बिहार बोर्ड कक्षा 11 रसायन विज्ञान अध्याय 9 हाइड्रोजन दीर्घ उत्तरीय प्रश्न

दीर्घ उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न:1 हाइड्राइड क्या है? 

उत्तर: हाइड्राइड्स एक हाइड्रोजन परमाणु के नकारात्मक रूप से आवेशित कणों, इलेक्ट्रॉनों द्वारा बनते हैं, जब वे बाइनरी कंपाउंड बनाने के लिए अन्य तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। महान गैसों को छोड़कर, विभिन्न आवधिक भाग विभिन्न हाइड्राइड्स बनाने के लिए हाइड्रोजन गैस के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। हाइड्राइड्स में, हाइड्रोजन आमतौर पर -1 की ऑक्सीकरण संख्या में मौजूद होता है। एक तत्व की वैद्युतीयऋणात्मकता, जो एक परमाणु की इलेक्ट्रॉनों को अपनी ओर आकर्षित करने की क्षमता है और इसलिए बनने वाला बंधन, हाइड्रोजन के साथ बनने वाले हाइड्राइड के प्रकार को निर्धारित करता है।

प्रश्न:2 आयोनिक हाइड्राइड्स या खारा समझाइये l

उत्तर: नमक जैसे हाइड्राइड्स: 

आयोनिक हाइड्राइड्स को सलाइन हाइड्राइड्स या स्यूडोहैलाइड्स के रूप में भी जाना जाता है। दृढ़ता से इलेक्ट्रोपोसिटिव धातुओं के साथ हाइड्रोजन के यौगिक, यानी, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु और लैंथेनाइड श्रृंखला के कुछ अत्यधिक सकारात्मक सदस्य, Be और Mg को छोड़कर, आयनिक हाइड्राइड कहलाते हैं।

आयनिक हाइड्राइड्स के कुछ उदाहरण सोडियम हाइड्राइड (NaH), लिथियम हाइड्राइड (LiH), और पोटेशियम हाइड्राइड (KH) हैं। 

ये हाइड्राइड अपचायक के रूप में भी कार्य करते हैं। हीटिंग प्रक्रिया के दौरान गुणवत्तापूर्ण ईंधन सामग्री का उत्पादन करने के लिए आयनिक हाइड्राइड हाइड्रोजन में परिवर्तित हो जाते हैं।

प्रश्न:3 सहसंयोजक या आणविक हाइड्राइड्स को समझाइये l

उत्तर: जब तत्व हाइड्रोजन के साथ सहसंयोजक बंध से जुड़ते हैं, तो वे सहसंयोजक हाइड्राइड बनाते हैं। सहसंयोजक हाइड्राइड सभी वास्तविक अधातुओं (शून्य समूह तत्वों को छोड़कर) से बनते हैं, और अल, गा, एसएन, पीबी, एसबी, बीआई, पीओ, आदि जैसे तत्व आमतौर पर धात्विक होते हैं। इस प्रकार का हाइड्राइड अस्थिर या गैर-वाष्पशील हो सकता है। 

गैर-धात्विक हाइड्राइड आवर्त सारणी पर अधिक वैद्युतीयऋणात्मकता के साथ समाप्त हो जाते हैं क्योंकि यह समूह 13 से 17 तक पार हो जाता है। इसलिए, वे एक इलेक्ट्रॉन दान करने में कम सक्षम हो जाते हैं।

बोरॉन हाइड्राइड और नाइट्रोजन हाइड्राइड सहसंयोजक हाइड्राइड के कुछ उदाहरण हैं। सामान्य सॉल्वैंट्स में घुलनशीलता के कारण, उनका उपयोग कार्बनिक संश्लेषण में किया जाता है- उदाहरण के लिए, सोडियम बोरोहाइड्राइड।

प्रश्न:4 धात्विक या अंतरालीय हाइड्राइड्स क्या है? 

उत्तर: धातु हाइड्राइड्स को आमतौर पर हाइड्रोजन और धातु के द्विआधारी यौगिकों के रूप में परिभाषित किया जाता है। उन्हें मिश्रित धात्विक हाइड्राइड्स के रूप में भी जाना जाता है। 

चूँकि हाइड्रोजन परमाणु छोटा होता है, यह धात्विक जालक में अधिक स्थान घेरता है, इस प्रकार विकृति उत्पन्न करता है। अतः इन्हें अन्तराकाशी हाइड्राइड भी कहते हैं। वे सतह पर बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन को अवशोषित करते हैं।

प्रश्न:5 N, O, और F के हाइड्राइड्स के क्वथनांक उनके बाद के समूह के सदस्यों के हाइड्राइड्स की तुलना में कम होते हैं l समझाइयेl

उत्तर: NH₃, H₂O, और HF के आणविक द्रव्यमान के लिए आवश्यक है कि उनके क्वथनांक बाद के समूह के सदस्य हाइड्राइड्स की तुलना में कम हों। हालांकि, एन, ओ, और एफ की इलेक्ट्रोनगेटिविटी अधिक है, इसलिए उनके हाइड्राइड्स में हाइड्रोजन बॉन्डिंग का परिमाण अधिक होगा। इसलिए, NH₃, H₂O और HF के क्वथनांक उनके बाद के समूह के सदस्यों के हाइड्राइड से अधिक हैं।

प्रश्न:6 हाइड्रोजन के भौतिक गुण  क्या है ?

उत्तर: (1) हाइड्रोजन गैस गंधहीन, गंधहीन और स्वादहीन होती है।

(2) यह सबसे सरल गैस है और हवा की तुलना में हल्की है।

(3) यह गैस पानी में बेहद घुलनशील है।

(4) उच्च दबाव और कम तापमान पर हाइड्रोजन को तरल और ठोस भी बनाया जा सकता है।

(5) इसका उबलता तापमान -253 ° C और पिघलने का तापमान -258 ° C होता है।

(6) लिटमस पेपर के साथ हाइड्रोजन प्रतिक्रिया नहीं करता है।

प्रश्न:7 हाइड्रोजन गैस की उपयोगिता क्या है ?

उत्तर: (1) यह हीलियम के साथ मिश्रित है और गुब्बारे भरने के लिए उपयोग किया जाता है।

(2) इस गैस का उपयोग वनस्पति तेल बनाने के लिए किया जाता है।

(3) हाइड्रोजन गैस का उपयोग रासायनिक उर्वरकों को बनाने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग अमोनियम सल्फेट, अमोनियम फॉस्फेट और यूरिया जैसे उर्वरकों को बनाने के लिए किया जाता है।

(4) जब इसे ऑक्सीजन से जलाया जाता है, तो उच्च गर्मी निकलती है, जिसे हाइड्रोजन लौ कहा जाता है। इसका उपयोग धातुओं को गलाने, काटने और वेल्डिंग में किया जाता है।

(5) इसका उपयोग रॉकेट में ईंधन के रूप में किया जाता है।

प्रश्न:8 डाइहाइड्रोजेन क्या है?

उत्तर: डाइहाइड्रोजन दो साक्षरता से बनने वाला समानभिकीय द्विपरमाणुक अणु है। इस अणु में दो खनिजों के बीच एक सहसंयोजक बंधन होता है, जो उनके प्रत्येक आवश्यक दस्तावेजों को अधिकृत करता है। चक्रव्यूह आधुनिक आवर्त सारणी का सबसे लोक ज्ञान है , डाइहाइड्रोजन सबसे ज्ञात अणु है। चक्रव्यूह परमाणु का मानक परमाणु भार 1.008u है, डाइहाइड्रोजन परमाणु का परमाणु भार 2.016 परमाणु परमाणु इकाई है।

तापमान और दबाव के लिए मानक अभियोग (अक्सर एसटीपी के लिए संक्षिप्त), डाइहाइड्रोजन रंगहीन, स्वादहीन और गंधहीन गैस के रूप में मौजूद होता है जो प्रकृति में अत्यधिक ज्वलनशील होता है। डाइहाइड्रोजन का आण्विक सूत्र H₂ है ।

प्रश्न:9 कठोर जल क्या है?

उत्तर: कठोर जल में उच्च खनिज सामग्री होती है। यह तब बनता है जब पानी चाक और चूना पत्थर के जमाव से रिसता है जो मैग्नीशियम और कैल्शियम कार्बोनेट से बना होता है। यह साबुन से झाग नहीं देता है, इसलिए यह कपड़े धोने के उद्देश्यों के लिए उपयुक्त नहीं है।

पानी की कठोरता बॉयलरों के लिए हानिकारक होती है क्योंकि नमक का जमाव होता है, जिससे बॉयलर की दक्षता कम हो जाती है। खारा पानी पीने के लिए सुरक्षित है लेकिन लंबे समय तक उपयोग करने से कई समस्याएं हो सकती हैं

प्रश्न:10 पानी की स्थायी कठोरता क्या है? 

उत्तर: जब मैग्नीशियम और कैल्शियम के घुलनशील लवण पानी में क्लोराइड और सल्फाइड के रूप में मौजूद होते हैं, तो इसे हम स्थायी कठोरता कहते हैं क्योंकि इस कठोरता को उबालने से नहीं हटाया जा सकता है।

हम पानी को धोने के सोडा से उपचारित करके इस कठोरता को दूर कर सकते हैं। धोने का सोडा मैग्नीशियम और कैल्शियम के सल्फाइड और क्लोराइड लवण के साथ अभिक्रिया करके अघुलनशील कार्बोनेट बनाता है और इस प्रकार कठोर जल शीतल जल में परिवर्तित हो जाता है।

प्रश्न:11 पानी को सख्त कैसे दूर करें?

उत्तर: गण की परमुटिट विधि:

इस विधि में सोडियम एल्युमिनियम सिलिकेट जिसे परमुटिट या जिओलाइट कहते हैं, का उपयोग पानी की परतदार कठोर को दूर करने के लिए किया जाता है।

प्रतिक्रिया: Na₂ Al₂ Si₂ O8.KH₂ O + Ca ++ → 2Na +  + Ca Al 2 Si 2 O8.xH 2 O

कैलगॉन की प्रक्रिया:

इस विधि में सोडियम-हेक्साक्स-मेटा-फॉस्फेट (NaPO3 ) 6 जिसे कैलगॉन के नाम से जाना जाता है, का उपयोग किया जाता है। Ca++ और Mg ++ आयनों के संघटन से पानी में कठोर दूर हो जाता है।

प्रश्न:12 जल की स्थायी कठोरता किसकी उपस्थिति के कारण होती है?

उत्तर: जल की कठोरता: जल की कठोरता वह विशेषता है जो पर्याप्त चर्म या झाग के निर्माण को रोकती है। यह कार्बोनेट, बाइकार्बोनेट, सल्फेट, कैल्शियम और मैग्नीशियम (Ca और Mg) के क्लोराइड की उपस्थिति के कारण होता है।

जल की कठोरता Ca₂+, Mg₂+, Al₃+, आयरन और अन्य भारी तत्वों के घुले हुए खनिजों की उपस्थिति के कारण होती है। विशेष रूप से कैल्शियम सल्फेट, कैल्शियम बाइकार्बोनेट, कैल्शियम क्लोराइड, मैग्नीशियम सल्फेट, मैग्नीशियम बाइकार्बोनेट और मैग्नीशियम क्लोराइड के कारण होती है।

प्रश्न:13 सामान्य परिस्थितियों में हाइड्रोजन मोनोआटोमिक रूप के बजाय डायटोमिक रूप में क्यों होता है?

उत्तर: हाइड्रोजन परमाणु की आयनन एन्थैल्पी अधिक होती है। इसलिए, इसके इलेक्ट्रॉन को हटाना कठिन है । इसका परिणाम इसकी निम्न मोनोआटोमिक रूप में मौजूद होने की प्रवृत्ति में होता है। इसके बजाय, हाइड्रोजन द्वारा एक अन्य हाइड्रोजन परमाणु के साथ एक सहसंयोजक बंधन बनाया जाता है और एक डायटोमिक अणु के रूप में मौजूद होता है।

प्रश्न:14 डाइहाइड्रोजन की रासायनिक अभिक्रियाशीलता के संदर्भ में H-H आबंध की उच्च एन्थैल्पी के परिणामों की विवेचना कीजिए।

उत्तर: H-H बंध की आयनन एन्थैल्पी अधिक (1312 kJ mol-1) होती है, जो दर्शाती है कि हाइड्रोजन की H + आयन बनाने की प्रवृत्ति कम है। इसका आयनन एन्थैल्पी मान हैलोजन के बराबर होता है। इसलिए, यह बनता है

→ बड़ी संख्या में सहसंयोजक बंधन

→ द्विपरमाणुक अणु ( H₂ )

→ एक तत्व के साथ हाइड्राइड करता है

हाइड्रोजन में धातुओं की तरह धात्विक गुण (चमक, तन्यता आदि) नहीं होते हैं क्योंकि आयनन एन्थैल्पी बहुत अधिक होती है।

प्रश्न:15 "गैर-स्टॉइकियोमेट्रिक हाइड्राइड्स" शब्द से आप क्या समझते हैं? क्या आप क्षार धातुओं द्वारा इस प्रकार के हाइड्राइड के बनने की अपेक्षा करते हैं?

उत्तर:गैर-स्टोइकियोमेट्रिक हाइड्राइड्स हाइड्रोजन की कमी वाले यौगिक हैं जो डी-ब्लॉक और एफ-ब्लॉक तत्वों के साथ डाइहाइड्रोजन की प्रतिक्रिया से बनते हैं। ये हाइड्राइड स्थिर संघटन के नियम का पालन नहीं करते हैं।

क्षार धातुएँ स्टोइकोमेट्रिक हाइड्राइड्स बनाती हैं, जो स्वाभाविक रूप से आयनिक होते हैं। हाइड्राइड आयनों का क्षार धातु आयनों के साथ तुलनात्मक आकार (208 अपराह्न) होता है। इसके परिणामस्वरूप गठित धातु और हाइड्राइड आयन के बीच एक मजबूत बाध्यकारी बल होता है। नतीजतन, स्टोइकोमेट्रिक हाइड्राइड्स बनते हैं।

क्षार धातुएँ गैर-स्टोइकियोमेट्रिक हाइड्राइड नहीं बनाती हैं।

प्रश्न:16 आप कैसे उम्मीद करते हैं कि धातु हाइड्राइड हाइड्रोजन भंडारण के लिए उपयोगी होंगे? व्याख्या करना

उत्तर: धात्विक हाइड्राइड हाइड्रोजन न्यून होते हैं। वे निरंतर संघटन के नियम का पालन नहीं करते हैं।

यह स्थापित किया गया है कि Pd, Ac, Ni, और Ce के हाइड्राइड्स में, हाइड्रोजन जाली में अंतरालीय स्थिति में रहता है जो इन धातुओं पर हाइड्रोजन के और अवशोषण की अनुमति देता है।

Pt और Pd जैसी धातुओं में बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन को समायोजित करने की क्षमता होती है। इसलिए, धात्विक हाइड्राइड ऊर्जा के स्रोत के रूप में काम करते हैं और हाइड्रोजन के भंडारण के लिए उपयोग किए जाते हैं।

प्रश्न:17 काटने और वेल्डिंग उद्देश्यों के लिए परमाणु हाइड्रोजन या ऑक्सी-हाइड्रोजन मशाल कैसे कार्य करता है? व्याख्या करना।

उत्तर: परमाणु हाइड्रोजन मशाल को ऑक्सीहाइड्रोजन मशाल के रूप में भी जाना जाता है। ये परमाणु एक विद्युत चाप की मदद से डाइहाइड्रोजन पृथक्करण के माध्यम से उत्पन्न होते हैं जिसके परिणामस्वरूप भारी मात्रा में ऊर्जा प्राप्त होती है।

जारी ऊर्जा = 435.88 kJ mol -1

इस ऊर्जा का उपयोग 4000 K ताप के उत्पादन में किया जाता है, जिसका उपयोग धातुओं को काटने और वेल्डिंग करने में किया जाता है।

इसलिए, इस उद्देश्य के लिए परमाणु हाइड्रोजन मशालों का उपयोग किया जाता है, अर्थात, यह एक विशेष तापमान की पीढ़ी के लिए वेल्डेड होने के लिए एक विशेष सतह पर पुन: संयोजित करने की अनुमति देता है।

प्रश्न:18 लवणीय हाइड्राइड जल के साथ तीव्र अभिक्रिया करके आग उत्पन्न करने के लिए जाने जाते हैं। क्या इस मामले में एक प्रसिद्ध अग्निशामक CO2 का उपयोग किया जा सकता है? व्याख्या करना।

उत्तर: लवणीय हाइड्राइड्स अर्थात LiH, NaH आदि जल से अभिक्रिया कर हाइड्रोजन गैस तथा एक क्षार बनाते हैं। इस प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करने के लिए रासायनिक समीकरण है

यह प्रतिक्रिया हिंसक व्यवहार करती है और इससे आग भी उत्पन्न होती है।

डाइअॉॉक्सिन का वजन CO₂ से हल्का होता है । CO₂ का आमतौर पर आग बुझाने के यंत्र के रूप में उपयोग किया जाता है क्योंकि यह आग को एक कंबल की तरह ढकता है और डाइऑक्सीजन की आपूर्ति को रोकता है, जिससे आग बुझ जाती है।

इसका उपयोग इस परिदृश्य में भी किया जा सकता है - इसका वजन डाइहाइड्रोजन से अधिक होता है और डाइऑक्सीजन और डाइहाइड्रोजन से जलने वाली सतह को अलग करने में प्रभावी होता है।

प्रश्न:19 बर्फ के सामान्य रूप की संरचना का वर्णन कीजिए।

उत्तर: आमतौर पर, बर्फ पानी का क्रिस्टलीय रूप है। यह एक हेक्सागोनल रूप में दिखाई देता है यदि इसे वायुमंडलीय दबाव पर क्रिस्टलीकृत किया जाता है। जब तापमान बहुत कम होता है, तो यह घन रूप में संघनित होता है।

3-डी बर्फ की संरचना: इसमें हाइड्रोजन बॉन्डिंग और एक उच्च क्रम वाली संरचना है। प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु 276  की दूरी पर 4 अन्य ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा चतुष्फलकीय रूप से घिरा हुआ है। बर्फ की संरचना में चौड़े छिद्र भी होते हैं जो विशेष आकार के अणुओं को धारण कर सकते हैं।

प्रश्न:20 पानी की अस्थायी और स्थायी कठोरता का क्या कारण है?

उत्तर: जल में क्लोराइड के रूप में मैग्नीशियम तथा कैल्सियम के घुलनशील लवण उपस्थित होने के कारण जल में कठोरता स्थायी रहती है।

जल में कैल्सियम तथा मैग्नीशियम के घुलनशील लवण हाइड्रोजन कार्बोनेट के रूप में उपस्थित होने के कारण जल में कठोरता अस्थायी रहती है।

प्रश्न:21 क्या डीमिनरलाइज्ड या आसुत जल पीने के उद्देश्यों के लिए उपयोगी है? यदि नहीं, तो इसे कैसे उपयोगी बनाया जा सकता है?

उत्तर: जल हमारे जीवन के लिए अति आवश्यक है। इसमें कई घुले हुए पोषक तत्व होते हैं जो हमारे लिए और पौधों और जानवरों के लिए भी आवश्यक होते हैं। डिमिनरलाइज्ड पानी सभी घुलनशील खनिजों से मुक्त है, इसलिए इसे पीने के लिए इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है।

विकास के लिए आवश्यक विशिष्ट मात्रा में वांछित खनिजों को जोड़ने के बाद इस पानी को उपयोगी बनाया जा सकता है।

प्रश्न:22 खारा हाइड्राइड कार्बनिक यौगिकों से पानी के निशान कैसे हटा सकता है?

उत्तर: स्वाभाविक रूप से, लवणीय हाइड्राइड आयनिक होते हैं। खारा हाइड्राइड पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन गैस के साथ धातु हाइड्रॉक्साइड बनता है। इसका प्रतिनिधित्व किया जाता है,

जब एक कार्बनिक विलायक में जोड़ा जाता है, तो वे उसमें मौजूद पानी के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। हाइड्रोजन धात्विक हाइड्रॉक्साइड को पीछे छोड़ते हुए वायुमंडल में चला जाता है। शुष्क कार्बनिक विलायक आसवित हो जाता है।

प्रश्न:23 . ‘कोयला गैसीकरण' से प्राप्त डाइहाइड्रोजन का उत्पादन कैसे बढ़ाया जा सकता है?

उत्तर: कोयला गैसीकरण' से प्राप्त डाइहाइड्रोजन का उत्पादन निम्नलिखित है:

एक उत्प्रेरक के रूप में लोहे के क्रोमेट की उपस्थिति में भाप के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड से प्रतिक्रिया करके डाइहाइड्रोजन की उपज बढ़ सकती है|

प्रश्न:24 डाइहाइड्रोजन की अभिक्रियाशीलता के पदों में H −−− H

बन्ध की उच्च एन्थैल्पी के परिणामों की विवेचना कीजिए।

उत्तर: H −−− H

बॉन्ड का आयनीकरण थैलेपी (1312 Kj/mol)

बहुत अधिक है। यह संकेत करता है कि हाइड्रोजन में H+ आयन बनाने की प्रवृत्ति कम होती है। इसका आयनीकरण थैलेपीस मूल्य हैलोजन की तुलना में है इसलिए यह डायटोमिक अणुओं तत्वों के साथ हाइड्राईडस और बड़ी संख्या में सहसंयोजक बॉन्ड बनाता है क्योंकि आयनीकरण थैलेपीस बहुत अधिक होता है। हाइड्रोजन में धातुओं की तरह धातु संबंधी विशेषताओं चमक, लचीलापन आदि नहीं होते हैं।

प्रश्न:25 हाइड्रोजन भण्डारण के लिए धात्विक हाइड्राइड किस प्रकार उपयोगी है? समझाइए।

उत्तर : धात्विक हाइड्राइड हाइड्रोजन की कमी है अर्थात वे निरंतर संरचना का नियम नहीं रखते हैं| यह स्थापित किया गया है कि Ni, Pd, Ceऔर Ac के हाइड्राईड्स में, हाइड्रोजन इन धातुओं पर हाइड्रोजन के अधिक अवशोषण की अनुमति देता है जिसमें लैटिस में बीचवाला स्थान होता है| Pd, Pt आदि धातुओं में बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन को समायोजित करने की क्षमता होती है इसलिए वे हाइड्रोजन के भण्डारण के लिए उपयोग किए जाते हैं और ऊर्जा के स्रोत के रूप में काम करते हैं|