उत्तर

(i) $ \mathrm{B}$ से $ \mathrm{Tl}$ तक

बोरॉन (B), एल्यूमिनियम (Al), गैलियम (Ga), इंडियम (In) और थैलियम (Tl) आवर्त सारणी के समूह 13 में स्थित हैं।

बोरॉन (B): आमतौर पर +3 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है।

एल्यूमिनियम (Al): इसके अतिरिक्त +3 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है।

गैलियम (Ga): इसके +1 और +3 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है।

इंडियम (In): गैलियम के समान, इसके +1 और +3 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है।

थैलियम (Tl): इसके आमतौर पर +1 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है।

बोरॉन से थैलियम तक आवर्त सारणी में नीचे जाते हुए, +3 ऑक्सीकरण अवस्था कम स्थायी बनती जाती है, जबकि +1 ऑक्सीकरण अवस्था अधिक स्थायी बनती जाती है।

इस प्रवृत्ति को अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण समझा जा सकता है, जहां बाहरी संयोजक कोश में उपस्थित दो s-इलेक्ट्रॉन आवर्त सारणी में नीचे जाते हुए बंधन में भाग लेने के अधिक असंभव हो जाते हैं। इस कारण, निम्न ऑक्सीकरण अवस्था (+1) की स्थायिता बढ़ती जाती है।

(ii) $ \mathrm{C}$ से $ \mathrm{Pb}$ तक

समूह पहचान करें: कार्बन (C), सिलिकॉन (Si), जर्मेनियम (Ge), सीसा (Sn) और पीतल (Pb) आवर्त सारणी के समूह 14 में स्थित हैं।

कार्बन (C): आमतौर पर +4 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है।

सिलिकॉन (Si): इसके अतिरिक्त +4 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है।

जर्मेनियम (Ge): इसके +2 और +4 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है।

सीसा (Sn): जर्मेनियम के समान, इसके +2 और +4 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है।

पीतल (Pb): इसके आमतौर पर +2 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है।

कार्बन से पीतल तक आवर्त सारणी में नीचे जाते हुए, +4 ऑक्सीकरण अवस्था कम स्थायी बनती जाती है, जबकि +2 ऑक्सीकरण अवस्था अधिक स्थायी बनती जाती है।

इस प्रवृत्ति को अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण समझा जा सकता है, जहां बाहरी संयोजक कोश में उपस्थित दो s-इलेक्ट्रॉन आवर्त सारणी में नीचे जाते हुए बंधन में भाग लेने के अधिक असंभव हो जाते हैं। इस कारण, निम्न ऑक्सीकरण अवस्था (+2) की स्थायिता बढ़ती जाती है।

दोनों समूहों में, आवर्त सारणी में नीचे जाते हुए, निम्न ऑक्सीकरण अवस्था की स्थायिता बढ़ती जाती है, जो ऑक्सीकरण अवस्थाओं में प्रेक्षित पैटर्न के कारण अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण होता है।

Answer

बोरॉन और थैलियम आवर्त सारणी के समूह 13 में स्थित हैं। इस समूह में, नीचे जाने पर +1 ऑक्सीकरण अवस्था अधिक स्थायी हो जाती है। $BCl_3$ $TlCl_3$ की तुलना में अधिक स्थायी है क्योंकि $B$ की +3 ऑक्सीकरण अवस्था $Tl$ की +3 ऑक्सीकरण अवस्था की तुलना में अधिक स्थायी है। $Tl$ में +3 अवस्था अत्यधिक ऑक्सीकारक होती है और यह अधिक स्थायी +1 अवस्था में वापस आ जाती है।

Answer

बोरॉन की विद्युत विन्यास $n s^{2} n p^{1}$ होती है। इसमें इसके बाह्य कोश में तीन इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसलिए, यह केवल तीन सहसंयोजक बंध बना सकता है। इसका अर्थ है कि बोरॉन के चारों ओर केवल छ: इलेक्ट्रॉन होते हैं और इसका अष्टक पूर्ण नहीं होता। जब बोरॉन तीन फ्लुओरीन परमाणुओं के साथ संयोजित होता है, तो इसका अष्टक पूर्ण रूप से नहीं होता। इसलिए, बोरॉन ट्राइफ्लूओराइड इलेक्ट्रॉन अभाव वाला रहता है और एक लुईस अम्ल के रूप में व्यवहार करता है।

Answer

लुईस अम्ल के रूप में, $BCl_3$ तेजी से जलअपघटन करता है। बोरिक अम्ल इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप बनता है।

$BCl_3+3 H_2 O \longrightarrow 3 HCl+B(OH)_3$

$CCl_4$ पूर्ण रूप से जलअपघटन के प्रति प्रतिरोध करता है। कार्बन के कोई भी रिक्त ऑर्बिटल नहीं होता। इसलिए, यह पानी से इलेक्ट्रॉन ग्रहण नहीं कर सकता और एक मध्यवर्ती के रूप में बनाने में असमर्थ होता है। जब $CCl_4$ और पानी के मिश्रण किया जाता है, तो वे अलग-अलग तल बनाते हैं।

$CCl_4+H_2 O \longrightarrow$ कोई प्रतिक्रिया नहीं

Answer

बोरिक अम्ल पानी में आयनित नहीं होता और इसलिए यह एक प्रोटिक अम्ल नहीं है। यह एक लुईस अम्ल है क्योंकि यह हाइड्रॉक्साइड आयनों से इलेक्ट्रॉन ग्रहण करता है।

$ \mathrm{B}(\mathrm{OH})_3(\mathrm{aq})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightarrow\left[\mathrm{~B}\left(\mathrm{OH}_4\right)\right]^{-}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq}) $

इसलिए, बोरिक अम्ल एक प्रोटिक अम्ल नहीं होता।

उत्तर

अधिक बोरिक अम्ल $(H_3 BO_3)$ को $370 K$ या उससे अधिक तापमान पर गरम करने पर, इसका रूप मेटाबोरिक अम्ल $(HBO_2)$ में बदल जाता है।

इसके आगे गरम करने पर, यह बोरिक ऑक्साइड $B_2 O_3$ देता है।

$ H_3 BO_3 \xrightarrow[370 K]{\Delta} \underset { \text {Metaboric acid }}{HBO_2} \xrightarrow[\text{ red hot }]{\Delta} \underset { \text {Boric oxide }}{B_2 O_3} $

उत्तर

$BF_3$

बोरॉन के छोटे आकार और उच्च विद्युत ऋणात्मकता के कारण, बोरॉन एकल अणुक आयनिक यौगिक बनाने के लिए प्रवृत्ति रखता है। इन यौगिकों की त्रिकोणीय तलीय ज्यामिति होती है। यह त्रिकोणीय आकृति बोरॉन के तीन $s p^{2}$ हाइब्रिड ऑर्बिटल के तीन हैलोजन परमाणुओं के $s$ ऑर्बिटल के संकरण के कारण बनती है। $BF_3$ में बोरॉन $s p^{2}$ हाइब्रिड होता है।

$BH_4{ }^{-}$

बोरॉन-हाइड्राइड आयन $(BH_4)$ बोरॉन के $s p^{3}$ हाइब्रिड ऑर्बिटल के कारण बनता है। इसलिए, इसकी संरचना चतुष्कोणीय होती है।

उत्तर

एक पदार्थ को अम्लीय और क्षारीय गुणों दोनों दिखाने वाला कहा जाता है। एल्यूमिनियम अम्ल और क्षार दोनों में घुल जाता है, जिससे इसका अम्लीय-क्षारीय व्यवहार दिखाई देता है।

(i) $2 Al {(s)}+6 HCl {(aq)} \longrightarrow 2 Al {(aq)}^{3+}+6 Cl {(aq)}^{-}+3 H {2(g)}$

(ii) $2 Al {(s)}+2 NaOH {(aq)}+6 H_2 O {(l)} \longrightarrow 2 Na^{+}[Al(OH)4] {(aq)}^{-}+3 H _2{(g)}$

उत्तर

एक इलेक्ट्रॉन अभाव वाले यौगिक में, इलेक्ट्रॉन के अष्टक पूर्ण नहीं होता, अर्थात केंद्रीय धातु अणु के अष्टक पूर्ण नहीं होता। इसलिए, इसे अष्टक पूर्ण करने के लिए इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता होती है।

(i) $BCl_3$

$BCl_3$ एक उपयुक्त उदाहरण है इलेक्ट्रॉन अभाव वाले यौगिक के। $B$ के 3 बाह्य इलेक्ट्रॉन होते हैं। तीन क्लोरीन से सहसंयोजक बंध बनाने के बाद, इसके आसपास इलेक्ट्रॉन की संख्या 6 बढ़ जाती है। हालांकि, अष्टक पूर्ण करने के लिए इसके दो इलेक्ट्रॉन कम होते हैं।

(ii) $SiCl_4$

सिलिकॉन की इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $n s^{2} n p^{2}$ होता है। इसका अर्थ है कि इसमें चार बाह्य इलेक्ट्रॉन होते हैं। चार क्लोरीन परमाणुओं के साथ चार सहसंयोजक बंध बनाने के बाद, इसके इलेक्ट्रॉन की संख्या आठ हो जाती है। इसलिए, $SiCl_4$ एक इलेक ट्रॉन अभाव वाला यौगिक नहीं है।

उत्तर

$CO_3^{2-}$ की रेजोनेंस संरचना निम्नलिखित है

$HCO_3^{-}$ की रेजोनेंस संरचना निम्नलिखित है

बाइकार्बोनेट आयन के केवल दो रेजोनेंस संरचनाएं होती हैं।

उत्तर

कार्बन के हाइब्रिडीकरण की स्थिति निम्नलिखित है:

(a) $CO_3^{2-}$

$CO_3^{2-}$ में $C$ के $s p^{2}$ हाइब्रिडीकरण होता है और तीन ऑक्सीजन परमाणुओं से बंधे होते हैं।

(b) डायमंड

डायमंड में प्रत्येक कार्बन $s p^{3}$ हाइब्रिडीकरण होता है और चार अन्य कार्बन परमाणुओं से बंधे होते हैं।

(c) ग्राफाइट

ग्राफाइट में प्रत्येक कार्बन परमाणु $sp^2 $ हाइब्रिडाइज़्ड होते हैं और तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से बंधे होते हैं

उत्तर

उत्तर

(a)

पीबी आवर्त सारणी के समूह 14 में स्थित होता है। इस समूह के द्वारा दिखाए गए दो ऑक्सीकरण अवस्थाएँ +2 और +4 होती हैं। समूह में नीचे जाने पर +2 ऑक्सीकरण अवस्था अधिक स्थायी बनती है और +4 ऑक्सीकरण अवस्था कम स्थायी बनती है। यह अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण होता है। अतः, पीबीक्ल₄, पीबीक्ल₂ की तुलना में कम स्थायी होता है। हालाँकि, पीबीक्ल₂ के संतृप्त विलयन में क्लोरीन गैस के बुबलिंग के कारण पीबीक्ल₄ का निर्माण होता है।

$ PbCl_2 (s) + Cl_2 (g) \rightarrow PbCl_4 (l) $

(b) समूह IV में नीचे जाने पर उच्च ऑक्सीकरण अवस्था अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण अस्थिर बनती है। $Pb(IV)$ बहुत अस्थिर होता है और गर्म करने पर यह $Pb(II)$ में रूपांतरित हो जाता है।

$ PbCl_4(l) \xrightarrow{\Delta} PbCl _2(s) + Cl _2(g) $

(स) सीसा $PbI_4$ के रूप नहीं ले सकता। $Pb(+4)$ प्रकृति में ऑक्सीकारक होता है और $ I^- $ प्रकृति में अपचायक होता है। $Pb(IV)$ और आयोडाइड आयन के संयोजन के अस्थायी होने के कारण आयोडाइड आयन बहुत अपचायक प्रकृति के होते हैं।

$Pb(IV)$ $I^{-}$ को $I^{2}$ में ऑक्सीकृत करता है और अपने आप को $Pb(II)$ में अपचयित कर लेता है।

$ PbI_4 \longrightarrow PbI_2+I_2 $

उत्तर

$B F_3$ अणु में $B-F$ बंधन में $p \pi-p \pi$ प्रतिगामी बंधन के कारण आंशिक द्विबंध उपस्थित होता है, जो अणु के इलेक्ट्रॉन अभाव को दूर कर देता है।

इस कारण $B-F$ बंधन की लंबाई 130 pm तक कम हो जाती है। जब $B F_3$ $B F_4$ में बदल जाता है, तो हाइब्रिडीकरण $s p^2$ से $s p^3$ में बदल जाता है।

द्विबंध गुण के अंतर के कारण एकल बंधन बन जाता है और $B-F$ बंधन की लंबाई 143 pm बन जाती है।

उत्तर

$B$ और $Cl$ के विद्युत ऋणात्मकता में अंतर के कारण $B-Cl$ बंधन प्रकृति में ध्रुवी होता है। हालांकि, $BCl_3$ अणु अध्रुवी होता है। इसका कारण यह है कि $BCl_3$ त्रिकोणीय समतलीय आकृति के होता है। यह एक सममिति अणु है। इसलिए, $B-Cl$ बंधन के अनुपाती द्विध्रुवी आघूर्ण एक दूसरे को विपरीत दिशा में विस्थापित कर देते हैं, जिसके कारण द्विध्रुवी आघूर्ण शून्य हो जाता है।

Answer

अनुपलब्ध HF एक सहसंयोजक यौगिक है और अंतरामोलेक्यूली H बंधन बनाता है। यह फ्लुओराइड आयन नहीं देता और इसमें $ \mathrm{AlF}_3$ को घोल नहीं सकता। KF एक आयनिक यौगिक है और फ्लुओराइड आयन रखता है। यह $ \mathrm{AlF}_3$ के साथ संयोजन करता है और घुलनशील संकर बनाता है।

$ \mathrm{AlF}_3+3 \mathrm{NaF} \rightarrow \mathrm{Na}_3\left[\mathrm{AlF}_6\right] $

B का छोटा आकार और उच्च विद्युत ऋणात्मकता होती है। यह Al की तुलना में अधिक ज्यादा संकर बनाने की प्रवृत्ति रखता है। इसलिए, जब $ \mathrm{BF}_3$ उपरोक्त विलयन में जोड़ा जाता है, तो $ \mathrm{AlF}_3$ अवक्षेपित हो जाता है।

$ \mathrm{Na}_3\left[\mathrm{AlF}_6\right]+3 \mathrm{BF}_3 \rightarrow 3 \mathrm{NaBF}_4+\mathrm{AlF}_3 $

Answer

कार्बन मोनोऑक्साइड एक रंगहीन, गंधहीन गैस है जो कार्बन युक्त ईंधन के अपूर्ण ज्वलन से उत्पन्न होती है। हीमोग्लोबिन लाल रक्त कोशिकाओं में एक प्रोटीन है जो फेफड़ों से शरीर के बाकी हिस्सों तक ऑक्सीजन के परिवहन के लिए जिम्मेदार है।

जब कार्बन मोनोऑक्साइड रक्त धारा में प्रवेश करती है, तो यह हीमोग्लोबिन के साथ बंधकर कार्बॉक्सीहीमोग्लोबिन नामक एक संकर बनाती है। कार्बन मोनोऑक्साइड हीमोग्लोबिन के लिए ऑक्सीजन की तुलना में बहुत अधिक आकर्षण रखती है। इसका अर्थ है कि CO ऑक्सीजन की तुलना में हीमोग्लोबिन के साथ अधिक प्राथमिकता देती है।

जब CO हीमोग्लोबिन के साथ बंधती है, तो ऑक्सीजन हीमोग्लोबिन के साथ बंधन को रोक देती है। इससे शरीर के ऊतकों और अंगों तक ऑक्सीजन के परिवहन में कमी आ जाती है।

शरीर में ऑक्सीजन की कमी के कारण विषाक्तता के लक्षण, जैसे सिरदर्द, घुमों और बेचैनी हो सकते हैं, और गंभीर मामलों में जान खो भी सकते हैं।

इसलिए, कार्बन मोनोऑक्साइड के विषैले होने के कारण यह हीमोग्लोबिन के साथ कार्बॉक्सीहीमोग्लोबिन बनाती है, जो शरीर में ऑक्सीजन के परिवहन को रोकता है।

उत्तर

कार्बन डाइऑक्साइड हमारे जीवन के लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण गैस है। हालांकि, वायुमंडल में $CO_2$ के अत्यधिक मात्रा एक गंभीर खतरा पैदा करती है। ईंधन के दहन, चॉक में विघटन और वृक्षों की संख्या में कमी के कारण कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर में वृद्धि हो रही है। कार्बन डाइऑक्साइड के गुण है कि यह सूर्य की किरणों द्वारा प्रदान किए गए ताप को बंद कर लेती है। अधिक कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर, अधिक ताप को बंद कर लेने के लिए उत्प्रेरक होता है। इसके परिणामस्वरूप वायुमंडलीय तापमान में वृद्धि होती है, जिसके कारण वैश्विक तापमान वृद्धि होती है।

उत्तर

डाइबोरेन

$B_2 H_6$ एक इलेक्ट्रॉन अभाव वाला यौगिक है। $B_2 H_6$ में केवल 12 इलेक्ट्रॉन होते हैं - 6 इलेक्ट्रॉन $6 H$ परमाणुओं से और 3 इलेक्ट्रॉन प्रत्येक $2 B$ परमाणु से। इसलिए, जब $3 H$ परमाणुओं के साथ संयोजन होता है, तो कोई भी बोरॉन परमाणु के पास कोई इलेक्ट्रॉन बचे नहीं होते। X-किरण विवर्जन अध्ययन ने डाइबोरेन की संरचना को इस प्रकार दिखाया है:

2 बोरॉन और 4 सिरेल बर्तन हाइड्रोजन परमाणु $(H_t)$ एक तल में होते हैं, जबकि अन्य दो स्थानांतरित हाइड्रोजन परमाणु $(H_b)$ बोरॉन परमाणुओं के तल के लंबवत तल में होते हैं। फिर, दोनों स्थानांतरित हाइड्रोजन परमाणुओं में से, एक $H$ परमाणु तल के ऊपर और दूसरा तल के नीचे होता है। सिरेल बर्तन बंधन नियमित द्वि-केंद्र द्वि-इलेक्ट्रॉन $(2 c-2 e)$ बंधन होते हैं, जबकि दोनों स्थानांतरित ( $B-H-B)$ बंधन त्रिकेंद्र द्वि-इलेक्ट्रॉन $(3 c-2 e)$ बंधन होते हैं।

बोरिक एसिड

बोरिक एसिड की एक परत वाली संरचना होती है। प्रत्येक समतल $BO_3$ इकाई एक दूसरे के साथ $H$ परमाणुओं के माध्यम से जुड़ी होती है। $H$ परमाणु $BO_3$ इकाई के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं, जबकि एक अन्य $BO_3$ इकाई के साथ हाइड्रोजन बंध बनता है। दिए गए चित्र में, छटके रेखाएं हाइड्रोजन बंध को दर्शाती हैं।

उत्तर

(a) जब बोरेक्स को तीव्र ताप पर गरम किया जाता है, तो यह जल के अणु खो देता है और एक सफेद भारी द्रव्यमान में फूल जाता है, जो आगे गरम करने पर एक स्पष्ट शीतल ठोस के रूप में पिघल जाता है जिसे बोरेक्स ग्लास कहा जाता है और बोरेक्स बीड कहा जाता है।

$\begin{aligned} & \mathrm{Na}_2 \mathrm{~B}_4 \mathrm{O}_7 \cdot 1 \mathrm{OH}_2 \mathrm{O} \xrightarrow{\text { heat }} \mathrm{Na}_2 \mathrm{~B}_4 \mathrm{O}_7+10 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \ & \mathrm{Na}_2 \mathrm{~B}_4 \mathrm{O}_7 \xrightarrow{\text { heat }} \underset{\text { (सोडियम मेटा बोरेट) }}{2 \mathrm{NaBO}_2}+\mathrm{B}_2 \mathrm{O}_3\end{aligned}$

(b) जब बोरिक अम्ल पानी में मिलाया जाता है, तो यह - OH आयन से इलेक्ट्रॉन ग्रहण करता है। बोरिक अम्ल ठंडे पानी में कम विलेय होता है लेकिन गरम पानी में अधिक विलेय होता है।

$ \mathrm{B}(\mathrm{OH})_3+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightarrow\left[\mathrm{B}(\mathrm{OH})_4\right]^{-}+\mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}$

(c) Al तनु NaOH के साथ अभिक्रिया करके सोडियम टेट्राहाइड्रोक्सोएलुमिनेट(III) बनाता है। प्रक्रिया में हाइड्रोजन गैस उत्सर्जित होती है।

$2 \mathrm{Al}+2 \mathrm{NaOH}+6 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightarrow \underset{\text { सोडियम टेट्राहाइड्रोक्सोएलुमिनेट(III) }}{2 \mathrm{Na}^{+}\left[\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_4\right]^{-}}+3 \mathrm{H}_2$

(d) $ \mathrm{BF}_3$ (एक लीविस अम्ल) $ \mathrm{NH}_3$ (एक लीविस क्षार) के साथ अभिक्रिया करके एक अभिकर्मक बनाता है। इसके परिणामस्वरूप $ \mathrm{BF_3}$ में B के आसपास पूर्ण अष्टक बन जाता है।

$ \mathrm{F}_3 \mathrm{~B}+: \mathrm{NH}_3 \rightarrow \mathrm{~F}_3 \mathrm{~B} \leftarrow: \mathrm{NH}_3$

उत्तर

(a) जब सिलिकॉन मेथिल क्लोराइड के साथ कॉपर (उत्प्रेरक) की उपस्थिति में और लगभग $570 K$ के तापमान पर अभिक्रिया करता है, तो मेथिल-स्थानांतरित क्लोरोसिलेन नामक एक वर्ग के ऑर्गैनोसिलिकन पॉलीमर बनते हैं।

$CH_3-Cl+Si \ \ \ \ \underset{Cu}{\xrightarrow {\Delta}} \ \ \ \ (CH_3)SiCl+(CH_3) SiCl_2 +CH_3 Sicl_3 + (CH_3)_4Si$

(b) जब सिलिकॉन डाइऑक्साइड $(SiO_2)$ हाइड्रोजन फ्लुओराइड $(HF)$ के साथ गरम किया जाता है, तो इसमें सिलिकॉन टेट्राफ्लुओराइड $(SiF_4)$ बनता है। आमतौर पर, Si-O बंध एक मजबूत बंध होती है और इसके द्वारा हैलोजन और अधिकांश अम्लों के हमले के विरुद्ध विरोध करती है, भले ही उच्च तापमान पर भी। हालांकि, इसे HF द्वारा हमला किया जा सकता है।

$SiO_2+4 HF \longrightarrow SiF_4+2 H_2 O$

इस अभिक्रिया में बने गए $SiF_4$ के अगले चरण में $HF$ के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोफ्लुओरोसिलिकिक अम्ल बन सकते हैं।

$SiF_4+2 HF \longrightarrow H_2 SiF_6$

(c) जब $CO$ $ZnO$ के साथ अभिक्रिया करता है, तो यह $ZnO$ को $Zn$ में घटाता है। $CO$ एक घटान एजेंट के रूप में कार्य करता है।

$ ZnO +CO \xrightarrow{\Delta} Zn +CO $

(d) जब जलयुक्त एल्यूमिना सोडियम हाइड्रॉक्साइड में मिलाया जाता है, तो पहले वाला बाद में बने जाने वाले सोडियम मेटा-एल्यूमिनेट के कारण घुल जाता है।

$ Al_2 O_3 \cdot 2 H_2 O+2 NaOH \longrightarrow 2 NaAlO_2+3 H_2 O $

उत्तर

(i) केंद्रित $HNO_3$ को एल्यूमिनियम बरतन में संग्रहित और परिवहन किया जा सकता है क्योंकि यह एल्यूमिनियम के साथ अभिक्रिया करता है और एल्यूमिनियम के सतह पर एक पतली संरक्षक ऑक्साइड परत बनाता है। इस ऑक्साइड परत एल्यूमिनियम को अक्रिय बना देती है।

(ii) सोडियम हाइड्रॉक्साइड और एल्यूमिनियम एक दूसरे से अभिक्रिया करके सोडियम टेट्राहाइड्रोक्सोएल्यूमिनेट(III) और हाइड्रोजन गैस बनाते हैं। उत्पन्न हाइड्रोजन गैस के दबाव का उपयोग अवरुद्ध नालिकों को खोलने में किया जाता है।

$ 2 Al+2 NaOH+6 H_2 O \longrightarrow 2 Na^{+}[Al(OH)_4]^{-}+3 H_2 $

(iii) ग्राफाइट की संरचना एक परतों की होती है और ग्राफाइट की विभिन्न परतें एक दूसरे से कमजोर वैन डर वाल्स बलों द्वारा बंधी रहती हैं। इन परतों के एक दूसरे पर फिसलने के कारण ग्राफाइट नरम और फिसलने वाला होता है। इसलिए, ग्राफाइट को लिप्स के रूप में उपयोग किया जाता है।

(iv) डायमंड में कार्बन $s p^{3}$ हाइब्रिडाइज़्ड होता है। प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य कार्बन परमाणुओं के साथ तीव्र सहसंयोजक बंधनों के माध्यम से जुड़े होते हैं। इन सहसंयोजक बंधन तंत्र के पूरे सतह पर उपलब्ध होते हैं, जिसके कारण इसकी एक बहुत तीव्र 3-डी संरचना होती है। इस विस्तारित सहसंयोजक बंधन को तोड़ना बहुत कठिन होता है और इस कारण डायमंड ज्ञात तत्वों में सबसे कठिन वस्तु होती है। इसलिए, इसे एब्रासिव और कटाव के उपकरणों के रूप में उपयोग किया जाता है।

(v) एल्यूमिनियम की टेंसिल स्ट्रेंथ बहुत अधिक होती है और इसका वजन बहुत हल्का होता है। इसे विभिन्न धातुओं जैसे $Cu, Mn, Mg, Si$, और $Zn$ के साथ एलॉय किया जा सकता है। यह बहुत नरम और खिंचने वाला होता है। इसलिए, इसका उपयोग विमानों के शरीर के निर्माण में किया जाता है।

(vi) पानी में उपस्थित ऑक्सीजन एल्यूमिनियम से अभिक्रिया करके एल्यूमिनियम ऑक्साइड की एक पतली परत बनाती है। यह परत एल्यूमिनियम के आगे के अभिक्रिया से रोकती है। हालांकि, जब पानी को लंबे समय तक एल्यूमिनियम बरतन में रखा जाता है, तो कुछ मात्रा में एल्यूमिनियम ऑक्साइड पानी में घुल जाता है। एल्यूमिनियम आयन शारीरिक रूप से नुकसानदायक होते हैं, इसलिए रात भर एल्यूमिनियम बरतन में पानी को रखना नहीं चाहिए।

(vii) चांदी, तांबा और एल्यूमिनियम विद्युत के सर्वोत्तम चालक होते हैं। चांदी एक महँगी धातु है और चांदी के तार बहुत महँगे होते हैं। तांबा भी बहुत महँगा होता है और इसका भार भी अधिक होता है। एल्यूमिनियम एक बहुत खिंचने वाली धातु होती है। इसलिए, इसका उपयोग विद्युत चालन के लिए तारों के निर्माण में किया जाता है।

उत्तर

कार्बन (ग्रुप 14 के पहला तत्व) के आयनीकरण एंथैल्पी बहुत उच्च होती है (1086 kJ/mol)। इसके छोटे आकार के कारण इसे अपेक्षित होता है। हालांकि, ग्रुप में नीचे जाने पर सिलिकॉन तक आयनीकरण एंथैल्पी में तीव्र गिरावट देखी जाती है (786 kJ)। इसके कारण तत्वों के आकार में बढ़ोतरी होती है जो ग्रुप में नीचे जाने पर देखी जाती है।

उत्तर

गैलियम (Ga) के परमाणु त्रिज्या एल्यूमीनियम (Al) के तुलना में कम है क्योंकि गैलियम में 3d इलेक्ट्रॉन के बुरे छाया प्रभाव के कारण ये इलेक्ट्रॉन नाभिक के धनावेश को अच्छी तरह से ब्लॉक नहीं करते हैं, जिसके कारण बाहरी इलेक्ट्रॉन पर बल अधिक होता है और परमाणु त्रिज्या एल्यूमीनियम के तुलना में छोटा होता है; आमतौर पर गैलियम में जोड़े गए d-इलेक्ट्रॉन एल्यूमीनियम के इलेक्ट्रॉन की तुलना में नाभिक को अच्छी तरह से छाया नहीं करते हैं, जिसके कारण बाहरी इलेक्ट्रॉन पर अधिक प्रभावी नाभिकीय आवेश होता है।

उत्तर

अलॉट्रोपी एक तत्व के एक से अधिक रूप में उपस्थित होने की घटना होती है, जिनके रासायनिक गुण समान होते हैं लेकिन भौतिक गुण अलग होते हैं। एक तत्व के विभिन्न रूपों को अलॉट्रोप कहते हैं।

डायमंड:

डायमंड की सख्त 3-D संरचना के कारण यह एक बहुत ही कठिन पदार्थ होता है। वास्तव में, डायमंड प्राकृतिक रूप से उपलब्ध वस्तुओं में से एक कठिनतम वस्तु है। यह एक अपघटक और कटाव उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है।

ग्राफाइट:

इसमें $s p^{2}$ हाइब्रिडाइज़्ड कार्बन होता है, जो परतों के रूप में व्यवस्थित होता है। ये परतें दुर्बल वैन डर वॉल्स बलों द्वारा बांधे रहते हैं। इन परतों के एक दूसरे पर फिसलने के कारण ग्राफाइट नरम और चिकना होता है। इसलिए, इसे एक लिप्सिक के रूप में उपयोग किया जाता है।

उत्तर

(a)

उदासीन ऑक्साइड है $CO$।

अम्लीय ऑक्साइड हैं $ \mathrm{B}_2 \mathrm{O}_3, \mathrm{SiO}_2$ और $ \mathrm{CO}_2$।

क्षारीय ऑक्साइड है $ \mathrm{Tl}_2 \mathrm{O}_3$।

अम्ल-क्षार द्विगुणी ऑक्साइड हैं $ \mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3$ और $ \mathrm{PbO}_2$।

(b)

रासायनिक समीकरण हैं :

$B_2 O_3=$ अम्लीय

अम्लीय होने के कारण, यह क्षारों के साथ अभिक्रिया करके लवण बनाता है। यह $NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके सोडियम मेटाबोरेट बनाता है।

$B_2 O_3+2 NaOH \longrightarrow 2 NaBO_2+H_2 O$

$SiO_2=$ अम्लीय

अम्लीय होने के कारण, यह क्षारों के साथ अभिक्रिया करके लवण बनाता है। यह $NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके सोडियम सिलिकेट बनाता है।

$SiO_2+2 NaOH \longrightarrow 2 Na_2 SiO_3+H_2 O$

$CO_2=$ अम्लीय

अम्लीय होने के कारण, यह क्षारों के साथ अभिक्रिया करके लवण बनाता है। यह $NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके सोडियम कार्बोनेट बनाता है।

$CO_2+2 NaOH \longrightarrow Na_2 CO_3+H_2 O$

$Al_2 O_3=$ अम्ल-क्षार द्विगुणी

अम्ल-क्षार द्विगुणी पदार्थ अम्ल और क्षार दोनों के साथ अभिक्रिया करते हैं। $Al_2 O_3$ दोनों $NaOH$ और $H_2 SO_4$ के साथ अभिक्रिया करता है।

$Al_2 O_3+2 NaOH \longrightarrow NaAlO_2$

$Al_2 O_3+3 H_2 SO_4 \longrightarrow Al_2(SO_4)_3+3 H_2 O$

$PbO_2=$ अम्ल-क्षार द्विगुणी

अम्ल-क्षार द्विगुणी पदार्थ अम्ल और क्षार दोनों के साथ अभिक्रिया करते हैं। $PbO_2$ दोनों $NaOH$ और $H_2 SO_4$ के साथ अभिक्रिया करता है।

$PbO_2+2 NaOH \longrightarrow Na_2 PbO_3+H_2 O$

$2 PbO_2+2 H_2 SO_4 \longrightarrow 2 PbSO_4+2 H_2 O+O_2$

$Tl_2 O_3=$ क्षारीय

क्षारीय होने के कारण, यह अम्लों के साथ अभिक्रिया करके लवण बनाता है। यह $HCl$ के साथ अभिक्रिया करके थैलियम क्लोराइड बनाता है।

$Tl_2 O_3+6 HCl \longrightarrow 2 TlCl_3+3 H_2 O$

उत्तर

थैलियम एक समूह 13 के तत्व है जिसके सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था +1 और +3 है। अप्रतिस्थापन प्रभाव के कारण थैलियम में +1 ऑक्सीकरण अवस्था +3 ऑक्सीकरण अवस्था की तुलना में अधिक स्थायी होती है। एल्यूमीनियम एल्यूमीनियम के +3 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है और क्षार धातुएं +1 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाती हैं। इसलिए, थैलियम एल्यूमीनियम और क्षार धातुओं दोनों के समान है।

$ \mathrm{Al}, \mathrm{Tl} $ ऐसे यौगिक बनाते हैं जैसे $ \mathrm{TlCl}_3 $ और $ \mathrm{Tl}_2 \mathrm{O}_3 $ और क्षार धातुओं के समान, Tl $ \mathrm{TlCl} $ और $ \mathrm{Tl}_2 \mathrm{O} $ जैसे यौगिक बनाता है।

उत्तर

दिया गया धातु $X$ सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ एक सफेद अवक्षेप देता है और अवक्षेप अतिरिक्त सोडियम हाइड्रॉक्साइड में घुल जाता है। इसलिए, $X$ एल्यूमीनियम होना चाहिए।

प्राप्त अवक्षेप (यौगिक A) एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड है। जब अतिरिक्त क्षार जोड़ा जाता है, तो यौगिक B जो सोडियम टेट्राहाइड्रॉक्सोएल्यूमिनेट (III) है बनता है।

$ \underset{\text{ एल्यूमीनियम }(X)} { 2 \mathrm Al} + \underset{ \text{ सोडियम हाइड्रॉक्साइड }} { \mathrm 3 NaOH} \longrightarrow \underset{{ सफेद अवक्षेप (A) }} {Al(OH)_3} \downarrow+3 Na^{+} $

$\underset{(A)}{Al(OH)_3}+NaOH \longrightarrow \quad \underset{(\text{घुलनशील संकर B})} {Na^{+}[Al(OH)_4]^{-} }$

अब, जब तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड में डाला जाता है, तो एल्यूमीनियम क्लोराइड (यौगिक C) प्राप्त होता है।

$ \underset{(A)}{Al(OH)_3}+3 HCl \longrightarrow \underset{(C)} {AlCl_3}+3 H_2 O $

इसके अलावा, जब यौगिक $A$ को तीव्र ताप पर गरम किया जाता है, तो यौगिक $D$ प्राप्त होता है। यह यौगिक धातु $X$ के निष्कर्षण के लिए उपयोग किया जाता है। एल्यूमीनियम धातु एल्यूमिना से निष्कर्षित किया जाता है। इसलिए, यौगिक $D$ एल्यूमिना होना चाहिए।

$ \underset{(A)}{2 Al(OH)_3} \xrightarrow{\Delta} \underset{(D)} {Al_2 O_3}+3 H_2 O $

उत्तर

(a) अक्रिय युग्म प्रभाव

एक समूह में नीचे जाने पर, s-ब्लॉक इलेक्ट्रॉन के रासायनिक बंधन में भाग लेने की प्रवृत्ति कम हो जाती है। इस प्रभाव को अक्रिय युग्म प्रभाव कहा जाता है। ग्रुप 13 तत्वों के मामले में, इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $n s^{2} n p^{1}$ होता है और उनका समूह वैद्युत अपचायक अपचायक अवस्था +3 होती है। हालांकि, समूह में नीचे जाने पर, +1 ऑक्सीकरण अवस्था अधिक स्थायी हो जाती है। यह घटना $n s^{2}$ इलेक्ट्रॉनों के द्वारा $d$- और $f$-इलेक्ट्रॉनों द्वारा बुरी तरह से छाया देने के कारण होती है। छाया देने के कारण, $n s^{2}$ इलेक्ट्रॉन नाभिक द्वारा घुमावदार रूप से बंधे रहते हैं और इसलिए रासायनिक बंधन में भाग नहीं ले सकते।

(b) अलॉट्रोपी

एक तत्व के एक से अधिक रूपों में उपस्थिति को अलॉट्रोपी कहा जाता है, जिनके रासायनिक गुण समान होते हैं लेकिन भौतिक गुण अलग-अलग होते हैं। एक तत्व के विभिन्न रूपों को अलॉट्रोप कहा जाता है। उदाहरण के लिए, कार्बन तीन अलॉट्रोपिक रूपों में उपस्थित होता है: डायमंड, ग्रेफाइट और फुलरेन।

(c) केटेनेशन

कुछ तत्वों (जैसे कार्बन) के परमाणु अपने बीच मजबूत सहसंयोजक बंधों के माध्यम से लंबे श्रृंखला या शाखा बना सकते हैं। इस गुण को केटेनेशन कहा जाता है। यह कार्बन में सबसे अधिक लोकप्रिय है और $Si$ और $S$ में भी बहुत महत्वपूर्ण है।

उत्तर

(i) लवण $(X)$ के जलीय घोल को लिटमस के लिए क्षारीय होने के कारण, यह एक शक्तिशाली क्षार और कम शक्ति वाले अम्ल के लवण होना चाहिए।

(ii) चूंकि नमक $(X)$ के तीव्र गर्मी पर एक शीशीय पदार्थ $(Y)$ में फूल जाता है, इसलिए $(X)$ निश्चित रूप से बोरेक्स होगा और $(Y)$ नैत्रियम मेटाबोरेट और बोरिक अन्हाइड्राइड के मिश्रण होगा।

(iii) जब तनु $ \mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4$ एक गर्म घोल में X, अर्थात बोरेक्स में मिलाया जाता है, तो एक अम्ल (Z) के सफेद क्रिस्टल अलग हो जाते हैं, इसलिए $(Z)$ निश्चित रूप से अधिक अम्ल होगा। प्रश्न में शामिल रासायनिक प्रतिक्रियाओं के समीकरण निम्नलिखित हैं :

(i)

$\underset{\text { बोरेक्स (X) }}{\mathrm{Na}_2 \mathrm{~B}_4 \mathrm{O}_7 .10 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}} \xrightarrow{\text { पानी }} \underset{\text { (गहरा क्षारक) }}{2 \mathrm{NaOH}}+\underset{\text { (कमजोर अम्ल) }}{\mathrm{H}_2 \mathrm{~B}_4 \mathrm{O}_7+8 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}}$

(ii)

$\begin{aligned} & \underset{(X)} {\mathrm{Na}_2 \mathrm{~B}_4 \mathrm{O}_7 \cdot 10 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} }\xrightarrow{\text { गर्मी }} \mathrm{Na}_2 \mathrm{~B}_4 \mathrm{O}_7+10 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}, \mathrm{Na}_2 \mathrm{~B}_4 \mathrm{O}_7& \xrightarrow{\text { गर्मी }}{ } \underbrace{2 \mathrm{NaBO}_2+\mathrm{B}_2 \mathrm{O}3}{\text {शीशीय पदार्थ }}\end{aligned}$

(iii)

$\begin{aligned} & \mathrm{Na}_2 \mathrm{~B}_4 \mathrm{O}_7 \cdot 10 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4 \rightarrow \underset{\text { बोरिक अम्ल (Z) }}{4 \mathrm{H}_3 \mathrm{BO}_3} +\mathrm{Na}_2 \mathrm{SO}_4+5 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}\end{aligned}$

Answer

(i)

$ \underset{\text{(बोरोन ट्राइफ्लुओराइड)}}{2 BF_3}+\underset{\text{(लिथियम हाइड्राइड)}} {6 LiH} \longrightarrow \underset{\text{(डाइबोरेन)}} {B_2 H_6}+\underset{\text{(लिथियम फ्लुओराइड)}}{6 LiF} `

$

(ii) $ \underset{\text{(द्विबोरेन)}}{B_2 H_6}+\underset{\text{(जल)}}{6 H_2 O} \longrightarrow \underset{\text{(समान बोरिक अम्ल)}}{2 H_3 BO_3}+ \underset{\text{(हाइड्रोजन)}}{6 H_2}$

(iii) $\underset{\text{(द्विबोरेन )}}{B_2 H_6}+\underset{\text{(सोडियम हाइड्राइड)}}{2 NaH} \xrightarrow{\text{ ईथर }} \underset{\text{(सोडियम बोरोहाइड्राइड)}} {2 NaBH_4}$

(iv)

$ H_3BO_3 \xrightarrow {\Delta} HBD_2 + H_2O $

$2HBO_2 \xrightarrow {\Delta} B_2O_3 +H_2O$

(v) $ Al+2 NaOH+2 H_2 O \longrightarrow 2NaAlO_3+3 H_2 \uparrow$

(vi) $3 B_2 H_6+6 NH_3 \longrightarrow 3[BH_2(NH_3)_2]^{+}[BH_4]^{-} \xrightarrow{\Delta} \underset{(बोराजीन)} {2 B_3 N_3 H_6}+12 H_2 \uparrow$

Answer

कार्बन डाइऑक्साइड की प्रयोगशाला तैयारी:

कैल्शियम कार्बोनेट तनु HCl के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है।

$ \mathrm{CaCO}_3+2 \mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{CaCl}_2+\mathrm{CO}_2+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} $

कार्बन डाइऑक्साइड की औद्योगिक तैयारी:

चूना पत्थर को गरम करके कार्बन डाइऑक्साइड बनाया जाता है।

$ \mathrm{CaCO}_3 \xrightarrow{\text { गरम }} \mathrm{CaO}+\mathrm{CO}_2 $

कार्बन मोनोऑक्साइड की प्रयोगशाला तैयारी:

फॉर्मिक अम्ल को 373 K पर तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ विघटित करके कार्बन मोनोऑक्साइड बनाया जाता है।

$ \mathrm{HCOOH} \xrightarrow[\text { तनु } \mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4]{373 \mathrm{~K}} \mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{CO} \uparrow $

CO की औद्योगिक तैयारी:

हीट कोक के ऊपर भाप प्रवाहित करके कार्बन मोनोऑक्साइड बनाया जाता है।

$ \mathrm{C}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \xrightarrow{473-1273 \mathrm{~K}} \underset{\text { जल गैस }}{\mathrm{CO}+\mathrm{H}_2} $

Answer:(c) क्षारीय

बोरेक के जलीय घोल $ \mathrm{Na}_2 \mathrm{~B}_4 \mathrm{O}_7$ की प्रकृति क्षारीय होती है क्योंकि इसके जल अपघटन से $ \mathrm{H}_3 \mathrm{BO}_3$ (एक कमजोर अम्ल) और NaOH (एक मजबूत क्षार) बनते हैं।

$ \mathrm{Na}_2 \mathrm{~B}_4 \mathrm{O}_7+7 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightarrow 2 \mathrm{NaOH}+4 \mathrm{H}_3 \mathrm{BO}_3 $

Answer:(b) हाइड्रोजन बंधों की उपस्थिति

बोरिक अम्ल पॉलीमर होता है क्योंकि हाइड्रोजन बंधों की उपस्थिति होती है। दिए गए चित्र में, बिंदु रेखाएँ हाइड्रोजन बंधों को प्रदर्शित करती हैं।

Answer:(c) $sp^3 $

डाइबोरेन, $B_2H_6$ में प्रत्येक बोरॉन के दो इलेक्ट्रॉन होते हैं, तीन केंद्रित बंध होते हैं। प्रत्येक बोरॉन परमाणु (B) चार हाइड्रोजन परमाणुओं से जुड़ा होता है। इससे टेट्राहेड्रल ज्यामिति बनती है। इसलिए प्रत्येक बोरॉन परमाणु $sp^3$ हाइब्रिडाइज़ किया गया होता है।

इसलिए डाइबोरेन में बोरॉन $sp^3$ हाइब्रिडाइज़ होता है।

Answer:(b) ग्राफाइट

ग्राफाइट कार्बन के तापीय रासायनिक रूप से स्थायी रूप है।

Answer:(b) +2 और +4 ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाते हैं

समूह 14 के तत्वों में 4 संयोजक इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसलिए, समूह की ऑक्सीकरण अवस्था +4 होती है। हालांकि, अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण, निम्न ऑक्सीकरण अवस्था धीरे-धीरे स्थायी बनती जाती है और उच्च ऑक्सीकरण अवस्था कम स्थायी बनती जाती है। इसलिए, इस समूह में +4 और +2 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाई देती है।