बिहार बोर्ड कक्षा 11 रसायन विज्ञान अध्याय 11 p-ब्लॉक तत्व दीर्घ उत्तरीय प्रश्न
दीर्घ उत्तरीय प्रश्न
प्रश्न:1 बोरॉन वर्ग 13 के अन्य सदस्यों से किस प्रकार भिन्न है ?
उत्तर: बोरॉन समूह 13 के अन्य सदस्यों से भिन्न है।
1. बोरॉन एक उपधातु है, जबकि समूह 13 के अन्य सदस्य संक्रमण के बाद की धातुएँ हैं।
2. बोरॉन ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड प्रकृति में अम्लीय होते हैं, जबकि समूह 13 के अन्य सदस्य उभयधर्मी ऑक्साइड बनाते हैं।
3. बोरॉन सहसंयोजक यौगिक बनाता है, जबकि समूह 13 के अन्य सदस्य आयनिक और सहसंयोजक बंधन बनाते हैं।
4. बोरॉन का गलनांक और क्वथनांक उच्च होता है, जबकि समूह 13 के अन्य सदस्यों का अपेक्षाकृत कम गलनांक और क्वथनांक होता है।
5. बोरॉन कठोर होता है, जबकि समूह 13 के अन्य सदस्य तुलनात्मक रूप से नरम होते हैं।
प्रश्न:2 बोरेक्स के गुण क्या क्या गुण है?
उत्तर: 1. निर्जल बोरेक्स का दाढ़ कठोर 201.22 ग्राम प्रति तिल है। बोरेक्स के डिकाज के रूप में मोलर मैस्टिक 381.38 ग्राम प्रति तिल होता है।
2. तापमान और दबाव (एसटीपी) के लिए मानक में, बोरेक्स एक सफेद ठोस के रूप में मौजूद होता है।
3. बोरेक्स के निर्जल रूप का घनत्व 2.4 ग्राम पर गैर संगत होता है। दीका जिल्द की सघनता 1.73 ग्राम प्रति घन घना के बराबर है।
4. बोरेक्स के निर्जल रूप के गलनांक और क्वथनांक क्रमशः 743 o C और 1575 o C के अनुरूप होते हैं। डिका एफ़िस्टिक्स की गलनांक लगभग 75oC के बराबर होता है। यह ध्यान दिया जा सकता है कि इस तापमान बिंदु पर डिका डिटेक्शन का विघटन शुरू हो जाता है।
प्रश्न:3 डिबोराने के गुण के बारे मे बताईये l
उत्तर: डाइबोरेन के कुछ भौतिक और रासायनिक गुण इस प्रकार हैं:
1. डिबोराने को कमरे के तापमान पर रंगहीन और अत्यधिक ज्वलनशील प्रकार की गैस कहा जाता है। उच्च घनत्व में, यह कमरे के तापमान पर नम हवा की उपस्थिति में तेजी से प्रज्वलित होता है।
2. इसकी महक वाली होती है।
3. कहा जाता है कि इसका क्वथनांक लगभग 180 K है और यह एक जहरीली गैस है।
4. ऑक्सीजन की उपस्थिति में यह भारी मात्रा में ऊर्जा छोड़ता है।
5. लवण गैस और बोरिक एसिड देने के लिए डाइबोरेन पानी में आसानी से हाइड्रोलाइज हो जाता है।
6. अधिकांश डिबोराने हवा में ज्वलनशील होने के लिए जाने जाते हैं।
प्रश्न:4 समूह 14 के तत्वों का क्या उपयोग है?
उत्तर: सिलिकॉन सिलिका-आधारित सबस्ट्रेट्स के लेप में प्रतिबंधित है। गोपनीय उद्योग में, सिलिकॉन सिंक्रोनस एक अक्सर जाने वाला घटक होता है। तेल, भोजन और रसायन निर्माण सहित कई क्षेत्रों में कार्बन कनेक्शन का उपयोग किया जाता है। सिलिकॉन में अर्धचालक गुण होते हैं, और आमतौर पर इसका उपयोग सौर एटी और कंप्यूटर प्रोसेसर में किया जाता है। विकिरण को रोकने के लिए सीसा का उपयोग किया जाता है। क्योंकि टिन गैर-प्रतिक्रियाशील है, इसे बनाने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। सिलिका का व्यापक रूप से कांच के उत्पादन में उपयोग किया जाता है, जिसके उपयोग से झलकियां, धब्बे और अन्य वस्तुओं का निर्माण किया जाता है।
प्रश्न:5 अमोनिया का औद्योगिक उत्पादन कैसे किया जाता है ? अथवा अमोनिया उत्पादन की हैबर विधि को लिखें।
(a) NH3 डाइड्रोजन बंध बनाती है, परन्तु PH3 नहीं बनाती क्यों ?
(b) हैलोजन प्रबंध ऑक्सीकारक क्यों होते हैं ?
उत्तर: अमोनिया का बड़े पैमाने पर उत्पादन हैबर प्रक्रम के द्वारा किया जाता है। ला शैतलिए सिद्धान्त के अनुसार उच्च दाब अमोनिया उत्पादन के लिए अनुकूलतम परिस्थितियाँ 200 x 103 Pa वायुमंडल दाब, 700 k ताप तथा थोड़ी मात्रा में K2O तथा Al2O3 युक्त आयरन ऑक्साइड जैसा उत्प्रेरक का उपयोग होता है।
N2 (g) + 3H2 (g)इस प्रकार सम्पर्क विधि से सल्फ्यूरिक अम्ल तीन 2NH3 (g) ΔΘ = -66.01 kg/mol
(a)नाइट्रोजन की उपस्थिति के कारण NH3 हाइड्रोजन बंधन बनाती है। परन्तु PH3 में H-बंध नहीं होती है। अमोनिया में N-H बंध के वैधुत ऋणात्मकता में अन्तर के कारण अत्यधिक ध्रुवीय होता है। ध्रुवता के कारण अमोनिया के अणुओं में अन्तराआणविक हाइड्रोजन बंध पाया जाता है लेकिन फॉस्फीन में नहीं होता है।
(b) हैलोजन परिवार के सदस्य अणु व परमाणु दोनों रूप में अपनी इलेक्ट्रॉन लब्धि क्षमता के कारण प्रबल ऑक्सीकारक की तरह कार्य करती है।
X2 + 2e– → 2X–
जहाँ, X = Pf2, Cl, Br, I.
प्रश्न:6 श्वेत फॉस्फोरस तथा लाल फॉस्फोरस के गुणों के मुख्य भिन्नताओं को लिखिए।
उत्तर: फॉस्फोरस अपरूपता दर्शाता है। फॉस्फोरस का प्रमुख अपररूप श्वेत फॉस्फोरस है यह पारभासी श्वेत मोमी ठोस है जो जल में अघुलनशील परन्तु CS2 तथा बेंजीन में विलेय है यह अत्यन्त क्रियाशील व वायु में जल उठता है। अतः यह जल में रखा जाता है। यह अन्धेरे में भी चमकता है। इस गुण के कारण यह फॉस्फोरस कहलाता है। श्वेत फॉस्फोरस विविक्त चतुष्फलकीय P4 अणुओं से जुड़ कर बना होता है।
जब श्वेत फॉस्फोरस को अक्रिय वातावरण में 573K ताप पर कई दिनों तक गर्म किया जाता है तो लाल फॉस्फोरस बनता है। लाल फॉस्फोरस का गलनांक बिन्दु (870 K) उच्च होता है। घनत्व मान (2.16 g/mcm3) भी उच्च होता है। लाल फॉस्फोरस लोहे जैसी धूसर चमक वाला होता है।
प्रश्न:7 आवर्त्त-सारणी के समह-16 के तत्वों के सामान्य लक्षण का वर्णन करें।
उत्तर: (i) Group-16 में ऑक्सीजन, सल्फर, सेलिनियम, टेलूरीयम व पोलोनियम हैं।
8O, 16S,34Se,52Te, एवं 84PO
(ii) Group-16 के तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास में बाह्यतम कक्ष में ns2 p4 (p-block element) होता है तथा इसके भीतर वाला कक्ष पूर्ण होता है। अतः सामान्य तत्वों के गुण प्रकट करते हैं।
प्रश्न:8 ओजोन कैसे बनता है ? इनके गुण कौन-कौन हैं ?
उत्तर: ठण्डी व शुष्क ऑक्सीजन में शांति विद्युत विसर्ग प्रवाहित करके ओजोन प्राप्त की जाती है।
3O2 इस प्रकार सम्पर्क विधि से सल्फ्यूरिक अम्ल तीन 2O3 विभिन्न प्रकार के उपकरण ओजोनाइजर प्रयुक्त किये गये हैं। ओजोन के गुण-भौतिक गुण-यह नीले रंग की सड़ी मछली जैसी गंधयुक्त गैस है। वायु से भारी है। जल में कम विलेय परंतु तरपीन के तेल में अत्यधिक घुलती है। -112°C तक ठण्डा करने पर नीले रंग के द्रव में बदलती हैं। (M.P. = -299.7°C)
प्रश्न:9 सल्फर के अपरूपों का वर्णन करें।
उत्तर: सल्फर के अनेक अपरूप हैं। इनके दो प्रमुख अपरूप हैं-
(i) अल्फा सल्फर या रोम्बिक सल्फर, (ii) बीटा सल्फर या मोनो क्लीनिक सल्फर।
(i) अल्फा या रोम्बिक सल्फर – कमरे के ताप पर सबसे स्थायी अपरूप है। यह पीले रंग का होता है। इसका गलनांक (M.P.) = 385.8 K तथा घनत्व 2.06 gm / ml है। यह S8 के रूप में रहता है।
प्रश्न:10 (a) N2O5 में नाइट्रोजन की सहसंयोजकता क्या है ?
(b) N व Bi दोनों पेन्टाहैलाइड क्यों नहीं बनाते हैं जबकि फॉस्फोरस बनाता है, समझाइये।
उत्तर: (a) N की सहसंयोजकता पेन्टाऑक्साइड में (N2 O5)4 है।
(b) N व Bi दोनों भिन्न कारणों से पेन्टाहैलाइड नहीं बनाते हैं। तत्व N संयोजी कोश में रिक्त d – कक्षकों की अनुपस्थिति के कारण अपनी सहसंयोजकता 5 तक नहीं बढ़ा सकता। तत्व Bi बन्धन के लिए अनुपलब्ध संयोजी 6s इलेक्ट्रॉन के कारण (अक्रिय युग्म प्रभाव के कारण) पेन्टाहैलाइड नहीं बनाता है। 3d – कक्षकों की उपलब्धता के कारण, तत्व P पेन्टाहैलाइड (PCl5) बनाता है।
प्रश्न:11 SO2 ऑक्सीकरण व अपचायक दोनों की तरह कार्य करता है जबकि SO3 केवल ऑक्सीकारक की तरह कार्य करता है, समझाइये।
उत्तर: SO2 में, सल्फर की ऑक्सीजन अवस्था +4 होती है। सल्फर के लिए अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था + 6 तथा न्यूनतम -2 है। चूंकि यह अपनी ऑक्सीकरण अवस्था में वृद्धि व कमी दोनों कर सकता है, इसलिए यह ऑक्सीकारक व अपचायक दोनों की तरह कार्य करता है। दूसरी ओर SO3 में सल्फर की ऑक्सीकरण अवस्था + 6 होती है जो कि अधिकतर यह अपनी ऑक्सीकरण संख्या में केवल कमी कर सकता है, इसलिए SO3 केवल ऑक्सीकारक की तरह ही कार्य कर सकता है।
प्रश्न:12 प्रयोगशाला में नाइट्रोजन कैसे बनाते हैं ? संपन्न होनेवाली अभिक्रिया के रासायनिक समीकरण को लिखिए।
उत्तर: (i) N2 के विरचन की प्रयोगशाला विधि-जलीय अवस्था में अमोनिया क्लोराइड और सोडियम नाइट्राइट क्रिया कर N2 बनाते हैं। अभिक्रिया में थोड़ी मात्रा में NO और HNO3 बनाता है जिन्हें H2SO4 और K2Cr2O7 की क्रिया से हटाया जाता है।
NH4Cl (aq) + NaNO2 (aq) → N2 (g) + NaCl (aq) + 2H2O
(ii) तापीय विघटन कर अमोनियम डाइक्रोमेट से बनाई जाती है।
(NH4)2Cr2O7अयस्क से लोहे N2(g) + 4H2O(I) + Cr2O3
(iii) सोडियम या बेरियम एजाइड से शुद्ध N2 प्राप्त होती है।
Ba(N3)2अयस्क से लोहे Ba + 3N2(g)
प्रश्न:13 नाइट्रोजन NCl5 नहीं बनाता है जबकि फॉस्फोरस PCl5 बनाता है, व्याख्या करें।
उत्तर: नाइट्रोजन तथा फॉस्फोरस की सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास =
N7 → 1s22s22px12py12pz1
P15 → 1s22s22p63s23px13py13pz13d°
p में इलेक्ट्रॉन उत्तेजित अवस्था में 3s से 3d में जाता है लेकिन नाइट्रोजन में नहीं क्योंकि इसमें संयोजी कक्षा में खाली orbitals नहीं है। इसलिए P, PCl5 बनाता है लेकिन N, NCl3 नहीं बनाता है।
प्रश्न:14 पाइरोफॉस्फोरस व ऑर्थोफॉस्फोरस अम्ल में क्या समानता है ? अम्लों की संरचना लिखें।
उत्तर: पाइरोफॉस्फोरस अम्ल (H4P2O7) है जो ऑर्थोफॉस्फोरस की विजलीय अवस्था है, इसे ऑर्थोफास्फोरस के दो अणुओं से एक जल अणु हटाने पर प्राप्त करते हैं।
प्रश्न:15 डाइबोरॉन की संरचना का वर्णन करें।
उत्तर: डाइबोरेन (B2H6) की संरचना-डाइबोरेन की संरचना बहुत महत्त्वपूर्ण है क्योंकि इसमें आवश्यक इलेक्ट्रॉन (संयोजी) नहीं होते हैं। डाइबोरेन की संरचना को X-किरण विधि द्वारा ज्ञात करते हैं।
डाइबोरॉन संरचना में कुल 16 इलेक्टॉनों की आवश्यकता होती है ताकि सभी आबंध अच्छी प्रकार से बन सकें। लेकिन केवल इलेक्ट्रॉन ही उपस्थित होते हैं। तीन-तीन प्रत्येक बोरॉन परमाणु से व एक-एक प्रत्येक हाइड्रोजन परमाणु से। इस प्रकार B2H6 इलेक्ट्रॉन कमी का यौगिक है। दो ब्रीज हाइड्रोजन परमाणु एक-दूसरे के लम्ब होते हैं। दोनों हाइड्रोजन परमाणु बोरॉन-परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन से आबंध बनाते है। इस प्रकार यह संरचना 3e – 3e संरचना होती है या बहु केन्द्र आबंध संरचना होती है। दोनों परमाणु नजदीक होने के कारण इनमें प्रतिकर्षण होता है। इस प्रतिकर्षण को कम करने के लिए ब्रीज आबंध बीच में बनता है।
प्रश्न:16 बोरॉन तत्व अपने ही वर्ग के दूसरे तत्वों से किस प्रकार भिन्न है ? सिलिकॉन व बोरॉन कौन-से गुणधर्म समान दर्शाते हैं ?
उत्तर: बोरॉन परमाणु की अद्वितीय प्रकृति-क्योंकि बोरॉन का छोटा आकार होता है यह अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक होता है। बोरॉन अपने ही वर्ग के बाकी तत्वों से भिन्न गुणधर्म दर्शाता है। बोरॉन में बहुत से गुणधर्म सिलिकॉन से मिलते-जुलते हैं। ऐसा विकर्ण संबंध के कारण है।
बोरॉन के अद्वितीय गुण-1. बोरॉन अधातु है जबकि बाकी तत्व धातु गुण दर्शाते हैं। 2. बोरॉन विद्युत का कुचालक होता है जबकि दूसरे तत्व सुचालक होते हैं। 3. बोरॉन दो अवस्थाओं में पाया जाता है-(i) क्रिस्टल, (ii) अक्रिस्टल । 4. बोरॉन के क्वथनांक व गलनांक उच्च होते हैं। 5. बोरॉन केवल सहसंयोजी आबंध बनाता है। 6. बोरॉन के हाइड्रोक्साइड व ऑक्साइड अम्लीय होते हैं। 7. बोरॉन ट्राइहैलाइड एकल प्रकृति के होते हैं। 8. बोरॉन हाइड्राइड स्थायी होते हैं।
प्रश्न:17 उदाहरण देकर स्पष्ट कीजिए कि कॉपर धातु HNO3 से अभिक्रिया करके किस प्रकार विभिन्न उत्पाद दे सकती है ।
उत्तर: केंद्रित नाइट्रिक एसिड एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है। इसका उपयोग अधिकांश धातुओं के ऑक्सीकरण के लिए किया जाता है। ऑक्सीकरण के उत्पाद तापमान, एसिड की एकाग्रता और ऑक्सीकरण से गुजरने वाली सामग्री पर भी निर्भर करते हैं।
3Cu + 8HNO3 ( dil.) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Cu + 4HNO3 ( सांद्र ) → Cu(NO3)2 + 2NO2 +2H2O
प्रश्न:18 नाइट्रोजन श्रृंखलन गुण फॉस्फोरस से कम क्यों प्रदर्शित करता है?
उत्तर: शृंखलन नाइट्रोजन यौगिकों की तुलना में फॉस्फोरस यौगिकों में अधिक आम है। यह P−P सिंगल बॉन्ड की तुलना में N−N सिंगल बॉन्ड की सापेक्ष कमजोरी के कारण है। चूँकि नाइट्रोजन परमाणु छोटा होता है, दो नाइट्रोजन परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन घनत्व का अधिक प्रतिकर्षण होता है, जिससे N-N एकल बंधन कमजोर हो जाता है।
प्रश्न:19 डाइऑक्सीजन एक गैस लेकिन सल्फर एक ठोस क्यों है?
उत्तर: सल्फर की तुलना में ऑक्सीजन आकार में छोटी होती है। चूँकि इसका आकार छोटा होता है, यह pπ - pπ आबंध बना सकता है और बना सकता है
अणु। इसके अलावा, ऑक्सीजन में इंटरमॉलिक्युलर बल कमजोर वैन डेर वॉल्स हैं, जो इसे गैस के रूप में मौजूद होने का कारण बनाते हैं। दूसरी ओर, सल्फर नहीं बनता है अणु लेकिन मजबूत सहसंयोजक बंधों द्वारा एक साथ बंधी हुई संरचना के रूप में मौजूद है। अतः यह एक ठोस है।
प्रश्न:20 कौन से एयरोसोल ओजोन को कम करते हैं?
उत्तर: ओजोन की कमी के लिए जिम्मेदार एयरोसोल फ्रीन्स या क्लोरोफ्लोरोकार्बन (सीएफसी) हैं। सीएफसी के अणु पराबैंगनी विकिरण की उपस्थिति में टूट जाते हैं और क्लोरीन मुक्त कण बनाते हैं, जो तब ओजोन के साथ मिलकर ऑक्सीजन बनाते हैं।
प्रश्न:21 SO2 एक वायु प्रदूषक कैसे है ?
उत्तर: सल्फर डाइऑक्साइड से पर्यावरण को कई तरह से नुकसान पहुंचता है:
1.वायुमण्डल में उपस्थित जलवाष्प के साथ संयुक्त होने पर सल्फ्यूरिक अम्ल बनता है। यह एसिड का कारण बनता है जो पौधों, मिट्टी, इमारतों (संगमरमर से बने अधिक प्रवण होते हैं) आदि को नुकसान पहुंचाता है।
2. SO2 श्वसन पथ, गले और आंखों में जलन पैदा करता है और स्वरयंत्र को भी प्रभावित कर सकता है जिससे सांस फूल सकती है ।
3. लंबे समय तक सल्फर डाइऑक्साइड के संपर्क में रहने पर पौधे की पत्तियों का रंग फीका पड़ जाता है। इस दोष को क्लोरोसिस के रूप में जाना जाता है। क्लोरोफिल का निर्माण सल्फर डाइऑक्साइड की उपस्थिति से प्रभावित होता है।
प्रश्न:22 हैलोजन प्रबल ऑक्सीकारक क्यों होते हैं?
हल: हैलोजन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास np5 होता है, जहाँ n = 2 से 6 तक होता है। इस प्रकार, हैलोजन को अपना अष्टक पूरा करने और स्थायी उत्कृष्ट गैस विन्यास प्राप्त करने के लिए केवल एक और इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, हैलोजन में उच्च ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी होती है और कम पृथक्करण ऊर्जा के साथ अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक होती है। नतीजतन, उनके पास इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने की उच्च प्रवृत्ति होती है। अतः ये प्रबल ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करते हैं।
प्रश्न:23 स्पष्ट करें कि लगभग समान वैद्युतीयऋणात्मकता के बावजूद, नाइट्रोजन हाइड्रोजन बंधन क्यों बनाता है जबकि क्लोरीन नहीं करता है।
उत्तर: ऑक्सीजन का आकार छोटा होता है और इसके कारण प्रति इकाई आयतन में उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व होता है। इसलिए, ऑक्सीजन हाइड्रोजन बांड बनाता है जबकि क्लोरीन समान विद्युतीय मान होने के बावजूद नहीं होता है।
प्रश्न:24 हैलोजन रंगीन क्यों होते हैं?
उत्तर: हैलोजन रंगीन होते हैं क्योंकि वे दृश्यमान स्पेक्ट्रम से विकिरण ग्रहण करते हैं। यह वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा स्तर पर उत्तेजित करता है। उत्तेजना के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा हैलोजन से हलोजन में भिन्न होती है। इस प्रकार, वे विभिन्न रंगों का प्रदर्शन करते हैं।
प्रश्न:25 उत्कृष्ट गैसों के परमाणु आकार तुलनात्मक रूप से बड़े क्यों होते हैं?
उत्तर: नोबल गैसों में परमाणु त्रिज्या होती है जो वैन डेर वाल की त्रिज्या के अनुरूप होती है, जबकि अन्य तत्वों में एक सहसंयोजक त्रिज्या होती है। अब, परिभाषा के अनुसार, वैन डेर वाल की त्रिज्या सहसंयोजक त्रिज्या से बड़ी है। यही कारण है कि उत्कृष्ट गैसों के परमाणु आकार अपेक्षाकृत बड़े होते हैं।
