GSEB Class 11 Chemistry Solutions Chapter 3 તત્ત્વોનું વર્ગીકરણ અને ગુણધર્મોમાં આદિના

 

Question 1. આવર્ત કોષ્ટકના તત્ત્વોની ગોઠવણીનો મુખ્ય આધાર શું છે?
Answer: તત્ત્વો અને તેનાં અસંખ્ય સંયોજનોના રાસાયણિક અને ભૌતિક ગુણધર્મોની સરળતા અને સામ્યતાના આધારે તત્ત્વોનું વર્ગીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું. આ વર્ગીકરણ અથવા ગોઠવણીનો મુખ્ય આધાર તત્ત્વનો પરમાણ્વીય ક્રમાંક (Z) હોય છે.
In simple words: તત્ત્વોને તેમના રાસાયણિક અને ભૌતિક ગુણધર્મોની સમાનતાના આધારે ગોઠવવામાં આવ્યા છે. આ ગોઠવણીનો મુખ્ય આધાર તત્ત્વનો પરમાણુ ક્રમાંક (Z) છે.

Exam Tip: જ્યારે આવા પ્રશ્નોના ઉત્તર આપો, ત્યારે તત્ત્વોના ગુણધર્મો અને પરમાણ્વીય ક્રમાંક વચ્ચેના સીધા સંબંધ પર ધ્યાન આપો.

 

Question 2. મેન્ડેલીફે કયા મહત્ત્વપૂર્ણ ગુણધર્મને આધારે તેના આવર્ત કોષ્ટકમાં તત્ત્વોનું વર્ગીકરણ કર્યું? શું તે તેને દઢપણે પકડી રાખી શક્યો?
Answer: મેન્ડેલીફે તેમના સમયમાં મળી આવેલા તત્ત્વોના પરમાણ્વીય દળના આધાર પર તેના આવર્ત કોષ્ટકમાં તત્ત્વોનું વર્ગીકરણ કર્યું. મેન્ડેલીફે આ વલણ નિશ્ચિતપણે રાખી શક્યા ન હતા. તેમણે ધારેલું કે જો માપેલ પરમાણ્વીય દળ તત્ત્વને આવર્ત કોષ્ટકમાં ગોઠવતો હોય, તો તે પરમાણ્વીય દળ ખોટું હોવું જોઈએ.
In simple words: મેન્ડેલીફે તત્ત્વોને તેમના પરમાણ્વીય દળના આધારે ગોઠવ્યા હતા, પરંતુ તેઓ આ નિયમનું પાલન કડક રીતે કરી શક્યા નહિ.

Exam Tip: મેન્ડેલીફના આવર્ત કોષ્ટકની મૂળભૂત બાબતોને યાદ રાખો, ખાસ કરીને પરમાણ્વીય દળનો આધાર અને તેની મર્યાદાઓ.

 

Question 3. મેન્ડેલીફના આવર્ત નિયમ અને આધુનિક આવર્ત નિયમમાં પાયાનો તફાવત શું છે?
Answer: મેન્ડેલીફનો આવર્ત નિયમ તત્ત્વના પરમાણ્વીય ભાર (A) પર આધારિત છે, જ્યારે આધુનિક આવર્ત નિયમ એ તત્ત્વના પરમાણ્વીય ક્રમાંક (Z) પર આધારિત છે.
In simple words: મેન્ડેલીફનો નિયમ પરમાણ્વીય ભાર પર આધારિત હતો, જ્યારે આધુનિક નિયમ પરમાણ્વીય ક્રમાંક પર આધાર રાખે છે.

Exam Tip: બંને નિયમો વચ્ચેનો મુખ્ય ભેદ પરમાણ્વીય ભાર અને પરમાણ્વીય ક્રમાંક છે, જે ભૂલ્યા વિના દર્શાવવો.

 

Question 4. ક્વૉન્ટમ આંકના આધારે સાબિત કરો કે આવર્ત કોષ્ટકના છઠ્ઠા આવર્તમાં 82 તત્ત્વો હોવાં જોઈએ.
Answer: આઉબાઉ નિયમ પ્રમાણે, ઇલેક્ટ્રૉન હંમેશાં શક્તિના વધતા ક્રમમાં ગોઠવાય છે.
1. છઠ્ઠા આવર્તમાં ઇલેકટ્રૉન 6s, 4f, 5d અને 6p કક્ષકોમાં ભરી શકાય.
2. આ કક્ષકોની ઊર્જાનો ક્રમ \( 6s < 4f < 5d < 6p \) છે.
3. આમ, કુલ ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા = \( 6s² + 4f^{14} + 5d^{10} + 6p⁶ = 32 \)
તેથી, છઠ્ઠા આવર્તમાં 32 તત્ત્વો ગોઠવી શકાય છે.
In simple words: ક્વૉન્ટમ નિયમો મુજબ, છઠ્ઠા આવર્તમાં 6s, 4f, 5d અને 6p કક્ષકો ભરાય છે. આથી, કુલ 32 ઇલેક્ટ્રૉન સમાવી શકાય છે, જે દર્શાવે છે કે છઠ્ઠા આવર્તમાં 32 તત્ત્વો હોય છે.

Exam Tip: ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી માટે આઉબાઉ સિદ્ધાંત અને ક્વૉન્ટમ સંખ્યાઓના ક્રમનું પાલન કરવું આવશ્યક છે.

 

Question 5. આવર્ત અને સમૂહની દૃષ્ટિએ Z = 114વાળા તત્ત્વનું સ્થાન આવર્ત કોષ્ટકમાં ક્યાં હશે?
Answer: પરમાણુક્રમાંક (Z) = 114 હોય તેવા તત્ત્વની ઇલેક્ટ્રૉન-રચના \( [Rn]5f^{14}6d^{10}7s²7p² \) છે. અહીં છેલ્લો ઇલેક્ટ્રૉન p-કક્ષકમાં પ્રવેશેલો છે. વળી, મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક (n) 7 જોવા મળે છે. તેથી, તે તત્ત્વ સાતમા આવર્તનું p-બ્લોક તત્ત્વ બને છે. તેની સૌથી બહારની કક્ષામાં કુલ ઇલેક્ટ્રૉનની ગણતરી = \( 10 + 2 + 2 = 14 \). પરિણામે, તે 14મા સમૂહનું તત્ત્વ હશે.
In simple words: Z=114 ધરાવતા તત્ત્વની ઇલેક્ટ્રૉન-રચના \( [Rn]5f^{14}6d^{10}7s²7p² \) છે. છેલ્લો ઇલેક્ટ્રૉન p-કક્ષકમાં જાય છે અને n=7 હોવાથી, તે સાતમા આવર્તના p-બ્લોકમાં 14મા સમૂહનું તત્ત્વ છે.

Exam Tip: તત્ત્વનું સ્થાન નક્કી કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી, બ્લોક અને મુખ્ય ક્વૉન્ટમ સંખ્યાને ઓળખવા એ કી પોઇન્ટ છે.

 

Question 6. આવર્ત કોષ્ટકમાં ત્રીજા આવર્ત અને 17મા સમૂહમાં આવેલા તત્ત્વનો પરમાણ્વીય ક્રમાંક લખો.
Answer: n = 3 અને સમૂહ 17માં જે તત્ત્વ આવેલું છે તેની ઇલેક્ટ્રૉન-રચના : \( 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ \) થશે. તેથી, આ તત્ત્વનો પરમાણ્વીય ક્રમાંક 17 હોય છે.
In simple words: ત્રીજા આવર્ત અને 17મા સમૂહમાં આવેલું તત્ત્વ ક્લોરિન છે, જેનો પરમાણ્વીય ક્રમાંક 17 છે.

Exam Tip: આવર્ત અને સમૂહ નંબર પરથી ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી અને પરમાણ્વીય ક્રમાંક નક્કી કરવાની પ્રેક્ટિસ કરો.

 

Question 7. કયા તત્ત્વનું નામ નીચે જણાવેલા જૂથ દ્વારા આપવામાં આવ્યું છે? (i) લોરેન્સ બર્કલે લૅબોરેટરી (ii) સીબોર્ગ જૂથ
Answer:
(i) લોરેન્સિયમ (પરમાણુ ક્રમાંક Z = 103) : Lr
(ii) સીબોર્નિયમ (પરમાણુ ક્રમાંક Z = 106) : Sg
In simple words: લોરેન્સ બર્કલે લૅબોરેટરીએ લોરેન્સિયમ (Lr) નામ આપ્યું, જ્યારે સીબોર્ગ જૂથે સીબોર્નિયમ (Sg) નામ આપ્યું.

Exam Tip: નવા તત્ત્વોના નામકરણ અને તેમને શોધી કાઢનાર સંસ્થાઓ વિશેના સામાન્ય જ્ઞાનને યાદ રાખો.

 

Question 8. એક જ સમૂહમાં રહેલાં તત્ત્વોના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો શા માટે સમાન હોય છે?
Answer: એક જ સમૂહમાં રહેલાં તત્ત્વોની સૌથી બહારની કક્ષાની ઇલેક્ટ્રૉન-રચના એકસરખી હોવાને કારણે તેમના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો એક જેવા હોય છે.
In simple words: સમાન સમૂહમાં આવેલા તત્ત્વોની બહારની ઇલેક્ટ્રૉન-રચના એકસરખી હોય છે, તેથી તેમના ગુણધર્મો પણ સમાન હોય છે.

Exam Tip: તત્ત્વોના ગુણધર્મો મુખ્યત્વે તેમની બાહ્યતમ કક્ષાની ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી પર આધાર રાખે છે.

 

Question 9. આયનીય ત્રિજ્યા અને પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા અંગે તમારી સમજ શું છે?
Answer: આયનીય ત્રિજ્યા : ધન કે ઋણ આયનમાં કેન્દ્રથી સૌથી બહારના ઇલેક્ટ્રૉન સુધીનું અંતર આયનીય ત્રિજ્યા તરીકે ઓળખાય છે. પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા : પરમાણુના કેન્દ્રથી સંયોજકતા કક્ષામાં ઇલેક્ટ્રૉન મળી આવવાની શક્યતાવાળા અંતરને પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ધન આયનની ત્રિજ્યા < પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા < ઋણ આયનની ત્રિજ્યા
In simple words: આયનીય ત્રિજ્યા એ કેન્દ્રથી છેલ્લા ઇલેક્ટ્રૉન સુધીનું અંતર છે, જ્યારે પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા એ કેન્દ્રથી સંયોજકતા કક્ષામાં ઇલેક્ટ્રૉનની સંભાવનાનું અંતર છે.

Exam Tip: આયનીય અને પરમાણ્વીય ત્રિજ્યાની વ્યાખ્યાઓને સ્પષ્ટપણે યાદ રાખો અને તેમના સંબંધોને સમજો.

 

Question 10. આવર્ત અને સમૂહમાં પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા કેવી રીતે બદલાય છે? આ બદલાવને તમે કેવી રીતે સમજાવશો?
Answer: દરેક આવર્તમાં ડાબી બાજુથી જમણી બાજુ તરફ જતાં પરમાણ્વીય ક્રમાંક ધીમે ધીમે વધે તેમ કેન્દ્રનો ધન વીજભાર વધે છે અને સાથે જ બહારની કક્ષામાં ઇલેક્ટ્રૉનની ગણતરી પણ વધે છે. તેની ઇલેક્ટ્રૉન કક્ષાનો આંક (મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક – n) ન વધવાને કારણે કેન્દ્રથી ઇલેક્ટ્રૉનનું અંતર વધારે વધતું નથી. આથી, કેન્દ્રનો ધન ચાર્જ વધતા ઇલેક્ટ્રૉન પર કેન્દ્રનું ખેંચાણ બળ વધે છે. જેના લીધે કક્ષાઓ નાની થતા પરમાણુની ત્રિજ્યા ઘટે છે. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, દરેક આવર્તમાં ડાબેથી જમણે જતા પરમાણુક્રમાંક વધે છે તેમ પરમાણુની ત્રિજ્યા ઓછી થાય છે. આવર્ત 2 અને 3નાં તત્ત્વોમાં જેમ પરમાણ્વીય ક્રમાંક વધે છે તેમ પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા ઘટે છે, તે કોષ્ટક પરથી સમજી શકાય છેઃ

નોંધ:
\( 1 \text{ pm} = 10^{-12} \text{ m} \)
\( 1 \text{ Å} = 100 \text{ pm} \)
\( 1 \text{ Å} = 10^{-10} \text{ m} \)
દરેક સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં પરમાણ્વીય ક્રમાંક વધે છે તેમ મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક (n) પણ વધે છે. તેથી સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રૉન, કેન્દ્રથી વધુ દૂર જાય છે. તેમ છતાં, કેન્દ્રનો ધન ચાર્જ વધવા છતાં ઇલેક્ટ્રૉન પર કેન્દ્રનું ખેંચાણ બળ ધીમે ધીમે ઓછું થાય છે. આ રીતે, કક્ષાઓ મોટી થતા પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા વધે છે. સરળ શબ્દોમાં, દરેક સમૂહમાં ઉપરથી નીચે જતાં પરમાણુ ક્રમાંક વધે છે તેમ પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા પણ વધે છે. સમૂહ 1 અને 17નાં તત્ત્વોમાં પરમાણ્વીય ક્રમાંક વધે છે તેમ પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા પણ વધે છે, તે નીચેના કોષ્ટક પરથી સમજી શકાય છેઃ

Note: નોંધવા જેવી બાબત એ છે કે અહીં ઉમદા વાયુ તત્ત્વોની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યાનો વિચાર ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યો નથી. તેઓ એકલા પરમાણુઓ હોવાને લીધે તેમની (અબંધિત ત્રિજ્યા) ત્રિજ્યાનો અંક ખૂબ જ મોટો હોય છે. તેથી ઉમદા વાયુ તત્ત્વોની ત્રિજ્યાની સરખામણી બીજા તત્ત્વોની સહસંયોજક ત્રિજ્યા સાથે ન કરવાને બદલે તેઓની સરખામણી વાન્ ડર વાલ્સ ત્રિજ્યા સાથે કરવી જોઇએ.
In simple words: આવર્તમાં ડાબેથી જમણે જતા પરમાણુ ત્રિજ્યા ઘટે છે કારણ કે કેન્દ્રીય આકર્ષણ વધે છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે જતા પરમાણુ ત્રિજ્યા વધે છે કારણ કે કક્ષાની સંખ્યા વધે છે અને સ્ક્રીનિંગ અસર પણ વધે છે.

Exam Tip: આવર્તમાં અને સમૂહમાં પરમાણ્વીય ત્રિજ્યાના વલણોને અસર કરતા પરિબળો (જેમ કે કેન્દ્રીય ચાર્જ, સ્ક્રીનિંગ અસર અને કક્ષાની સંખ્યા) ને સમજાવો.

 

Question 11. સમઇલેક્ટ્રૉનીય સ્પીસીઝ અંગે તમારી સમજ શું છે? એક એવી સ્પીસીઝનું નામ લખો કે જે નીચે જણાવેલ પરમાણુઓ કે આયનો સાથે સમઇલેક્ટ્રૉનીય હોય :
Answer: સમઇલેક્ટ્રૉનીય સ્પીસીઝ : અલગ અલગ તત્ત્વોના એવા આયનો અથવા પરમાણુઓ કે જેમના કેન્દ્રીય વીજભાર ભલે જુદા હોય, પણ ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા એકસરખી હોય, તેવા ઘટકોને સમઇલેકટ્રૉનીય સ્પીસીઝ (ઘટક) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

In simple words: સમઇલેક્ટ્રૉનીય સ્પીસીઝ એવા પરમાણુઓ કે આયનો છે જેમની ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા સમાન હોય છે, ભલે તેમના કેન્દ્રીય વીજભાર અલગ હોય.

Exam Tip: સમઇલેક્ટ્રૉનીય સ્પીસીઝની વ્યાખ્યા અને તેમના ઉદાહરણો યાદ રાખો, કારણ કે આ એક મહત્વપૂર્ણ ખ્યાલ છે.

 

Question 12. નીચે જણાવેલ સ્પીસીઝ અંગે વિચાર કરો : \( \text{N}^{3-}, \text{O}^{2-}, \text{F}^{-}, \text{Na}^{+}, \text{Mg}^{2+} \) ને \( \text{Al}^{3+} \) (a) તેઓમાં શું સામ્યતા છે? (b) તેઓને આયનીય ત્રિજ્યાના ચડતા ક્રમમાં ગોઠવો.
Answer:
(a) આપેલી બધી જ સ્પીસીઝ સમઇલેક્ટ્રૉનીય છે.
(b) \( \text{Al}^{3+} < \text{Mg}^{2+} < \text{Na}^{+} < \text{F}^{-} < \text{O}^{2-} < \text{N}^{3-} \)
In simple words: આ બધી સ્પીસીઝમાં ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા સમાન છે, અને તેમની આયનીય ત્રિજ્યાનો વધતો ક્રમ \( \text{Al}^{3+} \) થી \( \text{N}^{3-} \) સુધીનો છે.

Exam Tip: સમઇલેક્ટ્રૉનીય શ્રેણીમાં પરમાણુ ક્રમાંક વધે તેમ આયનીય ત્રિજ્યા ઘટે છે, કારણ કે અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર વધે છે.

 

Question 13. ધનાયનની ત્રિજ્યા તેના જનક પરમાણુની ત્રિજ્યા કરતાં શા માટે નાની હોય છે અને ઋણ આયનની ત્રિજ્યા તેના જનક પરમાણુની ત્રિજ્યા કરતાં શા માટે મોટી હોય છે? સમજાવો.
Answer: સામાન્ય રીતે પરમાણુ ઇલેક્ટ્રૉન છોડીને ધન આયન અને ઇલેક્ટ્રૉન સ્વીકારીને ઋણ આયન બનાવે છે. આયનીય સ્ફટિકોમાં ધન અને ઋણ આયન વચ્ચેનું અંતર માપીને આયનીય ત્રિજ્યા જાણી શકાય છે.
(i) ધન આયન એ તેના મૂળ પરમાણુ કરતાં નાનો હોય છે, કારણ કે તેની પાસે ઓછા ઇલેક્ટ્રૉન ધરાવે છે. જ્યારે તેમનો કેન્દ્રીય ચાર્જ એકસરખો હોય છે. એટલે કે ધન આયનમાં અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર તેના મૂળ પરમાણુ કરતાં વધારે હોય છે. તેથી, ધન આયનનું કદ તેના મૂળ પરમાણુ કરતાં નાનું બને છે. દા. ત., Naમાં 11 પ્રોટોન, 11 ઇલેક્ટ્રૉનને ખેંચે છે. જ્યારે \( \text{Na}^{+} \) માં 11 પ્રોટોન, 10 ઇલેક્ટ્રૉનને ખેંચે છે. પરિણામે, \( \text{Na}^{+} \) ની આયનીય ત્રિજ્યા 95pm અને Naની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા 186pm હોય છે.
ટૂંકમાં, ધન આયનની ત્રિજ્યા \( \propto \frac{1}{\text{ધન વીજભારનું પ્રમાણ}} \propto \frac{1}{\text{અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર}} \)
તથા \( \text{M}^{3+} < \text{M}^{2+} < \text{M}^{1+} < \text{M} \)
(ii) ઋણ આયનનું કદ તેના મૂળ પરમાણુ કરતાં મોટું હોય છે, કારણ કે તેની પાસે વધારે ઇલેક્ટ્રૉન ધરાવે છે. જ્યારે તેમનો કેન્દ્રીય ચાર્જ એકસરખો હોય છે. એટલે ઋણ આયનમાં અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર તેના મૂળ પરમાણુ કરતાં ઓછો બને છે. તેથી, ઋણ આયનનું કદ તેના મૂળ પરમાણુ કરતાં મોટું હોય છે. દા. ત., Fમાં 9 પ્રોટોન, 9 ઇલેક્ટ્રૉનને ખેંચે છે, જ્યારે \( \text{F}^- \) માં 9 પ્રોટોન, 10 ઇલેક્ટ્રૉનને ખેંચે છે. પરિણામે, \( \text{F}^- \) ની આયનીય ત્રિજ્યા 136pm અને Fની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા 64pm હોય છે. જેમ ઋણ વીજભાર વધતો જાય, તેમ ઋણ આયનની ત્રિજ્યા પણ વધે, અર્થાત્ \( \text{X}^{3-} > \text{X}^{2-} > \text{X}^{-} > \text{X} \)
કેટલાક પરમાણુઓ અને આયનોમાં ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા એકસરખી જોવા મળે છે, જે સમઇલેક્ટ્રૉનીય સ્પીસીઝ (Isoelectronic species) તરીકે જાણીતા છે. દા. ત., \( \text{O}^{2-}, \text{F}^{-}, \text{Na}^{+} \) અને \( \text{Mg}^{2+} \) માં ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા (10) સમાન છે, પણ તેમની ત્રિજ્યા અલગ અલગ હોય છે, કારણ કે તેઓ જુદો જુદો કેન્દ્રીય વીજભાર ધરાવે છે. જે ધન આયનનો વીજભાર વધારે હોય, તેની ત્રિજ્યા નાની હોય છે, કારણ કે તેના ઇલેક્ટ્રૉનનું કેન્દ્ર તરફ ખેંચાણ બળ વધારે હોય છે, જ્યારે વધારે ઋણ વીજભાર ધરાવતા આયનની ત્રિજ્યાનો અંક વધુ હોય છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રૉન-ઇલેક્ટ્રૉન વચ્ચેનું અપાકર્ષણ કેન્દ્રીય વીજભારની અસર કરતાં વધી જાય છે. તેથી આયનનો વિસ્તાર વધે છે, એટલે કે આયનીય કદ મોટું થાય છે.
In simple words: ધન આયન તેના મૂળ પરમાણુ કરતાં નાનો હોય છે કારણ કે ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવવાને લીધે કેન્દ્રીય આકર્ષણ વધે છે. ઋણ આયન તેના મૂળ પરમાણુ કરતાં મોટો હોય છે કારણ કે ઇલેક્ટ્રૉન ઉમેરવાથી ઇલેક્ટ્રૉન-ઇલેક્ટ્રૉન અપાકર્ષણ વધે છે.

Exam Tip: ધન અને ઋણ આયનોની રચના, ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણીમાં થતા ફેરફારો અને અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભારના પરિણામને સ્પષ્ટપણે સમજાવો.

 

Question 14. આયનીકરણ એન્થાલ્પી અને ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પીને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં 'મુક્ત વાયુમય પરમાણુ' અને ‘ધરાઅવસ્થા’ શબ્દોની સાર્થકતા શું છે? (સંકેત : તુલના માટે જરૂરિયાત)
Answer: મુક્ત વાયુમય પરમાણુ અર્થાત્ રાસાયણિક બંધથી બીજા કોઈ પરમાણુ સાથે જોડાયેલો ન હોય તેવો પરમાણુ. આથી તેમાંથી ઇલેક્ટ્રૉન મુક્ત કરવા કે દાખલ કરવા ઓછી ઊર્જાની આપ-લે થાય. ધરાઅવસ્થા અર્થાત્ પરમાણુની શક્તિ સૌથી ઓછી હોય છે, જે ફક્ત સરખામણી માટે જરૂરી ગણાય છે.
In simple words: 'મુક્ત વાયુમય પરમાણુ' અને 'ધરાઅવસ્થા' શબ્દોનો ઉપયોગ ખાતરી કરવા માટે થાય છે કે માપેલ ઊર્જા તટસ્થ, અપરિવર્તિત પરમાણુની છે અને અન્ય પ્રભાવોથી મુક્ત છે.

Exam Tip: આયનીકરણ એન્થાલ્પી અને ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પીની વ્યાખ્યામાં 'મુક્ત વાયુમય પરમાણુ' અને 'ધરાઅવસ્થા' શબ્દોના મહત્વ પર ભાર મૂકો.

 

Question 15. હાઇડ્રોજન પરમાણુની ધરાઅવસ્થામાં રહેલા ઇલેક્ટ્રૉનની ઊર્જા – \( 2.18 \times 10^{-18} J \) છે. પરમાણ્વીય યનીકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય \( J mol^{-1} \) એકમમાં ગણો. [સકત : ઉત્તર મળવવા માટે મોલ સંકલ્પનાનો ઉપયોગ કરો.]
Answer: હાઇડ્રોજન પરમાણુમાંથી ઇલેક્ટ્રૉન છોડવા માટેની જરૂરી ઊર્જા = – (તેની ધરાઅવસ્થામાંની ઊર્જા)
= \( - (-2.18 \times 10^{-18}) \)
= \( 2.18 \times 10^{-18} J \)
હવે, એક મોલ ઊર્જામાં
= \( 2.18 \times 10^{-18} \times 6.022 \times 10^{23} \)
= \( 13.128 \times 10^5 J mol^{-1} \)
= \( 1.3128 \times 10^6 J mol^{-1} \)
In simple words: હાઇડ્રોજન પરમાણુની આયનીકરણ એન્થાલ્પી તેની ધરાઅવસ્થા ઊર્જાનો વિરુદ્ધ છે. તેને એક મોલ માટે ગણવા માટે એવોગેડ્રો સંખ્યા વડે ગુણવામાં આવે છે, જે \( 1.3128 \times 10^6 J mol^{-1} \) આપે છે.

Exam Tip: ઊર્જાના મૂલ્યો અને મોલ સંકલ્પનાનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરતી વખતે એકમો અને ઘાતાંકનું ધ્યાન રાખો.

 

Question 16. દ્વિતીય આવર્તમાં તત્ત્વોની વાસ્તવિક આયનીકરણ એન્થાલ્પીનો ક્રમ નીચે પ્રમાણે છે : Li< B < Be < C < O < N < F < Ne સમજાવો કે – (i) Beની \( \Delta_iH \), Bથી વધારે શા માટે છે? (ii) Oની \( \Delta_iH \), N અને Fથી ઓછી શા માટે છે?
Answer:
(i) 4Be: \( 1s²2s² \)
2B: \( 1s²2s²2p¹ \)
ઇલેક્ટ્રૉન-રચના પરથી સમજી શકાય છે કે Beની સંયોજકતા કક્ષામાં 2s-કક્ષક પૂરી રીતે ભરાયેલી હોવાથી તેની સ્થિરતા ઘણી વધારે હોય છે. જ્યારે Bમાં 2p-કક્ષકમાં ફક્ત એક જ ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે, તેથી તેની સ્થિરતા ઓછી જોવા મળે છે. તેથી Beમાંથી ઇલેક્ટ્રૉન છોડવા માટે વધારે ઊર્જા જોઈએ છે. પરિણામે Beની \( \Delta_iH \), B કરતાં વધારે હોય છે.
(ii) 7N : \( 1s²2s²2p³ \)
8O: \( 1s²2s²2p⁴ \)
9F : \( 1s²2s²2p⁵ \)
આવર્તમાં ડાબી બાજુથી જમણી બાજુ તરફ જતાં પરમાણુનું કદ ઘટતા \( \Delta_iH \) માં વધારો થાય છે. પરંતુ Nની \( \Delta_iH \) એ Oની \( \Delta_iH \) કરતાં વધુ છે, કારણ કે Nની ઇલેક્ટ્રૉન-રચનામાં 2p-કક્ષક અડધો ભરાયેલો હોય છે, જેના કારણે તેની સ્થિરતા વધારે હોય છે. આથી ઇલેક્ટ્રૉનને છોડવા માટે વધુ ઊર્જાની જરૂર પડે છે. પરિણામે Oની \( \Delta_{i}H_1 \), N અને F કરતાં ઓછી હોય છે.
In simple words: Beની આયનીકરણ એન્થાલ્પી B કરતાં વધારે હોય છે કારણ કે Beની 2s કક્ષા સંપૂર્ણ ભરાયેલી છે, જે તેને વધુ સ્થિર બનાવે છે. Oની આયનીકરણ એન્થાલ્પી N અને F કરતાં ઓછી હોય છે કારણ કે Nની અર્ધ-ભરાયેલી 2p કક્ષા સ્થિરતા આપે છે, અને Oમાં ઇલેક્ટ્રૉન-ઇલેક્ટ્રૉન અપાકર્ષણ ઓછું થાય છે.

Exam Tip: ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણીમાં અડધી ભરાયેલી અને સંપૂર્ણ ભરાયેલી કક્ષાઓની સ્થિરતાને હંમેશાં ધ્યાનમાં લો કારણ કે તે આયનીકરણ એન્થાલ્પીના મૂલ્યોને ખૂબ અસર કરે છે.

 

Question 17. તમે આ તથ્યને કેવી રીતે સમજાવશો કે સોડિયમની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય મૅગ્નેશિયમની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પીના મૂલ્ય કરતાં ઓછું છે, પરંતુ સોડિયમની દ્વિતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય મૅગ્નેશિયમની દ્વિતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પીના મૂલ્ય કરતાં વધુ છે.
Answer:
\( \text{11 Na} : [\text{Ne}] 3s¹ \)
\( \text{12Mg} : [\text{Ne}] 3s² \)
આમ, Mgની 3s-કક્ષક પૂરી રીતે ભરાયેલી હોવાને કારણે તે વધારે સ્થિર છે. આથી \( \Delta_iH_1(\text{Mg}) > \Delta_iH_1(\text{Na}) \) થાય.
હવે, એક ઇલેક્ટ્રૉન મુક્ત થવાથી
\( \text{Na}^{+} : [\text{Ne}] \)
\( \text{Mg}^{+} : [\text{Ne}] 3s¹ \)
આમ, અહીં \( \text{Na}^{+} \) ની ઇલેક્ટ્રૉન-રચના \( \text{Mg}^{+} \) ની ઇલેક્ટ્રૉન-રચના કરતાં વધુ સ્થિર થશે. તેથી \( \Delta_iH_2(\text{Na}) > \Delta_iH_2(\text{Mg}) \).
In simple words: સોડિયમની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી મેગ્નેશિયમ કરતાં ઓછી છે કારણ કે Mgની 3s કક્ષા સંપૂર્ણ ભરાયેલી છે. પરંતુ, સોડિયમની બીજી આયનીકરણ એન્થાલ્પી મેગ્નેશિયમ કરતાં વધુ છે કારણ કે \( \text{Na}^{+} \) નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી સ્થિર રચના ધરાવે છે.

Exam Tip: સંપૂર્ણ ભરાયેલી કક્ષાઓની સ્થિરતા અને નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણીના મહત્વને ધ્યાનમાં રાખો.

 

Question 18. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જઈએ તેમ મુખ્ય સમૂહનાં તત્ત્વોમાં આયનીકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય કયાં પરિબળોને કારણે ઘટે છે?
Answer: સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં \( \Delta_iH \) ઓછી થાય છે. તે બે મુખ્ય પરિબળો પર આધાર રાખે છે :
1. પરમાણ્વીય કદ : સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં પરમાણ્વીય ક્રમાંકના વધતા, મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક પણ વધે છે. આથી પરમાણુનું કદમાં વધારો થાય ત્યારે \( \Delta_iH \) નો અંક ઓછો થાય છે.
2. સ્ક્રીનિંગ અસર : મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક \( \times \) સ્ક્રીનિંગ અસર \( \propto \frac{1}{\Delta_iH} \)
In simple words: સમૂહમાં નીચે જતાં આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઘટે છે કારણ કે પરમાણુનું કદ વધે છે અને ઇલેક્ટ્રૉનનું સ્ક્રીનિંગ વધે છે.

Exam Tip: પરમાણ્વીય કદ અને સ્ક્રીનિંગ અસર એ આયનીકરણ એન્થાલ્પીને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળો છે, તેમને યોગ્ય રીતે સમજાવવા જોઈએ.

 

Question 19. 13નાં તત્ત્વોની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય નીચે મુજબ છે :

સામાન્ય વલણથી જોવા મળતા આ વિચલનને તમે કેવી રીતે સમજાવશો?
Answer: બોરોન સમૂહ(13 સમૂહ)નાં તત્ત્વોની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પીનો ક્રમ \( \text{B} > \text{TI} > \text{Ga} > \text{Al} > \text{In} \) છે.
(1) AIની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી Bની આયનીકરણ એન્થાલ્પી કરતાં ઓછી હોય છે, કારણ કે AIમાં ઇલેક્ટ્રૉન નવી સંયોજકતા કક્ષા (n) જોડાય છે. તેથી તેનું પરમાણુનું કદ વધે. પરિણામે સ્ક્રીનિંગ અસર પણ વધતી જાય છે. જેને પરિણામે સૌથી બહારની કક્ષકના \( \text{e}^- \) નું કેન્દ્ર તરફનું ખેંચાણ બળ ઓછું થાય છે. આથી \( \Delta_iH \) નો ક્રમ \( \text{B} > \text{Al} \) છે.
(2) Gaની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી AIની સરખામણીમાં થોડી વધારે હોય છે, કારણ કે Gaમાં નવી સંયોજકતા કક્ષા (શેલ) જોડાય છે. વળી, 3d-કક્ષકો સ્ક્રીનિંગ અસર ઓછી કરે છે. તેથી Gaમાં ઇલેક્ટ્રૉનનું ખેંચાણ બળ વધે છે અને તેથી પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી પણ થોડી વધારે હોય છે.
(3) તે જ રીતે In 4d-કક્ષકો ધરાવે છે. જે સ્ક્રીનિંગ અસરની તીવ્રતા ઓછી કરે છે. તેથી કેન્દ્રીય વીજભારમાં 18 એકમ (49 – 31 = 18)નો ઘટાડો જોવા મળે છે, જે સ્ક્રીનિંગ અસર કરતાં વધારે હોય છે. આને પરિણામે સૌથી બહારની કક્ષકના ઇલેકટ્રૉનનું કેન્દ્ર તરફનું ખેંચાણ Gaની સરખામણીમાં ઓછું થાય છે. આથી Inની \( \Delta_iH_1 \) Ga કરતાં ઓછી હોય છે.
(4) TIની \( \Delta_iH_1 \), In કરતાં વધારે છે, કારણ કે TIમાં કેન્દ્રીય ચાર્જ વધે છે. (81 – 49 32 એકમ) અને 4f અને 5d કક્ષકોની હાજરીને કારણે સ્ક્રીનિંગ અસરની સક્રિયતામાં થતો ઘટાડો કેન્દ્રીય વીજભારને ઓવરપાવર કરે છે. પરિણામે સૌથી બહારની કક્ષાના ઇલેક્ટ્રૉનનું કેન્દ્ર તરફ ખેંચાણ બળ વધે છે. આથી પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી TIની વધુ હોય છે.
In simple words: બોરોન સમૂહમાં આયનીકરણ એન્થાલ્પીનું સામાન્ય વલણ જોવા મળતું નથી કારણ કે ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી, સ્ક્રીનિંગ અસર અને કેન્દ્રીય વીજભાર જેવા પરિબળો અલગ રીતે અસર કરે છે.

Exam Tip: આયનીકરણ એન્થાલ્પીના અસામાન્ય વલણોને સમજાવવા માટે ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી, સ્ક્રીનિંગ અસર અને કેન્દ્રીય ચાર્જ જેવા વિશિષ્ટ પરિબળોને ધ્યાનમાં લો.

 

Question 20. નીચે દર્શાવેલાં તત્ત્વોની જોડમાંથી કયું તત્ત્વ વધુ ઋણ ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી ધરાવે છે? (i) O અથવા F (ii) F અથવા CI
Answer:
(i) Fની \( \Delta_{eg}H \) વધારે ઋણ હોય છે, કારણ કે Fને નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી ઇલેક્ટ્રૉન-રચના પ્રાપ્ત કરવા માટે ફક્ત એક ઇલેક્ટ્રૉનની જરૂરિયાત હોય છે.
(ii) Clની \( \Delta_{eg}H \) વધારે ઋણ હોય છે, કારણ કે 2p-કક્ષક કરતાં 3p-કક્ષકમાં ઇલેક્ટ્રૉનનું અપાકર્ષણ ઓછું જોવા મળે છે.
In simple words: Fની ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી O કરતાં વધુ ઋણ છે કારણ કે તેને સ્થિરતા મેળવવા એક ઇલેક્ટ્રૉનની જરૂર છે. Clની ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી F કરતાં વધુ ઋણ છે કારણ કે Clમાં ઇલેક્ટ્રૉન અપાકર્ષણ ઓછું હોય છે.

Exam Tip: ઇલેક્ટ્રોનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પીને અસર કરતા પરિબળો (જેમ કે ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી, પરમાણુનું કદ અને ઇલેક્ટ્રોન અપાકર્ષણ) ને સમજાવો.

 

Question 21. ઑક્સિજનની દ્વિતીય ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી તેની પ્રથમ ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી કરતાં ધન હશે કે ઋણ હશે કે શું છે? તમારા ઉત્તરનું વાજબીપણું ચર્ચો.
Answer: જ્યારે ઑક્સિજન પરમાણુમાં એક \( \text{e}^- \) પ્રવેશે છે અને \( \text{O}^- \) આયન બને ત્યારે ઊર્જા મુક્ત થાય છે. તેથી ઑક્સિજનની \( \Delta_{eg} \) ઋણ છે.
\( \text{O(g)} + \text{e}^- \rightarrow \text{O}^-(\text{g}) \Delta_{eg}H^\ominus = -141 \text{ kJ mol}^{-1} \)
પરંતુ જ્યારે બીજો \( \text{e}^- \) પ્રવેશે છે અને \( \text{O}^{2-} \) આયન બને ત્યારે \( \text{e}^- – \text{e}^- \) વચ્ચેના અપાકર્ષણના લીધે ઊર્જા શોષાય છે. આથી ઑક્સિજનની \( \Delta_{eg}H_2 \) ધન હોય છે.
\( \text{O}^-(\text{g}) + \text{e}^- \rightarrow \text{O}^{2-}(\text{g}) \Delta_{eg}H = + 780 \text{ kJ mol}^{-1} \)
In simple words: ઑક્સિજનની પ્રથમ ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી ઋણ છે કારણ કે ઊર્જા મુક્ત થાય છે. જ્યારે બીજી ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી ધન છે કારણ કે \( \text{O}^- \) માં વધુ એક ઇલેક્ટ્રૉન ઉમેરવા માટે અપાકર્ષણ સામે ઊર્જાની જરૂર પડે છે.

Exam Tip: બહુવિધ ઇલેક્ટ્રોનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી માટે, ઇલેક્ટ્રોન-ઇલેક્ટ્રોન અપાકર્ષણની અસરને ધ્યાનમાં લો જે ઉમેરાયેલા ઇલેક્ટ્રોન સાથે વધે છે.

 

Question 22. ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી અને વિદ્યુતઋણતા વચ્ચે પાયાનો તફાવત શું છે?
Answer: ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી એ વાયુરૂપ તટસ્થ પરમાણુની ઇલેક્ટ્રૉન ખેંચવાની વૃત્તિ દર્શાવે છે. જ્યારે વિદ્યુતઋણતા એ રાસાયણિક સંયોજનમાં સહસંયોજક બંધમાં ઇલેક્ટ્રૉન-યુગ્મને પોતાની તરફ ખેંચવાની પરમાણુની શક્તિનું ગુણાત્મક માપન હોય છે.
In simple words: ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી એ એક અલગ પરમાણુની ઇલેક્ટ્રૉન મેળવવાની ઊર્જા છે, જ્યારે વિદ્યુતઋણતા એ બંધમાં ઇલેક્ટ્રૉનને પોતાની તરફ ખેંચવાની પરમાણુની ક્ષમતા છે.

Exam Tip: બંને ખ્યાલોની વ્યાખ્યાઓ અને તેમના મુખ્ય તફાવતો પર ધ્યાન આપો, ખાસ કરીને 'મુક્ત પરમાણુ' વિરુદ્ધ 'બંધમાં પરમાણુ' નો સંદર્ભ.

 

Question 23. નાઇટ્રોજનનાં બધાં સંયોજનોમાં નાઇટ્રોજનની વિદ્યુતઋણતા પાઉલિંગ માપક્રમ મુજબ 3.0 હોય છે. આ વિધાન અંગે તમે શું પ્રતિક્રિયા આપશો?
Answer: નાઇટ્રોજનનાં બધાં સંયોજનોમાં નાઇટ્રોજનની વિદ્યુતઋણતા પાઉલિંગ માપક્રમ મુજબ 3.0 હોય તેવું સંભવ નથી. કારણ કે કોઈ પણ પરમાણુની વિદ્યુતઋણતાનું મૂલ્ય નિયત હોતું નથી.
1. વિદ્યુતઋણતા એ સંકરણનો પ્રકાર, તત્ત્વની ઑક્સિડેશન અવસ્થા અને તેની સાથે જોડાયેલા પરમાણુ પર આધારભૂત હોય છે.
2. ઉદાહરણ તરીકે, નાઇટ્રોજનનાં સંયોજનોમાં Nની વિદ્યુતઋણતા \( \text{NO}_2 > \text{NO} > \text{N}_2\text{O} \)
In simple words: નાઇટ્રોજનની વિદ્યુતઋણતા તેના બધા સંયોજનોમાં 3.0 હોઈ શકે નહિ, કારણ કે વિદ્યુતઋણતા સ્થિર હોતી નથી. તે સંકરણ, ઑક્સિડેશન અવસ્થા અને જોડાયેલા પરમાણુઓ પર આધાર રાખે છે.

Exam Tip: વિદ્યુતઋણતા એ સંદર્ભ-આધારિત ગુણધર્મ છે, અને તે સંકરણ, ઑક્સિડેશન અવસ્થા અને બંધિત પરમાણુના પ્રકાર જેવા પરિબળો પર આધાર રાખે છે.

 

Question 24. પરમાણુની ત્રિજ્યા સાથે સંકળાયેલા સિદ્ધાંતોની ચર્ચા કરો : (a) જ્યારે પરમાણુ ઇલેક્ટ્રૉન પ્રાપ્ત કરે છે. (b) જ્યારે પરમાણુ ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવે છે.
Answer:
(a) જ્યારે પરમાણુ ઇલેક્ટ્રૉન મેળવે ત્યારે ઋણ આયન રચાય છે. જેથી આયનીય ત્રિજ્યા પરમાણુની ત્રિજ્યા કરતાં વધારે થાય છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા વધવાથી અપાકર્ષણ વધે છે. આથી ઇલેક્ટ્રૉનનું કેન્દ્રથી અંતર વધતું જાય છે અને અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર ઓછો થાય છે. \( \Delta_{eg} \) નું મૂલ્ય ઋણ બને છે.
(b) જ્યારે પરમાણુ ઇલેકટ્રૉન છોડે ત્યારે ધન આયન રચાય છે. જેથી આયનીય ત્રિજ્યા પરમાણુની ત્રિજ્યા કરતાં ઓછી થાય છે, કેમ કે અહીં, અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર વધતો જાય છે. \( \Delta_iH \) નું મૂલ્ય વધે છે.
In simple words: ઇલેક્ટ્રૉન મેળવતી વખતે પરમાણુ ઋણ આયન બનાવે છે, જેનાથી ત્રિજ્યા વધે છે. ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવતી વખતે પરમાણુ ધન આયન બનાવે છે, જેનાથી ત્રિજ્યા ઘટે છે.

Exam Tip: ઇલેક્ટ્રોન ઉમેરવા કે દૂર કરવાના કારણે ઇલેક્ટ્રોન અપાકર્ષણ અને અસરકારક કેન્દ્રીય ચાર્જમાં થતા ફેરફારોને સમજાવીને ત્રિજ્યા પરની અસરને સ્પષ્ટ કરો.

 

Question 25. કોઈ તત્ત્વનાં બે સમસ્થાનિકોની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય સમાન હશે કે જુદું જુદું, તે અંગે તમારી અપેક્ષા શું છે? તમારા ઉત્તરનું વાજબીપણું ચર્ચો.
Answer: એક જ તત્ત્વનાં બે સમસ્થાનિકોના પરમાણુ ક્રમાંક એકસરખા હોવાને કારણે ઇલેક્ટ્રૉન-રચના પણ એકસરખી જ બને છે. આથી પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પીનો અંક સમાન હોય છે.
In simple words: સમસ્થાનિકોમાં પરમાણ્વીય ક્રમાંક સમાન હોવાથી તેમની ઇલેક્ટ્રૉન-રચના પણ એકસરખી હોય છે. તેથી, તેમની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય પણ સમાન હોય છે.

Exam Tip: યાદ રાખો કે આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી પર આધારિત છે, પરમાણુ દળ પર નહીં. તેથી, સમસ્થાનિકો માટે તે સમાન હોય છે.

 

Question 26. ધાતુઓ અને અધાતુઓ વચ્ચે મુખ્ય તફાવત શું છે?
Answer: ધાતુઓ અને અધાતુઓ વચ્ચેનો મુખ્ય ભેદ વિદ્યુત-ઋણતાનો છે. ધાતુ તત્ત્વોની વિદ્યુતઋણતા ઓછી હોય છે, જ્યારે અધાતુ તત્ત્વોની વિદ્યુતઋણતા વધારે હોય છે.
In simple words: ધાતુઓ અને અધાતુઓ વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત તેમની વિદ્યુતઋણતામાં રહેલો છે; ધાતુઓની વિદ્યુતઋણતા ઓછી હોય છે, જ્યારે અધાતુઓની વધારે હોય છે.

Exam Tip: ધાતુઓ અને અધાતુઓ વચ્ચેના મૂળભૂત ગુણધર્મોના તફાવતને ઓળખો, જેમ કે વિદ્યુતઋણતા, ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાની/મેળવવાની વૃત્તિ, અને ભૌતિક સ્થિતિ.

 

Question 27. આવર્ત કોષ્ટકનો ઉપયોગ કરીને નીચેના પ્રશ્નોના ઉત્તર આપો ઃ (a) બાહ્યતમ પેટાકોશમાં પાંચ ઇલેક્ટ્રૉન હોય તેવા તત્ત્વનું નામ જણાવો. (b) બે ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવવાનું વલણ ધરાવતા તત્ત્વનું નામ જણાવો. (c) બે ઇલેક્ટ્રૉન પ્રાપ્ત કરવાનું વલણ ધરાવતા તત્ત્વનું નામ જણાવો. (d) ધાતુ, અધાતુ તથા ઓરડાના તાપમાને પ્રવાહી તેમજ વાયુ સ્વરૂપનાં તત્ત્વો ધરાવનાર સમૂહનું નામ જણાવો.
Answer:
(a) F, Cl, Br, I, At (હેલોજન સમૂહ)
(b) Mg, Ca, Sr, Ba (આલ્કાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો)
(c) ઑક્સિજન (O), સલ્ફર (S), સેલેનિયમ (Se) (ચાલ્કોજન)
(d) હેલોજન સમૂહ
In simple words: (a) હેલોજન સમૂહના તત્ત્વો (F, Cl, Br, I, At) ની બહારની કક્ષામાં પાંચ ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે. (b) આલ્કાઇન અર્થધાતુ તત્ત્વો (Mg, Ca, Sr, Ba) બે ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવવાનું વલણ દર્શાવે છે. (c) ચાલ્કોજન (ઑક્સિજન, સલ્ફર, સેલેનિયમ) બે ઇલેક્ટ્રૉન મેળવવાનું વલણ ધરાવે છે. (d) હેલોજન સમૂહમાં ધાતુ, અધાતુ, પ્રવાહી અને વાયુ તત્ત્વો હોય છે.

Exam Tip: આવર્ત કોષ્ટકમાં જુદા જુદા સમૂહોના ગુણધર્મો અને વિશિષ્ટ તત્ત્વોને યાદ રાખો.

 

Question 28. "પ્રથમ સમૂહનાં તત્ત્વો માટે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ચડતો ક્રમ Li < Na < K < Rb < Cs છે, જ્યારે સત્તરમા સમૂહનાં તત્ત્વો માટે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ચડતો ક્રમ F > Cl > Br > I છે"
Answer: પ્રથમ સમૂહનાં તત્ત્વોની બાહ્યતમ કક્ષાની ઇલેક્ટ્રૉન-રચના \( ns^1 \) છે. આ તત્ત્વો માટે \( \Delta_iH \) નું મૂલ્ય ઉપરથી નીચે તરફ જતાં ઓછું થાય છે. તેથી પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો વધતો ક્રમ \( \text{Li} < \text{Na} < \text{K} < \text{Rb} < \text{Cs} \) છે. સમૂહ 17નાં તત્ત્વોની બાહ્યતમ કક્ષાની ઇલેક્ટ્રૉન-રચના \( ns²np⁵ \) છે. આ તત્ત્વો ઇલેક્ટ્રૉન મેળવવાનું વલણ દર્શાવે છે. આ વલણ ઇલેક્ટ્રૉડ પોટેન્શિયલ પર આધારિત હોય છે. \( \text{F}(+2.87 \text{ V}) > \text{Cl} (+1.36 \text{ V}) > \text{Br} (1.08 \text{ V}) > \text{I} (+0.53 \text{ V}) \). પરિણામે, પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ \( \text{F} > \text{Cl} > \text{Br} > \text{I} \) હોય છે.
In simple words: પ્રથમ સમૂહમાં નીચે જતાં તત્ત્વોની પ્રતિક્રિયાત્મકતા વધે છે કારણ કે ઇલેક્ટ્રૉન સરળતાથી ગુમાવી શકાય છે. સત્તરમા સમૂહમાં નીચે જતાં તત્ત્વોની પ્રતિક્રિયાત્મકતા ઘટે છે કારણ કે ઇલેક્ટ્રૉન મેળવવાની ક્ષમતા ઓછી થાય છે.

Exam Tip: આયનીકરણ એન્થાલ્પી અને ઇલેક્ટ્રૉડ પોટેન્શિયલ જેવા ગુણધર્મોના આધારે ધાતુઓ અને અધાતુઓની પ્રતિક્રિયાત્મકતાના વલણોને સમજાવો.

 

Question 29. s,p, d, f વિભાગનાં તત્ત્વોની બાહ્યતમ કક્ષાની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના લખો.
Answer:

In simple words: s, p, d, અને f વિભાગના તત્ત્વોની બહારની કક્ષાની ઇલેક્ટ્રૉન-રચના તેમની લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે.

Exam Tip: દરેક બ્લોકના તત્ત્વો માટે સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણીને યાદ રાખો, કારણ કે તે તેમની રાસાયણિક વર્તણૂક સમજવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

 

Question 30. નીચે જણાવેલ બાહ્યતમ ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના ધરાવતા તત્ત્વનું આવર્ત કોષ્ટકમાં સ્થાન જણાવો : (i) \( \text{ns²np⁴} \) જ્યાં, \( \text{n = 3} \) (ii) \( (\text{n - 1})\text{d²ns²} \) જ્યાં, \( \text{n = 4} \) (iii) \( (\text{n-2})\text{f⁷ (n - 1)d¹ns²} \) જ્યાં, \( \text{n = 6} \)
Answer:

In simple words: (i) \( \text{ns²np⁴} \) સાથે \( \text{n=3} \) એ સમૂહ 16 અને આવર્ત 3માં સલ્ફર (S) છે. (ii) \( (\text{n-1})\text{d²ns²} \) સાથે \( \text{n=4} \) એ સમૂહ 4 અને આવર્ત 4માં ટાઈટેનિયમ (Ti) છે. (iii) \( (\text{n-2})\text{f⁷ (n-1)d¹ns²} \) સાથે \( \text{n=6} \) એ સમૂહ 3 અને આવર્ત 6માં ગેડોલિનિયમ (Gd) છે.

Exam Tip: બાહ્યતમ ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી પરથી તત્ત્વનો બ્લોક, સમૂહ અને આવર્ત નક્કી કરવા માટેના નિયમો યાદ રાખો.

 

Question 31. કેટલાંક તત્ત્વોની પ્રથમ (\( \Delta_iH_1 \)) અને દ્વિતીય (\( \Delta_iH_2 \)) આયનીકરણ એન્થાલ્પીનાં મૂલ્યો (kJ \( \text{mol}^{-1} \)) અને ઇલેક્ટ્રૉન- પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી(\( \Delta_{eg}H \))નાં મૂલ્યો (kJ \( \text{mol}^{-1} \)) નીચે આપેલાં છે :

ઉપર જણાવેલાં તત્ત્વો પૈકી કયું તત્ત્વ
(a) સૌથી ઓછું પ્રતિક્રિયાત્મક તત્ત્વ છે?
(b) સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાત્મક ધાતુ તત્ત્વ છે?
(c) સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાત્મક અધાતુ તત્ત્વ છે ?
(d) સૌથી ઓછી પ્રતિક્રિયાત્મક અધાતુ તત્ત્વ છે ?
(e) સ્થાયી દ્વિઅંગી (binary) હેલાઇડ સંયોજન કે જેનું સૂત્ર \( \text{MX}_2 \) (\( \text{X} = \) હેલોજન) છે, તેને બનાવનાર ધાતુ છે?
(f) મુખ્યત્વે સ્થાયી સહસંયોજક હેલાઇડ સંયોજન કે જેનું સૂત્ર MX (\( \text{x} = \) હેલોજન) છે, તેને બનાવનાર ધાતુ છે?
Answer:
In simple words: તત્ત્વોની આયનીકરણ અને ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પીના મૂલ્યોના આધારે, આપણે તેમની પ્રતિક્રિયાત્મકતા અને સંયોજન બનાવવાની ક્ષમતા વિશે અનુમાન લગાવી શકીએ છીએ.

Exam Tip: તત્ત્વોના ગુણધર્મોનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે આયનીકરણ એન્થાલ્પી અને ઇલેક્ટ્રોનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પીના મૂલ્યોને કાળજીપૂર્વક સરખાવો.

 

Question 32. નીચે જણાવેલાં તત્ત્વોની જોડીઓના જોડાણથી બનતાં દ્વિઅંગી સંયોજનોના સૂત્રનું અનુમાન કરોઃ (a) લિથિયમ અને ઑક્સિજન (b) મૅગ્નેશિયમ અને નાઇટ્રોજન (c) ઍલ્યુમિનિયમ અને આયોડિન (d) સિલિકોન અને ઑક્સિજન (e) ફૉસ્ફરસ અને ફ્લોરિન (f) 71મું તત્ત્વ અને ફ્લોરિન
Answer:
(a) \( \text{Li}_2\text{O} \)
(b) \( \text{Mg}_3\text{N}_2 \)
(c) \( \text{AlI}_3 \)
(d) \( \text{SiO}_2 \)
(e) \( \text{PF}_5 \)
(f) \( \text{LuF}_3 \)
In simple words: તત્ત્વોના સંયોજકતાના આધારે તેમના દ્વિઅંગી સંયોજનોના સૂત્રનું અનુમાન કરવામાં આવ્યું છે.

Exam Tip: સંયોજનોના સૂત્રો લખવા માટે તત્ત્વોની સંયોજકતાને યોગ્ય રીતે યાદ રાખો.

 

Question 33. આધુનિક આવર્ત કોષ્ટકમાં આવર્ત કયા મૂલ્યનું સૂચન કરે છે?
(a) પરમાણ્વીય ક્રમાંક
(b) પરમાણ્વીય દળ
(c) મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક
(d) કોણીય વેગમાન ક્વૉન્ટમ આંક
Answer: (c) મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક
In simple words: આધુનિક આવર્ત કોષ્ટકમાં, આવર્તનો અર્થ મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક (n) થાય છે. તે પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રૉન કઈ ઊર્જા કક્ષામાં છે તે દર્શાવે છે.

Exam Tip: આવર્ત અને સમૂહ બંનેના અર્થ જાણો. આવર્ત મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક સાથે સંબંધિત છે, જ્યારે સમૂહ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રૉન સાથે સંબંધિત છે.

 

Question 34. આધુનિક આવર્ત કોષ્ટક માટે નીચેનાં પૈકી કયું વિધાન ખોટું છે?
(a) p-વિભાગમાં 6 સ્તંભો છે, કારણ કે p-કોશની બધી કક્ષકો ભરાવા માટે મહત્તમ 6 ઇલેક્ટ્રૉન જરૂરી બને છે.
(b) d-વિભાગમાં 8 સ્તંભો છે, કારણ કે ત-પેટાકોશની બધી કક્ષકો ભરાવા માટે મહત્તમ 8 ઇલેક્ટ્રૉન જરૂરી બને છે.
(c) પ્રત્યેક વિભાગમાં સ્તંભોની સંખ્યા, તે ભરાઈ શકે તેટલા ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા જેટલી હોય છે.
(d) વિભાગ, તત્ત્વની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના બનતા સમયે, અંતમાં ભરાનાર ઇલેક્ટ્રૉનની પેટાકોશના કોણીય વેગમાન ક્વૉન્ટમ આંકનું મૂલ્ય દર્શાવે છે.
Answer: (b) d-વિભાગમાં 8 સ્તંભો છે, કારણ કે ત-પેટાકોશની બધી કક્ષકો ભરાવા માટે મહત્તમ 8 ઇલેક્ટ્રૉન જરૂરી બને છે.
In simple words: d-વિભાગમાં 10 સ્તંભો હોય છે, 8 નહીં, કારણ કે d-કક્ષકમાં વધુમાં વધુ 10 ઇલેક્ટ્રૉન સમાઈ શકે છે. તેથી, વિકલ્પ (b) ખોટો છે.

Exam Tip: આવર્ત કોષ્ટકના દરેક વિભાગ (s, p, d, f) માં સ્તંભોની સંખ્યા તેમાં સમાઈ શકતા મહત્તમ ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે.

 

Question 35. જે પરિબળ સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રૉનને અસર કરે છે તે તત્ત્વના રસાયણવિજ્ઞાનને પણ અસર કરે છે. નીચેનાં પૈકી કયું પરિબળ સંયોજકતા કોશને અસર કરતું નથી?
(a) સંયોજકતા મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક (n)
(b) કેન્દ્રીય વીજભાર (Zeff)
(c) કેન્દ્રીય દળ
(d) અંતર્ભાગના (core) ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા
Answer: (c) કેન્દ્રીય દળ
In simple words: કેન્દ્રીય દળ (એટલે ​​કે પરમાણુનો વજન) સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રૉન પર સીધી અસર કરતું નથી. તે પરમાણુની સ્થિરતા અથવા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતાને અસર કરતું નથી.

Exam Tip: સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રૉન પર અસર કરતા પરિબળોમાં મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક, અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર અને આંતરિક ઇલેક્ટ્રૉનનું સ્ક્રીનિંગનો સમાવેશ થાય છે.

 

Question 36. સમઇલેક્ટ્રૉનીય સ્પીસીઝ F⁻, Ne અને Na⁺ના કદ શેનાથી અસર પામે છે?
(a) કેન્દ્રીય વીજભાર (Zeff)
(b) સંયોજકતા : મુખ્ય ક્વૉન્ટમ આંક (n)
(c) બાહ્યતમ કક્ષકોમાં ઇલેક્ટ્રૉન-ઇલેક્ટ્રૉન પારસ્પરિક ક્રિયા
(d) ઉપર જણાવેલાં પરિબળો પૈકી એક પણ નહિ, કારણ કે તેઓના કદ સમાન છે.
Answer: (a) કેન્દ્રીય વીજભાર (Zeff)
In simple words: સમઇલેક્ટ્રૉનીય સ્પીસીઝમાં ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા સરખી હોય છે. તેથી, તેમના કદ અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભાર (Zeff) દ્વારા નક્કી થાય છે. જેનો Zeff વધારે હોય, તેનું કદ નાનું હોય છે.

Exam Tip: સમઇલેક્ટ્રૉનીય આયનો અને પરમાણુઓમાં, કેન્દ્રીય વીજભાર વધે તેમ આયનીય ત્રિજ્યા ઘટે છે.

 

Question 37. આયનીકરણ એન્થાલ્પી સંદર્ભે નીચેનાં પૈકી કયું વિધાન ખોટું છે?
(a) ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યામાં ક્રમશઃ વધારો થતા આયનીકરણ એન્થાલ્પી વધે છે.
(b) ઉમદા વાયુ તત્ત્વની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચનામાંથી ઇલેક્ટ્રૉન દૂર કરવામાં આવે છે ત્યારે આયનીકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય મહત્તમ હોય છે.
(c) આયનીકરણ એન્થાલ્પીના મૂલ્યમાં એકદમ વધારો, સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રૉનનું દૂર થવાનું સૂચવે છે.
(d) nના નીચા મૂલ્યવાળી કક્ષકમાંથી nના ઊંચા મૂલ્યવાળી કક્ષક કરતાં સરળતાથી ઇલેક્ટ્રૉન દૂર કરી શકાય છે.
Answer: (a) ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યામાં ક્રમશઃ વધારો થતા આયનીકરણ એન્થાલ્પી વધે છે.
In simple words: આયનીકરણ એન્થાલ્પી હંમેશાં ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યામાં વધારા સાથે વધતી નથી, કારણ કે તેમાં અપવાદો હોય છે, જેમ કે બેરિલિયમ અને બોરોન, અથવા નાઇટ્રોજન અને ઑક્સિજન.

Exam Tip: આયનીકરણ એન્થાલ્પીના સામાન્ય વલણોની સાથે, અપવાદોને પણ યાદ રાખવા જોઈએ, ખાસ કરીને ભરેલી અને અર્ધભરેલી કક્ષકોની સ્થિરતાને કારણે થતા અપવાદો.

 

Question 38. B, Al, Mg અને Kની ધાત્વીય ગુણધર્મ માટે નીચેના પૈકી ક્યો ક્રમ સાચો છે?
(a) B > Al > Mg > K
(b) Al > Mg > B > K
(c) Mg > Al > K > B
(d) K > Mg > Al > B
Answer: (d) K > Mg > Al > B
In simple words: ધાત્વીય ગુણધર્મ સમૂહમાં નીચે તરફ વધે છે અને આવર્તમાં ડાબેથી જમણે ઘટે છે. તેથી પોટેશિયમ (K) સૌથી વધુ ધાત્વીય છે, પછી મેગ્નેશિયમ (Mg), એલ્યુમિનિયમ (Al), અને છેલ્લે બોરોન (B) આવે છે.

Exam Tip: ધાત્વીય ગુણધર્મ પરમાણુ કદ અને આયનીકરણ એન્થાલ્પી સાથે સંબંધિત છે. પરમાણુ કદ વધે અને આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઘટે તેમ ધાત્વીય ગુણધર્મ વધે છે.

 

Question 39. B, C, N, F અને Siના અધાત્વીય ગુણધર્મ માટે નીચેના પૈકી ક્યો ક્રમ સાચો છે?
(a) B > C > Si > N > F
(b) Si > C > B > N > F
(c) F > N > C > B > Si
(d) F > N > Si > C > B
Answer: (c) F > N > C > B > Si
In simple words: અધાત્વીય ગુણધર્મ આવર્તમાં ડાબેથી જમણે વધે છે અને સમૂહમાં નીચે તરફ ઘટે છે. તેથી, ફ્લોરિન (F) સૌથી વધુ અધાત્વીય છે, પછી નાઇટ્રોજન (N), કાર્બન (C), બોરોન (B), અને છેલ્લે સિલિકોન (Si) આવે છે.

Exam Tip: અધાત્વીય ગુણધર્મ ઇલેક્ટ્રૉન પ્રાપ્ત કરવાની વૃત્તિ સાથે સંબંધિત છે. ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી વધુ ઋણ બને અને વિદ્યુતઋણતા વધે તેમ અધાત્વીય ગુણધર્મ વધે છે.

 

Question 40. F, CI, O અને Nના ઑક્સિડેશન ગુણધર્મના સંદર્ભમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાત્મકતા માટે નીચેના પૈકી કયો ક્રમ સાચો છે?
(a) F > CI > 0> N
(b) F > O > CI > N
(c) CI > F > 0> N
(d) O > F > N > CI
Answer: (b) F > O > CI > N
In simple words: ઑક્સિડેશન ગુણધર્મ એટલે ઇલેક્ટ્રૉન મેળવીને ઑક્સિડાઇઝ કરવાની ક્ષમતા. ફ્લોરિન સૌથી પ્રબળ ઑક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે, પછી ઑક્સિજન, ક્લોરિન અને નાઇટ્રોજન આવે છે.

Exam Tip: ઑક્સિડેશન ગુણધર્મ વિદ્યુતઋણતા અને ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી સાથે સંબંધિત છે. સૌથી વધુ વિદ્યુતઋણતા ધરાવતું તત્ત્વ સૌથી પ્રબળ ઑક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ હોય છે.