उत्तर

हाइड्रोजन आवर्त सारणी का पहला तत्व है। इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $[1 s^{1}]$ है। इसके $1 s$ कोश में केवल एक इलेक्ट्रॉन होने के कारण, हाइड्रोजन दोनों अल्कली धातुओं और हैलोजनों की तरह व्यवहार करता है।

अल्कली धातुओं के समान व्यवहार:

(i) अल्कली धातुओं की तरह, हाइड्रोजन के बहिः कोश में एक बहिः इलेक्ट्रॉन होता है।

$H: 1 s^{1}$

$Li:[He] 2 s^{1}$

$ Na : [Ne]3s^1 $

इसलिए, यह एक इलेक्ट्रॉन खोकर एक धनावेशी आयन बन सकता है।

(ii) अल्कली धातुओं की तरह, हाइड्रोजन विद्युत ऋणात्मक तत्वों के साथ ऑक्साइड, हैलाइड और सल्फाइड बनाता है।

हैलोजनों के समान व्यवहार:

(i) हाइड्रोजन और हैलोजन दोनों के अष्टक पूरा करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता होती है।

$H: 1 s^{1}$

$F: 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{5}$

$Cl: 1 s^{2} 2 s^{2} 2 p^{6} 3 s^{2} 3 p^{5}$

इसलिए, हाइड्रोजन एक इलेक्ट्रॉन लेकर एक ऋणावेशी आयन बन सकता है।

(ii) हैलोजन की तरह, यह एक द्विपरमाणुक अणु बनाता है और कई सहसंयोजक यौगिक बनाता है।

हाइड्रोजन अल्कली धातुओं और हैलोजनों दोनों के समान व्यवहार दिखाता है, लेकिन कुछ आधारों पर उनसे भिन्न है। अल्कली धातुओं के विपरीत, हाइड्रोजन के पास धात्विक गुण नहीं होते हैं। दूसरी ओर, इसका आयनन एन्थैल्पी उच्च होता है। इसके अतिरिक्त, यह हैलोजनों की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील होता है।

इन कारणों से, हाइड्रोजन को अल्कली धातुओं (समूह I) या हैलोजनों (समूह VII) के साथ रखा नहीं जा सकता। इसके अतिरिक्त, यह भी स्थापित किया गया है कि $H^{+}$ आयन स्वतंत्र रूप से नहीं मौजूद रह सकते क्योंकि वे बहुत छोटे होते हैं। $H^{+}$ आयन हमेशा अन्य परमाणुओं या अणुओं के साथ संबद्ध होते हैं। इसलिए, हाइड्रोजन को आवर्त सारणी में अलग रखा जाना उचित है।

Answer

हाइड्रोजन के समस्थानिक हैं:

1. प्रोटियम, ${ }^{1}_1 H$,
2. ड्यूटेरियम, ${ }^{2}_1 H$ या $D$, और
3. ट्रिटियम, $ _1^{3} H$ या $T$

प्रोटियम, ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के द्रव्यमान अनुपात 1:2:3 होता है।

उत्तर

हाइड्रोजन परमाणु के आयनन एंथैल्पी बहुत उच्च होती है $(1312 kJ mol^{-1})$। इसलिए, इसके अकेले इलेक्ट्रॉन को हटाना बहुत कठिन होता है। इस कारण, इसके मोनोएटोमिक रूप में विद्यमान रहने की प्रवृत्ति बहुत कम होती है। बजाय इसके, हाइड्रोजन एक अन्य हाइड्रोजन परमाणु के साथ सहसंयोजक बंध बनाता है और डाइएटोमिक $(H_2)$ अणु के रूप में विद्यमान रहता है।

उत्तर

डाइहाइड्रोजन कार्बन गैसीकरण विधि द्वारा उत्पादित होता है जैसे:

$ \underset{(coal)}{C_{(s)}}+H_2 O _{(g)} \xrightarrow{1270 K} CO _{(g)}+H _{2(g)} $

कार्बन गैसीकरण से प्राप्त डाइहाइड्रोजन के उत्पादन को बढ़ाया जा सकता है जब कार्बन मोनोऑक्साइड (अभिक्रिया के दौरान उत्पन्न) को उपस्थिति में लेड च्रोमेट के उपचारक के साथ भाप के साथ अभिक्रिया कराई जाती है।

$ CO_{(g)}+H_2 O _{(g)} \xrightarrow[\text{ Catalyst }]{673 K} CO _{2(g)}+H _{2(g)} $

इस अभिक्रिया को जल-गैस विस्थापन अभिक्रिया कहा जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड को सोडियम आर्सेनाइट के घोल के साथ बर्बाद कर दिया जाता है।

उत्तर

डाइहाइड्रोजन अम्लीय या क्षारीय पानी के विद्युत विभाजन द्वारा तैयार किया जाता है जिसमें प्लेटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। सामान्यतः, 15-20% अम्ल $(H_2 SO_4)$ या एक तत्व $(NaOH)$ का उपयोग किया जाता है।

पानी का अपचयन ऋणात्मक इलेक्ट्रोड पर होता है जैसे:

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

धनात्मक इलेक्ट्रोड पर, $ OH^- $ आयनों का ऑक्सीकरण होता है जैसे:

$ 2 OH^{-} \longrightarrow H_2 O+\frac{1}{2} O_2+2 e^{-} $

$\therefore$ संतुलित अभिक्रिया को निम्नलिखित रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है:

$ H_2 O _{(l)} \longrightarrow H _{2(g)}+\frac{1}{2} O _{2(g)} `

$

प्रायोगिक जल के विद्युत condutivity बहुत कम होता है क्योंकि इसमें आयन नहीं होते। इसलिए, शुद्ध जल के विद्युत अपघटन भी बहुत कम दर पर होता है। यदि एक विद्युत अपघट्य जैसे अम्ल या क्षारक को प्रक्रिया में मिलाया जाता है, तो विद्युत अपघटन की दर बढ़ जाती है। विद्युत अपघट्य के योग के कारण प्रक्रिया में आयन उपलब्ध हो जाते हैं जो विद्युत के सं conduction और विद्युत अपघटन के लिए आवश्यक होते हैं।

Answer

(i)

$H _{2}(g)+Mn O {(s)} \xrightarrow{\Delta} Mn {(s)}+H_2 O {(l)}$

(ii)

$CO {(g)}+2 H _{2}(g) \xrightarrow[\text{ catalyst }]{\Delta} CH_3 OH {(l)}$

(iii)

$ C_3 H _{8}(g)+3 H_2 O {(g)} \xrightarrow[\text{ catalyst }]{\Delta} 3 CO {(g)}+7 H _{2} (g) $

(iv)

$Zn {(s)}+2 NaOH {(aq)} \xrightarrow{\text{ heat }} \underset{\text{(Sodium zincate)}}{Na_2 ZnO _{2}(aq)}+H _{2}(g)$

Answer

$H-H$ बंध के आयनीकरण एंथैल्पी बहुत उच्च होती है $(1312 kJ mol^{-1})$। यह इंगित करता है कि हाइड्रोजन $H^{+}$ आयन बनाने के लिए कम अभिलक्षण रखता है। इसके आयनीकरण एंथैल्पी मान के तुलनात्मक रूप से हैलोजन के समान है। इसलिए, यह डाइएटोमिक अणु $(H_2)$, तत्वों के साथ हाइड्राइड बनाता है और बहुत सारे सहसंयोजक बंध बनाता है।

क्योंकि आयनीकरण एंथैल्पी बहुत उच्च है, हाइड्रोजन धातुओं के गुणों (प्रकाश, चालकता आदि) के समान धातुई गुण नहीं रखता है।

उत्तर

अणु में हाइड्रोजन के यौगिकों को उनके लेविस संरचना में उपस्थित कुल इलेक्ट्रॉन और बंधों की संख्या के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है:

(a) इलेक्ट्रॉन-अभाव यौगिक

(b) इलेक ट्रॉन-सटीक यौगिक

(c) इलेक्ट्रॉन-अधिक यौगिक

(a) इलेक्ट्रॉन-अभाव यौगिक बहुत कम इलेक्ट्रॉन रखते हैं, जो उनकी सामान्य लेविस संरचना को प्रस्तुत करने के लिए आवश्यक होते हैं, उदाहरण के लिए डाइबोरेन $(B_2 H_6)$।

$B_2 H_6$ में कुल छह बंध होते हैं, जिनमें से केवल चार बंध सामान्य दो केंद्र-दो इलेक्ट्रॉन बंध होते हैं। शेष दो बंध तीन केंद्र-दो इलेक्ट्रॉन बंध होते हैं, अर्थात दो इलेक्ट्रॉन तीन परमाणुओं के बीच साझा किए जाते हैं। इसलिए, इसकी सामान्य लेविस संरचना बनाई नहीं जा सकती।

(b) इलेक्ट्रॉन-सटीक यौगिक उन इलेक्ट्रॉनों की पर्याप्त संख्या रखते हैं जो उनकी सामान्य लेविस संरचना को प्रस्तुत करने के लिए आवश्यक होते हैं, उदाहरण के लिए $CH_4$। लेविस संरचना को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

दो परमाणुओं के बीच दो इलेक्ट्रॉन साझा करके चार सामान्य बंध बनते हैं।

(c) इलेक्ट्रॉन-अधिक यौगिक में अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन एकल युग्म के रूप में होते हैं, उदाहरण के लिए $NH_3$।

सभी में तीन सामान्य बंध होते हैं और नाइट्रोजन परमाणु पर एक एकल इलेक्ट्रॉन युग्म होता है।

उत्तर

इलेक्ट्रॉन-कम एकलियन हाइड्राइड वे यौगिक होते हैं जो आम तौर पर सामान्य सहसंयोजक बंध बनाने के लिए पर्याप्त इलेक्ट्रॉन नहीं रखते हैं। इन इलेक्ट्रॉन की कमी के कारण वे इलेक्ट्रॉन-समृद्ध यौगिकों के मुकाबले अलग व्यवहार करते हैं।

एक प्रमुख उदाहरण इलेक्ट्रॉन-कम एकलियन हाइड्राइड के रूप में डाइबोरेन (B₂H₆) है। डाइबोरेन में, बोरॉन केवल तीन बाहरी इलेक्ट्रॉन होते हैं और बंध बनाते हैं जो अष्टक नियम को संतुष्ट नहीं करते हैं।

डाइबोरेन की संरचना अन-समतल होती है और विशिष्ट बंधन के साथ विशिष्ट बंधन दिखाई देती है।

इसमें तीन केंद्र, दो इलेक्ट्रॉन बंध होता है जहां दो बोरॉन परमाणु एक ब्रिजिंग हाइड्रोजन परमाणु के साथ इलेक्ट्रॉन युग्म को साझा करते हैं। इसके परिणामस्वरूप अधिकांश हाइड्राइड के लिए असामान्य संरचना होती है।

इलेक्ट्रॉन-कम हाइड्राइड लीविस अम्ल के रूप में कार्य करते हैं। वे लीविस क्षारकों से इलेक्ट्रॉन युग्म ग्रहण कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, जब डाइबोरेन एक लीविस क्षारक जैसे ट्रिमेथिल अमीन (NMe₃) के साथ अभिक्रिया करता है, तो इलेक्ट्रॉन युग्म ग्रहण कर सकता है, जिससे यह अधिक स्थायी बन जाता है।

$ B_2 H_6+2 NMe_3 \longrightarrow 2 BH_3 \cdot NMe_3 \\ $

इन इलेक्ट्रॉन कम हाइड्राइड के कारण इनकी इलेक्ट्रॉन कमी के कारण ये प्रतिक्रियाशील होते हैं और विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं। वे लीविस क्षारकों के साथ एडक्ट बना सकते हैं और इलेक्ट्रॉन-समृद्ध अणुओं के साथ भी रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं।

इलेक्ट्रॉन-कम हाइड्राइड जब इलेक्ट्रॉन दाताओं के साथ अंतर्क्रिया करते हैं तो अस्थायी रूप से इलेक्ट्रॉन-समृद्ध बन सकते हैं। इस अस्थायी अवस्था के कारण वे स्थायी बन सकते हैं और रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं।

इसलिए, डाइबोरेन जैसे इलेक्ट्रॉन-कम हाइड्राइड विशिष्ट संरचनात्मक विशेषताओं के साथ जैसे तीन केंद्र, दो इलेक्ट्रॉन बंध रखते हैं और रासायनिक प्रतिक्रियाओं में लीविस अम्ल के रूप में कार्य करते हैं। इनकी प्रतिक्रियाशीलता इलेक्ट्रॉन कमी के कारण होती है, जिससे वे इलेक्ट्रॉन-समृद्ध अणुओं के साथ अंतर्क्रिया करके अपनी संरचना को स्थायी बना सकते हैं।

उत्तर

कार्बन हाइड्राइड के प्रकार $C_n H _{2 n+2} $ के लिए, निम्नलिखित हाइड्राइड संभव हैं:

$ \begin{gathered} n=1 \Rightarrow CH_4 \\ n=2 \Rightarrow C_2 H_6 \\ n=3 \Rightarrow C_3 H_8 \\ \end{gathered} $

एक हाइड्राइड के लिए यदि इसके लेविस अम्ल के रूप में कार्य करना हो, अर्थात इलेक्ट्रॉन ग्रहण करना, तो इसके इलेक्ट्रॉन अभावी होना चाहिए। इसके लिए यदि इसके लेविस बेस के रूप में कार्य करना हो, अर्थात इलेक्ट्रॉन देना, तो इसके इलेक्ट्रॉन अधिक होना चाहिए।

$C_2 H_6$ के उदाहरण के रूप में, कुल इलेक्ट्रॉन संख्या 14 है और कुल सहसंयोजक बंध 7 है। अतः, बंध सामान्य $2 e^{-}-2c$ बंध हैं।

अतः, हाइड्राइड $C_2 H_6$ के पर्याप्त इलेक्ट्रॉन होते हैं जिनका आम लेविस संरचना द्वारा प्रस्तुत किया जा सकता है। अतः, यह एक इलेक्ट्रॉन-सटीक हाइड्राइड है, जिसमें सभी परमाणु पूर्ण अष्टक के साथ होते हैं। अतः, यह इलेक्ट्रॉन देने या ग्रहण करने के लिए लेविस अम्ल या लेविस बेस के रूप में कार्य नहीं कर सकता।

उत्तर

अनुपातिक नहीं हाइड्राइड, जिन्हें अंतरानुवाक्य हाइड्राइड या धातु हाइड्राइड के रूप में भी जाना जाता है, एक धातु और हाइड्रोजन के बीच बने यौगिक हैं, जहाँ धातु और हाइड्रोजन के अनुपात के निश्चित अनुपात के बजाय अचर अनुपात नहीं होता। इसका अर्थ है कि संगठन बदल सकता है और हाइड्राइड नियत संगठन के नियम के बगैर अस्तित्व में हो सकते हैं।

अनुपातिक नहीं हाइड्राइड के निर्माण:

इन हाइड्राइड आमतौर पर संक्रमण धातुओं, लैंटेनाइड और एक्टिनाइड द्वारा बनते हैं। इन मामलों में, हाइड्रोजन परमाणु धातु जाली संरचना में अंतरानुवाक्य स्थलों पर बैठे होते हैं। इन हाइड्राइड के सामान्य सूत्र को $M_x H_x$ के रूप में दर्शाया जा सकता है, जहाँ $M$ धातु है और $x$ एक भिन्न या दशमलव हो सकता है, जो धातु और हाइड्रोजन के अनुपात के चर अनुपात को दर्शाता है।

अस्थिर अनुपाती हाइड्राइड के उदाहरण:

उदाहरण के लिए, लैंथेनियम हाइड्राइड (LaH) के संघटन $ \mathrm{LaH}{2 \cdot 87} $ हो सकता है, और टिटेनियम हाइड्राइड (TiH) के बीच $ \mathrm{TiH}{1.5}$ और $ \mathrm{Ti3H}_{1.8}$ के बीच भिन्नता हो सकती है। धातु और हाइड्रोजन के अनुपात में इस भिन्नता के कारण अस्थिर अनुपाती हाइड्राइड की पहचान होती है।

एल्कली धातुएं, जैसे लिथियम, सोडियम और पोटेशियम, अस्थिर अनुपाती हाइड्राइड नहीं बनाती हैं। बजाय इसके, वे मुख्य रूप से आयनिक हाइड्राइड बनाती हैं। इसका कारण यह है कि एल्कली धातुएं कम विद्युत ऋणात्मकता रखती हैं, जिसके कारण वे हाइड्रोजन के साथ आयनिक बंधन बनाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक निश्चित अनुपाती अनुपात बनता है।

एल्कली धातुएं अस्थिर अनुपाती हाइड्राइड नहीं बनाती हैं क्योंकि वे आमतौर पर आयनिक हाइड्राइड बनाती हैं, जो एक निश्चित अनुपाती अनुपात रखती हैं। आयनिक हाइड्राइड में एक धातु धनायन और एक हाइड्राइड ऋणायन $\left(\mathrm{H}^{-}\right)$ होता है, जिसके कारण एक स्थायी आयनिक जालक संरचना बनती है, जो अस्थिर अनुपाती हाइड्राइड में देखे जाने वाले भिन्न अनुपात के विपरीत होती है।

इसलिए, अस्थिर अनुपाती हाइड्राइड धातुएं, लैंथेनाइड और एक्टिनाइड द्वारा बनाए जाते हैं, जहां हाइड्रोजन धातु जालक में अंतरिक्ष स्थलों पर बसता है। एल्कली धातुएं इस प्रकार के हाइड्राइड नहीं बनाती हैं; बजाय इसके, उनके कम विद्युत ऋणात्मकता के कारण वे निश्चित अनुपाती आयनिक हाइड्राइड बनाती हैं।

उत्तर

धातु हाइड्राइड हाइड्रोजन अपर्याप्त होते हैं, अर्थात वे नियत अनुपाती संघटन के नियम को नहीं रखते हैं। यह स्थापित कर दिया गया है कि $Ni, Pd, Ce$ और $Ac$ के हाइड्राइड में हाइड्रोजन धातु जालक में अंतरिक्ष स्थलों पर बसता है, जिसके कारण इन धातुओं पर अतिरिक्त हाइड्रोजन के अवशोषण की संभावना होती है। जैसे कि Pd, Pt आदि धातुएं बहुत अधिक मात्रा में हाइड्रोजन के अवशोषण की क्षमता रखती हैं। इसलिए, वे हाइड्रोजन के संग्रहण के लिए उपयोग किए जाते हैं और ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं।

उत्तर

परमाणु हाइड्रोजन परमाणुओं के वियोजन के माध्यम से बनाए जाते हैं, जिसके लिए विद्युत चार उपयोग किया जाता है। इसके माध्यम से एक बहुत बड़ी मात्रा में ऊर्जा ( $435.88 kJ mol^{-1}$ ) छोड़ी जाती है। इस ऊर्जा का उपयोग $4000 K$ के तापमान के उत्पादन में किया जा सकता है, जो धातुओं के जोड़ने और काटने के लिए आदर्श होता है। इसलिए, परमाणु हाइड्रोजन या ऑक्सी-हाइड्रोजन तंबू का उपयोग इन उद्देश्यों के लिए किया जाता है। इस कारण, परमाणु हाइड्रोजन को जोड़ने के लिए जो कार्य करना होता है उस सतह पर पुनः संयोजन कर दिया जाता है ताकि अभीष्ट तापमान उत्पन्न किया जा सके।

उत्तर

हाइड्रोजन बंधन तब होता है जब हाइड्रोजन एक उच्च विद्युत ऋणात्मक परमाणु (जैसे $ \mathrm{F}, \mathrm{O}$, या N) के साथ बंधा होता है और दूसरे विद्युत ऋणात्मक परमाणु के आकर्षण के अधीन होता है। हाइड्रोजन बंधन की शक्ति बंधन के ध्रुवता पर निर्भर करती है।

संबंधित परमाणुओं की विद्युत ऋणात्मकता निम्नलिखित है:

फ्लूओरीन (F) - 4.0

ऑक्सीजन (O) - 3.5

नाइट्रोजन (N) - 3.0

क्योंकि फ्लूओरीन सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक होता है, इसलिए इसके हाइड्रोजन के साथ बंधन सबसे अधिक ध्रुवीय होता है।

HF (हाइड्रोजन फ्लूओराइड):

H और F के बीच बंधन उच्च विद्युत ऋणात्मकता के कारण बहुत ध्रुवीय होता है। इसके परिणामस्वरूप H पर एक बड़ा आंशिक धनात्मक आवेश और F पर एक बड़ा आंशिक ऋणात्मक आवेश उत्पन्न होता है, जिसके कारण मजबूत हाइड्रोजन बंधन बनता है।

$ \mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ (जल):

जल में एक ऑक्सीजन परमाणु के दो हाइड्रोजन परमाणु बंधे होते हैं। O-H बंध भी ध्रुवीय होता है, लेकिन O की विद्युत ऋणात्मकता F की तुलना में कम होने के कारण, इसके हाइड्रोजन बंधन की शक्ति HF की तुलना में कम होती है।

$ \mathrm{NH}_3$ (एमोनिया):

एमोनिया में एक नाइट्रोजन परमाणु तीन हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ बंधे होते हैं। यद्यपि N विद्युत ऋणात्मक होता है, लेकिन इसकी विद्युत ऋणात्मकता F की तुलना में कम होती है, जिसके कारण इसके हाइड्रोजन बंधन HF और $ \mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ की तुलना में कम शक्ति वाले होते हैं।

$ \mathrm{NH_3}, \mathrm{H_2} \mathrm{O}$ और HF में से HF में हाइड्रोजन बंधन की शक्ति सबसे अधिक होती है क्योंकि फ्लूओरीन की उच्च विद्युत ऋणात्मकता के कारण H-F बंध बहुत ध्रुवीय होता है।

हालांकि, HF (हाइड्रोजन फ्लुओराइड) के कारण उच्च ध्रुवता के कारण हाइड्रोजन बंधन के उच्चतम मात्रा होती है।

उत्तर

लवणीय हाइड्राइड जैसे $ \mathrm{NaH}, \mathrm{CaH}_2$ जल के साथ तीव्र रूप से अभिक्रिया करते हैं और धातु हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन गैस बनाते हैं।

$ \begin{aligned} & \mathrm{NaH}(\mathrm{~s})+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l}) \rightarrow \mathrm{NaOH}(\mathrm{aq})+\mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \\ & \mathrm{CaH}_2(\mathrm{~s})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l}) \rightarrow \mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2(\mathrm{aq})+2 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) \end{aligned} $

इन अभिक्रियाओं के दौरान बहुत अधिक ऊर्जा उत्सर्जित होती है ताकि हाइड्रोजन आग लग जाता है। $ \mathrm{CO}_2$ इस आग को बर्बाद नहीं कर सकता क्योंकि गर्म धातु हाइड्राइड द्वारा इसका अपसार होता है।

$ \mathrm{NaH}+\mathrm{CO}_2 \rightarrow \mathrm{HCOONa} $

इस आग को बर्बाद करने के लिए, रेत (एक बहुत स्थायी ठोस) का उपयोग किया जा सकता है।

उत्तर

(i) आयनिक यौगिक विद्युत का चालन करते हैं जबकि सहसंयोजक यौगिक नहीं।

$ \mathrm{BeH}_2$ एक सहसंयोजक हाइड्राइड है और विद्युत का चालन नहीं करता है। $ \mathrm{CaH}_2$ एक आयनिक हाइड्राइड है और गलित अवस्था में विद्युत का चालन करता है। $ \mathrm{TiH}_2$ धातुई प्रकृति का है और कमरे के तापमान पर विद्युत का चालन करता है।

अतः, विद्युत चालकता का बढ़ता क्रम है:

$ \mathrm{BeH}_2<\mathrm{CaH}_2<\mathrm{TiH}_2$.

(ii) बंध के आयनिक गुण के बीच दो परमाणुओं के विद्युत ऋणात्मकता के अंतर पर निर्भर करता है। जब विद्युत ऋणात्मकता का अंतर अधिक होता है, तो आयनिक गुण कम होता है।

अल्कली धातुओं के समूह में नीचे जाने पर, विद्युत ऋणात्मकता Li से Cs तक कम होती जाती है।

अतः, आयनिक गुण के क्रम में वृद्धि है:

$ \mathrm{LiH}<\mathrm{NaH}<\mathrm{CsH}$.

(iii) बंध वियोजन ऊर्जा बंध बल पर निर्भर करती है। बंध बल अणु में उपस्थित आकर्षण और प्रतिकर्षण बल पर निर्भर करता है। $ \mathrm{D}_2$ के उच्च नाभिकीय द्रव्यमान के कारण, D-D में नाभिक और बंध युग्म के बीच आकर्षण D-D में H-H की तुलना में अधिक होता है। इसके परिणामस्वरूप बंध बल अधिक होता है और बंध वियोजन एंथैल्पी अधिक होती है। अतः, D-D की बंध वियोजन एंथैल्पी H-H की बंध वियोजन एंथैल्पी से अधिक होती है।

F-F की बंध वियोजन एंथैल्पी न्यूनतम होती है क्योंकि F के बंध युग्म और अकेले युग्म के बीच प्रतिकर्षण बहुत अधिक होता है।

अतः, बंध वियोजन एंथैल्पी का बढ़ता क्रम है:

$ \mathrm{F}-\mathrm{F}<\mathrm{H}-\mathrm{H}<\mathrm{D}-\mathrm{D}$.

(iv) NaH एक आयनिक हाइड्राइड है और अपने इलेक्ट्रॉन को आसानी से दान कर सकता है। यह सबसे अधिक अपचायक है। $ \mathrm{MgH}_2$ और $ \mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ सहसंयोजक हाइड्राइड हैं। $ \mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ की अपचायक शक्ति $ \mathrm{MgH}_2$ से कम होती है क्योंकि इसकी बंध वियोजन एंथैल्पी अधिक होती है।

अतः, अपचायक गुण का बढ़ता क्रम है:

$ \mathrm{H}_2 \mathrm{O}<\mathrm{MgH}_2<\mathrm{NaH}$.

उत्तर

जल में, O के $s p^3$-हाइड्राइड़ीकृत होते हैं। जब अकेले युग्म-अकेले युग्म प्रतिकर्षण बंध युग्म-बंध युग्म प्रतिकर्षण की तुलना में अधिक होता है, तो HOH बंध कोण $109.5^{\circ}$ से $104.5^{\circ}$ तक घट जाता है।

तो, पानी एक झुकी हुई अणु है।

$ \mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2$ की संरचना अन-समतल है।

दो ऑक्सीजन परमाणु एक एकल सहसंयोजक बंध (अर्थात, परॉक्साइड बंध) द्वारा एक दूसरे से जुड़े हुए हैं (अर्थात, परॉक्साइड बंध) और प्रत्येक ऑक्सीजन एक हाइड्रोजन परमाणु के साथ एक एकल सहसंयोजक बंध द्वारा जुड़ा हुआ है। दो $ \mathrm{O}-\mathrm{H}$ बंध अतिरिक्त तलों में हैं। दो तलों के बीच द्वितल कोण गैस अवस्था में $111.5^{\circ}$ है। इसलिए, $ \mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2$ की संरचना एक खुले किताब की तरह है।

उत्तर

दो पानी के अणुओं के बीच अभिक्रिया जिसमें हाइड्रोनियम आयन और हाइड्रॉक्साइड आयन बनते हैं, पानी के स्व-प्रोटोलिज़िस कहलाती है। यह पानी के स्व-आयनीकरण कहलाती है।

$ 2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}+\mathrm{OH}^{-} $

इस अभिक्रिया से पानी के अम्लीय और क्षारीय दोनों प्रकृति के अम्बिपोट्रिक प्रकृति को दर्शाया जाता है। यह एक अम्ल भी हो सकता है और एक क्षार भी हो सकता है। एक पानी के अणु इलेक्ट्रॉन देता है जबकि दूसरा पानी के अणु इलेक्ट्रॉन ग्रहण करता है।

उत्तर

पानी के ऑक्सीकरण और अपचयन के रूप में एक रेडॉक्स अभिक्रिया है जहां पानी ऑक्सीकृत हो जाता है और फ्लूरीन फ्लूओराइड आयन में अपचयित हो जाता है। विभिन्न विशिष्टताओं के ऑक्सीकरण संख्या को निम्नलिखित तस्वीर द्वारा प्रदर्शित किया जा सकता है:

फ्लूरीन शून्य से (-1) ऑक्सीकरण संख्या में अपचयित हो जाता है। ऑक्सीकरण संख्या में कमी फ्लूरीन के अपचयन को दर्शाती है।

पानी (-2) से शून्य ऑक्सीकरण संख्या में ऑक्सीकृत हो जाता है। ऑक्सीकरण संख्या में वृद्धि पानी के ऑक्सीकरण को दर्शाती है।

उत्तर

(i)

लेड सल्फाइड $(\mathrm{PbS})$ हाइड्रोजन पेरॉक्साइड $\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2\right)$ के साथ अभिक्रिया करके लेड सल्फेट $\left(\mathrm{PbSO}_4\right)$ और पानी $\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{O}\right)$ बनाता है।

$ \mathrm{PbS}(s)+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2(a q) \rightarrow \mathrm{PbSO}_4(s)+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l) $

इस अभिक्रिया में लेड और ऑक्सीजन के ऑक्सीकरण अवस्था परिवर्तन होता है, इसलिए यह एक अपचायक-क्षारक अभिक्रिया है।

(ii)

अम्लीय माध्यम में, परमैंगनेट आयन $\left(\mathrm{MnO}_4^{-}\right)$ हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के साथ अभिक्रिया करके मैंगनीज आयन $\left(\mathrm{Mn}^{2+}\right)$, पानी और ऑक्सीजन गैस उत्पन्न करता है।

$ \begin{gathered} \mathrm{2MnO}_4^{-}(a q)+\mathrm{5H}_2 \mathrm{O}_2(a q) \rightarrow 2 \mathrm{Mn}^{2+}(a q)+8 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l)+5 \mathrm{O}_2(g) \end{gathered} $

इस अभिक्रिया में मैंगनीज और ऑक्सीजन के ऑक्सीकरण अवस्था परिवर्तन होता है, इसलिए यह एक अपचायक-क्षारक अभिक्रिया है।

(iii)

कैल्शियम ऑक्साइड $(\mathrm{CaO})$ जल वाष्प के साथ अभिक्रिया करके कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड $\left(\mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2\right)$ बनाता है।

$ \mathrm{CaO}(s)+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}(g) \rightarrow \mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2(s) $

इस अभिक्रिया में एक यौगिक जल के साथ अभिक्रिया करके दूसरा यौगिक बनाता है, इसलिए यह एक जलअपघटन अभिक्रिया है।

(iv)

एलुमिनियम क्लोराइड $\left(\mathrm{AlCl}_3\right)$ जल के साथ अभिक्रिया करके एलुमिनियम ऑक्साइड $\left(\mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3\right)$ और हाइड्रोक्लोरिक अम्ल $(HCl)$ बनाता है।

$ 2 \mathrm{AlCl}_3(g)+3 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l) \rightarrow \mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3(s)+6 \mathrm{HCl}(a q) $

यह एक हाइड्रोलिज़ेशन अभिक्रिया है।

(v)

कैल्शियम नाइट्राइड $\left(\mathrm{Ca}_3 \mathrm{~N}_2\right)$ पानी के साथ अभिक्रिया करके कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड $\left(\mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2\right)$ और अमोनिया $\left(\mathrm{NH}_3\right)$ बनाता है।

$ \mathrm{Ca}_3 \mathrm{~N}_2(s)+6 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(l) \rightarrow 3 \mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2(s)+2 \mathrm{NH}_3(g) $

यह एक हाइड्रोलिज़ेशन अभिक्रिया है।

उत्तर

बर्फ पानी के क्रिस्टलीय रूप है। यह वायुमंडलीय दबाव पर क्रिस्टलीकृत होने पर षष्टक रूप ले लेती है, लेकिन यदि तापमान बहुत कम हो जाए तो यह घन रूप में संघनित हो जाती है।

बर्फ की तीन आयामी संरचना निम्नलिखित चित्र में दर्शाई गई है:

इस संरचना में उच्च ताकत के संगठन और हाइड्रोजन बंधन होते हैं। प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु चार अन्य ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा एक चतुष्फलकीय आकृति में घिरा होता है जिनकी दूरी $276 pm$ होती है। संरचना में विस्तारित छेद भी होते हैं जो उपयुक्त आकार के अंतरित अणुओं को धारण कर सकते हैं।

उत्तर

पानी में कैल्शियम और मैग्नीशियम बाइकार्बोनेट $ \mathrm{Ca}\left(\mathrm{HCO}_3\right)_2$ और $ \mathrm{Mg}\left(\mathrm{HCO}_3\right)_2$ की उपस्थिति अस्थायी कठोरता का कारण होती है।

कैल्शियम और मैग्नीशियम के घुलनशील लवण, अर्थात कैल्शियम और मैग्नीशियम के सल्फेट और क्लोराइड, पानी में स्थायी कठोरता का कारण होते हैं।

उत्तर

कठोर पानी के नरम करने की प्रक्रिया उपयोग किए गए संश्लेषित आयन-विनिमय रेजिन के आधार पर आधारित होती है। इस प्रक्रिया में पानी में उपस्थित आयनों (जैसे $ Na^+ $ , $ Ca^{2+} $ , $ Mg^{2+} $ आदि) और आयनों (जैसे $ Cl^- $ , $ SO_4^{2-} $ , $ HCO_3^- $ आदि) के आयनों $ H^+ $ और $ OH^- $ द्वारा विनिमय किया जाता है।

संश्लेषित रेजिन के दो प्रकार होते हैं:

1. कैटियन आदान-प्रदान रेजिन

2. एनियन आदान-प्रदान रेजिन

कैटियन आदान-प्रदान रेजिन बड़े आगनिक अणु होते हैं जो $-SO_3 H$ समूह के रूप में उपस्थित होते हैं। रेजिन को $NaCl$ के साथ उपचार करके इसे $RNa$ (से $RSO_3 H$ ) में परिवर्तित कर दिया जाता है। इस रेजिन फिर $Na^{+}$ आयनों के साथ $Ca^{2+}$ और $Mg^{2+}$ आयनों के आदान-प्रदान करती है, जिससे पानी मृदु हो जाता है।

$ 2 RNa + M^{2+}(aq) \longrightarrow R_2 M {(s)}+2 Na^{+}{(a q)} $

$H^{+}$ रूप में कैटियन आदान-प्रदान रेजिन भी होती है। रेजिन $H^{+}$ आयनों के लिए $Na^{+}, Ca^{2+}$, और $Mg^{2+}$ आयनों के आदान-प्रदान करती है।

$ 2 RH+M^{2+}{(a q)} \leftarrow MR _{2}(s)+2 H^{+}{(a q)} $

एनियन आदान-प्रदान रेजिन पानी में उपस्थित ऋणायनों जैसे $Cl^{^{-}}, HCO_3^{-}$, और $SO_4^{2-}$ के लिए $OH^{{-}}$ आयनों के आदान-प्रदान करती है।

$ RNH_{2}(s)+H_2O{(l)} \leftrightharpoons RNH_3^{+} \cdot OH^{-}(s) $

$ \hspace{40mm} \downarrow + X_{(a q)}^{-} $

$ \hspace{40mm} RNH_3^{+} \cdot X^{-}{(s)}+OH ^{-}{(aq)}$

पूरे प्रक्रम के दौरान, पानी सबसे पहले कैटियन आदान-प्रदान प्रक्रम के माध्यम से गुजरता है। इस प्रक्रम के बाद प्राप्त पानी मिनरल कैटियन रहित हो जाता है और इसकी प्रकृति अम्लीय होती है।

इस अम्लीय पानी को फिर एनियन आदान-प्रदान प्रक्रम के माध्यम से गुजराया जाता है जहां $OH^{-}$ आयन $H^{+}$ आयनों को उदासीन करते हैं और प्राप्त पानी को विद्युत अपघट्य बना देते हैं।

उत्तर

पानी के अम्फोटेरिक प्रकृति को निम्नलिखित रासायनिक अभिक्रियाओं द्वारा प्रदर्शित किया जाता है।

(1) पानी के एक अम्ल के रूप में:

$ \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l})+\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}(\mathrm{~g}) \rightleftharpoons \mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}(\mathrm{aq})+\mathrm{HS}^{-}(\mathrm{aq}) $

(2) पानी के एक क्षार के रूप में:

$ \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{l})+\mathrm{NH}_3(\mathrm{aq}) \rightleftharpoons \mathrm{OH}^{-}+\mathrm{NH}_4^{+} $

(3) पानी के स्व-आयनीकरण में, पानी एक साथ अम्ल और क्षार के रूप में कार्य करता है।

$ 2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}+\mathrm{OH}^{-} $

उत्तर

हाइड्रोजन पेरॉक्साइड $\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2\right)$ के ऑक्सीकारक तथा अपचायक दोनों के रूप में कार्य कर सकने को सिद्ध करने के लिए हम प्रत्येक स्थिति के लिए विशिष्ट रासायनिक अभिक्रियाओं को लिख सकते हैं।

हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के रूप में ऑक्सीकारक

अभिक्रिया 1:

जब हाइड्रोजन पेरॉक्साइड एसिडिक माध्यम में आयरन (II) आयनों के साथ अभिक्रिया करता है, तो यह $ \mathrm{Fe}^{2{+}}$ को $ \mathrm{Fe}^{3{+}}$ में ऑक्सीकृत करता है।

$ 2 \mathrm{Fe}^{2+}+2 \mathrm{H}^{+}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{Fe}^{3+}+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} $

अभिक्रिया 2:

एक अन्य अभिक्रिया में, हाइड्रोजन पेरॉक्साइड एक मूलक माध्यम में मैंगनीज (II) आयनों को मैंगनीज (IV) आयनों में ऑक्सीकृत करता है।

$ \mathrm{Mn}^{2+}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{MnO}_2+2 \mathrm{OH}^{-} $

अभिक्रिया 3:

हाइड्रोजन पेरॉक्साइड अपने सुल्फाइड (PbS) को लेड सल्फेट $\left(\mathrm{PbSO}_4\right)$ में ऑक्सीकृत कर सकता है।

$ \mathrm{PbS}+4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{PbSO}_4+4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} $

हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के रूप में अपचायक

अभिक्रिया 1:

एसिडिक स्थिति में, हाइड्रोजन पेरॉक्साइड परमैंगनेट आयनों $\left(\mathrm{MnO}_4^{-}\right)$ को मैंगनीज (II) आयनों ( $ \mathrm{Mn}^{2+}$ ) में अपचायित कर सकता है।

$ 2 \mathrm{MnO}_4^{-}+6 \mathrm{H}^{+}+5 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2 \rightarrow 2 \mathrm{Mn}^{2+}+5 \mathrm{O}_2+8 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} $

अभिक्रिया 2:

हाइड्रोजन पेरॉक्साइड आयोडीन $\left(I_2\right)$ को आयोडाइड आयनों $\left(l^{-}\right)$ में अपचायित कर सकता है।

$ \mathrm{I}_2+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2+2 \mathrm{OH}^{-} \rightarrow 2 \mathrm{I}^{-}+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{O}_2 $

अभिक्रिया 3:

अतिरिक्त रूप से, हाइड्रोजन पेरॉक्साइड हाइपोक्लोरस अम्ल (HOCl) को क्लोराइड आयनों $\left(\mathrm{Cl}^{-}\right)$ में अपचायित कर सकता है।

$ \mathrm{HOCl}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{H}_3 \mathrm{O}^{+}+\mathrm{Cl}^{-}+\mathrm{O}_2 $

इन अभिक्रियाओं से स्पष्ट होता है कि हाइड्रोजन पेरॉक्साइड अन्य पदार्थों को ऑक्सीकृत करके ऑक्सीकारक के रूप में कार्य कर सकता है, जबकि अन्य पदार्थों को अपचायित करके अपचायक के रूप में कार्य कर सकता है।

उत्तर

देमिनरलाइज्ड पानी सभी घुलनशील मिनरल लवणों से मुक्त होता है। इसमें कोई भी एनियन या केनियन नहीं होते।

देमिनरलाइज्ड पानी को एक विशेष तरीके से प्राप्त किया जाता है जहां पानी के माध्यम से एक केनियन आदान-प्रदान रेजिन (H⁺ रूप में) और एनियन आदान-प्रदान रेजिन (OH⁻ रूप में) के माध्यम से गुजराता है।

केनियन आदान-प्रदान प्रक्रिया के दौरान, H⁺, Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺ और पानी में उपस्थित अन्य केनियन के लिए आदान-प्रदान करता है।

$ 2 RH {(s)}+M^{2+} {(a q)} \leftrightharpoons MR _{2}(s)+2 H^{+} {(a q)} \ldots \ldots{(1)} $

एनियन आदान-प्रदान प्रक्रिया के दौरान, OH⁻, CO₃²⁻, SO₄²⁻, Cl⁻, HCO₃⁻ आदि एनियन के लिए आदान-प्रदान करता है जो पानी में उपस्थित होते हैं।

$RNH _{2}(s)+H_2 O {(l)} \leftrightharpoons RNH_3^{+} \cdot OH ^{-} {(s)} $

$ RNH_3^{+} OH ^{-}{(s)}+X ^{-} {(a q)} \leftrightharpoons RNH_3^{+} \cdot X ^{-}{(s)}+OH ^{-} {(a q)} \ldots \ldots{(2)}$

अभिक्रिया (2) में विमुक्त OH⁻ आयन, अभिक्रिया (1) में विमुक्त H⁺ आयन को उदासीन करते हैं, जिससे पानी का निर्माण होता है।

$ H^{+}{(a q)} + OH^{-}{(a q)} \longrightarrow H_2 O {(l)} $

उत्तर

पानी जीवन के महत्वपूर्ण हिस्सा होता है। यह मानव, पौधों और जानवरों के जीवन के लिए आवश्यक घुलनशील पोषक तत्वों को धारण करता है। देमिनरलाइज्ड पानी सभी घुलनशील मिनरल से मुक्त होता है। इसलिए, इसे पीने के लिए उपयोगी नहीं माना जाता। इसे उपयोगी बनाने के लिए इसमें विशिष्ट मात्रा में आवश्यक मिनरलों को जोड़ा जाना चाहिए जो विकास के लिए आवश्यक होते हैं।

उत्तर

पानी सभी रूपों के जीवन के लिए आवश्यक होता है। यह मानव शरीर के लगभग 65 प्रतिशत और पौधों के 95 प्रतिशत बनता है। पानी के उच्च विशिष्ट ऊष्मा, ऊष्माक्षमता, सतह तनाव, द्विध्रुव आघूर्ण और विद्युतशीलता आदि के कारण जीवाणु जगत में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

उष्मा के उच्च वाष्पीकरण तथा ऊष्मा क्षमता के कारण पानी के तापमान एवं जीवों के शरीर के तापमान को समायोजित करने में सहायता करता है।

यह पौधों एवं जानवरों के लिए विभिन्न रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए आवश्यक विभिन्न पोषक तत्वों के वाहक के रूप में कार्य करता है।

उत्तर

पानी को अक्सर “सार्वत्रिक विलायक” के रूप में संदर्भित किया जाता है, क्योंकि इसकी विशेष योग्यता विभिन्न पदार्थों को घोलने की क्षमता होती है। इस गुण के प्रमुख कारण इसकी अणु संरचना एवं ध्रुवता है।

पानी के गुण:

उच्च विद्युतशीलता नियतांक: पानी के उच्च विद्युतशीलता नियतांक के कारण आवेशित कणों (आयनों) के बीच विद्युत आकर्षण बल कम हो जाते हैं। इसके कारण आयनिक यौगिक जल में घुलने पर अपने घटक आयनों में विखंडित हो जाते हैं।

ध्रुवीय आघूर्ण: पानी के अणु ध्रुवीय होते हैं, जिसका अर्थ है कि इनके एक सिरे पर धनावेश (हाइड्रोजन) एवं दूसरे सिरे पर ऋणावेश (ऑक्सीजन) होता है। इस ध्रुवता के कारण पानी विभिन्न विलायक अणुओं के साथ प्रभावपूर्वक अंतराल बना सकता है।

(i) आयनिक यौगिकों के घुलना:

आयनिक यौगिक जल में घुलने के लिए आयन-ध्रुव अंतराल के कारण घुलते हैं। यौगिक के धनावेशित एवं ऋणावेशित आयन जल के विपरीत आवेशित सिरों के आकर्षण के कारण घुलकर अपने आयनों में विखंडित हो जाते हैं।

सहसंयोजक यौगिकों के घुलना:

सहसंयोजक यौगिक भी जल में घुल सकते हैं, जिसके मुख्य कारण हाइड्रोजन बंधन के निर्माण के द्वारा होता है। जब एक सहसंयोजक यौगिक में ध्रुवीय सहसंयोजक बंध होते हैं, तो यह जल के अणुओं के साथ अंतराल बना सकता है जिसके कारण यह घुल जाता है।

(ii) जल द्वारा विघटन (हाइड्रोलिज़ करना):

हाइड्रोलिज़ एक अभिक्रिया है जिसमें जल अन्य पदार्थों के साथ अभिक्रिया करके नए उत्पाद बनाता है। जल विभिन्न पदार्थों के हाइड्रोलिज़ कर सकता है, जैसे:

अधातु ऑक्साइड: ये जल के साथ अभिक्रिया करके अम्ल या क्षार बनाते हैं, उदाहरण के लिए,

${CO}_2+{H}_2 {O} \rightarrow {H}_2{CO}_3$ .

हाइड्राइड: कुछ हाइड्राइड जल के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करते हैं, उदाहरण के लिए,

${NaH}+{H}_2 {O} \rightarrow {NaOH}+{H}_2$ .

कार्बाइड: कुछ कार्बाइड पानी के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोकार्बन या अन्य उत्पाद उत्पन्न करते हैं, जैसे कि,

${CaC}_2+2 {H}_2{O} \rightarrow$ ${Ca}({OH})_2+{C}_2{H}_2$.

फॉस्फाइड: ये पानी के साथ अभिक्रिया करके फॉस्फिन और हाइड्रॉक्साइड उत्पन्न कर सकते हैं, जैसे कि,

${Ca}_3 {P}_2+6 {H}_2{O} \rightarrow$ $3 {Ca}({OH})_2 + 2 {PH}_3$.

नाइट्राइड: कुछ नाइट्राइड भी जल अपघटन के माध्यम से अमोनिया बना सकते हैं, जैसे कि,

${AlN}+3 {H}_2{O} \rightarrow {Al}({OH})_3+{NH}_3$.

उत्तर

भारी पानी मानव, पौधों और जानवरों के लिए नुकसानदायक होता है क्योंकि यह उनमें होने वाली अभिक्रियाओं की दर को धीमा कर देता है। इसलिए भारी पानी जीवन को समर्थन नहीं देता है, इसलिए इसका उपयोग पीने के लिए नहीं किया जाता है।

भारी पानी $\left(D_2 \mathrm{O}\right)$ हाइड्रोजन के समस्थानिक ड्यूटेरियम का ऑक्साइड है। भारी पानी नाभिकीय रिएक्टर में एक मॉडरेटर के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और अभिक्रिया योजनाओं के अध्ययन के लिए आदान-प्रदान अभिक्रियाओं में उपयोग किया जाता है। इसे पानी के विद्युत अपघटन के अत्यधिक विधि द्वारा या कुछ उर्वरक उद्योगों में एक उत्पाद के रूप में तैयार किया जा सकता है।

$ \mathrm{CaC}_2+2 \mathrm{D}_2 \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{C}_2 \mathrm{D}_2+\mathrm{Ca}(\mathrm{OD})_2 $

$ \mathrm{SO}_3+\mathrm{D}_2 \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{D}_2 \mathrm{SO}_4 $

$ \mathrm{Al}_4 \mathrm{C}_3+12 \mathrm{D}_2 \mathrm{O} \rightarrow 3 \mathrm{CD}_4+4 \mathrm{Al}(\mathrm{OD})_3$

उत्तर

हाइड्रोलिज़िस

हाइड्रोलिज़िस एक रासायनिक अभिक्रिया है जिसमें पानी का उपयोग एक यौगिक के विघटन के लिए किया जाता है। यह एक द्विपक्षीय विघटन अभिक्रिया के प्रकार है जहां पानी एक प्रतिक्रियक के रूप में कार्य करता है। हाइड्रोलिज़िस में, पानी के अणु के बीच हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्साइड आयनों में विभाजित हो जाते हैं, जो फिर यौगिक के साथ अभिक्रिया करके नए उत्पाद बनाते हैं।

हाइड्रोलिज़िस को एक प्रतिस्थापन अभिक्रिया के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है क्योंकि इसमें एक यौगिक के हिस्से को पानी के साथ बदल दिया जाता है।

हाइड्रोलिज़ेशन के परिणाम सामान्यतः असंतृप्त यौगिकों से संतृप्त यौगिकों के निर्माण के रूप में होता है, क्योंकि जल के योग के कारण यौगिक के संतृप्त होने की संभावना होती है।

हाइड्रेटेशन

दूसरी ओर, हाइड्रेटेशन एक प्रक्रिया है जिसमें जल के अणु एक पदार्थ में जोड़ दिए जाते हैं। इस मामले में, जल एक आधार के साथ संयोजित होता है बिना उसे विघटित किए बिना। हाइड्रेटेशन आमतौर पर एक यौगिक में जल के योग के रूप में होता है, जिसके परिणामस्वरूप उस यौगिक के हाइड्रेटेड रूप का निर्माण होता है।

हाइड्रेटेशन को एक योग प्रतिक्रिया माना जाता है क्योंकि इसमें एक यौगिक में जल के योग की भाग लेना शामिल होता है।

विपरीत रूप से, हाइड्रेटेशन हाइड्रेटेड यौगिकों के निर्माण के लिए जिम्मेदार होता है, जो आमतौर पर एक विशुद्ध यौगिक में जल के योग के परिणामस्वरूप होते हैं।

उत्तर

लवणीय हाइड्राइड प्रकृति में आयनिक होते हैं। वे जल के साथ अभिक्रिया करके धातु हाइड्रॉक्साइड बनाते हैं और हाइड्रोजन गैस के उत्सर्जन के साथ। लवणीय हाइड्राइड के जल के साथ अभिक्रिया को निम्नलिखित रूप में दर्शाया जा सकता है:

$ AH + H_2O \longrightarrow AOH + H_2 $

(जहाँ, $A = Na, Ca, \ldots$।)

जब एक आगन विलायक में डाला जाता है, तो वे उसमें उपस्थित जल के साथ अभिक्रिया करते हैं। हाइड्रोजन वातावरण में बाहर निकल जाता है और धातु हाइड्रॉक्साइड के बाकी हो जाते हैं। शुद्ध आगन विलायक उबलकर उपर आ जाता है।

उत्तर

परमाणु क्रमांक $15, 19, 23$ और 44 के तत्व क्रमशः नाइट्रोजन, पोटेशियम, वैनेडियम और रूथेनियम हैं।

एमोनिया एक सहसंयोजी यौगिक है। इसमें N पर एक अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म होता है। इसलिए, यह इलेक्ट्रॉन समृद्ध हाइड्राइड है।

पोटेशियम हाइड्राइड पोटेशियम की उच्च धनात्मकता के कारण आयनिक प्रकृति का होता है। यह क्रिस्टलीय और अवाष्पशील होता है।

वैनेडियम और रूथेनियम हाइड्राइड असंतुलित धातु हाइड्राइड होते हैं जिनमें हाइड्रोजन की कमी होती है।

KH जल के साथ तीव्र रूप से अभिक्रिया करता है।

$ \mathrm{KH}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{KOH}+\mathrm{H}_2 $

अमोनिया एक लीविस बेस है।

$ \mathrm{NH}_3+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{OH}^{-}+\mathrm{NH}_4^{+} $

वैनेडियम और रूथेनियम हाइड्राइड जल के साथ अभिक्रिया नहीं करते हैं।

हाइड्राइड के जल के प्रति अभिक्रिया के बढ़ते क्रम के अनुसार है

$ (\mathrm{V}, \mathrm{Ru})<\mathrm{H}<\mathrm{NH}_3<(\mathrm{KH} . $

Answer

पोटेशियम क्लोराइड

(i)

पोटेशियम क्लोराइड $(KCl)$ एक मजबूत अम्ल $(HCl)$ और मजबूत क्षार $(KOH)$ के लवण है। इसलिए, यह सामान्य जल में उदासीन प्रकृति का होता है और जल अपघटन के अनुसार अभिक्रिया नहीं करता है। यह आयनों में विघटित होता है जैसे कि:

$ KCl {(s)} \xrightarrow{\text{ water }} K {(a q)}^{+}+Cl {(a q)}^{-} $

(ii,iii)

अम्लीय और क्षारीय जल में आयन अभिक्रिया नहीं करते हैं और ऐसे ही रहते हैं।

अल्यूमिनियम (III) क्लोराइड

(i)

अल्यूमिनियम (III) क्लोराइड एक मजबूत अम्ल $(HCl)$ और कमजोर क्षार $[Al(OH)_3]$ के लवण है। इसलिए, यह सामान्य जल में अपघटन करता है।

$ AlCl _{3}(s)+3 H_2 O {(l)} \xrightarrow[\text{ Water }]{\text{ Normal }} Al(OH) _{3}(s)+3 H^{+} {(a q)}+3 Cl^{-} {(a q)} $

(ii)

अम्लीय जल में, $H^{+}$ आयन $Al(OH)_3$ के साथ अभिक्रिया करते हैं जिससे जल बनता है और $Al^{3+}$ आयन बनते हैं। इसलिए, अम्लीय जल में, $AlCl_3$ के रूप में $ \mathrm{Al}^{3+}(a q)$ और $ \mathrm{Cl}^{-}(a q)$ आयन होंगे।

$ \begin{aligned} & AlCl _{3} (s) \xrightarrow[\text{ Water }]{\text{ Acidified }} Al ^{3+}{(a q)}+3 Cl^{-} (a q) \end{aligned} $

(iii)

क्षारीय जल में निम्नलिखित अभिक्रिया होती है:

$ Al(OH) _{3}(s)+\underbrace{OH ^{-} {(a q)}} _{\text{from alkaline water }} \longrightarrow[Al(OH)_4] ^{-} {(a q)}+2 H_2 O {(l)} $

उत्तर

हाइड्रोजन पेरॉक्साइड $\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2\right)$ ब्लीचिंग एजेंट के रूप में कार्य करता है क्योंकि इसके वियोजन के दौरान नास्ट ऑक्सीजन उत्पन्न होती है।

$ \mathrm{H}_2 \mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{H}_2 \mathrm{O}+[\mathrm{O}] $

इस नास्ट ऑक्सीजन के रंगीन पदार्थ के साथ संयोजन से रंगीन पदार्थ के ऑक्सीकरण होता है। इस प्रकार, हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के ब्लीचिंग कार्य नास्ट ऑक्सीजन द्वारा रंगीन पदार्थ के ऑक्सीकरण के कारण होता है। यह सिल्क, इवरी, बाल या पंख के ब्लीचिंग के लिए उपयोग किया जाता है।

उत्तर

(i) हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था

हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था एक तकनीक है जिसमें हाइड्रोजन का दक्षतापूर्वक उपयोग किया जाता है। इसमें हाइड्रोजन के वितरण और संग्रहण को तरल या गैस के रूप में किया जाता है।

हाइड्रोजन पेट्रोल की तुलना में अधिक ऊर्जा उत्पन्न करता है और इसका पर्यावरण अनुकूल होता है। इसलिए, इसे ईंधन सेल में ऊर्जा उत्पादन के लिए उपयोग किया जा सकता है। हाइड्रोजन अर्थव्यवस ऊर्जा के रूप में हाइड्रोजन के वितरण के बारे में है।

(ii) हाइड्रोजनेशन

हाइड्रोजनेशन दूसरे प्रतिक्रियक के साथ हाइड्रोजन के जोड़ने की प्रक्रिया है। यह प्रक्रिया एक उपयुक्त कातल की उपस्थिति में एक यौगिक के अपचयन के लिए उपयोग की जाती है। उदाहरण के लिए, निकेल के उपयोग के साथ वनस्पति तेल के हाइड्रोजनेशन से खाद्य वसा जैसे वनस्पति घी या वानस्पति बनते हैं।

(iii) सिंगैस

सिंगैस कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन के मिश्रण है। इन दोनों गैसों के मिश्रण का उपयोग मेथेनॉल के संश्लेषण के लिए किया जाता है, इसलिए इसे सिंगैस, संश्लेषण गैस या जल गैस कहा जाता है।

सिंगैस को उच्च तापमान पर जल वाष्प के साथ हाइड्रोकार्बन या कोक के क्रिया के उपस्थिति में उत्पन्न किया जाता है।

(iv) जल विस्थापन अभिक्रिया

यह सिंगैस मिश्रण के कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ जल वाष्प की अभिक्रिया है जिसके लिए एक कातल की उपस्थिति में होती है:

इस अभिक्रिया का उपयोग कोयला गैसीकरण अभिक्रिया से प्राप्त हाइड्रोजन के उत्पादन की आपूर्ति को बढ़ाने के लिए किया जाता है:

(v) ईंधन सेल

ईंधन सेल एक उपकरण है जो एक इलेक्ट्रोलाइट की उपस्थिति में ईंधन से बिजली उत्पन्न करता है। इसमें हाइड्रोजन को ईंधन के रूप में उपयोग किया जा सकता है। यह अन्य ईंधनों की तुलना में पर्यावरण अनुकूल होता है और इसके इकाई द्रव्यमान के लिए अधिक ऊर्जा उत्पन्न करता है।