उत्तर

सोडियम धातु के भौतिक गुण निम्नलिखित हैं।

(i) वे बहुत नरम होते हैं और आसानी से काटे जा सकते हैं। सोडियम धातु को एक काटने वाले चाकू के साथ आसानी से काटा जा सकता है।

(ii) वे हल्के रंग के होते हैं और अधिकतर चांदी रंग के दिखाई देते हैं।

(iii) वे बड़े परमाणु आकार के कारण कम घनत्व रखते हैं। घनत्व ग्रुप के नीचे से ऊपर जाने के साथ बढ़ता है $Li$ से $Cs$ तक। इसका अकेला अपवाद $K$ है, जो $Na$ की तुलना में कम घनत्व रखता है।

(iv) सोडियम धातु में धातुई बंधन बहुत कमजोर होता है। इसलिए, वे कम गलनांक और क्वथनांक रखते हैं।

(v) सोडियम धातु और उनके लवण अग्नि के एक विशिष्ट रंग देते हैं। इसका कारण अग्नि के ताप से बाहरी कक्षा में मौजूद इलेक्ट्रॉन को उच्च ऊर्जा स्तर तक उत्तेजित करना है। जब इस उत्तेजित इलेक्ट्रॉन भूमि अवस्था में वापस आ जाता है, तो वह दृश्य क्षेत्र में रोशनी के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा के रूप में उत्सर्जित करता है।

(vi) वे फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव को भी प्रदर्शित करते हैं। जब $Cs$ और $K$ जैसी धातुओं को प्रकाश के साथ बर्बाद किया जाता है, तो वे इलेक्ट्रॉन खो देते हैं।

सोडियम धातु के रासायनिक गुण निम्नलिखित हैं।

सोडियम धातु अपनी कम आयनन एंथैल्पी के कारण बहुत अभिक्रियाशील होते हैं। जैसे हम ग्रुप के नीचे जाते हैं, अभिक्रियाशीलता बढ़ती जाती है।

(i) सोडियम धातु पानी के साथ अपने अनुरूप ऑक्साइड या हाइड्रॉक्साइड बनाते हैं। जैसे हम ग्रुप के नीचे जाते हैं, अभिक्रिया अधिक और अधिक स्वतंत्र हो जाती है।

(ii) सोडियम धातु पानी के साथ अपने अनुरूप हाइड्रॉक्साइड और डाइहाइड्रोजन बनाते हैं। इसके लिए सामान्य अभिक्रिया नीचे दी गई है

$ 2 M+2 H_2 O \longrightarrow 2 M^{+}+2 OH^{-}+H_2 $

(iii) सोडियम धातु डाइहाइड्रोजन के साथ अपने अनुरूप धातु हाइड्राइड बनाते हैं। ये हाइड्राइड आयनिक ठोस होते हैं और उच्च गलनांक रखते हैं।

$ 2 M+H_2 \longrightarrow 2 M^{+} H^{-} $

(iv) लिथियम के अलावा लगभग सभी सोडियम धातु फलक्टों के साथ अपने अनुरूप आयनिक हैलाइड बनाते हैं।

$ \begin{aligned} & 2 M+Cl_2 \longrightarrow 2 MCl \\ \end{aligned} $

(जहाँ, M=Li, K, Rb, Cs)

क्योंकि $Li^+$ आयन बहुत छोटा होता है, इसलिए इसके नकारात्मक हैलाइड आयन के इलेक्ट्रॉन बादल को आसानी से विकृत कर सकता है। इसलिए, लिथियम हैलाइड सहसंयोजक प्रकृति के होते हैं।

(v) वे मजबूत अपचायक एजेंट होते हैं। क्षार धातुओं के अपचायक शक्ति ग्रुप में नीचे जाने के साथ बढ़ती जाती है। हालांकि, लिथियम एक अपवाद है। यह क्षार धातुओं में सबसे मजबूत अपचायक है। इसके कारण इसकी उच्च जलन ऊर्जा होती है।

(vi) वे तरल एमोनिया में घुलकर गहरे नीले रंग के घोल बनाते हैं। इन घोल स्वाभाविक रूप से चालक होते हैं।

$ M+(x+y) NH_3 \longrightarrow[M(NH_3) _{x}]^{+}+[M(N,3) _{y}]^{-} $

एमोनियम इलेक्ट्रॉन घोल के नीले रंग के कारण होते हैं। इन घोल पैरामैग्नेटिक होते हैं और यदि कुछ समय तक छोड़ दिया जाए तो वे हाइड्रोजन छोड़ देते हैं। इसके परिणामस्वरूप एमाइड के निर्माण होता है।

$ M^{+}+e^{-}+NH _{3} \longrightarrow MNH+\frac{1}{2} H _{2} $

अत्यधिक सांद्रित घोल में नीला रंग तांबे के रंग में बदल जाता है और घोल द्विध्रुवी चुंबकीय हो जाता है।

उत्तर

क्षार धातुओं के सामान्य गुण:

(i) वे $ \mathrm{ns}^2$ वैलेंस शेल इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के रूप में होते हैं।

(ii) वे द्विप्रतिचार धातु आयन बनाने के लिए दो वैलेंस इलेक्ट्रॉन खो देते हैं। इस प्रकार वे स्थायी नोबल गैस इलेक्ट्रॉनिक विन्यास प्राप्त कर लेते हैं।

(iii) क्षार धातुओं के परमाणु और आयनिक त्रिज्या क्षार धातुओं के परमाणु और आयनिक त्रिज्या की तुलना में छोटी होती है।

(iv) बड़े परमाणु आकार के कारण क्षार धातुओं के आयनन एंथैल्पी मान बहुत कम होते हैं। पहले आयनन एंथैल्पी मान क्षार धातुओं के मान से अधिक होते हैं।

(v) वे धातु चमक और चांदी रंग के दिखाई देते हैं। क्षार धातुओं की तुलना में क्षार धातुओं की नरमता कम होती है।

(vi) क्षार धातुओं का परमाणु आकार क्षार धातुओं के परमाणु आकार की तुलना में कम होता है।

भी धातु आबand बंधन मजबूत होते हैं क्योंकि इनमें 2 संयोजक इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसलिए, क्षार धातुएं क्षार धातुओं की तुलना में उच्च गलनांक और क्वथनांक रखती हैं।

(vii) कम आयनीकरण एंथैल्पी मूल्य के कारण, क्षार धातुएं प्रकृति में उच्च विद्युत धनात्मक होती हैं। समूह में नीचे जाने पर, विद्युत धनात्मक प्रकृति Be से Ba तक बढ़ती जाती है।

(viii) Be और Mg के अतिरिक्त, क्षार धातुएं ( $ \mathrm{Ca}, \mathrm{Sr}$ और Ba ) ज्वाला के विशिष्ट रंग प्रदान करती हैं। $ \mathrm{Ca}, \mathrm{Sr}$ और Ba क्रमशः ज्वाला को ईंट के लाल, लाल चमकदार और सेब के हरे रंग देती हैं। Be और Mg के इलेक्ट्रॉन ज्वाला में उत्तेजित नहीं हो सकते क्योंकि इनके इलेक्ट्रॉन तीव्र रूप से बंधे होते हैं।

क्षार धातुओं के गुणों में विस्तार:

क्षार धातुओं की रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता क्षार धातुओं की रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता की तुलना में कम होती है। समूह में नीचे जाने पर, रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता बढ़ती जाती है।

(i) हवा और पानी के साथ प्रतिक्रिया: Be और Mg के सतह पर अक्रिय ऑक्साइड की परत बनती है। इसलिए, वे हवा और पानी के साथ अक्रिय होते हैं।

(a) हवा में, पाउडर बी जलाने पर अपना ऑक्साइड और नाइट्राइड बनाता है।

(b) Mg हवा में चमकदार चमक के साथ जलता है और अपना ऑक्साइड और नाइट्राइड बनाता है।

(c) $ \mathrm{Ca}, \mathrm{Sr}$ और Ba हवा के साथ आसानी से अपने ऑक्साइड और नाइट्राइड बनाते हैं।

(d) $ \mathrm{Ca}, \mathrm{Sr}$ और Ba ठंडे पानी के साथ उत्साहित रूप से प्रतिक्रिया करते हैं।

(ii) उच्च तापमान पर हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया करते हुए, क्षार धातुएं हैलाइड बनाती हैं।

(iii) हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करते हुए, क्षार धातुएं (Be के अतिरिक्त) हाइड्राइड बनाती हैं।

(iv) अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करते हुए, क्षार धातुएं लवण बनाती हैं और हाइड्रोजन छोड़ती हैं।

(v) वे मजबूत अपचायक एजेंट के रूप में कार्य करते हैं। वे क्षार धातुओं की तुलना में कम अपचायक एजेंट होते हैं। समूह में नीचे जाने पर, अपचायक क्षमता बढ़ती जाती है। (6) वे तरल अमोनिया में घुलते हैं। घोल गहरा नीला रंग होता है क्योंकि अमोनिया इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति के कारण होता है।

उत्तर

क्षार धातुएं लिथियम, सोडियम, पोटेशियम, रबीडियम, सीजियम और फ्रांसियम शामिल हैं। इन धातुओं के वलेंस शेल में केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है, जिसे उनकी कम आयनीकरण ऊर्जा के कारण आसानी से खो देते हैं। इसलिए, क्षार धातुएं उच्च प्रतिक्रियाशील होती हैं और उनके तत्व रूप में प्रकृति में नहीं पाई जातीं।

उत्तर

मान लीजिए सोडियम का ऑक्सीकरण अवस्था $ x $ है।

परॉक्साइड में ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण अवस्था $-1$ होती है।

$ \mathrm{Na_2} \mathrm{O_2} $

$\therefore 2(x)+2(-1)=0$

$2 x-2=0$

$2 x=2$

$x=+1$

इसलिए, सोडियम की ऑक्सीकरण अवस्था +1 है।

उत्तर

अल्कली धातुओं में, समूह में नीचे जाने पर परमाणु आकार बढ़ता है और प्रभावी नाभिकीय आवेश कम होता है। इन कारकों के कारण, पोटेशियम के बाहरी स्तरीय इलेक्ट्रॉन सोडियम के तुलना में आसानी से हटा दिया जा सकता है। इसलिए, पोटेशियम सोडियम की तुलना में अधिक अभिक्रियाशील होता है।

उत्तर

(i) आयनन एंथैल्पी:

अल्कली भूमि धातुएं अल्कली धातुओं की तुलना में उच्च आयनन एंथैल्पी मान रखती हैं। इसका कारण यह है कि अल्कली भूमि धातुओं का परमाणु आकार अल्कली धातुओं के तुलना में छोटा होता है।

(ii) ऑक्साइड के क्षारकता:

पानी में घुलने पर अल्कली धातुओं और अल्कली भूमि धातुओं के ऑक्साइड क्षारीय हाइड्रॉक्साइड बनाते हैं। अल्कली धातुओं के ऑक्साइड की क्षारकता अल्कली भूमि धातुओं के ऑक्साइड की तुलना में अधिक होती है क्योंकि अल्कली धातुओं की आयनन एंथैल्पी अल्कली भूमि धातुओं की तुलना में कम होती है। इस कारण, अल्कली धातुओं के हाइड्रॉक्साइड में $ M-OH $ बंध आसानी से आयनित हो सकती है।

(iii) हाइड्रॉक्साइड के विलेयता:

अल्कली भूमि धातुएं अल्कली धातुओं की तुलना में बड़ी लेटिस ऊर्जा रखती हैं क्योंकि वे छोटे आकार और उच्च आवेश के कारण होती हैं। इसलिए, अल्कली भूमि धातुओं के हाइड्रॉक्साइड अल्कली धातुओं के हाइड्रॉक्साइड की तुलना में कम विलेय होते हैं।

उत्तर

लिथियम और मैग्नीशियम के समान गुण निम्नलिखित हैं।

(i) $Li$ और $Mg$ ठंडे पानी के साथ धीरे-धीरे अभिक्रिया करते हैं।

(ii) $Li$ और $Mg$ के ऑक्साइड जल में बहुत कम विलेय होते हैं और उनके हाइड्रॉक्साइड उच्च तापमान पर अपघटित हो जाते हैं।

$ \begin{aligned} & 2 LiOH \xrightarrow{\text{ heat }} Li_2 O+H_2 O \\ & Mg(OH)_2 \xrightarrow{\text{ heat }} MgO+H_2 O \end{aligned} $

(iii) $Li$ और $Mg$ $N_2$ के साथ अभिक्रिया करके नाइट्राइड बनाते हैं।

$6 Li+N_2 \xrightarrow{\text{ heat }} 2 Li_3 N$

$3 Mg+N_2 \xrightarrow{\text{ heat }} Mg_3 N_2$

(iv) $Li$ और $Mg$ परॉक्साइड या सुपरऑक्साइड नहीं बनाते हैं।

(v) दोनों के कार्बोनेट सहसंयोजक प्रकृति के होते हैं। इनके गर्म करने पर अपघटन होता है।

$ \begin{aligned} & Li_2 CO_3 \xrightarrow{\text{ heat }} Li_2 O+CO_2 \\ & MgCO_3 \xrightarrow{\text{ heat }} MgO+CO_2 \end{aligned} $

(vi) $Li$ और $Mg$ ठोस बाइकार्बोनेट नहीं बनाते हैं।

(vii) $LiCl$ और $MgCl_2$ के सहसंयोजक प्रकृति के कारण एथेनॉल में घुलनशील होते हैं।

(viii) $LiCl$ और $MgCl_2$ प्रकृति में विलेय होते हैं। वे जलीय घोलों से जल के अपसारित यौगिक के रूप में क्रिस्टलीकृत होते हैं, उदाहरण के लिए, $LiCl \cdot 2 H_2 O$ और $MgCl_2 \cdot 8 H_2 O$।

Answer

रासायनिक अपचायक विधि में, धातु के ऑक्साइड को एक अधिक शक्तिशाली अपचायक एजेंट का उपयोग करके अपचयित किया जाता है। एल्कली धातुएं और एल्कली अर्थमेटिक धातुएं अपचायक एजेंटों में सबसे मजबूत होती हैं और उन से शक्तिशाली अपचायक एजेंट उपलब्ध नहीं होते। इसलिए, उनके ऑक्साइड के रासायनिक अपचायक विधियों से उन्हें प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

Answer

कैल्शियम और कैसियम के आयनन विभव लिथियम के आयनन विभव से कम होते हैं। प्रकाश के विकिरण पर, कैल्शियम और कैसियम आसानी से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करते हैं लेकिन लिथियम नहीं करता।

इसलिए, कैल्शियम और कैसियम फोटोइलेक्ट्रिक सेल में उपयोग किए जाते हैं।

उत्तर

जब कोई क्षार धातु तरल अमोनियक में घुलती है, तो एक गहरा नीला रंग वाला घोल बनता है।

$ M+(x+y) NH_3 \longrightarrow M^{+}(NH_3){x}+e^{-1}(NH_3){y} $

अमोनियक इलेक्ट्रॉन दृश्य विकिरण के लाल क्षेत्र के संगत ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। इसलिए, प्रसारित विकिरण नीले रंग का होता है।

उच्च अवस्था ( $3 M$ ) में, धातु आयनों के क्लस्टर बनते हैं। इसके कारण घोल कांस्य-कांस्य रंग ले लेता है और एक विशिष्ट धातुई चमक दिखाई देती है।

उत्तर

जब कोई क्षारीय पृथ्वी धातु गरम की जाती है, तो मूल इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा स्तर तक उत्तेजित हो जाते हैं। जब इस उत्तेजित इलेक्ट्रॉन अपने निम्न ऊर्जा स्तर में वापस आ जाता है, तो वह दृश्य क्षेत्र के संगत ऊर्जा को उत्सर्जित करता है। इसलिए, रंग दिखाई देता है।

Be और Mg में, इलेक्ट्रॉन तीव्र रूप से बंधे होते हैं। इन इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा बहुत अधिक होती है। इसलिए, जब इलेक्ट्रॉन अपने मूल स्थिति में वापस आ जाता है, तो उत्सर्जित ऊर्जा दृश्य क्षेत्र में नहीं आती है। इसलिए, अग्नि में कोई रंग नहीं दिखाई देता है।

उत्तर

सॉल्वे प्रक्रम, जिसे अमोनिया सोडा प्रक्रम के रूप में भी जाना जाता है, में कार्बन डाइऑक्साइड ब्राइन घोल (लगभग $28 % \mathrm{NaCl}$ वाला) में प्रवाहित किया जाता है, जो अमोनिया के साथ संतृप्त होता है ताकि सोडियम कार्बोनेट बने।

$ \begin{aligned} & 2 \mathrm{NH}_3+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{CO}_2 \rightarrow\left(\mathrm{NH}_4\right)_2 \mathrm{CO}_3 \\ & \left(\mathrm{NH}_4\right)_2 \mathrm{CO}_3+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{CO}_2 \rightarrow 2 \mathrm{NH}_4 \mathrm{HCO}_3 \\ & \mathrm{NH}_4 \mathrm{HCO}_3+\mathrm{NaCl} \rightarrow \mathrm{NaHCO}_3 \downarrow+\mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl}

\end{aligned} $

सोडियम बाइकार्बोनेट के अवक्षेप को छान लिया जाता है, सुखा लिया जाता है और जलाया जाता है ताकि सोडियम कार्बोनेट बन जाए।

$ 2 \mathrm{NaHCO}_3 \xrightarrow{\text { heat }} \mathrm{Na}_2 \mathrm{CO}_3+\mathrm{CO}_2+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} $

अभिक्रिया के लिए आवश्यक कार्बन डाइऑक्साइड को लाइमस्टोन (कैल्शियम कार्बोनेट) को 1300 K तक गरम करके प्राप्त किया जा सकता है। लाइम जल में घुल जाता है ताकि कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड बन जाए जो फिर अमोनिया वापस लेने वाले टॉवर में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

$ \begin{aligned} & \mathrm{CaCO}_3 \xrightarrow{\text { heat }} \mathrm{CaO}+\mathrm{CO}_2 \\ & \mathrm{CaO}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \longrightarrow \mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2 \end{aligned} $

प्रक्रिया के लिए आवश्यक अमोनिया को अमोनियम क्लोराइड को कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के साथ गरम करके तैयार किया जा सकता है।

$ 2 \mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl}+\mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2 \longrightarrow 2 \mathrm{NH}_3+\mathrm{CaCl}_2+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} $

इसलिए, अभिक्रिया का एकमात्र अपशिष्ट उत्पाद कैल्शियम क्लोराइड है।

उत्तर

सॉल्वे प्रक्रिया का उपयोग पोटेशियम कार्बोनेट की तैयारी के लिए नहीं किया जा सकता। इसका कारण यह है कि सोडियम बाइकार्बोनेट के विपरीत, पोटेशियम बाइकार्बोनेट पानी में अधिक घुलनशील होता है और अवक्षेपित नहीं होता।

उत्तर

लिथियम कार्बोनेट सोडियम कार्बोनेट की तुलना में कम स्थायी होता है क्योंकि Li कम विद्युत धनात्मक होता है। लिथियम कार्बोनेट गर्मी के साथ अस्थायी होता है, इसलिए यह कम तापमान पर अपघटित हो जाता है। छोटे आकार के Li बड़े कार्बोनेट आयन को ध्रुवीकृत करता है जिसके परिणामस्वरूप $ \mathrm{Li}_2 \mathrm{O}$ और $ \mathrm{CO}_2$ के निर्माण होता है। चूंकि सोडियम कार्बोनेट बहुत स्थायी होता है, इसलिए यह उच्च तापमान पर अपघटित होता है।

उत्तर

नाइट्रेट

क्षार धातुएँ: क्षार धातुओं के नाइट्रेट सामान्यतः पानी में विलयनीय होते हैं। उदाहरण के लिए, लिथियम नाइट्रेट $(LiNO_3)$ गरम करने पर लिथियम नाइट्राइट $(LiNO_2)$ और नाइट्रोजन ऑक्साइड बनाता है। अन्य क्षार धातु नाइट्रेट, जैसे कैल्शियम नाइट्रेट $(KNO_3)$, गरम करने पर कैल्शियम नाइट्राइट $(KNO_2)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ बनाते हैं।

क्षारीय भूमि धातुएँ: क्षारीय भूमि धातुओं के नाइट्रेट भी पानी में विलयनीय होते हैं। हालाँकि, उनका विघटन गरम करने पर होता है और धातु ऑक्साइड और नाइट्रोजन ऑक्साइड बनते हैं। उदाहरण के लिए, कैल्शियम नाइट्रेट $( \mathrm{Ca}(\mathrm{NO}_3)_2$ ) विघटित होकर कैल्शियम ऑक्साइड $(\mathrm{CaO})$ और नाइट्रोजन ऑक्साइड बनाता है।

तुलना:

• क्षार और क्षारीय भूमि धातु नाइट्रेट दोनों पानी में विलयनीय होते हैं।

• दोनों क्षार और क्षारीय भूमि धातुओं के नाइट्रेट के तापीय स्थायित्व ग्रुप के नीचे बढ़ता जाता है, लेकिन क्षारीय भूमि धातु नाइट्रेट क्षार धातु नाइट्रेट की तुलना में सामान्यतः अधिक तापीय स्थायी होते हैं (लिथियम को छोड़कर)।

कार्बोनेट

क्षार धातुएँ: क्षार धातुओं के कार्बोनेट सामान्यतः स्थायी होते हैं, लेकिन लिथियम कार्बोनेट $(Li_2CO_3)$ के अलावा, जो गरम करने पर लिथियम ऑक्साइड $(Li_2O)$ और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ बनाता है। सोडियम कार्बोनेट $( Na_2 CO_3 )$ आदि आसानी से विघटित नहीं होते।

क्षारीय भूमि धातुएँ: क्षारीय भूमि धातुओं के कार्बोनेट कम स्थायी होते हैं और गरम करने पर विघटित हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, कैल्शियम कार्बोनेट $(\mathrm{CaCO}_3)$ विघटित होकर कैल्शियम ऑक्साइड $(\mathrm{CaO})$ और कार्बन डाइऑक्साइड $(\mathrm{CO}_2)$ बनाता है।

तुलना:

• क्षार धातु कार्बोनेट अधिकांशतः स्थायी होते हैं, जबकि क्षारीय भूमि धातु कार्बोनेट सामान्यतः अस्थायी होते हैं और गरम करने पर विघटित हो जाते हैं।

• क्षार धातु कार्बोनेट के विलयनता ग्रुप के नीचे बढ़ती जाती है, जबकि क्षारीय भूमि धातु कार्बोनेट अधिकांशतः अविलयनीय होते हैं।

सल्फेट

क्षार धातुएँ: क्षार धातुओं के सल्फेट सामान्यतः पानी में विलयनीय होते हैं। उदाहरण के लिए, लिथियम सल्फेट $(Li_2SO_4)$ विलयनीय होता है, और अन्य क्षार धातु सल्फेट भी विलयनीय होते हैं।

अम्लीय धातुएं: अम्लीय धातुओं के सल्फेट के विलेयता में भिन्नता होती है। उदाहरण के लिए, बेरिलियम सल्फेट $(BeSO_4)$ अपेक्षाकृत विलेय होता है, जबकि कैल्शियम सल्फेट $(CaSO_4)$ अपेक्षाकृत कम विलेय होता है, और भारी अम्लीय धातुओं के सल्फेट (जैसे स्ट्रॉंटियम और बेरियम के सल्फेट) आमतौर पर अविलेय होते हैं।

तुलना:

• अम्लीय धातुओं के सल्फेट पानी में विलेय होते हैं, जबकि अम्लीय धातुओं के सल्फेट के विलेयता समूह के नीचे जाने से कम होती जाती है।

उत्तर

(i) सोडियम धातु की तैयारी:

डाउन सेल में 873 K तापमान पर 40% सोडियम क्लोराइड और 60% कैल्शियम क्लोराइड के पिघले मिश्रण के विद्युत अपघटन करके ग्राफाइट एनोड और लोहा कैथोड का उपयोग करके सोडियम धातु एनोड पर प्राप्त की जाती है। कैथोड पर क्लोरीन प्राप्त होता है।

$ \begin{aligned} & \mathrm{Na}^{+}(\text {मिश्रण })+\mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Na}(\mathrm{तरल}) \ & 2 \mathrm{Cl}^{-}(\text {मिश्रण }) \rightarrow \mathrm{Cl}_2+2 \mathrm{e}^{-} \end{aligned} $

(ii) सोडियम हाइड्रॉक्साइड की तैयारी:

सोडियम क्लोराइड (लवण) के विद्युत अपघटन करके कास्टनर केल्नर सेल में कार्बन एनोड और पारा कैथोड का उपयोग करके सोडियम हाइड्रॉक्साइड प्राप्त की जाती है। कैथोड पर सोडियम धातु विस्थापित होती है जो पारे के साथ मिलकर सोडियम एमलगम बनाती है। एनोड पर क्लोरीन गैस प्राप्त होती है।

$ \begin{aligned} & \mathrm{Na}^{+}+\mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{Na} \ & 2 \mathrm{Na}+\mathrm{Hg} \rightarrow \mathrm{NaHg} \text { (एमलगम) } \ & 2 \mathrm{Cl}^{-} \rightarrow \mathrm{Cl}_2+2 \mathrm{e}^{-} \end{aligned} $

सोडियम एमलगम, पानी के साथ अभिक्रिया करके NaOH और हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है।

$ 2 \mathrm{NaHg}+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightarrow 2 \mathrm{NaOH}+2 \mathrm{Hg}+\mathrm{H}_2 $

(iii) सोडियम पेरॉक्साइड की तैयारी:

सोडियम को अतिरिक्त ऑक्सीजन में गरम करके सोडियम पेरॉक्साइड बनाया जाता है। पहले सोडियम ऑक्साइड प्राप्त होता है जो अधिक ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके सोडियम पेरॉक्साइड बनाता है।

$ \begin{aligned} & 4 \mathrm{Na}+\mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{Na}_2 \mathrm{O} \ & 2 \mathrm{Na}_2 \mathrm{O}+\mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{Na}_2 \mathrm{O}_2 \end{aligned} $

(iv) सोडियम कार्बोनेट के निर्माण के तरीका:

सोडियम कार्बोनेट सोल्वे प्रक्रम या अमोनिया सोडा प्रक्रम के द्वारा प्राप्त किया जाता है। इस प्रक्रम में, कार्बन डाइऑक्साइड नमक के घोल (जिसमें लगभग $28 % \mathrm{NaCl}$ होता है) में प्रवाहित किया जाता है जो अमोनिया से संतृप्त होता है ताकि सोडियम कार्बोनेट का निर्माण हो सके।

$ \begin{aligned} & 2 \mathrm{NH}_3+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{CO}_2 \rightarrow\left(\mathrm{NH}_4\right)_2 \mathrm{CO}_3 \ & \left(\mathrm{NH}_4\right)_2 \mathrm{CO}_3+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{CO}_2 \rightarrow 2 \mathrm{NH}_4 \mathrm{HCO}_3 \ & \mathrm{NH}_4 \mathrm{HCO}_3+\mathrm{NaCl} \rightarrow \mathrm{NaHCO}_3 \downarrow+\mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl} \end{aligned} $

सोडियम बाइकार्बोनेट के अवक्षेप को छान लिया जाता है, सुखा दिया जाता है और जलाकर सोडियम कार्बोनेट के रूप में परिवर्तित कर दिया जाता है।

$ 2 \mathrm{NaHCO}_3 \xrightarrow{\text { heat }} \mathrm{Na}_2 \mathrm{CO}_3+\mathrm{CO}_2+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} $

Answer

(i) मैग्नीशियम हवा में जलते हुए चमकदार प्रकाश उत्पन्न करता है और $MgO$ और $Mg_3 N_2$ बनाता है।

$ \begin{aligned} & 2 Mg+O_2 \xrightarrow{\text{ Buming }} 2 MgO \\ & 3 Mg+N_2 \xrightarrow{\text{ Burning }} Mg_3 N_2 \end{aligned} $

(ii) तेज़ चूना $(CaO)$ सिलिका $(SiO_2)$ के साथ अभिक्रिया करके गल्ला बनाता है।

$ CaO+SiO_2 \xrightarrow{\text{ heat }} CaSiO_3 $

(iii) जब क्लोरीन शुष्क चूना में मिलाया जाता है, तो ब्लीचिंग पाउडर बनता है।

$2Ca(OH)_2+Cl_2 \xrightarrow{\Delta} {CaCl_2} + \underset{\text{Bleaching powder}}{CaOCl_2}+H_2 O$

(iv) कैल्शियम नाइट्रेट, गरम करने पर, कैल्शियम ऑक्साइड देता है।

$ 2 Ca(NO_3) _{2} \xrightarrow{\Delta} 2 CaO +4 NO _{2}+O _{2} $

उत्तर

कैस्टिक सोडा के उपयोग

(a) यह साबुन उद्योग में प्रयोग किया जाता है।

(b) यह प्रयोगशाला में एक अभिकर्मक के रूप में प्रयोग किया जाता है।

सोडियम कार्बोनेट के उपयोग

(a) यह सामान्यतः काँच और साबुन उद्योग में प्रयोग किया जाता है।

(b) यह जल को नरम करने के लिए प्रयोग किया जाता है।

तेज़ चूना के उपयोग

(a) यह शिथिल चूना प्राप्त करने के लिए एक प्रारंभिक सामग्री के रूप में प्रयोग किया जाता है।

(b) इसका उपयोग काँच और सीमेंट के निर्माण में किया जाता है।

उत्त र

(a) $BeCl_2$ (ठोस) की संरचना

$BeCl_2$ ठोस अवस्था में संघनित (ठोस) अवस्था में एक बहुलक के रूप में मौजूद होता है।

(b) $BeCl_2$ (वाष्प) की संरचना

वाष्प अवस्था में, $BeCl_2$ एक एकल इकाई के रूप में मौजूद होता है जिसकी संरचना सीधी होती है।

उत्तर

Na और K के आकार के बड़े होने के कारण, सोडियम और पोटेशियम के हाइड्रॉक्साइड और कार्बोनेट के लेटिस ऊर्जा मैग्नीशियम और कैल्शियम के हाइड्रॉक्साइड और कार्बोनेट की तुलना में कहीं अधिक कम होती है।

इस कारण, सोडियम और पोटेशियम के हाइड्रॉक्साइड और कार्बोनेट पानी में आसानी से घुल जाते हैं जबकि मैग्नीशियम और कैल्शियम के संगत लवण पानी में कम घुलनशील होते हैं।

उत्तर

(i) रासायनिक रूप से, चूना पत्थर $CaCO_3$ होता है।

लाइमस्टोन के महत्व

(a) इसका उपयोग लाइम और सीमेंट के तैयार करने में किया जाता है।

(b) इसका उपयोग लोहा के अयस्क के पिघलाने के दौरान एक बर्नर के रूप में किया जाता है।

(ii) रासायनिक रूप से, सीमेंट कैल्शियम सिलिकेट और कैल्शियम एल्यूमिनेट के मिश्रण होता है।

सीमेंट के महत्व

(a) इसका उपयोग चट्टान बनाने और पुल बनाने में किया जाता है।

(b) इसका उपयोग कंक्रीट में किया जाता है।

(iii) रासायनिक रूप से, पेरिस के चट्टान के रूप में $ CaSO_4 \cdot \frac {1}{2}H_2 O$ होता है।

पेरिस के चट्टान के महत्व

(a) इसका उपयोग चिकित्सा बैंडेज में किया जाता है।

(b) इसका उपय चित्र बनाने और मॉल्ड बनाने में भी किया जाता है।

उत्तर

लिथियम अल्कली धातुओं में सबसे छोटा होता है। इसलिए, $Li^{+}$ आयन अन्य अल्कली धातुओं के आयनों की तुलना में पानी के अणुओं को आकर्षित करने में आसानी से सक्षम होता है। इस कारण, पानी के अणु लिथियम लवणों के रूप में जल के क्रिस्टलीकरण के रूप में जुड़ जाते हैं। इसलिए, त्रिहाइड्रेटेड लिथियम क्लोराइड $(LiCl .3 H_2 O)$ जैसे लिथियम लवण सामान्यतः जल विलेय होते हैं। जैसे आयनों का आकार बढ़ता है, उनकी ध्रुवीकरण शक्ति कम हो जाती है। इसलिए, अन्य अल्कली धातु आयन आमतौर पर निर्जलीकृत लवण बनाते हैं।

उत्तर

$LiF$ जल में अविलेय होता है। विपरीत, $LiCl$ जल में न केवल विलेय होता है बल्कि एसिटोन में भी विलेय होता है। इसका मुख्य कारण $LiF$ की तुलना में $LiCl$ की अधिक आयनिक संरचना होना है।

एक यौगिक के जल में विलेयता लेटिस ऊर्जा और हाइड्रोलीज़ ऊर्जा के बीच संतुलन पर निर्भर करती है। क्लोराइड आयन की तुलना में फ्लोराइड आयन का आकार बहुत छोटा होता है, इसलिए $LiF$ की लेटिस ऊर्जा $LiCl$ की लेटिस ऊर्जा से अधिक होती है। इसके अलावा, फ्लोराइड आयन और क्लोराइड आयन के हाइड्रोलीज़ ऊर्जा में बहुत अंतर नहीं होता।

इसलिए, $LiCl$ के जल में विलेयता के दौरान ऊर्जा परिवर्तन $LiF$ के जल में विलेयता के दौरान ऊर्जा परिवर्तन से अधिक ऊष्माक्षेपी होता है। इसलिए, कम लेटिस ऊर्जा और अधिक सहसंयोजक संरचना $LiCl$ के जल में विलेय होने के साथ-साथ एसिटोन में भी विलेय होने के कारण होती है।

उत्तर

जैविक द्रव्यों में सोडियम, पोटेशियम, मैग्नीशियम और कैल्शियम के महत्व:

(i) सोडियम (Na):

सोडियम आयन मुख्य रूप से रक्त प्लाज्मा में पाए जाते हैं। वे कोशिकाओं के चारों ओर घिरे अंतर्वर्ती द्रव्यों में भी पाए जाते हैं।

(a) सोडियम आयन तंत्रिका संकेतों के प्रसार में सहायता करते हैं।

(b) वे कोशिका झिल्लियों के माध्यम से पानी के प्रवाह को नियंत्रित करने में सहायता करते हैं।

(c) वे शर्करा और एमीनो अम्ल को कोशिकाओं में पहुँचाने में भी सहायता करते हैं।

(ii) पोटेशियम (K):

पोटेशियम आयन कोशिका द्रव्यों में सबसे अधिक मात्रा में पाए जाते हैं।

(a) $K$ आयन कई एंजाइमों को सक्रिय करने में सहायता करते हैं।

(b) वे ग्लूकोज के ऑक्सीकरण के दौरान ATP के उत्पादन में भाग लेते हैं।

(c) वे तंत्रिका संकेतों के प्रसार में भी सहायता करते हैं।

(iii) मैग्नीशियम (Mg) और कैल्शियम (Ca):

मैग्नीशियम और कैल्शियम को मैक्रो-मिनरल कहा जाता है। इस शब्द का अर्थ इनकी मानव शरीर प्रणाली में उच्च आवृत्ति होना है।

(a) $Mg$ तंत्रिका और मांसपेशियों के आराम करने में सहायता करता है।

(b) $Mg$ बones के निर्माण और मजबूती में सहायता करता है।

(c) Mg मानव शरीर प्रणाली में सामान्य रक्त प्रवाह के बनाए रखने में सहायता करता है।

(d) Ca रक्त के थक्का बनाने में सहायता करता है।

(e) Ca आंतरिक सामंजस्यता के बनाए रखने में भी सहायता करता है।

उत्तर

(i) जब $Na$ धातु पानी में गिराया जाता है, तो यह तीव्र रूप से प्रतिक्रिया करके सोडियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन गैस बनाता है। प्रतिक्रिया में शामिल रासायनिक समीकरण निम्नलिखित है:

$ 2 Na {(s)}+2 H_2 O {(l)} \longrightarrow 2 NaOH +H _{2} $

(ii) वायु की मुक्त आपूर्ति में गरम करने पर सोडियम ऑक्सीजन के साथ तीव्र रूप से प्रतिक्रिया करके सोडियम पेरॉक्साइड बनाता है। प्रतिक्रिया में शामिल रासायनिक समीकरण निम्नलिखित है:

$ 2 Na {(s)}+O _{2}(g) \longrightarrow Na_2 O _{2}(s) $

(iii) जब सोडियम पेरॉक्साइड पानी में घुल जाता है, तो यह तेजी से हाइड्रोलिज़ करके सोडियम हाइड्रॉक्साइड और पानी बनाता है। प्रतिक्रिया में शामिल रासायनिक समीकरण निम्नलिखित है:

2 Na₂O₂ (s) + 2 H₂O (l) → 4 NaOH (aq) + O₂ (g)

$ Na_2 O _{2}+2 H_2 O \longrightarrow 2 NaOH +H_2 O _{2} $

Answer

(a)

समूह में नीचे जाने पर क्षार धातुओं के परमाणु और आयनिक आकार बढ़ते जाते हैं। आकार बढ़ने के साथ-साथ, हाइड्रोलाइजेशन की मात्रा कम हो जाती है।

हाइड्रोलाइजेशन की मात्रा और आयनिक गतिशीलता एक दूसरे के विपरीत होती है। इसलिए, क्षार धातुओं की आयनिक गतिशीलता के बढ़ते क्रम में $ \mathrm{Li}^{+}<\mathrm{Na}^{+}<\mathrm{K}^{+}<\mathrm{Rb}^{+}<\mathrm{Cs}^{+}$ होता है।

(b)

छोटे आकार के Li आयन नाइट्राइड आयन के साथ बहुत अच्छी तरह संगत होते हैं। इसलिए, लिथियम नाइट्राइड के निर्माण में बहुत अधिक लेटिस ऊर्जा विमुक्त होती है। इस ऊर्जा के बराबर नाइट्राइड आयन के निर्माण के लिए आवश्यक ऊर्जा को विस्थापित कर देती है।

(c)

इलेक्ट्रोड विभव के मान के लिए निम्नलिखित कारक उत्तरदायी हैं।

(i) आयनन एन्थैल्पी

(ii) हाइड्रोलाइजेशन एन्थैल्पी

(iii) वाष्पीकरण एन्थैल्पी।

$ \mathrm{Ba}, \mathrm{Sr}$ और Ca के लिए उपरोक्त कारकों का संयोग एक समान प्रभाव डालता है। इसलिए, उनके इलेक्ट्रोड विभव लगभग स्थिर होते हैं।

Answer

(a)

सोडियम कार्बोनेट $ (Na_2CO_3) $ एक लवण है जो एक मजबूत क्षार $(NaOH)$ और एक कमजोर अम्ल $(H_2CO_3) $ के अभिक्रिया के परिणामस्वरूप बनता है। जब इसे पानी में घोला जाता है, तो यह सोडियम आयन $(Na^+)$ और कार्बोनेट आयन $ ({CO_3}^{2-})$ में विघटित हो जाता है। कार्बोनेट आयन पानी के साथ अभिक्रिया करके बाइकार्बोनेट $ (HCO_3^-) $ और हाइड्रॉक्साइड आयन $ (OH^-) $ बनाता है, जिससे विलयन में हाइड्रॉक्साइड आयन की सांद्रता बढ़ जाती है। इससे विलयन क्षारीय बन जाता है:

$ CO_3^{2-} + H_2O \rightarrow HCO_3^- + OH^- $

(ब)

उनके ऑक्साइड के रासायनिक अपचयन से एल्कली मेटल के उत्पादन की असंभवता है क्योंकि वे स्वयं बहुत मजबूत अपचायक एजेंट होते हैं। वे विस्थापन अभिक्रियाओं द्वारा भी उत्पादित नहीं किए जा सकते हैं (जहां एक तत्व दूसरे तत्व द्वारा विस्थापित हो जाता है)। इसका कारण यह है कि ये तत्व बहुत विद्युत धनात्मक होते हैं। जलीय विलयन के विद्युत अपघटन का उपयोग भी इन तत्वों के निष्कर्षण के लिए असंभव है। इसका कारण यह है कि विमुक्त धातुएं जल के साथ अभिक्रिया करती हैं।

इसलिए, इन कठिनाइयों को दूर करने के लिए, एल्कली मेटल आमतौर पर उनके मिश्रित क्लोराइड के विद्युत अपघटन द्वारा तैयार किए जाते हैं।

(स)

रक्त प्लाज्मा और कोशिकाओं के चारों ओर घिरे अंतर्वर्ती तरल पदार्थ वह क्षेत्र हैं जहां सोडियम आयन मुख्य रूप से पाए जाते हैं। पोटेशियम आयन कोशिका तरल में स्थित होते हैं। सोडियम आयन तंतु संकेतों के प्रसार में, कोशिका झिल्ली के माध्यम से पानी के प्रवाह को नियंत्रित करने में और शर्करा और एमीनो अम्ल को कोशिकाओं में पहुंचाने में शामिल होते हैं। इसलिए, सोडियम पोटेशियम की तुलना में अधिक उपयोगी पाया जाता है।

उत्तर

(a) $Na_2 O_2$ और जल के बीच अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:

$ 2 Na_2 O_2 + 2 H_2 O \longrightarrow 2 NaOH + H_2 O_2 $

(b) $KO_2$ और जल के बीच अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:

$ 2 KO_2 + 2 H_2 O \longrightarrow 2 KOH + H_2 O_2 + O_2 $

(c) $Na_2 O$ और $CO_2$ के बीच अभिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण है:

$ Na_2 O + CO_2 \longrightarrow Na_2 CO_3 $

उत्तर

(i) $Be^{2+}$ एक छोटा धनायन है जिसकी उच्च ध्रुवीकरण शक्ति होती है और $O^{2-}$ एक छोटा ऋणायन है। $Be^{2+}$ और $O^{2-}$ के आकार में साम्य उच्च है।

इसलिए, उनके निर्माण के दौरान उत्सर्जित क्रिस्टल ऊर्जा भी बहुत उच्च होती है। जब $BeO$ पानी में घुलता है, तो उसके आयनों की हाइड्रोलिज़ेशन ऊर्जा उच्च क्रिस्टल ऊर्जा को पराभुषित नहीं कर सकती। इसलिए, $BeO$ पानी में अघुलनशील होता है। दूसरी ओर, $SO_4^{2-}$ आयन एक बड़ा ऋणायन है।

इसलिए, $Be^{2+}$ आसानी से $SO_4^{3-}$ आयन को ध्रुवीकृत कर सकता है, जिसके कारण $BeSO_4$ अनामूल्य होता है। इसलिए, $BeSO_4$ की क्रिस्टल ऊर्जा बहुत उच्च नहीं होती है और इसलिए यह पानी में घुलनशील होता है।

(ii) $BaO$ पानी में घुलनशील है, लेकिन $BaSO_4$ नहीं। $Ba^{2+}$ एक बड़ा धनायन है और $O^{2-}$ एक छोटा ऋणायन है। $Ba^{2+}$ और $O^{2-}$ के आकार में साम्य निम्न है। इस कारण, $BaO$ अनामूल्य होता है। इसके निर्माण के दौरान उत्सर्जित क्रिस्टल ऊर्जा भी बहुत बड़ी नहीं होती है। इसे आयनों की हाइड्रोलिज़ेशन ऊर्जा आसानी से पराभुषित कर सकती है। इसलिए, $BaO$ पानी में घुलनशील होता है।

$BaSO_4$ में, $Ba^{2+}$ और $SO_4^{2-}$ दोनों बड़े आकार के होते हैं। उत्सर्जित क्रिस्टल ऊर्जा उच्च होती है। इसलिए, यह पानी में घुलनशील नहीं होता है।

(iii) $LiI$ एथेनॉल में $KI$ की तुलना में अधिक घुलनशील होता है। छोटे आकार के कारण, लिथियम आयन की ध्रुवीकरण शक्ति पोटेशियम आयन की तुलना में अधिक होती है। यह आयोडाइड आयन के इलेक्ट्रॉन बादल को बहुत अधिक ध्रुवीकृत करता है जो पोटेशियम आयन की तुलना में अधिक होता है। इसके कारण, $LiI$ में $KI$ की तुलना में अधिक सहसंयोजक गुण होते हैं। इसलिए, $LiI$ एथेनॉल में अधिक घुलनशील होता है।

उत्तर: (d) $ \mathrm{Cs}$

क्षार वर्ग में नीचे जाने पर परमाणु आकार बढ़ता जाता है। इस कारण, उनके परमाणुओं के क्रिस्टल लैटिस में बंधन ऊर्जा कम हो जाती है। अतः, आवर्त सारणी में एक समूह में नीचे जाने पर धातु बंधन की शक्ति कम हो जाती है। इसके कारण गलनांक कम हो जाता है। दिए गए धातुओं में, $Cs$ सबसे बड़ा है और इसका न्यूनतम गलनांक होता है।

Answer:(a) $ \mathrm{Li}$

एक आयन के आकार छोटा होने पर इसका जलयोजन अधिक होता है। दिए गए क्षार धातुओं में, $Li$ सबसे छोटा होता है। इसके अलावा, इसका आवेश घनत्व और ध्रुवीकरण शक्ति सबसे अधिक होती है। इसलिए, यह अन्य क्षार धातुओं की तुलना में जल अणुओं को अधिक तीव्रता से आकर्षित करता है। इस कारण, यह $LiCl .2 H_2 O$ जैसे जलयोजित लवण बनाता है। अन्य क्षार धातुएँ $Li$ से बड़ी होती हैं और उनका आवेश घनत्व कम होता है। इसलिए, वे आमतौर पर जलयोजित लवण बनाते नहीं हैं।

Answer:(d) $ \mathrm{BaCO_3}$

तापीय स्थायित्व उस आयन के आकार के बढ़ने के साथ बढ़ता है जो कार्बोनेट में उपस्थित होता है। दिए गए क्षारीय भूमि धातुओं के आयनिक आकार के बढ़ते क्रम के अनुसार है

$Mg < Ca < Sr < Ba$

इसलिए, दिए गए क्षारीय भूमि धातु कार्बोनेट के तापीय स्थायित्व के बढ़ते क्रम के अनुसार है $MgCO_3 < CaCO_3 < SrCO_3 < BaCO_3$