GSEB Solutions Class 12 Chemistry Important Questions Chapter 7 p-વિભાગનાં તત્ત્વો

Gujarat Board GSEB Class 12 Chemistry Important Questions Chapter 7 p-વિભાગનાં તત્ત્વો Important Questions and Answers.

GSEB Class 12 Chemistry Important Questions Chapter 7 p-વિભાગનાં તત્ત્વો

પ્રશ્ન 1.
15મા સમૂહના તત્ત્વો વિશે માહિતી આપો.
અથવા
સમૂહ 15નાં તત્ત્વો અને તેના પ્રાપ્તિસ્થાન જણાવો.
ઉત્તર:
15મા સમૂહનાં તત્ત્વો : નાઇટ્રોજન (N), ફૉસ્ફરસ (P), આર્સેનિક (As), એન્ટિમની (Sb), બિસ્મથ (Bi) અને મોસ્કોવિયમ (Mc)નો સમાવેશ થાય છે. જેમાં નાઇટ્રોજન અને ફૉસ્ફરસ અધાતુ તત્ત્વો, આર્સેનિક અને એન્ટિમની અર્ધધાતુઓ, બિસ્મથ અને મોસ્કોવિયમ વિશિષ્ટ ધાતુ છે.

પ્રશ્ન 2.
15મા સમૂહના તત્વોની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના, પરમાણ્વીય અને આણ્વીય ત્રિજ્યા, આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી તથા વિદ્યુતઋણતા અંગે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના : આ તત્ત્વોના સંયોજકતા કોષની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના ns²np³ છે. આ તત્ત્વોમાં s-કક્ષક સંપૂર્ણ ભરાયેલી હોય છે અને p-કક્ષકો અડધી ભરાયેલી હોય છે, જે તેમની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચનાને વધુ સ્થાયી બનાવે છે.
પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજ્યા : આ સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં સહસંયોજક અને આયનીય ત્રિજ્યાઓનાં કદમાં વધારો થાય છે. N શ્રી P તરફ જતાં તેની સહસંયોજક ત્રિજ્યામાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે.

જોકે As શ્રી Bi સુધી સહસંયોજક ત્રિજ્યામાં બહુ ઓછો વધારો જેવા મળે છે, જે ભારે સભ્યોમાં સંપૂર્ણ ભરાયેલી 4 અને -કક્ષકોની હાજરીના કારણે છે.

આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી : સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં આયનીકરણ એન્થાલ્પી પરમાણ્વીય કદમાં ક્રિમક વધારાના કારણે ઘટે છે. અર્ધભરાયેલી ઇ-ક્લોની ઇલેક્ટ્રોનીય રચનાની વિશેષ સ્થાયિતા અને નાના કદના કારણે સમૂહ 15ના તત્ત્વોની આયનીકરણ એન્થાલ્પી અનુવર્તી આવર્તીમાં રહેલ સમૂહ 14ના તત્ત્વોની આયનીકરણ એન્થાલ્પી કરતાં વધુ હોય છે. આયનીકરણ એન્થાલ્પીનો અપેક્ષિત ચઢતો ક્રમ નીચે મુજબ છે.
Δ_iH₁ < Δ_iH₂<Δ_iH₃
વિદ્યુતઋન્નતા : સામાન્ય રીતે સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતા પરમાણ્વીય કદ વધવાની સાથે વિદ્યુતઋણતાનું મૂલ્ય ઘટે છે. જોકે ભારે તત્ત્વોમાં આ તફાવત બહુ નથી.

પેટાપ્રશ્નઃ 15મા સમૂહના તત્ત્વોના પરમાણ્વીય અને ભૌતિક ગુણધર્મો જણાવો.
આ સમૂહના બધાં તત્ત્વો બહુપરમાણ્વીય છે. ડાયનાઈટ્રોજન દ્વિ-પરમાણ્વીય વાયુ છે, જ્યારે અન્ય બધા ઘન છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જઈએ તેમ ધાત્વીય ગુણ વધે છે. નાઇટ્રોજન અને ફૉસ્ફરસ અધાતુઓ, આર્સેનિક અને એન્ટિમની અર્ધધાતુઓ, બિસ્મથ અને મોસ્કોવિયમ વિશિષ્ટ ધાતુ છે. આનું કારણ આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં ઘટાડો અને પરમાણ્વીય કદમાં વધારો છે.

સામાન્ય રીતે સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો થાય છે પરંતુ ગલનબિંદુ આર્સેનિક સુધી વધે છે અને તેપછી બિસ્મથ સુધી ઘટે છે. નાઇટ્રોજન સિવાય બધાં જ તત્ત્વો અપરરૂપતા દર્શાવે છે.
અહીં 15મા સમૂહના તત્ત્વોના પરમાણ્વીય અને ભૌતિક ગુણધર્મો કોષ્ટકથી દર્શાવેલ છે.

નોંધ : “ a E^III એકલબંધ (E = તત્ત્વ); bE^3- cE³⁺, d સફેદ ફૉસ્ફરસ; ^e38.6 atm પર રાખોડી α-સ્વરૂપ; f ઊર્ધ્વતાપન તાપમાન; g 63 ^h તાપમાને રાખોડી α-સ્વરૂપ આણ્વીય N₂

પ્રશ્ન 3.
સમૂહ 15ના તત્ત્વોની ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાત્મકતામાં વલણો સમજાવો.
ઉત્તર:
આ તત્ત્વોની સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા -3, +3 અને +5 છે. કદ અને ધાત્વીય લક્ષજ્ઞ વધવાને કારણે સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં −3 ઑક્સિડેશન અવસ્થા પ્રદર્શિત કરવાની વૃત્તિમાં ઘટાડો જોવા મળે છે.
વાસ્તવમાં આ સમૂહનો છેલ્લો સભ્ય બિસ્મથ ભાગ્યે જ −3 ઑક્સિડેશન અવસ્થાવાળું કોઈ સંયોજન બનાવે છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં +5 ઑક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થાયિતા ઘટે છે. Bi(V)નું એકમાત્ર અતિ લાક્ષશિક સંયોજન BiF₅ છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં +5 ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થાયિતા ઘટે છે અને +3 અવસ્થાની સ્થાયિતા વધે છે. જ્યારે નાઇટ્રોજન, ઑક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા કરે છે ત્યારે નાઇટ્રોજન +5 ઑક્સિડેશન અવસ્થા ઉપરાંત +1, +2, +4 ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ પણ દર્શાવે છે.

જોકે નાઇટ્રોજન તત્ત્વ હેલોજન તત્ત્વો સાથે +5 ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવતા સંયોજનો બનાવતું નથી. કારણ કે નાઇટ્રોજન પાસે બીજા તત્ત્વોના ઇલેક્ટ્રૉનને સમાવીને બંધ બનાવવા માટે -કક હોતી નથી.
કેટલાક ઑક્સોઍસિડ સંયોજનોમાં ફૉસ્ફરસ પણ +1 અને +4 ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે. નાઇટ્રોજનના કિસ્સામાં, તેની +1 થી +4 સુધીની બધી ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓની વૃત્તિ ઍસિડ દ્રાવણમાં વિષમ પ્રમાણમાં હોય છે.
દા.ત., 3HNO₂ → HNO₃ + H₂ + 2NO

તેવી જ રીતે ફૉસ્ફરસની લગભગ બધી મધ્યવર્તી ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ બેઇઝ અને ઍસિડ બંનેમાં +5 અને –૩ ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં વિષમ પ્રમાલ્રમાં હોય છે. જોકે આર્સેનિક, એન્ટિમની અને બિસ્મથના કિસ્સામાં +3 ઑક્સિડેશન અવસ્થા વિષમ પ્રમાણનાં સાપેક્ષમાં બહુ વધારે સ્થાયી હોય છે. નાઇટ્રોજનમાં માત્ર 4 કક્ષકો જ બંધન માટે પ્રાપ્ય હોવાથી તેની મહત્તમ સંયોજકતા 4 સુધી મર્યાદિત રહે છે. ભારે તત્ત્વો તેમની બાહ્યતમ કોશમાં ખાલી ત-કક્ષકો ધરાવે છે કે જે બંધન (સહસંયોજકતા) માટે ઉપયોગી થઈ શકે છે અને તેથી તેમની સહસંયોજક્તા વિસ્તરે છે. જેમ કે PFP-₆ માં છે તેમ.

પ્રશ્ન 4.
નાઇટ્રોજન તત્ત્વના અનિયમિત ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:
નાઇટ્રોજનનો અણુ, દ્વિપરમાણ્વીય, N₂ ડાયનાઇટ્રોજન વાયુ તરીકે હોય છે.
અન્ય તત્ત્વો ઘન અને M₄ અણુ તરીકે હોય છે.
અપવાદ : બિસ્મથ એક પરમાણ્વીય છે.
નાઇટ્રોજન તત્ત્વ અપરરૂપો ધરાવતું નથી, પણ બાકીનાં તત્ત્વો અપરરૂપો ધરાવે છે.
નાઇટ્રોજન ટ્રાયૉક્સાઇડ (N₂O₃) અને નાઇટ્રોજન પેન્ટૉક્સાઇડ (N₂O₅) એક આણ્વીય છે, પશુ અન્ય તત્ત્વોના ટ્રાયૉક્સાઇડ અને પેન્ટૉક્સાઇડ હિઆવીય છે. દા.ત., P₄O₆, As₄O₆, P₄O₁₀, As₄O₁₀

નાઇટ્રોજન તત્ત્વનો ટ્રાયહાઇડ્રાઇડમાંથી (NH₃) ઝેરી નથી પણ અન્ય તત્ત્વોના ટ્રાયહાઇડ્રાઇડ ઝેરી છે. દા.ત., PH₃ (ફૉસ્ફીન), AsH₃ (આર્સિન)
નાઇટ્રોજન અધાતુ હોવાથી તેના ઑક્સાઇડ ઍસિડિક છે.
નાઇટ્રોજનના કેલાઇડમાં NF₃ સિવાયના વિસ્ફોટક છે. બાકીના તત્ત્વોના કેલાઇડ સ્થાપી છે.
નાઇટ્રોજન નાનું કદ અને ઊંચી વિદ્યુતઋણતા ધરાવે છે જેથી pπ-pπ બંધ બનાવી શકે છે.
– ઉદા., ડાયનાઇટ્રોજન વાયુ N ≡ N તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેમાં બે નાઇટ્રોજનની વચ્ચે ત્રિબંધમાં બે pπ-pπ બંધ છે.

15 મા સંમૂહનાં બાકીનાં તત્ત્વો pπ-pπ બંધ રચવાની વિશિષ્ટતા ધરાવતાં નથી. જેથી P-P, As-As અને Sb-Sb એલબંધ હોય છે. તે B1 ધાત્વિક બંધ ધરાવે છે.
નાઇટ્રોજન તત્ત્વની સંયોજકતા કક્ષામાં d-કક્ષકો પ્રાપ્ય નથી જેથી નાઇટ્રોજનની સાથે મહત્તમ 4 બંધ બને છે.

(N ની બંધન ક્ષમતા = 4) આથી નાઇટ્રોજન dπ-dπ બંધ રચી શકતું નથી.
15મા સમૂહનાં N સિવાયનાં તત્ત્વોની સંયોજકતા કક્ષામાં ત-કક્ષકો હાજર હોય છે, જેથી તેઓ dπ-pπ બંધ રચી શકે છે.

ઉદા., R₃P = O, R₃P = CH₂, જ્યાં R = આલ્ફાઇલ સમૂહ ઉદા., તત્ત્વો P અને As સંક્રાંતિ તત્ત્વોની સાથે dπ-pπ બંધ પણ બનાવે છે, જેમાં P(C₂ H₅])₃ અને As(C₆H₅)₃ લિગેન્ડ હોય છે.

પ્રશ્ન 5.
સમૂહ 15ના તત્ત્વોની હાઇડ્રોજન, ઑક્સિજન, હેલોજન તત્ત્વો અને ધાતુતત્ત્વો સાથેની પ્રક્રિયાની ચર્ચા કરો.
ઉત્તર:
હાઇડ્રોજન પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતા : સમૂહ 15ના બધાં તત્ત્વો EH₃ પ્રકારના હાઇડ્રાઇડ સંયોજનો બનાવે છે, જ્યાં E = N, P As, Sb અથવા Bi. આ હાઇડ્રાઇડ સંયોજનો તેમના ગુણધર્મોમાં નિયમિત ક્રમણ દર્શાવે છે.
સમૂહમાં NH₃ થી BiH₃ તરફ જતાં હાઇડ્રોઇડ સંયોજનોની સ્થાયિતા ઘટે છે પણ NH₃ થી BiH₃ તરફ જતાં રિડક્શનકર્તા તરીકેનો ગુણધર્મ વધે. બધાં હાઇડ્રાઇડ સંયોજનો પૈકી એમોનિયા એકમાત્ર મંદ રિડક્શનાં છે જ્યારે BiH₃ સૌથી વધુ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે.

નાઇટ્રોજનની ઊંચી વિદ્યુતઋણતા અને નાના કદના કારણે NH₃ ધન તેમજ પ્રવાહી અવસ્થામાં હાઇડ્રોજન બંધ બનાવે છે, આ કારણે NH₃ નું ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ PH₃ કરતાં ઊંચું હોય છે.
સમૂહ 15ના તત્ત્વોના હાઇડ્રાઇડ સંયોજનોના ગુષ્ણધર્મો કોષ્ટક મુજબ દર્શાવેલ છે.

ઑક્સિજન પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતા : આ બધાં તત્ત્વો બે પ્રકારના ઑક્સાઇડ સંયોજનો E₂O₃ અને E₂O₅ બનાવે છે.
તત્ત્વની ઊંચી ઑક્સિડેશન અવસ્થાવાળાના ઑક્સાઇડ, નીચી ઓક્સિડેશન અવસ્થાવાળા ઑક્સાઇડ કરતાં વધારે ઍસિડિક હોય છે.
દા.ત., N₂O > NO + N₂O₃ → NO₂ → N₂O₅
નટથ → ઍસિડિક ગુણ વધે → એસિડિક

એક જ સમૂહમાંના ઑક્સાઇડનો નીચે જતાં બેઝિક ગુન્ન વર્ષ અને ઍસિડિક ગુણ ઘટે છે. દા.ત., E₂O₃ પ્રકારના ઓક્સાઇડ નાઇટ્રોજન, ફૉસ્ફરસ : ઍસિડિક આર્સેનિક, એન્ટિમની : ઊભયધર્મી અને બિસ્મથ : બેઝિક હેલોજન સંયોજનો પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતા : આ તત્ત્વો કેલાઇડ સંયોજનોની બે શ્રેણીઓ EX₃ અને EX₅ બનાવવા માટે પ્રક્રિયા કરે છે.
Nમાં d-કક્ષકોની હાજરી નથી જેથી તે પેન્ટાકેલાઇડ EX₅ બનાવતો નથી.

ટ્રાયકેલાઇડના કરતાં પેન્ટાકેલાઇડ વધારે સહસંયોજક છે. આમ, થવાનું કારણ પેન્ટહેલાઇડ સંયોજનોમાં +5 ઑક્સિડેશન અવસ્થા હોય છે, જ્યારે ટ્રાયકેલાઇડ સંયોજનોમાં +3 ઑક્સિડેશન અવસ્થા હોય છે. જોકે +3 ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવતા તત્ત્વો કરતાં +5 ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવતા તત્ત્વોની ધ્રુવણક્ષમતા વધારે હોય છે. તેથી પેન્ટાઇલાઇડ સંયોજનોમાં સહસંયોજક લક્ષણ વધુ હોય છે.
N તત્ત્વ સિવાયનાં બધાં જ તત્ત્વોના ટ્રાયકેલાઇડ સંયોજનો સ્થાયી છે, જોકે Nનો એક ટ્રાયકેલાઇડ NF₃ સ્થાયી છે. BiF₃ સિવાય બધા જ ટ્રાયહેલાઇડ સંયોજનો સહસંયોજક છે.

ધાતુતત્ત્વો સાથેની પ્રક્રિયાની ચર્ચા : 15 મા સમૂહનાં તત્ત્વો, ધાતુતત્ત્વોની સાથે નીચેનાં સંયોજનો બનાવે છે :

આ બધામાં N, P As, Sb અને Bi ની ઑક્સિડેશન અવસ્થા (–૩) છે.

પ્રશ્ન 6.
ડાયનાઇટ્રોજન વાયુ બનાવવાની રીત, ઉપયોગો અને તેના ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:
ડાયનાઇટ્રોજન વાયુ બનાવવાની મુખ્ય ત્રણ રીતો છે જે નીચે મુજબ છે :
વ્યાપારી ધોરણે N₂:
હવાના પ્રવાહીકરણ અને પછી વિભાગીય નિસ્યંદન કરીને ડાયનાઇટ્રોજન વાયુ બનાવાય છે.

પ્રવાહી ઑક્સિજનનું ઉત્કલનબિંદુ વધારે (90 K) હોવાથી તે પાત્રમાં રહી જાય છે.

પ્રયોગશાળામાં ડાયનાઇટ્રોજન વાયુ બનાવવાની રીત :

આ પ્રક્રિયા થાય ત્યારે થોડા પ્રમાણમાં બનતી અશુદ્ધિઓ NO અને HNO₃ ને પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટ (K₂Cr₂O₇) ધરાવતા જલીય સલ્ફ્યુરિક ઍસિડમાંથી પસાર કરીને દૂર કરવામાં આવે છે.
એમોનિયમ ડાયક્રોમેટ (NH₄)ŻCr₂O₇ નું ઉષ્મીય વિઘટન કરીને પણ ડાયનાઇટ્રોજન વાયુ બનાવી શકાય છે.

અતિશુદ્ધ ડાયનાઇટ્રોજન ઃ સોડિયમ અથવા બેરિયમ એઝાઇડના ઉષ્મીય વિઘટનથી અતિશુદ્ધ ડાયનાઇટ્રોજન મળે છે.

ઉપયોગો :

• એમોનિયા અને નાઇટ્રોજન ધરાવતા અન્ય ઔદ્યોગિક રસાયોના ઉત્પાદનમાં થાય છે. દા.ત., કૅલ્શિયમ સાયનેમાઇડ,
• જયાં નિષ્ક્રિય વાતાવરણની જરૂરિયાત હોય ત્યાં તેનો ઉપયોગ થાય છે.
• પ્રવાહી ડાયનાઇટ્રોજનનો ઉપયોગ પ્રશીતક તરીકે જૈવિક પદાર્થો અને ખાદ્યપદાર્થોની જાળવણી માટે તથા ક્રાર્યોસર્જરીમાં થાય છે.
• હવામાંનો નિષ્ક્રિય નાઇટ્રોજન, ડાયઑક્સિજનની ક્રિયાશીલતા ઘટાડે છે, જેથી તે શ્વાસોચ્છ્વાસમાં ઉપયોગી બને છે.
• વિદ્યુતગોળામાં, નાઈટ્રિક ઍસિડની બનાવટમાં અને ક્રાર્યોસર્જરીમાં થાય છે.

પેટાપ્રશ્ન : ડાયનાઇટ્રોજન વાયુના ભૌતિક તેમજ રાસાયણિક ગુણધર્મો લખો.
ભૌતિક ગુણધર્મો :
“ડાયનાઇટ્રોજન રંગવિહીન, વાસવિહીન, સ્વાદવિહીન અને બિનઝેરી વાયુ છે.
તેનાં પરમાણુ બે સ્થાયી સમઘટકો : ¹⁴N અને ¹⁵N ધરાવે છે.
તે પાણીમાં ઘણી ઓછી દ્રાવ્યતા [273K તાપમાને અને 1 ભાર દબાણે 23,2 cm³ પ્રતિ લિટર પાી) અને નીચા ઠારબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ ધરાવે છે.
N ≡ N બંધની ઊંચી બંધન ઍન્થાલ્પીના કારણે ડાયનાઇટ્રોજન ઓરડાના તાપમાને વધુ નિષ્ક્રિય હોય છે. તાપમાનમાં વધારો કરતા પ્રતિક્રિયાત્મકતામાં ઝડપી વધારો થાય છે.
રાસાયણિક ગુણધર્મો : નાઇટ્રોજન વાયુ કેટલીક ધાતુઓ સાથે જોડાઈને મુખ્યત્વે આયનીય નાઇટ્રાઇડ સંયોજનો અને અધાતુઓ સાથે જોડાઈને સહસંયોજક નાઇટ્રાઇડ સંયોજનો આપે છે.

હેબર પ્રક્રમ : ડાયનાઇટ્રોજન વાયુની આશરે 773 K તાપમાને,
200 બાર દબાણે FeO ઉદ્દીપકની હાજરીમાં હાઇડ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા કરીને એમોનિયા બનાવે છે.

ડાયઑક્સિજન સાથે પ્રક્રિયા : ડાયનાઇટ્રોજન માત્ર ઊંચા તાપમાને (આશરે 2000 K) ડાયઑક્સિજન સાથે સંયોજાઈને નાઇટ્રિક ઓક્સાઇડ, NO બનાવે છે.

પ્રશ્ન 7.
એમોનિયા વાયુની બનાવટ, ગુણધર્મો અને ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર:
બનાવટ : એમોનિયા હવા અને જમીનમાં ઓછી માત્રામાં રહેલો હોય છે, જ્યાં તે નાઇટ્રોજનયુક્ત કાર્બનિક પદાર્થના સડવાથી બને છે. દા.ત., યૂરિયા
NH₂CONH₂ + 2H₂O → (NH₄)₂CO₃ ⇌ 2NH₃ + H₂O + CO₂
નાના પાયા પર એમોનિયા, એમોનિયમ ક્ષારોમાંથી મેળવાય છે, જેની કૉસ્ટિક સોડા અથવા કેલ્શિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ સાથે
પ્રક્રિયા કરવામાં આવે ત્યારે એમોનિયમ ક્ષાર વિઘટન પામે છે.
2NH₄Cl + Ca(OH₂) → 2NH₃ + 2H₂O + CaCl₂
(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH → 2NH₃ + 2H₂O + Na₂SO₄
મોટા પાયા પર એમોનિયાને હેબર પ્રક્રમ દ્વારા ઉત્પાદિત કરવામાં આવે છે.
N_2(g) + 3H_2(g) ⇌ 2NH_3(g) ;
Δ_fH^⊖ =-46.1 kJ mol^-1

લ-શૈટેલિય૨ના સિદ્ધાંત મુજબ ઊંચું દબાણ એમોનિયાના નિર્માણની તરફેણ કરે છે. એમોનિયાના ઉત્પાદન માટે અનુકૂળતમ પરિસ્થિતિઓ 200 × 10⁵ Pa (આશરે 200 atm) દબાણ, ~700 K તાપમાન અને થોડા પ્રમાણમાં K₂O અને Al₂O₃ યુક્ત આયર્ન ઑક્સાઇડ જેવા ઉદ્દીપકનો ઉપયોગ થાય છે, જેથી સંતુલન અવસ્થા પ્રાપ્ત કરવાનો વેગ વધારી શકાય છે.
અગાઉ આયર્ન ઉદ્દીપક તરીકે અને મોલિબ્ડેનમ પ્રવર્ધક (Promotor) તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતાં હતાં.

પેટાપ્રશ્ન : એમોનિયા વાયુના ભૌતિક તેમજ રાસાયણિક ગુણધર્મો જણાવો.
ભૌતિક ગુણધર્મો :
એમોનિયા તીવ્રવાસવાળો રંગવિહીન વાયુ છે.
તેના ઠારબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ અનુક્રમે 198.4K અને 239.7 K છે.

પાણીની જેમ ઘન અને પ્રવાહી અવસ્થાઓમાં તે હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે, જેના કારણે તેના ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુના મૂલ્યો તેના આણ્વીયદળના આધારે અપેક્ષિત મૂલ્યો કરતાં વધુ હોય છે.
એમોનિયા અણુ ત્રિકોન્નીય પિરામિડલ છે જેના શીર્ષ પર નાઇટ્રોજન પરમાણુ હોય છે. બંધારણમાં દર્શાવ્યા મુજબ તે ત્રણ બંધકારક ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મો અને એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મ ધરાવે છે.

રાસાયણિક ગુણધર્મો :
એમોનિયા વાયુ પાણીમાં વધુ દ્રાવ્ય હોય છે. OH^– આયનો બનવાના કારણે તેનું જલીય દ્રાવન્ન નિર્બળ બેઇઝ હોય છે.
NH_3(g) + H₂O_(l) ⇌ NH⁺_(aq) + OH^–_(aq)
એમોનિયા વાયુનું જલીય દ્રાવણ ઍસિડ સાથે એમોનિયમ સાર આપે છે.
NH_3(aq) + HCl_(aq) → NH₄Cl_(aq) + H₂O_(l)
એક નિર્બળ બેઇઝ તરીકે કે ઘણી ધાતુઓના ક્ષારના દ્રાવણોમાંથી તેમના હાઇડ્રોક્સાઇડ સંયોજનોને અવક્ષેપિત કરે છે.

એમોનિયા અણુના નાઇટ્રોજન પરમાણુ પર અબંધકારક ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મની હાજરી તેને લુઇસ બેઇઝ બનાવે છે. તે ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મનું દાન કરે છે અને ધાતુઆયનો સાથે બંધ બનાવે છે.

પેટાપ્રશ્ર્વ : એમોનિયા વાયુના ઉપયોગો જણાવો.
ઉપયોગો : એમોનિયાનો ઉપયોગ નાઇટ્રોજનયુક્ત જુદા-જુદા ખાતરોના ઉત્પાદનમાં (ઉદા., એમોનિયમ નાઇટ્રેટ, યૂરિયા, એમોનિયમ ફોસ્ફેટ અને એમોનિયમ સલ્ફેટ) તથા નાઇટ્રોજનયુક્ત કેટલાક અકાર્બનિક સંયોજનોના ઉત્પાદનમાં થાય છે, જેમાં નાઇટ્રિક ઍસિડ સૌથી અગત્યનો છે.
પ્રવાહી એોનિયા પ્રશીતક તરીકે પણ ઉપયોગી થાય છે.

પ્રશ્ન 8.
નાઇટ્રોજનના ઑક્સાઇડ કેટલાં છે ? (i) દરેકના નામ, સૂત્ર (ii) ઑક્સિડેશન અવસ્થા (iii) બનાવટની પદ્ધતિ અને (iv) ભૌતિક સ્થિતિ અને રાસાયણિક સ્વભાવ કોષ્ટકમાં દર્શાવો.
ઉત્તર:

પ્રશ્ન 9.
નાઇટ્રોજનના ઑક્સાઇડ સંયોજનના લુઈસબિંદુ નિરૂપિત સસ્પંદન બંધારણો આપો અને તેમનાં આકાર તથા બંધ પ્રાયલો અંગે માહિતી આપો.
ઉત્તર:

પ્રશ્ન 10.
નાઇટ્રિક ઍસિડની બનાવટ, ગુણધર્મો અને ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર:
પ્રયોગશાળાની પદ્ધતિ : પ્રયોગશાળામાં કાચની વક્રનળીમાં
KNO અથવા NaNO₃ અને સાંદ્ર H₂SO₄ ને ગરમ કરીને નાઇટ્રિક એસિડ બનાવવામાં આવે છે.
NaNO₃ + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HNO₃
સ્વાલ્ડ પ્રક્રમ : એમોનિયા વાયુનું વાતાવરણીય ઑક્સિજન દ્વારા ઉદ્દીપકીય ઑક્સિડેશન કરીને ઑસ્વાલ્ડ પદ્ધતિથી મોટા પાયે ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે.

આ રીતે ઉત્પન્ન થયેલ નાઈટ્રિક ઑક્સાઈડ, ઑક્સિજન સાથે જોડાઈને NO₂ આપે છે,
2NO_(g) + O_2(g) ⇌ 2NO_(2g) ઉત્પન્ન થયેલ નાઇટ્રોજન ડાયૉક્સાઇડ પાણીમાં દ્રાવ્ય થઈને HNO₃ બનાવે છે.
3NO_2(g) + H₂O_(l) → 2HNO_3(aq) + NO_(g)
ઉત્પન્ન થયેલ NOનું પુનઃચક્રણ (recycle) થાય છે અને જલીય HNO₃ ને નિસ્યંદન દ્વારા દળથી આશરે 68% સુધી સાંદ્ર બનાવી શકાય છે.
ત્યારબાદ સાંદ્ર H₂SO₄ સાથે નિર્જળીકરણ દ્વારા તેને 98% સુધી સાંદ્ર બનાવી શકાય છે.

ભૌતિક ગુણધર્મો :
નાઇટ્રિક ઍસિડ રંગવિહીન પ્રવાહી છે.
તેના ઠારબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ અનુક્રમે 231.4K અને 355.6 K છે.
પ્રયોગશાળા કક્ષાનો નાઇટ્રિક ઍસિડ દળથી આશરે 68 % HNO₃ ધરાવે છે. તેની વિશિષ્ટ ઘનતા 1,504 છે.
વાયુ અવસ્થામાં HNO₃ બંધારણમાં દર્શાવ્યા મુજબ સમતલીય અશ્રુ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

રાસાયણિક ગુણધર્મો : જલીય દ્રાવણમાં નાઈટ્રિક ઍસિડ, હાઈડ્રોનિયમ અને નાઇટ્રેટ આયનો આપીને પ્રબળ ઍસિડ તરીકે વર્તે છે.
HNO_3(aq) + H₂O_(l) → H₃O⁺_(aq) + NO^–_3(aq)
સાંદ્ર નાઇટ્રિક ઍસિડ પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા છે અને તે ગોલ્ડ અને પ્લેટિનમ જેવી ઉમદા ધાતુઓ સિવાયની મોટાભાગની ધાતુઓ પર હુમલો કરે છે,
3Cu + 8HNO₃ (મંદ) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O
Cu + 4HNO₃ (સાંદ્ર) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
ઝિંક મંદ નાઈટ્રિક ઍસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને N₂O બનાવે છે અને સાંદ્ર ઍસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને NO₂ બનાવે છે.
4Zn + 10HNO₃(મંદ) → 4Zn(NO₃)₂ + 5H₂O + N₂O
Zn + 4HNO₃ (સાંદ્ર) → Zn(NO₃)₂ + 2H₂O + 2NO₂
Cr અને Al જેવી ધાતુઓ સાંદ્ર નાઇટ્રિક ઍસિડમાં દ્રાવ્ય થતી નથી કારણ કે તેમની સપાટી પર ઓક્સાઇડનું નિષ્ક્રિય સ્તર બની જાય છે.
સાંદ્ર નાઈટ્રિક ઍસિડ અધાતુઓ અને તેમના સંયોજનોનું પણ ઑક્સિડેશન કરે છે. આયોડિન અોડિક ઍસિડમાં, કાર્બન કાર્બનડાયૉક્સાઇડમાં, સલ્ફર H₂SO₄ માં અને ફૉસ્ફરસ ફૉસ્ફોરિક ઍસિડમાં ઑક્સિડેશન પામે છે.

I₂ + 10HNO₃ → 2HIO₃ + 10NO₂ + 4H₂O
C + 4HNO₃ → CO₂ + 2H₂O + 4NO₂
S₈ + 48HNO₃ → 8H₂SO₄ + 48NO₂ + 16H₂O
P₄ + 20HNO₃ → 4H₃PO₄ + 20NO₂ + 4H₂O
પેટાપ્રશ્ર્વ : કથ્થાઈ વલય કસોટી વર્ણવો.
નાઇટ્રેટ માટેની પ્રચલિત કથ્થાઈ વલય કસોટી નાઇટ્રેટનું નાઇટ્રિક ઑક્સાઇડમાં રિડક્શન કરવાથી Fe2+ની ક્ષમતા પર આધારિત હોય છે, જે F!”+ સાથે પ્રક્રિયા કરીને કથ્થાઈ રંગનું સંકીર્ણ બનાવે છે.
આ કસોટી સામાન્ય રીતે નાઇટ્રેટ આયન ધરાવતા જલીય દ્વાવણમાં મંદ ફેરસ સલ્ફેટનું દ્રાવણ ઉમેર્યા બાદ તેમાં કસનળીની દીવાલને અડકીને સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ ઉમેરીને કરવામાં આવે છે.
દ્રાવણ અને સલ્ફ્યુરિક ઍસિડના સ્તરો વચ્ચે આંતરપૃષ્ઠ પર જોવા મળતું કથ્થાઈ વલય (brown ring) દ્રાવણમાં નાઇટ્રેટ આયનની હાજરી સૂચવે છે.

ઉપયોગો : નાઇટ્રિક એસિડનો મુખ્ય ઉપયોગ ખાતરો માટે એમોનિયમ નાઇટ્રેટ અને વિસ્ફોટકો તથા પાયોટેકનિક્સમાં ઉપયોગી થતા અન્ય નાઇટ્રેટ સંયોજનોના ઉત્પાદનમાં થાય છે. તે નાઇટ્રોગ્લિસરીન, ટ્રાયનાઇટ્રોટોલ્યુઇન અને અન્ય કાર્બનિક નાઇટ્રો સંયોજનોની બનાવટમાં ઉપયોગી છે, તે સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ઍસિડ ઉપચારમાં, ધાતુઓના નિક્ષારણમાં અને રૉકેટ બળતણોમાં ઑક્સિડેશનાં તરીકે વપરાય છે.

પ્રશ્ન 11.
ફૉસ્ફરસના પરરૂપી વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
ફૉસ્ફરસ અનેક અપરૂપોમાં મળી આવે છે, તે પૈકીના સફેદ, ભાવ અને કાળા કોસ અગત્યના છે.
(a) સનંદ ફ્રાંસ : ઔદ્યોગિક સંશ્લેષાથી બનાવાય છે. તે એક પાભાસ સફેદ મી જેવો ધન પદાર્થ છે.
તે ઝેરી, પાણીમાં અદ્રાવ્ય પણ કાર્બન ડાયસલ્ફાઇડમાં દ્રાવ્ય હોય છે અને અંધારામાં દીપ્ત (glow) થાય છે.
તે નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં ઊકળતા NaOHમાં દ્રાવ્ય થઈને PH₃ બનાવે છે.
P₄ + 3NaOH + 3H₂O → PH₃ + 3NaH₂PO₂ (સોડિયમ હાઇપોફોસ્ફાઇટ)
જ્યાં માત્ર 60॰ ખૂણાઓ છે તેવા P₄ અન્નુમાં કોણીય તાલના કારણે સફેદ ફૉસ્ફરસ ઓછો સ્થાયી છે માટે તે સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં
અન્ય ધન અવસ્થાઓ કરતાં વધુ પ્રતિક્રિયાત્મક છે. તે હવામાં ઝડપથી આગ પકડીને P₄O₁₀ નો ઘટ્ટ સફેદ ધુમાડો ઉત્પન્ન કરે છે.
P₄ + 5O₂ → P₄O₁₀

આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ તે અનોખો સમચતુલકીય P₄ અણુ ધરાવે છે.

(b) લાલ ફૉસ્ફરસ : સફેદ ફૉસ્ફરસને કેટલાક દિવસો સુધી નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં 573 K તાપમાને ગરમ કરવાથી લાલ ફૉસ્ફરસ મળે છે.
લાલ ફૉસ્ફરસ લોખંડ જેવો રાખોડી ચળકાટ ધરાવે છે.
તે વાસવિહીન, બિનઝેરી તથા પાણી અને કાર્બન ડાયસલ્ફાઇડમાં અદ્રાવ્ય હોય છે.
તે રાસાયણિક રીતે સફેદ ફૉસ્ફરસ કરતાં ઘણો ઓછો પ્રતિક્રિયાત્મક હોય છે અને અંધારામાં દીપ્ત પામતો નથી.
તે પોલિમેરિક છે.

આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ સમચતુષ્કલકીય P₄ અણુઓ એક્બીજા જોડે જોડાઈને શૃંખલા સ્વરૂપે હોય છે,
(c) β – કાળો ફૉસ્ફરસ : જ્યારે લાલ ફૉસ્ફરસને ઊંચા દબાણે ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે બે સ્વરૂપો -કાળો ફૉસ્ફરસ અને β-કાળો ફૉસ્ફરસ બને છે.
α – કાળો ફૉસ્ફરસ : જ્યારે બંધ નળીમાં લાલ ફૉસ્ફરસને 803 K તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે, ત્યારે -કાળો ફૉસ્ફરસ બને છે. તેને હવામાં ઊર્ધ્વપાતિત કરી શકાય છે તથા તેના સ્ફટિકો અપારદર્શક મોૌક્લિનિક (એકનતાક્ષ) અથવા રોમ્બોઇલ (ત્રિસમનતાક્ષ) હોય છે. તે હવામાં ઑક્સિડેશન પામતા નથી. β-કાળો ફૉસ્ફરસ : સફેદ ફૉસ્ફરસને 473 K તાપમાને અને ઊંચા દબાણે ગરમ કરીને β કાળો ફૉસ્ફરસ બનાવવામાં આવે છે. તે હવામાં 673 K તાપમાન સુધી બળતો નથી.

પ્રશ્ન 12.
ફોસ્ફીનની બનાવટ, ગુણધર્મો અને ઉપયોગો લખો.
ઉત્તર:
બનાવટ : કૅલ્શિયમ ફોસ્ફાઇડની પાણી અથવા મંદ HCl સાથેની પ્રક્રિયાથી ફોસ્ફીન બનાવવામાં આવે છે.
Ca₃P₂ + 6H₂O → 3Ca(OH)₂ + 2PH₃
Ca₃P ₂ + 6HCl → 3CaCl₂ + 2PH₃
પ્રયોગશાળામાં CO₂ ના નિષ્ક્રિય વાતાવરણમાં સફેદ ફૉસ્ફરસને સાંદ્ર NaOH સાથે ગરમ કરીને ફોસ્ફીન બનાવાય છે.
P₄ + 3NaOH + 3H₂O → PH₃ + 3NaH₂PO₂ (સોડિયમ હાયપોફૉસ્ફાઇટ)
જયારે તે શુદ્ધ અવસ્થામાં હોય, ત્યારે તે અજવલનશીલ હોય છે, પરંતુ P₂H₄ અથવા P₄ બાષ્પની હાજરીમાં તે જ્વલનશીલ બને છે.
અશુદ્ધિઓમાંથી શુદ્ધ કરવા માટે તેને HIમાં અવશોષિત કરવામાં આવે છે, જેથી ફૉસ્ફોનિયમ આયોડાઇડ (PH₄I) બને છે. જેની KOI સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી ફોસ્ફીન બને છે.
PH₄I + KOH → I + H₂O + PH₃

ભૌતિક ગુણધર્મો :
તે સડેલી માછલી જેવી વાસવાળો રંગવિહીન અને અતિઝેરી વાયુ છે.
તે HNO₃, Cl₂ અને Br₂, જેવા ઓક્સિડેશનકર્તાઓની બાષ્પની અલ્પમાત્રાના સંપર્કમાં આવવાથી વિસ્ફોટિત થાય છે. તે પાણીમાં અલ્પપ્રમાણમાં દ્રાવ્ય હોય છે.
PH₃ નું પાણીમાં દ્રાવણ પ્રકાશની હાજરીમાં લાલ ફૉસ્ફરસ અને H₂ બનાવે છે.
રાસાયણિક ગુણધર્મો : જ્યારે ફોસ્ફીનને કૉપર સલ્ફેટ અથવા મરક્યુરિક ક્લોરાઇડ દ્રાવણમાં અવશોષવામાં આવે ત્યારે અનુવર્તી ફૉસ્ફાઇડ સંયોજનો બને છે.
3CuSO₄ + 2PH₃ → Cu₃P₂ + 3H₂SO₄
3HgCl₂ + 2PH₃ → Hg₃P₂+ 6HCl
ફોસ્ફીન નિર્બળ બેઇઝ છે અને એમોનિયાની જેમ ઍસિડ સંયોજનો સાથે ફૉસ્ફોનિયમ બ્રોમાઇડ બનાવે છે.
ઉદા., PH₃ + HBr → PH₄Br

ઉપયોગો :

• ફોસ્ફીનના સ્વયંસ્ફુરિત દહનનો તનિકી રીતે ઉપયોગ હોલ્મ સિગ્નલોમાં થાય છે.
• કૅલ્શિયમ કાર્બાઇડ અને કૅલ્શિયમ ફોસ્ફાઇડના પાત્રોને છિદ્રિત કરીને સમુદ્રમાં ફેંકવામાં આવે છે, જ્યારે તેમાંથી ઉત્પન્ન થતો વાયુ સળગે છે, ત્યારે તે સિગ્નલ તરીકે કાર્ય કરે છે.
• તે ધૂમ્ર પડદા (smoke screens) તરીકે પણ ઉપયોગી છે.

પ્રશ્ન 13.
ફૉસ્ફરસ ટ્રાયક્લોરાઇડની બનાવટ અને તેના રાસાયણિક ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:
બનાવટ : ગરમ કરેલા સફેદ ફૉસ્ફરસ પર શુષ્ક ક્લોરિન પસાર કરવાથી ફોસ્ફરસ ટ્રાયક્લોરાઇડ મળે છે.
P₄ + 6Cl₂ → 4PCl₃
સફેદ ફૉસ્ફરસ સાથેની થાર્યાનિલ ક્લોરાઇડની પ્રક્રિયાથી પણ ફૉસ્ફરસ ટ્રાયક્લોરાઇડ મેળવી શકાય છે.
P₄ + 8SOCl₂ → 4PCl₃ + 4SO₂ + 2S₂Cl₂

રાસાયણિક ગુણધર્મો :
તે રંગવિહીન શૈલી પ્રવાહી છે અને ભેજની હાજરીમાં તે જળવિભાજન પામે છે.
PCl₃ + 3H₂O → H₃PO₃ + 3HCl
તે −OH સમૂહ ધરાવતા કાર્બનિક સંયોજનો જેવા કે CH₃COOH, C₂H₅OH સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
3CH₃COOH + PCl₃ → 3CH₃COCl + H₃PO₃
3C₂H₅OH + PCl₃ → 3C₂H₅Cl + H₃PO₃

પ્રશ્ન 14.
ફૉસ્ફરસ પેન્ટાક્લોરાઇડની બનાવટ અને તેના રાસાયણિક ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:
બનાવટ : સફેદ ફૉસ્ફરસની વધુ પડતા શુષ્ક ક્લોરિન સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા ફૉસ્ફરસ પેન્ટાક્લોરાઇડ બનાવવામાં આવે છે.
P₄ + 10Cl₂ → 4PCl₅
SO₂ Cl₂ ની ફૉસ્ફરસ સાથેની પ્રક્રિયાથી પણ તે બનાવાય છે.
P₄ + 10SO₂Cl₂ → 4PCl₅ + 10SO₂

રાસાયણિક ગુણધર્મો :
PCl₅ પીળાશ પડતો સફેદ પાઉડર છે અને ભેજવાળી હવામાં તે POCl₃ માં જળવિભાજન પામે છે અને અંતે ફૉસ્ફોરિક એસિડમાં રૂપાંતર પામે છે.
PCl₅ + H₂O → POCl₃ + 2HCI
POCl₃ + 3H₂O → H₃PO₄ + 3HCl
જ્યારે તેને ગરમ કરવામાં આવે છે ત્યારે તે ઊર્ધ્વપાતન પામે છે, પરંતુ વધારે ગરમ કરવાથી તે વિઘટન પામે છે.

તે -OH સમૂહ ધરાવતા કાર્બનિક સંયોજનો સાથે પ્રક્રિયા કરી તેમને ક્લોરો વ્યુત્પન્નોમાં પરિવર્તિત કરે છે.
C₂H₅OH + PCl₅ → C₂H₅Cl + POCl₃ + HCl
CH₃COOH + PCl₅ → CH₃COCl + POCl₃ + HCl
સૂક્ષ્મ વિભાજિત ધાતુઓને PCl₅ સાથે ગરમ કરવાથી અનુવર્તી ક્લોરાઇડ સંયોજનો બને છે.
2Ag + PCl₅ → 2AgCl + PCl₃
Sn + 2PCl₅ → SnCl₄ + 2PCl₃

પ્રશ્ન 15.
PCl₅ અને PCl₃ નાં બંધારણોનો ભેદ સ્પષ્ટ કરો.
ઉત્તર:

પ્રશ્ન 16.
ફૉસ્ફરસના ભિન્ન ઑક્સોઍસિડ સંયોજનોના બંધારણ દોરી, તેમાં ફૉસ્ફરસની ઑક્સિડેશન અવસ્થા, લાક્ષણિક બંધો અને તેમની સંખ્યા સહિત દર્શાવો.
ઉત્તર:
ફૉસ્ફરસન્ના ઑક્સોઍસિડ સંયોજનોના બંધારણ તથા સૂત્ર નીચે કોષ્ટક સ્વરૂપે દર્શાવેલ છે.

પ્રશ્ન 17.
સમૂહ 16ના તત્ત્વો વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
આવર્તકોષ્ટકના સમુહ 16માં ઓક્સિજન, સલ્ફર, સેલેનિયમ, ટેલુરિયમ, પોલોનિયમ અને લિવરમોરિયમ તત્ત્વોનો સમાવેશ થાય છે.
કેટલીક વાર આ સમૂહ ચાલ્કોજન સમૂહ તરીકે ઓળખાય છે. આ નામ પિત્તળ માટે ગ્રીક ભાષાના શબ્દથી શ્રુત્પિત થયેલ છે. પૃથ્વી પર બધા તત્ત્વોમાં ઑક્સિજન સૌથી વધુ પ્રચુરતામાં પ્રાપ્ત થાય છે. પૃથ્વીના પોપડાના દળનો લગભગ 46.6% ભાગ ઑક્સિજન દ્વારા બને છે. શુષ્ક હવામાં કદથી 20.946% ઑક્સિજન રહેલો હોય છે.

જોકે પૃથ્વીના પોપડામાં સલ્ફરની પ્રચુરતા માત્ર 0.03 – 0.1% હોય છે. સંયોજિત સ્વરૂપમાં સલ્ફર મુખ્યત્વે સલ્ફેટ સંયોજનો તરીકે જેવા કે જિપ્સમ CaSO₄ · 2H₂O, ઇપ્સમ સોલ્ટ MgSO₄. 7H₂O, બેરાઇટ BaSO₄ અને સલ્ફાઇડ સંયોજનો તરીકે જેવા કે શૈલિના PbS, ઝિંક બ્લેન્ડ ZnS, કૉપર પાઇરાઇટ્સ CuFeS₂ અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

જ્વાળામુખીમાં સલ્ફરની અલ્પમાત્રા હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ સ્વરૂપે હોય છે. કાર્બનિક પદાર્થો જેવા કે ઈંડાં, પ્રોટીન, લસા, ડુંગળી, રાઈ, વાળ અને ઊન સલ્ફર ધરાવે છે. સલ્ફાઇડ ખનીજેમાં સેલેનિયમ અને ટેલુરિયમ પણ ધાતુ સેલેનાઇડ સંયોજનો અને ધાતુ ટેલુરાઇડ સંયોજનો તરીકે મળી આવે છે.

કુદરતમાં થોરિયમ અને યુરેનિયમ ખનીજોની ક્ષતિ નીપજ તરીકે પોલોનિયમ મળી આવે છે. લિવરમોરિયમ એક સાંશ્લેષિત રેડિયોસક્રિય તત્ત્વ છે. તેની સંજ્ઞા Lv, પરમાણ્વીય ક્રમાંક 116, પરમાણ્વીય દળ 292 અને ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના [Rn] 5f¹⁴6d¹⁰7s²7p⁴ છે.
તેનું ઉત્પાદન ખૂબ જ ઓછા પ્રમાણમાં થાય છે અને તે ખૂબ ટૂંકી અર્ધઆયુષ્ય સમય (માત્ર એક સેકન્ડનો નાનો ભાગ) ધરાવે છે. આ બાબત LV ના ગુણધર્મોના અભ્યાસની મર્યાદા બાંધે છે.

પ્રશ્ન 18.
સમૂહ 16ના તત્ત્વોની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના તથા પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજ્યા વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના : સમૂહ 16ના તત્ત્વોની બાહ્યતમ કોશમાં છ ઇલેક્ટ્રૉન રહેલા હોય છે અને તેમની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનીય રચના ns² np⁴ છે. પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજયા : સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં કોશની સંખ્યામાં વધારો થવાથી પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજ્યા વધે છે. જોકે અપવાદરૂપે ઑક્સિજન પરમાળુનું કદ નાનું હોય છે.

પ્રશ્ન 19.
સમૂહ 16ના તત્ત્વોની આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી, ઇલેક્ટ્રૉન- પ્રાપ્તિ ઍન્થાલ્પી અને વિદ્યુતઋણતા વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી : સમૂહમાં નીચેની તરફ જતાં આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી ઘટે છે. તેનું કારણ કદમાં થતો વધારો છે. આ સમૂહનાં તત્ત્વોની આયનીકરણ એન્થાલ્પીનું મૂલ્ય સમૂહ 15ના અનુવર્તી આવર્તનાં તત્ત્વોની સરખામણીમાં ઓછું હોય છે. આમ થવાનું કારણ સમૂહ 15ના તત્ત્વો અર્થપૂર્ણ ભરાયેલી p-કક્ષકોવાળી વિશેષ સ્થાયી ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના ધરાવે છે.

ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ ઍન્થાલ્પી : ઓક્સિજનના સુબહ સ્વભાવના કારણે તેની ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ ઍન્થાલ્પી સલ્ફર કરતાં ઓછી ઋણ હોય છે. જોકે સલ્ફરથી પોલોનિયમ સુધી ફરીથી તેના મૂલ્યો ઓછા ઋણ થતા જાય છે.
વિદ્યુતઋણતા : બધાં તત્ત્વોમાં ફ્લોરિન તત્ત્વ પછી ઓક્સિજન તત્ત્વની વિદ્યુતઋૠતા સૌથી વધુ છે. સમૂહમાં પરમાણ્વીયક્રમાંક વધવાની સાથે વિદ્યુતઋણતામાં ઘટાડો થતો જાય છે. આ દર્શાવે છે કે ઑક્સિજનથી પોલોનિયમ સુધી ધાત્વીય લક્ષણ વધે છે.

પ્રશ્ન 20.
સમૂહ 16ના તત્ત્વોના ભૌતિક ગુણધર્મો વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
સમૂહ 16ના તત્ત્વો પૈકી ઑક્સિજન અને સલ્ફર અધાતુઓ, સેલેનિયમ અને ટેલેરિયમ અર્ધધાતુઓ, જ્યારે પોલોનિયમ ધાતુ છે. પોલોનિયમ રેડિયોસક્રિય છે અને ટૂંકું આયુષ્ય ધરાવે છે. (અર્ધઆયુષ્ય 13.8 દિવસ). આ બધાં તત્ત્વો અપરરૂપતા દર્શાવે છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં પરમાણ્વીયક્રમાંક વધવાની સાથે ગલન અને ઉત્કલનબિંદુઓ વધે છે.
ઑક્સિજન અને સલ્ફરના ગલન અને ઉત્કલનબિંદુઓ વચ્ચેના મોટા તફાવતને તેમની પરમાણુકતા આધારે સમજાવી શકાય છે. ઑક્સિજન દ્વિ-પરમાણ્વીય અણુ (O₂) તરીકે જ્યારે સલ્ફર બહુપરમાણ્વીય અણુ (S) તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 21.
સમૂહ 16ના તત્ત્વોની ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાત્મકત્તામાં વલણ સમજાવો.
ઉત્તર:
સમૂહ 16ના તત્ત્વો અનેક ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ પ્રદર્શિત કરે છે. (–2) ઓક્સિડેશન અવસ્થાનું સ્થાયિત્વ સમૂહમાં નીચેની તરફ જતાં ઘટે છે. પોલોનિયમ ભાગ્યે જ (–2) ઑક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે.

ઑક્સિજનની ઘણી ઊંચી વિદ્યુતઋણતાના કારણે તે OF₂ સિવાયના સંયોજનોમાં માત્ર ઋણ ઑક્સિડેશન અવસ્થા (–2) દર્શાવે છે. OF₂ માં તેની ઑક્સિડેશન અવસ્થા (+2) હોય છે. સમૂહનાં અન્ય તત્ત્વો +2, +4, +6 ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે, પરંતુ 4 અને +6 વધુ સામાન્ય છે.

સલ્ફર, સેલેનિયમ અને ટેલુરિયમ સામાન્ય રીતે ઓક્સિજન સાથેના તેમના સંયોજનોમાં +4 ઑક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે અને ફ્લોરિન સાથેના સંયોજનોમાં +6 ઑક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે.

સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં +6 ઑક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થાયિતા ઘટે છે અને +4 ઑક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થાયિતા વધે છે. +4 અને +6 ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં બંધન પ્રાથમિક રીતે સહસંયોજક હોય છે.

પ્રશ્ન 22.
ટૂંક નોંધ: ઑક્સિજનની અનિયમિત વર્તણૂક
ઉત્તર:
દ્વિતીય આવર્તમાં રહેલા p-વિભાગના અન્ય સભ્યોની જેમ ઑક્સિજનની અનિયમિત વર્તણૂક તેના નાના કદ અને ઊંચી વિદ્યુતઋણતાના કારણે હોય છે. નાના કદ અને ઊંચી વિદ્યુતઋણતાની અસરોનું એક વિશિષ્ટ ઉદાહરણ પાણીમાં પ્રબળ હાઇડ્રોજનબંધની હાજરી છે, જે H₂ Sમાં જોવા મળતો નથી. ઑક્સિજનમાં ત-કક્ષકોની ગેરહાજરીના કારણે તેની સહસંયોજકતા 4 સુધી મર્યાદિત હોય છે અને વ્યવહારમાં તે ક્યારેક જ 2થી વધુ હોય છે. બીજી તરફ સમૂહના અન્ય તત્ત્વોના કિસ્સામાં સંયોજકતા કોશોનું વિસ્તરણ થઈ શકે છે અને સંહસંયોજક્તા તથી વધુ હોય છે.

પ્રશ્ન 23.
સમૂહ 16ના તત્ત્વોના રાસાયણિક ગુણધર્મોની ચર્ચા કરો.
અથવા
સમૂહ 16ના તત્ત્વોની હાઇડ્રોજન, ઑક્સિજન અને હેલોજન સાથેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા જણાવો.
ઉત્તર:
(i) હાઇડ્રોજન સાથેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા : સમૂહ 16ના તત્ત્વો H₂E (E = O, S, Se, Te, Po) પ્રકારના હાઇડ્રાઇડ સંયોજનો બનાવે છે.
તેમના ઍસિડિક લક્ષવ્ર H₂Oથી H₂Te તરફ જતા વધે છે. ઍસિડિક લક્ષણમાં થતા વધારાને સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં H−E બંધના વિયોજન માટેની બંધન એન્થાલ્પીમાં થતા ઘટાડા દ્વારા સમજાવી શકાય.

સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં H−E બંધની વિયોજન ઍન્થાલ્પીમાં થતા ઘટાડાના કારણે હાઇડ્રાઇડ સંયોજનોની તાપીય સ્થાયિતામાં H₂Oથી H₂Po તરફ જતાં ઘટાડો થાય છે. પાણી સિવાયના બધા હાઇડ્રાઇડ સંયોજનો રિડક્શનકર્તા ગુણધર્મ ધરાવે છે અને આ લક્ષણ H₂Sથી H₂Te તરફ વધતું જાય છે.

(ii) ઑક્સિજન સાથેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા : આ બધા તત્ત્વો EO₂ અને EO₃ પ્રકારના ઑક્સાઇડ સંયોજનો બનાવે છે, જ્યાં E = S, Se, Te અથવા P. ઓઝોન (O₃) અને સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડ (SO₂) વાયુ સ્વરૂપે હોય છે, જ્યારે સેલેનિયમ ડાયૉક્સાઇડ (SeO₂) ઘન સ્વરૂપે હોય છે.
ડાયૉક્સાઇડનો રિડક્શનકર્તા ગુળધર્મ SO₂થી TeO₂ તરફ ઘટે છે, SO₂ રિડક્શનકર્તા છે. જ્યારે TeO₂ ઑક્સિડેશનકર્તા છે.
સલ્ફર, સેલેનિયમ અને ટેલેરિયમ પણ EO₂ પ્રકારના ઓક્સાઇડ સંયોજનો ઉપરાંત EO₃ પ્રકારના ઑક્સાઇડ સંયોજનો (SO₃, SeO₃, TeO₃) બનાવે છે. બન્ને પ્રકારના ઑક્સાઇડ સંયોજનો સ્વભાવે ઍસિડિક હોય છે.

(iii) હેલોજન તત્ત્વો પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતા ઃ સમૂહ 16ના તત્ત્વો મોટી સંખ્યામાં EX₆, EX₄ અને EX₂ પ્રકારના હેલાઇડ સંયોજનો બનાવે છે, જ્યાં E આ સમૂહનું તત્ત્વ છે અને X હેલોજન તત્ત્વ છે.

હેલાઇડ સંયોજનોની સ્થાયિતાનો ઊતરતો ક્રમ :
F^– > Cl^– > Br^– > I^–
હેક્ઝાકેલાઇડ સંયોજનો પૈકી માત્ર હેક્ઝાક્લોરાઇડ સંયોજનો જ સ્થાયી હૈલાઇડ સંયોજનો છે. બધા હેક્ઝાફ્લોરાઇડ સંયોજનો વાયુ સ્વરૂપે હોય છે. તેઓ અષ્ટલકીય બંધારણ ધરાવે છે, સલ્ફર હેક્ઝાલોરાઇડ, SF₆ અવકાશીય કારણોસર વિશિષ્ટ રીતે (અપવાદ) સ્થાયી છે.

ટેટ્રાફ્લોરાઇડ સંયોજનો પૈકી SF₄ વાયુ, SeF₄ પ્રવાહી અને TeF₄ ઘન સ્વરૂપે હોય છે. આ ફ્લોરાઇડ સંયોજનો sp³d સંકરણ ધરાવે છે અને તેથી તેઓ ત્રિકોણીય પિરામિડલ બંધારણો ધરાવે છે, જેમાં એક અબંધકારક ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મ દ્વારા એક નિરક્ષીય સ્થાન રોકાયેલ હોય છે. આ ભૌમિતિક આકારને ચીચો (see-saw) ભૌમિતિક આકાર પણ કહે છે.

ઓક્સિજન સિવાયનાં બધાં તત્ત્વો ડાયક્લોરાઇડ સંયોજનો અને ડાયબ્રોમાઇડ સંયોજનો બનાવે છે. આ ડાયહેલાઇડ સંયોજનો sp³ સંકરણ દ્વારા બને છે અને તેથી તેઓ સમચતુલકીય બંધારણ ધરાવે છે. ખૂબ જાણીતા મોનોકેલાઇડ સંયોજનો સ્વભાવમાં વિષ્ણુ હોય છે. તેના ઉદાહરણો S₂F₂,S₂Cl₂, S₂Br₂, Se₂Cl₂ અને Se₂Br₂ છે. આ હિઅણુ ઘેલાઇડ સંયોજનો નીચે દર્શાવ્યા મુજબ વિષમીકરણ પ્રક્રિયા કરે છે.
2Se₂Cl₂ → SeCl₄ + 3Se

પ્રશ્ન 24.
ડાયઑક્સિજન વાયુની બનાવટ અને ભૌતિક ગુણધર્મ જણાવો.
ઉત્તર:
બનાવટ : પ્રયોગશાળામાં ડાયઑક્સિજનને નીચે દર્શાવેલી રીતો દ્વારા મેળવી શકાય છે :
(i) ઓક્સિજનયુક્ત ક્ષારો જેવાં કે ક્લોરેટ, નાઇટ્રેટ અને પરમેંગેનેટ સંયોજનોને ગરમ કરવાથી,

(ii) વિદ્યુત-રાસાયણિક શ્રેણીમાં નીચેની ધાતુઓના ઑક્સાઇડ સંયોજનો તથા કેટલીક ધાતુઓના ઉચ્ચત્તર ઑક્સાઇડના ઉષ્મીય વિઘટન દ્વારા O₂ વાયુ બને છે.

(iii) હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ સરળતાથી ઉદ્દીપકો જેવાં કે સૂક્ષ્મ વિભાજિત ધાતુઓ અને મેંગેનીઝ ડાયૉક્સાઇડ દ્વારા પાણી અને ડાયઑક્સિજનમાં વિઘટન પામે છે.
2H₂O_2(aq) → 2H₂O_(l) + O_2(g)
મોટા પાયે તેને પાણી અથવા હવામાંથી બનાવી શકાય છે. પાણીના વિદ્યુતવિભાજનમાં થોડ પર હાઇડ્રોજન અને ઍોડ પર ઑક્સિજન મુક્ત થાય છે.
ઔદ્યોગિક રીતે હવામાંથી પ્રથમ કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ અને પાણીની વરાળ દૂર કરીને ડાયઑક્સિજન મેળવવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ બાકી રહેલા વાયુઓને પ્રવાહીમાં ફેરવીને વિભાગીય નિસ્યંદન કરતાં N₂ અને O₂ મળે છે.

ભૌતિક ગુણધર્મો :
ડાયઓક્સિજન રંગવિહીન અને વાસવિહીન વાયુ છે.
293 K તાપમાને તેની પાણીમાં દ્રાવ્યતા 100 cm³ પાણીમાં 3.08 cm³ની સીમા સુધી હોય છે. જે સમુદ્રી અને જલીય જીવનની આવશ્યક મદદ માટે પૂરતી છે.
તે 90 K તાપમાને પ્રવાહીકરણ પામે છે અને 55 K તાપમાને ઠરે છે.
ઑક્સિજન પરમાણ્ બન્ને સ્વાર્થી સમસ્થાનિકો ¹⁶O, ¹⁷O અને ¹⁸O ધરાવે છે.
બેકી સંખ્યામાં ઇલેક્ટ્રૉન હોવા છતાં આણ્વીય ઑક્સિજન O₂ વિશિષ્ટ રીતે અનુચુંબકીય છે.

પ્રશ્ન 25.
ડાયઑક્સિજન વાયુના રાસાયણિક ગુણધર્મો તથા ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર:
રાસાયણિક ગુણધર્મો : ડાયઑક્સિજન કેટલીક ધાતુઓ (ઉદા., Au, Pt) અને કેટલાક નિષ્ક્રિય વાયુઓ સિવાય લગભગ બધી ધાતુઓ અને અધાતુઓ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. તેનો અન્ય તત્ત્વ સાથેનો સંયોગ હંમેશાં પ્રબળ ઉષ્માલેપક હોય છે, જે પ્રક્રિયાને ટકાવી રાખવામાં મદદરૂપ થાય છે.

જોકે આ પ્રક્રિયાને શરૂ થવા માટે કેટલીક બાહ્ય ગરમી જરૂરી બને છે, કારણ કે ઑક્સિજન-ઑક્સિજન દ્વિ-બંધની બંધન વિયોજન એન્થાલ્પી ઊંચી હોય છે (193.4 kJ moL^-1).
ડાયઑક્સિજન મોટાભાગની ધાતુઓ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઑક્સાઇડ બનાવે છે (અપવાદ Au, Pt).
2Ca_(s) + O_2(g) → 2CaO_(s)
4Al_(s) + 3O_2(g) → 2Al₂O₃

ડાયઑક્સિજન મોટાભાગની અધાતુઓની સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઑક્સાઇડ બનાવે છે. ઉદા.
P_4(s) + 5O_2(g) → P₄O_10(s)
C_(s) + O_2(g) → CO_2(g)
ડાયઑક્સિજન કાર્બનિક તેમજ અકાર્બનિક સંયોજનનું ઑક્સિડેશન કરીને ઑક્સાઇડ બનાવે છે. ઉદા.,

ઉપયોગો :
સામાન્ય શ્વસન અને દહન પ્રક્રમોમાં ઉપયોગી છે.
ઑક્સિએસિટિલિન જ્યોતમાં ડાયઑક્સિજન વાયુનો ઉપયોગ થાય છે. આ જ્યોતથી ખૂબ જ ઊંચું તાપમાન મેળવી શકાતું હોઈ તે ધાતુઓના વેલ્ડિંગ કાર્યમાં વપરાય છે, અનેક ધાતુઓના ઉત્પાદનમાં, વિશેષ રીતે સ્ટીલના ઉત્પાદનમાં થાય છે.
ડાયઑક્સિજન વાયુના સિલિન્ડર હૉસ્પિટલમાં દર્દીઓની
સારવાર માટે તથા અત્યંત ઊંચાઈ પર ઊંડાણ દરમિયાન અને પર્વતારોહણમાં ઑક્સિજનના સિલિન્ડરનો બહોળો ઉપયોગ થાય છે.
બળતણોનાં દહનમાં દા.ત., પ્રવાહી ઓક્સિજનમાં હાઇડ્રેઝિન રૉકેટને ઉપર ઊડવા માટે વિસ્મયજનક દબાણ પૂરું પાડે છે.

પ્રશ્ન 26.
સાદા ઑક્સાઇડ સંયોજનો વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
ઑક્સિજનનું અન્ય તત્ત્વ સાથેનું દ્વિ-અંગી સંયોજન ઑક્સાઇડ કહેવાય છે. અગાઉ જણાવ્યા મુજબ ઑક્સિજન આવર્તકોષ્ટકના મોટાભાગના તત્ત્વો સાથે પ્રક્રિયા કરી ઑક્સાઇડ બનાવે છે. ઘણા એવા કિસ્સાઓ છે જેમાં એક તત્ત્વ બે અથવા વધારે ઑક્સાઇડ સંયોજનો બનાવે છે. આ ઓક્સાઇડ સંયોજનો તેમના સ્વભાવ અને ગુણધર્મોમાં બહોળી વિવિધતા દર્શાવે છે. ઑક્સાઇડ સંયોજનો સાદા (દા.ત., Mg0, Al₂O₃) અથવા મિશ્રિત (Pb₃O₄, Fe₃O₄ ) હોઈ શકે છે. સાદા ઑક્સાઇડ સંયોજનોને તેમના ઍસિડિક, બેઝિક અથવા ઊભયગુણધર્મો લક્ષણના આધારે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.

જે ઑક્સાઇડ પાણી સાથે સંયોજાઈને ઍસિડ બનાવે છે તેને ઍસિડિક ઑક્સાઇડ (દા.ત., SO₂, Cl₂O₇, CO₂, N₂O₅) કહેવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, SO₂ પાણી સાથે સંયોજાઈને H₂SO₃ ઍસિડ બનાવે છે.
S0₂ + H₂O → H₂SO₃

સામાન્ય નિયમ મુજબ માત્ર અધાતુ ઑક્સાઇડ સંયોજનો જ ઍસિડિક હોય છે, પરંતુ ઊંચી ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં કેટલીક ધાતુઓના ઓક્સાઇડ સંયોજનો પણ ઍસિડિક લક્ષણ ધરાવે છે. (દા.ત., Mn₂O₇, CrO₃, V₂O₅
જે ઑક્સાઇડ સંયોજનો પાણી સાથે બેઇઝ બનાવે છે. તેઓ બેઝિક ઑક્સાઇડ તરીકે ઓળખાય છે. (દા.ત., Na₂O, CaO, BaO)
ઉદાહરણ તરીકે, Ca) પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને Ca(OH)₂ બેઇઝ બનાવે છે.
CaO + H₂O → Ca(OH)₂
સામાન્ય રીતે ધાત્વીય ઑક્સાઇડ સંયોજનો બેઝિક હોય છે.
કેટલાક ધાત્વીય ઑક્સાઇડ સંયોજનો દ્વૈત વર્તણૂક દર્શાવે છે. તેઓ ઍસિડિક અને બેઝિક એમ બન્ને ઓક્સાઇડ સંયોજનોની લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે. આવા ઑક્સાઇડ સંયોજનોને ઊભય- ગુણધર્મી ઑક્સાઇડ સંયોજનો કહેવામાં આવે છે. તેઓ એસિડ અને બેઇઝ સંયોજનો સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, Al₂O₃ ઍસિડ સંયોજનો અને બેઇઝ સંયોજનો સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.

કેટલાક ઑક્સાઇડ સંયોજનો જે ઍસિડિક હોતા નથી અને બેઝિક પણ હોતા નથી તેવા ઑક્સાઇડ સંયોજનોને તટસ્થ ઑક્સાઇડ સંયોજનો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. CO, NO અને N₂O તટસ્થ ઑક્સાઇડ સંયોજનોના ઉદાહરણો છે.

પ્રશ્ન 27.
ઓઝોનની બનાવટ સમજાવો.
ઉત્તર:
બનાવટ : જયારે ઑક્સિજનના શુષ્ક પ્રવાહને ધ્વનિહીન વિદ્યુત વિભારમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઑક્સિજનનું ઓઝોન (10%)માં રૂપાંતરણ થાય છે. આ નીપજને ઓઝોનીકૃત ઑક્સિજન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
3O₂ → 2O₃ ΔH^⊖ (298 K) = + 142 kg mol⁻¹

જોકે ઑક્સિજનમાંથી ઓઝોનનું નિર્માણ ઉષ્માશોષક પ્રક્રમ છે. ઓઝોનની બનાવટમાં તેના વિઘટનને રોકવા ધ્વનિહીન વિદ્યુત વિભારનો ઉપયોગ આવશ્યક હોય છે.
જો ઓઝોનની સાંદ્રતા 10% થી વધુ જરૂરી હોય તો ઓઝોનિોની બૅટરીનો ઉપયોગ કરી શકાય છે તથા શુદ્ધ ઓઝોનને (ઉત્કલનબિંદુ 101.1 K) હસ્તે પ્રવાહી ઑક્સિજન ધરાવતા પાત્રમાં સંઘનિત કરી શકાય છે.

પ્રશ્ન 28.
ઓઝોનના ભૌતિક તેમજ રાસાયણિક ગુણધર્મો જણાવો તથા ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર:
શુદ્ધ ઓઝોન આછો વાદળી વાયુ, ઘેરું વાદળી પ્રવાહી અને જાંબલી-કાળો ધન હોય છે.
ઓઝોન લાક્ષણિક વાસ ધરાવે છે અને તેની ઓછી સાંદ્રતા હાનિકારક હોતી નથી.
તેમ છતાં જો સાંદ્રતા 100 ભાગ પ્રતિ મિલિયનથી વધુ થાય તો શ્વાસ લેવામાં પ્રતિકૂળતા જણાય છે, જેનાથી માથાનો દુખાવો અને ઉબકા આવવા જેવી અસરો જોવા મળે છે.

ઓઝોન ઉષ્માગતિશાસ્ત્રીય રીતે ઓક્સિજનની સરખામણીમાં અસ્થાયી હોય છે, કારણ કે તેના ઑક્સિજનમાં વિઘટનથી ઉષ્મામુક્ત થાય છે અને ઍન્ટૉપી વધે છે. આ બે અસરો એકબીજાને પ્રબળ બનાવે છે, જે તેના ઓક્સિજનમાં પરિવર્તન માટે વધુ ઋણ ગિબ્સઊર્જા ફેરફારમાં પરિણમે છે,

રાસાયણિક ગુણધર્મો : તે બહુ સરળતાથી નવજાત ઑક્સિજન પરમાણુઓ મુક્ત કરવાના કારણે (O₃ → O₂ + O) શક્તિશાળી ઑક્સિડેશનાં તરીકે વર્તે છે. ઉદાહરણ તરીકે તે લેડ સલ્ફાઇડનું લેડ સલ્ફેટમાં અને આયોડિન આયનનું આયોડિનમાં ઑક્સિડેશન કરે છે.
PbS_(s) +4O_3(g) → PbSO_4(s) +4O_2(g)
2I^–_(aq) + H₂O_(l) + O_3(g) → 2OH^–_(aq) + I_2(s) + O_2(g)

જ્યારે ઓઝોન, બોરેટ બફર (pH 9,2) દ્વારા બફરયુક્ત બનાવેલા પોટેશિયમ આયોડાઇડના વધુ પડતા દ્વાવણ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે ત્યારે આયોડિન મુક્ત થાય છે, જેનું સોડિયમ થાયોસલ્ફેટના પ્રમાણિત દ્રાવણ વડે અનુમાપન કરવામાં આવે છે. આ O₃. (ઓઝોન)ના માપન માટેની જથ્થાત્મક પદ્ધતિ છે.

પ્રયોગો દર્શાવે છે કે નાઇટ્રોજન ઑક્સાઇડ સંયોજનો (ખાસ કરીને નાઇટ્રિક ઑક્સાઇડ) ઓઝોન સાથે અતિ ઝડપથી સંયોજાય છે. આથી તે શક્ય છે કે સુપરસોનિક જેટ વિમાનોના નિર્ગમન તંત્રોમાંથી ઉત્સર્જિત થતાં નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ સંયોજનો ઉપરના વાતાવરણમાં રહેલા ઓઝોન સ્તરની સાંદ્રતાનું ધીમે ધીમે ક્ષયન કરી રહ્યા હોય.
NO_(g) + O_3(g) → NO_2(g) + O_2(g)

આ ઓઝોન સ્તરને બીજા ખતરાની સંભાવના ફ્રિઓનના ઉપયોગથી છે જેનો ઉપયોગ વાયુવિલય (aerosol) પ્રેમાં અને પ્રશીતકી તરીકે થાય છે. ઓઝોન અણુમાં બે 0-0 બંધ લંબાઈઓ સમાન (128 pm) હોય છે અને આ અગૢ અપેક્ષા મુજબ આશરે 117° બંધકોણ સહિત કોણીય હોય છે. તે બે મુખ્ય સ્વરૂપોનું સસ્પંદન સંકૃત છે,

ઉપયોગો : તે જીવાણુનાશક, સંક્રમણહારક તરીકે અને પાણીને રોગાણુરહિત કરવામાં વપરાય છે.
તે તેલ, હાથીદાંત, લોટ, સ્ટાર્ચ વગેરેની વિરંજન ક્રિયામાં પણ ઉપયોગી છે.
તે પોટૅશિયમ પરમેંગેનેટના ઉત્પાદનમાં ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે.

પ્રશ્ન 29.
સલ્ફરના અપરરૂપો વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
સલ્ફર અનેક અપરરૂપો ધરાવે છે જેમાં પીળો હોમ્બિક (α-સલ્ફર) અને મોનોક્લિનિક (β-સલ્ફર) સ્વરૂપો સૌથી અગત્યના છે.
ઓરડાના તાપમાને સ્થાયી સ્વરૂપ ર્હોમ્બિક સલ્ફર છે, જ્યારે તેને 369 K તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે ત્યારે તે મોનોક્લિનિક સલ્ફરમાં રૂપાંતર પામે છે.

પેટાપ્રશ્ન: હોમ્બિક સલ્ફર તથા મોનોક્લિનિક સલ્ફર વિશે માહિતી આપો. અથવા α-સલ્ફર અને β-સલ્ફરની સમજૂતી આપો.
હોમ્બિક સલ્ફર (α-સલ્ફ૨) :
આ અપરરૂપ પીળા રંગનું હોય છે, જેનું ગલનબિંદુ 385.8 K અને વિશિષ્ટ ઘનતા 2.06 હોય છે.
હ્યુમ્બિક સલ્ફરના સ્ફટિકોને રોલ સલ્ફરના CS₂ માં બનાવેલા દ્રાવણને ઊકાળીને બનાવાય છે.
તે પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોય છે, પણ બેઝિન, આલ્કોહોલ અને ઇઘરમાં થોડી માત્રામાં દ્રાવ્ય હોય છે.
તે CS₂ માં સંપૂર્ણ દ્રાવ્ય હોય છે.

મોનોક્લિનિક સલ્ફર (β-સલ્ફ્ર૨) :
તેનું ગલનબિંદુ 393 K અને વિશિષ્ટ ધનતા 1198 છે. તે CS₂ માં દ્રાવ્ય છે.
સલ્ફરના આ સ્વરૂપને બનાવવા માટે એક ડિશમાં ર્ઝામ્બિક સલ્ફરને પીગાળવામાં આવે છે અને પોપડો બને ત્યાં સુધી ઠંડો પાડવામાં આવે છે. આ પોંપડામાં બે છિદ્રો કરવામાં આવે છે અને બાકી રહેલા પ્રવાહીને કાઢી લેવામાં આવે છે. પોપડાને દૂર કરવાથી β-સલ્ફરના રંગવિહીન સોયાકાર સ્ફટિકો બને છે. તે 369 Kથી ઊંચા તાપમાને સ્થાયી હોય છે અને તેનાથી નીચા તાપમાને α-સક્કરમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

તેનાથી વિપરિત α-સલ્ફર 369 Kથી નીચા તાપમાને સ્થાયી હોય છે. અને તેનાથી ઊંચા તાપમાને β-સલ્ફરમાં રૂપાંતર પામે છે.
369 K તાપમાને બન્ને સ્વરૂપો સ્થાય હોય છે, આથી આ તાપમાનને સંક્રાંતિ તાપમાન કહેવામાં આવે છે.
હ્યુમ્બિક અને મોનોક્લિનિક સક્કરમાં S₈ અણુઓ હોય છે. આ S₈ અણુઓ સંકુલિત થઈને વિવિધ સ્ફટિક બંધારણો આપે છે, આ બંને સ્વરૂપોમાં S₈ વલય ગડીવાળા હોય છે અને મુગટ આકાર (crown shape) ધરાવે છે. આણ્વીય પરિણામોને આકૃતિ (a) માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.

(a) ઘેમ્બિક સલ્ફરમાં S₈ વલય અને
(b) S₆ સ્વરૂપના બંધારણો
છેલ્લા બે દાયકામાં સલ્ફરના અનેક ફેરફારોને સંશ્લેષિત કરવામાં આવ્યા જેમાં 6-20 સલ્ફરના પરમાણુઓ ધરાવતા વલય હોય છે. સાઇક્લો-S₆ માં વલય ચેર (ખુરશી) સ્વરૂપ ધારણ કરે છે અને આ આણ્વીય પરિમાલ્રોને આકૃતિ (b)માં દર્શાવેલ છે.
ઊંચા તાપમાને (~ 1000K) મુખ્ય સ્થિસીઝ તરીકે S₂ હોય છે અને તે O₂ ની જેમ અનુચુંબકીય હોય છે.

પ્રશ્ન 30.
સલ્ફર ડાયોક્સાઇડની બનાવટ અને ભૌતિક ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:
બનાવટ :
જ્યારે સલ્ફરને હવા અથવા ઑક્સિજન સાથે બાળવામાં આવે છે ત્યારે સલ્ફર ટ્રાયૉક્સાઇડના થોડા પ્રમાણ 6-8%) સાથે સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડ બને છે.
S_(s) + O_2(g) → SO_2(g)
પ્રયોગશાળામાં સલ્ફઇટની મંદ સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી સરળતાથી સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડને ઉત્પન્ન કરી શકાય છે.
SO_3(aq)2- + 2H⁺_(aq) → H₂O_(l) + SO_2(g)
ઔદ્યોગિક રીતે તે સલ્ફાઇડ અયસ્કોના ભૂંજનથી ઉપનીપજ તરીકે મળે છે.
4FeS_2(s) +110_2(g) → 2Fe₂O_3(s) + 8SO_2(g)
આ વાયુને શુષ્ક કર્યા પછી દબાણ દ્વારા પ્રવાહીકૃત કરવામાં આવે છે અને સ્ટીલના સિલિન્ડરમાં સંઘરવામાં આવે છે.

ભૌતિક ગુણધર્મો :
સલ્ફર ડાર્યોક્સાઇડ તીવ્ર વાસવાળો રંગવિહીન વાયુ છે અને પાણીમાં વધુ દ્રાવ્ય છે.
તે ઓરડાના તાપમાને 2 વાતાવરણ દબાણ હેઠળ પ્રવાહીમાં રૂપાંતર પામે છે.
તે 263 K તાપમાને ઊકળે છે.

પ્રશ્ન 31.
સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડના રાસાયણિક ગુણધર્મો અને ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર:
રાસાયણિક ગુણધર્મો : જ્યારે સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડને પાણીમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે ત્યારે તે સપુરસ એસિડનું દ્રાવણ બનાવે છે.
SO_2(g) + H₂O_(l) ⇌ H₂SO_3(aq)
તે સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડના દ્રાવા સાથે સરળતાથી પ્રક્રિયા કરીને સોડિયમ સલ્ફાઇટ બનાવે છે જે પછીથી વધુ સર ડાયોક્સાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સોડિયમ હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇટ બનાવે છે.
2NaOH + SO₂ → Na₂SO₃ + H₂O
Na₂SO₃ + H₂O + SO₂ → 2NaHSO₃

તેની પાણી અને આલ્કલી સાથેની પ્રક્રિયામાં સલ્ફર ડાર્યોક્સાઇડની વર્તણૂક કાર્બન ડાયૉક્સાઇડની વર્તણૂકને વધુ સમાન હોય છે.
સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ કોલસાની (ચારકોલ જે ઉદીપક તરીકે વર્તે છે) હાજરીમાં ક્લોરિન સાથે પ્રક્રિયા કરીને સમુરાઈલ ક્લોરાઇડ (SO₂Cl₂) બનાવે છે.

સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડ વેનેડિયમ(V) ઑક્સાઇડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં ઑક્સિજન દ્વારા સલ્ફર ટ્રાૉક્સાઇડમાં ઑક્સિડેશન પામે છે.
SO_2(g) + Cl_2(g) → SO₂Cl_2(l)

જ્યારે સલ્ફર ડાૉક્સાઇડ ભેજવાળો હોય છે ત્યારે તે રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડ આયર્ન(III) આયનોનું આયર્ન(II) આયનોમાં રૂપાંતર કરે છે અને ઍસિડિક પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ(VII) દ્રાવણને રંગવિહીન બનાવે છે; છેલ્લી પ્રક્રિયા આ વાયુ માટેની અનુકૂળ કસોટી છે.
2Fe³⁺ + SO₂ + 2H₂O → 2Fe²⁺ + SO_4^2- + 4H⁺
5SO₂ + 2MnO_4^– + 2H₂O → 5SO_4^2- + 4H⁺ + 2Mn²⁺
SO₂ અણુ કોણીય છે. તે બે વિહિત સ્વરૂપોનું સસ્પંદન સંસ્કૃત છે.

સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડનો ઉપયોગ :

• શર્કરા અને પેટ્રોલિયમના શુદ્ધીકરણમાં
• લાકડા અને રેશમના વિરંજનમાં તથા
• પ્રતિક્લોર, સંક્રમણહારકો અને પરિરક્ષકો તરીકે થાય છે.

સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ, સોડિયમ હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇટ અને કૅલ્શિયમ હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇટ (ઔદ્યોગિક રસાયણો)નું ઉત્પાદન સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડમાંથી કરવામાં આવે છે.
પ્રવાહી SO₂ અનેક કાર્બનિક અને અકાર્બનિક રસાયણોને ઓગાળવા દ્રાવક તરીકે વપરાય છે.

પ્રશ્ન 32.
સલ્ફરના ઑક્સોઍસિડ સંયોજનો સમજાવો.
ઉત્તર:
સલ્ફરના અનેક ઑક્સોઍસિડ સંયોજનો જેવા કે H₂SO₃, H₂S₂ O₃, H₂S₂O₄, H₂S₂O₅, H₂S_xO₆ (x = 2થી 5), H₂SO₄, H₂S₂O₇, H₂SO₅, H₂S₂O₈ બનાવે છે.
આ ઍસિડ સંયોજનો પૈકીના કેટલાંક અસ્થાયી છે અને તેમને અલગ કરી શકાતા નથી. તેઓને જલીય દ્રાવણમાં અથવા તેમના ક્ષાર સ્વરૂપમાં ઓળખી શકાય છે. કેટલાક અગત્યના ઑક્સોઍસિડ સંયોજનોને આકૃતિમાં દર્શાવ્યા છે.

પ્રશ્ન 33.
સલ્ફ્યુરિક એસિડનું ઉત્પાદન સમજાવો. H₂SO₄ ના ઉત્પાદનની સંપર્કવિધિ જણાવો.
અથવા
સલ્ફયુરિક એસિડનાં ઉત્પાદન માટેનો સંપર્ક પ્રક્રમ સમીકરણ સહિત સમજાવો. (આકૃતિ જરૂરી નથી.) [ઓગસ્ટ-2020]
ઉત્તર:
સલ્ફ્યુરિક ઍસિડનું ઉત્પાદન સંપર્ક પ્રક્રમ દ્વારા કરવામાં આવે છે, જેમાં ત્રણ તબક્કાઓ સમાયેલા હોય છે.

• સલ્ફર અથવા સલ્ફાઇડ અયસ્કોને બાળીને SO₂, ઉત્પન્ન કરવો.
• ઉદ્દીપક (V₂O₅)ની હાજરીમાં ઑક્સિજન સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા SO₂ નું SO₃માં રૂપાંતર
• H₂SO₄ માં SO₃ ના અવશોષણથી ઓલિયમ (H₂S₂O₇) બનવું.

સલ્ફ્યુરિક ઍસિડના ઉત્પાદનનું ક્રમદર્શી રેખાચિત્ર આકૃતિમાં ને દર્શાવેલ છે. ઉત્પન્ન થયેલા SO₂ ને ધૂળના કણો અને આર્સેનિક સંયોજનો જેવી અશુદ્ધિઓને દૂર કરીને શુદ્ધ કરવામાં આવે છે.
H₂SO₄ ના ઉત્પાદનમાં V₂O₅(ઉદ્દીપક)ની હાજરીમાં SO₂ સાથેની O₂ ની ઉદ્દીપકીય ઑક્સિડેશન પ્રક્રિયાથી SO₃ નું બનવું તે મુખ્ય તબક્કો છે.

આ પ્રક્રિયા ઉષ્માક્ષેપક, પ્રતિવર્તી છે અને પુરોગામી પ્રક્રિયા કદમાં ઘટાડો કરે છે, તેથી મહત્તમ નીપજ મેળવવા માટે નીચું તાપમાન અને ઊંચું દબાણ સાનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ છે. પરંતુ તાપમાન બહુ નીચું ન જવું જોઈએ નહીં તો પ્રક્રિયાવેગ ઘટી જશે. વ્યવહારમાં આ પ્લાન્ટનું સંચાલન 2 બાર દબાણે અને 720 K તાપમાને કરવામાં આવે છે. ઉદ્દીપકીય રૂપાંતર દ્વારા પ્રાપ્ત SO₃ વાયુને સાંદ્ર H₂SO₄ માં અવશોષવામાં આવે છે જે ઓલિયમ ઉત્પન્ન કરે છે. ઓલિયમનું પાણી વડે મંદન જરૂરી સાંદ્રતાવાળો H₂SO₄, આપે છે. ઉદ્યોગમાં આ પ્રક્રમને સતત ચાલુ રાખવા માટે અને ખર્ચને ઘટાડવા માટે પણ આ બે તબક્કાઓને એકસાથે કરવામાં આવે છે. સંપર્ક પ્રક્રમ દ્વારા મળતો સલ્ફ્યુરિક એસિડ 96-98 % શુદ્ધ હોય છે.

પ્રશ્ન 34.
H₂SO₄ ના ભૌતિક તેમજ રાસાયણિક ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:
ભૌતિક ગુણધર્મો : H₂SO₄, ના રંગવિહીન, ઘટ્ટ, તૈલી પ્રવાહી છે જેની 298 K તાપમાને વિશિષ્ટ ધનના 1.84 છે.
આ ઍસિડ 283 K તાપમાને કરે છે અને 611 K તાપમાને ઊકળે છે.
તે ઉષ્માનો વધુ જથ્થો ઉત્પન્ન થવાના સાથે પાન્નીમાં ઓગળે છે. આમ, સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક ઍસિડમાંથી H₂SO₄,ના દ્રાવણ બનાવતી વખતે કાળજી રાખવી પડે છે. સાંદ્ર ઍસિડને પાણીમાં જ સતત હલાવતા જઈ ધીમે ધીમે ઉમેરવો જોઈએ.
રાસાયણિક ગુણધર્મો : નીચે જણાવેલી લાક્ષણિકતાઓના પરિણામ સ્વરૂપે સલ્ફયુરિક ઍસિડની રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ થાય છે. (a) નીચી બાષ્પશીલતા (b) પ્રબળ ઍસિડિક લક્ષણ (c) પાણી પ્રત્યે પ્રબળ રાસાયણિક આકર્ષણ (d) ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તવાની ક્ષમતા, જલીય દ્રાવણમાં સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ બે તબક્કામાં આયનીકરણ પામે છે.

K_a1ના મોટા મૂલ્ય (K_a1> 10)નો અર્થ એ થાય છે કે H₂SO₄ વધુ પ્રમાણમાં H⁺ અને HSO₄^–, માં વિયોજન પામે છે. વિયોજન અચળાંક (K_a)નું ઊંચું મૂલ્ય ઍસિડની વધુ પ્રબળતા દર્શાવે છે. ઍસિડ, ક્ષારોની બે શ્રેણી બનાવે છે : સામાન્ય સલ્ફેટ સંયોજન (જેવા કે સોડિયમ સલ્ફેટ, કોપર સલ્ફેટ) અને એસિડ સલ્ફેટ સંયોજનો (દા.ત., સોડિયમ હાઇડ્રોજન સલ્ફેટ),
સલ્ફ્યુરિક ઍસિડની નીચી બાષ્પશીલતાના કારણે તેને વધુ બાષ્પશીલ ઍસિડ સંયોજનોના તેના અનુવર્તી ક્ષારોમાંથી ઉત્પાદન માટે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે,

સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ પ્રબળ નિર્જળીકરણકર્તા છે. જે વાયુઓ ઍસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરતા ન હોય તેવા અનેક ભીના વાયુઓને સલ્ફ્યુરિક ઍસિડમાંથી પસાર કરીને શુષ્ક બનાવી શકાય છે. સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ કાર્બનિક સંયોજનોમાંથી પાણીને દૂર કરે છે; તેની કાર્બોહાઇડ્રેટ સંયોજનોને બાળીને કાળા પાડવાની ક્રિયા તેનો પુરાવો છે.

ગરમ સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ મધ્યમ પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા છે. આ સંદર્ભમાં તે ફૉસ્ફોરિક ઍસિડ અને નાઈટ્રિક ઍસિડ વચ્ચેનો મધ્યવર્તી છે. ધાતુઓ અને અધાતુઓ બંને સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ વર્ડ ઑક્સિજન પામે છે, જ્યારે સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ SO₂ માં રિડક્શન પામે છે.

પ્રશ્ન 35.
H₂SO₄ ના ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર:
ઉપયોગો :

• સલ્ફ્યુરિક ઍસિડનો ઉત્પાદિત થયેલો મોટો જથ્થો ખાતરોના ઉત્પાદનમાં વપરાય છે. (દા.ત., એમોનિયમ સલ્ફેટ, સુપર ફૉસ્ફેટ)
• પેટ્રોલિયમના શુદ્ધીકરણમાં વર્ણકો, પેઇન્ટ્સ અને રંગકોના મધ્યવર્તી સંયોજનોના ઉત્પાદનમાં પ્રક્ષાલક ઉદ્યોગમાં ધાતુકર્મીય અનુપ્રયોગોમાં (દા.ત., એનેમેલિંગ, ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ અને ગૅલ્વેનાઇઝિંગના પહેલા ધાતુઓની સફાઈ)
• સંગ્રાહક કોર્ષોમાં
• નાઇટ્રોસેલ્યુલોઝ નીપજોના ઉત્પાદનમાં અને
• પ્રયોગશાળામાં પ્રક્રિયક તરીકે વપરાય છે.

પ્રશ્ન 36.
સમૂહ 17ના તત્વો વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
ફ્લોરિન, ક્લોરિન, બ્રોમિન, આયોડિન, એસ્ટંટાઇન અને ટેર્નેસીન સમૂહ 17ના સભ્યો છે. આ સામૂહિક રીતે હેલોજન તત્ત્વો તરીકે ઓળખાય છે.
એટાઇન અને ટેનેસીન રેડિયોસક્રિય તત્ત્વ છે.
ફ્લોરિન અને ક્લોરિન વિપુલ પ્રમાણમાં મળી આવે છે. જ્યારે બ્રોમિન અને આયોડિન ઓછા પ્રમાણમાં મળી આવે છે.
ફલોરિન મુખ્યત્વે અદ્રાવ્ય ફ્લોરાઇડ સંયોજનો તરીકે (ફલોરસ્પાર, CaF₂, કાર્યલાઇટ Na₃AIF₆ અને ફ્લોરોએપેટાઇટ 3Ca₃(PO₄)₂ · CaF₂ અને થોડી માત્રામાં જમીનમાં, નદીના પાન્નીમાં, વનસ્પતિઓમાં તથા પ્રાણીઓના હાડકાં તથા દાંતમાં એલો હોય છે.

સમુદ્રના પાણીમાં સોડિયમ, પોટેશિયમ, મૅગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમના ક્લોરાઇડ, બ્રોમાઇડ અને આયોડાઇડ સંયોજનો રહેલા છે પરંતુ મુખ્યત્વે સોડિયમ ક્લોરાઇડ દ્રાવણ (વજનથી 2.5%) હોય છે.
શુષ્ક થયેલા સમુદ્રોના નિક્ષેપોમાં આ સંયોજનો રહેલા હોય છે. દા.ત., NaCl અને કાર્નેલાઇટ KCI,MgCl₂,6H₂O સમુદ્રી જીવોના કેટલાક સ્વરૂપો તેમના તંત્રોમાં આયોડિન ધરાવે છે. દા.ત., વિવિધ સામુદ્રિક વનસ્પતિઓ 0.5% સુધી આયોડિન ધરાવે છે અને ચિલી સોલ્ટ પીટર 0.2 સુધી સોડિયમ આયોડેટ ધરાવે છે. ટેર્નેસીન એક સાંશ્લેષિત રેડિયોસક્રિય તત્ત્વ છે. તેની સંજ્ઞા Ts, પરમાણ્વીય ક્રમાંક 117, પરમાણ્વીય દળ 294 અને ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના [Rn] 5f¹⁴6d¹⁰7s²7p⁵ છે. આ તત્ત્વ ખૂબ જ ઓછા પ્રમાણમાં બનાવાય છે. તેનો અર્ધઆયુષ્ય સમય માત્ર મિલિસેકન્ડમાં છે, જેથી તેનું રસાયણવિજ્ઞાન પ્રસ્થાપિત થઈ શક્યું નથી.

પ્રશ્ન 37.
સમૂહ 17ના તત્ત્વોની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના તથા પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજ્યા વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના : સમૂહ 17ના તત્ત્વો તેમના બાહ્યતમ કોશમાં (n^snp⁵) સાત ! ધરાવે છે જે તેમની પછીના નિષ્ક્રિય વાયુ કરતાં એક ઇલેક્ટ્રોન ઓછો હોય છે. પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજયા : હેલોજન તત્ત્વો મહત્તમ અસરકારક કેન્દ્રીય વીજભારના કારણે તેમના અનુવર્તી આવર્તોમાં સૌથી ઓછી પરમાણ્વીય ત્રિજયા ધરાવે છે. ફલોરિનની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા બીજા આવર્તના અન્ય તત્ત્વોની પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા કરતાં ઘણી ઓછી હોય છે. ફ્લોરિનથી આયોડિન તરફ ક્વૉન્ટમ કોશોના ક્રમ વધવાના કારણે તેમની પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજ્યા વધે છે.

પ્રશ્ન 38.
સમૂહ-17ના તત્ત્વોની આયનીકરણ ઍન્થાલી અને ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ ઍન્થાલ્પી સમજાવો તથા વિદ્યુતઋણતા સમજાવો.
ઉત્તર:
આયનીકરણ ઍન્થાપી : તેઓ ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવવાનું ઓછું વલણ ધરાવે છે, તેથી તેઓ ઊંચી આયનીકરણ એન્થાલ્પી ધરાવે છે, સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં પરમાણ્વીય કદ વધવાના કારણે આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઘટે છે.
ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ ઍન્થાલ્પી : હેલોજન તત્ત્વો તેના અનુવર્તી આવર્તમાં મહત્તમ ઋણ ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ ઍન્થાલ્પી ધરાવે છે. આનું કારણ એ છે કે આ તત્ત્વોના પરમાણુઓ સ્થાયી નિષ્ક્રિયવાયુની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના કરતાં એક ઇલેક્ટ્રૉન ઓછો ધરાવે છે.

વિદ્યુતઋણતા : તેઓ વધુ ઊંચી વિદ્યુતઋણતા ધરાવે છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં વિદ્યુતઋણતા ઘટે છે. ફ્લોરિન આવર્તકોષ્ટકમાં સૌથી વધુ વિદ્યુતઋણમય તત્ત્વ છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં તત્ત્વોની ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ ઍન્થાલ્પી ઓછી ઋણ થતી જાય છે. જોકે ફ્લોરિનની ઋણ ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી ક્લોરિનની ઋણ ઇલેક્ટ્રોનપ્રાપ્તિ ઍન્થાલ્પી કરતાં ઓછી હોય છે. આનું કારણ ફ્લોરિન પરમાણુનું નાનું કદ છે. પરિણામે ફ્લોરિનની સાપેક્ષીય નાની 2p કક્ષકોમાં પ્રબળ આંતરઇલેક્ટ્રૉનીય અપાકર્ષણ હોય છે અને તેથી આવનાર ઇલેક્ટ્રૉન વધુ આકર્ષણ અનુભવતો નથી.

પ્રશ્ન 39.
સમૂહ 17ના તત્ત્વોના ભૌતિક ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:

• હેલોજન તત્ત્વો તેમના ભૌતિક ગુન્નધર્મોમાં એકધારુ વિચલન દર્શાવે છે. ફ્લોરિન અને ક્લોરિન વાયુઓ છે, બ્રોમિન પ્રવાહી છે અને આયોડિન ઘન છે.
• તેમના ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ પરમાણ્વીય ક્રમાંક વધવાની સાથે નિયમિતપણે વધે છે.
• બધા હેલોજન તત્ત્વો રંગીન હોય છે. આનું કારણ એ છે કે દૃશ્યમાન વર્ણપટમાં વિકિરણોનું અવશોષણ થાય છે જેના પરિણામે બાહ્ય ઇલેક્ટ્રૉન ઉત્તેજિત થઈને ઊંચા શક્તિસ્તરમાં જાય છે. વિકિરણના જુદાજુદા ક્વૉન્ટમના અવશોષણ દ્વારા તેઓ જુદાજુદા રંગો દર્શાવે છે.

ઉદાહરણ તરીકે F₂ પીળો, Cl₂, લીલાશ પડતો પીળો, Br₂ લાલ અને I₂ જાંબલી રંગ ધરાવે છે. ફ્લોરિન અને ક્લોરિન પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. બ્રોમિન અને આોડિન પાણીમાં અલ્પદ્રાવ્ય છે, પદ્મ ક્લોરોફોર્મ, CCl₄, CS₂, અને હાઇડ્રોકાર્બન સંયોજનો જેવા જુદાજુદા કાર્બનિક દ્રાવકોમાં દ્રાવ્ય થઈને રંગીન દ્રાવણો આપે છે. Cl₂ ની સરખામણીમાં F₂ ની વિયોજન એન્થાલ્પીના મૂલ્યો ઓછા છે, જ્યારે ક્લોરિન પછી X-X બંધ વિયોજન ઍન્થાલ્પીના મૂલ્યોમાં જોવા મળેલ અપેક્ષિત વલણ : Cl – Cl > Br – Br > I- I છે.
આ અનિયમિતતાનું કારણ એ છે કે F₂ અણુમાં Cl₂ અણુ કરતાં એકબીજાની વધુ નજીક આવેલા અબંધકારક ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મો વચ્ચેના ઇલેક્ટ્રૉન-ઇલેક્ટ્રૉન અપાકર્ષણ સાપેક્ષીય રીતે વધુ છે.

પ્રશ્ન 40.
સમૂહ 17ના રાસાયણિક ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:
ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાત્મકતામાં વલણો :
બધા હેલોજન તત્ત્વો −1 ઑક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. જોકે, ક્લોરિન, બ્રોમિન અને આયોડિન નીચે મુજબ +1, +3, +5 અને +7 ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ પણ દર્શાવે છે.

ક્લોરિન, બ્રોમિન અને આયોડિનની ઉંચ્ચ ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ મુખ્યત્વે ત્યારે પ્રાપ્ત થાય છે જયારે હેલોજન તત્ત્વો નાના અને ઉચ્ચ વિદ્યુતઋણતાવાળા ફ્લોરિન અને ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે સંયોજાય છે.
દા.ત., આંતરહેલોજન સંયોજનો, ઑક્સાઇડ સંયોજનો અને ઑક્સોઍસિડ સંયોજનોમાં, ક્લોરિન અને બ્રોમિનના ઑક્સાઇડ સંયોજનો અને ઑક્સોએસિડ સંયોજનોમાં +4 અને +6 ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ જોવા મળે છે.
ફ્લોરિન પરમાણુની સંયોજકતા કોશમાં d કક્ષકો હોતી નથી અને તેથી તેનું અષ્ટક વિસ્તારી શકતા નથી. તે સૌથી વધુ વિદ્યુતઋણમય તરીકે માત્ર −1 ઑક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. બધા હેલોજન તત્ત્વો વધુ પ્રતિક્રિયાત્મક હોય છે. તેઓ ધાતુઓ અને અધાતુઓ સાથે પ્રક્રિયા કરીને હેલાઇડ સંયોજનો બનાવે છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં હેલોજન તત્ત્વોની પ્રતિક્રિયાત્મક્તા ઘટે છે.

ઇલેક્ટ્રૉનને સહેલાઈથી સ્વીકારી શકવાના કારણે હેલોજન તત્ત્વો પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તાનો સ્વભાવ દર્શાવે છે. F₂ સૌથી પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા હેલોજન છે અને તે અન્ય કેલાઇડ આયનોનું દ્રાવણ અથવા ધન અવસ્થામાં પણ ઑક્સિડેશન કરે છે. સામાન્ય રીતે એક હેલોજન ઊંચા પરમાણ્વીય ક્રમાંકવાળા હેલાઇડ આયનોનું ઑક્સિડેશન કરે છે.

F₂ + 2X^– → 2F^– + X₂ (X = Cl, Br અથવા I)
Cl₂ + 2X^– → 2Cl^– + X₂ (X = Br અથવા I)
Br ₂+ 2I^– → 2Br^– + I₂
સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં હેલોજન તત્ત્વોની જલીય દ્રાવણમાં ઘટતી જતી ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકેની ક્ષમતાનો પુરાવો
તેમના પ્રમાષ્ઠિત વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ પરથી મળે છે. જે નીચે દર્શાવેલા પ્રાચલો પર આધાર રાખે છે.

હેલોજન તત્ત્વોની સાપેક્ષ ઑક્સિડેશનનાં શક્તિને તેમની પાણી સાથેની પ્રક્રિયાથી વધુ સારી રીતે સમજી શકાય છે.
ફ્લોરિન પાણીનું ઑક્સિજનમાં ઑક્સિડેશન કરે છે. જ્યારે ક્લોરિન અને બ્રોમિન પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને અનુવર્તી હાઇડ્રોકેલિક અને હાઇપોહેલસ ઍસિડ સંયોજનો બનાવે છે. આયોડિનની પાણી સાથેની પ્રક્રિયા સ્વયંસ્ફુરિત હોય છે. વાસ્તવમાં I^– નું ઍસિડિક માધ્યમમાં ઑક્સિજન વડે ઑક્સિડેશન થઈ શકે છે, જે ફ્લોરિન દ્વારા જોવા મળતી પ્રક્રિયાની વિપરિત પ્રક્રિયા છે.

પ્રશ્ન 41.
ફ્લોરિનની અનિયમિત વર્તણૂક અંગે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
આવર્તકોષ્ટકમાં બીજા આવર્તમાં રહેલા -વિભાગના અન્ય તત્ત્વોની જેમ ફ્લોરિનના ઘણા ગુણધર્મોમાં અનિયમિતતા હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે ફ્લોરિન માટે આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી, વિદ્યુતઋણતા અને વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલના મૂલ્યો અન્ય હેલોજન તત્ત્વોના વલણો દ્વારા નક્કી થયેલા અપેક્ષિત મૂલ્યો કરતાં ઊંચાં હોય છે.

આ ઉપરાંત આયનીય અને સહસંયોજક ત્રિજ્યા, ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ, બંધવિયોજન ઍન્થાલ્પી અને ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પીના મૂલ્યો અપેક્ષિત મૂલ્યો કરતાં વધુ નીચાં હોય છે. ફ્લોરિનની આ નિયમિત વર્તણૂકનું કારણ તેનું નાનું કદ, સૌથી વધુ વિદ્યુતઋણતા, નીચી F – F બંધ વિયોજન એન્થાલ્પી અને સંયોજકતા કોશમાં ત કક્ષકોની અપ્રાપ્યતા છે.

ફ્લોરિનની મોટાભાગની પ્રક્રિયાઓ ઉષ્માક્ષેપક (તેનો અન્ય તત્ત્વો સાથે નાનો અને પ્રબળ બંધ બનવાના કારણે) છે. તે માત્ર એક જ ઑક્સૌએસિડ બનાવે છે. જ્યારે અન્ય હેલોજન તત્ત્વો અનેક ઓક્સોએસિડ સંયોજનો બનાવે છે.
પ્રબળ હાઇડ્રોજન બંધનના કારણે હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ (ઉત્કલનબિંદુ 293 K) હોય છે. ફ્લોરિનના નાના કદ અને ઊંચી વિદ્યુતઋણતાના કારણે HFમાં ઘઇડ્રોજન બંધ બને છે. મોટા કદ અને નીચી વિદ્યુતઋણતા ધરાવતાં અન્ય હાઇડ્રોજન હેલાઇડ સંયોજનો વાયુ સ્વરૂપમાં હોય છે.

પ્રશ્ન 42.
હેલોજન તત્વોની હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિજન પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતા વર્ણવો.
ઉત્તર:
હાઇડ્રોજન પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતા ઃ તેઓ બધા હાઇડ્રોજન સાથે પ્રક્રિયા કરી હાઇડ્રોજન દેલાઇડ સંયોજનો બનાવે છે. પરંતુ હાઇડ્રોજન માટેનું આકર્ષણ ફ્લોરિનથી આયોડિન સુધી ઘટતું જાય છે.
હાઇડ્રોજન હેલાઇડ સંયોજનોની ઍસિડિક પ્રબળતાનો ક્રમ HF < HCl < HBr < HI છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં આ છેલાઇડ સંયોજનોની સ્થાયિતા બંધ (HX) વિયોજન એન્થાલ્પી H – F > H – Cl > H – Br > H – I ક્રમમાં ઘટવાના કારણે ઘટે છે,
ઑક્સિજન પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતા : હેલોજન તત્ત્વો ઑક્સિજન સાથે ઘણા ઑક્સાઇડ સંયોજનો બનાવે છે, પરંતુ તે પૈકીના મોટાભાગના અસ્થાયી હોય છે.

ફ્લોરિન બે ઑક્સાઇડ સંયોજનો OF₂ અને O₂F₂, બનાવે છે. જોકે માત્ર OF₂ જે 298 K તાપમાને ઉષ્મીય રીતે સ્થાયી છે. આ ઑક્સાઇડ સંયોજનો આવશ્યક રીતે ઑક્સિજન ફ્લોરાઇડ સંયોજનો છે. કારણ કે ફ્લોરિન, ઑક્સિજન કરતાં વધુ વિદ્યુતઋણ છે. આ બન્ને પ્રબળ ફ્લોરિનેશનકર્તાઓ છે. O₂F₂, પ્લુટોનિયમનું PuF₆ માં ઑક્સિડેશન કરે છે અને આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ શક્તિહીન ન્યુક્લિયર બળતગ્નમાંથી પ્લુટોનિયમને PuF₆ તરીકે દૂર કરવા માટે થાય છે.

ક્લોરિન, બ્રોમિન અને આોડિન ઑક્સાઇડ સંયોજનો બનાવે છે કે જેમાં આ હેલોજન તત્ત્વોની ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓનો વિસ્તાર +1થી +7 હોય છે. ગતિકી અને ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પરિબળોના સંયોગીકરણના કારણે સામાન્ય રીતે હેલોજન તત્ત્વો દ્વારા બનતા ઑક્સાઇડ સંયોજનોની સ્થાયિતાનો ક્રમ I > Cl > Br હોય છે.

આયોડિનના ઑક્સાઇડ સંયોજનોની સ્થાયિતાનું કારણ આયોડિન અને ઑક્સિજન વચ્ચેની વધુ ધ્રુવણીયતા છે. ક્લોરિનના કિસ્સામાં d કક્ષકોની પ્રાપ્યતાના કારણે ક્લોરિન અને ઑક્સિજન વચ્ચે બહુબંધ બને છે, જે તેની સ્થાયિતા વધારે છે.

બ્રોમિનમાં બન્ને લાક્ષણિકતાઓના અભાવના કારણે બ્રોમિનના ઑક્સાઇડ સંયોજનોની સ્થાયિતા સૌથી ઓછી હોય છે. હેલોજન તત્ત્વોના ઉચ્ચતર ઑક્સાઇડ સંયોજનોનું વલણ નિમ્નસ્તર ઑક્સાઇડ સંયોજનો કરતાં વધુ સ્થાયી થવાનું હોય છે. ક્લોરિનના ઑક્સાઇડ સંયોજનો Cl₂O, ClO₂, Cl₂O₆ અને Cl₂O₇, વધુ પ્રતિક્રિયાત્મક ઓક્સિડેશનાં છે અને વિસ્ફોટક વલણ ધરાવે છે.

ClO₂, કાગળના માવા અને કાપડ ઉદ્યોગમાં વિરંજનકર્તા તરીકે અને પાણીના શુદ્ધીકરણમાં ઉપયોગી થાય છે. બ્રોમિનના ઑક્સાઇડ સંયોજનો Br₂O, BrO₂, BrO₃, સૌથી ઓછા સ્થાયી હેલોજન ઓક્સાઇડ સંયોજનો છે અને તેઓ માત્ર નીચા તાપમાને જ અસ્તિત્વ ધરાવે છે. તેઓ વધુ શક્તિશાળી ઑક્સિડેશનકર્તાઓ છે.
આયોડિનના ઑક્સાઇડ સંયોજનો I₂O₄, I₂O₅, I₂O₇, અદ્રાવ્ય ઘન પદાર્થો છે અને ગરમી આપતાં વિઘટન પામે છે. I₂O₅ ખૂબ સારો ઑક્સિડેશનકર્તા છે અને તે કાર્બન મોનૉક્સાઇડના માપનમાં ઉપયોગી થાય છે.

પ્રશ્ન 43.
હેલોજન તત્વોની ધાતુ તેમજ અન્ય હેલોજન તત્વ પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા જણાવો.
ઉત્તર:
હેલોજન તત્ત્વો ધાતુઓ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ધાતુ કેલાઇડ સંયોજનો બનાવે છે. ઉદાહરન્ન તરીકે બ્રોમિન, મૅગ્નેશિયમ સાથે પ્રક્રિયા કરીને મૅગ્નેશિયમ બ્રોમાઇડ બનાવે છે.
Mg_(s) + Br_2(l) → MgBr_2(s)
કેલાઇડ સંયોજનોના આયનીય લક્ષણ MF > MCl> MBr> MI ક્રમમાં ઘટે છે, જ્યાં M એકસંયોજક ધાતુ છે. જો ધાતુ એકથી વધુ ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવતી હોય તો ઉચ્ચ ઑક્સિડેશન અવસ્થાવાળા કેલાઇડ સંયોજનો, નિમ્ન ઑક્સિડેશન અવસ્થાવાળા કેલાઇડ સંયોજનો કરતાં વધુ સહસંયોજક હોય છે.

ઉદાહરન્ન તરીકે SnCl₄, PbCl₄, SbCl₅ અને UF₆ અનુક્રમે SnCl₄, PbCl₂, SbCl₃, અને UF₄ કરતાં વધુ સહસંયોજક હોય છે.
અન્ય હેલોજન તત્ત્વો પ્રત્યે હેલોજન તત્ત્વોની પ્રતિક્રિયાત્મકતા : હેલોજન તત્ત્વો અન્ય હેલોજન તત્ત્વો સાથે સંયોજાઈને અનેક સંયોજનો બનાવે છે, જે XX’, XX₃, XX₅ અને XX₇ પ્રકારનાં આંતરહેલોજન સંયોજનો તરીકે ઓળખાય છે. જ્યાં X મોટા કદનું હેલોજન તત્ત્વ છે અને X’ નાના કદનું હેલોજન તત્ત્વ છે.

પ્રશ્ન 44.
ક્લોરિનની બનાવટ સમજાવો.
ઉત્તર:
બનાવટ : ક્લોરિનને નીચે દર્શાવેલી પદ્ધતિઓમાંથી કોઈ પણ એક પતિ વડે બનાવી શકાય છે :
(i) મેંગેનીઝ ડાયોક્સાઇડને સાંદ્ર HCI સાથે ગરમ કરતાં,
MnO₂ + 4HCl → MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O
જોકે HCIના સ્થાને મીઠું અને સાંદ્ર H₂SO₄ નું મિશ્રણ વપરાય છે.
4NaCl + MnO₂ + 4H₂SO₄ → MnCl₂ + 4NaHSO₄ + 2H₂O + Cl₂

(ii) પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ પર HCl ની પ્રક્રિયા દ્વારા
2KMnO₄ + 16HCl → 2KCl + 2MnCl₂+ 8H₂O + 5Cl₂

પ્રશ્ન 45.
ક્લોરિનના ઉત્પાદન માટેની ડીન તથા વિધુતવિભાજન પ્રક્રમ જણાવો.
ઉત્તર:
(i) ડીકન પ્રક્રમ : 723 K તાપમાને CuCl₂ (ઉદ્દીપક)ની હાજરીમાં વાતાવરણીય ઑક્સિજન વર્ડ હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડના ઑક્સિડેશન દ્વારા

(ii) વિદ્યુતવિભાજન પ્રક્રમ : ક્ષારજળના (brine)(સાંદ્ર NaCl દ્રાવણ) વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા ક્લોરિન ઍનોડ પર મેળવવામાં આવે છે. તે અનેક રાસાયણિક ઉદ્યોગોમાં ઉપપેદાશ તરીકે મળે છે.

પ્રશ્ન 46.
ક્લોરિનના ભૌતિક તેમજ રાસાયણિક ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:
ભૌતિક ગુણધર્મો : તે તીવ્ર અને ગૂંગળામણકારક વાસ ધરાવતો લીલાશ પડતો પીળો વાયુ છે.
તે હવા કરતાં 2-5 ગણો ભારે છે.
તે સહેલાઈથી લીલાશ પડતા પીળા પ્રવાહીમાં પ્રવાહીકૃત પામે છે જે 239 K તાપમાને ઊકળે છે. તે પાણીમાં દ્રાવ્ય હોય છે.
રાસાયણિક ગુણધર્મો : ક્લોરિન અનેક ધાતુઓ અને અધાતુઓ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ક્લોરાઇડ સંયોજનો બનાવે છે.
2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃
2Na + Cl₂ → 2NaCl
2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃
P₄ + 6Cl₂ → 4PCl₃
S₈ + 4Cl₂ → 4S₂Cl₂
તે હાઇડ્રોજન માટે વધુ આકર્ષણ ધરાવે છે. તે હાઇડ્રોજન ધરાવતા સંયોજનો સાથે પ્રક્રિયા કરી HCl બનાવે છે.
H₂ + Cl₂ → 2HCl
H₂S + Cl₂ → 2HCl + S
C₁₀H₁₆ + 8Cl₂ → 16HCl + 10C

ક્લોરિન ઠંડા અને મંદ બેઝ સાથે ક્લોરાઇડ અને હ્યઇપોક્લોરાઇટનું મિશ્રણ બનાવે છે. પરંતુ ક્લોરિન ગરમ અને સાંદ્ર બેઇઝ સાથે ક્લોરાઇડ અને ક્લોરેટ આપે છે.
2NaOH + Cl₂ → NaCl + NaOC + H₂O (ઠંડો અને મંદ)
6NaOH + 3Cl₂ → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O (ગરમ અને સાંદ્ર)
તે ફોડેલા ચૂના સાથે વિરંજક પાઉડર બનાવે છે.
2Ca(OH)₂ + 2Cl₂ → Ca(OCl)₂ + CaCl₂ + 2H₂O
વિરંજક પાઉડરનું સંઘટન નીચે મુજબ છે.
Ca(OCl)₂ • CaCl₂ · Ca(OH)₂ · 2H₂O
ક્લોરિન હાઇડ્રોકાર્બન સંયોજનો સાથે પ્રક્રિયા કરે છે, તે સંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન સંયોજનો સાથે વિસ્થાપિત નીપજો અને અસંતૃપ્ત હાઇડ્રોકાર્બન સંયોજનો સાથે યોગશીલ નીપજો આપે છે.

ઉદાહરણ તરીકે,

સ્થિર પડી રહેલું ક્લોરિન જળ તેમાં HCI અને HOC બનવાને કારણે તેનો પીળો રંગ ગુમાવે છે. આ રીતે પ્રાપ્ત હાઇપોક્સોરસ ઍસિડ (HOCl) નવજાત ઓક્સિજન આપે છે, જે ક્લોરિનના ઑક્સિડેશન કરવાના અને વિરંજન કરવાના ગુણધર્મો માટે જવાબદાર હોય છે.
ક્લોરિન ફેરસનું ફેરિકમાં અને સલ્ફાઇડનું સલ્ફેટમાં ઑક્સિડેશન કરે છે. લોરિન સલ્ફર ડાયોક્સાઇડનું સલ્ફર ટ્રાયૉક્સાઇડમાં અને આયોડિનનું આયોડેટમાં ઑક્સિડેશન કરે છે. સલ્ફર ડાયૉક્સાઇડ અને આયોડિન પાક્ષીની હાજરીમાં અનુક્રમે સલ્ફયુરિક ઍસિડ અને આયોડિક ઍસિડ બનાવે છે.
2FeSO₄ + H₂SO₄ + Cl₂ → Fe₂(SO₄)₃ + 2HCl
Na₂SO₃ + Cl₂ + H₂O → Na₂SO₄ + 2HCl
SO₂ + 2H₂O + Cl₂ → H₂SO₄ + 2HCl
I₂ + 6H₂O + 5Cl₂ → 2HIO₃ + 10HCl

ક્લોરિન શક્તિશાળી વિરંજક છે, વિરંજન ક્રિયા ઑક્સિડેશનના કારણે થાય છે. તે ભેજની હાજરીમાં શાકભાજી અથવા કાર્બીનક
દ્રવ્યનું વિરંજન કરે છે. ક્લોરિનની વિરંજન અસર કાયમી હોય છે.
Cl ₂ + H₂O → 2HCl + O
રંગીન પદાર્થ + O → રંગવિહીન પદાર્થ

પ્રશ્ન 47.
ક્લોરિનના ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર:
ઉપયોગો :

• લાકડાના માવા (કાગળ અને રૈયોનના ઉત્પાદન માટે જરૂરી), રૂ અને કાપડના વિરંજન માટે
• ગોલ્ડ અને પ્લેટિનમના નિષ્કર્ષણમાં
• રંગકો, ઔષધો અને CCl₄, CHCl₃, DDT, પ્રશીતક વગેરે જેવા કાર્બનિક સંયોજનોના ઉત્પાદનમાં
• પીવાના પાણીને રોગાણુરહિત કરવામાં
• ફોસ્ટન (COCl₂), અશ્રુવાયુ (CCl₃NO₂), મસ્ટાર્ડવાયુ (ClCH₂CH₂ SCH₂CH₂Cl) જેવા ઝેરી વાયુઓની બનાવટમાં થાય છે.

પ્રશ્ન 48.
HCl ની બનાવટ, ગુણધર્મો અને ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર:
બનાવટ : પ્રયોગશાળામાં સોડિયમ ક્લોરાઇડને સાંદ્ર H₂SO₄, સાથે ગરમ કરીને HCl બનાવી શકાય છે.

HCl વાયુને સાંદ્ર H₂SO₄,માંથી પસાર કરીને શુષ્ક કરી શકાય છે.

ગુણધર્મો :
ભૌતિક ગુણધર્મો : તે રંગવિહીન અને તીવ્ર વાસવાળો વાયુ છે. તે સહેલાઈથી રંગવિહીન પ્રવાહીમાં (ઉત્કલનબિંદુ 189 K) પ્રવાહીકરણ પામે છે અને સફેદ સ્ફટિકમય ધનમાં (ઠારબિંદુ 159 ) ઠારણ પામે છે.
તે પાણીમાં સંપૂર્ણ દ્રાવ્ય છે અને નીચે દર્શાવ્યા મુજબ આયનીકરણ પામે છે.

વિયોજન અચળાંક (K_a)નું ઊંચું મૂલ્ય સૂચવે છે કે તે પાણીમાં પ્રબળ એસિડ તરીકે હોય છે.
રાસાયણિક ગુષ્ણધર્મો HCI એ NH₃ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે અને Na₄Cl ના સફેદ ધુમાડા આપે છે.
NH₃ + HCl → NH₄Cl
જયારે ત્રણ ભાગ સાંદ્ર HCl અને એક ભાગ સાંદ્ર HNO₃ ને મિશ્ર કરવામાં આવે તો એક્વારીજીયા (અમ્લરાજ) બને છે, જે ઉમદા ધાતુઓ દા.ત., સોનું, પ્લેટિનમને ઓગાળવામાં ઉપયોગી થાય છે.
Au + 4H⁺ + NO^–₃ + 4Cl^– → AuCl_4^– + NO + 2H₂O 3Pt + 16H⁺ + 4NO^–₃ + 18C^– → 3PtCl_6^2- + 4NO +8H₂O
હાઇડ્રોક્લોરિક ઍસિડ નિર્બળ ઍસિડ સંયોજનોના ક્ષારોનું વિઘટન કરે છે. દા.ત., કાર્બોનેટ સંયોજનો, હાઇડ્રોજન કાર્બોનેટ સંયોજનો, સવ્હાઇટ સંયોજનો વગેરે.
Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂
NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂
Na₂SO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + SO₂

ઉપયોગો :

• ક્લોરિન, NH₄Cl અને ગ્લુકોઝના (મકાઈ સ્ટાર્ચમાંથી) ઉત્પાદનમાં
• હાડકાંમાંથી ગુંદરના નિષ્કર્ષણ માટે અને અસ્થિ કોલસાના (bone black) શુદ્ધીકરણ માટે
• ઔષધોમાં અને પ્રયોગશાળાના પ્રક્રિયક તરીકે થાય છે.

પ્રશ્ન 49.
હેલોજન તત્ત્વોનાં ઑક્સોઍસિડ સંયોજનો વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
ઊંચી વિદ્યુતઋણતા અને નાના કદના કારણે ફ્લોરિન માત્ર એક જ ઑક્સોએસિડ HOF બનાવે છે, જે ફ્લોરિક (I) ઍસિડ અથવા હાયપોલોરસ ઍસિડ તરીકે ઓળખાય છે.
અન્ય હેલોજન તત્ત્વી અનેક ઑક્સોઍસિડ સંયોજનો બનાવે છે, તે પૈકી મોટાભાગના સંયોજનોનું શુદ્ધ અવસ્થામાં અલગીકરણ કરી શકાતું નથી. આ સંયોજનો માત્ર જલીય દ્રાવણોમાં અથવા તેમના ક્ષાર સ્વરૂપમાં સ્થાયી હોય છે.
હેલોજન, તત્ત્વોના ઑક્સોઍસિડ સંયોજનોને કોષ્ટકમાં અને તેમના બંધારણોને આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે.

પ્રશ્ન 50.
આંતરહેલોજન તત્ત્વો વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
જ્યારે બે જુદાં-જુદાં હેલોજન તત્ત્વો એકબીજા સાથે પ્રક્રિયા કરે છે ત્યારે આંતરહેલોજન સંયોજનો બને છે. તેમને સામાન્ય સંઘટન XX’, XX₃‘, XX₅‘, અને XX₇‘, તરીકે દર્શાવાય છે, જ્યાં X મોટા કદના હેલોજન અને X’ નાના કદના હેલોજન છે તથા X એ X’ કરતાં વધુ વિદ્યુતધન છે.
જ્યારે X અને X’ નો ગુણોત્તર વધતો જાય છે તેમ પ્રતિઅણુ પરમાણુઓની સંખ્યા પણ વધતી જાય છે. તેથી આયોડિન (VII)ફ્લોરાઇડમાં પરમાણુઓની સંખ્યા મહત્તમ હોવી જોઈએ કારણ કે I અને F વચ્ચે ત્રિજ્યાનો ગુણોત્તર મહત્તમ હોય છે. તેથી તેનું સૂત્ર IF₇ હોય છે.
પેટાપ્રશ્ન : આંતરહેલોજન તત્ત્વોની બનાવટ જણાવો.
બનાવટ : આંતરહેલોજન સંયોજનોને સીધા સંયોગીકરણ દ્વારા અથવા હેલોજનની નીચા આંતરહેલોજન સાથેની ક્રિયા દ્વારા બનાવી શકાય છે. બનતી નીપજ કેટલીક વિશિષ્ટ પરિસ્થિતિઓ પર આધાર રાખે છે.

પેટાપ્રશ્ન : આંતરહેલોજન સંયોજનોના પ્રકાર, સૂત્ર, ભૌતિક અવસ્થા અને રંગ તથા બંધારણ જણાવો.

a અત્યંત અસ્થાયી; b ઓરડાના તાપમાને શુદ્ધ ઘન પદાર્થ જાણીતો છે; c Cl^– સેતુવાળો દ્વિઅણુ (I₂Cl₆) બનાવે છે.
પેટાપ્રથ્ન : આંતરહેલોજન સંયોજનોના ગુણધર્મો જણાવો.

ગુણધર્મો :
આંતરહેલોજન તત્ત્વો સહસંયોજક અણુઓ છે અને સ્વભાવે પ્રતિચુંબકીય હોય છે. CIF સિવાય 298 K તાપમાને તેઓ બાષ્પશીલ ઘન પદાર્થો અથવા પ્રવાહી સ્વરૂપે હોય છે, જ્યારે CIF વાયુ સ્વરૂપે હોય છે.
ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ સિવાયના તેમના ભૌતિક ગુણધર્મો હેલોજન ધટકોના મધ્યવર્તી હોય છે, તેમના ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ અપેક્ષા કરતાં સહેજ ઊંચા હોય છે.
તેમના રાસાયણિક ગુણધર્મોની સરખામણી વ્યક્તિગત હેલોજન તત્ત્વો સાથે કરી શકાય છે. સામાન્ય રીતે આંતરહેલોજન સંયોજનો હેલોજન તત્ત્વો કરતાં વધુ પ્રક્રિયાત્મક હોય છે. આનું કારણ આંતરહેલોજન સંયોજનોમાં X−X’ બંધ, હેલોજન તત્ત્વોમાં રહેલા X-X બંધ (F-F બંધ સિવાય) કરતાં નબળો હોય છે.

આ બધા સંયોજનો જળવિભાજન પામીને નાના હેલોજનમાંથી હેલાઇડ આયન આપે છે અને મોટા હેલોજનમાંથી હાયપોકેલાઇટ
(જયારે XX’), કેલાઇટ (જ્યારે XX₃), હૅલેટ (જ્યારે XX₅‘) અને પરહેલેટ (જ્યારે XX₇‘) એનાયન બનાવે છે.
XX’ + H₂O → HX’ + HOX
.તેમના આણ્વીય બંધારણોને VSEPR સિદ્ધાંત વડે સમજાવી શકાય છે.

પ્રશ્ન 51.
સમૂહ 18ના તત્વો વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
સમૂહ 18માં હિલિયમ, નિયોન, આર્ગોન, ક્રિપ્ટોન, ઝેનોન, રેડોન અને ઓગનેસોનનો સમાવેશ થાય છે. આ બધા વાયુઓ છે અને રાસાયણિક રીતે અપ્રતિક્રિયાત્મક (નિષ્ક્રિય) છે. તેઓ ખૂબ ઓછા સંયોજનો બનાવે છે, આ કારણે તેમને ઉંમા વાયુઓ કહેવાય છે.
રેડોન અને ઓગનેસોન સિવાયના બધા ઉમદા વાયુઓ વાતાવરણમાં મળી આવે છે. શુષ્ક હવામાં તેમની વાતાવરણીય પ્રચુરતા કદથી ~ 1% જેટલી હોય છે, જેમાં આર્ગોન મુખ્ય ઘટક છે.

હિલિયમ અને કેટલીક વખત નિયોન રેડિયોસક્રિય ઉત્પત્તિની ખનીજેમાં મળી આવે છે. દા.ત., પિચબ્લૅન્ડ, મોનોઝાઇટ, ક્લીવાઇટ.
સિલિયમનો મુખ્ય વ્યાપારિક સ્રોત કુદરતી વાયુ છે. જૈનોન અને રેડોન આ સમૂહના સૌથી વિરલ તત્ત્વો છે. રેડોનને 22માની ક્ષેપિત નીપજ તરીકે મેળવવામાં આવે છે.

^226₈₈ Ra → ^222₈₆Rn + _2⁴He
ઓગનેસોનનું સાંશ્લેષિત ઉત્પાદન ^249₉₈Cf પરમાણુઓ અને ^48₂₀Ca આયનોના સંધાત દ્વારા કરવામાં આવે છે.
^249₉₈Cf + ^48₂₀Ca → ²⁹⁴₁₁₈Og + 3n
ઓગનેસોનની સંજ્ઞા Og, પરમાણ્વીય ક્રમાંક 118, પરમાણ્વીય દળ 294 અને ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના [Rn]5f ¹⁴ 6d¹⁰7s²7p⁶ છે. Ogનું ઉત્પાદન ખૂબ જ ઓછા પ્રમાણમાં કરવામાં આવે છે. તેથી તેના રસાયણવિજ્ઞાનના માત્ર મુખ્ય અનુમાનો કરાયા છે.

પ્રશ્ન 52.
સમૂહ 18ના તત્ત્વોની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના, આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી, આયનીય ત્રિજ્યા તથા ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ ઍન્થાલ્પી વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના : હિલિયમ સિવાય બધા ઉંમદા વાયુઓની સામાન્ય ઈલેક્ટ્રૉનીય રચના ns²np⁶ છે, હિલિયમની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના 1S² છે. ઉમદા વાયુઓની સંવૃત કોશ રચનાના કારણે તેમના નિષ્ક્રિય સ્વભાવ સહિતના અનેક ગુણધર્મો જોવા મળે છે.
આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી : સ્થાયી ઇલેક્ટ્રૉનીય રચનાના કારણે આ વાયુઓ ઘણી ઊંચી આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી દર્શાવે છે. જોકે સમૂહમાં ઉપરથી નીચે તરફ જતાં તે પરમાણ્વીય કદ વધવાની સાથે ઘટે છે.

આયનીય ત્રિજ્યા : સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ જતાં આયનીય ત્રિજ્યા, પરમાણ્વીય ક્રમાંક વધવાની સાથે વધે છે. ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ ઍન્થાલ્પી : ઉમદા વાયુઓ સ્થાયી ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના ધરાવતા હોવાથી તેઓ ઇલેક્ટ્રૉન સ્વીકારવાની વૃત્તિ ધરાવતા નથી અને તેથી તેઓ ઇલેક્ટ્રૉનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પીનું વધુ ધન મૂલ્ય ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 53.
સમૂહ 18ના તત્ત્વોના ભૌતિક તેમજ રાસાયણિક ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:
ભૌતિક ગુણધર્મો : બધા ઉમદા વાયુઓ એક પરમાણ્વીય છે. તેઓ રંગવિહીન, વાસવિહીન અને સ્વાદવિહીન છે.
તેઓ પાણીમાં અલ્પદ્રાવ્ય છે.
તેઓ ઘણા નીચા ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુઓ ધરાવે છે. કારણ કે આ તત્ત્વોમાં એક માત્ર આંતરપરમાણ્વીય પારસ્પરિક ક્રિયા પ્રકારના નિર્બળ પ્રકીર્ણન બળો છે.

જાણીતા પદાર્થોમાં હિલિયમનું ઉત્કલનબિંદુ (4.2 K) સૌથી નીચું છે. તે પ્રયોગશાળામાં ઉપયોગમાં લેવાતા સૌથી વધુ સામાન્ય પદાર્થો જેવા કે રબર, કાચ અથવા પ્લાસ્ટિકમાંથી પ્રસરણ પામવાનો ગુણધર્મ ધરાવે છે.

રાસાયણિક ગુણધર્મો :
સામાન્ય રીતે ઉમદા વાયુઓ સૌથી ઓછા પ્રતિક્રિયાત્મક હોય છે. તેમની રાસાયજ્ઞિક પ્રતિક્રિયાત્મકતા પ્રત્યેની નિષ્ક્રિયતાના
કારણો નીચે દર્શાવેલ છે :

• હિલિયમ (1s²) સિવાયના ઉમદા વાયુઓની તેમની સંયોજક્તા કૌશમાં સંપૂર્ણ ભરાયેલી ધરાવે છે.
• તેઓ ઊંચી આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી અને વધુ ધન ઇલેક્ટ્રોનપ્રાપ્તિ એન્થાલ્પી ધરાવે છે.

માર્ચ 1962માં નીલ બાર્ટલેટે જે-તે સમયે બ્રિટિશ કોલંબિયા યુનિવર્સિટીમાં હતા, તેમણે એક ઉમદા વાયુની પ્રક્રિયાને અવલોકી હતી. તેમણે સૌપ્રથમ લાલ રંગનું સંયોજન બનાવ્યું હતું. જેને O⁺₂ PtF^–₆ સૂત્ર વડે દર્શાવી શકાય છે. તેમણે અનુભવ્યું કે આણ્વીય ઑક્સિજનની પ્રથમ આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી (1175 kJ mol ^-1) લગભગ ઝેનોનની પ્રથમ આયનીકરણ એન્થાલ્પી (1170 kJ mol^-1) જેટલી હતી.

તેમણે Xe સાથે તેવા જ પ્રકારનું સંયોજન બનાવવાના પ્રયત્નો કર્યા હતા તથા PtF₆ અને ઝેનોનને મિશ્ર કરીને લાલરંગનું અન્ય એક સંયોજન Xe⁺PtF^–₆ બનાવવામાં સફળતા પ્રાપ્ત કરી હતી.

ક્રિપ્ટોનના સંયોજનો ઘણા ઓછા છે. માત્ર ડાયફ્લોરાઇડ (KrF₂) સંયોજનનો ઊંડાણમાં અભ્યાસ થયો છે. રેડોનના સંયોજનોનું અલગીકરણ થઈ શક્યું નથી, પરંતુ તેમની ઓળખ (દા.ત., RnF₂) રેડિયો અનુશાષક પ્રવિધિ દ્વારા કરવામાં આવી છે. Ar, Ne અથવા Heના વાસ્તવિક સંયોજનો જાણીતા નથી.

પ્રશ્ન 54.
ઝેનોન-ફ્લોરિન સંયોજનો તથા ઝેનોન-ઑક્સિજન સંયોજનો વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
ઝેનોન-ફ્લોરિન સંયોજનો :
યોગ્ય પ્રાયોગિક પરિસ્થિતિઓમાં તત્ત્વોની સીધી પ્રક્રિયા દ્વારા ઝેનોન ત્રણ દ્વિઅંગી ફ્લોરાઇડ સંયોજનો XeF₂, XeF₄ અને XeF₆ બનાવે છે.

XeF₆ ને પણ 143 K તાપમાને XeF₄ અને O₂F₂ ની પારસ્પરિક ક્રિયા દ્વારા બનાવી શકાય છે.
XeF₄ + O₂F₂ → XeF₆ + O₂
XeF₂, XeF₄ અને XeF₆ રંગવિહીન સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થો
છે અને તેઓ 298 K તાપમાને સરળતાથી ઊર્ધ્વપાતન પામે છે. તેઓ શક્તિશાળી ફ્લોરિનેશનકર્તાઓ છે. તેઓ પાણીના ઓછા જથ્થાથી પણ જળવિભાજન પામે છે. ઉદાહરણ તરીકે XeF₂, જળવિભાજન પામીને Xe, HF અને O₂ આપે છે.
2XeF_2(s) + 2H₂O_(l) → 2Xe_(g) + 4HF_(aq) + O_2(g)

ઝેનોન ફ્લોરાઇડના ત્રણ સંયોજનોના બંધારણોને VSEPR સિદ્ધાંતને આધારે નક્કી કરી શકાય છે. આ બંધારણોને આકૃતિ (a), (b) અને (c)માં દર્શાવેલા છે.
XeF₂ અને XeF₅ અનુક્રમે રેખીય અને સમતલીય સમચોરસ બંધારણો ધરાવે છે.
XeF₆ સાત ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મો (6 બંધકા૨ક યુગ્મો અને એક અબંધકારયુગ્મ) ધરાવે છે, આથી તે વાયુ અવસ્થામાં પ્રાયોગિક રીતે જોવા મળેલ વિકૃત અષ્ટફલકીય બંધારણ ધરાવે છે.

ઝેનોન ફ્લોરાઇડ સંયોજનો ફ્લોરાઇડ આયનગ્રાહી સાથે પ્રક્રિયા કરીને કેટાયનીય સ્પિસીઝ બનાવે છે તથા ફ્લોરાઇડ આયન દાતા સાથે પ્રક્રિયા કરીને ફ્લોરો એનાયન બનાવે છે.
XeF₂ + PF₅ → [XeF]⁺ [PF₆]^–
XeF₄ + SbF₅ → [XeF₃]⁺ [SbF₆]^–
XeF₆ + MF → M⁺[XeF₇]
(M = Na, K, Rb અથવા Cs)

ઝેનોન-ઑક્સિજન સંયોજનો : XeF₄ અને XeF₆ પાણી સાથે જળવિભાજન પામીને XeO₃ આપે છે.
6XeF₄ + 12H₂O → 4Xe + 2XeO₃ + 24HF + 3O₂
XeF₆ + 3H₂O → XeO₃ + 6HF
XeF₆ નું આંશિક જળવિભાજન ઑક્સિફ્લોરાઇડ સંયોજનો XeOF₄ અને XeO₂F₂ આપે છે.
XeF₆ + H₂O → XeOF₄ + 2HF
XeF₆ + 2H₂O → XeO₂F₂ + 4HF

XeO₃ રંગવિહીન વિસ્ફોટક ઘનપદાર્થ છે અને તે પિરામિડલ આણ્વીય બંધારણ (આકૃતિ) ધરાવે છે.
XeOF₄, રંગવિહીન બાષ્પશીલ પ્રવાહી છે અને તે સમચોરસ પિરામિડલ આણ્વીય બંધારણ (આકૃતિ (d) અને (e)) ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 55.
ઉમદા વાયુઓના ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર:
હિલિયમ અજ્વલનશીલ અને હલકો વાયુ છે. આથી તેનો ઉપયોગ હવામાનના અવલોકનો માટે ફુગ્ગામાં ભરવામાં થાય છે. તેનો ઉપયોગ વાયુશીતિત ન્યુક્લિયર ભઠ્ઠીમાં પણ થાય છે. પ્રવાહી હિલિયમના નીચા તાપમાને કરવામાં આવતા જુદા- જુદા પ્રયોગો માટે નિમ્નતાપકર્તા તરીકે ઉપયોગ થાય છે. તેનો ઉપયોગ શક્તિશાળી અતિવાહક ચુંબકના ઉત્પાદનમાં અને તેને ટકાવી રાખવામાં થાય છે, જે આધુનિક NMR સ્પેક્ટ્રોમીટર અને ચિકિત્સીય નિદાન માટે ચુંબકીય સસ્પંદન પ્રતિબિંબ (MRI) તંત્રના આવશ્યક ભાગ બનાવે છે. તેની રુધિરમાં ઓછી દ્રાવ્યતાના કારણે તે આધુનિક નિમજ્જન સાધનમાં ઑક્સિજન મંદક તરીકે ઉપયોગી છે.

નિર્થોનનો ઉપયોગ વીજવિભાર નળીઓમાં અને જાહેરાતના પ્રદર્શન હેતુઓ માટે પ્રસ્તુરક બલ્બોમાં થાય છે. નિયોન બધ્ધોનો ઉપયોગ વાનસ્પતિય બગીચાઓમાં તથા ગ્રીનહાઉસમાં થાય છે. આર્ગોનનો મુખ્ય ઉપયોગ ઊંચા તાપમાને ધાતુકર્મ પ્રક્રમોમાં નિષ્ક્રિય વાતાવરણ પૂરું પાડવામાં અને વિદ્યુત બલ્બોમાં ભરવા માટે થાય છે. તેનો ઉપયોગ પ્રયોગશાળામાં હવા સંવેદનશીલ પદાર્થોના વ્યવસ્થાપનમાં થાય છે. ઝેનોન અને ક્રિોનનો કોઈ અર્થસૂચક ઉપયોગ નથી. તેમનો ઉપયોગ વિશિષ્ટ હેતુઓ માટે બનાવાતા હલકાં બલ્બોમાં થાય છે.

પ્રશ્ન 56.
નીચેની પ્રક્રિયાઓ પૂર્ણ કરી સંતુલિત અવસ્થામાં લખો.
(i) Cu + HNO₃ (સાંદ્ર) →
(ii) C + H₂SO₄ (સાંદ્ર) →
(iii) Cl₂ + NaOH (ગરમ, સાંદ્ર) → [માર્ચ-2020]
ઉત્તર:
નાઇટ્રોજનનું કદ નાનું હોવાના કારણે તે pπ- pπ બંધ બનાવવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. આથી નાઇટ્રોજન ખૂબ જ સ્થાયી અણુ N₂ બનાવે છે. સમૂહમાં ઉપરથી નીચેની તરફ pπ- pπ બંધ બનવાની વૃત્તિમાં ઘટાડો થાય છે. આથી, ફૉસ્ફરસ P₄ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.