GSEB Class 11 Chemistry Solutions Chapter 11 p-વિભાગના તત્ત્વો

 

Question 1. નીચે દર્શાવેલાં તત્ત્વોની ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં જોવા મળતી ભિન્નતાની ભાતની (pattern) ચર્ચા કરો.
(i) B થી TI
(ii) C થી Pb
Answer:
(i) B થી TI : સમૂહ 13 ના તત્ત્વોની ઇલેક્ટ્રોન રચના \( ns^2np^1 \) છે. આથી તેઓ +3 ની સામાન્ય ઑક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. કેટલીકવાર બોરોન (B) અને એલ્યુમિનિયમ (Al) ફક્ત +3 ઑક્સિડેશન અવસ્થા દેખાડે છે. બાકીના તત્ત્વો જેવા કે ગેલિયમ (Ga), ઇન્ડિયમ (In), થેલિયમ (Tl) એ +1 અને +3 બંને ઑક્સિડેશન આંક ધરાવે છે.
સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં +1 અવસ્થા વધુ સ્થિર બને છે. કારણ કે તેમાં નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર હોય છે. નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ ક્રમશઃ વધે છે. તેથી Ga (+1) અસ્થાયી છે, In (+1) સ્થિર છે અને Tl (+1) ખૂબ સ્થિર છે. ઉપરથી નીચે તરફ જતાં +3 અવસ્થાની સ્થિરતા ઘટે છે.

(ii) C થી Pb : સમૂહ 14 ના તત્ત્વોની ઇલેક્ટ્રોન રચના \( ns^2np^2 \) છે. આથી તેઓ સામાન્ય રીતે +4 ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવે છે. કેટલીકવાર ઉપરથી નીચે તરફ જતાં નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે +2 અવસ્થા વધુ સામાન્ય બનતી જાય છે. કાર્બન (C) અને સિલિકોન (Si) એ +4 અવસ્થા દર્શાવે છે. ઉપરથી નીચે તરફ જતાં નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને લીધે +4 ની સ્થિરતા ઘટે છે અને +2 ની સ્થિરતા વધે છે.

In simple words: સમૂહ 13 અને 14 ના તત્ત્વોમાં ઉપરથી નીચે જતાં ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ કેવી રીતે બદલાય છે, તે નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરના કારણે સમજાવ્યું છે. બોરોન અને કાર્બન જેવા ઉપરના તત્ત્વો ઉચ્ચ ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં સ્થિર હોય છે, જ્યારે નીચેના તત્ત્વો (જેમ કે થેલિયમ અને સીસા) નીચી ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં વધુ સ્થિર બને છે.

Exam Tip: જ્યારે તત્ત્વોની ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં પેટર્ન પૂછવામાં આવે, ત્યારે નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર (inert pair effect) નો ઉલ્લેખ કરવો મહત્વપૂર્ણ છે. આ અસર સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં ભારે તત્ત્વો માટે ns ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની બંધ બનાવવામાં ભાગ લેવાની ઓછી વૃત્તિને કારણે થાય છે.

 

Question 2. TICI3 ની સરખામણીમાં BCI3 ની વધુ સ્થાયિતા તમે કેવી રીતે સમજાવશો ?
Answer:

• બોરોન (B) અને થેલિયમ (Tl) એ સમૂહ 13 ના તત્ત્વો છે.
• સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં +1 ઑક્સિડેશન અવસ્થા વધુ સ્થિર બને છે. આથી B ની +3 અવસ્થા Tl ની +3 અવસ્થા કરતાં વધુ સ્થિર હોય છે. પરિણામે, \( \text{BCl}_3 \) એ \( \text{TlCl}_3 \) કરતાં વધુ સ્થિર હોય છે.

In simple words: બોરોન અને થેલિયમ બંને સમૂહ 13 માં છે. જેમ જેમ આપણે નીચે જઈએ તેમ તેમ +1 અવસ્થા વધુ સ્થિર બને છે. આથી બોરોનની +3 અવસ્થા થેલિયમની +3 અવસ્થા કરતાં વધુ સ્થિર છે, તેથી \( \text{BCl}_3 \) એ \( \text{TlCl}_3 \) કરતાં વધુ મજબૂત છે.

Exam Tip: સ્થિરતા સમજાવવા માટે હંમેશાં ઑક્સિડેશન અવસ્થા અને નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર વચ્ચેનો સંબંધ યાદ રાખો.

 

Question 3. બોરોન ટ્રાયફ્લોરાઇડ શા માટે લૂઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે ?
Answer:

• બોરોન (B) ની ઇલેક્ટ્રોન રચના \( ns^2np^1 \) છે અને તેની સૌથી બહારની કક્ષામાં 3 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. આથી તે ફક્ત ત્રણ સહસંયોજક બંધ બનાવી શકે છે. પરિણામે, બોરોનની આસપાસ ફક્ત 6 ઇલેક્ટ્રોન રહે છે, જેના કારણે તેનું અષ્ટક (octet) પૂર્ણ થતું નથી.
• જ્યારે બોરોન (B) ફ્લોરિન (F) ના ત્રણ પરમાણુઓ સાથે જોડાય છે, ત્યારે પણ તે પોતાનું અષ્ટક પૂર્ણ કરતું નથી. આથી \( \text{BF}_3 \) ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપ અનુભવે છે અને ઇલેક્ટ્રોનને પોતાની તરફ આકર્ષે છે. તેથી તે લૂઇસ ઍસિડ તરીકે કાર્ય કરે છે.

In simple words: બોરોન ટ્રાયફ્લોરાઇડમાં બોરોનની આસપાસ 8 ઇલેક્ટ્રોન નથી, તેથી તે ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપવાળું સંયોજન છે. આ કારણે તે ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારી શકે છે અને લૂઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.

Exam Tip: લૂઇસ ઍસિડની વ્યાખ્યા અને અષ્ટક નિયમ સાથે તેનો સંબંધ યાદ રાખવો. ઇલેક્ટ્રોન-ઊણપવાળા પરમાણુઓ લૂઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.

 

Question 4. BCI3 અને CCl4 સંયોજનોનો વિચાર કરીએ. તેઓ પાણી સાથે કેવી રીતે વર્તશે ? તેનું વાજબીપણું ચર્ચો.
Answer:

• \( \text{BCl}_3 \) પાણી સાથે ઝડપથી જળવિભાજન કરીને બોરિક ઍસિડ આપે છે.
  \[ \text{BCl}_3 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 3\text{HCl} + \text{B(OH)}_3 \]
• \( \text{CCl}_4 \) માં કાર્બન (C) પાસે ખાલી કક્ષકો નથી, તેથી તે પાણીના ઇલેક્ટ્રોનને સ્વીકારી શકતું નથી. તેથી તે પાણી સાથે ભળીને અલગ સ્તર બનાવે છે. \( \text{CCl}_4 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \) કોઈ પ્રક્રિયા થતી નથી.

In simple words: \( \text{BCl}_3 \) પાણીમાં ભળીને બોરિક ઍસિડ બનાવે છે. પરંતુ \( \text{CCl}_4 \) પાણીમાં ભળતું નથી કારણ કે તેમાં કાર્બન પાસે ખાલી કક્ષકો નથી જે પાણીમાંથી ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારી શકે.

Exam Tip: તત્ત્વોના ખાલી કક્ષકોની હાજરી જળવિભાજન પ્રત્યેની તેમની પ્રતિક્રિયામાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. બોરોનમાં ખાલી p-કક્ષક હોય છે, જ્યારે કાર્બનમાં ખાલી d-કક્ષક હોતા નથી.

 

Question 5. શું બોરિક ઍસિડ પ્રોટોનીય એસિડ છે ? સમજાવો.
Answer:

• બોરિક ઍસિડ પ્રોટીક ઍસિડ નથી.
• પ્રોટીક ઍસિડ તેના જલીય દ્રાવણમાં \( \text{H}^+ \) મુક્ત કરે છે, પરંતુ બોરિક ઍસિડ એક નિર્બળ મોનોબેઝિક ઍસિડ છે. તે લૂઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.
  \[ \text{B(OH)}_3 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow [\text{B(OH)}_4]^- + \text{H}_3\text{O}^+ \]
• તે \( \text{OH}^- \) તરફથી ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારીને લૂઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.

In simple words: બોરિક ઍસિડ પ્રોટોનીય ઍસિડ નથી. તે \( \text{H}^+ \) મુક્ત કરવાને બદલે, પાણીમાંથી \( \text{OH}^- \) સ્વીકારે છે. આથી તે લૂઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.

Exam Tip: પ્રોટોનીય ઍસિડ અને લૂઇસ ઍસિડ વચ્ચેનો તફાવત યાદ રાખો. લૂઇસ ઍસિડ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારનાર હોય છે, જ્યારે પ્રોટોનીય ઍસિડ \( \text{H}^+ \) દાતા હોય છે.

 

Question 6. જ્યારે બોરિક એસિડને ગરમ કરવામાં આવે છે ત્યારે શું થાય છે ? સમજાવો.
Answer:
\( \text{H}_3\text{BO}_3 \) (બોરિક ઍસિડ) ને 370 K કે તેનાથી વધુ તાપમાને ગરમ કરતાં, તે મેટાબોરિક ઍસિડ \( (\text{HBO}_2) \) માં ફેરવાય છે. તેને વધુ ગરમ કરતાં તે બોરિક ઑક્સાઇડ \( (\text{B}_2\text{O}_3) \) માં ફેરવાય છે.
\[ \text{H}_3\text{BO}_3 \xrightarrow{370 \text{ K}} \text{HBO}_2 \rightarrow \text{B}_2\text{O}_3 \]

In simple words: બોરિક ઍસિડને ગરમ કરવાથી પહેલાં તે મેટાબોરિક ઍસિડ બને છે, અને વધુ ગરમ કરવાથી તે બોરિક ઑક્સાઇડમાં બદલાય છે.

Exam Tip: બોરિક ઍસિડના ગરમ કરવાના વિવિધ તબક્કાઓ અને તેમાં બનતા ઉત્પાદનોના નામ અને સૂત્રો યાદ રાખવા.

 

Question 7. BF3 અને BH4 નો આકાર વર્ણવો. સ્પસીઝમાં બોરોનનું સંકરણ દર્શાવો.
Answer:
(i) \( \text{BF}_3 \): તેના નાના કદ અને વધુ વિદ્યુત-ઋણતાને કારણે, બોરોન (B) એક કેન્દ્રીય સહસંયોજક હેલાઇડ બનાવે છે. \( \text{BF}_3 \) માં બોરોન \( \text{sp}^2 \) સંકરણ ધરાવે છે, તેથી સમતલીય ત્રિકોણ ભૌમિતિક રચના ધરાવે છે.

(ii) \( \text{BH}_4^- \): \( \text{BH}_4^- \) માં બોરોન (B) ની કક્ષામાં \( \text{sp}^3 \) સંકરણ જોવા મળે છે. તેથી તે સમચતુષ્ફલકીય રચના ધરાવે છે.

In simple words: \( \text{BF}_3 \) માં બોરોન \( \text{sp}^2 \) સંકરણ ધરાવે છે અને તેનો આકાર ત્રિકોણીય સમતલીય છે. જ્યારે \( \text{BH}_4^- \) માં બોરોન \( \text{sp}^3 \) સંકરણ ધરાવે છે અને તેનો આકાર સમચતુષ્ફલકીય છે.

Exam Tip: સંકરણ નક્કી કરવા માટે પરમાણુની આસપાસના ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યા ગણો (બંધકારક અને અબંધકારક બંને) અને તેના આધારે ભૌમિતિક આકાર નક્કી કરો.

 

Question 8. ઍલ્યુમિનિયમના ઉભયધર્મી સ્વભાવના વાજબીપણા માટે પ્રક્રિયાઓ લખો.
Answer:
ઉભયગુણધર્મી પદાર્થ એ ઍસિડ અને બેઇઝ બંનેના ગુણધર્મો ધરાવે છે. એલ્યુમિનિયમ (Al) એ ઍસિડ અને બેઇઝ બંનેમાં દ્રાવ્ય છે, તેથી તે ઉભયગુણધર્મી છે.
\[ 2\text{Al} + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{Al}^{3+} + 6\text{Cl}^- + 3\text{H}_2 \] \[ 2\text{Al} + 2\text{NaOH} + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Na}^+ [\text{Al(OH)}_4]^- + 3\text{H}_2 \]

In simple words: એલ્યુમિનિયમ એ ઉભયગુણધર્મી છે, એટલે કે તે ઍસિડ અને બેઇઝ બંને સાથે પ્રક્રિયા કરી શકે છે. તે \( \text{HCl} \) જેવા ઍસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને \( \text{Al}^{3+} \) અને \( \text{H}_2 \) આપે છે. તે \( \text{NaOH} \) જેવા બેઇઝ સાથે પણ પ્રક્રિયા કરીને \( [\text{Al(OH)}_4]^- \) અને \( \text{H}_2 \) બનાવે છે.

Exam Tip: ઉભયધર્મી પદાર્થોની વ્યાખ્યા અને તેમના એસિડ અને બેઇઝ બંને સાથેની પ્રતિક્રિયા દર્શાવતી સંતુલિત રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ લખવી જરૂરી છે.

 

Question 9. ઇલેક્ટ્રોન ઊણપવાળા સંયોજનો એટલે શું ? BCI3 અને SICI, ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપવાળી સ્પિસીઝ છે ? સમજાવો.
Answer:
ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપવાળા સંયોજનો એવા સંયોજનો છે જેમાં કેન્દ્રીય પરમાણુની આસપાસ 8 કરતાં ઓછા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જેથી તેનું અષ્ટક પૂર્ણ થતું નથી. આવા સંયોજનો ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારી શકે છે અને લૂઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.

(i) \( \text{BCl}_3 \): \( \text{BCl}_3 \) એ ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપ ધરાવતા સંયોજનનું યોગ્ય ઉદાહરણ છે. બોરોન (B) ની બાહ્યતમ કક્ષામાં 3 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. જ્યારે તે ક્લોરિન (Cl) સાથે ત્રણ સહસંયોજક બંધ બનાવે છે, ત્યારે બોરોનની આસપાસ 6 ઇલેક્ટ્રોન થાય છે. તેને અષ્ટક પૂર્ણ કરવા માટે 2 ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર છે. આથી \( \text{BCl}_3 \) ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપ ધરાવે છે.

(ii) \( \text{SiCl}_4 \): સિલિકોન (Si) ની ઇલેક્ટ્રોન રચના \( ns^2np^2 \) છે. તેથી તેની બાહ્યતમ કક્ષામાં 4 ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. તે ક્લોરિન (Cl) સાથે ચાર સહસંયોજક બંધ બનાવે પછી તેની આસપાસ ઇલેક્ટ્રોન વધીને 8 થાય છે. એટલે કે તે અષ્ટક પૂર્ણ કરે છે. આથી \( \text{SiCl}_4 \) ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપ ધરાવતું સંયોજન નથી.

In simple words: ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપવાળા સંયોજનોમાં કેન્દ્રીય પરમાણુ પાસે 8 થી ઓછા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. \( \text{BCl}_3 \) ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપવાળું છે કારણ કે બોરોન પાસે ફક્ત 6 ઇલેક્ટ્રોન છે. પરંતુ \( \text{SiCl}_4 \) ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપવાળું નથી કારણ કે સિલિકોન પાસે 8 ઇલેક્ટ્રોન છે, જે તેનું અષ્ટક પૂર્ણ કરે છે.

Exam Tip: લૂઇસ ઍસિડની વિભાવના સમજાવતી વખતે અષ્ટક નિયમ પર ભાર મૂકો. સંકરણ અને ખાલી કક્ષકોની હાજરી પણ સમજાવવી.

 

Question 10. \( \mathrm{CO}_3^{2-} \) અને \( \mathrm{HCO}_3^{-} \) ના સંસ્પંદન બંધારણો લખો.
Answer:
(a) \( \mathrm{CO}_3^{2-} \):

(b) \( \mathrm{HCO}_3^{-} \):

In simple words: કાર્બોનેટ આયન અને બાયકાર્બોનેટ આયનના સંસ્પંદન બંધારણો બતાવવામાં આવ્યા છે. આ બંધારણોમાં ઇલેક્ટ્રોન જુદી જુદી જગ્યાએ ફરે છે, જેના કારણે આયન વધુ સ્થિર બને છે.

Exam Tip: સંસ્પંદન બંધારણો દોરતી વખતે ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનને યોગ્ય રીતે દર્શાવવાનું ધ્યાન રાખો અને બધા સંભવિત બંધારણો બતાવો.

 

Question 11. નીચેની સ્પિસીઝમાં કાર્બનની સંકરણ અવસ્થા શું છે ?
(a) \( \mathrm{CO}_3^{2-} \)
(b) હીરો
(c) ગ્રેફાઇટ
Answer:
(a) \( \mathrm{CO}_3^{2-} \): \( \mathrm{CO}_3^{2-} \) માં કાર્બન \( \text{sp}^2 \) સંકરણ ધરાવે છે અને તે ત્રણ ઑક્સિજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલ છે.
(b) હીરો : હીરામાં દરેક કાર્બન \( \text{sp}^3 \) સંકરણ ધરાવે છે અને તે બીજા ચાર કાર્બન સાથે જોડાયેલ છે.
(c) ગ્રેફાઇટ : ગ્રેફાઇટમાં દરેક કાર્બન \( \text{sp}^2 \) સંકરણ ધરાવે છે અને તે ત્રણ કાર્બન સાથે જોડાયેલ છે.

In simple words: \( \mathrm{CO}_3^{2-} \) માં કાર્બન \( \text{sp}^2 \) સંકરિત છે. હીરામાં દરેક કાર્બન \( \text{sp}^3 \) સંકરિત હોય છે. ગ્રેફાઇટમાં પણ કાર્બન \( \text{sp}^2 \) સંકરિત હોય છે.

Exam Tip: સંકરણ નક્કી કરવા માટે, કેન્દ્રીય પરમાણુ સાથે જોડાયેલા સિગ્મા બંધો અને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની સંખ્યા ગણો.

 

Question 12. હીરા અને ગ્રેફાઇટના ગુણધર્મોમાં જોવા મળતી ભિન્નતા તેઓના બંધારણોના આધારે સમજાવો.
Answer:

In simple words: હીરો અને ગ્રેફાઇટ બંને કાર્બનના જ બનેલા છે, પરંતુ તેમના ગુણધર્મો અલગ છે કારણ કે તેમની આંતરિક રચના અલગ છે. હીરો ખૂબ સખત છે અને વિદ્યુતનો અવાહક છે કારણ કે તેની રચના સમચતુષ્ફલકીય હોય છે. ગ્રેફાઇટ નરમ છે અને વિદ્યુતનો સુવાહક છે કારણ કે તેની રચના સ્તરીય હોય છે.

Exam Tip: કાર્બનના અપરૂપોની સરખામણી કરતી વખતે, તેમના બંધારણીય તફાવતો (સંકરણ, બંધલંબાઈ, અને બંધારણનો પ્રકાર) અને તે તફાવતો કેવી રીતે તેમના ભૌતિક ગુણધર્મોને અસર કરે છે તે સમજાવો.

 

Question 13. નીચે દર્શાવેલાં વિધાનો માટે તર્કસંગત દલીલો કરો અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ લખો,
(a) લૅડ (II) ક્લોરાઇડ \( \text{Cl}_2 \) સાથે પ્રક્રિયા કરી \( \text{PbCl}_4 \) બનાવે છે.
(b) લેડ (IV) ક્લોરાઇડ ગરમી પ્રત્યે વધુ અસ્થાયી છે.
(c) લેડ એક આયોડાઇડ \( \text{PbI}_4 \) નથી બનાવતો.
Answer:
(a) સીસું (Pb) એ સમૂહ-14 નું તત્ત્વ છે. આથી તે +2 અને +4 બંને ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવે છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં +2 ઑક્સિડેશન અવસ્થા વધુ સ્થિર બને છે અને +4 ઑક્સિડેશન અવસ્થા સૌથી ઓછી સ્થિર બને છે. કારણ કે નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર જોવા મળે છે. આથી \( \text{PbCl}_4 \) કરતાં \( \text{PbCl}_2 \) એ વધુ સ્થિર છે.
\[ \text{PbCl}_{2}\text{(s)} + \text{Cl}_{2}\text{(g)} \rightarrow \text{PbCl}_{4}\text{(l)} \] (b) સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને લીધે +4 ઑક્સિડેશન અવસ્થા અસ્થાયી બને છે. આથી \( \text{PbCl}_4 \) અસ્થાયી છે. જ્યારે તેને ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે તે વિઘટન થઈ \( \text{PbCl}_2 \) અને \( \text{Cl}_2 \) આપે છે.
\[ \text{PbCl}_{4}\text{(l)} \rightarrow \text{PbCl}_{2}\text{(g)} + \text{Cl}_{2}\text{(g)} \] (c) \( \text{PbI}_4 \) જાણીતો નથી. આથી \( \text{Pb}^{4+} \) એ ઑક્સિડેશનકર્તા અને \( \text{I}^- \) એ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે. \( \text{Pb}^{4+} \) અને \( \text{I}^- \) નું સંયોજન અસ્થાયી છે, જેમાં \( \text{I}^- \) એ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે. \( \text{Pb}^{4+} \) એ \( \text{I}^- \) નું \( \text{I}_2 \) માં ઑક્સિડેશન કરે છે અને \( \text{Pb}^{4+} \) પોતાનું \( \text{Pb}^{2+} \) માં રિડક્શન કરે છે.
\[ \text{PbI}_4 \rightarrow \text{PbI}_2 + \text{I}_2 \]

In simple words: (a) \( \text{PbCl}_2 \) ક્લોરિન સાથે પ્રક્રિયા કરીને \( \text{PbCl}_4 \) બનાવે છે કારણ કે સીસું +2 અને +4 બંને અવસ્થામાં હોય છે. (b) \( \text{PbCl}_4 \) ગરમ કરતાં અસ્થિર હોય છે અને \( \text{PbCl}_2 \) માં તૂટી જાય છે. (c) \( \text{PbI}_4 \) બનતું નથી કારણ કે \( \text{Pb}^{4+} \) એ \( \text{I}^- \) ને \( \text{I}_2 \) માં ઑક્સિડાઇઝ કરે છે, અને પોતે \( \text{Pb}^{2+} \) માં રિડ્યુસ થાય છે.

Exam Tip: નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરની વિભાવના અને ઑક્સિડેશનકર્તા/રિડક્શનકર્તા ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરીને સ્થિરતા સમજાવો. યોગ્ય રાસાયણિક સમીકરણો લખો.

 

Question 14. BF3 (130 pm) ને \( \mathrm{BF}_4^{-} \) (143 pm) માં B – F બંધની લંબાઈ શા માટે અલગ પડે છે ? કારણો જણાવો.
Answer:

• બોરોન (B) ની ખાલી p-કક્ષક અને ફ્લોરિન (F) ની ભરાયેલી p-કક્ષક વચ્ચે \( \text{p}\pi - \text{p}\pi \) બંધ બને છે. જેનાથી ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપ દૂર થાય છે. આથી \( \text{B - F} \) માં દ્વિબંધ ધરાવતું લક્ષણ જોવા મળે છે.

• આ દ્વિબંધને કારણે \( \text{BF}_3 \) માં બંધલંબાઈ ટૂંકી જોવા મળે છે (130 pm).
• જ્યારે \( \text{BF}_3 \) એ \( \text{F}^- \) આયન સાથે જોડાય ત્યારે તેનું સંકરણ \( \text{sp}^2 \) (BF3) માંથી \( \text{sp}^3 \) \( (\text{BF}_4^-) \) થાય છે.
• હવે \( \text{BF}_4^- \) માં બોરોન ચાર એકલ બંધ બનાવે છે. તે દ્વિબંધ ગુમાવે છે. આથી \( \text{BF}_4^- \) માં \( \text{B - F} \) બંધ લંબાઈ 143 pm છે.

In simple words: \( \text{BF}_3 \) માં બોરોન અને ફ્લોરિન વચ્ચે ડબલ બોન્ડ જેવું જોડાણ હોય છે, તેથી બંધ ટૂંકો હોય છે (130 pm). પણ \( \text{BF}_4^- \) માં બોરોન સાથે ચાર ફ્લોરિન એકલ બંધથી જોડાયેલા હોય છે, જેના કારણે બંધ લંબાઈ વધી જાય છે (143 pm).

Exam Tip: બેકબોન્ડિંગ (backbonding) ની વિભાવના અને તેના બંધ લંબાઈ પરની અસરને સમજાવો. સંકરણમાં ફેરફાર પણ બંધ લંબાઈને અસર કરે છે.

 

Question 15. જો B – CI બંધ દ્વિધ્રુવ ચાકમાત્રા ધરાવતો હોય તો BCI3 અણુ શા માટે દ્વિધ્રુવ ચાકમાત્રાનું મૂલ્ય શૂન્ય ધરાવે છે ?
Answer:

• બોરોન (B) અને ક્લોરિન (Cl) ની વિદ્યુતઋણતામાં તફાવત છે. આથી \( \text{B - Cl} \) બંધ ધ્રુવીય બને છે. છતાં \( \text{BCl}_3 \) અણુ અધ્રુવીય છે.
• કારણ કે \( \text{BCl}_3 \) એ સમતલીય ત્રિકોણ રચના ધરાવે છે અને તે સંમિત અણુ છે. \( \text{B - Cl} \) ની દ્વિધ્રુવી ચાકમાત્રા પરસ્પર રદ થાય છે તેથી તેનું કુલ દ્વિધ્રુવી ચાકમાત્રા શૂન્ય હોય છે.

• અહીં બે \( \text{B - Cl} \) બંધની સમાન અને વિરુદ્ધ ધ્રુવીય ચાકમાત્રા એ ત્રીજા \( \text{B - Cl} \) બંધ જેટલી હોવાથી તે રદ થાય છે. આથી પરિણામી દ્વિધ્રુવી ચાકમાત્રા શૂન્ય થાય છે.

In simple words: \( \text{BCl}_3 \) માં \( \text{B - Cl} \) બંધ પોતે ધ્રુવીય છે, પણ અણુનો આકાર સમતલીય ત્રિકોણ હોવાથી બધા બંધની દ્વિધ્રુવી ચાકમાત્રા એકબીજાને રદ કરી દે છે. આ કારણે આખા અણુની દ્વિધ્રુવી ચાકમાત્રા શૂન્ય બને છે.

Exam Tip: દ્વિધ્રુવી ચાકમાત્રા નક્કી કરતી વખતે, બંધની ધ્રુવીયતા ઉપરાંત અણુના ભૌમિતિક આકાર અને તેની સંમિતિને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે. સંમિત અણુઓમાં, વ્યક્તિગત બંધની ચાકમાત્રા રદ થઈ શકે છે.

 

Question 16. ઍલ્યુમિનિયમ ટ્રાયફ્લોરાઇડ નિર્જળ HF માં અદ્રાવ્ય હોય છે પણ NaF ઉમેરવાથી તે દ્રાવ્ય થાય છે. મળતા દ્રાવણમાંથી વાયુમય BF3 ને પસાર કરવાથી ઍલ્યુમિનિયમ ટ્રાયફ્લોરાઇડ અવક્ષેપિત થાય છે. કારણ આપો.
Answer:

• નિર્જળ \( \text{HF} \) એ સહસંયોજક સંયોજન છે અને તે પ્રબળ \( \text{H - F} \) બંધ ધરાવે છે, જેમાં તે \( \text{F}^- \) આયન આપે છે. તેથી \( \text{AlF}_3 \) એ \( \text{HF} \) માં દ્રાવ્ય થતું નથી.
• આથી વિરુદ્ધમાં, \( \text{NaF} \) એ એક આયનીય સંયોજન છે, જે \( \text{F}^- \) આયન ધરાવે છે અને તેથી તે \( \text{AlF}_3 \) સાથે જોડાઈ દ્રાવ્ય સંકીર્ણ બનાવે છે.
  \[ 3\text{NaF} + \text{AlF}_3 \rightarrow \text{Na}_3[\text{AlF}_6] \] દ્રાવ્ય સંકીર્ણ
• બોરોન (B) ના નાના કદ અને વધુ વિદ્યુતઋણતાને કારણે તે સંકીર્ણ સંયોજનો બનાવવાની પ્રબળ ક્ષમતા ધરાવે છે. આથી ઉપરના દ્રાવણમાં જ્યારે \( \text{BF}_3 \) ઉમેરવામાં આવે ત્યારે \( \text{AlF}_3 \) નું અવક્ષેપન થાય છે.
  \[ \text{Na}_3[\text{AlF}_6] + 3\text{BF}_3 \rightarrow 3\text{Na}[\text{BF}_4] + \text{AlF}_3 \] દ્રાવ્ય સંકીર્ણ અવક્ષેપ

In simple words: \( \text{AlF}_3 \) નિર્જળ \( \text{HF} \) માં ઓગળતું નથી કારણ કે \( \text{HF} \) સહસંયોજક છે. પણ \( \text{NaF} \) માં તે ઓગળી જાય છે કારણ કે \( \text{NaF} \) માંથી \( \text{F}^- \) આયન મળે છે અને તે \( \text{AlF}_3 \) સાથે જોડાઈને સંકીર્ણ બનાવે છે. જ્યારે \( \text{BF}_3 \) ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે તે \( \text{AlF}_3 \) ને ફરીથી અવક્ષેપિત કરે છે કારણ કે બોરોન વધુ સ્થિર સંકીર્ણ બનાવે છે.

Exam Tip: દ્રાવ્યતા અને સંકીર્ણ નિર્માણની પ્રક્રિયાઓને સમજાવતી વખતે આયનીય અને સહસંયોજક બંધારણના તફાવત પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરો.

 

Question 17. CO શા માટે ઝેરી છે ? કારણ આપો.
Answer:

• કાર્બન મોનોક્સાઇડ (CO) ની વધુ ઝેરી પ્રકૃતિ તેની હિમોગ્લોબિન સાથે સંકીર્ણ બનાવવાની ક્ષમતાને કારણે હોય છે.
• આ સંકીર્ણ ઑક્સિજન – હિમોગ્લોબિન સંકીર્ણ કરતાં 300 ગણું વધુ સ્થાયી હોય છે. જે રક્તકણમાં રહેલા હિમોગ્લોબિન દ્વારા શરીરમાં ઑક્સિજન વહનને રોકે છે. જેને પરિણામે મૃત્યુ થાય છે.

In simple words: કાર્બન મોનોક્સાઇડ ખૂબ જ ઝેરી છે કારણ કે તે આપણા લોહીમાં રહેલા હિમોગ્લોબિન સાથે મજબૂત રીતે જોડાઈ જાય છે. આ જોડાણ ઓક્સિજનના જોડાણ કરતાં 300 ગણું મજબૂત હોય છે. આથી શરીરના કોષોને ઓક્સિજન મળતો નથી અને વ્યક્તિનું મૃત્યુ થઈ શકે છે.

Exam Tip: કાર્બન મોનોક્સાઇડની ઝેરી અસર સમજાવતી વખતે, હિમોગ્લોબિન સાથે તેના જોડાણની મજબૂતાઈ અને ઓક્સિજન વહનમાં થતી અવરોધક અસરનો ઉલ્લેખ કરો.

 

Question 18. ગ્લોબલ વૉર્મિંગ માટે CO2 નું વધુ પ્રમાણ કેવી રીતે જવાબદાર છે ?
Answer:

• કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (\( \text{CO}_2 \)) એ ખૂબ જ જરૂરી વાયુ છે. અશ્મિગત બળતણનું વધતું જતું દહન તથા સિમેન્ટના ઉત્પાદનમાં ચૂનાના પથ્થરના થતા વિઘટનથી વાતાવરણમાં \( \text{CO}_2 \) નું પ્રમાણ વધે છે.
• આથી વાતાવરણના તાપમાનમાં વધારો થાય છે. જે ગ્રીન હાઉસ અસરમાં વધારો કરે છે.

In simple words: વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (\( \text{CO}_2 \)) નું પ્રમાણ વધવાથી પૃથ્વીનું તાપમાન વધે છે, જેને ગ્લોબલ વૉર્મિંગ કહેવાય છે. આ વધારો અશ્મિભૂત ઇંધણ બાળવાથી અને સિમેન્ટ બનાવવા જેવી પ્રક્રિયાઓથી થાય છે.

Exam Tip: ગ્લોબલ વૉર્મિંગમાં \( \text{CO}_2 \) ની ભૂમિકા સમજાવતી વખતે, તેના સ્ત્રોતો અને ગ્રીનહાઉસ અસર સાથેના તેના સંબંધ પર ભાર મૂકો.

 

Question 19. ડાયબોરેન અને બોરિક ઍસિડના બંધારણો સમજાવો.
Answer:
બનાવટ :

• ડાયઇથાઇલ ઇથરમાં \( \text{BF}_3 \) ની \( \text{LiAlH}_4 \) સાથેની પ્રક્રિયાથી બનાવી શકાય છે.
  \[ 4\text{BF}_3 + 3\text{LiAlH}_4 \rightarrow 2\text{B}_2\text{H}_6 + 3\text{LiF} + 3\text{AlF}_3 \]
• પ્રયોગશાળામાં \( \text{NaBH}_4 \) ની \( \text{I}_2 \) સાથે પ્રક્રિયાથી બનાવી શકાય છે.
  \[ \text{I}_2 + 2\text{NaBH}_4 \rightarrow \text{B}_2\text{H}_6 + 2\text{NaI} + \text{H}_2 \]
• ઔદ્યોગિક સ્તરે \( \text{B}_2\text{H}_6 \) નું ઉત્પાદન \( \text{BF}_3 \) ની \( \text{NaH} \) સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા બનાવી શકાય છે.
  \[ 2\text{BF}_3 + 6\text{NaH} \xrightarrow{450 \text{ K}} \text{B}_2\text{H}_6 + 6\text{NaF} \]

ભૌતિક ગુણધર્મો :

• ડાયબોરેન (Diborane) અતિઝેરી રંગવિહીન વાયુ છે.
• તેનું ઉત્કલનબિંદુ 180 K છે.
• તે હવાના સંપર્કમાં આવતા સ્વયંભૂ સળગી ઊઠે છે.

રાસાયણિક ગુણધર્મો :

• ડાયબોરેન પાણીમાં ઝડપથી જળવિભાજન પામી બોરિક ઍસિડ આપે છે.
  \[ \text{B}_2\text{H}_6\text{(g)} + 6\text{H}_2\text{O}\text{(l)} \rightarrow 2\text{B(OH)}_3\text{(aq)} + 6\text{H}_2\text{(g)} \]
• ડાયબોરેન લૂઇસ બેઇઝ સાથે ખંડન પ્રક્રિયા કરીને બોરોન યોગશીલ નીપજ આપે છે.
  \[ \text{B}_2\text{H}_6 + 2\text{CO} \rightarrow 2\text{BH}_3 \cdot \text{CO} \]
• ડાયબોરેન એમોનિયા સાથે પ્રક્રિયા કરી \( \text{B}_2\text{H}_6 \cdot 2\text{NH}_3 \) બનાવે છે. જેને \( [\text{BH}_2(\text{NH}_3)_2]^+ [\text{BH}_4]^- \) વડે દર્શાવાય. તેને વધુ ગરમ કરતાં \( \text{B}_3\text{N}_3\text{H}_6 \) (બોરેઝીન) મળે છે. તેમાં B અને N સમૂહો એકાંતરે આવેલા હોવાથી તેને અકાર્બનિક બેન્ઝિન કહે છે.
  \[ 3\text{B}_2\text{H}_6 + 6\text{NH}_3 \rightarrow 2[\text{BH}_2(\text{NH}_3)_2]^+ [\text{BH}_4]^-
  \implies 2\text{B}_3\text{N}_3\text{H}_6 + 12\text{H}_2 \]

ડાયબોરેનનું બંધારણ (\( \text{B}_2\text{H}_6 \)):

• આ બંધારણમાં છેડે આવેલા ચાર હાઇડ્રોજન (H) પરમાણુઓ અને બે બોરોન (B) પરમાણુઓ એક જ સમતલમાં હોય છે. ઉપરાંત બે સેતુ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સમતલની ઉપર અને નીચે આવેલા છે.
• બોરોન હાઇડ્રાઇડ (\( \text{B-H} \)) સંયોજનોની શ્રેણી બનાવે છે. જેમાં \( [\text{BH}_4]^- \) અગત્યનું છે.
• લિથિયમ (Li) અને સોડિયમ (Na) ના ટેટ્રાહાઇડ્રાઇડોબોરેટ સંયોજનોને બોરોહાઇડ્રાઇડ સંયોજનો કહે છે.
  \[ 2\text{MH} + \text{B}_2\text{H}_6 \rightarrow 2\text{M}^+[\text{BH}_4]^- \text{ (જ્યાં M = Li, Na)} \]
• \( \text{LiBH}_4 \) અને \( \text{NaBH}_4 \) કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં રિડક્શનકર્તા તરીકે ઉપયોગી છે.

બોરિક ઍસિડ (Boric Acid) :

ભૌતિક ગુણધર્મો :

• તે સફેદ સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થ છે, જે સ્પર્શે ચીકણા હોય છે.
• તે પાણીમાં ઓછા દ્રાવ્ય અને ગરમ પાણીમાં વધુ દ્રાવ્ય હોય છે.
• તે બોરોનના ઘણા સંયોજનોના જળવિભાજનથી બને છે.
• તે સ્તરીય બંધારણ ધરાવે છે. જેમાં સમતલીય \( \text{BO}_3 \) એકમો આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે.

બોરિક એસિડનું બંધારણ: તૂટક રેખા હાઈડ્રોજન બંધ દર્શાવે છે.

રાસાયણિક ગુણધર્મો :

• બોરોક્સના જલીય દ્રાવણને ઍસિડિક કરીને બનાવી શકાય છે.
  \[ \text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 + 2\text{HCl} + 5\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaCl} + 4\text{H}_3\text{BO}_3 \]
• તે નિર્બળ મોનોબેઝિક ઍસિડ છે. તે પ્રોટોનીય ઍસિડ નથી પણ હાઇડ્રોક્સિલ આયન પાસેથી ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને લૂઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.
  \[ \text{B(OH)}_3 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow [\text{B(OH)}_4]^- + \text{H}_3\text{O}^+ \]
• તેને 370 K થી ઊંચા તાપમાને ગરમ કરતાં તે \( (\text{HBO}_2) \) મેટાબોરિક ઍસિડ બનાવે છે. જે વધુ ગરમ કરતાં બોરિક ઑક્સાઇડ \( (\text{B}_2\text{O}_3) \) બને છે.
  \[ \text{H}_3\text{BO}_3 \rightarrow \text{HBO}_2 \rightarrow \text{B}_2\text{O}_3 \]

In simple words: ડાયબોરેન ( \( \text{B}_2\text{H}_6 \) ) હવામાં સળગી ઉઠે તેવો રંગહીન વાયુ છે, જે બોરોન અને હાઇડ્રોજનના વિશિષ્ટ બંધારણથી બનેલો છે. બોરિક ઍસિડ સફેદ સ્ફટિક છે, જે નબળો લૂઇસ ઍસિડ છે અને ગરમ કરવાથી મેટાબોરિક ઍસિડ અને પછી બોરિક ઑક્સાઇડમાં બદલાય છે.

Exam Tip: ડાયબોરેનની બનાવટ, ગુણધર્મો અને તેના અનોખા બંધારણ (બનાના બોન્ડ) ને યાદ રાખો. બોરિક ઍસિડના ગુણધર્મો અને તેના થર્મલ ડીકમ્પોઝિશન (thermal decomposition) ને પણ ધ્યાન પર લો.

 

Question 20. શું થશે ? જ્યારે.....
(a) બોરેક્સને સખત ગરમ કરવામાં આવે છે.
(b) બોરિક ઍસિડને પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે છે.
(c) ઍલ્યુમિનિયમમાં મંદ \( \text{NaOH} \) ઉમેરવામાં આવે છે.
(d) \( \text{BF}_3 \) એમોનિયા સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
Answer:
(a) બોરેક્સને સખત ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે પારદર્શક મણકો બને છે. જે સોડિયમ બેટાબોરેટ અને બોરિક એનહાઇડ્રાઇડ ધરાવે છે.
\[ \text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 \cdot 10\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\Delta} \text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 + 10\text{H}_2\text{O} \] \[ \text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 \rightarrow 2\text{NaBO}_2 + \text{B}_2\text{O}_3 \] પારદર્શક મણકો
(b) બોરિક ઍસિડ એ નિર્બળ લૂઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે. તેથી તે પાણીમાંથી \( \text{OH}^- \) આયન સ્વીકારી દ્રાવણમાં \( \text{H}^+ \) મુક્ત કરે છે.
\[ \text{H - OH} + \text{B(OH)}_3 \rightarrow [\text{B(OH)}_4]^- + \text{H}^+ \] (c) \( \text{H}_2 \) ઉત્પન્ન થાય છે.
\[ 2\text{Al(s)} + 2\text{NaOH(aq)} + 6\text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 3\text{H}_2\text{(g)} + 2\text{Na}^+[\text{Al(OH)}_4]^-\text{(aq)} \] (d) \( \text{BF}_3 \) એ લૂઇસ ઍસિડ હોવાથી \( \text{NH}_3 \) પાસેથી ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારી સંકીર્ણ બનાવે છે.
\[ \text{F}_3\text{B} + :\text{NH}_3 \rightarrow \text{F}_3\text{B} \leftarrow \text{NH}_3 \] લૂઇસ ઍસિડ લૂઇસ બેઇઝ યોગશીલ આડપેદાશ

In simple words: (a) બોરેક્સને ગરમ કરવાથી એક પારદર્શક મણકો બને છે. (b) બોરિક ઍસિડ પાણીમાં ભળીને \( \text{H}^+ \) આયન મુક્ત કરે છે. (c) એલ્યુમિનિયમમાં \( \text{NaOH} \) ઉમેરવાથી હાઇડ્રોજન વાયુ બને છે. (d) \( \text{BF}_3 \) એમોનિયા સાથે જોડાણ કરીને સંકીર્ણ બનાવે છે.

Exam Tip: પ્રક્રિયાના ઉત્પાદનો અને તેના કારણો સાથે રાસાયણિક સમીકરણો યાદ રાખો. ખાસ કરીને બોરેક્સ અને બોરિક ઍસિડના ગુણધર્મો, અને એલ્યુમિનિયમની પ્રતિક્રિયાઓ.

 

Question 21. નીચેની પ્રક્રિયાઓ સમજાવો
(a) ઊંચા તાપમાને કૉપરની હાજરીમાં સિલિકોનને મિથાઇલ ક્લોરાઇડ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે.
(b) સિલિકોન ડાયૉક્સાઇડની હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
(c) \( \text{CO} \) ને \( \text{ZnO} \) સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે.
(d) જળયુક્ત ઍલ્યુમિનાની જલીય \( \text{NaOH} \) ના દ્રાવણ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
Answer:
(a) મોનો, ડાય અને ટ્રાય મિથાઇલ ક્લોરો સિલેનનું મિશ્રણ અને થોડા પ્રમાણમાં ટેટ્રામિથાઇલ સિલેન બને છે.
\[ \text{CH}_3\text{Cl} + \text{Si} \xrightarrow{\text{Cu પાઉડર}, 373 \text{ K}} \text{CH}_3\text{SiCl}_3 + (\text{CH}_3)_4\text{Si}
+ (\text{CH}_3)_2\text{SiCl}_2 + (\text{CH}_3)_3\text{SiCl} \] (b) \[ \text{SiO}_2 + 4\text{HF} \rightarrow \text{SiF}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \] \[ \text{SiF}_4 + 2\text{HF} \rightarrow \text{H}_2\text{SiF}_6 \] (c) \( \text{ZnO} \) નું રિડક્શન થઈ \( \text{Zn} \) મળે છે.
\[ \text{ZnO} + \text{CO} \rightarrow \text{Zn} + \text{CO}_2 \] (d) ઍલ્યુમિના દ્રાવ્ય થઈ સોડિયમ મેટા ઍલ્યુમિનેટ બનાવે છે.
\[ \text{Al}_2\text{O}_3 \cdot 2\text{H}_2\text{O} + 2\text{NaOH(aq)} \rightarrow 2\text{NaAlO}_2 + 3\text{H}_2\text{O} \] જળયુક્ત ઍલ્યુમિના સોડિયમ મેટા ઍલ્યુમિનેટ

In simple words: (a) સિલિકોન અને મિથાઇલ ક્લોરાઇડને ગરમ કરવાથી જુદા જુદા સિલેન બને છે. (b) સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને \( \text{SiF}_4 \) અને \( \text{H}_2\text{SiF}_6 \) બનાવે છે. (c) કાર્બન મોનોક્સાઇડ \( \text{ZnO} \) ને ઝિંકમાં રિડ્યુસ કરે છે. (d) એલ્યુમિના \( \text{NaOH} \) માં ભળીને સોડિયમ મેટા ઍલ્યુમિનેટ બનાવે છે.

Exam Tip: દરેક પ્રક્રિયાના રીએજન્ટ્સ (reagents), શરતો અને બનતા ઉત્પાદનોને યાદ રાખો. ખાસ કરીને કાર્બનિક સિલિકોન સંયોજનોની બનાવટની પ્રક્રિયાઓ.

 

Question 22. કારણો આપો :
(i) સાંદ્ર \( \text{HNO}_3 \) નું પરિવહન ઍલ્યુમિનિયમના પાત્રમાં કરી શકાય છે.
(ii) ગટરની બંધ નળીને ખોલવા માટે મંદ \( \text{NaOH} \) અને ઍલ્યુમિનિયમના ટુકડાનું મિશ્રણ વાપરવામાં આવે છે.
(iii) ગ્રેફાઇટ ઊંજણ તરીકે ઉપયોગી છે.
(iv) હીરાનો ઉપયોગ અપઘર્ષક તરીકે થાય છે.
(v) ઍલ્યુમિનિયમ મિશ્ર ધાતુનો ઉપયોગ વિમાન બનાવવા થાય છે.
(vi) ઍલ્યુમિનિયમના વાસણને આખી રાત પાણીમાં રાખવા જોઈએ નહીં.
(vii) એલ્યુમિનિયમ તારનો ઉપયોગ સંચરણ વાયર બનાવવા થાય છે.
Answer:
(i) એલ્યુમિનિયમ (Al) એ સાંદ્ર \( \text{HNO}_3 \) સાથે પ્રક્રિયા કરી તેની સપાટી પર \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) નું પાતળું રક્ષણાત્મક કવચ બનાવે છે.
\[ 2\text{Al(s)} + 6\text{HNO}_3\text{(સાંદ્ર)} \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3\text{(s)} + 6\text{NO}_2\text{(g)} + 3\text{H}_2\text{O(l)} \] જેથી Al નિષ્ક્રિય બને છે અને તેથી Al નું પાત્ર પરિવહનમાં વાપરી શકાય.

(ii) \( \text{NaOH} \) એ Al સાથે પ્રક્રિયા કરી \( \text{H}_2 \) વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે. જેનું દબાણ ગટરની બંધ નળીને ખોલે છે.
\[ 2\text{Al(s)} + 2\text{NaOH} + 2\text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow 2\text{NaAlO}_2\text{(aq)} + 3\text{H}_2\text{(g)} \] (iii) ગ્રેફાઇટમાં સ્તરો વચ્ચેના બંધોને સહેલાઈથી તોડી શકાય છે. તેથી તે અતિ નરમ અને સરકી શકે તેવું હોય છે. આ કારણે ઊંચા તાપમાને મશીનોમાં ગ્રેફાઇટ શુષ્ક ઊંજણ તરીકે ઉપયોગી છે.

(iv) હીરો ખૂબ જ કઠિન પદાર્થ છે આથી તે અપઘર્ષક તરીકે ઉપયોગી છે.

(v) એલ્યુમિનિયમ (Al) ની મિશ્રધાતુ ક્યુરેલ્યુમિન એ હલકી અને ક્ષારણનો પ્રતિકાર કરે તેવી મિશ્રધાતુ છે. આથી તે વિમાન બનાવવા ઉપયોગી છે.

(vi) Al એ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરે છે અને \( \text{O}_2 \) દ્રાવ્ય થઈ \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) નું પાતળું પડ રચાય છે.
\[ 2\text{Al} + \text{O}_2\text{(g)} + \text{H}_2\text{O(l)} \rightarrow \text{Al}_2\text{O}_3\text{(s)} + \text{H}_2\text{(g)} \] આથી ઉત્પન્ન થતો \( \text{Al}^{3+} \) શરીર માટે નુકસાનકારક છે, તેથી પીવાના પાણીને એલ્યુમિનિયમના પાત્રમાં રાખવું જોઈએ નહીં.

(vii) Al એ વજનના આધારે કોપર (Cu) કરતાં બમણી વિદ્યુતવાહકતા ધરાવે છે, તેથી Al તાર સંચરણ વાયર બનાવવા ઉપયોગી છે.

In simple words: (i) એલ્યુમિનિયમ સાંદ્ર \( \text{HNO}_3 \) માં નિષ્ક્રિય બને છે. (ii) \( \text{NaOH} \) અને એલ્યુમિનિયમ ગટર ખોલવા \( \text{H}_2 \) ઉત્પન્ન કરે છે. (iii) ગ્રેફાઇટ નરમ હોવાથી ઊંજણ તરીકે વપરાય છે. (iv) હીરો સખત હોવાથી અપઘર્ષક તરીકે વપરાય છે. (v) હલકી અને મજબૂત હોવાથી એલ્યુમિનિયમ મિશ્ર ધાતુ વિમાનમાં વપરાય છે. (vi) પાણીમાં \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) બનતું હોવાથી એલ્યુમિનિયમના વાસણને પાણીમાં ન રાખવા જોઈએ. (vii) એલ્યુમિનિયમ સારા વાહક હોવાથી વાયર બનાવવા વપરાય છે.

Exam Tip: દરેક ગુણધર્મના પાછળના રાસાયણિક સિદ્ધાંતો અને ઉપયોગોને સ્પષ્ટપણે સમજાવો. ખાસ કરીને નિષ્ક્રિયતા અને પ્રતિક્રિયાશીલતાના કારણો.

 

Question 23. કાર્બનથી સિલિકોન તરફ જતાં આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં પરિઘટનીય (phenomenal) ધટાડો શા માટે જોવા મળે છે ? સમજાવો.
Answer:
પરમાણુ કદ અને સ્ક્રીનિંગ અસરના વધારા સાથે, પરમાણુ કેન્દ્રનું સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન તરફ આકર્ષણ બળ ઘટે છે. તેથી કાર્બન (C) થી સિલિકોન (Si) તરફ જતાં આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં પરિઘટનીય ઘટાડો જોવા મળે છે.

In simple words: કાર્બનથી સિલિકોન તરફ જતાં, અણુનું કદ વધે છે અને ઇલેક્ટ્રોનને ઢાંકવાની અસર (સ્ક્રીનિંગ અસર) પણ વધે છે. આ કારણે, સૌથી બહારના ઇલેક્ટ્રોન પર ન્યુક્લિયસનું આકર્ષણ ઓછું થાય છે, જેનાથી તેમને દૂર કરવા માટે ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે. આથી આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં ઘટાડો થાય છે.

Exam Tip: આયનીકરણ એન્થાલ્પી પર અસર કરતા પરિબળો (કદ, સ્ક્રીનિંગ અસર, ન્યુક્લિયર ચાર્જ) ને સ્પષ્ટપણે સમજાવો. સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં આયનીકરણ એન્થાલ્પી સામાન્ય રીતે ઘટે છે.

 

Question 24. તમે AI ની સરખામણીમાં Ga ની ઓછી પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા કેવી રીતે સમજાવશો ?
Answer:
અંદરની 3d કક્ષકોના ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા નિર્બળ સ્ક્રીનિંગ અસરને લીધે ગેલિયમ (Ga) નો કેન્દ્રીય વીજભાર વધુ અસરકારક હોય છે. આથી Ga ની પરમાણુ ત્રિજ્યા એલ્યુમિનિયમ (Al) કરતાં ઓછી છે.

In simple words: ગેલિયમની પરમાણુ ત્રિજ્યા એલ્યુમિનિયમ કરતાં ઓછી હોય છે કારણ કે ગેલિયમમાં 3d કક્ષકો હોય છે. આ 3d કક્ષકોના ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસના આકર્ષણને અસરકારક રીતે ઢાંકી શકતા નથી. આ કારણે, બહારના ઇલેક્ટ્રોન પર ન્યુક્લિયસનું ખેંચાણ મજબૂત રહે છે, જેનાથી અણુનું કદ નાનું થાય છે.

Exam Tip: પરમાણુ ત્રિજ્યા પર d- અને f-કક્ષકોની સ્ક્રીનિંગ અસરની અસરને સમજાવો. આ એક મહત્વપૂર્ણ અપવાદ છે જે સમૂહ 13 માં જોવા મળે છે.

 

Question 25. અપરરૂપો એટલે શું ? કાર્બનના બે અપરરૂપો – હીરો અને ગ્રેફાઇટના બંધારણ દોરો. આ બે અપરરૂપોના ભૌતિક ગુણધર્મો પર તેઓના બંધારણની શું અસર પડે છે ?
Answer:
અપરરૂપો એવા પદાર્થો છે જે એક જ તત્વના બનેલા હોય છે, પરંતુ તેમના પરમાણુઓ અલગ અલગ રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે, જેના કારણે તેમના ભૌતિક અને કેટલાક રાસાયણિક ગુણધર્મો અલગ હોય છે.

• હીરો સ્ફટિકમય લેટિસ છે. તેમાં દરેક કાર્બન પરમાણુ \( \text{sp}^3 \) સંકરણ ધરાવે છે અને અન્ય ચાર કાર્બન પરમાણુઓ સાથે સમચતુષ્ફલકીય આકારે સંકૃત કક્ષકોની મદદથી જોડાયેલા હોય છે.
• C-C બંધ લંબાઈ 154 pm હોય છે. આ બંધારણ અવકાશમાં વિસ્તાર પામે છે અને કાર્બન પરમાણુઓની દૃઢ ત્રિપરિમાણીય જાળીદાર રચના બનાવે છે.
• આ બંધારણમાં આકૃતિમાં બતાવ્યા મુજબ સદિશીય સહસંયોજક સમગ્ર લેટિસમાં રહેલા હોય છે.
• આ પ્રકારના વિસ્તૃત સહસંયોજક બંધને તોડવા અતિ મુશ્કેલ છે. તેથી હીરો પૃથ્વી પરનો સૌથી વધુ કઠિન પદાર્થ છે.
• ઉપયોગ : સાધનોની ધાર કાઢવા માટે અપઘર્ષક તરીકે, બીબાં બનાવવા, વીજળીના બલ્બમાં વપરાતા ટંગસ્ટનના પાતળા તારના ઉત્પાદનમાં પણ ઉપયોગી છે.

In simple words: અપરરૂપો એટલે એક જ તત્વના અલગ અલગ સ્વરૂપો, જેમના ગુણધર્મો અલગ હોય છે કારણ કે તેમના પરમાણુઓ અલગ રીતે જોડાયેલા હોય છે. હીરો અને ગ્રેફાઇટ કાર્બનના બે મુખ્ય અપરરૂપો છે.

Exam Tip: અપરરૂપોની વ્યાખ્યા, કાર્બનના મુખ્ય અપરરૂપો (હીરો અને ગ્રેફાઇટ) ના બંધારણ અને તે બંધારણો કેવી રીતે તેમના ભૌતિક ગુણધર્મોને અસર કરે છે તે સમજાવો.

Question 25. અપરરૂપો એટલે શું ? કાર્બનના બે અપરરૂપો – હીરો અને ગ્રેફાઇટના બંધારણ દોરો. આ બે અપરરૂપોના ભૌતિક ગુણધર્મો પર તેઓના બંધારણની શું અસર પડે છે ?
Answer:અપરરૂપો એવા સ્વરૂપો છે જેમાં એક જ તત્વ ઘણા અલગ ભૌતિક રૂપોમાં હાજર હોય છે, પરંતુ તેના રસાયણિક ગુણધર્મો સમાન રહે છે. કાર્બનના બે મુખ્ય અપરરૂપો હીરો અને ગ્રેફાઇટ છે. **હીરો (Diamond):** • હીરો એક સ્ફટિકમય જાળી છે. તેમાં દરેક કાર્બન પરમાણુ \( \text{sp}^3 \) સંકરણ દર્શાવે છે અને ચાર અન્ય કાર્બન પરમાણુઓ સાથે ટેટ્રાહેડ્રલ આકારમાં જોડાય છે. • C-C બંધની લંબાઈ \( 154 \text{ pm} \) છે. આ રચના અવકાશમાં ફેલાયેલી હોય છે અને કાર્બન પરમાણુઓની મજબૂત ત્રિ-પરિમાણીય જાળી જેવી રચના બનાવે છે. • આ બંધારણમાં પ્રત્યક્ષ સહસંયોજક બંધો સમગ્ર જાળીમાં હાજર હોય છે. • આવા વ્યાપક સહસંયોજક બંધોને તોડવા ખૂબ જ મુશ્કેલ છે. આથી, હીરો પૃથ્વી પરનો સૌથી કઠિન પદાર્થ છે. • ઉપયોગો: તેનો ઉપયોગ સાધનોની ધાર કાઢવા માટે ઘર્ષક તરીકે, બીબાં બનાવવા અને વીજળીના બલ્બમાં વપરાતા ટંગસ્ટનના પાતળા તાર બનાવવા માટે થાય છે. *(The diagram shows a diamond lattice structure, a rigid, three-dimensional network of carbon atoms with a C-C bond length of 154 pm.)* **ગ્રેફાઇટ (Graphite):** • ગ્રેફાઇટ સ્તરીય બંધારણ ધરાવે છે. • આ સ્તરો વાન્ડર વાલ્સ આકર્ષણ બળ વડે જોડાયેલા હોય છે અને બે સ્તરો વચ્ચેનું અંતર \( 340 \text{ pm} \) છે. • દરેક સ્તર કાર્બન પરમાણુઓના સમતલીય ષટ્કોણીય રિંગ્સથી બનેલું હોય છે. C-C બંધની લંબાઈ \( 141.5 \text{ pm} \) છે. • ષટ્કોણીય રિંગમાં દરેક કાર્બન પરમાણુ \( \text{sp}^2 \) સંકરણ દર્શાવે છે અને ત્રણ નજીકના કાર્બન પરમાણુઓ સાથે ત્રણ સિગ્મા બંધ બનાવે છે. • ચોથો \( \text{p}\pi \) બંધ બને છે. આખા સ્તર પર આ \( \text{e} \)-સ્થળાંતરિત થાય છે. \( \text{e} \)-ગતિશીલ હોવાથી સમગ્ર ગ્રેફાઇટ સ્તરમાં વીજળીનો પ્રવાહ વહે છે. • ગ્રેફાઇટમાં સ્તરો વચ્ચેના બંધોને સરળતાથી તોડી શકાય છે. આથી તે નરમ અને સરકી શકે તેવો પદાર્થ છે. આ કારણે, તે ઊંચા તાપમાને ચાલતા મશીનોમાં જ્યાં તેલનો લુબ્રિકન્ટ તરીકે ઉપયોગ ન થઈ શકે, ત્યાં ગ્રેફાઇટને સૂકા લુબ્રિકન્ટ તરીકે વાપરવામાં આવે છે. *(The diagram shows a graphite structure, with layers of hexagonal carbon rings, a C-C bond length of 141.5 pm, and an interlayer distance of 340 pm.)*
In simple words: Allotropes are different physical forms of the same element. Diamond is very hard with 3D tetrahedral bonds, while graphite is soft with layered hexagonal structures that can slide. Their different structures give them their unique properties like hardness and conductivity.

Exam Tip: When describing allotropes, always mention their bonding, hybridization, and how these structural features influence their physical properties and uses.

 

Question 26. (a) નીચેના ઑક્સાઇડ સંયોજનોને તટસ્થ, ઍસિડિક, બેઝિક અથવા ઉભયધર્મી તરીકે વર્ગીકૃત કરો : CO, \( \text{B}_2\text{O}_3 \), \( \text{SiO}_2 \), \( \text{CO}_2 \), \( \text{Al}_2\text{O}_3 \), \( \text{PbO}_2 \), \( \text{Tl}_2\text{O}_3 \)
(b) તેઓની પ્રકૃતિ દર્શાવવા માટે યોગ્ય રાસાયણિક સમીકરણો લખો.
Answer:
(a) તટસ્થ ઑક્સાઇડ : CO
ઍસિડિક ઑક્સાઇડ : \( \text{B}_2\text{O}_3 \), \( \text{SiO}_2 \), \( \text{CO}_2 \)
ઉભયગુણી ઑક્સાઇડ : \( \text{Al}_2\text{O}_3 \), \( \text{PbO}_2 \)
બેઝિક ઑક્સાઇડ : \( \text{Tl}_2\text{O}_3 \)
(b) (i) \( \text{B}_2\text{O}_3 \), \( \text{SiO}_2 \), \( \text{CO}_2 \) ઍસિડિક ઑક્સાઇડ છે જે \( \text{NaOH} \) સાથે પ્રક્રિયા કરીને ક્ષાર બનાવે છે.
\( \text{B}_2\text{O}_3 + 2\text{NaOH} \rightarrow 2\text{NaBO}_2 + \text{H}_2\text{O} \)
સોડિયમ મેટાબોરેટ
\( \text{SiO}_2 + 2\text{NaOH} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} \text{Na}_2\text{SiO}_3 + \text{H}_2\text{O} \)
સોડિયમ સિલિકેટ
\( \text{CO}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} \)
સોડિયમ કાર્બોનેટ
(ii) \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) અને \( \text{PbO}_2 \) ઉભયગુણી હોવાથી ઍસિડ અને બેઇઝ બંને સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
\( \text{Al}_2\text{O}_3 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{NaAlO}_2 + \text{H}_2\text{O} \)
સોડિયમ મેટા-ઍલ્યુમિનેટ
\( \text{Al}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{H}_2\text{O} \)
\( \text{PbO}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{PbO}_3 + \text{H}_2\text{O} \)
સોડિયમ પ્લમ્બેટ
\( 2\text{PbO}_2 + 2\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{PbSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 \)
(iii) \( \text{Tl}_2\text{O}_3 \) બેઝિક ઑક્સાઇડ હોવાથી ઍસિડમાં દ્રાવ્ય છે.
\( \text{Tl}_2\text{O}_3 + 6\text{HCl} \rightarrow 2\text{TlCl}_3 + 3\text{H}_2\text{O} \)
In simple words: Oxides can be classified as neutral, acidic, basic, or amphoteric. Acidic oxides react with bases to form salts, basic oxides react with acids to form salts, and amphoteric oxides can react with both acids and bases. Neutral oxides do not react with either. The equations show how these oxides behave with \( \text{NaOH} \) or \( \text{H}_2\text{SO}_4 \).

Exam Tip: Remember the definitions of acidic, basic, amphoteric, and neutral oxides. For equations, ensure correct stoichiometry and product formation, especially for amphoteric oxides reacting with both acids and bases.

 

Question 27. કેટલીક પ્રક્રિયાઓમાં થેલિયમ, ઍલ્યુમિનિયમ સાથે સમાનતા દર્શાવે છે, જ્યારે અન્ય કેટલીક પ્રક્રિયાઓમાં સમૂહ 1 ની ધાતુઓ સાથે સમાનતા દર્શાવે છે. આ વિધાનને કેટલાક પુરાવાઓ દ્વારા સમર્થન આપો.
Answer:
• AI ની જેમ TI પણ \( +3 \) ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવે છે. TI ના \( +3 \) ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવતાં સંયોજનો \( \text{TlCl}_3, \text{Tl}_2\text{O}_3 \) વગેરે.
• Al ની જેમ TI પણ અષ્ટફલકીય સંકીર્ણ બનાવે છે. \( [\text{AlF}_6]^{3-} \) અને \( [\text{TlF}_6]^{3-} \).
• સમૂહ 1 ની ધાતુઓ \( +1 \) ઑક્સિડેશન આંક ધરાવે છે. નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરના લીધે TI પણ \( +1 \) ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવે છે અને તેનાં સંયોજનો \( \text{Tl}_2\text{O}, \text{TlCl}, \text{TlClO}_4 \) વગેરે.
• સમૂહ 1 નાં તત્ત્વોની જેમ \( \text{Tl}_2\text{O} \) પ્રબળ બેઝિક છે.
In simple words: Thallium sometimes acts like aluminum, showing a \( +3 \) oxidation state and forming octahedral complexes. Other times, it acts like Group 1 metals, showing a \( +1 \) oxidation state due to the inert pair effect and forming strongly basic oxides. This duality demonstrates its unique chemical behavior.

Exam Tip: When discussing similarities, always provide specific examples of oxidation states, compound types, and structural features. The inert pair effect is a key concept for explaining the stability of lower oxidation states in heavier p-block elements.

 

Question 28. જ્યારે ધાતુ X ને સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે ત્યારે સફેદ અવક્ષેપ (A) મળે છે. જે વધુ \( \text{NaOH} \) માં દ્રાવ્ય થઈ દ્રાવ્ય સંકીર્ણ (B) બનાવે છે. સંયોજન (A) મંદ \( \text{HCl} \) માં દ્રાવ્ય થઈ સંયોજન (C) બનાવે છે. જ્યારે સંયોજન (A) ને સખત ગરમ કરવામાં આવે છે ત્યારે (D) મળે છે. જે ધાતુના નિષ્કર્ષણમાં વપરાય છે. X, A, B, C અને D ને ઓળખો. તેઓની ઓળખના સમર્થન માટે યોગ્ય સમીકરણો લખો.
Answer:ધાતુ X ની \( \text{NaOH} \) સાથે પ્રક્રિયા કરતાં સૌપ્રથમ સફેદ અવક્ષેપ (A) મળે છે. જે વધુ \( \text{NaOH} \) માં દ્રાવ્ય છે અને દ્રાવ્ય સંકીર્ણ (B) આપે છે. તેથી ધાતુ X એ Al જ છે અને અવક્ષેપ (A) એ \( \text{Al(OH)}_3 \) જ છે અને સંકીર્ણ (B) એ સોડિયમ ટેટ્રાહાઇડ્રોક્સો ઍલ્યુમિનેટ (III) છે.
\( 2\text{Al} + 3\text{NaOH} \rightarrow \text{Al(OH)}_3\downarrow + 3\text{Na}^+ \)
(X) (ppt)
\( \text{Al(OH)}_3 + \text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+[\text{Al(OH)}_4]^- \)
(A) સોડિયમ ટેટ્રાહાઇડ્રોક્સો ઍલ્યુમિનેટ (III)
તેથી (A) એ ઉભયગુણધર્મી સ્વભાવ ધરાવે છે. તે \( \text{HCl} \) સાથે પ્રક્રિયા કરી (C) બનાવે છે. જે \( \text{AlCl}_3 \) છે.
\( \text{Al(OH)}_3 + 3\text{HCl} \rightarrow \text{AlCl}_3 + 3\text{H}_2\text{O} \)
(A) (C)
(A) ને ગરમ કરતાં (D) \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) આપે છે.
\( 2\text{Al(OH)}_3 \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} \text{Al}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2\text{O} \)
(A) (D)
In simple words: The metal X is Aluminum (\( \text{Al} \)). It reacts with \( \text{NaOH} \) to form Aluminum Hydroxide (\( \text{Al(OH)}_3 \)) precipitate (A). This precipitate dissolves in excess \( \text{NaOH} \) to form a soluble complex, Sodium Tetrahydroxoaluminate(III) (B). \( \text{Al(OH)}_3 \) also reacts with \( \text{HCl} \) to give Aluminum Chloride (\( \text{AlCl}_3 \)) (C). When \( \text{Al(OH)}_3 \) is heated strongly, it yields Aluminum Oxide (\( \text{Al}_2\text{O}_3 \)) (D), which is used in metal extraction.

Exam Tip: Amphoteric compounds like aluminum hydroxide are important. Remember their reactions with both acids and bases. Also, know the thermal decomposition products of hydroxides and their uses in metallurgy.

 

Question 29. નીચે દર્શાવેલા વિષે તમારી સમજ શું છે ?
(a) નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર
(b) અપરરૂપતા અને
(c) કેટેનેશન
Answer:
(a) **નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર:** દરેક સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતા ભારે તત્ત્વો માટે ઑક્સિડેશન અવસ્થા તેની સમૂહ ઑક્સિડેશન અવસ્થાથી બે એકમ જેટલી ઓછી અને ક્રમિક રીતે સ્થાયી બને છે. સમૂહ ઑક્સિડેશન અવસ્થાથી બે એકમ જેટલી ઓછી ઑક્સિડેશન અવસ્થાની પ્રાપ્તિને ‘નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર' કહે છે.
(b) **અપરરૂપતા:** જો કોઈ તત્ત્વ એક કરતા વધુ સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે કે જેના રાસાયણિક ગુણધર્મો સમાન છે. પરંતુ ભૌતિક ગુણધર્મો જુદા જુદા છે. આમ, તત્ત્વોના જુદા જુદા રૂપોને અપરરૂપ કહે છે.
(c) **કૅટેનેશન:** કેટલાંક તત્ત્વો પરમાણુઓ બીજા તે જ તત્ત્વના પરમાણુ સાથે મજબૂત સહસંયોજક બંધથી શૃંખલા બનાવે છે. આ ગુણધર્મને કૅટેનેશન કહે છે. દા.ત., C, Si, S
In simple words: The inert pair effect explains why heavier elements in a group prefer oxidation states two units lower than their group valency due to poor shielding of \( \text{s} \)-electrons. Allotropy refers to elements existing in different physical forms with similar chemical properties. Catenation is the ability of an element's atoms to bond together to form chains or rings.

Exam Tip: Ensure you define each term clearly and provide relevant examples. For the inert pair effect, mention the involved electrons and their impact on stability. For allotropy and catenation, carbon is a classic example.

 

Question 30. કોઈ એક ક્ષાર X નીચે જણાવેલાં પરિણામો આપે છે :
(i) તેનું જલીય દ્રાવણ લિટમસપત્ર પ્રત્યે બેઝિક છે.
(ii) તેને સખત ગરમ કરતાં ફૂલીને કાચ જેવો ઘન પદાર્થ Y બને છે.
(iii) જ્યારે Xના ગરમ દ્રાવણમાં સાંદ્ર \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) ને ઉમેરવામાં આવે છે ત્યારે કોઈ ઍસિડ Zના સફેદ સ્ફટિક મળે છે.
ઉપર દર્શાવેલી બધી પ્રક્રિયાઓ માટે સમીકરણો લખો અને X, Y અને Z ને ઓળખો.
Answer:
(i) X નું જલીય દ્રાવણ લિટમસ પ્રત્યે બેઝિક છે. તેથી તે પ્રબળ બેઇઝ અને નિર્બળ ઍસિડનો ક્ષાર છે.
\( \text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 \cdot 10\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} 2\text{NaOH} + \text{H}_2\text{B}_4\text{O}_7 \)
(X) (પ્રબળ બેઇઝ) (નિર્બળ ઍસિડ)
(ii) ક્ષાર (X) ને ગરમ કરતાં તે ફૂલીને કાચ જેવો ઘન પદાર્થ Y બનાવે છે. તેથી X એ બોરેક્ષ જ હોવો જોઈએ અને Y એ સોડિયમ મેટાબોરેટ અને બોરિક એનહાઇડ્રાઇડનું મિશ્રણ છે.
\( \text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 \cdot 10\text{H}_2\text{O} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} \text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 + 10\text{H}_2\text{O} \)
\( \text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} 2\text{NaBO}_2 + \text{B}_2\text{O}_3 \)
(Y)
(iii) જ્યારે X ના ગરમ દ્રાવણમાં સાંદ્ર \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) ઉમેરતાં (Z) બોરિક ઍસિડના સફેદ સ્ફટિક મળે છે.
\( \text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 \cdot 10\text{H}_2\text{O} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 4\text{H}_3\text{BO}_3 + 5\text{H}_2\text{O} + \text{Na}_2\text{SO}_4 \)
(Z)
In simple words: The salt X is Borax (\( \text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 \cdot 10\text{H}_2\text{O} \)). Its aqueous solution is basic. When heated, it forms a glassy solid Y, which is a mix of sodium metaborate and boric anhydride. Adding concentrated \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) to a hot solution of X yields white crystals of boric acid (Z).

Exam Tip: For problems involving sequential reactions, identify the key product or property at each step to correctly deduce the unknown compounds. Borax bead test and its reactions are important concepts.

 

Question 31. નીચે દર્શાવેલી પ્રક્રિયાઓ માટે સમતોલિત સમીકરણ લખો :
(i) \( \text{BF}_3 + \text{LiH} \rightarrow \)
(ii) \( \text{B}_2\text{H}_6 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \)
(iii) \( \text{NaH} + \text{B}_2\text{H}_6 \rightarrow \)
(iv) \( \text{H}_3\text{BO}_3 \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} \)
(v) \( \text{Al} + \text{NaOH} \rightarrow \)
(vi) \( \text{B}_2\text{H}_6 + \text{NH}_3 \rightarrow \)
Answer:
(i) \( 2\text{BF}_3 + 6\text{LiH} \rightarrow \text{B}_2\text{H}_6 + 6\text{LiF} \)
(ii) \( \text{B}_2\text{H}_6 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{H}_3\text{BO}_3 + 6\text{H}_2 \)
બોરિક ઍસિડ
(iii) \( 2\text{NaH} + \text{B}_2\text{H}_6 \rightarrow 2\text{Na}^+[\text{BH}_4]^- \)
સોડિયમ બોરોહાઇડ્રાઇડ
(iv) \( \text{H}_3\text{BO}_3 \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} \text{HBO}_2 + \text{H}_2\text{O} \)
મેટાબોરિક ઍસિડ
\( 4\text{HBO}_2 \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} \text{H}_2\text{B}_4\text{O}_7 \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} 2\text{B}_2\text{O}_3 + \text{H}_2\text{O} \)
ટેટ્રાબોરિક ઍસિડ
(v) \( 2\text{Al} + 2\text{NaOH} + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Na}^+[\text{Al(OH)}_4]^- + 3\text{H}_2 \)
(vi) \( \text{B}_2\text{H}_6 + 2\text{NH}_3 \rightarrow 2\text{BH}_3 \cdot \text{NH}_3 \)
In simple words: These are common reactions of boron and aluminum compounds. For \( \text{BF}_3 \) and \( \text{LiH} \), diborane is formed. Diborane reacts with water to give boric acid and with \( \text{NaH} \) to form sodium borohydride. Boric acid decomposes upon heating. Aluminum reacts with strong base to yield hydrogen and a complex. Diborane also reacts with ammonia.

Exam Tip: Practice balancing chemical equations, especially for reactions involving hydrides, acids, and bases of Group 13 elements. Pay attention to temperature conditions (indicated by \( \Delta \)) for decomposition reactions.

 

Question 32. CO અને \( \text{CO}_2 \) માટે એક ઔધોગિક બનાવટ માટેની પદ્ધતિ અને એક પ્રયોગશાળામાં બનાવટ માટેની પદ્ધતિ લખો.
Answer:
**કાર્બન મોનૉક્સાઈડ (CO) :**
ઔદ્યોગિક : \( 2\text{C}(\text{s}) + \text{O}_2(\text{g}) \xrightarrow{\text{અપૂર્ણ દહન}} 2\text{CO}(\text{g}) \)
પ્રયોગશાળા : \( \text{HCOOH} \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{CO} + \text{H}_2\text{O} \)
ફૉર્મિક ઍસિડ
**કાર્બન ડાયૉક્સાઈડ (CO2) :**
ઔદ્યોગિક : \( \text{C}(\text{s}) + \text{O}_2(\text{g}) \xrightarrow{\text{સંપૂર્ણ દહન}} \text{CO}_2(\text{g}) \)
પ્રયોગશાળા : \( \text{CaCO}_3 + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \)
In simple words: Carbon monoxide (CO) can be made industrially by burning carbon with limited oxygen, or in the lab by dehydrating formic acid with concentrated \( \text{H}_2\text{SO}_4 \). Carbon dioxide (\( \text{CO}_2 \)) is made industrially by complete combustion of carbon, and in the lab by reacting calcium carbonate with hydrochloric acid.

Exam Tip: Remember both industrial and laboratory preparation methods for common compounds. Note the conditions (e.g., incomplete vs. complete combustion, dehydrating agent) as they are crucial.

 

Question 33. જો સિલિકોન્સની બનાવટનો પ્રારંભિક પદાર્થ \( \text{RSiCl}_3 \) હોય તો બનનાર નીપજનું બંધારણ લખો.
Answer:
જો \( \text{RSiCl}_3 \) પ્રારંભિક પદાર્થ હોય, તો તે પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને \( \text{RSi(OH)}_3 \) બનાવે છે. આ \( \text{RSi(OH)}_3 \) પાણીના અણુઓ ગુમાવીને એક જાળીદાર સિલિકોન બનાવે છે. આ જાળીદાર સિલિકોન તેના પરમાણુઓમાં \( \text{R} \) જૂથો સાથે ત્રિ-પરિમાણીય રચના ધરાવે છે.
\( \text{R-SiCl}_3 + 3\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{R-Si(OH)}_3 + 3\text{HCl} \)
\( \text{n R-Si(OH)}_3 \xrightarrow{\text{polymerization}} \text{[-O-Si(R)(OH)-]}_n + \text{nH}_2\text{O} \)

*(The structure would be a highly cross-linked or branched network. Each silicon atom would be bonded to one R group and three oxygen atoms, with some oxygen atoms forming bridges to other silicon atoms. This results in a rigid, three-dimensional polymeric structure.)*
In simple words: When \( \text{RSiCl}_3 \) is used, it first reacts with water to form \( \text{RSi(OH)}_3 \). This then polymerizes by losing water molecules to create a branched or cross-linked silicone structure. This means the resulting silicone will have a three-dimensional network with R groups attached to silicon atoms, leading to a more complex and rigid polymer.

Exam Tip: For silicone synthesis, remember that the number of alkyl/aryl groups (\( \text{R} \)) on the chlorosilane (\( \text{R}_n\text{SiCl}_{4-n} \)) dictates the type of polymer: \( \text{R}_2\text{SiCl}_2 \) gives linear, \( \text{RSiCl}_3 \) gives cross-linked/branched, and \( \text{R}_3\text{SiCl} \) acts as a chain terminator.

GSEB Class 11 Chemistry p-વિભાગના તત્ત્વો NCERT Exemplar Questions

I. બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (પ્રકાર – I)

 

Question 1. તાપમાનના લાંબા ગાળા માટે નીચેના પૈકી કયું તત્ત્વ પ્રવાહી-અવસ્થા ધરાવે છે અને જેનો ઉપયોગ વધુ તાપમાનના માપન માટે શક્ય છે ?
(a) B
(b) Al
(c) Ga
(d) In
Answer: (c) Ga
ગેલિયમ તત્ત્વમાં તેનું સ્ફટિક બંધારણ અન્ય તત્ત્વો કરતાં જુદું જોવા મળે છે. જે દર્શાવે છે કે \( \text{Ga}_2 \) અણુના બધા Ga પરમાણુ અલગ થયેલ હોય છે. આથી તેનું ગલનબિંદુ ઘણું નીચું હોય છે. આથી Ga \( 30^\circ \text{ C} \) થી \( 2000^\circ \text{ C} \) સુધીના ગાળામાં પ્રવાહી સ્વરૂપે હોય છે અને તેનો ઉપયોગ તાપમાન માપવા માટેના ઉપકરણ બનાવવા માટે થાય છે.
In simple words: Gallium remains in liquid state over a very wide temperature range, from \( 30^\circ \text{ C} \) to \( 2000^\circ \text{ C} \), making it suitable for high-temperature thermometers. Its unique crystal structure with isolated \( \text{Ga}_2 \) units gives it a very low melting point.

Exam Tip: For elements with unusual properties, like Gallium's wide liquid range, remember the structural reasons behind them. This property is key for its application in high-temperature measurement devices.

 

Question 2. નીચેનામાંથી કયો લુઇસ ઍસિડ છે ?
(a) \( \text{AlCl}_3 \)
(b) \( \text{MgCl}_2 \)
(c) \( \text{CaCl}_2 \)
(d) \( \text{BaCl}_2 \)
Answer: (a) \( \text{AlCl}_3 \)
આલ્કાઇન અર્થ ધાતુઓ આયોનિક ક્લોરાઇડ બનાવે છે. જ્યારે ઍલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડ સહસંયોજક છે. ક્લોરિન પરમાણુ સાથે ભાગીદારી કર્યા પછી પણ ઍલ્યુમિનિયમ પરમાણુનું અષ્ટક પૂર્ણ થતું નથી. તેને હજુ પણ અષ્ટક પૂર્ણ કરવા માટે \( \text{e}^- \) ની જરૂર પડે છે.

In simple words: \( \text{AlCl}_3 \) is a Lewis acid because aluminum in \( \text{AlCl}_3 \) has an incomplete octet with only six electrons. It needs two more electrons to complete its octet, allowing it to accept an electron pair. Magnesium, Calcium, and Barium chlorides are ionic compounds and do not act as Lewis acids.

Exam Tip: Lewis acids are electron-pair acceptors. Look for central atoms with incomplete octets or vacant orbitals. Group 13 elements often form Lewis acids due to their tendency to accept electron pairs.

 

Question 3. સંકીર્ણ ઘટકના આકારની માહિતી તેના મધ્યસ્થ પરમાણુની કક્ષકોના સંકરણના પ્રકારની મદદથી જાણી શકાય છે. \( [\text{B(OH)}_4]^- \) માં મધ્યસ્થ પરમાણુની કક્ષકોનું સંકરણ અને તે સંકીર્ણનો આકાર અનુક્રમે છે.
(a) \( \text{sp}^3 \), સમચતુલકીય
(b) \( \text{sp}^3 \), ચતુલકીય પિરામિડ
(c) \( \text{sp}^3\text{d}^2 \), અષ્ટફલકીય
(d) \( \text{dsp}^2 \), સમતલીય ચોરસ
Answer: (a) \( \text{sp}^3 \), સમચતુલકીય
B પરમાણુ પાસે 4 બંધકારક ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ તથા 0 અબંધકારક ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ છે. તેમાં \( \text{sp}^3 \) સંકરણ થશે તથા તેનો આકાર ટેટ્રાહેડરલ (સમચતુલકીય) મળશે.

In simple words: The central boron atom in \( [\text{B(OH)}_4]^- \) forms four bonds with hydroxyl groups and has no lone pairs. This arrangement leads to \( \text{sp}^3 \) hybridization and a tetrahedral shape.

Exam Tip: For determining hybridization and geometry, count the total number of electron domains (bonding pairs + lone pairs) around the central atom and apply VSEPR theory. Always consider the charge of the ion.

 

Question 4. નીચેનામાંથી કયો ઑકસાઈડ સ્વભાવે ઍસિડિક છે ?
(a) \( \text{B}_2\text{O}_3 \)
(b) \( \text{Al}_2\text{O}_3 \)
(c) \( \text{Ga}_2\text{O}_3 \)
(d) \( \text{In}_2\text{O}_3 \)
Answer: (a) \( \text{B}_2\text{O}_3 \)
ઑક્સાઇડનો ઍસિડિક સ્વભાવ સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં ઍસિડિકથી ઉભયધર્મી થઈ બેઝિક બને છે.

In simple words: As you go down Group 13, the acidic character of oxides decreases. Boron oxide is acidic, aluminum and gallium oxides are amphoteric (meaning they can act as both acid and base), and indium and thallium oxides are basic.

Exam Tip: Remember the trend of acidic, amphoteric, and basic nature of oxides within a group. Generally, non-metal oxides are acidic, metal oxides are basic, and metalloid oxides are amphoteric.

 

Question 5. સૌથી વધુ સવાઁક મધ્યસ્થ પરમાણુમાં ખાલી કક્ષકોની ઉપલબ્ધતા ઉપર આધારિત છે. \( \text{FM}_6^{3-} \) માં કયો મધ્યસ્થી પરમાણુ હોઈ શકે નહીં ?
(a) B
(b) Al
(c) Ga
(d) In
Answer: (a) B
બધા પરમાણુ પૈકી Bનો પરમાણુક્રમાંક સૌથી ઓછો છે. બોરોનનો પરમાણુક્રમાંક 5 છે અને તેમાં d કક્ષક ગેરહાજર હોય છે. \( \text{FM}_6^{3-} \) માં M પરમાણુનો સવર્ગઆંક 6 હોય છે. બોરોન પરમાણુ મહત્તમ 4 સવર્ગઆંક બનાવી શકે છે. આથી Bએ \( \text{FM}_6^{3-} \) પ્રકારનું સંકીર્ણ સંયોજન બનાવી શકશે નહીં.
In simple words: Boron cannot form a complex with a coordination number of 6, like in \( \text{FM}_6^{3-} \). This is because boron has a small atomic size and lacks vacant d-orbitals, limiting its maximum coordination number to 4. Aluminum, Gallium, and Indium, being larger and possessing vacant d-orbitals, can easily form such complexes.

Exam Tip: The ability of a central metal atom to form complexes with high coordination numbers depends on its size and the availability of vacant d-orbitals. Boron's small size and absence of d-orbitals restrict its coordination number to four.

 

Question 6. બોરિક ઍસિડ એક ઍસિડ છે, કારણ કે તેનો અણુ.....
(a) બદલી શકાય તેવો \( \text{H}^+ \) આયન ધરાવે છે.
(b) પ્રોટોન આપે છે.
(c) પાણીમાંથી \( \text{H}^+ \) દૂર કરીને \( \text{OH}^- \) આયન મેળવે છે.
(d) પાણીના અણુમાંના પ્રોટોન સાથે જોડાય છે.
Answer: (c) પાણીમાંથી \( \text{H}^+ \) દૂર કરીને \( \text{OH}^- \) આયન મેળવે છે.
લુઇસ ઍસિડ એવા હોય છે કે જેમાં મધ્યસ્થ પરમાણુ પાસે ઇલેક્ટ્રૉન અષ્ટક કરતાં ઓછા હોય અને જે ઇલેક્ટ્રૉન મેળવવાનો પ્રયત્ન કરે. બોરિક ઍસિડ મંદ અને મોનોબેઝિક ઍસિડ છે. તે \( \text{H}^+ \) મુક્ત કરતો નથી પણ પાણીમાંથી \( \text{OH}^- \) સ્વીકારે છે અને લુઇસ ઍસિડની જેમ વર્તે છે.
\( \text{H}_3\text{BO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow [\text{B(OH)}_4]^- + \text{H}^+ \)
\( \text{B(OH)}_3 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow [\text{B(OH)}_4]^- + \text{H}_3\text{O}^+ \)


In simple words: Boric acid acts as a Lewis acid, not a Brønsted acid. It accepts a hydroxide ion (\( \text{OH}^- \)) from water, which releases a proton (\( \text{H}^+ \)) from the water molecule, effectively making the solution acidic. Its central boron atom has an incomplete octet.

Exam Tip: Recognize that not all acids are Brønsted-Lowry acids (proton donors). Some act as Lewis acids by accepting electron pairs. Boric acid is a classic example of a Lewis acid. Draw the structure to visualize the incomplete octet of boron.

 

Question 7. કેટેનેશન એટલે, પરમાણુની ઇલેક્ટ્રૉનીય-રચના અને કદના આધારે સમાન પરમાણુઓનું એકબીજા સાથે જોડાણ. સમૂહ-14ના તત્ત્વોનો કેટેનેશનનો સાચો ક્રમ જણાવો :
(a) C > Si > Ge > Sn
(b) C >> Si > Ge ≈ Sn > Pb
(c) Si > C > Sn > Ge
(d) Ge > Sn > Si > C
Answer: (b) C >> Si > Ge ≈ Sn > Pb
તત્ત્વોના પરમાણુ એકબીજા સાથે જોડાઈ લાંબી ખુલ્લી કે બંધ સાંકળ બનાવવાની ગુણધર્મને કૅટેનેશન કહે છે. કૅટેનેશનનો આ ગુણધર્મ કાર્બનમાં મહત્તમ હોય છે અને સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં ઘટતો જાય છે.
C >> Si > Ge ≈ Sn > Pb
આ ગુણધર્મ માટે C-C ની ઊંચી બંધ ઊર્જા જવાબદાર છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે જતાં કદ વધવાની સાથે વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે અને સાથે સાથે કૅટેનેશનના ગુણધર્મમાં પણ ઘટાડો થાય છે.
In simple words: Catenation is the ability of atoms of an element to form long chains or rings. In Group 14, carbon has the highest catenation ability due to its strong C-C bonds and small size. This ability decreases as you move down the group from Silicon to Lead because atomic size increases and bond strength decreases.

Exam Tip: Remember that catenation depends on bond strength and atomic size. Carbon exhibits the strongest catenation due to its unique ability to form stable bonds with itself.

 

Question 8. સિલિકોનને સિલિકોન્સ જેવા પોલિમર બનાવવાનું પ્રબળ વલણ છે. સિલિકોન્સ પોલિમરની શૃંખલાની લંબાઈ ઉમેરીને નિયંત્રિત કરી શકાય છે.
(a) \( \text{MeSiCl}_3 \)
(b) \( \text{Me}_2\text{SiCl}_2 \)
(c) \( \text{Me}_3\text{SiCl} \)
(d) \( \text{Me}_4\text{Si} \)
Answer: (c) \( \text{Me}_3\text{SiCl} \)
સિલિકોન એ પૉલિમરની જેમ જ સિલિકોન્સ બનાવવાનો સ્વભાવ ધરાવે છે. આ સાંકળની લંબાઈને સીમિત કરવા માટે તેમાં \( \text{Me}_3\text{SiCl} \) કે જે તેના છેડા પર જોડાઈ લંબાઈ ટૂંકી કરે છે તે વપરાય છે.

In simple words: Silicones form long polymer chains. To control how long these chains become, \( \text{Me}_3\text{SiCl} \) is used. It has three methyl groups and only one chlorine, so when it links to the growing silicone chain, it caps the end and stops further growth, thus limiting the chain's length.

Exam Tip: Understand that \( \text{Me}_3\text{SiCl} \) acts as a monofunctional unit. It can form only one bond with the growing polymer chain, effectively capping it and controlling the overall length. Bifunctional units (\( \text{R}_2\text{SiCl}_2 \)) form linear chains, and trifunctional units (\( \text{RSiCl}_3 \)) lead to branched or cross-linked structures.

 

Question 9. સમૂહ-13 ના તત્ત્વોની આયનીકરણ એન્થાલ્પી (\( \Delta_i\text{H}_1 \text{ kJ mol}^{-1} \)) માટેનો ક્રમ :
(a) B > Al > Ga > In > Tl
(b) B < Al < Ga < In < Tl
(c) B < Al > Ga < In > Tl
(d) B > Al < Ga > In < Tl
Answer: (d) B > Al < Ga > In < Tl
બોરોનથી ઍલ્યુમિનિયમ તરફ જતાં આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં ધારણા મુજબ કદ અને સ્ક્રીનિંગ અસરમાં વધારો થતાં ધટાડો થાય છે. જયારે ઍલ્યુમિનિયમથી ગેલિયમ તરફ જતાં આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં થોડો વધારો થાય છે. બંને પરમાણુમાં કેન્દ્રીય વીજભાર વધવાની સાથે સ્ક્રીનિંગ અસરમાં પણ વધારો થાય છે. Ga માં સ્ક્રીનિંગ અસર નિર્બળ હોય છે. સામે કેન્દ્રનો વીજભાર વધારે વધે છે. આથી D કક્ષકોનું સંકોચન થાય છે. આથી આયનીકરણ એન્થાલ્પી વધે છે.
Ga થી In તરફ જતા આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં થોડો વધારો થાય છે. કેમ કે 4d કક્ષકમાં ભરાયેલા 10 ઇલેક્ટ્રૉનને કારણે સ્ક્રીનિંગ અસરમાં વધારો થાય છે, જે કેન્દ્રના વધતા વીજભારની અસરને વટાવી જાય છે.
In થી TI તરફ જતા ફરીથી આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં વધારો થાય છે. કારણ કે 4f કક્ષકમાં 14 ઇલેકટ્રૉન ભરાયેલા હોય છે. આથી સ્ક્રીનિંગ અસરમાં વધારો થાય છે, સાથે કેન્દ્રના ધન વીજભારમાં પણ વધારો થાય છે. આથી આયનીકરણ એન્થાલ્પી વધે છે.
In simple words: The ionization enthalpy trend in Group 13 is complex. It generally decreases from Boron to Aluminum. However, there's an increase from Aluminum to Gallium due to the poor shielding by 3d electrons in Gallium. It then decreases to Indium but increases again for Thallium because of the poor shielding by 4f electrons.

Exam Tip: Remember that ionization enthalpy trends are influenced by atomic size, nuclear charge, and electron shielding. Anomalies often occur due to the presence of d and f orbitals, which provide poor shielding, leading to higher effective nuclear charge.

 

Question 10. ડાયબોરેનના બંધારણમાં....
(a) બધા જ હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ એક જ સમતલમાં અને બોરોન પરમાણુઓ તે સમતલને લંબ ગોઠવાયેલા હોય છે.
(b) 2 બોરોન પરમાણુઓ અને ચાર છેડાના હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ એક જ સમતલમાં અને બે સેતુ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ તેના લંબ સમતલમાં ગોઠવાયેલા હોય છે.
(c) 4 સેતુ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ અને બોરોન પરમાણુઓ એક જ સમતલમાં અને બે છેડાના હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ આ સમતલને લંબરૂપે ગોઠવાયેલા છે.
(d) બધા જ પરમાણુઓ એક જ સમતલમાં હોય છે.
Answer: (b) 2 બોરોન પરમાણુઓ અને ચાર છેડાના હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ એક જ સમતલમાં અને બે સેતુ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ તેના લંબ સમતલમાં ગોઠવાયેલા હોય છે.
બોરોનની સામાન્ય સંયોજકતા ત્રણ હોય છે. આ પ્રમાણે તે \( \text{BH}_3 \) પ્રકારનો હાઇડ્રાઇડ બનાવે પણ તે ખૂબ અસ્થાયી હોય છે. કારણ કે \( \text{BH}_3 \) માં બોરોન પરમાણુનું અષ્ટક પૂર્ણ થતું નથી. આથી તે \( \text{B}_2\text{H}_6 \) અણુ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. બોરોનનો સૌથી સાદો હાઇડ્રાઇડ \( \text{B}_2\text{H}_6 \) છે જે ડાયબોરેન તરીકે જાણીતો છે.
આકૃતિમાં જોઈ શકાય છે કે બોરોન પરમાણુને સાદું સહસંયોજક બંધ બનાવતા માટે છ (6) ઇલેક્ટ્રૉનની જરૂર હોય છે. જ્યારે ડાયબોરેનમાં કુલ 12 સંયોજકતા ઇલેકટ્રૉન હોય છે : ત્રણ ઇલેક્ટ્રૉન બોરોનના એક પરમાણુના અને એક ઇલેકટ્રૉન હાઇડ્રોજન પરમાણુનાં. આમ, બોરોનના કુલ 6 ઇલેક્ટ્રૉન અને હાઇડ્રોજન ના કુલ 6 ઇલેક્ટ્રૉન.

**ડાયબોરેનમાં બનતા બંધ:**
છેડા પરના 4 હાઇડ્રોજન પરમાણુ તથા બોરોનના બે પરમાણુઓ એક સમતલમાં હોય છે. સમતલની ઉપર તેમજ નીચે એક એક જોડાણકર્તા હાઇડ્રોજન હોય છે. આથી દરેક બોરોન પરમાણુ ત્રણ ઇલેક્ટ્રૉન હોવા છતાં 4 બંધ બનાવે છે. છેડા પરના B – H બંધ સામાન્ય હોય છે. પણ જોડાણકર્તા B – H બંધ અલગ હોય છે.
દરેક જોડાણકર્તા હાઇડ્રોજન બે બોરોન પરમાણુ સાથે બે ઇલેક્ટ્રૉન વડે જોડાય છે. આવા બંધને ત્રણ કેન્દ્રવાળો બંધ અથવા વધારે કેન્દ્રવાળો બંધ અથવા બનાના (કેળું) બંધ પણ કહેવાય છે.
In simple words: In diborane (\( \text{B}_2\text{H}_6 \)), two boron atoms and four terminal hydrogen atoms lie in the same plane. Two bridging hydrogen atoms are positioned perpendicular to this plane, creating a "banana bond" or 3-center-2-electron bond. This unique bonding helps boron complete its octet, despite it being an electron-deficient molecule.

Exam Tip: The structure of diborane is crucial. Remember the concept of 3-center-2-electron (banana) bonds and the arrangement of terminal and bridging hydrogen atoms. It is an electron-deficient compound.

 

Question 11. સંયોજન X એ \( \text{BF}_3 \) ની લિથિયમ ઍલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રાઇડ સાથેની પ્રક્રિયાથી બને છે, તો સંયોજન X અને Y ના અણુસૂત્ર નીચેના પૈકી કયા હશે ?
X, \( \text{NH}_3 \) સાથે પ્રક્રિયા કરી સંયોજન Y બનાવે છે, જેને અકાર્બનિક બેન્ઝિન કહે છે.
(a) \( \text{B}_2\text{H}_6, \text{B}_3\text{N}_3\text{H}_6 \)
(b) \( \text{B}_2\text{O}_3, \text{B}_3\text{N}_2\text{H}_6 \)
(c) \( \text{BF}_3, \text{B}_3\text{N}_3\text{H}_6 \)
(d) \( \text{B}_3\text{N}_3\text{H}_6, \text{B}_2\text{H}_6 \)
Answer: (a) \( \text{B}_2\text{H}_6, \text{B}_3\text{N}_3\text{H}_6 \)
(i) એમોનિયા વાયુની ડાયબોરેન સાથે પ્રક્રિયા કરતા શરૂઆતમાં \( \text{B}_2\text{H}_6 \cdot 2\text{NH}_3 \) મળે છે. જે ત્યારબાદ \( [\text{BH}_2(\text{NH}_3)_2]^+ [\text{BH}_4]^- \) સાથે ગરમ કરતા બોરેઝીન \( \text{B}_3\text{N}_3\text{H}_6 \) મળે છે. જે બોરેઝોલ તરીકે પણ જાણીતું છે.
\( 3\text{B}_2\text{H}_6 + 6\text{NH}_3 \xrightarrow{473 \text{ K}} 2\text{B}_3\text{N}_3\text{H}_6 + 12\text{H}_2 \)
ડાયબોરેન (X) બોરેઝોલ (Y)
બોરેઝોલમાં પણ બેન્ઝિનની જેમ જ સસ્પંદન જોવા મળે છે. આથી તેને અકાર્બનિક બેન્ઝિન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
(ii) ડાયબોરેનને બનાવવા માટે \( \text{BF}_3 \) નું રિડક્શન લિથિયમ ઍલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રાઇડ વડે ડાયઇથાઇલ ઈથરની હાજરીમાં કરવામાં આવે છે.
\( 4\text{BF}_3 + 3\text{LiAlH}_4 \rightarrow 2\text{B}_2\text{H}_6 + 3\text{AlF}_3 + 3\text{LiF} \)
(X)
In simple words: Compound X, Diborane (\( \text{B}_2\text{H}_6 \)), is formed by reducing \( \text{BF}_3 \) with \( \text{LiAlH}_4 \). When Diborane reacts with ammonia (\( \text{NH}_3 \)) and is heated, it forms Compound Y, Borazine (\( \text{B}_3\text{N}_3\text{H}_6 \)), which is also known as inorganic benzene due to its resonance structure.

Exam Tip: Remember the synthesis of diborane and borazine. Borazine is important for its structural similarity to benzene, hence the name "inorganic benzene." Understand the conditions for each reaction.

 

Question 12. ક્વાર્ટ્સનો વધુ પ્રમાણમાં ઉપયોગ દાબવિદ્યુત સ્ફટિક તરીકે થાય છે. તે ધરાવે છે.
(a) Pb
(b) Si
(c) Ti
(d) Sn
Answer: (b) Si
ક્વાર્ટ્ઝ, ક્રિસ્ટોબેલાઇટ અને ટ્રાયડાઇમાઇટ એ સિલિકાના સ્ફટિકમય અપરરૂપો છે. તેઓ યોગ્ય તાપમાને એકબીજામાં પરિવર્તનીય છે અને ક્વાર્ટ્સનો મુખ્ય ઉપયોગ દાબ-વિદ્યુત પદાર્થ તરીકે થાય છે.
In simple words: Quartz is a crystalline form of silica (\( \text{SiO}_2 \)) and is mainly used as a piezoelectric crystal. Silicon (Si) is the key element in quartz, giving it its properties.

Exam Tip: Quartz is a common mineral with important applications. Recall that its piezoelectric property makes it suitable for electronic devices. Connect the material's properties to the elements it contains, in this case, silicon.

 

Question 13. નીચેનામાંથી કયો પદાર્થ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે ?
(a) \( \text{AlCl}_3 \)
(b) \( \text{PbCl}_2 \)
(c) \( \text{SnCl}_4 \)
(d) \( \text{SnCl}_2 \)
Answer: (d) \( \text{SnCl}_2 \)
રિડક્શનકર્તા પદાર્થ તેને કહે છે કે જે બીજા પદાર્થનું રિડક્શન કરે અને તેનું ઑક્સિડેશન થાય. \( \text{SnCl}_2 \) માં Sn ની ઑક્સિડેશન અવસ્થા \( +2 \) હોવાથી તે પ્રબળ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
\( \text{SnCl}_2 + 2\text{FeCl}_3 \rightarrow 2\text{FeCl}_2 + \text{SnCl}_4 \)
\( \text{SnCl}_2 + 2\text{CuCl}_2 \rightarrow 2\text{CuCl}_2 + \text{SnCl}_4 \)
In simple words: \( \text{SnCl}_2 \) is a strong reducing agent because tin (Sn) is in the \( +2 \) oxidation state. It readily gets oxidized to \( +4 \) oxidation state, meaning it can donate electrons and reduce other substances. The examples show it reducing ferric chloride and cupric chloride.

Exam Tip: Remember that reducing agents get oxidized themselves. For elements like tin, which can exist in multiple oxidation states, the lower oxidation state usually acts as a reducing agent (e.g., Sn in \( \text{SnCl}_2 \) is \( +2 \), which can be oxidized to \( +4 \)).

 

Question 14. સૂકો બરફ છે.
(a) ઘન \( \text{NH}_3 \)
(b) ઘન \( \text{SO}_2 \)
(c) ઘન \( \text{CO}_2 \)
(d) ઘન \( \text{N}_2 \)
Answer: (c) ઘન \( \text{CO}_2 \)
\( \text{CO}_2 \) વાયુને ઊંચા દબાણે ઠંડો કરતા સૂકો બરફ મળે છે.
In simple words: Dry ice is the solid form of carbon dioxide (\( \text{CO}_2 \)). It's made by compressing and cooling \( \text{CO}_2 \) gas. It gets its name because it sublimes directly from solid to gas without melting into a liquid, hence "dry".

Exam Tip: Basic facts about common compounds are often tested. Know that dry ice is solid carbon dioxide and its unique property of sublimation.

 

Question 15. સિમેન્ટ ઇમારતો બાંધવાની અગત્યની સામગ્રી છે. જે ઘણા તત્ત્વોના ઑક્સાઇડનું મિશ્રણ છે. કેલ્શિયમ, આયર્ન અને સલ્ફર ઉપરાંત બીજા કયા સમૂહ/સમૂહોના ઑક્સાઇડ આ મિશ્રણમાં હાજર હોય છે ?
(a) સમૂહ-2
(b) સમૂહ-2, 13, 14
(c) સમૂહ-2 અને 13
(d) સમૂહ-2 અને 14
Answer: (b) સમૂહ-2, 13, 14
સિમેન્ટ એ કળીચૂનાના સમૃદ્ધ તત્ત્વોના મિશ્રણથી બનાવવામાં આવે છે. જેમાં \( \text{CaO} \) ની સાથે માટી કે જેમાં સિલિકા \( \text{SiO}_2 \) હોય છે તે તથા ઍલ્યુમિનિયમ, લોખંડ અને મૅગ્નેશિયમના પણ ઑક્સાઇડ આવેલા હોય છે.
પોર્ટલૅન્ડ સિમેન્ટમાં તત્ત્વોનું ટકાવાર પ્રમાણ આ પ્રમાણે હોય છે :
(i) \( \text{CaO} \) (50-60%)
(ii) \( \text{SiO}_2 \) (20 – 25%)
(iii) \( \text{Al}_2\text{O}_3 \) (5-10%)
(iv) \( \text{Fe}_2\text{O}_3 \) (1 – 2%)
(vi) \( \text{MgO} \) (2 – 3%)
સિમેન્ટમાં સમૂહ-2 (Ca), સમૂહ-13(Al) અને સમૂહ-14(Si) ના ઑક્સાઇડ આવેલા છે.
In simple words: Cement is a complex mixture of oxides. Besides calcium (Group 2), iron, and sulfur oxides, it also contains oxides from Group 2 elements like magnesium (\( \text{MgO} \)), Group 13 elements like aluminum (\( \text{Al}_2\text{O}_3 \)), and Group 14 elements like silicon (\( \text{SiO}_2 \)). The main components are Calcium Oxide, Silicon Dioxide, and Aluminum Oxide.

Exam Tip: Knowing the composition of common materials like cement is important. Focus on the main elemental groups present (Group 2 for Ca/Mg, Group 13 for Al, Group 14 for Si) and their respective oxide forms.

II. Multiple Choice Questions (Type - II)

 

Question 1. A1 ની સાપેક્ષમાં Gaની ઓછી પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા માટેનાં કારણો છે.
(A) d અને f કક્ષકોની નબળી આચ્છાદન અસર
(B) કેન્દ્રીય વિજભારમાં વધારો
(C) ઊંચી કક્ષકોની હાજરી
(D) વધુ પરમાણુ-ક્રમાંક
Answer: (A) d અને f કક્ષકોની નબળી આચ્છાદન અસર, (B) કેન્દ્રીય વિજભારમાં વધારો
In simple words: Al થી Ga સુધી જતા પરમાણુની ત્રિજ્યા ઘટે છે. આ d-કક્ષકોની નબળી સુરક્ષા અને ન્યુક્લિયસના વધતા આકર્ષણ બળને કારણે થાય છે.

Exam Tip: Remember that weak shielding by d and f electrons causes an increase in effective nuclear charge, leading to a smaller atomic radius in transition elements.

 

Question 2. CO₂ નો આકાર સંકરણ છે.
(A) \( \mathrm{sp^3} \) સંકરણ
(B) કાર્બનનું \( \mathrm{sp} \) સંકરણ
(C) કાર્બન અને ઑક્સિજન વચ્ચેનો \( \mathrm{p\pi - p\pi} \) બંધ
(D) કાર્બનનું \( \mathrm{sp^2} \) સંકરણ
Answer: (B) કાર્બનનું \( \mathrm{sp} \) સંકરણ, (C) કાર્બન અને ઑક્સિજન વચ્ચેનો \( \mathrm{p\pi - p\pi} \) બંધ
In simple words: સિગ્મા બોન્ડ s-s, s-p અને p-p કક્ષકોના જોડાવાથી બને છે. પાઈ બોન્ડ p-p કક્ષકોના બાજુના જોડાવાથી બને છે. CO2 માં 2 સિગ્મા અને 2 પાઈ બોન્ડ છે, તેથી તેમાં sp સંકરણ થાય છે.

Exam Tip: For CO2, recognizing the linear shape and the presence of two double bonds helps identify sp hybridization and \( \mathrm{p\pi - p\pi} \) bonding.

 

Question 3. ઓર્ગેનોસિલિકોન્સના પૉલિમરાઈઝેશન દરમિયાન \( \mathrm{Me_3SiCl} \) નો ઉપયોગ થાય છે કારણ કે,
(A) ઓર્ગેનોસિલિકોન્સ પૉલિમરની શૃંખલાની લંબાઈ \( \mathrm{Me_3SiCl} \) ઉમેરવાથી નિયંત્રિત થઈ શકે છે.
(B) સિલિકોન્સ પૉલિમરનો અંતિમ છેડો \( \mathrm{Me_3SiCl} \) થી બ્લૉક થાય છે.
(C) \( \mathrm{Me_3SiCl} \) પૉલિમરની ગુણવત્તા અને નીપજમાં વધારો કરે છે.
(D) પૉલિમરાઈઝેશન દરમિયાન \( \mathrm{Me_3SiCl} \) ઉદ્દીપક તરીકે વર્તે છે.
Answer: (A) ઓર્ગેનોસિલિકોન્સ પૉલિમરની શૃંખલાની લંબાઈ \( \mathrm{Me_3SiCl} \) ઉમેરવાથી નિયંત્રિત થઈ શકે છે., (B) સિલિકોન્સ પૉલિમરનો અંતિમ છેડો \( \mathrm{Me_3SiCl} \) થી બ્લૉક થાય છે.
In simple words: પૉલિમર ચેઇનની લંબાઈને કાબૂમાં રાખવા માટે \( \mathrm{(CH_3)_3SiCl} \) ઉમેરવામાં આવે છે. તે ચેઇનના છેડે જોડાઈને તેને આગળ વધતી રોકે છે.

Exam Tip: Remember that \( \mathrm{(CH_3)_3SiCl} \) acts as a chain terminator in silicone polymerization because it has only one reactive site, thus capping the growing polymer chain.

 

Question 4. નીચેનામાંથી કયા વિધાનો સાચાં છે ?
(A) ફુલેરિન ઝૂલતા બંધ ધરાવે છે.
(B) ફુલેરિન પિંજર જેવો અણુ છે.
(C) ગ્રેફાઇટ કાર્બનનું ઉષ્મીય રીતે સૌથી સ્થાયી અપરરૂપ છે.
(D) ગ્રેફાઇટ લીસું અને કઠિન છે તેથી તેનો ઉપયોગ મશીનમાં શુષ્ક ઊંજણ તરીકે થાય છે.
Answer: (B) ફુલેરિન પિંજર જેવો અણુ છે., (C) ગ્રેફાઇટ કાર્બનનું ઉષ્મીય રીતે સૌથી સ્થાયી અપરરૂપ છે.
In simple words: ફુલેરિન એક ખાસ પ્રકારનું પિંજર જેવું કાર્બનનું બંધારણ છે. C60 ફૂટબોલ જેવો ગોળાકાર આકાર ધરાવે છે, જે 20 ષટ્કોણ અને 12 પંચકોણથી બને છે. ગ્રેફાઇટ કાર્બનનો સૌથી સ્થિર પ્રકાર છે, જે હીરા અને ફુલેરિન કરતાં વધુ સ્થિર છે.

Exam Tip: Be aware of the unique cage-like structure of fullerenes and the layered structure of graphite, which contributes to its lubricating properties and thermal stability.

 

Question 5. આકૃતિના આધારે નીચેનામાંથી કયા વિધાનો સાચાં છે ?
(A) બે સેતુ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ અને બે બોરોન પરમાણુઓ એક જ સમતલમાં ગોઠવાયેલા છે.
(B) છ B – H બંધમાંથી બે B – H બંધ, ત્રણ કેન્દ્ર બે ઇલેક્ટ્રૉન બંધથી વર્ણવી શકાય.
(C) છ B – H બંધમાંથી ચાર B – H બંધ, ત્રણ કેન્દ્ર બે ઇલેકટ્રૉન બંધથી વર્ણવી શકાય.
(D) ચાર અંતિમ B – H બે ઇલેક્ટ્રૉન – બંધને બે કેન્દ્ર નિયમિત બંધ હોય છે.
Answer: (A) A, B, D
In simple words: બોરેનનું બંધારણ રસપ્રદ છે કારણ કે તે ઇલેક્ટ્રોન-ઘટ ધરાવે છે. ડાયબોરેનમાં 4 છેડાના H અને 2 B પરમાણુ એક જ સમતલમાં હોય છે. 2 બ્રિજિંગ H પરમાણુ સમતલની ઉપર-નીચે હોય છે. દરેક બોરોન 3 વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન હોવા છતાં 4 બોન્ડ બનાવે છે. બ્રિજિંગ બોન્ડ 3-કેન્દ્ર 2-ઇલેક્ટ્રોન બોન્ડ (કેળા બોન્ડ) કહેવાય છે.

Exam Tip: The banana bonds (3-center, 2-electron bonds) are crucial to understanding the stability of diborane despite its electron deficiency.

 

Question 6. નીચેનામાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું સાચું સસ્પંદન બંધારણ ઓળખો :
(A) \( \mathrm{O – C = O} \)
(B) \( \mathrm{O = C = O} \)
(C) \( \mathrm{¯O = C − O^+} \)
(D) \( \mathrm{¯O – C = O^+} \)
Answer: (B) O = C = O, (D) ¯O – C = O+
In simple words: કાર્બન ડાયોક્સાઇડના સસ્પંદન બંધારણો નીચે દર્શાવ્યા છે. આ બંધારણો ઇલેક્ટ્રોન વિસ્થાનીકરણ દર્શાવે છે.

Exam Tip: Always remember that resonance structures involve the movement of electrons, not atoms, and contribute to the overall stability of the molecule.

III. Short Answer Questions

 

Question 1. BCI3 · NH3 અને AICI3 દ્વિઅણુ (ડાયમર)નું બંધારણ દોરો.
Answer: BCl3 માં બોરોનનું કદ ખૂબ નાનું હોય છે. તેથી, BCl3 સહસંયોજક બંધ બનાવે છે. જોકે, બોરોન પરમાણુનું અષ્ટક અધૂરું રહે છે. NH3 માં નાઇટ્રોજન પાસે એકલ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે. નાઇટ્રોજન આ ઇલેક્ટ્રોન બોરોનને આપીને તેનું અષ્ટક પૂરું કરે છે. આમ, BCl3 લુઇસ ઍસિડ તરીકે અને NH3 લુઇસ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે. પ્રતિક્રિયા છે: \( \mathrm{H_3N: + BCl_3 \rightarrow H_3N \rightarrow BCl_3} \).
AlCl3 ડાયમર સ્વરૂપે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. તેનું બંધારણ નીચે મુજબ છે:

In simple words: BCl3 માં બોરોનનું કદ નાનું છે અને તેનું અષ્ટક અધૂરું છે. NH3 માં નાઇટ્રોજન પાસે એકલ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ છે. નાઇટ્રોજન આ ઇલેક્ટ્રોન બોરોનને આપીને તેનું અષ્ટક પૂરું કરે છે. તેથી BCl3 લુઇસ ઍસિડ અને NH3 લુઇસ બેઇઝ તરીકે કાર્ય કરે છે. AlCl3 બે એકમો જોડાવાથી ડાયમર સ્વરૂપે હોય છે. તેના બંધારણમાં, બે AlCl3 એકમો બે ક્લોરિન બ્રિજ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. દરેક એલ્યુમિનિયમ ચાર ક્લોરિન પરમાણુ સાથે જોડાયેલું હોય છે.

Exam Tip: Remember that Lewis acids accept electron pairs, while Lewis bases donate them. The presence of vacant orbitals or incomplete octets typically indicates Lewis acidity.

 

Question 2. પાણીમાં બોરિક ઍસિડનો સ્વભાવ લુઇસ ઍસિડ તરીકે સમજાવો.
Answer: ઑર્થોબોરિક ઍસિડ ઠંડા પાણીમાં ઓછો દ્રાવ્ય છે પણ ગરમ પાણીમાં સારી રીતે દ્રાવ્ય હોય છે. તે એક મોનોબેઝિક ઍસિડ છે. તે \( \mathrm{H^+} \) આયન મુક્ત કરતો નથી; તેના બદલે, તે \( \mathrm{OH^-} \) આયન સ્વીકારે છે અને લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે. પ્રતિક્રિયા છે: \( \mathrm{H_3BO_3 + H_2O \rightarrow [B(OH)_4]^- + H^+} \). અહીં, બોરોનનું અષ્ટક અધૂરું હોય છે. પાણીમાં ઓક્સિજન પરમાણુ પાસે બંધ બનાવવામાં ભાગ ન લેતા ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે. આમ, બોરિક ઍસિડ \( \mathrm{H^+} \) ગુમાવવાને બદલે પાણીમાંથી \( \mathrm{OH^-} \) મેળવીને \( \mathrm{[B(OH)_4]^-} \) બનાવે છે અને પોતાનું અષ્ટક પૂરું કરે છે. તેથી, જે પદાર્થ ઇલેક્ટ્રોન મેળવે તેને લુઇસ ઍસિડ કહેવાય છે, જે બોરિક ઍસિડને લાગુ પડે છે.
In simple words: બોરિક ઍસિડ ઠંડા પાણીમાં ઓછો અને ગરમ પાણીમાં વધુ ઓગળે છે. તે \( \mathrm{H^+} \) આપતો નથી, પરંતુ પાણીમાંથી \( \mathrm{OH^-} \) સ્વીકારીને લુઇસ ઍસિડ તરીકે કાર્ય કરે છે, કારણ કે બોરોનનું અષ્ટક અધૂરું હોય છે.

Exam Tip: For Lewis acids, look for electron-deficient species or atoms with vacant orbitals that can accept electron pairs. Boric acid is a classic example of this behavior.

 

Question 3. હાઇડ્રોજનબંધ ધરાવતું બોરિક ઍસિડનું બંધારણ દોરો. કો ઘટક પાણીમાં હાજર છે ? આ ઘટકમાં બોરોનનું સંકરણ કયું છે ?
Answer: બોરિક ઍસિડ હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવે છે, જે સ્તરીય બંધારણ બનાવે છે. દરેક \( \mathrm{H_3BO_3} \) અણુ હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા બીજા અણુઓ સાથે જોડાયેલું હોય છે. જલીય દ્રાવણમાં, હાજર ઘટક ટેટ્રાહાઇડ્રોક્સીબોરેટ આયન, \( \mathrm{[B(OH)_4]^-} \) છે. આ આયનમાં, બોરોન પરમાણુ \( \mathrm{sp^3} \) સંકરણ ધરાવે છે.
In simple words: બોરિક ઍસિડ હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવે છે, જે સ્તરીય બંધારણ બનાવે છે. પાણીમાં, \( \mathrm{[B(OH)_4]^-} \) ઘટક હાજર હોય છે. આ ઘટકમાં બોરોન \( \mathrm{sp^3} \) સંકરણ ધરાવે છે.

Exam Tip: Remember to clearly state the type of bonding (hydrogen bonding for boric acid's structure) and the hybridization of the central atom in the aqueous species.

 

Question 4. શા માટે નીચે આપેલાં સંયોજનો લુઇસ એસિડ તરીકે વર્તે છે તે સમજાવો :
(A) \( \mathrm{BCl_3} \)
(B) \( \mathrm{AlCl_3} \)
Answer: \( \mathrm{BCl_3} \) અને \( \mathrm{AlCl_3} \) બંનેમાં, મધ્યસ્થ પરમાણુઓ (બોરોન અને એલ્યુમિનિયમ) તેમના સંયોજકતા કોષમાં ફક્ત છ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે. પરિણામે, આ ઇલેક્ટ્રોન-ઘટ ધરાવતા અણુઓ ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારવાનું વલણ ધરાવે છે. જે પદાર્થો ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે તેમને લુઇસ ઍસિડ કહેવાય છે. સમૂહમાં નીચે જતાં, પરમાણુનું કદ વધવાને કારણે ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારવાનું વલણ ઘટે છે.
In simple words: BCl3 અને AlCl3 માં બોરોન અને એલ્યુમિનિયમ પરમાણુ પાસે માત્ર છ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે. તેથી, આ ઇલેક્ટ્રોન-ઘટ ધરાવતા અણુઓ ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે અને લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે. સમૂહમાં નીચે જતાં કદ વધવાથી ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારવાની વૃત્તિ ઘટે છે.

Exam Tip: When explaining Lewis acidity, always mention the electron deficiency (incomplete octet) and the ability to accept electron pairs.

 

Question 5. નીચે આપેલાં વિધાનોનાં કારણો આપો :
(A) \( \mathrm{CCl_4} \) પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે, જ્યારે \( \mathrm{SiCl_4} \) નું સરળતાથી જળવિભાજન થાય છે.
(B) સિલિકોનની સરખામણીમાં કાર્બનમાં કેટેનેશન વલણ પ્રબળ છે.
Answer:
(A) \( \mathrm{CCl_4} \) એક સહસંયોજક સંયોજન છે. પાણી (\( \mathrm{H_2O} \)) એક ધ્રુવીય સંયોજન છે. \( \mathrm{CCl_4} \) પાણી સાથે હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવી શકતો નથી, અને તેથી તે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરતો નથી. ઉપરાંત, d-કક્ષકોની ગેરહાજરીને કારણે, \( \mathrm{CCl_4} \) પાણી સાથે જોડાઈ શકતો નથી. તેનાથી વિપરીત, \( \mathrm{SiCl_4} \) સરળતાથી જળવિભાજન થાય છે. સિલિકોન પાસે ખાલી d-કક્ષકો હોય છે જે પાણીમાંથી એકલ ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્વીકારી શકે છે, જે જળવિભાજન પ્રક્રિયા શરૂ કરે છે.
In simple words: CCl4 સહસંયોજક છે અને પાણી ધ્રુવીય છે. CCl4 પાણી સાથે H બોન્ડ બનાવતો નથી અને d-કક્ષકો ન હોવાથી પાણી સાથે જોડાતો નથી, તેથી અદ્રાવ્ય છે. જ્યારે SiCl4 માં d-કક્ષકો હોવાથી તે સરળતાથી જળવિભાજન થાય છે.
(B) કાર્બન પરમાણુઓ મજબૂત કાર્બન-કાર્બન બોન્ડ દ્વારા અન્ય કાર્બન પરમાણુઓ સાથે લાંબી શૃંખલાઓ બનાવવાની અનોખી ક્ષમતા ધરાવે છે. આ ખાસ ગુણધર્મને "કેટેનેશન" કહેવાય છે. મજબૂત કાર્બન-કાર્બન બોન્ડ આ લાક્ષણિકતા પાછળનું મુખ્ય કારણ છે. સમૂહમાં નીચે જતાં, પરમાણુનું કદ વધે છે અને વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે. પરિણામે, કેટેનેશનનું વલણ ઓછું થાય છે. આથી, કાર્બન પરમાણુઓ સિલિકોન પરમાણુઓ કરતાં વધુ મજબૂત કેટેનેશન વલણ દર્શાવે છે.
In simple words: કાર્બન પરમાણુઓ મજબૂત કાર્બન-કાર્બન બોન્ડ બનાવીને લાંબી શૃંખલાઓ બનાવી શકે છે. આ ગુણધર્મને "કેટેનેશન" કહે છે. સમૂહમાં નીચે જતાં, કદ વધવાથી અને વિદ્યુતઋણતા ઘટવાથી, કેટેનેશનની વૃત્તિ ઘટે છે. તેથી, કાર્બનમાં સિલિકોન કરતાં વધુ મજબૂત કેટેનેશન હોય છે.

Exam Tip: Remember that the presence of vacant d-orbitals is key for hydrolysis, and strong bond enthalpy is crucial for catenation.

 

Question 6. નીચેનાં વિધાનો સમજાવો :
(a) \( \mathrm{CO_2} \) વાયુ છે જ્યારે \( \mathrm{SiO_2} \) ઘન છે.
(b) સિલિકોન \( \mathrm{SiF_6^{2-}} \) આયન બનાવે છે જ્યારે તેને અનુરૂપ કાર્બનનું ફ્લોરો સંયોજન \( \mathrm{CF_6^{2-}} \) શક્ય નથી.
Answer:
(a) \( \mathrm{CO_2} \) રેખીય છે, અને તેની ચુંબકીય ચાકમાત્રા શૂન્ય છે. \( \mathrm{CO_2} \) અણુઓમાં સસ્પંદન જોવા મળે છે. \( \mathrm{CO_2} \) અણુઓ નબળા વાન્-ડર-વાલ્સ બળો દ્વારા જોડાયેલા હોય છે. તેથી, તે વાયુ સ્વરૂપે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. તેનાથી વિપરીત, \( \mathrm{SiO_2} \) માં, \( \mathrm{Si-O} \) બંધ મોટા વિદ્યુતઋણતાના તફાવતને કારણે આયનીય બંધ તરીકે ગણવામાં આવે છે. આમ, સિલિકા એક મજબૂત, કઠોર, ત્રિ-પરિમાણીય જાળીદાર રચના બનાવે છે. દરેક સિલિકોન પરમાણુ ચાર ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે સમચતુલકીય રીતે જોડાયેલું હોય છે, અને દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ બે સિલિકોન પરમાણુઓ સાથે સહસંયોજક રીતે જોડાયેલું હોય છે. આથી, \( \mathrm{SiO_2} \) એકલ અણુઓ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવતું નથી પણ હંમેશાં અષ્ટફલકીય ગોઠવણીવાળા ઘન સ્વરૂપે મળે છે.
In simple words: CO2 રેખીય છે અને નબળા વાન્-ડર-વાલ્સ બળોથી જોડાયેલું હોવાથી વાયુ છે. SiO2 માં Si-O બંધમાં વિદ્યુતઋણતાનો મોટો તફાવત છે, જેથી તે આયનીય બંધ ગણાય છે. તે મજબૂત ત્રિપરિમાણીય રચના બનાવે છે, તેથી તે ઘન છે.
(b) સિલિકોન પરમાણુ પાસે ખાલી 3d કક્ષકો હોય છે, જે તેને ફ્લોરિન પરમાણુઓ પાસેથી ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારવાની મંજૂરી આપે છે. પરિણામે, તે \( \mathrm{SiF_6^{2-}} \) આયન બનાવી શકે છે. બીજી બાજુ, કાર્બન પરમાણુ પાસે ફક્ત ખાલી 2p કક્ષકો હોય છે. તેથી, તે 4 થી વધુ સંયોજકતા દર્શાવી શકતો નથી. આથી, \( \mathrm{CF_6^{2-}} \) નું નિર્માણ શક્ય નથી.
In simple words: સિલિકોન પાસે ખાલી 3d કક્ષકો હોવાથી તે ફ્લોરિન પાસેથી ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારીને \( \mathrm{SiF_6^{2-}} \) આયન બનાવી શકે છે. કાર્બન પાસે ફક્ત 2p કક્ષકો હોવાથી તે 4 થી વધુ સંયોજકતા દર્શાવી શકતો નથી, તેથી \( \mathrm{CF_6^{2-}} \) શક્ય નથી.

Exam Tip: Differentiate between the structures and bonding in \( \mathrm{CO_2} \) (molecular, linear, \( \mathrm{sp} \) hybridized) and \( \mathrm{SiO_2} \) (network solid, tetrahedral, \( \mathrm{sp^3} \) hybridized) to explain their different physical states. Also, the availability of d-orbitals is crucial for forming expanded octets.

 

Question 7. પરમાણ્વીયક્રમાંક વધતાં સમૂહ-13માં +1 અને સમૂહ-14માં +2 ઑક્સિડેશન-અવસ્થા વધુ સ્થાયી બને છે.' સમજાવો.
Answer: સમૂહ 13, 14, 15 અને 16 માં, નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર નીચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાની વધતી સ્થિરતા સમજાવે છે. સમૂહ 13 ના તત્વો માટે સ્થિર સંયોજકતા +3 છે, પરંતુ +1 અવસ્થા પણ સમૂહમાં નીચે જતાં સ્થિર બને છે. બોરોનના નાના કદને કારણે, તે મુખ્યત્વે +3 સંયોજકતા દર્શાવે છે. Tl અને Ga માટે, નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે +1 ઓક્સિડેશન અવસ્થા વધુ જોવા મળે છે. આ અસર ત્યારે થાય છે જ્યારે નવો ઉમેરાયેલ ઇલેક્ટ્રોન (n-1)d કક્ષકમાં પ્રવેશે છે, જે કેન્દ્રની નજીક હોય છે. આનાથી આકર્ષણ વધે છે, અને s-કક્ષકના ઇલેક્ટ્રોન બોન્ડ બનાવવામાં ભાગ લેતા નથી. ns કક્ષકોની બોન્ડ બનાવવાની ક્ષમતામાં આ ઘટાડાને નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર કહેવાય છે. નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર n નું મૂલ્ય 4 કરતાં વધુ હોય ત્યારે વધુ સ્પષ્ટ બને છે અને n ના વધતા મૂલ્ય સાથે તે વધે છે. આમ, સમૂહ 14 ના તત્વોમાં 4 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી તેઓ +4 અથવા -4 ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવી શકે છે. નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે +2 ઓક્સિડેશન અવસ્થા પણ જોવા મળે છે. Sn અને Pb આયનીય વલણ ધરાવે છે, અને +2 સંયોજકતા સમૂહમાં નીચે જતાં વધુ પ્રચલિત બને છે.
In simple words: સમૂહ 13, 14, 15 અને 16 માં, નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે નીચેના તત્વોની નીચી ઓક્સિડેશન અવસ્થા વધુ સ્થિર બને છે. (n-1)d કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરાવાથી ન્યુક્લિયસનું આકર્ષણ વધે છે, અને ns કક્ષકોના ઇલેક્ટ્રોન બોન્ડ બનાવવામાં ભાગ લેતા નથી. આને નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર કહેવાય છે. તેથી, સમૂહ 13 માં +1 અને સમૂહ 14 માં +2 ઓક્સિડેશન અવસ્થા વધુ સ્થિર બને છે.

Exam Tip: Clearly define the inert pair effect and relate it to the increasing stability of lower oxidation states as you move down a group in p-block elements.

 

Question 8. કાર્બન અને સિલિકોન બંને સમૂહ-14ના તત્ત્વો છે, પરંતુ બંનેના ડાયઑક્સાઈડ (એટલે કે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને સિલિકોન ડાયૉક્સાઇડ)ની તત્ત્વયોગમિતિયતા સમાન હોવા છતાં તેના બંધારણ જુદાં-જુદાં છે. ટીપ્પણી કરો.
Answer: સમૂહ 14 ના બધા જ ડાયોક્સાઇડ \( \mathrm{MO_2} \) પ્રકારના હોય છે. જોકે, \( \mathrm{CO_2} \) નું બંધારણ રેખીય છે, જેના પરિણામે ચુંબકીય ચાકમાત્રા શૂન્ય થાય છે. બંને ઓક્સિજન પરમાણુઓ કાર્બન સાથે દ્વિબંધ બનાવે છે, અને કાર્બન \( \mathrm{sp} \) સંકરણ ધરાવે છે.
\[ \mathrm{O = \underset{sp}{C} = O \quad \text{with } p\pi - p\pi \text{ bonds}} \]પરંતુ, \( \mathrm{C-O} \) બંધ લંબાઈ 1.15 Å છે, જે સામાન્ય \( \mathrm{C=O} \) દ્વિબંધ કરતાં ટૂંકી છે, જે \( \mathrm{CO_2} \) માં સસ્પંદન સૂચવે છે. તેનાથી વિપરીત, સિલિકા (\( \mathrm{SiO_2} \)) નું બંધારણ \( \mathrm{CO_2} \) થી અલગ છે. \( \mathrm{Si-O} \) બંધ સિલિકોન અને ઓક્સિજન વચ્ચેના નોંધપાત્ર વિદ્યુતઋણતા તફાવતને કારણે આયનીય બંધ માનવામાં આવે છે. પરિણામે, સિલિકા એક મજબૂત, કઠોર, ત્રિ-પરિમાણીય જાળીદાર રચના બનાવે છે. દરેક સિલિકોન પરમાણુ સમચતુલકીય રીતે ચાર ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલું હોય છે, અને દરેક ઓક્સિજન પરમાણુ બે સિલિકોન પરમાણુઓ સાથે સહસંયોજક રીતે જોડાયેલું હોય છે. આમ, \( \mathrm{SiO_2} \) એકલ અણુઓ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવતું નથી પણ હંમેશાં એક વિશાળ નેટવર્ક તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. સિલિકાના ગલનબિંદુ ઘણા ઊંચા હોય છે.
In simple words: બધા સમૂહ-14 ડાયોક્સાઇડ MO2 પ્રકારના હોય છે. CO2 રેખીય છે, તેમાં sp સંકરણ છે અને C-O બોન્ડ લંબાઈ 1.15 Å છે, જે સસ્પંદન દર્શાવે છે. SiO2 માં Si-O બોન્ડ આયનીય છે, અને તે ત્રિપરિમાણીય જાળીદાર રચના ધરાવે છે, તેથી તેના ગલનબિંદુ ઊંચા હોય છે.

Exam Tip: Focus on the differences in hybridization and bonding (discrete molecules vs. network solids) to explain the distinct structures and properties of \( \mathrm{CO_2} \) and \( \mathrm{SiO_2} \).

 

Question 9. જો સિલિકોન ડાયોક્સાઇડના ત્રિપરિમાણીય જાળીદાર બંધારણમાંથી થોડા સિલિકોન પરમાણુને ત્રિસંયોજક પરમાણુ દ્વારા વિસ્થાપિત કરતાં, આખા બંધારણમાં કયા પ્રકારનો વીજભાર થશે ?
Answer: જ્યારે સિલિકાના બંધારણમાં સિલિકોન પરમાણુઓને ત્રિસંયોજક પરમાણુઓથી બદલવામાં આવે છે, ત્યારે દરેક બદલીથી વધારાનો નકારાત્મક વીજભાર ઉત્પન્ન થાય છે, કારણ કે સિલિકોન ચતુર્વલયી હોય છે. આખા બંધારણને વિદ્યુત રીતે તટસ્થ રાખવા માટે, સમાન માત્રામાં ધન વીજભાર દાખલ કરવો પડશે. જોકે, જો ફક્ત ત્રિસંયોજક પરમાણુઓ ચતુર્વલયી સિલિકોનને બદલે, તો વધારાનો નકારાત્મક વીજભાર, અથવા "છિદ્રો" ઉત્પન્ન થશે. આ છિદ્રો ધન વીજભાર વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે, અને પદાર્થ p-પ્રકારનો સેમિકન્ડક્ટર બને છે.
In simple words: જો સિલિકાના બંધારણમાં સિલિકોન પરમાણુને ત્રિસંયોજક પરમાણુઓથી બદલવામાં આવે, તો બંધારણમાં નકારાત્મક વીજભાર વધે છે. સિલિકોન ચતુઃસંયોજક છે, અને ત્રિસંયોજક પરમાણુ તેને બદલે ત્યારે ઇલેક્ટ્રોનની ઊણપ થાય છે, જેના કારણે સિસ્ટમ પર કુલ ઋણ વીજભાર આવે છે.

Exam Tip: Understand that replacing a higher valency atom with a lower valency atom in a network solid creates vacancies (holes) that lead to p-type conductivity.

 

Question 10. જ્યારે \( \mathrm{BCl_3} \) ની પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે ત્યારે જળવિભાજન પામી \( \mathrm{[B(OH)_4]^-} \) બનાવે છે, જ્યારે \( \mathrm{AlCl_3} \) માત્ર જલીય ઍસિડિક દ્રાવણમાં \( \mathrm{[Al(H_2O)_6]^{3+}} \) આયન બનાવે છે. આ ઘટક આયનમાં બોરોન અને એલ્યુમિનિયમનું સંકરણ કર્યું છે તે સમજાવો.
Answer: મોટાભાગના ત્રિસંયોજક પરમાણુઓ પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરતી વખતે જળવિભાજન પામે છે. ઉદાહરણ તરીકે, \( \mathrm{BCl_3} \) પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને \( \mathrm{[B(OH)_4]^-} \) ઉત્પન્ન કરે છે. આ આયનમાં, બોરોન પરમાણુ \( \mathrm{sp^3} \) સંકરણ દર્શાવે છે. પ્રતિક્રિયાઓ છે:
\( \mathrm{BCl_3 + 3H_2O \rightarrow B(OH)_3 + 3HCl} \)
\( \mathrm{B(OH)_3 + H_2O \rightarrow [B(OH)_4]^- + H^+} \)
એસિડિક જલીય દ્રાવણમાં, \( \mathrm{AlCl_3} \) પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને \( \mathrm{[Al(H_2O)_6]^{3+}} \) આયન બનાવે છે. આ સંકીર્ણમાં, એલ્યુમિનિયમ પરમાણુના 3d કક્ષકો પણ સંકરણમાં ભાગ લે છે, જેના પરિણામે \( \mathrm{sp^3d^2} \) સંકરણ થાય છે.
\( \mathrm{AlCl_3 + H_2O \stackrel{HCl}{\longrightarrow} [Al(H_2O)_6]^{3+} + 3Cl^-} \)
\( \mathrm{Al^{3+}} \): \( \mathrm{[Ne]} \quad \underset{3s}{\boxed{\,\,\,}} \quad \underset{3p}{\boxed{\,\,\,}\boxed{\,\,\,}\boxed{\,\,\,}} \quad \underset{3d}{\boxed{\,\,\,}\boxed{\,\,\,}\boxed{\,\,\,}\boxed{\,\,\,}\boxed{\,\,\,}} \)
\( \mathrm{[Al(H_2O)_6]^{3+}} \): \( \mathrm{[Ne]} \quad \underset{3s}{\boxed{ \text{X} }} \quad \underset{3p}{\boxed{ \text{X} }\boxed{ \text{X} }\boxed{ \text{X} }} \quad \underset{3d}{\boxed{ \text{X} }\boxed{ \text{X} }\boxed{\,\,\,}\boxed{\,\,\,}\boxed{\,\,\,}} \)
\( \mathrm{sp^3d^2} \) સંકરણ
In simple words: મોટાભાગના ત્રિસંયોજક પરમાણુઓ પાણી સાથે જળવિભાજન પામે છે. BCl3 પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને \( \mathrm{[B(OH)_4]^-} \) બનાવે છે, જેમાં બોરોન \( \mathrm{sp^3} \) સંકરણ ધરાવે છે. AlCl3 પાણી સાથે એસિડિક દ્રાવણમાં \( \mathrm{[Al(H_2O)_6]^{3+}} \) આયન બનાવે છે, જેમાં એલ્યુમિનિયમ \( \mathrm{sp^3d^2} \) સંકરણ ધરાવે છે.

Exam Tip: The key difference lies in the availability of d-orbitals. Boron (Period 2) lacks d-orbitals, limiting its coordination to 4, while Aluminum (Period 3) has vacant 3d-orbitals, allowing for expanded octets and higher coordination numbers like 6.

 

Question 11. ઍલ્યુમિનિયમ ખનીજ એસિડમાં અને જલીય બેઈઝમાં ઓગળે છે. જે તેનો ઉભયગુણધર્મી સ્વભાવ દર્શાવ છે. એલ્યુમિનિયમના ટુકડાને ટેસ્ટટ્યૂબમાં મંદ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ અથવા સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડના દ્રાવણ સાથે પ્રક્રિયા કરતા અને ટેસ્ટટ્યૂબના મુખ પાસે સળગતી દીવાસળી લઈ જતાં, પોપ અવાજ હાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન થવાનો નિર્દેશ કરે છે. આ પ્રમાણે પ્રક્રિયા સાંદ્ર નાઈટ્રિક ઍસિડ સાથે કરતા કોઈ પ્રકારની પ્રક્રિયા આપશે નહિ. કારણ સમજાવો.
Answer: એલ્યુમિનિયમ એસિડ અને બેઇઝ બંને સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને \( \mathrm{H_2} \) વાયુ મુક્ત કરે છે, જે 'પોપ' અવાજ સાથે સળગે છે. પ્રતિક્રિયાઓ છે:
\( \mathrm{2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2} \)
\( \mathrm{2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2NaAlO_2 + 3H_2} \)
જોકે, જ્યારે એલ્યુમિનિયમ સાંદ્ર નાઈટ્રિક ઍસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ત્યારે તેની સપાટી પર \( \mathrm{Al_2O_3} \) નું એક નિષ્ક્રિય સ્તર બને છે. આ નિષ્ક્રિય સ્તર આગળની પ્રતિક્રિયાને અટકાવે છે. પ્રતિક્રિયા છે:
\( \mathrm{2Al + 6HNO_3 \rightarrow Al_2O_3 + 6NO_2 + 3H_2O} \)
In simple words: એલ્યુમિનિયમ એસિડ અને બેઇઝ બંને સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત કરે છે, જે 'પોપ' અવાજ સાથે સળગે છે. પરંતુ, સાંદ્ર નાઈટ્રિક ઍસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરતી વખતે, એલ્યુમિનિયમની સપાટી પર \( \mathrm{Al_2O_3} \) નું નિષ્ક્રિય સ્તર બને છે, જે વધુ પ્રતિક્રિયા અટકાવે છે.

Exam Tip: Remember that amphoteric metals react with both acids and strong bases. The passivation effect with concentrated oxidizing acids is important to note.

 

Question 12. નીચેનાં વિધાનો સમજાવો :
(a) ઍલ્યુમિનિયમ કરતાં ગેલિયમની આયનીકરણ એન્થાલ્પી વધુ છે.
(b) બોરોન \( \mathrm{B^{3+}} \) આયન દર્શાવતો નથી.
(c) ઍલ્યુમિનિયમ \( \mathrm{[AlF_6]^{3-}} \) આયન બનાવે, પરંતુ બોરોન \( \mathrm{[BF_6]^{3-}} \) આયન બનાવતો નથી.
(d) \( \mathrm{PbX_2} \) કરતાં \( \mathrm{PbX_4} \) વધુ સ્થાયી છે.
(e) \( \mathrm{Pb^{4+}} \) ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે, જ્યારે \( \mathrm{Sn^{2+}} \) રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
(f) ફ્લોરિન કરતાં ક્લોરિનની ઇલેક્ટ્રોનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી વધુ ઋણ હોય છે.
(g) \( \mathrm{Tl(NO_3)_3} \) ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
(h) કાર્બન કેટેનેશનનો ગુણધર્મ દર્શાવે છે પરંતુ લૅડ દર્શાવતું નથી.
(j) શા માટે સિલિકોન ગ્રેફાઇટ જેવું બંધારણ ધરાવતો નથી જ્યારે કાર્બન ધરાવ છે ?
Answer:
(a) ગેલિયમ પરમાણુમાં ઉમેરાતો ઇલેક્ટ્રોન 3d કક્ષકમાં પ્રવેશે છે. આ 3d કક્ષક નબળી સ્ક્રીનિંગ અસર અનુભવે છે. જોકે, વધેલો ન્યુક્લિયર વીજભાર વધુ અસરકારક બને છે. પરિણામે, Ga ની આયનીકરણ એન્થાલ્પી Al કરતાં વધુ હોય છે.
In simple words: ગેલિયમમાં ઉમેરાતો ઇલેક્ટ્રોન 3d કક્ષકમાં જાય છે, જેના પર નબળો સ્ક્રીનિંગ પ્રભાવ હોય છે. કેન્દ્રમાં વધતો વીજભાર વધુ અસરકારક હોવાથી, Ga ની આયનીકરણ એન્થાલ્પી Al કરતાં વધુ હોય છે.
(b) બોરોન પરમાણુનું કદ ખૂબ નાનું હોય છે. તેના નાના કદને કારણે, તેની પ્રાથમિક, દ્વિતીયક અને તૃતીયક આયનીકરણ એન્થાલ્પી બધાનું મૂલ્ય ઊંચું હોય છે. તેથી, તે \( \mathrm{B^{3+}} \) આયન બનાવી શકતો નથી. તે સામાન્ય રીતે ફક્ત સહસંયોજક સંયોજનો જ બનાવે છે.
In simple words: બોરોન પરમાણુનું કદ ખૂબ નાનું છે. તેના નાના કદને કારણે તેની પ્રાથમિક, દ્વિતીયક અને તૃતીયક આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઊંચી હોય છે. તેથી, તે \( \mathrm{B^{3+}} \) આયન બનાવી શકતો નથી અને સામાન્ય રીતે સહસંયોજક સંયોજનો જ બનાવે છે.
(c) એલ્યુમિનિયમ \( \mathrm{[AlF_6]^{3-}} \) આયન બનાવી શકે છે કારણ કે તે ખાલી d-કક્ષકો ધરાવે છે. આ તેને 4 અને 6 ના સંવર્ગઆંકવાળા સંયોજનો બનાવવાની મંજૂરી આપે છે. આ સંકીર્ણમાં, Al પરમાણુ \( \mathrm{sp^3d^2} \) સંકરણ દર્શાવે છે. જોકે, બોરોન \( \mathrm{[BF_6]^{3-}} \) આયન બનાવી શકતો નથી કારણ કે તેમાં ખાલી d-કક્ષકો હોતા નથી. પરિણામે, તેનો સંવર્ગઆંક 4 સુધી મર્યાદિત રહે છે. તેથી, બોરોન \( \mathrm{[BF_4]^-} \) બનાવી શકે છે, જેમાં તેનો સંવર્ગઆંક 4 હોય છે, પરંતુ \( \mathrm{[BF_6]^{3-}} \) શક્ય નથી.
In simple words: એલ્યુમિનિયમ ખાલી d-કક્ષકો ધરાવતું હોવાથી \( \mathrm{[AlF_6]^{3-}} \) આયન બનાવી શકે છે, જેમાં \( \mathrm{sp^3d^2} \) સંકરણ હોય છે. બોરોન પાસે ખાલી d-કક્ષકો ન હોવાથી \( \mathrm{[BF_6]^{3-}} \) આયન બનાવી શકતો નથી, અને તેનો સંવર્ગઆંક 4 સુધી મર્યાદિત હોય છે.
(d) નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે, લેડ (\( \mathrm{Pb} \)) ની +2 ઓક્સિડેશન અવસ્થા તેની +4 ઓક્સિડેશન અવસ્થા કરતાં વધુ સ્થિર છે. તેથી, \( \mathrm{PbX_2} \) પ્રકારના સંયોજનો \( \mathrm{PbX_4} \) કરતાં વધુ સ્થિર હોય છે.
In simple words: નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે, લેડની +2 ઓક્સિડેશન અવસ્થા +4 કરતાં વધુ સ્થિર છે. આથી, \( \mathrm{PbX_2} \) સંયોજનો \( \mathrm{PbX_4} \) કરતાં વધુ સ્થિર હોય છે.
(e) નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે, +2 આયનો બનાવવાની ક્ષમતા સમૂહમાં નીચે જતાં વધે છે. તેથી, \( \mathrm{Pb^{2+}} \) એ \( \mathrm{Pb^{4+}} \) કરતાં વધુ સ્થિર છે. આ \( \mathrm{Pb^{4+}} \) ને ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે કાર્ય કરવા પ્રેરે છે. તેનાથી વિપરીત, \( \mathrm{Sn^{2+}} \) એ \( \mathrm{Sn^{4+}} \) કરતાં ઓછો સ્થિર છે. પરિણામે, \( \mathrm{Sn^{2+}} \) રિડક્શનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે. પ્રતિક્રિયાઓ છે:
\( \mathrm{Sn^{2+} \rightarrow Sn^{4+} + 2e^-} \)
\( \mathrm{Pb^{4+} + 2e^- \rightarrow Pb^{2+}} \)
In simple words: નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે, સમૂહમાં નીચે જતાં +2 આયન બનાવવાની ક્ષમતા વધે છે. તેથી, \( \mathrm{Pb^{2+}} \) એ \( \mathrm{Pb^{4+}} \) કરતાં વધુ સ્થિર છે અને \( \mathrm{Pb^{4+}} \) ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે. \( \mathrm{Sn^{2+}} \) એ \( \mathrm{Sn^{4+}} \) કરતાં ઓછો સ્થિર હોવાથી રિડક્શનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે.
(f) ક્લોરિન (\( \mathrm{Cl} \)) માટે ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્ત એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય ફ્લોરિન (\( \mathrm{F} \)) કરતાં વધુ ઋણ છે. આનું કારણ એ છે કે જ્યારે ફ્લોરિનમાં ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે તે n=2 કક્ષામાં પ્રવેશે છે, અને તેના નાના કદને કારણે, ઇલેક્ટ્રોન-ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચે નોંધપાત્ર અપાકર્ષણ થાય છે. જોકે, જ્યારે ક્લોરિનમાં ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે તે n=3 કક્ષામાં પ્રવેશે છે. ક્લોરિનનું કદ મોટું હોવાથી, ઇલેક્ટ્રોન-ઇલેક્ટ્રોન અપાકર્ષણ ઓછું થાય છે.
In simple words: ક્લોરિનની ઇલેક્ટ્રોન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી ફ્લોરિન કરતાં વધુ ઋણ છે. ફ્લોરિનમાં (નાના કદના કારણે) ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરતી વખતે વધુ અપાકર્ષણ થાય છે, જ્યારે ક્લોરિનમાં (મોટા કદના કારણે) અપાકર્ષણ ઓછું થાય છે.
(g) નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે, થેલિયમ (\( \mathrm{Tl} \)) ની +1 ઓક્સિડેશન અવસ્થા તેની +3 ઓક્સિડેશન અવસ્થા કરતાં વધુ સ્થિર છે. તેથી, \( \mathrm{Tl(NO_3)_3} \) ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે.
In simple words: નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે, થેલિયમની +1 ઓક્સિડેશન અવસ્થા +3 કરતાં વધુ સ્થિર છે. તેથી, \( \mathrm{Tl(NO_3)_3} \) ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે.
(h) "કેટેનેશન" નો ગુણધર્મ પરમાણુના કદ પર આધાર રાખે છે. સમૂહમાં નીચે જતાં, પરમાણુનું કદ વધે છે અને વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે. પરિણામે, કેટેનેશનનું વલણ ઓછું થાય છે. આમ, કાર્બન કેટેનેશન દર્શાવે છે કારણ કે તેનું પરમાણુ કદ લેડ (\( \mathrm{Pb} \)) કરતાં ઘણું નાનું છે. તેનાથી વિપરીત, \( \mathrm{Pb} \) માં કેટેનેશન જોવા મળતું નથી.
In simple words: કેટેનેશનનો ગુણધર્મ પરમાણુના કદ પર આધાર રાખે છે. સમૂહમાં નીચે જતાં કદ વધવાથી તે ઘટે છે. કાર્બનનું કદ લેડ કરતાં ઘણું નાનું હોવાથી કાર્બન કેટેનેશન દર્શાવે છે, જ્યારે લેડ કેટેનેશન દર્શાવતું નથી.
(j) ગ્રેફાઇટમાં કાર્બનનું સંકરણ \( \mathrm{sp^2} \) પ્રકારનું હોય છે. કાર્બન તેના નાના કદ અને ઊંચી વિદ્યુતઋણતાને કારણે સમૂહ-14 ના અન્ય તત્ત્વો કરતાં પ્રબળ \( \mathrm{p\pi - p\pi} \) બંધ બનાવે છે. જ્યારે સિલિકોનનું કદ મોટું હોવાથી તેની વિદ્યુતઋણતા ઓછી હોય છે. આથી તે \( \mathrm{p\pi - p\pi} \) પ્રકારના બંધ બનાવી શકતું નથી. આથી \( \mathrm{Si} \) ગ્રેફાઇટ જેવા બંધારણ આપી શકશે નહીં.
In simple words: ગ્રેફાઇટમાં કાર્બન \( \mathrm{sp^2} \) સંકરણ ધરાવે છે. કાર્બન તેના નાના કદ અને વધુ વિદ્યુતઋણતાને કારણે મજબૂત \( \mathrm{p\pi - p\pi} \) બંધ બનાવે છે. સિલિકોનનું કદ મોટું હોવાથી તે આવા બંધ બનાવી શકતું નથી, તેથી સિલિકોન ગ્રેફાઇટ જેવું બંધારણ ધરાવતું નથી.

Exam Tip: For explaining various periodic trends and properties, always refer back to fundamental principles like atomic size, ionization enthalpy, electronegativity, and the presence or absence of d-orbitals.

 

Question 13. નીચે આપેલી પ્રક્રિયામાં A, X અને Z સંયોજનો ઓળખો :
(i) \( \mathrm{A + 2HCl + 5H_2O \rightarrow 2NaCl + X} \)
(ii) \( \mathrm{X \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} HBO_2 + H_2O} \)
(iii) \( \mathrm{HBO_2 \stackrel{>370 K}{\longrightarrow} Z} \)
Answer:
(i) પ્રતિક્રિયા \( \mathrm{A + 2HCl + 5H_2O \rightarrow 2NaCl + X} \) સૂચવે છે કે A સોડિયમ બોરેટ છે. આમ, \( \mathrm{A = Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O} \) (બોરેક્સ). આથી, \( \mathrm{X = 4H_3BO_3} \) (ઑર્થોબોરિક ઍસિડ).
\( \mathrm{Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O (A) + 2HCl + 5H_2O \rightarrow 2NaCl + 4H_3BO_3 (X)} \)
(ii) પ્રતિક્રિયા \( \mathrm{X \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} HBO_2 + H_2O} \) એટલે કે ઑર્થોબોરિક ઍસિડ (X) ગરમ કરવાથી વિઘટન પામે છે. આમ, \( \mathrm{H_3BO_3 \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} HBO_2 + H_2O} \) (મેટાબોરિક ઍસિડ).
(iii) પ્રતિક્રિયા \( \mathrm{HBO_2 \stackrel{>370 K}{\longrightarrow} Z} \) એટલે કે મેટાબોરિક ઍસિડ (\( \mathrm{HBO_2} \)) ને વધુ ગરમ કરવાથી તેનું વિઘટન થાય છે. આમ, \( \mathrm{4HBO_2 \stackrel{>370 K}{\longrightarrow} B_2O_3 (Z) + 3H_2O} \) (બોરોન ટ્રાયૉક્સાઈડ).
તેથી, A બોરેક્સ (\( \mathrm{Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O} \)) છે, X ઑર્થોબોરિક ઍસિડ (\( \mathrm{H_3BO_3} \)) છે, અને Z બોરોન ટ્રાયૉક્સાઈડ (\( \mathrm{B_2O_3} \)) છે.
In simple words: A બોરેક્સ (\( \mathrm{Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O} \)) છે. X ઑર્થોબોરિક ઍસિડ (\( \mathrm{H_3BO_3} \)) છે. Z બોરોન ટ્રાયૉક્સાઈડ (\( \mathrm{B_2O_3} \)) છે. પ્રક્રિયાઓ બોરેક્સમાંથી ઑર્થોબોરિક ઍસિડ, પછી મેટાબોરિક ઍસિડ અને છેલ્લે બોરોન ટ્રાયૉક્સાઈડ બનાવે છે.

Exam Tip: For reaction sequences, identify the initial reactant and track its transformation through each step. Recognize common decomposition products like boric acid and boron oxides.

 

Question 14. નીચે આપેલાં રાસાયણિક સમીકરણો પૂર્ણ કરો :
(i) \( \mathrm{Z + 3LiAlH_4 \rightarrow X + 3LiF + 3AlF_3} \)
(ii) \( \mathrm{X + 6H_2O \rightarrow Y + 6H_2} \)
(iii) \( \mathrm{3X + 3O_2 \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} B_2O_3 + 3H_2O} \)
Answer:
(i) \( \mathrm{4BF_3 + 3LiAlH_4 \rightarrow 2B_2H_6 (X) + 3LiF + 3AlF_3} \). અહીં, X ડાયબોરેન છે.
(ii) \( \mathrm{B_2H_6 (X) + 6H_2O \rightarrow 2H_3BO_3 (Y) + 6H_2} \). અહીં, Y ઑર્થોબોરિક ઍસિડ છે.
(iii) \( \mathrm{B_2H_6 (X) + 3O_2 \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} B_2O_3 + 3H_2O} \).
In simple words:
(i) \( \mathrm{BF_3} \) અને \( \mathrm{LiAlH_4} \) પ્રતિક્રિયા કરીને ડાયબોરેન (\( \mathrm{X} \)) બનાવે છે.
(ii) ડાયબોરેન (\( \mathrm{X} \)) પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ઑર્થોબોરિક ઍસિડ (\( \mathrm{Y} \)) અને હાઇડ્રોજન વાયુ બનાવે છે.
(iii) ડાયબોરેન (\( \mathrm{X} \)) ઑક્સિજન સાથે ગરમ કરવાથી બોરોન ટ્રાયૉક્સાઈડ અને પાણી બને છે.

Exam Tip: Familiarize yourself with common reactions involving boron compounds, especially the synthesis and hydrolysis of diborane and the thermal decomposition of boric acid.

IV. Match the Following Questions

 

Question 1. કોલમ – Iમાં આપેલી સ્વિસીઝને કૉલમ – IIમાં આપેલી લાક્ષણિકતા સાથે જોડો :

Answer: (A – 5), (B – 3), (C – 4), (D – 2)
(A) \( \mathrm{BF_4^-} \): \( \mathrm{BF_4^-} \) માં, બોરોન \( \mathrm{sp^3} \) સંકરણ ધરાવે છે, અને તેનો આકાર સમચતુલકીય છે. તેથી, **(A - 5)**.
(B) \( \mathrm{AlCl_3} \): \( \mathrm{AlCl_3} \) માં, એલ્યુમિનિયમનું અષ્ટક અધૂરું રહે છે. આથી, તે લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે. તેથી, **(B - 3)**.
(C) \( \mathrm{SnO} \): ટીન (\( \mathrm{Sn} \)) પરમાણુ \( \mathrm{+4} \) ઓક્સિડેશન અવસ્થા પણ દર્શાવી શકે છે. આમ, તે ફરીથી ઑક્સિડાઇઝ થઈ શકે છે. તેથી, **(C - 4)**.
(D) \( \mathrm{PbO_2} \): \( \mathrm{PbO_2} \) માં, લેડ (\( \mathrm{Pb} \)) ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા \( \mathrm{+4} \) છે. નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે, \( \mathrm{+4} \) અવસ્થા \( \mathrm{+2} \) અવસ્થા કરતાં ઓછી સ્થિર છે. આનાથી \( \mathrm{PbO_2} \) એક પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા બને છે જેનું રિડક્શન થઈ શકે છે. તેથી, **(D - 2)**.
In simple words:
(A) \( \mathrm{BF_4^-} \): માં \( \mathrm{sp^3} \) સંકરણ છે અને આકાર સમચતુલકીય છે.
(B) \( \mathrm{AlCl_3} \): માં એલ્યુમિનિયમનું અષ્ટક અધૂરું હોવાથી તે લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.
(C) \( \mathrm{SnO} \): ટીન \( \mathrm{+4} \) ઓક્સિડેશન અવસ્થા પણ દર્શાવી શકે છે, તેથી તે ફરીથી ઑક્સિડાઇઝ થઈ શકે છે.
(D) \( \mathrm{PbO_2} \): માં લેડ \( \mathrm{+4} \) ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં છે, જે નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે \( \mathrm{+2} \) કરતાં ઓછી સ્થિર છે, તેથી તે પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા છે.

Exam Tip: When matching, look for key characteristics like hybridization for structure, electron deficiency for Lewis acidity, and stability of oxidation states for oxidizing/reducing behavior.

 

Question 2. લ સ્પિસીઝને કૉલમ – IIમાં આપેલ ગુણધર્મો સાથે જોડો :

Answer: (A – 3), (B – 4), (C – 1), (D – 5), (E – 2)
(A) ડાયબોરેન (\( \mathrm{Diborane} \)): \( \mathrm{BH_3} \) અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ છે, જે ડાયબોરેન (\( \mathrm{B_2H_6} \)) બનાવે છે, જેમાં બનાના બંધ હોય છે. તેથી, **(A - 3)**.
(B) ગેલિયમ (\( \mathrm{Gallium} \)): ગેલિયમનું નીચું ગલનબિંદુ અને ખૂબ ઊંચું ઉત્કલનબિંદુ હોય છે, જેનાથી તે ઊંચા તાપમાન માપવા માટે યોગ્ય બને છે. તેથી, **(B - 4)**.
(C) બોરેક્સ (\( \mathrm{Borax} \)): બોરેક્સનો ઉપયોગ ધાતુઓના ઝારણકામ દરમિયાન ફ્લક્સ તરીકે થાય છે. તેથી, **(C - 1)**.
(D) ઍલ્યુમિનો સિલિકેટ (\( \mathrm{Alumino\ Silicate} \)): ઍલ્યુમિનોસિલિકેટ્સનો ઉપયોગ પેટ્રોરસાયણ ઉદ્યોગમાં ઉદ્દીપક તરીકે થાય છે. તેથી, **(D - 5)**.
(E) ક્વાર્ટ્ઝ (\( \mathrm{Quartz} \)): ક્વાર્ટ્ઝ એ સિલિકાનું સ્ફટિકમય સ્વરૂપ છે. તેથી, **(E - 2)**.
In simple words:
(A) ડાયબોરેન (\( \mathrm{Diborane} \)): માં કેળા બોન્ડ (banana bonds) હોય છે.
(B) ગેલિયમ (\( \mathrm{Gallium} \)): નું ગલનબિંદુ નીચું અને ઉત્કલનબિંદુ ઊંચું હોય છે, તેથી તે ઊંચા તાપમાન માપવા માટે વપરાય છે.
(C) બોરેક્સ (\( \mathrm{Borax} \)): ધાતુના ઝારણકામમાં ફ્લક્સ તરીકે ઉપયોગી છે.
(D) ઍલ્યુમિનો (\( \mathrm{Alumino} \)): પેટ્રોરસાયણ ઉદ્યોગમાં ઉદ્દીપક તરીકે વપરાય છે.
(E) ક્વાર્ટ્ઝ (\( \mathrm{Quartz} \)): સિલિકાનું સ્ફટિકમય સ્વરૂપ છે.

Exam Tip: Understanding the applications and properties of various p-block elements and their compounds is key to correctly matching them. Memorize specific uses like gallium for thermometers and borax as a flux.

 

Question 3. કોલમ – Iમાં આપેલ સ્પિસીઝને કૉલમ – IIમાં આપેલ સંકરણ સાથે જોડો :

Answer:
In simple words: This table links chemical species with the hybridization of their central atom. Boron in \( [\mathrm{B}(\mathrm{OH}_4)]^{-} \) has \( \mathrm{sp}^3 \) hybridization, aluminum in \( [\mathrm{Al}(\mathrm{H}_2\mathrm{O})_6]^{3+} \) has \( \mathrm{sp}^3\mathrm{d}^2 \), boron in \( \mathrm{B}_2\mathrm{H}_6 \) has \( \mathrm{sp}^3 \), carbon in Buckminsterfullerene has \( \mathrm{sp}^2 \), silicon in \( \mathrm{SiO}_4^{4-} \) has \( \mathrm{sp}^3 \), and germanium in \( [\mathrm{GeCl}_6]^{2-} \) has \( \mathrm{sp}^3\mathrm{d}^2 \).

Exam Tip: To determine hybridization, count the number of sigma bonds and lone pairs around the central atom. This sum gives the steric number, which corresponds to a specific hybridization: 2 for \( \mathrm{sp} \), 3 for \( \mathrm{sp}^2 \), 4 for \( \mathrm{sp}^3 \), 5 for \( \mathrm{sp}^3\mathrm{d} \), and 6 for \( \mathrm{sp}^3\mathrm{d}^2 \).

 

V. વિધાન અને કારણ પ્રકારના પ્રશ્નો

 

Question 1. વિધાન (A) : જો સિલિકોન ડાયૉક્સાઇડના ત્રિપરિમાણ્વીય જાળીદાર રચનામાં થોડા સિલિકોન પરમાણુઓ, એલ્યુમિનિયમ પરમાણુઓ દ્વારા વિસ્થાપિત થતાં આખા બંધારણનો ઋણભાર બદલાશે.
કારણ (R) : ઍલ્યુમિનિયમ ત્રિસંયોજક છે, જ્યારે સિલિકોન ચતુઃસંયોજક છે.
Answer: (A) અને (R) બંને સાચાં છે અને (R) એ (A) ની સાચી સમજૂતી છે.
In simple words: Both the assertion and the reason are correct, and the reason properly explains the assertion. When aluminum, which is trivalent, replaces silicon, which is tetravalent, in a silicon dioxide structure, it causes a negative charge imbalance in the overall structure.

Exam Tip: In assertion-reason questions, first check if both statements are individually true. If so, then determine if the reason correctly explains the assertion by testing for a causal link ("because").

 

Question 2. વિધાન (A) : સિલિકોન્સ પાણી પ્રત્યે અપાકર્ષણનો ગુણ ધરાવે છે.
કારણ (R) : સિલિકોન્સ ઓર્ગેનોસિલિકોન પૉલિમર છે, જે (- \( \mathrm{R}_2\mathrm{SiO} \)-) પુનરાવર્તિત એકમ ધરાવે છે.
Answer: (B) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ Aની સાચી સમજૂતી નથી.
સિલિકોન્સ એ ઓર્ગેનોસિલિકોન પૉલિમર વર્ગનું સંયોજન છે. જેમાં \( \mathrm{R}_2\mathrm{SiO} \) પ્રકારના અણુનું પુનરાવર્તન થાય છે. આ દર્શાવે છે કે સિલિકોન્સમાં \( \mathrm{Si} \) ની આસપાસ અધ્રુવીય આલ્કાઈલ સમૂહ આવેલાં છે. જે પાણી પ્રત્યે અપાકર્ષણ અનુભવે છે તે જોડાયેલા હોય છે. તેના ઘણા ઉપયોગો હોય છે. તે ખાસ પાણી અવરોધક કાપડ બનાવવા વપરાય છે.
In simple words: The assertion and reason are both true, but the reason doesn't fully explain the assertion. Silicones are organic silicon polymers that have non-polar alkyl groups around the silicon atoms. These alkyl groups repel water, making silicones water-resistant and suitable for things like waterproof fabric.

Exam Tip: For assertion-reason questions, ensure the reason provides a direct causal explanation for the assertion. Sometimes both statements are correct, but the reason might not be the direct cause for the assertion.

 

VI. દીર્ઘ જવાબી પ્રકારના પ્રશ્નો

 

Question 1. સમૂહ-13 અને સમૂહ-14ના તત્ત્વો માટે નીચે આપેલા ગુણધર્મોના સામાન્ય વલણો વર્ણવો .
(A) પરમાણ્વીય કદ
(B) આયનીકરણ એન્થાલ્પી
(C) ધાત્વીય ગુણ
(D) ઑક્સિડેશન-અવસ્થા
(E) હેલાઈડનો સ્વભાવ
Answer:
(A) પરમાણુનું કદ : સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં દરેક પરમાણુમાં નવો કોષ ઉમેરાય છે અને તેમાં નવો ઇલેક્ટ્રૉન ઉમેરાય છે. આથી પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા વધે છે. છતાં પણ તેમાં કોઈકવાર અપવાદ જોવા મળે છે.
\( \mathrm{Ga} \) ની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા \( \mathrm{Al} \) ની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા કરતાં નાની છે. જેનું કારણ વધારાના \( \mathrm{3d} \) કક્ષકોમાં આવેલા 10 ઇલેક્ટ્રૉન છે. જેના કારણે બાહ્યતમ કક્ષાના ઇલેક્ટ્રૉન પર નિર્બળ સ્ક્રીનિંગ અસર ઉદ્ભવે છે.
(B) આયનીકરણ એન્થાલ્પી : આયનીકરણ એન્થાલ્પી સામાન્ય રીતે સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં ઘટે છે. \( \mathrm{B} \) થી \( \mathrm{Al} \) તરફ જતાં કદમાં વધારો થતા આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં ઘટાડો થાય છે.
આ વર્તણૂકમાં આગળ જતાં વર્તન બદલાય છે. \( \mathrm{Al} \) થી \( \mathrm{Ga} \) અને \( \mathrm{In} \) થી \( \mathrm{Tl} \) તરફ જતાં નિર્બળ સ્ક્રીનિંગ અસરના કારણે તથા \( \mathrm{d} \) અને \( \mathrm{f} \) કક્ષકમાં આવતા ઇલેક્ટ્રૉન પર કેન્દ્રના વધારાના ભારના કારણે આ વર્તણૂક જોવા મળે છે.
(C) ધાત્વીય લાક્ષણિકતા : બોરોન પરમાણુ અર્ધધાતુ છે. કારણ કે તેની આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઘણી ઊંચી છે. \( \mathrm{B} \) થી \( \mathrm{Al} \) તરફ જતા કદ વધવાના કારણે ધાત્વિક ગુણમાં વધારો થાય છે. \( \mathrm{Al} \) થી \( \mathrm{Tl} \) તરફ જતા નિર્બળ સ્ક્રીનિંગ અસરના કારણે આ ગુણધર્મમાં ઘટાડો થાય છે.
(D) ઑક્સિડેશન અવસ્થા : સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં \( +3 \) ઑક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થાયિતા ઘટતી જાય છે. જ્યારે \( +1 \) ઑક્સિડેશનની સ્થાયિતા વધતી જાય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો \( +1 \) ઑક્સિડેશનની સ્થાયિતાનો વધતો જતો ક્રમ \( \mathrm{Al} < \mathrm{Ga} < \mathrm{In} < \mathrm{Tl} \) અને \( \mathrm{In}, \mathrm{Ga} \) અને \( \mathrm{Tl} \) માં \( +1 \) અને \( +3 \) બંને ઑક્સિડેશન અવસ્થા મળે છે.
(E) હેલાઈડનો સ્વભાવ : આ સમૂહનાં તત્ત્વો હેલોજન સાથે પ્રક્રિયા કરી ટ્રાયહેલાઈડ આપે છે. (અપવાદ : \( \mathrm{TII}_3 \))
\( 2\mathrm{E}_{(\mathrm{s})} + 3\mathrm{X}_{2(\mathrm{g})} \rightarrow 2\mathrm{EX}_{3(\mathrm{s})} \) \( [\mathrm{X} = \mathrm{F}, \mathrm{Cl}, \mathrm{Br}, \mathrm{I}] \). બોરોનના હેલાઈડમાં ઇલેક્ટ્રૉનની ઊણપ હોય છે અને તે લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે. લુઇસ ઍસિડ તરીકેની લાક્ષણિકતા નીચેના ક્રમમાં ઘટે છે.
\( \mathrm{BI}_3 > \mathrm{BBr}_3 > \mathrm{BCl}_3 > \mathrm{BF}_3 \)

સમૂહ-14 માટે
(A) પરમાણુનું કદ : \( \mathrm{C} \) થી \( \mathrm{Si} \) તરફ જતાં પરમાણુની સહસંયોજક ત્રિજ્યામાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે. ત્યારબાદ \( \mathrm{Si} \) થી \( \mathrm{Pb} \) તરફ જતાં તેમાં ઓછો વધારો થાય છે. આમ થવાનું કારણ \( \mathrm{d} \) અને \( \mathrm{f} \) કક્ષકો છે. જે સંપૂર્ણપણે ભરાયેલી છે.
(B) આયનીકરણ એન્થાલ્પી : સમૂહ-14 ના પરમાણુની પ્રાથમિક આયનીકરણ એન્થાલ્પી સમૂહ-13 નાં તત્ત્વોની પ્રાથમિક આયનીકરણ એન્થાલ્પી કરતાં વધારે હોય છે. આનું કારણ અંદરની ભરાયેલી કક્ષકોના ઇલેક્ટ્રૉનની અસર છે. સામાન્ય રીતે સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઘટે છે. \( \mathrm{Si} \) થી \( \mathrm{Ge} \) અને \( \mathrm{Ge} \) થી \( \mathrm{Sn} \) તરફ જતાં આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં થોડો ઘટાડો જોવા મળે છે. એના માટે \( \mathrm{d} \) અને \( \mathrm{f} \) કક્ષકો પૂર્ણ ભરાયેલી હોવાથી તેની લીધે ઉદ્ભવતી નિર્બળ સ્ક્રીનિંગ અસર જવાબદાર છે.
(C) ધાત્વીય લાક્ષણિકતા : સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં ધાત્વીય ગુણધર્મમાં વધારો થાય છે. \( \mathrm{C} \) અધાતુ છે જ્યારે \( \mathrm{Si} \) અને \( \mathrm{Ge} \) અર્ધધાતુ છે. જ્યારે \( \mathrm{Sb} \) અને \( \mathrm{Pb} \) ધાતુ છે.
(D) ઑક્સિડેશન અવસ્થા : સમૂહ-14ના તત્ત્વો તેની બાહ્યતમ કક્ષામાં 4 ઇલેક્ટ્રૉન ધરાવે છે. આ સમૂહનાં તત્ત્વોની સામાન્ય ઑક્સિડેશન અવસ્થા \( +4 \) અને \( +2 \) હોય છે. કાર્બનની ઋણ ઑક્સિડેશન અવસ્થા પણ હોય છે. આ ચાર આયનીકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય ઘણું વધારે હોવાથી \( +4 \) ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવતા પરમાણુ સહસંયોજક બંધ બનાવી શકે છે. ભારે ધાતુઓમાં \( +2 \) ઑક્સિડેશન અવસ્થાનું વલણ \( \mathrm{Ge} < \mathrm{Sn} < \mathrm{Pd} \) જતાં ઘટે છે. જે નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરના કારણે હોય છે.
(E) હેલાઈડનો સ્વભાવ : આ સમૂહનાં તત્ત્વો \( \mathrm{MX}_2 \) તથા \( \mathrm{MX}_4 \) પ્રકારના હેલાઈડ બનાવે છે, સિવાય કે કાર્બન, બધા જ તત્ત્વો હેલોજન સાથે સીધી જ પ્રક્રિયા કરે છે અને હેલાઈડ બનાવે છે. મોટાભાગના બધા સંયોજન \( \mathrm{sp}^3 \) સંકરણ ધરાવે છે અને તેમનો આકાર સમચતુલકીય હોય છે. જયારે \( \mathrm{SnF}_4 \) અને \( \mathrm{PbF}_4 \) સ્વભાવે આયનીય હોય છે. સમૂહના \( \mathrm{Ge} \) થી \( \mathrm{Pb} \) સુધીના ભારે તત્ત્વો \( \mathrm{MX}_2 \) પ્રકારના હેલાઈડ બનાવે છે. આ હેલાઈડની સ્થાયિતા નીચે તરફ જતાં વધતી જાય છે.
In simple words: (A) Atomic Size: Generally increases down a group because new electron shells are added. However, there are exceptions; for instance, gallium is smaller than aluminum due to poor shielding by 3d electrons. (B) Ionization Enthalpy: Generally decreases down a group due to increased atomic size. But this trend changes later in the group because of weak shielding by d and f electrons, leading to higher effective nuclear charge. (C) Metallic Character: Boron is a metalloid because of its high ionization enthalpy. Metallic character increases from B to Al, then decreases from Al to Tl due to poor shielding. (D) Oxidation State: \( +3 \) stability decreases down the group, while \( +1 \) stability increases. So, \( +1 \) stability order is \( \mathrm{Al} < \mathrm{Ga} < \mathrm{In} < \mathrm{Tl} \). Ga, In, and Tl can show both \( +1 \) and \( +3 \) states. (E) Halide Nature: Group 13 elements form trihalides (e.g., \( \mathrm{EX}_3 \)). Boron halides are electron-deficient Lewis acids, with acidity decreasing from \( \mathrm{BI}_3 \) to \( \mathrm{BF}_3 \). For Group 14: (A) Atomic Size: Increases from C to Si, then less from Si to Pb, due to d and f orbital filling. (B) Ionization Enthalpy: Higher than Group 13 due to inner shell electron effects. Generally decreases down, but exceptions exist for \( \mathrm{Si} \) to \( \mathrm{Ge} \) and \( \mathrm{Ge} \) to \( \mathrm{Sn} \) due to poor d and f shielding. (C) Metallic Character: Increases down the group. C is non-metal, Si and Ge are metalloids, Sb and Pb are metals. (D) Oxidation State: Group 14 elements have 4 valence electrons, showing \( +4 \) and \( +2 \) states. \( +4 \) is covalent, \( +2 \) is more common for heavy metals due to inert pair effect ( \( \mathrm{Ge} < \mathrm{Sn} < \mathrm{Pd} \)). (E) Halide Nature: Form \( \mathrm{MX}_2 \) and \( \mathrm{MX}_4 \) (except C). All react directly with halogens. Most are \( \mathrm{sp}^3 \) tetrahedral. \( \mathrm{SnF}_4 \) and \( \mathrm{PbF}_4 \) are ionic. \( \mathrm{MX}_2 \) stability increases down the group from \( \mathrm{Ge} \) to \( \mathrm{Pb} \).

Exam Tip: Systematically list each property for both groups. When discussing oxidation states and halide stability, highlight the role of the inert pair effect for heavier elements in Groups 13 and 14.

 

Question 2. નીચેના અવલોકનો માટેનાં કારણો જણાવો :
(A) \( \mathrm{AlCl}_3 \) લુઇસ ઍસિડ છે.
(B) ક્લોરિન કરતાં ફ્લોરિનની વિદ્યુતઋણતા વધુ હોવા છતાં \( \mathrm{BF}_3 \mathrm{BCI}_3 \) કરતાં નિર્બળ લુઇસ ઍસિડ છે.
(C) \( \mathrm{SnO}_2 \) કરતાં \( \mathrm{PbO}_2 \) પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે.
(D) થેલિયમની ઑક્સિડેશન-અવસ્થા \( +3 \) કરતાં \( +1 \) વધુ સ્થાયી છે.
Answer:
(A) \( \mathrm{AlCl}_3 \) માં \( \mathrm{Al} \) પરમાણુ પાસે સંયોજકતા કક્ષામાં માત્ર છ ઇલેક્ટ્રૉન આવેલા હોય છે. આથી તેમાં ઇલેક્ટ્રૉનની ઊણપ હોવાથી તે ઇલેક્ટ્રૉન મેળવવા પ્રયત્ન કરે છે. આથી તેને લુઇસ ઍસિડ કહે છે.
(B) \( \mathrm{BF}_3 \) માં \( \mathrm{B} \) પાસે એક ખાલી \( 2\mathrm{p} \) કક્ષક હોય છે અને \( \mathrm{F} \) પાસે એક \( 2\mathrm{p} \) કક્ષક ભરાયેલી હોય છે. બંને કક્ષકો એકસમાન ઊર્જા ધરાવે છે. આથી તેઓ એકબીજા સાથે સંમિશ્રણ પામી \( \mathrm{P}\pi - \mathrm{P}\pi \) બંધ બનાવે છે. આ પ્રકારના બંધને પાછળથી બનતો બંધ કહે છે.
જ્યારે આ પ્રકારનો બંધ \( \mathrm{BCl}_3 \) માં જોવા મળતો નથી. કારણ કે તેમાં \( \mathrm{B} \) ની \( 2\mathrm{p} \) અને \( \mathrm{Cl} \) ની \( 3\mathrm{p} \) કક્ષકો વચ્ચે સંમિશ્રણ થઈ શકતું નથી. આથી ઇલેક્ટ્રૉનની ઊણપ \( \mathrm{BCl}_3 \) માં \( \mathrm{BF}_3 \) કરતાં વધારે હોય છે. આથી \( \mathrm{BF}_3 \) નિર્બળ લુઇસ ઍસિડ છે.

(C) \( \mathrm{PbO}_2 \) તેમજ \( \mathrm{SnO}_2 \) માં લૅડ તેમજ ટીન બંને \( +4 \) ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવે છે પણ પ્રબળ નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે \( \mathrm{Pb}^{2+} \) આયન \( \mathrm{Sn}^{2+} \) આયન કરતાં વધારે સ્થાયી હોય છે. આથી \( \mathrm{PbO}_2 \) આયન સહેલાઈથી \( \mathrm{Pb}^{2+} \) માં રૂપાંતર પામે છે. જ્યારે \( \mathrm{Sn}^{4+} \) સહેલાઈથી \( \mathrm{Sn}^{2+} \) માં રૂપાંતર પામતા નથી. આથી \( \mathrm{PbO}_2 \) વધારે પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા છે.
(D) \( \mathrm{Tl}^+ \) એ \( \mathrm{Tl}^{3+} \) કરતાં નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરના કારણે વધારે સ્થાયી છે.
In simple words: (A) \( \mathrm{AlCl}_3 \) acts as a Lewis acid because aluminum in it has only six electrons in its valence shell, making it electron-deficient and eager to accept electrons. (B) \( \mathrm{BF}_3 \) is a weaker Lewis acid than \( \mathrm{BCl}_3 \) even though fluorine is more electronegative than chlorine. This is because boron's empty 2p orbital and fluorine's filled 2p orbital have similar energies, allowing them to form \( \mathrm{P}\pi - \mathrm{P}\pi \) back bonding. This back bonding is absent in \( \mathrm{BCl}_3 \) due to the size difference between boron's 2p and chlorine's 3p orbitals. (C) \( \mathrm{PbO}_2 \) is a stronger oxidizing agent than \( \mathrm{SnO}_2 \). Both lead and tin can exist in a \( +4 \) oxidation state. However, due to the inert pair effect, the \( \mathrm{Pb}^{2+} \) ion is more stable than \( \mathrm{Sn}^{2+} \), causing \( \mathrm{PbO}_2 \) to readily convert to \( \mathrm{Pb}^{2+} \), while \( \mathrm{Sn}^{4+} \) does not easily convert to \( \mathrm{Sn}^{2+} \). (D) The \( +1 \) oxidation state of thallium (\( \mathrm{Tl}^+ \)) is more stable than its \( +3 \) oxidation state (\( \mathrm{Tl}^{3+} \)) due to the inert pair effect.

Exam Tip: When explaining Lewis acidity, focus on electron deficiency. For comparative acidity or basicity, consider factors like back bonding and the inert pair effect, especially for heavier elements in p-block. Diagrams can help illustrate back bonding concepts.

 

Question 3. દ્રાવણને જ્યારે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ વડે ઍસિડિક બનાવવામાં આવે ત્યારે સફેદ સ્ફટિકમય ઘન બને છે, જે સ્પર્શે સાબુ જેવો હોય છે. શું આ ઘન પદાર્થ સ્વભાવમાં ઍસિડિક અથવા બેઝિક છે ? સમજાવો.
Answer: જ્યારે બોરેક્સના જલીય દ્રાવણને \( \mathrm{HCl} \) વડે ઍસિડિક કરવામાં આવે ત્યારે બોરિક ઍસિડ મળે છે.
\( \mathrm{Na}_2\mathrm{B}_4\mathrm{O}_7 + 2\mathrm{HCl} + 5\mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow 2\mathrm{NaCl} + 4\mathrm{H}_3\mathrm{BO}_3 \)
બોરિક ઍસિડ એ સફેદ સ્ફટિકમય પદાર્થ છે. જેને અડતાં સાબુ જેવો લાગે છે. કેમકે તેનું બંધારણ સમતલીય અને સ્તરીય હોય છે. બોરિક ઍસિડ એ મંદ મોનોબેઝિક ઍસિડ છે. તે પ્રોટોનિક ઍસિડ નથી. પણ તે લુઇસ ઍસિડ છે. કેમકે તે \( \mathrm{OH}^- \) આયન પાસેથી ઇલેક્ટ્રૉન મેળવે છે.
\( \mathrm{B}(\mathrm{OH})_3 + 2\mathrm{HOH} \rightarrow [\mathrm{B}(\mathrm{OH})_4]^{-} + \mathrm{H}_3\mathrm{O}^+ \)
In simple words: When a borax solution gets acidic with \( \mathrm{HCl} \), it forms boric acid. Boric acid looks like a white crystal and feels soapy because of its layered, planar structure. It's a weak, monobasic Lewis acid, not a proton donor, but it accepts electrons from \( \mathrm{OH}^- \) ions.

Exam Tip: When describing the properties of boric acid, remember to differentiate between its nature as a Lewis acid (electron acceptor) versus a Bronsted-Lowry acid (proton donor). The reaction with water is key to illustrating its Lewis acidic behavior.

 

Question 4. સંયોજનની ત્રણ જોડ નીચે આપેલી છે. આપેલ જોડમાંથી સમૂહ-13ના તત્ત્વોની ઓક્સિડેશન-અવસ્થામાંથી સ્થાયી ઑક્સિડેશન-અવસ્થા ધરાવતું સંયોજન ઓળખો. તમારી પસંદગીનું કારણ અને બંધનો સ્વભાવ પણ જણાવો.
(A) \( \mathrm{TlCl}_3, \mathrm{TlCl} \)
(B) \( \mathrm{AlCl}_3, \mathrm{AlCl} \)
(C) \( \mathrm{InCl}_3, \mathrm{InCl} \)
Answer:
(A) \( \mathrm{TlCl} \) એ \( \mathrm{TlCl}_3 \) કરતાં વધારે સ્થાયી છે. તે નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે થાય છે. \( \mathrm{TlCl}_3 \) એ ઓછું સ્થાયી છે અને તેનો સ્વભાવ સહસંયોજક છે. જ્યારે \( \mathrm{TlCl} \) વધારે સ્થાયી છે અને આયનીય સ્વભાવ ધરાવે છે.
(B) \( \mathrm{d} \)-કક્ષકોની ગેરહાજરીને કારણે \( \mathrm{Al} \) એ નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર દર્શાવતું નથી. આથી તેની સૌથી સ્થાયી ઑક્સિડેશન અવસ્થા \( +3 \) છે. આથી \( \mathrm{AlCl}_3 \) એ \( \mathrm{AlCl} \) કરતાં વધારે સ્થાયી છે. આ ગુણધર્મ ઘન અથવા વાયુ એમ બંને અવસ્થામાં જોવા મળે છે. \( \mathrm{AlCl}_3 \) સહસંયોજક છે. પણ પાણીમાં તેનું આયનીકરણ થઈ \( \mathrm{Al}^{3+} \) અને \( \mathrm{Cl}^- \) આયન છૂટા પડે છે.
(C) નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસરને કારણે ઈન્ડિયમ \( +1 \) અને \( +3 \) બંને ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવે છે. પણ બંનેમાં \( +1 \) કરતાં \( +3 \) ઑક્સિડેશન અવસ્થા વધારે સ્થાયી છે. બીજા શબ્દોમાં \( \mathrm{InCl} \) એ \( \mathrm{InCl}_3 \) કરતાં વધારે સ્થાયી છે.
\( 3\mathrm{InCl} \rightarrow 2\mathrm{In}_{(\mathrm{s})} + \mathrm{In}^{3+}_{(\mathrm{aq})} + 3\mathrm{Cl}_{(\mathrm{aq})}^- \)
In simple words: (A) \( \mathrm{TlCl} \) is more stable than \( \mathrm{TlCl}_3 \) due to the inert pair effect. \( \mathrm{TlCl}_3 \) is less stable and covalent, while \( \mathrm{TlCl} \) is more stable and ionic. (B) Aluminum does not show the inert pair effect because it lacks d-orbitals. Therefore, its most stable oxidation state is \( +3 \), making \( \mathrm{AlCl}_3 \) more stable than \( \mathrm{AlCl} \). \( \mathrm{AlCl}_3 \) is covalent but ionizes in water. (C) Indium can exist in both \( +1 \) and \( +3 \) oxidation states due to the inert pair effect. However, the \( +3 \) state is more stable than \( +1 \), so \( \mathrm{InCl}_3 \) is more stable than \( \mathrm{InCl} \).

Exam Tip: The inert pair effect is crucial for explaining stability trends of oxidation states in heavier p-block elements. For lighter elements, the absence of d-orbitals is a key factor. Always consider both the stability and the nature of bonding (ionic/covalent).

 

Question 5. \( \mathrm{BCl}_3 \) મોનોમર તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જ્યારે \( \mathrm{AlCl}_3 \) હેલોજન સેતુની મદદથી ડાયમર તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. કારણ આપો. \( \mathrm{AlCl}_3 \) ના ડાયમરનું બંધારણ પણ સમજાવો.
Answer: \( \mathrm{BCl}_3 \) દ્વઅણુ બનાવતો નથી. કારણ કે બોરોન પરમાણુનું કદ નાનું હોય છે. આથી તે મોટા કદના ચાર હેલોજન સાથે જોડાઈ શકતો નથી. \( \mathrm{AlCl}_3 \) એ દ્વિઅણુ બનાવે છે. કારણ કે તેની ખાલી પડેલી \( 3\mathrm{p} \) કક્ષક સવર્ગ સહસંયોજક બંધ બનાવે છે અને આ રીતે \( \mathrm{Al} \) નું અષ્ટક પૂર્ણ થાય છે.

In simple words: \( \mathrm{BCl}_3 \) exists as a monomer because boron's small size prevents it from bonding with four large halogens to form a dimer. However, \( \mathrm{AlCl}_3 \) forms a dimer because aluminum has vacant 3p orbitals, allowing it to create coordinate covalent bonds and complete its octet.

Exam Tip: The ability to form dimers or polymers often depends on the availability of vacant orbitals and the size of the central atom, allowing for coordinate bond formation to achieve stability.

 

Question 6. બોરોન ફ્લોરાઈડ \( \mathrm{BF}_3 \) તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, પરંતુ બોરોનનો હાઇડ્રાઇS \( \mathrm{BH}_3 \) તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવતો નથી. કારણ આપો. તે કયા સ્વરૂપે અસ્તિત્વ ધરાવે છે ? તેનું બંધારણ સમજાવો.
Answer: \( \mathrm{P}\pi - \mathrm{P}\pi \) પ્રકારના પાછળના બંધ (Back bond) ના કારણે તથા \( \mathrm{F} \) પાસેના બંધમાં ભાગ લીધા વગરના ઇલેકટ્રૉન \( \mathrm{B} \) ને મળે છે. આ કારણે \( \mathrm{B} \) પાસે ઇલેક્ટ્રૉનની ઊણપ પૂર્ણ થાય છે અને \( \mathrm{B} \) ની સ્થાયિતા વધે છે. આથી \( \mathrm{BH}_3 \) એ દ્વિઅણુ તરીકે અસ્તિત્વમાં હોય છે.

\( \mathrm{H} \) પરમાણુ પાસે બંધમાં ભાગ લીધા વગરના ઇલેક્ટ્રૉનની જોડી હોતી નથી. આથી \( \mathrm{B} \) પાસે ઇલેક્ટ્રૉનની ઊણપ વર્તાય છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો આથી \( \mathrm{BH}_3 \) એકાકી અણુ મળતો નથી. તે દ્વિઅણુ રૂપે જોડાઈ \( \mathrm{B}_2\mathrm{H}_6 \) બનાવે છે.
\( \mathrm{B}_2\mathrm{H}_6 \) માં 4 છેડા પરના હાઇડ્રોજન અને બે \( \mathrm{B} \) પરમાણુ એક જ સમતલમાં હોય છે. જ્યારે બે સેતુ બંધ ધરાવતા \( \mathrm{H} \) અલગ સમતલમાં હોય છે. આ રચનામાં છેડા પરના 4- સાદા \( \mathrm{B} - \mathrm{H} \) બંધ હોય છે. જ્યારે વચ્ચે બે સેતુ બંધ \( (\mathrm{B} - \mathrm{H} - \mathrm{B}) \) પ્રકારના હોય છે.
In simple words: \( \mathrm{BF}_3 \) exists because fluorine's lone pairs can form \( \mathrm{P}\pi - \mathrm{P}\pi \) back bonding with boron's empty p-orbital, making boron electron-sufficient and stable. However, \( \mathrm{BH}_3 \) does not exist as a monomer because hydrogen lacks lone pairs for back bonding, leaving boron electron-deficient. Thus, \( \mathrm{BH}_3 \) dimerizes to form \( \mathrm{B}_2\mathrm{H}_6 \) (diborane). In diborane, four terminal hydrogen atoms and two boron atoms lie in one plane, while two bridging hydrogen atoms lie in a different plane. This forms two ordinary \( \mathrm{B} - \mathrm{H} \) bonds at the ends and two unique \( \mathrm{B} - \mathrm{H} - \mathrm{B} \) bridging bonds in the middle.

Exam Tip: Diborane's "banana bond" structure is crucial. Emphasize the electron deficiency, the nature of bridging hydrogen atoms (three-center two-electron bonds), and how it achieves stability. Clearly distinguish between terminal and bridging hydrogens.

 

Question 7.
(A) સિલિકોન્સ શું છે ? સિલિકોન્સના ઉપયોગો જણાવો.
(B) બોરેન શું છે ? ડાયબોરેનની બનાવટ માટેનું રાસાયણિક સમીકરણ આપો.
Answer:
(A) સિલિકોન્સ એ ઓર્ગેનોસિલિકોન પ્રકારના પૉલિમર છે. તેમાં \( \mathrm{R}_2\mathrm{SiO} \) પુનરાવર્તિત એકમ હોય છે. તે રેખીય, શાખીય અથવા મિશ્રબંધિત પણ હોય છે.
ઉપયોગો : તેનો ઉપયોગ જોડાણમાં, ઊજણ તરીકે, વિદ્યુતના અવાહકોમાં તથા પાણી અવરોધક કાપડ બનાવવામાં થાય છે. તેમજ સૌંદર્ય પ્રસાધનના ઉદ્યોગો તેમજ ચિકિત્સાનાં સાધનો બનાવવામાં પણ થાય છે.

In simple words: (A) Silicones are organic silicon polymers that have \( \mathrm{R}_2\mathrm{SiO} \) as a repeating unit. They can be linear, branched, or cross-linked. They are used as sealants, lubricants, electrical insulators, in waterproof fabrics, cosmetics, and medical devices.
(B) બોરોન ઘણા બધા પ્રકારના હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે. તેના સામાન્ય સૂત્ર \( \mathrm{B}_{\mathrm{n}}\mathrm{H}_{\mathrm{n}} + 4 \) અને \( \mathrm{B}_{\mathrm{n}}\mathrm{H}_{\mathrm{n}} + 6 \) છે. તે બોરોન તરીકે જાણીતા છે. આ બંને શ્રેણીના જાણીતા સૂત્ર \( \mathrm{B}_2\mathrm{H}_6 \) અને \( \mathrm{B}_4\mathrm{H}_{10} \).
ડાયબોરેનની બનાવટ : બોરોન ટ્રાયફ્લોરાઇડની \( \mathrm{LiAlH}_4 \) સાથે ડાયઇથાઇલ ઈથરની હાજરીમાં પ્રક્રિયા કરવાથી મળે છે.
\( 4\mathrm{BF}_3 + 3\mathrm{LiAlH}_4 \rightarrow 2\mathrm{B}_2\mathrm{H}_6 + 3\mathrm{LiF} + 3\mathrm{AlF}_3 \)
ઔધોગિક રીતે \( \mathrm{B}_2\mathrm{H}_6 \) બનાવવા \( \mathrm{BF}_3 \) ની \( \mathrm{NaH} \) સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા પણ મળે છે.
\( 2\mathrm{BF}_3 + 6\mathrm{NaH} \stackrel{450 \mathrm{K}}{\longrightarrow} \mathrm{B}_2\mathrm{H}_6 + 6\mathrm{NaF} \)
In simple words: (B) Boron creates many types of hydrides, with general formulas \( \mathrm{B}_{\mathrm{n}}\mathrm{H}_{\mathrm{n}} + 4 \) and \( \mathrm{B}_{\mathrm{n}}\mathrm{H}_{\mathrm{n}} + 6 \). Well-known examples include \( \mathrm{B}_2\mathrm{H}_6 \) and \( \mathrm{B}_4\mathrm{H}_{10} \). Diborane (\( \mathrm{B}_2\mathrm{H}_6 \)) can be prepared by reacting boron trifluoride with lithium aluminum hydride in diethyl ether. Industrially, it is made by reacting \( \mathrm{BF}_3 \) with sodium hydride at 450 K.

Exam Tip: For synthesis reactions, remember the key reagents and conditions. Always balance the chemical equations. For industrial preparations, note specific temperatures or catalysts.

 

Question 8. બોરોનનું સંયોજન (A) \( \mathrm{NMe}_3 \) સાથે પ્રક્રિયા કરી નીપજ (B) આપે છે, જે જળવિભાજન પામી સંયોજન (C) અને હાઇડ્રૉજન વાયુ આપે છે. સંયોજન (C) એક ઍસિડ છે. સંયોજનો A, B અને C ને ઓળખો. તેમને સાંકળતી પ્રક્રિયાનું સમીકરણ આપો.
Answer: સંયોજન (A) કે જે બોરોનનું બનેલું છે અને \( \mathrm{NMe}_3 \) સાથે પ્રક્રિયા કરતાં નીપજ (B) આપે છે. તે પાક્કું લુઇસ ઍસિડ હોવું જોઈએ. નીપજ (B) ની જળવિભાજન પ્રક્રિયા કરતા ઍસિડ (C) અને \( \mathrm{H}_2 \) મળે છે. આથી પ્રક્રિયક (A) ડાયબોરેન જ \( (\mathrm{B}_2\mathrm{H}_6) \) હોવો જોઈએ અને (C) એ બોરિક ઍસિડ જ હોવો જોઈએ.
\( \mathrm{B}_2\mathrm{H}_6 + 2\mathrm{NMe}_3 \rightarrow 2\mathrm{BH}_3 \cdot \mathrm{NMe}_3 \)
ડાયબોરેન (A)
\( \mathrm{BH}_3 \cdot \mathrm{NMe}_3 + 3\mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow \mathrm{H}_3\mathrm{BO}_3 + \mathrm{NMe}_3 + 6\mathrm{H}_2 \)
બોરિક ઍસિડ (C)
In simple words: Compound (A), made of boron, reacts with \( \mathrm{NMe}_3 \) to form product (B), which then hydrolyzes to give acid (C) and hydrogen gas. Since (C) is an acid, (A) must be diborane \( (\mathrm{B}_2\mathrm{H}_6) \) and (C) must be boric acid \( (\mathrm{H}_3\mathrm{BO}_3) \). The reactions are: Diborane \( (\mathrm{A}) \) reacts with \( \mathrm{NMe}_3 \) to form \( \mathrm{BH}_3 \cdot \mathrm{NMe}_3 \) \( (\mathrm{B}) \). Then, \( \mathrm{BH}_3 \cdot \mathrm{NMe}_3 \) reacts with water to produce boric acid \( (\mathrm{C}) \) and \( \mathrm{NMe}_3 \) and hydrogen gas.

Exam Tip: For identifying unknown compounds in a reaction sequence, look for characteristic reactions (e.g., acid-base behavior, hydrolysis) and common products of p-block elements. Always write balanced chemical equations to support your identification.

 

Question 9. સમૂહ-13 નું અધાતુ તત્ત્વ ખૂબ જ સખત અને કાળા રંગનું છે અને બુલેટપ્રૂફ જેકેટ બનાવવા ઉપયોગી છે. તે ઘણાં અપરરૂપોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને અનિયમિત રીતે ઊંચું ગલનબિંદુ ધરાવે છે. તેનો ટ્રાયફ્લોરાઇડ એમોનિયા સાથે લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે. આ તત્ત્વ મહત્તમ ચાર સહસંયોજકતા ધરાવે છે. તત્ત્વને ઓળખો અને તેના ટ્રાયફ્લોરાઇડની એમોનિયા સાથેની પ્રક્રિયા લખો. સમજાવો કે તેનો ટ્રાયફ્લોરાઇડ શા માટે લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.
Answer: સમૂહ-13 માં એક જ અધાતુ તત્ત્વ આવેલું છે અને તે બોરોન છે અને તે ખૂબ જ મજબૂત તત્ત્વ છે. આથી તેનો ઉપયોગ બુલેટપ્રૂફ જૅકેટ બનાવવામાં થાય છે. તેના ઘણા બધા અપરરૂપો મળે છે અને તેનું ઉત્કલનબિંદુ ઘણું ઊંચું હોય છે. વળી બોરોન પરમાણુ પાસે માત્ર \( \mathrm{S} \) અને \( \mathrm{P} \) કક્ષકો જ છે. પણ \( \mathrm{d} \) કક્ષકો હોતી નથી. બોરોનની સંયોજકતા 4 હોય છે.
ત્રણ સંયોજકતાવાળા મધ્યસ્થ પરમાણુ પાસે માત્ર છ જ ઇલેકટ્રૉન હોય છે. \( \mathrm{BF}_3 \) માં પણ આવું જ હોય છે. આવા ઇલેક્ટ્રૉનની જરૂરિયાતવાળા સંયોજનો ઇલેક્ટ્રૉન સ્વીકારવાની વૃત્તિ ધરાવતા હોય છે અને તેઓ લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે. \( \mathrm{BF}_3 \) સહેલાઈથી \( \mathrm{NH}_3 \) પાસેથી ઇલેક્ટ્રૉન મેળવે છે.
\( \mathrm{BF}_3 + :\mathrm{NH}_3 \rightarrow \mathrm{F}_3\mathrm{B} \leftarrow \mathrm{NH}_3 \)
In simple words: The non-metallic element in Group 13 is boron, which is very hard and black, used in bulletproof vests, and has high melting points due to its many allotropes. Boron atoms only have \( \mathrm{S} \) and \( \mathrm{P} \) orbitals, not \( \mathrm{d} \) orbitals, and their maximum covalency is four. Compounds like \( \mathrm{BF}_3 \) have only six electrons around the central atom. Electron-deficient compounds tend to accept electrons, acting as Lewis acids. Thus, \( \mathrm{BF}_3 \) readily accepts electrons from \( \mathrm{NH}_3 \).

Exam Tip: When identifying an element from its properties, systematically check key characteristics like group, metallic nature, hardness, and typical compounds. For Lewis acidity, emphasize electron deficiency and the ability to accept lone pairs.

 

Question 10. ચાર સંયોજકતા ધરાવતું તત્ત્વ ઓક્સિજન સાથે મોનોક્સાઇડ અને ડાયૉક્સાઇડ બનાવે છે, જ્યારે ગરમ તત્ત્વ (1273 K) ઉપરથી હવા પસાર કરવામાં આવે ત્યારે ઉત્પાદક વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે. તત્ત્વનો મોનોક્સાઇડ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે અને તે ફેરિક ઑક્સાઈડનું આયર્નમાં રિડક્શન કરે છે. તત્ત્વને ઓળખો અને તેના મોનૉક્સાઇડ અને ડાયોક્સાઇડનું સૂત્ર લખો. ઉત્પાદક વાયુની બનાવટની અને મોનોક્સાઇડ સાથે ફેરિક ઑકસાઈડની ડિક્શનની પ્રક્રિયાનાં સમીકરણો લખો.
Answer: ઉત્પાદક વાયુ એ \( \mathrm{CO} \) અને \( \mathrm{N}_2 \) વાયુનું મિશ્રણ છે. આથી તે ચતુર્થ સંયોજક તત્ત્વ કાર્બન હશે. તેના મોનોક્સાઇડ અને ડાયૉક્સાઇડ અનુક્રમે \( \mathrm{CO} \) અને \( \mathrm{CO}_2 \) હશે.
\( 2\mathrm{C}_{(\mathrm{s})} + \mathrm{O}_{2(\mathrm{s})} + 4\mathrm{N}_{2(\mathrm{g})} \stackrel{1273 \mathrm{K}}{\longrightarrow} 2\mathrm{CO}_{(\mathrm{g})} + 4\mathrm{N}_{2(\mathrm{g})} \)
કાર્બન મોનોક્સાઇડ એ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે અને તે ફેરિક ઑક્સાઈડનું લોખંડમાં રૂપાંતર કરે છે.
\( \mathrm{Fe}_2\mathrm{O}_{3(\mathrm{s})} + 3\mathrm{CO}_{(\mathrm{g})} \rightarrow 2\mathrm{Fe}_{(\mathrm{s})} + 3\mathrm{CO}_{2(\mathrm{g})} \)
In simple words: The element with four valencies that forms a monoxide and dioxide, and produces producer gas with air at 1273 K, is carbon. Its monoxide is \( \mathrm{CO} \) and its dioxide is \( \mathrm{CO}_2 \). Producer gas, a mix of \( \mathrm{CO} \) and \( \mathrm{N}_2 \), is made by passing air over hot carbon. Carbon monoxide is a strong reducing agent and can convert ferric oxide into iron.

Exam Tip: When identifying an unknown element, use all given clues like valency, types of oxides, and specific reactions. Producer gas formation and the reducing properties of carbon monoxide are key reactions to remember for carbon chemistry.