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BSEB Bihar Board 12th English Book 50 Marks Solutions Poem 2 Echo

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Bihar Board 12th English Echo Textbook Questions and Answers

Question 1.
Who wrote the poem “Echo”.
Answer:
Walter De La Mare wrote this poem “Echo”.

Question 2.
When and where was he born ?
Answer:
Walter De La Mare was born on April 26,1873 are Cholton, Kent.

Question 3.
When did he di ?
Answer:
Walter De La Mare died in 1952.

Question 4.
Write the chief works of the poet.
Answer:
The chief works of the poet are The Return, The Three mulla Mulgars, The Listerers and other poems, peacock pie memories of a mid get. The Ridde Broom Sticks, Told Again etc.

Question 5.
What is the central idea of tech poem “Echo” ?
Answer:
The central idea of the poem is mystery behind an echo. To the poet, it seems that he is being followed by some persons who always try to answer back whatever he says.

Question 6.
Who is “I” in the poem ?
Answer:
The poet is “I” in this poem.

Question 7.
What do you mean by “leafy boughs” ?
Answer:
It means bough’s of the trees full of leaves.

Question 8.
What do you understand by “bither thither” ?
Answer:
These two words mean here and there ‘everywhere.

Question 9.
Give two examples of onomatopoea ?
Answer:
The word onomatopoea is a figure of speech which means sound signifying sense. For this word two examples are
(i) hissing
(ii) whispersing.

Question 10.
What do you understand by the following lines:
“Eyes in the green in the shade,
In the motionless brake,
Voices the said what I said,
for mockery’s sake”.
Answer:
In the above said stanza the poet means to say that the looked here and there that is “In the green in the shade” but he found no one there naturally it seemed to him that somebody was replying to him mockingly.

Question 11.
Show that you have read and understood the poem “Echo”.
Or, Show your acquaintance with the poem “Echo”.
Or, Critically appriciate the poem “Echo “.
Answer:
Echo is a beautiful poem composed by Walter de la Mare, an eminent poet of the Edwardian age. The poem deals with a very simple experience that is how our sound is reflected back.

This is a personal experience of the poet which ultimately gets common sanction. The poet stood in the open space of a Jungle and said in loud voice who called ? No sooner it was spoken, than the poet heard the echo of his own voice-who called ? Who called one short sentence from the poet had produced two or more than two sentences. The sound who called rang in the atmosphere which baffled the birds. The birds became alert but they could not locate the original source of the echoing sound. The poet to wondered how his words were echoed back, who repeated who called ? Who called ?’ after him.

The poet stood in the open space of a thick forest. He imagines as if his sound went up to the leaves of the farthest branches of the trees, When he said, ‘who called ?’ loudly, the leaves hissed on the sun’. Beneath the trees it was all dark. It is really wonderful how the poet finds the air dark (dark air) which carried his cry to the unknown region.

‘Eyes in teh green’ in the third stanza suggest the rare gift of imagination which the poet had. The poet imagines as if there were some mysterious creatures behind the leaves and the trees looking at him but he was not able to spot them out Perhaps it were these creatures who rectumed his call. His simple who called ?’ was mockingly returned as who called ? Who called ?’ He thought they were unmocking his voice.

We find the poet’s reaction to the mimicry in the fourth and the last stanza of the poem. The mimicry brought a mixed feeling in the poet, of irritation and pain. Hence with tears in his eyes he cried aloud ‘who cares ?’ The show wind carried his voice to the furthest end of the forest. But very soon the poet received the same mimicking sound. Who cares ? Who cares ? rang throughout the forest.

The word used in the poem are simple and appropriate, ‘whispering glades’ ‘leafy boughts’, ‘dark air’ are some of fine uses language in the poem.

The lines.
The leafy bought on high
Hissed on the sun
and ‘who called ? who called ?
appeal to us at acoustic level.

Music plays key role in creating a dream like situation in the poem. There is a conscious effort on the part of De La Mare to create musical effect in the poem. Hence we get alternate rhyme scheme in the poem. It is a successful poem by Waleter De La Mare.

Question 12.
How would you explain echo through the content of the first stanza of the poem ?
Answer:
Echo is produced when a sound is reflected or sent back. In the first stanza of the poem, the poet refers to his own experience. In an open space of a certain forest the poet said who called in a loud voice. No sooner it was spoken than his words were reflected the whole atmosphere rang with who called ? Who called ? This was the echo of the poets original who called ?

Question 13.
What do you understand by the following lines.
This leafy boughs on high
Hissed on the Sun
Answer:
When who called ? form the poet produced an echo it resounded throughout the immediates sorrounding of the poet. The echo might have reached the twings of the trees, leaves on high branches of the trees were moving as the wind blew. The poet imagines as of the leaves were making hissing sound to the sun.

Question 14.
What is the significance of ‘eye’ in the third stanza of the poem?
Answer:
The ‘eyes’ referred to in the third stanza of the poem suggest the possibility of the presence of some mysterious creatures in the forest who were perhaps seeing the poet but whom the poet could not see.

Question 15.
Why did the poet say who cares ? and to what effect ?
Answer:
When the poet heard who called ? Who called he thought some unknown persons were mimicking him. He did not like this taunting reply. Actually he had mixed feeling of anger and pain and so with tears in his eyes he cried aloud ‘who cares ? ‘But who cares ?’ too produced the same effect which the earlier who called ? had produced. He heard the echo of “Who cares?” which we notice in the last two lines of the last stanza of the poem. In the silence, who cares ? who cares ? wailed to and fro.

The echo too bore the same wailing tenor which was there in the original ‘who cares ?’

Question 16.
Why were the birds baffled ?
Answer:
The birds were baffled to hear the echo produced by the words ‘who called ? of the poet. To the birds such sound was quite unusual, they were used to the quietude of the forest.

Question 17.
What do you understand by whispening glades ?
Answer:
Whispening glades in the first stanza refer to the twittering sound produced by the birds on the trees round the open space of the forest.

Echo Word Meanings

Whispering = फुस्फुसाहट, leafy = पत्तेदार । shade = छाया | motionless = गतिहीन । tears = आँसू । to and frow = इधर-उधर ।

Echo Paraphrase

Who called ? ………… who called ?

The speaker was in the forest. He said who called ? His words travelled through the clear open spaces in the forest. Who called ? resounded here and here in the jungle. The echo who called ? Who called puzzled the birds they could not understand where from sound was coming to them.

The leafy boughs ………… faintingly on.

Even the high large branches at the top of the trees seemed to receive the echoing sound which they passed on to the sun. Under the trees the air is dark. When the speaker speaks out loudly the leaves make hissing sound the dark air carries his cry further.

Eyes in the green ………… sake.

Here the poet makes use of his imagination. He imagines as if some unseen persons are hidden behind the trees in darkness. Perhaps the echo is made by them. He imagines that the eyes which he cannot see are looking at him from all comers of the thick forest. The echo of ’who called is produced by those unseen persons just to ridicule him.

Who cares ………… to and fro.

The speaker sharply reacts to the mocking tone of echo coming from the unseen persons. He cries in his loud shrill voice who cares ? The speed of the wind slows down and once again the speaker is baffled at the echo. Who cares who cares ? once again he hears the same type of mocking sound.

Echo About the Poet

Walter De la mare (1873-1956) a poet of great imagination and craftsmanship was born in 1873 at Charlton in Kent. He wrote poems novels fantasy and critical essays but primarily he was a lyric poet. He was a teller of hounting tales, a poet of childhood wonder and of strange beauty. Came Hither” which came in 1923 makes a delightful reading for children we find ourselves floating along with the poet in a dream world such is the atmosphere of the poems by De La Mare.

Walter De La mare wrote with directness and simplicity and in a wide variety of measures. His poems are always musical, evoling a sense of the strange, the pathetic, the other-wordly whimsical and the charming.

Echo Summary in Hindi

‘किसने पुकारा’-मैंने कहा और मेरे वे शब्द जंगल की पगडंडियों में फुसफुसाहट के स्वर में यहाँ-वहाँ सभी जगह गूंजने लगे । कुछ इतना अधिक कि पक्षी भ्रमित हो गए । ये सुनकर-किसने पुकारा । किसने पुकारा।

पेड़ों की ऊपरी शाखाओं के पत्ते सूरज से फुसफुसा कर यही शब्द कहने लगे-किसने पुकारा । अंधेरा मेरे इन शब्दों को मद्धिम होते स्वर में फैलाने लगा-किसने पुकारा ।

पड़ों की परछाई में से ऐसा लगता है मानो कई जोड़ी आँखें निहार रही हैं । लगता है अदृश्य लोग पेड़ों के पीछे ठिठके हुए हैं और निहार रहे हैं कि कौन पुकार रहा है । पुकारने वाला है कौन?

आँखों में आँसू लिए मैं चीख उठा-‘किसको फिकर है’ । एकाएक हवा ठहर गई । फिर नीरवता में यह चीख भी गूंजने लगी-‘किसको फिकर है’, किसको फिकर है ।’ फिर बिलख-बिलखकर रोने लगी-‘किसको फिकर है’, ‘किसको फिकर है’।

Echo Summary in English

‘Echo’ deals with a very simple human exprience, that is how does any sound echo. The speaker stood in a forest and said who called ? No sooner it was spoken than the sound returned ‘Who called ? Who called. Actually the speaker’s sound travelled through the clear open spaces in the forest. The sound ‘who called’ rang in the atmosphere. The birds were puzzled they could not locate the source of the souond. The speaker was no less buffled as to how his words were echoed back what was the object which returned his sound ?

The speaker stood in the open space of a thick forest. He imagines as if his sound went upto the leaves of the fathest branches of the trees. Those leaves seemed to pass it on to the sun. Beneath the trees the air was dark. Where he said, who called loudly, the leaves made hissing sound, the dark air carried his cry to the region not known to the speaker.

In the third stanza of the poem the poet imagines as if there were some mysterious creatures behind the rees who were looking at him but he was not able to spot them out. Perhaps his call was returned by those mysterious creatures. His simple ‘who called was mockingly returned to him in the form of ‘who called’ was called.

The speaker perhaps did not like this mocking tone. He reacted sharply and cried in his loud shrill voice who cares The wind slowed down once again his voice was reflected back and who cares, who cares ? rang throughout the forest. The speaker heard his own weeping tone.

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Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 6 तत्त्वों के निष्कर्षण के सिद्धान्त एवं प्रक्रम Textbook Questions and Answers, Additional Important Questions, Notes.

BSEB Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 6 तत्त्वों के निष्कर्षण के सिद्धान्त एवं प्रक्रम

Bihar Board Class 12 Chemistry तत्त्वों के निष्कर्षण के सिद्धान्त एवं प्रक्रम Text Book Questions and Answers

पाठ्यनिहित प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 6.1
पाठ्यपुस्तक की सारणी 6.1 में दर्शाए गए अयस्कों में से कौन-से चुम्बकीय पृथक्करण विधि द्वारा सान्द्रित किए जा सकते हैं?
उत्तर:
यदि अयस्क या गैंग (दोनों में से एक) चुम्बकीय हो उन्हें चुम्बकीय प्रथक्करण विधि द्वारा किया जा सकता है। सारणी में दर्शाए गये अयस्क जैसे-हेमेटाइट (Fe₂O₃), मेग्नेटाइट (Fe₃O₄) सिडेराइट (FeCO₃) तथा आयरन पाइराइट (FeS₂) को चुम्बकीय पृथक्करण विधि द्वारा सान्द्रित किया जा सकता है।

प्रश्न 6.2
ऐलुमिनियम के निष्कर्षण में निक्षालन का क्या महत्त्व है?
उत्तर:
ऐलुमिनियम के मुख्य अयस्क बाक्साइट में मुख्यत: SiO₂, आयरन ऑक्साइड आदि की अशुद्धियाँ होती हैं जिन्हें ऐलुमिनियम के निष्कर्षण में निक्षालन द्वारा हटाया जा सकता है तथा शुद्ध ऐलुमिना भी प्राप्त किया जा सकता है।

प्रश्न 6.3
अभिक्रिया Cr₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Cr (∆G° = – 421 kJ) के गिब्ज ऊर्जा मान से लगता है कि अभिक्रिया ऊष्मागतिकी के अनुसार सम्भव है, पर यह कक्ष ताप पर सम्पन्न क्यों नहीं होती?
उत्तर:
चूँकि संक्रियण ऊर्जा की निश्चित मात्रा ऊष्मा गतिकीय अभिक्रियाओं के लिए आवश्यक होती है, अतः दी गई अभिक्रिया को सम्पन्न करने के लिए अतिरिक्त ऊष्मा की आवश्यकता होती है।

प्रश्न 6.4
क्या यह सत्य है कि कुछ विशिष्ट परिस्थितियों में मैग्नीशियम, Al₂O₃ को अपचित कर सकता है और Al, Mgo को? वे परिस्थितियाँ कौन-सी है?
उत्तर:
अध्यापक की सहायता से करें।

Bihar Board Class 12 Chemistry तत्त्वों के निष्कर्षण के सिद्धान्त एवं प्रक्रम Additional Important Questions and Answers

अभ्यास के प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 6.1
कॉपर का निष्कर्षण हाइड्रोधातुकर्म द्वारा किया जाता है, परन्तु जिंक का नहीं। व्याख्या कीजिए।
उत्तर:
जिंक का मानक इलेक्ट्रोड विभव (E^Θ) [Zn²⁺ | Zn = – 0.76 V] कॉपर व E^Θ | Cu²⁺ | Cu = + 0.34] से कम होता है। दूसरी ओर जिंक Cu²⁺ आयनों के विलयन से Cu को विस्थापित कर सकता है।
Zn (s) + Cu²⁺ (aq) → Zn²⁺ (aq) + Cu (s)
इसीलिए Zn²⁺ आयनों के विलयन से जिंक विस्थापित करने के लिए हमें इससे अधिक क्रियाशील धातु की आवश्यकता होगी अर्थात्

परन्तु ये सभी धातुएँ जल से क्रिया करके अपने सम्बन्धित आयन बनाती हैं तथा H₂ गैस मुक्त करती है। इसलिए Al, Mg आदि को Zn²⁺ आयनों के विलयन से जिंक विस्थापित करने में प्रयुक्त नहीं किया जा सकता। अतः कॉपर का निष्कर्षण हाइड्रोधातुकर्म द्वारा किया जा सकता है, परन्तु जिंक का नहीं।

प्रश्न 6.2
फेन प्लवन विधि में अवनमक की क्या भूमिका है?
उत्तर:
फेन प्लावन विधि में, अवनमक की भूमिका दो सल्फाइड अयस्कों को पृथक् करना होता है। उदाहरणार्थ: एक अयस्क में से जिंक सल्फाइड (ZnS) तथा लेड सल्फाइड को पृथक करने के लिए सोडियम साइनाइड (NaCN) प्रयुक्त किया जाता है। इस चयन से ZnS को फेन में आने से रोकता है परन्तु Pbs को फेन में आने देता है। अत: ZnS अयस्क से पृथक किया जा सकता है।

प्रश्न 6.3
अपचयन द्वारा आक्साइड अयस्कों की अपेक्षा पाइराइट से ताँबे का निष्कर्षण अधिक कठिन क्यों है?
उत्तर:
Cu₂S के निर्माण की मानक मुक्त ऊर्जा (∆_fG^Θ); CS₂ तथा H₂S की मानक मुक्त ऊर्जा की तुलना में अधिक होती है। इसलिए कार्बन तथा हाइड्रोजन Cu₂S को Cu में अपचयित नहीं कर सकते हैं।
Cu₂S + H₂ → 2Cu ↓+ H₂S ↑
2Cu₂S + C → 4Cu ↓+ CS₂
दूसरी ओर Cu₂O का ∆_fG^Θ CO₂ की तुलना में अत्यन्त कम होता है, इसलिए कार्बन सरलता से Cu₂O को Cu में अपचयित कर सकता है।
Cu₂O(s) + C(s) → 2Cu(s) + CO(g)
इसी कारण अपचयन द्वारा ऑक्साइड अयस्कों की अपेक्षा पाइराइट से ताँबे का निष्कर्षण अधिक कठिन है।

प्रश्न 6.4
व्याख्या कीजिए –

1. मण्डल परिष्करण
2. स्तम्भ वर्णलेखिकी।

उत्तर:
1. मण्डल परिष्करण (Zone Refining):
यह विधि इस सिद्धान्त पर आधारित है कि अशुद्धियों की विलेयता धातु की ठोस अवस्था की अपेक्षा गलित अवस्था में अधिक होती है। अशुद्ध धातु की छड़ के एक किनारे पर एक वृत्ताकार गतिशील तापक लगा रहता है (चित्र)।

इसकी सहायता अशुद्ध धातु को गर्म किया जाता है। तापक जैसे ही आगे की ओर बढ़ता है, गलित से शुद्ध धातु क्रिस्टलित हो जाती है तथा अशुद्धियाँ संलग्न गलित मण्डल में चली जाती हैं।

चित्र – मण्डल परिष्करण प्रक्रम

इस क्रिया को कई बार दोहराया जाता है तथा तापक को एक ही दिशा में बार-बार चलाते हैं। अशुद्धियाँ छड़ के एक किनारे पर एकत्रित हो जाती हैं। इसे काटकर अलग कर लिया जाता है। यह विधि मुख्य रूप से अतिउच्च शुद्धता वाले अर्धचालकों तथा अन्य अतिशुद्ध धातुओं; जैसे-जर्मेनियम, सिलिकॉन, बोरॉन, गैलियम तथा इंडियम को प्राप्त करने के लिए बहुत उपयोगी है।

2. स्तम्भ वर्णलेखिकी (Column Chromatography):
यह विधि इस सिद्धान्त पर आधारित है कि अधिशोषक पर मिश्रण के विभिन्न घटकों का अधिशोषण अलग-अलग होता है। मिश्रण को द्रव या गैसीय माध्यम में रखा जाता है जो कि अधिशोषक में से गुजरता है। स्तम्भ में विभिन्न घटक भिन्न-भिन्न स्तरों पर अधिशोषित हो जाते हैं। बाद में अधिशोषित घटक उपर्युक्त विलायकों (निक्षालक) द्वारा निक्षालित कर लिए जाते हैं। गतिशील माध्यम की भौतिक

अवस्था, अधिशोषक पदार्थ की प्रकृति एवं गतिशील माध्यम के गमन के प्रक्रम पर भी निर्भर होने के कारण इसे ‘स्तम्भ वर्णलेखिकी’ नाम दिया जाता है। इस प्रकार की एक विधि में कांच की नली में Al₂O₃ का एक स्तम्भ बनाया जाता है तथा गतिशील माध्यम जिसमें अवयवों का विलयन उपस्थित होता है, द्रव प्रावस्था में होता है।

यह स्तम्भ-वर्णलेखिकी का एक उदाहरण है। यह सूक्ष्म मात्रा में पाए जाने वाले शुद्धिकरण और शुद्ध किए जाने वाले तत्व तथा अशुद्धियों के रासायनिक गुणों में अधिक भिन्नता न होने की स्थिति में, शुद्धिकरण के लिए अत्यधिक उपयोगी होती है। स्तम्भ वर्णलेखिकी में प्रयुक्त प्रक्रम में चित्र में दर्शाया गया है।

चित्र-स्तम्भ वर्णलेखिकी

प्रश्न 6.5
673 K ताप पर C तथा CO में से कौन-सा अच्छा अपचायक है?
उत्तर:
जब कार्बन डाइआक्सीजन से अभिक्रिया करता है, तब दो अभिक्रियाँ सम्भव होती हैं –
C(s) + O₂ (g) → CO₂ (g)
2C(s) + O₂ (g) → 2CO (g) प्रथम अभिक्रिया में उत्पन्न CO₂ का आयतन, प्रयुक्त O₂ के आयतन के बराबर होता है, इसलिए ∆S अत्यन्त कम होता है तथा ∆G ताप के साथ परिवर्तित नहीं होता है। अतः ∆G तथा T के मध्य ग्राफ लगभग क्षैतिज होता है। द्वितीय अभिक्रिया प्रयुक्त O₂ के प्रत्येक एक आयतन के लिए CO के दो आयतन उत्पन्न करती है।

चित्र-कार्बन के लिए एर्लिंघम आरेख

अतः ∆S धनात्मक होता है तथा ∆G ताप बढ़ाने पर ऋणात्मक रूप से बढ़ता है। परिणामस्वरूप एलिंघम आरेख पर इसकी रेखा का ढाल नीचे की ओर होता है। अभिक्रियाओं C → CO₂ तथा C → CO के लिए दोनों रेखाएँ 983 K पर एक-दूसरे को काटती हैं।

इस ताप से नीचे CO₂ का निर्माण करने वाली अभिक्रिया ऊष्मीय रूप से अधिक सम्भव होगी, परन्तु 673 K से अधिक ताप पर CO का निर्माण होगा। दूसरे शब्दों में 673 K से नीचे ताप पर C तथा CO दोनों अपचायक की भाँति कार्य करते हैं ‘क्योंकि CO का CO₂ में आक्सीकरण C → CO₂ की अपेक्षा सरलता से हो सकता है, इसलिए 673 K से ताप पर CO कार्बन की अपेक्षा अधिक प्रभावी अपचायक होता है।

प्रश्न 6.6
कॉपर के विद्युत-अपघट्न शोधन में ऐनोड पंक में उपस्थित सामान्य तत्वों के नाम दीजिए। वे वहाँ कैसे उपस्थित होते हैं?
उत्तर:
कॉपर के विद्युत अपघट्न शोधन में ऐनोड पंक में उपस्थित सामान्य तत्व ऐन्टीमनी, सेलेनियम, सिल्वर, गोल्ड आदि (CuSO₄ + H₂SO₄) हैं। ये तत्व, कम क्रियाशील होते हैं जिससे ये विलयन द्वारा प्रभावित नहीं होते और ऐनोड पर ऐनोड पंक के रूप में विद्यमान रहते हैं।

प्रश्न 6.7
आयरन (लोहे) के निष्कर्षण के दौरान वात्या भट्टी के विभिन्न क्षेत्रों में होने वाली अभिक्रियाओं को लिखिए।
उत्तर:
वात्या भट्टी मे विभिन्न ताप-परासों में आयरन ऑक्साइड का अपचयन होता है। वात्या भट्टी में होने वाली अभिक्रियाएँ निम्नलिखित हैं –
500 – 800K पर (वात्या भट्टी में निम्न ताप परिसर में)
3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂↑
Fe₃O₄ + 4CO → 3Fe ↓+ 4CO₂ ↑
Fe₂O₃ + CO → 2FeO + CO₂ ↑
900 – 1500K पर (वात्या भट्टी में उच्च ताप-परिसर में)
C + CO₂ → 2CO ↑
FeO + CO → Fe ↓+ CO₂ ↑
चूना पत्थर (लाइमस्टोन) भी CaO में अपघटित हो जाता है जो अयस्क की सिलिकेट अशुद्धि को धातुमल के रूप में हटा देता है। धातुमल स्लैग गलित अवस्था में हो जाता है तथा आयरन से पृथक्कृत हो जाता है।

प्रश्न 6.8
जिंक ब्लेण्ड से जिंक के निष्कर्षण में होने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं को लिखिए।
उत्तर:
जिंक ब्लेण्ड से जिंक के निष्कर्षण में होने वाली रासायनिक अभिक्रियाएँ निम्नलिखित हैं –

1. सान्द्रण (Concentration):
अयस्क का सान्द्रण फेन प्लावन प्रक्रम द्वारा किया जाता है।

2. भर्जन (Roasting):
सान्द्रित अयस्क को लगभग 1200K ताप पर वायु की अधिकता में भर्जन किया जाता है जिससे जिंक ऑक्साइड प्राप्त होता है।

3. अपचयन (Reduction):
प्राप्त जिंक ऑक्साइड को चूर्णित कोक के साथ मिलाकर एक फायर क्ले रिटॉर्ट में 1673K तक गर्म करने पर जिंक धातु में अपचयित हो जाता है।

4. विद्यत-अपघटनी शोधन (Electrolytic refining):
अशुद्ध जिंक ऐनोड तथा कैथोड शुद्ध जिंक कैथोड लेते हैं। इसमें विद्युत-अपघट्य तनु H₂SO₄ से अम्लीकृत ZnSO₄ विलयन लेकर विद्युत धारा प्रवाहित करने पर शुद्ध Zn कैथोड पर प्राप्त हो जाता है।

प्रश्न 6.9
कॉपर के धातुकर्म में सिलिका की भूमिका बताइए।
उत्तर:
भर्जन के दौरान, कॉपर पाइराइट FeO तथा Cu₂O के मिश्रण में परिवर्तित हो जाते हैं।

2FeS + 3O₂ → 2FeO + 2SO₂
FeO तथा कॉपर, कॉपर मेट के रूप में प्राप्त होता है इसमें Cu₂S तथा Fes होते हैं। FeO, SiO₂ से संयोग करके फेरस सिलिकेट (FeSiO₃) धातुमल बनाता है जो गलित अवस्था में मैट पर तैरता है।

प्रश्न 6.10
‘वर्णलेखिकी’ पद का क्या अर्थ है?
उत्तर:
वर्णलेखिकी (Chromatography) को मूल रूप में ग्रीक शब्द Chroma अर्थात् रंग या वर्ण तथा graphy अर्थात् लेखन है। किसी मिश्रण के कुछ या सभी अवयवों को भिन्न प्रावस्थाओं में पृथक करने के प्रक्रम को वर्णलेखिकी कहते हैं। यह विधि किसी मिश्रण के अवयवों के दो प्रावस्थाओं के मध्य वर्णात्मक वितरण पर आधारित है। इस में एक अवस्था स्थिर अवस्था ठोस या द्रव होती है और दूसरी प्रावस्था गतिमान प्रावस्था द्रव या गैस होती है।

प्रश्न 6.11
वर्णलेखिकी में स्थिर प्रावस्था के चयन में क्या मापदण्ड अपनाए जाते हैं?
उत्तर:
स्थिर प्रावस्था का चयन के लिए अशुद्धियाँ स्थिर प्रावस्था में शुद्ध होने वाले तत्व से अधिक विलेय हो। जब स्तम्भ का निष्कर्षण किया जाता है, तब अशुद्धियाँ स्थिर प्रावस्था द्वारा रुक जाती है तथा शुद्ध घटक को सरलतापूर्वक हटा देते हैं।

प्रश्न 6.12
निकिल-शोधन की विधि समझाइए।
उत्तर:
निकिल शोधन की मॉन्ड प्रक्रम:
इस प्रक्रम में निकिल को कार्बन मोनोक्साइड के प्रवाह में गरम करने से वाष्पसील निकिल टेट्राकार्बोनिल संकुल बन जाता है –

इस कार्बोनिल को और अधिक ताप पर गरम करते हैं, जिससे यह विघटित होकर शुद्ध धातु दे देता है।

प्रश्न 6.13
सिलिकायुक्त बॉक्साइट अयस्क में से सिलिका को ऐलुमिना से कैसे अलग करते हैं? यदि कोई समीकरण हो तो दीजिए।
उत्तर:
सिलिकायुक्त बॉक्साइट अयस्क को NaOH के सान्द्रविलयन के साथ 473 – 523K ताप पर तथा 35-36 bar दाब पर गर्म करते हैं। इससे, ऐलुमिना, सोडियम ऐलुमिनेट के रूप में तथा सिलिका, सोडियम सिलिकेट के रूप में घुल जाती है तथा अशुद्धियाँ अवशेष के रूप में रह जाती हैं।

सोडियम सिलिकेट परिणामी विलयन को छानकर अविलेय अशुद्धियों (यदि कोई हो) को हटा दिया जाता है तथा इसे CO₂ गैस प्रवाहित करके उदासीन कर दिया जाता है। इस अवस्था पर विलयन को ताजा बने हुए जलयोजित Al₂O₃ के नमूने से बीजरोपित किया जाता है, जो अवक्षेपण को प्रेरित करता है।

सोडियम सिलिकेट विलयन में शेष रह जाता है तथा जलयोजित ऐलुमिना को छानकर, सुखाकर तथा गर्म करके पुनः शुद्ध Al₂O₃ प्राप्त कर लिया जाता है।

प्रश्न 6.14
उदाहरण देते हुए भर्जन एवं निस्तापन में अन्तर बताइए।
उत्तर:
निस्तापन (Calcination):
इस क्रिया में सांद्रित अयस्क को इतना गर्म करते हैं कि वह पिघले नहीं। इस क्रिया में अयस्क से गैसीय पदार्थ अथवा वाष्पशील पदार्थ अलग हो जाते हैं। गैस निकलने से अयस्क सरन्ध्र हो जाते हैं।
कार्बोनेट अयस्क अपघटित हो आक्साइड में बदल जाते हैं तथा CO₂ निकल जाती है।
CaCO₃ + CaO + CO₂
ZnCO₃ → ZnO + CO₂

भर्जन (Roasting):
इस क्रिया में अयस्क को वायु की उपस्थिति में उसके गलनांक से नीचे गर्म किया जाता है। भर्जन क्रिया के द्वारा अयस्क आंशिक या पूर्ण रूप से आक्सीकृत हो जाता है। यहाँ S, As आदि अशुद्धियाँ ऑक्साइड के रूप में निकल जाती हैं तथा अयस्क ऑक्साइड में परिवर्तित हो जाते हैं। जैसे-जिंक ब्लैड (ZnS) के भर्जन पर ZnO प्राप्त होता है।
2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂

भर्जन एवं निस्तापन में अन्तर (Difference between Roasting and Calcination):
निस्तापन तथा भर्जन लगभग समान क्रियाएँ होती हैं। भर्जन में अयस्क को अकेले अथवा किसी अन्य पदार्थ के साथ गर्म करते हैं, जबकि निस्तापन अयस्क को अकेले ही गर्म करते हैं। भर्जन में As, Sb, S आदि की अशुद्धियाँ आक्साइड बनकर बाहर निकल जाती हैं, जबकि निस्तापन में H₂O तथा CO₂ आदि बाहर निकल जाते हैं।

प्रश्न 6.15
ढलवाँ लोहा कच्चे लोहे से किस प्रकार भिन्न होता है?
उत्तर:
वात्या भट्टी से प्राप्त लोहे में लगभग 4% कार्बन तथा अन्य अशुद्धियाँ; जैसे – S, P, Si, Mn सूक्ष्म मात्रा में उपस्थित रहती है। यह कच्चे लोहे (pig iron) के नाम से जाना जाता है तथा विभिन्न आकृतियों में ढाला जा सकता है। ढलवाँ लोहा (cast iron) कच्चे लोहे से भिन्न होता है तथा इसे कच्चे लोहे को, रद्दी लोहे एवं कोक के साथ गर्म हवा के झोंकों द्वारा पिघलाकर बनाया जाता है। इसमें थोड़ा कम कार्बन (लगभग 3%) होता है तथा यह अति कठोर और भंगुर होता है।

प्रश्न 6.16
अयस्कों तथा खनिजों में अन्तर स्पष्ट कीजिए।
उत्तर:
खनिज (minerals):
प्रकृति में पाए जाने वाले धातु के विभिन्न खनिज कहलाते हैं, जैसे – एक सॉल्ट (NaCl)

अयस्क (Ores):
वे खनिज जिसे शद्ध धातु का निष्कर्षण अधिक मात्रा में कम व्यय पर सुविधा से किया जा सकता है, अयस्क कहलाते हैं। जैसे – बॉक्साइट (Al₂O₃.2H₂O) एल्युमीनियम का अयस्क है। अतः सभी अयस्क खनिज होते हैं, परन्तु सभी खनिज अयस्क नहीं होते हैं।

प्रश्न 6.17
कॉपर मैट को सिलिका की परत चढ़े हुए परिवर्तकों में क्यों रखा जाता है?
उत्तर:
कॉपर मैट में Cu₂S तथा FeS से जब कॉपर मैट को सिलिका की परत चढ़े हुए परिवर्तक में लेकर इसमें गर्म वायु का तेज झोंका प्रवाहित करते हैं तब मैट में उपस्थित FeS फेरिक ऑक्साइड ऑक्सीकृत हो जाता है और सिलिका से क्रिया कर FeSiO₂ धातुमल बनाता है।

जब धातुमल (FeSiO₃) को अलग कर लिया जाता है तो Cu₂S ऑक्सीकृत होकर Cu₂O बनाता है जो Cu₂S के संयोग से कॉपर धातु देता है।
2Cu₂S + 3O₂ → 2Cu₂O + 2SO₂
2Cu₂O + Cu₂S → 6Cu + SO₂
अतः कॉपर के निष्कर्षण में सिलिका की भूमिका धातुमल को हटाने की होती है।

प्रश्न 6.18
ऐलुमिनियम के धातुकर्म में क्रायोलाइट की क्या भूमिका है?
उत्तर:
यह ऐलुमिना के गलनांक को कम करता है और उसकी विद्युत चालकता को बढ़ाता है।

प्रश्न 6.19
निम्न कोटि के कॉपर अयस्कों के लिए निक्षालन क्रिया को कैसे किया जाता है?
उत्तर:
निम्न कोटि के कॉपर अयस्कों से कॉपर का निष्कर्षण हाइड्रोधातु कर्म द्वारा करते हैं। इसे अम्ल या जीवाणु के उपयोग से निक्षालित करते हैं तथा Cu²⁺ आयन युक्त विलयन H₂ से क्रिया करते हैं।
Cu²⁺ (aq) + H₂ (g) → Cu(s) + 2H⁺ (aq)

प्रश्न 6.20
CO के उपयोग करते हुए अपचयन द्वारा जिंक ऑक्साइड से जिंक का निष्कर्षण क्यों नहीं किया जाता?
उत्तर:
चूंकि CO से CO₂ के निर्माण की मानक मुक्त ऊर्जा (∆_fG^Θ), Zn से Zn0 के निर्माण की मानक ऊर्जा अधिक होने के कारण Zno को Zn में अपचयित करने के लिए CO का उपयोग नहीं किया जा सकता है।

प्रश्न 6.21
Cr₂O₃ के विरचन के लिए ∆_fG^Θ का मान – 540 kJ mol^-1 है तथा Al₂O₃ के लिए – 827 kJ mol^-1 है। क्या Cr₂O₃ का अपचयन Al से सम्भव है?
गणना:
इस प्रक्रम में अभिक्रियाओं के दो समीकरण है –

समीकरण (1) को (2) में से घटाने पर,
\(\frac{4}{3}\) cr(s) – \(\frac{4}{3}\) Al(s) → \(\frac{2}{3}\) Cr₂O₃ (s) – \(\frac{2}{3}\) Al₂O₃(s);
\(\frac{4}{3}\) Al (s) + \(\frac{2}{3}\) Cr₂O₃ (s) → \(\frac{2}{3}\) Al₂O₃ (s) + \(\frac{4}{3}\) Cr (s); ∆_fG^Θ = -287 kJ mol^-1
∵ संयुक्त रेडॉक्स अभिक्रिया का ∆_fG^Θ ऋणात्मक है।
∴ Cr₂O₃ का अपचयन Al से सम्भव है।

प्रश्न 6.22
C व CO में से Zno के लिए कौन-सा अपचायक अच्छा है?
उत्तर:
जिंक ऑक्साइड का अपचयन कोक द्वारा किया जाता है। इसमें कॉपर की स्थिति की अपेक्षा ताप अधिक रखा जाता है। तापन के लिए ऑक्साइड की कोक तथा मृदा के साथ छोटी-छोटी ईटें बनाई जाती हैं।

धातु को आसवित कर तथा तीव्र शीतलन द्वारा एकत्र कर लेते हैं। C से CO के निर्माण की मुक्त ऊर्जा (∆_fG^Θ) 1120K से अधिक ताप पर कम हो जाती है, जबकि O से CO₂ के निर्माण की मुक्त ऊर्जा, Zn0 के AG° की तुलना में, 1323 K से अधिक ताप पर कम हो 1120 K से अधिक ताप पर C से CO के बनने में मुक्त ऊर्जा कम हो जाती है।

जबकि 1323 K से अधिक ताप पर C से CO₂ के बनने में मुक्त ऊर्जा, ZnO की मुक्त ऊर्जा की तुलना में कम हो जाती है। चूंकि CO से CO₂ की मुक्त ऊर्जा ZnO से अधिक होती है, अत: C, ZnO का Zn में अपचयन कर सकता है जबकि CO नहीं। अत: c व CO में से ZnO के लिए अच्छा अपचायक C है, जबकि CO नहीं।

प्रश्न 6.23
किसी विशेष स्थिति में अपचायक का चयन ऊष्मागतिकी कारकों पर आधारित है। आप इस कथन से कहाँ तक सहमत हैं? अपने मत के समर्थन में दो उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
किसी निश्चित धात्विक ऑक्साइड का धात्विक अवस्था में अपचयन करने के लिए उचित अपचायक का चयन करने में ऊष्मागतिकी कारक सहायता करता है। इसे निम्नवत् समझा जा सकता है –

ऐलिंघम आरेख से यह स्पष्ट होता है कि वे धातुएँ, जिनके लिए उनके ऑक्साइडों के निर्माण की मानक ऊर्जा अधिक ऋणात्मक होती है, उन धातु ऑक्साइडों को अपचयित कर सकती है जिनके लिए उनके सम्बन्धित ऑक्साइडों के निर्माण की मानक मुक्त ऊर्जा कम ऋणात्मक होती है। दूसरे शब्दों में कोई धातु किसी धातु के ऑक्साइड को केवल तब अपचयित कर सकती है, जबकि यह एलिंघम आरेख में इस धातु से नीचे स्थित हो।

चूँकि संयुक्त रेडॉक्स अभिक्रिया का मानक मुक्त ऊर्जा परिवर्तन ऋणात्मक होगा (जोकि दोनों धातु आक्साइडों के ∆_fG^Θ में अन्तर के तुल्य होता है।); अत: Al तथा Zn दोनों FeO को Fe में अपचयित कर सकते हैं, परन्तु Fe, Al₂O₃, को Al में तथा ZnO को Zn में अपचयित नहीं कर सकता। इसी प्रकार C, ZNO को Zn में अपचयित कर सकता है, परन्तु CO को नहीं।

प्रश्न 6.24
उस विधि का नाम लिखिए जिसमें क्लोरीन सहउत्पाद के रूप में प्राप्त होती है। क्या होगा यदि NaCl के जलीय विलयन का विद्युत अपघटन किया जाए?
उत्तर:
सोडियम धातु डॉउन प्रक्रम द्वारा प्राप्त की जा सकती है। इस प्रक्रम में NaCl तथा CaCl₂ के संगलित मिश्रण का 873K पर विद्युत अपघटन किया जाता है। जिससे सोडियम कैथोड पर निरावेशित होती है तथा Cl₂ ऐनोड पर सहउत्पाद के रूपं में होती है।

यदि NaCl के जलीय विलयन का विद्युत अपघटन किया जाता है तो कैथोड पर H₂ मुक्त होती है तथा Cl₂ ऐनोड पर प्राप्त होती है। चूँकि Na⁺/ Na रेडॉक्स युग्म का E°(= – 2.17 V) जल के E° (= – 0.83 V) की अपेक्षा कम होता है तथा अत: जल Na⁺ आयनों की अपेक्षा H₂ में अपचयित हो जाता है।

प्रश्न 6.25
ऐलुमिनियम के विद्युत-धातुकर्म में ग्रेफाइट छड़ की क्या भूमिका है?
उत्तर:
इस धातु में Al₂O₃ में Na₃AlF₆ या CaF₂ मिलाया जाता है जिससे मिश्रण का कम हो जाता है और इसमें चालकता आ जाती है। विद्युत-अपघटन में ग्रेफाइट के रूप में विद्युत अपघटन तथा स्टील कैथोड के रूप में प्रयुक्त होते हैं। विद्युत-अपघट्य में Al कैथोड पर और CO तथा CO₂ ऐनोड पर बनती है।

कथोड:
Al³⁺ (गलित) → Al(l)

ऐनोड:
C(s) + O^2-(गलित) → CO(g) + 2e^–
C(s) + 2O^2- (गलित) → CO₂(g) + 4e^–
ग्रेफाइट के स्थान पर किसी अन्य धातु लेने पर मुक्त ऑक्सीजन न केवल इलेक्ट्रोड की धातु को ऑक्सीकृत करेगी बल्कि कैथोड पर मुक्त Al की कुछ मात्रा को Al₂O₃ में परिवर्तित कर देगी। अत: Al के निष्कर्षण में ग्रेफाइट की भूमि का ऐनोड पर 0, को संरक्षित करके मुक्त होने वाले Al की कुछ मात्रा को पुन: Al₂O₃ में परिवर्तन न करने में रोकना होती है।

प्रश्न 6.26
निम्नलिखित विधियों द्वारा धातुओं के शोधन के सिद्धान्तों की रूपरेखा दीजिए:

1. मण्डल परिष्करण
2. विद्युतअपघट्न परिष्करण
3. वाष्य प्रावस्था परिष्करण

उत्तर:
1. मण्डल परिष्करण:

मण्डल परिष्करण (Zone Refining):
यह विधि इस सिद्धान्त पर आधारित है कि अशुद्धियों की विलेयता धातु की ठोस अवस्था की अपेक्षा गलित अवस्था में अधिक होती है। अशुद्ध धातु की छड़ के एक किनारे पर एक वृत्ताकार गतिशील तापक लगा रहता है (चित्र)।

इसकी सहायता अशुद्ध धातु को गर्म किया जाता है। तापक जैसे ही आगे की ओर बढ़ता है, गलित से शुद्ध धातु क्रिस्टलित हो जाती है तथा अशुद्धियाँ संलग्न गलित मण्डल में चली जाती हैं।

चित्र – मण्डल परिष्करण प्रक्रम

इस क्रिया को कई बार दोहराया जाता है तथा तापक को एक ही दिशा में बार-बार चलाते हैं। अशुद्धियाँ छड़ के एक किनारे पर एकत्रित हो जाती हैं। इसे काटकर अलग कर लिया जाता है। यह विधि मुख्य रूप से अतिउच्च शुद्धता वाले अर्धचालकों तथा अन्य अतिशुद्ध धातुओं; जैसे-जर्मेनियम, सिलिकॉन, बोरॉन, गैलियम तथा इंडियम को प्राप्त करने के लिए बहुत उपयोगी है।

2. विधुतअपघटन परिष्करण:
इस विधि में अशुद्ध धातु की ऐनोड बनाते हैं। उसी धातु की शुद्ध धातु-पट्टी को कैथोड के रूप में प्रयुक्त करते हैं। इन्हें एक उपयुक्त विद्युतअपघटनी विश्लेषित्र में रखते हैं जिसमें उसी धातु का लवण घुला रहता है। अधिक क्षारकीय धातु विलयन में रहती है तथा कम क्षारकीय धातुएँ ऐनोड पंक (anode mud) में चली जाती हैं। इस प्रक्रम की व्याख्या, विद्युत विभव की धारण, अधिविभव तथा गिब्ज के द्वारा (उपयोग) भी की जा सकती है। ये अभिक्रियाएँ निम्नलिखित हैं –

ऐनोड: Mn → Mn⁺ + ne^–
कैथोड: Cu²⁺ + 2e^– → Cu
फफोलेदार कॉपर से अशुद्धियाँ ऐनोड पंक के रूप में जमा होती हैं, जिसमें एण्टिमनी सेलीनियम टेल्यूरियम, चाँदी, सोना तथा प्लैटिनम मुख्य होती हैं। इन तत्वों की पुनः प्राप्ति से शोधन की लागत की क्षतिपूर्ति हो सकती है। जिंक का शोधन भी इसी प्रकार से किया जा सकता है।

3. वाष्प प्रावस्था परिष्करण-इस विधि में, धातु को वाष्पशील यौगिक में परिवर्तित किया जाता है तथा दूसरे स्थल पर एकत्र कर लेते हैं। इसके बाद इसे विघटित करके शुद्ध धातु प्राप्त कर लेते हैं। इस प्रक्रिया की दो आवश्यकताएँ होती हैं –

(क) उपलब्ध अभिकर्मक के साथ धातु वाष्पशील यौगिक बनाती हो तथा
(ख) वाष्पशील पदार्थ आसानी से विघटित हो सकता हो, जिससे धातु आसानी से पुनः प्राप्त की जा सके।

उदाहरणार्थ:
जर्कोनियम या टाइटेनियम शोधन के लिए वॉन-आरकैल विधि – यह Zr तथा Ti जैसी कुछ धातुओं से अशुद्धियों की तरह उपस्थित सम्पूर्ण ऑक्सीजन तथा नाइट्रोजन को हटाने में बहुत उपयोगी है। परिष्कृत धातु को निर्वातित पात्र में आयोडीन के साथ गर्म करते हैं। धातु आयोडाइड अधिक सहसंयोजी होने के कारण वाष्पीकृत हो जाता है।
Zr + 2I₂ → ZrI₄

धातु आयोडाइड को विद्युत धारा द्वारा 1800K ताप पर गर्म किए गए टंगस्टन तन्तु पर विघटित किया जाता है। इस प्रकार से शुद्ध धातु तन्तु पर जमा हो जाती है।
ZrI₄ → Zr + 2I₂ ↑

प्रश्न 6.27
उन परिस्थितियों का अनुमान लगाइए जिनमें Al, MgO को अपचयित कर सकता है।
उत्तर:
इसके लिए रासायनिक अभिक्रियाएँ निम्नवत् हैं –
\(\frac{4}{3}\) Al + O₂ → \(\frac{2}{3}\) Al₂O₃; ∆_fG^Θ Al, Al₂O₃ ……………….. (1)
2 Mg + O₂ → 2MgO; ∆_fG^Θ Mg, MgO ………………. (2)
एलिंघम आरेख द्वारा स्पष्टीकरण:
कुछ ऑक्साइडों के विरचन में T तथा ∆G^Θ के एलिंघम आरेख निम्न प्रकार से हैं –

कुछ ऑक्साइडों के विरचन में गिब्ज ऊर्जा ∆G^Θ तथा ताप T के मध्य वक्र (आरेखीय एलिंघम आलेख)।
उपर्युक्त आरेख से 1665K से नीचे तापमान पर Al₂O₃ का ∆_fG^Θ मान MgO की अपेक्षा कम ऋणात्मक है। अतः जब समीकरण (1) को समीकरण (2) में से घटाने पर संयुक्त रेडॉक्स अभिक्रियाओं ∆_fG^Θ ऋणात्मक होता है। 2Mg + \(\frac{2}{3}\) Al₂O₃ → 2MgO + \(\frac{4}{3}\)Al
∆_fG^Θ = ऋणात्मक …………….. (3)
अतः 1665K से नीचे तापमान पर Mg Al₂O₃ को Al में अपचयित कर सकता है। 1665K से अधिक तापमान पर Al₂O₃ का मान MgO की तुलना में अधिक ऋणात्मक होता है। अत: जब समीकरण (2) को समीकरण (1) में से घटाने पर संयुक्त रेडॉक्स अभिक्रिया अर्थात् समीकरण (4) का ∆_fG^Θ ऋणात्मक होता है।
\(\frac{4}{3}\) Al + 2MgO → \(\frac{2}{3}\) Al₂O₃ + 2Mg;
∆_fG^Θ = ऋणात्मक ……………………. (4)
अतः 1665K से अधिक तापमान पर Al MgO को Mg में अपचयित कर सकता है।

Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 9 उपसहसंयोजन यौगिकTextbook Questions and Answers, Additional Important Questions, Notes.

BSEB Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 9 उपसहसंयोजन यौगिक

Bihar Board Class 12 Chemistry उपसहसंयोजन यौगिक Text Book Questions and Answers

पाठ्यनिहित प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 9.1
निम्नलिखित उपसहसंयोजन यौगिकों के सूत्र लिखिए:

1. टेट्राऐम्मीनडाइऐक्वाकोबाल्ट (III) क्लोराइड
2. पोटैशियम टेट्रासायनोनिकिलेट (II)
3. ट्रिस (एथेन – 1, 2 – डाइऐमीन) क्रोमियम (III) क्लोराइड
4. ऐम्मीनब्रोमिडोक्लोरिडोनाइट्रिटो – N – प्लैटिनेट (II)
5. डाइक्लोरोबिस (एथेन – 1, 2 – डाइऐमीन) प्लैटिनम (IV) नाइट्रेट
6. आयरन (III) हेक्सासायनोफेरेट (II)

उत्तर:

1. [Co(NH₃)₄(H₂O)₂]Cl₃
2. K₂[Ni(CN)₄]
3. [Cr(en)₃]Cl₃
4. [Pt(NH₃) BrCl(NO₂)]^–
5. [PtCl₂(en)₂] (NO₃)₂
6. Fe₄[Fe(CN)₆]₃

प्रश्न 9.2
निम्नलिखित उपसहसंयोजन यौगिकों के IUPAC नाम लिखिए –

1. [Co(NH₃)₆]Cl₃
2. [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂
3. K₃[Fe(CN)₆]
4. K₃[Fe(C₂O₄)₃]
5. K₂[PaCl₄]
6. [Pt(NH₃)₂ CI(NH₂CH₃)]Cl

उत्तर:

1. हेक्साऐम्मीनकोबाल्ट (III) क्लोराइड
2. पेन्टाऐम्मीनक्लोरिडोकोबाल्ट (III) क्लोसइड
3. पोटैशियम हेक्सासायनोफेरेट (III)
4. पोटैशियम ट्राइऑक्सेलेटोफेरेट (III)
5. पोटैशियम टेट्राक्लोरिडोपैलेडेट (II)
6. डाइऐम्मीनक्लोरिडो (मेथिलऐमीन) प्लैटिनम (II) क्लोराइड।

प्रश्न 9.3
निम्नलिखित संकुलों द्वारा प्रदर्शित समावयवता का प्रकार बतलाइए तथा इन समावयवों की संरचनाएँ बनाइए:

1. K[Cr(H₂O)₂ (C₂O₄)₂]
2. [Co(en)₃] Cl₃
3. [Co(NH₃)₅(NO₂)](NO₃)₂
4. [Pt(NH₃)(H₂O)Cl₂]

उत्तर:
(i) (क) सिस के लिए ज्यामितीय (सिस – ट्रान्स) तथा प्रकाशिक समावयव हो सकते हैं –

(ख) सिस के प्रकाशिक समावयव (d- तथा l-)

(ii) दो प्रकाशिक समावयव हो सकते हैं।

(iii) आयनन समावयव:
दस समावयव सम्भव हैं (ज्यामितीय, आयनन तथा बन्धनी समावयव सम्भव हैं)।
[Co(NH₃)₅(NO₂)](NO₃)₂, [Co(NH₃)₅(NO₃)] (NO₂)(NO₃)

बन्धनी समावयव:
[Co(NH₃)₅(NO₂)] (NO₃)₂, [Co(NH₃)₅ (ONO)] (NO₃)₂

(iv) ज्यामितीय समावयव (सिस-, ट्रान्स-) हो सकते हैं।

प्रश्न 9.4
इसका प्रमाण दीजिए कि [Co(NH₃)₅Cl] SO₄ तथा [Co(NH₃)₅SO₄]Cl आयनन समावयव हैं।
उत्तर:
आयनन समावयव जल में घुलकर भिन्न आयन देते हैं, इसलिए विभिन्न अभिकर्मकों से भिन्न – भिन्न अभिक्रियाएँ करते हैं।
[Co(NH₃₅Cl)SO₄ + Ba²⁺ → BaSO₄(s)
[Co(NH₃)₅SO₄] + Ba²⁺ → कोई अभिक्रिया नहीं
[Co(NH₃)₅Cl]SO₄ + Ag⁺ → कोई अभिक्रिया नहीं
[Co(NH₃)SO₄]Cl + Ag⁺ → AgCl(s)

प्रश्न 9.5
संयोजकता आबन्ध सिद्धान्त के आधार पर समझाइए कि वर्ग समतलीय संरचना वाला [Ni(CN)₄]^2- आयन प्रतिचुम्बकीय है तथा चतुष्फलकीय ज्यामिति वाला [NiC₄]^2- आयन अनुचुम्बकीय है।
उत्तर:
[Ni(CN)₄]^2- का चुम्बकीय व्यवहार (Magnetic behaviour of [Ni(CN)₄]^2-: Ni का परमाणु क्रमांक 28 है। Ni, Ni²⁺ तथा [Ni(CN)₄]^2- में निकिल की अवस्था के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास निम्नलिखित हैं:

संकरण संकुल आयन [Ni(CN)₄]^2- प्रतिचुम्बकीय है, चूंकि इसमें अयुगलित इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं।

[NiCl₄]^2- का चुम्बकीय व्यवहार (Magnetic behaviour of [NiCl₄^2-): इसमें Cl^– दुर्बल क्षेत्र लिगेण्ड है तथा यह इलेक्ट्रॉनों का युग्मन नहीं करता है।

संकुल आयन Co[NiCl₄]^2- में इसके d – उपकोश में अयुगलित इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए यह अनुचुम्बकीय होता है।

प्रश्न 9.6
[NiCl₄]^2- अनुचुम्बकीय है, जबकि [Ni(CO)₄] प्रतिचुम्बकीय है यद्यपि दोनों चतुष्फलकीय हैं।
उत्तर:
[Ni(CO)₄] में निकिल शून्य ऑक्सीकरण अवस्था में है, जबकि [NiCl₄]^2- में यह +2 ऑक्सीकरण अवस्था में है। Co लिगेण्ड की उपस्थिति में निकिल के अयुगलित d – इलेक्ट्रॉन युगलित हो जाते हैं, परन्तु Cl^– दुर्बल लिगेण्ड होने के कारण अयुगलित इलेक्ट्रॉनों को युगलित करने योग्य नहीं होता है। चूँकि [Ni(CO)₄] में कोई अयुगमित इलेक्ट्रॉन नहीं है, अतः यह प्रतिचुम्बकीय है और [NiCl₄]^2- में अयुगमित इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण यह अनुचुम्बकीय होता है।

प्रश्न 9.7
[Fe(H₂O₆)]³⁺ प्रबल अनुचुम्बकीय है, जबकि [Fe(CN)₆]^3- दुर्बल अनुचुम्बकीय। समझाइए।
उत्तर:
CN^– (एक प्रबल लिगेण्ड) की उपस्थिति में, 3d – इलेक्ट्रॉन युगलित होकर केवल एक अयुगलित इलेक्ट्रॉन छोड़ते हैं। d²sp³ संकरण आन्तरिक कक्षक संकुल बनाता है, इसलिए [Fe(CN)₆]^3- दुर्बल अनुचुम्बकीय होता है। H₂O (एक दुर्बल लिगेण्ड) की उपस्थिति में 3d – इलेक्ट्रॉन युगलित नहीं होते। संकरण sp³d² है जो बाह्य कक्षक संकुल, जिसमें पाँच अयुगलित इलेक्ट्रॉन होते हैं, बनाता है, इसलिए [Fe(H₂O)₆]³⁺ प्रबल अनुचुम्बकीय होता है।

प्रश्न 9.8
समझाइए कि [Co(NH₃)₆]³⁺ एक आन्तरिक कक्षक संकुल है, जबकि [Ni(NH₃)₆]^2- एक बाह्य कक्षक संकुल है।
उत्तर:
NH₃ की उपस्थिति में 3d – इलेक्ट्रॉन युग्मित होकर दो रिक्त d – कक्षक छोड़ते हैं जो [Co(NH₃)₆]²⁺ की स्थिति में आन्तरिक कक्षक संकुल बनाने वाले d²sp³ संकरण में सम्मिलित होते हैं।

Ni(NH₃)₆]²⁺ में निकिल +2 ऑक्सीकरण अवस्था में है तथा इसका d⁸ विन्यास है। इसमें बाह्य कक्षक संकुल बनाने वाला sp³d² संकरण सम्मिलित होता है।

प्रश्न 9.9
वर्ग समतली [Pt(CN)₄]^2- आयन में अयुगलित इलेक्ट्रॉन की संख्या बतलाइए।
उत्तर:
तत्व ₇₈Pt वर्ग 10 में स्थित है तथा इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 5d⁹ 6s¹ है। अत: Pt²⁺ का विन्यास d⁸ है।

वर्ग समतली संरचना के लिए संकरण dsp² होता है। चूँकि 5d में अयुगलित इलेक्ट्रॉन युगलित होकर रिक्त dsp² कक्षक संकरण के लिए एक रिक्त कर देते हैं अतः इसमें अयुगलित इलेक्ट्रॉन नहीं है।

प्रश्न 9.10
क्रिस्टल क्षेत्र सिद्धान्त को प्रयुक्त करते हुए समझाइए कि कैसे हेक्साऐक्वा मैंगनीज (II) आयन में पाँच अयुगलित इलेक्ट्रॉन हैं, जबकि हेक्सासायनो आयन में केवल एक ही अयुगलित इलेक्ट्रॉन है।
उत्तर:
उत्तर-ऑक्सीकरण अवस्था +2 में Mn का विन्यास 3d⁵ होता है। लिगण्ड के रूप में H₂O की उपस्थिति में इन पाँच इलेक्ट्रॉनों का वितरण \(t_{2 g}^{3} e_{g}^{2}\) होते हैं अर्थात् उच्च प्रचक्रण संकुल के कारण सभी इलेक्ट्रॉन अयुगलित रह जाते हैं। लिगेण्ड के रूप में CN^– की उपस्थिति में इन इलेक्ट्रॉन का वितरण \(t_{2 g}^{5} e_{g}^{0}\) है अर्थात् दो t_2g कक्षकों में युगलित इलेक्ट्रॉन है, जबकि तीसरे t_2g कक्षक में एक अयुगलित इलेक्ट्रॉन होता है।

प्रश्न 9.11
[Cu(NH₃)₄]²⁺ संकुल आयन के β₄ का मान 2.1 × 10¹³ है, इस संकुलन के समग्र वियोजन स्थिरांक के मान की गणना कीजिए।
गणना:
समग्र वियोजन स्थिरांक, समग्र स्थायित्व स्थिरांक का व्युत्क्रम होता है।

= 4.7 × 10^-14

Bihar Board Class 12 Chemistry उपसहसंयोजन यौगिक Additional Important Questions and Answers

अभ्यास के प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 9.1
वर्नर की अभिधारणाओं के आधार पर उपसहसंयोजन यौगिकों में आबन्धन को समझाइए।
उत्तर:
उपसहसंयोजन यौगिकों में आबन्धन को समझाने के लिए वर्नर ने सन् 1898 में उपसहसंयोजन यौगिकों का सिद्धान्त प्रस्तुत किया। इस सिद्धान्त की मुख्य अभिधारणाएँ निम्नलिखित हैं:

1. उपसहसंयोजन यौगिकों में धातुएँ दो प्रकार की संयोजकताएँ दर्शाती हैं प्राथमिक तथा द्वितीयक।

2. प्राथमिक संयोजकताएँ सामान्य रूप से धातु परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था से सम्बन्धित होती हैं तथा आयननीय होती हैं। ये संयोजकताएँ ऋणात्मक आयनों द्वारा सन्तुष्ट होती हैं।

3. द्वितीयक संयोजकताएँ धातु परमाणु की उपसहसंयोजन संख्या से सम्बन्धित होती हैं। द्वितीयक संयोकजताएँ अनआयननीय होती हैं। ये उदासीन अणुओं अथवा ऋणात्मक आयनों द्वारा सन्तुष्ट होती हैं। द्वितीयक संयोजकता उपसहसंयोजन संख्या के बराबर होती है तथा इसका मान किसी धातु के लिए सामान्यत: निश्चित होता है।

4. धातु से द्वितीयक संयोजकता से आबन्धित आयन समूह विभिन्न उपसहसंयोजन संख्या के अनुरूप दिक्स्थान में विशिष्ट रूप से व्यवस्थित रहते हैं। आधुनिक सूत्रीकरण में इस प्रकार की दिक्स्थान व्यवस्थाओं को समन्वय बहुफलक (coordination polyhedra) कहते हैं। गुरुकोष्ठक में लिखी स्पीशीज संकुल तथा गुरुकोष्ठक के बाहर लिखे आयन प्रति आयन (counter ions) कहलाते हैं।

उन्होंने यह भी अभिधारणा दी कि संक्रमण तत्वों के समन्वय यौगिकों में सामान्यतः अष्टफलकीय, चतुष्फलकीय व वर्ग समतली ज्यामितियाँ पाई जाती हैं। इस प्रकार [Co(NH₃)₆]³⁺, [CoCl(NH₃)₅]²⁺ तथा [CoCl₂(NH₃)₄]⁺ की ज्यामितियाँ अष्टफलकीय हैं, जबकि [Ni(CO)₄] तथा [PtCl₄]^2- क्रमशः चतुष्फलकीय तथा वर्ग समतली हैं।

उपर्युक्त अभिधारणाओं से वर्नर, जिसने निम्नलिखित यौगिको को कोबाल्ट (III) क्लोराइड की NH₃ से अभिक्रिया करके बनाया, ने इन यौगिकों (उपसहसंयोजक) की संरचना की सफलतापूर्वक व्याख्या की जिसका वर्णन निम्नलिखित है –

CoCl₃.6NH₃ नारंगी
CoCl₃.5NH₃.H₂O गुलाबी
CoCl₃.5NH₃ बैंगनी CoCl₃.3NH₃ हरा
CoCl₃.4NH₃ के विभिन्न रंगों का कारण यह है कि ये समपक्ष तथा विपक्ष समावयव होते हैं।

– प्राथमिक संयोजकता या ऑक्सीकरण अवस्था
– द्वितीयक संयोजकता या उपसहसंयोजन संख्या

प्रश्न 9.2
FeSO₄ विलयन तथा (NH₄)2SO₄ विलयन का 1:1 मोलर अनुपात में मिश्रण Fe²⁺ आयन का परीक्षण देता है, परन्तु CuSO₄ व जलीय अमोनिया का 1:4 मोलर अनुपात में मिश्रण Cu²⁺ आयनों का परीक्षण नहीं देता। समझाइए क्यों?
उत्तर:
FeSO₄ विलयन तथा (NH₄)₂SO₄ विलयन का 1:1 मोलर अनुपात में मिश्रण द्विक लवण –

जो विलयन में आयनित होकर Fe²⁺ आयन देता है। अतः यह Fe²⁺ आयनों का परीक्षण देता है। CuSO₄ व जलीय विलयन का 1:4 मोलर अनुपात में मिश्रण संकर लवण [Cu(NH₃)₄] SO₄ बनाता है। संकुल आयन, [Cu(NH₃)₄]²⁺ आयनित होकर Cu²⁺ आयन नहीं देता है। अतः यह Cu²⁺ आयन के परीक्षण नहीं देता।

प्रश्न 9.3
प्रत्येक के दो उदाहरण देते हुए निम्नलिखित को समझाइए समन्वय समूह, लिगेण्ड, उपसहसंयोजन संख्या, उपसहसंयोजन बहुफलक, होमोलेप्टिक तथा हेटेरोलेप्टिक।
उत्तर:
1. उपसहसंयोजन सत्ता या समन्वय समूह:
केन्द्रीय धातु परमाणु अथवा आयन से किसी एक निश्चित संख्या में आबन्धित आयन. अथवा अणु मिलकर एक उपसहसंयोजन सत्ता का निर्माण करते हैं। उदाहरणार्थ: [CoCl₃(NH₃)₃] एक उपसहसंयोजन सत्ता है जिसमें कोबाल्ट आयन तीन अमोनिया अणुओं तथा तीन क्लोराइड आयनों से घिरा है। अन्य उदाहरण हैं –
[Ni(CO)₄], [PtCl₂(NH₃)₂], [Fe(CN₆]^4-, [Co(NH₃)₆]³⁺ आदि।

2. लिगेण्ड:
उपसहसंयोजन सत्ता में केन्द्रीय परमाणु/आयन से परिबद्ध आयन अथवा अणु लिगेण्ड कहलाते हैं। ये सामान्य आयन हो सकते हैं; जैसे – Cl^– छोटे अणु हो सकते हैं; जैसे – H₂O या NH₃, बड़े अणु हो सकते हैं;
H₂NCH₂CH₂NH₂N(CH₂CH₂NH₂)₃ वृहदाणु भी हो सकते हैं; जैसे-प्रोटीन।

3. उपसहसंयोजन संख्या:
एक संकुल में धातु आयन की उपसहसंयोजन संख्या (CN) उससे आबन्धित लिगण्डों के उन दाता परमाणुओं की संख्या के बराबर होती है जो सीधे धातु आयन से जुड़े हों।

उदाहरणार्थ:
संकुल आयनों [PtCl₆]^2- तथा [Ni(NH₃)₄]²⁺ में Pt तथा Ni की उपसहसंयोजन संख्या क्रमश: 6 तथा 4 हैं। इसी प्रकार संकुल आयनों [Fe(C₂O₄)₃]^3- और [Co(en)3] + में Fe और Co दोनों की समन्वय संख्या 6 हैं; क्योंकि \(\mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4}^{2-}\) तथा en (एथेन-1, 2-डाइऐमीन) द्विदन्तुर लिगेण्ड हैं।

उपसहसंयोजन संख्या के सन्दर्भ में यह तथ्य महत्वपूर्ण है कि केन्द्रीय परमाणु/आयन की उपसहसंयोजन संख्या केन्द्रीय परमाणुःआयन तथा लिगेण्ड के मध्य बने केवल (σ) (सिग्मा) आबन्धों की संख्या के आधार पर ही निर्धारित की जाती है। यदि लिगेण्ड तथा केन्द्रीय परमाणु/आयन के मध्य π (पाई) आबन्ध बने हों तो उन्हें नहीं गिना जाता।

4. उपसहसंयोजन बहुफलक:
केन्द्रीय परमाणु/ आयन से सीधे जुड़े लिगेण्ड परमाणुओं की दिक्स्थान व्यवस्था (special arrangement) को उपसहसंयोजन बहुफलक कहते हैं।

चित्र – विभिन्न उपसहसंयोजन बहुफलकों की आकृतियाँ – M केन्द्रीय परमाणु/आयन को तथा L एकदन्तुर

लिगेण्ड को प्रदर्शित करता है इनमें अष्टफलकीय, वर्ग समतलीय तथा चतुष्फलकीय मुख्य हैं। उदाहरणार्थ: [Co(NH₃)₆]³⁺ अष्टफलकीय है, [Ni(CO)₄] चतुष्फलकीय है तथा [PtCl₄]^2- वर्ग समतलीय है। चित्र में विभिन्न उपसहसंयोजन बहुफलकों की आकृतियाँ दर्शाई गई हैं।

5. होमोलेप्टिक:
संकुल जिनमें धातु परमाणु केवल एक प्रकार के दाता समूह से जुड़ा रहता है, होमोलेप्टिक संकुल कहलाते हैं।
उदाहरणार्थ: [Co(NH₃)₆]³⁺ तथा [Fe(CN)₆]²⁺

6. हेटरोलेप्टिक:
संकुल जिनमें धातु परमाणु एक से अधिक प्रकार के दाता समूहों से जुड़ा रहता है, हेटरोलेप्टिक संकुल कहलाते हैं। उदाहरणार्थ – [Co(NH₃)₄Cl₂]⁺ तथा [Pt(NH₃)₅Cl]³⁺

प्रश्न 9.4
एकदन्तुर, द्विदन्तुर तथा उभयदन्तुर लिगेण्ड से क्या तात्पर्य है? प्रत्येक के दो उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
जब एक लिगेण्ड धातु आयन से एक दाता परमाणु द्वारा परिबद्ध होता है; जैसे – Cl^– H₂O या NH₃ तो लिगेण्ड एकदन्तुर (unidentate) कहलाता है। जब लिगेण्ड दो दाता परमाणुओं द्वारा परिबद्ध हो सकता है; जैसे – H₂NCH₂CH₂NH₂ (एथेन-1, 2-डाइऐमीन) अथवा C₂O^2-₄ (ऑक्सेलेट) तो ऐसा लिगेण्ड द्विदन्तुर कहलाता है।

वह लिगेण्ड जो दो भिन्न परमाणुओं द्वारा जुड़ सकता है, उसे उभयदन्ती संलग्नी या उभयदनी लिगेण्ड कहते हैं। ऐसे लिगेण्ड के उदाहरण हैं – NO^–₂, तथा SCN^– आयन। NO^–₂ आयन केन्द्रीय धातु परमाणु/आयन से या तो नाइट्रोजन द्वारा अथवा ऑक्सीजन द्वारा संयोजित हो सकता है। इसी प्रकार SCN^– आयन सल्फर अथवा नाइट्रोजन परमाणु द्वारा संयोजित हो सकता है।

प्रश्न 9.5
निम्नलिखित उपसहसंयोजन सत्ता में धातुओं के ऑक्सीकरण संख्या का उल्लेख कीजिए –

1. [Co(H₂O)(CN)(en)₂]²⁺
2. [CoBr₂(en)₂]⁺
3. [PtCl₄]^2-
4. K₃[Fe(CN₆)]
5. [Cr(NH₃)₃Cl₃]

गणना:

प्रश्न 9.6
IUPAC नियमों के आधार पर निम्नलिखित के लिए सूत्र लिखिए –

1. टेट्राहाइड्रोऑक्सोजिंकेट (II)
2. पोटैशियम टेट्राक्लोरिडोपैलेडेट (II)
3. डाइऐम्मीनडाइक्लोरिडोप्लैटिनम (II)
4. पोटैशियम टेट्रासायनोनिकिलेट (II)
5. पेन्टोऐम्मीननाइट्रिटो-0-कोबाल्ट (III)
6. हेक्साऐम्मीनकोबाल्ट (III)) सल्फेट
7. पोटैशियम ट्राइ (ऑक्सेलेटो) क्रोमेट (III)
8. हेक्साऐम्मीनप्लैटिनम (IV)
9. टेट्राबोमिडोक्यूप्रेट (II)
10. पेन्टाऐम्मीननाइट्रिटो-N-कोबाल्ट (III)

उत्तर:

1. [Zn(OH)₄]^2-
2. K₂[PdCl₄]
3. [Pt(NH₃))₂Cl₂]
4. K₂[Ni(CN)₄]
5. [Co(NH₃)₅(ONO)²⁺
6. [Co(NH₃)₆]₂ (SO₄)₃
7. K₃[Cr(C₂O₄)₃]
8. [Pt(NH₃)₆]⁴⁺
9. [CuBr₄]^2-
10. [Co(NH₃)₅ (NO₂)]²⁺

प्रश्न 9.7
IUPAC नियमों के आधार पर निम्नलिखित के सुव्यवस्थित नाम लिखिए:

1. [Co(NH₃)₆]Cl₃
2. [Pt(NH₃)₂ Cl(NH₂CH₃)]Cl
3. [Ti(H₂O)₆]³⁺
4. [Co(NH₃)₄ Cl(NO₂)]Cl
5. [Mn(H₂O)₆]²⁺
6. [NiCl₄]^2-
7. [Ni(NH₃)₆]Cl₂
8. [Co(en)₃]³⁺
9. [Ni(CO)₄]

उत्तर:

1. हेक्साऐमीनकोबाल्ट (III) क्लोराइड
2. डाइऐमीनक्लोरिडो (मेथिलऐमीन) प्लैटिनम (II)क्लोराइड
3. हेक्साऐक्वाटाइटेनियम (III) आयन
4. टेट्राऐमीनक्लोरिडोनाइट्रिटो – N – कोबाल्ट (III) क्लोराइड
5. हेक्साऐक्वामैंगनीज (II) आयन
6. टेट्राक्लोरिडोनिकिलेट (II) आयन
7. हेक्साऐमीनिकिल (II) क्लोराइड
8. ट्रिस (एथेन-1, 2-डाइऐमीन) कोबाल्ट (III) आयन
9. टेट्राकार्बोनिलनिकिल (0)।

प्रश्न 9.8
उपसहसंयोजन यौगिकों के लिए सम्भावित विभिन्न प्रकार की समावयवताओं को सूचीबद्ध कीजिए तथा प्रत्येक का एक उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
उपसहसंयोजन यौगिकों में दो प्रमुख प्रकार की समावयवताएँ ज्ञात हैं। इनमें से प्रत्येक को पुनः प्रविभाजित किया जा सकता है।

1. त्रिविम समावयवता:
(क) ज्यामितीय समावयवता; जैसे –

2. संरचनात्मक समावयवता:
(क) बन्धनी समावयवता; जैसे –
[Co(NH₃)₅(NO₂)] Cl₂
तथा [Co(NH₃)₅(ONO)] Cl₂

(ख) उपसहसंयोजन समावयवता; जैसे –
[Co(NH₃)₆] [Cr(CN)₆]
तथा [Cr(NH₃)₆] [Co(CN)₆]

(ग) आयनन समावयवता; जैसे –
[Co(NH₃)₄ Cl₂] NO₂
तथा [Co(NH₃)₄ (NO₂Cl)] Cl

(घ) विलायकयोजन समावयवता; जैसे –
[Cr(H₂O)₆] Cl₃
तथा [Cr(H₂O)₅ Cl] Cl₂.H₂O

प्रश्न 9.9
निम्नलिखित उपसहसंयोजन सत्ता में कितने ज्यामितीय समावयव सम्भव हैं?
(क) [Cr(C₂O₄)₃]
(ख) [Co(NH₃)₃ Cl₃]
उत्तर:
(क) कोई ज्यामितीय समावयव सम्भव नहीं है।
(ख) दो ज्यामितीय समावयव फलकीय तथा रेखांशिक समावयव सम्भव हैं।

प्रश्न 9.10
निम्नलिखित के प्रकाशिक समावयवों की संरचनाएँ बनाइए –

1. [Cr(C₂O₄)₃]^3-
2. [PtCl₂(en)₂]²⁺
3. [Cr(NH₃)₂Cl₂(en)]⁺

उत्तर:
1. [Cr(C₂O₄)₃]^3-

2. [PtCl₂(en)₂]²⁺

3. [Cr(NH₃)₂Cl₂(en)]⁺

प्रश्न 9.11
निम्नलिखित के सभी समावयवों (ज्यामितीय व ध्रुवण) की संरचनाएँ बनाइए –

1. [CoCl₂(en)₂]⁺
2. [Co(NH₃)Cl(en)₂]²⁺
3. [Co(NH₃)₂Cl₂(en)]⁺

उत्तर:
1. [CoCl₂(en)₂]⁺

2. [Co(NH₃)Cl(en)₂]²⁺

3. [Co(NH₃)₂Cl₂(en)₂]²⁺

प्रश्न 9.12
[Pt (NH₃) (Br)(CI) (Py)] के सभी ज्यामितीय समावयव लिखिए। इनमें से कितने ध्रुवण समावयवता दर्शाएँगे?
उत्तर:
इसके तीन ज्यामितीय समावयव सम्भव हैं।

ये समायव ध्रुवण समावयवता नहीं दर्शाते हैं। ध्रुवण समावयवता वर्ग समतली अथवा चतुष्फलकीय संकुलों में पाई जाती है जबकि इनमें असममिताकार कीलेटिंग लीगेंड हैं।

प्रश्न 9.13
जलीय कॉपर सल्फेट विलयन (नीले रंग का), निम्नलिखित प्रेक्षण दर्शाता है –

1. जलीय पोटैशियम फ्लुओराइड के साथ हरा रंग
2. जलीय पोटैशियम क्लोराइड के साथ चमकीला हरा रंग। उपर्युक्त प्रायोगिक परिणामों को समझाइए।

उत्तर:
जलीय CusO₄ विलयन [Cu(H₂O)₄]²⁺ SO₄^2-, H₂O के रूप में पाया जाता है जिसका नीला रंग [Cu(H₂O)₄]²⁺ आयनों के कारण होता है।

1. जब पोटैशियम फ्लुओराइड मिलाया जाता है, तब दुर्बल H₂O लिगेण्ड F^– लिगेण्डों द्वारा प्रतिस्थापित होकर [CuF₄]^2- आयन बनाते हैं जो एक हरा अवक्षेप होता है।

2. जब पोटैशियम क्लोराइड (KCl) मिलाया जाता है, तब Cl^– लिगेण्ड दुर्बल H₂O लिगेण्डों को प्रतिस्थापित करके [CuCl₄]^2- आयन बनाते हैं जिसका चमकीला हरा रंग होता है।

प्रश्न 9.14
कॉपर सल्फेट के जलीय विलयन में जलीय KCN को आधिक्य में मिलाने पर बनने वाली उपसहसंयोजन सत्ता क्या होगी? इस विलयन में जब H₂S गैस प्रवाहित की जाती है तो कॉपर सल्फाइड का अवक्षेप क्यों नहीं प्राप्त होता?
उत्तर:
कॉपर सल्फेट के जलीय विलयन में जलीय KCN विलयन मिलाने पर पोटैशियम टेट्रासाइनो क्यूप्रेट (II) का संकुल बनता है।
2 CuSO₄(aq) + 10KCN (aq) → 2K₃ [Cu(CN)₄](aq) + 2K₂SO₄(aq)
चूँकि CN^– एक प्रबल लिगेण्ड है, अत: संकुल स्थाई होता है। H₂S गैस को प्रवाहित करने पर यह विखण्डित नहीं होता है तथा CuS का कोई अवक्षेप नहीं बनता।

प्रश्न 9.15
संयोजकता आबन्ध सिद्धान्त के आधार पर निम्नलिखित उपसहसंयोजन सत्ता में आबन्ध की प्रकृति की विवेचना कीजिए –
(क) [Fe(CN)₆^4-
(ख) [FeF₆]^3-
(ग) Co(C₂O₄)₃]^3-
(घ) [CoF₆]^3-
उत्तर:
(क) [Fe(CN)₆]^4- इस संकुल आयन में आयरन की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है।
Fe का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास = [Ar] 3d⁶ 4s²
Fe²⁺ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास = [Ar] 3d⁶
छह सायनाइड आयनों से छह इलेक्ट्रॉन युग्मों को स्थान देने के लिए आयरन (II) आयन को छह रिक्त कक्षक उपलब्ध करने चाहिए। ऐसा निम्नलिखित संकरण पद्धति के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है जिसमें d – उपकोश के इलेक्ट्रॉन युगलित हो जाते हैं, चूँकि CN आयन प्रबल क्षेत्र लिगेण्ड हैं।

अतः छह सायनाइड आयनों से छड़ इलेक्ट्रॉन युग्म आयरन (II) आयन के छह संकरित कक्षकों को अध्यासित कर लेते हैं। इस प्रकार किसी भी कक्षक में अयुगलित इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं, इसलिए [Fe(CN)₆]^4- प्रतिचुम्बकत्व दर्शाता है। अतः [Fe(CN)₆]^4- प्रतिचुम्बकीय तथा अष्टफलकीय है।

(ख) [FeF₆]^3-:
यह संकुल उच्च चक्रण (या चक्रण मुक्त) या बाह्य संकुल है, चूँकि केन्द्रीय धातु आयन, Fe (III) संकरण के लिए nd-कक्षकों का प्रयोग करता है। यह एक ङ्केअष्टफलकीय संकुला है जिसमें sp³ d² संकरण होता है। प्रत्येक कक्षक में छह फ्लुओराइड आयनों से एक-एक एकाकी इलेक्ट्रॉन-युग्म स्थान प्राप्त करता है जैसा कि निम्नांकित चित्र में दर्शाया गया है।

चूँकि संकुल में पाँच अयुगलित इलेक्ट्रॉन हैं, यह अनुचुम्बकीय है।

(ग) [Co(C₂O₄)^3-:
Co(Z = 27) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: [Ar] 4s² 3d⁷
Co³⁺ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: [Ar] 4s⁰ 4d⁶
C₂O₄^2- प्रबल क्षेत्रीय लिगेण्ड है, जिसके कारण इलेक्ट्रॉनों का युग्मन होता है।

अतः स्पष्ट है कि [Co(C₂O₄)₃]^3- प्रतिचुम्बकीय, अष्टफलकीय संकुल है।

(घ) [CoF₆]^3- – Co(27): [Ar] 4s² 3d⁷ Co³⁺: [Ar] 4s⁰ 3d⁶

F^– एक दुर्बल लिगेण्ड होने के कारण इलेक्ट्रॉनों का युग्मन नहीं कर सकता है।

अतः [CoF₆]^3- अनुचुम्बकीय तथा अष्टफलकीय संकुल है।

प्रश्न 9.16
अष्टफलकीय क्रिस्टल क्षेत्र में d-कक्षकों के विपाटन को दर्शाने के लिए चित्र बनाइए।
उत्तर:
माना छह लिगण्ड कार्तिक अक्षों के अनुदिश सममित रूप में स्थित हैं तथा धातु परमाणु मूल बिन्दु पर है। लिगेण्ड के निकट पर d – कक्षकों की ऊर्जा में मुक्त आयनों की तुलना में अपेक्षित वृद्धि होती है जैसा कि गोलीय क्रिस्टल क्षेत्र की स्थिति में होता है।

अक्षों के अनुदिश कक्षक (dz² तथा \(d_{x}^{2}-y^{2}\)) d_xy, d_yz तथा d_zx कक्षकों की तुलना में अधिक प्रबलता से प्रतिकर्षित होते हैं तथा इनमें अक्षों के मध्य निर्देशित पालियाँ (lobes) होती गोलीय क्रिस्टल क्षेत्र में औसत ऊर्जा की अपेक्षा dz² तथा \(d_{x}^{2}-y^{2}\) कक्षक ऊर्जा में बढ़ जाते हैं तब d_xy, d_yz, d_xz कक्षक ऊर्जा में न्यून हो जाते हैं।

चित्र – अष्टफलीय क्रिस्टल क्षेत्र में d – कक्षकों का विघटन
अतः d – कक्षकों का समभ्रंश समूह (degenerate set) दो समूहों में विघटित हो जाता है – निम्न ऊर्जा कक्षक समूह t_2g तथा उच्च ऊर्जा कक्षक समूह e_g ऊर्जा ∆0 द्वारा पृथक्कृत होती

प्रश्न 9.17
स्पेक्ट्रमीरासायनिक श्रेणी क्या है? दुर्बल क्षेत्र लिगेण्ड तथा प्रबल क्षेत्र लिगेण्ड में अन्तर स्पष्ट कीजिए।
उत्तरः
स्पेक्ट्रमीरासायनिक श्रेणी:
क्रिस्टल क्षेत्र विपाटन, ∆₀ लिगेण्ड तथा धातु आयन पर विद्यमान आवेश से उत्पन्न क्षेत्र पर निर्भर करता है। कुछ लिगेण्ड प्रबल क्षेत्र उत्पन्न कर सकते हैं तथा ऐसी स्थिति में विपाटन अधिक होता है, जबकि अन्य दुर्बल क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जिसके फलस्वरूप d – कक्षकों का विपाटन कम होता है। सामान्यत: लिगेण्डों को उनके बढ़ती हुई क्षेत्र प्रबलता के क्रम में एक श्रेणी में निम्नानुसार व्यवस्थित किया जा सकता है –
I^–Br^– < SCN^– < Cl^– < S^2- < F^– < OH^– C₂
O₄^2- < H₂O < NCS^– <edta^4- < NH₃ < en < CN^– < Co इस प्रकार की श्रेणी स्पेक्ट्रमीरासायनिक श्रेणी (spectrochemical series) कहलाती है।

यह विभिन्न लिगेण्डों के साथ बने संकुलों द्वारा प्रकाश के अवशोषण पर आधारित प्रायोगिक तथ्यों द्वारा निर्धारित श्रेणी हैं। प्रबल क्षेत्र लिगेण्ड के मध्य अन्तर ऐसे लिगेण्ड को जिनकी क्रिस्टल क्षेत्र विपाटन ऊर्जा (CFSE), ∆₀ का मान कम होता है, दुर्बल क्षेत्र लिगेण्ड कहते हैं।

दुर्बल क्षेत्र लिगेण्ड के कारण इलेक्ट्रॉनों का युग्मन नहीं होता तथा. ये उच्च चक्रण संकुल बनाते हैं। ऐसे लिगेण्ड को जिनकी क्रिस्टल क्षेत्र विपाटन ऊर्जा, ∆₀ का मान अधिक होता है, प्रबल क्षेत्र लिगेण्ड कहते हैं। प्रबल क्षेत्र लिगेण्ड के कारण इलेक्ट्रॉनों का युग्मन होता है तथा ये निम्न चक्रण संकुल बनाते हैं।

प्रश्न 9.18
क्रिस्टल क्षेत्र विपाटन ऊर्जा क्या है? उपसहसंयोजन सत्ता में d – कक्षकों का वास्तविक विन्यास ∆₀ के मान के आधार पर कैसे निर्धारित किया जाता है?
उत्तर:
जब लिगेण्ड संक्रमण धातु आयन के निकट जाता है, तब d – कक्षक दो समुच्चयों में विपाटित हो जाते हैं, एक निम्न ऊर्जा के साथ तथा दूसरा उच्च ऊर्जा के साथा कक्षकों के इन दो समुच्चयों के बीच ऊर्जा का अन्तर अष्टफलकीय क्षेत्र के लिए क्रिस्टल क्षेत्र विपाटन ऊर्जा ∆₀ कहलाता है।

यदि ∆₀ < P (युग्मन ऊर्जा) तो चौथा इलेक्ट्रॉन किसी एक e_g कक्षक में प्रवेश करता है तथा \(t_{2 g}^{3} e_{g}^{1}\) विन्यास देकर उच्च चक्रण संकुल बनाता है। ऐसे लिगेण्ड (जिनके लिए, ∆₀ < P) दुर्बल क्षेत्र लिगेण्ड कहलाते हैं।
यदि ∆₀ < P, तो चौथा इलेक्ट्रॉन किसी एक t_2g कक्षक में युग्मित होता है तथा \(t_{2 g}^{4} e_{g}^{0}\) विन्यास देकर अल्प चक्रण संकुल बनाता है। ऐसे लिगेण्ड (जिनके लिए, ∆₀ > P) प्रबल क्षेत्र लिगेण्ड कहलाते हैं।

प्रश्न 9.19
[Cr(NH₃)₆]³⁺ अनुचुम्बकीय है, जबकि [Ni(CN)₄]^2- प्रतिचुम्बकीय, समझाइए क्यों?
उत्तरः
[Cr(NH₃)₆]³⁺ का निर्माण:
[Cr(NH₃)₆]³⁺ आयन में क्रोमियम की ऑक्सीकरण अवस्था +3 है, जिसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Ar] 3d⁵ 4s¹ है। संकरण को निम्न प्रकार से दिखाया गया है –

Cr³⁺ आयन अमोनिया के छह अणुओं से छह इलेक्ट्रॉन युग्मों के लिए यह रिक्त कक्षक उपलब्ध हैं। इसके फलस्वरूप संकुल [Cr(NH₃₆)³⁺ में d²sp³ संकरण अष्टफलकीय होता है।

संकुल में इन अयुगलित इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण यह वर्ग समतल संकुलों के संकरण d sp² है जिसे निम्नवत् दर्शाया जा सकता है। प्रत्येक संकरित कक्षक सायनाइड आयन से एक इलेक्ट्रॉन युग्म ग्रहण करता है, जिससे अयुगलित इलेक्ट्रॉनों की अनुपस्थिति [Ni(CN)₄]^2- के प्रतिचुम्बकीय व्यवहार की पुष्टि होती है।

प्रश्न 9.20
[Ni(H₂O)₆]²⁺ का विलयन हरा है, परन्तु [Ni(CN)₄]^2- का विलयन रंगहीन है। समझाइए।
उत्तर:
चूँकि H₂O दुर्बल लिगण्डों को निरूपित करता है, अतः ये कोई इलेक्ट्रान नहीं बनाते हैं। [Ni(H₂O)₆]²⁺ में Ni, 3d⁸ विन्यास के साथ +2 ऑक्सीकरण अवस्था में है अर्थात् संकुल में दो अयुगलित इलेक्ट्रॉन हैं, अत: यह रंगीन होता है। d-d संक्रमण लाल प्रकाश अवशोषित करके पूरक हरा रंग उत्सर्जित करता है।

[Ni(CN)₄]^2- में भी Ni, 3d⁸ विन्यास के साथ +2 ऑक्सीकरण अवस्था में है, परन्तु प्रबल CN^– लिगेण्ड की उपस्थिति में 3d – कक्षक में दो अयुगलित इलेक्ट्रॉन गलित हो जाते हैं। अतः कोई अयुगलित इलेक्ट्रॉन नहीं होता; अत: यह रंगहीन होता है।

प्रश्न 9.21
[Fe(CN)₆]^4- तथा [Fe(H₂O)₆]²⁺ के तनु विलयनों के रंग भिन्न होते हैं। क्यों?
उत्तर:
दोनों संकलों में, Fe की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है अर्थात् इसमें चार अयुगलित इलेक्ट्रॉन हैं। दुर्बल H₂O लिगण्ड की उपस्थिति में ये युगलित नहीं हो पाते हैं जबकि CN^– प्रबल लिगण्ड की उपस्थिति में ये युग्मित होकर कोई अयुगलित इलेक्ट्रॉन नहीं छोड़ते हैं। अत: अयुगलित इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति में अन्तर के कारण इनके तनु विलयनों में भिन्न रंग होते हैं।

प्रश्न 9.22
धातु कार्बोनिलों में आबन्ध की प्रकृति की विवेचना कीजिए।
उत्तर:
धातु कार्बोनिलों में आबन्ध की प्रकृति:
धातु कार्बोनिलों के धातु कार्बन आबन्ध में s तथा p के गुण पाये जाते हैं। M – C सिग्मा (σ) आबन्ध कार्बोनिल समूह के कार्बन में उपस्थित इलेक्ट्रॉन युगल को धातु के रिक्त कक्षक में दान करने से बनता है।

π – अतिव्यापन जिसमें पूरित धातु d – कक्षकों से इलेक्ट्रॉनों का CO के रिक्त प्रतिआबन्धन π* आण्विक कक्षकों में दान निहित होता है, इसके परिणामस्वरूप M → Cπ आबन्ध बनता है। धातु से लिगेण्ड का आबन्ध एक सहक्रियाशीलता का प्रभाव उत्पन्न करता है जो CO व धातु के मध्य आबन्ध को मजबूत बनाता है।

धातु कार्बोनिलों में आबन्धन निम्न प्रकार से प्रदर्शित है –

चित्र-कार्बोनिल संकुल में सहक्रियाशीलता आबन्धन अन्योयक्रिया का उदाहरण

प्रश्न 9.23
निम्नलिखित संकुलों में केन्द्रीय धातु आयन की ऑक्सीकरण अवस्था, d – कक्षकों का अधिग्रहण एवं उपसहसंयोजन संख्या बतलाइए –

1. K₃[C₂O₄₃]
2. समपक्ष – [Cr(en)₂Cl₂]Cl
3. (NH₄)₂[CoF₄] ङ्के
4. [Mn(H₂O)₆]SO₄

उत्तर:
1. संकुल:
K₃[Co(C₂O₄)₃]
ऑक्सीकरण अवस्था –
1 + x + 3(-2) = 0
x = +3
उपसहसंयोजन संख्या: 6 (∵\(\mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4}^{2-}\) द्विदुन्तर है)
d – कक्षक अध्यासन : 3d⁶ = \(t_{2 g}^{6} e_{g}^{0}\)

2. संकुल समपक्ष:
[Cr(en)₂Cl₂]Cl
ऑक्सीकरण अवस्था:
या x + 0 + 2(-1) = +1 या
x = +3

उपसहसंयोजन संख्या: 6

d – कक्षक अध्यासन:
3d³ = \(t_{2 g}^{3}\)

3. संकुल (NH₄)₂ [CoF₄]:
थैऑक्सीकरण अवस्था:
x + 4(-1) = -2
x = +2
उपसहसंयोजन संख्या: 4

d – कक्षक अध्ययासन:
3d⁷ = \(e_{g}^{4} t_{2 g}^{3}\)

4. संकुल [Mn(H₂O)₆] SO₄
ऑक्सीकरण अवस्था:
x + 0 = +2
x = +2

उपसहसंयोजन संख्या: 6

d – कक्षक अध्यासन:
3d⁵ = \(t_{2 g}^{3} e_{g}^{2}\)

प्रश्न 9.24
निम्नलिखित संकलों के IUPAC नाम लिखिए तथा ऑक्सीकरण अवस्था, इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और उपसहसंयोजन संख्या दर्शाइए। संकुल का त्रिविम रसायन तथा चुम्बकीय आघूर्ण भी बतलाइए –

1. K[Cr(H₂O)₂ (C₂O₄)₂].3H₂O
2. [CrCl₃(Py)₃]
3. [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂
4. Cs[FeCl₄]
5. K₄[Mn(CN)₆]

उत्तर:
1. K[Cr(H₂O)₂ (C₂O₄)₂].3H₂O का IUPAC
नाम-पोटैशियम डाइऐक्वाऑक्सेलेटो क्रोमेट (III) हाइड्रेट
K[Cr(H₂O)(C₂O₄)₂].3H₂O में Cr की ऑक्सीकरण अवस्था,
+ 1 + x + 0 – 4 = 0
x = +3
क्रोमियम की उपसहसंयोजन संख्या 6 है।
Cr(24) : 4s¹ 3d⁵
Cr³⁺ : 4s⁰ 3d³

2. [CrCl₃(Py)₃] का IUPAC
नाम-ट्राइक्लोरिडोट्राइपिरिडीन क्रोमियम (III)
क्रोमियम की उपसहसंयोजन संख्या 6 है।
[CrCl₃ (Py)₃] में Cr की ऑक्सीकरण अवस्था +3 है।

चुम्बकीय आघूर्ण (µ) = \(\sqrt{3×5}\) = \(\sqrt{15}\) = 3.87 BM

3. [Co(NH₃)₅ Cl]Cl₂ का IUPAC
पेन्टाऐम्मीनक्लोरिडोकोबाल्ट (III) क्लोराइड
Co की ऑक्सीकरण संख्या +3 है।
Co की उपसहसंयोजन संख्या 6 है।
Cr (27) : 4s² 3d⁷
Cr³⁺ : 4s⁰3d⁶

चुम्बकीय आघूर्ण (µ) = 0

4. Cs[FeCl₄] का IUPAC नाम –
सीजियम टेट्राक्लोरोफेरेट (III)
Fe की ऑक्सीकरण अवस्था +3 है।
Fe की उपसहसंयोजन संख्या 4 है।
Fe (26) : 4s² 3d⁶
Fe³⁺ : 4s⁰ 3d⁵

यह 5 – अयुगलित इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण अनुचुम्बकीय है।
चुम्बकीय आघूर्ण
(µ) = \(\sqrt{n(n+2)}\) = \(\sqrt{5×7}\) = \(\sqrt{35}\) = 5.92 BM

5. K₄[Mn(CN)₆] का IUPAC नाम –
पोटैशियम हेक्सासायनोमैंगनीज (II) Mn की ऑक्सीकरण संख्या +2 है।
Mn की उपसहसंयोजन संख्या 6 है।
Mn(25) : 4s² 3d⁵
Mn²⁺ : 4s⁰ 3d⁵

चुम्बकीय आघूर्ण
(µ) = \(\sqrt{n(n+2)}\) = \(\sqrt{1(1+2)}\) = \(\sqrt{3)}\) = 1.732 BM.

प्रश्न 9.25
उपसहसंयोजन यौगिक के विलयन में स्थायित्व से आप क्या समझते हैं? संकुलों का स्थायित्व को प्रभावित करने वाले कारकों का उल्लेख कीजिए।
उत्तर:
विलयन में उपसहसंयोजन यौगिकों का स्थायित्व (Stability of Coordination of Compounds in Solution):
अधिकांश संकुल अत्यधिक स्थायी होते हैं। धातु आयन तथा लिगेण्ड के बीच अन्योन्यक्रिया को लूइस अम्ल-क्षार अभिक्रिया के समान माना जाता है।

यदि अन्योन्यक्रिया प्रबल होगी तो बनने वाला संकुल ऊष्मागतिकीय रूप से अत्यधिक स्थायी होगा। विलयन में संकुल के स्थायित्व का अर्थ है-साम्य् अवस्था पर भाग ले रही दो स्पीशीज के मध्य संगुणन की मात्रा का मान। संगुणन के लिए साम्य स्थिरांक (स्थायित्व या विरचन) का परिमाण गुणात्मक रूप को स्थायित्व को प्रकट करता है। इस प्रकार यदि हम निम्नांकित प्रकार की अभिक्रिया को लें –
M + 4L ⇄ ML₄
K = \(\frac{\left[\mathrm{ML}_{4}\right]}{[\mathrm{M}][\mathrm{L}]^{4}}\)
साम्य स्थिरांक का मान जितना अधिक होगा, ML₄ की विलयन में मात्रा उतनी ही अधिक होगी। विलयन में मुक्त धातु आयनों का अस्तित्व नगण्य होता है। अतः M सामान्यतः विलायक अणुओं से घिरा होगा जो लिगेण्ड अणुओं, L, से प्रतिस्पर्धा करेंगे तथा धीरे – धीरे उनसे प्रतिस्तापित हो जाएंगे।

संकलों के स्थायित्व को प्रभावित करने वाले कारक (Factors affecting the Stability of a Complex):
संकुलों का स्थायित्व निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करता है –

(1) केन्द्रीय आयन की प्रकृति (Nature of Central Ion):

(i) केन्द्रीय धातु आयन पर आवेश (Charge on central metal ion):
सामान्यतया केन्द्रीय आयन पर आवेश घनत्व जितना अधिकर होता है, इसके संकुलों का स्थायित्व भी उतना ही अधिक होता है। दूसरे शब्दों में किसी आयन पर आवेश अधिक तथा आकार छोटा होने पर अर्थात् आयन का आवेश/त्रिज्या अनुपात अधिक होने पर इसके संकुलों का स्थायित्व अधिक होता है। उदाहरणार्थ – Fe²⁺ आयन की तुलना में Fe³⁺ आयन उच्च आवेश वहन करते हैं, परन्तु इनके आकार समान होते हैं।

इसलिए Fe²⁺ आयन की तुलना में Fe³⁺ पर आवेश घनत्व उच्च होता है, इसलिए Fe³⁺ आयन के संकुल अधिक स्थायी होते हैं।
Fe³⁺ + 6CN^– → [Fe(CN)₆]^3-; K = 1.2 × 10³¹
Fe²⁺ + 6CN^– → [Fe(CN)₆]^4-; K = 1.8 × 10⁶

(ii) धातु आयन का आकार (Size of metal ion):
धातु आयन का आकार घटने पर संकुल का स्थायित्व बढ़ता है। यदि हम द्विसंयोजी धातु आयन पर विचार करें तो इनके संकुलों का स्थायित्व केन्द्रीय धातु आयन की आयनिक त्रिज्या बढ़ने के साथ बढ़ता है।

इसलिए स्थायित्व का क्रम इस प्रकार है –
Mn²¹ < Fe²⁺ < Co²⁺ < Ni²⁺ < Cu²⁺ < Zn²⁺ यह क्रम इरविंग विलियम का स्थायित्व क्रम कहलाता है।

(iii) धातु आयन की विद्युतऋणात्मकता या आवेश वितरण (Electronegativity or Charge distribution of metal ion):
संकुल आयन का स्थायित्व धातु आयन पर इलेक्ट्रॉन आवेश वितरण से भी सम्बन्धित होता है। आरलेण्ड, चैट तथा डेविस के अनुसार धातु आयनों को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है –

(क) वर्ग ‘a’ ग्राही (Class ‘a’ acceptors):
ये पूर्णतया विद्युतधनात्मक धातुएँ होती हैं तथा इनमें वर्ग 1 तथा 2 की धातुएँ सम्मिलित होती हैं। इनके अतिरिक्त आन्तरसंक्रमण धातुएँ तथा संक्रमण श्रेणी के पूर्व सदस्य (वर्ग 3 से 6 तक), जिनमें अक्रिय गैस विन्यास से कुछ इलेक्ट्रॉन अधिक होते हैं, भी इस वर्ग में सम्मिलित होते हैं। ये N, O तथा F दाता परमाणुओं से युक्त लिगण्डों के साथ अत्यधिक स्थायी उपसहसंयोजक सत्ता बनाते है।

(ख) वर्ग ‘b’ ग्राही (Class ‘b’ acceptors):
ये बहुत कम विद्युतधनात्मक होते हैं। इनमें भारी धातुएँ; जैसे – Rh, Pd, Ag, Ir, Pt, Au, Hg, Pb आदि, जिनमें भरित d – कक्षक होते हैं, सम्मिलित होती हैं। ये उन लिगण्डों के साथ स्थायी संकुल बनाती हैं जिनमें N, O तथा F वर्ग के भारी सदस्य दाता परमाणु होते हैं।

(iv) कीलेट प्रभाव (Chelate effect):
स्थायित्व कीलेट वलयों के निर्माण पर भी निर्भर करता है। यदि L एक एकदन्तुर लिगेण्ड तथा L – L द्विदन्तुर लिगेण्ड हो तथा यदि L तथा L – L के दाता परमाणु एक ही तत्त्व के हों, तब L – L, L को प्रतिस्थापित कर देगा। कीलेशन के कारण यह स्थायित्व कीलेट प्रभाव कहलाता है। 5 तथा 6 सदस्यीय वलयों में कीलेट प्रभाव अधिकतम होता है। सामान्य रूप में वलय संकुल को अधिक स्थायित्व प्रदान करती है।

(v) वृहदचक्रीय प्रभाव (Macrocyclic effect):
यदि एक बहुदन्तुर लिगेण्ड चक्रीय है तथा कोई अनपयुक्त त्रिविम प्रभाव नहीं है तो बनने वाला संकुल बिना चक्रीय लिगेण्ड के सम्बन्धित संकुल की तुलना में अधिक स्थायी होगा। यह वृहदचक्रीय प्रभाव कहलाता है।

(2) लिगेण्ड की प्रकृति (Nature of Ligand):

(i) क्षारीय सामर्थ्य (Basic strength):
लिगेण्ड जितना अधिक क्षारीय होगा, उतनी ही अधिक सरलता से अपने एकाकी इलेक्ट्रॉन-युग्म को दान देने में होगी, इसलिए इससे बनने वाले संकुल उतने ही अधिक स्थायी होंगे। अत: CN^– तथा F^– आयन एवं NH₃, जो प्रबल क्षार हैं, अच्छे लिगेण्ड भी हैं तथा अनेक स्थायी संकुल बनाते हैं।

(ii) लिगण्डों का आकार तथा आवेश (Size and charge of ligands):
ऋणायनी लिगण्डों के लिए आवेश उच्च तथा आकार छोटा होने पर बनने वाला संकुल अधिक स्थायी होता है। अत: F^– अधिक स्थायी संकतुल देता है, परन्तु Cl^– आयन नहीं।

प्रश्न 9.26
कीलेट प्रभाव से क्या तात्पर्य है? एक उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
जब एक द्विदन्तुर या बहुदन्तुर लिगेण्ड में दाता परमाणु इस प्रकार स्थित होते हैं कि जब वे केन्द्रीय धातु आयन से उपसहसंयोजित होते हैं, तब एक पाँच या छ: सदस्यीय वलय बनती है तो इस प्रभाव को कीलेट प्रभाव कहते हैं।
उदाहरण:

प्रश्न 9.27
प्रत्येक का एक उदाहरण देते हुए निम्नलिखित में उपसहसंयोजन यौगिकों की भूमिका की संक्षिप्त विवेचना कीजिए:

1. जैव-प्रणालियाँ
2. विश्लेषणात्मक रसायन
3. औषध रसायन
4. धातुओं का निष्कर्षण/धातुकर्म।

उत्तर:
1. जैव प्रणालियाँ:
उपसहसंयोजन यौगिक जैव-तन्त्र में बहुत ही महत्वपूर्ण हैं। प्रकाश-संश्लेषण के लिए उत्तरदायी वर्णक, क्लोरोफिल मैग्नीशियम का उपसहसंयोजन यौगिक हैं। रक्त का लाल वर्णक हीमोग्लोबिन, जो कि ऑक्सीजन का वाहक है, आयरन का एक उपसहसंयोजन यौगिक है।

विटामिन B₁₂ सायनोकोबालऐमीन, प्रतिप्राणाली अरक्तता कारक (antipernicious anaemia factor), कोबाल्ट का एक उपसहसंयोजन यौगिक है। जैविक महत्त्व के अन्य धातु आयन युक्त उपसहसंयोजन यौगिक; जैसे- कार्बोक्सीपेप्टिडेज – A (carboxypeptidase A) तथा कार्बोनिक एनहाइड्रेज (carbonic anhydrase) (जैव-प्रणाली के उत्प्रेरक) एन्जाइम हैं।

2. विश्लेषणात्मक रसायन:
गुणात्मक (qualitative) तथा मात्रात्मक (quantitative) रासायनिक विश्लेषणों में उपसहसंयोजन यौगिकों के अनेक उपयोग हैं। अनेक परिचित रंगीन अभिक्रियाएँ जिनमें धातु आयनों के साथ अनेक लिगण्डों (विशेष रूप से कीलेट लिगण्ड) की उपसहसंयोजन सत्ता बनने के कारण रंग उत्पन्न होता है, चिरसम्मत (classical) तथा यान्त्रिक (instrumental) विधियों द्वारा धातु आयनों की पहचान व उनके मात्रात्मक आकलन का आधार हैं। ऐसे अभिकर्मकों के उदाहरण हैं – EDTA, DMG (डाइमेथिल ग्लाइऑक्सिम), α – नाइट्रोसो – β – नैफ्थॉल आदि।

3. औषध रसायन:
औषध रसायन में कीलेट चिकित्सा के उपयोग में अभिरुचि बढ़ रही है। इसका एक उदाहरण है-पौधे/जीव-जन्तु निकायों में विषैले अनुपात में विद्यमान धातुओं के द्वारा उत्पन्न समस्याओं का उपचार।

इस प्रकार कॉपर तथा आयरन की अधिकता को D – पेनिसिलऐमीन तथा डेसफरीऑक्सिम B लिगण्डों के साथ उपसहसंयोजन यौगिक बनाकर दूर किया जाता है। EDTA को लेड की विषाक्तता के उपचार में प्रयुक्त किया जाता है। प्लैटिनम के कुछ उपसहसंयोजन यौगिक ट्यूमर वृद्धि को प्रभावी रूप से रोकते हैं। उदाहरण हैं-समपक्ष-प्लैटिन (cis-platin) तथा सम्बन्धित यौगिका।

4. धातुओं का निष्कर्षण/धातुकर्म:
धातुओं की कुछ प्रमुख निष्कर्षण विधियों में; जैसे-सिल्वर तथा गोल्ड के लिए संकुल विचन का उपयोग होता है। उदाहरणार्थ: ऑक्सीजन तथा जल की उपस्थिति में गोल्ड सायनाइड आयन से संयोजित होकर जलीय विलयन में उपसहसंयोजन सत्ता, [Au(CN)₂]^– बनाता है। इस विलयन में जिंक मिलाकर गोल्ड को पृथक् किया जा सकता हैं।

प्रश्न 9.28
संकुल [Co(NH₃)₆] Cl₂ से विलयन में कितने आयन उत्पन्न होंगे –

1. 6
2. 4
3. 3
4. 2

उत्तर:
संकुल [Co(NH₃)₆] Cl₂ विलयन में तीन आयनों में वियोजित होता है –

अतः सही विकल्प (iii) है।

प्रश्न 9.29
निम्नलिखित आयनों में से किसके चुम्बकीय आघूर्ण का मान सर्वाधिक होगा?

1. [Cr(H₂O)₆]³⁺
2. [Fe(H₂O)₆]²⁺
3. [Zn(H₂O₆]²⁺

उत्तर:

1. Cr³⁺ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास = 3d³; अयुगमित इलेक्ट्रॉन = 3
2. Fe²⁺ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास = 3d⁶; अयुगमित इलेक्ट्रॉन = 4
3. Zn²⁺ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास = 3d¹⁰; अयुगमित इलेक्ट्रॉन = 0

चूँकि n = 4 सबसे अधिक है, अत: इसके लिए चुम्बकीय आघूर्ण सर्वाधिक होगा। अतः सही विकल्प (ii) है।

प्रश्न 9.30
K[Co(CO)₄] में कोबाल्ट की ऑक्सीकरण संख्या है:

1. +1
2. +3
3. -1
4. -3

उत्तर:
माना K [Co(CO)₄]^-1 में Co की आ० सं० x है।
x + 0 = -1 या x = -1
अतः सही विकल्प (iii) है।

प्रश्न 9.31
निम्नलिखित में सर्वाधिक स्थायी संकुल है:

1. [Fe(H₂O)₆]²⁺
2. [Fe(NH₃)₆]³⁺
3. [Fe(C₂O₄)₃]^3-
4. [FeCl₆]^3-

उत्तर:
दिये गए संकुलों में Fe की आ० सं० +3 है। चूंकि तीन \(\mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4}^{2-}\) आयन कीलेटलिगेण्ड हैं, अत: यह संकुल एक कीलेट है। अतः सही विकल्प (iii) है।

प्रश्न 9.32
निम्नलिखित के लिए दृश्य प्रकाश में अवशोषण की तरंगदैर्ध्य का सही क्रम क्या होगा?
[Ni(NO₂)₆]^2-, [Ni(NH₃)₆]²⁺, [Ni(H₂O)²⁺
उत्तर:
चूँकि इन सभी संकुलों में धातु आयन (Ni²⁺) है अत: स्पेक्ट्रमी रासायनिक श्रेणी के अनुसार उपस्थित लिगण्डों के बढ़ते क्षेत्र सामर्थ्य निम्न प्रकार है:
H₂O < NH₃ < NO^–₂
अत: उत्तेजन हेतु अवशोषित ऊर्जाओं का क्रम निम्नवत् है:
[Ni(H₂O)₆]²⁺ < [Ni(NH₃)₆]²⁺ < [Ni(NO₂)₆]^4-
चूँकि E = \(\frac{hc}{λ}\) अर्थात् E ∝ \(\frac{1}{λ}\) अत: अवशोषित तरंदैर्ध्य विपरीत क्रम में होगी।

Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 5 पृष्ठ रसायन Textbook Questions and Answers, Additional Important Questions, Notes.

BSEB Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 5 पृष्ठ रसायन

Bihar Board Class 12 Chemistry पृष्ठ रसायन Text Book Questions and Answers

पाठयनिहित प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 5.1
रसोवशोषण के दो अभिलक्षण दीजिए।
उत्तर:
अवशोषण के लक्षण (Characteristics of Chemisorption)

1. उच्च विशिष्टता (High Specificity):
रसोवशोषण अतिविशिष्ट होता है तथा यह केवल तभी होता है जब अधिशोषक एवं अधिशोष्य के मध्य रासायनिक बन्ध बनने की कोई सम्भावना हो। उदाहरणार्थ-आक्सीजन धातुओं पर आक्साइड बनने के कारण अधिशोषित होती है एवं हाइड्रोजन का संक्रमण, धातुओं द्वारा अवशोषण हाइड्राइड बनने के कारण होता है।

2. अनुत्क्रमणीयता (Irreversibility):
रसोवशोषण में यौगिक बनने के कारण इसकी प्रकृति अनुत्क्रमणीय होती है। रसोवशोषण एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रम है, परन्तु उच्च सक्रियण ऊर्जा के कारण निम्न तापों से यह बहुत धीमा होता है।

अधिकतर रासायनिक परिवर्तनों के समान अधिशोषण ताप बढ़ने पर प्रायः बढ़ता निम्न ताप पर गैस का भौतिक अधिशोषण, उच्च ताप पर रसोवशोषण में परिवर्तित हो सकता है। साधराणतया उच्च दाब भी रसोवशोषण के लिए अनुकूल होता है।

प्रश्न 5.2
ताप बढ़ने पर भौतिक अधिशोषण क्यों घटता है।
उत्तर:
भौतिक अधिशोषण एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रम है। चूँकि ला-शातैलिए सिद्धान्त के अनुसार, ताप बढ़ाने से सान्य पश्चगामी दिशा में अग्रसर होगा अर्थात् गैस अधिशोषित सतह से विमुक्त हो जाएगी। अत: ताप बढ़ने पर अधिशोषण घटता है।

प्रश्न 5.3
अपने क्रिस्टलीय रूपों की तुलना में चूर्णित पदार्थ अधिक प्रभावी अधिशोषक क्यों होते हैं?
उत्तर:
चूँकि चूर्णित पदार्थों का पृष्ठीय क्षेत्रफल उनके क्रिस्टलीय रूपों की तुलना में अधिक होता है। अतः चूर्णित पदार्थों की अधिशोषण क्षमता अधिक होती है। उदाहरण – चारकोल, सिलिका, जेल, ऐलुमिना जेल, सूक्ष्म विभाजित धातुएँ आदि अच्छे अधिशोषक हैं।

प्रश्न 5.4
अमोनिया प्राप्त करने के लिए हॉबर प्रक्रम में CO को हटाना क्यों आवश्यक है?
उत्तर:
अमोनिया प्राप्त करने के लिए हॉबर प्रक्रम में CO उत्प्रेरक विष का कार्य करता है। अतः इसे हटाना आवश्यक है।

प्रश्न 5.5
एस्टर का जल-अपघटन प्रारम्भ में धीमा एवं कुछ समय पश्चात् तीव्र क्यों हो जाता है?
उत्तर:
एस्टर का जल-अपघटन निम्नलिखित प्रकार होता है:

इस अभिक्रिया में उत्पन्न अम्ल (RCOOH) अभिक्रिया के लिए स्वउत्प्रेरक की भांति कार्य करता है, जिससे अभिक्रिया तीव्र हो जाती है।

प्रश्न 5.6
उत्प्रेरण के प्रक्रम में विशोषण की क्या भूमिका है?
उत्तर:
विशोषण से उत्प्रेरक की सतह पर उत्पन्न अभिक्रिया उत्पाद सतह से अलग हो जाते हैं। इसके फलस्वरूप पृष्ठ पुनः अभिक्रिया के आयनों के लिए उपलब्ध हो जाता है और पुनः उत्पाद उत्पन्न हो जाते हैं।

प्रश्न 5.7
आप हार्डी शुल्से नियम में संशोधन के लिए क्या सुझाव दे सकते हैं?
उत्तर:
ऊर्णन शक्तियों की तुलना के लिए तो कोलॉइडी कणों के आवेश को उदासीन करने वाले आयनों की कोलॉइडी कणों के पृष्ठों पर अधिशोषित होने की प्रवृत्तियों में बहुत अधिक अन्तर नहीं होना चाहिए।

प्रश्न 5.8
अवक्षेप का मात्रात्मक आकलन करने से पूर्व उसे जल में धोना आवश्यक क्यों है?
उत्तर:
अवक्षेप के बनने में विद्युत-अपघट्य की कुछ मात्रा अवक्षेप के पृष्ठ पर अधिशोषित हो जाती है। अत: इन विद्युत-अपघट्य तथा अन्य अशुद्धियों को हटाने के लिए अवक्षेप को जल से धोकर मात्रात्मक आकलन करना आवश्यक है।

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अभ्यास के प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 5.1
अधिशोषण एवं अवशोषण शब्दों (पदों) के तात्पर्य में विभेद कीजिए। प्रत्येक का एक उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
अधिशोषण तथा अवशोषण में अन्तर:

प्रश्न 5.2
भौतिक अधिशोषण एवं रासायनिक अधिशोषण में क्या अन्तर है?
उत्तरः
भौतिक अधिशोषण एवं रासायनिक अधिशोषण में अन्तर:

प्रश्न 5.3
कारण बताइए कि सूक्ष्म-विभाजित पदार्थ अधिक प्रभावी अधिशोषक क्यों होता है?
उत्तर:
अधिशोषण निश्चित रूप से एक पृष्ठीय परिघटना है। सूक्ष्म विभाजित पदार्थों का पृष्ठीय क्षेत्रफल अधिक होने के कारण उनकी अधिशोषण क्षमता अधिक होती है। उदाहरणार्थ-चारकोल, सिलिका जेल, मिट्टी, कोलॉइड सूक्ष्म-विभाजित धातुएँ आदि अच्छे अधिशोषक का कार्य करते है।

प्रश्न 5.4
किसी ठोस पर गैस के अधिशोषण को प्रभावित करने वाले कारक कौन-से हैं?
उत्तर:
गैस के अधिशोषण को प्रभावित करने वाले कारक:

1. गैस की प्रकृति
2. अधिशोषक का पृष्ठीय क्षेत्रफल
3. अधिशोषक की सक्रियता
4. ताप
5. दाब

प्रश्न 5.5
अधिशोषण समतापी वक्र क्या है? फ्रॉयन्डलिक अधिशोषणा समतापी वक्र का वर्णन कीजिए।
उत्तर:
अधिशोषण समतापी वक्र:
अधिशोषक के प्रति ग्राम में अधिशोषित गैस की मात्रा तथा स्थिर ताप पर अधिशोष्य (गैस) के दाब के बीच खींचा गया वक्र अधिशोषण समतापी वक्र कहलाता है।

फ्रॉयन्डलिक समतापी वक्र (Freundlich Adsorption Isotherm):
फ्रॉयन्डलिक ने 1909 में ठोस अधिशोषक के इकाई द्रव्यमान द्वारा एक निश्चित ताप पर अधिशोषित गैस की मात्रा एवं दाब के मध्य एक प्रयोग पर आधारित सम्बन्ध दिया। सम्बन्ध को निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है –
\(\frac{x}{m}\) = kp^1/n (n > 1) ………………. (i)
जहाँ x अधिशोषक के m द्रव्यमान द्वारा p दाब पर अधिशोषित गैस का द्रव्यमान है। k एवं n स्थिरांक हैं जो कि किसी निश्चित ताप पर अधिशोषक एवं गैस की प्रकृति पर निर्भर करते हैं।

सम्बन्ध को सामान्यता एक वक्र के रूप में निरूपित किया जाता है जिसमें अधिशोषक के प्रति ग्राम द्वारा अधिशोषित गैस का द्रव्यमान दाब के विपरीत आलेखित किया जाता है। ये वक्र व्यक्त करते हैं कि एक निश्चित दाब पर, ताप बढ़ाने से भौतिक अधिशोषण घटता है। ये वक्र सदैव उच्च दाब पर सदैव संतृप्तता की ओर बढ़ते प्रतीत होते हैं।

चित्र: अधिशोषण समतापी वक्र समीकरण (1) का लघुगणक लने पर –

log \(\frac{x}{m}\) = log k + \(\frac{1}{n}\) log p …………….. (ii)
फ्रॉयन्डलिक समतापी वक्र की वैधता, आलेख में log: \(\frac{x}{m}\) को y – अक्ष (कोटि) एवं log p को x – अक्ष (भुज) पर लेकर प्रमाणित की जा सकती है। यदि यह एक सीधी रेखा आती है तो फ्रॉयन्डलिक वक्र प्रमाणित है, अन्यथा नहीं। चित्र में, सीधी रेखा के ढाल \(\frac{1}{n}\) का मान देता है। y – अक्ष पर अन्त:खण्ड logk का मान देता है।

चित्र-फ्रॉयन्डलिक समतापी फ्रॉयन्डलिक समतापी अधिशोषण के व्यवहार की सन्निकट व्याख्या करता है। गुणक \(\frac{1}{n}\) का मान 0 एवं 1 के मध्य हो सकता है (अनुमानित सीमा 0.1 से 0.5)। अत: समीकरण (2) दाब के सीमित विस्तार तक ही लागू होती है।

(क) जब \(\frac{1}{n}\) = 0, \(\frac{x}{m}\) = स्थिरांक, अत: अधिशोषण दाब से स्वतन्त्र है।
(ख) \(\frac{1}{n}\) = 1, \(\frac{x}{m}\) = kp अर्थात् \(\frac{x}{m}\) ∝ p, अतः अधिशोषण में परिवर्तन दाब के अनुक्रमानुपाती है।

दोनों ही प्रतिबन्धों का प्रायोगिक परिणामों से समर्थन होता है। प्रायोगिक समतापी सदैव उच्च दाब पर संतृप्ता की ओर अभिगमन करते प्रतीत होते हैं। इसे फ्रॉयन्डलिक समतापी से नहीं समझाया जा सकता। इस प्रकार यह उच्च दाब पर असफल हो जाता है।

प्रश्न 5.6
अधिशोषक के सक्रियण से आप क्या समझते हैं? यह कैसे प्राप्त किया जाता है?
उत्तर:
अधिशोषक के सक्रियण से तात्पर्य अधिशोषक की अधिशोषण क्षमता को बढ़ाना है। इसे अधिशोषक के पृष्ठीय क्षेत्रफल को बढ़ाकर किया जा सकता है। अधिशोषक के पृष्ठीय क्षेत्रफल को निम्नलिखित विधियों द्वारा बढ़ाया जा सकता हैं –

1. अधिशोषित गैसों को हटाकर अर्थात् चारकोल को 650K से 1330 K के मध्य ताप पर निर्गत अथवा अतितप्त भाप में गर्म करके सक्रिय किया जा सकता है।
2. अधिशोषक को बारीक पीसकर अर्थात् सूक्ष्म विभाजित करके इसकी अधिशोषण क्षमता बढ़ाई जा सकती है।
3. अधिशोषक की सतह को खुरदरा करके भी इसकी अधिशोषण क्षमता अर्थात् सक्रियता बढ़ाई जा सकती है।

प्रश्न 5.7
विषमांगी उत्पेरण में अधिशोषण की क्या भूमिका है?
उत्तर:
यह सिद्धान्त अधिशोषण की भूमिका को स्पष्ट करता है। इस सिद्धान्त के अनुसार गैसीय प्रावस्था या वियलन में अभिकारक, ठोस उत्प्रेरक के पृष्ठ पर अधिशोषित हो जाते हैं। पृष्ठ पर अभिकारकों की सांद्रता में वृद्धि अभिक्रिया की दर को बढ़ा देती है। अधिशोषण एक ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया है; अतः अधिशोषण की ऊष्मा, अभिक्रिया की दर बढ़ाने में प्रयुक्त हो जाती है।

आधुनिक अधिशोषण सिद्धान्त के अनुसार उत्प्रेरण क्रिया उत्प्रेरक की सतह पर केन्द्रित होती है। इस क्रियाविधि में पाँच पद सम्मिलित होते हैं –

1. उत्प्रेरक की सतह पर अभिकारक का विसरण।
2. उत्प्रेरक की सतह पर अभिकारक अणुओं का अधिशोषण।
3. एक मध्यवर्ती निर्माण द्वारा उत्प्रेरक की सतह पर रासायनिक अभिक्रिया का होना।
4. उत्प्रेरक सतह से अभिक्रिया उत्पादों का विशेषण होने के बाद सतह का दोबारा अधिक अभिक्रिया होने के लिए उपलब्ध कराना।
5. अभिक्रिया उत्पादों का उत्प्रेरक की सतह से दूर विसरण।

उत्प्ररेक की सतह पर मुक्त संयोजकताएँ होती हैं। ये स्थूल के आन्तरिक भाग में नहीं होती हैं। यह संयोजकताएँ रासायनिक आकर्षण बलों के लिए स्थान उपलब्ध कराती हैं।

जब कोई गैस एक ऐसी सतह के सम्पर्क में आती है तो इसके अणु शिथिल रासायनिक संयोजन के कारण वहाँ बँध जाते हैं। यदि अलग प्रकार के अणु पास-पास अधिशोषित हो जाएं तो एक दूसरे से अभिक्रिया कर सकते हैं जिससे नए अणु बन जाते हैं। इस प्रकार बने अणु सतह को नए अभिकारक अणुओं के लिए छोड़ते हुए वाष्पीकृत हो जाते हैं।

चित्र-अभिकारी अणुओं का अधिशोषण, मध्यवर्ती का बनना एवं उत्पादों का विशोषण यह सिद्धान्त स्पष्ट करता है कि अभिक्रिया के अन्त में उत्प्रेरक का द्रव्यमान एवं रासायनिक संघटन अपरिवर्तित रहता है तथा यह काम मात्रा में भी किस प्रकार प्रभावी होता है।

प्रश्न 5.8
अधिशोषण हमेशा ऊष्माक्षेपी क्यों होता है?
उत्तर:
अधिशोषण होने पर पृष्ठ के अवशिष्ट बलों में सदैव कमी आती है अर्थात् पृष्ठ ऊर्जा में कमी आती है जो कि ऊष्मा के रूप में प्रकट होती है। अत: अधिशोषण सदैव एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रम होता है।

दूसरे शब्दों में, अधिशोषण का ∆H हमेशा ऋणात्मक होता है। जब एक गैस अधिशोषित होती है, तो इसके अणुओं का संचलन सीमित हो जाता है, इससे अधिशोषण के पश्चात् गैस की ऐन्ट्रॉपी घट जाती है। किसी प्रक्रम के स्वतः प्रवर्तित होने के लिए, ऊष्मागतिकीय आवश्यकता यह है कि स्थिर ताप एवं दाब पर ∆G ऋणात्मक होना चाहिए अर्थात् गिब्ज़ ऊर्जा में कमी होनी चाहिए।

समीकरण ∆G = ∆H – T∆S के आधार पर ∆G तभी ऋणात्मक हो सकता है जब ∆H का मान पर्याप्त ऋणात्मक हो, क्योंकि – T∆S का मान धनात्मक है। अतः अधिशोषण प्रक्रम में, जो कि स्वत: प्रवर्तित होता है, इन दोनों गुणकों का संयोजन ∆G को ऋणात्मक बनाता है। जैसे-जैसे अधिशोषण बढ़ता है, ∆H कम ऋणात्मक होता जाता है एवं अन्त में ∆H, T∆S के तुल्य हो जाता है एवं ∆ का मान शून्य हो जाता है। इस अवस्था पर साम्य स्थापित हो जाता है।

प्रश्न 5.9
कोलॉइडी विलयनों को परिक्षिप्त प्रावस्था एवं परिक्षेपण माध्यम की भौतिक अवस्थाओं के आधार पर कैसे वर्गीकृत किया जाता है?
उत्तर:
परिक्षिप्त प्रावस्था एवं परिक्षेपण माध्यम की भौतिक अवस्था के आधार पर वर्गीकरण:
परिक्षिप्त प्रावस्था तथा परिक्षेपण माध्यम की भौतिक अवस्थाओं के आधार पर आठ प्रकार के कोलॉइडी तन्त्र सम्भव हैं। एक गैस का दूसरी गैस के साथ मिश्रण समांगी होता है, अतः यह कोलॉइडी तन्त्र नहीं होता। विभिन्न प्रकार के कोलॉइडी के उदाहरण उनके विशिष्ट नामों सहित अग्रांकित सारणी में दिए गए है।

सारणी-कोलॉइडी तन्त्रों के प्रकार:

अनेक परिचित व्यावसायिक उत्पादन एवं प्राकृतिक वस्तुएँ कोलॉइड हैं। उदाहरणार्थ – फेंटी हुई क्रीम झाग है, जिसमें गैस, द्रव में परिक्षिप्त है। हवाई जहाजों के अपात्कालीन अवतारण (Emergency landing) के समय उपयोग किए जाने वाले अग्निशामक फोम भी कोलॉइडी होते हैं। अधिकांश जैविक तरल, जलीय सॉल (जल परिक्षिप्त ठोस) होते हैं। एक प्रारूपी कोशिका में उपस्थित प्रोटीन एवं न्यूक्लीक अम्ल कोलॉइड के आकार के कण होते हैं, जो आयनों एवं लघु अणुओं के जलीय विलयन में परिक्षिप्त होते हैं।

प्रश्न 5.10
ठोसों द्वारा गैसों के अधिशोषण पर दाब एवं ताप के प्रभाव की विवेचना कीजिए।
उत्तर:
अधिशोषण पर दाब का प्रभाव (Effect of pressure on adsorption):
स्थिर ताप पर किसी ठोस में किसी गैस के अधिशोषण का अंश दाब के साथ बढ़ता है। स्थिर ताप पर ठोस में गैस के अधिशोषण के अंश (\(\frac{x}{m}\)) तथा गैस के दाब (p) के मध्य खींचा गया ग्राफ अधिशोषण समतापी वक्र कहलाता है।

फ्रॉयन्डलिक समतापी वक्र (Freundlich Isotherm):

1. दाब की न्यूनतम परास में \(\frac{x}{m}\) आरोपित दाब के अनुक्रमानुपाती होता है।
\(\frac{x}{m}\) p’

2. दाब के उच्च परास में \(\frac{x}{m}\) आरोपित दाब पर निर्भर नहीं करता है।
\(\frac{x}{m}\) p⁰

3. दाब के माध्यमिक परास में \(\frac{x}{m}\) का मान दाब की भिन्नात्मक घात के समानुपाती होता है।
\(\frac{x}{m}\) P¹ⁿ
जहाँ \(\frac{1}{n}\) एक भिन्न है। इसका मान 0 से 1 के बीच हो सकता

अधिशोषण पर ताप का प्रभाव (Effect of temperature on adsorption):
अधिशोषण सामान्यतया ताप पर निर्भर होता है। अधिकांश अधिशोषण प्रक्रम ऊष्माक्षेपी होते हैं तथा इसलिए ताप बढ़ाने पर अधिशोषण घट जाता है। यद्यपि ऊष्माशोषी अधिशोषण प्रक्रमों में अधिशोषण ताप बढ़ने पर बढ़ जाता है।

प्रश्न 5.11
द्रवरागी एवं द्रवविरागी सॉल क्या होते हैं? प्रत्येक का एक-एक उदाहरण दीजिए। द्रवविरोधी सॉल आसानी से स्कन्दित क्यों हो जाते हैं?
उत्तर:
द्रवरागी सॉल:
द्रवरागी शब्द का अर्थ है द्रव को स्नेह करने वाला। गोंद, रबर आदि जैसे पदार्थों को उचित द्रव (परिक्षेपण माध्यम) में मिलाने पर सीधे ही प्राप्त होने वाले कोलॉइडी सॉल द्रवरागी कोलॉइड कहलाते हैं।

सॉल की एक महत्त्वपूर्ण विशेषता यह होती है कि यदि परिक्षेपण माध्यम को परिक्षिप्त प्रावस्था से अलग कर दिया जाए (माना वाष्पीकरण द्वारा) तो सॉल को केवल परिक्षेपण माध्यम के साथ मिश्रित करके पुन: प्राप्त किया जा सकता है। ऐसे सॉल को उत्क्रमणीय सॉल भी कहते हैं। इसके अतिरिक्त, ये सॉल पर्याप्त स्थायी होते हैं एवं इन्हें आसानी से स्कन्दित नहीं किया जा सकता है।

उदाहरण: गोंद जिलेटिन, स्टार्च, रबर आदि।

द्रवविरागी या द्रवविरोधी सॉल:
द्रवविरागी शब्द का अर्थ है द्रव से घृणा करने वाला। धातुएँ एवं उनके सल्फाइड आदि जैसे पदार्थ, केवल परिक्षेपण माध्यम में मिश्रित करने से कोलॉइडी सॉल नहीं बनाते। इनके कोलॉइडी सॉल केवल विशेष विधियों द्वारा ही बनाए जा सकते हैं। ऐसे सॉल को द्रवविरागी सॉल कहते हैं।

ऐसे सॉल को वैद्युत अपघट्य की थोड़ी सी मात्रा मिलाकर, गर्म करके या हिलाकर आसानी से अवक्षेपित (या स्कन्दित) किया जा सकता है इसलिए ये स्थायी नहीं होते। इसके अतिरिक्त एक बार अवक्षेपित होने के बाद ये केवल परिक्षेपण माध्यम के मिलाने पर मात्र से पुनः कोलॉइडी सॉल नहीं देते। अतः इनको अनुत्क्रमणीय सॉल भी कहते हैं। द्रवविरागी सॉल के परीक्षण के लिए स्थायी कारकों की आवश्यकता होती है।

उदाहरण:
गोल्ड, सिल्वर, Fe(OH)₃. AS₂O₃ आदि।

द्रवविरोधी सॉल का स्कन्दन (Coagulation of Lyophobic Sols) द्रवविरोधी सॉल का स्थायित्व केवल कोलॉइडी कणों पर आवेश की उपस्थिति के कारण होता है। यदि किसी प्रकार आवेश हटा दिया जाए तो कण एक-दूसरे के समीप आकर पुंजित हो जाएँगे और ये स्कन्दित होकर नीचे बैठ जाएँगे। द्रवरागी सॉल का स्थायित्व कोलॉइड कणों के आवेश के साथ-साथ उनके विलायकयोजन के कारण होता है। इन दोनों कारकों को हटाने से इन्हें स्कन्दित किया जा सकता है। अतः द्रवविरोधी सॉल आसानी से स्कन्दित हो जाते हैं।

प्रश्न 5.12
बहुअणुक एवं वृहदाणुक कोलॉइड में क्या अन्तर है? प्रत्येक का एक-एक उदाहरण दीजिए। सहचारी कोलॉइड इन दोनों प्रकार के कोलॉइडों से कैसे भिन्न हैं?
उत्तर:
बहुअणुक तथा वृहदाणुक कोलॉइड में अन्तर बहुअणुक कोलॉइड:
विलीन करने पर किसी पदार्थ के बहुत से परमाणु या लघु अणु एकत्रित होकर पुंज जैसी ऐसी स्पीशीज बनाते हैं जिनका आकार (साइज) कोलॉइडी सीमा (व्यास < 1nm) में होता है। इस प्रकार प्राप्त स्पीशीज बहुअणुक कोलॉइड कहलाती हैं।

उदाहरण:
एक गोल्ड सॉल में अनेक परमाणु युक्त भिन्न-भिन्न आकारों के कण हो सकते हैं। सल्फर सॉल में एक हज़ार या उससे भी अधिक S सल्फर अणु वाले कण उपस्थित रहते हैं।

वृहदाणुक कोलॉइड:
वृहदाणुक उचित विलायकों में ऐसे विलयन बनाते हैं जिनमें वृहदाणुओं का आकार कोलॉइडी सीमा में होता है, ऐसे निकाय वृहदाणुक कोलॉइड कहलाते हैं।

प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले वृहदाण्विक कोलॉइडों के उदाहरण हैं-स्टार्च, सेलुलोस प्रोटीन और इन्जाइम एवं मानव निर्मित वृहदाणु हैं-पॉलीथीन, नायलोन, पॉल स्टायरीन, संश्लेषित रबर आदि। सहचारी कोलॉइड एवं बहुअणुक तथा वृहदाणुक कोलॉइडों में अन्तर – बहुअणुक कोलॉइड सरल अणुओं; जैसे-S8 की अत्यधिक संख्या के पुन्जित होने पर बनते हैं। वृहदाणुक कोलॉइड अपने अणुओं के वृहद आकार के कारण कोलॉइडी सीमा में होता है; जैसे-स्टार्च।

कुद पदार्थ ऐसे होते हैं जो कम सान्द्रताओं पर सामान्य प्रबल विद्युतअपघट्य के समान व्यवहार करते हैं परन्तु उच्च सान्द्रताओं पर कणों का पुंज बनने के कारण कोलॉइड के समान व्यवहार करते हैं। इस प्रकार पुंजित कण मिसेल कहलाते हैं। ये सहचारी कोलॉइड भी कहलाते हैं। मिसेल केवल एक निश्चित ताप से अधिक ताप पर बनते हैं जिसे क्राफ्ट ताप कहते हैं, एवं सान्द्रता एक निश्चित सान्द्रता से अधिक होती है, जिसे क्रान्तिक मिसेल सान्द्रता (CMC) कहते हैं।

तनु करने पर ये कोलॉइड पुनः अलग-अलग आयनों में टूट जाते हैं। पृष्ठ सक्रिय अभिकर्मक जैसे साबुन एवं संश्लेषित परिमार्जक इसी वर्ग में आते हैं। साबुनों के लिए CMC का मान 10^-4 से 10^-3 mol L^-1 होता है। इन कोलॉइडों में द्रवविरागी एवं द्रवरागी दोनों ही भाग होते हैं। मिसेल में 100 या उससे अधिक अणु हो सकते हैं।

प्रश्न 5.13
एन्जाइम क्या होते हैं? एन्जाइम उत्प्रेरण की क्रिया विधि को संक्षेप में लिखिए।
उत्तर:
एन्जाइम (Enzyme):
एन्जाइम जटिल नाइट्रोजनी कार्बनिक यौगिक होते हैं जो जीवित पौधों एवं जन्तुओं द्वारा उत्पन्न किए जाते हैं। वास्तविक रूप से ये उच्च आण्विक द्रव्यमान वाले प्रोटीन झुण हैं, जो जल में कोलॉइडी विलयन बनाते हैं। ये बहुत प्रभावी उत्प्रेरक होते हैं जो अनेक विशेष रूप से प्राकृतिक प्रक्रमों से सम्बद्ध अभिक्रियाओं को प्रेरित करते हैं। इन्वर्टेज, जाइमेज, डायस्टेन, माल्टेज एन्जाइमों के कुछ विशिष्ट उदाहरण हैं।

एन्जाइम उत्प्रेरण की क्रियाविधि:
एन्जाइम के कोलॉइडी कणों की सतहों पर बहुत सारे कोटर होते हैं। ये कोटर अभिलक्षणिक आकृति के होते हैं तथा इनमें सक्रिय समूह जैसे – NH₂, – COOH – SH, – OH आदि होते हैं। वास्तव में यह स्तर पर उपस्थित सक्रिय केन्द्र (active centres) होते हैं। अभिकारक के अणु जिनकी परिपूरक आकृति होती है, इन कोटरों में एक ताले में चाबी के समान फिट हो जाते हैं। सक्रिय समूहों की उपस्थिति के कारण एक सक्रियित संकुल बनता है जो विघटित होकर उत्पाद देता है।

चित्र-एन्जाइम उत्प्रेरित अभिक्रियाओं की क्रियाविधि इस प्रकार, एन्जाइम उत्प्रेरित अभिक्रियाओं का दो पदों में सम्पन्न होना माना जा सकता है।
E + S R [E – S] → E + P

पद 1:
सक्रियित संकुलन बनाने के लिए एन्जाइम का सबस्ट्रेट से आबन्ध।
E + S → ES

पद 2:
उत्पाद बनाने के लिए सक्रियित संकुल का विघटन
E – S → E + P

प्रश्न 5.14
कोलॉइडों को निम्न आधार पर कैसे वर्गीकृत किया गया है:
(क) घटकों की भौतिक अवस्था।
(ख) परिक्षेपण माध्यम की प्रकृति।
(ग) परिक्षिप्त प्रावस्था एवं परिक्षेपण माध्यम के मध्य अन्योन्यक्रिया।
उत्तर:
(क) घटकों की भौतिक अवस्था:
इसके लिए उपर्युक्त प्रश्न देखें।

(ख) परिक्षेपण माध्यम की प्रकृति:
यदि परिक्षेपण माध्यम जल है तो इन्हें एक्वासॉल या हाइड्रासॉल कहते हैं। यदि परिक्षेपण माध्यम ऐल्कोहॉल है, तो ये ऐल्कोसॉल कहलाते हैं। परिक्षेपण माध्यम बेन्जीन होने से बेन्जोसॉल कहलाते हैं तथा परिक्षेपण माध्यम वायु होने पर ये ऐरोसॉल कहलाते हैं।

(ग) परिक्षिप्त प्रावस्था एवं परिक्षेपण माध्यम के मध्य अन्योन्यक्रिया:
परिक्षिप्त प्रावस्था एवं परिक्षेपण माध्यम के मध्य अन्योन्यक्रिया के आधार पर कोलॉइडी सॉल को दो वर्गों में विभाजित किया जा सकता है-द्रवरागी (विलायक को आकर्षित करने वाले) एवं द्रवविरागी (विलायक को प्रतिकर्षित करने वाले)। यदि परिक्षेपण माध्यम जल हो तो इन्हें क्रमश: जलरागी एवं जलविरागी कहा जाता है।

प्रश्न 5.15
निम्नलिखित परिस्थितियों में क्या प्रेक्षण होंगे:

1. जब प्रकाश किरण पुंज कोलॉइडी सॉल में से गमन करता है।
2. जलयोजित फेरिक ऑक्साइड सॉल में NaCl विद्युत अपघट्य मिलाया जाता है।
3. कोलॉइडी सॉल में से विद्युतधारा प्रवाहित की जाती है।

उत्तर:

1. जब प्रकाश किरण पुंज कोलॉइडी सॉल में से गमन करता है तो टिण्डल प्रभाव के कारण कोलॉइडी कणों द्वारा प्रकाश का प्रकीर्णन हो जाता है तथा प्रकाश का मार्ग प्रदीप्त हो जाता है।
2. जब जलयोजित फेरिक ऑक्साइड सॉल में NaCl विद्युत अपघट्य मिलाया जाता है तो फेरिक ऑक्साइड के धनावेशित कोलॉइडी कण NaCl द्वारा प्रदत्त ऋणावेशित Cl^– आयनों द्वारा स्कन्दित हो जाते हैं।
3. जब कोलॉइडी सॉल में से विद्युतधारा प्रवाहित की जाती है तो, कोलॉइडी कण विपरीत आवेशित इलेक्ट्रॉड की ओर गति करने से ये अपना आवेश खोकर स्कन्दित हो जाते हैं।

प्रश्न 5.16
इमल्शन क्या हैं? इनके विभिन्न प्रकार क्या हैं? प्रत्येक प्रकार का उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
इमल्शन (पायस):
ये द्रव द्रव कोलॉइड निकाय हैं अर्थात् उनमें सूक्ष्म विभाजित द्रव की बूंदों का दूसरे द्रव में परिक्षेपण होता है। जब दो अमिश्रणीय या आंशिक मिश्रणीय द्रवों के मिश्रण को हिलाया जाता है, तो एक द्रव में दूसरे द्रव का अपरिष्कृत परिक्षेपण प्राप्त होता है, जिसे इमल्शन (पायस) कहते हैं। सामान्यतया दो द्रवों में से एक जल होता है। इमल्शन दो प्रकार के होते हैं:

1. तेल का जल में परिक्षेपण (o/w प्रकार)
2. जल का तेल में परिक्षेपण (w/o प्रकार)

प्रथम निकाय में जल परिक्षेपण माध्यम की भांति कार्य करता है। इस प्रकार के इमल्शन के उदाहरण हैं-दूध एवं वैनीशिंग क्रम। दूध में, द्रव वसा जल में परिक्षिप्त होती है। दूसरे निकाय में, तेल परिक्षेपण माध्यम का कार्य करता है। इस प्रकार के सामान्य उदाहरण हैं-मक्खन एवं क्रीम।

प्रश्न 5.17
पायसीकर्मक पायस को स्थायित्व कैसे देते हैं ? दो पायसीकर्मकों के नाम लिखिए।
उत्तर:
अध्यापक की सहायता से करें।

प्रश्न 5.18
“साबुन की क्रिया पायसीकरण एवं मिसेल बनने के कारण होती है,” इस पर टिप्पणी लिखिए।
उत्तर:
यह सत्य है कि साबुन की क्रिया पायसीकरण एवं मिसेल बनने के कारण होती है। इसे समझने के लिए हम साबुन के विलयन का उदाहरण लेते हैं। पानी में घुलनशील साबुन उच्च वसा अम्लों के सोडियम अथवा पोटैशियम लवण होते हैं जिन्हें RCOO^– M⁺ द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। उदाहरणार्थ, सोडियम स्टिऐरेट, जो साबुन का एक प्रमुख घटक है, जल मे विलीन करने पर C₁₇H₃₅COO^– M⁺ एवं Na⁺ आयनों में विघटित हो जाता है।

किन्तु C₁₇H₃₅COO^– आयन के दो भाग होते हैं – एक लम्बी हाइड्रोकार्बन श्रृंखला (जिसे ‘अध्रुवीय पुच्छ’ भी कहते हैं), जो जलविरागी (जल प्रतिकर्षी) होती है तथा ध्रुवीय समूह COO^– (जिसे ‘ध्रुवीय आयनिक शीर्ष’ भी कहते हैं) जो जलरागी (जल को स्नेह करने वाला) होता है।

C₁₇H₃₅COO^– आयन पृष्ठ पर इस प्रकार उपस्थित रहते हैं कि उनका COO^– समूह जल में तथा हाइड्रोकार्बन श्रृंखला C₇H₃₅, पृष्ठ से दूर रहती है।

परन्तु क्रान्तिक मिसेल सान्द्रता पर ऋणायन विलयन के स्थूल में खिंच आते हैं एवं गोलीय आकार में इस प्रकार एकत्रित हो जाते हैं कि इनकी हाइड्रोकार्बन श्रृंखलाएँ गोले के केन्द्र की ओर इंगित होती हैं तथा COO^– भाग गोले के पृष्ठ पर रहता है। इस प्रकार बना पुंज आयनिक मिसेल (Ionic Micelle) कहलाता है। इन मिसेलों में इस प्रकार के 100 तक आयन हो सकते हैं।

चित्र – स्टिऐरेट आयन के जलरागी एवं जलविरागी भाग

इस प्रकार अपमार्जकों जैसे सोडियम सल्फेट, CH₃ (CH₂)₁₁ SO₄^– Na⁺ में लम्बी हाइड्रोकार्बन श्रृंखला सहित – SO₄^– ध्रुवीय समूह है, अत: मिसेल बनने की क्रियाविधि साबुनों वे समान ही है।

चित्र – (क) साबुन की निम्न सान्द्रता पर, जल के पृष्ठ पर स्टिऐरेट आयनों की व्यवस्था
(ख) साबुन की क्रान्तिक मिसेल सान्द्रता पर जल के आन्तरिक स्थूल में स्टिऐरेट आयनों की व्यवस्था (आयनिक मिसेल)।

चित्र – (क) कपड़े पर ग्रीस।
(ख) ग्रीस बूंदों के चारों ओर व्यवस्थित स्टिऐरेट आयन।
(ग) स्टिऐरेट आयनों द्वारा घिरी ग्रीस की बूंदें (बनी हुई मिसेल)

साबुन की शोधन-क्रिया इस तथ्य पर आधारित है कि साबुन के अणु तेल की बूंदों के चारों ओर इस प्रकार से मिसेल बनाते हैं कि स्टिऐरेट आयन का जलविरागी भाग बूंदों के अन्दर होता है तथा जलरागी भाग चिकनाई की बूंदों के बाहर काँटों की तरह निकलता रहता है।

चूंकि ध्रुवीय समूह जल से अन्योन्यक्रिया कर सकते हैं, अत: स्टिऐरेट आयनों से घिरी हुई तेल की बूंदें जल में खिंच जाती हैं एवं गन्दी सतह से हट जाती हैं। इस प्रकार साबुन तेलों तथा वसाओं का पायसीकरण (Emulsification) करके धुलाई में सहायता करता है। छोटी गोलियों के चारों ओर का ऋण आवेशित आवरण उन्हें एक साथ आकर पुंज बनाने से रोकता है।

प्रश्न 5.19
विषमांगी उत्प्रेरण के चार उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
विषमांगी उत्प्रेरण के चार उदाहरण निम्नलिखित है –
1. हेबर प्रक्रम में सूक्ष्म विभाजित लोहे की उपस्थिति में अमोनिया बनने में डाइनाइट्रोजन एवं डाइहाइड्रोजन के मध्य संयोजन:

यहाँ अभिकारक गैसीय प्रावस्था में हैं जबकि उत्प्रेरक ठोस प्रावस्था में है।

2. ओस्टवाल्ड प्रक्रम में, प्लेटिनम गेज की उपस्थिति में, अमनोनिया का नाइट्रिक ऑक्साइड में ऑक्सीकरण –

3. Pt की उपस्थिति में सल्फर डाइऑक्साइड का सल्फर ट्राइऑक्साइड में ऑसीकरण –

यहाँ अभिकारक गैसीय प्रावस्था में हैं जबकि उत्प्रेरक ठोस अवस्था में हैं।

4. सूक्ष्म विभाजित निकैल उत्प्रेरक की उपस्थिति में वनस्पति तेलों का हाइड्रोजनीकरण –

यहाँ अभिकारकों में से एक द्रव प्रावस्था में है जबकि दूसरा गैसीय प्रावस्था में है और उत्प्रेरक ठोस प्रावस्था में है।

प्रश्न 5.20
उत्प्रेरक की सक्रियता एवं वरणक्षमता का क्या अर्थ है?
उत्तर:
उत्प्रेरक की सक्रियता-उत्प्रेरक की किसी अभिक्रिया के वेग को बढ़ाने की क्षमता, उत्प्रेरकीय सक्रियता कहलाती है।
उदाहरणार्थ –
H₂(g) + \(\frac{1}{2}\)O₂(g) → कोई अभिक्रिया नहीं
H₂(g) + \(\frac{1}{2}\)O₂(g) + [Pt] → H₂O(l) + [Pt] [विस्फोट के साथ तीव्र अभिक्रिया होती है।]

बहुत सीमा तक एक उत्प्रेरक की सक्रियता रसोवशोषण की प्रबलता पर निर्भर करती है। सक्रिय होने के लिए अभिकारक, उत्प्रेरक पर पर्याप्त प्रबलता से अधिशोषित होने चाहिएँ। यद्यपि वे इतनी प्रबलता से अधिशोषित नहीं होने चाहिएँ कि वे गतिहीन हो जाएँ एवं अन्य अभिकारकों के लिए उत्प्रेरक की सतह पर कोई स्थान रिक्त न रहे।

उत्प्रेरक की वरणक्षमता:
किसी उत्प्रेरक की वरणात्मकता उसकी किसी अभिक्रिया को दिशा देकर एक विशेष उत्पाद बनाने की क्षमता है। उदाहरणार्थ – H₂ एवं CO से प्रारम्भ करके एवं भिन्न उत्प्रेरकों के प्रयोग से हम भिन्न-भिन्न उत्पाद प्राप्त कर सकते हैं।

इसी प्रकार एथेनॉल का विहाइड्रोजनीकरण तथा निर्जलीकरण दोनों सम्भव हैं। परन्तु उचित उत्प्रेरक की उपस्थिति में केवल एक अभिक्रिया ही होती है।

अतः यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि, उत्प्रेरक के कार्य की प्रकृति अत्यधिक विशिष्ट होती है, अर्थात् कोई पदार्थ एक विशेष अभिक्रिया के लिए ही उत्प्रेरक हो सकता है, सभी अभिक्रियाओं के लिए नहीं। इसका अर्थ यह है कि एक पदार्थ एक अभिक्रिया में उत्प्रेरक का कार्य करता है, अन्य अभिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने में असमर्थ हो सकता है।\

प्रश्न 5.21
जिओलाइटों द्वारा उत्प्रेरण के कुछ लक्षणों का वर्णन कीजिए।
उत्तर:
जिओलाइटों द्वारा उत्प्रेरण के लक्षण (Features of Catalysis by Zeolites):

1. जिओलाइट जलयोजित ऐलमिनो-सिलिकेट होते हैं, जिनकी त्रिविमीय नेटवर्क संरचना होती है तथा इनके सरन्ध्रों में जल-अणु निहित होते हैं।

2. जिओलाइटों को उत्प्रेरक के रूप में प्रयुक्त करने के लिए, इन्हें गर्म किया जाता है, जिससे सरन्ध्र उपस्थित जलयोजन का जल निकल जाता है तथा सरन्ध्र रिक्त हो जाते हैं।

3. सरन्ध्रों का आकार 260 से 740 pm के मध्य होता है; अतः केवल वे अणु ही इन सरन्ध्रों अधिशोषित हो पाते हैं जिनका आकार सरन्ध्रों में प्रवेश करने हेतु पर्याप्त रूप से कम होता है। इसीलिए आण्विक जाल (molecular sieves) या आकृति वरणात्मक उत्प्रेरक (Shape selective catalyst) की भाँति कार्य करते हैं।

4. जिओलाइट पेट्रोरसायन उद्योग में हाइड्रोकार्बनों के भंजन एवं समावयवन में उत्प्रेरक के रूप में व्यापक रूप में प्रयुक्त किए जा रहे हैं। ZSM-6 पेट्रोलियम उद्योग में प्रयुक्त होने वाला एक महत्त्वपूर्ण जिओलाइट उत्प्रेरक है। यह ऐल्कोहॉल का निर्जीलकरण करके हाइड्रोकार्बनों का मिश्रण बनता है और उसे सीधे ही गैसोलीन (पेट्रोल) में परिवर्तित कर देता है।

जहाँ x, 5 से 10 के मध्य परिवर्तित होता है। ZSM – 5 का falfalfa 778 “Zeolite Sieve of Molecular Porosity – 5″ हैं।

प्रश्न 5.22
आकृति वरणात्मक उत्प्रेरण क्या है?
उत्तरः
आकृति वरणात्मक उत्प्रेरण:
वह उत्प्रेरकी अभिक्रिया जो उत्प्रेरक की रंध्र संरचना एवं अभिकारक एवं उत्पाद अणुओं के आकार पर निर्भर करती है, आकार वरणात्मक उत्प्रेरक कहलाती है। एक आकृति वरणात्मक उत्प्रेरक में विभिन्न संरचना तथा आकार के सक्रिय स्थलों की बहुतायत संख्या होती है।

मधु-छत्तों जैसी संरचना के कारण जिओलाइट अच्छे आकृति-वरणात्मक उत्प्रेरक हैं। ये सिलिकेटस के त्रिविमीय नेटवर्क वाले सूक्ष्मरंध्री ऐलुमिनो सिलीकेट होते हैं, जिनमें कुछ सिलिकन परमाणु ऐलुमिनियम के परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित होकर Al – O – Si ढाँचा बनाते हैं।

जिओलाइट के क्रिस्टल में सरन्ध्र आकार सामान्यतया 260 pm से 740 pm के मध्य होता है। ज़िओलाइट में होने वाली अभिक्रियाएँ अभिकारक तथा उत्पाद अणुओं के आकार एवं आकृति के साथ-साथ ज़िओलाइटों के सरन्ध्रों एवं कोटरों (Cavities) पर निर्भर करती हैं।

यदि अभिकारक अणुओं का आकार बहुत बड़ा होगा तो वे ज़िओलाइट के सरन्ध्रों में व्यवस्थित नहीं हो पाएँगें तथा अभिक्रिया नहीं होगी। दूसरी ओर यदि अभिकारक अणु अत्यन्त छोटे होंगे तो ये उत्प्रेरक के सन्ध्रों से फिसल जाएँगे तता कोई अन्योन्यक्रिया नहीं होगी। ZSM – 5 पेट्रोलियम उद्योग में प्रयुक्त होने वाला एक महत्त्वपूर्ण जिओलाइट उत्प्रेरक है। यह ऐल्कोहॉल का निर्जलीकरण करके हाइड्रोकार्बनों का मिश्रण बनता है और उन्हें सीधे ही गैसोलीन पेट्रोल में परिवर्तित कर देता है।

प्रश्न 5.23
निम्नलिखित पदों (शब्दों) को समझाइए –

1. विद्युत कण-संचलन
2. स्कन्दन
3. अपोहन
4. टिण्डल प्रभाव।

उत्तर:
1. विद्युत कण-संचलन (Elec – trophoresis):
कोलॉडडी कणों पर धनात्मक या ऋणात्मक आवेश होता है, जिससे ये कण विद्युत प्रभाव क्षेत्र में विपरीत आवेशित इलेक्ट्रोड की ओर अभिगमन करते हैं। विद्युत क्षेत्र में कोलॉइडी कणों के विपरीत आवेशित इलेक्ट्रोड की ओर अभिगमन (migration) की घटना को विद्युत कण-संचलन कहते हैं।

कोलॉइडी कणों की कैथोड की ओर की गति को धन कण-संचलन (cataphoresis) तथा ऐनोड की ओर की गति को ऋण कण संचलन (anaphoresis) कहते हैं; जैसे-फेरिक हाइड्रॉक्साइड सॉल के कोलॉइडी कण धनावेशित होते हैं और ये ग्रेड की ओर गति करते हैं।

चित्र – विद्युत-कण संचालन
इसकी सहायता से कोलॉइडी विलयनों में कोलॉइडी कणों पर का अध्ययन किया जाता है।

2. स्कन्दन (Coagulation):
किसी कोलॉइडी विलयन अर्थात् सॉल को स्थायी बनाने के लिए अल्प-मात्रा में विद्युतअपघट्य मिलाना आवश्यक होता है, परन्तु विद्युत-अपघट्य की अधिक मात्रा कोलॉइडी विलयन का अवक्षेपण कर देती है। कोलॉइड विलयनों को विद्युत- अपघट्य के विलयनों द्वारा अवक्षेपित करने की क्रिया को स्कन्दन कहते हैं।

इस क्रिया में कोलॉइडी कणों की सतह पर विद्युत-अपघट्य से उनकी प्रकृति के विपरीत आवेशित आयन अधिशोषित हो जाता है जिससे उनका आकार बढ़ जाता है, फलस्वरूप वे अवक्षेपित (स्कन्दित) हो जाते हैं; जैसे – As₂S₃ सॉल में विद्युत-अपघट्य BaCl₂ डालने पर, As₂S₃ स्कन्दित (अपेक्षित) हो जाता है; क्योंकि विद्युत-अपघट्य (BaCl₂ ⇄ Ba²⁺+ + 2Cl^–) के Ba²⁺ आयन As₂S₃ के ऋणात्मक आवेश को उदासीन कर देता है, फलस्वरूप उनका आकार बढ़ जाता है और वह आपेक्षित हो जाता है।

3. अपोहन (Dialysis):
यह विधि इस तथ्य आधारित है कि घुलित पदार्थों के अणु व आयन चर्म-पत्र झिल्ली (parchment paper) में से सरलतापूर्वक विसरित हो जाते हैं, जबकि कोलॉइडी कण में से विसरित नहीं हो पाते या कठिनाई से विसरित हो जाते हैं। चर्म-पत्र झिल्ली द्वारा कोलॉइडी विलयन में घुलित पदार्थों को पृथक् करने की विधि को अपोहन (dialysis) कहते हैं।

चर्म-पत्र झिल्ली से बनी एक थैली या किसी बेलनाकार पात्र, जिसे अपोहक (dialyser) कहते हैं, कोलॉइडी विलयन भरकर उसे बहते हुए जल में निलम्बित करते हैं।

कोलॉइडी विलयन में उपस्थित घुलित पदार्थ के कण झिल्ली में से होकर बहते हुए जल के साथ बाहर निकल जाते हैं। कुछ दिनों में शुद्ध कोलॉइडी विलयन प्राप्त हो जाता है। अपोहन की दर को बढ़ाने के लिए विद्युत क्षेत्र भी प्रयुक्त किया जाता है जिसे विद्युत-अपोहन (electrodialysis) कहते हैं। अत: कोलॉइडी विलयनों के शोधन हेतु अपोहन विधि से प्रयुक्त करते हैं।

चित्र – अपोहन

4. टिण्डन प्रभाव (Tyndall effect):
जिस प्रकार अँधेरे कमरे में प्रकाश की किरण में धूल के कण चमकते हुए दिखाई पड़ते हैं, उसी प्रकार लेन्सों से केन्द्रित प्रकाश को कोलॉइडी विलयन में डालकर समकोण दिशा में रखे एक सूक्ष्मदर्शी से देखने पर कोलॉइडी कण अँधेरे में घूमते हुए दिखाई देते हैं। इस घटना के आधार पर वैज्ञानिक टिण्डल ने कोलॉइडी

विलयनों में एक प्रभाव का अध्ययन किया जिसे टिण्डन प्रभाव कहा गया; अतः कोलॉइडी कणों द्वारा प्रकाश के प्रकीर्णन (scattering of light) के कारण टिण्डल प्रभाव होता है।

कोलॉइडी कणों का आकार प्रकाश की तरंगदैर्घ्य (wavelength of light) से कम होता है; अतः प्रकाश की किरणों के कोलॉइडी कणों पर पड़ने पर कण प्रकाश की ऊर्जा का अवशोषण करके स्वयं आत्मदीप्त (self-illuminated) हो जाते हैं। अवशोषित ऊर्जा के पुनः छोटी तरंगों के प्रकाश के रूप में प्रकीर्णित होने से नीले रंग का एक शंकु दिखता है, जिसे टिण्डल शंकु (Tyndall cone) कहते हैं और यह टिण्डल घटना कहलाती है।

प्रश्न 5.24
इमल्शनों (पायस) के चार उपयोग लिखिए।
उत्तर:
इमल्शनों (पायस) के चार उपयोग –

1. सल्फाइड अयस्क का फेन प्लवन प्रक्रम द्वारा सान्द्रण इमल्सीफिकेशन पर आधारित होता है।
2. दूध-जल में वसा का इमल्शन होता है।
3. साबुन तथा डिटर्जेन्ट की शोधन क्रिया गन्दगी तथा साबुन के विलयन के मध्य इमल्शन पर आधारित है।
4. विभिन्न सौन्दर्य प्रसाधन; जैसे – क्रीम, शैम्पू आदि अनेक औषधियाँ तथा लेप आदि इमल्शन हैं जो कि इमल्शन के रूप में अधिक प्रभावी होते हैं।

प्रश्न 5.25
मिसेल क्या है? मिसेल निकाय का एक उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
मिसेल (Micelles):
कुछ पदार्थ ऐसे होते हैं, जो कम सान्द्रताओं पर सामान्य प्रबल वैद्युत-अपघट्यों के समान व्यवहार करते हैं परन्तु उच्च सान्द्रताओं पर कणों का पुन्ज बनने के कारण कोलॉइड के समान व्यवहार करते हैं। इस प्रकार के पुन्जित कण मिसेल कहलाते हैं। मिसेल को सहचारी कोलॉइड भी कहते हैं। जल में साबुन का सान्द्र विलयन एक मिसेल निकाय है।

प्रश्न 5.26
निम्नलिखित पदों को उदाहरण सहित समझाइए:

1. ऐल्कोसॉल
2. ऐरीसॉल
3. हाइड्रोसॉल।

उत्तर:

1. ऐल्कोसॉल: वे कोलॉइड जिसमें परिक्षेपण माध्यम ऐल्कोहॉल हो, ऐल्कोसॉल कहलाता है। उदाहरणएथिल ऐल्कोहॉल में सेलुलोस नाइट्रेट का कोलॉइडी सॉल (कोलोडियन)।
2. ऐरोसॉल: वे कोलॉइड जिसमें परिक्षेपण मध्यम वायु या गैस हो, ऐरोसॉल कहलाता है। उदाहरण-कोहरा।
3. हाइड्रोसॉल: वह कोलॉइड जिसमें परिक्षेपण माध्यम जल हो हाइड्रोसॉल कहलाता है। उदाहरण-स्टार्च सॉल।

प्रश्न 5.27
“कोलॉइड एक पदार्थ नहीं, पदार्थ की एक अवस्था है।” इस कथन पर टिप्पणी कीजिए।
उत्तर:
कुछ निश्चित परिस्थितियों के अन्तर्गत एक पदार्थ कोलॉइड के रूप में पाया जाता है तथा वही पदार्थ अन्य निश्चित परिस्थितियों के अन्तर्गत क्रिस्टलीय रूप में भी पाया जा सकता है। जैसे – जल में NaCl क्रिस्टल की भांति व्यवहार करता है तथा बेन्जीन में, यह कोलॉइड की भांति व्यवहार करता है। अतः दिया गया कथन सत्य है।

Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 7 p-ब्लॉक के तत्त्व Textbook Questions and Answers, Additional Important Questions, Notes.

BSEB Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 7 p-ब्लॉक के तत्त्व

Bihar Board Class 12 Chemistry p-ब्लॉक के तत्त्व Text Book Questions and Answers

पाठ्यनिहित प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 7.1
P, As, Sb तथा Bi ट्राइहैलाइडों से पेन्टाहैलाइड अधिक सह-संयोजी क्यों होते हैं?
उत्तर:
चूँकि पेन्टाहैलाइडों में केन्द्रीय परमाणु +5 ऑक्सीकरण अवस्था में होता है, जबकि ट्राइहैलाइडों में यह +3 ऑक्सीकरण अवस्था में होता है; अत: ट्राइहैलाइडों से पेन्टहैलाइड अधिक सहसंयोजी होते हैं।

प्रश्न 7.2
वर्ग 15 के तत्त्वों के हाइड्राइडों में BiHg सबसे प्रबल अपचायक क्यों है?
उत्तर:
वर्ग 15 के तत्त्वों के हाइड्राइडों में BiH₃ के प्रबल अपचायक है क्योंकि इस वर्ग के हाइड्राइडों में BiH₃ सबसे कम स्थायी होता है।

प्रश्न 7.3
N₂ कमरे के ताप पर कम क्रियाशील क्यों है?
उत्तर:
चूँकि प्रबल pπ – pπ अतिव्यापन के फलस्वरूप बनता है, अत: N₂ कमरे के ताप पर कम क्रियाशील है।

प्रश्न 7.4
अमोनिया की लब्धि को बढ़ाने के लिए आवश्यक स्थितियों का वर्णन कीजिए।
उत्तर:
इसकी लब्धि बढ़ाने के लिए, ला-शातेलिए सिद्धान्त के अनुसार, आवश्यक स्थितियाँ निम्न प्रकार हैं –

1. तापमान = 700 K,
2. 200 × 10⁵ Pa (लगभग 200 वायुमण्डलीय उच्च दाब)
3. K₂O तथा Al₂O₃ मिश्रित आयरन ऑक्साइड उत्प्रेरक हैं।

प्रश्न 7.5
Cu²⁺ विलयन के साथ अमोनिया कैसे क्रिया करती है?
उत्तर:
Cu²⁺ आयन अमोनिया से क्रिया करके गहरे नीले रंग का संकुचन बनाता है।

प्रश्न 7.6
N₂O₅ में नाइट्रोजन की सहसंयोजकता क्या है?
उत्तर:
N²O⁵ में, प्रत्येक नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों के चार सहभाजित युग्म हैं जैसा कि निम्न चित्र में दर्शाया गया हैं:

अत: N₂O₅ में N की संयोजकता 4 है।

प्रश्न 7.7
PH₃ से PH⁺₄ का आबन्ध कोण अधिक है। क्यों?
उत्तर:
PH₃ से आबन्धित इलेक्ट्रॉन युग्म तथा P – H बन्ध युग्म के बीच प्रतिकर्षण बल के कारण H – P – H कोण कम हो जाता है जबकि PH⁺₄ में आबन्धित इलेक्ट्रॉन युग्म H⁺ के साथ बन्ध बनाने में भाग लेता है। इस के कारण चारों P – H बन्ध तुल्य हो जाते हैं। चूँकि PH⁺₄ अणुओं में sp³ संकरित हैं, अतः इसकी आकृति चतुष्फलकीय होती है तथा H – P – H कोण 1099.5° होता है, अत: PH₃ से PH⁺₄ का आबन्ध कोण अधिक होता है।

प्रश्न 7.8
क्या होता है जब श्वेत फॉस्फोरस को CO₂ के अक्रिय वातावरण में सान्द्र कॉस्टिक सोडा विलयन के साथ गर्म करते हैं?
उत्तर:
श्वेत फॉस्फोरस को CO₂ के अक्रिय वातावरण में सान्द्र कॉस्टिक सोडा विलयन के साथ गर्म करने पर फॉस्फीन बनती है।

प्रश्न 7.9
क्या होता है जब PCl₅ को गर्म करते हैं?
उत्तर:
गर्म करने पर यह ऊर्ध्वपातित होता है परन्तु अधिक गर्म करने पर वियोजित हो फॉस्फोरस ट्राइ क्लोराइड तथा क्लोरीन बनाते हैं।

प्रश्न 7.10
PCl₅ की भारी पानी में जल अपघटन अभिक्रिया का संतुलित समीकरण लिखिए।
उत्तर:
फॉस्फोरस ऑक्सी-क्लोराइड तथा ड्यूटेरियम क्लोराइड बनते हैं।

प्रश्न 7.11
H₃PO₄ की क्षारकता क्या है?
उत्तर:
चूंकि H₃PO₄ अणु में तीन -OH समूह उपस्थित होते हैं, अत: इसकी क्षारकता 3 है।

प्रश्न 7.12
क्या होता है जब H₃PO₄ को गर्म करते हैं।
उत्तर:
H₃PO₄ के गर्म करने पर असमानुपातित होकर फॉस्फोरिक अम्ल तथा फॉस्फीन बनते हैं।

प्रश्न 7.13
सल्फर के महत्त्वपूर्ण स्रोतों को सूचीबद्ध कीजिए।
उत्तर:
संयुक्त अवस्था में सल्फर निम्नलिखित में मिलती हैं –

1. सल्फाइड, जैसे:
जिंक ब्लैंड (ZnS), गैलेना (PbS), कॉपर पाइराइटीज (CuFeS₂)

2. सल्फेट, जैसे:
जिप्सम (CaSO₄.2H₂O), बेराइटस (BaSO₄) तथा एप्सम लवण (MgSO₄.7H₂O)

प्रश्न 7.14
वर्ग 16 तत्त्वों के हाइड्राइडों का तापीय स्थायित्व का क्रम लिखिए।
उत्तर:
चूँकि तत्त्वों के आकार वर्ग में नीचे जाने पर बढ़ते हैं, अत: E – H बन्ध वियोजन ऊर्जा घटती है और यह बन्ध सरलता से टूट जाते हैं। अतः वर्ग 16 तत्त्वों के हाइड्राइडों का तापीय स्थायित्व वर्ग में नीचे जाने पर घटता है। अतः हाइड्राइडों के तापीय स्थायित्व का क्रम निम्न प्रकार है –
H₂O > H₂S > H₂Se > H₂ Te > H₂Po

प्रश्न 7.15
H₂O द्रव तथा H₂S गैस है क्यों?
उत्तर:
H₂O अणुओं के मध्य अन्तराअणुक हाइड्रोजन बन्ध होने के कारण उन का संगुणन हो जाता है, अत: H₂O द्रव है जबकि H₂S के अणुओं के मध्य अन्तराअणुक हाइड्रोजन बन्ध नहीं बनता। अतः इनका संगुणन नहीं होता और H₂S गैस है।

प्रश्न 7.16
निम्न में से कौन-सा तत्त्व ऑक्सीजन के साथ सीधा अभिक्रिया नहीं करता?
Zn, Ti, Pt, Fe
उत्तर:
चूँकि प्लेटिनम एक उत्कृष्ट धातु है; अत: यह ऑक्सीजन से सीधे से संयोग नहीं करती है। दूसरी ओर, Zn, Ti तथा Fe सक्रिय धातुएँ हैं अतः ये ऑक्सीजन से सीधे संयोग करके अपने-अपने ऑक्साइड बनाती हैं।

प्रश्न 7.17
निम्नलिखित अभिक्रियाओं को पूर्ण कीजिए।

1. C₂H₄ + O₂ →
2. 4Al + 3O₂ →

उत्तर:

प्रश्न 7.18
O₃ एक प्रबल ऑक्सीकारक की तरह क्यों क्रिया करती है?
उत्तर:
चूँकि O₃ नवजात ऑक्सीजन देता है, अतः यह प्रबल ऑक्सीकारक की तरह क्रिया करती है।

प्रश्न 7.19
O₃ का मात्रात्मक आकलन कैसे किया जाता है?
उत्तर:
जब ओजोन पोटैशियम आयोडाइड के आधिक्य से जिसे बोरेट बफर (pH 9.2) के साथ बफरीकृत करने पर अभिक्रिया करती है तो आयोडीन उत्पन्न होती है। इसे सोडियम थायोसल्फेट के मानक विलयन के साथ अनुमापित करते हैं। इस प्रकार O₃ का मात्रात्मक आकलन किया जाता है।

प्रश्न 7.20
तब क्या होता है जब सल्फर डाइआक्साइड को Fe(III) लवण के जलीय विलयन में प्रवाहित करते हैं?
उत्तर:
चूँकि SO₂ अपचायक की भाँति कार्य करती है, अतः यह आयन (III) लवण को आयरन (II) में अपचयित कर देती है।
2Fe³ + SO₂ + 2H₂O → 2Fe²⁺ + SO₄^2- + 4H⁺

प्रश्न 7.21
S – O आबन्धों की प्रकृति पर टिप्पणी कीजिए जो SO₂ अणु बनाते हैं। क्या SO₂ अणु के ये दोनों S – O आबन्ध समतुल्य हैं?
उत्तर:
चूँकि SO₂ में बनने वाली S – O आबन्ध सहसंयोजक हैं; अतः अनुनादी संरचनाओं के कारण ये दोनों समान रूप से प्रबल हैं।

प्रश्न 7.22
SO₂ की उपस्थिति का पता कैसे लगाया जाता है?
उत्तर:
SO₂ की उपस्थिति निम्न दो परीक्षणों से की जाती
1. यह गुलाबी-बैंगनी रंग के अम्लीय पोटैशियम परमैंगनेट (VII) विलयन को MnO₄^– के Mn²⁺ आयन में अपचयन के कारण रंगहीन कर देती है।

2. यह अम्लीय K₂Cr₂O₇ को \(\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}\) के Cr³⁺ आयनों में अपचयन से हरा कर देती है।

प्रश्न 7.23
उन तीन क्षेत्रों का उल्लेख कीजिए जिनमें H₂SO₄ महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
उत्तर:

1. प्रयोगशाला में अभिकर्मक के रूप में
2. पेट्रोलियम के शोधन में।
3. अपमार्जक उद्योग में।

प्रश्न 7.24
संस्पर्श प्रक्रम द्वारा H₂SO₄ की मात्रा में वृद्धि करने के लिए आवश्यक परिस्थितियों को लिखिए।
उत्तर:
H₂SO₄ के उत्पादन में SO₂ का O₂ के साथ उत्पादन V₂O₅ उत्प्रेरक की उपस्थिति में SO₃ प्राप्त होती है।
2SO₂ (g) + O₂ (g) ⇄ 2SO₃ (g); ∆_fH^– = -19.6 kJ mol^-1 यह अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी तथा उत्पक्रमणीय है। अग्रगामी अभिक्रिया में आयतन में कमी आती है। अतः ताप तथा उच्च दाब मात्रा में वृद्धि करने के लिए आवश्यक परिस्थितियाँ हैं। परन्तु ताप अत्यधिक कम नहीं होना चाहिए अन्यथा अभिक्रिया की दर कम हो जाएगी।

प्रश्न 7.25
जल में H₂SO₄ के लिए \(K_{a_{2}}<<K_{a_{1}}\) क्यों है?
उत्तर:
H₂SO₄ एक द्विक्षारकीय अम्ल है, यह दो पदों में आयनित होता है, इसलिए इसके दो वियोजन स्थिरांक होते हैं।

1. H₂SO₄ (aq) + H₂O → H₃O⁺ (aq) + HSO₄^– (aq); K_a1 >10
2. HSO₄^– (aq) + H₂O (l) → H₃O⁺ (aq) + SO₄^2- (aq); K_a2 = 1.2 × 10^-2

K_a1 (>10) के अधिक मान से तात्पर्य यह है कि H₂SO₄^– H₃O⁺ तथा HSO₄^– में अधिक वियोजित होता है। मुख्यत: H₃O⁺ और HSO₄^– में प्रथम आयनन के कारण H₂SO₄ जल में प्रबल अम्ल है। HSO₄^– का H₃O⁺ तथा SO₄^2- आयनन नगण्य है; अत: K_a2 << K_a1।

प्रश्न 7.26
आबन्ध वियोजन एन्थैल्पी, इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी तथा जलयोजन एन्थैल्पी जैसे प्राचलों को महत्त्व देते हुए F₂ तथा Cl₂ की आक्सीकारक क्षमता की तुलना कीजिए।
उत्तर:
आक्सीकारक क्षमता F₂ से Cl₂ तक घटती है। जलयी विलयन में हैलोजनों की आक्सीकारक क्षमता वर्ग में नीचे की ओर घटती है (F से Cl तक)। फ्लु ओरीन का इलेक्ट्रोड विभव (+ 2.87 V) क्लोरीन = 1.36 V) की तुलना में उच्च होता है, इसलिए F₂ क्लोरीन की तुलना में प्रबल आक्सीकारक है। अब इलेक्ट्रोड विभव निम्नलिखित प्राचलों पर निर्भर करता है –

फ्लु ओरीन 158.8 kJ mol^-1 -333 kJ mol^-1 515 kJmol^-1
क्लोरीन 242.6 kJ mol^-1 – 349 kJ mol^-1 381 kJmol^-1
अतः F₂ प्रबल ऑक्सीकारक है।

प्रश्न 7.27
दो उदाहरणों द्वारा फ्लु ओरीन के असामान्य व्यवहार को दर्शाइए।
उत्तर:
फ्लु ओरीन का असामान्य व्यवहार:
लघु आकार, उच्च विद्युत ऋणात्मकता, निम्न F – F आबन्ध वियोजन एन्थैल्पी तथा इसके संयोजी कोश में d – कक्षकों की अनुपलब्धता के कारण होता है।
उदाहरण:

1. यह एक ऑक्सीअम्ल बनती है जबकि दूसरे हैलोजेन कई में ऑक्सो-अम्लों का निर्माण करते हैं।
2. हाइड्रोजन फ्लुओराइड प्रबल हाइड्रोजन बन्धों के कारण द्रव होता है जबकि अन्य हाइड्रोजन हैलाइड गैसीय होते हैं।

प्रश्न 7.28
समुद्र कुछ हैलोजनों का मुख्य स्रोत है। टिप्पणी कीजिए।
उत्तर:
समुद्री जल में मैग्नीशियम, कैल्शियम, सोडियम तथा पोटैशियम के क्लोराइड, ब्रोमाइड तथा आयोडाइड होते हैं। जिनमें सोडियम क्लोराइड (द्रव्यमान अनुसार 2.5%) हैं। समुद्री निक्षेपों में सोडियम क्लोराइड तथा कार्नेलाइट KCI.MgCl₂.6H₂O प्रमुख हैं। कुछ समुद्री जीवों के तन्त्र में आयोडीन होती है। कुछ समुद्री पादपों में 0.5% आयोडीन तथा चिली साल्टपीटर 0.2% सोडियम आयोडेट होता है।

प्रश्न 7.29
Cl₂ की विरंजक क्रिया का कारण बताइए।
उत्तर:
Cl₂ की विरंजक क्रिया आक्सीकरण के कारण होती है। नमी या जलीय विलयन की उपस्थिति Cl₂ नवजात आक्सीजन देती है।

यह नवजात आक्सीजन नमी की उपस्थिति में वनस्पतियों अथवा कार्बनिक यौगिक का विरंजन करती है। Cl₂ की विरंजन क्रिया स्थाई होती है।

प्रश्न 7.30
उन दो विषैली गैसों के नाम बताइए जो क्लोरीन गैस से बनाई जाती है।
उत्तर:
फॉस्जीन (COCl₂) तथा मस्टर्ड गैस (ClCH₂SCH₂CH₂Cl)।

प्रश्न 7.31
I₂ से ICI अधिक क्रियाशील क्यों हैं?
उत्तर:
चूँकि I – I आबन्ध से I – Cl आबन्ध दुर्बल होता है। ICl सरलता से टूटकर हैलोजेन परमाणु बनाता है जो तीव्रता से अभिक्रिया करते हैं। अतः I से ICl अधिक क्रियाशील होता है।

प्रश्न 7.32
हीलियम को गोताखोरी के उपकरणों में उपयोग क्यों किया जाता है?
उत्तर:
आधुनिक गोताखोरी के उपकरणों में हीलियम आक्सीजन के तनुकारी के रूप में प्रयुक्त होता है, क्योंकि रक्त में इसकी विलेयता बहुत कम है।

प्रश्न 7.33
निम्नलिखित समीकरण को सन्तुलित कीजिए:
XeF₆ + H₂O → XeO₂F₂ + HF
उत्तर:
XeF₆ + 2H₂O → XeO₂F₂ + 4HF

प्रश्न 7.34
रेडॉन के रसायन का अध्ययन करना कठिन क्यों था?
उत्तर:
चूँकि रेडॉन अत्यन्त कम अर्द्धआयु वाला रेडियोएक्टिव तत्त्व है; अत: रेडॉन के रसायन का अध्ययन करना कठिन था।

Bihar Board Class 12 Chemistry p-ब्लॉक के तत्त्व Additional Important Questions and Answers

अभ्यास के प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 7.1
वर्ग 15 के तत्त्वों के सामान्य गुणधर्मों की उनके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास, ऑक्सीकरण अवस्था, परमाण्विक आकार, आयनन एन्थैल्पी तथा विद्युत – ऋणात्मकता के सन्दर्भ में विवचेना कीजिए।
उत्तर:
1. इलेक्ट्रॉनिक विन्यास-इन तत्त्वों के संयोजी कोश का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ns², np³ होता है। इनमें s – कक्षक पूर्णतया भरे हुए तथा p – कक्षक अर्द्धपूरित होते हैं, जो इनके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को अधिक स्थायी बनाते हैं।

2. ऑक्सीकरण अवस्थाएँ-इन तत्वों की सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ -3, +3 तथा +5 हैं। तत्वों द्वारा -3 ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करने की प्रवृत्ति वर्ग में नीचे जाने पर परमाणु आकार तथा धात्विक गुण बढ़ने के कारण घटती है। वस्तुतः अन्तिम तत्व बिस्मथ कठिनता से -3 ऑक्सीकरण अवस्था में यौगिक बनाता है।

ऑक्सीकरण अवस्था +5 का स्थायित्व वर्ग में नीचे जाने पर घटता है। इस अवस्था में केवल Bi(V) का यौगिक BiF₅ ज्ञात है। ऑक्सीकरण अवस्था +5 तथा ऑक्सीकरण अवस्था +3 का स्थायित्व वर्ग में नीचे जाने पर क्रमशः घटता तथा बढ़ता है (अक्रिय युग्म प्रभाव)। नाइट्रोजन ऑक्सीकरण अवस्थाएँ +1, +2 +4 प्रदर्शित करता है, जबकि यह ऑक्सीजन के साथ अभिकृत होता है। फॉस्फोरस कुछ ऑक्सोअम्लों में +1 तथा +4 ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करता है।

3. परमाणु आकार-समूह में नीचे जाने पर सहसंयोजी तथा आयनिक त्रिज्याएँ बढ़ती हैं। N से P तक सहसंयोजी त्रिज्याओं में पर्याप्त वृद्धि होती है, जबकि As से Bi तक सहसंयोजी त्रिज्याओं में सूक्ष्म वृद्धि प्रेक्षित होती है। यह भारी सदस्यों में पूर्णतया भरे हुए d तथा f – कक्षकों की उपस्थिति के कारण होता है।

4. आयनन एन्थैल्पी-वर्ग में ऊपर से नीचे जाने पर आयनन एन्थैल्पी में परमाणु आकार में क्रमिक वृद्धि के कारण कमी आती है। इस प्रकार अधिक स्थायी अर्द्धपूरित p – कक्षक के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास तथा छोटे आकार के कारण वर्ग 15 के तत्वों की आयनन एन्थैल्पी के मान वर्ग 14 के तत्वों से सम्बन्धित आवों में अधिक होते हैं। आयनन एन्थैल्पी का उत्तरोत्तर बढ़ता क्रम निम्नवत् है:
∆_iH₁ < ∆_iH₂ < ∆_iH₃

5. विद्युतऋणात्मकता-किसी समूह में नीचे जाने पर परमाणु आकार बढ़ने के साथ विद्युतऋणात्मकता सामान्यतः घटती है। यद्यपि भारी तत्वों में इस प्रकार का कोई विशेष प्रभाव नहीं पड़ता है।

प्रश्न 7.2
नाइट्रोजन की क्रियाशीलता फॉस्फोरस से भिन्न क्यों है?
उत्तर:
नाइट्रोजन अणु द्विपरमाणुक होता है, जिसमें नाइट्रोजन परमाणु त्रिबन्ध द्वारा (N = N) जुड़े रहते हैं। इनकी बन्ध वियोजन ऊर्जा अत्यधिक (941.4 kJ mol^-1) होती है। अत: नाइट्रोजन तात्विक अवस्था में अक्रिय अथवा अक्रियाशील होता है। दूसरी ओर श्वेत अथवा पीला फॉस्फोरस चतुःपरमाण्विक अणु (P₄) के रूप में पाया जाता है। चूंकि N = N त्रिबन्ध (941.4 kJ mol^-1) से एकल P – P बन्ध (213 kJ mol^-1) अत्यधिक दुर्बल होता है, इसलिए फॉस्फोरस नाइट्रोजन से बहुत अधिक क्रियाशील होता है।

प्रश्न 7.3
वर्ग 15 के तत्वों की रासायनिक क्रियाशीलता की प्रवृत्ति की विवेचना कीजिए।
उत्तर:
(i) हाइड्राइड (Hydrides):
वर्ग 15 के सभी तत्व MH₃ तथा M₂H₄ प्रकार के हाइड्राइड बनाते हैं।
(M = N, P, As, Sb, Bi)।

(क) क्षारीय गुण:
हाइड्राइडों के क्षारीय गुण उनके आकार बढ़ने अर्थात् इलेक्ट्रॉन घनत्व घटने के साथ घटते हैं। इनकी क्षारीय सामर्थ्य के घटने का क्रम निम्नवत् है।
NH₃ > PH₃ > ASH₃ > SbH₃ > BiH₃

(ख) ऊष्मीय स्थायित्व:
हाइड्राइडों का तापीय स्थायित्व NH₃ से BiH₃ तक घटता है; क्योंकि परमाणु आकार बढ़ता है जिससे बन्ध लम्बाई (MH) बढ़ती है।

(ग) अपचायक गुण:
हाइड्राइडों का अपचायक प्रवृत्ति NH₃ से BiH₃ तक बढ़ती है। अत: NH₃ सबसे कमजोर अपचायक है जब BiH₃ सबसे प्रबल अपचायक है।

(घ) क्वथनांक:
वर्ग में नीचे जाने पर हाइड्राइडों के क्वथनांक बढ़ते हैं। NH₃ का क्वथनांक हाइड्रोजन आबन्ध के कारण PH₃ से अधिक होता है। क्वथनांक PH₃ से आगे जाने पर बढ़ते हैं; क्योंकि आण्क्कि द्रव्यमान बढ़ने के कारण वाण्डर-वाल्स बलों में वृद्धि होती है।

(ii) हैलोजन के प्रति क्रियाशीलता:
ये तत्व ट्राइहैलाइड तथा पेंटा हैलाइड बनाते हैं।

(क) ट्राइहैलाइड:
ये सभी प्रकार के हैलोजेनों से सीधे संयोग करके MX₃ प्रकार के ट्राइहैलाइड बनाते हैं। NHr₃ तथा NI₃ को छोड़कर सभी ट्राइहैलाइड स्थायी तथा पिरैमिडी संरचना के होते हैं। BiF₃ के अतिरिक्त सभी ट्राइहैलाइड सहसंयोजी प्रकृति के होते हैं। ट्राइहैलाइडों की सहसंयोजी प्रकृति तत्व के आकार के बढ़ने पर घटती है।
NI₃ > PF₃ > AsF₃ > SbF₃ > BiF₃

(ख) फॉस्फोरस के ऑक्साइड:
फॉस्फोरस के दो महत्त्वपूर्ण ऑक्साइड P₄O₁₀ (P₃O₃ का द्विलक) तथा (P₄O₁₀ (P₂O₅ का द्विलक) हैं।

(ग) अन्य तत्वों के ऑक्साइड:
अन्य तत्वों के ऑक्साइड AS₄O₆, AS₂O₅, Sb₄O₆, Sb₂O₅, Bi₂O₃ तथा Bi₂O₅ हैं।
N, P तथा As के ट्राइऑक्साइड अम्लीय होते हैं। Sb का ऑक्साइड उभयधर्मी होता है, जबकि Bi का ऑक्साइड क्षारीय होता है। सभी पेन्टाऑक्साइड अम्लीय होते हैं।

(iv) ऑक्सी – अम्ल (Oxy-acids):
Br को छोड़कर अन्य सभी तत्व ऑक्सी-अम्ल (जैसे – HNO₃, H₃PO₄, H₃ASO₄ तथा S₃SbO₄) का निर्माण करते हैं। ऑक्सी-अम्लों की सामर्थ्य तथा स्थायित्व वर्ग में नीचे जाने पर घटता है।
HNO₃ > H₃PO₄ > H₃ASO₄ > H₃SbO₄

(ख) पेन्टा हैलाइड:
P, As तथा Sb सूत्र MX₅ के पेन्टाहैलाइड बनाते हैं। नाइट्रोजन के संयोजकता कोश में d कक्षकों की अनुपस्थिति के कारण यह पेंटा हैलाइड नहीं बनता है। पेंटा हैलाइड ट्राइहैलाइडों की अपेक्षा अधिक सहसंयोजी होते हैं। Bi अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण पेंटा हैलाइड नहीं बनाता है। पेंटा हैलाइडों में sp^s – संकरण होता है और इन की संरचना त्रिकोणीय द्विपिरैमिडी होती है।

(iii) ऑक्साइड:
ये ऑक्सीजन से संयुक्त होकर विभिन्न प्रकार के ऑक्साइड बनाते हैं।

(क) नाइट्रोजन के ऑक्साइड:
नाइट्रोजन विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं के अनेक ऑक्साइड बनाती है। इन का संक्षिप्त वर्णन निम्न तालिका में दिया गया है।

प्रश्न 7.4
NH₃ हाइड्रोजन बन्ध बनाती है परन्तु PH₃ नहीं बनाती क्यों?
उत्तर:
चूँकि नाइट्रोजन की विद्युतऋणात्मकता (3.0) हाइड्रोजन (2.1) से अधिक होती है तथा NH ध्रुवीय होता है। अत: NH₃ में अन्तराआण्विक हाइड्रोजन आबन्ध होते हैं। चूँकि P तथा दोनों की विद्युतऋणात्मकता 2.1 होती है तथा P – H बन्ध ध्रुवीय नहीं होता; अत: PH₃ में हाइड्रोजन बन्ध नहीं होता है।

प्रश्न 7.5
प्रयोगशाला में नाइट्रोजन कैसे बनाते हैं? सम्पन्न होने वाली अभिक्रिया के रासायनिक समीकरणों को लिखिए।
उत्तर:
प्रयोगशाला में डाइनाइट्रोजन बनाने के लिए अमोनियम क्लोराइड के जलीय विलयन की सोडियम नाइट्राइट के साथ अभिक्रिया कराई जाती है।

प्रश्न 7.6
अमोनिया का औद्योगिक उत्पादन कैसे किया जाता है?
उत्तर:
अमोनिया को औद्योगिक उत्पादन हैबर प्रक्रम द्वारा किया जाता है।
N₂ (g) + 3H₂ (g) = 2NH₃ (g) ∆_fH^Θ = -46.1 kJ mol^-1
शुष्क नाइट्रोजन 1 : 3 से लेकर उच्च दाब (200 से 300 वायुमण्डल) तथा ताप (723 K₂O से 773 K) पर K₂O, Al₂O₃ मिश्रित आयरन ऑक्साइड उत्प्रेरक पर प्रवाहित करने पर NH₃ प्राप्त होती है।

प्रश्न 7.7
उदाहरण देकर समझाइए कि कॉपर धातु HNO₃ के साथ अभिक्रिया करके किस प्रकार भिन्न उत्पाद दे सकती है?
उत्तर:
1. तनु HNO₃ कॉपर के साथ अभिक्रिया करके कॉपर नाइट्रेट तथा नाइट्रिक ऑक्साइड बनाता है।

2. सान्द्र HNO₃ कॉपर के साथ अभिक्रिया करके कॉपर नाइट्रेट तथा नाइट्रोजन डाइऑक्साइड बनाता है।

प्रश्न 7.8
NO₂ तथा N₂O₅ की अनुनादी संरचनाओं को लिखिए।
उत्तर:
1. NO₂ की अनुनादी संरचनाएँ –

X = नाइट्रोजन का अप्रयुक्त इलेक्ट्रान

2. N₂O₅ की अनुनादी संरचनाएँ –

प्रश्न 7.9
HNH कोण का मान, HPH, HASH तथा HSbH कोणों की अपेक्षा अधिक क्यों हैं?
उत्तर:
वर्ग 15 के तत्त्वों के सभी हाइड्राइडों में, केन्द्रीय परमाणु sp³ – संकरित होता है। चार sp³ संकरित कक्षकों में से तीन कक्षक तीन E – Hσ बन्ध बनाते हैं, जबकि चौथे कक्षक में इलेक्ट्रॉनों का एकाकी युग्म होता है।

चूँकि बन्ध युग्म-बन्ध युग्म प्रतिकर्षण से एकाकी युग्म-बन्ध युग्म प्रतिकर्षण अधिक होते हैं, इसलिए NH₃ में, बन्ध कोण 109°28 से घटकर 107.8° रह जाता है। N से P तक, P से As तक तथा As से Sb तक जाने पर केन्द्रीय विद्युत-ऋणात्मकता घटती है। इससे बन्ध युग्मों के इलेक्ट्रॉन परस्पर तथा केन्द्रीय परमाणु से दूर हो जाते हैं। फलतः समीपवर्ती बन्ध युग्मों के मध्य प्रतिकर्षण बल घटता जाता है जिससे बन्ध कोण NH₃ से SbH₃ तक घटते जाते हैं। अतः HNH बन्ध कोण सबसे अधिक होता है।

प्रश्न 7.10.
R₃P = 0 पाया जाता है जबकि R₃N = 0 नहीं क्यों (R = ऐल्किल समूह)?
उत्तर:
नाइट्रोजन के बाह्य कोश में d – कक्षक नहीं होता है जिससे dπ – pπ बन्ध नहीं बन सकता है। और R₃N = O नहीं बन पाता है। दूसरी ओर फास्फोरस के बाह्य कोश में d – कक्षों की उपस्थिति के कारण pπ – dπ बन्ध बनाता है। अतः फास्फोरस R₃P = O यौगिक बनाता है।

प्रश्न 7.11
समझाइए कि क्यों NH₃ क्षारकीय है जबकि BiH₃ केवल दुर्बल क्षारक है?
उत्तर:
चूँकि नाइट्रोजन का परमाणु आकार सबसे छोटा होता है, इसलिए N – परमाणु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व Bi – परमाणु से बहुत अधिक होता है। फलस्वरूप NH₃ में N की अपने इलेक्ट्रॉन-युग्म को दान देने की प्रवृत्ति BiH₃ में Bi की तुलना में उच्च होती है। अत: NH₃ क्षारकीय है जबकि BiH₃ केवल दुर्बल क्षारक है।

प्रश्न 7.12
नाइट्रोजन द्विपरमाणुक अणु के रूप में पाया जाता है तथा फॉस्फोरस P₄ के रूप में। क्यों?
उत्तर:
नाइट्रोजन का लघु आकार तथा उच्च विद्युत-ऋणात्मकता होती है और pπ – pπ बहुत बन्ध बनाता है। अतः यह द्विपरमाणुक अणु के रूप में पाया जाता है जिसमें दो N – परमाणुओं के मध्य त्रिबन्ध होता है। फॉस्फोरस का विशाल आकार तथा अल्प विद्युत-ऋणात्मकता होती है जिससे यह pπ – pπ बहुल बन्ध नहीं बनाता है। किन्तु p – p एकल बन्ध बनाता है। अतः यह चतुष्फलकीय P₄ अणु के रूप में पाया जाता है।

प्रश्न 7.13
श्वेत फॉस्फोरस तथा लाल फॉस्फोरस के गुणों की मुख्य भिन्नताओं को लिखिए।
उत्तर:
श्वेत फॉस्फोरस तथा लाल फॉस्फोरस के गुणों की मुख्य भिन्नताएँ निम्नलिखित हैं –

प्रश्न 7.14
फॉस्फोरस की तुलना में नाइट्रोजन श्रृंखलन गुणों को कम प्रदर्शित करती है, क्यों?
उत्तर:
शृंखलन का गुण तत्व की बन्ध प्रबलता पर निर्भर करता है। चूँकि N – N बन्ध की प्रबलता (159 kJ mol^-1), P – P बन्ध की प्रबलता (212 kJ mol^-1) से कम होती है, इसलिए नाइट्रोजन फॉस्फोरस की तुलना में कम शृंखलन गुणों को दर्शाती है।

प्रश्न 7.15
H₃PO₃ की असमानुपातन अभिक्रिया दीजिए।
उत्तर:
H₃PO₄ को गर्म करने पर यह असमानुपातित होकर PH₃, H₃PO₄ देता है।

प्रश्न 7.16
क्या PCl₅ ऑक्सीकारक और अपचायक दोनों कार्य कर सकता है? तर्क दीजिए।
उत्तर:
चूँकि फॉस्फोरस के संयोजी कोश में पाँच इलेक्ट्रॉन होते हैं; इसलिए यह अपनी ऑक्सीकरण अवस्था को इलेक्ट्रॉन दान करके +5 से अधिक नहीं कर सकता है अतः PCl₅ अपचायक का कार्य नहीं कर सकता। यद्यपि यह अपनी ऑक्सीकरण अवस्था को +5 से +3 तक या इससे कम मान तक घटा सकता है इसलिए PCl₅ ऑक्सीकारक का कार्य कर सकता है जिसमें आ० सं० घटती है। उदाहरण के लिए –

चूँकि अभिक्रियाओं में, P की ऑक्सीकरण संख्या +5 से +3 तक घटती है तथा Ag की ऑक्सीकरण संख्या 0 से +1 तक बढ़ती है तथा Sn की 0 से +4 तक बढ़ती है। इसलिए PCl₅ ऑक्सीकारक की भाँति भी कार्य कर सकता है।

प्रश्न 7.17
O, S, Se, Te तथा PO को इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ऑक्सीकरण अथवा तथा हाइड्राइड निर्माण के सन्दर्भ में आवर्त सारणी के एक ही वर्ग में रखने का तर्क दीजिए।
उत्तर:
1. इलेक्ट्रॉनिक विन्यास:
इन सभी तत्त्वों के बाहरी कोश में 6 इलेक्ट्रॉन होते हैं जिनका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ns²np⁴ होता है।
₈O = [He] 2s² 2p⁴
₁₆S = [Ne] 3s² 3p⁴
₃₄ Se = [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴
₅₂Te = [Kr] 4d¹⁰5d¹⁰ 6s² 6p⁴
₈₄Po =[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁴

2. आक्सीकरण अवस्था:
इन्हें समीपवर्ती अक्रिय गैस विन्यास प्राप्त करने के लिए अर्थात् द्विऋणात्मक आयन बनाने के लिए दो अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता पड़ती है, इसलिए इन तत्वों की न्यूनतम आक्सीकरण अवस्था -2 होनी चाहिए। आक्सीजन विशिष्ट रूप से तथा सल्फर कुछ मात्रा में विद्युतऋणात्मक होने के कारण -2 ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं।

इस वर्ग के अन्य तत्व, O तथा S से अधिक विद्युत ऋणात्मक होने के कारण ऋणात्मक आक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित नहीं करते हैं। चूँकि इन तत्वों के संयोजी कोश में 6 इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए ये तत्व अधिकतम +6 आक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित कर सकते हैं।

इन तत्वों द्वारा प्रदर्शित अन्य धनात्मक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ +2 तथा +4 हैं। यद्यपि ऑक्सीजन d – कक्षकों की अनुपस्थिति के कारण +4 तथा +6 ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित नहीं करता; अतः न्यूनतम तथा अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्थाओं के आधार पर इन तत्वों की समान वर्ग अर्थात् वर्ग 16 में रखा जाना पूर्णतया न्यायोचित है।

3. हाइड्राइडों का निर्माण:
सभी तत्व अपने संयोजी इलेक्ट्रॉनों में दो इलेक्ट्रॉनों की हाइड्रोजन के 1s – कक्षक के साथ सहभागिता करके अपने-अपने अष्टक पूर्ण कर लेते हैं तथा सामान्य सूत्र EH₂ के हाइड्राइड बनाते हैं; जैसे – H₂O, H₂S, H₂Se, H₂Te तथा H₂Po, अतः इन तत्वों को समान वर्ग अर्थात् वर्ग 16 में रखा जाना पूर्णतया न्यायसंगत है।

प्रश्न 7.18
क्यों डाइऑक्सीजन एक गैस है, जबकि सल्फर एक ठोस है?
उत्तर:
ऑक्सीजन pπ – pπ बहुल बन्ध बनाता है। छोटे आकार तथा उच्च विद्युतऋणात्मकता के कारण ऑक्सीजन द्विपरमाणुक अणु (O₂) के रूप में पाया जाता है। ये अणु परस्पर दुर्बल वाण्डरवाल्स आकर्षण बलों द्वारा जुड़े रहते हैं जो कमरे के ताप पर अणुओं के संघट्टों द्वारा सरलता से हट जाते हैं। अतः O₂ कमरे के ताप पर एक गैस होती है।

सल्फर अपने विशाल आकार तथा कम विद्युत ऋणात्मकता के कारण pπ – pπ बहुल बन्ध नहीं बनाता है। अपितु यह S – S एकल बन्ध बनाते हैं। पुन: O – O एकल बन्धों से अधिक प्रबल S – S बन्धों के कारण सल्फर में श्रृंखलन का गुण ऑक्सीजन से अधिक होता है।

अतः सल्फर श्रृंखलन की उच्च प्रवृत्ति तथा pπ – pπ बहुल बन्ध बनाने की अल्प प्रवृत्ति के कारण अष्टपरमाणुक अणु (S₈) बनाता है, जिसकी संकुचित वलय संरचना (puckered ring structure) होती है। विशाल आकार के कारण S अणुओं को परस्पर बाँधे रखने वाले आकर्षण बल पर्याप्त प्रबल होते हैं जिन्हें कमरे के ताप पर अणुओं के संघट्टों द्वारा नहीं हटाया जा सकता है। अतः सल्फर कमरे के ताप पर एक ठोस होता है।

प्रश्न 7.19
यदि O → O^– तथा O → O^2- के इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी मान पता हो, जो क्रमशः 141 तथा 702 kJ mol^-1 हैं तो आप कैसे स्पष्ट कर सकते हैं कि O^2- स्पीशीज वाले आक्साइड अधिक बनते हैं न कि O^– वाले?
उत्तर:
हम आक्सीजन की किसी द्विसंयोजी धातु के साथ अभिक्रिया पर विचार करते हैं। MO तथा M₂O के निर्माण में निम्नलिखित पद सम्मिलित होते हैं –

यद्यपि ∆_iH₁ की तुलना में ∆_iH₂ बहुत अधिक होती है तथा ∆_eg H₁ से ∆_eg H₂ अत्यन्त उच्च होती है, फिर भी उच्च आवेश के कारण M₂O (s) की चालक ऊर्जा MO (s) से अधिक होती है। अत: ऊष्मीय रूप से MO का निर्माण M₂O से अधिक अनुकूल होता है। इस कारण आक्सीजन O²⁺ स्पीशीज वाले ऑक्साइड अधिक बनाता है न कि O^– वाले।

प्रश्न 7.20
कौन-से ऐरोसॉल्स ओजोन को कम करते हैं?
उत्तर:
ऐरोसॉल्स; जैसे- क्लोरोफ्लुओरो कार्बन (CFCs) अर्थात् फ्रीआन Cl मुक्त मूलकों की आपूर्ति से ओजोन परत को अवक्षयित कर देते हैं। ये मुक्त मूलक O₃ को O₂ में परिवर्तित कर देते हैं।

प्रश्न 7.21
संस्पर्श प्रक्रम द्वारा H₂SO₄ के उत्पादन का वर्णन कीजिए।
उत्तर:
संस्पर्श द्वारा H₂SO₄ का उत्पादन (Production of H₂SO₄ by Contact Process):
सल्फ्यूरिक अम्ल का उत्पादन संस्पर्श प्रक्रम द्वारा तीन चरणों में सम्पन्न होता है।

चित्र – सल्फयूरिक अम्ल के उत्पादन का प्रवाह चित्र

• सल्फर तथा सल्फाइड अयस्कों को वायु में जलाकर सल्फर डाइऑक्साइड का उत्पादन करना।
• उत्प्रेरक (V₂O₅) की उपस्थिति में ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया कराकर SO₂ का SO₃ में परिवर्तन करना।
• SO₃ को सल्फ्यूरिक अम्ल में अवशोषित करके ओलियम (H₂S₂O₇) प्राप्त करना।

सल्फ्यूरिक अम्ल के उत्पादन का प्रवाह चित्र, चित्र में दिया गया है। प्राप्त सल्फरडाइऑक्साइड को धूल के कणों एवं आर्सेनिक यौगिकों जैसी अन्य अशुद्धियों से मुक्त कर शुद्ध कर लिया जाता हैं।

सल्फ्यूरिक अम्ल के उत्पादन में आक्सीजन द्वारा SO₂ गैस का V₂O₅ उत्प्रेरक की उपस्थिति में SO₃ प्राप्त करने के लिए उत्प्रेरकी आक्सीकरण मूल पद है।

यह अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी तथा उत्क्रमणीय है एवं अग्र अभिक्रिया में आयतन में कमी आती है। अत: कम ताप और उच्च दाब उच्च लब्धि (yield) के लिए उपयुक्त स्थितियाँ हैं, परन्तु तापक्रम बहुत कम नहीं होना चाहिए अन्यथा अभिक्रिया की गति धीमी हो जाएगी। सल्फ्यूरिक अम्ल के उत्पादन में प्रयुक्त संयन्त्र का संचालन 2 bar दाब तथा 720 K ताप पर किया जाता है।

उत्प्रेरकी परिवर्तक से प्राप्त SO₃ गैस, सान्द्र सल्फूरिक अम्ल में अवशोषित होकर ओलियम (H₂S₂O₇) देती है। जल द्वारा ओलियम का तनुकरण करके वांछित सान्द्रता वाला सल्फ्यूरिक अम्ल प्राप्त कर लिया जाता है। प्रक्रम के सतत संचालन तथा लागत में भी कमी लाने के लिए उद्योग में उपर्युक्त दोनों प्रक्रियाएँ साथ-साथ सम्पन्न की जाती हैं।

सम्पर्क विधि द्वारा सल्फ्यूरिक अम्ल की शुद्धता सामान्यतः 96.98% होती है।

प्रश्न 7.22
SO₂ किस प्रकार से एक वायु प्रदूषक है?
उत्तरः
सल्फर डाइआक्साइड का प्रमुख प्रभाव श्वास-तन्त्र पर पड़ता है। इससे जलन उत्पन्न होती है तथा वायु-मार्ग अवरुद्ध हो जाता है। प्राय: 5 ppm So, स्तर पर हमें जलन अनुभव होने लगती है। SO₂ के कारण अत्यन्त विषम परिस्थिति तब उत्पन्न होती है, जबकि इसे धुएँ के साथ श्वसित कर लिया आता है।

SO₂ पौधों के लिए भी हानिकारक है। SO₂ गैस के अल्प स्तर (0.03 ppm) में रहने पर भी पत्तियों के ऊतक नष्ट हो जाते हैं तथा पत्तियों के किनारों को क्षति पहुँचाती है। SO₂ के कारण अम्ल वर्षा होती है जो पौधों के साथ-साथ नदियों, तालाबों में रहने वाले जलचरों तथा इमारतों के लिए भी हानिकारक सिद्ध होती है।

प्रश्न 7.23
हैलोजन प्रबल ऑक्सीकारक क्यों होते हैं?
उत्तर:
चूँकि हैलोजनों में, अल्प बन्ध वियोजन एन्थैल्पी, उच्च विद्युतऋणात्मकता तथा अधिक ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी होती है जिससे इनमें इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके अपचयित होने की प्रबल प्रवृत्ति होती है।
X + e^– → X^–
अत: हैलोजेन प्रबल ऑक्सीकरण कर्मक होते हैं।

प्रश्न 7.24
स्पष्ट कीजिए कि फ्लु ओरीन केवल एक ही ऑक्सोअम्ल, HOF क्यों बनाता है।
उत्तर:
उच्च विद्युत ऋणात्मक तथा छोटे आकार के कारण F₂ एक हीऑक्सो अम्ल HOF बनाती है जो फ्लूओरिक अम्ल या हाइपो फ्लूओरस अम्ल कहलाता है।

प्रश्न 7.25
व्याख्या कीजिए कि क्यों लगभग एक समान विद्युतऋणात्मकता होने के पश्चात् भी नाइट्रोजन हाइड्रोजन आबन्ध निर्मित करता है, जबकि क्लोरीन नहीं।
उत्तर:
चूँकि O तथा Cl की विद्युतऋणात्मकता समान है तथा इनके परमाणु आकार में बहुत अधिक अन्तर है। अतः ऑक्सीजन के प्रति इकाई आयतन पर इलेक्ट्रॉन घनत्व क्लोरीन परमाणु की तुलना में अधिक होता है। इसलिए ऑक्सीजन हाइड्रोजन आबन्ध निर्मित करता है जबकि क्लोरीन नहीं।

प्रश्न 7.26
ClO₂ के दो उपयोग लिखिए।
उत्तर:

1. ClO₂ का अत्यधिक मात्रा का प्रयोग वुडपल्प तथा सेलुलोस के विरंजन और पीने के जल के शोधन में किया जाता है।
2. यह एक उत्कृष्ट विरंजक है। चूँकि विरंजक चूर्ण क्लोरीन से 30 गुना शक्तिशाली होता है। अत: इसे उत्कृष्ट विरंजक के रूप में प्रयुक्त करते हैं।

प्रश्न 7.27
हैलोजेन रंगीन क्यों होते हैं?
उत्तर:
सभी हैलोजेन रंगीन होते हैं। इसका कारण यह है कि दृश्य क्षेत्र में विकिरणों का अवशोषण होता है जिससे इनके इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होकर उच्च ऊर्जा स्तरों में चले जाते हैं। हैलोजेनों का रंग वास्तव में इस उत्सर्जित प्रकाश का रंग होता है। उत्तेजन के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा परमाणु आकार के अनुसार F से I तक लगातार घटती है, अत: उत्सर्जित प्रकाश की ऊर्जा F से I तक बढ़ती है।

हैलोजेन का रंग F₂ से I₂ तक गहरा होता जाता है। उदाहरणार्थ – F₂ बैंगनी प्रकाश अवशोषित करके हल्का पीला दिखाई देता है जबकि आयोडीन पीला तथा हरा प्रकाश अवशोषित करके गहरा बैंगनी रंग का प्रतीत होता है। इसी प्रकार हम Cl₂ के हरे-पीले तथा ब्रोमीन के नारंगी-लाल रंग की व्याख्या कर सकते हैं।

प्रश्न 7.28
जल के साथ F₂ तथा Cl₂ की अभिक्रियाएँ लिखिए।
उत्तर:
F₂ जल से अभिक्रिया O₂ या O₃ में ऑक्सीकृत कर देती है।
2F₂ (g) + 2H₂O → 4H⁺ (aq) + 4F^– (aq) + O₂ (g)
3F₂ (g) + 3H₂O (l) → 6H⁺ (aq) + 6F^– (aq) + O₃ (g)
Cl₂ जल से अभिक्रिया करके हाइड्रोक्लोरिक अम्ल तथा हाइपोक्लोरस अम्ल बनाती है।

प्रश्न 7.29
आप HCl से Cl₂ तथा Cl₂ से HCI को कैसे प्राप्त करेंगे? केवल अभिक्रियाएँ लिखिए।
उत्तर:
HCl से Cl₂ के अनेक ऑक्सीकारकों; जैसे –
MnO₂, KMnO₄, तथा K₂Cr₂O₇ द्वारा प्राप्त किया जा सकता हैं।
Cl₂ से HCl को अपचयन द्वारा सूर्य के मन्द प्रकाश में H₂ की अभिक्रिया से प्राप्त करते हैं।

प्रश्न 7.30
एन-बार्टलेट Xe तथा PtF₆ के बीच अभिक्रिया कराने के लिए कैसे प्रेरित हुए?
उत्तर:
एन बार्टलेट ने प्रेक्षित किया कि PtF₆ की अभिक्रिया O₂ से होने पर एक आयनिक ठोस, \(\mathrm{O}_{2}^{+} \mathrm{PtF}_{6}^{-}\) प्राप्त होता है।
O₂ (g) + PtF(g) → \(\mathrm{O}_{2}^{+} \mathrm{PtF}_{6}^{-}\)
चूँकि Xe की प्रथम आयनन एन्थैल्पी (1170 kJ mol^-1) O₂ अणुओं की प्रथम आयन एन्थैल्पी (1175 kJ mol^-1) के समान है, इसलिए Xe को जब PtF₆ के बीच Xe में ऑक्सीकृत करना चाहिए। इससे वे Xe तथा PtF₆ के बीच अभिक्रिया कराने के लिए प्रेरित हुए। Xe तथा PtF₆ के बीच एक तीव्र अभिक्रिया हुई तथा सूत्र Xe⁺Pt^–₆ का एक लाल ठोस पदार्थ प्राप्त हुआ।

प्रश्न 7.31
निम्न यौगिकों में फॉस्फोरस की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ क्या हैं?

1. H₂PO₃
2. PCl₃
3. Ca₃P₂
4. Na₂PO₄
5. POF₃

गणना:
माना निम्नलिखित में फॉस्फोरस की ऑक्सीकरण अवस्था x है।

प्रश्न 7.32
निम्नलिखित के लिए सन्तुलित समीकरण लिखिए।

1. जब NaCl को MnO₂ की उपस्थिति में सान्द्र सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ गर्म किया जाता है।
2. जब क्लोरीन गैस को NaI के जलीय विलयन में से प्रवाहित किया जाता है।

उत्तर:
1. Cl₂ मुक्त होती है।
4NaCl + MnO₂ + 4H₂SO₄ → MnCl₂ + 4NaHSO₄ + Cl₂ ↑ + 2H₂O

2. Cl₂,NaI को I₂ में ऑक्सीकृत कर देती है।
Cl₂ (g) + 2Nal(aq) → 2NaCl(aq) + I₂ (s)

प्रश्न 7.33
जीनॉन फ्लु ओराइड, XeF₂, XeF₄ तथा XeF₆ कैसे बनाए जाते हैं?
उत्तर:
जीनॉन फ्लुओराइडों को Xe तथा F₂ के मध्य विभिन्न परिस्थितियों में सीधे अभिक्रिया करके XeF₂, XeF₄ तथा XeF₆ बनाती हैं।

प्रश्न 7.34
किस उदासीन अणु के साथ ClO^– समइलेक्ट्रॉनी है? क्या यह गुण लुइस क्षारक है?
उत्तर:
ClO^– में 26 इलेक्ट्रॉन है। 26 इलेक्ट्रॉनों वाला उदासीन अणु OF₂ है। अत: ClO^– OF₂ के साथ समइलेक्ट्रॉनी

विकल्पत:
ClO^– में O^– को F से प्रतिस्थापित करने पर, परिणामी उदासीन अणु CIF है। चूंकि CIF फ्लुओरीन से पुनः संयोग करके CIF बना सकता है इसलिए CIF एक लुइस क्षारक है।

प्रश्न 7.35
निम्नलिखित प्रत्येक समुच्चय को सामने लिखे गुणों के अनुसार सही क्रम में व्यवस्थित कीजिए –

1. F₂, Cl₂, Br₂, I₂ आबन्ध वियोजन एन्थैलपी बढ़ते क्रम में।
2. HF, HCl, HBr, HI अम्ल सामर्थ्य बढ़ते क्रम में।
3. NH₃, PH₃, AsH₃, SbH₃, BiH₃ सामर्थ्य बढ़ते क्रम में।

उत्तर:
1. हैलोजन अणुओं में बन्ध लम्बाई बढ़ने से बन्ध वियोजन ऐन्थैल्पी के मान घटते हैं। इसका कारण यह है चूँकि F परमाणु अत्यधिक छोटा होता है तथा प्रत्येक F परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों के तीन एकाकी युग्म F₂ अणु में F परमाणुओं को बाँधे रखने वाले आबन्ध युग्मों को प्रतिकर्षित करते हैं। अत: आबन्ध वियोजन एन्थैल्पी का बढ़ता क्रम इस प्रकार होता है –
I₂ < F₂ < Br₂ < Cl₂

2. चूँकि गैसीय अवस्था में हाइड्रोजन हैलाइड्स सहसंयोजी हो जाते हैं तथा प्रकृति के होते हैं तथा जलीय विलयन में आयनिक प्रकृति का क्रम निम्न है-अम्लों की भाँति कार्य करते हैं। अतः इन की अम्लीय सामर्थ्य HF < HQ < HB < HI

3. केन्द्रीय परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म उपस्थित होने के कारण ये लूइस क्षारों की भाँति कार्य करते हैं। अतः इनकी क्षारक सामर्थ्य का बढ़ता क्रम निम्न प्रकार से है –
BiH₃ < SbH₃ < AsH₃ < PH₃ < NH₃

प्रश्न 7.36
निम्नलिखित में से कौन-सा एक अस्तित्व में नहीं है?

1. XeOF₄
2. NeF₂
3. XeF₂
4. XeF₆

उत्तर:
चूँकि Ne की प्रथम द्वितीय आयतन एन्थैल्पियों का योग Xe की तुलना में अधिक है। अत: F₂ Xe को Xe²⁺ में ऑक्सीकृत कर सकता है और Ne को Ne²⁺ में ऑक्सीकृत नहीं कर सकती। अत: NeF₂ का अस्तित्व नहीं है जबकि (XeOF₄) का अस्तित्व है।

प्रश्न 7.37
उस उत्कृष्ट गैस स्पीशीज का सूत्र देकर संरचना की व्याख्या कीजिए जो कि इनके साथ समसंरचनीय है –

1. 1. ICI^–₄
   2. IBr^–₂
   3. BrO^–₃

उत्तर:
1. ICI^– में 36 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। अतः 36 इलेक्ट्रॉनों वाली उत्कृष्ट गैस XeF₄ है।

XeF₄ की संरचना:
इसमें दो 5d – कक्षक, एक 5s कक्षक तथा हीन 5p कक्षकों के संयोजन में छ: sp³ d² संकर कक्षक बनाता है।

इस प्रकार 6sp³d² संकरित कक्षकों में 12 इलेक्ट्रॉन चार सहसंयोजक आबन्धों तथा दो असहभाजित युग्मों के रूप में वितरित रहते हैं। इसमें चारों फ्लुओरीन परमाणु एक ही तल में होते हैं। तथा इससे वर्ग समतली अण्ड प्राप्त हाता है जिसमें दो अन आबन्धित इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

2. IBr^–₂ में 22 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। 22 इलेक्ट्रॉनों वाली उत्कृष्ट गैस स्पीशीज XeF₂ होगी।

XeF₂ की संरचना:
इसमें एक 5d – कक्षक, एक 5s – कक्षक तथा तीन 5p – कक्षकों के साथ संकरित होकर पाँच sp³d संकरित कक्षक देता है।

पाँच sp³d संकरित कक्षकों में दस इलेक्ट्रॉन, दो साधारण सहसंयोजक आबन्ध तथा तीन असहभाजित युग्म देते हैं। यदि दोनों F परमाणु अधिकतम सम्भव दूरी पर हों तो हमें एक समद्विबाहु त्रिभुज के बिन्दुओं पर तीन अनआबन्धित इलेक्ट्रॉन-युग्मों का रेखीय अणु प्राप्त होता है जैसा कि चित्र में दर्शाया गया है।

3. BrO^–₃ में 26 संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं। 26 इलेक्ट्रॉनों वाली उत्कृष्ट गैस स्पीशीज XeO₃ होगी।

XeO₃ की संरचना:
इसमें Xe sp³ संकरण अवस्था में होता है जिसमें चार sp³ संकर कक्षक हैं। इनमें एक कक्षक में इलेक्ट्रॉन O युग्म हैं जो इलेक्ट्रॉनों का एकाकी युग्म प्रदर्शित करते हैं और शेष तीन संकर कक्षक ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ तीन σ बनाते हैं। अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के तीन d – कक्षक तीन ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ तीन π – बन्ध बनाते हैं। XeO₃ अण्ड की ज्यामिति त्रिकोणीय पिरैमिड होती है जैसा कि चित्र में दर्शाया गया है।

प्रश्न 7.38
उत्कृष्ट गैसों के परमाण्विक आकार तुलनातमक रूप से बड़े क्यों होते हैं?
उत्तर:
उत्कृष्ट गैसों की परमाण्विक त्रिज्या अपने सम्बन्धित आवों में सर्वाधिक होती है। इस कारण उत्कृष्ट गैसों की केवल वाण्डरवाल्स त्रिज्या होती है (क्योंकि ये अणु नहीं बनाती है), जबकि अन्यों में सहसंयोजक त्रिज्याएँ होती हैं। वाण्डरवाल्स त्रिज्या सहसंयोजक त्रिज्या से अधिक होती है; अतः उत्कृष्ट गैसों परमाण्विक आकार तुलनात्मक रूप से बड़े होते हैं।

प्रश्न 7.39
निऑन तथा ऑर्गन गैसों के उपयोग लिखिए।
उत्तरः
निऑन के उपयोग (Uses of Neon):

1. निऑन का उपयोग विसर्जन ट्यूब तथा प्रदीप्त बल्बों में विज्ञापन प्रदर्शन हेतु किया जाता है।
2. निऑन बल्बों का उपयोग वनस्पति उद्यान तथा ग्रीनहाउस में किया जाता है।

ऑर्गन के उपयोग (Uses of Argon):

1. ऑर्गन का उपयोग उच्चताप धातु कर्मीय प्रक्रमों में अक्रिय वातावरण उत्पन्न करने के लिए किया जाता है (धातुओं तथा उपधातुओं के आर्क वेल्डिंग में)।
2. इसका उपयोग विद्युत-बल्ब को भरने के लिए किया जाता है।
3. प्रयोगशाला में इसका उपयोग वायु सुग्राही पदार्थों के प्रबन्धन में भी किया जाता है।

Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 8 d एवं f-ब्लॉक के तत्त्व Textbook Questions and Answers, Additional Important Questions, Notes.

BSEB Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 8 d एवं f-ब्लॉक के तत्त्व

Bihar Board Class 12 Chemistry d एवं f-ब्लॉक के तत्त्व Text Book Questions and Answers

पाठ्यनिहित प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 8.1
सिल्वर परमाणु की मूल अवस्था में पूर्ण भरित d कक्षक (4d¹⁰) है। आप कैसे कह सकते हैं कि यह एक संक्रमण तत्व है।
उत्तर:
सिल्वर (Z = 47) + 2 ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित कर सकता है जिसमें उसके 4d कक्षक अपूर्ण भरे हुए है। अतः यह संक्रमण तत्व है।

प्रश्न 8.2
श्रेणी, Sc (Z = 21) से Zn (Z = 30) में जिंक की कणन एन्थैल्पी का मान सबसे कम होता है, अर्थात् 126 kJ mol^-1; क्यों?
उत्तर:
Zn के 3d – कक्षकों के इलेक्ट्रॉन धात्विक आबन्धन से प्रयुक्त नहीं होते हैं जबकि 3d – श्रेणी के शेष सभी धातुओं के d – कक्षक के इलेक्ट्रॉन धात्विक आबन्ध बनाने में प्रयुक्त होते हैं। अतः श्रेणी में Zn की कणन एन्थैल्पी का मान सबसे कम होता है।

प्रश्न 8.3
संक्रमण तत्वों की 3d श्रेणी का कौन-सा तत्व बड़ी संख्या में ऑक्सीकरण अवस्थाएँ दर्शाता है एवं क्यों?
उत्तर:
Mn (Z = 25) के परमाणु में सर्वाधिक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन पाये जाते हैं। अतः यह +2 से +7 तक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ दर्शाता है, जो सबसे बड़ी संख्या है।

प्रश्न 8.4
कॉपर के लिए \(\mathbf{E}_{\left(\mathbf{M}^{2+} \mid \mathbf{M}\right)}^{\Theta}\) का मान धनात्मक (+ 0.34 V) है। इसके सम्भावित कारण क्या हैं?
उत्तर:
किसी धातु के लिए \(\mathbf{E}_{\left(\mathbf{M}^{2+} \mid \mathbf{M}\right)}^{\Theta}\), निम्नलिखित पदों में होने वाले एन्थैल्पी परिवर्तन के योग से सम्बद्ध होता है –
M(s) + ∆_a → M(g) (∆_a H = परमाण्विक एन्थैल्पी)
M(g) + ∆_iH → M²⁺ (g) (∆_i = आयनन एन्थैल्पी)
M²⁺ (g) + (aq) → M²⁺ (aq) + ∆_hyd H (∆_iH = जलयोजन एन्थैल्पी)
कॉपर की परमाण्विक एन्थैल्पी उच्च तथा जलयोजन एन्थैल्पी कम होती है। इसलिए \(E_{\left(\mathrm{Cu}^{2+} \mid \mathrm{Cu}\right)}^{\Theta}\) धनात्मक है। Cu (s) के Cu²⁺ (aq) में रूपान्तरण की उच्च ऊर्जा इसकी जलयोजन एन्थैल्पी द्वारा सन्तुलित नहीं होती है।

प्रश्न 8.5
संक्रमण तत्वों की प्रथम श्रेणी में आयनन एन्थैल्पी (प्रथम और द्वितीय) में अनियमित परिवर्तन को आप कैसे समझाएंगे?
उत्तर:
आयनन एन्थैल्पी में अनियमित परिवर्तन विभिन्न 3d विन्यासों के स्थायित्व की क्षमता में भिन्नता के कारण है (उदाहरण: d⁰, d⁵, d¹⁰ असमान्य रूप से स्थाई हैं)।

प्रश्न 8.6
कोई धातु अपनी उच्चतम ऑक्सीकरण ऑक्साइड अथवा फ्लुओराइड में क्यों प्रदर्शित होता है?
उत्तर:
छोटे आकार एवं उच्च विद्युत ऋणात्मकता के कारण ऑक्सीकरण अथवा फ्लुओरीन, धातु को उसके उच्च ऑक्सीकरण अवस्था तक आक्सीकृत कर सकते हैं।

प्रश्न 8.7
Cr²⁺ और Fe²⁺ में से कौन प्रबल अपचायक है और क्यों?
उत्तर:
Fe²⁺ की एक प्रबल अपचायक है।

कारण:
Cr²⁺ से Cr³⁺ बनने में d⁴ → d³ परिवर्तन होता है किन्तु Fe²⁺ से Fe²⁺ में d⁶ → d⁵ में परिवर्तन होता है। जल जैसे माध्यम में d⁵ की तुलना में d³ अधिक स्थायी है।

प्रश्न 8.8
M²⁺ (aq) आयन (Z = 27) के लिए ‘प्रचक्रण-मात्र’ चुम्बकीय आघूर्ण की गणना कीजिए।
गणना:
M परमाणु (Z = 27) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Ar] 3d⁷ 4s² है।
∴ M²⁺ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास = [Ar] 3d⁷
या

∴ इसमें तीन अयुगलित इलेक्ट्रॉन होते हैं।
∴ M²⁺ (aq) आयन के लिए ‘प्रचक्रण-मात्र’ चुम्बकीय आघूर्ण (µ)
= \(\sqrt{n(n + 2)}\) B.M.
= \(\sqrt{3(3 + 2)}\) B.M.
= 3.87 B.M.

प्रश्न 8.9
स्पष्ट कीजिए कि Cu⁺ आयन जलीय विलयन में स्थायी नहीं है, क्यों? समझाइए।
उत्तर:
जलीय विलयन में Cu⁺ (aq) निम्नलिखित प्रकार से असमानुपात करके Cu²⁺ आयन बनाता है –
2Cu⁺ (aq) → Cu²⁺ (aq) + Cu (s)
इस का कारण यह है कि कॉपर की द्वितीय आयनन एन्थैल्पी अधिक होती है, परन्तु Cu²⁺ (aq) के लिए ∆_hyd, Cu⁺ (aq) की तुलना में अधिक ऋणात्मक होती है। अतः यह कॉपर की द्वितीय आयनन एन्थैल्पी को संतुष्ट करती है। इस प्रकार Cu²⁺ (aq) आयन Cu²⁺ (aq) आयन में परिवर्तित हो जाता है जो अधिक स्थाई होता है।

प्रश्न 8.10
लैन्थेनाइड आंकुचन की तुलना में एक तत्व से दूसरे तत्व के बीच ऐक्टिनाइड आंकुचन अधिक होता है, क्यों?
उत्तर:
5d इलेक्ट्रॉन नाभिकीय आवेश से प्रभावी रूप से परिरक्षित कहते हैं। दूसरे शब्दों में, 5d इलेक्ट्रॉनों का श्रेणी में एक तत्व से दूसरे तत्व की ओर जाने पर दुर्बल परिलक्षित होता है।

Bihar Board Class 12 Chemistry d एवं f-ब्लॉक के तत्त्व Additional Important Questions and Answers

अभ्यास के प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 8.1
निम्नलिखित के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखिए:

1. Cr³⁺
2. Pm³⁺
3. Cu⁺
4. Ce⁴⁺
5. Co²⁺
6. Mn²⁺
7. Th⁴⁺

उत्तर:

1. Cr³⁺ = [Ar] 3d³
2. Pm³⁺ = [Xe] 4f⁴
3. Cu⁺ = [Ar] 3d¹⁰
4. Ce⁴⁺ = [Xe]
5. Co²⁺ = [Ar] 3d⁷
6. Lu²⁺ = [Xe] 4f¹⁴ 5d¹
7. Mn²⁺ = [Ar] 3d⁵
8. Th⁴⁺ = [Rn]

प्रश्न 8.2
+ 3 ऑक्सीकरण अवस्था में ऑक्सीकृत होने के सन्दर्भ में Mn²⁺ के यौगिक Fe²⁺ के यौगिकों की तुलना में अधिक स्थायी क्यों हैं?
उत्तर:
Mn²⁺ तथा Fe²⁺ के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास क्रमश: 3d⁵ और 3d⁶ हैं। अत: Mn की +2 की ऑक्सीकरण अवस्था हुण्ड के नियम से Fe की ऑक्सीकरण अवस्था +3 से अधिक स्थाई है।

प्रश्न 8.3
संक्षेप में स्पष्ट कीजिए कि प्रथम संक्रमण श्रेणी के प्रथम अर्द्धभाग में बढ़ते हुए परमाणु क्रमांक के साथ +2 ऑक्सीकरण अवस्था कैसे अधिक स्थायी होती जाती है?
उत्तर:
प्रथम संक्रमण श्रेणी के प्रथम अर्द्धभाग में बढ़ते हुए परमाणु क्रमांक के साथ IE₁ तथा IE₂ का योग बढ़ता है अतः मानक अपचायक विभव (E^Θ) कम तथा ऋणात्मक होता है, जिससे M²⁺ आयन बनाने की प्रवृत्ति घटती है। Mn²⁺ में अर्द्धपूरित d – उपकोशों (d⁵ ) के कारण Zn²⁺ में पूर्णपूरित d – उपकोशों (d¹⁰ ) के कारण तथा निकिल में उच्च ऋणात्मक जलयोजन एन्थैल्पी के कारण +2 ऑक्सीकरण अवस्था का अधिक स्थायित्व होता है।

प्रश्न 8.4
प्रथम संक्रमण श्रेणी के तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास किस सीमा तक ऑक्सीकरण अवस्थाओं को निर्धारित करते हैं? उत्तर को उदाहरण देते हुए स्पष्ट कीजिए।
उत्तर:
प्रथम संक्रमण श्रेणी के तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास तथा उनकी ऑक्सीकरण अवस्थाओं को निम्न तालिका में दिखाया गया है:

तत्व की +2 ऑक्सीकरण अवस्था बहुत अधिक स्थाई होती है क्योंकि Mn²⁺ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास सभी पाँचों 34-कक्षक अर्द्ध भरे होने के कारण उच्च समितीय होता है।

प्रश्न 8.5
संक्रमण तत्वों की मूल अवस्था में नीचे दिए गए d – इलेक्ट्रॉनिक विन्यासों में कौन-सी ऑक्सीकरण अवस्था स्थायी होगी?
3d³, 3d⁵, 3d⁸ तथा 3d⁴
उत्तर:
स्थाई ऑक्सीकरण अवस्थाएँ –
3d³ (वैनेडियम) – +2, +3, + 4, +5
3d⁵ (क्रोमियम) – +3, +4, +6
3d⁵ (मैंगनीज) – + 2, +4, +6, +7
3d⁴ (कोबाल्ट) – +2, +3 (संकुलों में)
3d⁴ मूल अवस्था में 3d⁴ विन्यास नहीं होता है।

प्रश्न 8.6
प्रथम संकमण श्रेणी के आक्सोधातु ऋणायनों का नाम लिखिए, जिसमें धातु संक्रमण श्रेणी की वर्ग संख्या के बराबर आक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करती है।
उत्तर:
प्रथम संक्रमण श्रेणी के आक्सो-ऋणायन निम्न है –
वैनेडेट \(\mathrm{VO}_{3}^{-}\) जिसमें V की आक्सीकरण अवस्था 5 है जो वर्ग संरचना के बराबर है।
क्रोमेट \(\mathrm{CrO}_{4}^{-}\), जिसमें Cr की आक्सीकरण अवस्था 6 है जो वर्ग संख्या के बराबर है। परमैंगनेट \(\mathrm{MNO}_{4}^{-}\) जिसमें Mn की आक्सीकरण अवस्था 7 है जो वर्ग संख्या के बराबर है।

प्रश्न 8.7
लैन्थेनायड आंकुचन क्या है? लैन्थेनायड आकुंचन के परिणाम क्या हैं?
उत्तर:
लैन्थेनाइड श्रेणी के तत्त्वों में आयनिक तथा परमाणवीय त्रिज्या में बाईं से दाईं ओर होने वाली कमी लैंथेनाइड आकुंचन कहलाती है। लैंथेनाइड में इलेक्ट्रॉन 4f उपकोश में इलेक्ट्रॉन प्रवेश करते हैं।

इन f – इलेक्ट्रॉनों का परिरक्षण प्रभाव बहुत कम होता है जबकि परमाणु क्रमांक की वृद्धि के साथ नाभिकीय आवेश में वृद्धि होती है। इस कम प्रभाव के कारण यह f – इलेक्ट्रॉन नाभिकीय आवेश के प्रभाव को इतना कम नहीं कर पाते जिससे संयोजी इलेक्ट्रॉन नाभिक के द्वारा अधिक बल के साथ आकर्षित होते हैं।

1. भौतिक गुणों में भिन्नता:
गलनांक, क्वथनांक, कठोरता आदि परमाणु संख्या की वृद्धि के साथ बढ़ते हैं, ऐसा परमाणओं के मध्य आकर्षण बल में वद्धि के कारण होता है क्योंकि आकार घटता है।

2. मानक अपचयन विभव में भिन्नता:
अपचयन अभिक्रिया के लिए मानक अपचयन में वृद्धि लैंथेनाइड संकुचन के कारण होती है।

3. लैंथेनाइड में समानता:
आकार में थोड़े परिवर्तन के कारण सब लैंथेनाइड रासायनिक गुणों के कारण इनमें परस्पर समानता होती है।

4. क्षारीय सामर्थ्य में भिन्नता:
हाइड्रॉक्साइडों की आयनिक त्रिज्याओं और सहसंयोजकता के घटने की क्षारीय सामर्थ्य Ce(OH)₃ से Lu(OH)₃ तक बढ़ती है। इसके फलस्वरूप परमाण्विक तथा आयनिक त्रिज्या बायें से दायें जाने पर घटती है जो कि लैंथेनाइड आकुंचन रूप में होती है।

प्रश्न 8.8
संक्रमण धातुओं के अभिलक्षण क्या हैं? ये संक्रमण धातु क्यों कहलाती है? d – ब्लॉक के तत्वों में कौन-से तत्व संक्रमण श्रेणी के तत्व नहीं कहे जा सकते?
उत्तरः
संक्रमण धातुओं के अभिलक्षण:

1. इनमें धात्विक गुण होता है। ये सभी तत्व ऊष्मा तथा विद्युत के सुचालक होते हैं।
2. इनके आयन तथा यौगिक रंगीन होते हैं।
3. ये तत्व और इनके यौगिक उत्प्रेरक गुण प्रदर्शित करते
4. ये संकर आयन बनाने की प्रकृति रखते हैं। जैसे –
   [Fe(CN)₆]^3-, [Cu(NH₃)]²⁺ आदि।
5. ये तत्व अधिकतर अनुचुम्बकीय होते हैं।
6. ये अन्य धातुओं के साथ मिश्रधातु बनाते हैं।
7. ये कुछ तत्वों के साथ अन्तराक्षी यौगिक बनाते हैं।
8. ये अनेक आक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करते हैं।
9. इनमें संकुल बनाने की प्रवृत्ति अधिक है।

d – ब्लॉक तत्व संक्रमण तत्व हैं:
चूँकि ये तत्व अधिक विद्युतधनात्मक s – ब्लॉक तत्वों और कम विद्युत-धनात्मक p – ब्लॉक तत्वों के मध्य में हैं, अतः इन्हें संक्रमण तत्व कहते हैं। Zn, Cd तथा Hg का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास (n – 1) d¹⁰ ns² है। चूंकि ये आक्सीकरण अवस्था में पूर्ण पूरित हैं, अतः ये तत्व संक्रमण तत्व नहीं कहे जा सकते।

प्रश्न 8.9
संक्रमण धातुओं के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास किस प्रकार असंक्रमण तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास से भिन्न हैं?
उत्तर:
संक्रमण धातुओं से अपूर्ण d – उपकोश होते हैं, इनका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास (n – 1) d^1-10 ns^1-2 होता है, जबकि असंक्रमण तत्वों में d – उपकोश नहीं होते हैं तथा इनके बाहरी कोश का विन्यास ns^1-2 या ns², np^1-6 होता है।

प्रश्न 8.10
लैन्थेनाइडों द्वारा कौन-कौन सी आक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित की जाती हैं।
उत्तर:
लैन्थेनाइडों की आक्सीकरण अवस्थाएँ (Oxidation States of Lanthanides):
आवर्त सारणी के वर्ग 3 के सदस्यों से प्रत्याशित होता है कि लैन्थेनाइडों की एकसमान +3 आक्सीकरण अवस्था उनकी एक विशेषता है। त्रिधनात्मक आक्सीकरण अवस्था 6s² इलेक्ट्रॉन और एकाकी 5d – इलेक्ट्रॉन अथवा यदि कोई 5d – इलेक्ट्रॉन उपस्थित न हो तो f – इलेक्ट्रॉनों में से एक के उपयोग के अनुसार होती है। प्रथम तीन आयनन एन्थैल्पियों का योग अपेक्षाकृत निम्न होता है जिससे ये तत्व उच्च धनविद्युती होते हैं और तत्परता से +3 आयन बना लेते हैं।

यद्यपि जलीय विलयन में तथा ठोस अवस्था में सीरियम (Ce⁴⁺) तथा सैमेरियम, यूरोपियम और इटर्बियम (Sm²⁺, Eu²⁺ Yb²⁺) आयन दे सकते हैं। अन्य तत्व ठोस अवस्था में +4 अवस्था दे सकते हैं। MX₃ का अपचयन न केवल MX₂ अपितु विशेष स्थिति में जटिल अपचयित भी दे सकता है।

लैन्थेनाइडों के लिए +3 आक्सीकरण अवस्था की धारणा पर्याप्त दृढ़ हो गई है तथा अन्य ऑक्सीकरण अवस्थाओं को प्रायः ‘असंगत’ कहा जाता है। विभिन्न लैन्थेनाइडों की ऐसी असंगत ऑक्सीकरण अवस्था निम्नांकित प्रकार प्रदर्शित की गई हैं –

चित्र – लैन्थेनम तथा लैन्थेनाइडों द्वारा प्रदर्शित विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाएँ। बिन्दुवत रेखाएँ संदिग्ध या अल्पस्थायी संयोजकताएँ प्रदर्शित करती है –

यदि हम यह मान लें कि रिक्त, अर्द्धपूर्ण या पूर्ण f – उपकोश के साथ विशेष स्थायित्व सम्बन्धित होता है जो एक निश्चित सीमा तक +2 तथा +4 ऑक्सीकरण अवस्थाओं की उपस्थिति का इलेक्ट्रॉनिक संरचनाओं के साथ सामंजस्य किया जा सकता है। इस प्रकार La, Gd और Lu केवल त्रिधनात्मक आयन निर्मित करते हैं; क्योंकि तीन इलेक्ट्रॉनों के निष्कासन में La³⁺ आयन में उत्कृष्ट गैस का विन्यास बन जाता है।

Gd³⁺ तथा Lu³⁺ आयनों में क्रमश: स्थाई 4f⁷ तथा 4f¹⁴ इलेक्ट्रॉनों का निष्कासन नहीं होता; क्योंकि M³⁺ आयनों की अपेक्षा M²⁺ अथवा M⁺ आयनों की जालक अथवा जलयोजन ऊर्जाएँ लघु M³⁺ आयनों के लवणों की योगात्मक जालक या जलयोजन ऊर्जाओं की अपेक्षा कम होगी।

सबसे अधिक स्थायी द्वि या चतुर्धनात्मक आयन उन तत्वों द्वारा निर्मति होते हैं जो ऐसा करके f⁹, f⁷ तथा f¹⁴ विन्यास प्राप्त कर सकते हो। इस प्रकार सीरियम तथा इटर्बियम +4 ऑक्सीकरण अवस्था में आकर क्रमशः f⁰ तथा f¹⁴ विन्यास प्राप्त करते हैं। यूरोपियम तथा इटर्बियम +2 ऑक्सीकरण अवस्था में क्रमश: f⁷ तथा f⁷ विन्यास प्राप्त कर लेते हैं।

ये तथ्य इस धारणा का समर्थन करते प्रतीत होते हैं कि लैन्थेनाइडों के लिए +3 के अतिरिक्त दूसरी ऑक्सीकरण अवस्थाओं का अस्तित्व निर्धारित करने में f⁰, f⁷ तथा तथा f¹⁴ विन्यासों का विशेष स्थायित्व महत्त्वपूर्ण है, परन्तु यह तर्क कम निर्णयात्मक हो जाता है जब हम देखते हैं कि सैमेरियम और धूलियम और f¹³ विन्यास रखते हुए M²⁺ आयन बनाते हैं, M⁺ आयन नहीं। साथ प्रेजियोडिमियम एवं नियोडिमियम f¹ तथा f² विन्यासों के साथ M⁴⁺ आयनन बनाते हैं, परन्तु कोई पंच या षट-संयोजक प्रकार के आयन नहीं बनाते।

इसमें सन्देह नहीं है कि Sm (II) और विशेषकर Tm (II), Pr (IV) तथा Nd (IV) अवस्थाएँ बहुत अस्थायी हैं, परन्तु यह विचार भी संदिग्ध है कि f⁰, f⁷ या 14 विन्यास के केवल समीप पहुँच जाना भी स्थायित्व के लिए सहायक होता है चाहे ऐसा कोई विन्यास वस्तुतः प्राप्त नहीं भी हो।

Nd²⁺ (f⁴) का अस्तित्व यह विश्वास करने के लिए विशेष निर्णयात्मक प्रमाण है कि यद्यपि f⁰, f⁷, f¹⁴ विन्यास का स्थायित्व ऑक्सीकरण अवस्थाओं का स्थायित्व निर्धारण करने में एक घटक हो सकता है, यद्यपि अन्य ऊष्मागतिकीय तथा गतिकीय घटक विशेष भी हैं जिनका समान या अधिक महत्त्व है।

प्रश्न 8.11
कारण देते हुए स्पष्ट कीजिए –

1. संक्रमण धातुएँ तथा उनके अधिकांश यौगिक अनुचुम्बकीय हैं।
2. संक्रमण धातुओं की कणन एन्थैल्पी के मान उच्च होते हैं।
3. संक्रमण धातुएँ सामान्यतः रंगीन यौगिक बनाती हैं।
4. संक्रमण धातुएँ तथा इनके अनेक यौगिक उत्तम उत्प्रेरक का कार्य करते हैं।

उत्तर:
1. पदार्थों में अनुचुम्बकत्व की उत्पत्ति, अयुगलित इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण होती है। प्रतिचुम्बकीय पदार्थ वे होते हैं जिनमें सभी इलेक्ट्रॉन युगलित होते हैं। संक्रमण धातु आयनों में प्रतिचुम्बकत्व तथा अनुचुम्बकत्व दोनों होते हैं अर्थात् इनमें दो विपरीत प्रभाव पाए जाते हैं, इसलिए परिकलित चुम्बकीय आघूर्ण इनका परिणामी चुम्बकीय आघूर्ण माना जाता है।

d⁰ (Sc³⁺, Ti⁴⁺) या d¹⁰ (Cu⁺, Zn²⁺) विन्यासों को छोड़कर, संक्रमण धातुओं के सभी सरल आयनों में इनके (n – 1) d उपकोशों में अयुगलित इलेक्ट्रॉन होते हैं; अत: ये अधिकांशत: अनुचुम्बकीय होते हैं। ऐसे अयुगलित इलेक्ट्रॉन का चुम्बकीय आघूर्ण, प्रचक्रण कोणीय संवेग तथा कक्षीय कोणीय संवेग से सम्बन्धित होता है।

प्रथम संक्रमण श्रेणी की धातुओं के यौगिकों में कक्षीय कोणीय संवेग का योगदान प्रभावी रूप से शमित (quench) हो जाता है, इसलिए इसका कोई महत्त्व नहीं रह जाता। अतः इनके लिए चुम्बकीय आघूर्ण का निर्धारण उसमें उपस्थित अयुगलित इलेक्ट्रॉनों की संख्या के आधार पर किया जाता है तथा इसकी गणना निम्नलिखित ‘प्रचक्रण मात्र’ सूत्र द्वारा दी जाती है –
µ = \(\sqrt{n(n+2)}\)।
यहाँ n अयुगलित इलेक्ट्रॉनों की संख्या है तथा µ चुम्बकीय आघूर्ण है जिसका मात्रक बोर मैग्नेटॉन (BM) है। एक अयुगलित इलेक्ट्रॉन का चुम्बकीय आघूर्ण 1.73 BM होता है।

2. संक्रमण धातुओं की कणन एन्थैल्पी के मान उच्च होते हैं; क्योंकि इनके परमाणुओं में अयुगलित इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिक होती है। इस कारण इनमें प्रबल अन्तरापरमाण्विक अन्योन्य-क्रियाएँ होती हैं तथा इसीलिए परमाणुओं के मध्य प्रबल आबन्ध उपस्थित होते हैं।

3. अधिकांश संक्रमण धातु आयन विलयन तथा ठोस अवस्थाओं में रंगीन होते हैं। ऐसा दृश्य प्रकाश के आंशिक अवशोषण के कारण होता है। अवशोषित प्रकाश इलेक्ट्रॉन को समान d – उपकोश के एक कक्षक से दूसरे कक्षक पर पहुँचा देता है। चूँकि इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण धातु आयनों के d – कक्षकों में होते हैं; इसलिए did संक्रमण कहलाते हैं। संक्रमण धातु आयनों में दृश्य प्रकाश को अवशोषित करके होने वाले d-d संक्रमणों के कारण ही ये रंगीन दिखाई देते हैं।

4. संक्रमण धातुएँ तथा इनके यौगिक उत्प्रेरकीय सक्रियता के लिए जाने जाते हैं। संक्रमण धातुओं का यह गुण इनकी परिवर्तनशील संयोजकता एवं संकुल यौगिक के बनाने के गुण के कारण है। वेनेडियम (V) ऑक्साइइड (संस्पर्श प्रक्रम में), सूक्ष्म विभाजित आयरन (हेबर प्रक्रम में) और निकिल (उत्प्रेरकीय हाइड्रोजन में) संक्रमण धातुओं के द्वारा उत्प्रेरण के कुछ उदाहरण हैं। उत्प्रेरक के ठोस पृष्ठ पर अभिकारक के अणुओं तथा उत्प्रेरक की सतह के परमाणुओं के बीच आबन्धों की रचना होती है।

आबन्ध बनाने के लिए प्रथम संक्रमण श्रेणी की धातुएँ 3d एवं 4s इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करती हैं। परिणामस्वरूप उत्प्रेरक की सतह पर अभिकारक की सान्द्रता में वृद्धि हो जाती है तथा अभिकारक के अणुओं में उपस्थित आबन्ध दुर्बल हो जाते हैं। सक्रियण ऊर्जा का मान घट जाता है। ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तन हो सकने के कारण संक्रमण धातुएँ उत्प्रेरक के रूप में अधिक प्रभावी होती हैं।

उदाहरणार्थ:
आयरन (III), आयोडाइड आयन तथा परसल्फेट आयन के बीच सम्पन्न होने वाली अभिक्रिया का उत्प्रेरित करता है।
2I^– + S₂O₈^2- → I₂ ↑+ 2SO₄^2-

इस उत्प्रेरकीय अभिक्रिया का स्पष्टीकरण इस प्रकार है –
2Fe³⁺ + 2I^– → 2Fe²⁺ + I₂ ↑
2Fe²⁺ + S₂O₈^2- → 2Fe³⁺ + 2SO₄^2-

प्रश्न 8.12
अन्तराकाशी यौगिक क्या हैं? इस प्रकार के यौगिक संक्रमण धातुओं के लिए भली प्रकार से ज्ञात क्यों हैं?
उत्तर:
ऐसे यौगिकों को जिनके क्रिस्टल जालक में अन्तराकाशी स्थलों को छोटे आकार वाले परमाणु अध्यासित कर लेते हैं, अन्तराकाशी यौगिक कहते हैं। अन्तराकाशी यौगिक संक्रमण धातुओं के लिए ज्ञात होते हैं; क्योंकि संक्रमण धातुओं के क्रिस्टल जालकों में उपस्थित रिक्तियों में छोटे आकार वाले परमाणु; जैसे – H, N या C सरलता से सम्पाशित हो जाते है।

प्रश्न 8.13
संक्रमण धातुओं की ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तनशीलता असंक्रमण धातुओं में ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तनशीलता से किस प्रकार भिन्न है? उदाहरण देकर स्पष्ट कीजिए।
उत्तर:
परिवर्तनशील ऑक्सीकरण अवस्थाएँ संक्रमण धातुओं की एक प्रमुख विशेषता है। इसका कारण है, अपूर्ण d – कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों का इस प्रकार से प्रवेश करना जिससे इन तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्थाओं में एक का अन्तर बना रहता है। इसका उदाहरण, V^II, V^III, V^IV, V^V है। दूसरी ओर असंक्रमण तत्वों में विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं में सामान्यतया दो का अन्तर पाया जाता है।

प्रश्न 8.14
आयरन क्रोमाइट अयस्क से पोटैशियम डाइक्रोमेट बनाने की विधि का वर्णन कीजिए। पोटैशियम डाइक्रोमेट विलयन पर pH बढ़ाने से क्या प्रभाव पड़ेगा?
उत्तरः
पोटैशियम डाइक्रोमेट बनाने की विधि:
क्रोमाइट अयस्क (FeCr₂O₄) को जब वायु की उपस्थिति में सोडियम या पोटैशियम कार्बोनेट के साथ संगलित किया जाता है तो क्रोमेट प्राप्त होता है।
4FeCr₂O₄ + 8Na₂CO₃ + 7O₂ → 8Na₂CrO₄ + 2Fe₂O₃ + 8CO₂ ↑

सोडियम क्रोमेट के पीले विलयन को छानकर उसे सल्फ्यूरिक अम्ल द्वारा अम्लीय बना लिया जाता है जिसमें से नारंगी सोडियम डाइक्रोमेट, Na₂CrO₄ + 2H⁺ → Na₂Cr₂O₇ + 2Na⁺ + H₂O

सोडियम डाइक्रोमेट की विलेयता, पोटैशियम डाइक्रोमेट से अधिक होती है। इसलिए सोडियम डाइक्रोमेट के विलयन में पोटैशियम क्लोराइड डालकर पोटैशियम डाइक्रोमेट प्राप्त कर लिया जाता है।
Na₂Cr₂O₇ + 2KCI → K₂Cr₂O₇ + 2NaCl

पोटैशियम डाइक्रोमेट के नारंगी रंग के क्रिस्टल, क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं। जलीय विलयन में क्रोमेट तथा डाइक्रोमेट का अन्तरारूपान्तरण होता है जो विलयन के pH पर निर्भर करता है। क्रोमेट तथा डाइक्रोमेट में क्रोमियम की ऑक्सीकरण संख्या समान है।
\(2 \mathrm{CrO}_{4}^{2-}\) + 2H⁺ → \(\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}\) + H₂O
\(\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}\) + 2OH^– → \(2 \mathrm{CrO}_{4}^{2-}\) + H₂O
अब PH बढ़ाने पर डाइक्रोमेट आयन (नारंगी रंग) क्रोमेट आयनों में परिवर्तित हो जाते हैं तथा विलयन का रंग पीला हो जाता है।

प्रश्न 8.15
पोटैशियम डाइक्रोमेट की ऑक्सीकरण क्रिया का उल्लेख कीजिए तथा निम्नलिखित के साथ आयनिक समीकरण लिखिए:

1. आयोडाइड आयन
2. [आयरन (II) विलयन]
3. H₂S

उत्तर:
पोटैशियम डाइक्रोमेट प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है। इसका उपयोग आयतनमितीय विश्लेषण में प्राथमिक मानक के रूप में किया जाता है। ऊष्मीय माध्यम में डाइक्रोमेट आयन की ऑक्सीकरण क्रिया निम्नलिखित प्रकार से प्रदर्शित की जा सकती हैं –
\(\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}\) + 14H⁺ + 6e^– → 2Cr³⁺ + 7H₂O
(E^Θ = 1.33V)

आयनिक अभिक्रियाएँ (Ionic Reactions):
1. आयोडाइड आयन के साथ:
आयोडीन मुक्त होती है –
\(\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}\) + 14H⁺ + 6e^– → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3I ²↑

2. आयरन (II) विलयन के साथ:
आयरन (II) लवण में ऑक्सीकृत करेगा।
\(\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}\) + 14H⁺ + 6Fe²⁺ → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 6Fe³⁺

3. H₂S के साथ:
S में ऑक्सीकृत करता है।
\(\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}\) + 8H⁺ + 3H₂S → 2Cr³⁺ + 7H₂O + 3S ↓

प्रश्न 8.16
पोटैशियम परमैंगनेट को बनाने की विधि का वर्णन कीजिए। अम्लीय पोटैशियम परमैंगनेट किस प्रकार –

1. [आयरन (II) आयन]
2. SO₂ तथा
3. ऑक्सैलिक अम्ल से अभिक्रिया करता है? अभिक्रियाओं के लिए आयनिक समीकरण लिखिए।

उत्तर:
पोटैशियम परमैंगनेट, KMnO₄ (Potassium Permanganate, KMnO₄):

बनाने की विधि (Methods of Preparation):
पोटैशियम परमैंगनेट को निम्नलिखित विधि से बनाया जा सकता है:

1. पोटैशियम परमैंगनेट को प्राप्त करने के लिए MnO₂ को क्षारीय धातु हाइड्रॉक्साइड तथा KNO₃ जैसे ऑक्सीकारक के साथ संगलित किया जाता है। इससे गाढ़े हरे रंग का उत्पाद K₂MnO₄ प्राप्त होता है जो उदासीन या अम्लीय माध्यम में असमानुपातिक होकर पोटैशियम परमैंगनेट देता है।
2MnO₂ + 4KOH + O₂ → 2K₂MnO₄ + 2H₂O
\(3 \mathrm{MnO}_{4}^{2-}\) + 4H⁺ → 2MnO^–₄ + MnO₂ + 2H₂O

2. औद्योगिक स्तर पर इसका उत्पादन MnO₂ के क्षारीय ऑक्सीकरणी संगलन के पश्चात्, मैंगनेट (VI) के विद्युत-अपघटनी ऑक्सीकरण द्वारा किया जाता है।

3. प्रयोगशाला में मैंगनीज (II) आयन के लवण परऑक्सीडाइसल्फेट द्वारा ऑक्सीकृत होकर परमैंगनेट बनाते हैं।
2Mn²⁺ + 5S₂O^2-₈ + 8H₂O → 2MnO^2-₄ + 10SO^2-₄ + 16H⁺

रासायनिक अभिक्रियाएँ –
अम्लीय पोटैशियम परमैंगनेट की रासायनिक अभिक्रियाएँ निम्नलिखित हैं –

1. [आयरन (II) आयन के साथ]:
Fe²⁺ आयन (हरा) का Fe³⁺ (पीले) में परिवर्तन होता है।
MnO^2-₄ + 8H⁺ + 5e²⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O + 5Fe³⁺

2. SO₂ के साथ:
SO^2-₄ तथा Mn²⁺ आयन बनते हैं।
2MnO^2-₄ + 2H₂O + 5SO₂ → 2Mn²⁺ + 4H⁺ + 5SO^2-₄

3. ऑक्सैलिक अम्ल के साथ:
CO₂ तथा H₂O में ऑक्सीकृत करता है।

प्रश्न 8.17
M²⁺/M तथा M³⁺/M²⁺ निकाय के सन्दर्भ में कुछ धातुओं के E^Θ के मान नीचे दिए गए हैं।

उपर्युक्त आँकड़ों के आधार पर निम्नलिखित पर टिप्पणी लिखिए:

1. अम्लीय माध्यम में Cr³⁺ या Mn³⁺ की तुलना में Fe³⁺ का स्थायित्व।
2. समान प्रक्रिया के लिए क्रोमियम अथवा मैंगनीज धातुओं की तुलना में आयरन के ऑक्सीकरण में सुगमता।

उत्तर:
1. चूँकि Cr³⁺/cr²⁺ का अपचयन विभव ऋणात्मक (-0.4V) है। अत: Cr³⁺, Cr²⁺ में अपचयित नहीं हो सकता अर्थात् Cr³⁺ अधिक स्थायी है। Mn³⁺/Mn²⁺ का E^Θ मान ऑक्सीकरण (+ 1.5 V) है। अत: Mn³⁺ सरलता से Mn³⁺ में अपचयित हो सकता है और Mn³⁺ कम स्थायी है। अतः विभिन्न आयनों की सापेक्षिक स्थिरता का क्रम निम्न है –
Mn³⁺ < Fe³⁺ < Cr³⁺

2. क्रोमियम, मैंगनीज तथा आयरन के ऑक्सीकरण विभव +0.9 V, +1.2V तथा + 0:4 V होंगे। अतः इनके ऑक्सीकरण का क्रम निम्नवत् है:
Mn > Cr > Fe

प्रश्न 8.18
निम्नलिखित में कौन-से आयन जलीय विलयन में रंगीन होंगे?
Ti³⁺, V³⁺, Cu⁺, Sc³⁺, Mn²⁺, Fe³⁺ तथा Co²⁺ प्रत्येक के लिए कारण बताइए।
उत्तर:
Sc³⁺ को छोड़कर, अभारित d – कक्षकों की उपस्थिति के कारण अन्य सभी जलीय विलयन में रंगहीन होंगे तथा d – d संक्रमण देगा।

प्रश्न 8.19
प्रथम संक्रमण श्रेणी की धातुओं की +2 ऑक्सीकरण अवस्थाओं के स्थायित्व की तुलना कीजिए।
उत्तर:
प्रथम संक्रमण श्रेणी के प्रथम अर्द्धभाग में बढ़ते हुए परमाणु क्रमांक के साथ प्रथम तथा द्वितीय आयनन एन्थैल्पियों का योग बढ़ता है। अत: मानक अपचायक विभव (E^Θ) कम तथा ऋणात्मक होता है, इसलिए M²⁺ आयन बपनाने की प्रवृत्ति घटती है। +2 ऑक्सीकरण अवस्था का अधिक स्थायित्व, Mn²⁺ में अर्द्धपूरित d – उपकोशों (d⁵) के कारण, Zn²⁺ में पूर्णपूरित d – उपकोशों (d¹⁰) के कारण तथा निकिल में उच्च ऋणात्मक जलयोजन एन्थैलल्पी के कारण होता है।

प्रश्न 8.20
निम्नलिखित के सन्दर्भ में लैन्थेनाइड एवं ऐक्टिनाइड के रसायन की तुलना कीजिए –

1. इलेक्ट्रॉनिक विन्यास
2. परमाण्वीय एवं आयनिक आकार
3. ऑक्सीकरण अवस्था
4. रासायनिक अभिक्रियाशीलता।

उत्तर:
1. इलेक्ट्रॉनिक विन्यास (Electronic configuration):
लैन्थेनाइडों का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Xe]⁵⁴ 4f^1-14 5d^0-1 6s² होता है, जबकि ऐक्टिनाइडों का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Rn]⁸⁶ 5f^1-14 6d^0-1 7s² होता है। अतः लैन्थेनाइड 4f श्रेणी से तथा ऐक्टिनाइड 5f श्रेणी से सम्बद्ध होते हैं।

2. परमाण्वीय एवं आयनिक आकार (Atomic and ionic sizes):
लैन्थेनाइड तथा ऐक्टिनाइड दोनों +3 ऑक्सीकरण अवस्था में अपने परमाणुओं अथवा आयनों के आकारों में कमी प्रदर्शित करते हैं। लैन्थेनाइडों में यह कमी लैन्थेनाइड आकुंचन कहलाती है, जबकि ऐक्टिनाइडों में यह ऐक्टिनाइड आकुंचन कहलाती है। यद्यपि ऐक्टिनाइडों में एक तत्व से दूसरे तत्व तक 5f – इलेक्ट्रॉनों द्वारा अत्यन्त कम परिरक्षण प्रभाव के कारण आकुंचन उत्तरोत्तर बढ़ता है।

3. ऑक्सीकरण अवस्था (Oxidation states):
लैन्थेनाइड सीमित ऑक्सीकरण अवस्थाएँ (+ 2, +3, + 4) प्रदर्शित करते हैं, जिनमें +3 ऑक्सीकरण अवस्था सबसे अधिक सामान्य है। इसका कारण 4f, 5d तथा 6s उपकोशों के बीच अधिक ऊर्जा-अन्तर होना है। दूसरी ओर ऐक्टिनाइड अधिक संख्या में ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करते हैं; क्योंकि 5f, 6d तथा 7s उपकोशों में ऊर्जा-अन्तर कम होता है।

4. रासायनिक अभिक्रियाशीलता (Chemical reactivity):

लैन्थेनाइड (Lanthanides):
सामान्य रूप से श्रेणी के आरम्भ वाले सदस्य अपने रासायनिक व्यवहार में कैल्सियम की तरह बहुत क्रियाशील होते हैं, परन्तु बढ़ते परमाणु क्रमांक के साथ ये ऐलुमिनियम की तरह व्यवहार करते हैं।
अर्द्ध-अभिक्रिया Ln³⁺ (aq) + 3e^– → Ln (s) के लिए E^Θ का मान -2.2 से -2.4 V के परास में है। E^Θ के लिए E^Θ का मान -2.0 V है।

निस्सन्देह मान में थोड़ा-सा परिवर्तन है, हाइड्रोजन गैस के वातावरण में मन्द गति से गर्म करने पर धातुएँ हाइड्रोजन से संयोग कर लेती हैं। धातुओं को कार्बन के साथ गर्म करने पर कार्बाइड – Ln₃C, Ln₂C₃ तथा LnC₂ बनते हैं।

ये तनु अम्लों से हाइड्रोजन गैस मुक्त करती हैं तथा हैलोजन के वातावरण में जलने पर हैलाइड बनाती हैं। ये ऑक्साइड M₂O₃ तथा हाइड्रॉक्साइड M(OH)₃ बनाती हैं। हाइड्रॉक्साइड निश्चित यौगिक हैं न कि केवल हाइड्रेटेड ऑक्साइड। ये क्षारीय मृदा धातुओं के ऑक्साइड तथा हाइड्रॉक्साइड की भाँति क्षारकीय होते हैं। इनकी सामान्य अभिक्रियाएँ चित्र में प्रदर्शित की गई हैं।

चित्र-लैन्थेनाइडों की रासायनिक अभिक्रियाएँ।

ऐक्टिनाइड (Actinides):
ऐक्टिनाइड अत्यधिक अभिक्रियाशील धातुएँ हैं, विशेषकर जब वे सूक्ष्मभाजित हों। इन पर उबलते हुए जल की क्रिया से ऑक्साइड तथा हाइड्राइड का मिश्रण प्राप्त होता है और अधिकांश अधातुओं से संयोजन सामान्य ताप पर होता है। हाइड्रोक्लोरिक अम्ल सभी धातुओं को प्रभावित करता है, परन्तु अधिकतर धातुएँ नाइट्रिक अम्ल द्वारा अल्प प्रभावित होती हैं, कारण यह है कि इन धातुओं ऑक्साइड की संरक्षी सतह बन जाती है। क्षारों का इन धातुओं पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता।

प्रश्न 8.21
आप निम्नलिखित को किस प्रकार से स्पष्ट करेंगे:

1. d⁴ स्पीशीज़ में से Cr²⁺ प्रबल अपचायक है, जबकि मैंगनीज (III) प्रबल ऑक्सीकारक है।
2. जलीय विलयन में कोबाल्ट (II) स्थायी है, परन्तु संकुलनकारी अभिकर्मकों की उपस्थिति में यह सरलतापूर्वक ऑक्सीकृत हो जाता है।
3. आयनों का d¹ विन्यास अत्यन्त अस्थायी है।

उत्तर:
1. चूँकि Cr³⁺/Cr²⁺ के लिए E^Θ मान ऋणात्मक (-0.41 V) होता है और Mn³⁺/Mn²⁺ के लिए E^Θ मान धनात्मक (+ 1.57 V) होता है; अतः Cr आयन चूँकि ऑक्सीकृत होकर Cr⁺ आयन देते हैं, अत: Cr²⁺ प्रबल अपचायक के रूप में कार्य करता है। चूँकि Mn³⁺ सरलता से अपचयित होकर Mn²⁺ आयन देते हैं, चूँकि मैंगनीज (III) प्रबल आक्सीकरण है।

2. चूँकि Co (II) की तुलना में Co (III) में उपसहसंयोजक संकुल बनाने की प्रवृत्ति अधिक होती है, अतः लिगण्डों की उपस्थिति में Co (II) का Co (III) में सरलतापूर्वक ऑक्सीकरण हो जाता है।

3. d¹ विन्यास के आयनों में d – उपकोश में उपस्थित एकल इलेक्ट्रॉन को खोकर स्थायी d⁰ विन्यास प्राप्त करने की प्रवृत्ति होती है। अतः ये अस्थायी होते हैं तथा असमानुपातन प्रदर्शित करते हैं।

प्रश्न 8.22
असमानुपातन से आप क्या समझते हैं? जलीय विलयन में असमानुपातन अभिक्रियाओं के दो उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
ऐसी अभिक्रियाएँ जिनमें एक ही पदार्थ का ऑक्सीकरण तथा अपचयन होता है, असमानुपातन अभिक्रियाएँ कहलाती हैं। असमानुपातन अभिक्रियाओं में सम्मिलित तत्व की ऑक्सीकरण संख्या के घटने तथा बढ़ने पर दो भिन्न उत्पाद बनते हैं।
उदाहरण:

प्रश्न 8.23
प्रथम संक्रमण श्रेणी में कौन-सी धातु बहुधा तथा क्यों + 1 ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाती हैं?
उत्तर:
कॉपर का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Ar] 3d¹⁰ 4s¹ है। यह एक इलेक्ट्रॉन खोकर स्थायी d¹⁰ विन्यास देता है। अतः यह बहुधा +1 ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाती है।

प्रश्न 8.24
निम्नलिखित गैसीय आयनों में अयुगलित इलेक्ट्रॉनों की गणना कीजए:
Mn³⁺, Cr³⁺, V³⁺ Ti³⁺ इनमें से कौन-सा जलीय विलयन में अतिस्थायी है?
गणना:

इन में Cr³⁺ जलीय विलयन अस्थाई है क्योंकि इसमें अर्द्धपूरित t₂₈ स्तर होता है।

प्रश्न 8.25
उदाहरण देते हुए संक्रमण धातुओं के रसायन के निम्नलिखित अभिलक्षणों का कारण बताइए –

1. संक्रमण धातु का निम्नतम ऑक्साइड क्षारकीय है, जबकि उच्चतम ऑक्साइड उभयधर्मी अम्लीय है।
2. संक्रमण धातु की उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था ऑक्साइडों तथा फ्लुओराइडों में प्रदर्शित होती है।
3. धातु के ऑक्सोऋणायनों में उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित होती है।

उत्तर:
1. संक्रमण धातु का निम्नतम ऑक्साइड क्षारकीय होता है; क्योंकि धातु परमाणु निम्न ऑक्सीकरण अवस्था में होता है। निम्न ऑक्सीकरण अवस्था में आयनिक आबन्ध बनते हैं। निम्न ऑक्सीकरण अवस्था में आबन्ध बनने के दौरान कम इलेक्ट्रॉन भाग लेते हैं; इसलिए प्रभावी नाभिकीय आवेश बहुत उच्च नहीं होता है। ऑक्साइड इलेक्ट्रॉनों का दान करके क्षार के समान व्यवहार करते हैं। धातुएँ विद्युत-धनात्मक होती हैं तथा क्षारकीय ऑक्साइड बनाती हैं।

संक्रमण धातु का उच्चतम ऑक्साइड उभयधर्मी अम्लीय होता है; क्योंकि धातु परमाणु उच्च ऑक्सीकरण अवस्था में होता है। उच्च ऑक्सीकरण अवस्था में सहसंयोजी आबन्ध बनते हैं। उच्च ऑक्सीकरण अवस्था में आबन्धन में अधिक इलेक्ट्रॉन भाग लेते हैं, जिस कारण प्रभावी नाभिकीय आवेश उच्च होता है। धातु ऑक्साइड इलेक्ट्रॉन ग्रहण कर सकते हैं तथा लूइस अम्लों के समान व्यवहार करते हैं, इसलिए ऑक्साइड अम्लीय होते हैं।

2. संक्रमण धातु की उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था ऑक्साइडों तथा फ्लुओराइडों में प्रदर्शित होती है। क्योंकि ऑक्सीजन तथा फ्लुओरीन उच्च विद्युतऋणात्मक तत्व हैं तथा आकार में छोटे होते हैं। ये प्रबल ऑक्सीकारक होते हैं। उदाहरणार्थ-ऑस्मियम, OsF₆ में +6 ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है तथा वेनेडियम, V₂O₅ में +5 ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है।

3. धातु ऑक्सोऋणायनों में उच्च ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित होती है; जैसे – \(\mathrm{Cr}_{2} \mathrm{O}_{7}^{2-}\), में Cr को ऑक्सीकरण अवस्था +6 है, जबकि MnO₄^– में Mn की ऑक्सीकरण अवस्था +7 है। धातु का ऑक्सीजन से संयोग का कारण यह है कि ऑक्सीजन उच्च विद्युतऋणात्मक तथा ऑक्सीकारक तत्व है।

प्रश्न 8.26
निम्नलिखित को बनाने के लिए विभिन्न पदों का उल्लेख कीजिए:

1. क्रोमाइट अयस्क से K₂Cr₂O₇
2. पाइरोलुसाइट से KMnO₄

उत्तर:
1. क्रोमाइट अयस्क से K₂Cr₂O₇:
क्रोमाइट अयस्क (FeCr₂O₄) को जब वायु की उपस्थिति में सोडियम या पोटैशियम कार्बोनेट के साथ संकलित किया जाता है तो क्रोमेट प्राप्त होता है, क्रोमाइट को साडियम कार्बोनेट के साथ अभिक्रिया निम्नलिखित प्रकार होती है:
4FeCr₂O₄ + 8Na₂CO₃ + 7O₂ → 8Na₂CrO₄ + 2Fe₂O₃ + 8CO₂↑

सोडियम क्रोमेट के पीले विलयन को छानकर उसे सल्फ्यूरिक अम्ल द्वारा अम्लीय बना लिया जाता है, जिसमें से नारंगी सोडियम डाइक्रोमेट, Na₂Cr₂O₇.2H₂O को क्रिस्टलित कर लिया जाता है।
2Na₂CrO₄ + 2H⁺ → Na₂Cr₂O₇ + 2Na⁺ + H₂O

सोडियम डाइक्रोमेट की विलयेता, पोटैशियम डाइक्रोमेट से अधिक होती है। इसलिए सोडियम डाइक्रोमेट के विलयन में पोटैशियम क्लोराइड डालकर पोटैशियम डाइक्रोमेट प्राप्त कर लिया जाता है।
Na₂Cr₂O₇ + 2KCl → K₂Cr₂O₇ + 2NaCl

2. पाइरोलुसाइट से KMnO₄:
औद्योगिक स्तर पर KMnO₄ का उत्पादन पाइरोलुसाइट, MnO₂ के क्षारीय ऑक्सीकरणी संगलन के पश्चात् मैंगनेट (VI) के विद्युत-अपघटनी ऑक्सीकरण द्वारा किया जाता है।

प्रश्न 8.27
मिश्रातुएँ क्या हैं? लैन्थेनाइड धातुओं से युक्त एक प्रमुख मिश्रधातु का उल्लेख कीजिए। इसके उपयोग भी बताइए।
उत्तर:
मिश्रातु या मिश्रधातु (alloy) विभिन्न धातुओं का सम्मिश्रण होते हैं जो कि धातुओं के समिश्रण से प्राप्त होते हैं। मिश्रातु समांगी ठोस विलयन हो सकते हैं जिनमें एक धातु के परमाणु दूसरी धातु के परमाणुओं में अनियमित रूप से वितरित रहते हैं।

इस प्रकार के मिश्रातुओं की रचनाएँ उन परमाणुओं द्वारा होती हैं जिनकी धात्विक त्रिज्याओं में 15% का अन्तर हो। एक मिश्रातु मिश धातु (misch metal) है जो एक लैन्थेनाइड धातु (~95%), आयरन (~5%) तथा लेशमात्र S, C, Ca एवं Al से बनी होती है। मिश धातु की अत्यधिक मात्रा मैग्नीशियम आधारित मिश्रातु में प्रयुक्त होती है जो बन्दूक की गोली, कवच या खोल तथा हल्के फ्लिण्ट के उत्पादन के लिए उपयोग में लाया जाता है।

प्रश्न 8.28
आन्तरिक संक्रमण तत्व क्या हैं? बताइए कि निम्नलिखित में कौन-से परमाणु क्रमांक आन्तरिक संक्रमण तत्वों के हैं:
29, 59, 74, 95, 102, 104
उत्तर:
ऐसे तत्व जिनमें अन्तिम इलेक्ट्रॉन -उपकोश में प्रवेश करता है f – ब्लॉक तत्व या आन्तरिक संक्रमण तत्व कहलाते हैं। ये दो श्रेणियाँ हैं – लैन्थेनाइड (58 – 71) तथा ऐक्टिनाइड (90 – 103) होते हैं। अत: परमाणु क्रमांक 59, 95 तथा 102 वाले तत्व आन्तरिक संक्रमण तत्व हैं।

प्रश्न 8.29
ऐक्टिनाइड तत्वों का रसायन उतना नियमित नहीं है जितना कि लैन्थेनाइड तत्वों का रसायन। इन तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्थाओं के आधार पर इस कथन का आधार प्रस्तुत कीजिए।
उत्तर:
सभी ऐक्टिनाइड रेडियोऐक्टिव हैं। यद्यपि प्राकृतिक रूप से उपस्थित तत्व तथा श्रेणी के पूर्व सदस्यों के अर्द्ध-आयुकाल अधिक हैं, परन्तु मानवनिर्मित तत्वों की अर्द्ध-आयु कई दिनों से लेकर 3 मिनट [लॉरेन्शियम (Z = 103) के लिए] तक है। यह उच्च रेडियोऐक्टिवता इनके अध्ययन में कठिनाई उत्पन्न करती है।

इसके अतिरिक्त ऐक्टिनाइडों की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ विस्तृत परास में होती हैं जिसके कारण इनका रसायन नियमित नहीं होता है। ऐक्टिनाइड सामान्यतया +3 ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाते हैं। श्रेणी के प्रारम्भिक अर्द्ध-भाग वाले तत्व सामान्यतया उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करते हैं।

उदाहरणार्थ: उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था Th में +4 है, Pa, U तथा Np में क्रमश: +5, +6 तथा +7 तक पहुँच जाती है, परन्तु बाद के तत्वों में ऑक्सीकरण अवस्थाएँ घटती हैं। प्रारम्भ तथा बाद वाले ऐक्टिनाइडों की ऑक्सीकरण अवस्थाओं के वितरण में इतनी अधिक अनियमितता तथा विभिनन्नता पाई जाती है कि ऑक्सीकरण अवस्थाओं के सन्दर्भ में इन तत्वों के रसायन की समीक्षा करना सन्तोषजनक नहीं है।

प्रश्न 8.30
ऐक्टिनाइड श्रेणी का अन्तिम तत्व कौन-सा है? इस तत्व का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखिए। इस तत्व की सम्भावित ऑक्सीकरण अवस्थाओं पर टिप्पणी कीजिए।
उत्तर:
ऐक्टिनाइड श्रेणी का अन्तिम तत्व लॉरेन्शियम (Z = 103) है जिसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास निम्नलिखित है:
Lr (Z = 103) = [Rn]⁸⁶ 5f¹⁴ 6d¹ 7s²
Lr की सम्भावित ऑक्सीकरण अवस्था +3 है।

प्रश्न 8.31
हुण्ड-नियम के आधार पर Ce³⁺ आयन के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को व्युत्पन्न कीजिए तथा ‘प्रचक्रण मात्र’ सूत्र के आधार पर इसके चुम्बकीय आघूर्ण की गणना कीजिए।
गणना:
∵₅₈ Ce = [Xe]⁵⁴ 4f¹ 5d¹ 6s²
∴ Ce³⁺ = [Xe]⁵⁴ 4f¹
∴ Ce³⁺ का चुम्बकीय आघूर्ण (µ)
= \(\sqrt{n(n+2)}\)
= \(\sqrt{1(1+2)}\) (∵n = 1)
= \(\sqrt{3}\) = 1.73 B.M

प्रश्न 8.32
लैन्थेनाइड श्रेणी के उन सभी तत्वों का उल्लेख कीजिए जो +4 तथा जो +2 ऑक्सीकरण अवस्थाएँ दर्शाते हैं। इस प्रकार के व्यवहार तथा उनके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के बीच सम्बन्ध स्थापित कीजिए।
उत्तर:
लैन्थेनाइड श्रेणी के +4 ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाने वाले तत्व ⁵⁸Ce, ₅₉Pr. ₆₀Nd, ₆₅Tb, ₆₆Dy हैं। लैन्थेनाइड श्रेणी के +2 ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाने वाले तत्व ₆₀Nd, ₆₂Sm, ₆₃Eu, ₆₉Tm, ₇₀ Yb हैं। +2 ऑक्सीकरण अवस्था तब प्रदर्शित की जाती है, जबकि लैन्थेनाइडों का विन्यास 5d⁰ 6s² होता है जिसमें 2 इलेक्ट्रॉन सरलतापूर्वक निकल सकें। +4 ऑक्सीकरण अवस्था तब प्रदर्शित की जाती है, जबकि लैन्थेनाइडों का शेष विन्यास 4f⁰ (जैसे – 4f⁰, 4f¹, 4f²) या 4f⁷ (जैसे – 4f⁷ या 458) पर समाप्त हो।

प्रश्न 8.33
निम्नलिखित के सन्दर्भ में ऐक्टिनाइड श्रेणी के तत्वों तथा लैन्थेनाइड श्रेणी के तत्वों के रसायन की तुलना कीजिए –

1. इलेक्ट्रॉनिक विन्यास
2. ऑक्सीकरण अवस्थाएँ
3. रासायनिक अभिक्रियाशीलता।

उत्तर:
अभ्यास प्रश्न संख्या 20 का उत्तर देखिए।

प्रश्न 8.34
61, 91, 101 तथा 109 परमाणु क्रमांक वाले तत्वों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास लिखिए।
उत्तर:

प्रश्न 8.35
प्रथम श्रेणी के संक्रमण तत्वों के अभिलक्षणों की द्वितीय एवं तृतीय श्रेणी के वर्गों के तत्वों से क्षैतिज वर्गों में तुलना कीजिए। निम्नलिखित बिन्दुओं पर विशेष महत्व दीजिए:

1. इलेक्ट्रॉनिक विन्यास
2. ऑक्सीकरण अवस्थाएँ
3. आयनन एन्थैल्पी
4. परमाण्वीय आकार।

उत्तर:
1. इलेक्ट्रॉनिक विन्यास:
लैन्थेनाइडों का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Xe]⁵⁴ 4f^1-14 5d^0-1 6s² होता है, जबकि ऐक्टिनाइडों का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Rn]⁸⁶ 5f^1-14 6d^0-1 7s² होता है। अतः लैन्थेनाइड 4f श्रेणी से तथा ऐक्टिनाइड 5f श्रेणी से सम्बद्ध होते हैं।

2. ऑक्सीकरण अवस्था:
लैन्थेनाइड सीमित ऑक्सीकरण अवस्थाएँ (+ 2, +3, +4) प्रदर्शित करते हैं जिनमें +3 ऑक्सीकरण अवस्था सबसे अधिक सामान्य है। इसका कारण 4f, 5d तथा 6s उपकोशों के बीच अधिक ऊर्जा-अन्तर होना है। ऐक्टिनाइड अधिक संख्या में ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करते हैं; क्योंकि 5f, 6d तथा 7s उपकोशों में ऊर्जा-अन्तर कम होता है।

3. आयनन एन्थैल्पी (Ionization Enthalpy):
प्रत्येक श्रेणी में बाएँ से दाएँ जाने पर प्रथम आयनन एन्थैल्पी सामान्यतया धीरे-धीरे बढ़ती है, यद्यपि प्रत्येक श्रेणी में कुछ अपवाद भी प्रेक्षित होते हैं। समान क्षैतिज वर्ग में 3d श्रेणी के तत्वों की तुलना में 4d श्रेणी के कुछ तत्वों की प्रथम आयनन एन्थैल्पी उच्च तथा कुछ तत्वों की कम होती है, यद्यपि 5d श्रेणी की प्रथम आयनन एन्थैल्पी 3d तथा 4d श्रेणियों की तुलना में उच्च होती है। इसका कारण 5d श्रेणी में 4f इलेक्ट्रॉनों पर नाभिकर का दुर्बल परिरक्षण प्रभाव है।

4. परमाण्वीय एवं आयनिक आकार:
लैन्थेनाइड तथा ऐक्टिनाइड दोनों +3 ऑक्सीकरण अवस्था में अपने परमाणुओं अथवा आयनों के आकारों में कमी प्रदर्शित करते हैं। लैन्थेनाइडों में यह कमी लैन्थेनाइड आकुंचन कहलाती है, जबकि ऐक्टिनाइडों में यह ऐक्टिनाइड आकुंचन प्रभाव के कारण आकुंचन उत्तरोत्तर बढ़ता है।

प्रश्न 8.36
निम्नलिखित आयनों में प्रत्येक के लिए 3d इलेक्ट्रॉनों की संख्या लिखिए:
Ti²⁺, V²⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, CO²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺ आप इन जलयोजित आयनों (अष्टफलकीय) में पाँच 3d कक्षकों को किस प्रकार अधिगृहीत करेंगे? दर्शाइए।
उत्तर:

प्रश्न 8.37
प्रथम संक्रमण श्रेणी के तत्व भारी संक्रमण तत्वों के अनेक गुणों से भिन्नता प्रदर्शित करते हैं। टिप्पणी कीजिए।
उत्तर:
प्रथम संक्रमण श्रेणी के तत्व भारी संक्रमण तत्वों के गुणों से भिन्नता निम्न प्रकार दर्शाते हैं –

1. भारी संक्रमण तत्वों (4d तथा 5d श्रेणियाँ) की परमाणु त्रिज्याएँ प्रथम संक्रमण श्रेणी (3d) के सम्बन्धित तत्वों से अधिक होती हैं, यद्यपि 4d तथा 5d श्रेणियों की परमाणु त्रिज्याएँ लगभग समान होती हैं।
2. 5d श्रेणी की आयनन एन्थैल्पियाँ 3d तथा 4d श्रेणियों के सम्बन्धित तत्वों से उच्च होती है।
3. 4d तथा 5d श्रेणियों की कणन एन्थैल्पियाँ प्रथम श्रेणी के सम्बन्धित तत्वों से उच्च होती हैं।
4. भारी संक्रमण तत्वों के गलनांक तथा क्वथनांक प्रथम संक्रमण श्रेणी की तुलना में अधिक होते हैं क्योंकि इनमें प्रबल अन्तराधात्विक बन्धों की उपस्थिति है।

प्रश्न 8.38
निम्नलिखित संकुल स्पीशीज़ के चुम्बकीय आघूर्णों के मान से आप क्या निष्कर्ष निकालेंगे?

उत्तर:
चुम्बकीय आघूर्ण (µ) = \(\sqrt{n(n + 2)}\) B.M.
जहाँ n = अयुगलित इलेक्ट्रॉनों की संख्या
n = 1 के लिए = µ = \(\sqrt{1(1+2)}\) = \(\sqrt{3}\) = 1.73 B.M.
n = 2 के लिए = µ = \(\sqrt{2(2+2)}\) = \(\sqrt{8}\) = 2.83 B.M.
n = 3 के लिए = µ = \(\sqrt{3(3+2)}\) = \(\sqrt{15)}\) = 3.87 B.M.
n = 4 के लिए µ = \(\sqrt{4(4+2)}\) = \(\sqrt{24}\) = 4.9 B.M.
n = 5 के लिए µ = (\(\sqrt{5(5+2)}\)) = \(\sqrt{35)}\) = 5.92 B.M.

K₄Mn(CN)₆:
यहाँ की Mn की ऑक्सीकरण +2 है। अत: Mn, M²⁺ अवस्था में है।
µ = 2.2 B.M.से यह पता चलता कि इसमें एक युगलित इलेक्ट्रॉन है, अतः जब CN^– लिगेण्ड Mn²⁺ से जुड़ता है। तो 3d – कक्षकों के इलेक्ट्रॉन युगलित होकर उपलब्ध 6 रिक्त कक्षक बनाते हैं जिसमें d²sp³ संकरण प्रयुक्त होता है।

अतः यह अल्प प्रचक्रण संकुल है जिसमें एक अयुगलित इलेक्ट्रॉन है।

[Fe(H₂O)₆]²⁺:
यहाँ Fe की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है जिस का रूप Fe²⁺ है।
5.3 B.M. यह दर्शाता है कि संकुल में चार अयुगलित इलेक्ट्रॉन हैं। इससे तात्पर्य है कि Fe²⁺ आयन में इलेक्ट्रॉन युगलित नहीं होते हैं जब छ: H₂O अणु इससे जुड़ते हैं। अत: H₂O एक दुर्बल लिगेण्ड है। इन छ: H₂O अणुओं द्वारा दिये गये इलेक्ट्रॉनों को समायोजित करने के लिए संकुल sp³d² संकरण वाला होगा।

K₂[MnCl₄]:
यहाँ Mn की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है जिस का रूप Mn²⁺ है। 5.9 B.M. से यह दर्शाता है कि इसमें 5 अयुगलित इलेक्ट्रॉन हैं। अत: यह संकरण sp³ है और संकुल चतुष्फकीय प्रकृति का है।

Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 16 दैनिक जीवन में रसायन Textbook Questions and Answers, Additional Important Questions, Notes.

BSEB Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 16 दैनिक जीवन में रसायन

Bihar Board Class 12 Chemistry दैनिक जीवन में रसायन Text Book Questions and Answers

पाठ्यनिहित प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 16.1
अनिद्राग्रस्त रोगियों को चिकित्सक नींद लाने वाली गोलियाँ लेने का परामर्श देते हैं, परन्तु बिना चिकित्सक से परामर्श लिए इनकी खुराक लेना उचित क्यों नहीं है?
उत्तर:
अधिकतर औषध अनुशंसित मात्रा से अधिक मात्रा में लेने पर हानिकारक प्रभाव डालती हैं तथा विष का कार्य करती हैं, इसलिए औषध लेने से पहले किसी चिकित्सक से परामर्श अवश्य लेना चाहिए।

प्रश्न 16.2
किस वर्गीकरण के आधार पर वक्तव्य, “निटिडीन प्रति-अम्ल है” दिया गया है?
उत्तर:
यह वक्तव्य भेषजगुणविज्ञानीय आधार पर वर्गीकरण की ओर संकेत करता है; क्योकि कोई भी औषध जो अम्ल के आधिक्य का प्रतिकार करेगी, प्रतिअम्ल कहलाएगी।

प्रश्न 16.3
हमें कृत्रिम मधुरकों की आवश्यकता क्यों पड़ती है?
उत्तर:
प्राकृत मधुरक जैसे-सुक्रोम, ग्रहण की गई कैलोरी बढ़ाते हैं; इसलिए बहुत-से लोग कृत्रिम मधुरक प्रयोग करना अधिक पसन्द करते हैं। आर्थो-सल्फोबेन्जीमाइड, जिसे सैकरीन भी कहते हैं, प्रथम लोकप्रिय कृत्रिम मधुरक है। यह सन् 1879 से खोज के समय से ही मधुरक की तरह प्रयोग में लाया जाता रहा है। यह सुक्रोस (cane sugar) से लगभग 550 गुना अधिक मीठी होती है।

यह शरीर से अपरिवर्तित रूप में ही मूत्र के साथ उत्सर्जित हो जाती है। यह सेवन के पश्चात् पूर्णत: अक्रिय और अहानिकारक प्रतीत होती है। इसका प्रयोग मधुमेह के रोगियों एवं उन व्यक्तियों के लिए जिन्हें कैलोरी अन्तर्ग्रहण पर नियन्त्रण की आवश्यकता है, अत्यधिक महत्वपूर्ण है।

प्रश्न 16.4
ग्लिसरिल ओलिएट तथा ग्लिसरिल पामिटेट से सोडियम साबुन बनाने के लिए रासायनिक समीकरण लिखिए। इनके संरचनात्मक सूत्र नीचे दिए गए है –

1. (C₁₅H₃₁COO)₃ C₃H₅ – ग्लिसरिल पामिटेट
2. (C₁₇H₃₂COO)₃C₃H₅ – ग्लिसरिल ओलिएट
   

उत्तर:

प्रश्न 16.5
निम्नलिखित प्रकार के अनायनिक अपमार्जक, द्रव अपमार्जकों, इमल्सीकारकों और क्लेदन कारकों (Wetting agents) में उपस्थित होते हैं। अणु में जलरोगी तथा जलविरागी हिस्सों को दर्शाइए। अणु में उपस्थित प्रकार्यात्मक समूह की पहचान कीजिए।

उत्तर:

उपर्युक्त अनायनिक अपमार्जक में ईथर तथा ऐल्कोहॉल प्रकार्यात्मक समूह उपस्थित हैं।

Bihar Board Class 12 Chemistry दैनिक जीवन में रसायन Additional Important Questions and Answers

अभ्यास के प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 16.1
हमें औषधों को विभिन्न प्रकार से वर्गीकृत करने की आवश्यकता क्यों है?
उत्तर:
औषधों के वर्गीकरण की विशिष्ट उपयोगिता है। अत: औषधों को विभिन्न प्रकार से वर्गीकृत करने की अत्यधिक आवश्यकता है। औषधों का निम्न प्रकार से वर्गीकरण कर सकते हैं:

1. भेषजगुणविज्ञानीय (फार्मोकोलोजिकल) प्रभाव के आधार पर वर्गीकरण:
यह वर्गीकरण भेषजगुणविज्ञानीय प्रभाव पर आधारित है। यह चिकित्सकों के लिए उपयोगी है; क्योंकि यह उन्हें किसी विशेष उपचार के लिए उपलब्ध पूरी औषध-श्रेणी देता है। उदाहरणार्थ: पीड़ाहारियों (एनलजेसिक) का पीड़ानाशक असर होता है, पूतिरोधी (एन्टीसेप्टिक) सूक्ष्म जीवों को नष्ट करते हैं अथवा वृद्धि को रोकते हैं।

2. औषध के प्रभाव पर आधारित वर्गीकरण:
यह किसी विशेष जैवरासायनिक प्रक्रम पर औषध के प्रभाव पर आधारित होता है। उदाहरण के लिए – हिस्टैमिन यौगिक, जो कि शरीर में शोथ उत्पन्न करता है, उसके प्रभाव को किसी प्रतिहिस्टैमिन द्वारा कम करते हैं। हिस्टैमिन के प्रभाव को कई प्रकार से कम किया जा सकता है।

3. रासायनिक संरचना पर आधारित वर्गीकरण:
यह औषध की रासायनिक संरचना पर आधारित है। इस प्रकार से वर्गीकृत औषध समान संरचनात्मक, विशेषताओं की भागीदारी होती हैं और प्रायः इनमें समान भेषजगुणविज्ञानीय क्रियाशीलता होती है।

4. लक्ष्य-अणुओं पर आधारित वर्गीकरण:
औषध साधारणतया जैवअणुओं; जैसे-काबोहाइड्रेट, लिपिड, प्रोटीन और न्यूक्लीक अम्लों से अन्योन्यक्रिया करती हैं, जिन्हें लक्ष्य-अणु अथवा औषध-लक्ष्य कहते हैं। समान संरचनात्मक विशेषताओं वाली औषधों की लक्ष्यों पर क्रियाविधि समान हो सकती है। लक्ष्य-अणुओं पर आधारित वर्गीकरण औषध रसायनज्ञों के लिए सबसे अधिक उपयोगी होता है।

प्रश्न 16.2
औषध रसायन के पारिभाषिक शब्द, लक्ष्यअणु अथवा औषध लक्ष्य को समझाइए।
उत्तर:
औषध साधारणतया वृहत्-अणुओं जैसेकार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, लिपिड तथा न्यूक्लीक अम्लों से अन्योन्यक्रिया करती हैं, जिन्हें लक्ष्य-अणु या औषध-लक्ष्य कहते हैं।

वे प्रोटीन जो जैव उत्प्रेरकों के रूप में कार्य करते हैं, एन्जाइम कहलाते हैं तथा जो प्रोटीन शरीर की संचार व्यवस्था में निर्णायक होते हैं, उन्हें ग्राही कहते हैं। वाहक प्रोटीन ध्रुवीय अणुओं को कोशिका-कला के आर-पार ले जाते हैं। न्यूक्लीक अम्लों में कोशिका की सांकेतिक आनुवंशिक जानकारी होती है। लिपिड और कार्बोहाइड्रेट कोशिका-कला की संरचना का हिस्सा हैं।

प्रश्न 16.3
उन वृहद-अणुओं के नाम लिखिए जिन्हें औषध-लक्ष्य चुना जाता है।
उत्तर:
न्यूक्लीक अम्ल, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, एन्जाइम आदि वृहद अणुओं को औषध-लक्ष्य कहा जाता है।

प्रश्न 16.4
बिना डॉक्टर से परामर्श लिए दवाइयाँ क्यों नहीं लेनी चाहिए?
उत्तर:
जब औषध एक से अधिक ग्राही सतह को आबन्धित कर लेती है तो यह औषध के दुष्प्रभाव का कारण बन जाता है। इसलिए उचित औषध के चयन के लिए डॉक्टर का परामर्श आवश्यक होता है जिससे एक निश्चित ग्राही सतह के लिए औषध की बन्धुता अधिकतम हो तथा उसका वांछित प्रभाव हो सके। औषध की खुराक भी अनुशंति होनी चाहिए; क्योंकि औषध का अनुशंसित मात्रा से अधिक मात्रा में उपयोग किया जाए तो अधिकांश औषध विषकारी प्रभाव छोड़ती हैं तथा मृत्यु का कारण भी बन सकती है।

प्रश्न 16.5
‘रसायन चिकित्सा’ शब्द की परिभाषा लिखिए।
उत्तर:
रसायन विज्ञान की उस शाखा की जिसके अन्तर्गत रोगों के उपचार के लिए विभिन्न रसायनों के उपयोगों का अध्ययन किया जाता है; रसायन चिकित्सा कहते हैं।

प्रश्न 16.6
एन्जाइम की सतह पर औषध को थामने के लिए कौन-से बल कार्य करते हैं?
उत्तर:
एन्जाइम की सतह पर औषध को थामने के लिए अनेक बल कार्य करते हैं; जैसे-आयनिक आबन्ध, हाइड्रोजन आबन्ध, वाण्डवाल्स अन्योन्यक्रिया या द्विध्रुव-द्विध्रुव बल। सेरीन का -OH समूह, ऐस्पार्टिक अम्ल का -COOH समूह तथा फेनलऐनिलीन का फेनिल वलय औषध को एन्जाइम से आबन्धित करने में सहायता प्रदान करता है।

प्रश्न 16.7
प्रतिअम्ल एवं प्रति-ऐलर्जी औषधि हिस्टैमिन के कार्य में बाधा डालती हैं, परन्तु ये एक-दूसरे के कार्य में बाधक क्यों नहीं होती?
उत्तर:
औषधों को शरीर में किसी एक भाग में हुए रोग के उपचार हेतु अभिकल्पित किया जाता है। ये शरीर के अन्य भागों को प्रभावित नहीं करतीं; क्योंकि. ये विभिन्न ग्राहियों पर कार्य करती हैं। उदाहरणार्थ-हिस्टैमिन का उद्दीपन ऐलर्जी का कारण बनता है। यह आमाशय में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल निर्मुक्त करने के कारण अम्लता का कारण भी बनता है। चूंकि प्रतिऐलर्जी तथा प्रतिअम्ल औषध विभिन्न ग्राहियों पर कार्य करती हैं; इसलिए प्रतिहिस्टैमिन ऐलर्जी का उपचार करती है, जबकि प्रतिअम्ल अम्लता का उपचार करती है।

प्रश्न 16.8
नॉरऐड्रीनेलिन का कम स्तर अवसाद का कारण होता है। इस समस्या के निदान के लिए किस प्रकार की औषध की आवश्यकता होती है? दो औषधों के नाम लिखिए।
उत्तर:
नॉरऐड्रीनेलिन एक तन्त्रिकीय संचारक (न्यूरोट्रान्समिटर) है जो मनोदशा परिवर्तन में भूमिका निभाती है। यदि किसी कारण से नॉरऐड्रीनेलिन का स्तर (मात्रा) कम हो तो संकेत भेजने की क्रिया धीमी पड़ जाती है तथा व्यक्ति अवसादग्रस्त हो जाता है। ऐसी स्थिति में प्रतिअवसादक (antidepresant) औषधों की आवश्यकता पड़ती है।

ये औषध नॉरएड्रीनेलिन का निम्नीकरण उत्प्रेरित करने वाले एन्जाइम को संदमित करती हैं। यदि एन्जाइम संदमित हो जाता है तो यह महत्त्वपूर्ण तन्त्रिकीय संचारक धीरे-धीरे उपापचयित (मेटाबोलाइज) होता है और अपने ग्राही को लम्बे समय तक सक्रिय कर सकता है; अत: अवसाद के प्रभाव का प्रतिकार कर सकता है। इप्रोनाइजिड और फिनल्जिन ऐसी दो औषध हैं।

प्रश्न 16.9
वृहद-स्पेक्ट्रम जीवाणुनाशी शब्द से आप क्या समझते हैं? समझाइए।
उत्तर:
जीवाणु अथवा अन्य सूक्ष्मजीवियों के उस परास (रेंज) को जिस पर किसी प्रतिजीवाणु का प्रभाव होता है, उस प्रतिजीवाणु के क्रिया स्पेक्ट्रम की तरह अभिव्यक्त करते हैं। जो प्रतिजीवाणु ग्रैम-ग्राही (ग्रैम पॉजिटिव) ओर ग्रैम-अग्राही (ग्रैम नेगेटिव) दोनों प्रकार के जीवाणुओं के विस्तृत परास का विनाश करते हैं अथवा निरोध करते हैं, वृहद-स्पेक्ट्रम जीवाणुनाशी अथवा विस्तृत स्पेक्ट्रम प्रतिजीवाणु कहलाते हैं। जैसेटेट्रासाइक्लीन, ऑफ्लोक्सासिन क्लोरैम्फेनिकॉल आदि।

क्लोरैम्फेनिकॉल जो सन् 1947 में पृथक् किया गया एक वृहद् स्पेक्ट्रम वाला प्रतिजीवाणु है, यह जठरांत्र क्षेत्र में अतिशीघ्र अवशोषित हो जाता है। अतः इसे टाइफॉइड, पेचिश, तीव्र ज्वर, कुछ मूत्र संक्रमणों, तन्त्रिका-शोथ (मेनिनजाइट्इस) तथा निमोनिया जैसे रोगों में खिलाया जाता है। वेंकोमाइसिन और ऑफ्लोक्सासिन अन्य महत्त्वपूर्ण वृहद्-स्पेक्ट्रम प्रतिजीवाणु हैं। प्रतिजीवाणु डिसिडैजिरिन को कैंसर कोशिकाओं के कुछ प्रभेदों के प्रति अविषालु माना जाता है।

प्रश्न 16.10
पूतिरोधी तथा संक्रमणहारी किस प्रकार से भिन्न हैं? प्रत्येक का एक उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
पूतिरोधियों को सजीव ऊतकों; जैसे-घाव, चोट, व्रण (अल्सर) और रोगग्रस्त त्वचा की सतह पर लगाया जाता है। फ्यूरासिन (Furacine) सोफ्रामाइसिन (Soframicine) इत्यादि इनके उदाहरण हैं। इन्हें प्रतिजीवाणुओं की तरह खाया नहीं जाता।

साधारणतः प्रयुक्त किया जाने वाला पूतिरोधी डेटॉल (Dettol) क्लोरोजाइलिनॉल (Chloroxylenol) तथा टीनिऑल (Terpineol) का मिश्रण होता है। विसंक्रामियों का प्रयोग निर्जीव वस्तुओं; जैसे-फर्श, नालियों और यन्त्रों इत्यादि पर किया जाता है। सान्द्रता परिवर्तन से यही पदार्थ प्रतिरोधी अथवा विसंक्रामी का कार्य कर सकता है। उदाहरण के लिए-फीनॉल का 0.2 प्रतिशत विलयन पूतिरोधी होता है, जबकि इसका एक प्रतिशत विलयन संक्रमणहारी होता है।

प्रश्न 16.11
सिमेटिडीन तथा रैनिटिडीन सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनट अथवा मैग्नीशियम या ऐलुमिनियम हाइड्रॉक्साइड की तुलना में श्रेष्ठ प्रतिअम्ल क्यों हैं?
उत्तर:
आमाशय में अम्ल का अत्यधिक उत्पादन उत्तेजना तथा पीड़ा का कारण बनता है, गम्भीर अवस्था में आमाशय में घाव हो जाते हैं। 1970 तक अम्लता का उपचार केवल सोडियम हाइड्रोजन कार्बोनेट अथवा मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड द्वारा किया जाता था, परन्तु इनकी अत्यधिक मात्रा के सेवन से आमाशय क्षारीय हो जाता है तथा अधिक अम्ल उत्पादन को प्रेरित करता है। यद्यपि धात्विक हाइड्रॉक्साइड बेहतर उपचार हैं; क्योंकि अघुलनशील होने के कारण ये pH को उदासीनता से आगे नहीं बढ़ने देते।

दोनों ही उपचार केवल रोग के लक्षणों को नियन्त्रित करते है, कारण को नहीं। इसलिए पहले इन धातु लवणों से रोगी का उपचार आसान नहीं होता था। अग्रगत अवस्था में अल्सर (व्रण) के प्राणघातक होने के कारण इसका एकमात्र उपचार आमाशय के रोगग्रस्त हिस्से को निकाल देना था।

अतिअम्लता के उपचार में मुख्य परिवर्तन उस खोज के बाद हुआ जिसके अनुसार रसायन हिस्टैमिन, आमाशय में पेप्सिन के निकलने को उद्दीपित करता है। आमाशय की दीवार में स्थित ग्राही के साथ हिस्टैमिन की अन्योन्यक्रिया रोकने के लिए औषध सिमेटिडीन तथा रैनिटिडीन (जैनटेक) अभिकल्प (डिजाइन) की गई। इसके कारण कम अम्ल निकलता था।

प्रश्न 16.12
एक ऐसे पदार्थ का उदाहरण दीजिए जिसे पूतिरोधी तथा संक्रमणहारी दोनों प्रकार से प्रयोग किया जाता है।
उत्तर:
फीनॉल का 0.2 प्रतिशत विलयन पूतिरोधी होता है, और इसका 1 प्रतिशत विलयन संक्रमणकारी होता है।

प्रश्न 16.13
डेटॉल के प्रमुख संघटक कौन-से हैं?
उत्तर:
किसी उपयुक्त विलायक में क्लोरोजाइलिनॉल (Chloroxylenol) तथा 4-टर्पिनिऑल (α-Terpineol) का मिश्रण डेटॉल कहलाता है। डीटॉल पूतिरोधी औषध का उदाहरण है।

प्रश्न 16.14
आयोडीन का टिंक्चर होता हैं? इसके क्या उपयोग हैं?
उत्तर:
आयोडीन का ऐल्कोहॉल-जल मिश्रण में 2-3 प्रतिशत घोल आयोडीन का टिंक्चर कहलाता है। यह एक प्रबल पूतिरोधी है। इसे घाव पर लगाया जाता है।

प्रश्न 16.15
खाद्य पदार्थ परिरक्षक क्या होते है?
उत्तर:
खाद्य पदार्थों को सूक्ष्मजीवों की वृद्धि के कारण होने वाली खराबी से बचाने वाले रासायनिक पदार्थों को खाद्य परिरक्षक कहते हैं। उदाहरण- खाने का नमक, चीनी, सोडियम बेन्जोएट आदि सामान्य रूप से उपयोग में आने वाले परिरक्षक है।

प्रश्न 16.16
ऐस्पार्टेम का प्रयोग केवल ठण्डे खाद्य एवं पेय पदार्थों तक सीमित क्यों है?
उत्तर:
ऐस्पार्टेम का प्रयोग केवल ठण्डे खाद्य एवं पेय पदार्थों तक सीमित है; क्योंकि यह खाना पकाने के तापमान पर अस्थायी होता है।

प्रश्न 16.17
कृत्रिम मधुरक क्या हैं? दो उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
कृत्रिम मधुरक ऐसे रासायनिक पदार्थ हैं, जो स्वाद में मीठे होते हैं, परन्तु इनके सेवन से शरीर में कैलोरी की मात्रा नहीं बढ़ती है। ये शरीर से अपरिवर्तित रूप में ही मूत्र के साथ उत्सर्जित हो जाते हैं। उदाहरण-सैकरीन, ऐस्पार्टम, सुक्रालोस आदि।

प्रश्न 16.18
मधुमेह के रोगियों के लिए मिठाई बनाने के लिए उपयोग में लाए जाने वाले मधुरकों के क्या नाम हैं?
उत्तर:
सैकरीन।

प्रश्न 16.19
ऐलिटेम को कृत्रिम मधुरक की तरह उपयोग में लाने पर क्या समस्याएँ होती हैं?
उत्तर:
ऐलिटेम एक अत्यधिक प्रबल मधुरक है। अतः इसका प्रयोग करते समय मिठास नियन्त्रित करना कठिन होता है।

प्रश्न 16.20
साबुनों की अपेक्षा संश्लेषित अपमार्जक किस प्रकार श्रेष्ठ हैं?
उत्तर:
संश्लेषित अपमार्जक मृदु तथा कठोर दोनों प्रकार के जल में उपयोग किए जा सकते हैं; क्योंकि ये कठोर जल में भी झाग बनाते हैं। कुछ अपमार्जक तो बर्फीले जल में भी झाग देते हैं। इसका कारण है कि इनके घटक; सल्फोनिक अम्ल तथा इनके कैल्सियम एवं मैग्नीशियम लवण जल में विलेय होते हैं। दूसरी ओर साबुन में घटक; वसा अम्ल तथा इनके कैल्सियम एवं मैग्नीशियम लवण जल में अविलेय होते हैं; अतः ये कठोर जल में झाग नहीं देते हैं। इसलिए साबुनों की अपेक्षा संश्लेषित अपमार्जक श्रेष्ठ होते हैं।

प्रश्न 16.21
निम्नलिखित शब्दों को उपयुक्त उदाहरणों द्वारा समझाइए:
(क) धनात्मक अपमार्जक
(ख) ऋणात्मक अपमार्जक
(ग) अनायनिक अपमार्जक
उत्तर:
(क) धनात्मक अपमार्जक:
धनात्मक अपमार्जक ऐमीनो के ऐसीटेट, क्लोराइड या ब्रोमाइड ऋणायनों के साथ बने चतुष्क लवण होते हैं।

उदाहरण: सेटिलट्राइमेथिल अमोनियम क्लोराइड।

(ख) ऋणात्मक अपमार्जक:
ऋणात्मक अपमार्जक लम्बी श्रृंखला वाले ऐल्कोहॉलो अथवा हाइड्रोकार्बनों के सल्फोनेटित व्युत्पन्न होते हैं। ये दो प्रकार के होते हैं –

(i) सोडियम ऐल्किल सल्फेट:

उदाहरण:
सोडियम लॉरिल सल्फेट C₁₁H₂₃CH₂OSO₃Na.

(ii) सोडियम ऐल्किल बेन्जीन सल्फेट:
सर्वाधिक प्रयोग किया जाने वाला घरेलू अपमार्जक सोडियम-4 (-1-डोडेसिल) बेन्जीनसल्फोनेट (SDS) है।

(ग) अनायनिक अपमार्जक:
अनायनिक अपमार्जक; उच्च आण्विक द्रव्यमान वाले ऐल्कोहॉलों के साथ वसा अम्लों के एस्टर होते हैं।

उदाहरण:
पोलिएथिलीन ग्लाइकॉल स्टिऐरेट
CH₃(CH₂)₁₆COO (CH₂CH₂O), CH₂CH₂OH.

प्रश्न 16.22
जैव-निम्ननीकृत होने वाले और जैव-निम्ननीकृत न होने वाले अपमार्जक क्या हैं? प्रत्येक का एक उदाहरण दीजए।
उत्तर:
जैव-निम्ननीकृत अपमार्जक-ऐसे अपमार्जक जिनमें ऋजु हाइड्रोकार्बन श्रृंखला होती है, सूक्ष्मजीवों द्वारा सरलता से निम्ननीकृत हो जाते हैं, जैव-निम्ननीकृत अपमार्जक कहलाते हैं;

उदाहरण:
साडियम लॉरिल सोडियम-4-(1-डोडेसिल) बेन्जीनसल्फोनेट तथा सोडियम-4-(2-डोडेसिल) बेन्जीनसल्फोनेट।

जैव-निम्ननीकृत न होने वाले अपमार्जक:
ऐसी अपमार्जक हाइड्रोकार्बन शृंखला होती है, सूक्ष्मजीवों द्वारा सरलता से निम्ननीकृत नहीं होते, जैव-निम्ननीकृत न होने वाले अपमार्जक कहलाते हैं।

उदाहरण:
सोडियम-4-(-1. 3, 5, 7-टेट्रामेथिलसेटिल) बेन्जीन सल्फोनेट।

प्रश्न 16.23
साबुन कठोर जल में कार्य क्यों नहीं करता?
उत्तर:
कठोर जल में कैल्सियम तथा मैग्नीशियम के आयन होते हैं। ये आयन सोडियम अथवा पोटैशियम साबुन को कठोर जल में घोलने पर क्रमश: अघुलनशील कैल्सियम और मैग्नीशियम साबुन में परिवर्तित कर देते हैं।

यह अघुलनशील साबुन मलफेन (scum) की तरह पानी से अलग हो जाते हैं और शोधन अभिकर्मक के कार्य के लिए बेकार होते हैं। वास्तव में ये अच्छी धुलाई में रुकावट डालते हैं; क्योंकि यह अवक्षेप कपड़ों के रेशों पर चिपचिपे पदार्थ की तरह चिपक जाता है। कठोर जल से धुले बाल इस चिपचिपे पदार्थ के कारण कांतिहीन लगते हैं। कठोर जल और साबुन से धुले कपड़ों में इस चिपचिपे पदार्थ के कारण रंजक एकसमान रूप से अवशोषित नहीं होता।

प्रश्न 16.24
क्या आप साबुन तथा संश्लेषित अपमार्जकों का प्रयोग जल की कठोरता जानने के लिए कर सकते हैं?
उत्तर:
साबुन कठोर जल के साथ अभिक्रिया करने पर कैल्सियम तथा मैगनीशियम लवणों के अवक्षेप बनाएगा, जबकि संश्लेषित अपमार्जक नहीं करते। अतः साबुन का प्रयोग जल की कठोरता जानने के लिए कर सकते हैं, परन्तु अपमार्जक का नहीं।

प्रश्न 16.25
साबुन की शोधन क्रिया समझाइए।
उत्तरः
साबुन की शोधन क्रिया (Cleansing Action of Soaps):
साबुन का अणु दो भागों का बना होता है। साबुन के अणु का एक भाग तो लम्बो हाइड्रोकार्बन श्रृंखला होती है जो अनायनिक होती है तथा साबुन के अणु का दूसरा भाग छोटा कार्बोक्सिलिक समूह (COO^–Na⁺) होता है जो आयनिक होता है। साबन के अणु को चित्र द्वारा दर्शाया जाता है जिसमें टेढ़ी-मेढ़ी लम्बी रेखा तो हाइड्रोकार्बन श्रृंखला को निरूपित करती है, जबकि काला गोलीय भाग आयनिक समूह (COO^–) को निरूपित करता है।

साबुन के अणु का हाइड्रोकार्बन श्रृंखला वाला भाग जल को प्रतिकर्षित करने वाला होता है (या जल-विरोधी होता है), परन्तु वह धूल तथा चिकनाई जैसे मैल के कार्बनिक कणों को अपने साथ जोड़ लेता है। इसलिए मैले कपड़ों की सतह पर उपस्थित धूल तथा चिकनाई के कण साबुन के अणु के हाइड्रोकार्बन वाले भाग से जुड़ जाते हैं।

साबुन के अणु का आयनिक भाग (COO^–) जलस्नेही होता है जो जल के अणुओं की ओर आकर्षित होता है और अपने हाइड्रोकार्बन भाग में चिपके धूल तथा चिकनाई के कणों को अपने साथ खींचकर जल में ले आता है। इस प्रकार मैले कपड़े की सतह पर लगे धूल तथा चिकनाई के सारे कण साबुन के अणुओं के साथ लगकर जल में आ जाते हैं तथा मैला कपड़ा साफ हो जाता है।

जब साबुन को जल में घोलते हैं तो वह मिसेल (micelles) बनाती है [चित्र (क)]। इस मिसेल में साबुन के अणु अरीय (radially) ढंग से व्यवस्थित होते हैं जिसमें हाइड्रोकार्बन शृंखला वाला भाग केन्द्र की ओर होता है तथा जल को आकर्षित करने वाला कार्बोक्सिलिक भाग बाहर की ओर रहता है जैसा कि [चित्र-(क)] में दिखाया गया है।

चित्र-साबुन का सफाई कार्य समझाने के लिए चित्र

जब साबुन के पानी में धूल तथा चिकनाई लगा मैला कपड़ा डालते हैं तो मिसेलों के हाइड्रोकार्बन शृंखलाओं वाले सिर मैले कपड़े की सतह पर उपस्थित धूल तथा चिकनाई के कणों के साथ जुड़े रहते हैं तथा उन्हें अपने बीच फँसा लेते हैं।

इसके बाद – मिसेलों के बाहर की ओर वाले आयनिक सिरे जल के अणुओं की ओर आकर्षित होते हैं जिससे हाइड्रोकार्बन वाले सिरों में फंसे मैल के कण कपड़े की सतह से खिंचकर जल में आ जाते हैं तथा कपड़ा साफ हो जाता है। सफाई में साबुन का प्रभाव निम्नांकित चित्र द्वारा दर्शाया गया है –

प्रश्न 16.26
यदि जल में कैल्सियम हाइड्रोजन कार्बोनेट घुला हो तो आप कपड़े धोने के लिए साबुन एवं संश्लेषित अपमार्जकों में से किस का प्रयोग करेंगे?
उत्तर:
कैल्सियम हाइड्रोजन कार्बोनेट जल को कठोर बनाता है। साबुन कठोर जल के साथ अभिक्रिया करके कैल्सियम लवण के रूप में अवक्षेपित हो जायेगा। दूसरी ओर संश्लेषित अपमार्जक कठोर जल में विलेय होता है और कठोर जल में अवक्षेपित नर्ह होता। अतः कैल्सियम हाइड्रोजन कार्बोनेट युक्त जल में कपड़े धोने के लिए संश्लेषित अपमार्जक का प्रयोग करना चाहिए।

प्रश्न 16.27
निम्नलिखित यौगिकों में जलरागी एवं जल विरागी भाग दर्शाइए –
(क) CH₃(CH₂)₁₀ CH₂SO^–₃ Na⁺
(ख) CH₃(CH₂)₁₅ N⁺(CH₃)₃ Br^–
(ग) CH₃(CH₂)₁₆ COO (CH₂CH₂O)_n CH₂CH₂OH
उत्तर:

Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 15 बहुलक Textbook Questions and Answers, Additional Important Questions, Notes.

BSEB Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 15 बहुलक

Bihar Board Class 12 Chemistry बहुलक Text Book Questions and Answers

पाठ्यनिहित प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 15.1
बहुलक और एकलक पदों की व्याख्या कीजिए।
उत्तर:
‘बहुलक’ (पॉलिमर) शब्द की उत्पत्ति दो ग्रीक शब्दों ‘पॉली अर्थात् अनेक और ‘मर’ अर्थात् इकाई अथवा भाग से हुई है। बहुलको को बहुत वृहत् अणु की भाँति परिभाषित किया जा सकता है, जिनका द्रव्यमान अतिउच्च (10³ – 10²⁷ u) होता है। इन्हें वृहदणु भी कहा जाता है, जो कि पुनरावृत्त संरचनात्मक इकाइयों के वृहत् पैमाने पर जुड़ने से बनते हैं। पुरावृत्त संरचनात्मक इकाइयाँ कुछ सरल और क्रियाशील अणुओं से प्राप्त होती हैं, जो एकलक कहलाती हैं। ये इकाइयाँ एक-दूसरे के साथ सहसंयोजक बन्धों द्वारा जुड़ी होती हैं।

उदाहरण:
पॉलिथीन, नाइलॉन-6, 6 बैकेलाइट, रबर आदि।

प्रश्न 15.2
संरचना के आधार पर बहुलकों का वर्गीकरण कैसे किया जाता है?
उत्तर:
संरचना के आधार पर बहुलक अग्र तीन प्रकार के होते हैं:
1. रैखिक बहुलक:
इन बहुलकों में लम्बी और रेखीय श्रृंखलाएँ होती हैं। उच्च घनत्व पॉलिथीन, पॉलिवाइनिल क्लोराइड आदि इसके उदाहरण हैं। इन्हें निम्नानुसार निरूपित करते हैं:

2. शाखित श्रृंखला बहुलक:
इन बहुलकों में रेखीय शृंखलाओं में कुछ शाखाएँ होती हैं।
उदाहरण: निम्न घनत्व पॉलिथीन। इन्हें निम्नांकित प्रकार से चित्रित करते हैं:

3. तिर्यकबन्धित अथवा जालक्रम बहुलक:
यह साधारणतः
द्विक्रियात्मक और त्रिक्रियात्मक समूहों वाले एकलकों से बनते हैं तथा विभिन्न रेखीय बहुलक श्रृंखलाओं के बीच प्रबल सहसंयोजक बन्ध होते हैं।

उदाहरणार्थ:
बैकलाइट, मेलैमीन आदि। इन बहुलकों को व्यवस्थात्मक रूप में अग्रलिखित प्रकार से प्रदर्शित करते हैं:

प्रश्न 15.3
निम्नलिखित बहुलकों को बनाने वाले एकलकों के नाम लिखिए:

उत्तर:

1. हेक्सामेथिलीनडाइऐमीन [H₂N – (CH₂)₆ – NH₂] तथा ऐडिपिक अम्ल [HOOC – (CH₂)₄ – COOH)
2. कैप्रोइक अम्ल।
3. टेट्राफ्लुओरोएथीन।

प्रश्न 15.4
निम्नलिखित को योगज और संघनन बहुलकों में वर्गीकृत कीजिए:
टेरिलीन, बैकालाइट, पॉलिवाइनिल क्लोराइड, पॉलिथीन।
उत्तर:
योगज बहुलक:
पॉलिवाइनिल क्लोराइड, पॉलिथीन।

संघनन बहुलक: टेरिलीन, बैकालाइट।

प्रश्न 15.5
ब्यूना-N और ब्यूना-S के मध्य अन्तर समझाइए।
उत्तर:
ब्यूना-N; 1, 3-ब्यूटाडाईन और ऐक्रिलोनाइ – ट्राइल का सहबहुलक है, जबकि ब्यूना-S; 1, 3-ब्यूटाडाईन और स्टाइरीन का सहबहुलक है।

प्रश्न 15.6
निम्न बहुलकों को उनके अन्तरा-आण्विक बलों के बढ़ते क्रम में व्यवस्थित कीजिए:

1. नाइलॉन-6, 6, ब्यूना-S, पॉलिथीन
2. नाइलॉन-6, निओप्रीन, पॉलिवाइनिल क्लोराइड।

उत्तर:
दिए गए बहुलकों को उनके अन्तराआण्विक बलों के बढ़ते क्रम में निम्नवत् व्यवस्थित किया जा सकता है –

1. ब्यूना-S; पॉलिथीन; नाइलॉन-6, 6
2. निओप्रीन; पॉलिवाइनिल क्लोराइड; नाइलॉन-6

Bihar Board Class 12 Chemistry बहुलक Additional Important Questions and Answers

अभ्यास के प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 15.1
बहुलक और एकलक पदों की व्याख्या कीजिए।
उत्तर:
बहुलक:
उच्च आण्विक द्रव्यमान वाला वृहदणु है, जिसमें एकलक से व्युत्पित पुनरावृत्त संरचनात्मक इकाइयाँ पाई जाती हैं।

उदाहरणार्थ:
पॉलिथीन, नाइलॉन-6, 6, बैकालाइट, रबर आदि।

एकलक:
एक सरल अणु है, जो बहुलकीकृत होने में सक्षम है और इससे संगत बहुलक बनता है।
उदाहरणार्थ:
वाइनिल क्लोराइड, एथीन, फॉर्मेल्डिहाइड तथा ऐक्रिलोनाइट्राइल, फीनॉल आदि।

प्रश्न 15.2
प्राकृतिक और संश्लिष्ट बहुलक क्या हैं? प्रत्येक के दो उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
प्राकृतिक बहुलक:
उच्च आण्विक द्रव्यमान वाले वृहदणु हैं। ये पादपों और जन्तुओं में पाए जाते हैं। प्रेटीन, स्टार्च, सेलुलोस, रेजिन, रबर और न्यूक्लीक अम्ल इसके उदाहरण हैं।

संश्लिष्ट बहुलक:
मानव-निर्मित उच्च आण्विक द्रव्यमान वाले वृहदणु हैं। संश्लिष्ट प्लास्टिक, रेशे और रबर इसके अन्तर्गत आते हैं। दो विशिष्ट उदाहरण पॉलिथीन और डेक्रॉन हैं।

प्रश्न 15.3
समबहुलक और सहबहुलक पदों (शब्दों) में विभेद कर प्रत्येक का एक उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
समबहुलक:
ऐसे बहुलक जिनकी पुनरावृत्त संरचनात्मक इकाइयाँ केवल एक प्रकार की एकलक इकाइयों से व्युत्पन्न होती हैं, समबहुलक कहलाते हैं।

उदाहरणार्थ:
पॉलिथीन, टेफ्लॉन, पॉलिस्टाइरीन, नाइलॉन-6 आदि।

सहबहुलक:
दो भिन्न प्रकार के एकलकों के योगात्मक बहुलकन से बनने वाले बहुलक सहबहुलक कहलाते हैं।

उदाहरण:
ब्यूना-S, ब्यूना-N, नाइलॉन-6-6 आदि।

प्रश्न 15.4
एकलक की प्रकार्यात्मकता को आप किस प्रकार समझाएँगे?
उत्तर:
एकलक की प्रकार्यात्मकता एक अणु में आबन्धी स्थितियों की संख्या है।

उदाहरण:
एथीन प्रोपीन, स्टाइरीन, ऐक्रिलोनाइट्राइल की प्रकार्यात्मकता एक है तथा एथिलीन ग्लाइकाल 1, 3-ब्यूटाइडाईन, ऐडिपिक अम्ल, हेक्सामेथिलीनडाइऐमीन की प्रकार्यात्मकता दो होती है।

प्रश्न 15.5
बहुलकन पद (शब्द) को परिभाषित कीजिए।
उत्तर:
एक अथवा अधिक एकलकों की सहसंयोजक बन्धों द्वारा पुनरावृत्त संरचनात्मक इकाइयों के एक साथ शृंखलित होने से बनने वाले उच्च आण्विक द्रव्यमान वाले बहुलक बनने की प्रक्रिया बहुलकन (polymerization) है।

प्रश्न 15.6
(NH-CHR-CO)_n एक समबहुलक है या सहबहुलक?
उत्तर:
चूँकि [NH-CHR-CO]_n इकाई एकल एकलक इकाई से प्राप्त होती है, अतः यह एक समबहुलक है।

प्रश्न 15.7
आण्विक बलों के आधार पर बहुलक किन संवर्गों में वर्गीकृत किए जाते हैं?
उत्तर:
विभिन्न बहुलकों की श्रृंखलाओं के मध्य उपस्थित आण्विंक बलों के आधार पर बहुलकों का वर्गीकरण निम्न प्रकार से किया जा सकता है:

1. प्रत्यास्थ बहुलक,
2. रेशे,
3. तापसुघट्य बहुलक और,
4. तापदृढ़ बहुलका।

प्रश्न 15.8
संकलन और संघनन बहुलकन के मध्य आप किस प्रकार विभेद करेंगे?
उत्तर:
संकलन और संघनन बहुलकन के मध्य विभेद (Difference between Addition and Condensation Polymerization):

प्रश्न 15.9
सहबहुलकन पद (शब्द) की व्याख्या कीजिए और दो उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
सहबहुलकन एक बहुलकन अभिक्रिया है जिसमें एक से अधिक प्रकार की एकलक स्पीशीज के मिश्रण का बहुलकन एक सहबहुलक बनाने के लिए किया जाता है। सहबहुलक को न केवल श्रृंखला वृद्धि बहुलकन से बनाया जा सकता है, अपितु पदश: वृद्धि बहुलकन से भी बनाया जा सकता है। अतः सहबहुलक में एक ही बहुलकन शृंखला में प्रत्येक एकलक की अनेक इकाइयाँ होती हैं।

उदाहरण:
ब्यूना-S; 1, 3-ब्यूटाडाईन तथा स्टाइरीन का सहबहुलक है, और ब्यूना-N; 1, 3-ब्यूटाडाईन तथा ऐक्रिलोनाइट्राइल का सहबहुलक है।

प्रश्न 15.10
एथीन के बहुलकन के लिए मुक्त मूलक क्रियाविधि लिखिए।
उत्तर:

प्रश्न 15.11
तापसुघट्य और तापदृढ़ बहुलकों को प्रत्येक के दो उदाहरण के साथ परिभाषित कीजिए।
उत्तर:
तापसुघट्य बहुलक-ये रेखीय या किंचित शाखित लम्बी श्रृंखला अणु होते हैं, जिन्हें बार-बार तापन द्वारा मृदुलित और शीतलन द्वारा कठोर बनाया जा सकता है। इन बहुलकों के अन्तराआण्विक आकर्षण बल प्रत्यास्थ बहुलकों और रेशों के मध्यवर्ती होते हैं। पॉलिथीन, पॉलिस्टाइरीन, पॉलिवाइनिल क्लोराइड आदि कुछ सामान्य तापसुघट्य हैं।

तापदृढ़ बहुलक-ये बहुलक तिर्यकबद्ध अथवा अत्यधिक शाखित अणु होते हैं, जो साँचों में तापन से विस्तीर्ण तिर्यकबन्ध हो जाते हैं और दोबारा दुर्गलनीय बन जाते हैं। इनका दोबारा उपयोग नहीं किया जा सकता। कुछ सामान्य उदाहरणबैकलाइट, यूरिया-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन आदि हैं।

प्रश्न 15.12
निम्नलिखित बहुलकों को प्राप्त करने के लिए प्रयुक्त एकलक लिखिए:

1. पॉलिवाइनिल क्लोराइड
2. टेफ्लॉन
3. बैकेलाइट।

उत्तर:

1. पॉलिवाइनिल क्लोराइड का एकलक CH₂ = CH – Cl (वाइनिल क्लोराइड) है।
2. टेफ्लॉन का एकलक CF₂ = CF₂ (टेट्राफ्लुओरोएथिलीन) है।
3. बैकालाइट के बनने में प्रयुक्त होने वाले एकलक HCHO (फॉर्मेल्डिहाइड) और C₆H₅OH (फीनॉल) हैं।

प्रश्न 15.13
मुक्त मूलक योगज बहुलकन में प्रयुक्त एक सामान्य प्रारम्भक का नाम और संरचना लिखिए।
उत्तर:

प्रश्न 15.14
रबर अणुओं में द्विबन्धों की उपस्थिति किस प्रकार उनकी संरचना और क्रियाशीलता को प्रभावित करती है?
उत्तर:
संरचना की दृष्टि से प्राकृतिक रबर एक रेखीय सिस-1, 4-पॉलिआइसोप्रीन है तथा इसे आइसोप्रीन इकाइयों के 1,4-बहुलकन से प्राप्त किया जाता है। इस बहुलक में द्विआबन्ध आइसोप्रीन इकाइयों के C₂ और C₃ के मध्य स्थित होते हैं। द्विआबन्ध का सिस अभिविन्यास दुर्बल अन्तराआण्विक बलों द्वारा प्रभावी आकर्षण के लिए शृंखलाओं को समीप नहीं आने देता। अत: प्राकृतिक रबर अर्थात् सिस-पॉलिआइसोप्रीन की कुण्डलित संरचना होती है और वह प्रत्यास्थता प्रदर्शित करता है।

प्रश्न 15.15
रबर का वल्कनीकरण के मुख्य उद्देश्य की विवेचना कीजिए।
उत्तर:
रबर का वल्कनीकरण:
प्राकृतिक रबर उच्च ताप (>335K) पर नर्म और निम्न ताप (<283K) पर भंगुर हो जाता है एवं उच्च जल अवशोषण क्षमता प्रदर्शित करता है।

यह अध्रुवीय विलायकों में घुलनशील है और ऑक्सीकरण कर्मकों के आक्रमण के प्रति प्रतिरोधी नहीं है। इन भौतिक गुणों में सुधार के लिए वल्कनीकरण की प्रक्रिया की जाती है। इस प्रक्रिया में अपरिष्कृत रबर को सल्फर और उपयुक्त योगजों के साथ 373K से 415K के ताप परास के मध्य गर्म किया जाता है। वल्कनीकरण से द्विबन्धों की अभिक्रियाशील स्थितियों पर सल्फर तिर्यक बन्ध बनाता है और इस प्रकार रबर कठोर हो जाता है।

प्रश्न 15.16
नाइलॉन-6 और नाइलॉन-6, 6 में पुनरावृत्त एकलक इकाइयाँ क्या हैं?
उत्तर:
नाइलॉन-6 की पुनरावृत्त एकलक इकाई [NH(CH₂)₅-CO] है। नाइलॉन-6 ,6 बहुलक की पुनरावृत्त एकलक इकाई दो एकलकों हेक्सामेथिलीनडाइऐमीन और ऐडिपिक अम्ल से व्युत्पित होती है जिसकी संरचना निम्नवत् होती है:
[NH – (CH₂)₆ – NH – CO(CH₂)₄ – CO]

प्रश्न 15.17
निम्नलिखित बहुलकों के एकलकों का नाम और संरचना लिखिए:

1. ब्यूना-S,
2. ब्यूना-N,
3. डेक्रॉन,
4. निओप्रीन।

उत्तर:

प्रश्न 15.18
निम्नलिखित बहुलक संरचनाओं के एकलक की पहचान कीजए:

उत्तर:
बहुलक बनाने वाले एकलक निम्नलिखित हैं:

1. डेकेनोइक अम्ल [HOOC(CH₂)₈ COOH] और हेक्सा मेथिलीनडाइऐमीन [H₂N(CH₂)₆NH₂]

प्रश्न 15.19
एथीन ग्लाइकॉल और टेरेफ्थैलिक अम्ल से डेक्रॉन किस प्रकार प्राप्त किया जाता है?
उत्तर:
एथिलीन ग्लाइकॉल और टेरेपथैलिक अम्ल के बहुलीकरण द्वारा 420-460K पर जिंक ऐसीटेट तथा ऐन्टिमनी ट्राइऑक्साइड के उत्प्रेरकीय मिश्रण की उपस्थिति कराने पर डेक्रॉन बनाया जाता है।

प्रश्न 15.20
जैवनिम्नीय बहुलक क्या हैं? एक जैवनिम्नीय ऐलिफैटिक पॉलिएस्टर का उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
ऐसे बहुलकों को जो एक समय बाद जीवाण्विक निम्नीकरण के फलस्वरूप स्वयं ही विघटित हो जाते हैं; जैवनिम्नीय बहुलक कहते हैं।

उदाहरण:
पॉलि-β-हाइड्रॉक्सीब्यूटिरेट-को-β-हाइड्रॉक्सी-वैलेरेट (PHBV):
यह 3-हाइड्रॉक्सीब्यूटेनोइक अम्ल और 3-हाइड्रॉक्सीपेन्टेनोइक अम्ल के सहबहुलकन से प्राप्त होता है। PHBV का उपयोग विशिष्ट पैकेजिंग, अस्थियों में प्रयुक्त युक्तियों और औषधों के नियन्त्रित मोचन में भी होता है। पर्यावरण में PHVB का जीवाण्विक निम्नीकरण हो जाता है।

Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 14 जैव-अणु Textbook Questions and Answers, Additional Important Questions, Notes.

BSEB Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 14 जैव-अणु

Bihar Board Class 12 Chemistry जैव-अणु Text Book Questions and Answers

पाठ्यनिहित प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 14.1
ग्लूकोस तथा सुक्रोस जल में विलेय हैं, जबकि साइक्लोहेक्सेन अथवा बेन्जीन (सामान्य छह सदस्यीय वलय युक्त यौगिक) जल में अविलेय होते हैं। समझाइए।
उत्तर:
ग्लूकोस में पाँच -OH समूह तथा सुक्रोस में आठ -OH समूह होते हैं। ये -OH समूह जल के साथ हाइड्रोजन आबन्ध बनाते हैं। इस विस्तीर्ण अन्तराअणुक हाइड्रोजन आबन्ध के कारण ग्लूकोस तथा सुक्रोस जल में विलेय होते हैं, अपितु इनके आण्विक द्रव्यमान उच्च अर्थात् क्रमशः 180 amu तथा 342 amu हैं।

दूसरी ओर बेन्जीन (आण्विक द्रव्यमान = 78) तथा साइक्लोहेक्सेन (आण्विक द्रव्यमान = 84) कम आण्विक द्रव्यमान वाले सरल अणु होते हैं, परन्तु ये जल में अविलेय होते हैं। इसका कारण यह है कि इन यौगिकों में -OH समूह नहीं होते हैं, इसलिए इनमें जल के साथ हाइड्रोजन आबन्ध नहीं बनते।

इसके अतिरिक्त विलेयता के सामान्य नियम के अनुसार “समान समान को घोलता है।” अत: बेन्जीन तथा साइक्लोहेक्सेन जो कि अध्रुवी अणु हैं, ध्रुवी जल अणुओं में नहीं घुलते हैं।

प्रश्न 14.2
लैक्टोस का जलअपघटन से किन उत्पादों के बनने की अपेक्षा करते हैं?
उत्तर:
जलअपघटन पर लैक्टोस मोनोसैकेराइड के दो अणु देता है। इसके उत्पाद D – ग्लूकोस तथा D – गैलेक्टोम हैं।

प्रश्न 14.3
D – ग्लूकोस के पेन्टाएसीटेट में आप ऐल्डिहाइड समूह की अनुपस्थिति को कैसे समझाएँगे?
उत्तर:
चूँकि ग्लूकोस के पेन्टाऐसीटेट में C₁ में मुक्त -OH समूह नहीं होता, अतः यह जलीय विलयन में जल अपघटित नहीं होता और ऐल्डिहाइड समूह नहीं बनता। अतः ग्लूकोस पेंटाऐसीटेट NH₂OH के साथ अभिक्रिया करके ग्लकोस आक्सिम नहीं बनाता है।

अतः ग्लूकोस पेन्टाऐसीटेट में ऐल्डिहाइड समूह नहीं होता।

प्रश्न 14.4
ऐमीनो अम्लों की गलनांक एवं जल में विलेयता सामान्यतः संगत हैलो अम्लों की तुलना में अधिक होती है। समझाइए।
उत्तर:
ऐमीनो अम्लों में ज्विटर आयन (\(\left(\mathrm{N}^{+} \mathrm{H}-\mathrm{CR}-\mathrm{CO} \overline{\mathrm{O}}\right)\)) होते हैं, जिनकी प्रकृति द्विध्रुवी होती है। प्रबल द्विध्रुवीय संयोजन के कारण ऐमीन अम्लों (ठोस) के गलनांक उच्च होते हैं।

ये जल में अधिक घुलनशील होते हैं, क्योंकि ये जल के अणुओं के साथ अन्तरा आणुविक हाइड्रोजन आबन्ध में प्रयुक्त होते हैं। दूसरी ओर हैलोअम्ल द्विध्रुवीय नहीं होते और जल के अणुओं के हाइड्रोजन आबन्ध में प्रयुक्त होते हैं किन्तु हैलोजन परमाणु के साथ नहीं। अत: हैलोअम्ल कम गलनांक वाले तथा जल में कम विलेयशील होते हैं। अतः ऐमीनों अम्ल के गलनांक एवं जल में विलेयता संगत हैलोअम्लों की तुलना में अधिक होती है।

प्रश्न 14.5
अण्डे को उबालने पर उसमें उपस्थित जल कहाँ चला जाता है?
उत्तर:
अण्डे को उबालने पर इसमें प्रोटीनों का विकृतिकरण हो जाता है। इसमें उपस्थित जल विकृतिकृत प्रोटीनों में सम्भवतः हाइड्रोजन आबन्ध द्वारा अवशोषित या अधिशोषित हो जाता है तथा विलुप्त हो जाता है।

प्रश्न 14.6
हमारे शरीर में विटामिन C संचित क्यों नहीं होता?
उत्तर:
विटामिन C जल में विलेय होता है, अतः यह मूत्र के साथ सरलता से उत्सर्जित हो जाता है तथा शरीर में संचित नहीं होता है। अतः इसकी नियमित मात्रा लेना हमारे लिए आवश्यक है।

प्रश्न 14.7
यदि DNA के थायमीन युक्त न्यूक्लिओटाइड का जलअपघटन किया जाए तो कौन-कौन से उत्पाद बनेंगे?
उत्तर:
जलअपघटन पर, DNA से थायमीन के अतिरिक्त, दो उत्पाद 2-डिऑक्सी-D-राइबोस तथा फॉस्फोरिक अम्ल हैं।

प्रश्न 8
जब RNA का जलअपघटन किया जाता है तो प्राप्त क्षारकों की मात्राओं के मध्य कोई सम्बन्ध नहीं होता। यह तथ्य RNA की संरचना के विषय में क्या संकेत देता है?
उत्तर:
DNA अणु में दो कुण्डलिनियों (strands) में चार पूरक क्षारक परस्पर युग्म बनाए रखते हैं; जैसे – साइटोसीन (C) सदैव ग्वानीन (G) के साथ युग्म बनाता है, जबकि थायमीन (T) सदैव ऐडेनीन के साथ युग्म बनाता है। इसलिए जब एक DNA अणु जलअपघटित होता है, तब साइटोसीन की मोलर मात्राएँ सदैव ग्वानीन के तुल्य तथा इसी प्रकार ऐडेनीन सदैव थायमीन के तुल्य होती है।

RNA में भी चार क्षारक होते हैं, जिनमें प्रथम तीन DNA के समान, परन्तु चौथा क्षारक यूरेसिल (U) होता है। चूँकि RNA में प्राप्त चारों क्षारकों (C, G, A तथा U) की मात्राओं के मध्य कोई सम्बन्ध नहीं होता है, इसलिए क्षारक-युग्मन सिद्धान्त (अर्थात् A के साथ U तथा C के साथ G का युग्म) का पालन नहीं होता है; अत: DNA के विपरीत RNA में एक कुण्डलिनी होती है।

Bihar Board Class 12 Chemistry जैव-अणु Additional Important Questions and Answers

अभ्यास के प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 14.1
मोनोसैकेराइड क्या होते हैं?
उत्तर:
मोनोसैकेराइड:
वे कार्बोहाइड्रेट जिनको पॉलिहाइड्रॉक्सी ऐल्डिहाइड अथवा कीटोन के और अधिक सरल यौगिकों में जल-अपघटित नहीं किया जा सकता, मोनोसैकेराइड कहलाते हैं। लगभग 20 मोनोसैकेराइड प्रकृति में ज्ञात हैं। इसके कुछ सामान्य उदाहरण ग्लूकोस, फ्रक्टोस, राइबोस आदि हैं।

कार्बन परमाणुओं की संख्या एवं प्रकार्यात्मक समूह के आधार पर मोनोसैकेराइड को पुन: वर्गीकृत किया जा सकता है। यदि मोनोसैकेराइड में ऐल्डिहाइड समूह है, तो उसे ऐल्डोस और यदि उसमें कीटों का समूह है, तो उसे कीटोस कहते हैं। मोनोसैकेराइड में निहित कार्बन परमाणुओं की संख्या को भी नाम से सम्मिलित किया जाता है, जो कि निम्नांकित सारणी में दिए गए उदाहरणों से स्पष्ट है।

सारणी: विभिन्न प्रकार के मोनोसैकेराइड –

प्रश्न 14.2
अपचायी शर्करा क्या होती है?
उत्तर:
वे सभी कार्बोहाइड्रेट जो फेहलिंग विलयन को Cu₂O के लाल अवक्षेप में अथवा टॉलेन अभिकर्मक को धात्विक Ag में अपचयित कर देते हैं, अपचायी शर्करा कहलाते हैं। सभी मोनोसैकेराइड (ऐल्डोस तथा कीटोस दोनों) तथा डाइसैकेराइड, सुक्रोस को छोड़कर, अपचायी शर्करा होते हैं।

प्रश्न 14.3
पौधों में कार्बोहाइड्रेटों के दो मुख्य कार्यों को लिखिए।
उत्तर:

1. पौधों की कोशिका भित्ति सेलुलोस की बनी होती हैं।
2. पॉलिसैकेराइड स्टार्च पौधों में प्रमुख संचित खाद्य पदार्थ के रूप में होता है।

प्रश्न 14.4
निम्नलिखित को मोनोसैकेराइड तथा डाइसैकेराइड में वर्गीकृत कीजिए:
राइबोस, 2-डिऑक्सीराइबोस, माल्टोस, गैलेक्टोस, फ्रक्टोस तथा लैक्टोस
उत्तर:
मोनोसैकेराइड:
राइबोस, 2-डिऑक्सी- राइबोस, गैलेक्टोस तथा फ्रक्टोस।

डाइसैकेराइड:
माल्टोस, लैक्टोस।

प्रश्न 14.5
ग्लाइकोसाइडी बन्ध से आप क्या समझते हैं?
उत्तर:
डाइसैकेराइड तनु अम्ल तथा एन्जाइम की उपस्थिति में जलअपघटन द्वारा समान अथवा असमान मोनोसैकेराइड्स के दो अणु देते हैं। दोनों मोनोसैकेराइड इकाइयाँ, जल के एक अणु के निष्कासन के उपरान्त बने ऑक्साइड बन्ध द्वारा जुड़ी रहती हैं। परमाणु के द्वारा दो मोनोसैकेराइड इकाइयों में इस प्रकार के आबन्ध को ग्लाइकोसाइडी बन्ध (glycosidic linkage) कहते हैं।
उदाहरणार्थ:
सुक्रोस एक सामान्य डाइसैकेराइड है, जो जलअपघटन पर सममोलर मात्रा में D-(+)-ग्लूकोस तथा D-(-)-फ्रक्टोस देता है।

ये दोनों मोनोसैकेराइड इकाइयाँ α-ग्लूकोस के C₁ तथा β-ग्लूकोस C₂ के मध्य ग्लाइकोसाडी बन्ध द्वारा जुड़ी रहती हैं। चूँकि ग्लूकोस तथा फ्रक्टोस का अपचायक समूह ग्लाइकोसाइडी बन्ध निर्माण में प्रयुक्त होता है; अत: सुक्रोस एक अनअपचायी शर्करा है।

प्रश्न 14.6
ग्लाइकोजन क्या होता है तथा ये स्टार्च से किस प्रकार भिन्न है?
उत्तर:
ग्लाइकोजन (Glycogen):
प्राणी शरीर में कार्बोहाइड्रेट, ग्लाइकोजन के रूप से संगृहीत रहता है। चूंकि इसकी संरचना ऐमिलोपेक्टिन के समान होती है; अत: इसे प्राणी स्टार्च भी कहा जाता है एवं यह ऐमिलोपेक्टिन से अधिक शाखित होता है। यह यकृत मांसपेशियों तथा मस्तिष्क में उपस्थित रहता है। जब शरीर को ग्लूकोस की आवश्यकता होती है, एन्जाइम ग्लाइकोजन को ग्लूकोस में तोड़ देते हैं। ग्लाइकोजन यीस्ट तथा कवक में भी मिलता है।

स्टार्च (Starch):
स्टार्च पौधों में मुख्य संगृही पॉलिसैकेराइड है। यह मनुष्यों के लिए आहार का मुख्य स्रोत है। दाल, जड़, कन्द तथा कुछ सब्जियों में स्टार्च प्रचुर मात्रा में मिलता है। यह 4-ग्लूकोस का बहुलक है तथा दो घटकों ऐमिलोस तथा ऐमिलोपेक्टिन से मिलकर बनता है। ऐमिलोस जल में घुलनशील अवयव है तथा यह स्टार्च का 15-20% भाग निर्मित करता है। रासायनिक रूप से ऐमिलोस 200-1000 C-D (+)-ग्लूकोस इकाइयों की अशाखित श्रृंखला होती है, जो C₁ – C₄ ग्लाइकोसाडी बन्ध द्वारा जुड़ी रहती हैं।

ऐमिलोपेक्टिन जल में अविलेय होती है तथा यह स्टार्च का 80-85% भाग बनाती है। यह तथा ग्लाइकोजन दोनों α-D (+)-ग्लूकोस इकाइयों की शाखित श्रृंखला होती है, जिसमें C₁ – C₄ ग्लाइकोसाइडी बना होते हैं, जबकि शाखित C₁ – C₆ ग्लाइकोसाइडी बन्ध द्वारा होता है।

प्रश्न 14.7
(अ) सुक्रोस तथा (ब) लैक्टोस के जलअपघटन से कौन-से उत्पाद प्राप्त होते हैं?
उत्तर:
सुक्रोस तथा लैक्टोस दोनों डाइसैकेराइड हैं। सुक्रोस जलअपघटन पर ग्लूकोस तथा फ्रक्टोस का एक-एक अणु देता है, जबकि लैक्टोस जलअपघटन पर ग्लूकोस तथा गैलेक्टोस का एक-एक अणु देता है।

प्रश्न 14.8
स्टार्च तथा सेलुलोस में मुख्य संरचनात्मक अन्तर क्या है?
उत्तर:
स्टार्च दो घटकों ऐमिलोस तथा ऐमिलोपेक्टिन से मिलकर बनता है। ऐमिलोस α-D-ग्लूकोस का रेखीय बहुलक होता है, जबकि सेलुलोस β-D-ग्लूकोस बनी रेखीय बहुलक पॉलीसैकेराइड होता है। ऐमिलोस में एक ग्लूकोस इकाई का 9 अन्य ग्लूकोस इकाई के C₄ से α-ग्लाइकोसाइडी बन्ध द्वारा होता है। पॉलीसैकेराइड में इन्हें निम्न चित्र से दर्शाया जा सकता है:

सेलुलोस सेलुलोस, β-D-ग्लूकोस से बनी ऋजु श्रृंखलायुक्त पॉलिसैकेराइड है, जिसमें एक ग्लूकोस इकाई के C₁ तथा दूसरी ग्लूकोस इकाई के C₄ के मध्य ग्लाइकोसाइडी बन्ध बनता है।

प्रश्न 14.9
क्या होता है जब D – ग्लूकोस की अभिक्रिया निम्नलिखित अभिकर्मकों से करते हैं?

1. HI
2. ब्रोमीन जल
3. HNO₃

उत्तर:
1. यह HI के साथ अधिक गर्म किए जाने पर n-हेक्सेन बनाता है जिससे ज्ञात होता है कि सभी कार्बन परमाणु एक सीधी श्रृंखला में जुड़े रहते हैं।

2. ग्लूकोस ब्रोमीन जल जैसे दुर्बल आक्सीकरण कर्मक द्वारा आक्सीकरण से छह कार्बन परमाणुयुक्त कार्बोक्सिलिक अम्ल (ग्लूकोनिक अम्ल) देता है। यह सिद्ध करता है कि ग्लूकोस का कार्बोनिल समूह एल्डिहाइड समूह के रूप में उपस्थित है।

3. ग्लूकोस तथा ग्लूकोनिक अम्ल दोनों ही नाइट्रिक अम्ल द्वारा आक्सीकरण से एक डाइकार्बोक्सिलिक अम्ल, सैकेरिक अम्ल बनाते हैं। यह ग्लूकोस में प्राथमिक ऐल्कोहॉलिक समूह की उपस्थिति को दर्शाता है।

प्रश्न 14.10
ग्लूकोस की उन अभिक्रियाओं का वर्णन कीजिए जो इसकी विवृत श्रृंखला संरचना के द्वारा नहीं समझाई जा सकतीं।
उत्तर:
निम्नलिखित अभिक्रियाएँ ग्लूकोस को विवृत श्रृंखला संरचना के द्वारा नहीं समझाई जा सकती हैं, इन्हें बॉयर ने प्रस्तावित किया था –

1. ऐल्डिहाइड समूह उपस्थित होते हुए भी ग्लूकोस 2, 4-DNP परीक्षण तथा शिफ-परीक्षण नहीं देता एवं यह NaHSO₃ के साथ हाइड्रोजन सल्फाइड योगज उत्पाद नहीं बनाता।

2. ग्लूकोस का पेन्टाऐसीटेट, हाइड्रॉक्सिऐमीन के साथ अभिक्रिया नहीं करता जो मुक्त -CHO समूह की अनुपस्थिति को इंगित करता है।

3. जब D-ग्लूकोस को शुष्क हाइड्रोजन क्लोराइड गैस की उपस्थिति में मेथेनॉल के साथ अभिकृत कराया जाता है, तब यह दो समावयव मोनोमेथिल व्युत्पन्न देता है, जिन्हें α-D-ग्लूकोसाइड तथा मेथिल β-D-ग्लूकोसाइड के नाम से जाना जाता है। ये ग्लूकोसाइड फेहलिंग विलयन को अपचयित नहीं करते तथा हाइड्रोजन सायनाइड अथवा हाइड्रॉक्सिलऐमीन के साथ अभिक्रिया नहीं करते हैं तथा मुक्त -CHO समूह की अनुपस्थिति को इंगित करते हैं।

प्रश्न 14.11
आवश्यक तथा अनावश्यक ऐमीनो अम्ल क्या होते हैं? प्रत्येक प्रकार के दो उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
ऐमीनो अम्ल जो जीवों के स्वास्थ्य तथा उनकी वृद्धि के लिए आवश्यक होते हैं, परन्तु शरीर में संश्लेषित नहीं होते हैं, आवश्यक ऐमीनो अम्ल कहलाते हैं; जैसे-वैलीन, ल्यूसीन, आर्जिनीन आदि।

अनावश्यक ऐमीनो अम्ल:
ऐमीनों अम्ल जो जीवों के स्वास्थ्य तथा उनकी वृद्धि के लिए आवश्यक होते हैं तथा शरीर में संश्लेषित हो सकते हैं, अनावश्यक ऐमीनो अम्ल कहलाते हैं; जैसे-ग्लाइसीन, ऐलैनीन, ऐस्पार्टिक अम्ल आदि।

प्रश्न 14.12
प्रोटीन के सन्दर्भ में निम्नलिखित को परिभाषित कीजिए:

1. पेप्टाइड बन्ध
2. प्राथमिक संरचना
3. विकृतीकरण।

उत्तर:
1. पेप्टाइड बन्ध:
रासायनिक रूप से पेप्टाड आबन्ध, -COOH समूह तथा -NH₂ समूह के मध्य बना एक आबन्ध होता है। दो एक जैसे अथवा भिन्न ऐमीनो अम्लों के अणुओं के मध्य अभिक्रिया एक अणु के ऐमीनों समूह तथा दूसरे अणु के कार्बोक्सिल समूह के मध्य संयोग से होती है जिसके फलस्वरूप एक जल का अणु मुक्त होता है तथा पेप्टाइड आबन्ध -CO-NH- बनता है।

चूँकि उत्पाद दो ऐमीनो अम्लों के द्वारा बनता है; अत: इसे डाइपेप्टाइड कहते हैं। उदाहरणार्थ-जब ग्लाइसीन का कार्बोक्सिल समूह, एलैनीन के ऐमीनो समूह के साथ संयोग करता है तो हमें एक डाइपेप्टाइड, ग्लाइसिलऐलैनीन प्राप्त होता है।

2. प्राथमिक संरचना:
प्रोटीन में एक अथवा अनेक पॉलिपेप्टाइड श्रृंखलाएँ उपस्थित हो सकती हैं। किसी प्रोटीन के प्रत्येक पॉलिपेप्टाइड में ऐमीनो अम्ल एक विशिष्ट क्रम में संयुक्त होते हैं। ऐमीनो अम्लों का यह विशिष्ट क्रम प्रोटीन्स की प्राथमिक संरचना बनाता है। प्राथमिक संरचना में किसी भी प्रकार का परिवर्तन अर्थात् ऐमीनो अम्लों के क्रम में परिवर्तन से भिन्न प्रोटीन उत्पन्न होते हैं।

3. विकृतीकरण:
जैविक निकाय में पाई जाने वाली विशेष त्रिविमा संरचना तथा जैविक सक्रियता वाले प्रोटीन, प्राकृत प्रोटीन कहलाते हैं। जब प्राकृत प्रोटीन में भौतिक परिवर्तन करते हैं; जैसे-ताप में परिवर्तन अथवा रासायनिक परिवर्तन करते हैं (जैसे – pH में परिवर्तन आदि किया जाता है) तो हाइड्रोजन आबन्धों में अस्त-व्यस्तता उत्पन्न हो जाती है, जिसके कारण गोलिका (ग्लोब्यूल) खुल जाती है तथा हेलिक्स अकुण्डलित हो जाती है तथा प्रोटीन अपनी जैविक सक्रियता को खो देता है।

इसे प्रोटीन का विकृतीकरण कहते हैं। विकृतीकरण के दौरान 2° तथा 3° संरचनाएँ नष्ट हो जाती हैं, परन्तु 1° संरचना अप्रभावित रहती है। उबालने पर अण्डे की सफेदी का स्कन्दन विकृतीकरण का एक सामान्य उदाहरण है। एक अन्य उदाहरण दही का जमना है, जो दूध में उपस्थित बैक्टीरिया द्वारा लैक्टिक अम्ल उत्पन्न होने के कारण होता है।

प्रश्न 14.13
प्रोटीन की द्वितीयक संरचना के सामान्य प्रकार क्या हैं?
उत्तर:
किसी प्रोटीन की द्वितीयक संरचना का सम्बन्ध उस आकृति से है, जिसमें पॉलिपेप्टाइड श्रृंखला विद्यमान होती है। यह दो भिन्न प्रकार की संरचनाओं में विद्यमान होती हैं – α-हेलिक्स तथा β-प्लीटेड शीट संरचना । ये संरचनाएँ पेप्टाइड आबन्ध के image 13 समूह के मध्य हाइड्रोजन आबन्ध के कारण पॉलिपेप्टाइड की मुख्य श्रृंखला के नियमित कुण्डलन में उत्पन्न होती हैं।

प्रश्न 14.14
प्रोटीन की -हेलिक्स संरचना के स्थायीकरण में कौन-से आबन्ध सहायक होते हैं?
उत्तर:
α-हेलिक्स संरचना एक ऐसी संरचना है, जिसमें पॉलिपेप्टाइड श्रृंखला में सभी सम्भव हाइड्रोजन आबन्ध बन सकते हैं। इसमें पॉलिपेप्टाइड श्रृंखला दक्षिणावर्ती पेंच के समान मुड़ी रहती है फलस्वरूप प्रत्येक ऐमीनों अम्ल के अवशिष्ट का -NH समूह, कुण्डली के अगले मोड़ पर स्थित >C = 0 समूह के साथ हाइड्रोजन आबन्ध बनाता है।

प्रश्न 14.15
रेशेदार तथा गोलिकाकार (globular) प्रोटीन को विभेदित कीजिए।
उत्तर:
1. रेशेदार प्रोटीन (Fibrous Proteins):
जब पॉलिपेप्टाइड शृंखलाएँ समानान्तर होती हैं तथा हाइड्रोजन एवं डाइसल्फाइड आबन्धों द्वारा संयुक्त रहती हैं तो रेशासम (रेशे जैसी) संरचना बनती है। इस प्रकार के प्रोटीन सामान्यतः जल में अविलेय होते हैं। रेशेदार प्रोटीन जन्तु ऊतकों के प्रमुख संरचनात्मक पदार्थ होते हैं। कुछ सामान्य उदाहरण किरेटिन (बाल, ऊन तथा रेशम में उपस्थित) तथा मायोसिन (मांसपेशियों में उपस्थित) आदि हैं।

2. गोलिकाकार प्रोटीन (Globular Proteins):
जब पॉलिपेप्टाइड की श्रृंखलाएँ कुण्डली बनाकर गोलाकृति प्राप्त कर लेती हैं तो ऐसी संरचनाएँ प्राप्त होती हैं। ये सामान्यत: जल में विलेय होती हैं; क्योंकि इनके अणु दुर्बल अन्तराअणुक बलों द्वारा जुड़े रहते हैं। इन्सुलिन तथा ऐल्बुमिन इनके सामान्य उदाहरण हैं।

प्रश्न 14.16
ऐमीनो अम्लों की उभयधर्मी प्रकृति को आप कैसे समझाएँगे?
उत्तर:
ऐमीनो अम्ल सामान्यत:
रंगीन क्रिस्टलीय टोस होने हैं। ये जल-विलेय तथा उच्च गलनांकी ठोस होते हैं, जो सामान्य ऐमीनो तथा कार्बोक्सिलिक अम्लों की भाँति व्यवहार नहीं करते. अपितु लवणों की भाँति गुण दर्शाते हैं। इसका कारण एक ही अणु में अम्लीय (कार्बोक्सिल समूह) तथा क्षारकीय (ऐमीनो समूह) समूहों की उपस्थिति है।

जलीय विलयन में कार्बोक्सिल समूह एक प्रोटॉन मुक्त कर सकता है, जबकि एमीनो समूह एक प्रोटॉन ग्रहण कर सकता है, जिसके फलस्वरूप एक द्विध्रुवीय आयन बनता है, जिसे ज्विटर आयन अथवा उभयविष्ट आयन कहते हैं। यह उदासीन होता है परन्तु इसमें धनावेश तथा ऋणावेश दोनों ही उपस्थित है।

उभयविष्ट आयनिक रूप में ऐमीनो अम्ल उभयधर्मी प्रकृति दर्शाते हैं तथा वे अम्लों एवं क्षारकों दोनों के साथ अभिक्रिया करते हैं।

प्रश्न 14.17
एन्जाइम क्या होते हैं?
उत्तर:
एन्जाइम जैव-उत्प्रेरक होते हैं। जीवधारियों में होने वाली विभिन्न रासायनिक अभिक्रियाओं में समन्वयन के कारण ही जीवन सम्भव होता है। उदाहरणार्थ: भोजन का पाचन, उपयुक्त अणुओं का अवशोषण तथा अन्ततः ऊर्जा का उत्पादन। इस प्रक्रम में अभिक्रियाएँ एक अनुक्रम में होती हैं तथा ये सभी अभिक्रियाएँ शरीर में मध्यम परिस्थितियों में सम्पन्न होती हैं। यह कुछ जैव-उत्प्रेरकों की सहायता से होता है।

इन्हीं जैव-उत्प्रेरकों को एन्जाइम कहा जाता है। लगभग सभी एन्जाइम गोलिकाकार प्रोटीन होते हैं। एन्जाइम किसी विशेष अभिक्रिया अथवा विशेष क्रियाधार के लिए विशिष्ट होते हैं अर्थात् प्रत्येक एन्जाइम केवल एक रासायनिक अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। ये अत्यन्त क्रियाशील होते हैं। इनकी अत्यन्त सूक्ष्म मात्रा की आवश्यकता होती है। ये अनूकूलतम ताप (25° – 40°C) और अनूकूलतम pH (6 – 7.7) पर सबसे अच्छा कार्य करते हैं।

प्रश्न 14.18
प्रोटीन की संरचना पर विकृतीकरण का क्या प्रभाव होता है?
उत्तर:
विकृतीकरण के दौरान प्रोटीन की 2° तथा 3° संरचनाएँ नष्ट हो जाती हैं, परन्तु 1° संरचना अप्रभावित रहती है! विकृतीकरण के कारण गोलिकाकार प्रोटीन रेशेदार प्रोटीन में परिवर्तित हो जाती है, जिससे उनकी जैविक प्रकृति नष्ट हो जाती है। उबालने पर अण्डे की सफेदी का स्कंदन, दही का जमना आदि उदाहरण हैं।

प्रश्न 14.19
विटामिन्स को किसी प्रकार वगीकृत किया गया है? रक्त के थक्के जमने के लिए जिम्मेदार विटामिन का नाम दीजिए।
उत्तर:
जल तथा विलेय के आधार पर विटामिन्स को दो समूहों में वगीकृत किया गया है:
1. वसा विलेय विटामिन:
इस वर्ग में उन विटामिनों को रखा गया है, जो वसा तथा तेल में विलेय होते हैं परन्तु जल में अविलेय। ये विटामिन A, D, E तथा K हैं। ये यकृत तथा एडीपोस ऊतक में संग्रहित रहते हैं।

2. जल में विलेय विटामिन:
B वर्ग के विटामिन तथा विटामिन C जल में विलेय होते हैं, अतः इन्हें एक साथ इस वर्ग में रखा गया है। जल में विलेय विटामिनों की पूर्ति हमारे आहार में नियमित रूप से होनी चाहिए क्योंकि ये आसानी से मूत्र के साथ उत्सर्जित हो जाते हैं तथा हमारे शरीर में (विटामिन B₁₂ के अतिरिक्त) संचित नहीं किया जा सकता है। रक्त के थक्के जमने के लिए विटामिन K उत्तरदायी होता हैं।

प्रश्न 14.20
विटामिन A और C हमारे लिए आवश्यक क्यों हैं? उनके महत्त्वपूर्ण स्रोत दीजिए।
उत्तर:
विटामिन A हमारे लिए आवश्यक है क्योंकि इसकी कमी से जीरॉफ्थैल्मिया (आँख के कॉर्निया का कठोरीकरण) तथा रात्रि-अन्धता रोग हो जाते हैं। इसके महत्त्वपूर्ण स्रोत मछली के यकृत का तेल, गाजर, मक्खन तथा दूध हैं। विटामिन C हमारे लिए आवश्यक है; क्योंकि इसकी कमी से स्कर्वी (मसूडों से रक्त बहना) तथा पायरिया (दाँतों का ढीलापन तथा रक्त-स्राव) रोग हो जाते हैं। इसके महत्वपूर्ण स्रोत नींबूवंशीय (सिट्रस) फल, आँवला तथा हरे पत्ते वाली सब्जियाँ हैं।

प्रश्न 14.21
न्यूक्लीक अम्ल क्या है? इनके दो महत्त्वपूर्ण कार्य लिखिए।
उत्तर:
ऐसे वे जैव-अणु जो सभी जीवित कोशिकाओं के नाभिकों में न्यूक्लिओप्रोटीन अथवा क्रोमोसाम के रूप में पाए जाते हैं, न्यूक्लीक अम्ल कहलाते हैं। न्यूक्लीक अम्ल मुख्यतः दो प्रकार के होते हैं-डऑक्सीराइबोस न्यूक्लीक अम्ल (DNA) तथा राइबोसन्यूक्लीक अम्ल (RNA)। चूँकि न्यूक्लीक अम्ल न्यूक्लिओटाइडों की लम्बी श्रृंखला वाले बहुलक होते हैं; अतः इन्हें पॉलिन्यूक्लिओटाइड भी कहते हैं।

न्यूक्लीक अम्लों के दो जैविक कार्य निम्नवत् हैं:

1. DNA आनुवंशिकता का रासायनिक आधार है तथा इसे आनुवंशिक सूचनाओं के संग्राहक के रूप में जाना जाता है। DNA लाखों वर्षों से किसी जीव की विभिन्न प्रजातियों की पहचान बनाए रखने के लिए विशिष्ट रूप से उत्तरदायी है। कोशिका विभाजन के समय एक DNA अणु स्वप्रतिकरण (self-replication) में सक्षम होता है तथा पुत्री कोशिका में समान DNA रज्जुक का अन्तरण होता है।

2. न्यूक्लीक अम्ल (DNA तथा RNA) का दूसरा महत्त्वपूर्ण कार्य कोशिका में प्रोटीन का संश्लेषण है। वास्तव में कोशिका में प्रोटीन का संश्लेषण विभिन्न RNA अणुओं द्वारा होता है, परन्तु किसी विशेष प्रोटीन के संश्लेषण का सन्देश DNA में उपस्थित होता है।

प्रश्न 14.22
न्यूक्लिओसाइड तथा न्यूक्लिओटाइड में क्या अन्तर है?
उत्तर:
किसी क्षारक के शर्करा की 1 स्थिति पर जुड़ने से निर्मित इकाई को न्यूक्लिओसाइड कहते हैं। अत: सामान्य रूप में न्यूक्लिओसाइड को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है-शर्करा-क्षारक। उदाहरणार्थ-निम्नलिखित संरचना (क) न्यूक्लिओसाइड को प्रदर्शित करती है:

न्यूक्लिओटाइड में न्यूक्लीक अम्ल के तीनों मुख्य यौगिक अर्थात् एक फॉस्फोरिक अम्ल समूह, एक पेन्टोस शर्करा तथा एक नाइट्रोजनी क्षारक होते हैं। इन्हें पेन्टोस शर्करा के C₅ – OH समूह के फॉस्फोरिक अम्ल द्वारा एस्टरीकरण से प्राप्त किया जाता है। उदाहरणार्थ–उपर्युक्त संरचना (ख) न्यूक्लिओटाइड को प्रदर्शित करती है। प्यूरीन तथा पिरिमिडीन न्यूक्लिओटाइड में पाये जाने नाइट्रोजन युक्त क्षारक हैं।

प्रश्न 14.23
DNA के दो रज्जुक समान नहीं होते, अपितु एक-दूसरे के पूरक होते हैं। समझाइए।
उत्तर:
DNA अणु में दो रज्जुक, एक रज्जुक के प्यूरीन क्षारक तथा अन्य के पिरिमिडीन क्षारक के मध्य या इसके विपरीत के मध्य हाइड्रोजन आबन्धों के द्वारा जुड़े रहते हैं। क्षारकों के विभिन्न आकारों एवं ज्यामितियों के कारण DNA में एकमात्र सम्भव युग्मन G (ग्वानीन) तथा C (साइटोसीन) के मध्य तीन हाइड्रोजन आबन्धों द्वारा हो सकता है। दूसरे शब्दों में क्षारकों A (ऐडेनीन) तथा T (थायमीन) के मध्य दो हाइड्रोजन-आबन्धों द्वारा युग्मन सम्भव होता है।

इस क्षारक-युग्मन सिद्धान्त के कारण एक रज्जुक में क्षारकों का अनुक्रम दूसरे रज्जुक में क्षारकों के अनुक्रम को स्वत: व्यवस्थित कर देता है। अत: DNA के दो रज्जुक समान नहीं होते, अपितु एक-दूसरे के पूरक होते हैं।

प्रश्न 14.24
DNA तथा RNA में महत्त्वपूर्ण संरचनात्मक एवं क्रियात्मक अन्तर लिखिए।
उत्तरः
संरचनात्मक अन्तर:

क्रियात्मक अन्तर:

प्रश्न 14.25
कोशिका में पाये जाने वाले विभिन्न प्रकार के RNA कौन-से हैं?
उत्तर:
कोशिका में पाये जाने वाले तीन प्रकार के RNA होते हैं, जो इस प्रकार है:

1. संवेशवाहक RNA (m-RNA)
2. राइबोसोमल RNA (r-RNA)
3. स्थानान्तरण RNA (r-RNA)

Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 11 ऐल्कोहॉल, फ़िनॉल एवं ईथर Textbook Questions and Answers, Additional Important Questions, Notes.

BSEB Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 11 ऐल्कोहॉल, फ़िनॉल एवं ईथर

Bihar Board Class 12 Chemistry ऐल्कोहॉल, फ़िनॉल एवं ईथर Text Book Questions and Answers

पाठ्यनिहित प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 11.1
निम्नलिखित को प्राथमिक, द्वितीकय एवं तृतीयक ऐल्कोहॉल में वर्गीकृत कीजिए –

उत्तर:
प्राथमिक ऐल्कोहॉल (i), (ii), (iii)
द्वितीयक ऐल्कोहॉल (iv) तथा (v)
तृतीयक ऐल्कोहॉल (vi)

प्रश्न 11.2
उपर्युक्त उदाहरणों में से ऐलिलिक ऐल्कोहॉलों को पहचानिए।
उत्तर:
ऐलिलिक ऐल्कोहॉल (ii) तथा (vi)

प्रश्न 11.3
निम्नलिखित यौगिकों के आइ०यू०पी० ए०सी० (IUPAC) नाम पद्धति से नाम दीजिए –

उत्तर:

1. 3 – क्लोरोमेथिल – 2 – आइसोप्रोपिल-पेन्टेन – 1 – ऑल
2. 2, 5 – डाइमेथिलहेक्सेन – 1, 3 – डाइऑल
3. 3 – ब्रोमोसाइक्लोहेक्सेन – 1 – ऑल
4. हेक्स – 1 – ईन – 3 – ऑल
5. 2 – ब्रोमो – 3 – मेथिलब्यूट – 2 – ईन – 1 – ऑल

प्रश्न 11.4
दर्शाइए कि मेथेनल पर उपर्युक्त ग्रीन्यार अभिकर्मक से अभिक्रिया द्वारा निम्नलिखित ऐल्कोहॉल कैसे विरचित किए जाते हैं?

उत्तर:

प्रश्न 11.5
निम्नलिखित अभिक्रिया के उत्पादों की संरचना लिखिए –

उत्तर:

2. NaBH₄ एक दुर्बल अपचायक है, यह कीटोन समूह को द्वितीयक ऐल्कोहालिक समूह में अपचयित कर सकता है, परन्तु एस्टर को नहीं।

प्रश्न 11.6
यदि निम्नलिखित एल्कोहॉल क्रमशः
(क) HCl – ZnCl₂
(ख) HBr
(ग) SOCl₂ से अभिक्रिया करें तो आप अपेक्षित उत्पादों की संरचनाएँ दीजिए।
(i) ब्यूटेन – 1 – ऑल
(ii) 2 – मेथिलब्यूटेन – 2 – ऑल
उत्तर:
(क) HCl – ZnCl₂ (ल्यूकास अभिकर्मक) के साथ [With HCl – ZnCl₂ (Lucas reagent)]:

(ख) HBr के साथ (With HBr):

प्रश्न 11.7

1. 1 – मेथिलसाइक्लोहेक्सेनॉल और
2. ब्यूटेन – 1 – ऑल के अम्ल उत्प्रेरित निर्जलन के मुख्य उत्पादों की प्रागुक्ति कीजिए।

उत्तर:
1. 1 – मेथिलसाइक्लोहेक्सेनॉल अम्ल द्वारा उत्प्रेरित निर्जलन पर दो उत्पाद, I तथा II देता है। चूंकि उत्पाद (I) अधिक प्रतिस्थापित है, अत: सेजफ नियम से यह मुख्य उत्पाद है।

2. ब्यूटेन – 1 – ऑल का अम्ल उत्प्रेरित निर्जलन पर ब्यूटेन – 2 – ईन मुख्य उत्पाद देता है। ऐल्कोहॉलों का निर्जलन कार्बोकैटायन माध्यमिकों के द्वारा होता है। अत: यह दो प्रोटॉन निकालकर ब्यूट – 2 – ईन या ब्यूट – 1 – ईन बनाता है। सेजफ के नियम से मुख्य उत्पाद ब्यूट – 2 – ईन है क्योंकि यह अधिक स्थाई है।

प्रश्न 11.8
ऑर्थो तथा पैरा-नाइट्रो फीनॉल, फीनॉल से अधिक अम्लीय होती हैं। उनके संगत फीनॉक्साइड आयनों की अनुनादी संरचनाएँ बताइए।
उत्तर:

O – नाइट्रोफीनॉक्साइड आयन की अनुनादी संरचनाएँ

p – नाइट्रोफीनॉक्साइड आयन की अनुनादी संरचनाएँ

नाइट्रो प्रतिस्थापित फिनॉक्साइड की अनुनादी संरचनाओं में ऋणात्मक आवेश उस कार्बन परमाणु पर है जिससे इलेक्ट्रॉन लेने वाला नाइट्रो समूह जुड़ा है। अतः ये अम्लीय प्रकृति अन्य अनुनादी संरचनाओं भी अधिक होती है। फलत: अर्थों तथा पैरा नाइट्रोफीनॉल से अधिक अम्लीय होते हैं।

प्रश्न 11.9
निम्नलिखित अभिक्रियाओं में सम्मिलित समीकरण लिखिए –

1. राइमर – टीमैन अभिक्रियाओं
2. कोल्बे अभिक्रिया

उत्तर:
1. रीमर तथा टीमैन अभिक्रिया (Reimer and Tiemann’s Reaction):
यह हाइड्राक्सी ऐल्डिहाइड्रों और अम्लों के बनाने की प्रमुख विधि है। -CHO तथा -COOH समूह OH समूह से O – तथा p – स्थानों पर प्रवेश करता है। इस अभिक्रिया में फिनोल को क्लोरोफार्म व जलीय NaOH के साथ गर्म करने पर सेलिसिलिक ऐल्डिहाइड या सौलिसिलिक अम्ल बनते हैं।

2. कोल्बे अभिक्रिया (Kolbe Reaction):
यह हाइड्राक्सी बनाने की अभिक्रिया है। फीनॉल के बेन्जीन न्यूक्लियस -OH समूह के O – तथा p – स्थानों पर -COOH प्रवेश करता है। जब शुष्क सोडियम फार्मेट को 140°C पर अधिक दाब पर CO₂ के साथ गर्म करने पर सैलिसिलिक अम्ल बनता है।

प्रश्न 11.10
एथेनॉल एवं 3-मेथिलपेन्टेन-2-ऑल से प्रारम्भ कर 2-एथॉक्सी-3-मेथिलपेन्टेन के विलियमसन संश्लेषण की अभिक्रिया लिखिए।
उत्तर:

प्रश्न 11.11
1-मेथॉक्सी-4-नाइट्रोबेन्जीन के विरचन के लिए निम्नलिखित अभिकारकों में से कौन-सा युग्म उपलब्ध है और क्यों?

उत्तर:
1. प्रथम युग्म 1-मेथाक्सी-4-नाइट्रोबेन्जीन के विचारण के लिए उपयुक्त नहीं है क्योंकि अनुनाद के कारण C = Br के मध्य द्विआबन्ध गुण विद्यमान होता है जिससे इसका टूटना कठिन है।

2. दूसरे युग्म में मेथिल ब्रोमाइड पर 4-नाइट्रोफिनाक्सॉइड आयन द्वारा नाभिकरागी क्रिया से ईथर बनता है।
विलयमसन संश्लेषण से बना उत्पाद निम्न है।

अतः इस विचरण के लिए दूसरा युक्त उपयुक्त है।

प्रश्न 11.12
निम्नलिखित अभिक्रियाओं से प्राप्त उत्पादों का अनुमान लगाइए –
1. CH₃ – CH₂ – CH₂ – O – CH₃ + HBr →

उत्तर:
1. ऑक्सीजन से जुड़े दोनों ऐल्किल समूह प्राथमिक हैं, इसलिए Br^– आयन की अभिक्रिया छोटे ऐल्किल समूह (मेथिल समूह) से होगी तथा प्रोपेन-1-ऑल तथा ब्रोमोमेथेन का निर्माण होगा।

2. अनुनाद के कारण, C₆H₅ – O आबन्ध में कुछ द्विआबन्ध गुण विद्यमान होता है, इसलिए यह O – C₂H₅ आबन्ध से प्रबल होता है। अतः दुर्बल O – C₂H₅ आबन्ध का विदलन होता है तथा फीनॉल एवं ब्रोमोएथेन प्राप्त होते हैं।

3. इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन में, ऐल्कॉक्सी समूह ऐरोमैटिक वलय को सक्रिय बनाता है तथा प्रवेश करने वाले समूह को O – तथा p – स्थितियों की ओर निर्दिष्ट करता है। इसलिए एथॉक्सीबेन्जीन का नाइट्रीकरण 2-तथा 4-नाइट्रोएथॉक्सीबेन्जीन का मिश्रण देता है जिसमें 4-नाइट्रोएथॉक्सीबेन्जीन 2-स्थिति पर त्रिविमीय बाधा के कारण मुख्य उत्पाद होता है।

4. चूँकि एथिल काबोंकैटायन की तुलना में तृतीयक-ब्यूटिल कार्बोकैटायन अत्यधिक स्थायी होता है। इसीलिए अभिक्रिया \(\mathrm{S}_{\mathrm{N}^{1}}\) क्रियाविधि द्वारा होती है तथा तृतीयक-ब्यूटिल आयोडाइड एवं एथेनॉल निम्नलिखित प्रकार बनते हैं –

Bihar Board Class 12 Chemistry ऐल्कोहॉल, फ़िनॉल एवं ईथर Additional Important Questions and Answers

अभ्यास के प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 11.1
निम्नलिखित यौगिकों के आई०यू०पी० ए०सी (IUPAC) नाम लिखिए –

उत्तर:

1. 2, 2, 4 – ट्राइमेथिलपेन्टेन-3-ऑल
2. 5 – एथिलंहेप्टेन-2, 4-डाइऑल
3. ब्यूटेन-2, 3-डाइऑल
4. प्रोपेन-1, 2, 3-ट्राइऑल
5. 2 – मेथिलफीनॉल
6. 4 – मेथिलफीनॉल
7. 2, 5 – डाइमेथिलफीनॉल
8. 2, 6 – डाइमेथिलफीनॉल
9. 1 – मेथॉक्सी-2-मेथिलप्रोपेन
10. एथॉक्सीबेन्जीन
11. 1 – फीनॉक्सीहेप्टेन
12. 2 – एथॉक्सीब्यूटेन

प्रश्न 11.2
निम्नलिखित आई० यू० पी० ए० सी० (IUPAC) नाम वाले यौगिकों की संरचनाएँ लिखिए –

1. 2 – मेथिलब्यूटेन-2-ऑल
2. 1-फेनिलप्रोपेने-2-ऑल
3. 3, 5-डाइमेथिलहेक्सेन-1, 3, 5-ट्राइऑल
4. 2, 3-डाइएथिलफीनॉल
5. 1-एथॉक्सीप्रोपेन
6. 2-एथॉक्सी -3-मेथिलपेन्टेन
7. साइक्लोहेक्सिलमेथेनॉल
8. 3-साइक्लोहेक्सिलपेन्टेन-3-ऑल
9. साइक्लोपेन्टेन-3-ईन-1-ऑल
10. 3-क्लोरोमेथिलपेन्टेन-1-ऑल

उत्तर:

प्रश्न 11.3

1. C₅H₁₂O आणविक सूत्र वाले ऐल्कोहॉलों के सभी समावयवों की संरचना लिखिए एवं उनके आई० यू० पी० ए० सी० (IUPAC) नाम दीजिए।
2. प्रश्न 11.3 (i) के समावयवी ऐल्कोहॉलों को प्राथमिक, द्वितीकय एवं तृतीयक ऐल्कोहॉलों में वर्गीकृत कीजिए।

उत्तर:

2. प्राथमिक ऐल्कोहॉल – (क), (घ),(ङ),(छ)।
द्वितीयक ऐल्कोहॉल – (ख), (ग), (ज)।
तृतीयक ऐल्कोहॉल – (च)।

प्रश्न 11.4
समझाइए कि प्रोपेनॉल का क्वथनांक, हाइड्रोकार्बन ब्यूटेन से अधिक क्यों होता है?
उत्तर:
हाइड्रोकार्बन ब्यूटेन के अणु दुर्बल वाण्डरवाल्स आकर्षण बलों द्वारा जुड़े होते हैं, जबकि प्रापेनॉल में ये प्रबल अन्तराआण्विक हाइड्रोजन आबन्धन द्वारा जुड़े रहते हैं।

अतः प्रोपेनॉल का क्वथनांक (391 K) हाइड्रोकार्बन ब्यूटेन (309 K) से अधिक होता है।

प्रश्न 11.5
समतुल्य आण्विक भार वाले हाइड्रोकार्बनों की अपेक्षा ऐल्कोहॉल जल में अधिक विलेय होते हैं। इस तथ्य को समझाइए।
उत्तर:
चूँकि ऐल्कोहॉल अणु जल अणुओं के साथ हाइड्रोजन आबन्ध बना सकते हैं तथा इससे जल अणुओं में पहले से उपस्थित हाइड्रोजन-आबन्ध टूट जाते हैं। अतः ऐल्कोहॉल जल में विलेय होते हैं। दूसरी ओर हाइड्रोकार्बन जल अणुओं के साथ हाइड्रोजन आबन्ध नहीं बनाते, अत: जल में अघुलनशील होते हैं।

प्रश्न 11.6
हाइड्रोबोरॉनन-ऑक्सीकरण अभिक्रिया से आप क्या समझते हैं? इसे उदाहरण सहित समझाइए।
उत्तर:
हाइड्रोबोरॉनन-ऑक्सीकरण अभिक्रिया:
डाइबोरेन (BH₃)₂ ऐल्कीनों से अभिक्रिया करके एक योगज उत्पाद ट्राइऐल्किल बोरेन बनाता है जो जलीय सोडियम हाइड्रॉक्साइड की उपस्थिति में हाइड्रोजन परऑक्साइड द्वारा
ऑक्सीकृत होकर ऐल्कोहॉल देता है। यह अभिक्रिया हाइड्रोबोरॉनन-ऑकसीकरण अभिक्रिया कहलाती है।

द्विआबन्ध पर बोरेन का योजन इस प्रकार होता है कि बोरॉन परमाणु उस sp² संकरित कार्बन परमाणु पर जुड़ता है जिस पर पहले से ही अधिक हाइड्रोजन परमाण उपस्थित होते हैं। इस प्रकार प्राप्त ऐल्कोहॉल ऐसा दिखता है जैसे कि यह ऐल्कोनों से मार्कोनीकॉफ के नियम के विपरीत जलयोजन से बना हो। इस अभिक्रिया में ऐल्कोहॉलों की लब्धि उत्तम होती है।

प्रश्न 11.7
आणविक सूत्र C₇H₈O वाले मोनोहाइड्रिक फीनॉलों की संरचनाएँ तथा आई०यू०पी०ए०सी० (IUPAC) नाम लिखिए।
उत्तर:
आण्विक सूत्र C₇H₈O वाले मोनोहाइड्रिक फीनॉल के तीन समावयवों की संरचनाएँ तथा IUPAC नाम निम्नांकित है –

प्रश्न 11.8
ऑर्थो तथा पैरा-नाइट्रोफीनॉलों के मिश्रण को भाप-आसवन द्वारा पृथक् करने में भाप-वाष्पशील समावयवी का नाम बताइए। इसका कारण दीजिए।
उत्तर:
ऑथों-नाइट्रोफीनॉल कीलेशन के कारण भाप-वाष्पशील है अतः जबकि p – नाइट्रोफीनॉल नहीं इसे p – नाइट्राफीनॉल से भाप-आसवन द्वारा पृथक्कृत किया जा सकता है; क्योंकि p – नाइट्रोफीनॉल अन्तराआण्विक हाइड्रोजन आबन्धन के कारण भाप-वाष्पशील नहीं है।

प्रश्न 11.9
क्यूमीन से फीनॉल बनाने की अभिक्रिया का समीकरण दीजिए।
उत्तर:

प्रश्न 11.10
क्लोरोबेन्जीन से फीनॉल बनाने की रासायनिक अभिक्रिया लिखिए।
उत्तर:

प्रश्न 11.11
एथीन के जलयोजन से एथेनॉल प्राप्त करने की क्रियाविधि लिखिए।
उत्तर:
एथीन को सर्वप्रथम सान्द्र H₂SO₄ में प्रवाहित करने पर एथिल हाइड्रोजन सल्फेट बनता है।

एथिल हाइड्रोजन सल्फेट को जल के साथ उबालने पर एथेनॉल बनता है।

प्रश्न 11.12
आपको बेन्जीन, सान्द्र H₂SO₄ और NaOH दिए गए हैं। इन अभिकर्मकों के उपयोग द्वारा फीनॉल के विरचन की समीकरण लिखिए।
उत्तर:

प्रश्न 11.13
आप निम्नलिखित को कैसे संश्लेषित करेंगे? दर्शाइए।

1. एक उपयुक्त ऐल्कीन से 1-फेनिल एथेनॉल
2. \(\mathbf{S}_{\mathbf{N}} \mathbf{2}\) अभिक्रिया द्वारा ऐल्किल हैलाइड के उपयोग से साइक्लोहेक्सिल मेथेनॉल
3. एक उपयुक्त ऐल्किल हैलाइड के उपयोग से पेन्टेन-1-ऑल।

उत्तर:

प्रश्न 11.14
ऐसी दो अभिक्रियाएँ दीजिए जिनसे फीनॉल की अम्लीय प्रकृति प्रदर्शित होती हो, फीनॉल की अम्लता की तुलना एथेनॉल से कीजिए।
उत्तर:
फीनॉल की अम्लीय प्रकृति प्रदर्शित करने वाली अभिक्रियाएँ निम्नवत् हैं –
1. सोडियम से अभिक्रिया (Reaction with sodium):
फीनॉल सक्रिय धातुओं; जैसे-सोडियम से अभिक्रिया करके हाइड्रोजन देता है।

2. NaOH से अभिक्रिया (Reaction with NaOH):
फीनॉल NaOH में घुलकर फोनॉक्साइड तथा जल बनाता है।

फीनॉल तथा एथेनॉल की अम्लता की तुलना:
फोनॉल की अम्लीय प्रकृति जलीय विलयन में मुक्त प्रोटॉन के कारण होती है जिसके कारण फोनॉक्साइड आयन अनुनाद द्वारा स्थायित्व प्राप्त कर लेता है, जबकि एथाक्साइड आयन स्थाई नहीं होता है।

प्रश्न 11.15
समझाइए कि ऑर्थो-नाइट्रोफीनॉल, ऑर्थो-मेथॉक्सीफीनॉल से अधिक अम्लीय क्यों होता है?
उत्तर:
नाइट्रो (NO₂) समूह इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने वाला समूह है जबकि मेथॉक्सी (OCH₃) समूह इलेक्ट्रॉन त्यागने वाला समूह है। अतः ऑर्थो-नाइट्रोफिनॉल में H⁺ आसानी से मुक्त हो जाता है और यह आथों-मेथॉक्सीफिनॉल में कठिन है। ऑर्थो-नाइट्रोफिनॉक्साइड आयन अनुनाद द्वारा स्थायित्व प्राप्त करके के आथों-नाइट्रोफिनॉल को प्रबल अम्ल बनाता है। इसके विपरीत एक प्रोटॉन निकल जाने के बाद आथोंमेथाक्सीफिनाक्सॉइड आयन अनुनाद द्वारा अस्थाई हो जाता है।

अतः ऑर्थो-नाइट्रोफिनॉल, ऑर्थो-मेथॉक्सीफिनॉल से अधिक अम्लीय है।

प्रश्न 11.16
समझाइए कि बेन्जीन वलय से जुड़ा – OH समूह उसे इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापनों कैसे सक्रियित करता है?
उत्तर:
फीनॉल को निम्नांकित संरचनाओं का अनुनादी संकर माना जा सकता है –

अतः -OH समूह का +R प्रभाव, बेन्जीन वलय में इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ा देता है जो इलेक्ट्रॉन अभिक्रिया को सरल कर देता है। दूसरे शब्दों में -OH समूह की उपस्थिति बेन्जीन वलय को इलेक्ट्रॉन प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं के प्रति सक्रियित कर देती है। पुनः चूँकि दो ऑर्थो-तथा एक पैरा-स्थिति पर इलेक्ट्रान घनत्व उच्च होता है, इसलिए इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन मुख्यतया ऑथों- तथा पैरा-स्थितियों पर ही होता है।

प्रश्न 11.17
निम्नलिखित अभिक्रियाओं के लिए समीकरण दीजिए –

1. प्रोपेन-1-ऑल का क्षारीय KMnO₄ के साथ ऑक्सीकरण
2. ब्रोमीन की CS₂ में फीनॉल के साथ अभिक्रिया
3. तनु HNO₃ की फीनॉल से अभिक्रिया
4. फीनॉल की जलीय NaOH की उपस्थिति में क्लोरोफॉर्म के साथ अभिक्रिया।

उत्तर:
1. CH₃CH₂CH₂OH + 2[O]

प्रश्न 11.18
निम्नलिखित को उदाहरण सहित समझाइए –

1. कोल्बे अभिक्रिया
2. राइमर-टीमैन अभिक्रिया
3. विलियमसन ईथर संश्लेषण
4. असममित ईथर।

उत्तर:
1. तथा

2. के लिए पाठ्यनिहित प्रश्न 11.9 का उत्तर देखें।

3. विलियमसन ईथर संश्लेषण–यह सममित और असममित ईथरों को बनाने की एक महत्त्वपूर्ण प्रयोगशाला विधि: है। इस विधि से ऐल्किल हैलाइड की सोडियम ऐल्कॉक्साइड के साथ अभिक्रिया कराई जाती है।

प्रतिस्थापित (द्वितीयक अथवा तृतीयक) ऐल्किल समूह युक्त ईथर भी इस विधि द्वारा बनाई जा सकती हैं। इस अभिक्रिया में प्राथमिक ऐल्किल हैलाइड पर ऐल्कॉक्साइड आयन को (\(\mathbf{S}_{\mathbf{N}} \mathbf{2}\)) अक्रमण होता है।

यह ऐल्किल हैलाइड प्राथमिक होता है तो अच्छे परिणाम प्राप्त होते हैं। द्वितीयक एवं तृतीयक ऐल्किल हैलाइडों की अभिक्रिया में विलोपन, प्रतिस्पर्धा में प्रतिस्थापन से आगे होता है। यदि तृतीयक ऐल्किल हैलाइड का उपयोग किया जाए तो उत्पाद के रूप में केवल ऐल्कीन प्राप्त होती है तथा कोई ईथर नहीं बनती। उदाहरणार्थ – CH₃ONa की (CH₃)₃C – Br के साथ अभिक्रिया द्वारा केवल 2 – मेथिलप्रोपीन प्राप्त होती है।

4. असममित ईथर-यदि ऑक्सीजन परमाणु से जुड़े ऐल्किल या ऐरिल समूह भिन्न-भिन्न हों तो ईथर को असममित ईथर कहते हैं। जैसे-एथिल मेथिल ईथर, मेथिल फेनिल ईथर आदि।

प्रश्न 11.19
एथेनॉल के अम्लीय निर्जलन से एथीन प्राप्त करने की क्रियाविधि लिखिए।
उत्तर:
क्रियाविधि एथेनॉल के अम्लीय निर्जलन से एथीन प्राप्त करने की क्रियाविधि निम्न प्रकार है –

प्रश्न 11.20
निम्नलिखित परिवर्तनों को किस प्रकार किया जा सकता है?

1. प्रोपीन → प्रोपेन-2-ऑल
2. बेन्जिल क्लोराइड → बेन्जिल ऐल्कोहॉल
3. एथिल मैग्नीशियम क्लोराइड → प्रोपेन1-ऑल
4. मेथिल मैग्नीशियम ब्रोमाइड → 2- मेथिलप्रोपेन-2-ऑल

उत्तर:

प्रश्न 11.21
निम्नलिखित अभिक्रियाओं में प्रयुक्त अभिकर्मकों के नाम बताइए –

1. प्राथमिक ऐल्कोहॉल का कार्बोक्सिलिक अम्ल में ऑक्सीकरण
2. प्राथमिक ऐल्कोहॉल का ऐल्डिहाइड में ऑक्सीकरण
3. फीनॉल का 2, 4, 6-ट्राइब्रोमोफीनॉल में ब्रोमीनन
4. बेन्जिल ऐल्कोहॉल से बेन्जोइक अम्ल
5. प्रोपेन-2-ऑल का प्रोपीन में निर्जलन
6. ब्यूटेन-2-ऑन से ब्यूटेन-2-ऑल।

उत्तर:

1. अम्लीय या उदासीन K₂Cr₂O₇, अम्लीय या क्षारीय KMnO₄
2. पिरिडीन क्लोरोक्रोमेट (Pcc) या पिरिडीन डाइक्रोमेट
3. ब्रोमीन जल (Br₂/H₂O)
4. अम्लीय या क्षारीय KMnO₄
5. 373 K पर 60% H₂SO₄
6. क्षारीय NaBH₄ या LiAlH₄

प्रश्न 11.22
कारण बताइए कि मेथॉक्सीमेथेन की तुलना में एथेनॉल का क्वथनांक उच्च क्यों होता है?
उत्तर:
एथेनॉल विद्युतऋणात्मक ऑक्सीजन परमाणु से जुड़े हाइड्रोजन की उपस्थिति के कारण अन्तराआण्विक हाइड्रोजन आबन्धन प्रदर्शित करता है। जबकि मेथाक्सी मेथेन हाइड्रोजन आबन्ध नहीं बनाता है।

इन हाइड्रोजन आबन्धों को तोड़ने के लिए अत्यधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, अतः एथेनॉल का क्वथनांक मेथॉक्सीमेथेन की तुलना में उच्च होता है।

प्रश्न 11.23
निम्नलिखित ईथरों के आई० यू० पी० ए० सी० (IUPAC) नाम दीजिए –

उत्तर:

1. 1-एथॉक्सी-2-मेथिलप्रोपेन
2. 2-क्लोरो-1-मेथॉक्सीएथेन
3. 4-नाइट्रोऐनिसॉल
4. 1-मेथॉक्सीप्रोपेन
5. 1-एथॉक्सी-4, 4-डाइमेथिलसाइक्लोहेक्सेन
6. एथॉक्सीबेन्जीन

प्रश्न 11.24
निम्नलिखित ईथरों को विलियमसन संश्लेषण द्वारा बनाने के लिए अभिकर्मकों के नाम एवं समीकरण लिखिए –

1. 1-प्रोपॉक्सीप्रोपेन
2. एथॉक्सीबेन्जीन
3. 2-मेथॉक्सी-2-मेथिलप्रोपेन
4. 1-मेथॉक्सीएथेन

उत्तर:

प्रश्न 11.25
कुछ विशेष प्रकार के ईथरों को विलियमसन संश्लेषण द्वारा बनाने की सीमाओं को उदाहरणों से समझाइए।
उत्तर:
विलियमसन संश्लेषण को तृतीयक ऐल्किल हैलाइडों को बनाने में प्रयुक्त नहीं किया जा सकता है क्योंकि इससे ईथर के स्थान पर ऐल्कीन प्राप्त होते हैं। उदाहरणार्थ – CH₃ONa की (CH₃)₃C – Br के साथ अभिक्रिया द्वारा केवल 2-मेथिलप्रोपीन प्राप्त होती है।

ऐसा इसलिए होता है; क्योंकि ऐल्कॉक्साइड न केवल नाभिकरागी होते हैं, अपितु प्रबल क्षारक भी होते हैं। वे ऐल्किल हैलाइडों के साथ विलोपन अभिक्रिया करते हैं।

प्रश्न 11.26
प्रोपेन-1-ऑल से 1-प्रोपॉक्सीप्रोपेन को किसी प्रकार बनाया जाता है? इस अभिक्रिया की क्रियाविधि लिखिए।
उत्तर:
प्रोपेन-1-ऑल से 1-प्रोपॉक्सीप्रोपेन को निम्नलिखित दो विधियाँ द्वारा बनाया जा सकता है –
(क) विलियमसन संश्लेषण द्वारा –

1. 3CHCH, CH2OH + PBr3 →
प्रोपेन-1-ऑल

प्रश्न 11.27
द्वितीयक तथा तृतीयक ऐल्कोहॉलों के अम्लीय निर्जलन द्वारा ईथरों को बनाने की विधि उपयुक्त नहीं है। कारण बताइए।
उत्तर:
प्राथमिक ऐल्कोहॉल के अम्लीय निर्जलन द्वारा ईथर बनाने की अभिक्रिया \(\mathrm{S}_{\mathrm{N}} 2\) क्रियाविधि से होती है जिसमें प्रोटॉनित ऐल्कोहॉल अणु पर ऐल्कोहॉल अणु की नाभिकरागी अभिक्रिया होती है।

यद्यपि इन परिस्थितियों के अन्तर्गत द्वितीयक तथा तृतीयक ऐल्कोहॉल ईथरों के स्थान पर ऐल्कीन देते हैं। इसका कारण यह है कि त्रिविमीय बाधा के कारण प्रोटॉनित ऐल्कोहॉल अणु पर ऐल्कोहॉल अणु की नाभिकरागी अभिक्रिया नहीं होती है। इसके स्थान पर द्वितीयक तथा तृतीयक ऐल्कोहॉल एक जल-अणु निकालकर स्थायी द्वितीयक तथा तृतीयक कार्बोकैटायन बनाते हैं। ये कार्बोकैटायन एक प्रोटॉन निकालकर ऐल्कीन बनाने को वरीयता देते हैं न कि ऐल्कोहॉल अणु की अभिक्रिया द्वारा ईथर बनाना।

इसी प्रकार तृतीयक ऐल्कोहॉल ऐल्कीन देते हैं, ईथर नहीं।

प्रश्न 11.28
हाइड्रोजन आयोडाइड की निम्नलिखित के साथ अभिक्रिया के लिए समीकरण लिखिए –

1. 1-प्रोपॉक्सीप्रोपेन
2. मेथॉक्सीबेन्जीन तथा
3. बेन्जिल एथिल ईथर।

उत्तर:

प्रश्न 11.29
ऐरिल ऐल्किल ईथरों में निम्नलिखित तथ्यों की व्याख्या कीजिए –

1. ऐल्कॉक्सी समूह बेन्जीन वलय को इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन के प्रति सक्रियित करता है तथा
2. यह प्रवेश करने वाले प्रतिस्थापियों को बेन्जीन वलय की ऑर्थों एवं पैरा स्थितियों की ओर निर्दिष्ट करता है।

उत्तर:
1. ऐरिल ऐल्किल ईथरों में ऐल्कॉक्सी समूह (-OR) का + R-प्रभाव बेन्जीन वलय में इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ा देता है जिससे बेन्जीन वलय इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन के प्रति सक्रियित है।

2. इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन अभिक्रियाएँ मुख्यतया O – तथा p – स्थितियों पर ही होती हैं। क्योंकि m – स्थितियों की तुलना में दो O – तथा एक p – स्थिति पर इलेक्ट्रॉन घनत्व अधिक बढ़ जाता है।

ऐरोमैटिक ईथर फ्रीडेल-क्राफ्ट ऐल्किलीकरण तथा ऐसिलीकरण अभिक्रियाएँ भी देते हैं।
उदाहरणार्थ –

प्रश्न 11.30
मेथॉक्सीमेथेन की HI के साथ अभिक्रिया की क्रियाविधि लिखिए।
उत्तर:
मेथॉक्सीमेथेन की HI के साथ अभिक्रिया की क्रिया विधि निम्नलिखित है – ईथर अणु आरम्भ में HI द्वारा प्रोटॉनीकृत होता है जो टूट कर I^– आयन देता है।

फिर प्रोटॉनीकृत ईथर पर हैलाइड आयन (I^–) द्वारा आक्रमण किया जाता है जो नाभिक स्नेही की भाँति कार्य करता है।

जब अभिक्रिया HI अधिकता में तथा उच्च ताप पर होती है तब बना मेथेनॉल निम्नलिखित क्रिया विधि से मेथिल आयोडाइड बनता है।

प्रश्न 11.31
निम्नलिखित अभिक्रियाओं के लिए समीकरण लिखिए –

1. फ्रीडेल-क्राफ्ट अभिक्रिया-ऐनिसोल का ऐल्किलन
2. ऐनिसोल का नाइट्रीकरण
3. एथेनोइक अम्ल माध्यम में ऐनिसोल का ब्रोमीनन
4. ऐनिसोल का फ्रीडेल-क्राफ्ट ऐसीटिलन।

उत्तर:
1. फ्रीडेल-क्राफ्ट अभिक्रिया:
ऐनिसोल फ्रीडेल-क्राफ्ट अभिक्रिया देता है अर्थात् ऐलुमीनियम क्लोराइड (एक लुईस अम्ल) की उपस्थिति में ऐल्किल हैलाइड तथा ऐसिल हैलाइड से अभिक्रिया से ऐल्किल और ऐसिल समूह ऑर्थो तथा पैरा स्थितियों पर निर्देशित होते हैं। उदाहरण –

2. ऐनिसोल का नाइट्रीकरण:
ऐनिसोल के नाइट्रीकरण से ऑथों तथा पैरा-नाइट्रोऐनिसोल का मिश्रण बनता हैं।

3. एथेनोइक अम्ल माध्यम में ऐनिसोल का ब्रोमीनन (हैलोजेनीकरण):
फेनिल ऐल्किल ईथर बेन्जीन वलय में हैलोजेनीकरण दिखाते हैं। जैसे-ऐनीसोल आयरन (II) ब्रोमाइड उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में भी एथेनोइक अम्ल माध्यम में ब्रोमीन के साथ ब्रोमीनन प्रदर्शित करता है।

4. ऐनिसोल का फ्रीडेल-क्राफ्ट ऐसीटिलन-इससे 2-मेथाक्सी ऐसीटोफीनॉन तथा 4-मेथाक्सी ऐसीटोफीनॉन प्राप्त होते हैं।

प्रश्न 11.32
उपयुक्त ऐल्कीनों से आप निम्नलिखित ऐल्कोहॉलों का संश्लेषण कैसे करेंगे?

उत्तर:
अम्लीय माध्यम में ऐल्कीन के जल योजन द्वारा सभी ऐल्कोहॉलों का संश्लेषण कर सकते हैं। ऐल्कीन से H₂O का अम्ल-उत्प्रेरित योग मार्कोनीकॉफ नियम के अनुसार होता है।

प्रश्न 11.33
3-मेथिलब्यूटेन-2-ऑल को HBr से अभिकृत कराने पर निम्नलिखित अभिक्रिया होती है –

इस अभिक्रिया की क्रियाविधि दीजिए।
उत्तर:
दी हुई अभिक्रिया की क्रिया विधि निम्नलिखित है –

Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 10 हैलोऐल्केन तथा हैलोऐरीन Textbook Questions and Answers, Additional Important Questions, Notes.

BSEB Bihar Board Class 12 Chemistry Solutions Chapter 10 हैलोऐल्केन तथा हैलोऐरीन

Bihar Board Class 12 Chemistry हैलोऐल्केन तथा हैलोऐरीन Text Book Questions and Answers

पाठ्यनिहित प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 10.1
निम्नलिखित यौगिकों की संरचनाएँ लिखिए:

1. 2-क्लोरो-3-मेथिलपेन्टेन
2. 1-क्लोरो-4-एथिलसाइक्लोहेक्सेन
3. 4-तृतीयक-ब्यूटिल-3-आयोडोहेप्टेन
4. 1, 4-डाइब्रोमोब्यूट-2-ईन
5. 1-ब्रोमो-4-द्वितीयक-ब्यूटिल-2-मेथिलेबेन्जीन

उत्तर:

प्रश्न 10.2
ऐल्कोहॉल तथा KI की अभिक्रिया में सल्फ्यूरिक अम्ल का उपयोग क्यों नहीं करते?
उत्तर:
ऐल्कोहॉल के ऐल्किल आयोडाइड में परिवर्तन के लिए KI के साथ H₂SO₄ का प्रयोग नहीं किया जा सकता; क्योंकि यह KI की संगत HI में परिवर्तित कर देता है, फिर इसे IL₂ में ऑक्सीकृत कर देता है।

प्रश्न 10.3
प्रोपेन के विभिन्न डाइहैलोजेन व्युत्पन्नों की संरचना लिखिए।
उत्तर:

1. ClCH₂CH₂CH₂Cl
2. ClCH₂CHClCH₃
3. Cl₂CHCH₂CH₃
4. CH₃CCl₂CH₃

प्रश्न 10.4
C₅H₁₂ अणुसूत्र वाले समावयवी ऐल्केनों में से उसको पहचानिए जो प्रकाश रासायनिक क्लोरीन पर देता है:

1. केवल एक मोनोक्लोराइड
2. तीन समावयवी मोनोक्लोराइड
3. चार समावयवी मोनोक्लोराइड।

उत्तर:

चूँकि सभी हाइड्रोजन परमाणु समतुल्य हैं, अत: किसी भी हाइड्रोजन परमाणु के प्रतिस्थापन पर समान उत्पाद (केवल एक मोनोक्लोराइड) बनेगा।

2. C^aH₃C^b H₂C ^c H₂C^b H₂C^aH₃
समतुल्य हाइड्रोजनों को a, b, c से निर्देशित किया गया है। समतुल्य हाइड्रोजनों के प्रतिस्थापन पर समान उत्पाद (तीन समावयवी मोनोक्लोराइड) बनेंगे।

3.

इस प्रकार समतुल्य हाइड्रोजनों को a, b, c तथा d से निर्देशित किया गया है। अत: चार समावयवी उत्पाद सम्भव हैं।

प्रश्न 10.5
निम्नलिखित प्रत्येक अभिक्रिया के मुख्य मोनोहैलो उत्पाद की संरचना बनाइए –

उत्तर:

केवल ऐल्कोहॉलीय OH – समूह HCl के साथ गर्म करने पर Cl से प्रतिस्थापित हो जाते हैं, परन्तु फीनॉलिक – OH समूह ऐसा नहीं करते हैं।

प्रश्न 10.6
निम्नलिखित यौगिकों को क्वथनांकों के बढ़ते हुए क्रम में व्यवस्थित कीजिए –

1. ब्रोमोमेथेन, ब्रोमोफॉर्म, क्लोरोमेथेन, डाइब्रोमोमेथेन
2. 1-क्लोरोप्रोपेन, आइसोप्रोपिल क्लोराइड, 1-क्लोरोब्यूटेन।

उत्तर:
1. चूँकि अणुभार बढ़ने से क्वथनांक बढ़ता है, अत: बढ़ता क्रम निम्नवत् है:
क्लोरोमेथेन < ब्रोमोमेथेन < डाइब्रोमोमेथेन < ब्रोमोफॉर्म

2. चूँकि आइसोप्रोपिल क्लोराइड का गलनांक 1-क्लरोप्रोपेन से कम होता है, अत: बढ़ता क्रम निम्नवत् है –
आइसोप्रोपिल क्लोराइड < 1-क्लोरोप्रोपेन < 1-क्लोरोब्यूटेन
(शाखित होने के कारण आइसोप्रोपिल क्लोराइड का गलनांक 1-क्लोरोप्रोपेन से कम होगा।)

प्रश्न 10.7
निम्नलिखित युगलों में से आप कौन-से ऐल्किल हैलाइड द्वारा S_N² क्रियाविधि से अधिक तीव्रता से अभिक्रिया करने की अपेक्षा करते हैं? अपने उत्तर को समझाइए।

उत्तर:
(i) CH₃CH₂CH₂CH₂Br
प्राथमिक हैलाइड होने के कारण कोई त्रिविम बाधा नहीं होगी।

द्वितीयक हैलाइड, तृतीयक हैलाइड की तुलना में अधिक तीव्रता से अभिक्रिया करता है।

मेथिल समूह हैलाइड समूह के निकट होने के कारण त्रिविम बाधा अधिक होगी तथा अभिक्रिया का वेग कम होगा।

प्रश्न 10.8
हैलोजेन यौगिकों के निम्नलिखित युगलों में से कौन-सा यौगिक तीव्रता से अभिक्रिया करेगा?

उत्तर:

तृतीयक कार्बोकैटायनं का स्थायित्व अधिक होने के कारण तृतीयक हैलाइड को अभिक्रियाशीलता द्वितीयक हैलाइड से अधिक होगी।

प्राथमिक कार्बोकैटायन की तुलना में द्वितीयक कार्बोकैटायन का स्थायित्व अधिक होने के कारण।

प्रश्न 10.9
निम्नलिखित में A, B, C, D, E, R तथा R¹ को पहचानिए –

उत्तर:

Bihar Board Class 12 Chemistry हैलोऐल्केन तथा हैलोऐरीन Additional Important Questions and Answers

अभ्यास के प्रश्न एवं उनके उत्तर

प्रश्न 10.1
निम्नलिखित हैलाइडों के नाम आई० यू० पी० ए० सी० (IUPAC) पद्धति से लिखिए तथा उनका वर्गीकरण, ऐल्किल, ऐलिलिक, बेन्जिलिक (प्राथमिक, द्वितीयक एवं तृतीयक), वाइनिल अथवा ऐरिल हैलाइड के रूप में कीजिए –

1. (CH₃)₂CHCH(Cl)CH₃
2. CH₃CH₂CH(CH₃)CH(C₂H₅)Cl
3. CH₃CH₂C(CH₃)₂CH₂I
4. (CH₃)₃CCH₂CH(Br)C₆H₅
5. CH₃CH(CH₃)CH(Br)CH₃
6. CH₃C(C₂H₅)₂CH₂Br
7. CH₃C(Cl)(C₂H₅)CH₂CH₃
8. CH₃CH = C(Cl)CH₂CH(CH₃)₂
9. CH₃CH = CHC(Br)(CH₃)₂
10. p – ClC₆H₄CH₂CH(CH₃)₂
11. m – ClCH₂C₆H₄CH₂C(CH₃)₃
12. 0 – Br – C₆H₄CH(CH₃) CH₂CH₃

उत्तर:

1. 2- क्लोरो-3-मेथिलब्यूटेन, 2° ऐल्किल हैलाइड
2. 3-क्लोरो-4-मेथिलहेक्सेन, 2° ऐल्किल हैलाइड
3. 1-आयोडो-2, 2-डाइमेथिलब्यूटेन, 1° ऐल्किल हैलाइड
4. 1-ब्रोमो-3, 3-डाइमेथिल-1-फनिलब्यूटेन, 2° बेन्जिलिक हैलाइड
5. 2-ब्रोमो-3-मेथिलब्यूटेन, 2° ऐल्किल हैलाइड
6. 1-ब्रोमो-2-एथिल-2-मेथिलब्यूटेन, 1° ऐल्किल हैलाइड
7. 3-क्लोरो-3-मेथिलपेन्टेन, 3° ऐल्किल हैलाइड
8. 3-क्लोरो-5-मेथिलहेक्स-2-ईन, वाइनिलिक हैलाइड
9. 4-ब्रोमो-4-मेथिलपेन्ट-2-ईन, ऐलिलिक हैलाइड
10. 1-क्लोरो-4-(2-मेथिलप्रोपिल) बेन्जीन, ऐरिल हैलाइड
11. 1-क्लोरोमेथिल-3-(2, 2-डाइमेथिलप्रोपिल) बेन्जीन, 1° बेन्जिलिक हैलाइड
12. 1-ब्रोमो-2-(1-मेथिलप्रोपिल) बेन्जीन, ऐरिल हैलाइड

प्रश्न 10.2
निम्नलिखित यौगिकों के IUPAC नाम दीजिए:

1. CH₃CH(CI)CH(Br)CH₃
2. CHF₂CBrCIF
3. CICH₂C = CCH₂Br
4. (CCl₃)₃CCl
5. CH₃C(p – ClC₆H₄)₂CH(Br)CH₃
6. (CH₃)₃CCH = ClC₆H₄I – p

उत्तर:

1. 2-ब्रोमो-3-क्लोरोब्यूटेन
2. 1-ब्रोमो-1-क्लोरो-1, 2, 2-ट्राइफ्लुओरोएथेन
3. 1-ब्रोमो-4-क्लोरोब्यूट-2-आइन
4. 2-(ट्राइक्लोरोमेथिल)-1, 1, 1, 2, 3, 3, 3-हेप्टाक्लोरोप्रोपेन
5. 2-ब्रोमो-3, 3-बिस (4-क्लोरोफेनिल) ब्यूटेन
6. 1-क्लोरो-1-64-आयोडोफेनिल)-3, 3-डाइमेथिलब्यूट-1-ईन

प्रश्न 10.3
निम्नलिखित कार्बनिक हैलोजेन यौगिकों की संरचना दीजिए –

1. 2-क्लोरो-3-मेथिलपेन्टेन
2. p-ब्रोमोक्लोरो बेन्जीन
3. 1-क्लोरो-4-एथिलसाइक्लोहेक्सेन
4. 2-(2-क्लोरोफेनिल)-1-आयोडोऑक्टेन
5. परफ्लुओरोबेन्जीन
6. 4-तृतीयक-ब्यूटिल-3-आयोडोहेप्टेन
7. 1-ब्रोमो-4-द्वितीयक-ब्यूटिल-2-मेथिल बेन्जीन
8. 1, 4-डाइब्रोमोब्यूट-2-ईन।

उत्तर:

प्रश्न 10.4
निम्नलिखित में से किसी द्विध्रुव आघूर्ण सर्वाधिक होगा?

1. CH₂Cl₂
2. CHCl₃
3. CCl₄

उत्तर:
चूँकि CCl₄ समिताकार है, अतः इसमें द्विध्रुव आघूर्ण शून्य है। चूँकि CHCl₃ में C – Cl द्विध्रुवों का परिणामी C – H तथा C – Cl आबन्ध के परिणाम अधिक होता है, अतः CHCl₃ में द्विध्रुव आघूर्ण 1.03D है। CH₂Cl₂ में द्विध्रुव आघूर्ण (1.62D) CHCl₃ से अधिक है क्योंकि CH₂Cl₂ में दो C – Cl द्विध्रुव का परिणामी दो CH द्विध्रुवों के परिणामी से प्रतिबलित होता है। अतः दिये गये तीनों यौगिकों में CH₂Cl₂ का द्विध्रुव आघूर्ण सर्वाधिक है।

प्रश्न 10.5
एक हाइड्रोकार्बन C₅H₁₀ अँधेरे में क्लोरीन के साथ अभिक्रिया नहीं करता, परन्तु सूर्य के तीव्र प्रकाश में केवल एक मोनोक्लोरो यौगिक C₅H₉Cl देता है। हाइड्रोकार्बन की संरचना क्या है?
उत्तर:

1. आण्विक सूत्र C₅H₁₀ के साथ हाइड्रोकार्बन साइक्लोऐल्केन या ऐल्कीन हो सकता है।
2. चूँकि हाइड्रोकार्बन अँधेरे में क्लोरीन के साथ अभिक्रिया नहीं करता; अत: यह साइक्लोऐल्केन हो सकता है।
3. चूँकि यह (साइकलोऐल्केन) सूर्य के तीव्र प्रकाश की उपस्थिति में Cl₂ से अभिक्रिया करके एक मोनोक्लोरो यौगिक, C₅H₉Cl देता है; अत: साइक्लोऐल्केन, साइक्लोपेन्टेन है।
   

प्रश्न 10.6
C₆H₉Br सूत्र वाले यौगिक के सभी समावयवी लिखिए।
उत्तर:
C₆H₉Br के निम्नलिखित चार समावयव हैं –

प्रश्न 10.7
निम्नलिखित से 1-आयोडोब्यूटेन प्राप्त करने की समीकरण दीजिए –

1. 1-ब्यूटेनॉल
2. 1-क्लोरोब्यूटेन
3. ब्यूट-1-ईन

उत्तर:

प्रश्न 10.8
उभयदन्ती नाभिकरागी क्या होते हैं? एक उदाहरण की सहायता से समझाइए।
उत्तर:
ऐसे नाभिकरागी को जो दो विभिन्न स्थानों से अभिक्रिया कर सकते हैं, उभयदन्ती नाभिकरागी कहते हैं। उदाहरणार्थ: सायनाइड आयन निम्नलिखित दो संख्याओं का एक अनुनाद संकर है:

यह कार्बन परमाणु से जुड़ने से ऐल्किल आइसोसायनाइड बनाता है।

प्रश्न 10.9
निम्नलिखित प्रत्येक युगलों में से कौन यौगिक OH^– के साथ SN² अभिक्रिया में अधिक तीव्रता से अभिक्रिया करेगा?

1. CH₃Br अथवा CH₃I
2. (CH₃)₃CCl CH₃Cl

उत्तर:

1. चूँकि Br^– आयन की तुलना में I^– आयन अच्छा अवशिष्ट समूह है, अतः SN² अभिक्रिया में, CH₃Br की तुलना में, CH₃I अधिक तीव्रता से OH^– आयन से अभिक्रिया करता है।
2. चूँकि त्रिविम प्रभाव के आधार पर, SN² अभिक्रियाओं में 1° ऐल्किल हैलाइड, तृतीयक ऐल्किल हैलाइडों से अधिक क्रियाशील होते हैं। अतः SN² अभिक्रिया में CH₃Cl, OH^– आयन के साथ अधिक तीव्र अभिक्रिया करता है।

प्रश्न 10.10
निम्नलिखित हैलाइडों के एथेनॉल में सोडियम हाइड्रॉक्साइड द्वारा विहाइड्रोहैलोजनन के फलस्वरूप बनने वाली सभी ऐल्कीनों की संरचना लिखिए। इसमें से मुख्य ऐल्कीन कौन-सी होगी?

1. 1-ब्रोमो-1-मेथिलसाइक्लाहेक्सेन
2. 2-क्लोरो-2-मेथिलब्यूटेन
3. 2, 2, 3-ट्राइमेथिल-3-ब्रोमोपेन्टेन।

उत्तर:
1. 1-ब्रोमो-1-मेथिलसाइक्लोहेक्सेन में Br परमाणु के प्रत्येक ओर स्थित B-हाइड्रोजन एकसमान होते हैं, अतः केवल 1-ऐल्कीन बनता है।

2. चूंकि 2-क्लोरो-2-मेथिलब्यूटेन में सभी 98-हाइड्रोजन एकसमान होते हैं, इसलिए C₂H₅HONa C₂H₅OH के साथ अभिकृत किए जाने पर यह एकल ऐल्कीन देता है।

3. 2, 2, 3 ट्राइमेथिल-3-ब्रोमोपेन्टेन दो ऐल्कीन (I तथा II) देता है क्योंकि इस में दो β – हाइड्रोजनों के दो भिन्न समूह होते हैं। सेजफ नियमानुसार अधिक उच्च प्रतिस्थापी ऐल्कीन (II) अधिक स्थाई होने के कारण मुख्य उत्पाद है।

प्रश्न 10.11
निम्नलिखित परिवर्तन आप कैसे करेंगे?

1. एथेनॉल से ब्यूट-1-आइन
2. एथीन से ब्रोमोएथेन
3. प्रोपीन से 1-नाइट्रोप्रोपीन
4. टॉलूईन से बेन्जिल ऐल्कोहॉल
5. प्रोपीन से प्रोपाइन
6. एथेनॉल से एथिल फ्लु ओराइड
7. ब्रोमोमेथेन से प्रोपेनोन
8. ब्यूट-1-ईन से ब्यूट-2-ईन
9. 1-क्लोरोब्यूटेने से n-ऑक्टेन
10. बेन्जीन से बाइफेनिल।

उत्तर:

प्रश्न 10.12
समझाइए, क्यों –

1. क्लोरोबेन्जीन का द्विध्रुव आघूर्ण साइक्लोहेक्सिल क्लोराइड की तुलना में कम होता है?
2. ऐल्किल हैलाइड ध्रुवीय होते हुए भी जल में अमिश्रणीय हैं?
3. ग्रीन्यार अभिकर्मक का विरचन निर्जलीय अवस्थाओं में करना चाहिए?

उत्तर:
1. sp² – संकरित कार्बन, s – गुण अधिक होने के कारण, sp³ – संकरित कार्बन से अधिक विद्युतऋणात्मक होता है। अत: क्लोरोबेन्जीन में C – Cl आबन्ध के sp² – संकरित कार्बन में, साइक्लोहेक्सिल क्लोराइड के sp³ – संकरित कार्बन से, Cl पर इलेक्ट्रॉन विमोचित करने की प्रवृत्ति कम होती है।

अतः क्लोरोबेन्जीन में C – Cl आबन्ध साइक्लोहेक्सिल क्लोराइड की तुलना में कम ध्रुवी होता है। अन्य शब्दों में, क्लोरोबेन्जीन के Cl परमाणु पर ऋणावेश का परिमाण अर्थात् δ^–, साइक्लोहेक्सिल क्लोराइड की तुलना में कम होता है। अब बेन्जीन वलय पर Cl परमाणु के एकाकी इलेक्ट्रॉन-युग्मों के विस्थानीकरण के कारण क्लोरोबेन्जीन का C – Cl आबन्ध कुछ द्विआबन्ध गुण ग्रहण कर लेता है, जबकि साइक्लोहेक्सिल का C – Cl आबन्ध शुद्ध एकल आबन्ध ही होता है। अतः क्लोरोबेन्जीन में C – Cl आबन्ध साइक्लोहेक्सिल क्लोराइड की तुलना में छोटा होता है।

चूँकि द्विध्रुव आघूर्ण, आवेश तथा दूरी का गुणनफल होता है, इसलिए Cl परमाणु पर ऋणावेश परिमाण तथा C – Cl दूरी कम होने के कारण क्लोरोबेन्जीन, में द्विध्रुव आघूर्ण साइक्लोहेक्सिल क्लोराइड की तुलना में कम होता है।

2. ऐल्किल हैलाइड ध्रुवीय अणु होते हैं, इसलिए इनके अणु द्विध्रुव-द्विध्रुव आकर्षण द्वारा परस्पर रहते हैं। H₂O के अणु हाइड्रोजन आबन्धों द्वारा जुड़े होते हैं। अब चूँकि जल तथा ऐल्किल हैलाइड अणु बीच उत्पन्न हुए नए आकर्षण बल, ऐल्किल हैलाइड-ऐल्किल हैलाइड अणुओं तथा जल-जल अणुओं से पहले से ही उपस्थित आकर्षण बलों की तुलना में दुर्बल होते हैं, इसलिए ऐल्किल हैलाइड ध्रुवीय होते हैं। जल में अमिश्रणीय होते हैं।

3. ग्रीन्यार अभिकर्मक अत्यन्त क्रियाशील होते हैं। ये उपकरणों अथवा प्रारम्भिक पदार्थों (R – Mg) में उपस्थित नमी से अभिक्रिया कर लेते हैं।

अतः ग्रीन्यार अभिकर्मक का विरचन निर्जलीय अवस्थाओं में करना चाहिए।

प्रश्न 10.13
फ्रेऑन-12, DDT, कार्बनटेट्राक्लोराइड तथा आयोडोफार्म के उपयोग दीजिए।
उत्तर:
फ्रेऑन के उपयोग:
यह ऐरोसॉल प्रणोदक, प्रशीतक तथा वायु शीतलन में उपयोग करने के लिए उत्पादित किए जाते हैं।

DDT के उपयोग:
DDT का उपयोग कीटनाशी के रूप में किया जाता है, परन्तु जीवों में इसके सतत् अन्तर्ग्रहण से उत्पन्न विषैले प्रभावों के कारण इसे प्रतिबन्धित कर दिया गया है।

कार्बन टेट्राक्लोराइड के उपयोग –

1. इस का उपयोग घर एवं उद्योग दोनों में शोधक के रूप है।
2. इसका उपयोग प्रशीतकों, एयेरासॉल के नोदक तथा औषधियों के निर्माण में किया जाता है।
3. यह वसा, तेल, मोम तथा रेजिन के लिए उपयोगी विलायक है।
4. आयोडाइड तथा ब्रोमाइड के क्लोरीन जल परीक्षण में भी यह विलायक के रूप में प्रयुक्त होता है।
5. इससे फ्रेऑन-12 भी प्राप्त होता है।
6. इसका उपयोग पाइरीन नाम से अग्निशामक के रूप में। होता है। इसकी प्रकृति अज्वलनशील होती है। और ऑक्सीजन या। वायु को जलते पदार्थ के सम्पर्क में आने से रोकते हैं।

आयोडोफॉर्म के उपयोग:
इसका उपयोग प्रारम्भ में पूर्तिरोधी (ऐण्टिसेप्टिक) के रूप में किया जाता था, परन्तु आयोडोफॉर्म का यह पूर्तिरोधी गुण अयोडोफॉर्म के कारण स्वयं नहीं, बल्कि मुक्त हुई आयोडीन के कारण होता है। इसकी अरुचिकर गन्ध के कारण अब इसके स्थान पर आयोडीनयुक्त अन्य दवाओं का उपयोग किया जाता है।

प्रश्न 10.14
निम्नलिखित प्रत्येक अभिक्रिया में बनने वाले मुख्य कार्बनिक उत्पाद की संरचना लिखिए –

उत्तर:

प्रश्न 10.15
निम्नलिखित अभिक्रिया की क्रियाविधि लिखिए –

उत्तर:
KCN निम्नलिखित दो अंशदायी संरचनाओं का अनुनादी संकर है –

अत: CN^– एक उभयदन्ती नाभिकरागी होने के कारण यह n – BuBr में C – Br आबन्ध के कार्बन परमाणु से C अथवा N के द्वारा अभिक्रिया करता है। चूँकि C – N आबन्ध से C – C आबन्ध प्रबल होता है, अतः यह C के द्वारा अभिक्रिया करके n – ब्यूटिल/सायनाइड बनाता है।

प्रश्न 10.16
SN² प्रतिस्थापन के प्रति अभिक्रियाशीलता के आधार पर इन यौगिकों के समूहों को क्रमबद्ध कीजिए।

1. 2-ब्रोमो-2 मेथिलब्यूटेन, 1-ब्रोमोपेन्टेन, 2-ब्रोमोपेन्टेन
2. 1-ब्रोमो-3-मेथिलब्यूटेन, 2-ब्रोमो- 2-मेथिलब्यूटेन, 3-ब्रोमो-2-मेथिलब्यूटेन
3. 1-ब्रोमोब्यूटेन, 1-ब्रोमो-2, 2-डाइमेथिलप्रोपेन, 1-ब्रोमो-2-मेथिलब्यूटेन, 1-ब्रोमो-3-मेथिलब्यूटेन।

उत्तर:
1. SN² अभिक्रियाओं में अभिक्रियाशीलता त्रिविम अवरोध पर निर्भर करती है। त्रिविम अवरोध अधिक होने पर अभिक्रिया मन्द होती है।

त्रिविम कारकों के कारण SN² अभिक्रियाओं में क्रियाशीलता का क्रम -1° > 2° > 3° है, इसलिए दिए गए ऐल्किल ब्रोमाइडों की अभिक्रियाशीलता का क्रम इस प्रकार होगा –
1-ब्रोमोपेन्टेन > 2-ब्रोमोपेन्टेन > 2-ब्रोमो- 2-मेथिलब्यूटेन

त्रिविम प्रभाव के कारण SN² अभिक्रियाओं में ऐल्किल हैलाइडों की अभिक्रियाशीलता का क्रम 1° > 2° > 3° है, इसलिए दिए गए

ऐल्किल ब्रोमाइडों की अभिक्रियाशीलता का क्रम निम्न प्रकार होगा –
1-ब्रोमो-3-मेथिलब्यूटेन > 3-ब्रोमो-2-मेथिलब्यूटेन > 2-ब्रोमो-2-मेथिलब्यूटैन

चूँकि 1° ऐल्किल हैलाइडों की स्थिति में त्रिविम अवरोध इस प्रकार बढ़ता है –
n – ऐल्किल हैलाइड, β – स्थिति से अन्य किसी स्थिति पर प्रतिस्थापीयुक्त ऐल्किल हैलाइड, β – स्थिति पर एक प्रतिस्थापी, β – स्थिति पर दो प्रतिस्थापी। इसलिए अभिक्रियाशीलता भी इसी क्रम में घटेगी। अतः दिए गए ऐल्किल ब्रोमाइडों की अभिक्रियाशीलता का क्रम इस प्रकार होगा –
1-ब्रोमोब्यूटेन > 1-ब्रोमो-3-मेथिलब्यूटेन > 1-ब्रोमो-2-मेथिलब्यूटेन > 1-ब्रोमो-2, 2-डाइमेथिलप्रोपेन

प्रश्न 10.17
C₆H₅CH₂Cl तथा C₆H₅CHClC₆H₅ में से कौन-सा यौगिक जलीय KOH से शीघ्रता से जल-अपघटित होगा?
उत्तर:
C₆H₅CH₂Cl एक 1° ऐरिलऐल्किल हैलाइड है तथा C₆H₅CHClC₆H₅ एक 2° ऐरिलऐल्किल हैलाइड है। S_N1 अभिक्रियाओं में क्रियाशीलता कार्बोकैटायनों के स्थायित्व पर निर्भर करती है।

चूंकि C₆H₅ – C₆H₅ClC₆H₅ S_N1 से व्युत्पन्न कार्बोकेटायन C₆H₅CH₂Cl से अधिक स्थायी होता है, अत: C₆H₅CH₂Cl परिस्थितियों के अन्तर्गत C₆H₅CH₂Cl की तुलना में अधिक सरलता से जल-अपघटित होता है।

चूँकि S_N2 के अन्तर्गत त्रिविम अवरोध निर्भर करती है, अतः S_N2 के अन्तर्गत C₆H₅CH₂Cl का जल अपघटन C₆H₅CHClC₆H₅ से अधिक आसानी से हो जाता है।

प्रश्न 10.18
0 – तथा m – समावयवियों की तुलना में p – डाइक्लोरोबेन्जीन का गलनांक उच्च होती है, विवेचना कीजिए।
उत्तर:
p – समावयव की संरचना समितकार होती है। इसके फलस्वरूप ये अण ठोस अवस्था में संगत o – तथा m – समावयवों की तुलना में अधिक निविड संकुलित (closely packed) होते हैं। आकर्षण बल अधिक होने के कारण इन का गलनांक 0-तथा m-डाइक्लोरो बेन्जीन की तुलना में उच्च होता है।

प्रश्न 10.19
निम्नलिखित परिवर्तन कैसे सम्पन्न किए. जा सकते हैं?

1. प्रोपीन से प्रोपेन-1-ऑल
2. एथेनॉल से ब्यूट-1-आइन
3. 1-ब्रेमोप्रोपेन से 2-ब्रोमोप्रोपेन
4. टॉलूईन से बेन्जिल ऐल्कोहॉल
5. बेन्जीन से 4-ब्रोमोनाइट्रोबेन्जीन
6. बेन्जिल ऐल्कोहॉल से 2-फेनिल एथेनोइक अम्ल
7. एथेनॉल से प्रोपेन नाइट्राइल
8. ऐनिलील में क्लोरोबेन्जीन
9. 2-क्लोरोब्यूटेन से 3, 4-डाइमेथिलहेक्सेन
10. 2-मेथिल-1-प्रोपीन से 2-क्लोरो- 2-मेथिलप्रोपेन
11. एथिल क्लोराइड से प्रोपेनोइक अम्ल
12. ब्यूट-1-ईन से n-ब्यूटिल आयोडाइड
13. 2-क्लोरोप्रोपेन से 1-प्रोपेनॉल
14. आइसोप्रोपिल ऐल्कोहॉल से आयोडोफॉर्म
15. क्लोरोबेन्जीन से p-नाइट्रोफीनॉल
16. 2-ब्रोमोप्रोपेन से 1-ब्रोमोप्रोपेन
17. क्लोरोएथेन से ब्यूटेन
18. बेन्जीन से डाइफेनिल
19. तृतीयक-ब्यूटिल ब्रोमाइड से आइसो-ब्यूटिल ब्रोमाइड
20. ऐनिलीन से फेनिलआइसोसायनाइड।

उत्तर:

प्रश्न 10.20
ऐल्किल क्लोराइड की जलीय KOH से अभिक्रिया द्वारा ऐल्कोहॉल बनता है, लेकिन ऐल्कोहॉलिक KOH की उपस्थिति में ऐल्कीन मुख्य उत्पाद के रूप में प्राप्त होती है। समझाइए।
उत्तर:
जलीय विलयन में KOH आयनित होकर OH^– आयन देता है जो प्रबल नाभिरागी होने के कारण ऐल्किल हैलाइडों पर प्रतिस्थापन द्वारा ऐल्कोहॉल बनाते हैं जबकि KOH के ऐल्कोहॉलीय विलयन में ऐल्कॉक्साइड (RO^–) आयन हैं जो OH^– प्रबल क्षारीय होने के कारण ऐल्किल क्लोराइड से ऐल्कीन बनाते हैं।

प्रश्न 10.21
प्राथमिक ऐल्किल हैलाइड C₄H₉Br
(क), ऐल्कोहॉलिक KOH में अभिक्रिया द्वारा यौगिक
(ख) देता है। यौगिक ‘ख’ HBr के साथ अभिक्रिया से यौगिक ‘ग’ देता है जो कि यौगिक ‘क’ का समावयवी है। जब यौगिक’क’ की अभिक्रिया सोडियम धातु से होती है तो यौगिक ‘घ’ C₈H₁₈ बनता है, जोकि ब्यूटिल ब्रोमाइड की सोडियम से अभिक्रिया द्वारा बने उत्पाद से भिन्न है। यौगिक ‘क’ का संरचना सूत्र दीजिए तथा सभी अभिक्रियाओं की समीकरण दीजिए।
उत्तर:
आण्विक सूत्र C₄H₉Br दो प्राथमिक हैलाइड निम्नलिखित हो सकते हैं –

अतः यौगिक (क) या तो n – ब्यूटिल क्लोराइड है या आइसोब्यूटिल क्लोराइड। चूँकि यौगिक ‘क’ की अभिक्रिया सोडियम धातु से होने पर यौगिक ‘घ’ (आण्विक सूत्र C₈H₁₈) होता है जो कि n – ब्यूटिल ब्रोमाइड की अभिक्रिया सोडियम धातु से होने पर प्राप्त यौगिक से भिन्न है, इस यौगिक ‘क’ आइसोब्यूटिल क्लोराइड होना चाहिए तथा यौगिक ‘घ’ 2, 5 – डाइमेथिलहेक्सेन होना चाहिए।

अब यदि यौगिक ‘क’ आइसोब्यूटिल क्लोराइड है तो यौगिक ‘ख’, जो यौगिक ‘क’ की ऐल्कोहॉलिक KOH से अभिक्रिया द्वारा प्राप्त होता है, 2-मेथिल-1-प्रोपीन होना चाहिए।

यौगिक ‘ख’ HBr के साथ अभिक्रिया से मार्कोनीकॉफ नियम के अनुसार यौगिक ‘ग’ देता है। इसीलिए यौगिक ‘ग’ तृतीयक-ब्यूटिल ब्रोमाइड है जो यौगिक ‘क’ (आइसोब्यूटिल ब्रोमाइड) का एक समावयव है।

इस प्रकार,
‘क’ आइसोब्यूटिल क्लोराइड,
‘ख’ 2-मेथिल-1-प्रोपीन,
‘ग’ तृतीयक-ब्यूटिल ब्रोमाइड
‘घ’ 2, 5-डाइमेथिलहेक्सेन है।

प्रश्न 10.22
तब क्या होता है जब:

1. n-ब्यूटिल क्लोराइड को ऐल्कोहॉलिक KOH के साथ अभिकृत किया जाता है?
2. शुष्क ईथर की उपस्थिति में ब्रोमोबेन्जीन की अभिक्रिया मैग्नीशियम से होती है?
3. क्लोरोबेन्जीन का जल-अपघटन किया जाता है?
4. एथिल क्लोराइड की अभिक्रिया जलीय KOH से होती है?
5. शुष्क ईथर की उपस्थिति में मेथिल ब्रोमाइड की अभिक्रिया सोडियम से होती है?
6. मेथिल क्लोराइड की अभिक्रिया KCN से होती है?

उत्तर:
1. ब्यूट-1-इन बनता है।

2. फेनिल मैग्नीशियम ब्रोमाइड (ग्रिगनार्ड अभिकर्मक बनता है)

3. फिनॉल बनता है।

4. एथिल ऐल्कोहॉल बनता है।

5. वु अभिक्रिया के फलस्वरूप एथेन बनता है।

6. मेथिल सायनाइड बनता है।