GSEB Solutions Class 12 Chemistry Important Questions Chapter 8 d અને f-વિભાગનાં તત્ત્વો

Gujarat Board GSEB Class 12 Chemistry Important Questions Chapter 8 d અને f-વિભાગનાં તત્ત્વો Important Questions and Answers.

GSEB Class 12 Chemistry Important Questions Chapter 8 d અને f-વિભાગનાં તત્ત્વો

પ્રશ્ન 1.
(i) સંક્રાંતિ તત્ત્વો કોને કહેવાય છે ?
(ii) d-વિભાગનાં કયાં તત્ત્વો સંક્રાંતિ તત્ત્વો તરીકે ગણી શકાય નહીં ?
(iii) સંક્રાંતિ તત્ત્વોની લાક્ષણિકતા શું હોય છે ?
ઉત્તર:

• સંક્રાંતિ તત્ત્વો ઃ સંક્રાંતિ ધાતુઓ નામ તે હકીકત પરથી તારવવામાં આવ્યું હતું કે, તે ધાતુઓના રાસાયણિક ગુણધર્મો s અને p વિભાગનાં તત્ત્વોનાં ગુણધર્મોની વચ્ચે સંક્રાંતિ પામતા હતા. હાલમાં IUPAC મુજબ, જે ધાતુઓના તટસ્થ પરમાણુ અથવા આયનોમાં d- પેટાકક્ષકો અપૂર્ણ ભરાયેલી હોય તેમને સંક્રાંતિ ધાતુઓ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવી છે.
• d-વિભાગનાં સંક્રાંતિ તત્ત્વો : સમૂહ 12ના ઝિંક (Zn), કેડમિયમ (Cd) અને મરક્યુરી તેમની ધરાઅવસ્થામાં અને તેમની સામાન્ય ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં સંપૂર્ણ d¹⁰ ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના ધરાવતા હોવાથી તેમને સંક્રાંતિ ધાતુઓ તરીકે ગણવામાં આવતી નથી.
• સંક્રાંતિ તત્ત્વોની લાક્ષણિકતાઓ : તેઓ અપૂર્ણ (n – 1)d કક્ષકો ધરાવે છે.

જેથી નીચેની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે.

• તેઓ રંગીન આયનોનું નિર્માણ કરે છે.
• તેઓ સમાન ચુંબકીય ગુણધર્મો અને અનુચુંબકીય વર્તણૂક દર્શાવે છે.
• તેઓ વિવિધ ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવે છે.
• તેઓ વિવિધ લિગેન્ડની સાથે સંકીર્ણ સંયોજનોનું નિર્માણ કરે છે.
• તેઓ આંતરાલીય સંયોજનો રચે છે.
• તેઓ ઉદ્દીપકીય ગુણધર્મ ધરાવે છે.
• તેઓ મિશ્રધાતુઓ રચે છે.

પ્રશ્ન 2.
આવર્તકોષ્ટકમાં સંક્રાંતિ તત્ત્વોનું સ્થાન વિશે લખો અને સંક્રાંતિ શ્રેણીઓ લખો.
ઉત્તર:
આવર્તકોષ્ટકમાં đ- વિભાગનાં તત્ત્વોને સંક્રાંતિ તત્ત્વો કહે છે. d- વિભાગ આવર્તકોષ્ટકમાં મોટો મધ્ય ભાગ રોકે છે. d- વિભાગની એક તરફ s અને બીજી તરફ p- વિભાગો છે. આ કારણથી d- વિભાગનાં તત્ત્વોનું નામ ‘સંક્રાંતિ તત્ત્વો’ અપાયું છે.
સંક્રાંતિ તત્ત્વોની આવર્તકોષ્ટકમાં ચાર હરોળ છે જે 3d, 4d, 50 અને 6d છે. ચોથી હરોળ (6d) હાલમાં અપૂર્ણ છે.

આમ, પ્રથમ શ્રેણી : Sc (Z = 21) થી Zn (Z = 30)
દ્વિતીય શ્રેણી : Y (Z = 39) થી Cd (Z = 48)
તૃતીય શ્રેણી : La (Z = 57) થી Hg (Z = 80)
ચતુર્થ શ્રેણી : Ac (Z = 89) થી Cn (Z = 112)

પ્રશ્ન 3.
વિભાગનાં તત્ત્વોની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના લખો અને તેમની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના આપો.
ઉત્તર:
d- વિભાગનાં તત્ત્વોની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોનીય રચના (n – 1)^{1 – 10} ns^1-2 છે, જેમાં (n – 1) આંતર d કક્ષકો દર્શાવે છે કે તત્ત્વ 1થી 10 ઇલેક્ટ્રૉન ધરાવી શકે છે. અને બાહ્યતમ ns કાક 1 અથવા 2 ઇલેક્ટ્રૉન ધરાવી શકે છે. d-વિભાગનાં તત્ત્વોની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના નીચેના કોઠા પ્રમાણે છે :

પ્રશ્ન 4.
3d – વિભાગના તત્ત્વોની સામાન્ય ઇલેક્ટ્રૉનીય રચનાના અપવાદો સમજાવો.
ઉત્તર:
(n – 1)d અને 18 કક્ષકોની વચ્ચે બહુ જ ઓછો ઊર્જા તફાવત હોવાથી ઇલેક્ટ્રૉનીય રચનામાં અપવાદો છે.
ઉદા.,

• Cr ની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના [Ar] 3d⁴ 4s² નથી પણ [Ar] 3d⁵ 4s¹ છે.
• Cuની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના [Ar] 3d⁹ 4s² નથી પણ [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ છે.

Cr માં 3d⁵ રચના બને છે. કારણ કે તેમાં અર્ધભરાયેલ d-કક્ષકોનું જૂથ વધારે સ્થાયી છે. Cu માં 3d¹⁰ રચના બને છે.
કારણ કે તેમાં પૂર્ણભરાયેલી 3d કક્ષકો (3d¹⁰)નું જૂથ વધારે સ્થાયી છે. 3d અને 4s ની વચ્ચે બહુ જ ઓછો ઊર્જા તફાવત હોવાથી અર્ધભરાયેલી 3d⁵ અને પૂર્ણભરાયેલી 3d(3d¹⁰) ક્ષકોનું જૂથ સાપેક્ષમાં વધારે સ્થાયી છે.

પ્રશ્ન 5.
સંક્રાંતિ તત્ત્વોના (a) ધાત્વીય ગુણધર્મો અને (b) લેટિસ બંધારણો આપો.
ઉત્તર:
(a) ધાત્વીય ગુણધર્મો : બધાં જ સંક્રાંતિ તત્ત્વો વિશિષ્ટ ધાત્વીય ગુણધર્મો ધરાવે છે. ઉદા.,

• ઉચ્ચ તનન પ્રબળતા
• તણાવપણું
• ટિપાઉપણું
• ઉચ્ચ-ઉષ્મીય અને વિદ્યુતવાહકતા અને ધાત્વીય ચમક ધરાવે છે.

(b) ધાત્વીય બંધારણો : સંક્રાંતિ તત્ત્વોના લેટાઇસનાં બંધારણો નીચેના કોઠા પ્રમાણે છે :

[bcc = અંતઃકેન્દ્રિત સમઘનીય (body centred cubic); hcp = ષટ્કોણીય સંવૃત સંકુલિત (hexagonal close packed); ccp = સમઘનીય સંવૃત સંકુલિત (cubic close packed); X = એક વિશિષ્ટ ધાતુ બંધારણ]
Zn, Cd, Hg, Mn ના અપવાદ સિવાય, સામાન્ય તાપમાને સંક્રાંતિ તત્ત્વો એક અથવા વધારે વિશિષ્ટ ધાત્વીય બંધારણો ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 6.
સંક્રાંતિ તત્ત્વોની કઠિનતા અને ગલનબિંદુ વિશે લખો.
ઉત્તર:
કઠિનતા : Zn, Cd, Hgના અપવાદ સિવાય બાકીનાં સંક્રાંતિ તત્ત્વો અત્યંત કઠણ છે. પણ તેઓ નીચી બાષ્પશીલતા ધરાવે છે.
ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ : સંક્રાંતિ તત્ત્વોનાં ગલન અને ઉત્કલનબિંદુ ઊંચાં હોય છે (જુઓ આકૃતિ).

સંક્રાંતિ તત્ત્વોનાં ગલનબિંદુ ઊંચા છે, કારણ કે આ તત્ત્વોના આંતરપરમાણ્વીય ધાત્વીય બંધનમાંns ઇલેક્ટ્રૉન ઉપરાંત ઉપાંતિમ (અંદરના) (n – 1)d કક્ષકોના વધારે ઇલેક્ટ્રૉનની સહભાગિતા છે.
સંક્રાંતિ તત્ત્વોની ત્રણેય હરોળમાં d⁵ ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના સુધી ઇલેક્ટ્રૉન વધે તેમ ગલનબિંદુ વધતાં જાય છે. (અપવાદ Tc, Mn) અને દરેક શ્રેણીમાં ઇલેક્ટ્રૉનની રચના પર મહત્તમ છે. ત્યારબાદ (d⁵ બાદ) પરમાણ્વીય ક્રમાંક વધે તેમ ગલનબિંદુ નિયમિત રીતે ઘટે છે.

પ્રશ્ન 7.
સંક્રાંતિ શ્રેણીનાં તત્ત્વોની પરમાણ્વીયકરણ ઍન્થાલ્પી વિશે લખો.
ઉત્તર:
(a) સંક્રાંતિ તત્ત્વો ઊંચી પરમાણ્વીયકરણ એન્થાલ્પી ધરાવે છે.
સંક્રાંતિ શ્રેણીનાં તત્ત્વોની પરમાણ્વીયકરણ એન્થાલ્પી નીચેની આકૃતિ પ્રમાણે છે.

દરેક શ્રેણીમાં લગભગ મધ્યમાં મહત્તમ પરમાણ્વીયકરણ ઍન્થાલ્પી છે, કારણ કે મધ્યમાં ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા વધારે છે. પ્રબળ આંતરપરમાણ્વીય પારસ્પરિક ક્રિયા માટે પ્રતિ d-કક્ષક 1 અયુમ્મિત ઇલેક્ટ્રૉન હાજર હોવો વિશેષ રીતે અનુકૂળ હોય છે. ‘સામાન્ય રીતે એકાકી સંયોજકતા I-ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા જેટલી વધારે હશે તેટલું પરિણામી બંધન પ્રબળ હશે.’

(b) પરમાણ્વીયકરણ ઍન્થાલ્પીનું મહત્ત્વ:

• ધાતુના પ્રમાણિત વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલનું માપન કરવામાં પરમાણ્વીયકરણ એન્થાલ્પી અગત્યનું પરિબળ છે.
• જેમ તત્ત્વની પરમાણ્વીયકરજ્ઞ ઍન્થાલ્પીનું મૂલ્ય વધારે તેમ તે ધાતુનું ઉત્કલનબિંદુ ઘણું ઊંચું હોય છે.
• જેમ ધાતુઓની પરમાવીયકરણ ઍન્થાલ્પીનું મૂલ્ય ઊંચું તેમ તે તત્ત્વોની પ્રક્રિયાઓમાં ઉમદા રહેવાનું વધારે વલણ હોય છે.
• “દ્વિતીય અને તૃતીય સંક્રાંતિ શ્રેથ્રીની ધાતુઓની પરમાણ્વીયકરણ એન્થાલ્પીનાં મૂલ્યો પ્રથમ શ્રેણીનાં અનુવર્તી તત્ત્વો કરતાં વધારે હોય છે.
• આ પરિબળના કારણે ભારે સંક્રાંતિ ધાતુઓનાં સંયોજનોમાં વધુ પ્રમાણમાં ધાતુ-ધાતુ બંધને બનાવવામાં મહત્ત્વ છે.

પ્રશ્ન 8.
સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્ત્વોની પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજ્યા વિશે લખો.
ઉત્તર:
(a) પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીની ધાતુ (M) અને તેમના આયનોની ત્રિજ્યા નીચેના કોષ્ટક પ્રમાણે છે :

સામાન્ય રીતે સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં વધતા જતા પરમાણ્વીય
ક્રમાંકની સાથે સમાન વીજભાર ધરાવતા આયનોની ત્રિજયામાં ક્રમશઃ ઘટાડો થતો જાય છે.’
કારણ કે જ્યારે પરમાણ્વીયક્રમાંક (કેન્દ્રીય વીજભાર)માં વધારો થાય છે, ત્યારે નવો ઇલેક્ટ્રૉન દર વખતે d-કક્ષકમાં દાખલ થાય છે. ‘d- ઇલેક્ટ્રૉનની શીલ્ડિંગ અસર ઓછી અસરકારક છે. જેથી જેમ કેન્દ્રિય વીજભાર વધે છે, તેમ આ કેન્દ્રિય વીજભાર અને બાહ્યતમ ઇલેક્ટ્રૉનની વચ્ચેનો ચોખ્ખા (પરિણામી) સ્થિરવિદ્યુત આકર્ષણ બળોમાં વધારો થતો જાય છે. તેથી આયનીય ત્રિજયા ઘટતી જાય છે.

સંક્રાંતિ શ્રેણીની બધી જ શ્રેણીમાં પરમાણ્વીયક્રમાંક વધે તેમ પરમાણ્વીય ત્રિજ્યામાં ઘટાડો થાય છે, જોકે આ ઘટાડો બહુ જ થોડો હોય છે.

(b) 3d કરતાં 4તેનાં કદ મોટા પણ 44 અને 54 નાં લગભગ સમાન પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણી (3ઢીના તત્ત્વોની સરખામણીમાં દ્વિતીય સંક્રાંતિ શ્રેણી (44)નાં તત્ત્વોનાં પરમાણ્વીય કદ મોટાં (વધારે) હોય છે, પણ તૃતીય સંક્રાંતિ શ્રેણી (5đ)નાં તત્ત્વોનાં પરમાણ્વીય કદ લગભગ દ્વિતીય સંક્રાંતિ શ્રેણી (4ટ)નાં અનુવર્તી સભ્યોના પરમાણ્વીય કદના જેટલા જ હોય છે. (જુઓ જવાબ 9ની આકૃતિ) કદ : 3d< 4d ≈ 54 કારણ કે 4f કક્ષકો નડતરરૂપ બને છે. 4f કક્ષકો 50 શ્રેણીનાં તત્ત્વોની શરૂઆતના પહેલાં ભરાય છે. આ લેન્થેનોઇડ સંકોચન થાય છે.

પ્રશ્ન 9.
લેન્થેનોઇડ સંકોચન વિગતે સમજાવો. લેન્થેનોઇડ સંકોચન એટલે શું ? તેનું પરિણામ શું હોય છે ? [ઑગસ્ટ-2020]
ઉત્તર:
ત્રીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીની ધાતુઓમાં ઇલેક્ટ્રૉનથી 5d કક્ષકોના પહેલાં 4f કક્ષકો ભરવાના કારણે પરમાણ્વીય ત્રિજ્યામાં નિયમિત ધટાડો થાય છે, જેને લેન્થેનોઇડ સંકોચન કહે છે.  આ ઘટના પરમાણ્વીય ક્રમાંક વર્ષે તેમ પરમાણ્વીય કદમાં અપેક્ષિત વધારો થવામાં ક્ષતિપૂર્તિ કરે છે.
સંક્રાંતિ તત્ત્વોની પરમાવીય ત્રિજ્યાઓનાં વલણ નીચેની આકૃતિ પ્રમાણે છે :

લેન્થેનોઇડ સંકોચનનું ચોખ્ખું પરિણામ : લેન્થેનોઇડ સંકોચન થવાથી દ્વિતીય અને તૃતીય શ્રેણીનાં તત્ત્વો લગભગ સમાન ત્રિજ્યા દર્શાવે છે. ઉદા., દ્વિતીય શ્રેણીનું Zr 160 pm અને તૃતીય શ્રેણીનું HF 159 pm. આથી ત્રીજી અને ચોથી શ્રેણીનાં તત્ત્વો ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં વધારે સામ્યતા ધરાવે છે.

લેન્થેનોઇડ સંકોચનનું કારણ : એક સામાન્ય સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં કક્ષોનાં સમાન જૂથ (3d/4d/5d)માં ‘એક ઇલેક્ટ્રોન વડે બીજા અન્ય ઇલેક્ટ્રૉનની ઉપર અપૂર્ણ શીલ્ડિંગ અસર છે.’ જોકે અન્ય ઇલેક્ટ્રૉનથી એક 4† ઇલેક્ટ્રોનનું થતું શીડિંગ અન્ય ઇલેક્ટ્રૉન વડે એક 3d ઇલેક્ટ્રૉનના શીડિંગ કરતાં ઓછું હોય છે. 3d થી શીલ્ડિંગ > 4f શ્રી શીડિંગ એક જ શ્રેણીમાં જેમ જેમ કેન્દ્રિય વીજભાર (Z) વધતો જાય છે. તેમ તેમ બધી જ 4fⁿ કક્ષકોના કદમાં ઘટાડો થતો જાય છે.

પ્રશ્ન 10.
સંક્રાંતિ તત્ત્વોની આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી આપી, તેમનાં મૂલ્યોની વિગતે ચર્ચા કરો.
ઉત્તર:
(a) દરેક સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં ડાબીબાજુથી જમણીબાજુ તરફ જતાં સંક્રાંતિ તત્ત્વોની પ્રથમ, દ્વિતીય અને તૃતીય આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીમાં વધારો થાય છે. કારણ કે પરમાણુક્રમાંક વધવાની સાથે કેન્દ્રિયભા૨માં વધારો થવાની સાથે આંતરિક -કક્ષકો ભરાય છે. પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીનાં તત્ત્વોની પ્રથમ ત્રણ આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી Δ_i H^⊖ (kJ mol^-1) માં નીચે પ્રમાણે છે:

(b) કોષ્ટકનાં IP મૂલ્યો ઉપરથી તારવણી : મુખ્ય તારવણી નીચે પ્રમાણે છે :

• આ તત્ત્વોની ક્રમિક હરોળમાં આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં થતો વધારો એટલો તીવ્ર નથી શ્વેતો જેટલો ‘બિનસંક્રાંતિ’ તત્ત્વોમાં હોય છે.
• સામાન્ય રીતે પ્રથમ આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીના મૂલ્યમાં વધારો થાય છે, પણ ક્રમિક તત્ત્વોની દ્વિતીય અને તૃતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પીના મૂલ્યમાં થતા વધારાની માત્રા ઘણી જ વધારે હોય છે.
• જો કે 34 ધાતુઓની પ્રથમ આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીમાં અનિયમિત વલલ્ર છે, આની રાસાયલિક અર્થસૂચકતા ઘણી ઓછી હોય છે. પ્રથમ આયનીકરણમાં તત્ત્વમાંથી 1 ઇલેક્ટ્રૉન દૂર થતાં 45 અને 34 કોની સાપેક્ષ ઊર્જામાં ફેરફાર થાય છે.’
• પ્રથમ શ્રેણીનાં તત્ત્વોની સૌથી નીચી સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા +2 છે.

(c) ‘3d શ્રેણીનાં તત્ત્વોમાં (પ્રથમ) આયનીકરણ ઊર્જા નજીવી માત્રામાં વધુ : જ્યારે તે- વિભાગનાં તત્ત્વો આયનો બનાવે છે ત્યારે (n – 1)d ઇલેક્ટ્રૉનના પહેલાં ns ઇલેક્ટ્રોન દૂર થાય છે. 3d શ્રેણીના આવર્તમાં ડાબીથી જમણીબાજુ (Sc થી Zn) તરફ જતાં કેન્દ્રિય વીજભાર વધે છે, પન્ન આંતરિક પેટાકોશ 3d માં ઇલેક્ટ્રૉન ઉમેરાય છે. બાહ્યકક્ષાના ઇલેક્ટ્રૉન એકબીજાને પરિક્ષિત કરી શકે તેની સરખામણીમાં અંદરની 34 ના ઇલેક્ટ્રોન કેન્દ્રિય વીજભારના વધારા સાથે 4s ઇલેક્ટ્રૉનને વધુ અસરકારક રીતે પરિક્ષિત કરે છે. જેથી પરમાણ્વીય ત્રિજ્યા ધીમેથી ઘટે છે અને 3d શ્રેણીમાં આયનીકરણ ઊર્જા નજીવી માત્રામાં વધે છે.

(d) સંક્રાંતિ શ્રેણીનાં તત્ત્વોની દ્વિતીય આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીનાં મૂલ્ય વધવાનું સામાન્ય વલણ : તેઓ 4s⁰ dⁿ ઇલેક્ટ્રૉન રચના ધરાવે છે. અને તેમાં d-કક્ષકોની જુદી જુદી દિશાના કારણે કેન્દ્રિય વીજભારની વધારાની અસરમાં એક – ઇલેક્ટ્રૉન બીજા ઇલેક્ટ્રોનનું પરિરક્ષણ કરી શકતો નથી.
આમ, Δ_iH⁰ (II) : Se → Ti → V → Cr → Mn → Fe → Co → Ni → Cu માટે વધતા ક્રમમાં છે.

(e) આયનીકરણ એન્થાલ્પીના મૂલ્યો માટે જવાબદાર પરિબળો : આયનોમાં dⁿ ઇલેક્ટ્રૉનીય ગોઠવણીના માટે આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીમાં થતા વિચલનનું અર્થઘટન નીચે પ્રમાણે છે :

• કેન્દ્રની તરફ પ્રત્યેક ઇલેક્ટ્રૉનનું આકર્ષણ
• બે ઇલેક્ટ્રૉન વચ્ચેનું અપાકર્ષણ
• વિનિમય ઊર્જા

(f) વિનિમય ઊર્જા ઘટે તેમ સ્થિરતા વધે અને d⁵, d¹⁰ ની રચનાની સ્થાયિતા સમજવી : ઊર્જા સ્તરના સ્થાયીકરણ માટે વિનિમય ઊર્જા જવાબદાર છે. વિનિમય ઊર્જા આશરે સમશક્તિય કક્ષકોમાં સમાંતર સ્પિનના શક્ય યુગ્મોની કુલ સંખ્યાના સમપ્રમાણમાં હોય છે. વિનિમય ઊર્જા ∝ સમાંતર સ્પિનના \(\bar{e} \) યુગ્મોની સંખ્યા. જ્યારે કેટલાક ઇલેક્ટ્રૉન સમશક્તિય કક્ષકોનાં સેટ (જૂથ)માં ભરાય છે ત્યારે સમાંતર સ્પિન અને કક્ષકની મહત્તમ એકલ ભરણી ન્યૂનતમ ઊર્જા દર્શાવે છે (કુંડનો નિયમ). ઉદા., નીચેની રચના મહત્તમ સ્થાપી છે.

આવી સ્થાપી d¹⁰ કે તd⁵ રચનામાં ખલેલ પડવાથી વિનિમય ઊર્જામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે. વિનિમય ઊર્જામાં થતો ઘટાડો સ્થાયિતા વધારે છે. જેમ સ્થાયિતા વધે છે તેમ આયનીકરણ વધુ મુશ્કેલ બને છે. સ્થાયિતા ઓછી તો આયનીકરણ એન્થાલ્પી ઓછી.

ઉદા.-I : Mn⁺ ની આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી Cr⁺ કરતાં નીચી છે.

ઉદા.-II : Fe²⁺ આયનીકરણ એન્થાલ્પી Mn²⁺ ના કરતાં નીચી છે.

Mn²⁺ ની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના 3d⁵ ની સ્થાયિતા Fe²⁺ (3d⁶) કરતાં વધારે હોવાથી આયનીકરણ એન્થાલ્પી Fe²⁺ < Mn²⁺છે. આમ Feની તૃતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પી (ઊ) Mn કરતાં ઓછી છે. Fe (2962) < Mn (3260) kJ mol^-1

ઉદા.-III : Zn માટે અનુવર્તી આયનીકરા મૂલ્ય નીચું છે.
Zn નું અનુવર્તી આયનીકરણ મૂલ્ય એટલે Zn⁺ માંથી Zn²⁺ ની રચનાની ઊર્જા. Zn⁺ 3d¹⁰4s¹ માંથી Zn²⁺ 3d¹⁰4s⁰ રચના થાય તેમાં 1 ઇલેક્ટ્રૉન દૂર થઈ સ્થાયી d¹⁰ રચના થાય છે.

(g) તૃતીય આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી પ્રમાણનાં ઊંચી હોય છે : 4s કક્ષક પરિબળ દ્વારા તૃતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં વલન્ન જટિલ બનતું નથી. ઉદ્ય

• આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીના સામાન્ય વધારાની જેમ જ d⁵(Mn²⁺) અને d¹⁰(Zn²⁺) આયનોમાંથી 1 ઇલેક્ટ્રૉન દૂર કરવાનું મુશ્કેલ બને છે, અને તેમની તૃતીય આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી પ્રમાણમાં ઘણી ઊંચી હોય છે.
• Mn²⁺ 3260 kJ mol⁻¹ અને Fe³⁺ 2962 kJ mol⁻¹ જેટલી તૃતીય આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી ધરાવે છે, આ મૂલ્યોની વચ્ચે સુસ્પષ્ટ અંતરાલ છે.
• કૉપર, નિકલ અને ઝિંકની તૃતીયક આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીનાં મૂલ્યો ઊંચા અનુક્રમે 3338, 3452 અને 3837 kJ mol^-1 છે. આ ઊંચા મૂલ્યો સૂચવે છે કે Cu, Ni, Zn ની +2 કરતાં ઊંચી ઑક્સિડેશન અવસ્થા શા માટે મુશ્કેલ છે.

પ્રશ્ન 11.
સંક્રાંતિ તત્ત્વોની ભિન્ન ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ વિશે લખો.
અથવા
(a) સંક્રાંતિ તત્ત્વો તેમનાં સંયોજનોમાં વધુ જુદી જુદી ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવવાની લાક્ષણિકતા ધરાવે છે. ઉદાહરણોથી સ્પષ્ટ કરો.
(b) સંક્રાંતિ શ્રેણીનાં મધ્યનાં તત્ત્વો વધુ અને છેડાનાં તત્ત્વો ઓછી અવસ્થાઓ ધરાવે છે. ઉદાહરણથી સમજાવો.
(c) Se થી Zn સુધીનાં તત્વોની મહત્તમ સ્થાયી અવસ્થાઓ જણાવો.
(d) ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓની પરિવર્તનશીલતા વિશે ઉદાહરણથી સમજાવો.
(e) સંક્રાંતિ તત્ત્વોની નીચી (શૂન્ય) ઑક્સિડેશન અવસ્થા ક્યા સંયોજનમાં છે ? શથી ?
ઉત્તર:
(a) પ્રથમ સંક્રાંતિ હરોળના તત્ત્વોની સામાન્ય ભિન્ન ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ નીચેના કોષ્ટક પ્રમાણે છે :
પ્રથમ હરોળની સંક્રાંતિ ધાતુઓની ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ (સૌથી વધુ સામાન્ય અવસ્થાઓને ઘાટા અક્ષરોમાં દર્શાવેલી છે.)

(b) સૌથી વધુ સંખ્યામાં ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવનારા તત્ત્વો શ્રેણીની મધ્યમાં અથવા તેની નજીકમાં હોય છે.
ઉદાહરણો : મેંગેનીઝ +2 થી +7 સુધીની બધી જ ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
મધ્યની નજીકમાંનું ક્રોમિયમ (Cr) તત્ત્વ +2 થી +6 સુધીની બધી જ ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
મધ્યની નજીકનું આયર્ન તત્ત્વ +5 સિવાયની +2 થી +6 સુધીની બધી જ ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
શ્રેણીના બંને છેડા પરનાં તત્ત્વોની ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓની ઓછી સંખ્યા જોવા મળે છે.

Sc અને Ti માં ગુમાવવા માટે અથવા ભાગીદારી માટે ઓછા અનુક્રમે 3 અને 4 ઇલેક્ટ્રૉન છે. જેથી તેમની ઓછી અવસ્થા Sc⁺³, Ti²⁺, Ti³⁺, Ti⁴⁺ છે. Sc, Ti માં ઊંચી સંયોજકતા માટે ધન્ના બધા ૪- ઇલેક્ટ્રૉન નથી. તેઓમાં ઓછી કક્ષકો પ્રાપ્ય છે. ઉદા, આ શ્રેણીના પ્રારંભમાં Sc(II) વાસ્તવિક રીતે અજ્ઞાત છે.

Ti(II) અથવા Ti(III) ની સરખામણીમાં Ti(IV) વધુ સ્થાયી છે. શ્રેણીના બીજા છેડે ઝિંકની ઑક્સિડેશન અવસ્થા માત્ર +2 છે. આ Üu, Zn માં ભાગીદારી માટે ઓછી -કક્ષકો પ્રાપ્ય છે, ઓછા ઇલેક્ટ્રૉન પ્રાપ્ય છે, જેથી Cu, Zn ની ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ ઓછી છે.

(c) સામાન્ય સ્થાધિતાવાળી મહત્તમ ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓની સંખ્યા મેંગેનીઝ (Mn) સુધી s અને d-કક્ષકોમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રૉનના સરવાળા બરાબર હોય છે. ઉદા. ઇલેક્ટ્રૉન 3d અને 4s ના રચના કુલ ઇલેક્ટ્રૉન

Mn પછીથી તત્ત્વોની ઊંચી ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓની સ્થાયિતામાં આકસ્મિક ઘટાડો થાય છે. Mn પછીના તત્ત્વોની વિશિષ્ટ સ્વિસીઝ Fe^II,III Co^{II,III NiII, CuI,II અને Zn II છે.}

(d) સંક્રાંતિ તત્ત્વોની એક લાક્ષણિકતા એ છે કે, તેઓ ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓની પરિવર્તીલતા દર્શાવે છે, કારણ તેઓમાં અપૂર્ણ ભરાતી d-કક્ષકો એવી રીતે ભરાય છે કે, તેમની ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં ફેરફાર એકબીજાથી 1 એકમ જેટલો હોય છે.
ઉદા., V^II, V^III, V^IV, V^V; Fe^II, Fe^III, Cu^I, Cu^II; Cr^II,Cr^III,Cr^IV,Cr^V,Cr^VI વગેરે.
નોંધ : આ બાબત બિનસંક્રાંતિ તત્ત્વોની ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓની પરિવર્તનશીલતાથી વિપરિત છે, અસંક્રાંતિ તત્ત્વોની ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં ફેરફાર 2 એકમ જેટલો હોય છે.

d-વિભાગનાં તત્ત્વોનાં સમૂહ (4થી 10)માં ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓની પરિવર્તનશીલતામાં એક રસપ્રદ લાળ જોવા મળે છે. જોકે p-વિભાગમાં ભારે તત્ત્વો નીચી ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓમાં સાનુકૂળતા દર્શાવે છે. કારણ કે તેમાં નિષ્ક્રિય યુગ્મની અસર થાય છે.
d-વિભાગનાં તત્ત્વોમાં નિષ્ક્રિય યુગ્મ અસર નથી અને તેઓ ઊંચી અવસ્થા દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે સમૂહ 6 માં Mo(VI) અને W(VI) ની સ્થાપિતા Cr(VI)ના કરતાં વધારે છે. ઍસિડિક માધ્યમમાં Cr(VI) ડાયક્રોમેટ (Cr₂O_7^2-) સ્વરૂપમાં પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા છે પણ MoO₃, અને WO₃, પ્રબળ ઑક્સિડેશનાં નથી.

(e) Ni(CO)₄ અને Fe(CO)₅ માં નિકલ અને આયર્નની ઑક્સિડેશન અવસ્થા શૂન્ય છે. કારણ કે આ સંયોજનોમાં લિગે (CO) σ બંધન ઉપરાંત π- ગ્રાહી લક્ષણની ક્ષમતા ધરાવે છે. જો સંકીર્ણ સંયોજનમાંનો તટસ્થ લિગેન્ડ σ બંધન ઉપરાંત π ગ્રાહી લક્ષણની ક્ષમતા ધરાવતાં હૈય તો તેવા સંકીર્ણમાં સંક્રાંતિ તત્ત્વ શૂન્ય ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવતા હોય છે.

પ્રશ્ન 12.
પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના M²⁺/M પ્રમાણિત વિદ્યુતવ પોટેન્શિયલનાં વલણો આપી સમજાવો.
ઉત્તર:
નીચેની આકૃતિમાં કોષ્ટકના મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરેલા મૂલ્યો અને E^⊖ ના અવલોકિત મૂલ્યોની સરખામણી :

દ્રાવણમાં ધન ધાતુ પરમાત્રુઓનું M²⁺ આયનોમાં રૂપાંતરણ સંબંધિત ઉષ્મારાસાયબ્રિક પ્રાચલો જલીયકરણ ઉષ્મા અને તેમના પ્રમાષ્ઠિત વિદ્યુતધ્રુવ પોટેન્શિયલ મૂલ્યો દર્શાવે છે.

(i) 3d શ્રેણીમાં Cu²⁺| Cu || E^⊖ નું મૂલ્ય ધન : આ Cu²⁺| Cu ના E^⊖ નું ધન હોવાથી Cuની ઍસિડ સંયોજનમાંથી H₂ મુક્ત કરવાની અક્ષમતા છે તે સ્પષ્ટ થાય છે.
Cu(s) + 2H⁺ → H₂+ Cu²⁺ પ્રક્રિયા નથી થતી.

(ii) કૉપરનું ઑક્સિડેશન HNO₃| સાંદ્ર H₂SO₄: માત્ર ઑક્સિડેશનકર્તા ઍસિડ સંયોજનો જેવા કે નાઇટ્રિક ઍસિડ અને ગરમ સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ, Cu સાથે પ્રક્રિયા કરે છે અને ઍસિડ સંયોજનો રિડક્શન પામે છે. Cu_(s) નું Cu²⁺(aq)માં રૂપાંતરણ થાય છે.

Cu_(s) માંથી Cu_(aq)²⁺ ના રૂપાંતરણની જરૂરી ઊર્જા તેમની જલીયકરણ ઊર્જા દ્વારા સમતોલિત થતી નથી.

(iii) 3d શ્રેણીનાં તત્ત્વોમાંE^⊖ M²⁺/M નાં ઓછા અને ઋણ મૂલ્ય:Cu સિવાયના સંક્રાંતિ તત્ત્વોના E^⊖ M²⁺ /Mના ઓછા ઋણ મૂલ્યોનું સામાન્ય વલણ ધાતુઓની પ્રથમ અને દ્વિતીય આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીના અને જલીયકરણ ઉષ્માના સરવાળામાં સામાન્ય વધારા સાથે સંબંધિત છે.
(iv) Mn, Ni અને Zn ના E^⊖ નાં મૂલ્યો સામાન્ય વલણ દ્વારા અપેક્ષિત મૂલ્યો કરતાં વધારે ઋણ હોય છે.
(v) Mn²⁺ અર્ધપૂર્ણ ભરાયેલ સ્થાયી d- પેટાકોશ અનેZn²⁺ માં સંપૂર્ણ ભરાયેલી d¹⁰ ઇલેક્ટ્રૉનીય રચનાની સ્થાયિતા તેમના E^⊖ મૂલ્યો સાથે સંબંધિત છે.
(vi) Ni ના E^⊖ નું મૂલ્ય તેના સૌથી ઊંચા ઋલ A_hydH^⊖ મૂલ્યની સાથે સંબંધિત છે.

પ્રશ્ન 13.
3d શ્રેણીનાં તત્ત્વો માટે E^⊖ M³⁺/M²⁺ नां મૂલ્યના વલણો વિશે લખો.
ઉત્તર:
3d શ્રેણીનાં તત્ત્વોનો E^⊖ M³⁺/M²⁺ નાં મૂલ્યો નીચે પ્રમાણે છે.

E^⊖ Sc³⁺/Sc²⁺ નું મૂલ્ય નથી, કારણ કે Sc² બનતો નથી. Sc³⁺ ઉમદા વાયુ Ar ના જેવી ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના ધરાવતો હોવાથી ઘણો જ સ્થાયી છે. તેથી E^⊖ Sc³⁺/Sc²⁺ નું મૂલ્ય સૌથી નીચું હોય.
E^⊖ Zn³⁺/Zn²⁺ મૂલ્ય સાથી ઊંચું ધારી શકાય. Zn²⁺ ની સ્થાયી d¹⁰ ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના છે, તેમાંથી 1 ઇલેક્ટ્રૉન દૂર થવાના કારણે Zn³⁺ બને જે ઘણું જ મુશ્કેલ છે, આથી E^⊖Zn³⁺/Zn²⁺નું મૂલ્ય સૌથી ઊંચું હોય.

Mn માટે E^⊖ Mn³⁺/Mn²⁺ મૂલ્ય 1.57V સાપેક્ષમાં ઊંચું છે. કારણ કે Mn²⁺ માં સ્થાયી 3d⁵ રચના સરળતાથી બને. Mn³⁺ ની સ્થિરતા < Mn²⁺ ની સ્થિરતા (d⁴)Mn³⁺ + \(\bar{e} \) → Mn²⁺(d⁵) (સ્થાયી રચના)

Co માટે E^⊖ Co³⁺ /Co²⁺ મૂલ્ય 1.97 V સાપેક્ષમાં ઊંચું (મહત્તમ ધન) છે.

E^⊖ M³⁺/M²⁺ નાં ઋણ મૂલ્યો સરળતાથી રિડક્શન થાય છે તેવું સૂચવે છે અને ધન મૂલ્યો રિડક્શન મુશ્કેલ છે તેવું દર્શાવે છે.

પ્રશ્ન 14.
3d શ્રેણીનાં તત્ત્વોના હેલાઇડની ઊંચી ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ વિશે લખી સમજાવો.
ઉત્તર:
3d શ્રેણીનાં સ્થાયી કેલાઇડ સંયોજનો નીચેના કોષ્ટક પ્રમાણે છે :

નીચેનામાં મહત્તમ ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં સ્થાયી d⁰ છે :

• TiX₄ (ટાઈટેનિયમ ટેટ્રાપ્તેલાઇડ સંયોજનો)માં Ti⁴⁺ છે.
• VF₅ માં V⁵⁺ છે. V⁵⁺ ને માત્ર VF₅ થી દર્શાવાય છે. V_5⁺ ના અન્ય હેલાઇડો વિભાજન પામીને ઑક્સો- કેલાઇડ સંયોજનો VOX₃ આપે છે.
• CrF₆ માં Cr⁶⁺ છે.
• સાદા ઘેલાઇડ સંયોજનોમાં Mn ઑક્સિડેશન અવસ્થા +7 દર્શાવતું નથી પણ MnO₃F જાણીતું છે, જેમાં Mn⁺⁷ છે.
• સૌથી ઊંચી અવસ્થા રચવા માટે ફ્લોરિન સક્ષમ છે. ઉદા., VF₅, CrF₆, CoF₃ માં CoF₃ ની સ્થાયિતા ઊંચી +3 સ્થિતિમાં છે. તેનું કારણ ઊંચી લેટાઇસ ઊર્જા છે.

VF₅ અને CrF₆ સ્થાયિતા તેમની ઉચ્ચતર બંધન એન્થાલ્પીના કારણે છે.
ફ્લોરિનની સાથે ઊંચી ઑક્સિડેશન અવસ્થાની ક્ષમતાનું કારણ ઊંચી લેટાઇસ ઊર્જા અથવા ઉચ્ચતર બંધન ઍન્થાલ્પી છે.
Mn પછીના Fe, Ca, Ni, Cu અને Zn માંથી ટ્રાયોલાઇડ ફક્ત FeX₃ અને CoX₃ માં છે. જેમાં Fe³⁺ અને Co³⁺ છે.
Ni, Cu, Zn તત્ત્વો +3 અવસ્થાના હેલાઇડ બનાવતા નથી. ફ્લોરાઇડ (કેલાઇડ) સંયોજનો નીચી ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં અસ્થાયિતા દર્શાવવાની લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે. ઉદા., VX₂ (X = Cl, Br અથવા I) અસ્થાયી છે. આ જ પ્રમાણે CuX (Cu⁺) અસ્થાયી છે.
કૉપરના હેલાઇડ : આયોડાઇડ સિવાયનાં બધાં Cu^II હેલાઇડ સંયોજનો જાણીતાં છે. Cu²⁺ એ I^– નું I₂ માં ઑક્સિડેશન કરે છે.

વિષમીકરણ : જલીય દ્રાવણમાં ઘણાં કૉપર (I) સંયોજનો અસ્થાયી છે અને વિષમીકરણ અનુભવે છે.

અહીં, Cu⁺ કરતાં Cu²⁺ વધુ સ્થાયી છે. કારણ કે Cu⁺ કરતાં Cu²⁺ નું Δ_hydH^⊖ નું મૂલ્ય વધારે ઋણ છે. જે Cu ની દ્વિતીય આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીની ક્ષતિપૂર્તિ કરતાં પણ વધારે છે.

પ્રશ્ન 15.
3d શ્રેણીનાં ધાતુઓનાં ઑક્સાઇડ સંયોજનો આપી તેમની વિશે લખો.
ઉત્તર:
(a) 3d શ્રેણીની ધાતુઓની ઑક્સાઇડોમાં મહત્તમ અવસ્થાઓ :

• Sc શ્રી Mn સુધીનાં 3d તત્ત્વો: તેમની સૌથી ઊંચી ઑક્સિડેશન અવસ્થા તેમના સમૂહ ક્રમાંકને સમાન હોય છે. એટલે કે તેઓમાંના 3d અને 4s ના ઇલેક્ટ્રૉનના સરવાળા જેટલી હોય છે. ઑક્સિજનની સૌથી ઊંચી ઑક્સિડેશન અવસ્થાને સ્થાયિતા આપવાની ક્ષમતા ઑક્સાઇડ સંયોજનોમાં છે. જે Sc₂O₃, TiO₂, V₂O₅ CrO₃ અને Mn₂O₇ માં છે. આ બધામાં [Ar]¹⁸ 3d⁰ 4s⁰ રચનાવાળી અવસ્થા અનુક્રમે Sc³⁺, Ti²⁺, V⁵⁺, Cr⁶⁺ અને Mn⁷⁺ છે.
• Fe ની મહત્તમ અવસ્થા III, Fe₂0₃ માં છે.
• Co‚ Ni, u, Zn ની મહત્તમ અવસ્થા +2 છે.

(b) Fe નાં ઑક્સિજન સાથેના સંયોજનો : 34 ના સમૂહ સાતના Mn પછીથી Fe ના Fe₂O₃ (+3) થી ઉપરની સ્થિતિના ઑક્સાઇડ જાણીતા નથી. આલ્કલાઇન માધ્યમમાં Fe નાં ફેટ (VI) (FeO₄)^2- બને છે પણ આ ફેરેટનું Fe₂O₃ અને O₂ માં વિઘટન થાય છે.

મિશ્રિત ઑક્સાઇડ સંઘોજનો
(d) ઑક્સોક્રેટાપનો ; V અને T1ના ઓક્સોકેટોયનો V^{v તે VO₂₂₊} તરીકે V^IV તે VO²⁺ તરીકે સ્થાયી છે અને Ti^IV તે TiO²⁺ તરીકે સ્વામી છે.
(e) 3d ધાતુઓ સાથે ઑક્સિડેશન અવસ્થા: ઓક્સિજનની 3d ધાતુઓ સાથે ઊંચી મિશન અવસ્થાઓની સ્થાયિતા આપવાની મતા ફ્લોરિન કરતાં પણ વધારે છે. આ કારણથી Mnનું ઉચ્ચતમ ફ્લોરાઇડ સંયોજન MnF₄ છે પણ Mnનું ઉચ્ચતમ ઑક્સાઈડ સંઘોન Mn₂0₇ છે.

(f) ઑક્સિજનનાં V, Cr, Mn ની સાથે બહુબંધવાળાં સંયોજનો :
(i) ઑક્સિજનની 3d ધાતુઓની સાથે બહુબંધો બનાવવાની ક્ષમતા ઑક્સિજનની શ્રેષ્ઠતાને સમજાવે છે. Mn₂O₇ સહસંયોજક ઑક્સાઇડ છે અને તેમાં દરેક Mn પરમાણુ સાથે એક Mn− O – Mn સેતુ સહિત O પરમાણુઓ વડે સમચતુલકીય રીતે ઘેરાયેલો હોય છે.

(ii) $\mathrm{V}^{\mathrm{V}}, \mathrm{Cr}^{\mathrm{VI}}, \mathrm{Mn}^{\mathrm{V}},\mathrm{Mn}^{\mathrm{VI}}$ અને $\mathrm{Mn}^{\mathrm{VII}}$ ના આયનો $\mathrm{MO}_4^{\mathrm{n}-}$ જણીતા છે. આ બધામાં સંક્રાંતિ આયન 4 ઑક્સિજનથી ધેરાયેલ છે. જે નીચેના કોષ્ટક મુજબ છે.

પ્રશ્ન 16.
સંક્રાંતિ ધાતુઓ તેમની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાત્મકતામાં વ્યાપક રીતે પરિવર્તનશીલ હોય છે. આ ઉદાહરણો સહિત સમજાવો અથવા 3d શ્રેણીની ધાતુઓની ઍસિડ સાથે પ્રતિક્રિયાત્મક્તા વિશે લખો.
ઉત્તર:
3d સંક્રાંતિ ધાતુઓમાંની અનેક ધાતુઓ પૂરતી ‘વિદ્યુતધન’ હોય છે, તેથી તેઓ ખનિજ ઍસિડ સંયોજનોમાં ઓગળે છે. અને થોડીક ધાતુઓ (ઉદા., Cu) ઉમદા હોય છે એટલે કે તેઓ સાદા ઍસિડ સંયોજન વડે અસર પામતી નથી. કૉપર સિવાયની પ્રથમ શ્રેણીની ધાતુઓ ઍસિડની સાથે સાપેક્ષીય વધારે પ્રતિક્રિયાત્મક છે અને 1M H⁺ વડે ઑક્સિડેશન પામે છે.

જોકે આ ધાતુઓની હાઇડ્રોજન આયન (H⁺) જેવા ઑક્સિડેશનકર્તા સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી વાસ્તવિક વૈગમાં ક્યારેક ઘટાડો થાય છે. ઉદા., ઓરડાના તાપમાને ટાઇટેનિયમ (Ti) અને વેનેડિયમ (V) મંદ ઓક્સિડેશન ઍસિડ સંયોજનોની સાથે નિષ્ક્રિય હોય છે.
Ti અથવા V + મંદ HCl → પ્રક્રિયા થતી નથી.

E^⊖ M³⁺/Mના ના 34 શ્રેણી માટેનાં મૂલ્યો સૂચવે છે કે – શ્રેણીમાં હિસંયોજક કેટાયનો બનવાના વલણમાં ઘટાડો થાય છે.
આ E^⊖ M³⁺/M ના ઓછા ઋણ મૂલ્યો તરફનું સામાન્ય વલગ્ન પ્રથમ અને દ્વિતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પીના સરવાળામાં વધારા સાથે સંકળાયેલું છે.

Mn, Ni અને Zn નાં E^⊖ મૂલ્યો સામાન્ય વલણની અપેક્ષા કરતાં વધારે ઋણ છે, જે અનુક્રમે −1.18V -0.25V અને -0.76V છે. કારણ કે Mn²⁺ માં અર્ધપૂર્ણ ભરાયેલી ત- પેટાકોશ (d⁵) અને ઝિંકમાં પૂર્ણ ભરાયેલી d પેટાકોશ (d¹⁰) રચનાની સ્થાયિતા તેમનાં E^⊖ મૂલ્યો સાથે સંબંધિત છે.

નિકલના E^⊖ નું મૂલ્ય વધારે ઋણ છે. કારણ કે તેની જલીયકરણ ઍન્થાલ્પી સૌથી વધુ ઋણ (–2121 kJ mol⁻¹) છે,
E^⊖ M³⁺/M²⁺ રેડોલ યુગ્મનાં મૂલ્યો દર્શાવે છે કે જલીય દ્રાવણમાં Mn³⁺ અને Co³⁺ આયનો પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા છે, પણ Ti²⁺, V²⁺ અને Cr²⁺ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે, તેઓ મંદ ઍસિડમાંથી H₂ વાયુ મુક્ત કરે છે.

પ્રશ્ન 17.
પ્રથમ હરોળના સંક્રાંતિ ધાતુના સંયોજનો કયા પ્રકારના ચુંબકત્વ ધરાવે છે ?
ઉત્તર:
કોઈ પદાર્થ ઉપર બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્ર લાગુ પાડવામાં આવે છે ત્યારે મુખ્યત્વે બે પ્રકારની ચુંબકીય વર્તણૂક જોવા મળે છે :
(i) પ્રતિચુંબકત્વ અને
(ii) અનુચુંબકત્વ. જેનો તફાવત મુજબ નીચે દર્શાવેલ છે :

પ્રતિચુંબકત્વ પદાર્થો	અનુચુંબકત્વ પદાર્થો
(i) જે પદાર્થો લાગુ પાડેલા ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા અપાકર્ષાય તેને પ્રતિચુંબકીય પદાર્થો કહે છે.	(i) જે પદાર્થો લાગુ પાડેલા ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા આકર્ષાય છે તેને અનુચુંબકીય પદાર્થો કહે છે.
(ii) પ્રતિચુંબકત્વ જો બધા જ ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ હાજર હોય તો તેના કારણે ઉદ્ભવે છે.	(ii) અનુચુંબકત્વ અયુમ્મિત ઇલેક્ટ્રૉનની હાજરીથી ઉદ્ભવે છે.
(iii)પ્રતિચુંબકીય પદાર્થોમાં અયુગ્મ ઇલેક્ટ્રૉન હોતા નથી જેથી તેમની ચુંબકીય ચાકમાત્રા (૫) શૂન્ય હોય છે. n = 0, μ = 0.0 BM	(iii) પ્રથમ સંક્રાંતિ હરોળના સંયોજનનું અનુચુંબકત્વ તેમાંના અયુગ્મ ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા ઉપર આધાર રાખે છે. ચુંબકીય ચાકમાત્રા (μ) ની ગણતરી ‘ભ્રમણ-માત્ર’ સૂત્ર μ = \(\sqrt{n(n+2)} \) BM થી કરાય છે. જ્યાં n = અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા, μ = ચુંબકીય ચાકમાત્રા જેનો એકમ વ્હોર મૅગ્નેટોન BM
(iv) આવા પદાર્થોનું દળ બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ઘટે છે.	(iv) આ પદાર્થોનું દળ બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વધે છે.
(v) ઉદા., Sc3+, Cu+, Zn2+, Ti4+, V5+… પ્રતિચુંબકીય છે.	(v) ઉદા., Ti3+, Ti2+, V2+, Cr2+, Mn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+, Cu2+…. વગેરે અનુચુંબકીય છે.

પ્રશ્ન 18.
પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્ત્વોના આયનોનું અનુચુંબકત્વ શાથી ઉત્પન્ન થાય છે ? આ તત્ત્વોના આયનોની ગણતરી કરેલી અને પ્રાયોગિક અવલોકિત ચુંબકીય ચાકમાત્રા જણાવો.
ઉત્તર:
અનુચુંબકત્વ અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રૉનની હાજરીના કારણે ઉત્પન્ન થાય છે.
દરેક અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રૉન બે પ્રકારની ગતિ સતત કરે છે.
(i) ભ્રમણ કોણીય વેગમાન અને
(ii) કક્ષકીય કોણીય વેગમાન.

આમાંથી સંક્રાંતિ ધાતુઓની પ્રથમ શ્રેણીનાં સંયોજનો માટે કક્ષકીય કોણીય વેગમાનનો ફાળો અસરકારક રીતે શમિત થાય છે અને તેથી તેનો ફાળો ચુંબકીય ચાકમાત્રાના મૂલ્યમાં અર્થસૂચક નથી. જેથી ચુંબકીય ચાકમાત્રાનું મૂલ્ય હાજર અયુગ્મ ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા વડે નક્કી કરવામાં આવે છે. ચુંબકીય ચાકમાત્રાની ગણતરી ‘ભ્રમણ માત્ર’ સૂત્રથી ગણાય છે, જે નીચે મુજબ થાય છે.
μ = \(\sqrt{n(n+2)} \) BM જ્યાં,
n = અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા
μ = ચુંબકીય ચાકમાત્રા (જેનો એકમ બૉહૂર મૅગ્નેટોન (BM) છે) જેથી અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા વધે તેમ ચુંબકીય ચાકમાત્રાનું મૂલ્ય વધે છે.
નીચેના કોઠામાં ગણતરી કરેલા અને પ્રાયોગિક અવલોકિત ચુંબકીય ચાકમાત્રાના મૂલ્યો આપ્યા છે ઃ

આ કોષ્ટકમાં આપેલાં પ્રાયોગિક મૂલ્યો મુખ્યત્વે પાણીના દ્રાવણમાં જળયુક્ત આયનો અથવા ધન અવસ્થા માટે છે.

પ્રશ્ન 19.
3d શ્રેણીના તત્ત્વોના આયનોમાં રંગ કેવી રીતે ઉત્પન્ન થાય છે ? 340 થી 3410 સુધીના આયનો અને તેમના રંગ જણાવો. અથવા સંક્રાંતિ આયનોના રંગ વિશે લખો.
ઉત્તર:

ΔE_A = અવશોષિત ઊર્જા (λ)
ΔE_T= ઉત્સર્જિત ઊર્જા
ΔE = hv = hc /λ
v = \(\frac{1}{\lambda} \) = દૃશ્યમાન તરંગ
રંગ ઉત્પન્ન થવાનું કારણ : જ્યારે નીચી ઊર્જાવાળી d કક્ષકમાંથી ઇલેક્ટ્રૉન ઊંચી ઊર્જાવાળી d-કક્ષકમાં ઉત્તેજિત થાય છે, ત્યારે ઉત્તેજિતની ઊર્જા અવશોષિત દૃશ્યમાન પ્રકાશની આવૃત્તિને અનુરૂપ હોય છે. સામાન્ય રીતે આ અવશોષિત આવૃત્તિ દેશ્ય ક્ષેત્રમાં હોય છે.

(i) અવલોકિત રંગ અવશોષિત પ્રકાશના પૂરક રંગને અનુરૂપ હોય છે.
(ii) અવશોષિત પ્રકાશની આવૃત્તિ લિગેન્ડના સ્વભાવ ઉપર આધાર રાખે છે.
(iii) જલીય દ્રાવણોમાં પાણીના અશ્રુઓ લિગેન્ડ તરીકે હોય છે.
(iv) કેટલાક સંક્રાંતિ આયનો (જલીય દ્રાવણમાં) નીચેના કોષ્ટક પ્રમાણે રંગ ધરાવે છે.

નોંધ :

• 3d⁰ અને 3d¹⁰ આયનો રંગીન નથી.
• અયુગ્મ 3d ઇલેક્ટ્રૉન હોય તેજ આપનો રંગીન છે.
• લિગેન્ડ બધામાં એકસમાન H₂O છે. તેમ છતાં બધાના રંગ સમાન નથી.
• રંગ તે આયનમાંના ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા ઉપરાંત ધાતુ સાથે બદલાઈ શકે છે.
• V³⁺(3d²) તથા Fe²⁺(3d⁶) અને Ni²⁺(3d⁸) ત્રણેય લગભગ લીલા રંગના છે.
• કોઈ પણ બે ભિન્ન આયનોના રંગો સંપૂર્ણ સમાન (સમાન ના) હોતા નથી.

પ્રશ્ન 20.
સંક્રાંતિ ધાતુઓ સંકીર્ણ સંયોજનો રચવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. ઉદાહરણ સહિત સમજાવો.
ઉત્તર:
સંક્રાંતિ આયનો સંકીર્ણ સંયોજનો રચવાનો લાક્ષણિક ગુણ ધરાવે છે.
સંકીર્ણ સંધોજનો : સંકાઈ સંયોજનોમાં તુ આપનો નિશ્ચિત સંખ્યામાં ઋણ આયન અથવા તટસ્થ અણુઓ સાથે બંધ બનાવેલ લાક્ષણિક વિસીઝ છે. આવા સંકીર્ણ રચવાની વૃત્તિ સંક્રાંતિ આયનોમાં છે. એડીઈ સ્વિસીઝનાં કેટલાક ઉદાહરણો [Fe(CN)₆]^4-, Fe(CN)₆]^-3”, [Cu(NH₃)₄]²⁺,[PtCl₄]^2-,[PtCl₆]^-4વગેરે

સંક્રાંતિ તુઓ મોટી સંખ્યામાં સંકીર્ણ સંયોજનો બનવાના કારણો :

• સંક્રાંતિ પ્રતુઓ સર્પીય નાનું કદ ધરાવે છે.
• સંક્રાંતિ આયનોના ઊંચા આયનીષ વીજભાર ધરાવે છે.
• સક્રાંતિ તત્ત્વોમાં આયોમાં ધ બનાવવા માટે જ કો પ્રાપ્ય હોય છે.

પ્રશ્ન 21.
સંક્રાંતિ ધાતુઓના ઉપીય ગુણધર્મ વિશે લખો.
ઉત્તર:
સંક્રાંતિ ધાતુઓ તથા તેમનાં સંયોજનો પ્રક્રિયાનું ઉદ્દીપન કરવાનો લાક્ષણિક ગુણ દર્શાવે છે. તેઓ ઉદ્દીપકીય સક્રિયતા ધરાવે છે કે, કારણ કે તેઓમાં d- ઈલેક્ટ્રૉન હાજર હોવાથી તેઓ બન્ને ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓને અનુસરવાની અને સંકીર્થો રચવાની મતા ધરાવે છે.
ઉદાહરણો :

• હૈનેષમા(V) ઓક્સાઈડ (V₂O₅) – સં૫ર્ક પ્રક્રમવિધિમાં,
• મૂવિભાજિત આયા(Fe) -બર પ્રક્રમમાં,
• સૂક્ષ્મ વિભાજિત નિકલ(Ni) – ઉદ્દીપકીય નાઇટ્રોનીકસમાં વગેરે.

(i) ઉદ્દીપન થવાની સમજૂતી : ઉદ્દીપકના ઘન પૃષ્ઠ ઉપર પ્રક્રિષકોના અણુઓ અને દીપકના પૃષ્ઠના પરમાણુઓ વચ્ચે બંધ બનેલા હોચ છે. ના બંધ નિર્માણમાં પ્રથમ સંક્રાંતિ શ્રેણીની ધાતુઓના 3d અને 4s ના ઇલેક્ટ્રોનને બંધન માટે ઉપયોગમાં લે છે. આ પ્રમાણે બંધ રચવાના પરિણામે વીધાના પૃષ્ઠ પર પ્રક્પિોની સાંતામાં વધારો ધાય છે તથા પ્રક્રિકોના નમાંના બંધો નિષ્કંલ અને સિક્રિયકરણ ઉર્જા પર્વ છે.

(ii) ક્સિડેશન અવસ્થામાં ફેરફાર: ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં ફેરફાર થવાના કારણે સંક્રાંતિ ધાતુઓ ઉદીપક તરીકે વધારે અસરકારક બને છે. ઉદાહરણ: આપનુ( III) (Fe³⁺), આોડાઈડ\((\overline{\mathrm{I}}) \) અને પરસલ્ફેટાક (S₂O_8^2- આપની વચ્ચેની પ્રક્રિયાને ઉપિન કરે છે,

આમ, પ્રક્રિયા દરમિયાન $\mathrm{Fe}^{3+} \rightarrow \mathrm{Fe}^{2+} \rightarrow \mathrm{Fe}^{3+}$ માં રૂપાંતર થાય છે, Fe(III) આયન ઉદ્દીપન કરે છે.

પ્રશ્ન 22.
આંગીત સંયોજનો વિરો નો,
અથવા
આંતરાલીય સંયોજનો એટલે શું ? તેમના ઉદાહરણો અને લાક્ષણિકતાચ ચાપો.
ઉત્તર:
અ ક્ષતિનો આ જુવારે સંક્રાંતિ ધાતુઓના સ્ફટિક ક્રેટિસમાં અંદરના ભાગમાં નાના પરમાણુઓ જેવા કે ॥, H C, N ગોઠવાય છે, ત્યારે બનતાં સંપીજનોને આંતરાલીય સંયોજનો કહે છે, ઉદા., TiC, Mn₄N, Fe₃H VH_0.56, TiH_1.7 વગેરે, સામાન્ય રીતે તાલીમ સંઘોની બિનતત્ત્વોગમિતિય હોય છે અને તેઓ આષનીય કે સહયોજક હતાં નથી. આંતરાલીય સંયોજનોનાં સૂત્રો ધાતુની સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવતા નથી. તેમના સંઘનના સ્વભાવને કારણે આ સંજનોને આંતરાષ સીઝનો કહેવાય છે.

આંતરાલીય સંયોજનોની ભૌતિક અને રાસાયણિક લાક્ષણિકતાઓ :

• તેમના ગલનબિંદુ ઊંચા હોય છે, જે તેમની શુદ્ધ ધાતુનાં ગલના કરતાં પણ વધારે ઊંચાં શોધ છે.
• આંતરાલય સંચીજનો વધુ સખત હોય છે. કેટલાક બોરાઇડ સંધોની કઠિનતામાં હીરા જેવા હોય છે.
• આંતરાષ્ટ્રીય સંયોજનો ઘવીએ વાસક્તા જાળવી રાખે છે.
• આંતરાલીષ સંઘર્ષોનો સાકશિક રીતે નિષ્ક્રિય હોય છે.

પ્રશ્ન 23.
મિશ્રળુઓ સોટો શું ? તેના વિશે લખો.
ઉત્તર:
મિશ્રધાતુઓ ને એક કરતાં વધારે ધાતુઓનું ચોક્કસ પ્રમાણમાં મિશ્રણ હોય છે. મિશ્રધાતુઓ ને સમાંગી ધન દ્રાવણો હોઈ શકે છે અને મિશ્રધાતુઓમાં એક પાતુના પરમાણુઓ, બીજી ધાતુના પરમાણુઓમાં પાકિ (અનિયમિત રીતે વિતરિત થયેલા હોય છે.
મિશ્રધાતુને તેના ઘટક તત્ત્વોને મિશ્ર કરીને બનાવાય છે. જે માટે સામાન્ય નિયમો નીચે મુજબ છે :

• મિશ્રધાતુઓની બનાવટ એા પરમાણુઓ દ્વારા થાય છે કે જેમની ધાત્વીય ત્રિજપામાં 15% શ્રી નૌકો તફાવત હોય.
• સંક્રાંતિ ધાતુઓની ત્રિજયા અને અન્ય લાક્ષણિક્તાઓમાં સામ્યતા હોય છે, જેથી સરળતાથી કિંતુઓ બનાવે છે.

ગુણો : મિશ્રધાતુઓ સખત હોય છે. મિશ્રધાતુઓ ઊંચા બિંદુ ધરાવે છે, અને પા યિક ગુણો ધરાવે છે.
ઉદાહરણો : આયર્ન (ફરસ) મિશ્રધાતુઓ સૌથી વધુ પ્રચલિત છે, વિવિધ પ્રકારનાં સ્ટીલ અને સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ઉત્પાદન માટે Cr, V, W, Mo, Mn વગેરે ધાતુઓનો ઉપયોગ થાય છે. સંક્રાંતિ ધાતુઓ અને અસંક્રાંતિ તુઓ સાથેની મિશ્રધાતુઓ પણ બને છે.
જેમ કે (i) પિત્તળ (કોપર-ઝંક)
(ii) કરણ (કોપર-ટિન) વગેરે.
આ ક્રિતુઓનું પક્ષ ઔદ્યોગિક મહત્ત્વ ઘણું જ વધારે છે.

પ્રશ્ન 24.
સંક્રાંતિ ધાતુઓના ઑક્સાઇડ અને ઑક્સો એનાયન સંયોજનો વિશે લખો.
ઉત્તર:
ઑક્સાઇડ બનાવવા : સંક્રાંતિ ધાતુઓની ઑક્સિજન સાથે ઊંચા તાપમાને પ્રક્રિયા કરી ઓક્સાઇડ સંયોજનો બનાવાય છે. સ્કેન્દ્રિયમ સિવાયની બધી જ સંક્રાંતિ ધાતુઓ MO ઑક્સાઇડ સંયોજનો બનાવે છે અને બધા જ આયનીય હોય છે. TiO, VO, CrJ, MnO, FeO, CoO, NO, Cuo, Zn0 ઓક્સાઇડમાં ધાતુનો મહત્તમ ઑક્સિડેશન આંક Mn સુધી ધાતુના સમૂહ ક્રમાંકના જેટલો હોય છે. ઉદા., Sc₂O₃, TiO₂, V₂O₅, CrO₃, Mn₂O₇ માં અનુક્રમે (Sc³⁺, Ti⁴⁺, V⁵⁺, Cr⁶⁺ અને Mn⁷⁺) છે.

સમૂહ IV (Mn) પછીની ધાતુના +3 થી ઉપરની સ્થિતિના ઑક્સાઇડ જાણીતા નથી. Fe₂O₃, Co₂O₃, Ni₂O₃ ઑક્સોકેટાયનો આયનો : V^V નો VO⁺₂ અને V^IV નો VO²⁺ તથા Ti^IV નો TiO²⁺ સ્થાયી ઓક્સોકેટાયનો છે. ઑક્સિડેશન આંક અને ઑક્સાઇડના ગુણધર્મો : જેમ ધાતુનો ઑક્સિડેશન આંક વધારે તેમ તે ઑક્સાઇડ સંયોજનમાં આયનીય લક્ષણ ઓછું અને સહસંયોજક ગુણ વધારે હોય છે.

ઉદા., ઊંચા ઑક્સિડેશન આંકથી નીચેના ગુણો છે :

• Mn₂O₇ તે સહસંયોજક લીલો તૈલી ઑક્સાઇડ છે.
• CrO₃ અને V₂O₅ નીચાં ગલનબિંદુઓ ધરાવે છે.
• ઍસિડિક ગુણ : ઑક્સિડેશન આંક ઊંચો હોય તો તે ઑક્સાઇડ ઍસિડિક ગુણ ધરાવે છે.Mn₂O₇ અને CrO₃ પાણી સાથે અનુક્રમે HMnO₄ અને H₂CrO₄/H₂Cr₂O₇ જેવા એસિડ આપે છે.
• V₂O₅ ઉભયગુણધર્મી છે, છતાં મુખ્યત્વે ઍસિડિક છે. V₂O₅ તે VO^3-₄ તેમજ VO^+₂ ક્ષાર આપે છે. V₂O₅ (ઉભયગુણી), V₂O₃, શ્રી V₂O₄ ઓછું બેઝિક છે. આમ, તેઓના ઑક્સિડેશન આંક અનુક્રમે V⁵⁺, V³⁺ અને V²⁺ છે, જે ઘટતા ક્રમમાં હોવાથી બેઝિક ગુણ વધે છે.

V₂O₄ બેઇઝ તરીકે ઍસિડ સંયોજનોમાં દ્રાવ્ય થઈને VO²⁺ ક્ષાર બનાવે છે. V₂O₅ બેઇઝ તેમજ ઍસિડ સંયોજનો સાથે પ્રક્રિયા કરીને VO_4^3- અને VO⁺₄ બનાવે છે.

CrO બેઈઝ છે પણ Cr₂O₃, ઉભયધર્મી છે. કારણ કે CrO માં Cr(II) નીચી સ્થિતિ પણ Cr₂O₃ માં Cr(III) ઊંચી સ્થિતિ ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 25.
પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટની બનાવટ, ગુણધર્મો, ઉપયોગ અને બંધારણ વિશે લખો.
ઉત્તર:
(a) આયર્ન ક્રોમાઇટ અયસ્કમાંથી પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટની બનાવટ સમીકરણ સાથે વર્ણવો. [માર્ચ-2020]
પોટૅશિયમ ડાયકોમેટ (K₂Cr₂O₇)ની બનાવટ : સામાન્ય રીતે ક્રોમેટમાંથી યોર્મેટ સંયોજનો બનાવાય છે. ક્રોમાઇટ અયસ્ક (FeCr₂O₄)ની વધારે પડતી હવાની હાજરીમાં સોડિયમ અથવા પોટેશિયમ કાર્બોનેટ સાથેની સંગલન પ્રક્રિયા વડે ક્રોમેટ મેળવાય છે.

સોડિયમ ક્રોમેટ (Na₂CrO₄)ના પીળા દ્રાવણને ગાળ્યા પછી તેને સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ ઉમેરીને ઍસિડિક બનાવવાથી નારંગી રંગનો સોડિયમ ડાયક્રોમેટ બને Na₂Cr₂O₇. 2H₂O છે, જેનું સ્ફટિકીકરણ છે.

પીળું દ્રાવણ નારંગી દ્વાવણ સોડિયમ ડાયક્રોમેટ (Na₂CrO₄) કરતાં પોટેશિયમ ડાયક્રોર્મેટ (K₂Cr₂O₇) ઓછો દ્રાવ્ય છે. જેથી સોડિયમ ડાયક્રોર્મેટના દ્વાવણની પોટિશયમ ક્લોરાઇડ સાથેની પ્રક્રિયાથી પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટ બનાવવામાં આવે છે.

દ્રાવણમાંથી પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટના નારંગી રંગના સ્ફટિકનું સ્ફટિકીકરણથી અવલેપન કરાય છે.
(b) પોટૅશિયમ ડાયક્રોમેટના ગુણધર્મો (પ્રક્રિયાઓ) અને pH ના ફેરફારોની અસર : જલીય દ્રાવણમાં ક્રોમેટ આયનો અને ડાયક્રોમેટ આયનો આંતરપરિવર્તનશીલ હોય છે. જેનો આધાર દ્રાવણની pH ઉપર હોય છે. ઍસિડિક દ્રાવણમાં ડાયક્રોમેટ અને બેઝિક દ્રાવણમાં ક્રોમેટ હોય છે. વળી, ક્રોમેટ તેમજ ડાયક્રોમેટ તે બંનેમાં ક્રોમિયમની ઑક્સિડેશન અવસ્થા સમાન (+6) હોય છે.

આ પ્રક્રિયા પ્રયોગશાળામાં CrO^2-₄ અને Cr₂O^2-₇ ની કસોટી છે.

(c) પોટૅશિયમ ડાયક્રોમેટની ઉપયોગિતા અથવા તેના ઑક્સિડેશનકર્તા ગુણનો ઉપયોગ :

• પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટ ચર્મ ઉદ્યોગમાં અગત્યના રસાયણ તરીકે વપરાય છે.
• તે ઘણાં એઝો સંયોજનોની બનાવટમાં ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે વપરાય છે. આમ કાર્બનિક રસાયણમાં વપરાય છે.

(d) K₂Cr₂O₇ પ્રયોગશાળામાં કદમાપક રેડોક્ષ અનુમાપનોમાં ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે વપરાય છે. તેનો ઉપયોગ પ્રાથમિક પ્રમાલિત પદાર્થ તરીકે દ્વાવણ બનાવીને કરાય છે. જલીય દ્રાવણમાં K₂Cr₂O₇ ના Cr₂O^2-₇ આયનની ઍસિડિક દાણમાં રિડક્શન પામવાની પ્રક્રિયા એટલે કે ઓક્સિડેશન કરવાની અર્ધપ્રક્રિયા નીચે પ્રમાણે છે :
આ ઍસિડમય પોટેશિયમ ડાયક્રોર્મેટ નીચેનામાંના ઓક્સિડેશન કરે છે.

આ બધા જ Cr₂O^2-₇ ના માટે રિડક્શનકર્તા છે. ઉપરની રિડક્શનકર્તા અર્ધપ્રક્રિયામાં પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટ માટેની રિડક્શન અર્ધપ્રક્રિયા ઉમેરીને રેડોક્ષ પ્રક્રિયાનું સંપૂર્ણ આયનીય સમીકરણ મેળવી શકાય છે. ઉદા., Fe²⁺ ના સમી. (II) અને Cr₂O^2-₇ વચ્ચેનું આયનીય સમીકરણ નીચે પ્રમાણે છે :
Cr₂O^2-₇ + 14H⁺ + 6Fe²⁺ → 6Fe³⁺ + 7H₂O
ક્રોમેટ આયન (CrO_4^2- ) અને ડાયક્રોમેટ આયન (Cr₂O^2-₇)નાં બંધારણો નીચે પ્રમાણે છે.

ક્રોમેટ આયન (CrO_4^2- ) સમચતુલકીય છે. ડાયક્રોમેટ આયન (Cr₂O^2-₇)માં બે સમતુલકનાં શીર્ષ એક્બીજા સાથે ભાગીદારીમાં છે, તેમાં Cr – O – Cr બંધકોણનું મૂલ્ય 126° હોય છે.

પ્રશ્ન 26.
પોટેશિયમ પરમેંગેનેટને
(a) બનાવવાની પદ્ધતિઓ
(b) ગુણધર્મો
(c) રેડોક્ષ અનુમાપનોમાં ઉપયોગિતા તથા
(d) એસિડિક
(e) તટસ્થ-બેઝિક દ્રાવણમાં ઑક્સિડેશનાં તરીકેની પ્રક્રિયાઓ
(f) ઉપયોગ અને
(g) બંધારણની ચર્ચા કરો.
ઉત્તર:
(a) પોટૅશિયમ પરમેંગેનેટની બનાવટ : KMnO₄ ના બનાવવાની રીતો નીચે પ્રમાણે છે :
(i) MnO₂ ને આલ્કલી ધાતુ હાઇડ્રૉક્સાઇડ અને KNO₃ જેવા ઓક્સિડેશનકર્તાની સાથે સંગલિત કરીને પોટેશિયમ પરમેંગેનેટ બનાવાય છે. આથી ઘેરા લીલા રંગનો K₂MnO₄ બને છે, જેનું તટસ્થ અથવા ઍસિડિક દ્રાવણમાં વિષમીકરણ થઈને પરમેંગેનેટ (MnO^-1₄) બને છે.

(b) KMnO₄ ના ગુણધર્મો :

• તે ઘેરા જાંબુડીયા (લગભગ કાર્બો) રંગના ઘન સ્ફટિક KClO₄ સાથે સમબંધારણીય હોય છે. બનાવે છે,
• તેની પાણીમાં દ્રાવ્યતા વધારે નથી, ઓછી 293K તાપમાને 6.4g/ 100g પાણી છે.
• તેને ગરમ કરવાથી લગભગ 513K તાપમાને વિઘટન પામે છે.

 

પોટેશિયમ પરમેંગેનેટનો અત્યંત ઘેરો રંગ અને અનુચુંબકત્વ તે મહત્ત્વના ભૌતિક ગુળો છે. તેનું અનુચુંબકત્વ તાપમાન ઉપર આધાર રાખે છે, જે અણુકક્ષકવાદથી સમજાવી શકાય છે. પરમેંગેનેટ આયન (MnO^–₄) પ્રતિચુંબકીય છે, કારણ કે તેમાં Mn(VII) તે d₀ છે.

(c) રેડોક્ષ અનુમાપનોમાં KMnO₄ ના દ્રાવણની ઉપયોગિતાઓ : ઍસિડમય પરમેંગેનેટ (MnO^–₄) નું દ્રાવલૂ રિડક્શન પામે છે અને ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે. ઍસિડમય પરમેંગેનેટ આયન ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે પ્રક્રિયા કરે છે. જેમાં રિડક્શન- કર્તાઓની નીચેની ઑક્સિડેશન અર્ધપ્રક્રિયાઓ જાણીતી છે.
(i) ઑક્ઝેલેટ આયનનું કાર્બન ડાયૉક્સાઇડમાં પરિવર્તનની ઑક્સિડેશન :

(d) પરમેંગેનેટ (MnO^–₄) ના રિડકશનની પ્રક્રિયાના પ્રકાર : MnO^–₄નાં નીચેના ત્રણ પ્રકારે રિડક્શન શક્ય છે. જેમાં મેંગેનેટ (MnO^2-₄), મેંગેનીઝ ડાયોક્સાઇડ (MnO₂) અને મેંગેનીઝ (II) ક્ષારમાં પરિવર્તન થાય છે.

તટસ્થ રિડક્શન :
MnO_4^– + \(\bar{e} \) → MnO^–₄ (E^⊖ = +0.56V)

KMnO₄ સાથેની રેડોક્ષ પ્રક્રિયાને અસર કરતાં પરિબળો :

• આ રિડક્શન પ્રક્રિયાઓમાં હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતા ઉપર આધાર રાખે છે.
• જોકે ઘણી પ્રક્રિયાઓને રેડોક્ષ પોટેન્શિયલથી સમજાવી શકાય છે.
• આ પ્રક્રિયાઓ તેમની રાસાયણિક ગતિકી ઉપર પણ આધારિત છે.
• પરમઁગેનેટ વડે pH = 1 હોય તો પાણીનું ઑક્સિડેશન થવું જોઈએ પણ પ્રાયોગિક રીતે આ પ્રક્રિયા અત્યંત ધીમી છે.
• જ્યાં સુધી મેંગેનીઝ(II) આયનો હાજર ન હોય અથવા તાપમાન વધારવામાં ન આવે ત્યાં સુધી આ પ્રક્રિયાઓ અત્યંત ધીમી હોય છે.
• KMnO₄ પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે.
• અનુમાપનોમાં KMnO₄ માંનો MnO^–₄ નું Mn(II) માં રિડક્શન અને C₂O^2-₄, Fe²⁺ NO^–₂, I^– ઑક્સિડેશનની પ્રક્રિયાઓ એસિડિક દ્રાવણમાં થાય છે, જે બધી નીચે છે.

નોંધ : HCl ની હાજરીમાં MnO^–₄ સાથેનાં અનુમાપનો (i) થી (iv) અસંતોષકારક છે, કારણ કે HCl નું Cl₂ માં ઑક્સિડેશન થાય છે.
(e) ઍસિડ દ્રાવણમાં KMnO₄ ની અગત્યની પ્રક્રિયાઓ :

(iii) MnO^–₄ → NO_2^– નાં અનુમાપનો નાઇટ્રાઇટ (NO_2^–) નું નાઇટ્રેટ (NO_3^–) માં ઑક્સિડેશન થાય છે.
5NO_2^– + 2MnO^–₄ + 6H⁺ → 2Mn²⁺ + 5NO_3^– + 3H₂O

(iv) MnO^–₄+ I^– નાં અનુમાપનો: 2MnO^–₄ + 10 I^– + 16H⁺ + 2Mn²⁺ + 8H₂O + 5I₂

(v) હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ (H_S)માં સલ્ફાઇડ (S^2–)નું સલ્ફરમાં ઑક્સિડેશન થાય છે અને સલ્ફર અવક્ષેપિત થાય છે. આયનીકરણૂ :
H₂S ⇌ 2H⁺ + S^2-
ડોક્ષ પ્રક્રિયા :
5S^2-+ 2MnO^–₄ + 16H⁺ → 2Mn²⁺ + 8H₂O + 5S

(vi) સયુરસ ઍસિડ (H₂SO₃) અથવા સલ્ફાઇટ (SO^2-₃) આયનનું સલ્ફેટ (SO^2-₄) આયન અથવા સલ્ફ્યુરિક એસિડ (H₂SO₄) માં ઑક્સિડેશન થાય છે.
5SO^2-₃ + 2MnO^–₄ + 6H⁺ → 2Mn²⁺ + 3H₂O + 5SO_4^2-

(f) તટસ્થ અથવા બેઝિક દ્રાવણમાં KMnO₄ વડે ઑક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ :
(i) MnO^–₄ વડે આયોડાઇડ (\(\overline{\mathrm{I}} \) ) નું આયોડેટ (IO^–₃) માં ઑક્સિડેશન અને MnO^–₄ નું MnO₄ માં રિડક્શન થાય છે.

(ii) MnO^–₄ વડે થાયીસલ્ફેટ (S₂O^2-₃ )નું સલ્ફેટ (SO^2-4 )માં લગભગ જથ્થાત્મક રીતે ઑક્સિડેશન થાય છે. 8MnO^–₄ +3S₂O^2-₃ +H₂O → 6SO^2-4 + 2\(\mathrm{O} \overline{\mathrm{H}} \) +8MnO₂

(iii) MnO^–₄ વડે મૅગેનસ (MnII) ક્ષારનું MnO₂ માં ઑક્સિડેશન થાય છે. ઝિંક સલ્ફેટ અથવા ઝિંક ઑક્સાઇડની હાજરી આ પ્રક્રિયાને ઉદીપિત કરે છે.

પોટૅશિયમ પરમેંગેનેટ KMnO₄ ના ઉપયોગો :

• KMnO₄ નો ઉપયોગ વૈશ્લેષિક રસાયણવિજ્ઞાનમાં અનુમાપનો ઉપરાંત સાંશ્લેષિત કાર્બનિક રસાયØવિજ્ઞાનમાં પસંદગીયુક્ત ઑક્સિડેશનકર્તા તરીકે થાય છે.
• KMnO₄ નો ઉપયોગ ઊન, રૂ, રેશમ અને અન્ય કાપડના રેસાઓના વિરંજનમાં થાય છે.
• તે તૈલી પદાર્થોને રંગવિહીન કરવામાં વપરાય છે. આ ક્ષમતાનો આધાર તેની ઑક્સિડેશન કરવાની ક્ષમતાની પ્રબળતા પર રહેલો છે.

(g) મેંગેનેટ (MnO_4^2-) અને પરમેંગેનેટ (MnO_4^–)ના બંધારણો :
આયનો સમચતુલકીય બંધારણો ધરાવે છે, જે નીચે પ્રમાણે છે:

પ્રશ્ન 27.
આંતરસંક્રાંતિ તત્ત્વો કોને કહે છે ? આ તત્ત્વોની શ્રેણીની સંખ્યા અને શ્રેણીનાં નામ લખો.
ઉત્તર:
f-વિભાગનાં તત્ત્વોને આંતરસંક્રાંતિ તત્ત્વો કહે છે. f-વિભાગ બે શ્રેણી ધરાવે છે.

• લેન્થેનોઇડ્સ શ્રેણી અથવા 4f શ્રેણી : તે લેન્થેનમ અને તેની પછીનાં 14 તત્ત્વો મળી કુલ 15 તત્ત્વો ધરાવે છે. આ શ્રેણીનાં તત્ત્વોની સામાન્ય સંજ્ઞા Ln છે. લેન્થેનમનો સમાવેશ લેન્થેનોઇડ્સની સાથે કરાયો છે. કારણ કે તે લેન્થેનોઇડ્સના સાથે બહુ જ મળતો આવે છે.
• ઍક્ટિનોઇડ્સ શ્રેણી અથવા 5f શ્રેણી : આ શ્રેણીમાં 5f નાં 14 તત્ત્વો તથા ઍક્ટિનિયમ તેમ મળી કુલ 15 તત્ત્વો છે.

પ્રશ્ન 28.
લેન્થેનોઇડ અને ઍક્ટિનોઇડસ તત્ત્વોનો પ્રાથમિક તફાવત (સરખામણી) આપો.
ઉત્તર:

લેન્થેનોઇડ્સ	ઍક્ટિનોઇડ્સ
(1) તેઓ 4f શ્રેણીનાં તત્ત્વો છે.	(1) તેઓ 5f શ્રેણીનાં તત્ત્વો છે.
(2) તેમની સામાન્ય સંજ્ઞા Ln છે.	(2) તેમનું સામાન્ય એક્ટનમ નામ છે.
(3) તેમાં 4fનાં 14 તત્ત્વો તથા લેન્થેનમ તેમ 15 તત્ત્વો છે.	(3) તેમાં 5f શ્રેણીનાં 14 તત્ત્વો ઉપરાંત ઍક્ટિનિયમ તેમ 15 તત્ત્વો છે.
(4) કોઈ પણ શ્રેણીનાં સંક્રાંતિ તત્વોની સરખામણીમાં લેન્થેનોઇડ્સ એકબીજાની સાથે વધુ નજીકની સમાનતા દર્શાવે છે.	(4) ઍક્ટિનોઇડ શ્રેણીના તત્ત્વો એકબીજાની સાથે પ્રમાણમાં ઓછી નજીકતા દર્શાવે છે.
(5) આ તત્ત્વો માત્ર એક જ ઑક્સિડેશન અવસ્થા ધરાવે છે.	(5) આ તત્ત્વોની ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં વિસ્તૃત વિસ્તાર હોય છે.
(6) આ તત્ત્વોનું રસાયણવિજ્ઞાન સમાન ગુણધર્મોવાળાં તત્ત્વોનાં કદ અને કેન્દ્રિય વીજભારમાં થતા અલ્પ ફેરફારોથી શ્રેણીમાં થતી અસરનો અભ્યાસ સરળ છે.	(6) ઍક્ટિનોઇડ્સનું રસાયણવિજ્ઞાન ઘણું વધારે જટિલ છે. કારણ ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં વિસ્તૃતતા અને રેડિયોસક્રિયતા છે.

પ્રશ્ન 29.
લેન્થેનોઇડ્સ (4f) શ્રેણીનાં તત્ત્વો (Ln) અને આયનો Ln²⁺ તથા Ln³⁺ ની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના આપો અને વિશિષ્ટતાઓ દર્શાવો.
ઉત્તર:
લેન્થેનમ (La) Z = 57 થી લ્યુટેશિયમ (Lu) Z = 71 સુધીનાં 15 તત્ત્વોની પરમાણુક્રમાંક, નામ, સંજ્ઞા અને ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના તથા તેમના +2 અને +3 આયનોની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના નીચેના કોષ્ટક પ્રમાણે છે.

માત્ર [Xe] અંતર્ભાગથી બહારના ઇલેક્ટ્રૉન દર્શાવવામાં આવ્યા છે.
તત્ત્વો (Ln) ની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના : આ બધાં જ તત્ત્વોમાં 62 રચના છે. 4f સ્તર જુદી જુદી રીતે ભરાય છે.

• La (Z = 57) : [Xe] 5d¹, 6s²
• Ce (Z = 58): [Xe] 4f’¹ 5d¹‘ 6s²
• Gd (Z = 64): [Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s²
• Lu (Z = 71) : [Xe] 4f¹⁴5d¹6s²
• Eu (Z = 63) : [Xe] 4f⁷ 6s²
• Yb (Z = 70): [Xe] 4f¹⁴ 6s²

Gd અને Eu માં સ્થાયી અર્ધપૂર્ણ 4f⁷ પેટાકોશ છે.
Lu અને Yh માં સ્થાયી સંપૂર્ણ 4f¹⁴ પેટાકોશ છે.
Ce માં 4f’ પછી Pr માં 4f³ રચના છે પણ 4f² નથી.
Gd 4f⁷ 5d¹ 6s² છે. 4f⁸ નથી.
+2 અને +3 આયનોમાં 6s⁰ રચના છે.
+3 આયનોમાં 4f⁰ થી ક્રમશઃ 4f¹⁴ રચના છે.
+2 આયનોમાં Gd²⁺, 4f¹ 5d¹ છે, પણ 4f⁸ નથી.
આમ, 6s ના ઇલેક્ટ્રૉન દૂર થયા પછી હાઁના ઇલેક્ટ્રૉન દૂર થઈને .Ln²⁺ અને Ln³⁺ આયનો સામાન્ય રીતે બનેલા છે. Ln⁴⁺ બહુ ઓછાના જાણીતા છે.

પ્રશ્ન 30.
લેન્થેનોઇડસના પરમાણ્વીય કદ અને આયનીય કદ વિશે લખો તથા લેન્થેનોઇડ સંકોચન સમજાવો.
ઉત્તર:
લેન્થેનોઇડ તત્ત્વો (Ln) અને તેમના આયનLn³⁺ની ત્રિજ્યા નીચેના કૌઠામાં છે :

લેન્થેનમથી લ્યુટેશિયમ સુધી પરમાણ્વીય અને આયનીય ત્રિજયામાં થતો એકદર ઘટાડો (લેન્થેનાઇડ સંકોચન) લેન્થેનોઇડ્સના રસાયણવિજ્ઞાનમાં એક આણ્વીય લક્ષણ છે. પરમાધુઓમાં આ ઘટાડામાં અપવાદો છે. પરમાણ્વીય ત્રિજ્યામાં થતો ઘટાડો (ધાતુઓના બંધારણોમાંથી વ્યુત્પત્તિ) વધુ નિયમિત હોતો નથી જેવો M³⁺ આયનોમાં નિયમિત હોય છે.

શ્રેણીમાં પરમાણ્વીય ક્રમાંક વધવાની સાથે પરમાણ્વિક કદ ઘટે છે. આ ત્રિજ્યાઓનું સંકોચન સામાન્ય સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં જોવા મળે છે તેવું જ છે. આ સંકોચન થાય છે. કારણ કે એક જ પેટાકોશમાં એક ઇલેક્ટ્રોન ઉપર બીજા ઇલેક્ટ્રૉન વડે અપૂર્ણ ફીલ્ડિંગ અસર છે.
જોકે સંક્રાંતિ શ્રેણીમાં કેન્દ્રીય વીજભાર વધવાની સાથે એક ઈ- ઇલેક્ટ્રોન પર બીજા તે- ઇલેક્ટ્રૉનની શીડિંગ અસરની સરખામણીમાં એક 4f ઇલેક્ટ્રૉનની બીજા 4f ઇલેક્ટ્રૉન પર શીલ્ડિંગ અસર ઓછી હોય છે.

3d ની શીલ્ડિંગ અસર > 4f શીલ્ડિંગ અસર લેન્થેનોઇડ શ્રેણીના પરમાણુઓના કદમાં સંકોચનની સંચયી અસર, લેન્થેનોઇડ સંકોચન તરીકે ઓળખાય છે.’ લેન્થેનોઇડ સંકોચન થવાના કારણે બીજ અને ત્રીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીનાં તત્ત્વોની સમાન ત્રિજ્યા તૃતીય સંક્રાંતિ શ્રેણીના તત્ત્વોની ત્રિજ્યાઓ, બીજી સંક્રાંતિ શ્રેણીના અનુવર્તી તત્ત્વોની ત્રિજયાઓને સમાન થાય છે. Zr (160 pm) અને HF (159 pm)ની સમાન ત્રિજ્યા લેન્થેનોઇડ સંકોચનના કારણે છે.

પ્રશ્ન 31.
લેન્થેનોઇડસની ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓના વિશે લખો.
ઉત્તર:
મુખ્ય ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ : લેન્થેનોઇડમાં La(II) અને Ln(III) તેવી બે ઓક્સિડેશન સ્થિતિનાં સંયોજનો મુખ્ય સ્પિીઝ છે.
જોકે દ્રાવણમાં અથવા ઘન સંયોજનમાં ક્યારેક (+2) અને (+4) આયનો પણ પ્રાપ્ત થાય છે. ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં અનિયમિતતા (જેમ કે આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં થાય છે. કારા કે (i) ખાલી (ii) અર્ધપૂર્ણ ભરાયેલી અને (iii) પૂર્ણ ભરાયેલી f- પેટાકોશ સવિશેષ સ્થાયિતા ધરાવે છે.

(a) 4f⁰ થી સ્થાયી રચનાઓ : ઉદાહરણ : Ce^(IV) વિશેષ સ્થાયી છે. કારણ કે તેમાં ઉમદા વાયુની રચના છે.
Ce (Z = 58) [Xe]⁵⁴ 4f¹ 5d¹ 6s²
Ce (IV) [Xe]⁵⁴ 4f⁰ 5d⁰ 6s⁰
Ce (III) [Xe]⁵⁴ 4f⁰ 5d¹ 6s⁰

Ce^IV પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા અને વૈશ્લેષક પ્રક્રિયક છે. આમ તો દર ની સામાન્ય અવસ્થા (+3) છે. આથી Ce⁴⁺ પ્રબળ ઑક્સિડેશનકર્તા છે, અને તે સામાન્ય +3 અવસ્થામાં પાછો આવી શકે છે.
E^⊖_{Ce⁴⁺/Cn³⁺} = 1.74V છે. આ મૂલ્ય અનુસાર Ce^IV પાણીનું ઑક્સિડેશન કરી શકે છે પણ Ce^IV વડે પાણીના ઑક્સિડેશનનો વેગ પક્ષો જ ધીમો છે, પણ Ce^(IV) તે એક સારો વૈઋષિક પ્રક્રિયક છે. Pr, Nd, Th અને Dy પણ +4 અવસ્થાઓ દર્શાવે છે પણ ફક્ત MO₂, ઓક્સાઇડોમાં જ

(b) સ્થાયી f⁷ ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના : અર્ધપૂર્ણ 4f પેટાકોશ હોય તેવી f⁷ રચના વિશેષ સ્થાયિા ધરાવે છે, ઉદા., Eu²⁺ તે બે 6s ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને સ્થાયી f⁷ રચના મેળવે છે.
Eu(Z = 63) યુરોપિયમ :[Xe]⁵⁴4f⁷ 6s² છે અને Eu²⁺ (2 ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવી 61) : [Xe]⁵⁴ 4f⁷ 6s⁰ છે પણ Eu³⁺ (કુલ 3 ઈલેક્ટ્રૉન ગુમાવીને) [Xe]⁵⁴ 4f⁷6s⁰ છે.

Eu²⁺ પ્રબળ વિ. શનકર્તા છે: Eu²⁺ એક ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવે છે અને સામાન્ય +3 અવસ્થા પ્રાપ્ત કરે છે. આમ, Eu²⁺ → Eu³⁺ બને ત્યારે Eu²⁺ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા હોય છે.
Tb^IV અર્ધપૂર્ણ ભરાયેલી f કક્ષકો ધરાવે છે અને સ્થાયી છે.
Tb (ટર્બિયમ Z = 65) : [Xe]⁵⁴ 4f⁹6s² અને Tb^IV (4 ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવી 61) : [Xe]⁵⁴ 4f⁹ 6s² છે. Tb (+4) ઑક્સિડેશનાં છે. 1 ઇલેક્ટ્રૉન મેળવી સામાન્ય +3 અવસ્થા પ્રાપ્ત કરી ઑક્સિડેશનકર્તા બને છે.

(c) સ્થાયી f¹⁴ અવસ્થા (Yb²⁺ માં) : પેટાકોશ 4f પૂર્ણ ભરાયેલ હોય તેવી f¹⁴ રચના વિશેષ સ્થાયિતા દર્શાવે છે.
ઉદા., Yb²⁺ માં f¹⁴ રચના હોવાથી સવિશેષ સ્થાયી છે. Yb (યટરબિયન, Z = 70) : [Xe]⁵⁴ 4f¹⁴ 6s² અને
Yb²⁺ (2 ઇલેક્ટ્રૉન ગુમાવી 68) : [Xe]⁵⁴4f¹⁴ 6s⁰ છે.
Yb²⁺ રિડક્શનકર્તા છે.

સમેરિયમ (Sm, Z = 62) અને યુરોપિયમ (Eu, Z =63) તે બંનેની વર્તણૂક ઘણી બધી મળતી આવે છે, જે બંને +2 અને +3 ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ દર્શાવે છે.
લેન્થેનોઈડ્સ (4† શ્રેણીના તત્ત્વો) અને તેમના +2 અને +3 આયનો નીચેના કોષ્ટક પ્રમાણે છે :

નોંધ :

• 4f^o, 4f⁷ અને 4f¹⁴ આયનો સવિશેષ સ્થાયી છે અને આ સ્થાયી આયનો ઑક્સિડેશનકર્તા કે રિડક્શનકર્તા હોય છે.
• આ બધાની સૌથી સામાન્ય અવસ્થા +3 છે. તેઓ La(II) અને Ln(III) સંયોજનો મુખ્ય સ્થિસીઝ છે.

પ્રશ્ન 32.
લેન્થેનોઇડ્સના સામાન્ય ભૌતિક ગુણધર્મો જણાવો.
ઉત્તર:
લેન્થેનોઇડ્સના ભૌતિક ગુણધર્મો નીચે પ્રમાણે છે :

• દેખાવ : બધા જ લેન્થેનોઇડ્સ ચાંદી જેવી સફેદ નરમ ધાતુઓ છે. આ તત્ત્વો હવામાં ઝડપથી નિસ્તેજ બને છે.
• કઠિનતા : આ તત્ત્વોનો પરમાણ્વીયક્રમાંક વધે તેમ કઠિનતામાં વધારો થાય છે. સમેરિયમ સ્ટીલ જેવી કઠિન છે.
• ગલનબિંદુ : લેન્થેનોઇડ્સનાં ગલનબિંદુઓનો વિસ્તાર 1000 K થી 1200 K વચ્ચે હોય છે, પણ સમેરિયમ 1623 K તાપમાને પીગળે છે.
• ધાત્વીયતા : લેન્થેનોઇડ્સ વિશિષ્ટ ધાત્વીય બંધારણ ધરાવે છે. તેઓ ઉષ્મા અને વિદ્યુતનાં સુવાહકો છે.
• ઘનતા : Eu અને Y અને ક્યારેક-ક્યારેક sm અને Tm સિવાયનાં તત્ત્વોના માટે ઘનતા અને અન્ય ગુણધર્મો સરળતાથી બદલાય છે.
• રંગ : અનેક ત્રિસંયોજક લેન્થેનોઇડ્સ આયનો ઘન અવસ્થામાં અને જલીય દ્રાવણોમાં રંગીન હોય છે. આ આયનોના રંગ /ઇલેક્ટ્રોનની હાજરીના કારણે હોઈ શકે છે. તેમ છતાં સંભવિત રીતે † સ્તરની ઉત્તેજનાના કારણે અવશોષણ પટ સાંકડો હોય છે. La³⁺ અને Lu³⁺ કોઈ જ રંગ ધરાવતા નથી, પણ બાકીના આયનો રંગ ધરાવે છે.
• ચુંબકીય ગુણો : f⁰ પ્રકાર (La³⁺ અને Ce⁴⁺) અને f¹⁴ પ્રકાર (Yb²⁺ અને Lu³⁺) આયનો સિવાયના બધા લેન્થેનોઇડ્સ આયનો અનુચુંબકીય હોય છે. નિયોડિમિયમમાં અનુચુંબકત્વ મહત્તમ હોય છે.

પ્રશ્ન 33.
લેન્થેનોઇડ્સની આયનીકરણ એન્થાલ્પી વિશે લખો.
ઉત્તર:

• લેન્થેનોઇડ્સની પ્રથમ આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી લગભગ 600 kJ mol⁻¹ હોય છે.
• લેન્થેનોઈડ્સની દ્વિતીય આયનીકરણ એન્થાલ્પી લગભગ 1200 kJ mol^-1 હોય છે. જે કેલ્શિયમને સમતુલ્ય છે.
• લેન્થેનોઈડ્સની તૃતીય આયનીકરણ ઍન્થાપીમાં થતા ફેરફારોની ઊંડાણમાં ચર્ચા સૂચવે છે કે, વિનિમય ઍન્થાલ્પીનું મહત્ત્વ ‘ખાલી (f⁰), અર્ધભરાયેલી (f⁷) અને સંપૂર્ણ ભરાયેલ (f¹⁴) કક્ષકો, f સ્તરને કેટલીક મર્યાદા સુધી સ્થાયિતા પ્રદાન કરવામાં જોવા મળે છે.
• આ હકીક્ત લેન્થેનમ, ગેડોલિનિયમ અને લ્યુટેશિયમની તૃતીય આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીના અસામાન્ય નીચાં મૂલ્ય સૂચવે છે. (La³⁺ : 4f⁰, Gd³⁺ : 4f⁷ અને Lu³⁺ : 4f¹⁴ માં સ્થાયી 4f રચના છે.)

પ્રશ્ન 34.
લેન્થેનોઇડ્સની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાત્મકતાની ચર્ચા કરો.
અથવા
લેન્થેનોઇડ્સના E^⊖ ના મૂલ્યો જણાવી, નીચેના સાથેની પ્રક્રિયાઓ આપો.
(i) H₂
(ii) કાર્બન
(iii) મંદ ઍસિડ
(iv) હેલોજન
(v) O₂, અને
(vi) H₂O
ઉત્તર:
Ca અને Al ની સાથે લેન્થેનોઇડ્સની પ્રતિક્રિયાત્મકતાની સામ્યતા : સામાન્ય રીતે લેન્થેનોઇડ શ્રેણીનાં પ્રારંભનાં તત્ત્વો તેમની રાસાયણિક વર્તણૂકમાં કૅલ્શિયમની જેમ વધારે પ્રતિક્રિયાત્મક હોય છે પણ પરમાણુક્રમાંક વધવાની સાથે તેઓ ઍલ્યુમિનિયમની જેમ વર્તે છે.
લેન્થેનોઇડ્સના ઇલેક્ટ્રૉડ પોટેન્શિયલ :
અર્ધપ્રક્રિયા : Ln³⁺_(aq) + 3e^– → Li_(s)
E^⊖_Ln³⁺/Ln= −1.2 થી -2.AV
જોકે Eu માટે E^⊖_Eu³⁺/Eu = – 2.0V હોય છે.
લેન્થેનોઇડના પોટેન્શિયલના મૂલ્યમાં નાનો ફેરફાર છે.
લેન્થેનોઇડના પોટેન્શિયલના મૂલ્યો ઋણ છે.

લેન્થેનોઈડ્સની રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ નીચે પ્રમાણે છે :
(i) લેન્થેનોઇડ્સને હાઇડ્રોજન વાયુની સાથે ધીમેથી ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે ધાતુઓ હાઇડ્રોજન સાથે સંયોજાય છે.
(ii) લેન્થેનોઇડ્સ ધાતુઓને કાર્બન સાથે ગરમ કરવાથી કાર્બાઇડ સંયોજનો બને છે.

(iii) લેન્થેનોઇડ્સ મંદ ઍસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરી હઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત કરે છે.

(iv) તેઓ હેલોજન સંયોજનો (X₂) સાથે બળીને દેલાઇડ સંયોજનો બનાવે છે.

(v) તેઓ O₂ ની સાથે બળીને ઑક્સાઇડ Ln₂O₃ આપે છે.
2Ln + \(\frac{3}{2} \) O₃ → Ln₂O₃

(vi) તેઓ પાણીની સાથે હાઇડ્રૉક્સાઇડ Ln(OH)₃ ઉદા., M(OH)₃ ઉત્ત્પન્ન કરે છે.
Ln + 3H₂O → Ln(OH)₃ +\(\frac{3}{2} \) H₂
હાઇડ્રૉક્સાઇડ નિશ્ચિત સંયોજનો છે પણ જળયુક્ત ઑક્સાઇડ નથી.
(vi) લેન્થેનોઇડ્સ આલ્કલાઇન અર્ધધાતુના ઑક્સાઇડ સંયોજનો અને હાઇડ્રૉક્સાઇડ સંયોજનોની જેમ બેઝિક છે.

પ્રશ્ન 35.
લેન્થેનોઇડ્સની સામાન્ય પ્રક્રિયાઓ આકૃતિ સહિત તેના ઉપયોગો જણાવો.
ઉત્તર:
લેન્થેનોઇડ્સની સામાન્ય પ્રક્રિયાઓ નીચેની આકૃતિ મુજબ છે :

• લેન્થેનોઇડ્સનો ઉપયોગ પતરાં અને નળીઓ બનાવવા માટે મિશ્રધાતુ સ્ટીલના ઉત્પાદનમાં થાય છે.
• મિશધાતુ : તે સુપ્રસિદ્ધ મિશ્રધાતુ છે. તેમાં લગભગ 95% લેન્થેનોઇડ ધાતુ અને લગભગ 5% આયર્ન અને અલ્પ પ્રમાણમાં S, C, Ca અને AI હોય છે.
• ઉપયોગ : મિશધાતુનો મોટો જથ્થો Mg આધારિત મિશ્રધાતુ બનાવવામાં ઉપયોગી થાય છે. તે બંદૂકની ગોળી, કવચ અને લાઇટરમાં ચકમક માટેના પથ્થર બનાવવા ઉપયોગમાં લેવાય છે.
• લેન્થેનોઇડ્સના મિશ્ર ઑક્સાઇડ સંયોજનોના ઉપયોગ : મિશ્ર ઑક્સાઇડ સંયોજનોનો ઉપયોગ પેટ્રોલિયમ ભંજનમાં ઉદ્દીપક તરીકે કરાય છે. લેન્થેનોઇડના કેટલાક ઑક્સાઇડ સંોજનોનો ઉપયોગ ટેલિવિઝનના પડદામાં સંદીપક તરીકે અને પ્રસ્ફુરણ પૃષ્ઠોમાં થાય છે.

પ્રશ્ન 36.
ઍક્ટિનિયમ અને ઍક્ટિનોઇડ્સનાં પરમાણુક્રમાંક, નામ, સંજ્ઞા અને ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના વિશે લખો.
ઉત્તર:
(i) Ac અને 14 ઍક્ટિનોઇડ્સના પરમાણુક્રમાંક, નામ, સંજ્ઞા અને ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના નીચેના કોષ્ટક પ્રમાણે છે :

(ii) ઍક્ટિનોઇડ્સની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચનામાં 55માં ઇલેક્ટ્રૉનની ગોઠવણી :
એવું માનવામાં આવે છે કે બધાં ઍક્ટિનોઇડ્સમાં 7s² ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના હોય છે અને 5f તથા 3d પેટાકોશો જુદી-જુદી રીતે ભરાય છે.
14 ઇલેક્ટ્રૉન 5f કક્ષકોમાં ભરાઈ શકે છે.
થોરિયમ (Th), Z = 90 માં 5f⁰ છે પણ પ્રોટેક્ટિનિયમ (Pa), Z = 91 અને તે પછીનાં તત્ત્વોમાંની 5fમાં ઇલેક્ટ્રૉન ભરાતા જઈ છેલ્લે લોરેન્સિયમ (Lr), Z = 103 માં 5f કક્ષકો સંપૂર્ણ ભરાઈને 5f¹⁴ રચના છે.

(iii) 5f⁰, 5f⁷ અને 5f¹⁴ રચનાની સ્થાયિતા :
લેન્થેનોઇડ્સની 4f ની જેમ ઍક્ટિનોઇડ્સની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચનામાં અનિયમિતતા 5f પેટાકોશમાં છે.
5f⁰, 5f⁷ અને 5f¹⁴ એટલે કે સંપૂર્ણ ખાલી 5f, અર્ધપૂર્ણ 5f અને સંપૂર્ણ ભરાયેલ 5f વિશેષ સ્થાયિતા દર્શાવે છે.

(iv) Am અને Cm વિશેષ સ્થાયિતા દર્શાવે છે, કારણ કે તેઓમાં અર્ધપૂર્વ 5f પેટાકોશ છે.
અમેરિશિયમ (Am), Z = 95 : [Rn]⁸⁶ 5f⁷ 7s²
ક્યુરિયમ (Cm), Z = 96 : [Rn]⁸⁶ 5f⁷ 6d¹ 7s²

(v) 4f કરતાં 5f કક્ષકો બંધ બનાવવામાં વધુ પ્રમાણમાં ભાગ લઈ શકે છે. કારણ કે 5f કક્ષકો, 4f કક્ષકોના જેટલી અંદરના ભાગમાં દબાયેલી હોતી નથી પણ કેન્દ્રથી દૂર હોય છે.

પ્રશ્ન 37.
ઍક્ટિનોઇડ તત્ત્વો અને તેમના આયનોમાં કદ આપી સમજાવો.
ઉત્તર:

• ઍક્ટિનોઇડ્સની શ્રેણીમાં પરમાણુઓના અને M³⁺ આયનોના કદ પરમાણુક્રમાંક વધવાની સાથે ક્રમશઃ ઘટે છે.
• ઍક્ટિનોઇડ સંકોચન : ઍક્ટિનોઇડસના પરમાણુ આયનોમાં કદ ક્રમશઃ ઘટે છે. તેને ઍક્ટિનોઇડ સંકોચન કહે છે. આ ઍક્ટિનોઇડ સંકોચન 5 ઇલેક્ટ્રૉનની નબળી શીલ્ડિંગ અસરના કારણે એક તત્ત્વથી બીજા તત્ત્વમાં વધતું જાય છે.
• કેટલાક M³⁺ અને M⁴⁺ આયનોની ત્રિજયા (ppm) માં નીચેના કોષ્ટક પ્રમાણે છે :

આ તત્ત્વો રેડિયોસક્રિય છે, જેથી અભ્યાસ મુશ્કેલ છે.

પ્રશ્ન 38.
ઍક્ટિનોઇડસ તત્ત્વોની ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ વિશે’ લખો.
ઉત્તર:
ઍક્ટિનોઇડસ તત્ત્વોની સામાન્ય ઑક્સિડેશન અવસ્થા +3 છે. થોરિયમ સિવાયAc ધી Lr સુધીનાં બધાં જ તત્ત્વો +3 ઑક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. આ બધામાં [Rn]⁸⁶ 5f⁰ થી [Ar]¹⁸ 5f¹⁴ ઇલેક્ટ્રોન ક્રમશઃ હોય છે,
AC સિવાયના Th થી 1 સુધીનાં બધાં જ +4 અવસ્થા ધરાવે છે. જેમની સામાન્ય રચના Th⁴⁺(5f⁰) થી Lr⁴⁺(5f¹³) છે. ઍક્ટિનિયમ અને લેન્થેનોઇડ્સના +3, +4 અને અન્ય ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓ તથા તેમની ઇલેક્ટ્રૉનીય રચના નીચે કોષ્ટકમાં છે.
ઊંચી ઑક્સિડેશન અવસ્થા : ઉદાહરણ તરીકે Th માં મહત્તમ ઑક્સિડેશન અવસ્થા +4 છે. Pu, 11 અને Np માં અનુક્રમે +5, +6 અને +7 સુધી વધે પણ તે પછીનાં તત્ત્વોમાં ઘટે છે.

Ac થી Pu સુધીનાં 55 શ્રેણીનાં પ્રથમ અડધા ભાગનાં તત્ત્વો સામાન્ય રીતે ઊંચી ઑક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવે છે. ઍક્ટિનોઇડ્સ તત્ત્વો લેન્થેનોઇડ્સ તત્ત્વોની જેમ જ +4 અવસ્થા કરતાં +3 ઑક્સિડેશન અવસ્થામાં વધુ સંયોજનો ધરાવે છે.
ઍક્ટિનોઇડ્સના +3 અને +4 આયનો જળવિભાજન પામવાનું વલણ ધરાવે છે.
શરૂઆતના અને પછીના ઍક્ટિનોઇડ્સની ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓના વિતરણમાં એટલી બધી અનિયમિતતા અને ભિન્નતા હોય છે કે જેથી ઑક્સિડેશન અવસ્થાઓના સંદર્ભમાં આ તત્ત્વોના રસાયણવિજ્ઞાનની સમીક્ષા સંતોષકારક કરી શકાય નહીં.

પ્રશ્ન 39.
ઍક્ટિનોઇડ્સ અને લેન્થેનોઇડ્સની નીચેના ગુણધર્મોમાં સરખામણી કરો :
(i) દેખાવ
(ii) બંધારણ
(iii) ચુંબકીય ગુણો
(iv) આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી
(v) લેન્થેનોઇડ સંકોચન.
ઉત્તર:
(i) દેખાવ : બધી ઍક્ટિનોઇડ ધાતુઓના દેખાવ ચાંદીના જેવો જ લાગે છે.

(ii) બંધારણ : ઍક્ટિનોઇડ ધાતુઓ વિભિન્ન પ્રકારનાં બંધારણો ધરાવે છે. કારણ કે તેમની ધાત્વીય ત્રિજ્યામાં અનિયમિતતા છે. આ અનિયમિતતા લેન્થેનોઇડ્સ કરતાં ઘણી વધારે છે.

(iii) ચુંબકીય ગુણો ઃ ઍક્ટિનોઇડ્સના ચુંબકીય ગુણધર્મો લેન્થેનોઇડ્સની સરખામણીમાં વધુ જટિલ હોય છે. ઍક્ટિનોઇડ્સમાં 58માં ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યાની સાથે ચુંબકીય ગ્રાહ્યતામાં થતો ફેરફાર લગભગ લેન્થેનોઇડમાં 4fમાં ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યાની સાથે થતા અનુવર્તી ફેરફારોના જેવા જ હોય છે. ચુંબકીય ગુલધર્મોનાં મૂલ્ય ઍક્ટિનોઇડ્સ કરતાં લેન્થેનોઇડ્સનાં થોડાંક વધારે હોય છે.

(iv) આયનીકરણ ઍન્થાલ્પી (ઍક્ટિનોઇડ્સ – લેન્થેનોઇડ્સ) : ઍક્ટિનોઇડ્સની વર્તણૂક ઉપરથી સાબિત થાય છે કે, પ્રારંભનાં ઍક્ટિનોઇડ્સની આયનીકરણ એન્થાલ્પીમાં મૂલ્યો ચોક્કસ રીતે જાણીતાં નથી. ઍક્ટિનોઇડના શરૂઆતના તત્ત્વોની આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીમાં મૂલ્યો શરૂઆતના લેન્થેનોઇડના આયનીકરણ ઍન્થાલ્પીનાં મૂલ્યો કરતાં ઓછાં હોય છે.

કારણ કે ઍક્ટિનોઇડ્સ તત્ત્વોમાં 5f કક્ષક ભરાવાનું શરૂ થાય છે ત્યારે તે ‘અંતર્ભાગમાં ઓછું ભેદન કરશે’ અને તેથી ઍક્ટિનોઇડ્સમાં 55 ઇલેક્ટ્રૉન કેન્દ્રિય વીજભાર પ્રત્યે અનુવર્તી લેન્થેનોઇડ્સના 4/ ઇલેક્ટ્રૉનની સરખામણીમાં વધારે અસરકારક રીતે શીકિંગ અસર પામેલા હોય છે.

આમ પરિણામે શરૂઆતના ઍક્ટિનોઇડ્સમાં બાહ્ય ઇલેક્ટ્રૉન તેમના કેન્દ્રોની સાથે ઓછી દઢતાથી બંધાયેલા બંધન માટે પ્રાપ્ય હોય છે અને ઓછી આયનીકરણ એન્થાલ્પી દર્શાવે છે. ઍક્ટિનોઇડ્સ અને લેન્થેનોઇડ્સની શરૂઆતના અડધા ભાગનાં તત્ત્વોની સરખામણી ઉપર પ્રમાણે છે પણ તેઓની વર્તણૂક બીજા અડધા ભાગ માટે સ્પષ્ટ નથી.

(v) લેન્થેનોઇડ સંકોચન :
લેન્થેનોઇડ સંકોચન અને ઍક્ટિનોઇડ સંકોચનની તત્ત્વોના આકાર ઉપર વિસ્તૃત અસર પડે છે તથા તેથી અનુવર્તી આવર્તમાં તેમના પછીનાં તત્ત્વોના ગુણધર્મોની ઉપર અસર પડે છે. લેન્થેનોઇડ સંકોચન વધારે મહત્ત્વનું છે કારણ કે ઍક્ટિનોઇડ પછીનાં તત્ત્વોનું રસાયણવિજ્ઞાન હાલમાં ઓછું જાણીતું છે.

પ્રશ્ન 40.
d- અને f- વિભાગનાં તત્ત્વો અને સંયોજનોની ઉપયોગિતા વિશે લખો. અથવા d- અને f- વિભાગનાં તત્ત્વો અને સંયોજનોના નીચેના ઉપયોગો વર્ણવો :
(i) લોખંડ/સ્ટીલમાં
(ii) વર્ણક તરીકે
(iii) બેટરીમાં
(iv) મુદ્રાધાતુઓમાં
(v) ઉદ્દીપક તરીકે,
ઉત્તર:
(i) લોખંડ અને સ્ટીલનો ઉપયોગ અને બનાવટ :
લોખંડ અને સ્ટીલ મહત્ત્વની બાંધકામની સામગ્રી છે. તેમનું ઉત્પાદન આયર્ન ઑક્સાઇડ સંયોજનોના રિડક્શન, અશુદ્ધિઓનું દૂર થવું, તથા કાર્બનના ઉમેરણ તથા Cr, Mn અને Ni જેવી ધાતુઓના મિશ્રણીકરણની ઉપ૨ આધારિત છે.
(ii) વર્ણક ઉદ્યોગમાં : TiO વર્ણક ઉદ્યોગ માટે ઉત્પાદિત કરાય છે.
(iii) બૅટરી ઉદ્યોગમાં ઉપયોગી પદાર્થો : બૅટરી ઉદ્યોગ માટે નીચેનાનાં ઉત્પાદન કરાય છે.
MnO₂, અને Zn સૂકા કોષ માટે Ni/Cd બૅટરી માટે
(iv) મુદ્રાધાતુઓમાં ઉપયોગિતાઓ : મુદ્રાધાતુઓ સમૂહ 11 નાં તત્ત્વો મૂલ્યવાન હોવાથી મુદ્દાધાતુઓ કહેવાય છે. Ag અને Auનું મહત્ત્વ તેમના સંગ્રહ સુધી જ મર્યાદિત થઈ ગયું છે. હાલમાં તેના ઔદ્યોગિક ઉપયોગ પણ છે. UK માં ‘કૉપર સિક્કા’ કૉપરનું સ્તર ચઢાવેલ સ્ટીલ છે. UK માં સિલ્વર સિક્કા’ તે Cu/Ni ની મિશ્રધાતુ છે.
(v) ઉદ્દીપક તરીકેની ઉપયોગિતાઓ : ઘણી વસ્તુઓ અથવા તેમના સંયોજનો રાસાયણિક ઉદ્યોગો માટે આવશ્યક ઉદ્દીપકો છે.
સલ્ફ્યુરિક ઍસિડના ઉત્પાદનમાં SO₂ નું SO₃ માં ઑક્સિડેશન કરવામાં ‘V₂O₅‘ ઉદ્દીપક છે.

ઝિગલર ઉદ્દીપકનો ઉપયોગ પૉલિઈથીલિન (પૉલિથીન)ના ઉત્પાદનમાં થાય છે. આ ‘ઝિગલર’ ઉદ્દીપક Al(CH₃)₃ યુક્ત TiCl₄ છે.
આ હેબર પ્રક્રમમાં N₂/H₂ ના મિશ્રણમાંથી એમોનિયાનું ઉત્પાદન કરાય છે અને તેમાં ઉદ્દીપક તરીકે આયર્ન ઉદીપકોનો ઉપયોગ થાય છે.

ચરબીનું (અસંતૃપ્ત તેલનું) હાઇડ્રોજનીકરણ કરવામાં નિકલ ઉદ્દીપક તરીકે વર્તે છે. ઇથેનાલ (CH₃CHO) બનાવવાના વાકર પ્રક્રમમાં ઇથાઈન (C₂H₂) નું ઑક્સિડેશન કરવા PdCl₂ ઉદ્દીપક વપરાય છે. આલ્કાઇન સંયોજનો અને બેન્ઝિન જેવા અન્ય કાર્બનિક સંયોજનોના પૉલિમરાઇઝેશનમાં ઉદ્દીપન કરવામાં નિકલ સંકીર્ણો વપરાય છે. ફોટોગ્રાફી ઉદ્યોગ AgBr ના વિશિષ્ટ પ્રકાશ સંવેદનશીલતા ગુણધર્મો પર આધારિત છે.