GSEB Solutions Class 11 Chemistry Chapter 9 હાઇડ્રોજન

Gujarat Board GSEB Textbook Solutions Class 11 Chemistry Chapter 9 હાઇડ્રોજન Textbook Questions and Answers.

Gujarat Board Textbook Solutions Class 11 Chemistry Chapter 9 હાઇડ્રોજન

GSEB Class 11 Chemistry હાઇડ્રોજન Text Book Questions and Answers

પ્રશ્ન 1.
આવર્તકોષ્ટકમાં હાઇડ્રોજન તત્ત્વના સ્થાનનું વાજબીપણું તેની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચનાના આધારે નક્કી કરો.
અથવા
હાઇડ્રોજનના આધુનિક આવર્તકોષ્ટકમાં સ્થાનની ચર્ચા કરો.
ઉત્તર:

• હાઇડ્રોજન આવર્તકોષ્ટકનું પ્રથમ તત્ત્વ છે. તેમ છતાં આવર્ત- કોષ્ટકમાં તેનું સ્થાન ચર્ચાનો વિષય બની રહ્યો હતો.
• હાઇડ્રોજનની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના 1s¹ છે, જે પ્રથમ સમૂહ (આલ્કલી સમૂહ)ની બાહ્ય ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના ns¹ જેવી છે. આથી, હાઇડ્રોજનને આલ્કલી ધાતુ સમૂહમાં મૂકી શકાય.
• હાઇડ્રોજનમાં હેલોજનની જેમ હિલિયમ ઉમદા વાયુ તત્ત્વની ઇલેક્ટ્રૉન રચના (1s²) કરતાં એક ઇલેક્ટ્રૉન ઓછો છે.
• આલ્કલી ધાતુઓ એક ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને એક ધન વીજભારિત આયન બનાવે છે, તે રીતે હાઇડ્રોજન પણ એક ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને એક ધન વીજભારિત આયન બનાવે છે. આલ્કલી ધાતુઓની જેમ હાઇડ્રોજન પણ ઑક્સાઇડ, હેલાઇડ અને સલ્ફાઇડ બનાવે છે.
• આલ્કલી ધાતુઓની આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઘણી ઓછી છે. જ્યારે હાઇડ્રોજન આલ્કલી ધાતુઓની વિરુદ્ધ ઘણી ઊંચી આયનીકરણ એન્થાલ્પી ધરાવે છે. Li ની Δ_iH નું મૂલ્ય 520 kJ mol^-1, F નું મૂલ્ય 1680 kJ mol^-1 અને Hનું મૂલ્ય 1312kJ mol^-1 છે.
• હેલોજન તત્ત્વોની જેમ હાઇડ્રોજન પણ દ્વિપરમાણ્વીય અણુ બનાવે છે. હેલોજન તત્ત્વોની જેમ તે અન્ય તત્ત્વો સાથે જોડાઈને હાઇડ્રાઇડ અને અનેક સહસંયોજક સંયોજનો બનાવે છે. તેમ છતાં હાઇડ્રોજનની પ્રતિક્રિયાત્મકતા હેલોજન કરતાં ઘણી ઓછી છે.
• હાઇડ્રોજન આલ્કલી ધાતુઓ અને હેલોજન સાથે સમાનતા હોવા છતાં તેમની સાથે અસમાનતા પણ દર્શાવે છે. હાઇડ્રોજન પરમાણુમાંથી એક ઇલેક્ટ્રૉન દૂર કરવાથી કેન્દ્ર (H⁺) નું કદ ~1.5 × 10^-3 pm જેટલું થાય છે. તે સામાન્ય પરમાણ્વીય અને આયનીય કદ 50 થી 200 pm કરતાં અતિ નાનું છે.
• પરિણામે H⁺ મુક્તપણે અસ્તિત્વ ધરાવતો નથી, પરંતુ તે હંમેશાં અન્ય પરમાણુઓ કે અણુઓ સાથે જોડાયેલો હોય છે. તેથી હાઇડ્રોજનની વર્તણૂક અદ્વિતીય હોવાથી તેને આવર્તકોષ્ટકમાં અલગ રીતે દર્શાવાય છે.

પ્રશ્ન 2.
હાઇડ્રોજનના સમસ્થાનિકોના નામ લખો. આ સમસ્થાનિકોના દળ ગુણોત્તર શું છે ?
અથવા
હાઇડ્રોજનના સમસ્થાનિકોની ટૂંકમાં સમજૂતી આપો.
ઉત્તર:

• હાઇડ્રોજનના ત્રણ સમસ્થાનિકો છે. તે પ્રોટિયમ (\({ }_1^1 \mathrm{H}\)), ડ્યુટેરિયમ (\({ }_1^2 \mathrm{H}\) અથવા D) અને ટ્રિટિયમ (\({ }_1^3 \mathrm{H}\) અથવા T) ના નામથી ઓળખાય છે.
• ન્યુટ્રૉનની હાજરીના સંદર્ભે આ સમસ્થાનિકો એકબીજાથી જુદા પડે છે.
• સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોજનના (પ્રોટિયમ) કેન્દ્રમાં કોઈ ન્યુટ્રૉન હોતા નથી, ડ્યુટેરિયમના (ભારે હાઇડ્રોજન તરીકે જાણીતો છે.) કેન્દ્રમાં એક ન્યુટ્રૉન અને ટ્રિટિયમના કેન્દ્રમાં બે ન્યુટ્રૉન હોય છે.
• અમેરિકન વૈજ્ઞાનિક હેરોલ્ડ સી. યૂરેને 2 પરમાણ્વીય દળવાળા હાઇડ્રોજનના સમસ્થાનિકોને ભૌતિક પદ્ધતિઓ વડે અલગ કરવા બદલ નોબેલ પારિતોષિક 1934 માં મળેલું.

પ્રશ્ન 3.
સામાન્ય સ્થિતિમાં હાઇડ્રોજન એક પરમાણ્વીય સ્વરૂપ કરતાં દ્વિપરમાણ્વીય સ્વરૂપમાં શા માટે જોવા મળે છે ? (સ્વાધ્યાય-9.3)
ઉત્તર:
સામાન્ય સ્થિતિમાં હાઇડ્રોજન એક પરમાણ્વીય સ્વરૂપ કરતાં દ્વિપરમાણ્વીય સ્વરૂપમાં જોવા મળે છે. કારણ કે હાઇડ્રોજનની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના 1s¹ છે. તેથી હાઇડ્રોજન પરમાણુ ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારીને તે ઉમદાવાયુ He(1s²) જેવી રચના પ્રાપ્ત કરે છે.

પ્રશ્ન 4, 5.
‘કોલગેસિફીકેશન’ દ્વારા થતું ડાયહાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન કેવી રીતે વધારી શકાય ?
અથવા
વિદ્યુતવિભાજન પદ્ધતિ દ્વારા મોટા પાયે ડાયહાઇડ્રોજનની બનાવટ વર્ણવો. આ પ્રક્રમમાં વિદ્યુતવિભાજ્યની શું ભૂમિકા રહેલી છે ?
અથવા
ડાયહાઇડ્રોજનનું વ્યાપારિક ઉત્પાદન સમજાવો.
ઉત્તર:
(i) પ્લેટિનમ વિદ્યુત્ક્રુવના ઉપયોગથી ઍસિડિક પાણીનું વિદ્યુત- વિભાજન ડાયહાઇડ્રોજન વાયુ બનાવે છે :

(ii) શુદ્ધ ડાયહાઇડ્રોજન (> 99.95 %) ગરમ બેરિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડના જલીય દ્રાવણનું નિકલનાં બે ધ્રુવોની મદદથી વિદ્યુતવિભાજન કરતાં મેળવી શકાય છે.

(iii) ક્ષારવાળા પાણીના (દરિયાનું પાણી) વિદ્યુતવિભાજનથી સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ અને ક્લોરિનના ઉત્પાદન દરમિયાન ઉપપેદાશ તરીકે ડાયહાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે. વિદ્યુતવિભાજન દરમિયાન નીચે દર્શાવેલી પ્રક્રિયાઓ થાય છે.

(iv) ઊંચા તાપમાને હાઇડ્રોકાર્બન અથવા કોકની પાણીની વરાળ સાથે ઉદ્દીપકની હાજરીમાં પ્રક્રિયા થવાથી ડાયહાઇડ્રોજન નીપજ મળે છે.

• CO અને H₂ વાયુના મિશ્રણને જળવાયુ કહે છે. આ જળવાયુનો ઉપયોગ મિથેનોલ અને અનેક હાઇડ્રોકાર્બનના સંશ્લેષણમાં થતો હોવાથી તેને સાંશ્લેષિત વાયુ અથવા ‘સિનગૅસ (Syngas)’ કહે છે.
• આધુનિક સમયમાં આ સિનગૅસ સુએઝ, લાકડાના બારિક ભૂકા, લાકડાના ટુકડા, સમાચારપત્રના કાગળ વગેરેમાંથી બને છે.
• કોલસામાંથી સિનગૅસ બનાવવાની પ્રક્રિયાને ‘કોલગેસિફીકેશન’ કહે છે.

• આયર્ન ક્રોમેટ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં સિનગૅસ મિશ્રણમાંના કાર્બન મોનૉક્સાઇડની પાણીની વરાળ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી ડાયહાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન વધારી શકાય છે.

• આ પ્રક્રિયાને જળવાયુ સ્થાનાંતર પ્રક્રિયા કહે છે. આ જળવાયુને સોડિયમ આર્સેનાઇટના દ્રાવણમાંથી પસાર કરી કાર્બન ડાયૉક્સાઇડને દૂર કરવામાં આવે છે.
• ઔદ્યોગિક ડાયહાઇડ્રોજનનું ~ 77% જેટલું ઉત્પાદન પેટ્રોરસાયણમાંથી, 18% કોલસામાંથી, 4% જલીય દ્રાવણના વિદ્યુતવિભાજનથી અને 1% અન્ય સ્રોતમાંથી થાય છે.

પ્રશ્ન 6.
નીચે જણાવેલી પ્રક્રિયાઓ પૂર્ણ કરો :

ઉત્તર:

પ્રશ્ન 7.
ડાયહાઇડ્રોજનની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાત્મકતાના સ્વરૂપે H – H બંધની ઊંચી એન્થાલ્પીના પરિણામોની ચર્ચા કરો.
અથવા
હાઇડ્રોજનના રાસાયણિક ગુણધર્મો સમજાવો.
ઉત્તર:

• ડાયહાઇડ્રોજનની રાસાયણિક વર્તણૂક મોટા ભાગે બંધવિયોજન એન્થાલ્પી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
• H – H બંધવિયોજન એન્થાલ્પી કોઈ તત્ત્વના બે પરમાણુઓ વચ્ચેના એકલબંધ માટે ઉચ્ચતમ હોય છે.
• ડાયહાઇડ્રોજનનું તેના પરમાણુઓમાં વિયોજન 2000 K તાપમાને માત્ર લગભગ 0.081% જ થાય છે, જ્યારે 5000 K તાપમાને તે વધીને 95.5% સુધી પહોંચી જાય છે.
• ઊંચી H – H બંધ એન્થાલ્પીના કારણે તે ઓરડાના તાપમાને સાપેક્ષ રીતે નિષ્ક્રિય હોય છે. આમ, વિદ્યુતચાપ અથવા પારજાંબલી વિકિરણો દ્વારા ઊંચા તાપમાને ૫૨માણ્વીય હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે.
• તે અપૂર્ણ ભરાયેલી ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના 1s₁ ધરાવે છે, તેથી તે મોટા ભાગે બધાં તત્ત્વો સાથે જોડાઈ શકે છે.
• ડાયહાઇડ્રોજન પ્રક્રિયાઓમાં (i) એક ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને H⁺ આપે છે. (ii) એક ઇલેક્ટ્રૉન મેળવીને H^– બનાવે છે અને (ii) ઇલેક્ટ્રૉનની ભાગીદારી કરીને એલ સહસંયોજક બંધ બનાવે છે.
• હેલોજન સાથે પ્રક્રિયા : ડાયહાઇડ્રોજન હેલોજન (X₂) સાથે સંયોજાઈ હાઇડ્રોજન હેલાઇડ (HX) બનાવે છે.
  H_2(g) + X_2(g) → 2HX_(g) [X = F, Cl, Br, I]
• ફ્લોરિન સાથેની પ્રક્રિયા અંધારામાં પણ થઈ શકે છે.
• આયોડિન સાથેની પ્રક્રિયા માટે ઉદ્દીપકની જરૂર પડે છે.
• ડાયઑક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા : તે ડાયઑક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને પાણી બનાવે છે. આ પ્રક્રિયા પ્રબળ ઉષ્માક્ષેપક છે.

• ડાયનાઇટ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા : હાઇડ્રોજન અને નાઇટ્રોજન સાથેની હેબર પદ્ધતિથી એમોનિયા બનાવે છે.

• ધાતુ સાથે પ્રક્રિયા : તે ઊંચા તાપમાને ઘણી ધાતુઓ સાથે સંયોજાઈને ધાતુના અનુવર્તી હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે.
  H_2(g) + 2M_(g) → 2MH_(s)
  જ્યાં, M આલ્કલી ધાતુઓ છે.
• ધાતુ આયન અને ધાતુ ઑક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયાઓ : ઘણા ધાતુ આયન જલીય સ્થિતિમાં અને ધાતુનો ઑક્સાઇડ (આયર્ન કરતાં ઓછી પ્રતિક્રિયાત્મકતા) ડાયહાઇડ્રોજન H₂ સાથે રિડક્શન પ્રક્રિયા કરી ધાતુ આપે છે.
  H_2(g) + \(\mathrm{Pd}_{(\mathrm{aq})}^{2+}\) → Pd(s) + \(2 \mathrm{H}_{(\mathrm{aq})}^{+}\)
  yH_2(g) + M_xOy(s) → xM_(s) + yH₂O_(l)
• કાર્બનિક સંયોજનો સાથે પ્રક્રિયા : ડાયહાઇડ્રોજન ઉદ્દીપકની હાજરીમાં ઘણા કાર્બનિક સંયોજનો સાથે પ્રક્રિયા કરી ઉપયોગી ઔદ્યોગિક મહત્ત્વ ધરાવતી હાઇડ્રોજનીકૃત નીપજ બનાવે છે. દા.ત., (i) વનસ્પતિ તેલનું નિકલ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં હાઇડ્રોજનીકરણ કરતાં ખાઘ ચરબી (માર્ગેરીન અને વનસ્પતિ ઘી) બને છે. (ii) ઓલીફીનનું હાઇડ્રૉફોર્મિલીકરણ કરવાથી આલ્ડિહાઇડ બને છે. જેનું પછીથી રિડક્શન થઈ આલ્કોહોલ બને છે.
  H₂ + CO + RCH = CH₂ – RCH₂CH₂CHO
  H₂ + RCH₂CH₂CHO → RCH₂CH₂CH₂OH

પ્રશ્ન 8, 9.
હાઇડ્રોજનના (i) ઇલેક્ટ્રોન ઊણપવાળા (ii) ઇલેક્ટ્રોન પરિશુદ્ધ અને (iii) ઇલેક્ટ્રૉન ધનિક સંયોજનો અંગે તમારી સમજ શું છે ? તમારા ઉત્તરનું વાજબીપણું યોગ્ય ઉદાહરણ દ્વારા સમજાવો.
અથવા
ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપવાળા હાઇડ્રાઇડ સંયોજનોના બંધારણ અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓના આધારે તેની લાક્ષણિકતાઓ અંગે તમારી શું અપેક્ષાઓ છે ?
અથવા
સહસંયોજક અથવા આણ્વીયહાઇડ્રાઇડ પર નોંધ લખો.
ઉત્તર:

• ડાયહાઇડ્રોજન, p-વિભાગનાં તત્ત્વો સાથે સંયોજાઈ આણ્વીય હાઇડ્રાઇડ આપે છે. જેમકે, CH₄, NH₃, H₂O અને HF છે.
• અધાતુ તત્ત્વોના હાઇડ્રોજન સાથેના સંયોજનોને પણ હાઇડ્રાઇડ માનવામાં આવે છે. સહસંયોજક હોવાના કારણે તેઓ બાષ્પશીલ સંયોજનો છે.
• આણ્વીય હાઇડ્રાઇડને ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા અને તેમના લુઇસ બંધારણને આધારે નીચે પ્રમાણે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે :
  (i) ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપવાળા હાઇડ્રાઇડ
  (ii) ઇલેક્ટ્રૉન પરિશુદ્ધ હાઇડ્રાઇડ
  (iii) ઇલેક્ટ્રૉન ધનિક હાઇડ્રાઇડ
  ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપવાળા હાઇડ્રાઇડ સૂચવે છે કે તેનું પરંપરાગત લુઇસ બંધારણ દર્શાવવા ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા અપૂરતી છે. ઉદાહરણ : ડાયબોરેન (B₂H₆)
• તે ઉપરાંત સમૂહ-13ના બધાં તત્ત્વો ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપવાળા હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે અને તેઓ લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તતા હોવાથી ઇલેક્ટ્રૉનગ્રાહી તરીકે વર્તે છે.
• ઇલેક્ટ્રૉન પરિશુદ્ધ હાઇડ્રાઇડના પરંપરાગત લુઇસ બંધારણ દર્શાવવા માટે પૂરતા ઇલેક્ટ્રૉન છે.
  ઉદાહરણ : CH₄ જે સમચતુલકીય આકાર ધરાવે છે.
• ઇલેક્ટ્રૉન ધનિક હાઇડ્રાઇડમાં વધારાના ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે જે અબંધકા૨ક ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ તરીકે રહેલા હોય છે.
  ઉદાહરણ : સમૂહ 15 થી 17 નાં તત્ત્વો આવાં સંયોજનો (NH₃ એક અબંધકા૨ક ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ, H₂O બે અને HF ત્રણ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મો ધરાવે છે.)
• તે ઉપરાંત તેઓ લુઇસ બેઇઝ તરીકે વર્તતા હોવાથી ઇલેક્ટ્રૉન દાતા તરીકે વર્તે છે. હાઇડ્રાઇડ સંયોજનોમાં વધુ વિદ્યુતઋણમય પરમાણુઓ જેવા કે, N, O અને F પર રહેલા અબંધકારક ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મોને કારણે અણુ-અણુ વચ્ચે હાઇડ્રોજન બંધ રચાય છે જેથી અણુઓનું સુયોજન થાય છે.

પ્રશ્ન 10.
શું તમે એવી અપેક્ષા રાખો છો કે C_n H_{2n + 2} પ્રકારના કાર્બન હાઇડ્રાઇડ સંયોજનો લુઇસ એસિડ કે બેઇઝની જેમ વર્તશે ? તમારા ઉત્તરનું વાજબીપણું જણાવો.
ઉત્તર:
C_n H_{2n + 2} પ્રકારના કાર્બન હાઇડ્રાઇડ સંયોજનો લુઇસ ઍસિડ કે બેઇઝની જેમ વર્તશે કારણ કે સમૂહ-13 ના બધાં તત્ત્વો ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપવાળા હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે માટે, તે લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે જ્યારે સમૂહ-14 ના બધાં તત્ત્વો લુઈસ બંધારણ સમજવા માટે પૂરતા ઇલેક્ટ્રૉન ધરાવે છે જે લુઈસ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.

પ્રશ્ન 11, 12.
“બિનતત્ત્વયોગમિતીય હાઇડ્રાઇડ” અંગે તમારી સમજ શું છે ? શું તમે એવી અપેક્ષા રાખો છો કે આલ્કલી ધાતુઓ આ પ્રકારના હાઇડ્રાઇડ બનાવી શકે ? તમારા ઉત્તરનું વાજબીપણું આપો.
અથવા
હાઇડ્રોજન સંગ્રહ માટે ધાત્વીય હાઇડ્રાઇડ કેવી રીતે ઉપયોગી છે ? સમજાવો.
અથવા
ધાત્વીય અથવા બિનતત્ત્વયોગમિતીય હાઇડ્રાઇડ પર નોંધ લખો.
ઉત્તર:

• d-વિભાગનાં તેમજ f-વિભાગનાં ધાતુ તત્ત્વો હાઇડ્રોજન સાથે સંયોજાઈને ધાત્વીય હાઇડ્રાઇડ આપે છે.
• 7, 8 અને 9 સમૂહની ધાતુઓ હાઇડ્રાઇડ બનાવી શકતી નથી, તેવી જ રીતે છઠ્ઠા સમૂહની માત્ર Cr ધાતુ CrH સંયોજન બનાવે છે. આ હાઇડ્રાઇડ ઉષ્મા અને વિદ્યુતનું વહન કરે છે, પરંતુ તેમની જનક ધાતુઓ જેટલી ક્ષમતાથી વહન કરતાં નથી.
• આ સંયોજનોમાં હાઇડ્રોજનની ઊન્નપને કારણે ક્ષારીય હાઇડ્રાઇડ વિપરીત તેઓ હંમેશાં બિનતત્ત્વયોગમિતીય સ્વરૂપમાં હોય છે.
  દા.ત., LaH_2.87, YbH_2.55, TiH_{1.5 – 1.8}, ZrH_{1.3 – 1.75}, VH_0.56, NiH_{0.6 – 0.7} PdH_{0.6 – 0.8} વગેરે આવા હાઇડ્રોઇડ સંયોજનોમાં નિશ્ચિત સંરચનાનો નિયમ પળાતો નથી.
• હાઇડ્રાઇડ સંયોજનોમાં હાઇડ્રોજન ધાતુના સ્ફટિક લેટિસના આંતરાલીય સ્થાનમાં સ્થાન મેળવે છે ત્યારે તેના પ્રકારમાં કોઈ પણ ફેરફાર વિનાની વિકૃતિ ઉત્પન્ન થાય છે. આથી તેઓને આંતરાલીય હાઇડ્રાઇડ કહેવામાં આવે છે.
• Ni, Pd, Ce અને ACના હાઇડ્રાઇડ સિવાયના આ વર્ગના અન્ય હાઇડ્રાઇડ તેઓના જનક ધાતુતત્ત્વોથી અલગ સ્ફટિક લેટિસ ધરાવે છે.
• સંક્રાંતિ ધાતુઓ પર હાઇડ્રોજનના અધિશોષણનો ગુણધર્મ વધુ સંખ્યામાં સંયોજનોની બનાવટ માટેની ઉદ્દીપકીય રિડક્શન/હાઇડ્રોજનીકરણ પ્રક્રિયાઓમાં વધુ ઉપયોગી થાય છે.
• કેટલીક ધાતુઓ (દા.ત., Pd, Pt) ઘણા મોટા કદના હાઇડ્રોજનને સમાવી શકે છે તેથી તેઓને સંગ્રહ-માધ્યમ તરીકે ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે. આ ગુન્નધર્મ હાઇડ્રોજન સંગ્રહમાં અને ઊર્જાસ્રોત તરીકે ઉપયોગી થઈ શકે છે.

પ્રશ્ન 13.
પૂરક પ્રશ્ન : પરમાણ્વીય હાઇડ્રોજન અથવા ઑક્સિ-હાઇડ્રોજન ટૉર્ચ કાપવાના અને વેડિંગના કામમાં કેવી રીતે ઉપયોગી બને છે સમજાવો.
ઉત્તર:

• ૫૨માણ્વીય હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિહાઇડ્રોજન ટૉર્ચ, કાપવાના અને વેલ્ડિંગના કામમાં વપરાય છે. પરમાણ્વીય હાઇડ્રોજન પરમાણુઓના (જે વિદ્યુત ચાપ દ્વારા ડાયહાઇડ્રોજનના વિયોજન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.) પુનર્જોડાણથી વેલ્ડિંગ કરવાની ધાતુઓની સપાટી પર લગભગ 4000 K તાપમાન પેદા થાય છે.
• તેનો ઉપયોગ અવકાશ સંશોધનમાં રૉકેટના બળતણ તરીકે થાય છે.

પ્રશ્ન 14 .
તમે એવી અપેક્ષા રાખો છો કે N, O અને F ના હાઇડ્રાઇડના ઉત્કલનબિંદુ તે જ સમૂહના અન્ય સભ્યોના હાઇડ્રાઇડના ઉત્કલનબિંદુથી નીચાં હોય છે ? કારણ આપો.
અથવા
તમે NH₃, H_O અને HF પૈકી કોના હાઇડ્રોજન બંધના ઊંચા પરિમાણની અપેક્ષા રાખો છો ? શા માટે ?
ઉત્તર:
NH₃, H₃O અને HF ના આણ્વીયદળના આધારે કહી શકાય કે તેઓના ઉત્કલનબિંદુ તે જ સમૂહના અન્ય તત્ત્વોના હાઇડ્રાઇડ સંયોજનના ઉત્કલનબિંદુ કરતાં નીચાં હોવાં જોઈએ, પરંતુ N, O, Fની વધુ વિદ્યુતઋણતાના કારણે તેઓના હાઇડ્રાઇડ સંયોજનોમાં હાઇડ્રોજન બંધ બનાવવાની ક્ષમતા વધારે હોય છે. તેથી NH₃, H₂O અને HF ના ઉત્કલનબિંદુ તે જ સમૂહના અન્ય તત્ત્વોના હાઇડ્રાઇડ સંયોજનોના ઉત્કલનબિંદુથી ઊંચાં હોય છે.

પ્રશ્ન 15.
ક્ષારીય હાઇડ્રાઇડ પાણી સાથે વિસ્ફોટકીય પ્રક્રિયા કરી આગ ઉત્પન્ન કરે છે. આ કિસ્સામાં અગ્નિશામક તરીકે જાણીતા CO₂ નો ઉપયોગ કરી શકાય ? સમજાવો.
ઉત્તર:

• ક્ષારીય હાઇડ્રાઇડ પાણીની સાથે વિસ્ફોટકીય રીતે પ્રક્રિયા કરી ડાયહાઇડ્રોજન વાયુ આપે છે.
  NaH_(s) + H₂O_(aq) → NaOH_(aq) + H_2(g)
• પરંતુ અગ્નિશામક તરીકે જાણીતા CO₂ નો ઉપયોગ કરીએ તો
  નીચે પ્રમાણેની પ્રક્રિયા મળે છે.
  NaH + CO₂ → HCOONa

પ્રશ્ન 16.
નીચે દશવિલાની ગોઠવણી કરો :
(i) CaH₂, BeH₂ અને TiH₂ ને વિધુત વાહકતાના ચડતા ક્રમમાં ગોઠવો.
(ii) LiH, NaH અને CsH ને આયનીય લાક્ષણિકતાના ચડતા ક્રમમાં ગોઠવો.
(iii) H – H, D – D અને F – F ને બંધવિયોજન એન્થાલ્પીના ચડતા ક્રમમાં ગોઠવો.
(iv) NaH, MgH₂ અને H₂O ને રિડક્શન કરવાના ગુણધર્મના ચડતા ક્રમમાં ગોઠવો.
ઉત્તર:
(i) BeH₂ < CaH₂ < TiH₂
(ii) LiH< NaH < CsH
(iii) F – F < H – H < D – D
(iv) H₂O < MgH₂ < NaH

પ્રશ્ન 17.
H₂O અને H₂O₂ ના બંધારણોની તુલના કરો.
અથવા
પાણીનું બંધારણ સમજાવો.
અથવા
પાણીના અણુમાં બંધકોણ અને સંકરણનો પ્રકાર લખો.
ઉત્તર:

• વાયુ અવસ્થામાં પાણી કોણીય આકાર ધરાવે છે. તેમજ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ તેનો બંધકોણ 104.5° અને O – H બંધલંબાઈ 95.7 pm છે.

• તે અત્યંત ધ્રુવીય અણુ છે. તેનું કક્ષકીય સંમિશ્રણ આકૃતિમાં દર્શાવેલું છે.
• પ્રવાહી અવસ્થામાં પાણીના અણુઓ એકબીજા સાથે હાઇડ્રોજન બંધથી જોડાયેલા હોય છે. બરફ પાણીનું સ્ફટિકીય સ્વરૂપ છે. વાતાવરણના દબાણે બરફ ષટકોણીય સ્વરૂપે સ્ફટિકીકરણ પામે છે, પરંતુ ખૂબ જ નીચા તાપમાને તે સમઘન સ્વરૂપે સંઘનિત થાય છે. બરફની ઘનતા તે પાણીની ઘનતા કરતાં ઓછી હોવાથી બરફ પાણી પર તરે છે.
• તે ઉપરાંત શિયાળામાં તળાવની સપાટી પર બરફ જામી જાય છે. જે ઉષ્મા અવરોધન પ્રદાન કરે છે, જેથી જલીય જીવસૃષ્ટિ સુરક્ષિત રહે છે.

પ્રશ્ન 18.
પૂરક પ્રશ્ન : પાણીના ‘સ્વયં પ્રોટોવિભાજન’ શબ્દ અંગે તમારી સમજ શું છે ? તેની સાર્થકતા શું છે ?
ઉત્તર:

• પાણીના સ્વયં પ્રોટોવિભાજનને (સ્વ-આયનીકરણ) નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય.

(ii) પાણીની રેડોક્ષ પ્રક્રિયા : પાણી વધુ વિદ્યુતધનમય ધાતુ દ્વારા ડાયહાઇડ્રોજનમાં સરળતાથી રિડક્શન પામી શકે છે.
2H₂2O_(l) + 2Na_(s) → 2NaOH_(aq) + H_2(g)

• તેથી, તે ડાયહાઇડ્રોજનનો મહત્ત્વનો સ્રોત છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન પાણી O₂માં ઑક્સિડેશન પામે છે.
  6CO_2(g) + 12H₂O_(l) → C₆H₁₂O_6(aq) + 6H₂O_(l) + 6O_2(g)
• ફ્લોરિન સાથે પણ તે O₂ માં ઑક્સિડેશન પામે છે.
  2F_2(g) + 2H₂O_(l) → 4H_(aq)⁺ + 4F_(aq)^– + O_2(g)

પ્રશ્ન 19.
પાણીની F₂ સાથેની પ્રક્રિયાને ધ્યાને લઈ ઑક્સિડેશન અને રિડક્શન સંદર્ભે જણાવો કે કઈ સ્પિસીઝનું ઑક્સિડેશન / રિડક્શન થશે ?
ઉત્તર:

• 2F_2(g) + 2H₂O_(l) → O_(2g) + 4H_(aq)⁺ + 4F_(aq)^–
  રિડક્શન / ઑક્સિડેશન
• ઉપર દર્શાવેલ પ્રક્રિયામાં પાણી રિડક્શનકર્તા તરીકે છે. તેથી તે ઑક્સિજન પ્રાપ્ત કરે છે જ્યારે ફ્લોરિન ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે છે. તે ફ્લોરિન (F) આયન મુક્ત કરે છે.

પ્રશ્ન 20.
નીચે દર્શાવલી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ પૂર્ણ કરો :
(i) PbS_(s) + H₂O_2(aq) →
(ii) MnO_4(aq)^– + H₂O_2(aq) →
(iii) CaO_(s) + H₂O_2(g) →
(iv) AlCl_3(g) + H₂O_(l) →
(v) Ca₃N_2(s) + H₂O_(l) →
ઉપર દર્શાવલી પ્રક્રિયાઓને (a) જળવિભાજન (b) રેડોક્ષ અને (c) જલીયકરણ પ્રક્રિયાઓમાં વર્ગીકૃત કરો.
ઉત્તર:

પ્રશ્ન 21.
બરફના સામાન્ય સ્વરૂપના બંધારણનું વર્ણન કરો.
અથવા
બરફનું બંધારણ સમજાવો.
ઉત્તર:

• બરફમાં હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા એક ચોક્કસ ત્રિપરિમાણ્વીય રચના સર્જાય છે, જે આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે. બરફના સ્ફટિકીય સ્વરૂપનું X-કિરણો દ્વારા પરીક્ષણ કરતાં જણાયું કે પ્રત્યેક ઑક્સિજન પરમાણુની આસપાસ ચતુલકીય રચના ધરાવે છે અને ચાર ઑક્સિજન પરમાણુ 276 pm અંતરે ગોઠવાયેલા છે.
• બરફમાં હાઇડ્રોજન બંધને કારણે મોટાં છિદ્રો રચી એક ખુલ્લા પ્રકારનું બંધારણ બનાવે છે. આ છિદ્રો યોગ્ય કદના કેટલાક અન્ય અણુઓને આંતરાલયમાં સ્થાન આપે છે.

પ્રશ્ન 22.
કયાં કારણોને લીધે પાણી અસ્થાયી અને સ્થાયી કઠિનતા ધરાવે છે ? (સ્વાધ્યાય-9.22)
અથવા
કઠિન પાણી અને નરમ પાણી સમજાવો.
ઉત્તર:

• વરસાદી પાણી મોટેભાગે શુદ્ધ હોય છે. પાણી ઉત્તમ દ્રાવક હોવાથી જ્યારે તે જમીન પરથી પસાર થાય છે ત્યારે ઘણા ક્ષારો તેમાં ઓગળે છે.
• પાણીમાં રહેલા કૅલ્શિયમ અને મૅગ્નેશિયમના હાઇડ્રોજન- કાર્બોનેટ, ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટ ક્ષારોના કારણે પાણી કઠિન બને છે. જે પાણી સાબુ સાથે સહેલાઈથી ફીણ થવા દેતું નથી તેને કઠિન પાણી કહે છે.
• દ્રાવ્ય કૅલ્શિયમ અને મૅગ્નેશિયમના ક્ષારોથી મુક્ત પાણીને નરમ પાણી કહે છે. તે ઉપરાંત સાબુના દ્રાવણ સાથે સરળતાથી ફીણ આપે છે.
• કઠિન પાણી સાબુ સાથે અવક્ષેપ ઉત્પન્ન કરે છે. સાબુ સોડિયમ સ્ટીઅરેટ (C₁₇ H₃₅ COONa) ધરાવે છે તે કઠિન પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરી Ca/Mg સ્ટીઅરેટના અવક્ષેપ ઉત્પન્ન કરે છે.
  2C₁₇H₃₅COONa_(aq) + M²⁺_(aq) → (C₁₇H₃₅COO)₂ M↓ + 2Na_(aq)⁺;
  જ્યાં M = Ca/Mg
• આથી સાબુના મેલને દૂર કરવાની સ્વચ્છીકરણ પ્રક્રિયાને બદલે મોટા ભાગનું પ્રમાણ પાણીમાંના કૅલ્શિયમના અને મૅગ્નેશિયમના ક્ષાર તરીકે ફેરવાય છે.
• બૉઇલરમાં જો કઠિન પાણીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો તે બૉઇલર માટે નુકસાનકારક છે, કારણ કે તેનાથી બૉઇલરમાં ક્ષારનું સ્તર જામતું જાય છે, જે બૉઇલરની ક્ષમતા ઘટાડે છે.
• પાણીમાં બે પ્રકારની કઠિનતા જોવા મળે છે : (i) અસ્થાયી કઠિનતા (ii) સ્થાયી કઠિનતા.

પ્રશ્ન 23.
પૂરક પ્રશ્ન : સાંશ્લેષિત આયન વિનિમય રેઝિન દ્વારા કઠિન પાણીને નરમ બનાવવાની પદ્ધતિ અને સિદ્ધાંતની ચર્ચા કરો.
ઉત્તર:

• આયન વિનિમય પદ્ધતિ : આ પદ્ધતિને ઝીઓલાઇટ પ૨મ્યૂટિટ પદ્ધતિ પણ કહે છે. જળયુક્ત સોડિયમ ઍલ્યુમિનિયમ સિલિકેટને ઝીઓલાઇટ પરમ્યૂટિટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
• સોડિયમ ઍલ્યુમિનિયમ સિલિકેટને (NaAlSiO₄) NaZ તરીકે લેવામાં આવે છે, જ્યારે આ પદાર્થને કઠિન પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે છે ત્યારે વિસ્થાપન પ્રક્રિયા થાય છે.
  2NaZ_(s) + M²⁺_(aq) → MZ_2(s) + 2Na⁺_(aq)
  (M = Mg, Ca)
• પરમ્યૂટિટ ઝીઓલાઇટમાંથી બધો સોડિયમ વપરાઈ જાય છે ત્યારે તે બિનકાર્યક્ષમ બને છે, પરંતુ તેનો જલીય સોડિયમ ક્લોરાઇડના દ્રાવણ દ્વારા ઉપચાર કરવામાં આવે તો તે
  પુનર્જીવિત બની શકે છે.
  MZ_2(s) + 2NaCl_(aq) → 2NaZ_(s) + MCl_2(aq)

સાંશ્લેષિત રેઝિન પદ્ધતિ : પ્રવર્તમાન સમયમાં કઠિન પાણીને નરમ બનાવવા માટે સાંશ્લેષિત ધન આયન વિનિમયકર્તાનો ઉપયોગ થાય છે. આ પદ્ધતિ ઝિઓલાઇટ પદ્ધતિ કરતાં વધુ અસરકારક છે.

• ધન આયન વિનિમય રેઝિન – SO₃H સમૂહ ધરાવતો મોટો ધન કાર્બનિક અણુ છે; જે પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય છે. ધન આયન વિનિમય રેઝિનને (RSO₃H) સોડિયમ ક્લોરાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરી (Na) માં ફેરવવામાં આવે છે.
• કઠિન પાણીને આ રેઝિન (RNa) માંથી પસાર કરતાં કઠિન પાણીમાં રહેલા Ca²⁺, Mg²⁺ અને Na⁺ આયનો દ્વારા વિનિમય પામે છે એટલે કે Ca²⁺ અને Mg²⁺ રેઝિન સાથે સંયોજાયેલા રહે છે. આમ, કઠિન પાણીમાંથી Mg²⁺ અને Ca²⁺ આયનો દૂર કરવાથી પાણી નરમ બને છે.
  2RNa_(s) + M²⁺_(aq) → R₂M_(s) + 2Na⁺_(aq)
• આ રેઝિનને જલીય સોડિયમ ક્લોરાઇડના દ્રાવણની મદદથી પુનઃકાર્યક્ષમ બનાવી શકાય છે.
• કઠિન પાણીને ક્રમાનુસાર ધનાયન વિનિમય રેઝિન (H⁺ સ્વરૂપમાં) અને ઋણાયન વિનિમય રેઝિનમાંથી (OH^– સ્વરૂપમાં) પસાર કરવાથી પાણીમાં રહેલા બધાં દ્રાવ્ય ખનિજ ક્ષારો દૂર થઈ શુદ્ધ વિખનિજિત પાણી અથવા વિઆયનીકૃત પાણી મળે છે.
  2RH_(s) + M²⁺_(aq) \(\rightleftharpoons\) MR_2(s) + 2H⁺_(aq)
• ધનાયન વિનિમય પદ્ધતિમાં H⁺ આયનનો વિનિમય પાણીમાં રહેલા Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ અને અન્ય ધનાયનો દ્વારા થાય છે.
• આમ, આ પદ્ધતિમાં પ્રોટોન મુક્ત થાય છે તેથી પાણી ઍસિડિક બને છે.

ઋણાયન વિનિમય પદ્ધતિમાં :
RNH_2(s) + H₂O_(l) \(\rightleftharpoons\) \(\mathrm{RNH}_3^{+} \cdot \mathrm{OH}_{(\mathrm{s})}^{-}\)
\(\mathrm{RNH}_3^{+} \cdot \mathrm{OH}_{(\mathrm{s})}^{-}+\mathrm{X}_{(\mathrm{aq})}^{-} \rightleftharpoons \mathrm{RNH}_3^{+} \cdot \mathrm{X}_{(\mathrm{s})}^{-}+\mathrm{OH}_{(\mathrm{aq})}^{-}\)

• OH^– આયનનો વિનિમય પાણીમાં રહેલા Cl^–, \(\mathrm{HCO}_3^{-}\), \(\mathrm{SO}_4^{2-}\) વગેરે ઋણાયનો દ્વારા થાય છે. આ રીતે ઉત્પન્ન થયેલો OH^– ધનાયન વિનિમયથી ઉત્પન્ન થયેલા H⁺ સાથે પ્રક્રિયા કરી પાણીને તટસ્થ બનાવે છે.
  \(\mathrm{H}_{(\mathrm{aq})}^{+}+\mathrm{OH}_{(\mathrm{aq})}^{-}\) → H₂O_(l)
• આમ બિનકાર્યક્ષમ બનેલા ધનાયન અને ઋણાયન વિનિમય રેઝિનને અનુક્રમે મંદ ઍસિડ અને મંદ આલ્કલીના દ્રાવણની મદદથી પુનઃકાર્યક્ષમ બનાવી શકાય છે.

પ્રશ્ન 24.
પૂરક પ્રશ્ન : પાણીના ઉભયધર્મી સ્વભાવ દર્શાવતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ લખો.
ઉત્તર:
(i) ઉભયધર્મી સ્વભાવ : પાણી ઍસિડ તેમજ બેઇઝ તરીકે વર્તવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. એટલે કે ઉભયધર્મી પદાર્થ છે. બ્રોન્સ્ટેડ સંકલ્પના મુજબ પાણી NH₃ સાથે ઍસિડ તરીકે અને H₂S સાથે બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.
H₂O_(l) + NH_3(aq) \(\rightleftharpoons \mathrm{OH}_{(\mathrm{aq})}^{-}+\mathrm{NH}_{4(\mathrm{aq})}^{+}\)
H₂O_(l) + H₂S_(aq) \(\rightleftharpoons \mathrm{H}_3 \mathrm{O}_{(\mathrm{aq})}^{+}+\mathrm{HS}_{(\mathrm{aq})}^{-}\)

પ્રશ્ન 25.
હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ ઑક્સિડેશનકર્તા અને રિડક્શનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે તેવું વાજબીપણું દર્શાવતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ લખો.
અથવા
હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના રાસાયણિક ગુણધર્મો લખો.
ઉત્તર:
હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ ઍસિડિક અને બેઝિક બંને માધ્યમમાં ઑક્સિડેશનકર્તા અને રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે. કેટલીક પ્રક્રિયાઓ નીચે દર્શાવી છે :

(i) ઍસિડિક માધ્યમમાં ઑક્સિડેશન અસર :
\(2 \mathrm{Fe}_{(\mathrm{aq})}^{2+}+2 \mathrm{H}_{(\mathrm{aq})}^{+}\) + H₂O_2(aq) → \(2 \mathrm{Fe}_{(\mathrm{aq})}^{3+}\) + 2H₂O_(l)
PbS_(s) + 4H₂O_2(aq)→ PbSO_4(s) + 4H₂O_(l)

(ii) ઍસિડિક માધ્યમમાં રિડક્શન અસર :
\(2 \mathrm{MnO}_4^{-}\) + 6H⁺ + 5H₂O₂ → \(2 \mathrm{Mn}_{(\mathrm{aq})}^{2+}\) + 8H₂O + 5O₂
HOCl + H₂O₂ → H₃O⁺ + Cl^– + O₂

(iii) બેઝિક માધ્યમમાં ઑક્સિડેશન અસર :
2Fe²⁺ + H₂O₂ → 2Fe³⁺ + 2OH^–
Mn²⁺ + H₂O₂ → Mn⁴⁺ + 2OH^–

(iv) બેઝિક માધ્યમમાં રિડક્શન અસર :
I₂ + H₂O₂ + 2OH^– → 2I^– + 2H₂O + O₂
\(2 \mathrm{MnO}_4^{-}\) + 3H₂O₂ → 2MnO₂ + 3O₂ + 2H₂O + 2OH^–

પ્રશ્ન 26, 27.
સ્થાયી કઠિનતા દૂર કરવા માટેની પદ્ધતિઓ સવિસ્તર સમજાવો.
અથવા
વિખનિજિત પાણી એટલે શું ? તે કેવી રીતે મેળવી શકાય છે ?
અથવા
શું વિખનિજિત પાણી અથવા નિસ્યંદિત પાણીનો ઉપયોગ પીવા માટે કરી શકાય ? જો ના, તો તેને પીવાલાયક બનાવવા શું કરવું જોઈએ ?
અથવા
પાણીની કાયમી કઠિનતા દૂર કરવાની રીત સમજાવો,
ઉત્તર:
કાયમી કઠિનતા પાણીમાં રહેલા કૅલ્શિયમ અને મૅગ્નેશિયમના ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટ સ્વરૂપના દ્રાવ્ય ક્ષારોને કારણે હોય છે.

(i) ધોવાનો સોડાનો (સોડિયમ કાર્બોનેટ) ઉપચારથી : ધોવાનો સોડા
કઠિન પાણીમાં રહેલા દ્રાવ્ય કૅલ્શિયમ અને મૅગ્નેશિયમના સલ્ફેટ અને ક્લોરાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરી અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટ બનાવે છે.
MCl₂ + Na₂CO₃ + MCO₃ ↓ + 2NaCl (M = Mg, Ca)
MSO₄ + Na₂CO₃ → MCO₃ ↓ + Na₂SO₄

(ii) કાલગૉન પદ્ધતિ : સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટ (Na₆P₆O₁₈) જેને વ્યાપારિક રીતે ‘કાલગૉન’ કહેવામાં આવે છે. તેને કઠિન પાણીમાં ઉમેરતાં નીચે દર્શાવ્યા પ્રમાણેની પ્રક્રિયાઓ થાય છે.
Na₆P₆O₁₈ → 2Na⁺ + Na₄P₆O^2-₁₈
M²⁺ + Na₄P₆O^2-₁₈ → [Na₂MP₆O₁₈]^2- + 2Na⁺ (M = Mg, Ca)
આ સંકીર્ણ ઋણઆયન Mg²⁺ અને Ca²⁺ ને દ્રાવણોમાં રાખે છે.

પ્રશ્ન 28.
જીવાવરણ અને જૈવપ્રણાલીમાં પાણીની ઉપયોગિતા વર્ણવો.
અથવા
પાણી (H₂O) વિશેની સામાન્ય માહિતી આપો. અથવા સજીવો માટે પાણીનું મહત્ત્વ જણાવી પાણીના સ્રોતનું ટકાવાર પ્રમાણ લખો.
ઉત્તર:

• સજીવોમાં પાણી મહત્ત્વનો ભાગ ભજવે છે. માનવશરીરમાં લગભગ 65% અને અમુક વનસ્પતિમાં 95% જેટલા ઊંચા પ્રમાણમાં પાણી હોય છે.
• તે સજીવો માટે અગત્યનું સંયોજન છે અને જીવન માટે પણ અગત્યનું સંયોજન છે તેથી જીવવા માટે અનિવાર્ય છે.
• તે સાર્વત્રિક દ્રાવક છે. પૃથ્વી પર પાણીનું વિતરણ અસમાન રીતે થયેલું છે. જે નીચેના કોષ્ટકમાં દર્શાવેલ છે.
• પાણીની ઊંચી બાષ્પનઉષ્મા અને ઉષ્માધારિતા સજીવોના શરીરના તાપમાન અને વાતાવરણના સામાન્ય તાપમાનને જાળવી રાખે છે.
• વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓની ચયાપચયની ક્રિયા માટે જરૂરી આયનો અને અણુઓના પરિવહન માટે પાણી અગત્યના દ્રાવક તરીકે વર્તે છે.

વિશ્વમાં પાણીનો અંદાજિત પુરવઠો

સ્રોત	કુલ જથ્થાના ટકા
સમુદ્ર / મહાસાગર	97.33
ક્ષારયુક્ત તળાવ અને ટાપુના દરિયા	0.008
ધ્રુવીય બરફ અને હિમનદીઓ	2.04
ભૌમજળ	0.61
સરોવરો અથવા તળાવ	0.009
જમીનમાંનો ભેજ	0.005
વાતાવરણીય પાણીની બાષ્પ	0.001
નદીઓ	0.0001

પ્રશ્ન 29.
પાણીનો કયો ગુણધર્મ તેને દ્રાવક તરીકે ઉપયોગી બનાવે છે? તે કયા પ્રકારના સંયોજનોને (i) દ્રાવ્ય કરી શકે છે અને (ii) જળવિભાજિત કરી શકે છે ?
અથવા
પાણીના ભૌતિક ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:

• પાણી રંગવિહીન અને સ્વાદવિહીન પ્રવાહી છે. સંઘનિત અવસ્થામાં (પ્રવાહી અને ઘન અવસ્થા) પાણીનો અસામાન્ય ગુણધર્મ પાણીના અણુઓ વચ્ચે રહેલા વિસ્તૃત હાઇડ્રોજન બંધને આભારી છે.
• તે ઉપરાંત અન્ય પ્રવાહીઓ સાથેની સરખામણીમાં પાણીની વિશિષ્ટ ઉષ્મા, ઉષ્માવાહકતા, પૃષ્ઠતાણ, દ્વિધ્રુવ ચાકમાત્રા અને ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક (પરાવૈદ્યુત અચળાંક) વગેરેનાં મૂલ્યો ઊંચા હોય છે.
• પાણીની ઊંચી બાષ્પન ઉષ્મા અને ઉષ્માધારિતા સજીવોના શરીરના તાપમાન અને વાતાવરણના સામાન્ય તાપમાનને જાળવી રાખે છે.
• વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓની ચયાપચય ક્રિયા માટે જરૂરી આયનો અને અણુઓના પરિવહન માટે પાણી અગત્યના દ્રાવક તરીકે વર્તે છે.
• પાણી ધ્રુવીય અણુઓ સાથે હાઇડ્રોજનબંધ બનાવે છે, તેથી આલ્કોહોલ અને કાર્બોહાઇડ્રેટ જેવા સહસંયોજક સંયોજનો પાણીમાં દ્રાવ્ય થાય છે.

H₂O અને D₂Oના ભૌતિક ગુણધર્મો

ગુણધર્મ	H2O	D2O
આણ્વીયદળ (g mol-1)	18.0151	20.0276
ગલનબિંદુ / K	273.0	276.8
ઉત્કલનબિંદુ / K	373.0	374.4
સર્જન એન્થાલ્પી / kJ mol-1	-285.9	-294.6
બાષ્પન એન્થાલ્પી (373 K) / kJ mol-1	40.66	41.61
ગલન એન્થાલ્પી / kJ mol-1	6.01	–
મહત્તમ ઘનતાનું તાપમાન / K	276.98	284.2
ઘનતા (298 K) / g cm-3	1.0000	1.1059
સ્નિગ્ધતા centipoise	0.8903	1.107
ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક / C2 / N.m2	78.39	78.06
વિદ્યુતવાહકતા (293 K/ohm-1cm–	5.7 × 10-8	–

પ્રશ્ન 30.
H₂O અને D₂O ના ગુણધર્મો જાણીએ છીએ તે પ્રમાણે શું તમે માનો છો કે D₂Oને પીવા માટે ઉપયોગમાં લઈ શકાય ?
અથવા
ભારે પાણી (D₂O) એટલે શું ? તેની ઉપયોગિતા જણાવો.
ઉત્તર:
ભારે પાણી D₂Oમાં જૈવરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓનો વેગ ધીમો હોવાથી મનુષ્યને હાનિ પહોંચાડે છે. આથી ભારે પાણી પીવા માટે ઉપયોગમાં ન લઈ શકાય.
ભારે પાણી (D₂O) હાઇડ્રોજનના સમસ્થાનિક ડ્યુટેરિયમનો ઑક્સાઇડ છે.
ભારે પાણીનો વધુ પ્રમાણમાં ઉપયોગ ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં ન્યુટ્રોન મંદક તરીકે અને વિનિમય પ્રક્રિયાઓની ક્રિયાવિધિ સમજવા માટે થાય છે.
ખાતર ઉત્પાદનમાં થતા પાણીના વિદ્યુતવિભાજનથી મળતા હાઇડ્રોજનમાંથી ભારે પાણી ઉપપેદાશ તરીકે મળે છે.
CaC₂ + 2D₂O → C₂D₂ + Ca(OD)₂
SO₃ + D₂O → D₂SO₄
Al₄C₃ + 12D₂O → 3CD₄ + 4Al(OD)₃

પ્રશ્ન 31.
પૂરક પ્રશ્ન : ‘જળવિભાજન’ અને ‘જલીયકરણ’ શબ્દો વચ્ચે શું તફાવત રહેલો છે ?
ઉત્તર:
જળવિભાજન પ્રક્રિયા : પાણીના ઊંચા ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંકના કારણે તે પ્રબળ જલીયકરણ ગુણ ધરાવે છે. તે ઘણા આયનીય સંયોજનોને દ્રાવ્ય કરે છે. આમ કેટલાક સહસંયોજક અને
આયનીય સંયોજનો પાણીમાં જળવિભાજન પામે છે.
P₄O_10(s) + 6H₂O_(l) → 4H₃PO_4(aq)
SiCl_4(l) + 2H₂O_(l) → SiO_2(s) + 4HCl_(aq)
N_(s)^3- + 3H₂O_(l) → NH_3(g) + 3OH_(aq)^–

જળયુક્ત સંયોજનોનું નિર્માણ : જલીય દ્રાવણમાંથી ઘણા ક્ષારોનું તેના જળયુક્ત ક્ષાર તરીકે સ્ફટિકીકરણ કરી શકાય છે. પાણીનું આવું જોડાણ જુદા જુદા પ્રકારે જોવા મળે છે. જેમકે,

(i) સવર્ગ સહસંયોજિત પાણી દા.ત.,[Cr (H₂O)₆]³⁺ 3Cl^–
(ii) આંતરાલીય પાણી દા.ત., BaCl₂ · 2H₂O
(iii) હાઇડ્રોજન બંધિત પાણી દા.ત., CuSO₄ · 5H₂O માં [Cu (H₂O)₄]²⁺ \(\) · H₂O

પ્રશ્ન 32.
પૂરક પ્રશ્ન : ક્ષારીય હાઇડ્રાઇડ કેવી રીતે કાર્બનિક સંયોજનોમાંથી પાણીની અલ્પમાત્રાને દૂર કરી શકે છે ?
ઉત્તર:

• ક્ષારીય હાઇડ્રાઇડ પાણીની સાથે વિસ્ફોટકીય રીતે પ્રક્રિયા કરી ડાયહાઇડ્રોજન વાયુ આપે છે.
  NaH_(s) + H₂O_(aq) → NaOH_(aq) + H_2(g)
• લિથિયમ હાઇડ્રાઇડ સામાન્ય તાપમાને O₂ અથવા Cl₂ સાથે પ્રક્રિયા કરતા નથી. તેથી તેનો ઉપયોગ હાઇડ્રાઇડના સંશ્લેષણમાં થાય છે.
  દા.ત., 8LiH + Al₂Cl₆ → 2LiAlH₄ + 6LiCl
  2LiH + B₂H₆ → 2LiBH₄

પ્રશ્ન 33.
પરમાણ્વીયક્રમાંક 15, 19, 23 અને 44વાળાં તત્ત્વો જો ડાયહાઇડ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને હાઇડ્રાઇડ બનાવતા હોય તો તમે તેમની પ્રકૃતિ વિષે શું અપેક્ષા રાખો છો ? પાણી સાથેની તેમની વર્તણૂકની તુલના કરો.
ઉત્તર:
(i) Z = 15 વાળું તત્ત્વ p-વિભાગનું હોવાથી તે સહસંયોજક- બંધવાળો હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે. ઉદા., PH₃
(ii) Z = 19 વાળું તત્ત્વ s-વિભાગનું હોવાથી આયોનિક હાઇડ્રાઇડ બનાવશે. ઉદા., KH
(iii) 2 = 23 વાળું તત્ત્વ d-વિભાગનું હોવાથી ધાત્વીય હાઇડ્રાઇડ બનાવશે જે બિનતત્ત્વયોગમિતીય હાઇડ્રાઇડ છે. ઉદા., VH_1.6
(iv) Z = 44 વાળું તત્ત્વ d-વિભાગનું તથા 8માં સમૂહનું હોવાથી હાઇડ્રાઇડ બનાવશે નહિ.
ઉપરના ચાર હાઇડ્રાઇડમાંથી માત્ર KHની H₂O સાથેની પ્રક્રિયાથી ડાયહાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન થશે.
KH + H₂O → KOH + H₂

પ્રશ્ન 34.
જ્યારે ઍલ્યુમિનિયમ (III) ક્લોરાઇડ અને પોટેશિયમ ક્લોરાઇડની જુદી-જુદી (i) સામાન્ય પાણી (ii) ઍસિડિક પાણી અને (iii) બેઝિક પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે તો તમે તે દ્રાવણમાં કઈ નીપજોની અપેક્ષા રાખો છો ? જ્યાં જરૂરી લાગે ત્યાં રાસાયણિક સમીકરણો લખો.
ઉત્તર:
AlCl₃ : જલીય દ્રાવણ ઍસિડિક પ્રકૃતિ ધરાવે છે.
(i) AlCl_3(s) + H₂O_(l) → Al(OH)_3(s) + 3H_(aq)⁺ + 3Cl_(aq)^–

(ii) ઍસિડિક પાણીમાં H⁺ આયન Al(OH)₃ સાથે પ્રક્રિયા કરીને Al³⁺ આયન અને H₂O આપે છે. આથી, ઍસિડિક H₂O માં AlCl₃ માંથી Al³⁺ અને Cl^– આયન મળે છે.

(iii)

KCl : KCl પ્રબળ ઍસિડ અને પ્રબળ બેઇઝમાંથી બનતો ક્ષાર હોવાથી H₂O સાથેની પ્રક્રિયાથી માત્ર તેનું વિયોજન થઈ K⁺
અને Cl^– ઉત્પન્ન થાય છે.

KCl નું જલીય દ્રાવણ તટસ્થ હોય છે. KCl ના ઍસિડિક બેઝિક દ્રાવણમાં આયનો વચ્ચે કોઈ પણ પ્રક્રિયા થશે નહિ.

પ્રશ્ન 35.
H₂O₂ કેવી રીતે રંગનાશક તરીકે વર્તે છે ?
અથવા
હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર:
(i) રોજિંદા જીવનમાં H₂O₂ નો ઉપયોગ વાળના રંગનાશક તરીકે અને મંદ સંક્રમણહારક તરીકે થાય છે. તે જીવાણુનાશી તરીકે બજારમાં પરહાઇડ્રોલના નામે વેચાય છે.

(ii) તે સોડિયમ પરબોરેટ અને સોડિયમ પરકાર્બોનેટ જેવા રસાયણોના ઉત્પાદનમાં ઉપયોગી છે. આવા રસાયણો ઊંચી ગુણવત્તાવાળા પ્રક્ષાલકોની બનાવટમાં વપરાય છે.

(iii) તે હાઇડ્રોક્વીનોન, ટાર્ટરિક ઍસિડ અને કેટલાક ખાદ્ય પદાર્થો તથા ઔષધો (સિફેલોસ્પોરિન) વગેરેના સંશ્લેષણમાં ઉપયોગી છે.

(iv) ઉદ્યોગોમાં તેનો ઉપયોગ કાપડ, કાગળનો માવો, ચામડું, તેલ, ચરબી વગેરે માટે રંગનાશક તરીકે વપરાય છે.

(v) પ્રવર્તમાન સમયમાં તે પર્યાવરણીય (હરિયાળુ) રસાયણ- વિજ્ઞાનમાં પણ ઉપયોગી બને છે. દા.ત., ઘરેલુ અને ઔદ્યોગિક એકમોમાંથી બહાર છોડવામાં આવતા નકામા પ્રવાહીના પ્રદૂષણ મુક્ત ઉપચારમાં, સાયનાઇડ સંયોજનોના ઑક્સિડેશનમાં, સુએઝ કચરામાં જારક પરિસ્થિતિના પુનઃસ્થાપનમાં H₂O₂ ઉપયોગી છે.

પ્રશ્ન 36.
નીચે દર્શાવલા શબ્દો અંગે તમારી સમજ શું છે ?
(i) હાઇડ્રોજન અર્થવ્યવસ્થા
(ii) હાઇડ્રોજનીકરણ
(iii) સિનગેસ
(v) બળતણ કોષ
(iv) જળવાયુ સ્થાનાંતર પ્રક્રિયા
ઉત્તર:
(i) હાઇડ્રોજન અર્થવ્યવસ્થા : હાઇડ્રોજન અર્થવ્યવસ્થાનો મૂળ સિદ્ધાંત પ્રવાહી અથવા વાયુ સ્વરૂપના ડાયહાઇડ્રોજન સ્વરૂપની ઊર્જાનું પરિવહન અને સંગ્રહ છે.

(ii) હાઇડ્રોજનીકરણ : વનસ્પતિ તેલનું નિક્લ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં હાઇડ્રોજનીકરણ કરતાં ખાઘ ચરબી (માર્ગરીન અને વનસ્પતિ ઘી) બને છે.

(iii) સિનગૅસ : જળવાયુનો ઉપયોગ મિથેનોલ અને હાઇડ્રોકાર્બન જેવા પદાર્થના સંશ્લેષણમાં થતો હોવાથી તેને સાંશ્લેષિત વાયુ અથવા ‘સિનગૅસ (Syngas)’ કહે છે.

(iv) જળવાયુ સ્થાનાંતર પ્રક્રિયા : આયર્ન ક્રોર્મેટ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં સિનગૅસ મિશ્રણમાંના કાર્બન મોનોક્સાઇડની પાણીની વરાળ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી ડાયહાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન વધારી શકાય છે. આ પ્રક્રિયાને જળવાયુ સ્થાનાંતર પ્રક્રિયા કહે છે.
(v) બળતણ કોષ : વાયુ બળતણના દહનથી ઉત્પન્ન થતી દહન – ઉષ્મા શક્તિનું એક જ તબક્કામાં વિદ્યુત-ઊર્જામાં રૂપાંતર કરી શકે તેવા કોષને બળતા કોષ કહે છે. આ કોષથી દહન-ઉષ્માનું 70 – 85% જેટલું વિદ્યુત શક્તિમાં રૂપાંતર થાય છે.

GSEB Class 11 Chemistry હાઇડ્રોજન NCERT Exemplar Questions

I. બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (પ્રકાર – I)
નીચેના પ્રશ્નોમાં એક જ વિકલ્પ સાચો છે.

પ્રશ્ન 1.
હાઇડ્રોજન હેલોજન સાથે ઘણી સમાનતા ધરાવે છે જેના માટે ઘણાં પરિબળો જવાબદાર છે. આ સંદર્ભમાં નીચેનામાંથી કયું સૌથી મહત્ત્વનું છે ?
(A) તેની ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને ધન આયન બનાવવાની વૃત્તિ
(B) તેની એક ઇલેક્ટ્રૉન મેળવીને સંયોજકતા કોશમાં સ્થાયી ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના પ્રાપ્ત કરવાની વૃત્તિ
(C) તેની ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પીનું નીચું મૂલ્ય
(D) તેનું નાનું કદ
જવાબ
(B) તેની એક ઇલેક્ટ્રૉન મેળવીને સંયોજકતા કોશમાં સ્થાયી ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના પ્રાપ્ત કરવાની વૃત્તિ
હાઇડ્રોજન ઘણા બધા ગુણધર્મોમાં હેલોજનને મળતો આવે છે તેમાંનું સૌથી મુખ્ય વલણ તે હેલોજન વાયુની જેમ જ એક ઇલેક્ટ્રૉન મેળવી સ્થાયી થવાનું વલણ ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 2.
H⁺ આયન શા માટે હંમેશાં બીજા પરમાણુ કે અણુ સાથે જોડાયેલ હોય છે ?
(A) હાઇડ્રોજનની આયનીકરણ એન્થાલ્પી આલ્કલી ધાતુઓ સાથે સમાનતા ધરાવે છે.
(B) તેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા હેલોજનને સમાન છે.
(C) તે આલ્કલી ધાતુ અને હેલોજન બંને સાથે સમાનતા ધરાવે છે.
(D) હાઇડ્રોજનમાંથી એક ઇલેક્ટ્રૉન દૂર થતા બનતો ધન આયન અન્ય પરમાણુ અથવા આયનની સરખામણીમાં ખૂબ જ નાનો હોય છે. ખૂબ જ નાના કદને કારણે તેનું સ્વતંત્ર અસ્તિત્વ શક્ય નથી.
જવાબ
(D) હાઇડ્રોજનમાંથી એક ઇલેક્ટ્રૉન દૂર થતા બનતો ધન આયન અન્ય પરમાણુ અથવા આયનની સરખામણીમાં ખૂબ જ નાનો હોય છે. ખૂબ જ નાના કદને કારણે તેનું સ્વતંત્ર અસ્તિત્વ શક્ય નથી.
H⁺ આયન તરત જ કોઈ અણુ અથવા પરમાણુ સાથે જોડાઈ જાય છે, કારણ કે એક ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવ્યા બાદ બનતા H⁺ આયનનું કદ ઘણુ નાનું હોય છે. આથી આટલો નાનો આયન પ્રક્રિયા કર્યા વગર મુક્ત સ્વરૂપે રહી શકતો નથી.

પ્રશ્ન 3.
ધાતુના હાઇડ્રાઇડ આયનીય, સહસંયોજક અથવા આણ્વીય પ્રકારના હોય છે, તો LiH, NaH, KH, RbH CsHમાં આયનીય ગુણધર્મનો ચઢતો ક્રમ ……………… છે.
(A) LiH > NaH > CsH > KH > RbH
(B) LiH < NaH < KH < RbH < CsH (C) RbH > CsH > NaH > KH > LiH
(D) NaH > CsH > RbH > LiH > KH
જવાબ
(B) LiH < NaH < KH < RbH < CSH
ધાતુના હાઇડ્રાઇડ સ્વભાવે આયનીય, સહસંયોજક અને આણ્વીય હોય છે. તેમનો આયનીય સ્વભાવ એ પરમાણુનું કદ વધતા વધે છે તથા તેની વિદ્યુતઋણતા ઘટતા વધે છે. આથી સાચો ક્રમ નીચે મુજબ છે :
LiH < NaH < KH < RbH < CsH

પ્રશ્ન 4.
નીચેનામાંથી કયાં હાઇડ્રાઇડ પૂરતા ઇલેક્ટ્રોનવાળા છે ?
(A) B₂H₆
(B) NH₃
(C) H₂O
(D) CH₄
જવાબ
(D) CH₄
ઇલેક્ટ્રૉનીય સંતૃપ્ત હાઇડ્રાઇડ એટલા જ ઇલેક્ટ્રૉન ધરાવે છે જેટલાની સહસંયોજક બંધ બનાવવા માટે જરૂર હોય. તેનાથી વધારે કે ઓછા નહીં, CH₄ નો આકાર ચતુલકીય છે.

પ્રશ્ન 5.
રેડિયોસક્રિય તત્ત્વો α, β અને γ વિકિરણનું ઉત્સર્જન કરે છે. તેમની લાક્ષણિકતા અર્ધઆયુષ્ય સમય દ્વારા દર્શાવાય છે. હાઇડ્રોજનનો રેડિયોસક્રિય સમસ્થાનિક ……………….. છે.
(A) પ્રોટિયમ
(B) ડ્યુટેરિયમ
(C) ટ્રિટિયમ
(D) હાઇડ્રોનિયમ
જવાબ
(C) ટ્રિટિયમ
હાઇડ્રોજનનો રેડિયોસક્રિય સમસ્થાનિક ટ્રિટિયમ છે. કારણ કે ટ્રિટિયમમાં (n = 3, p = 1) ત્રણ ન્યૂટ્રૉન અને એક પ્રોટોન આવેલ છે. તેથી તેનો n/p (ન્યૂટ્રૉન/પ્રોટોન) ગુણોત્તર 3 : 1 છે.

પ્રશ્ન 6.
નીચે આપેલ પ્રક્રિયાઓને ધ્યાનમાં લેતા H₂O₂ના સંદર્ભમાં કયું વિધાન સાચું છે ? હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ ………………….. છે.
(i) H₂O₂ + 2HI → I₂ + 2H₂O
(ii) HOCl + H₂O₂ → H₃O⁺ + Cl^– + O
(A) (i) અને (ii) બંનેમાં ઑક્સિડેશનકર્તા
(B) (i)માં ઑક્સિડેશનકર્તા અને (ii)માં રિડક્શનકર્તા
(C) (i)માં રિડક્શનકર્તા અને (ii)માં ઑક્સિડેશનકર્તા
(D) (i) અને (ii) બંનેમાં રિડક્શનકર્તા
જવાબ
(B) (i)માં ઑક્સિડેશનકર્તા અને (ii)માં રિડક્શનકર્તા

ઉપરની પ્રક્રિયામાં H₂O₂ એ HI નું I₂ માં ઑક્સિડેશન કરે છે. આથી તે ઑક્સિડેશનકર્તા છે.

ઉપરની પ્રક્રિયામાં H₂O₂એ HOCl નું Cl^1- માં રિડક્શન કરે છે. આથી તે રિડક્શનકર્તા છે.

પ્રશ્ન 7.
નીચેનામાંથી કયો ઓક્સાઇડ મંદ H₂SO₄ સાથે પ્રક્રિયા કરી H₂O₂ આપે છે :
(A) PbO₂
(C) MnO₂
(B) BaO₂ · 8H₂O + O₂
(D) TiO₂
જવાબ
(B) BaO₂ · 8H₂O + O₂
BaO₂ અને Na₂O₂ જેવા ઑક્સાઇડમાં પેરૉક્સાઇડ સાંકળ (- O – O અથવા \(\mathrm{O}_2^{2-}\)) આવેલ છે જેની મંદ H₂SO₄ સાથે પ્રક્રિયા કરી આપે છે. જ્યારે PbO₂, MnO₂, TiO₂ જેવા ઑક્સાઇડ કે જેમાં (O = M = O) આ પ્રકારનો બંધ હોય છે તે મંદ H₂SO₄ સાથેની પ્રક્રિયાથી H₂O₂ આપતો નથી.
BaO₂ · 8H₂O_(s) + H₂SO_4(aq) → BaSO_4(s) + H₂O_2(aq) + 8H₂O_(l)

પ્રશ્ન 8.
નીચેનામાંથી કયું સમીકરણ H₂O₂નો ઑક્સિડેશનકર્તા ગુણધર્મ દર્શાવે છે ?
(A) \(2 \mathrm{MnO}_4^{-}\) + 6H⁺ + 5H₂O₂ → 2Mn²⁺ + 8H₂O + 5O₂
(B) 2Fe³⁺ + 2H⁺ + H₂O₂ → 2Fe²⁺ + 2H₂O + O₂
(C) 2I^– + 2H⁺ + H₂O₂ → I₂ + 2H₂O
(D) KIO₄ + H₂O₂ → KIO₃ + H₂O + O₂
જવાબ
(C) 2I^– + 2H⁺ + H₂O₂ → I₂ + 2H₂O
એ પ્રક્રિયા જેમાં H₂O₂ નું રિડક્શન થાય છે. દા.ત., જે પ્રક્રિયામાં ઑક્સિજન પરમાણુનો ઑક્સિડેશન આંક −1 થી −2 થાય છે, તે H₂O₂ નો ઑક્સિડેશનકર્તાનો સ્વભાવ દર્શાવે છે.

પ્રશ્ન 9.
નીચેનામાંથી કયું સમીકરણ H₂O₂નો રિડક્શનકર્તા ગુણધર્મ દર્શાવે છે ?
(A) 2[Fe(CN)₆]^4- + 2H⁺ + H₂O₂ → 2[Fe(CN)₆]^3- + 2H₂O
(B) I₂ + H₂O₂ + 2OH^– → 2I^– + 2H₂O + O₂
(C) Mn²⁺ + H₂O₂ → Mn⁴⁺ + 2OH^–
(D) Pbs + 4H₂O₂ → PbSO₄ + 4H₂O
જવાબ
(B) I₂ + H₂O₂ + 2OH^– → 2I^– + 2H₂O + O₂
H₂O₂ એ આલ્કલાઇન માધ્યમમાં ઑક્સિડેશનકર્તા તથા રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તન કરી શકે છે. નીચેની પ્રક્રિયા તેનો બેઝિક માધ્યમમાં રિડક્શનકર્તા તરીકેનો સ્વભાવ દર્શાવે છે :
I₂ + H₂O₂ + 2OH^– → 2I^– + 2H₂O + O₂
\(2 \mathrm{MnO}_4^{-}\) + 3H₂O₂ → 2MnO₂ + 3O₂ + 2H₂O + 2OH^–

પ્રશ્ન 10.
હાઈડ્રોજન પેરોક્સાઇડ ………………….. છે.
(A) ઑક્સિડેશનકર્તા
(B) રિડક્શનકર્તા
(C) ઑક્સિડેશનકર્તા અને રિડક્શનકર્તા બંને
(D) ઑક્સિડેશનકર્તા અને રિડક્શનકર્તા બંનેમાંથી એક પણ નહિ.
જવાબ
(C) ઑક્સિડેશનકર્તા અને રિડક્શનકર્તા બંને
હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ ઍસિડિક અને બેઝિક બંને માધ્યમમાં ઑક્સિડેશનકર્તા તથા રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે.

પ્રશ્ન 11.
નીચેનામાંથી કઈ પ્રક્રિયા સાંશ્લેષિત વાયુમાંથી ડાયહાઇડ્રોજન ઉત્પાદનનું પ્રમાણ વધારે છે :

જવાબ

સાંશ્લેષિત વાયુ અથવા (syngas) બનાવવાની આ પ્રક્રિયાને ‘કોલગૅસિફીકેશન’કહે છે.

હાઇડ્રોજન વાયુનું ઉત્પાદન વધારવા માટે સાંશ્લેષિત વાયુમાંના કાર્બન મોનૉક્સાઇડની પાણીની વરાળ સાથે પ્રક્રિયા આયર્નક્રોમેટ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં 673K તાપમાને કરવાથી ડાયહાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન વધારી શકાય છે.

આ પ્રક્રિયામાં ઉત્પન્ન થતા CO₂ ને દૂર કરવા સોડિયમ આર્સેનાઇડ વપરાય છે.

પ્રશ્ન 12.
સોડિયમ પેરોક્સાઇડની મંદ સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ સાથેની પ્રક્રિયાથી ……………… મળે છે.
(A) સોડિયમ સલ્ફેટ અને પાણી
(B) સોડિયમ સલ્ફેટ અને ઑક્સિજન
(C) સોડિયમ સલ્ફેટ, હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિજન
(D) સોડિયમ સલ્ફેટ અને હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ
જવાબ
(D) સોડિયમ સલ્ફેટ અને હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ
જ્યારે સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ મંદ સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરે ત્યારે આપણને સોડિયમ સલ્ફેટ તથા હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ મળે છે.
Na₂O₂ + મંદ H₂SO₄ → Na₂SO₄ + H₂O₂

પ્રશ્ન 13.
……………………. ના વિધુતવિભાજનથી હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ મળે છે.
(A) પાણી
(B) સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ
(C) હાઇડ્રોક્લોરિક ઍસિડ
(D) પિગલિત સોડિયમ પેરૉક્સાઇડ
જવાબ
(B) સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ
જ્યારે ઍસિડિક સલ્ફેટ ક્ષારનું વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે ત્યારે પેરૉક્સોડાયસલ્ફેટ મળે છે અને તેના જળવિભાજનથી H₂O₂ મળે છે.

પ્રશ્ન 14.
નીચેનામાંથી કઈ પ્રક્રિયા જળવાયુનો અન્ય પદાર્થના સંશ્લેષણમાં ઉપયોગ દર્શાવે છે ?

જવાબ

કાર્બન મોનૉક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન વાયુના મિશ્રણને જળવાયુ કહે છે.

આ સમીકરણ દર્શાવે છે કે જળવાયુનો ઉપયોગ મિથેનોલની બનાવટમાં થાય છે.

પ્રશ્ન 15.
નીચેનામાંથી કયો આયન પાણીના નમૂનામાં કઠિનતા માટે જવાબદાર છે ?
(A) Ca⁺²
(B) Na⁺
(C) Cl^–
(D) K⁺
જવાબ
(A) Ca⁺²
બાયકાર્બોનેટ, ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટ આયનોના Ca અને Mg સાથેના ક્ષારો પાણીની કઠિનતા માટે જવાબદાર હોય છે.

પ્રશ્ન 16.
નીચેનામાંથી કયો પદાર્થ પાણીની કઠિનતા દૂર કરવા વપરાય છે ?
(A) Ca₃(PO₄)₂
(B) Na₃PO₄
(C) Na₆p₆O₁₈
(D) Na₂HPO₄
જવાબ
(C) Na₆P₆O₁₈
પાણીને નરમ બનાવવા માટે સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટ વપરાય છે. તેનું આણ્વીય સૂત્ર
Na₂[Na₄(PO₃)₆] = Na₆P₆O₁₈
2CaCl₂ + Na₂[Na₄(PO₃)₆] → Na₂[Ca₂(PO₃)₆] + 4NaCl

પ્રશ્ન 17.
આવર્તકોષ્ટકમાં નીચેનામાંથી કયા સમૂહનાં તત્ત્વો હાઇડ્રાઇડ સંયોજનો બનાવતાં નથી ?
(A) સમૂહ 7, 8, 9
(B) સમૂહ 13
(C) સમૂહ 15, 16, 17
(D) સમૂહ 14
જવાબ
(A) સમૂહ 7, 8, 9
હાઇડ્રોજન વાયુp-બ્લૉકના બધા જ તત્ત્વો સાથે મુખ્યત્વે હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે. જેના સામાન્ય ઉદાહરણ CH₄, NH₃, HO અને HF છે. સમજણ માટે આપણે હાઇડ્રોજનના અધાતુ સાથેના સંયોજનને પણ હાઇડ્રાઇડ જ કહીએ છીએ.

પ્રશ્ન 18.
…………………. નું એક જ તત્ત્વ હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે ?
(A) સમૂહ-6
(B) સમૂહ-7
(C) સમૂહ-8
(D) સમૂહ-9
જવાબ
(A) સમૂહ-6
માત્ર સમૂહ-6 નું એક જ તત્ત્વ હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે. જે Cr ક્રોમિયમ છે. જે CrH છે.
નોંધ : d-બ્લૉક તથા f-બ્લૉકના ઘણા બધાં તત્ત્વો ધાત્વિક હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે. જ્યારે સમૂહ 7, 8 અને 9 ના તત્ત્વો હાઇડ્રાઇડ બનાવતા નથી. સમૂહ-6 નું 1 જ તત્ત્વ Cr હાઇડ્રાઇડ બનાવી શકે છે.

II. બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (પ્રકાર – II)
નીચેના પ્રશ્નોમાં બે કે વધારે વિકલ્પો સાચાં હોઈ શકે છે ?

પ્રશ્ન 1.
હાઇડ્રોજન માટે નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું નથી ?
(A) તે દ્વિપરમાણ્વીય અણુ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
(B) તેના બાહ્યતમ કોષમાં એક ઇલેક્ટ્રૉન છે.
(C) તે એક ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને ધનાયન બનાવે છે જે સ્વતંત્ર અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
(D) તે ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને મોટા પ્રમાણમાં આયનીય સંયોજનો બનાવે છે.
જવાબ
((C) તે એક ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને ધનાયન બનાવે છે જે સ્વતંત્ર અસ્તિત્વ ધરાવે છે., (D) તે ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને મોટા પ્રમાણમાં આયનીય સંયોજનો બનાવે છે.)
H⁺ ક્યારેય પણ મુક્ત રહી શકે નહીં, કારણ કે તે હંમેશાં નાના કદના કારણે કોઈ પણ પ૨માણુ કે અણુ સાથે જોડાય છે. આલ્કલી ધાતુની જેમ તે સહેલાઈથી ઑક્સાઇડ, હેલાઇડ અને સલ્ફાઇડ બનાવી શકે છે. પણ તે ઊંચી આયનીકરણ એન્થાલ્પીને કારણે સામાન્ય સંજોગોમાં તેમના જેવું ધાત્વીય લક્ષણ ધરાવતો નથી.

પ્રશ્ન 2.
ડાયહાઇડ્રોજન ઔધોગિક રીતે અલગ-અલગ પદ્ધતિથી બનાવવામાં આવે છે. તેની એક બનાવટમાં વરાળ સાથે હાઇડ્રોકાર્બનની પ્રક્રિયામાં CO અને H₂ વાયુનું મિશ્રણ મળે છે જેને …………………. કહે છે.
(A) જળવાયુ
(B) સિનગૅસ (syngas)
(C) ઉત્પાદન વાયુ
(D) ઔદ્યોગિક વાયુ
જવાબ
((A) જળવાયુ, (B) સિનગૅસ (syngas))

• હાઇડ્રોજન વાયુ ઘણી બધી પદ્ધતિઓ દ્વારા બનાવી શકાય છે. તેમાં વરાળની હાઇડ્રોકાર્બન અથવા કોલસા સાથે પ્રક્રિયા કરી H₂ વાયુ મેળવાય છે.

• CO અને H₂ ના મિશ્રણને જળવાયુ કહે છે અને આ જ મિશ્રણ મિથેનોલ જેવા ઘણા હાઇડ્રોકાર્બનના ઉત્પાદન અને સંશ્લેષણમાં વપરાય છે. આથી તેને સાંશ્લેષિત વાયુ (સિનગૅસ) પણ કહે છે.

પ્રશ્ન 3.
ભારે પાણીના કિસ્સામાં નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે ?
(A) ભારે પાણીનો ઉપયોગ ન્યુક્લિયર રિઍક્ટરમાં નિયંત્રક (moderator) તરીકે થાય છે.
(B) ભારે પાણી, સામાન્ય પાણી કરતાં વધારે સક્ષમ દ્રાવક છે.
(C) ભારે પાણી, સામાન્ય પાણી કરતાં વધુ સંગઠિત (associated) હોય છે.
(D) ભારે પાણીનું ગલનબિંદુ સામાન્ય પાણી કરતાં નીચું છે.
જવાબ
((A) ભારે પાણીનો ઉપયોગ ન્યુક્લિયર રિઍક્ટરમાં નિયંત્રક (moderator) તરીકે થાય છે., (C) ભારે પાણી, સામાન્ય પાણી કરતાં વધુ સંગઠિત (associated) હોય છે.)
ભારે પાણી ન્યુક્લિયર રિઍક્ટરમાં મોડરેટર તરીકે ઉપયોગી છે તથા તેનું ઉત્કલનબિંદુ સામાન્ય પાણી કરતાં ઊંચું હોય છે અને તે સામાન્ય પાણી કરતાં વધારે સારું દ્રાવક હોતું નથી, કારણ કે તેનો ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક નીચો હોય છે.

પ્રશ્ન 4.
હાઇડ્રોજનના સંદર્ભમાં નીચેનામાંથી કયાં વિધાનો સાચાં છે ?
(A) હાઇડ્રોજનના ત્રણ સમસ્થાનિકો છે જેમાં પ્રોટિયમ સૌથી વધુ મળે છે.
(B) આયનીય ધનમાં હાઇડ્રોજન ધનાયન તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવતો નથી.
(C) હાઇડ્રોજન આયન H⁺, દ્રાવણમાં મુક્ત અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
(D) ડાયહાઇડ્રોજન રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તતો નથી.
જવાબ
((A) હાઇડ્રોજનના ત્રણ સમસ્થાનિકો છે જેમાં પ્રોટિયમ સૌથી વધુ મળે છે., (B) આયનીય ધનમાં હાઇડ્રોજન ધનાયન તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવતો નથી.)
હાઇડ્રોજનના બધા સમસ્થાનિકોમાંથી પ્રોટિયમ સૌથી જાણીતો છે તથા હાઇડ્રોજન આયોનિક ક્ષારમાં ક્યારેય પણ ધન આયન હોતો નથી. તે ઋણ આયન જ હોય છે.

પ્રશ્ન 5.
પાણીના કેટલાક ગુણધર્મો નીચે વર્ણવેલા છે તેમાંના કયા સાચાં નથી ?
(A) પાણી સાર્વત્રિક દ્રાવક (universal solvent) તરીકે જાણીતું છે.
(B) પ્રવાહી અવસ્થામાં પાણીમાં મોટા પ્રમાણમાં હાઇડ્રોજનબંધ હાજર છે.
(C) થીજી ગયેલ અવસ્થામાં પાણીમાં હાઇડ્રોજનબંધ હોતા નથી.
(D) થીજી ગયેલું પાણી, પ્રવાહી પાણી કરતાં ભારે હોય છે.
જવાબ
(C) થીજી ગયેલ અવસ્થામાં પાણીમાં હાઇડ્રોજનબંધ હોતા નથી., (D) થીજી ગયેલું પાણી, પ્રવાહી પાણી કરતાં ભારે હોય છે.
પાણીના ઘન સ્વરૂપ બરફમાં પણ હાઇડ્રોજન બંધ હોય છે તથા બરફ એ પાણી કરતાં હલકો હોય છે.
પાણીનું સ્ફટિકમય ઘન સ્વરૂપ બરફ છે. સામાન્ય તાપમાને અને દબાણે બરફ એ હેક્ઝાગોનલ સ્વરૂપે હોય છે પણ નીચા તાપમાને તે સમઘન સ્વરૂપે હોય છે અને સાથે જ બરફની ઘનતા પાણીની ઘનતા કરતાં નીચી હોય છે. આથી બરફ પાણી પર તરે છે.

પ્રશ્ન 6.
પાણીની કઠિનતા સ્થાયી કે અસ્થાયી હોય છે. સ્થાયી કઠિનતા મુખ્યત્વે ………………… ના કારણે હોય છે.
(A) પાણીમાં Ca અને Mg ના ક્લોરાઇડ
(B) પાણીમાં Ca અને Mg ના સલ્ફેટ
(C) પાણીમાં Ca અને Mg ના હાઇડ્રોજનકાર્બોનેટ
(D) પાણીમાં આલ્કલી ધાતુના કાર્બોનેટ
જવાબ
((A) પાણીમાં Ca અને Mg ના ક્લોરાઇડ, (B) પાણીમાં Ca અને Mg ના સલ્ફેટ)
પાણીની કાયમી કઠિનતા એ તેમાં રહેલા Ca અને Mg ના ક્લોરાઇડ અને સલ્ફેટ બંને ક્ષારોના કારણે હોય છે. જે પાણીને ઉકાળવાથી દૂર થતા નથી.

પ્રશ્ન 7.
નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે ?
(A) સમૂહ-15નાં તત્ત્વો ઇલેક્ટ્રૉનની ઊણપવાળા હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે.
(B) સમૂહ-14નાં બધાં તત્ત્વો પૂરતા ઇલેક્ટ્રૉનવાળા હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે.
(C) પૂરતા ઇલેક્ટ્રૉનવાળા હાઇડ્રાઇડ સમચતુલકીય ભૂમિતિ ધરાવે છે.
(D) ઇલેક્ટ્રૉન ધનિક હાઇડ્રાઇડ લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.
જવાબ
((B) સમૂહ-14નાં બધાં તત્ત્વો પૂરતા ઇલેક્ટ્રૉનવાળા હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે., (C) પૂરતા ઇલેક્ટ્રૉનવાળા હાઇડ્રાઇડ સમચતુલકીય ભૂમિતિ ધરાવે છે.)
સમૂહ 14 નાં તત્ત્વોના હાઇડ્રાઇડ પાસે જરૂર પૂરતા જ ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે અને તેઓનો આકાર ચતુલકીય હોય છે. (ટેટ્રાહેડરલ)

પ્રશ્ન 8.
નીચેનામાંથી કયાં વિધાનો સાચાં છે ?
(A) સમૂહ-13 ના હાઇડ્રાઇડ લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.
(B) સમૂહ-14ના હાઇડ્રાઇડ ઇલેક્ટ્રૉન ઊણપવાળા હાઇડ્રાઇડ છે.
(C) સમૂહ-14ના હાઇડ્રાઇડ લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.
(D) સમૂહ-15ના હાઇડ્રાઇડ લુઇસ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.
જવાબ
((A) સમૂહ-13 ના હાઇડ્રાઇડ લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે. , (D) સમૂહ-15ના હાઇડ્રાઇડ લુઇસ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે. )

• બધા જ સમૂહ-13 ના હાઇડ્રાઇડ ઇલેક્ટ્રૉનની ઊણપ હોય છે અને તેઓ લુઇસ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.
• બધા જ સમૂહ-14 ના હાઇડ્રાઇડમાં જરૂર પૂરતા જ ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે.
• બધા જ સમૂહ-15 ના હાઇડ્રાઇડમાં વધારાના ઇલેક્ટ્રૉન અબંધકારક યુગ્મ તરીકે હોય છે જે લુઇસ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.

પ્રશ્ન 9.
નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે ?
(A) ધાત્વીય હાઇડ્રાઇડ હાઇડ્રોજનની ઊણપ ધરાવે છે.
(B) ધાત્વીય હાઇડ્રાઇડ ઉષ્મા અને વિદ્યુતનું વહન કરે છે.
(C) આયનીય હાઇડ્રાઇડ ઘન અવસ્થામાં વિદ્યુતનું વહન કરતા નથી.
(D) આયનીય હાઇડ્રાઇડ ઘન અવસ્થામાં વિદ્યુતનું વહન કરે છે.
જવાબ
(A, B, C)
આયનીય હાઇડ્રાઇડ ઘન અવસ્થામાં સ્ફટિકમય અને વિદ્યુતના અવાહક હોય છે પણ તે તેની પિગલિત અવસ્થામાં વિદ્યુતનું વહન કરી શકે છે.

III. ટૂંક જવાબી પ્રકારના પ્રશ્નો

પ્રશ્ન 1.
જળવાયુ સ્થાનાંતર પ્રક્રિયાથી જળવાયુમાંથી કેવી રીતે હાઈડ્રોજનનું ઉત્પાદન વધારી શકાય ?
ઉત્તર:

• જળવાયુ બનાવવા માટે વરાળને 1270 K જેટલા ઊંચા તાપમાને લાલ રક્ત તપ્ત કોક અથવા કોલસા ઉપરથી Ni ઉદ્દીપકની હાજરીમાં પસાર કરતાં મળે છે.

• જળવાયુના આ મિશ્રણમાંથી શુદ્ધ હાઇડ્રોજન વાયુ મેળવવો મુશ્કેલ છે કેમ કે CO ને સહેલાઈથી અલગ પાડી શકાતો નથી.
• આથી H₂ વાયુનું ઉત્પાદન વધારવા માટે CO વાયુનું ઑક્સિડેશન કરી CO₂ વાયુ મેળવાય છે. આ માટે આ મિશ્રણને
  વધારે વરાળ તથા FeCrO₄ ઉદ્દીપક વડે 673 K તાપમાને પ્રક્રિયા કરાવવામાં આવે છે.

• આ સમીકરણને જળવાયુ રૂપાંતરણ (શિફ્ટિંગ) પ્રક્રિયા કહે છે. CO₂ વાયુને દૂર કરવા આ મિશ્રણને સોડિયમ આર્સેનાઇટ માંથી પસાર કરવામાં આવે છે અથવા આ મિશ્રણને 30 bar દબાણે પાણીમાંથી પસાર કરવામાં આવતા CO₂ વાયુ પાણીમાં ઓગળી જાય છે અને H₂ મેળવવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 2.
ધાત્વીય હાઇડ્રાઇડ એટલે શું? તે આણ્વીય હાઇડ્રાઇડથી કેવી રીતે જુદા પડે છે ?
ઉત્તર:

• ધાત્વીય/અંતઃકેન્દ્રિત હાઇડ્રાઇડ એ ઘણા d-બ્લૉક તથા f-બ્લૉકની ધાતુઓ બનાવે છે. આ હાઇડ્રાઇડ ઉષ્મા તેમજ વિદ્યુતના સુવાહક હોય છે.
• સેલાઇન હાઇડ્રાઇડ સિવાયના લગભગ બધા જ હાઇડ્રાઇડ મુખ્યત્વે બિનતત્ત્વયોગમિતીય હોય છે અને તેઓમાં H₂ ની ઊણપ હોય છે.
  દા.ત., LaH_2.87 YbH_2.55 ,TiH_1.5-1.8 VH_0.56NiH_{0.6 – 0.7} PdH_{0.6 – 0.8} વગેરે. આ બધા હાઇડ્રાઇડમાં સપ્રમાણતાનો નિયમ લાગુ પડતો નથી.

આણ્વીય હાઇડ્રાઇડ	ધાત્વીય હાઇડ્રાઇડ
(1) આ સંયોજનો મુખ્યત્વે p-બ્લૉકના તથા થોડા ડ-બ્લૉકનાં તત્ત્વો બનાવી શકે છે. (Be, Mg)	(1) આ સંયોજનો મુખ્યત્વે સમૂહ-3, 4, 5, 10, 11, 12 અને f-બ્લોકનાં તત્ત્વો બનાવે છે.
(2) તેઓ મુખ્યત્વે અસ્થિર સંયોજનો બનાવે છે. જેના ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ નીચાં હોય છે.	(2) તેઓ સખત સંયોજનો બનાવે છે. જે થોડે ઘણે અંશે ધાત્વીય વલણ ધરાવે છે.
(3) તેઓ વિદ્યુતના વાહક છે.	(3) તેઓ વિદ્યુતના અવાહક છે.

પ્રશ્ન 3.
H₂O, B₂H₆ અને NaH જે પ્રકારના હાઇડ્રાઇડ હોય તે
પ્રમાણે તેમને નામ આપો.
ઉત્તર:
H₂O : સહસંયોજક અથવા આણ્વીય હાઇડ્રાઇડ (વધારે e^– ધરાવતો હાઇડ્રાઇડ)
B₂H₆ : સહસંયોજક અથવા આણ્વીય હાઇડ્રાઇડ (e^– ઊણપ વાળો હાઇડ્રાઇડ)
NaH : આયનીય અથવા ક્ષારીય હાઇડ્રાઇડ

પ્રશ્ન 4.
સમાન દળ ધરાવતા પ્રવાહી પાણી અને બરફનો ટુકડો લેવામાં આવે, તો બરફની ઘનતા પ્રવાહી પાણી કરતાં કેમ ઓછી હોય છે ?
ઉત્તર:

• બરફમાં પાણી (પ્રવાહી)ની સ્થિતિ જેટલા H₂Oના અણુઓ નજીક હોતા નથી. તેઓ સ્ફટિક રચનામાં વધારે ખાલી જગ્યા રાખે છે. આથી તે કદ વધારે રોકે છે અને ઘનતા ઓછી હોય છે.
• બીજા શબ્દોમાં કહી શકાય કે પાણી કરતાં બરફની ઘનતા ઓછી હોવાથી તે પાણી ઉપર તરી શકે છે.

બરફમાં H₂O ના અણુઓ મધપૂડા જેવી રચના ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 5.
નીચેનાં સમીકરણો પૂર્ણ કરો :

ઉત્તર:
(i) જ્યારે PbS ની હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા થાય ત્યારે PbSO₄ અને પાણી મળે છે.
PbS_(s) + 4H₂O_2(aq) → PbSO₄ + 4H₂O

(ii) જ્યારે કાર્બન મોનૉક્સાઇડ H, વાયુ સાથે કૉબાલ્ટ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં પ્રક્રિયા કરે છે ત્યારે મિથેનોલ મળે છે.

પ્રશ્ન 6.
કારણ આપો :
(i) સરોવરમાં બરફ ઉપરથી નીચે તરફ બને છે.
(ii) બરફ પાણી ઉપર તરે છે.
ઉત્તર:
(i) બરફની ઘનતા પાણીની ઘનતા કરતાં ઓછી હોય છે. આથી શિયાળાની શરૂઆતમાં તળાવના પાણીનું તાપમાન ઉપરથી નીચે જાય છે અને નીચેથી ગરમ પાણી ઉપર આવે છે અને આ પ્રક્રિયા સતત ચાલતી રહે છે. પાણીની ઘનતા 277K તાપમાને મહત્તમ હોય છે.
ત્યારબાદ થતો તાપમાનનો ઘટાડો એ સપાટી પરના પાણીની ઘનતા ઘટાડે છે અને આમ, તાપમાન ઘટતાં ઘટતાં સપાટી થીજી જાય છે.
(ii) આમ, પાણી ઉપર આ બરફનું સ્તર તરતું રહે છે અને નીચે પાણી જ રહે છે. આ પ્રક્રિયા થકી પાણી ઉપરથી નીચેની દિશામાં થીજવા લાગે છે.

પ્રશ્ન 7.
“પાણીના સ્વયં પ્રોટોનોલિસિસ” પદથી તમે શું સમજ્યા ? તેનું મહત્ત્વ શું છે ?
ઉત્તર:

• સ્વયં આયનીકરણ પ્રક્રિયાને સ્વયં પ્રોટોનેટેડ પ્રક્રિયા પણ કહે છે.

• સ્વયં પ્રોટોનેટેડ પ્રક્રિયાના કારણે પાણી એ ઉભયગુણધર્મી સ્વભાવ ધરાવે છે. તે ઍસિડ અને બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.

પ્રશ્ન 8.
આયન વિનિમય રેઝીન વડે પાણીનું બિનક્ષારીયકરણ ટૂંકમાં ચર્ચો.
ઉત્તર:
પ્રવર્તમાન સમયમાં કઠિન પાણીને નરમ બનાવવા માટે સાંશ્લેષિત ધન આયન વિનિમયકર્તાનો ઉપયોગ થાય છે. આ પદ્ધતિ ઝીઓલાઇટ પદ્ધતિ કરતાં વધુ અસરકારક છે. ધન આયન વિનિમય રેઝીન-SO₃H સમૂહ ધરાવતો મોટો ધન કાર્બનિક અણુ છે. ધન આયન વિનિમય રેઝીનનો (RSO₃H) સોડિયમ ક્લોરાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરી (RNa) માં ફેરવવામાં આવે છે. કઠિન પાણીને આ રેઝીન (RNa) માંથી પસાર કરતાં કઠિન પાણીમાં રહેલા Ca²⁺, Mg²⁺ એNa⁺ આયનો દ્વારા વિનિમય પામે છે એટલે કે Ca²⁺ અને Mg²⁺ રેઝીન સાથે સંયોજાયેલા રહે છે. આમ, કઠિન પાણીમાંથી Mg²⁺ અને Ca²⁺ આયનો દૂર કરવાથી પાણી નરમ બને છે.
2RNa₍₅₎ + M²⁺_(aq) → R₂M(s) + 2Na⁺
જ્યાં M²⁺ = Ca²⁺, Mg²⁺

આમ, રેઝીનને ફરીથી કાર્યક્ષમ બનાવવા તેમાંથી NaCl પસાર કરવામાં આવે છે. આવી જ રીતે પાણીમાંથી ઋણ આયનને દૂર ક૨વા માટે ઋણ આયન વિનિમય રેઝીનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. દા.ત.,

પ્રશ્ન 9.
આણ્વીય હાઇડ્રાઇડનું વર્ગીકરણ અપૂરતા ઇલેક્ટ્રોનવાળા, પૂરતા ઇલેક્ટ્રોનવાળા અને ઇલેક્ટ્રોન સમૃદ્ધ સંયોજનોમાં કરવામાં આવે છે. દરેક પ્રકાર બે ઉદાહરણ સહિત સમજાવો.
ઉત્તર:
આણ્વીય હાઇડ્રાઇડને ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા અને તેમના લુઇસ બંધારણને આધારે નીચે મુજબ વર્ગીકરણ કરવામાં આવે છે :
(i) અપૂરતા ઇલેક્ટ્રૉનવાળા હાઇડ્રાઇડ : આ પ્રકારના હાઇડ્રાઇડમાં મધ્યસ્થ પરમાણુ પાસે આઠ કરતાં ઓછા ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે. સમૂહ-13 નાં તત્ત્વો આ પ્રકારના હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે. દા.ત., BH₃, AlH₃, વગેરે. આ હાઇડ્રાઇડ સ્વભાવે લુઇસ ઍસિડ છે.
(ii) પૂરતા ઇલેક્ટ્રૉનવાળા હાઇડ્રાઇડ : આ પ્રકારના હાઇડ્રાઇડમાં મધ્યસ્થ પરમાણુ પાસે આઠ ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે. સમૂહ-14 નાં તત્ત્વો આ પ્રકારના હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે. દા.ત., CH₄, SiH₄
(iii) વધારે ઇલેક્ટ્રોનવાળા હાઇડ્રાઇડ : આ પ્રકારના હાઇડ્રાઇડ મધ્યસ્થ પરમાણુ પાસે 8 કરતાં વધારે ઇલેક્ટ્રૉન હોય છે. સમૂહ-15, 16 અને 17 નાં તત્ત્વો આ પ્રકારના હાઇડ્રાઇડબનાવે છે. તેઓ લુઇસ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે. દા.ત., NH₃, H₂O, HF વગેરે.

પ્રશ્ન 10.
ભારે પાણી કેવી રીતે બનાવાય છે ? તેના ભૌતિક ગુણધર્મોથી સરખામણી સાદા પાણી સાથે કરો.
ઉત્તર:
ભારે પાણી સાદા પાણીનું વિદ્યુતવિભાજન લાંબા સમય સુધી કરીને બનાવવામાં આવે છે. તેના ભૌતિક ગુણધર્મો નીચે પ્રમાણે છે :

ગુણધર્મો	H2O સાદું પાણી	D2O ભારે પાણી
પરમાણ્વીય દળ (g mol-1)	18.0151	20.0276
ગલનબિંદુ / (K)	273.0	276.8
ઉત્કલનબિંદુ / (K)	373.0	374.4
બંધ વિયોજન એન્થાલ્પી / (kJ, mol-1)	-285.9	-294.6
બાષ્પન એન્થાલ્પી (373 K)/(kJ mol-1)	40.66	41.61
ગલન એન્થાલ્પી | (kJ Mol-1)	6.01	–
મહત્તમ ઘનતાનું તાપમાન /(K)	276.98	284.2
ઘનતા (298 K) / (g cm-3)	1.0000	1.1059
સ્નિગ્ધતા / (centipoise)	0.8903	1.107
ડાયઇલેક્ટ્રિક અચળાંક / C2 / Nm2	78.39	78.06
વિદ્યુતવાહકતા (293 K / ohm-1 Cm-1)	5.7 × 10-8	–

પ્રશ્ન 11.
D₂O₂ની બનાવટ માટેની એક રાસાયણિક પ્રક્રિયા લખો.
ઉત્તર:
D₂SO₄ ને BaO₂ વડે પાણીમાં ઓગાળી D₂O₂, બનાવી શકાય છે :
BaO₂ + D₂SO₄ → BaSO₄ + D₂O₂

પ્રશ્ન 12.
5 કદના H₂O₂ની પ્રબળતા ગણો.
ઉત્તર:

• વ્યાખ્યા પ્રમાણે 5 કદ H₂O₂ ની પ્રબળતાનો મતલબ 1 લિટર H₂O₂ ના દ્રાવણના વિઘટનથી
  લિટર O₂ વાયુ STP એ મળશે.
  2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
  2 × 34gm → 22.7 L કદ STP એ
• STP એ એક મોલ વાયુનું કદ 22.7 લિટર થાય. માટે 22.7 લિટર O₂ વાયુમાં 68 gm H₂O₂ હોવો જોઈએ.
  ∴ 5 લિટર O₂ વાયુમાં કેટલા gm H₂O₂ હોવો જોઈએ.
  ∴ \(\frac{5 \times 68}{22.7}\) gm = 14.98 gm ≈ 15 gm
• 1 L દ્રાવણમાં દ્રાવ્ય થયેલ 15 g H₂O₂ 5 L ઑક્સિજન આપશે અથવા 1.5 g H₂O₂ / 100 mL દ્રાવણ 500 mL ઑક્સિજન આપશે. આમ, H₂O₂નું 15 g/L અથવા 15% દ્રાવણ 5V દ્રાવણ તરીકે ઓળખાય છે.

પ્રશ્ન 13.
(i) H₂O₂ના વાયુકલા અને ઘનકલાના બંધારણ દોરો.
(ii) H₂O₂ એ પાણી કરતાં સારો ઑક્સિડેશનકર્તા છે સમજાવો.
ઉત્તર:
(i) H₂O₂ નો અણુ અસમતલીય છે.

(ii) H₂O₂ એ KI નું ઑક્સિડેશન કરી I₂ વાયુ આપે છે જે સ્ટાર્ચ જોડે પ્રક્રિયા કરી વાદળી રંગ આપે છે. આ પ્રક્રિયા પાણી આપતું નથી.
2KI + H₂SO₄ + H₂O₂ → K₂SO₄ + 2H₂O + I₂
H₂SO₄ વડે કાળા PbS નું સફેદ PbSO₄ માં રૂપાંતર થઈ શકે છે. આ પ્રક્રિયા H₂O આપી શકશે નહીં.
PbS + 4H₂O₂ → PbSO₄ + 4H₂O

પ્રશ્ન 14.
H₂O અને D₂O ના ગલનબિંદુ, બાષ્પાયન એન્થાલ્પી અને સ્નિગ્ધતા નીચે આપેલી છે :

	H2O	D2O
ગલનબિંદુ / K	373.0	374.4
373 K તાપમાને બાષ્પાયન એન્થાલ્પી / kJ mol-1	40.66	41.61
સ્નિગ્ધતા / સેન્ટિપોઇઝ	0.8903	1.107

ઉપર્યુક્ત માહિતીને આધારે કયા પ્રવાહીમાં આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળો પ્રબળ હશે ? સમજાવો.
ઉત્તર:

• સામાન્ય સમજણ : ઉપરના મૂલ્ય દર્શાવે છે કે ગલનબિંદુ, બાષ્પાયન ઉષ્મા અને સ્નિગ્ધતાના મૂલ્ય D₂O ના H₂O કરતાં વધારે છે અને આંતરઆણ્વીય બળ આ ત્રણેય રાશિના સમપ્રમાણમાં છે.
• ઉપરના ત્રણેય મૂલ્યો (ગલનબિંદુ, બાષ્પાયન ઉષ્મા તથા સ્નિગ્ધતા) D₂O માટે H₂O કરતાં વધારે છે અને કહી શકાય કે જેટલું મૂલ્ય આ ત્રણેય રાશિનું વધારે તેટલા આંતરઆણ્વીય બળો વધારે લાગે છે. આમ, આંતર આણ્વીય બળો D₂O માં પાણી (H₂O) કરતાં વધારે હશે.

પ્રશ્ન 15.
ડાયહાઇડ્રોજન, ડાયઑક્સિજન સાથે પ્રક્રિયાથી પાણી બનાવે છે. કેન્દ્રમાં એક પ્રોટોન અને એક ન્યૂટ્રોન ધરાવતા હાઇડ્રોજનના સમસ્થાનિકની ઓક્સિજન સાથેની પ્રક્રિયાથી બનતી નીપજનું નામ અને સૂત્ર લખો. શું બંને સમસ્થાનિકની ઑક્સિજન પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા સરખી હશે ? તમારા જવાબ માટે વાજબી કારણ આપો.
ઉત્તર:

• હાઇડ્રોજનનો એવો સમસ્થાનિક કે જે એક પ્રોટોન અને એક ન્યૂટ્રૉન ધરાવે તે ક્યુટેરિયમ છે. તે O₂ સાથે પ્રક્રિયા કરી ભારે પાણી (D₂O) આપે છે.

• D₂ અને H₂ ની પ્રતિક્રિયાત્મકતા અલગ હોય છે. કેમ કે D – D બંધ એ H – H બંધ કરતાં વધારે પ્રબળ હોય છે. આથી H₂ એ D₂ કરતાં વધારે પ્રતિક્રિયાત્મક છે.

પ્રશ્ન 16.
સમજાવો શા માટે HCl વાયુ છે અને HF પ્રવાહી છે.
ઉત્તર:
F એ કદમાં નાનો છે તથા તેની વિદ્યુતઋણતા Cl કરતાં વધારે છે. આથી તે હાઇડ્રોજન (H) સાથે Cl ની સરખામણીમાં પ્રબળ બંધ બનાવે છે. આથી HF માં રહેલા H – F બંધને તોડવા H – Cl બંધ કરતાં વધારે ઊર્જા આપવી પડે છે. આથી HF નું ઉત્કલનબિંદુ HCl કરતાં વધારે છે. આથી HF પ્રવાહી છે જ્યારે HCI વાયુ છે.

પ્રશ્ન 17.
આવર્તકોષ્ટકનું પ્રથમ તત્ત્વ જ્યારે ઑક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા કરે છે ત્યારે મળતા સંયોજનની ઘન અવસ્થા તે તેની પ્રવાહી અવસ્થા પર તરે છે. આ સંયોજન ઍસિડ અને બેઇઝ તરીકે વર્તવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. આ સંયોજનનું સ્વ આયનીકરણ થતાં કઈ નીપજ મળે છે ?
ઉત્તર:

• આવર્તકોષ્ટકનું પ્રથમ તત્ત્વ હાઇડ્રોજન (H₂) છે જે O₂ સાથે પ્રક્રિયા દ્વારા પાણી આપે છે. પાણીનું ઘન સ્વરૂપ બરફ છે. બરફની ઘનતા પાણી કરતાં ઓછી હોવાથી તે પાણી ઉપર તરે છે. તે ઍસિડ અને બેઇઝ બંને સાથે પ્રક્રિયા આપતું હોવાથી ઉભયગુણધર્મી છે. દા.ત.,

• આમ, પાણી ઉભયગુણધર્મી સ્વભાવના કારણે સ્વયં આયનીકરણ પામે છે. આ પ્રક્રિયાને સ્વયંપ્રોટોનેટેડ પ્રક્રિયા પણ કહે છે.

પ્રશ્ન 18.
રોહને સાંભળ્યું કે પ્રયોગશાળા મદદનીશને કોઈ ખાસ પ્રકારના રાસાયણિક પદાર્થમાં યુરિયા મિશ્ર કરીને અંધારા રૂમમાં ઘૂળથી દૂર રાખવાની સૂચના આપવામાં આવી છે. આ સંયોજન ઍસિડિક અને બેઝિક માધ્યમમાં ઑક્સિડેશનકર્તા અને રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે. આ રસાયણ ઘરગથ્થુ અને ઔધોગિક કચરાથી થતા પ્રદૂષણ-નિયંત્રણ કરવામાં ઉપયોગી છે.
(i) આ સંયોજનનું નામ લખો.
(ii) આ રસાયણના સંગ્રહ માટે રાખવાની સાવચેતીઓ સમજાવો.
ઉત્તર:
(i) આ રસાયણનું નામ હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ (H₂O₂) છે. તે ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે તથા રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તી શકે છે, એ પણ ઍસિડિક તથા બેઝિક એમ બંને માધ્યમમાં.

(ii) H₂O₂ નું ધૂળ અથવા પ્રકાશની હાજરીમાં વિઘટન પામે છે તે થોડા પણ ધાતુ (ઍસિડિક) તથા આલ્કલી (બેઇઝ)ની હાજરી ઉદ્દીપક તરીકે વર્તે છે. જેથી H₂O₂ નું વિઘટન ઝડપી બને છે.
આથી તેને મીણયુક્ત કરેલ કાચ કે પ્લાસ્ટિકના પાત્રમાં અંધારામાં રાખવામાં આવે છે અને પ્રક્રિયા વેગ ધીમો કરવા યુરિયા નાખવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 19.
હાઇડ્રોજન આલ્કલી ધાતુઓ સાથે શા માટે સામ્યતા ધરાવે છે. કારણ આપો.
ઉત્તર:
હાઇડ્રોજન વાયુ નીચેના કારણોસર આલ્કલી ધાતુ તત્ત્વો જેવા કે Li, Na, k, b, Cs અને F ને મળતો આવે છે.
(i) આલ્કલી તત્ત્વોની જેમ જ હાઇડ્રોજનની બાહ્યતમ કક્ષામાં 1 જ ઇલેક્ટ્રૉન છે અને તે આલ્કલીની જેમ જ +1 ઑક્સિડેશન અવસ્થા આપે છે.
(ii) આલ્કલી ધાતુની જેમ હાઇડ્રોજન પણ એક ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવી ધન આયન બને છે. દા.ત., H⁺
(iii) આલ્કલી ધાતુની જેમ જ હાઇડ્રોજન વધારે વિદ્યુતઋણ તત્ત્વ સાથે પ્રક્રિયા કરી શકે છે. દા.ત., હાઇડ્રોજન અનુક્રમે ઑક્સિજન, હેલોજન અને સલ્ફર સાથે સંયોજાઈ અનુક્રમે ઑક્સાઇડ, હેલાઇડ અને સલ્ફાઇડ આપે છે.
(iv) આલ્કલી ધાતુની જેમ હાઇડ્રોજન પણ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે.

પ્રશ્ન 20.
હાઇડ્રોજન સામાન્ય રીતે સહસંયોજક સંયોજનો બનાવે છે. કારણ આપો.
ઉત્તર:

• હાઇડ્રોજન પરમાણુ પાસે માત્ર એક જ ઇલેક્ટ્રૉન છે તે ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને કે મેળવીને અથવા ભાગીદારી દ્વારા નિષ્ક્રિય વાયુ બનવા પ્રયત્ન કરે છે. દા.ત., તે હિલિયમ જેવી રચના પ્રાપ્ત કરવા પ્રયત્ન કરે છે.
• આમ, નિયમ મુજબ તે સહસંયોજક અથવા આયનીય બંધ બનાવી શકે પણ તેની આયનીકરણ ઊર્જાનું મૂલ્ય ખૂબ જ ઊંચું છે. દા.ત., 1312 kJ mol^-1 અને તેની ઇલેક્ટ્રૉન પ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી ઘણી ઓછી ઋણ છે. દા.ત., −73 kJ mol^-1 આ કારણે તે સરળતાથી આયનીય બંધ બનાવતો નથી. તે સહસંયોજક બંધ સહેલાઈથી બનાવે છે.

પ્રશ્ન 21.
હાઈડ્રોજનની આયનીકરણ એન્થાલ્પી એ સોડિયમની આયનીકરણ એન્થાલ્પી કરતાં વધુ છે, શા માટે ?
ઉત્તર:
હાઇડ્રોજન પરમાણુની આયનીકરણ એન્થાલ્પી સોડિયમ કરતાં વધારે છે, કારણ કે હાઇડ્રોજન પરમાણુ પાસે સોડિયમની જેમ જ એક ઇલેક્ટ્રૉન હોવા છતાં તેનું કદ સોડિયમ ધાતુ કરતાં ઘણું નાનું છે. આથી હાઇડ્રોજનની આયનીકરણ એન્થાલ્પી (496 kJ mol^-1) વધારે છે.

પ્રશ્ન 22.
હાઇડ્રોજન અર્થવ્યવસ્થાનો મૂળ સિદ્ધાંત ઊર્જાનું પ્રવાહી અથવા વાયુમય હાઇડ્રોજનના સ્વરૂપમાં વહન તથા સંગ્રહ છે. આ હેતુ પાર પાડવામાં હાઇડ્રોજનનો કયો ગુણધર્મ ઉપયોગી થઈ પડે ? તમારા ઉત્તરને જો જરૂર હોય, તો રાસાયણિક સમીકરણ વડે ટેકો પૂરો પાડો.
ઉત્તર:
સામાન્ય સિદ્ધાંત મુજબ હાઇડ્રોજન અર્થવ્યવસ્થા માટે તેને સંગ્રહ કરવા તથા પરિવહન માટે તે પ્રવાહી અથવા વાયુ સ્વરૂપે ફેરવી શકાય. સામાન્ય તાપમાને હાઇડ્રોજન વાયુ સ્વરૂપે હોય છે. H₂ વાયુને નીચા તાપમાને તથા ઊંચા દબાણે પ્રવાહીમાં ફેરવી શકાય છે. પ્રવાહીનું કદ વાયુની સરખામણીમાં ખૂબ જ નાનું હોય છે. તેથી સરળતાથી તેનું પરિવહન થઈ શકે છે. આ લાક્ષણિકતા હાઇડ્રોજન અર્થવ્યવસ્થામાં ખૂબ જ અગત્યની છે.

પ્રશ્ન 23.
ભારે પાણીનું મહત્ત્વ શું છે ?
ઉત્તર:
(i) તે વ્યાપકપણે ન્યુક્લિયર રિઍક્ટરમાં મોડરેટર તરીકે વપરાય છે.
(ii) પ્રક્રિયાની ક્રિયાવિધિ સમજવા માટે તેનો અલ્પ પ્રમાણમાં ઉપયોગ થાય છે.
(iii) તે બીજા ફ્રુટેરિયમના સંયોજનો જેવા કે CD₄, D₂SO₄ વગેરે બનાવવા વપરાય છે.

પ્રશ્ન 24.
હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું લુઈસ બંધારણ દોરો.
ઉત્તર:

પ્રશ્ન 25.
હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઈડનું ઍસિડિક દ્રાવણ ઑક્સિડેશનકર્તા તેમજ રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે. રાસાયણિક પ્રક્રિયા સહિત સમજાવો.
ઉત્તર:
હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ (H₂O₂) ના નીચેના સમીકરણ તેનો ઑક્સિડેશનકર્તા તથા રિડક્શનકર્તા તરીકેનો સ્વભાવ દર્શાવે છે :
(i) H₂O₂, KI નું ઑક્સિડેશન કરી I₂ માં ફેરવે છે.
2KI + H₂O₂ + H₂SO₄ → I₂ + K₂SO₄ + 2H₂O

(ii) H₂O₂ KMnO₄ નું રિડક્શન કરી MnO₂ બનાવે છે.
2KMnO₄ + 3H₂O₂ → 2MnO₂ + 2KOH + 3O₂ + 2H₂O

પ્રશ્ન 26.
યોગ્ય ઉદાહરણ દ્વારા દર્શાવો કે વિરંજન ક્રિયામાં H₂O₂ નો કયો ગુણધર્મ ઉપયોગી છે ?
ઉત્તર:

• હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડના બ્લીચિંગ ગુણધર્મ માટે તેના વિઘટન દ્વારા છૂટો પડતો ઑક્સિજન મુક્તમૂલક જવાબદાર છે.
  H₂O₂ → H₂O + [O]
• આ ઑક્સિજન મુક્તમૂલક રંગકર્તા પદાર્થ સાથે સંયોજાઈ ઑક્સિડેશન પામે છે. આ પ્રક્રિયા H₂O₂ ના બ્લીચિંગ ગુણધર્મ માટે જવાબદાર છે. રંગીન પદાર્થ + [O] → રંગવિહીન પદાર્થ

પ્રશ્ન 27.
પાણીનો અણુ શા માટે ધ્રુવીય છે ?
ઉત્તર:
ઑક્સિજન તત્ત્વ હાઇડ્રોજન કરતાં વધારે વિદ્યુતઋણ હોય છે. આથી O – H બંધ ધ્રુવીય હોય છે. આ બંને O – H બંધ એકબીજા સાથે 104.5° ખૂણેથી ગોઠવાયેલ હોય છે. આથી આ બંને દ્વિધ્રુવી ચાકમાત્રાની પરિણામી ચાકમાત્રા 1.84 ડિબાય મળે છે. આથી કહી શકાય કે પાણીનો અણુ ધ્રુવીય છે.

પ્રશ્ન 28.
હાઈડ્રોજન સલ્ફાઈડ કરતાં પાણીનું ઉત્કલનબિંદુ શા માટે ઘણું ઊંચું છે ? તમારા ઉત્તર માટેનાં કારણો આપો.
ઉત્તર:
પાણીનું ઉત્કલનબિંદુ હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ (H₂S) કરતાં ઊંચું હોય છે. કારણ કે પાણીમાં રહેલો ઑક્સિજન ખૂબ જ વધારે વિદ્યુતઋણ છે આ કારણે પાણીમાં વધારાના હાઇડ્રોજન બંધ બને છે. જે પાણીના અણુને જકડી રાખે છે.

આ હાઇડ્રોજન બંધને તોડવા માટે ઊંચી ઊર્જાની જરૂર પડે છે. આથી તેનું ઉત્કલનબિંદુ ઊંચું છે. જ્યારે બીજી તરફ સલ્ફરની વિદ્યુતઋણતા ઓછી છે અને તેમાં હાઇડ્રોજન બંધ બનતો નથી. આથી H₂S નું ઉત્કલનબિંદુ ઓછું છે. તેથી તે ઓરડાના તાપમાને વાયુ સ્વરૂપમાં હોય છે.

પ્રશ્ન 29.
H₂O₂ના મંદ દ્રાવણને શા માટે ગરમ કરીને સાંદ્ર બનાવી શકાતું નથી ? H₂O₂નું સાંદ્ર કેવી રીતે મેળવાય ?
ઉત્તર:

• હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડનું સાંદ્ર દ્રાવણ તેનાં મંદ દ્રાવણને ગરમ કરવાથી મળતું નથી. કારણ કે તે તેના ઉત્કલનબિંદુ કરતાં નીચા તાપમાને વિઘટન પામે છે.
  2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
• પાણી સાથે મળતો H₂O₂ લગભગ 1% હોય તો તેમાંથી 30% સાંદ્રતાવાળો બનાવવા તેનું નીચા દબાણે નિસ્યંદન કરવામાં આવે છે. તેને 85% સાંદ્રતાવાળો બનાવવા માટે બાકી રહેલા પાણીને જમાવી દઈ દૂર કરવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 30.
હાઈડ્રોજન પેરોક્સાઇડનો સંગ્રહ મીણનું પડ ચઢાવેલ શીશીમાં કરવામાં આવે છે, શા માટે ?
ઉત્તર:

• હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ (H₂O₂) કાચની ખરબચડી સપાટી પર રહેલા આલ્કલીના ઑક્સાઇડ દ્વારા અથવા પ્રકાશ દ્વારા વિઘટન પામી O₂ આપે છે.
  2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
• આ વિઘટન અટકાવવા H₂O₂ ને મીણના આવરણ કરેલી પ્લાસ્ટિક અથવા ટેફલોનની બૉટલમાં ભરવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 31.
કઠિન પાણી સાબુ સાથે શા માટે ફીણ આપતું નથી ?
ઉત્તર:
કઠિન પાણીમાં કૅલ્શિયમ અને મૅગ્નેશિયમના ક્ષારો રહેલા હોય છે. કઠિન પાણી આ ક્ષારો સાથે પ્રક્રિયા કરી અવક્ષેપો આપે છે. ફીણ આપતું નથી. સાબુ કે જેમાં સોડિયમ સ્ટિયરેટ (C₁₇H₃₅COONa) આવેલ હોય તે Ca અથવા Mg ના ક્ષાર સાથે નીચે મુજબ પ્રક્રિયા કરે છે :
2C₁₇H₃₅COONa + M⁺² → (C₁₇H₃₅COO)₂ M↓ + 2Na⁺
(જ્યાં M = Ca/Mg) માટે કઠિન પાણી અને સાબુનું મિશ્રણ કપડાં ધોવા માટે કામમાં આવતું નથી.

પ્રશ્ન 32.
પેરોક્સાઇડમાંથી હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ બનાવવા માટે ફૉસ્ફોરિક ઍસિડ એ સલ્ફ્યુરિક એસિડ કરતાં સુગમ છે ? શા માટે ?
ઉત્તર:
HSO₄ એ H₂O₂ ના વિઘટનમાં ઉદ્દીપક તરીકે વર્તે છે. આથી કેટલાક નિર્બળ જેવા કે H₃PO₃, H₂CO₃ એ પેરૉક્સાઇડમાંથી H₂O₂ ની બનાવટમાં વપરાય છે. H₂SO₄ વપરાતો નથી.
2BaO₂ + 2H₃PO₄ → Ba₃(PO₄)₂ + 3H₂O₂

પ્રશ્ન 33.
પાણીમાં બંધકોણ 104.5° હોવાનું સ્પષ્ટીકરણ તમે કેવી રીતે આપશો ?
ઉત્તર:
પાણીમાંના ઑક્સિજનનું sp³ સંકરણ થાય છે. આથી H – O – H બંધકોણ 109°28′ થવો જોઈએ. પરંતુ પાણીમાં રહેલા ઑક્સિજન પાસે બે અબંધકા૨ક ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ હોવાથી VSEPR સિદ્ધાંત પ્રમાણે તેમના વચ્ચે લાગતું અપાકર્ષણ મહત્તમ હોય છે. આથી તે ગંધકારક કક્ષકો પર પણ અપાકર્ષણ લગાવે છે. જેના કારણે H – O – H બંધકોણ 109°28′ ની જગ્યાએ ઘટીને 104.5° થાય છે.

પ્રશ્ન 34.
ફ્લોરિન અને પાણી વચ્ચેની રેડોક્ષ-પ્રક્રિયા લખો.
ઉત્તર:
ફ્લોરિન પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા છે. તે H₂O નું O₂ અને O₃ માં ઑક્સિડેશન કરે છે.
2F_2(g) + 2H₂O_(l) → O_2(g) + 4H⁺_(aq) + 4F^–_(aq)
3F_2(g) + 3H₂O_(l) → O_3(g) + 6H⁺_(aq) + 6F^–_(aq)

પ્રશ્ન 36.
પાણીનો ઉભય ગુણધર્મ સમજાવતી બે રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ લખો.
ઉત્તર:

• પાણી એ ઍસિડ તેમજ બેઇઝ એમ બંને સાથે પ્રક્રિયા કરી શકે છે. દા.ત.,
  H₂O + NH_3(aq) → OH^–_(aq) + NH⁺_4(aq)
  H₂O_(l) + H₂S_(aq) → H₃O⁺_(aq) + HS^–_(aq)
• પાણી સ્વયં આયનીકરણ પ્રક્રિયા દ્વારા ઍસિડ અને બેઇઝ આપી શકે છે.
  

IV. જોડકાં પ્રકારના પ્રશ્નો
નીચેના કેટલાક પ્રશ્નોમાં ડાબી બાજુની કૉલમનો એક વિકલ્પ જમણી બાજુની કૉલમના એક અથવા એકથી વધુ વિકલ્પો સાથે સંલગ્ન હોઈ શકે છે.

પ્રશ્ન 1.
કૉલમ- Iમાં આપેલી વિગતોને કૉલમ – IIની વિગતો સાથે સહસંબંધિત કરો. બને તેટલા વધુ આવા સહસંબંધો શોધો :

કોલમ – I	કોલમ – II
(A) સાંશ્લેષિત વાયુ	(1) Na2[Na4(PO3)6]
(B) ડાયહાઇડ્રોજન	(2) ઑક્સિડેશનકર્તા પ્રક્રિયક
(C) ભારે પાણી	(૩) પાણીને નરમ બનાવવું
(D) કાલગોન	(4) રિડક્શનકર્તા પ્રક્રિયક
(E) હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ	(5) s-વિભાગનાં તત્ત્વોનાં તત્ત્વ-યોગમિતીય સંયોજનો
(F) ક્ષારીય હાઇડ્રાઇડ	(6) પાણીનું લાંબા સમય સુધી વિદ્યુતવિભાજન
	(7) Zn + NaOH
	(8) Zn + મંદ H2SO4
	(9) મિથેનોલનું સંશ્લેષણ
	(10) CO અને H2 નું મિશ્રણ

ઉત્તર:
(A – 9, 10), (B – 4, 5, 7, 8, 9), (C – 6), (D – 1, 3), (E – 2, 4), (F – 5)

પ્રશ્ન 2.
કૉલમ – Iને કૉલમ – IIમાં આપેલ ગુણધર્મો / ઉપયોગો સાથે જોડો :

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(A) H	(1) પરહાઇડ્રોલ નામથી વપરાય છે.
(B) H2	(2) તેનું NaH વડે ડાયહાયડ્રોજનમાં રિડક્શન કરી શકાય છે.
(C) H2O	(3) ઓલિફિનના હાયડ્રોફોર્માઇલેશનમાં વપરાય છે.
(D) H2O2	(4) કાપવા માટે અને વેલ્ડિંગ માટે વપરાય છે.

ઉત્તર:
(A – 4), (B – 3), (C – 2), (D – 1)

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(A) H	(4) કાપવા માટે અને વેલ્ડિંગ માટે વપરાય છે.
(B) H2	(3) ઓલિફિનના હાયડ્રોફોર્માઇલેશનમાં વપરાય છે.
(C) H2O	(2) તેનું NaH વડે ડાયહાયડ્રોજનમાં રિડક્શન કરી શકાય છે.
(D) H2O2	(1) પરહાઇડ્રોલ નામથી વપરાય છે.

પ્રશ્ન 65)
કૉલમ – Iમાં આપેલા પર્યાયોને કૉલમ – IIમાં આપેલી પ્રસ્તુત વિગતો સાથે જોડો :

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(A) પાણીના વિધુતવિભાજનથી ઉત્પન્ન થાય છે.	(1) પરમાણુ રિઍક્ટરમાં
(B) લિથિયમ ઍલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રાઇડ	(2) ધ્રુવીય અણુ છે.
(C) હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ	(3) ધાતુની સપાટી પર ઊંચું તાપમાન ઉત્પન્ન કરવા પુનઃ સંયોજાય છે.
(D) ભારે પાણી વપરાય છે.	(4) રિડક્શનકર્તા પ્રક્રિયક
(E) પરમાણ્વીય હાઇડ્રોજન	(5) હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિજન

ઉત્તર:
(A – 5), (B – 4), (C – 2), (D – 1), (E – 3)

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(A) પાણીના વિધુતવિભાજનથી ઉત્પન્ન થાય છે.	(5) હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિજન
(B) લિથિયમ ઍલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રાઇડ	(4) રિડક્શનકર્તા પ્રક્રિયક
(C) હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ	(2) ધ્રુવીય અણુ છે.
(D) ભારે પાણી વપરાય છે.	(1) પરમાણુ રિઍક્ટરમાં
(E) પરમાણ્વીય હાઇડ્રોજન	(3) ધાતુની સપાટી પર ઊંચું તાપમાન ઉત્પન્ન કરવા પુનઃ સંયોજાય છે.

પ્રશ્ન 3.
કૉલમ – Iની વિગતોને કૉલમ – IIમાં આપેલી પ્રસ્તુત વિગતો સાથે જોડો :

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(A) હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ વપરાય છે.	(1) ઝીયોલાઇટ વડે
(B) કાલગૉન પદ્ધતિમાં વપરાય છે.	(2) પરહાઇડ્રલ તરીકે
(C) કઠિન પાણીની સ્થાયી કઠિનતાને દૂર કરી શકાય છે.	(3) સોડિયમ હેક્ઝામેટાફોસ્ફેટ
	(4) બળતણ તરીકે

ઉત્તર:
(A – 2, 4), (B – 3), (C – 1, 3)

V. વિધાન અને કારણ પ્રકારના પ્રશ્નો
નીચેના પ્રશ્નોમાં વિધાન (A) અને ત્યાર પછી કારણ (R) આપેલું છે. દરેક પ્રશ્ન માટે આપેલા વિકલ્પોમાંથી સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો.

(A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
(B) A સાચું છે પણ R સાચું નથી.
(C) A અને R બંને સાચાં છે, પરંતુ R એ Aની સાચી સમજૂતી નથી.
(D) A અને R બંને ખોટાં છે.

પ્રશ્ન 1.
વિધાન (A) : પાણીની સ્થાયી કઠિનતા ધોવાના સોડા સાથે પ્રક્રિયા કરી દૂર કરી શકાય છે.
કારણ (R) : ધોવાના સોડા દ્રાવ્ય મૅગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમ સલ્ફેટ સાથે પ્રક્રિયા કરી અદ્રાવ્ય કાર્બોનેટ બનાવે છે.
જવાબ
(A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
વિધાન (A) અને કારણ (R) બંને સાચાં છે તથા વિધાન (A) ની સમજૂતી કારણ (B) વડે નીચે પ્રમાણે આપી શકાય :

પ્રશ્ન 2.
વિધાન (A) : કેટલીક ધાતુઓ જેવી કે પ્લેટિનમ અને પેલેડિયમ, હાઇડ્રોજનનો સંગ્રહ કરવાનાં માધ્યમો તરીકે ઉપયોગમાં લઈ શકાય.
કારણ (R) : પ્લેટિનમ અને પેલેડિયમ મોટા જથ્થામાં હાઇડ્રોજનનું શોષણ કરે છે.
જવાબ
(A) A અને R બંને સાચાં છે અને R એ Aની સાચી સમજૂતી છે.
વિધાન (A) અને કારણ (R) બંને સાચાં છે તથા વિધાન (A) ની સમજૂતી કારણ (R) દ્વારા આપી શકાય છે. કારણ કે Pt અને Pd જેવી ધાતુઓ વધારે પ્રમાણમાં હાઇડ્રોજન વાયુ શોષી શકે છે. માટે તેનો સંગ્રહ કરવા માટે Pt અને Pd ધાતુનો ઉપયોગ થાય છે.

VI. દીર્ઘ જવાબી પ્રકારના પ્રશ્નો

પ્રશ્ન 1.
પરમાણ્વીય હાઇડ્રોજન લગભગ બધાં જ તત્ત્વો સાથે સંયોજાય છે પરંતુ આણ્વીય હાઇડ્રોજન સંયોજાતું નથી. સમજાવો.
ઉત્તર:
હાઇડ્રોજન પરમાણુ ઘણો અસ્થાયી હોય છે. કારણ હાઇડ્રોજન પરમાણુનું ઇલેક્ટ્રૉનિક બંધારણ 1s¹ હોય છે. તેને પોતાને સ્થાયી થવા 1 વધારે ઇલેક્ટ્રૉન મેળવવો પડે છે આથી હાઇડ્રોજન પરમાણુ સખત ક્રિયાશીલ હોય છે અને લગભગ બધા તત્ત્વો સાથે સંયોજાય છે. તે ત્રણ અલગ અલગ રીતે હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે.
(i) તે એક ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને H⁺ બનાવે છે.
(ii) તે એક ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને H^– બનાવે છે.
(iii) તે એક ઇલેક્ટ્રૉનની ભાગીદારી કરીને પણ સહસંયોજક એકલબંધ બનાવે છે. આનાથી વિપરીત H₂ અણુમાં H – H બંધની વિયોજન ઊર્જા ઘણી ઊંચી છે. જે 435.88 kJ mol^– છે. આથી H₂ અણુ ઓરડાના તાપમાને લગભગ નિષ્ક્રિય છે. તે ઘણા ઓછા તત્ત્વો સાથે પ્રક્રિયા આપે છે.

પ્રશ્ન 2.
પાણીમાંથી D₂O કેવી રીતે બનાવી શકાય ? H₂O થી D₂O જુદું પડતું હોય તેવા ભૌતિક ગુણધર્મો દર્શાવો. હાઇડ્રોજનનો ડ્યુટેરિયમ સાથે વિનિમય થતો હોય તેવી D₂O ની ઓછામાં ઓછી ત્રણ પ્રક્રિયાઓ દર્શાવો.
ઉત્તર:

• ઘણા લાંબા સમય સુધી પાણીનું જળવિભાજન કરી D₂O બનાવી શકાય છે.
• ભૌતિક ગુણધર્મો :
  (i) D₂O એ રંગવિહીન, વાસવિહીન અને સ્વાદવિહીન પ્રવાહી છે. તેની મહત્તમ ઘનતા −1.1073 g ml^-1 છે. જે 11.6 °C
  છે. જ્યારે પાણીની મહત્તમ ઘનતા 4 °C એ હોય છે.
  (ii) ભારે પાણીમાં ક્ષારોની દ્રાવ્યતા સાદા પાણી કરતાં ઓછી હોય છે. ભારે પાણીની સ્નિગ્ધતા વધારે હોય છે.
  (iii) લગભગ બધી જ ભૌતિક લાક્ષણિકતા D₂O ની H₂O કરતાં વધારે હોય છે. કારણ કે તેનો કેન્દ્રીય વીજભાર વધારે હોય છે અને હાઇડ્રોજન બંધ પણ D₂O માં H₂O કરતાં પ્રબળ હોય છે.
• હાઇડ્રોજનનું વિસ્થાપન ડ્યુટેરિયમ વડે થતું હોય તેવા ત્રણ સમીકરણ :
  NaOH + D₂O → NaOH + HOD
  HCl + D₂O → DCl + HOD
  NH₃Cl + D₂O → NH₃DCl + HOD

પ્રશ્ન 3.
તમે H₂O₂નું સાંદ્રણ કેવી રીતે વધારશો ? H₂O₂ અને H₂Oના અવકાશીય બંધારણો દોરી તેમનાં બંધારણોનો તફાવત દર્શાવો. H₂O₂ના ત્રણ અગત્યના ઉપયોગો પણ દર્શાવો.
ઉત્તર:

• ઔદ્યોગિક રીતે : 2-આલ્કાઇલ એન્થ્રાક્વિનોલના સ્વયં ઑક્સિડેશન દ્વારા H₂O₂ મેળવવામાં આવે છે.
  2-આલ્કાઇલ એન્થ્રાક્વિનોલ H₂O₂ + ઑક્સિડાઇઝ્ડ નીપજ
  ઉપરની પ્રક્રિયા દ્વારા 1% H₂O₂ મળે છે. જે પાણી સાથે ભેળવી નિસ્યંદન કરતાં 30% (દળથી) સાંદ્રતાવાળો H₂O₂મળશે. જે ત્યારબાદ લગભગ 85% જેટલો સાંદ્ર ક૨વામાં આવે છે. જે નીચા દબાણે વધારે નિસ્યંદન કરતાં મળે છે. બાકીના પાણીને જમાવીને દૂર કરતાં વધારે સાંદ્રતાવાળો H₂O₂ મળે છે.
• H₂O₂ નું બંધારણ અસમતલીય છે. તેના અણુનો આકાર વાયુ અવસ્થામાં તથા ઘન અવસ્થામાં નીચે પ્રમાણે છે :

(a) વાયુ અવસ્થામાં H₂O₂ અણુ
(b) ઘન અવસ્થામાં H₂O₂ અણુ

• વાયુ અવસ્થામાં H₂O નો આકાર વળેલો (કોણીય) હોય છે જે નીચે પ્રમાણે છે :

(a) H₂O નો વળેલો આકાર
(b) H₂O નું દ્વિધ્રુવીય ચાકમાત્રા દર્શાવતું બંધારણ
(c) H₂O માં થતું સંકરણ દર્શાવતું બંધારણ

• H₂O₂ ના અગત્યના ઉપયોગો :
  (i) રોજિંદા જીવનમાં વાળ પર રંગ કરવા માટે તથા ચેપનાશક તરીકે ઘન સ્વરૂપમાં પરહાઇડ્રોલ તરીકે વપરાય છે.
  (ii) હાઇડ્રોક્વિનોનની બનાવટમાં વપરાય છે તથા ઘણા અન્ય સંયોજનો જેવા કે ટાર્ટરિક ઍસિડ, ખાદ્યપદાર્થો અને દવાઓમાં વપરાય છે.
  (iii) તે કાગળ ઉદ્યોગ, કાપડ ઉદ્યોગ, ચામડા ઉદ્યોગ, ખનીજતેલના શુદ્ધીકરણ વગેરેમાં વિરંજન (બ્લીચિંગ) માટે વપરાતા રસાયણોમાં એક અગત્યનો ઘટક H₂O₂ છે.

પ્રશ્ન 4.
(i) હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના ઉત્પાદનની પદ્ધતિ આપો તથા તેમાં સંકળાયેલી પ્રક્રિયાઓ સમજાવો.
(ii) હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડના ઑક્સિડેશનકર્તા, રિડક્શનકર્તા અને એસિડિક ગુણનાં ઉદાહરણો પ્રક્રિયા સહિત આપો.
ઉત્તર:
(i) ઔદ્યોગિક રીતે H₂O₂, એ 2-આલ્કાઇલ એન્થ્રાક્વિનોલના સ્વયં ઑક્સિડેશનથી મળે છે.
2-આલ્કાઇલ એન્થ્રાક્વિનોલ H₂O₂ + ઑક્સિડાઇઝ્ડ નીપજ
(ii) H₂O₂ એ ઍસિડિક તેમજ બેઝિક માધ્યમમાં ઑક્સિડેશનકર્તા તથા રિડક્શનકર્તા એમ બંને સ્વરૂપે પ્રક્રિયા આપે છે. જે નીચેના સમીકરણ પરથી જોઈ શકાય છે.

• ઍસિડિક માધ્યમમાં ઑક્સિડેશનકર્તા સ્વરૂપે
  2Fe²⁺_(aq) + 2H⁺_(aq) + H₂O_2(aq) → 2Fe³⁺_(aq) + 2H₂O
  PbS_(s) + 4H₂O_2(aq) → PbSO4_(s) + 4H₂O_(l)
• ઍસિડિક માધ્યમમાં રિડક્શનકર્તા સ્વરૂપે
  2MnO^–₄ + 6H⁺ + 5H₂O₂ → 2Mn²⁺ + 8H₂O + 5₂
  HOCl + H₂O₂ → H₃O⁺ + Cl^– + O²
• બેઝિક માધ્યમમાં ઑક્સિડેશનકર્તા સ્વરૂપે
  2Fe²⁺ + H₂O₂ → 2Fe³⁺ + 2OH^–
  Mn²⁺ + H₂O₂ → Mn⁴⁺ + 2OH^–
• બેઝિક માધ્યમમાં રિડક્શનકર્તા સ્વરૂપે
  I₂ + H₂O₂ + 2OH^– → 2I^– + 2H₂O + O₂
  2MnO₄ + 3H₂O₂ → 2MnO₂ + 3O₂ + 2H₂O + 2OH^–

પ્રશ્ન 5.
2 લિટર 5 મોલર દ્રાવણમાં હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડનું કેટલું દળ હશે ? આ દ્રાવણના 200 mLના વિઘટનથી મુક્ત થતા ઓક્સિજનના દળની ગણતરી કરો.
ઉત્તર:
(i) H₂O₂ નું આણ્વીય દળ = 34 ગ્રામ / મોલ છે. જો 1 લિટર અને 5 મોલ૨ દ્રાવણ હોય તો તેમાં 34 × 5 gm H₂O₂ હોય છે. જો 2 લિટર અને 5 મોલર દ્રાવણ હોય તો તેમાં 34 × 2 × 5 = 340 gm H₂O₂ હશે.

(ii) 0.2 L અથવા 200 mL, 5 મોલ૨ દ્રાવણમાં
\(\frac{340 \times 0.2}{2}\) = 34 gm H₂O₂ હશે.

68 ગ્રામ H₂O₂ ના વિઘટનથી 32 ગ્રામ O₂ મળે છે, તો 34 ગ્રામ H₂O₂ ના વિઘટનથી (?) ગ્રામ O₂ મળશે.
= \(\frac{32 \times 34}{68}\) = 16 gm O₂ મળશે.

પ્રશ્ન 6.
એક રંગવિહીન પ્રવાહી ‘A’ માત્ર H અને O તત્ત્વો ધરાવે છે. તેને પ્રકાશમાં ખુલ્લું રાખતાં તે ધીમેથી વિઘટન પામે છે. તેને પ્રકાશની હાજરીમાં સંગ્રહ કરવા યુરિયા સાથે મિશ્ર કરી સ્થિરતા બક્ષવામાં આવે છે.
(i) Aનું શક્ય બંધારણ સૂચવો.
(ii) પ્રકાશની હાજરીમાં થતી તેની વિઘટન-પ્રક્રિયાનું રાસાયણિક સમીકરણ લખો.
ઉત્તર:
(i) રંગવિહીન પ્રવાહી A કે જેમાં માત્ર બે તત્ત્વો H અને O છે. તે પ્રકાશની હાજરીમાં વિઘટન પામે છે અને તેમાં યુરિયાનું મિશ્રણ કરતાં તે સ્થાયિતા પ્રાપ્ત કરે છે. તે હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડ છે. તેનું બંધારણ નીચે મુજબ છે :

પ્રશ્ન 7.
આલ્કલી ધાતુના એક આયનીય હાઇડ્રાઇડમાં નોંધપાત્ર સહસંયોજક લક્ષણ રહેલું છે અને તે ઓક્સિજન તથા ક્લોરિન પ્રત્યે લગભગ ઉદાસીન છે. આ અન્ય ઉપયોગી હાઇડ્રાઇડ સંયોજનોની બનાવટમાં વપરાય છે. આ હાઇડ્રાઇડનું સૂત્ર લખો. તેની Al₂Cl₆ સાથેની પ્રક્રિયા લખો.
ઉત્તર:
તે સંયોજન LiH છે. તે લિથિયમના નાના કદના કારણે સહસંયોજક સ્વભાવ ધરાવે છે. LiH ખૂબ જ સ્થાયી છે. આથી તે O₂ અને Cl₂ પ્રત્યે નિષ્ક્રિય છે. તે Al₂Cl₆ સાથે નીચેની પ્રક્રિયા આપે છે :
8LiH + Al₂Cl₆ → 2LiAlH₄ + 6LiCl

પ્રશ્ન 8.
સોડિયમ, ડાયહાઇડ્રોજન સાથે સંયોજાઈ સ્ફટિકમય આયનીય ઘન બનાવે છે. આ ઘન સ્વભાવે અબાષ્પશીલ અને અવાહક છે. તે પાણી સાથે ખૂબ જ ઉગ્ર રીતે પ્રક્રિયા કરી ડાયહાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે. આ સંયોજનનું સૂત્ર અને તેની પાણી સાથેની પ્રક્રિયા લખો. આ ઘન પદાર્થના પિગલિત સ્વરૂપનું વિદ્યુતવિભાજન કરતાં શું થશે ?
ઉત્તર:

• સોડિયમ ધાતુ હાઇડ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા કરી સોડિયમ હાઇડ્રાઇડ આપે છે.
  2Na + H₂ → 2Na⁺ + O^–
• તે પાણી સાથે ધડાકાભેર પ્રક્રિયા કરી H₂ વાયુ આપે છે.
  2NaH + 2H₂O → 2NaOH + 2H₂
• તે ઘન સ્વરૂપમાં વિદ્યુતનું વહન કરતોં નથી પણ પિગલિત સ્વરૂપનું વિદ્યુતવિભાજન કરતાં ઍનોડ પર H₂ વાયુ અને કૅથોડ પર Na ધાતુ આપે છે.