તત્વોના સામયિક કોષ્ટકની ચર્ચા કરતા ઉદાહરણ પ્રશ્નો
આવર્ત કોષ્ટક, જેને આવર્ત પ્રણાલી તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે રસાયણશાસ્ત્રના સૌથી મૂળભૂત સાધનોમાંનું એક છે, જે આપણને તત્વોના ગુણધર્મો અને તેમની વચ્ચેના સંબંધોને સમજવામાં મદદ કરે છે. આવર્ત કોષ્ટકની સંપૂર્ણ સમજણ ભૌતિક વિશ્લેષણથી લઈને સંયોજન સંશ્લેષણ સુધીના રાસાયણિક ઉપયોગોની વિશાળ શ્રેણીમાં અમૂલ્ય બની શકે છે. આ લેખ તમારી સમજને વધુ ગાઢ બનાવવા માટે ઘણી ઉદાહરણો સમસ્યાઓ અને આવર્ત કોષ્ટકની વ્યાપક ચર્ચા પ્રદાન કરશે.
તત્વોના આવર્ત કોષ્ટકનો પરિચય
તત્વોનું આવર્ત કોષ્ટક સૌપ્રથમ 1869 માં દિમિત્રી મેન્ડેલીવ દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યું હતું. મેન્ડેલીવે તત્વોને તેમના વધતા સંબંધિત અણુ દળના આધારે ગોઠવ્યા અને તેમના રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં આવર્ત પેટર્ન શોધી કાઢી. ત્યારથી, આવર્ત કોષ્ટક ઘણી વખત અપડેટ કરવામાં આવ્યું છે અને હવે તેને વધતા અણુ ક્રમાંક દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે અણુ ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા છે.
સામયિક કોષ્ટકમાં રહેલા તત્વોને જૂથો, અથવા ઊભા સ્તંભો, અને પૂર્ણવિરામો, અથવા આડી પંક્તિઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવ્યા છે. જૂથો સામાન્ય રીતે સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવતા તત્વો સૂચવે છે, અને પૂર્ણવિરામો તે ગુણધર્મોમાં ધીમે ધીમે વધારો દર્શાવે છે.
નમૂના પ્રશ્નો અને ચર્ચા
પ્રશ્ન ૧: જૂથો અને સમયગાળા નક્કી કરવા
પ્રશ્ન: અણુ ક્રમાંક ૧૭ ધરાવતું તત્વ આપેલ છે. સામયિક કોષ્ટકમાં તત્વનો જૂથ અને સમયગાળો નક્કી કરો.
ચર્ચા:
અણુ ક્રમાંક ૧૭ ધરાવતું તત્વ ક્લોરિન (Cl) છે. સામયિક કોષ્ટકમાં તત્વના જૂથ અને અવધિ નક્કી કરવા માટે, આપણે તેના ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકનનું પરીક્ષણ કરવાની જરૂર છે.
ક્લોરિનનું ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન છે:
\[ \ટેક્સ્ટ{1s}^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5 \]
આવર્ત કોષ્ટકમાં, સમયગાળા 3 માં s અને p સબશેલ છે:
– 3s^2: 3s સબશેલમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન
– 3p^5: 3p સબશેલમાં 5 ઇલેક્ટ્રોન (ત્રીજા શેલમાં કુલ 7 ઇલેક્ટ્રોન)
તેથી, ક્લોરિન સમયગાળા 3 અને જૂથ VIIA માં છે (અથવા આધુનિક IUPAC અનુસાર 17, કારણ કે તે હેલોજન જૂથમાં શામેલ છે જેમાં 7 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે).
જવાબ:
ક્લોરિન જૂથ VIIA (17) અને સમયગાળા 3 માં છે.
પ્રશ્ન 2: સામયિક કોષ્ટકમાં સ્થાનના આધારે રાસાયણિક ગુણધર્મો
પ્રશ્ન: સોડિયમ (Na) અને પોટેશિયમ (K) માં સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો કેમ છે?
ચર્ચા:
અણુ ક્રમાંક ૧૧ ધરાવતું સોડિયમ (Na) અને અણુ ક્રમાંક ૧૯ ધરાવતું પોટેશિયમ (K) બંને સામયિક કોષ્ટકમાં એક જ જૂથમાં છે, એટલે કે જૂથ IA (અથવા IUPAC સિસ્ટમ મુજબ 1), જેને ક્ષાર ધાતુઓ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
સોડિયમનું ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન છે:
\[ \ટેક્સ્ટ{1s}^2 2s^2 2p^6 3s^1 \]
પોટેશિયમનું ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન છે:
\[ \ટેક્સ્ટ{1s}^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^1 \]
બંને તત્વોમાં સૌથી બહારના s-સબશેલમાં એક ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જે તેમને ખૂબ જ પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે અને તેમની પાસે સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો છે, જેમ કે એક ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને \( \text{M}^+ \) આયનો બનાવવાની તેમની ક્ષમતા.
જવાબ:
સોડિયમ અને પોટેશિયમના બાહ્યતમ સબશેલમાં એક ઇલેક્ટ્રોન હોય છે તેથી તેમના રાસાયણિક ગુણધર્મો સમાન હોય છે.
પ્રશ્ન ૩: વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનનું નિર્ધારણ
પ્રશ્ન: અણુ ક્રમાંક ૧૪ ધરાવતા તત્વમાં કેટલા સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન હોય છે? તત્વનો સમૂહ અને સમયગાળો પણ નક્કી કરો.
ચર્ચા:
અણુ ક્રમાંક ૧૪ ધરાવતું તત્વ સિલિકોન (Si) છે. તેનું ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન આ પ્રમાણે છે:
\[ \ટેક્સ્ટ{1s}^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2 \]
વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન એ સૌથી બહારના શેલમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન છે, જે આ કિસ્સામાં શેલ 3 છે:
– 3s^2: 2 ઇલેક્ટ્રોન
– 3p^2: 2 ઇલેક્ટ્રોન
સિલિકોનમાં વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા 3s અને 3p સબશેલ્સનો કુલ છે, જે 4 ઇલેક્ટ્રોન છે. કારણ કે તેના સૌથી બહારના શેલમાં 4 ઇલેક્ટ્રોન છે, Si જૂથ IVA (અથવા 14) માં છે. અને કારણ કે સૌથી બહારનું ભરેલું સ્તર ત્રીજું શેલ (3) છે, Si સમયગાળા 3 માં છે.
જવાબ:
સિલિકોનમાં 4 સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન છે, તે જૂથ IVA (14) અને સમયગાળા 3 માં છે.
પ્રશ્ન 4: અણુ ગુણધર્મોમાં સામયિક વલણો
પ્રશ્ન: એક સમયગાળા દરમિયાન ડાબેથી જમણે અણુ ત્રિજ્યામાં ઘટાડો થવાનું વલણ શા માટે છે?
ચર્ચા:
એક સમયગાળા દરમિયાન, ડાબેથી જમણે ખસેડતાં, પરમાણુ સંખ્યા અને ન્યુક્લિયસમાં પ્રોટોનની સંખ્યા વધે છે. આ ન્યુક્લિયસ અને આસપાસના ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચે કુલોમ્બિક આકર્ષણ વધારે છે. પરિણામે, ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસ તરફ વધુ મજબૂત રીતે આકર્ષાય છે, જેના કારણે અણુ ત્રિજ્યામાં ઘટાડો થાય છે.
વધુમાં, સમયગાળા દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન શેલોની સંખ્યા સમાન રહે છે, તેથી વધેલા પરમાણુ આકર્ષણને સંતુલિત કરવા માટે કોઈ વધારાની રક્ષણાત્મક અસર નથી, જે ઇલેક્ટ્રોનને ન્યુક્લિયસની નજીક વધુ અસરકારક રીતે ખેંચે છે.
જવાબ:
સમગ્ર સમયગાળા દરમિયાન ડાબેથી જમણે અણુ ત્રિજ્યા ઘટે છે કારણ કે પ્રોટોનની સંખ્યામાં વધારો થવાથી ઇલેક્ટ્રોન શેલ ઉમેર્યા વિના ઇલેક્ટ્રોન પર ન્યુક્લિયસનું આકર્ષણ મજબૂત બને છે.
પ્રશ્ન ૫: ગુણધર્મોના આધારે તત્વોની ઓળખ
પ્રશ્ન: એક તત્વ ઓરડાના તાપમાને વાયુયુક્ત હોય છે, તે નિષ્ક્રિય હોય છે અને જૂથ VIIIA (18) માં હોય છે. તત્વ અને તેનો અણુ ક્રમાંક નક્કી કરો.
ચર્ચા:
ઓરડાના તાપમાને નિષ્ક્રિય અને જૂથ VIIIA (18) માં રહેલા વાયુ તત્વોનો ઉમદા વાયુ જૂથમાં સમાવેશ થાય છે. જૂથ VIIIA (18) માટે, સામાન્ય રીતે જાણીતા તત્વોમાંનું એક નિયોન (Ne) છે.
નિયોન માટે ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન છે:
\[ \ટેક્સ્ટ{1s}^2 2s^2 2p^6 \]
ઉપરોક્ત રૂપરેખાંકન સાથે, આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે નિયોનના બધા સબશેલ સંપૂર્ણપણે ભરેલા છે, જે તેને ખૂબ જ સ્થિર અને નિષ્ક્રિય બનાવે છે. Ne નો અણુ ક્રમાંક 10 છે.
જવાબ:
આ તત્વ નિયોન (Ne) છે જેનો અણુ ક્રમાંક ૧૦ છે.
કેસિમ્પુલન
રસાયણશાસ્ત્રનો અભ્યાસ અને ઉપયોગ કરવા માટે તત્વોના આવર્ત કોષ્ટકને સમજવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન, આવર્ત કોષ્ટકમાં વલણો અને જૂથો અને સમયગાળા જેવા મૂળભૂત ખ્યાલોમાં નિપુણતા મેળવવાથી આપણે રસાયણશાસ્ત્રના ઘણા પાસાઓમાં વધુ કાર્યક્ષમ રીતે નિપુણતા મેળવી શકીએ છીએ. આ લેખ, તેની ઉદાહરણ સમસ્યાઓ અને ઊંડાણપૂર્વકની ચર્ચા સાથે, આવર્ત કોષ્ટક અને રસાયણશાસ્ત્રમાં તેના ઉપયોગોની તમારી સમજને મજબૂત બનાવવામાં મદદ કરશે તેવી આશા છે.
