Solution

. (b) 2

. (b) +6

. (a) s-ब्लॉक से

. (c) 8 g H₂

[स्पष्टीकरण: 8 g H₂ = 4 मोल, जो कि सबसे अधिक है।]

. (c) 1s¹

. (b) 4

[स्पष्टीकरण: बेन्जीन में 12 σ तथा 3 π आबंध होते हैं, अतः अनुपात = 12 / 3 = 4]

. (b) sp, sp² तथा sp³

. (c) 3-मेथिल-1-ब्यूटीन

. (b) KMnO₄

[स्पष्टीकरण: KMnO₄ में Mn की ऑक्सीकरण संख्या +7 है।]

. (a) 3

. (c) 0.005 मोलर

[गणना: ग्लूकोस का मोलर द्रव्यमान = 180 g/mol; M = 0.9 / 180 = 0.005 M]

. (a) अम्लीय

. (b) बढ़ती है

. (a) 0

[स्पष्टीकरण: p-उपकोश के कक्षकों हेतु m का मान -1, 0, +1 होता है, दूसरे इलेक्ट्रॉन के लिए m = 0]

. (a) तीन सिग्मा तथा दो पाई बन्ध हैं।

. (d) [Ar] 3d⁵ 4s¹

. (b) हैलोजन

. (b) Fe³⁺, Mn²⁺

[स्पष्टीकरण: दोनों में 23 इलेक्ट्रॉन होते हैं (समइलेक्ट्रॉनिक)।]

. (c) लैन्थेनाइड

. (d) Zn²⁺

खण्ड-ख [ वर्णनात्मक प्रश्न ]

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जब किसी यौगिक से जल (H₂O) का अणु बाहर निकलता है, तो इस प्रक्रिया को निर्जलीकरण (Dehydration) कहते हैं।

उदाहरण: सांद्र H₂SO₄ की उपस्थिति में एथिल एल्कोहॉल को 170°C पर गर्म करने पर एथीन बनती है:

C₂H₅OH --(सांद्र H₂SO₄, 170°C)--> CH₂=CH₂ + H₂O

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वह विलयन जिसमें थोड़ा सा अम्ल या क्षार मिलाने पर भी उसके pH मान में कोई विशेष परिवर्तन नहीं होता है, उसे बफर विलयन (Buffer Solution) कहते हैं।

उदाहरण: CH₃COOH + CH₃COONa (अम्लीय बफर विलयन)।

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• ऑक्सीकारक: CuSO₄ (इसमें Cu²⁺ का अपचयन Cu⁺ में होता है)

• अपचायक: KI (इसमें I⁻ का ऑक्सीकरण I₂ में होता है)

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इस नियम के अनुसार, परमाणुओं के कक्षकों में इलेक्ट्रॉन उनकी ऊर्जा के बढ़ते हुए क्रम में प्रवेश करते हैं। अर्थात् इलेक्ट्रॉन सबसे पहले न्यूनतम ऊर्जा वाले कक्षक में भरता है और उसके बाद उच्च ऊर्जा वाले कक्षकों में जाता है।

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वह रासायनिक अभिक्रिया जिसमें ऑक्सीकरण तथा अपचयन दोनों प्रक्रियाएँ एक साथ संपन्न होती हैं, उसे रेडॉक्स (Redox) अभिक्रिया कहते हैं।

उदाहरण: Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

(यहाँ Zn का ऑक्सीकरण Zn²⁺ में और Cu²⁺ का अपचयन Cu में होता है।)

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सल्फर (S = 16) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴

अंतिम इलेक्ट्रॉन 3p⁴ में उपस्थित है:

• मुख्य क्वाण्टम संख्या (n) = 3

• द्विगंशी क्वाण्टम संख्या (l) = 1 (p-उपकोश हेतु)

• चुम्बकीय क्वाण्टम संख्या (m) = -1

• चक्रण क्वाण्टम संख्या (s) = -1/2

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1. प्रबल विद्युत अपघट्य: वे पदार्थ जो जलीय विलयन में पूर्णतः आयनित हो जाते हैं।

उदाहरण: HCl, NaOH, NaCl

2. दुर्बल विद्युत अपघट्य: वे पदार्थ जो जलीय विलयन में आंशिक रूप से (कम) आयनित होते हैं।

उदाहरण: CH₃COOH, NH₄OH

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1. ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया: जिन अभिक्रियाओं में ऊष्मा का उत्सर्जन होता है।

उदाहरण: C + O₂ → CO₂ + 94 kcal

2. ऊष्माशोषी अभिक्रिया: जिन अभिक्रियाओं में ऊष्मा का अवशोषण होता है।

उदाहरण: N₂ + O₂ → 2NO - 43.2 kcal

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जब एल्किल हैलाइड के दो अणुओं की अभिक्रिया शुष्क ईथर की उपस्थिति में सोडियम (Na) धातु के साथ कराई जाती है, तो उच्च एल्केन प्राप्त होते हैं। इसे वुर्ट्ज़ अभिक्रिया कहते हैं।

समीकरण: 2 R-X + 2 Na --(शुष्क ईथर)--> R-R + 2 NaX

उदाहरण: 2 CH₃Cl + 2 Na --(शुष्क ईथर)--> C₂H₆ + 2 NaCl

क्रिया विधि (मुक्त मूलक विधि):

1. Na → Na⁺ + e⁻

2. R-X + e⁻ → R• + X⁻ (मुक्त मूलक का निर्माण)

3. R• + R• → R-R (एल्केन)

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हकेल के नियम के अनुसार, कोई समतलीय चक्रीय यौगिक एरोमैटिक होता है यदि उसमें वलय के भीतर विस्थानिकृत (delocalized) π-इलेक्ट्रॉनों की संख्या (4n + 2) होती है, जहाँ n = 0, 1, 2, 3... एक पूर्णांक है।

उदाहरण: बेन्जीन में 6 π-इलेक्ट्रॉन होते हैं (4n + 2 = 6, जहाँ n = 1)।

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1. ऑक्सीकरण अर्ध-अभिक्रिया: Br₂ + 4 OH⁻ → 2 BrO⁻ + 2 H₂O + 2 e⁻

2. अपचयन अर्ध-अभिक्रिया: Br₂ + 2 e⁻ → 2 Br⁻

3. दोनों अर्ध-अभिक्रियाओं को जोड़ने पर:

2 Br₂ + 4 OH⁻ → 2 Br⁻ + 2 BrO⁻ + 2 H₂O

4. 2 से भाग देने पर सन्तुलित समीकरण:

Br₂ + 2 OH⁻ → Br⁻ + BrO⁻ + H₂O

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• परिभाषा: किसी परमाणु के नाभिक के केंद्र से उसके बाह्यतम इलेक्ट्रॉन कोश की दूरी को उसकी परमाण्विक त्रिज्या कहते हैं।

• प्रायोगिक निर्धारण सम्भव न होने के कारण:

1. परमाणु का कोई निश्चित बाह्य आवरण या परिसीमा नहीं होती, क्योंकि इलेक्ट्रॉन अभ्र अनंत तक विस्तृत हो सकता है।

2. एकल परमाणु को उसके पड़ोसी परमाणुओं से अलग स्वतंत्र रूप से प्राप्त करना अत्यंत कठिन है।

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नैफ्थैलीन को केरोसीन से पृथक करने के लिए 'प्रभाजी आसवन' (Fractional Distillation) या 'क्रिस्टलीकरण' (Crystallization) विधि का उपयोग किया जाता है। मिश्रण को धीरे-धीरे गर्म करने पर कम क्वथनांक वाला घटक वाष्पीकृत होकर अलग हो जाता है, अथवा ठंडा करने पर नैफ्थैलीन के क्रिस्टल अलग प्राप्त हो जाते हैं।

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हेस के स्थिर ऊष्मा संकलन के नियमानुसार: "यदि कोई रासायनिक परिवर्तन एक पद में हो या अनेक पदों में, उसमें होने वाला कुल एन्थैल्पी/ऊष्मा परिवर्तन सदैव समान रहता है।"

यदि A → Z एक पद में ΔH ऊष्मा देता है, तथा A → B → C → Z में ऊष्मा परिवर्तन ΔH₁, ΔH₂, ΔH₃ हैं, तो:

ΔH = ΔH₁ + ΔH₂ + ΔH₃

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H₂O में ऑक्सीजन (O) परमाणु की विद्युतऋणात्मकता नाइट्रोजन (N) तथा क्लोरीन (Cl) से अधिक होती है। इसके कारण जल के अणुओं के मध्य अत्यधिक प्रबल 'अंतरआण्विक हाइड्रोजन आबंध' (Intermolecular Hydrogen Bonding) का एक त्रिआयामी नेटवर्क बन जाता है। इस आबंध को तोड़ने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसीलिए H₂O का क्वथनांक HCl तथा NH₃ से अधिक होता है।

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1. क्वथनांक तथा गलनांक: अणुभार बढ़ने के साथ-साथ वैन डार वाल्स बल बढ़ते हैं, जिससे ऐल्कीनों के क्वथनांक और गलनांक बढ़ते हैं। शाखित एल्कीनों के क्वथनांक सीधे एल्कीनों से कम होते हैं।

2. विलेयता: ऐल्कीन अध्रुवीय प्रकृति की होती हैं, इसलिए ये जल (ध्रुवीय विलायक) में अविलेय होती हैं, परंतु कार्बनिक विलायकों (जैसे ईथर, बेन्जीन) में विलेय होती हैं।

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• ला-शातेलिये का नियम: यदि किसी साम्यावस्था पर स्थित निकाय के ताप, दाब या सांद्रता में परिवर्तन किया जाता है, तो साम्य उस दिशा में विस्थापित हो जाता है जिस दिशा में किए गए परिवर्तन का प्रभाव नष्ट या कम होता है।

• हैबर विधि द्वारा NH₃ निर्माण पर प्रभाव:

1. ताप का प्रभाव: चूंकि अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी (ΔH = -22.4 kcal) है, अतः कम ताप अमोनिया के अधिक निर्माण के लिए अनुकूल होगा। (अनुकूल ताप ≈ 450°C - 500°C)।

2. दाब का प्रभाव: अग्र अभिक्रिया में आयतन में कमी (4 मोल से 2 मोल) हो रही है, इसलिए उच्च दाब अमोनिया का उत्पादन बढ़ाता है। (अनुकूल दाब ≈ 200 atm)।

3. सांद्रता का प्रभाव: N₂ और H₂ की सांद्रता बढ़ाने तथा बनी अमोनिया को लगातार हटाने से साम्य अग्र दिशा में विस्थापित होता है।

अथवा

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• इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी (Electron Gain Enthalpy): किसी गैसीय पृथक्कृत उदासीन परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन जोड़ने पर होने वाले एनैल्पी परिवर्तन को उसकी इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी कहते हैं।

• प्रभावित करने वाले कारक:

1. परमाणु आकार: आकार बढ़ने पर इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी कम ऋणात्मक होती है।

2. प्रभावी नाभिकीय आवेश: नाभिकीय आवेश बढ़ने पर इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी अधिक ऋणात्मक होती है।

• आवर्तिता:

1. आवर्त में: बाएँ से दाएँ जाने पर नाभिकीय आवेश बढ़ने के कारण इलेक्ट्रॉन लब्धि एन्थैल्पी अधिक ऋणात्मक होती है।

2. वर्ग में: ऊपर से नीचे जाने पर परमाणु आकार बढ़ने के कारण यह कम ऋणात्मक होती है।

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1. तत्वों की प्रतिशतता से मूलानुपाती सूत्र की गणना:

• C: 32 / 12 = 2.66

• H: 6.6 / 1 = 6.6

• N: 18.67 / 14 = 1.33

• O (शेष): 100 - (32 + 6.6 + 18.67) = 42.73% ⇒ 42.73 / 16 = 2.67

2. सरलतम अनुपात (1.33 से भाग देने पर):

C = 2, H = 5, N = 1, O = 2

मूलानुपाती सूत्र = C₂H₅NO₂

3. यौगिक का पहचान एवं रासायनिक समीकरण:

• कार्बनिक यौगिक: नाइट्रोएथेन (C₂H₅NO₂)

• प्राथमिक ऐमीन: एथिल ऐमीन (C₂H₅NH₂)

• अपचयन अभिक्रिया का समीकरण:

C₂H₅NO₂ + 6 [H] --(Sn / HCl)--> C₂H₅NH₂ + 2 H₂O

(नाइट्रोएथेन) (एथिल ऐमीन - प्राथमिक ऐमीन)

• संरचनात्मक सूत्र:

• नाइट्रोएथेन: CH₃ - CH₂ - NO₂

• एथिल ऐमीन: CH₃ - CH₂ - NH₂

अथवा

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• अनुनाद (Resonance): जब किसी यौगिक के सभी गुणों को एक ही संरचनात्मक सूत्र द्वारा स्पष्ट नहीं किया जा सकता, तो उसके लिए दो या अधिक संरचनाएँ लिखी जाती हैं। इस परिघटना को अनुनाद कहते हैं।

• अनुनाद के नियम:

1. सभी अनुनादी संरचनाओं में परमाणुओं की स्थिति समान रहनी चाहिए, केवल इलेक्ट्रॉनों का विस्थापन होता है।

2. सभी संरचनाओं में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होनी चाहिए।

3. सभी अनुनादी संरचनाओं की ऊर्जा लगभग समान होनी चाहिए।

• उदाहरण:

1. ओजोन (O₃): O=O-O⁻ ↔ ⁻O-O=O

2. बेन्जीन (C₆H₆): केकुले संरचनाएँ (द्वि-आबंध का विस्थानीकरण)।

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डुमा विधि द्वारा नाइट्रोजन के निर्धारण के दौरान यदि कार्बनिक यौगिक के दहन से नाइट्रोजन के ऑक्साइड (जैसे NO, NO₂) बनते हैं, तो ताँबे की गर्म छीलन (Cu) उन्हें अपचित करके पूर्णतः स्वतंत्र N₂ गैस में परिवर्तित कर देती है।

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जल (H₂O) में ऑक्सीजन की उच्च विद्युतऋणात्मकता और छोटे आकार के कारण जल के अणुओं के बीच प्रबल अंतरआण्विक 'हाइड्रोजन आबंध' पाया जाता है, जिससे अणु आपस में संगुणित होकर द्रव अवस्था में रहते हैं। जबकि H₂S में सल्फर की विद्युतऋणात्मकता कम होने के कारण हाइड्रोजन आबंध नहीं बनता और केवल दुर्बल वैन डर वाल्स बल होते हैं, इसलिए H₂S एक गैस है।

अथवा

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1. बेन्जीन में तीन द्वि-आबंध होने के बावजूद यह एल्कीनों की तरह आसानी से योगात्मक अभिक्रियाएँ नहीं देता, बल्कि प्रतिस्थापन अभिक्रियाएँ देता है; केकुले सूत्र इसकी व्याख्या नहीं कर सका।

2. केकुले सूत्र के अनुसार बेन्जीन को KMnO₄ को रंगहीन कर देना चाहिए, परंतु यह ऐसा नहीं करता।

3. यह बेन्जीन के असाधारण स्थायित्व की व्याख्या करने में असमर्थ रहा।

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शुष्क ईथर की उपस्थिति में एल्किल हैलाइड की सोडियम धातु के साथ अभिक्रिया कराने पर उच्च एल्केन प्राप्त होते हैं।

2 CH₃-Cl + 2 Na --(शुष्क ईथर)--> CH₃-CH₃ + 2 NaCl

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सैत्जेफ (Saytzeff) नियम के अनुसार: "ऐल्किल हैलाइडों के विहाइड्रोहैलोजनीकरण (Dehydrohalogenation) में वह ऐल्कीन मुख्य उत्पाद के रूप में बनती है, जिसमें द्वि-आबंध से जुड़े कार्बन परमाणुओं पर एल्किल समूहों की संख्या अधिक होती है।"

उदाहरण: 2-ब्रोमोब्यूटेन के विहाइड्रोहैलोजनीकरण से ब्यूिट-2-ईन (81%, मुख्य उत्पाद) तथा ब्यूिट-1-ईन (19%) प्राप्त होता है।