NCERT Solutions for Class 11 Chemistry In Hindi Chapter 9 Hydrogen

प्रश्न 1. हाइड्रोजन के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के आधार पर आवर्त सारणी में इसकी स्थिति को युक्तिसंगत ठहराइए।

उत्तर : हाइड्रोजन आवर्त सारणी का पहला तत्व है और किसी अक्सर प्रोटियम कहा जाता है। इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास \[\left[ {1{s^{ - 1}}} \right]\] है। इसके \[1s\] शेल में केवल एक इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति के कारण हाइड्रोजन एक दोहरे व्यवहार को प्रदर्शित करता है अर्थात यह क्षार धातुओं और हैलोजन से मिलता जुलता है। परिणाम-स्वरूप इसे समूह \[1\]  में क्षार धातुओं के शीर्ष पर रखा गया है और समूह \[17\] में हैलोजन के साथ ही हैलोजन की तरह इसे किसी भी इलेक्ट्रॉन को निकटतम कुलीन गैस तत्व की विन्यास की आवश्यकता होती है|

प्रश्न 2. हाइड्रोजन के समस्थानिकों के नाम लिखिए| इन समस्थानिकों का द्रव्यमान अनुपात क्या है?

उत्तर : हाइड्रोजन के समस्थानिकों के नाम निम्नलिखित हैं:

प्रोटियम\[{(^1}{H_1})\], ड्यूटीरियम \[{(^2}{H_1})\]तथा ट्राइटियम \[{(^3}{H_1})\]

इन समस्थानिकों का द्रव्यमान अनुपात निम्नलिखित है:

\[1:2:3\]

प्रश्न 3. सामान्य स्थितियों में हाइड्रोजन एक मोनोएटोमिक रूप के बजाय एक डायटोमिक रूप में क्यों पाया जाता है?

उत्तर : हाइड्रोजन परमाणु का आयनीकरण आंत्रशोथ \[\left( {1312kJ{\text{ }}mo{l^{ - 1}}} \right)\] बहुत अधिक है इसलिए इसके एकमात्र इलेक्ट्रॉन को निकालना बहुत मुश्किल है। परिणामस्वरूप इसकी मोनोनेटिक रुप में मौजूद होने की प्रवृत्ति कम है। इसके बजाय हाइड्रोजन एक अन्य हाइड्रोजन परमाणु के साथ एक सहसंयोजक बंधन बनाता है और एक डायटोमिक \[{H_2}\] अणु के रूप में मौजूद होता है।

प्रश्न 4. ‘कोयला गैसीकरण' से प्राप्त डाइहाइड्रोजन का उत्पादन कैसे बढ़ाया जा सकता है?

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

$\mathop {{\text{C}}\left( s \right) + \mathop {{{\text{H}}_2}{\text{O}}}\limits_{{\text{Steam}}}  \to }\limits_{} \mathop {{\text{CO}}\left( g \right) + {{\text{H}}_2}\left( g \right)}\limits_{{\text{Syngas       (water gas)}}} $

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|

${\text{CO}}\left( g \right) + {{\text{H}}_2}{\text{O}}\left( g \right)\mathop {\mathop  \to \limits^{673{\text{K}}} }\limits_{{\text{FeCr}}{{\text{O}}_4}} {\text{C}}{{\text{O}}_2}\left( g \right) + {{\text{H}}_2}\left( g \right)$

इस प्रतिक्रिया को वॉटर गैस शिफ्ट रिएक्शन कहा जाता है| कार्बन डाइऑक्साइड के एक समाधान के साथ इसे स्क्रब करके कार्बन डाइऑक्साइड को हटा दिया जाता है|

प्रश्न 5. विद्युत-अपघटन विधि द्वारा डाइहाइड्रोजन वृहद् स्तर पर किस प्रकार बनाई जा सकती है? इस प्रक्रम में विद्युत-अपघट्य की क्या भूमिका है?

उत्तर : प्लेटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करके अम्लीय या क्षारीय पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा डाईहाइड्रोजन तैयार किया जाता है। आमतौर पर एक एसिड \[{H_2}S{O_4}\] या बेस \[NaOH\] का \[15\] से \[20\% \] उपयोग किया जाता है।

पानी की कमी कैथोड पर होती है:

\[2{H_2}O{\text{ }} + {\text{ }}2{e^ - } \to {\text{ }}2{H_2} + {\text{ }}2O{H^ - }\]

एनोड पर आयनों का ऑक्सिकरण होता है जो कि इस प्रकार है:

$2OH^- \to H_2O+ \dfrac{1}{2}O_2 + 2e^-$

शुद्ध प्रतिक्रिया के रूप में प्रतिनिधित्व या जा सकता है:

$H_2O\to H_2 +\dfrac{1}{2}O_2$

इसमें आयनों की अनुपस्थिति के कारण पानी की विद्युत चालकता बहुत कम होती है इसलिए शुद्ध पानी का इलेक्ट्रोलिसिस भी कम दर पर होता है। यदि एक इलेक्ट्रोलाइट जैसे एसिड या बेस को प्रक्रिया में जोड़ा जाता है तो इलेक्ट्रोलिसिस की दर बढ़ जाती है। इलेक्ट्रोलाइट के अलावा बिजली के प्रवाहकत्त्व और इलेक्ट्रोलिसिस के लिए आयनों को इस प्रक्रिया में उपलब्ध कराता है।

प्रश्न 6. निम्नलिखित समीकरणों को पूरा कीजिए- 

(i) ${{\text{H}}_2}\left( g \right) + {{\mathbf{M}}_m}{{\mathbf{O}}_o}\left( s \right)\mathop  \to \limits^{{\Delta }} $

उत्तर : (i) ${{\text{H}}_2}\;\left( g \right) + {{\text{M}}_n}{{\text{O}}_o}\left( s \right)\mathop {\mathop  \to \limits^{700{\text{K}}} }\limits_{\mathop {200{\text{atm}}}\limits_{{\Delta }} } m{\text{M}}\left( s \right) + o{{\text{H}}_2}{\text{O}}\left( l \right)$
(ii) \[{\text{CO}}\left( {\text{g}} \right) + {{\text{H}}_2}\left( g \right)\dfrac{{{\Delta }}}{{{\text{  }}}} \to \]

उत्तर : (ii)${\text{CO}}\left( g \right) + {{\text{H}}_2}\left( g \right) \to CH_3OH (l)$
(iii)${{\text{C}}_3}{{\text{H}}_8}\left( g \right) + 3{{\text{H}}_2}{\text{O}}\left( g \right)$

उत्तर: (iii) ${{\text{C}}_3}{{\text{H}}_8}\left( g \right) + 3{{\text{H}}_2}{\text{O}}\left( g \right)\mathop  \to \limits^{1270{\text{K/Ni}}} 3{\text{CO}}\left( g \right) + 7{{\text{H}}_2}\left( g \right)$

(iv) ${\mathbf{Zn}}\left( s \right) + {\mathbf{NaOH}}\left( {aq} \right)$⟶ ऊष्मा 

उत्तर: (iv) Zn(s)+2NaOH(aq) ⟶ ऊष्मा ${\text{N}}{{\text{a}}_2}{\text{Zn}}{{\text{O}}_2}\left( {aq} \right) + {{\text{H}}_2}\left( g \right)$

प्रश्न 7. डाइहाइड्रोजन की अभिक्रियाशीलता के पदों में \[{\mathbf{H}}{\text{ }}---{\text{ }}{\mathbf{H}}\] बन्ध की उच्च एन्थैल्पी के परिणामों की विवेचना कीजिए।

उत्तर : \[{\mathbf{H}}{\text{ }}---{\text{ }}{\mathbf{H}}\] बॉन्ड का आयनीकरण थैलेपी \[\left( {1312{\text{ }}Kj/mol} \right)\]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 8. हाइड्रोजन के

(i) इलेक्ट्रॉन न्यून

(ii) इलेक्ट्रॉन परिशुद्ध तथा

(iii) इलेक्ट्रॉन समृद्ध

यौगिकों से आप क्या समझते हैं। उदाहरणों द्वारा समझाइए।

उत्तर : हाइड्रोजन के जिन यौगिकों में पारम्परिक लूइस संरचना के लिये आवश्यक इलेक्ट्रॉनों से कम इलेक्ट्रॉन उपस्थित होते हैं, उन्हें इलेक्ट्रॉन न्यून यौगिक कहा जाता है, जैसे-\[{B_2}{H_6}\]। जिन यौगिकों में पारम्परिक लूइस संरचना के अनुरूप पर्याप्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, उन्हें इलेक्ट्रॉन परिशुद्ध यौगिक कहा जाता है, जैसे-\[C{H_4},{C_2}{H_4}S{i_2}{H_6}\] आदि। जिन यौगिकों में एकल युग्मों के रूप में इलेक्ट्रॉन उपस्थित होते हैं, उन्हें इलेक्ट्रॉन समृद्ध यौगिक कहा जाता है, जैसे- ${\text{N}}{{\text{H}}_3},{\text{H}} - \mathop {\text{O}}\limits^{}  - {\text{H}}$आदि।

प्रश्न 9. संरचना एवं रासायनिक अभिक्रियाओं के आधार पर बताइए कि इलेक्ट्रॉन न्यून हाइड्राइड के कौन-कौन से अभिलक्षण होते हैं?

उत्तर : एक इलेक्ट्रॉन कमी वाले हाइड्राइड में एक नियमित मंजन बनाने के लिए पर्याप्त इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं जिसमें दो इलेक्ट्रॉनों को दो परमाणुओं जैसे, \[{B_2}{H_{6,}}A{l_2}{H_6}\] आदि द्वारा साझा किया जाता है।

इन हाइड्राइड का प्रतिनिधित्व पारंपरिक लुईस संरचना द्वारा नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए में चार नियमित बॉन्ड और दो-तीन केंद्रित-दो इलेक्ट्रॉन बॉन्ड होते हैं। इसकी संरचना को इस प्रकार प्रस्तुत किया जा सकता है:

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क्योंकि हाइड्राइड इलेक्ट्रॉन कमी वाले होते हैं इसलिए उन में इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने की प्रवृत्ति होती है इसलिए वे लुईस एसिड के रूप में कार्य करते हैं।

\[{B_2}{H_6} + {\text{ }}2NMe \to {\text{ }}2B{H_3} + NM{e_3}\]

\[{B_2}{H_6} + {\text{ }}2CO \to {\text{ }}2B{H_3} + C{O_{}}\]

प्रश्न 10. क्या आप आशा करते हैं कि \[({{\mathbf{C}}_{\mathbf{n}}}{{\mathbf{H}}_{{\mathbf{2n}}}} + {\mathbf{2}})\] कार्बनिक हाइड्राइड लूइस अम्ल या क्षार की भॉतिं कार्य करेंगे? अपने उत्तर को युक्तिसंगत ठहराइए। 

उत्तर: नहीं, कार्बन के \[({{\mathbf{C}}_{\mathbf{n}}}{{\mathbf{H}}_{{\mathbf{2n}}}} + {\mathbf{2}})\] प्रकार के हाइड्राइड लूइस अम्ल या लूइस बेस की भाँति कार्य नहीं करते। ऐसा इसलिये होता है, क्योंकि इनमें आवश्यक सहसंयोजक बन्ध बनाने के लिए सही संख्या में इलेक्ट्रॉन उपस्थित होते हैं। अतः इनमें न तो इलेक्ट्रॉन की कमी होती है और न ही एकल युग्म के रूप में इलेक्ट्रॉन की अधिकता इसलिए ये लूइस अम्ल व लूइस बेस की तरह व्यवहार नहीं करते।

प्रश्न 11. 'गैर-स्टोइकोमेट्रिक हाइड्राईड्स’ (non-stoichiometric hydride) से आप क्या समझते हैं? क्या आप क्षारीय धातुओं द्वारा इस प्रकार के हाइड्राईड्स के बनने की उम्मीद करते हैं? अपने जवाब का औचित्य साबित करें|

उत्तर : 'गैर-स्टोइकोमेट्रिक हाइड्राईड्स’ डी-ब्लॉक और एफ़-ब्लॉक तत्वों के साथ डायहाइड्रोजन की प्रतिक्रिया से गठित हाइड्रोजन कमी वाले योगिक है| यह हाइड्राइड्स निरंतर संरचना के कानून का पालन नहीं करते हैं| उदाहरण के लिए: \[La{H_{2.87,}}Yb{H_{2.55,}}Ti{H_{1.5 - 1.8}}\]आदि|

क्षार धातुएं स्टोइकोमेट्रिक हाइड्राईड्स बनातीं हैं| ये हाइड्राईड्स प्रकृति में आयनिक हैं| हाइड्राइड आयनों का तुलनात्मक आकार \[\left( {208pm} \right)\] क्षार धातु आयनों के साथ होता है| इसलिए मजबूत बाध्यकारी बल मौजूद धातु और हाइड्राइड आयन के बीच मौजूद हैं। परिमाणस्वरूप स्टोइकोमेट्रिक हाइड्राईड्स का गठन होता है| अल्कली धातुएं 'गैर-स्टोइकोमेट्रिक हाइड्राईड्स’ नहीं बनाएगी।

प्रश्न 12. 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 \[Ni,{\text{ }}Pd,{\text{ }}Ce\] और \[Ac\] के हाइड्राईड्स में, हाइड्रोजन इन धातुओं पर हाइड्रोजन के अधिक अवशोषण की अनुमति देता है जिसमें लैटिस में बीचवाला स्थान होता है| \[Pd,{\text{ }}Pt\] 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|

प्रश्न 13. कर्तन और वेल्डिंग के प्रयोजनों के लिए परमाणु हाइड्रोजन या ऑक्सी हाइड्रोजन टॉर्च किस प्रकार कार्य करती है? समझाइए।

उत्तर : परमाणु हाइड्रोजन परमाणु एक विद्युत चाप की सहायता से डाइर्हाइड्रोजन के पृथक्करण द्वारा निर्मित होते हैं। यह भारी मात्रा में ऊर्जा \[\left( {435.88{\text{ }}Kj/mol} \right)\]जारी करता है। इस ऊर्जा का उपयोग \[4000K\] का तापमान उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है जो वेल्डिंग और धातुओं को काटने के लिए आदर्श है इसलिए परमाणु हाइड्रोजन या ऑक्सिहाइड्रोजन मशालों का उपयोग इन उद्देश्यों के लिए किया जाता है। इस कारण से परमाणु हाइड्रोजन को वांछित तापमान उत्पन्न करने के लिए वेल्डिंग होने के लिए सतह पर पुनर्संयोजन की अनुमति है।

प्रश्न 14. \[{\mathbf{N}}{{\mathbf{H}}_{\mathbf{3}}},{\text{ }}{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{O}}\] तथा \[{\mathbf{HF}}\] में से किसका हाइड्रोजन बन्ध का घरिमण उच्चतम अपेक्षित है और क्यों?

उत्तर : HF का हाइड्रोजन बन्ध का घरिमण उच्चतम अपेक्षित है, क्योंकि \[F\] एक सर्वाधिक विद्युत ऋणात्मक तत्त्व है। उच्च विद्युत ऋणात्मकता के कारण, यह \[H---F\] के साझे के इलेक्ट्रॉन को अपनी ओर आकर्षित कर लेता है जिससे H पर धनात्मक आवेश उत्पन्न हो जाता है जिसका परिमाण \[N{H_3}\] और \[{H_2}O\] में उत्पन्न हुए आवेश से अधिक होता है।

प्रश्न 15. लवणीय हाइड्राइड जल के साथ प्रबल अभिक्रिया करके आग उत्पन्न करती है। क्या इसमें \[{\mathbf{C}}{{\mathbf{O}}_{\mathbf{2}}}\] (जो एक सुपरिचित अग्निशामक है) का उपयोग हम कर सकते हैं? समझाइए।

उत्तर: लवण हाइड्राइड्स यानी कि \[NaH,{\text{ }}LiH,\] आदि एक बेस और हाइड्रोजन गैस बनाने के लिए पानी के साथ प्रतिक्रिया करते हैं प्रतिक्रियाओं को दर्शाने के लिए प्रयोग रासायनिक समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है: 

\[MH{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O \to MOH{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}\]

प्रतिक्रिया हिंसक है और आग पैदा करती है।

\[C{O_2}\] डाइऑक्साइड की तुलना में भारी है। इसका उपयोग आग बुझाने के यंत्र के रूप में भी किया जाता है क्योंकि मैं आपको एक कंबल के रूप में कवर करता है और डाइऑक्साइड की आपूर्ति को रोकता है जिससे आग भड़कती है।

\[C{O_2}\] का उपयोग वर्तमान मामले में भी किया जा सकता है। यह डाईहाइड्रोजन की तुलना में भारी है और डाई हाइड्रोजन और डाई ऑक्सीजन से चलने वाली सतह को अलग करने में प्रभावी होगा।

प्रश्न 16. निम्नलिखित को व्यवस्थित कीजिए-

(i)\[{\mathbf{Ca}}{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}},{\text{ }}{\mathbf{Be}}{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}\], तथा \[{\mathbf{Ti}}{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}\], को उनकी बढ़ती हुई विद्युतचालकता के क्रम में।

उत्तर : (i) \[Be{H_2} < Ca{H_2} < Ti{H_2}\]

किसी अणु का विद्युत प्रवाह उसके आयनिक या सहसंयोजक प्रकृति पर निर्भर करता है। आयनिक यौगिक आचरण करते हैं जबकि सहसंयोजक यौगिक नहीं करते हैं।

BeH2 एक सहसंयोजक हाइड्राइड है इसलिए यह आचरण नहीं करता है| \[Ca{H_2}\] एक आयनिक हाइड्राइड है जो पिघले हुए राज्यों में बिजली का सञ्चालन करता है| \[Ti{H_2}\] प्रकृति में धातु है और कमरे के तापमान पर बिजली का सञ्चालन करता है|

(ii) \[{\mathbf{LiH}},{\text{ }}{\mathbf{NaH}}\] तथा \[{\mathbf{CsH}}\] को आयनिक गुण के बढ़ते हुए क्रम में।

उत्तर:  (ii) \[LiH < NaH < CsH\]

एक बंधन का आयनिक वर्ण इसमें शामिल परमाणुओं के इलेक्ट्रोनेगेटिविटी इस पर निर्भर होता है। परमाणुओं के इलेक्ट्रोनेगेटिविटी के बीच अंतर जितना अधिक होता है उतना ही छोटा आयनिक चरित्र होता है।लिथियम से लेकर सीजियम तक के समूह में इलेक्ट्रोनेगेटिविटी घट जाती है इसलिए उनके हाइड्राइड के क्षेत्र में वृद्धि होगी।

(iii) \[{\mathbf{H}}---{\mathbf{H}},{\text{ }}{\mathbf{D}}---{\mathbf{D}}\] तथा \[{\mathbf{F}}---{\mathbf{F}}\] को उनके बन्ध-वियोजन एन्थैल्पी के बढ़ते हुए क्रम में।

उत्तर:  (iii) \[F---F < H---H < D---D\]

बॉन्ड पृथक्करण ऊर्ज़ा एक अणु की बंधन शक्ति पर निर्भर करती है जो बदले में अणु में मौजूद आकर्षक और प्रतिकारक शक्तियों पर निर्भर करती है।

\[D - D\] बॉन्ड में बॉन्ड जोड़ी \[H - H\] की तुलना में नाभिक द्वारा अधिक मजबूती से आकर्षित होती है| इसका कारण \[{D_2}\] का अधिक परमाणु द्रव्यमान है| आकर्षित जितना अधिक मजबूत होगा बंधन शक्ति उतनी ही अधिक होगी और बंधन विघटन एन्थैल्पी जितना उच्च होगा इसलिए \[D - D\]का बंधन पृथक्करण \[H - H\] से अधिक है हालांकि \[{\mathbf{F}}---{\mathbf{F}}\] के मामले में बॉन्ड पृथक्करण एन्थैल्पी न्यूनतम है| प्रत्येक F  केंद्र पर मौजूद एकल जोड़े से बॉन्ड जोड़ी मजबूत प्रतिकर्षण का अनुभव करती है|

(iv) \[{\mathbf{NaH}},{\text{ }}{\mathbf{Mg}}{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}\] तथा \[{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{O}}\] को बढ़ते हुए अपचायक गुण के क्रम में।

उत्तर:  (iv) \[{H_2}O < {\text{ }}Mg{H_2} < {\text{ }}NaH\]

आयोनिक हाइड्राइड कम करने वाले एजेंट है| \[NaH\] आसानी से अपने एलेक्ट्रॉनों को दान कर सकते हैं इसलिए यह प्रकृति में सबसे कम हैं|

दोनों, \[Mg{H_2}\] और \[{H_2}O\] सहसंयोजक हाइड्राइड्स हैं| \[{H_2}O,{\text{ }}Mg{H_2}\] की तुलना में कम है क्योंकि \[{H_2}O\]की बॉन्ड पृथक्करण ऊर्जा \[Mg{H_2}\] से अधिक है|

प्रश्न 17. \[{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{O}}\] तथा \[{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}{{\mathbf{O}}_{\mathbf{2}}}\] की संरचनाओं की तुलना कीजिए।

उत्तर : गैसीय अवस्था में, जल अणु का के बंध कोण के साथ एक मुड़ा हुआ रूप होता है| बंध की लम्बाई है| संरचना के रूप में ऐसे दिखाया जाता है:

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प्रश्न 18. जल के स्वतः प्रोटोनीकरण से आप क्या समझते हैं? इसका क्या महत्त्व है?

उत्तर: जल के स्वतः प्रोटोनीकरण एक रासायनिक प्रतिक्रिया है जिसमें दो पानी के अणु एक हाइड्रोक्साइड आयन \[(O{H^ - })\] और एक हाइड्रोनियम आयन \[({H_3}{O^ + })\]का उत्पादन करने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं। इसमें शामिल प्रतिक्रिया को इस रूप में दर्शाया जा सकता है:

\[{H_2}O{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O \to {\text{ }}{H_3}{O^ + } + {\text{ }}O{H^ - }^{}\]

जल का इसकी एम्फोटेरिक प्रकृति को इंगित करता है यानी एसिड के साथ-साथ आधार के रूप में कार्य करने की क्षमता। एसिड-बेस रिएक्शन को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

$  \begin{array}{*{20}{c}}  H_2O & + &  H_2O & \to &  H_3O^{+} & + & OH^{-}\\ \text{} & \text{ } & \text{}& \text{} &  \text{Conjugate acid} & \text{} & \text{Conjugate base}\\ \end{array}$

प्रश्न 19. \[{{\mathbf{F}}_{\mathbf{2}}}\] के साथ जल की अभिक्रिया में ऑक्सीकरण तथा अपचयन के पदों पर विचार कीजिए एवं बताइए कि कौन-सी स्पीशीज ऑक्सीकृत/अपचयित होती है?

उत्तर :  $  \begin{array}{*{20}{c}}  0 & \text{} & {+1 \, -2} & \text{} & {+1} & \text{} & {-1} & \text{} & {0}  \\ 2F_2 (g) & + & 2H_2 \, O(l) & \to &  4H^+(aq) & + & 4F (aq) & + & O_2(g) \\ \text{Oxidising agent}& \text{} & \text{Reducing agent} & \text{} & \text{} & \text{}&\text{} & \text{} & \text{}\\ \end{array}$

यह एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया का एक उदाहरण है क्योंकि पानी ऑक्सीजन से ही ऑक्सीकरण हो रहा है जबकि फ्लोरीन आयन को फ्लोरिंग कम किया जा रहा है|

प्रश्न 20. निम्नलिखित अभिक्रियाओं को पूर्ण कीजिए:

(i) \[{\mathbf{PbS}}\left( {\mathbf{s}} \right){\text{ }} + {\text{ }}{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}{{\mathbf{O}}_{\mathbf{2}}}({\mathbf{aq}}){\text{ }} \to \]

उत्तर : \[(i){\text{ }}PbS\left( s \right){\text{ }} + {\text{ }}{H_2}{O_2}(aq){\text{ }} \to {\text{ }}PbS{O_4} + {\text{ }}{H_2}O\]

(ii) \[{\mathbf{Mn}}{{\mathbf{O}}^--}_{\mathbf{4}}({\mathbf{aq}}){\text{ }} + {\text{ }}{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}{{\mathbf{O}}_{\mathbf{2}}}({\mathbf{aq}}){\text{ }} \to \]

उत्तर : \[(ii){\text{ }}2Mn{O^--}_4(aq){\text{ }} + {\text{ }}5{H_2}{O_2}(aq){\text{ }} + {\text{ }}6{H^ + } \to {\text{ }}2M{n^{2 + }} + {\text{ }}8{H_2}O{\text{ }} + {\text{ }}5{O_2}\]

(iii) \[{\mathbf{CaO}}\left( {\mathbf{s}} \right){\text{ }} + {\text{ }}{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{O}}\left( {\mathbf{g}} \right){\text{ }} \to \]

उत्तर: \[(iii){\text{ }}CaO\left( s \right){\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O\left( g \right){\text{ }} \to {\text{ }}Ca{\left( {OH} \right)_2}\]

(iv) \[{\mathbf{AlC}}{{\mathbf{l}}_{\mathbf{3}}}({\mathbf{g}}){\text{ }} + {\text{ }}{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{O}}\left( {\mathbf{l}} \right){\text{ }} \to \]

उत्तर: \[(iv){\text{ }}AlC{l_3}(g){\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O\left( l \right){\text{ }} \to {\text{ }}A{l_2}{O_3} + {\text{ }}6HCl\]

(v)\[{\mathbf{C}}{{\mathbf{a}}_{\mathbf{3}}}{{\mathbf{N}}_{\mathbf{2}}}({\mathbf{s}}){\text{ }} + {\text{ }}{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{O}}\left( {\mathbf{l}} \right){\text{ }} \to \]

उत्तर: \[(v){\text{ }}C{a_3}{N_2}(s){\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O\left( l \right){\text{ }} \to {\text{ }}3Ca{\left( {OH} \right)_2} + {\text{ }}2N{H_3}\]

उपर्युक्त को (क) जल-अपघटन, (ख) अपचयोपचय (redox) तथा (ग) जलयोजन अभिक्रियाओं में वर्गीकृत कीजिए।

उत्तर : 

(क) जल-अपघटन: 

\[\begin{array}{*{20}{l}}   {(iv){\text{ }}AlC{l_3}(g){\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O\left( l \right){\text{ }} \to {\text{ }}A{l_2}{O_3} + {\text{ }}6HCl} \\ {(v){\text{ }}C{a_3}{N_2}(s){\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O\left( l \right){\text{ }} \to {\text{ }}3Ca{{\left( {OH} \right)}_2} + {\text{ }}2N{H_3}} \end{array}\]

(ख) अपचयोपचय:

\[\begin{array}{*{20}{l}} {(i){\text{ }}PbS\left( s \right){\text{ }} + {\text{ }}{H_2}{O_2}(aq){\text{ }} \to {\text{ }}PbS{O_4} + {\text{ }}{H_2}O} \\  {(ii){\text{ }}2Mn{O^--}_4(aq){\text{ }} + {\text{ }}5{H_2}{O_2}(aq){\text{ }} + {\text{ }}6{H^ + } \to {\text{ }}2M{n^{2 + }} + {\text{ }}8{H_2}O{\text{ }} + {\text{ }}5{O_2}} \end{array}\]

(ग) जलयोजन:

\[(iii){\text{ }}CaO\left( s \right){\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O\left( g \right){\text{ }} \to {\text{ }}Ca{\left( {OH} \right)_2}\]

प्रश्न 21. बर्फ के साधारण रूप की संरचना का उल्लेख कीजिए।

उत्तर : बर्फ पानी का क्रिस्टलीय रूप है। यदि वायुमंडलीय दबाव में क्रिस्टलीकृत हो तो यह एक छटकोणीय रूप लेता है लेकिन तापमान बहुत कम होने पर घन रूप में संगठित हो जाता है। बर्फ की त्रिआयामी संरचना को निम्न रूप में दर्शाया गया है:

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संरचना अत्यधिक आर्डर की गई है और इसमें हाइड्रोजन बॉन्डिंग है। प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु को \[276pm\] की दूरी पर चार अन्य ऑक्सीजन परमाणु द्वारा टेट्रा हेडरी से गिरा हुआ है। संरचना में व्यापक क्षेत्र भी होते हैं जो उचित आकार के अणुओं को बीच में से पकड़ लेते हैं।

प्रश्न 22. जल की अस्थायी एवं स्थायी कठोरता के क्या कारण हैं? वर्णन कीजिए।

उत्तर : जल की अस्थायी कठोरता हाइड्रोजन कार्बोनेट के रूप में पानी में कैल्सियम तथा मैग्नीशियम के घुलनशील लवणों की उपस्थिति के कारण है|

जल की स्थायी कठोरता पानी में क्लोराइड के रूप में कैल्सियम तथा मैग्नीशियम के घुलनशील लवणों की उपस्थिति के कारण है|

प्रश्न 23. संश्लेषित आयन विनिमयक विधि द्वारा कठोर जल के मृदुकरण के सिद्धान्त एवं विधि की विवेचना कीजिए।

उत्तर : सिंथेटिक रेसिन का उपयोग करके पानी की स्थाई कठोरता का इलाज करने की प्रक्रिया, H+ द्वारा पानी में मौजूद कैतायान जैसे: \[N{a^ + },{\text{ }}C{a^{2 + }},{\text{ }}M{g^{2 + }}\] आदि और अनियों जैसे: \[C{l^ - },{\text{ }}S{O^{2 - }}_4,{\text{ }}HC{O^{3 - }}\]आदि के आदान-प्रदान पर आधारित है। सिंथेटिक रेसिन दो प्रकार की होती हैं:

१) कटियन एक्सचेंज रेजिन

२) अनियन एक्सचेंज रेसिन

कटियन एक्सचेंज रेसिन बड़े कार्बनिक अणु होते हैं जिनमें \[ - S{O_3}H\] समूह होता है। रेसिन को पहले \[NaCl\] के साथ उपचार करके \[RNA\] में बदल दिया जाता है। यह रेसिन तब \[C{a^{2 + }}\]और\[M{g^{2 + }}\]  आयनों के साथ \[N{a^ + }\] आयनों का आदान-प्रदान करता है जिससे पानी नरम हो जाता है।

\[2RNa{\text{ }} + {\text{ }}{M_2}^ + \; \to {\text{ }}{R_2}M{\text{ }} + {\text{ }}2N{a^ + }\]

\[{H^ + }\] फॉर्म में कटियन एक्सचेंज रेसिन है। रेसिन \[{H^ + }\] आयनों को \[N{a^ + }\], \[C{a^{2 + }}\] और \[M{g^{2 + }}\] आयनों के लिए विनिमय करता है।

\[2RH{\text{ }} + {\text{ }}{M^{2 + }} \to \;M{R_2} + {\text{ }}2{H^ + }\]

आयन एक्सचेंज रेसिन, \[O{H^ - }\] आयनों के लिए \[C{l^ - },{\text{ }}HC{O_3}^ - \] और \[S{O_4}^{2 - }\] जैसे आयनों के लिए पानी में मौजूद होता है।

\[RN{H_2} + {\text{ }}{H_2}O \leftrightarrow RH{N_3}.O{H^ - }\]

\[\begin{array}{*{20}{l}}   { \downarrow  + {X^ - }} \\ {RN{H_3}^ + .{X^ - } + {\text{ }}O{H^ - }}  \end{array}\]

पूर्ण प्रक्रिया के दौरान पानी पहले कटियन विनिमय प्रक्रिया से गुजरता है। इस प्रक्रिया के बाद प्राप्त होने वाला पानी खनिज तत्वों से मुक्त होता है और प्रकृति में अम्लीय होता है। इस अम्लीय पानी को आयनों विनिमय प्रक्रिया के माध्यम से पारित किया जाता है। जहां \[O{H^ - }\] आयन प्राप्त \[{H^ + }\] आयनों और डी-आयनीकृत पानी को बेअसर करते हैं।

प्रश्न 24. जल के उभयधर्मी स्वभाव को दर्शाने वाले रासायनिक समीकरण लिखिए।

उत्तर : जल की उभयधर्मी प्रकृति- जल अम्ल तथा क्षारक दोनों रूपों में व्यवहार करता है। अतः यह उभयधर्मी है। ब्रान्स्टेड अवधारणा के सन्दर्भ में जल \[NH\], के साथ अम्ल के रूप में तथा \[{H_2}S\] के साथ क्षारक के रूप में कार्य करता है-

\[\begin{array}{*{20}{l}} {{H_2}O\left( l \right){\text{ }} + N{H_3}\left( {aq} \right){\text{ }} \to {\text{ }}O{H^--}\left( {aq} \right){\text{ }} + {\text{ }}N{H^ + }_4\left( {aq} \right){\text{ }} \ldots ..\left( i \right)} \\  {{H_2}O{\text{ }}\left( l \right){\text{ }} + {\text{ }}{H_2}S\left( {aq} \right){\text{ }} \to {\text{ }}{H_2}{O^ + }\left( {aq} \right){\text{ }} + {\text{ }}H{S^--}\left( {aq} \right){\text{ }} \ldots  \ldots \left( {ii} \right)} \end{array}\]

जल अपने से प्रबल अम्लों के साथ क्षारक की भाँति व्यवहार करता है; जैसे—उपर्युक्त अभिक्रिया (ii) में दर्शाया गया है। इसमें जल-अणु \[{H_2}S\] से एक प्रोटॉन ग्रहण करके \[{H_3}{O^ + }\] आयन बनाता है। अभिक्रिया (i) में जल-अणु एक प्रोटॉन का त्याग करता है। \[N{H_3}\] अणु इस प्रोटॉन को ग्रहण करके \[N{H^ + }_4\] आयन बनाता है।

प्रश्न 25. हाइड्रोजन परॉक्साइड के ऑक्सीकारक एवं अपचायक रूप को अभिक्रियाओं द्वारा समझाइए। 

उत्तर: हाइड्रोजन परॉक्साइड,\[{H_2}{O_2}\]  एक ऑक्ससीडीकरण के साथ-साथ अम्लीय और क्षारीय मीडिया दोनों में एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है|

ऑक्सीकारक क्रियाओं से सम्बंधित प्रक्रियाएँ:

\[\begin{array}{*{20}{l}} {1){\text{ }}2F{e^{2 + }} + {\text{ }}2{H^ + } + {\text{ }}{H_2}{O_2} \to {\text{ }}2F{e^{3 + }} + {\text{ }}2{H_2}O} \\ {2){\text{ }}M{n^{2 + }} + {\text{ }}{H_2}{O_2} \to {\text{ }}M{n^{4 + }} + {\text{ }}2O{H^ - }} \\ {3){\text{ }}PbS{\text{ }} + {\text{ }}4{H_2}{O_2} \to {\text{ }}PbS{O_4} + {\text{ }}4{H_2}O} \end{array}\]

अपचायक क्रियाओं से सम्बंधित प्रक्रियाएँ:

\[\begin{array}{*{20}{l}} {1){\text{ }}2Mn{O_4} + {\text{ }}6{H^ + } + {\text{ }}5{H_2}{O_2} \to {\text{ }}2M{n^{2 + }} + {\text{ }}8{H_2}O{\text{ }} + 5{O_2}} \\ {2){\text{ }}{l_2} + {\text{ }}{H_2}{O_2} + {\text{ }}2O{H^ - } \to {\text{ }}2l{\text{ }} + {\text{ }}2{H_2}O{\text{ }} + {\text{ }}{O_2}} \\  {3){\text{ }}HOCl{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}{O_2} \to {\text{ }}{H_3}{O^ + } + {\text{ }}Cl{\text{ }} + {\text{ }}{O_2}} \end{array}\]

प्रश्न 26. विखनिजित जल से क्या अभिप्राय है? यह कैसे प्राप्त किया जा सकता है?

उत्तर : विखनिजित जल सभी घुलनशील खनिज लवण से मुक्त है| इसमें कोई आयन या पिंजरें नहीं होते हैं| विखनिजित जल एक केटायन एक्सचेंज और एनायन रेसिन के माध्यम से क्रमिक रूप में पानी पास करके प्राप्त किया जाता है।

\[\begin{array}{*{20}{l}} {2RH{\text{ }} + {\text{ }}{M^{2 + }} \to {\text{ }}M{R_2} + {\text{ }}2{H^ + }} \\ {RN{H_2} + {\text{ }}{H_2}O{\text{ }} \to {\text{ }}RN{H_3}^ + .{\text{ }}O{H^ - }} \\  {RN{H_3}^ + .{\text{ }}O{H^ - } + {\text{ }}{X^ - } \to {\text{ }}RN{H_3}^ + .{X^ - } + {\text{ }}O{H^ - }} \end{array}\]

\[O{H^ - }\] आयनों को प्रतिक्रिया में मुक्त किया गया|

\[{H^ + } + {\text{ }}O{H^ - } \to {\text{ }}{H_2}O\]

प्रश्न 27. क्या विखनिजित या आसुत जल पेय-प्रयोजनों में उपयोगी है? यदि नहीं तो इसे उपयोगी कैसे बनाया जा सकता है?

उत्तर : पानी जीवन का एक हिस्सा है। इसमें कई घुलित पोषक तत्व होते हैं जो कि जीवित रहने के लिए मनुष्य, पौधों और जानवरों द्वारा आवश्यक होते हैं। विखनिजित पानी सभी घुलनशील खनिजों से मुक्त है इसलिए यह पीने के लिए फिट नहीं है। विशिष्ट मात्रा में वांछित खनिजों को शामिल करने के बाद ही इसे उपयोगी बनाया जा सकता है जो विकास के लिए आवश्यक है।

प्रश्न 28. जीवमण्डल एवं जैव-प्रणालियों में जल की उपादेयता को समझाइए।

उत्तर: पानी जीवन के सभी रूपों के लिए आवश्यक है। यह मानव शरीर का लगभग \[65\% \] और पौधों का \[95\% \]  है। पानी अपनी उच्च विशिष्ट गर्मी, तापीय चालकता, सतह तनाव, द्विध्रुविय गति और ढांकता हुआ स्थिरांक के कारण जीवमंडल में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

वापुरीकरण और पानी की क्षमता की उच्च कर्मी सभी जीवित प्राणियों के जलवायु और शरीर के तापमान को कम करने में मदद करती है।

यह विभिन्न चयापचय प्रतिक्रियाओं के लिए पौधों और जानवरों द्वारा आवश्यक विभिन्न पोषक तत्वों के वाहक के रूप में कार्य करता है।

प्रश्न 29. जल का कौन-सा गुण इसे विलायक के रूप में उपयोगी बनाता है? यह किस प्रकार के यौगिक (i) घोल सकता है और (ii) जल-अपघटन कर सकता है?

उत्तर: ढांकता हुआ स्थिरांक \[\left( {78.39{\text{ }}{C^2}/N{m^2}} \right)\] का एक उच्च मूल्य और द्विध्रुवीय पल पानी को एक सार्वभौमिक विलायक बनाते हैं। पानी सबसे अधिक आयनिक और सहसंयोजक यौगिकों को भंग करने में सक्षम है। आयन द्विध्रुवीय अंतः क्रिया के कारण आयनिक यौगिक पानी में घुल जाते हैं जबकि सहसंयोजक यौगिक हाइड्रोजन बॉन्डिंग बनाते हैं और पानी में घुलते हैं। पानी धातु और गैर-धातु ऑक्साइड, हाइड्राइड, कार्बाइड, फास्फाइड, नाइटराइड और विभिन्न अन्य लवणों को हाइड्रोलाइज कर सकता है। हाइड्रोलिसिस के दौरान पानी के \[{H^ + }\] और \[O{H^ - }\] आयन प्रतिक्रियाशील अणु के साथ बातचीत करते हैं।

\[\begin{array}{*{20}{l}}  {CaO{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O{\text{ }} \to {\text{ }}Ca{{\left( {OH} \right)}_2}} \\   {NaH{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O{\text{ }} \to {\text{ }}NaOH{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}} \\ {Ca{C_2} + {\text{ }}{H_2}O{\text{ }} \to {\text{ }}{C_2}{H_2} + {\text{ }}Ca\left( {OH} \right)} \end{array}\]

प्रश्न 30. \[{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{O}}\] एवं \[{{\mathbf{D}}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{O}}\] के गुणों को जानते हुए क्या आप मानते हैं कि \[{{\mathbf{D}}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{O}}\] का उपयोग पेय-प्रयोजनों के रूप में किया जा सकता है?

उत्तर: भारी पानी \[{D_2}O\] एक मध्यस्थ के रूप में कार्य करता है अर्थात यह एक प्रतिक्रिया की दर को धीमा कर देता है। \[{D_2}O\] की इस संपत्ति के कारण इसका उपयोग पीने के प्रयोजनों के लिए नहीं किया जा सकता है क्योंकि यह शरीर में होने वाले उपाय और अक्षय संबंधी प्रतिक्रियाओं को धीमा कर देगा और हताहत कर देगा|

प्रश्न 31. ‘जल-अपघटन’ (hydrolysis) तथा ‘जलयोजन’ (hydration) पदों में क्या अन्तर है?

उत्तर:  हाइड्रोलाइसिस को एक रासायनिक प्रतिक्रिया के रूप में परिभाषित किया गया है जिसमें पानी के अणुओं के हाइड्रोजन और हाइड्रोक्साइड आयन उत्पादों को बनाने के लिए एक यौगिक के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। जैसे: 

\[NaH{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O\; \to {\text{ }}NaOH{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}\]

हाइड्रेशन को हाइड्रेटेड यौगिक बनाने के लिए आयनों या अणुओं के लिए एक या एक से अधिक पानी के अणुओं के अतिरिक्त के रूप में परिभाषित किया गया है। जैसे:

\[CuS{O_4} + {\text{ }}5{H_2}O{\text{ }} \to {\text{ }}CuS{O_4}.5{H_2}O\]

प्रश्न 32. लवणीय हाइड्राइड किस प्रकार कार्बनिक यौगिकों से अति सूक्ष्म जल की मात्रा को हटा सकते हैं?

उत्तर: लवणीय हाइड्राइड प्रकृति में आयनिक होते हैं| वे हाइड्रोजन गैस की मुक्ति के साथ धातु हाइड्रोक्साइड बनाने के लिए पानी के साथ प्रतिक्रिया करते हैं| पानी के साथ खारे हाइड्राइडस की प्रतिक्रिया को इस प्रकार दिखाया जा सकता हैं:

\[AH{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O\; \to {\text{ }}AOH{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}\left( {A = Na,{\text{ }}Ca \ldots } \right)\]

जब एक कार्बनिक विलायक में जोड़ा जाता है तो वे उसमें मौजूद पानी के साथ प्रतिक्रिया करते हैं हाइड्रोजन धात्विक हाइड्रोक्साइड को पीछे छोड़ते हुए वायुमंडल में पहुँच जाती है| शुष्क कार्बनिक विलायक पर आसवन होता है|

प्रश्न 33. परमाणु क्रमांक \[{\mathbf{15}},{\text{ }}{\mathbf{19}},{\text{ }}{\mathbf{23}}\] तथा \[{\mathbf{44}}\] वाले तत्व यदि डाइहाइड्रोजन से अभिक्रिया कर हाइड्राइड बनाते हैं तो उनकी प्रकृति से आप क्या आशा करेंगे? जल के प्रति इनके व्यवहार की तुलना कीजिए।

उत्तर:  परमाणु क्रमांक \[15,{\text{ }}19,{\text{ }}23\] तथा \[44\] के तत्व: नाइट्रोजन, पोटेशियम, वैनेडियम और रूथेनियम हैं।

1. नाइट्रोजन का हाइड्राइड: नाइट्रोजन का हाइड्राइड एक सहसंयोजक अणु है। यह नाइट्रोजन पर एक अकेले जोड़े के रूप में अधिक एलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण एक इलेक्ट्रान-समृद्ध हाइड्राइड है|

2. पोटेशियम का हाइड्राइड: डाइहाइड्रोजन पोटेशियम के कारण पोटेशियम की उच्च इलेक्ट्रो पॉजिटिव प्रकृति के कारण एक आयनिक हाइड्राइड बनता है| यह प्रकृति में क्रिस्टलीय और गैर-वाष्पशील है|

3. वैनेडियम और रूथेनियम के हाइड्राइड: वैनेडियम और रूथेनियम दोनों आवधिक तालिका के डी ब्लॉक से संबंधित हैं। डी ब्लॉक के धातु या गैर-स्टोइकोमैट्रिक हाइड्राइडस बनाते हैं। वैनेडियम और रूथेनियम के हाइड्राइडस हैं इसलिए प्रकृति में धातु हाइड्रोजन की कमी है|

4. जल के प्रति हाइड्राइडस का व्यवहार: पोटेशियम हाइड्राइड जल के साथ हिंसक रूप में प्रतिक्रिया करता है:

\[KH{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O\; \to {\text{ }}KOH{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}\]

अमोनिया लुईस बेस के रूप में व्यवहार करता है और पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है: 

\[{H_2}O{\text{ }} + {\text{ }}N{H_3} \to {\text{ }}O{H^ - } + {\text{ }}N{H_4}^ + \]

वैनेडियम और रूथेनियम के हाइड्राइड पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं इसलिए की प्रतिक्रियाशीलता का बढ़ता क्रम है:

\[\left( {V,{\text{ }}Ru} \right){\text{ }}H < {\text{ }}N{H_3} < {\text{ }}KH\]

प्रश्न 34. जब ऐलुमिनियम (III) क्लोराइड एवं पोटैशियम क्लोराइड को अलग-अलग- (i) सामान्य जल, (ii) अम्लीय जल एवं (iii) क्षारीय जल से अभिकृत कराया जाएगा तो | आप किन-किन विभिन्न उत्पादों की आशा करेंगे? जहाँ आवश्यक हो, वहाँ रासायनिक समीकरण दीजिए।

उत्तर: पोटैशियम क्लोराइड \[(KCI)\] प्रबल क्षार और अम्ल से बना लवण है। साधारण जल में यह अपने संघटक आयनों में विघटित हो जाता है। इस प्रक्रम में कोई जल-अपघटन नहीं होता है।

\[KCL{\text{ }} + {\text{ }}{H_2}O{\text{ }} \to {\text{ }}{K^ + } + {\text{ }}C{l^ - }\]

\[(KCI)\] का जलीय विलयन उदासीन होता है। इसलिए यह अम्लीय जल में अथवा क्षारीय जल में कोई अभिक्रिया प्रदर्शित नहीं करता है।

ऐलुमिनियम क्लोराइड \[(AlC{l_3})\] दुर्बल क्षार और प्रबल अम्ल से बना लवण है। यह सामान्य जल में जल-अपघटित (hydrolyse) होकर अम्लीय विलयन बनाता है, जैसा नीचे दिखाया गया है।

$\begin{array}{*{20}{c}}  {{\text{AlC}}{{\text{l}}_3} \rightleftharpoons {\text{A}}{{\text{l}}^{3 + }} + 3{\text{Cl}}} \\  {{\text{A}}{{\text{l}}^{3 + }} + 3{{\text{H}}_2}{\text{O}} \rightleftharpoons {\text{Al}}{{({\text{OH}})}_3} + 3{{\text{H}}^ + }} \\   {{\text{AlC}}{{\text{l}}_3} + 3{{\text{H}}_2}{\text{O}} \rightleftharpoons {\text{Al}}{{({\text{OH}})}_3} + 3{{\text{H}}^ + } + 3{\text{C}}{{\text{l}}^ - }} \end{array}$

अम्लीय जल में \[{H^ + }\] आयन \[Al{\left( {OH} \right)_3}\] से क्रिया करके \[A{l^{3\[Al{O^{--2}}\] + }}\] आयन और \[{H_2}O\] बनाता है। इस प्रकार अम्लीय जल में जल-अपघटन प्रक्रिया अवरुद्ध हो जाती है और \[A{l^{3 + }}\] और \[C{l^--}\] आयन विलयन में स्थित रहते हैं।

(image will be uploaded soon)

${\text{AlC}}{{\text{l}}_3}\mathop { \to {\text{\;}}}\limits^{{\text{Acidified water}}} {\text{A}}{{\text{l}}^{3 + }} + 3C{l^--}$

क्षारीय जल में \[Al{\left( {OH} \right)_3}\]क्रिया करके  आयन देता है।

${\text{Al}}{({\text{OH}})_3} + {\text{O}}{{\text{H}}^ - } \to \mathop {{\text{AlO}}_2^ -  + 2{{\text{H}}_2}{\text{O}}}\limits_{{\text{Meta aluminate ion}}} $

प्रश्न 35. \[{{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}}{{\mathbf{O}}_{\mathbf{2}}}\]विरंजन कारक के रूप में कैसे व्यवहार करता है? लिखिए।

उत्तर : \[{H_2}{O_2}\]या हाइड्रोजन पराक्साइड अम्लीय और बुनियादी मीडिया दोनों में एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है। जब एक कपड़े में जोड़ा जाता है तो यह क्रोमोफोरस के रासायनिक बंधनों को तोड़ देता है इसलिए दृश्यमान प्रकाश अवशोषित नहीं होता है और कपड़ा सफेद हो जाता है।

प्रश्न 36. निम्नलिखित पदों से आप क्या समझते हैं?

(i) हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था,

(ii) हाइड्रोजनीकरण,

(iii) सिन्गैस,

(iv) भाप अंगार गैस सृति अभिक्रिया तथा

(v) ईंधन सेल।

उत्तर : 

(i) हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था: हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था एक कुशल तरीके से डाई हाइड्रोजन का उपयोग करने की एक तकनीक है। इसमें तरल या गैस के रूप में डाईहाइड्रोजन का परिवहन और भंडारण शामिल है। डाईहाइड्रोजन पेट्रोल की तुलना में अधिक ऊर्ज़ा जारी करता है। और अधिक पर्यावरण के अनुकूल है इसलिए इसका उपयोग इंधन कोशिकाओं में विद्युत शक्ति उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है। हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था डाईहाइड्रोजन के रूप में इस ऊर्जा के संचरण के बारे में है।

(ii) हाइड्रोजनीकरण: हाइड्रोजनीकरण एक अन्य अभिकारक के लिए डाईहाइड्रोजन के अतिरिक्त है। एक उपयुक्त उत्प्रेरक की उपस्थिति में एक यौगिक को कम करने के लिए इस प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है। जैसे: उत्प्रेरक के रूप में निकल का उपयोग कर वनस्पति तेल का हाइड्रोजनीकरण खाद्य वसा जैसे कि वनस्पति, घी आदि देता है।

(iii) सिन्गैस: सिन्गैस कार्बन मोनोऑक्साइड और डाईहाइड्रोजन का मिश्रण है। क्योंकि मेथनॉल के संश्लेषण के लिए दो गैसों के मिश्रण का उपयोग किया जाता है इसलिए इसे सिन्गैस, संश्लेषण गैस या पानी गैस कहा जाता है। एक उत्प्रेरक की उपस्थिति में उच्च तापमान पर हाइड्रोकार्बन या कोक के साथ भाप की कार्रवाई पर सिन्गैस का उत्पादन किया जाता है:

${{\text{C}}_n}{{\text{H}}_{2n + 2}} + n{{\text{H}}_2}{\text{O}}\mathop {{\text{Ni}}}\limits^{1270{\text{K}}}  \to n{\text{CO}} + \left( {2n + 1} \right){{\text{H}}_2}$

${\text{C}}{{\text{H}}_4}\left( g \right) + {{\text{H}}_2}{\text{O}}\left( g \right)\mathop  \to \limits^{1270{\text{K/Ni}}} {\text{CO}}\left( g \right) + 3{{\text{H}}_2}\left( g \right)$

(iv) भाप अंगार गैस सृति अभिक्रिया: वाटर शिफ्ट रिएक्शन यह उत्प्रेरक की उपस्थिति में भाप के साथ सिन्गैस मिश्रण के कार्बन मोनोऑक्साइड की प्रतिक्रिया है: 

${\text{CO}}\left( s \right) + {{\text{H}}_2}{\text{O}}\left( g \right)\mathop  \to \limits^{{\text{673K}}} {\text{C}}{{\text{O}}_2}\left( g \right) + {{\text{H}}_2}\left( g \right)$

इस प्रतिक्रिया का उपयोग कोयला गैसीकरण प्रतिक्रिया से प्राप्त डाईहाइड्रोजन की उपज को बढ़ाने के लिए किया जाता है:

${\text{C}}\left( s \right) + {{\text{H}}_2}{\text{O}}\left( g \right)\mathop  \to \limits^{1270{\text{K}}} {\text{CO}}\left( g \right) + {{\text{H}}_2}\left( g \right)$

(v) ईंधन सेल: ईंधन कोशिकाएं इलेक्ट्रोलाइट की उपस्थिति में ईंधन से बिजली बनाने के लिए उपकरण है। इन कोशिकाओं में डाईहाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है। इसे अन्य ईंधनों पर पसंद किया जाता है क्योंकि यह इको फ्रेंडली है और गैसोलीन और अन्य ईंधनों की तुलना में ईंधन के प्रति यूनिट द्रव्यमान से अधिक ऊर्जा जारी करता है।

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