium carbonate and sodium chloride doesn't yield sodium carbonate in the Solvay process – the products are highly soluble, preventing precipitation.

 

Question 9. \( \mathrm{O}_2^{-} \) આયનનું લુઈસ બંધારણ લખો અને પ્રત્યેક ઑક્સિજન પરમાણુની ઑક્સિડેશન અવસ્થા શોધો. આ આયનમાં ઑક્સિજનની સરેરાશ ઑક્સિડેશન અવસ્થા કેટલી છે ?
Answer: \( \mathrm{O}_2^{-} \) આયનનું લુઈસ બંધારણ: \( \mathrm{O}=\mathrm{O} \). આ આયનમાં, એક ઓક્સિજન પરમાણુ પર કોઈ વિદ્યુતભાર નથી અને તેના પર 6 વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન છે, તેથી તેનો ઓક્સિડેશન આંક શૂન્ય છે. બીજા ઓક્સિજન પરમાણુ પર -1 નો વિદ્યુતભાર છે અને તેના પર 7 વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન છે, તેથી તેનો ઓક્સિડેશન આંક -1 છે. આથી, દરેક ઓક્સિજન પરમાણુનો સરેરાશ ઓક્સિડેશન આંક \( -\frac{1}{2} \) થાય છે. ગણતરી: \( \mathrm{O}_2^{-} \) = \( 2\mathrm{x} = -1 \implies \mathrm{x} = -\frac{1}{2} \).
In simple words: \( \mathrm{O}_2^{-} \) આયનનું લુઈસ બંધારણ \( \mathrm{O}=\mathrm{O} \) છે. આ આયનમાં, એક ઓક્સિજનનો ઓક્સિડેશન આંક 0 અને બીજાનો -1 છે. તેથી, દરેક ઓક્સિજન પરમાણુનો સરેરાશ ઓક્સિડેશન આંક \( -\frac{1}{2} \) હોય છે.

Exam Tip: When drawing Lewis structures for polyatomic ions, remember to account for the overall charge and assign formal charges to determine oxidation states. The average oxidation state can be fractional.

 

Question 10. બેરિલિયમ અને મેગ્નેશિયમ શા માટે જ્યોતને રંગ આપતા નથી ?
Answer: બેરિલિયમ અને મેગ્નેશિયમ સિવાયના બધા જ આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો બન્સન જ્યોતમાં ચોક્કસ રંગ આપે છે. ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત થવા અને નીચા ઊર્જા સ્તરમાં પાછા ફરવા માટે અલગ-અલગ ઊર્જાની જરૂર પડે છે, અને તે મુજબ વિવિધ રંગો જોવા મળે છે. Be અને Mg તેમના નાના કદને કારણે તેમના ઇલેક્ટ્રોનને ખૂબ જ મજબૂત રીતે પકડી રાખે છે (તેમના ઊંચા અસરકારક ન્યુક્લિયર ચાર્જને કારણે). તેથી, તેમને ઉત્તેજિત કરવા માટે ઘણી વધારે ઊર્જા જોઈએ છે. આ ઊર્જા જ્યોત દ્વારા આપી શકાતી નથી. આથી, તેઓ જ્યોત કસોટીમાં કોઈ રંગ આપતા નથી.
In simple words: બેરિલિયમ અને મેગ્નેશિયમ જ્યોત કસોટીમાં રંગ આપતા નથી કારણ કે તેમના ઇલેક્ટ્રોન ખૂબ નાના હોય છે અને પરમાણુ સાથે મજબૂત રીતે જોડાયેલા હોય છે. તેથી, તેમને ઉત્તેજિત કરવા માટે ખૂબ વધારે ઊર્જાની જરૂર પડે છે, જે જ્યોત આપી શકતી નથી.

Exam Tip: The absence of flame coloration by Be and Mg is due to their small size and high ionization energies, which require too much energy to excite their electrons to higher energy levels.

 

Question 11. વાયુ તેમજ ઘન અવસ્થામાં BeCl₂ અણુનું બંધારણ કયું છે ?
Answer: બેરિલિયમ ક્લોરાઇડ (\( \mathrm{BeCl}_2 \)) ઘન અને વાયુ અવસ્થામાં અલગ-અલગ રચનાઓ ધરાવે છે. ઘન અવસ્થામાં, \( \mathrm{BeCl}_2 \) એક પોલિમર સાંકળ જેવી રચના બનાવે છે. તેમાં, દરેક Be પરમાણુ અન્ય ચાર Cl પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ હોય છે. તેમાંથી બે Cl પરમાણુ સહસંયોજક બંધથી જોડાય છે, જ્યારે અન્ય બે Cl પરમાણુ સંકલન સહસંયોજક બંધથી જોડાય છે, જેના પરિણામે લાંબી સેતુ રચના બને છે.

Answer: 1200 K તાપમાને બાષ્પ અવસ્થામાં તે મોનોમર તરીકે જોવા મળે છે, જેની દ્વિધ્રુવી ચાકમાત્રા શૂન્ય હોય છે. પરંતુ, 1200 K થી ઓછા તાપમાને તે બાષ્પ અવસ્થામાં દ્વિઅણુ તરીકે હાજર હોય છે.

Answer:
In simple words: બેરિલિયમ ક્લોરાઇડ ઘન અવસ્થામાં લાંબી સાંકળ જેવી રચના બનાવે છે, જ્યાં બેરિલિયમ પરમાણુ ચાર ક્લોરિન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલા હોય છે. ઊંચા તાપમાને (1200 K) તે વાયુ અવસ્થામાં સીધો અણુ (\( \mathrm{Cl-Be-Cl} \)) હોય છે. નીચા તાપમાને (1200 K થી ઓછા) તે બે અણુઓ જોડાઈને એક દ્વિઅણુ બનાવે છે.

Exam Tip: Remember the different structures of \( \mathrm{BeCl}_2 \) in solid (polymeric chain), gaseous at high temperature (monomer, linear), and gaseous at lower temperature (dimer, bridged).

 

IV. જોડકાં પ્રકારના પ્રશ્નો

 

Question 1. કૉલમ – Iમાં આપેલાં તત્ત્વોને કૉલમ – IIમાં દર્શાવેલા ગુણધર્મો સાથે જોડો :
Column I
(a) Li
(b) Na
(c) Ca
(d) Ba
Column II
(1) અદ્રાવ્ય સલ્ફેટ
(2) પ્રબળતમ્ મોનોઍસિડિક બેઇઝ
(3) આલ્કલી ધાતુઓમાં સૌથી ઋણ \( \mathrm{E}^\circ \) મૂલ્ય
(4) અદ્રાવ્ય ઓકઝેલેટ
(5) બાહ્ય ઇલેક્ટોનીય-રચના \( 6\mathrm{s}^2 \)
Answer: (a) – 3, (b) – 2, (c) – 4, (d) – 1, 5
(a) Li – બધા જ આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોમાં સૌથી વધુ ઋણ \( \mathrm{E}^0 \) મૂલ્ય ધરાવે છે (ખૂબ વધારે જલીયકરણ ઊર્જાને કારણે \( \mathrm{E}^0 \) મૂલ્ય વધુ ઋણ બને છે).
(b) Na – પ્રબળ મોનોએસિડિક બેઝ છે (આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓ કરતાં વધુ એસિડિક હોય છે. LiOH સહસંયોજક ગુણધર્મ ધરાવે છે.)
(c) Ca – અદ્રાવ્ય ઓક્સલેટ (કેલ્શિયમ ઓક્સલેટ પાણીમાં ઓગળતું નથી).
(d) Ba – અદ્રાવ્ય સલ્ફેટ (ધન આયનનું કદ વધવાથી જલીયકરણ ઊર્જા ઘટે છે). બાહ્યતમ ઇલેક્ટ્રોન રચના \( 6\mathrm{s}^2 \).
In simple words: (a) લિથિયમમાં સૌથી વધુ ઋણ \( \mathrm{E}^\circ \) મૂલ્ય હોય છે. (b) સોડિયમ એક મજબૂત મોનોએસિડિક બેઝ છે. (c) કેલ્શિયમ એક અદ્રાવ્ય ઓક્સલેટ બનાવે છે. (d) બેરિયમ અદ્રાવ્ય સલ્ફેટ બનાવે છે અને તેની બાહ્યતમ ઇલેક્ટ્રોન રચના \( 6\mathrm{s}^2 \) હોય છે.

Exam Tip: Memorize the characteristic properties and electronic configurations of alkali and alkaline earth metals for effective matching.

 

Question 2. કૉલમ – Iમાં આપેલાં સંયોજનો કૉલમ-IIમાં આપેલા તેમના ઉપયોગો સાથે જોડો :
Column I
(a) CaCO3
(b) Ca(OH)2
(c) CaO
(d) CaSO4
Column II
(1) દંતચિકિત્સા, આભૂષણો
(2) કોસ્ટિક સોડામાંથી સોડિયમ કાર્બોનેટનું ઉત્પાદન
(3) ઉચ્ચ ગુણવત્તાયુક્ત કાગળોનું ઉત્પાદન
(4) દીવાલો ધોળવામાં
Answer: (a) – 3, (b) – 4, (c) – 2, (d) – 1
(a) \( \mathrm{CaCO}_3 \) – ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા કાગળ બનાવવા માટે.
(b) \( \mathrm{Ca(OH)}_2 \) – દીવાલોને સફેદ રંગ કરવા માટે.
(c) \( \mathrm{CaO} \) – કોસ્ટિક સોડામાંથી સોડિયમ કાર્બોનેટ બનાવવા માટે.
(d) \( \mathrm{CaSO}_4 \) – દાંતના ઈલાજ અને ઘરેણાં બનાવવા માટે.
In simple words: (a) કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો ઉપયોગ ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા કાગળ બનાવવામાં થાય છે. (b) કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનો ઉપયોગ દીવાલો ધોળવામાં થાય છે. (c) કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ કોસ્ટિક સોડામાંથી સોડિયમ કાર્બોનેટ બનાવવા માટે થાય છે. (d) કેલ્શિયમ સલ્ફેટનો ઉપયોગ દાંતના ઈલાજ અને આભૂષણો બનાવવામાં થાય છે.

Exam Tip: Learn the industrial and common uses of important calcium compounds to answer matching type questions accurately.

 

Question 3. કૉલમ – Iમાં આપેલાં તત્ત્વોને કૉલમ – IIમાં તેમના વડે મળતા જ્યોતના રંગ સાથે જોડો :
Column I
(a) Cs
(b) Na
(c) K
(d) Ca
(e) Sr
(f) Ba
Column II
(1) સફરજન જેવો લીલો
(2) જાંબલી
(3) ઈંટ જેવો લાલ
(4) પીળો
(5) કિરમજી લાલ
(6) વાદળી
Answer: (a) – 6, (b) – 4, (c) – 2, (d) – 3, (e) – 5, (f) – 1
જ્યોત કસોટીમાં ચોક્કસ રંગ આપતા તત્ત્વો નીચે મુજબ છે:
(a) Cs \( \rightarrow \) વાદળી
(b) Na \( \rightarrow \) પીળો
(c) K \( \rightarrow \) જાંબલી
(d) Ca \( \rightarrow \) ઈંટ જેવો લાલ
(e) Sr \( \rightarrow \) કિરમજી લાલ
(f) Ba \( \rightarrow \) સફરજન જેવો લીલો.
સંયોજનમાં ધાતુના ઇલેક્ટ્રોન ગતિ કરે છે, તેના દ્વારા જ્યોતમાં રંગ જોવા મળે છે. ઇલેક્ટ્રોનની આ ગતિ (ઉત્તેજન અને સંક્રમણ) માટે ઊર્જાની જરૂર પડે છે. દરેક પરમાણુની મૂળભૂત અવસ્થા અને ઉત્તેજિત અવસ્થા વચ્ચે ઊર્જાનો તફાવત હોય છે. તેથી, દરેક ગતિ સાથે ચોક્કસ માત્રામાં પ્રકાશ ઊર્જા બહાર આવે છે અને તે દરેક એક ચોક્કસ રંગ ધરાવે છે. જેમ જેમ મૂળભૂત અવસ્થા અને ઉત્તેજિત અવસ્થા વચ્ચેનો ઊર્જા તફાવત વધે છે, તેમ તેમ તરંગલંબાઈ ઓછી થાય છે અને તેના કારણે રંગ જોવા મળે છે.
In simple words: જ્યોત કસોટીમાં દરેક તત્વ તેનો ખાસ રંગ દર્શાવે છે. Cs વાદળી, Na પીળો, K જાંબલી, Ca ઈંટ જેવો લાલ, Sr કિરમજી લાલ અને Ba સફરજન જેવો લીલો રંગ આપે છે. આ રંગ ઇલેક્ટ્રોન જ્યારે ઊર્જા શોષીને ઉપરના સ્તર પર જાય છે અને પછી નીચે પાછા ફરે ત્યારે પ્રકાશ છોડવાથી થાય છે.

Exam Tip: Know the specific flame colors produced by each alkali and alkaline earth metal, and understand that these colors result from electron transitions releasing energy in the visible spectrum.

 

V. વિધાન અને કારણ પ્રકારના પ્રશ્નો

 

Question 1. વિધાન (A) : લિથિયમના કાર્બોનેટને ગરમ કરતા સહેલાઇથી વિઘટન પામી લિથિયમ ઑક્સાઇડ અને \( \mathrm{CO}_2 \) બનાવે છે.
કારણ (R) : લિથિયમનું કદ ઘણું નાનું હોવાથી મોટા કાર્બોનેટ આયનનું ધ્રુવીભવન કરી વધુ સ્થાયી \( \mathrm{Li}_2\mathrm{O} \) અને \( \mathrm{CO}_2 \) બનાવે છે.
Answer: (a) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
સમૂહમાં ઉપરથી નીચે જતાં કાર્બોનેટની ગરમી પ્રત્યેની સ્થિરતા વધે છે, તેથી \( \mathrm{Li}_2\mathrm{CO}_3 \) ઓછો સ્થિર છે. \( \mathrm{Li}^+ \) ના નાના કદને કારણે તે \( \mathrm{CO}_3^{2-} \) આયનના ઇલેક્ટ્રોન વાદળને વધુ મજબૂત રીતે ધ્રુવીભૂત કરે છે, જેનાથી તે વિકૃત બને છે. \( \mathrm{Li}_2\mathrm{CO}_3 \) કરતાં \( \mathrm{Li}_2\mathrm{O} \) ની લેટિસ ઊર્જા વધારે હોવાથી, તે \( \mathrm{Li}_2\mathrm{CO}_3 \) ના વિઘટનને સમર્થન આપે છે.
In simple words: લિથિયમ કાર્બોનેટ ગરમ કરવાથી સરળતાથી તૂટી જાય છે કારણ કે લિથિયમ આયન ખૂબ નાનો હોવાથી, તે મોટા કાર્બોનેટ આયનને વિકૃત કરે છે. આનાથી લિથિયમ ઓક્સાઇડ વધુ સ્થિર બને છે.

Exam Tip: Remember that smaller cations (like \( \mathrm{Li}^+ \)) have higher polarizing power, which destabilizes larger anions (like \( \mathrm{CO}_3^{2-} \)), leading to easier thermal decomposition and formation of a more stable oxide.

 

Question 2. વિધાન (A) : બેરિલિયમ કાર્બોનેટને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના વાતાવરણમાં રાખવામાં આવે છે.
કારણ (R) : બેરિલિયમ કાર્બોનેટ અસ્થાયી છે અને વિઘટન પામી બેરિલિયમ ઑક્સાઇડ તથા કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ આપે છે.
Answer: (a) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
બેરિલિયમ કાર્બોનેટ (\( \mathrm{BeCO}_3 \)) અસ્થિર હોય છે અને બેરિલિયમ ઓક્સાઇડ (\( \mathrm{BeO} \)) વધુ સ્થિર હોય છે. આથી \( \mathrm{BeCO}_3 \) ને \( \mathrm{CO}_2 \) ના વાતાવરણમાં રાખવામાં આવે છે. આથી, ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા થાય છે અને \( \mathrm{BeCO}_3 \) ની સ્થિરતા વધે છે.
In simple words: બેરિલિયમ કાર્બોનેટ અસ્થિર હોવાથી તેને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના વાતાવરણમાં રાખવામાં આવે છે. આવું કરવાથી તે બેરિલિયમ ઓક્સાઇડ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં વિઘટિત થતું અટકે છે અને તેની સ્થિરતા જાળવી શકાય છે.

Exam Tip: Understand that the instability of \( \mathrm{BeCO}_3 \) and the greater stability of \( \mathrm{BeO} \) cause \( \mathrm{BeCO}_3 \) to decompose easily; keeping it in a \( \mathrm{CO}_2 \) atmosphere shifts the equilibrium to the left, preventing further decomposition.

 

VI. દીર્ઘ જવાબી પ્રકારના પ્રશ્નો

 

Question 1. મોટા પરમાણુ કદ, નીચી આયનીકરણ એન્થાલ્પી, અચલાયમાન \( +1 \) ઑક્સિડેશન અવસ્થા તથા ઑક્સો ક્ષારની દ્રાવ્યતા s-વિભાગના તત્ત્વોની લાક્ષણિકતા છે. આ લાક્ષણોના સંદર્ભમાં તેમના ઑક્સાઇડ, હેલાઇડ અને ઑક્સો ક્ષારના સ્વભાવનું વર્ણન કરો.
Answer: ઓછી આયનીકરણ ઊર્જા અને મોટા પરમાણુ કદને કારણે, આ તત્ત્વો ઝડપથી ધન આયનો બનાવે છે અને તેમના સંયોજનો આયનીય ગુણધર્મ ધરાવે છે.
ઓક્સાઇડ: \( +1 \) ઓક્સિડેશન અવસ્થાને લીધે આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો \( \mathrm{M}_2\mathrm{O} \) સામાન્ય સૂત્રવાળા ઓક્સાઇડ બનાવે છે. ફક્ત Li ને હવામાં ગરમ કરતાં તે સામાન્ય ઓક્સાઇડ \( \mathrm{Li}_2\mathrm{O} \) બનાવે છે. અન્ય તત્ત્વો પેરોક્સાઇડ અને સુપરઓક્સાઇડ બનાવે છે. આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના ઓક્સાઇડ મજબૂત બેઝ હોય છે અને પાણીમાં સહેલાઈથી ઓગળી જાય છે. ઊંચા આયનીય ગુણધર્મને કારણે, \( \mathrm{Li}_2\mathrm{O} \) થી \( \mathrm{Cs}_2\mathrm{O} \) તરફ જતાં તેનો બેઝિક ગુણધર્મ વધે છે.
હેલાઇડ: લિથિયમ હેલાઇડ સિવાયના બધા જ આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના હેલાઇડ આયનીય હોય છે. \( \mathrm{Li}^+ \) આયનની ઊંચી ધ્રુવીભવન ક્ષમતાને કારણે લિથિયમ હેલાઇડ સહસંયોજક ગુણધર્મ ધરાવે છે. \( +1 \) ઓક્સિડેશન અવસ્થાને કારણે આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના ઓક્સાઇડનું સામાન્ય સૂત્ર \( \mathrm{MX} \) છે. ઓછી આયનીકરણ એન્થાલ્પીને કારણે આયનીય હેલાઇડ બને છે.
ઓક્સો ક્ષાર: બધા જ આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો \( \mathrm{M}_2\mathrm{CO}_3 \) સામાન્ય સૂત્રવાળા ધન કાર્બોનેટ બનાવે છે. \( \mathrm{Li}^+ \) આયન અસ્થિર હોય છે અને વિઘટિત થતો નથી તેથી તેની ઊંચી ધ્રુવીભવન ક્ષમતાને કારણે \( \mathrm{Li}_2\mathrm{CO}_3 \) અસ્થિર છે જ્યારે અન્ય કાર્બોનેટ સ્થિર હોય છે. Li સિવાયના બધા જ આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો બાયકાર્બોનેટ \( \mathrm{MHCO}_3 \) બનાવે છે. બધા જ આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો \( \mathrm{MNO}_3 \) સૂત્રવાળા નાઇટ્રેટ બનાવે છે. તેઓ રંગવિહીન હોય છે, પાણીમાં દ્રાવ્ય છે અને વિદ્યુતવાહક સંયોજનો છે.
In simple words: s-વિભાગના તત્ત્વો તેમના મોટા કદ અને ઓછી આયનીકરણ ઊર્જાને કારણે ધન આયન બનાવે છે. તેમના ઓક્સાઇડ, હેલાઇડ અને ઓક્સો ક્ષારના ગુણધર્મો અલગ-અલગ હોય છે. લિથિયમ ઓક્સાઇડ સાદો હોય છે, જ્યારે અન્ય તત્ત્વો પેરોક્સાઇડ અને સુપરઓક્સાઇડ બનાવે છે. બધા ઓક્સાઇડ મજબૂત બેઝ હોય છે. લિથિયમ હેલાઇડ સહસંયોજક હોય છે, જ્યારે અન્ય આયનીય હોય છે. લિથિયમ કાર્બોનેટ અસ્થિર હોય છે, જ્યારે અન્ય સ્થિર હોય છે.

Exam Tip: When describing alkali metal compounds, connect their properties (ionic/covalent, basicity, stability, solubility) to fundamental atomic properties like size, ionization enthalpy, and polarizing power.

 

Question 2. નીચેની લાક્ષણિકતાઓના સંદર્ભમાં આલ્કલી ધાતુઓ અને આલ્કલાઇન અર્થધાતુઓનો તુલનાત્મક અહેવાલ રજૂ કરો :
(a) આયનીય / સહસંયોજક સંયોજનો બનાવવાની વૃત્તિ
(b) ઑક્સાઇડનો સ્વભાવ તથા તેમની પાણીમાં દ્રાવ્યતા
(c) ઑકસો ક્ષાર બનાવવા
(e) ઑક્સો ક્ષારની ઉષ્મીય સ્થિરતા
Answer:
(a) આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો મુખ્યત્વે આયનીય સંયોજનો બનાવે છે. જોકે, તેમના પર વધુ પડતા કેન્દ્રીય વીજભાર અને નાના કદને લીધે, તેઓ અનુરૂપ આલ્કલી ધાતુઓ કરતાં ઓછા આયનીય હોય છે.
(b) આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વોના ઓક્સાઇડ અનુરૂપ આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના ઓક્સાઇડની સરખામણીમાં ઓછા મૂળભૂત હોય છે. આ ઓક્સાઇડ પાણીમાં ઓગળીને મૂળભૂત હાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવે છે અને મોટી માત્રામાં ગરમી છોડે છે. આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વોના હાઇડ્રોક્સાઇડ આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના હાઇડ્રોક્સાઇડ કરતાં ઓછા મૂળભૂત અને ઓછા સ્થિર હોય છે.
(c) આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોની જેમ, આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો પણ ઓક્સો એસિડ બનાવે છે. જોકે, તેમના વધુ પડતા કેન્દ્રીય વીજભાર અને નાના કદને કારણે, આલ્કલાઇન અર્થધાતુના ઓક્સો એસિડ અનુરૂપ આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના ઓક્સો એસિડ કરતાં વધુ ઝડપથી અને સ્થિર બને છે.
(d) આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વોના ઓક્સાઇડની દ્રાવ્યતા આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના ઓક્સાઇડ કરતાં વધારે હોય છે. કારણ કે આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોનું કદ નાનું હોય છે અને તેમની જલીય ઊર્જા વધારે હોય છે. \( \mathrm{CaCO}_3 \) જેવા ક્ષાર પાણીમાં ઓગળતા નથી.
(e) આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો કરતાં આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના ઓક્સો ક્ષાર ગરમી સામે વધુ સ્થિર હોય છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે જતાં ધન આયનનું કદ વધવાથી આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના કાર્બોનેટ અને અન્ય કાર્બોનેટની સ્થિરતા વધે છે. જ્યારે આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વોના કાર્બોનેટ ગરમીની હાજરીમાં વિઘટન પામીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને ઓક્સિજન આપે છે.
In simple words: (a) આલ્કલાઇન અર્થધાતુના સંયોજનો મુખ્યત્વે આયનીય હોય છે પણ આલ્કલી ધાતુઓ કરતાં ઓછા આયનીય હોય છે. (b) તેમના ઓક્સાઇડ આલ્કલી ધાતુઓ કરતાં ઓછા મૂળભૂત અને પાણીમાં ઓગળીને ગરમી છોડે છે. (c) તેઓ પણ ઓક્સો એસિડ બનાવે છે, જે વધુ સ્થિર હોય છે. (d) તેમના ઓક્સાઇડની પાણીમાં દ્રાવ્યતા આલ્કલી ધાતુઓ કરતાં વધુ હોય છે. (e) આલ્કલી ધાતુઓના ઓક્સો ક્ષાર ગરમી સામે વધુ સ્થિર હોય છે.

Exam Tip: For comparative questions, always highlight key differences and similarities, relating them back to fundamental properties like atomic/ionic size, charge, and electronegativity.

 

Question 3. સમૂહ-ાની ધાતુને જ્યારે પ્રવાહી એમોનિયામાં ઓગાળવામાં આવી ત્યારે નીચે મુજબ અવલોકનો મળ્યાં :
(a) શરૂઆતમાં વાદળી રંગનું દ્રાવણ મળ્યું.
(b) દ્રાવણને સાંદ્ર બનાવતા વાદળી રંગનું કાંસા (Bronze) જેવા રંગમાં પરિવર્તન થયું.
દ્રાવણના વાદળી રંગનો અહેવાલ તમે કેવી રીતે આપશો ? દ્રાવણને થોડોક સમય રાખી મૂકતાં બનતી નીપજનું નામ આપો.
Answer:
(a) જ્યારે આલ્કલી ધાતુને પ્રવાહી એમોનિયામાં ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે નીચેની પ્રક્રિયા થાય છે:
\( \mathrm{M} + (\mathrm{x} + \mathrm{y}) \mathrm{NH}_3 \rightarrow [\mathrm{M}(\mathrm{NH}_3)\mathrm{x}]^+ + [\mathrm{e}(\mathrm{NH}_3)\mathrm{y}]^- \).
દ્રાવણનો વાદળી રંગ એમોનિયેટેડ ઇલેક્ટ્રોનને કારણે જોવા મળે છે. આ ઇલેક્ટ્રોન દૃશ્યમાન પ્રકાશના વિસ્તારમાંથી ઊર્જા શોષે છે અને વાદળી રંગ દર્શાવે છે.
(b) દ્રાવણમાં ધાતુ આયનોના સમૂહો બનવાને કારણે, સાંદ્ર દ્રાવણમાં વાદળી રંગ કાંસ્ય જેવા ભૂરા રંગમાં ફેરવાય છે. વાદળી રંગના દ્રાવણને થોડા સમય માટે રાખી મૂકવાથી તે ધીમે ધીમે \( \mathrm{H}_2 \) ગેસ મુક્ત કરે છે અને એમાઇડ બનાવે છે.
In simple words: (a) પ્રવાહી એમોનિયામાં આલ્કલી ધાતુ ઓગળતા વાદળી રંગ એમોનિયેટેડ ઇલેક્ટ્રોનને કારણે જોવા મળે છે, જે દૃશ્યમાન પ્રકાશને શોષે છે. (b) દ્રાવણ સાંદ્ર થતાં ધાતુ આયનોના સમૂહ બનવાથી તે કાંસ્ય જેવા ભૂરા રંગમાં ફેરવાય છે. સમય જતાં, દ્રાવણ ધીમે ધીમે હાઇડ્રોજન વાયુ અને એમાઇડ બનાવે છે.

Exam Tip: The blue color of alkali metals dissolved in liquid ammonia is due to ammoniated electrons, while the bronze color at higher concentrations is due to the formation of metal clusters. This solution slowly decomposes to form an amide and hydrogen gas.

 

Question 4. આલ્કલી ધાતુઓના પેરોક્સાઇડ તથા સુપરઑકસાઇડની સ્થિરતા સમૂહમાં નીચે જતાં વધે છે. કારણ આપી સમજાવો.
Answer: ધાતુ આયનનું કદ વધતા પેરોક્સાઇડ અને સુપરઑક્સાઇડની સ્થાયિતા વધે છે. આથી, \( \text{KO}_2 < \text{RbO}_2 < \text{CsO}_2 \). આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વોના જુદા જુદા ઑક્સાઇડ બનાવવા માટે ઑક્સિજન પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા પ્રત્યેક આલ્કલી ધાતુના ધન આયનની આસપાસ રહેલા પ્રબળ ધન ક્ષેત્રને કારણે હોય છે. \( \text{Li}^{+} \) આયન ખૂબ જ નાનો હોવાથી તે \( \text{O}_2 \) આયનને આગળ \( \text{O}_2 \) સાથે પ્રક્રિયા કરવા દેતો નથી. \( \text{Na}^{+} \) એ \( \text{Li} \) કરતાં મોટો છે. તેનું ધનભારીય ક્ષેત્ર \( \text{Li}^{+} \) કરતાં નિર્બળ છે, તેથી તે \( \text{O}^{2-} \) નું \( \text{O}_2^{2-} \) માં રૂપાંતર રોકી શકતું નથી. મોટા કદનાં \( \text{K}^{+} \), \( \text{Rb}^{+} \) અને \( \text{Cs}^{+} \) એ \( \text{O}_2^{2-} \) ને \( \text{O}_2 \) સાથે પ્રક્રિયા કરીને સુપરઑક્સાઇડ \( \text{O}_2^{-} \) બનાવવાની મંજૂરી આપે છે.
વધુમાં, લેટિસ ઊર્જા દ્વારા મોટા ધન આયન વડે મોટા ઋણ આયનની સ્થાયિતાને કારણે ધાતુ આયનનું કદ વધતા તેના પેરોક્સાઇડ અને સુપરઑક્સાઇડની સ્થિરતા વધે છે.
In simple words: જેમ ધાતુ આયન મોટો થાય, તેમ તેના પેરોક્સાઇડ અને સુપરઑક્સાઇડ વધુ સ્થિર બને છે. નાના \( \text{Li}^{+} \) આયન ઑક્સિજનને વધુ પ્રતિક્રિયા આપવા દેતા નથી, પણ મોટા \( \text{K}^{+} \), \( \text{Rb}^{+} \), અને \( \text{Cs}^{+} \) આયન સુપરઑક્સાઇડ બનાવવામાં મદદ કરે છે, કારણ કે તેમના મોટા કદથી લેટિસ ઊર્જા સ્થિરતામાં ફાળો આપે છે.

Exam Tip: Remember that larger cations stabilize larger anions (like peroxide \( \text{O}_2^{2-} \) and superoxide \( \text{O}_2^{-} \)) due to increased lattice energy, explaining the trend in stability down the group.

 

Question 5. કેલ્શિયમના સંયોજન (A)માં પાણી ઉમેરતાં, સંયોજન (B)નું દ્રાવણ બને છે. આ દ્રાવણમાં કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ પસાર કરતાં, તે સંયોજન (C) બનવાને લીધે દૂધિયું બને છે. જો દ્રાવણમાં વધુ પ્રમાણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પસાર કરવામાં આવે, તો સંયોજન (D) બનવાને લીધે દૂધિયાપણું દૂર થાય છે. સંયોજનો A, B, C અને Dને ઓળખો. અંતિમ તબક્કામાં દૂધિયાપણું કેમ દૂર થાય છે તે સમજાવો.
Answer: \( \text{CO}_2 \) પસાર કરવાથી દ્રાવણમાં દૂધિયો રંગ મળે છે તે દર્શાવે છે કે સંયોજન \( \text{B} \) એ \( \text{Ca(OH)}_2 \) છે અને સંયોજન \( \text{C} \) એ \( \text{CaCO}_3 \) છે. સંયોજન \( \text{A} \) માં પાણી ઉમેરવાથી સંયોજન \( \text{B} \) મળતું હોવાથી સંયોજન \( \text{A} \) એ \( \text{CaO} \) છે. પ્રક્રિયા સમીકરણો નીચે મુજબ છે:
(i) \( \text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Ca(OH)}_2 \)
(A) (લાઈમ વૉટર)
(ii) \( \text{Ca(OH)}_2 + \text{CO}_2 \longrightarrow \text{CaCO}_3 \downarrow + \text{H}_2\text{O} \)
(B) (દૂધિયું દ્રાવણ) (C)
(iii) વધુ પ્રમાણમાં \( \text{CO}_2 \) પસાર કરવાથી કૅલ્શિયમ બાયકાર્બોનેટ \( \text{(D)} \) બનવાને કારણે દ્રાવણનો દૂધિયો રંગ દૂર થાય છે.
\( \text{CaCO}_3 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Ca(HCO}_3)_2 \)
(C) (દૂધિયો રંગ) (D) (પાણીમાં દ્રાવ્ય)
In simple words: પહેલાં, \( \text{CaO} \) (A) માં પાણી ઉમેરવાથી \( \text{Ca(OH)}_2 \) (B) બને છે. પછી, જ્યારે \( \text{CO}_2 \) ને \( \text{Ca(OH)}_2 \) ના દ્રાવણમાં પસાર કરીએ છીએ, ત્યારે \( \text{CaCO}_3 \) (C) બને છે, જે દ્રાવણને દૂધિયું બનાવે છે. જો વધુ \( \text{CO}_2 \) ઉમેરવામાં આવે, તો \( \text{CaCO}_3 \) પાણીમાં દ્રાવ્ય \( \text{Ca(HCO}_3)_2 \) (D) માં રૂપાંતરિત થાય છે, જેના કારણે દૂધિયાપણું દૂર થઈ જાય છે.

Exam Tip: Remember the basic reactions of quicklime and slaked lime with water and carbon dioxide, especially the formation of insoluble calcium carbonate and its dissolution into soluble calcium bicarbonate.

 

Question 6. લિથિયમ હાઇડ્રાઇડનો ઉપયોગ અન્ય આલ્કલી ધાતુઓના હાઇડ્રાઇડ સંયોજનોની બનાવટમાં થઈ શકે છે. તે પૈકીનો એક બેરિલિયમ હાઇડ્રાઇડ છે. બેરિલિયમ હાઇડ્રાઇડથી શરૂ કરીને બેરિલિયમ હાઇડ્રાઇડની બનાવટનો માર્ગ સૂચવો. પ્રક્રિયામાં સંકળાયેલાં રાસાયણિક સમીકરણો લખો.
Answer: \( \text{LiAlH}_4 \) જેવા આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વના હાઇડ્રાઇડ વડે રિડક્શન પ્રક્રિયા દ્વારા અન્ય હેલાઇડમાંથી \( \text{BeH}_2 \) બનાવી શકાય છે.
\( 8\text{LiH} + \text{Al}_2\text{Cl}_6 \longrightarrow 2\text{LiAlH}_4 + 6\text{LiCl} \)
\( 2\text{BeCl}_2 + \text{LiAlH}_4 \longrightarrow 2\text{BeH}_2 + \text{LiCl} + \text{AlCl}_3 \)
In simple words: આપણે \( \text{LiAlH}_4 \) નો ઉપયોગ કરીને બેરિલિયમ હાઇડ્રાઇડ જેવા બીજા ધાતુ હાઇડ્રાઇડ બનાવી શકીએ છીએ. પહેલાં, \( \text{LiH} \) અને \( \text{Al}_2\text{Cl}_6 \) ભેગા થઈને \( \text{LiAlH}_4 \) બનાવે છે. પછી, આ \( \text{LiAlH}_4 \) ને \( \text{BeCl}_2 \) સાથે પ્રક્રિયા કરાવવાથી \( \text{BeH}_2 \) બને છે.

Exam Tip: Focus on the specific reducing agent \( \text{LiAlH}_4 \) and its role in synthesizing beryllium hydride. Recall that \( \text{LiAlH}_4 \) is a strong reducing agent often used for such conversions.

 

Question 7. સમૂહ-2નું એક તત્ત્વ સહસંયોજક ઑક્સાઇડ બનાવે છે જે સ્વભાવે ઉભયગુણી છે અને પાણીમાં ઓગળીને ઉભયગુણી હાઇડ્રોક્સાઇડ બનાવે છે. આ તત્ત્વ ઓળખો તથા આ તત્ત્વના હાઇડ્રોક્સાઇડની આલ્કલી તેમજ ઍસિડ સાથેની પ્રક્રિયાનાં સમીકરણો લખો.
Answer: આલ્કલાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો ઑક્સિજનની હાજરીમાં બળીને મોનૉક્સાઇડ \( \text{MO} \) બનાવે છે. \( \text{BeO} \) સહસંયોજક છે જ્યારે અન્ય ઑક્સાઇડ સ્વભાવે આયનીય છે. \( \text{BeO} \) ઉભયગુણધર્મી છે જ્યારે અન્ય ઑક્સાઇડ સ્વભાવે બેઝિક છે અને પાણી સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા અલ્પદ્રાવ્ય હાઇડ્રૉક્સાઇડ આપે છે. \( \text{BeO} \) ઉભયગુણધર્મી છે અને તે ઍસિડ અને બેઇઝ બંને સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા ક્ષાર આપે છે.
\( \text{BeO} + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{Be(OH)}_2 \)
(બેરિલિયમ હાઇડ્રૉક્સાઈડ)
\( \text{Be(OH)}_2 \) ઉભયગુણધર્મી ઑક્સાઇડ છે. તે ઍસિડ અને બેઇઝ બંનેમાં દ્રાવ્ય થાય છે. આલ્કલીમાં દ્રાવ્ય થઈને તે ટેટ્રાહાઇડ્રૉક્સાઇડ બેરીલેટ \( \text{(Z)} \) આયન આપે છે. \( \text{NaOH} \) સાથે...
\( 2\text{NaOH}(\text{aq}) + \text{Be(OH)}_2(\text{s}) \longrightarrow \text{Na}_2\text{Be(OH)}_4(\text{aq}) \)
(સોડિયમ ટેટ્રાહાઇડ્રૉક્સાઈડ બેરીલેટ)
ઍસિડ સાથે તે બેરિલિયમ ક્ષાર બનાવે છે.
\( \text{Be(OH)}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{BeSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \)
(બેરિલિયમ સલ્ફેટ)
In simple words: આ તત્ત્વ બેરિલિયમ (Be) છે. જ્યારે બેરિલિયમ ઓક્સિજન સાથે બળે છે, ત્યારે તે \( \text{BeO} \) નામનો સહસંયોજક ઓક્સાઇડ બનાવે છે, જે ઍસિડ અને બેઝ બંને સાથે પ્રક્રિયા કરી શકે છે. જ્યારે \( \text{BeO} \) પાણીમાં ભળે છે, ત્યારે \( \text{Be(OH)}_2 \) બને છે, જે પણ ઍસિડ અને બેઝ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. \( \text{Be(OH)}_2 \) સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને \( \text{Na}_2\text{Be(OH)}_4 \) બનાવે છે, અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને \( \text{BeSO}_4 \) બનાવે છે.

Exam Tip: Remember that beryllium is unique among Group 2 elements due to its small size and high electronegativity, leading to covalent and amphoteric characteristics for its oxides and hydroxides.

 

Question 8. સમૂહ-1ના તત્ત્વોનાં આયનો ચેતા સંકેતોના પ્રસરણ તથા કોષોમાં શર્કરા અને એમિનો ઍસિડના વહનમાં લે છે. જ્યોત કસોટીમાં આ તત્ત્વ જ્યોતને પીળો રંગ બક્ષે છે તથા ઑકિસજન સાથે ઑક્સાઇડ તેમજ પેરોક્સાઇડ બનાવે છે. આ તત્ત્વ ઓળખો અને તેના પેરોક્સાઇડની બનાવટનું રાસાયણિક સમીકરણ લખો. શા માટે આ તત્ત્વ જ્યોતને રંગ બક્ષે છે ?
Answer: જ્યોત કસોટીમાં પીળા રંગની જ્યોત એ દર્શાવે છે કે આ આલ્કલી ધાતુ સોડિયમ જ હોય. તે ઑક્સિજન સાથેની પ્રક્રિયાથી \( \text{Na}_2\text{O}_2 \) અને \( \text{Na}_2\text{O} \) નું મિશ્રણ આપે છે.
\( 4\text{Na} + \text{O}_2 \xrightarrow{\Delta} 2\text{Na}_2\text{O} \) (અલ્પ પ્રમાણ)
\( 2\text{Na}_2\text{O} + \text{O}_2 \xrightarrow{\Delta} 2\text{Na}_2\text{O}_2 \) (વધુ પ્રમાણ)
\( 2\text{Na} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{Na}_2\text{O}_2 \)
સોડિયમની આયનીકરણ એન્થાલ્પી ખૂબ જ ઓછી છે જ્યારે સોડિયમ ધાતુ અથવા તેના ક્ષારને બન્સેન જયોતમાં સળગાવવામાં આવે છે, ત્યારે બાહ્યતમ કક્ષાનો \( \text{e}^{-} \) જ્યોતની ઊર્જાને કારણે ઉત્તેજિત અવસ્થા પ્રાપ્ત કરે છે. તે પોતાની મૂળ અવસ્થાએ પાછો આવે ત્યારે શોષેલી ઊર્જા પ્રકાશ સ્વરૂપે ઉત્સર્જિત કરે છે અને શોષેલા પ્રકાશના રંગને અનુલક્ષીને તે રંગ દર્શાવે છે. તેથી સોડિયમ જ્યોત કસોટીમાં પીળો રંગ દર્શાવે છે.
In simple words: પીળી જ્યોત સોડિયમ ધાતુ (Na) બતાવે છે. તે ઑક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને \( \text{Na}_2\text{O}_2 \) અને \( \text{Na}_2\text{O} \) નું મિશ્રણ બનાવે છે. સોડિયમની આયનીકરણ ઊર્જા ઓછી હોવાથી, ગરમ કરવાથી તેના ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જા શોષીને ઉપરના સ્તરે જાય છે અને પાછા ફરતી વખતે પીળા રંગનો પ્રકાશ બહાર ફેંકે છે, તેથી તે પીળો રંગ આપે છે.

Exam Tip: Remember that the characteristic flame color of alkali metals is due to the excitation and subsequent de-excitation of their valence electrons, with each element emitting light at specific wavelengths.