d And f - Block Elements MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for d And f - Block Elements - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

संकल्पना:

उत्प्रेरक और उनके अनुप्रयोग

• एक उत्प्रेरक एक ऐसा पदार्थ है जो प्रक्रिया में उपभोग किए बिना रासायनिक अभिक्रिया को तेज करता है।
• अभिक्रिया की दर को बढ़ाने या वांछित चयनात्मकता प्राप्त करने के लिए विभिन्न अभिक्रियाओं के लिए विशिष्ट उत्प्रेरकों की आवश्यकता होती है।

व्याख्या:

• दी गई समस्या में, हमें सूची-I में उत्प्रेरकों का सूची-II में उनकी संगत अभिक्रियाओं या घटकों से मिलान करने की आवश्यकता है:
  • A. हैबर प्रक्रम: यह नाइट्रोजन (N₂) और हाइड्रोजन (H₂) से अमोनिया (NH₃) को संश्लेषित करने की औद्योगिक प्रक्रिया है। प्रयुक्त उत्प्रेरक आयरन (Fe) है। इसलिए, A का मिलान I से होता है।
  • B. वैकर ऑक्सीकरण: इस प्रक्रिया में पैलेडियम क्लोराइड (PdCl₂) को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग करके एल्केन (जैसे, एथिलीन) का एल्डिहाइड या कीटोन्स में ऑक्सीकरण शामिल है। इसलिए, B का मिलान II से होता है।
  • C. विल्किन्सन उत्प्रेरक: यह एक समांग उत्प्रेरक [(PPh₃)₃RhCl] है जिसका उपयोग कार्बनिक रसायन विज्ञान में हाइड्रोजनीकरण अभिक्रियाओं के लिए किया जाता है। इसलिए, C का मिलान III से होता है।
  • D. ज़िग्लर उत्प्रेरक: इस उत्प्रेरक (TiCl₄ और Al(CH₃)₃ का संयोजन) का उपयोग एल्केन्स के बहुलकीकरण के लिए पॉलीइथिलीन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। इसलिए, D का मिलान IV से होता है।

सही उत्तर: विकल्प 3) A-I, B-II, C-III, D-IV

संकल्पना:

लौहचुम्बकत्व और इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

• लौहचुम्बकत्व: यह लोहा, कोबाल्ट और निकल जैसी सामग्रियों का एक गुण है, जहाँ बाह्य चुम्बकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में भी प्रत्येक परमाणुओं के चुम्बकीय आघूर्ण स्वतः ही एक ही दिशा में संरेखित हो जाते हैं। यह अनुचुम्बकत्व का एक चरम रूप है क्योंकि अनुचुम्बकीय पदार्थों की तुलना में लौहचुम्बकीय पदार्थों में चुम्बकीय आघूर्णों का संरेखण बहुत अधिक प्रबल और क्रमित होता है।
• आयनों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास:
  • Cr²⁺ (Z = 24) के लिए, इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इस प्रकार व्युत्पन्न किया जा सकता है:
    • उदासीन Cr: [Ar] 3d⁵ 4s¹
    • 2 इलेक्ट्रॉनों को खोने के बाद: Cr²⁺ = [Ar] 3d⁴
    • 3d⁴ में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या = 4
  • Nd³⁺ (Z = 60) के लिए, इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है:
    • उदासीन Nd: [Xe] 4f⁴ 6s²
    • 3 इलेक्ट्रॉनों को खोने के बाद: Nd³⁺ = [Xe] 4f³
    • 4f³ में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या = 3

व्याख्या:

• कथन I: "लौहचुम्बकत्व को अनुचुम्बकत्व का एक चरम रूप माना जाता है।"
  • यह कथन सत्य है क्योंकि लौहचुम्बकीय पदार्थ अनुचुम्बकीय पदार्थों की तुलना में चुम्बकीय आघूर्णों का एक प्रबल और अधिक क्रमित संरेखण प्रदर्शित करते हैं। लौहचुम्बकत्व को अनुचुम्बकत्व की एक चरम या विशेष स्थिति मानी जा सकती है।
• कथन II: "Cr²⁺ आयन (Z = 24) में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या Nd³⁺ आयन (Z = 60) के समान है।"
  • यह कथन असत्य है क्योंकि:
    • Cr²⁺ में 4 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं (इसके 3d⁴ विन्यास से)।
    • Nd³⁺ में 3 अयुग्मित इलेक्ट्रॉन हैं (इसके 4f³ विन्यास से)।
    इसलिए, Cr²⁺ और Nd³⁺ के लिए अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान नहीं है।

इसलिए, सही उत्तर है: कथन I सत्य है लेकिन कथन II असत्य है।

संकल्पना:

मुख्य समूह तत्व

• मुख्य समूह तत्व आवर्त सारणी के समूह 1, 2 और 13-18 के तत्व हैं।
• इन तत्वों के संयोजी इलेक्ट्रॉन s या p कक्षकों में होते हैं।
• इनमें क्षार धातुएँ, क्षारीय पृथ्वी धातुएँ और बोरोन, कार्बन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, हैलोजन और उत्कृष्ट गैस समूहों के तत्व शामिल हैं।
• संक्रमण धातुओं और आंतरिक संक्रमण धातुओं (लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स) को मुख्य समूह तत्व नहीं माना जाता है क्योंकि उनके संयोजी इलेक्ट्रॉन d या f कक्षकों में होते हैं।

व्याख्या:

• यह निर्धारित करने के लिए दिए गए इलेक्ट्रॉनिक विन्यासों का विश्लेषण करें कि क्या वे मुख्य समूह तत्वों से संबंधित हैं:
  • A. [Ne]3s¹: यह सोडियम (Na) से मेल खाता है, जो समूह 1 में है। यह एक मुख्य समूह तत्व है।
  • B. [Ar]3d³4s²: यह वैनेडियम (V) से मेल खाता है, जो एक संक्रमण धातु (समूह 5) है। यह एक मुख्य समूह तत्व नहीं है।
  • C. [Kr]4d¹⁰5s²5p⁵: यह आयोडीन (I) से मेल खाता है, जो समूह 17 में है। यह एक मुख्य समूह तत्व है।
  • D. [Ar]3d¹⁰4s¹: यह कॉपर (Cu) से मेल खाता है, जो एक संक्रमण धातु (समूह 11) है। यह एक मुख्य समूह तत्व नहीं है।
  • E. [Rn]5f⁰6d²7s²: यह थोरियम (Th) से मेल खाता है, जो एक एक्टिनाइड है और मुख्य समूह तत्व नहीं है।

इसलिए, केवल A और C मुख्य समूह तत्वों से संबंधित हैं।

व्याख्या:

• दिया गया है:
  • β2 = 1.2 × 10⁷
  • K1 = 4.0 × 10⁴
• सूत्र:

  β2 = K1 × K2 ⇒ K2 = β2 / K1

  = (1.2 × 10⁷) / (4.0 × 10⁴)

  = 0.3 × 10³

  = 3.0 × 10²

इसलिए, दूसरा चरणबद्ध स्थिरांक K2 है 3.0 × 102

व्याख्या:

• दिया गया है:
  • K1 = 1.5 × 10⁴
  • K2 = 6.0 × 10³
  • K3 = 2.0 × 10²
• सूत्र:

  β3 = K1 × K2 × K3

  = (1.5 × 10⁴) × (6.0 × 10³) × (2.0 × 10²)

  = 1.5 × 6.0 × 2.0 × 10⁴⁺³⁺²

  = 18.0 × 10⁹

इसलिए, समग्र स्थायित्व स्थिरांक β3 है 1.8 × 1010

अवधारणा:

• d-ब्लॉक तत्वों को संक्रमण तत्वों के रूप में जाना जाता है।
• आधुनिक आवर्त सारणी में कुल 4 ब्लॉक हैं। वे इस प्रकार हैं: s ब्लॉक, p ब्लॉक, d ब्लॉक, f ब्लॉक।
• आधुनिक आवर्त सारणी में 18 समूह और 7 अवधियाँ हैं।
• कुल तत्व 118 हैं, जिनमें से 91 धातुएं हैं, 7 धातुकृत हैं, और 20 गैर-धातु हैं।

व्याख्या:

• संक्रमण तत्व वे तत्व हैं जिनके दो सबसे बाहरी शेल अपूर्ण होते हैं।
• ये तत्व आंशिक रूप से अपने किसी भी सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था में या d-उपकक्ष में भरे होते है और इन्हें आमतौर पर d-ब्लॉक संक्रमण तत्वों के रूप में संदर्भित किया जाता है।
• इन तत्वों का सामान्यीकृत इलेक्ट्रॉनिक विन्यास (n-1) d1–10 ns1–2 है।
• d-ब्लॉक तत्वों को पहली श्रृंखला संक्रमण तत्वों, दूसरी श्रृंखला संक्रमण तत्वों, तीसरी श्रृंखला संक्रमण तत्वों और चौथी श्रृंखला संक्रमण तत्वों के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
• जिनके उदाहरण हैं: - Cu, Zn, Ag, Cd, Au, Hg, आदि।

सही उत्तर विकल्प 3 है, अर्थात निश्चित ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं।

Key Points

• संक्रमण तत्व वे तत्व हैं जिनके दो सबसे बाहरी कोश अधूरे होते हैं।
• इन तत्वों ने आंशिक रूप से जमीनी अवस्था या उनके किसी भी सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था में d-ब्लॉक को आंशिक रूप से भर दिया है और आमतौर पर d-ब्लॉक संक्रमण तत्वों के रूप में जाना जाता है।
• d-ब्लॉक तत्वों को पहली श्रृंखला संक्रमण तत्वों, दूसरी श्रृंखला संक्रमण तत्वों, तीसरी श्रृंखला संक्रमण तत्वों और चौथी श्रृंखला संक्रमण तत्वों के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
• उदाहरण हैं:- Cu, Zn, Ag, Cd, Au, Hg, आदि।
• f-ब्लॉक तत्वों को आंतरिक संक्रमण तत्व कहा जाता है।
• संक्रमण तत्वों की कुछ विशेषताएं निम्न हैं;
  • वे कठोर और उच्च घनत्व वाले होते हैं।
  • वे हमेशा रंगीन आयन और यौगिक बनाते हैं।
  • इनका गलनांक और क्वथनांक उच्च होता है।
  • इनकी एक से अधिक ऑक्सीकरण अवस्था होती है।

अवधारणा:

अनुचुंबकीय पदार्थ:

• चुंबकीय क्षेत्रों के लिए छोटे, धनात्मक संवेदनशीलता।
• ये पदार्थ चुंबकीय क्षेत्र द्वारा थोड़े आकर्षित होते है।
• अनुचुंबकीय गुण कुछ अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण, और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के कारण इलेक्ट्रॉन पथों की पुनरावृत्ति से होते हैं।
• अनुचुंबकीय पदार्थो में मैग्नीशियम, मोलिब्डेनम, लिथियम और टैंटलम शामिल हैं।

​

चुंबकीय आघूर्ण:

• चुंबक की ताकत और चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में इसके अभिविन्यास को इसका चुंबकीय आघूर्ण कहा जाता है।
• सम्मिश्र में लोन इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो बिना रुके चुंबकीय आघूर्ण में योगदान करते हैं। यह सूत्र द्वारा दिया गया है:

​ \(μ = {\sqrt{n(n+2)} }BM\)

स्पष्टीकरण:

• क्रोमियम d ब्लॉक से संबंधित है। इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है: [Ar]3d54s1।
• Cr+2ऑक्सीकरण अवस्था में, यह दो इलेक्ट्रॉनों को खो देता है और इसका विन्यास [Ar]3d4 होता है।
• अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या n = 4।

​

• इस प्रकार, चुंबकीय आघूर्ण हैं:

\(μ = {\sqrt{n(n+2)} }BM\)

\(μ = {\sqrt{4(4+2)} }BM\)

μ = 4.90 BM

अतः, Cr2+ का चुंबकीय आघूर्ण 4.90 BM हैं

Additional Information

प्रतिचुंबकीय पदार्थ

• दुर्बल, चुंबकीय क्षेत्रों के लिए ऋणात्मक संवेदनशीलता।
• एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रतिचुंबकीय पदार्थ को थोड़ा सा हटा दिया जाता है।
• सभी इलेक्ट्रॉनों को जोड़ा जाता है, इसलिए प्रति परमाणु कोई स्थायी शुद्ध चुम्बकीय आघूर्ण नहीं है।
• आवर्त सारणी में अधिकांश तत्व, जिनमें तांबा, चांदी और सोना शामिल हैं, प्रतिचुंबकीय हैं।

व्याख्या:

स्कैंडियम (Sc) एक संक्रमण धातु तत्व है जो आवर्त सारणी की तीसरी अवधि से संबंधित है और इसकी केवल एक ऑक्सीकरण अवस्था +3 है।

एक संक्रमण धातु आयन का रंग आंशिक रूप से भरे हुए d ऑर्बिटल्स की उपस्थिति के कारण होता है, जो दृश्य प्रकाश की कुछ तरंग दैर्ध्य को अवशोषित कर सकता है और अन्य को प्रतिबिंबित कर सकता है, जिससे आयन को उसका विशिष्ट रंग मिल जाता है।

हालांकि, स्कैंडियम आयन (Sc3+) में आंशिक रूप से भरे हुए d ऑर्बिटल्स नहीं होते हैं, क्योंकि इसने 3+ ऑक्सीकरण अवस्था बनाने के लिए अपने तीनों संयोजी इलेक्ट्रॉनों को त्याग दिया है। नतीजतन, Sc3+ किसी भी दृश्य प्रकाश को अवशोषित नहीं करता है और इसलिए रंगहीन दिखाई देता है।

दूसरी ओर, विकल्पों में सूचीबद्ध अन्य संक्रमण धातु आयनों में आंशिक रूप से भरे हुए d कक्षक होते हैं और जलीय विलयनों या ठोस यौगिकों में विशिष्ट रंग प्रदर्शित करते हैं।

उदाहरण के लिए, V2+ (वैनेडियम आयन) नीला-हरा है, Mn2+ (मैंगनीज आयन) हल्का गुलाबी है, और Co3+ (कोबाल्ट आयन) पीला है।

इसलिए, सही उत्तर विकल्प 1, Sc3+ (स्कैंडियम आयन) है, जो दिए गए विकल्पों में से एकमात्र रंगहीन संक्रमण धातु आयन है।

सामान्य प्रजातियों में कोई भी अयुग्मित इलेक्ट्रॉन रंगहीन नहीं होता है अतः Sc3+ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Ar] 3d04s0 है। 

अत: यह रंगहीन आयन है। 

व्याख्या:

एक जलीय विलयन में द्विसंयोजी आयन का चुंबकीय आघूर्ण उसके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास पर निर्भर करता है, जो बदले में तत्व के परमाणु क्रमांक द्वारा निर्धारित होता है।

परमाणु संख्या (z = 25) Mn परमाणु से संबंधित है।

Mn का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास  = [Ar]3d⁵4s²

Mn²⁺ आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास= [Ar]3d⁵4s⁰

\(μ=\sqrt{n(n+2)} B M\)

अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों की संख्या = 5

\(μ=\sqrt{5(5+2)}=\sqrt{35} \mathrm{BM}\)

μ = 5.92 BM

स्पष्टीकरण:

• जब क्लोराइड युक्त यौगिकों को सल्फ्यूरिक अम्ल की उपस्थिति में पोटेशियम डाइक्रोमेट के साथ गर्म किया जाता है, तो क्रोमिल क्लोराइड का एक लाल द्रव​ बनता है।
• यह उन में क्लोरीन युक्त यौगिकों के लिए एक परीक्षण है।
• क्लोरीन युक्त यौगिक सल्फ्यूरिक अम्ल की उपस्थिति में पोटेशियम डाइक्रोमेट के साथ गर्म होने पर क्रोमाइलक्लोराइड के लाल रंग के वाष्प का उत्पादन करेंगे।
• सल्फ्यूरिक अम्ल निर्जलीकरण कारक के रूप में काम करता है।
• शुद्ध अभिक्रिया है:

K₂Cr₂O₇ + 6KCl + H₂SO₄ → Cr2O2Cl2

इस प्रकार, KCl के साथ पोटेशियम डाइक्रोमेट को सांद्र H2SO4 के मिश्रण को गर्म करने पर प्राप्त गहरे लाल द्रव का सूत्र CrO2Cl2 है।  

Key Points

• क्रोमाइल क्लोराइड Cr2O2Cl2 है, जो एक संक्रमण धातु मिश्रण है।
• संरचना चतुष्फलकीय है।​​
• यह गहरा लाल द्रव है जो असामान्य है क्योंकि संक्रमण मिश्रण ज्यादातर प्रकृति में ठोस होते हैं।
• यह कमरे के तापमान पर अस्थिर है और IUPAC का नाम क्रोमियम (VI) डाइक्लोराइड ऑक्साइड है।
• यह क्रोमियम ऑक्साइड और निर्जल HCL की अभिक्रिया से भी तैयार किया जा सकता है।
• अभिक्रिया है:​

CrO3 + HCl →  Cr₂O₂Cl₂.

• इसका उपयोग एटार्ड की अभिक्रिया में किया जाता है।

अवधारणा:

• उपरोक्त विकल्प में सभी आयन d ब्लॉक तत्व हैं।
• आवर्त सारणी में d ब्लॉक तत्वों के अधिकांश आयन रंगीन होते हैं।
• ऐसा निम्न ऊर्जा स्तर d-कक्षक से उच्च ऊर्जा स्तर d-कक्षकों तक इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए दृश्य प्रकाश क्षेत्र में विकिरण के अवशोषण के कारण होता है।
• इसे d-d संक्रमण के नाम से भी जाना जाता है।
• आयन का रंग उसके द्वारा अवशोषित रंग का पूरक होता है।

स्पष्टीकरण:

• d-d संक्रमण तभी होता है जब आयनों में d कक्षक रिक्त होता है।
• आयनों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास से रिक्त d कक्षकों का पता लगाया जा सकता है।
• दिए गए आयनों में से केवल Ti3+, Cr3+ और V³⁺ में d कक्षक खाली हैं।

अतः, रंगीन आयनों का समुच्चय Ti3+, Cr3+ और V3+ है।

अवधारणा:

संक्रमण धातुओं की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ

• संक्रमण धातुएँ ऑक्सीकरण अवस्थाओं की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित करने के लिए जानी जाती हैं।
• किसी धातु द्वारा प्रदर्शित ऑक्सीकरण अवस्थाओं की संख्या उसके इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था पर निर्भर करती है, मुख्य रूप से d-कक्षक में।
• उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाएँ आमतौर पर संक्रमण श्रेणी के मध्य में पाई जाती हैं, जहाँ बंधन निर्माण के लिए अधिक संख्या में संयोजी इलेक्ट्रॉन उपलब्ध होते हैं।

व्याख्या:-

• 1) आयरन (Fe):
  • सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: +2, +3
  • अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था: +6 (दुर्लभ)
• 2) मैंगनीज (Mn):
  • सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: +2, +3, +4, +6, +7
  • अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था: +7 (जैसा कि परमैंगनेट्स, MnO₄⁻ में देखा जाता है)।
  • मैंगनीज 3d श्रेणी धातुओं में ऑक्सीकरण अवस्थाओं की सबसे अधिक संख्या प्रदर्शित करता है, जो +2 से +7 तक होती है।
• 3) टाइटेनियम (Ti):
  • सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: +2, +3, +4
  • अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था: +4
• 4) कोबाल्ट (Co):
  • सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: +2, +3
  • अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था: +5 (बहुत दुर्लभ)

निष्कर्ष:

सही उत्तर (2) मैंगनीज (Mn) है।

3d शृंखला में Cu का मान \(\mathrm{E}_{\mathrm{Cu}^{2+} / \mathrm{Cu}}^{\circ}\) धनात्मक है।

\(\mathrm{E}_{\mathrm{Cu}^{2+} / \mathrm{Cu}}^{\circ}\) = 0.34 V

\(\mathrm{E}_{\mathrm{Cr}^{2+} / \mathrm{Cr}}^{\circ}\) = –0.90 V

\(\mathrm{E}_{\mathrm{V}^{2+} / \mathrm{V}}^{\circ}\) = –1.18 V

\(\mathrm{E}_{\mathrm{Ni}^{2+} / \mathrm{Ni}}^{\circ}\) = = –0.25 V

Ti का बाह्य इलेक्ट्रॉन विन्यास = 3d24s2

तो, Ti का अधिकतम O.S. = +4 

V का बाहरी E.C. = 3d34s2

तो, V का अधिकतम O.S. = +5 Mn का बाहरी इलेक्ट्रॉन विन्यास = 3d54s2

तो, Mn का अधिकतम O.S. = +7

Cu का बाहरी E.C.  = 3d104s1

तो, Cu का अधिकतम O.S. = +2

तो, सही विकल्प A-II, B-III, CI, D-IV है।