GSEB Solutions Class 12 Chemistry Chapter 6 તત્ત્વોના અલગીકરણ માટેના સામાન્ય સિદ્ધાંતો અને પ્રક્રમો

Gujarat Board GSEB Textbook Solutions Class 12 Chemistry Chapter 6 તત્ત્વોના અલગીકરણ માટેના સામાન્ય સિદ્ધાંતો અને પ્રક્રમો Textbook Questions and Answers.

Gujarat Board Textbook Solutions Class 12 Chemistry Chapter 6 તત્ત્વોના અલગીકરણ માટેના સામાન્ય સિદ્ધાંતો અને પ્રક્રમો

GSEB Class 12 Chemistry તત્ત્વોના અલગીકરણ માટેના સામાન્ય સિદ્ધાંતો અને પ્રક્રમો Text Book Questions and Answers

પ્રશ્ન 1.
કોપરનું જળધાતુકર્મવિધિથી નિષ્કર્ષણ કરી શકાય છે પણ ઝંકનું નહિ. સમજાવો.
ઉત્તર:
કૉપરનું જળધાતુકર્મવિધિથી નિષ્કર્ષણ કરી શકાય છે પણ ઝિંકનું નહિ. કારણ કે ઝિંક વધુ પ્રતિક્રિયાત્મક ધાતુ છે તથા ઝિંકના ભંગારમાં રિડક્શન વધારે ઝડપથી થાય છે માટે ઝિંકનું જળધાતુકર્મવિધિથી નિષ્કર્ષણ કરી શકાતું નથી.

પ્રશ્ન 2.
ફીણપ્લવન પદ્ધતિમાં અવનમક (અવસાદક) શું ભાગ ભજ્વે છે ?
ઉત્તર:
ફીણપ્લવન પદ્ધતિમાં અવનમકો ફીણ સ્થાયીકારકો એટલે કે ફીણને સ્થાયી કરવાનું કાર્ય કરે છે.

પ્રશ્ન 3.
રિડક્શન દ્વારા કૉપરનું નિષ્કર્ષણ તેની ઑક્સાઇડ અયસ્કમાંથી કરતાં તેની પાયરાઇટ અયસ્કમાંથી કરવું વધારે મુશ્કેલ શા માટે છે ?
ઉત્તર:
કૉપરની ઑક્સાઇડ અયસ્કને કોક સાથે ગરમ કરતાં સીધું ધાતુમાં રિડક્શન સહેલાઈથી થાય છે જ્યારે પાયરાઇટ અયસ્ક દ્વારા રિડક્શન સહેલાઈથી થતું ન હોવાથી કૉપરનું નિષ્કર્ષણ વધારે મુશ્કેલ બને છે.

પ્રશ્ન 4.
સમજાવો :
(i) ઝોન શુદ્ધીકરણ (રિફાઇનિંગ)
(ii) સ્તંભ ક્રોમેટોગ્રાફી
ઉત્તર:
(i) ઝોન શુદ્ધીકરણ (રિફાઇનિંગ) :

• સિદ્ધાંત : અશુદ્ધિઓ ધાતુના ઘન સ્વરૂપને બદલે પીગળેલ સ્વરૂપમાં વધારે દ્રાવ્ય હોય છે.

• રીતઃ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે અશુદ્ધ ધાતુના સળિયાના એક છેડે ફરતે ગતિશીલ (mobile) હીટરને જડવામાં આવે છે ત્યારબાદ પિગલિત ઝોન હીટરની સાથે સાથે આગળ વધે છે.
• જેમ હીટર આગળ વધે તેમ પાછળ રહી ગયેલી પિગલિત ધાતુમાંથી શુદ્ધ ધાતુ સ્ફટિકીકરણ પામતી જાય છે તથા હીટરની હલનચલન વડે ઉત્પન્ન થયેલા નવા પિગલિત ઝોનમાં અશુદ્ધિઓ પસાર થતી જાય છે.
• આ પદ્ધતિ કેટલીક વખત પુનરાવર્તિત કરવામાં આવે છે અને હીટરને તે જ દિશામાં ખસેડવામાં આવે છે.
• ત્યારબાદ એક છેડે અશુદ્ધિઓ સંકેન્દ્રિત થાય છે. પછી આ છેડાને કાપી નાખવામાં આવે છે.
• ઉપયોગિતા : આ પદ્ધતિ અર્ધવાહકો બનાવવામાં તથા અન્ય ધાતુઓને વધુ ઊંચી શુદ્ધતાવાળી મેળવવામાં ઘણી જ ઉપયોગી છે. જેમ કે, જર્મેનિયમ, સિલિકોન, બોરોન, ગેલિયમ અને ઇન્ડિયમ.

(ii) સ્તંભ ક્રોમેટોગ્રાફી : સ્તંભ ક્રોમેટોગ્રાફી જે તત્ત્વો અલ્પ માત્રામાં પ્રાપ્ય હોય તેના માટે અને અશુદ્ધિઓ જે-તે તત્ત્વોના રાસાયણિક ગુણધર્મો સાથે વધુ જુદાપણું ધરાવતી નથી તેના માટે વધુ ઉપયોગી છે.

• સિદ્ધાંત : આ પદ્ધતિ મિશ્રણમાંના જુદાજુદા ઘટકો અધિશોષક પર અલગ અલગ રીતે અધિશોષણ પામે છે તે સિદ્ધાંત પર આધારિત છે.
• રીત : આ પદ્ધતિમાં ધાતુ આયનોનું મિશ્રણ લેવામાં આવે છે. આ મિશ્રણને યોગ્ય દ્રાવકની મદદથી દ્રાવણ બનાવીને યોગ્ય ઘન અધિશોષકની ઉપર મૂકતાં અધિશોષિત થાય છે.
• કોઈ શુદ્ધ દ્રાવક, દ્રાવકોનું મિશ્રણ કે કોઈ વાયુને સ્થિરકલા પરથી ધીમે ધીમે પસાર થવા દેવામાં આવે છે. તથા જેમ-જેમ ગતિશીલકલા આગળ વધતી જાય છે તેમ-તેમ મિશ્રણના જુદા જુદા ઘટકો અલગ થતા જાય છે.
• તે ઉપરાંત કેટલીક ક્રોમેટોગ્રાફિક પ્રવિધિઓ જેવી કે પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી, સ્તંભ ક્રોમેટોગ્રાફી, વાયુ ક્રોમેટોગ્રાફી વગેરે. જેમાં સ્તંભ ક્રોમેટોગ્રાફી જે તત્ત્વો અલ્પ માત્રામાં પ્રાપ્ય હોય તેના માટે અને અશુદ્ધિઓ જે-તે તત્ત્વોના રાસાયણિક ગુણધર્મો સાથે વધુ જુદાપણું ધરાવતી નથી તેના માટે વધુ ઉપયોગી છે.

પ્રશ્ન 5.
673 K તાપમાને C અને COમાંથી ક્યો સારો રિડક્શનકર્તા છે ?
ઉત્તર:
673 K તાપમાને C અને COમાંથી કાર્બન (C) સારો રિડક્શનકર્તા છે.

પ્રશ્ન 6.
કૉપરના વિદ્યુતવિભાજન શુદ્ધીકરણમાં મળતા ઍનોડ પંકમાં હાજર રહેલા સામાન્ય તત્ત્વોના નામ લખો. તે શા માટે તે પ્રમાણે હાજર હોય છે ?
ઉત્તર:
કૉપરના વિદ્યુતવિભાજન શુદ્ધીકરણમાં મળતા ઍનોડ પંકમાં હાજર રહેલા સામાન્ય તત્ત્વોના નામ ઍન્ટિમની, સેલેનિયમ, ટેલુરિયમ, સિલ્વર, ગોલ્ડ અને પ્લેટિનમ છે. જે તત્ત્વોની પુનઃપ્રાપ્તિ શુદ્ધીકરણની કિંમતને સરભર કરી શકે છે તથા તે ઍનોડ પંક પર અશુદ્ધિઓ તરીકે નિક્ષેપિત થાય છે.

પ્રશ્ન 7.
આયર્નના નિષ્કર્ષણ દરમિયાન વાતભઠ્ઠીમાંના જુદા જુદા ઝોનમાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ લખો.
ઉત્તર:

• આયર્નના નિષ્કર્ષણ દરમિયાન વાતભઠ્ઠીમાંના જુદા-જુદા ઝોનમાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે :
  વાતભઠ્ઠીમાં તાપમાનનો ગાળો (500-800 K) નીચો હોય ત્યારે થતી પ્રક્રિયા,
  3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂
  Fe₃O₄ + 4CO → 3Fe + 4CO₂
  F₂O₃ + CO → 2FeO + CO₂
• જ્યારે વાતભઠ્ઠીમાં તાપમાનનો ગાળો 900-1500 K) ઊંચો હોય ત્યારે થતી પ્રક્રિયા,
  C + CO₂ → 2CO
  FeO + CO → Fe + CO₂

પ્રશ્ન 8.
ઝિંક બ્લેન્ડમાંથી ઝિંકના નિષ્કર્ષણમાં થતી પ્રક્રિયાઓના રાસાયણિક સમીકરણો લખો.
ઉત્તર:
ઝિંક બ્લેન્ડમાંથી ઝિંકના નિષ્કર્ષણમાં થતી પ્રક્રિયાઓની રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે :

પ્રશ્ન 9.
કોપરની ધાતુકર્મવિધિમાં સિલિકા શો ભાગ ભજવે છે ?
ઉત્તર:
જો અયસ્ક આયર્ન ધરાવતી હોય તો તેને ગરમ કરતાં પહેલાં સિલિકા સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે. તેથી આયર્ન ઑક્સાઇડનો ‘ધાતુમય (slag)’ તરીકે આયર્ન સિલિકેટ અને કૉપર ‘કૉપર મેટ્ટ (matte)’ના સ્વરૂપમાં નીપજે છે, જે Cu₂S અને FeS ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 10.
“ક્રોમેટોગ્રાફી” પર્યાયનો શું અર્થ થાય છે ?
ઉત્તર:

• સિદ્ધાંત : આ પદ્ધતિ મિશ્રણમાંના જુદાજુદા ઘટકો અધિશોષક પર અલગ અલગ રીતે અધિશોષણ પામે છે તે સિદ્ધાંત પર આધારિત છે.
• રીત : આ પદ્ધતિમાં ધાતુ આયનોનું મિશ્રણ લેવામાં આવે છે. આ મિશ્રણને યોગ્ય દ્રાવકની મદદથી દ્રાવણ બનાવીને યોગ્ય ઘન અધિશોષકની ઉપર મૂકતાં અધિશોષિત થાય છે.
• કોઈ શુદ્ધ દ્રાવક, દ્રાવકોનું મિશ્રણ કે કોઈ વાયુને સ્થિરકલા પરથી ધીમે ધીમે પસાર થવા દેવામાં આવે છે. તથા જેમ-જેમ ગતિશીલકલા આગળ વધતી જાય છે તેમ-તેમ મિશ્રણના જુદા જુદા ઘટકો અલગ થતા જાય છે.
• તે ઉપરાંત કેટલીક ક્રોમેટોગ્રાફિક પ્રવિધિઓ જેવી કે પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી, સ્તંભ ક્રોમેટોગ્રાફી, વાયુ ક્રોમેટોગ્રાફી વગેરે. જેમાં સ્તંભ ક્રોમેટોગ્રાફી જે તત્ત્વો અલ્પ માત્રામાં પ્રાપ્ય હોય તેના માટે અને અશુદ્ધિઓ જે-તે તત્ત્વોના રાસાયણિક ગુણધર્મો સાથે વધુ જુદાપણું ધરાવતી નથી તેના માટે વધુ ઉપયોગી છે.

પ્રશ્ન 11.
ક્રોમેટોગ્રાફીમાં સ્થિર કલાની પસંદગી માટે કયા માપદંડ (criterion) અનુસરવામાં આવે છે ?
ઉત્તર:
ક્રોમેટોગ્રાફીમાં સ્થિર કલાની પસંદગી માટે પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી, સ્તંભ ક્રોમેટોગ્રાફી તથા વાયુ ક્રોમેટોગ્રાફી જેવા માપદંડ અનુસરવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 12.
નિકલના શુદ્ધીકરણની પદ્ધતિનું વર્ણન કરો.
ઉત્તર:

• આ પ્રક્રમમાં નિકલને કાર્બન મોનૉક્સાઇડના પ્રવાહમાં ગરમ કરવામાં આવે છે જેથી બાષ્પશીલ સંકીર્ણ નિકલ ટેટ્રાકાર્બોનિલ બને છે.
• આ સંકીર્ણનું ઊંચા તાપમાને વિઘટન થતાં શુદ્ધ ધાતુ મળે છે.

પ્રશ્ન 13.
સિલિકા, સાથે સંલગ્ન બૉક્સાઇટ અયસ્કમાંની સિલિકામાંથી ઍલ્યુમિનાને કેવી રીતે અલગ કરશો ?
ઉત્તર:

• યોગ્ય પરિસ્થિતિઓ : ઍલ્યુમિનિયમની ધાતુકર્મવિધિમાં શુદ્ધ કરેલા Al₂O₃ને Na₃AlF₆ અથવા CaF₂ સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે.
• જે મેટ્રિક્સ (matrix)નું ગલનબિંદુ નીચું લાવે છે અને વાહકતામાં વધારો કરે છે. પિગલિત મેટ્રિક્સ (matrix)નું વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે છે.
• પદ્ધતિ : કાર્બનનું પડ ચઢાવેલ સ્ટીલનું વાસણ કૅથોડ તરીકે અને શૅફાઇટ ઍનોડ તરીકે વપરાય છે. એકંદર પ્રક્રિયા નીચે પ્રમાણે લખી શકાય.
  2Al₂O₃ + 3C → 4Al + 3CO₂
• આ પ્રક્રમ વિશાળ પાયા પર હૉલ-હેરોલ્ટ (Hall-Heroult) પદ્ધતિ તરીકે ઓળખાય છે.
• આમ, પિગલિત દ્રવ્યનું વિદ્યુતવિભાજન કોષમાં કાર્બન વિદ્યુતધ્રુવો વાપરીને કરવામાં આવે છે.

• ઍનોડ અને કૅથોડ પર થતી પ્રક્રિયાઓ : ઍનોડ પર ઉત્પન્ન થતો ઑક્સિજન ઍનોડના કાર્બન સાથે પ્રક્રિયા કરે છે અને CO અને CO₂ નીપજે છે.
  આ પ્રમાણે દર એક કિલોગ્રામ ઍલ્યુમિનિયમની નીપજ માટે આશરે 0.5 કિલોગ્રામ કાર્બન ઍનોડ બળી જાય છે. વિદ્યુતવિભાજનની પ્રક્રિયાઓ નીચે પ્રમાણે છે :
  કૅથોડ : Al³⁺ (પિગલિત) + 3e^– → Al_(l)
  ઍનોડ : C_(s) + O^-2 (પિગલિત) → CO_(g) + 2e^–
  C_(s) + 2O^-2 (પિગલિત) → CO_2(g) + 4e^–

પ્રશ્ન 14.
ઉદાહરણ આપી ‘ભૂંજન’ અને ‘નિસ્તાપન’ વચ્ચે ભેદ દર્શાવો.
ઉત્તર:
સંકેન્દ્રિત અયસ્ક (કાચી ધાતુ)ને ઑક્સાઇડમાં ફેરવવાની બે રીતો છે (A) નિસ્તાપન (Calcination) અને (B) ભૂંજન(Roasting)

(A) નિસ્તાપન (Calcination) : નિસ્તાપનમાં ગરમ કરવાની પ્રક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે. આ પ્રક્રિયા બાષ્પશીલ દ્રવ્યોને દૂર કરે છે અને ધાતુ ઑક્સાઇડને બાકી રહેવા દે છે. બાષ્પશીલ દ્રવ્ય ગરમ કરતાં દૂર થાય છે અને ધાતુ ઑક્સાઇડ પાછળ રહી જાય છે તેનો સમાવેશ થાય છે.

(B) ભૂંજન (Roasting) : ભૂંજનમાં અયસ્કને ધાતુના ગલનબિંદુથી નીચા તાપમાને હવાના નિયમિત પુરવઠા સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે.
સલ્ફાઇડ અયસ્કનો સમાવેશ કરતી કેટલીક પ્રક્રિયા આ પ્રમાણે છે :
2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂
2PbS + 3PO₂ → 2PbO + 2SO₂
2Cu₂S + 30, → 2Cu₂O + 2SO₂

કૉપરની સલ્ફાઇડ અયસ્કને પરાવર્તની ભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે. જો અયસ્ક આયર્ન ધરાવી હોય તો તેને ગરમ કરતાં પહેલાં સિલિકા સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે. આયર્ન ઑક્સાઇડ આયર્ન સિલિકેટના ‘ધાતુમલ (slag)’ તરીકે અને કૉપર ‘કૉપર મેટ્ટ (matte)’ સ્વરૂપમાં નીપજે છે, જે Cu₂S અને FeS ધરાવે, તે નીપજે છે.

ઉત્પાદન પામતો SO₂ વાયુ H₂SO₄ ઉત્પાદનમાં વપરાય છે.

પ્રશ્ન 15.
ભરતર લોખંડ, કાચું લોખંડ (pig iron)થી કેવી રીતે અલગ પડે છે ?
ઉત્તર:
સંકેન્દ્રિત અયસ્ક (કાચી ધાતુ)ને ઑક્સાઇડમાં ફેરવવાની બે રીતો છે (A) નિસ્તાપન (Calcination) અને (B) ભૂંજન(Roasting)
(A) નિસ્તાપન (Calcination) : નિસ્તાપનમાં ગરમ કરવાની પ્રક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે. આ પ્રક્રિયા બાષ્પશીલ દ્રવ્યોને દૂર કરે છે અને ધાતુ ઑક્સાઇડને બાકી રહેવા દે છે. બાષ્પશીલ દ્રવ્ય ગરમ કરતાં દૂર થાય છે અને ધાતુ ઑક્સાઇડ પાછળ રહી જાય છે તેનો સમાવેશ થાય છે.

(B) ભૂંજન (Roasting) : ભૂંજનમાં અયસ્કને ધાતુના ગલનબિંદુથી નીચા તાપમાને હવાના નિયમિત પુરવઠા સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે.
સલ્ફાઇડ અયસ્કનો સમાવેશ કરતી કેટલીક પ્રક્રિયા આ પ્રમાણે છે :
2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂
2PbS + 3PO₂ → 2PbO + 2SO₂
2Cu₂S + 30, → 2Cu₂O + 2SO₂

કૉપરની સલ્ફાઇડ અયસ્કને પરાવર્તની ભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે. જો અયસ્ક આયર્ન ધરાવી હોય તો તેને ગરમ કરતાં પહેલાં સિલિકા સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે. આયર્ન ઑક્સાઇડ આયર્ન સિલિકેટના ‘ધાતુમલ (slag)’ તરીકે અને કૉપર ‘કૉપર મેટ્ટ (matte)’ સ્વરૂપમાં નીપજે છે, જે Cu₂S અને FeS ધરાવે, તે નીપજે છે.

ઉત્પાદન પામતો SO₂ વાયુ H₂SO₄ ઉત્પાદનમાં વપરાય છે.

પ્રશ્ન 16.
ખનીજ’ અને ‘અયસ્ક’ વચ્ચે ભેદ દર્શાવો.
ઉત્તર:

1. ખનીજ : જે પૃથ્વીના પોપડામાં મળી આવતા હોય અને તેનું ખનન (mining) કરી શકાય છે.
2. અયસ્ક : ધાતુના મળી આવતા ઘણા ખનીજોમાંથી માત્ર કેટલાકનો જ તે ધાતુના સ્રોત તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે. આવા ખનીજ અયસ્ક (કાચી ધાતુ) (ore) તરીકે ઓળખાય છે.

પ્રશ્ન 17.
કોપર મેટ્ટેને શા માટે સિલિકાના સ્તરવાળા, પરિવર્તકમાં મૂકવામાં આવે છે ?
ઉત્તર:
કૉપર મેટ્ટેને સિલિકાના પડવાળા (lined) પરિવર્તક (converter)માં લેવામાં આવે છે. ત્યારબાદ થોડીક સિલિકા ઉમેરવામાં આવે છે અને ગરમ હવાનો વાત ફૂંકવામાં આવે છે. જેથી બાકી રહેલા FeSનું FeO અને Cu₂S/CuOનું કૉપર ધાતુમાં પરિવર્તન થાય છે.

પ્રશ્ન 18.
ઍલ્યુમિનિયમની ધાતુકર્મવિધિમાં ક્રાયોલાઇટ શું ભાગ ભજવે છે ?
ઉત્તર:
ઍલ્યુમિનિયમની ધાતુકર્મવિધિમાં ક્રાયોલાઇટ તરીકે Na₃AlF₆ અથવા CaF₂ લેવામાં આવે છે. જેમાં શુદ્ધ કરેલા Al₂O₃ને Na₃AlF₆ અથવા CaF₂ સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે. જે મેટ્રિક્સ (matrix)નું ગલનબિંદુ નીચું લાવે છે અને વાહકતામાં વધારો કરે છે.

પ્રશ્ન 19.
નિમ્ન કક્ષાની કૉપર અયસ્કની બાબતમાં કેવી રીતે નિક્ષાલન કરવામાં આવે છે ?
ઉત્તર:

1. નિમ્નકક્ષાની અયસ્કમાંથી કૉપર જળધાતુકર્મવિધિથી નિષ્કર્ષિત કરવામાં આવે છે.
2. તેનું ઍસિડ અથવા બૅક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરી નિક્ષાલન (leaching) કરવામાં આવે છે.
3. દ્રાવણ Cu²⁺ આયન ધરાવે છે તેની લોખંડના ભંગાર અથવા
   H₂ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
   Cu²⁺_(aq) + H_2(g) → Cu_(s) + 2H⁺_(aq)

પ્રશ્ન 20.
COનો ઉપયોગ કરીને ઝિંક ઓક્સાઇડનું રિડક્શન કરીને ઝિંક ઓક્સાઇડમાંથી ઝિંકનું નિષ્કર્ષણ શા માટે કરવામાં આવતું નથી ?
ઉત્તર:

• રીત : ઝિંક ઑક્સાઇડનું રિડક્શન કોક વાપરીને કરવામાં આ કિસ્સામાં તાપમાન/ગરમી કૉપરના કિસ્સા કરતાં વધારે ઊંચું હોય છે.
• ગરમ કરવાના હેતુ માટે ઑક્સાઇડની કોક અને માટી સાથે નાની ઈંટો (brickettes) બનાવવામાં આવે છે.

• ધાતુનું નિસ્યંદન કરવામાં આવે છે અને ઝડપી શીતન (Chilling) કરીને એકઠી કરવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 21.
Cr₂O₃ની Δ_rG^⊖નું મૂલ્ય -540 kJ mol^-1 છે અને Al₂O₃ની Δ_rG^⊖નું મૂલ્ય −827 kJ mol-1 છે. Cr₂O₃નું A1 સાથે રિડક્શન શક્ય છે ?
ઉત્તર:
(a) \(\frac{4}{3}\)Cr_(s) + \(\frac{3}{2}\)O_2(g) → \(\frac{2}{3}\)Cr₂O_3(s)
Δ_fG^⊖ = -540 kJ mol^-1

(b) \(\frac{4}{3}\)Al_(s) + \(\frac{3}{2}\)O_2(g) → \(\frac{2}{3}\)Al₂O_3(s)
Δ_fG^⊖ = 822 kJ mol^-1
સમી. (b)માંથી સમી. (a)ને બાદ કરતાં
\(\frac{4}{3}\)Al_(s) + \(\frac{2}{3}\)Cl₂O_3(s) → \(\frac{2}{3}\)Al₂O_3(s) + \(\frac{4}{3}\)Cr_(s)
Δ_fG^⊖ = -287 kJ mol^-1
અહીં ΔG નું ઋણ મૂલ્ય સૂચવે છે કે Cr₂O₃ નું Al સાથે રિડક્શન શક્ય છે.

પ્રશ્ન 22.
ZnO માટે C અને COમાંથી કયો વધારે સારો રિડક્શનકર્તા છે ?
ઉત્તર:
ZnO માટે C અને COમાંથી C(કાર્બન) વધારે સારો રિડક્શનકર્તા છે.

પ્રશ્ન 23.
કોઈ પણ વિશિષ્ટ બાબતમાં રિડક્શનકર્તાની પસંદગીનો આધાર ઉષ્માગતિકીય પરિબળ છે. આ નિવેદન સાથે તમે કેટલે અંશે સહમત છો ? તમારા જવાબને બે ઉદાહરણ સાથે આધારભૂત બનાવો.
ઉત્તર:

ઉપર દર્શાવેલ એલિંગહામ આકૃતિ ગિબ્સ-ઊર્જા Δ_fG^⊖ વિરુદ્ધ Tનો વક્ર દર્શાવે છે. તેના દ્વારા ધાતુને ધાતુના ઑક્સાઇડમાંથી યોગ્ય રિડક્શનકર્તા વડે કઈ રીતે છૂટી પાડી શકાય તે સમજી શકાય છે. ઉપરના આલેખ પરથી સમજી શકાય છે કે ΔGનું મૂલ્ય ઋણ હોવું જોઈએ ΔSનું મૂલ્ય ધન હોવું જોઈએ. એલિંગહામ આકૃતિમાં ધાતુનો ઑક્સાઇડ કે જે નીચે તરફ આવેલો છે તેનું રિડક્શન ઉપરની બાજુ આવેલ ધાતુ વડે થઈ શકતું નથી.

પ્રશ્ન 24.
જે પદ્ધતિમાં આડપેદાશ (ઉપપેદાશ) તરીકે ક્લોરિન મેળવવામાં આવતો હોય તે પ્રક્રમ (પદ્ધતિ)નું નામ લખો. જો NaClના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે તો શું થશે ?
ઉત્તર:

• જે પદ્ધતિમાં આડપેદાશ (ઉપપેદાશ) તરીકે ક્લોરિન મેળવવામાં આવતો હોય તે પ્રક્રમ (પદ્ધતિ)નું નામ બ્રાઇન દ્વારા ક્લોરિનનું નિષ્કર્ષણ છે.
• જો NaClના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુતવિભાજન કરવામાં આવે તો Na ધાતુ મળશે તથા NaOH નહીં મળે.

પ્રશ્ન 25.
ઍલ્યુમિનિયમની ધાતુકર્મવિધિમાં ગ્રેફાઇટનાં સળિયા શું ભાગ ભજવે છે ?
ઉત્તર:
ઍલ્યુમિનિયમની ધાતુકર્મવિધિમાં શૅફાઇટનાં સળિયા ઍનોડ તરીકે વર્તે છે.

પ્રશ્ન 26.
નીચેની પદ્ધતિઓ વડે ધાતુઓના શુદ્ધીકરણમાંના સિદ્ધાંતોની રૂપરેખા આપો.
(i) ઝોન શુદ્ધીકરણ (રિફાઇનિંગ)
(ii) વિદ્યુતવિભાજ્ય શુદ્ધીકરણ
(iii) બાષ્પકલા શુદ્ધીકરણ
ઉત્તર:
(i) ઝોન શુદ્ધીકરણ : પ્રવાહી શુદ્ધ ધાતુના સાપેક્ષમાં, અશુદ્ધિ ધરાવતી ધાતુનું ઠારબિંદુ ઓછું હોય છે, જેથી પિગલિત અશુદ્ધ ધાતુમાંથી ચોક્કસ તાપમાને ફક્ત શુદ્ધ ધાતુનું ઠારણ થાય છે અને અશુદ્ધિ પ્રવાહી સ્વરૂપમાં રહે છે.

(ii) વિદ્યુતવિભાજ્ય શુદ્ધીકરણ : ધાતુના દ્રાવ્ય ક્ષાર ધરાવતા વિદ્યુતવિભાજ્ય પાત્ર (bath)માં મૂકવામાં આવે છે. તેથી વધુ બેઝિક ધાતુ દ્રાવણમાં રહી જાય છે અને ઓછી બેઝિક ધાતુ ઍનોડ પંક (mud) તરફ જાય છે.

(iii) બાષ્પકલા શુદ્ધીકરણ : આ પદ્ધતિમાં ધાતુને તેના બાષ્પશીલ સંયોજનમાં પરિવર્તિત કરી એકઠી કરવામાં આવે છે, જેનું વિઘટન કરી શુદ્ધ ધાતુ મેળવી શકાય છે.

પ્રશ્ન 27.
જેમાં Mg0નું Al રિડક્શન કરે તેવી અપેક્ષા માટે પરિસ્થિતિઓનું પ્રાથન કરો.
ઉત્તર:

• સિદ્ધાંત : આ પદ્ધતિ અયસ્કની અને ગેંગકણોની વિશિષ્ટ ઘનતાના તફાવત પર આધારિત છે. આથી આ રીતને સાપેક્ષ ઘનતા અલગીકરણ પણ કહી શકાય.
• રીત : જલીય પ્રક્ષાલનમાં એક પ્રક્રમમાં ઉપર તરફ જતાં પાણીના વહેણ (પ્રવાહ)નો ઉપયોગ ચૂર્ણ કરેલ (પાઉડર કરેલ)ને ધોવા માટે વાપરવામાં આવે છે.
• પરિણામ : પાણી વડે અયસ્ક (કાચી ધાતુ) એકઠી થાય છે.

GSEB Class 12 Chemistry તત્ત્વોના અલગીકરણ માટેના સામાન્ય સિદ્ધાંતો અને પ્રક્રમો NCERT Exemplar Questions and Answers

બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (પ્રકાર-I)

પ્રશ્ન 1.
બ્રાઇનના વિદ્યુતવિભાજનથી ક્લોરિનના નિષ્કર્ષણમાં ……………………
(A) Cl^– આયનનું ઑક્સિડેશન ક્લોરિન વાયુમાં થાય છે.
(B) Cl^– આયનનું રિડક્શન ક્લોરિન વાયુમાં થાય છે.
(C) સંપૂર્ણ પ્રક્રિયા માટે ΔG^⊖ નું મૂલ્ય ઋણ હોય છે.
(D) વિસ્થાપન પ્રક્રિયા થાય છે.
જવાબ
(A) Cl^– આયનનું ઑક્સિડેશન ક્લોરિન વાયુમાં થાય છે.

• વિદ્યુતવિભાજન દ્વારા મેળવવામાં આવતા ક્લોરિન વાયુ માટે નીચેની પ્રક્રિયા જોવા મળે છે.
  2H₂O_(l) + 2Cl^–_(aq) → H_2(g) + Cl_2(g) + 2OH^–_(aq)
• ઉપરના સમીકરણ મુજબ જોઈ શકાય છે કે Cl^– આયન ઑક્સિડેશન પામી Cl₂ વાયુ આપે છે. માટે જવાબ (A) સાચો જવાબ છે.
• આ પ્રક્રિયા માટે ΔG નું મૂલ્ય +422 kJ મળે છે. જે સૂચવે છે કે ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર મુજબ આ પ્રક્રિયા આપમેળે થશે નહીં.

પ્રશ્ન 2.
જ્યારે પરાવર્તની ભઠ્ઠીમાં કોપરની કાચી ધાતુને સિલિકા સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે ત્યારે કોપર મેટ્ટ (matte) ઉત્પન્ન થાય છે. કૉપર મેટ્ટેમાં ……………………. હોય છે.
(A) કૉપર(II) અને આયર્ન(II)ના સલ્ફાઇડ
(B) કૉપર(II) અને આયર્ન(III)ના સલ્ફાઇડ
(C) કૉપર(I) અને આયર્ન(II)ના સલ્ફાઇડ
(D) કૉપર(I) અને આયર્ન(III)ના સલ્ફાઇડ
જવાબ
(C) કૉ૫૨(I) અને આયર્ન(II)ના સલ્ફાઇડ
જ્યારે કૉપરને સિલિકા સાથે મિશ્ર કરી પરાવર્તની ભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે ત્યારે કૉપર મેટ્ટે મળે છે. કૉપર મેટ્રેમાં કૉપર(I) તથા આયર્ન(II) ના સલ્ફાઇડ હોય છે.
કૉપર મેઢે → Cu₂S અને FeS

પ્રશ્ન 3.
નીચેનામાંથી કઈ પ્રક્રિયા સ્વયં રિડક્શન છે ?
(A) Fe₃O₄ + 4CO → 3Fe + 4CO₂
(B) Cu₂O + C → 2Cu + CO
(C) Cu⁺²_(aq) + Fe_(s) → Cu_(s) + Fe⁺²_(aq)
(D) Cu₂O + \(\frac{1}{2}\)Cu₂S → 3Cu + \(\frac{1}{2}\)SO₂
જવાબ
(D) Cu₂O + \(\frac{1}{2}\)Cu₂S → 3Cu + \(\frac{1}{2}\)SO₂
ઉપરના સમીકરણમાં Cu₂O નું રિડક્શન Cu₂S વડે થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં કૉપર જાતે જ છૂટું પડે છે. આમ આ પ્રક્રિયામાં જાતે જ કૉપરનું રિડક્શન થતું હોવાથી તેને સ્વયંરિડક્શન પ્રક્રિયા કહે છે. આ પ્રક્રિયાના અંતે મળતા કૉપરને ફોલ્લાવાળું કૉપર કહેવાય છે.

પ્રશ્ન 4.
પૃથ્વીના પોપડામાં ઘણાં બધાં તત્ત્વો મળી આવે છે. તેમાં સૌથી વધુ મળી આવતાં તત્ત્વ …………………….. છે.
(A) Al અને Fe
(B) Al અને Cu
(C) Fe અને Cu
(D) Cu અને Ag
જવાબ
(A) Al અને Fe
પૃથ્વીના પોપડામાં ઘણાં બધાં તત્ત્વો મળી આવે છે. તેમાં આપેલા તત્ત્વો પૈકી સૌથી વધારે પ્રમાણમાં Al અને Fe મળી આવે છે. A1 એ વજનથી 8.3 % તથા Fe એ વજનથી 4.2% જેટલું મળી આવે છે જ્યારે Cu તથા Ag ખૂબ જ ઓછા પ્રમાણમાં મળે છે.

પ્રશ્ન 5.
ઝોન રિફાઇનિંગ …………………….. સિદ્ધાંત ઉપર આધારિત છે.
(A) નીચા ઉત્કલનબિંદુવાળી ધાતુની અશુદ્ધિઓને નિસ્યંદન (distillation) દ્વારા દૂરી કરી શકાય છે.
(B) પિગલિત અવસ્થામાં અશુદ્ધિઓ ધાતુની ઘન-અવસ્થા કરતાં વધુ દ્રાવ્ય હોય છે.
(C) મિશ્રણના જુદા-જુદા ઘટકો અધિશોષક (adsorbent) ઉપર જુદા-જુદા પ્રમાણમાં અધિશોષિત થાય છે.
(D) બાષ્પશીલ સંયોજનોની બાષ્પ શુદ્ધ ધાતુમાં વિઘટન પામે છે.
જવાબ
(B) પિગલિત અવસ્થામાં અશુદ્ધિઓ ધાતુની ઘન-અવસ્થા કરતાં વધુ દ્રાવ્ય હોય છે.
ઝોન શુદ્ધીકરણ પદ્ધતિ એ આ સિદ્ધાંત પર આધારિત છે કે અશુદ્ધિઓ ધાતુના ઘન સ્વરૂપને બદલે પીગળેલ સ્વરૂપમાં વધારે દ્રાવ્ય હોય છે. અશુદ્ધ ધાતુના સળિયાના એક છેડે ફરતે ગતિશીલ હીટરને જડવામાં આવે છે. પિગલિત ઝોન હીટરની સાથે આગળ વધે છે. જેમ હીટર આગળ વધે તેમ પાછળ રહી ગયેલી પિગલિત ધાતુમાંથી શુદ્ધ ધાતુ સ્ફટિકીકરણ પામતી જાય છે તથા હીટરની હલનચલન વડે ઉત્પન્ન થયેલા નવા પિગલિત ઝોનમાં અશુદ્ધિઓ પસાર થતી જાય છે. આ પદ્ધતિ કેટલીક વખત પુનરાવર્તિત કરવામાં આવે છે અને હીટરને એક જ દિશામાં ખસેડવામાં આવે છે. એક છેડે અશુદ્ધિઓ સંકેન્દ્રિત થાય છે. આ છેડાને કાપી નાખવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિ અર્ધવાહકો બનાવવામાં તથા વધુ ઊંચી શુદ્ધતાવાળી ધાતુ મેળવવા માટે આ પદ્ધતિ વપરાય છે. દા.ત., સિલિકોન, જર્મેનિયમ, બોરોન, ઇન્ડિયમ તથા ગેલિયમ જેવી ધાતુના શુદ્ધીકરણ માટે આ પદ્ધતિ વપરાય છે.

પ્રશ્ન 6.
કૉપરની સલ્ફાઇડયુક્ત કાચી ધાતુમાંથી કોપરનું નિષ્કર્ષણ Cu₂O નું ………………….. સાથે રિડક્શન થવાથી મળે છે.
(A) FeS
(B) CO
(C) Cu₂S
(D) SO₂
જવાબ
(C) Cu₂S
કૉપરને તેના સલ્ફાઇડ અયસ્કમાંથી છૂટા પાડતી વખતે તેના ઑક્સાઇડ Cu₂O નું રિડક્શન Cu₂S વડે કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાને સ્વયંરિડકશન પ્રક્રિયા પણ કહે છે તથા આ પ્રક્રિયાથી ફોલ્લાવાળું કૉપર મળે છે.
Cu₂O + \(\frac{1}{2}\)Cu₂S → 3Cu + \(\frac{1}{2}\)SO₂

પ્રશ્ન 7.
નિષ્ક્રિય વિદ્યુતધ્રુવોમાં બ્રાઇન (brine)નું વિદ્યુતવિભાજન થાય ત્યારે ઍનોડ ઉપર થતી પ્રક્રિયા …………………..
(A) Cl^–_aq → \(\frac{1}{2}\) Cl_2(g) + e^– ;
\(\mathrm{E}_{\text {cell }}^{\ominus}\) = 1.36 V
(B) 2H₂O_(l) → O_2(g) + 4H⁺ + 4e^–; \(\mathrm{E}_{\text {cell }}^{\ominus}\) = 1.23 V
(C) Na⁺_(aq) + e^– → Na_(s) ; \(\mathrm{E}_{\text {cell }}^{\ominus}\) = 2.71 V
(D) H⁺_(aq) + e^– → \(\frac{1}{2}\)H_2(g) ;
\(\mathrm{E}_{\text {cell }}^{\ominus}\) = 0.00 V
જવાબ
(A) Cl^–_aq → \(\frac{1}{2}\) Cl_2(g) + e^– ;
\(\mathrm{E}_{\text {cell }}^{\ominus}\) = 1.36 V
બ્રાઇનના દ્રાવણનું નિષ્ક્રિય વિદ્યુતધ્રુવો વડે વિદ્યુતવિભાજન કરતાં ઍનોડ પર નીચેની પ્રક્રિયા થાય છે.
Cl^–_aq → \(\frac{1}{2}\) Cl_2(g) + e^– ;
\(\mathrm{E}_{\text {cell }}^{\ominus}\) = 1.36 V

પ્રશ્ન 8.
ઍલ્યુમિનિયમની ધાતુકર્મવિધિમાં …………………… થાય છે.
(A) Al⁺³ નું Al માં ઑક્સિડેશન
(B) ગ્રેફાઇટના ઍનોડનું કાર્બન મોનૉક્સાઇડ અને કાર્બન ડાયૉક્સાઇડમાં ઑક્સિડેશન
(C) ઍનોડ ઉપરની પ્રક્રિયામાં ઑક્સિજનની ઑક્સિડેશન અવસ્થા બદલાય છે.
(D) ઑક્સિજનની ઑક્સિડેશન અવસ્થા સમગ્ર પદ્ધતિમાં સામેલ પ્રક્રિયામાં બદલાય છે.
જવાબ
(B) ગ્રેફાઇટના ઍનોડનું કાર્બન મોનૉક્સાઇડ અને કાર્બન ડાયૉક્સાઇડમાં ઑક્સિડેશન

• ઍલ્યુમિનિયમ માટેની ધાતુકર્મવિધિમાં વિદ્યુતવિભાજન પ્રક્રિયામાં કાર્બનનું પડ ચડાવેલ સ્ટીલનું વાસણ કૅથોડ તરીકે તથા ગ્રેફાઇટ ઍનોડ તરીકે વપરાય છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન ગ્રેફાઇટનું ઑક્સિડેશન થઈ CO તથા CO₂ મળે છે.
• આ સમગ્ર પ્રક્રિયાને નીચેના સમીકરણ મુજબ સમજાવી શકાય :
  2Al₂O₃ + 3C → 4Al + 3CO₂
  કૅથોડ : Al⁺³_{(પિગલિત)} + 3e ^– → Al_(l)
  ઍનોડ : C_(s) + O^2-_{(પિગલિત)} → CO_(g) + 2e^–
  C_(s) + 2O^2-_{(પિગલિત)} → CO_2(g) + 4e^–

પ્રશ્ન 9.
વિધુતીય શુદ્ધીકરણ દ્વારા કઈ ધાતુઓનું શુદ્ધીકરણ થાય છે ?
(A) Cu અને Zn
(B) Ge અને Si
(C) Zr અને Ti
(D) Zn અને Hg
જવાબ
(A) Cu અને Zn
કૉપર અને ઝિંક ધાતુઓનું શુદ્ધીકરણ કરવા વિદ્યુતવિભાજન પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે.

પ્રશ્ન 10.
સોના અને ચાંદીના નિષ્કર્ષણમાં ધાતુનું CN^– આયન વડે નિક્ષાલન (leaching) સંકળાયેલું છે. ધાતુની પુનઃપ્રાપ્તિ …………………….. કરવામાં આવે છે.
(A) ધાતુનું સંકીર્ણ ક્ષારમાંથી અન્ય ધાતુ વડે વિસ્થાપન કરીને
(B) ધાતુ સંકીર્ણનું ભૂંજન કરીને
(C) ભૂંજન બાદ નિસ્તાપન કરીને
(D) ધાતુ સંકીર્ણનું ઉષ્મીય વિઘટન કરીને
જવાબ
(A) ધાતુનું સંકીર્ણ ક્ષારમાંથી અન્ય ધાતુ વડે વિસ્થાપન કરીને

• ઉષ્માગતિશાસ્ત્રની કેટલીક પાયાની સંકલ્પનાઓ ધાતુકર્મવિધિમાં રૂપાંતરણોના સિદ્ધાંતને સમજવામાં મદદ કરે છે.
• ઉષ્મીય રિડક્શન તાપધાતુકર્મવિધિ (Pyrometallurgy)માં તાપમાનમાં વિચરણ (Variation) માટે કયું તત્ત્વ આપેલ ધાતુ ઑક્સાઇડ (M_xO_y) માટે યોગ્ય રહેશે તે અંગેનું અર્થઘટન ગિબ્સ-ઊર્જાથી કરવામાં આવે છે તથા ઉષ્મીય રિડક્શન સરળતાથી થાય તે માટેનો માપદંડ આપેલા તાપમાને ગિબ્સ- ઊર્જા ફેરફારનું મૂલ્ય ઋણ થવું જોઈએ તે છે.
• ગિબ્સ-ઊર્જામાં ફેરફાર કોઈ દર્શાવેલા તાપમાને ΔGને નીચેના સમીકરણ વડે દર્શાવાય છે.
  ΔG = ΔH – TΔS
  જ્યાં ΔH = ઍન્થાલ્પી ફેરફાર, ΔS = ઍન્ડ્રૉપી ફેરફાર
• ઉપરના સમીકરણમાં જ્યારે ΔGનું મૂલ્ય ઋણ હોય છે ત્યારે જ કોઈ પણ પ્રક્રિયા આગળ વધશે.
• (i) તાપમાન T વધારતાં : જો ΔS ધન હશે તો તાપમાન (T) વધારતાં TΔSનું મૂલ્ય વધશે (ΔH < TΔS) અને પછી ΔG ઋણ બનશે.
• જો બે પ્રક્રિયાઓ એટલે કે ઑક્સિડેશન અને રિડક્શનના યુગ્મનથી થતી એકંદર પ્રક્રિયા માટે ΔGનું મૂલ્ય ઋણ પરિણમે તો અંતિમ પ્રક્રિયા સરળતાથી થાય છે. આ રીતનું યુગ્મન ઑક્સાઇડના નિર્માણ માટે ગિબ્સ-ઊર્જા (Δ_rG^⊖) વિરુદ્ધ Tના આલેખ દ્વારા સરળતાથી સમજી શકાય છે.
• આ આલેખ જ્યારે એક ગ્રામ મોલ ઑક્સિજન વપરાય ત્યારે થતાં મુક્ત ઊર્જા ફેરફાર માટેનો છે.
• (ii) એલિંગહામ આકૃતિઓ ઃ ગિબ્સ-ઊર્જાની આલેખીય રજૂઆત સૌપ્રથમ એચ.જે.ટી. એલિંગહામ (H.J.T. Ellingham) દ્વા૨ા ઉપયોગમાં લેવામાં આવેલી તથા ઑક્સાઇડના રિડક્શનમાં રિડક્શનકર્તાની પસંદગીની ગણતરી માટે નિર્વિવાદ (sound) પાયો પૂરો પાડે છે. આ એલિંગહામ આકૃતિ તરીકે ઓળખાય છે.
• એલિંગહામ આકૃતિઓ અયસ્કના તાપીય રિડક્શનની સુગમતા માટે મદદરૂપ થાય છે.

• (iii) ધાતુ ઑક્સાઇડનો યોગ્ય રિડક્શનકર્તા અને તાપમાન તથા ΔG^⊖ રિડક્શનકર્તાનો ફાળો રિડક્શનકર્તાનું ઑક્સિડેશન અને ધાતુ ઑક્સાઇડનું રિડક્શન એવી બે પ્રક્રિયાઓના (Δ_rG^⊖)નો સરવાળો પૂરતો મોટો અને ઋણ કરવાનો છે.
• રિડક્શન દરમિયાન ધાતુનો ઑક્સાઇડ વિઘટન પામતાં નીચે પ્રમાણે પ્રક્રિયા થાય છે.
  M_xO_(s) → xM(ધન અથવા પ્રવાહી) + \(\frac{1}{2}\)O_2(g) [Δ_rG^⊖,(M_xO, M)] ……. (A)
• જો રિડક્શન કાર્બન દ્વારા કરવામાં આવ્યું હોય તો રિડક્શનકર્તા (એટલે કે, C)નું ઑક્સિડેશન નીચે પ્રમાણે થાય :
  C_(s) + \(\frac{1}{2}\)O_2(g) → CO_(g) [ΔG^⊖_{(C, C O)}] ……..(B)
• જો કાર્બનનું સંપૂર્ણ ઑક્સિડેશન CO₂માં થયું હોત તો,
  \(\frac{1}{2}\) C_(s) + \(\frac{1}{2}\) O_2(g) → \(\frac{1}{2}\) CO_2(g) [\(\frac{1}{2}\)Δ_rG^⊖,_{(C, CO2)} ………. (C)
• પ્રક્રિયા A અને Bનું યુગ્મન કરતાં નીચે પ્રમાણે પ્રક્રિયા મળે છે.
  M_xO_(s) + C_(s) → xM (s અથવા l) + CO_(g) મળે છે. ……… (D)
• પ્રક્રિયા A અને Cનું યુગ્મન કરતાં નીચે પ્રમાણે પ્રક્રિયા મળે છે.
  M_xO_(s) + C_(s) + \(\frac{1}{2}\)C_(s) → xM (s અથવા l) +
  \(\frac{1}{2}\) CO_2(g) મળે છે. …….. (E)
• આ જ પ્રમાણે, જો કાર્બન મોનૉક્સાઇડ રિડક્શનકર્તા હોય તો, પ્રક્રિયા (A) અને નીચે દર્શાવેલી પ્રક્રિયા (F)નું યુગ્મન કરતાં,
  CO_(g) + \(\frac{1}{2}\) O_2(g) → \(\frac{1}{2}\) CO_2(g)
  ΔG^⊖,_{(CO, CO2)} …….. (F)
  
• એકંદર પ્રક્રિયા નીચે મુજબ થશે :
  M_xO_(s) + CO_(g) → xM (s અથવા ) + CO_2(g) ……..(G)
• આ (D) અને (G) પ્રક્રિયાઓ ધાતુ ઑક્સાઇડ M_xOનું ખરેખર (actual) રિડક્શન વર્ણવે છે જેની આપણને પૂર્ણતા માટે જરૂર છે.
  Δ_rG^⊖ વિરુદ્ધ Tના આલેખમાં બન્ને વક્ર M0 માટેનો વક્ર અને રિડક્શન ર્તા પદાર્થના ઑક્સિડેશન માટેનો વક્ર)નું પ્રતિચ્છેદન (intersection) તે દર્શાવે છે. આ બિંદુ પછી Δ_rG^⊖નું મૂલ્ય સંયુક્ત પ્રક્રિયા માટે વધુ ઋણ જેથી M_xOનું સરળતાથી રિડક્શન શક્ય બને છે.

(a) એલિંગહામ આકૃતિ સામાન્ય રીતે કેટલીક ધાતુઓના ઑક્સાઇડ અને રિડક્શનકર્તાના નિર્માણ માટે Δ_rG^⊖ વિરુદ્ધ Tનો આલેખ હોય છે એટલે કે પ્રક્રિયા,
2xM_(s) + O_2(g) → 2M_xO_(s) માટે,
– આ પ્રક્રિયામાં વાયુમય જથ્થો ઑક્સાઇડના નિર્માણમાં વપરાય છે, આથી ઑક્સાઇડના નિર્માણમાં આણ્વીય યાદચ્છિકતા ઘટે છે જે ΔSનું મૂલ્ય ઋણ બનાવે છે પરિણામે ΔG = ΔH – TΔS જેવા સમીકરણમાં TΔSનું પદની નિશાની ધન થશે. પરિણામે તાપમાન (T) વધવા છતાં પણ Δ_rG^⊖નનું મૂલ્ય વધારા તરફ ખસે છે. પરિણામે M_xO_(s)ના નિર્માણની મોટાભાગની ઉપરોક્ત પ્રક્રિયાઓ માટેના વક્રમાંના ઢાળ ધન હોય છે.

(b) દરેક આલેખ સીધી રેખા છે અને ઢાળ ઉ૫૨ની તરફ હોય છે. સિવાય કે જ્યારે કેટલાક કલામાં ફેરફાર (S → liq અથવા liq → g) થાય છે ત્યારે એ તાપમાન કે જ્યારે આવો ફેરફાર થાય છે તેને ઢાળમાં વધારા સાથે ધન બાજુ પર દર્શાવેલ છે. જેમ કે, Zn, ZnO આલેખ, ગલનબિંદુ વક્રમાં એકદમ (abrupt) ફેરફાર દર્શાવે છે.

(c) જ્યારે તાપમાન વધે ત્યારે વક્રમાં એક બિંદુ એવું આવે છે જ્યારે વક્ર Δ_rG^⊖ = 0 રેખાને ઓળંગે છે. આ તાપમાનથી નીચેના તાપમાને ઑક્સાઇડ બનવા માટેનો Δ_rG^⊖ ઋણ હોય છે, તેથી M_xO સ્થાયી હોય છે. આ બિંદુથી ઉપર ઑક્સાઇડના નિર્માણની મુક્ત ઊર્જા ધન હોય છે તેથી M_xO આપમેળે જ વિઘટન પામશે.

(d) સલ્ફાઇડ અને હેલાઇડ માટે આવા સરખા જ આલેખો તૈયાર કરવામાં આવેલ છે અને સ્પષ્ટ બને છે કે M_xSનું રિડક્શન શા માટે મુશ્કેલ છે.

(i) આલેખ માત્ર સૂચવે છે કે પ્રક્રિયા શક્ય છે કે નહિ ? એટલે કે રિડક્શનકર્તા વડે રિડક્શનનું વલણ દર્શાવે છે. કારણ કે તે માત્ર ઉષ્માગતિકીય સંકલ્પનાઓ પર આધારિત છે. તે ઉપરાંત સમજાવે છે કે જ્યારે દરેક સ્પિસીઝ ઘન અવસ્થામાં હોય ત્યારે પ્રક્રિયા કેમ ધીમી (slugish) હોય છે અને જારે પીગળે છે ત્યારે સરળ હોય છે.

(ii) ΔH (ઍન્થાલ્પી ફેરફાર) અને ΔSના (ઍન્ડ્રૉપી ફેરફાર) મૂલ્યો કોઈ પણ પ્રક્રિયા માટે તાપમાન બદલતા પણ લગભગ અચળ રહે છે.

(iii) ઍન્ડ્રૉપી પ્રણાલીમાં અવ્યવસ્થા (disorder) અથવા યાદચ્છિકતા (randomness) પર આધાર રાખે છે, વધશે જો સંયોજન પીગળશે તો (s → l) અથવા બાષ્પાયન પામશે તો (l → g) ઍન્ડ્રૉપી વધે છે. કારણ કે કલા ઘનથી પ્રવાહીમાં અથવા પ્રવાહીમાંથી વાયુમાં ફેરવાતાં આણ્વીય યાદચ્છિકતા વધે છે.

(iv) Δ_rG^⊖નું અર્થઘટન K ૫૨ (ΔG^⊖ = – RT InK) આધારિત છે. આમ તે ધારી લે છે કે પ્રક્રિયકો અને નીપજો સંતુલનમાં છે.
M_xO + A_red xM + AO_Oxioxi
તે હંમેશાં માટે સાચું નથી હોતું કારણ કે પ્રક્રિયક / નીપજ ઘન પદાર્થ હોઈ શકે. ઔદ્યોગિક પ્રક્રમોમાં પ્રક્રિયકો અને નીપજો બહુ જ ઓછા સમય માટે સંપર્કમાં હોય છે.

પ્રશ્ન 11.
કાર્બન વડે FeOનું રિડક્શન કરી Fe અને CO ઉત્પન્ન થાય તે તાપમાન માટે સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો.
(A) બિંદુ A ની નીચેનું તાપમાન
(B) અંદાજિત રીતે બિંદુ A ને સંલગ્ન તાપમાને
(C) બિંદુ A ની ઉપરનું તાપમાન પરંતુ બિંદુ D ની નીચેના તાપમાને
(D) બિંદુ A ની ઉપરના તાપમાને
જવાબ
(D) બિંદુ A ની ઉપરના તાપમાને

1. આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ બિંદુ A થી ઊંચા તાપમાને
   Δ_fG⁰_{(C, CO)} < Δ_fG⁰_{(Fe, FeO)}
2. આમ, A પૉઇન્ટથી ઊંચા તાપમાને C એ FeO નું Fe માં રિડક્શન કરી CO આપે છે.

પ્રશ્ન 12.
બિંદુ A ની નીચે FeO નું ………………..
(A) રિડક્શન માત્ર કાર્બન મોનૉક્સાઇડ દ્વારા થાય છે.
(B) રિડક્શન કાર્બન અને કાર્બન મોનૉક્સાઇડ બંને દ્વારા થાય છે.
(C) રિડક્શન માત્ર કાર્બન વડે થાય છે.
(D) રિડક્શન કાર્બન અને કાર્બન મોનૉક્સાઇડ બંને દ્વારા થતું નથી.
જવાબ
(A) રિડક્શન માત્ર કાર્બન મોનૉક્સાઇડ દ્વારા થાય છે.
બિંદુ Aથી નીચે CO માંથી CO₂ બનવા માટે ગિબ્સની મુક્ત ઊર્જાનું મૂલ્ય ખૂબ ઓછું મળે છે (વધારે ઋણ). આ મૂલ્ય FeOની મુક્ત ઊર્જા કરતાં પણ ઓછું હોય છે. આમ, FeOનું રિડક્શન માત્ર કાર્બન મોનૉક્સાઇડ દ્વારા જ થાય છે.

પ્રશ્ન 13.
FeO ના રિડક્શન માટે બિંદુ D ને સંલગ્ન તાપમાન માટે નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે ?
(A) કાર્બન મોનૉક્સાઇડની એકંદર રિડક્શન પ્રક્રિયા માટે ΔG નું મૂલ્ય શૂન્ય છે.
(B) 1 મોલ કાર્બન અને 1 મોલ ઑક્સિજનના મિશ્રણની રિડક્શન પ્રક્રિયા માટે ΔGનું મૂલ્ય ધન છે.
(C) 2 મોલ કાર્બન સાથે 1 મોલ ઑક્સિજનના મિશ્રણ સાથે એકંદર રિડક્શન પ્રક્રિયા માટે ΔGનું મૂલ્ય ધન છે.
(D) કાર્બન મોનૉક્સાઇડ સાથે એકંદર રિડક્શન પ્રક્રિયા માટે ΔGનું મૂલ્ય ઋણ છે.
જવાબ
(A) કાર્બન મોનૉક્સાઇડની એકંદર રિડક્શન પ્રક્રિયા માટે ΔG નું મૂલ્ય શૂન્ય છે.
બિંદુ D પાસે CO માંથી બનતા CO₂ માટે ΔG નો વક્ર તથા Fe માંથી બનતા FeO નો વક્ર છેદે છે. આથી, FeO નું સાથેનું રિડક્શન થતું નથી. આથી, ΔG શૂન્ય મળે છે. આમ, વિકલ્પ (A) સાચો છે.

બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (પ્રકાર-II)

પ્રશ્ન 1.
આકૃતિમાં કયા બિંદુને સંલગ્ન તાપમાને FeOનું રિડક્શન Fe માં પ્રક્રિયા 2FeO → 2Fe + O₂ ને નીચેની સમગ્ર પ્રક્રિયાઓ સાથે જોડાણ કરીને કરી શકાય છે ?

(1) C + O₂ → CO₂
(2) 2C + O₂ → 2CO
(3) 2CO + O₂ → 2CO₂
(A) બિંદુ A
(B) બિંદુ B
(C) બિંદુ D
(D) બિંદુ E
જવાબ
(B) અને (D)
બિંદુ B અને બિંદુ E થી નીચે કોઈ પણ તાપમાન હેઠળ આપેલ ત્રણે પ્રક્રિયા દ્વારા FeO નું Fe માં રિડક્શન થઈ શકે છે. બિંદુ B અને E ની રેખાની નીચે ΔG^⊖_{(C, CO2)}, ΔG⁰_{(C, CO)}, G⁰_{(C, CO2)} આવેલા છે. આમ, ત્રણે પ્રક્રિયાઓ દ્વારા FeO નું રિડક્શન Fe માં થઈ શકે છે.

પ્રશ્ન 2.
નીચેનામાંથી કયાં વિકલ્પ સાચાં છે ?
(A) ગરમ કરેલી વાતભઠ્ઠીમાં કાચું લોખંડ (pig iron)ને લોખંડનાં ભંગાર અને કૉક સાથે પુનઃપિગાળીને કાસ્ટ આયર્ન (cast iron) મેળવવામાં આવે છે.
(B) ચાંદીના નિષ્કર્ષણમાં ચાંદીનું નિષ્કર્ષણ ધનવીજભારિત સંકીર્ણ સ્વરૂપે થાય છે.
(C) નિકલનું શુદ્ધીકરણ ઝોન રિફાઇનિંગ પદ્ધતિ વડે થાય છે.
(D) Zr અને Ti નું શુદ્ધીકરણ વાન-આર્કેલ પદ્ધતિ વડે થાય છે.
જવાબ
(A) અને (D)
(A) કાસ્ટ આયર્ન મેળવવા માટે કાચા લોખંડને લોખંડના ભંગાર તથા કૉક સાથે વાતભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે.
(D) Zr અને Ti જેવી ધાતુઓને શુદ્ધ સ્વરૂપે મેળવવા માટે વાન આર્કેલ પદ્ધતિ વપરાય છે.

પ્રશ્ન 3.
ઍલ્યુમિનિયમનું નિષ્કર્ષણ હોલ-હેરોલ્ટ પદ્ધતિ વડે થતી પ્રક્રિયામાં શુદ્ધ Al₂O₃માં CaF₂ ઉમેરવામાં આવે છે, કારણ કે……..
(A) Al₂O₃ નું ગલનબિંદુ નીચું લાવવા.
(B) પિગલિત મિશ્રણની વાહકતા વધારવા.
(C) Al⁺³નું Al_(s) માં રિડક્શન કરવા.
(D) ઉદ્દીપક તરીકે વર્તે છે.
જવાબ
(A) અને (B)
ઍલ્યુમિનિયમની ધાતુકર્મવિધિમાં શુદ્ધ કરેલા Al₂O₃ સાથે Na₃AlF₆ અથવા CaF₂ નીચેના કારણસર ઉમેરવામાં આવે છે.
(i) Al₂O₃ નું ગલનબિંદુ નીચું લાવવા.
(ii) Al₂O₃ ની વાહકતામાં વધારો કરવા.

પ્રશ્ન 4.
ફીણપ્લવન પદ્ધતિમાં ઉમેરવામાં આવતા પદાર્થોના સંદર્ભમાં નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે ?
(A) સંગ્રાહકો (collector) ખનીજ કણોની બિનઆર્દ્રતાની (non-wettability) ની ક્ષમતામાં વધારો કરે છે.
(B) સંગ્રાહકો ભૂમીય અથવા અનિચ્છિત પદાર્થો (gangue) ભીંજાવાની ક્ષમતામાં વધારો કરે છે.
(C) પદ્ધતિમાં અવનમક (depressant)ના ઉપયોગથી બે સલ્ફાઇડયુક્ત કાચી ધાતુને અલગ કરી શકાય છે.
(D) ફીણ સ્થાયીકારકો અનિચ્છિત પદાર્થો (gangue)ની ભીંજાવાની ક્ષમતામાં વધારો કરે છે.
જવાબ
(A) અને (C)
અયસ્કમાંથી છૂટી પાડવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા માટે તેમાં સંગ્રાહકો અને અવનમક વપરાય છે. તેઓના ઉપયોગો નીચે મુજબ છે :
(i) સંગ્રાહકો ખનીજ કણોની બિનઆર્દ્રતા સ્થાયી કરે છે.
(ii) અવનમકોના ઉપયોગ વડે બે સલ્ફાઇડ ખનીજ છૂટી પાડી શકાય છે.
દા.ત., લૅડ સલ્ફાઇટ તથા ઝિંક સલ્ફાઇડ ખનીજને છૂટી પાડવા સોડિયમ સાયનાઇડ વપરાય છે.

પ્રશ્ન 5.
ફીણ પ્લવન પદ્ધતિમાં ઝંક સલ્ફાઇડ અને લૅડ સલ્ફાઇડને ……………………. જુદા પાડી શકાય છે.
(A) સંગ્રહકર્તા (collectors)ના ઉપયોગથી
(B) તેલ અને પાણીનું પ્રમાણ નિશ્ચિત કરીને
(C) અવનમકના ઉપયોગથી
(D) ફીણને સ્થિર કરતાં પદાર્થોના ઉપયોગથી
જવાબ
(B) અને (C)
ફીણપ્લવન પદ્ધતિ દ્વારા સલ્ફાઇડ ખનીજમાંથી ધાતુને છૂટી પાડી શકાય છે. ZnS તથા PbS ને છૂટી પાડવા માટે અવનમકો તથા પાણી અને તેલની યોગ્ય સાંદ્રતા લેવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા માટે વપરાતો અવનમક NaCN છે. તે ZnS ને ફીણ સાથે જોડાતો અટકાવે છે અને PbS ને ફીણ તરફ જવા દે છે.

પ્રશ્ન 6.
બૉક્સાઇટમાં મળી આવતી સામાન્ય અશુદ્ધિ ……………………….. છે.
(A) CuO
(B) ZnO
(C) Fe₂O₃
(D) SiO₂
જવાબ
(C) અને (D)
બૉક્સાઇટ એ ઍલ્યુમિનિયમ ધાતુની અયસ્ક છે. જેમાં સામાન્ય રીતે Fe₂O₃ તથા SiO₂ ની અશુદ્ધિ જોવા મળે છે.

પ્રશ્ન 7.
નીચેનામાંથી કઈ કાચી ધાતુનું સંકેન્દ્રણ ફીણ પ્લવન પદ્ધતિ વડે થાય છે ?
(A) હેમેટાઇટ
(B) ગેલીના
(C) કૉપર પાઇરાઇટ્સ
(D) ટૅગ્નેટાઇટ
જવાબ
(B) અને (C)

• હેમેટાઇટ (Fe₂O₃) અને મૅગ્નેટાઇટ (Fe₃O₄) એ ઑક્સાઇડ અયસ્ક છે. જ્યારે ગેલીના (PbS) તથા કૉપર પાઇરાઇટ્સ (CuFeS₂) એ સલ્ફાઇડ અયસ્ક છે. આપણે જાણીએ છીએ કે સલ્ફાઇટ અયસ્કનું જ ફીણપ્લવન પદ્ધતિ દ્વારા અલગીકરણ કે શુદ્ધીકરણ થઈ શકે છે.
• આમ, જવાબ (B) તથા (C) સાચો જવાબ છે.

પ્રશ્ન 8.
કેલ્શિનેશન દરમિયાન નીચેનામાંથી કઈ પ્રક્રિયા થાય છે ?
(A) CaCO₃ → CaO + CO₂
(B) 2FeS₂ + \(\frac{11}{2}\)O₂ → Fe₂O₃ + 4SO₂
(C) Al₂O₃ · xH₂O → Al₂O₃ + xH₂O
(D) ZnS + \(\frac{3}{2}\)O₂ → ZnO + SO₂
જવાબ
(A) અને (C)
નિસ્તાપનમાં ગરમ કરવાની પ્રક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે. આ પ્રક્રિયા બાષ્પશીલ દ્રવ્યોને દૂર કરે છે અને ધાતુ ઑક્સાઇડને બાકી રહેવા દે છે. તેમાં નીચે મુજબના સમીકરણ જોવા મળે છે.

પ્રશ્ન 9.
નીચેનામાંથી કઈ કાચી ધાતુનું કેલ્શિનેશન કર્યા બાદ ધાતુકર્મવિધિમાં કાર્બન વડે રિડક્શન કરવામાં આવે છે ?
(A) હેમેટાઇટ
(B) કેલેમાઇન
(C) આયર્ન પાઇરાઇટ્સ
(D) સ્ફાલેરાઇટ
જવાબ
(A) અને (B)
ધાતુકર્મવિધિ પ્રમાણે ઑક્સાઇડ અયસ્કનું કાર્બન વડે રિડક્શન થઈ શકે છે. સલ્ફાઇડ અયસ્કનું કાર્બન વડે રિડક્શન થઈ શકતું નથી. આમ હેમેટાઇટ (Fe₂O₃) અને કેલેમાઇન (ZnCO₃) કે જે ઑક્સાઇડ અયસ્ક છે. તેનું કાર્બન વડે નિસ્થાપન પ્રક્રિયા વડે રિડક્શન થઈ શકે છે. જ્યારે આયર્ન પાઇરાઇટ્સ (FeS₂) અને સ્ફાલેરાઇટ (ZnS) સલ્ફાઇડ ખનીજ હોવાથી તેનું કાર્બન વડે રિડક્શન થઈ શકશે નહીં.

પ્રશ્ન 10.
હેમેટાઇટમાંથી આયર્નના વાતભઠ્ઠીમાં થતાં નિષ્કર્ષણ દરમિયાન
થતી મુખ્ય પ્રક્રિયા …………………….. છે.
(A) Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
(B) FeO + SiO₂ → FeSiO₃
(C) Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO
(D) CaO + SiO₂ → CaSiO₃
જવાબ
(A) અને (D)
હેમેટાઇટમાંથી આયર્ન મેળવવા માટે કરવામાં આવતી પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે :
(i) Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂

પ્રશ્ન 11.
નીચેનામાંથી કઈ શુદ્ધીકરણ પ્રક્રિયામાં ધાતુનું તેના બાષ્પશીલ સંયોજનમાં રૂપાંતર થાય છે. જેના વિઘટનથી શુદ્ધ ધાતુ મળે છે ?
(A) કાર્બન મોનૉક્સાઇડની વરાળ સાથે ગરમ કરતાં
(B) આયોડિન સાથે ગરમ કરતાં
(C) દ્રાવગલન
(D) નિસ્યંદન
જવાબ
(A) અને (B)
બાષ્પકલા શુદ્ધીકરણની પ્રક્રિયામાં આ પ્રકારની પ્રક્રિયા જોવા મળે છે.
(i) કાર્બન મોનૉક્સાઇડની વરાળ સાથે ગરમ કરવાથી

(ii) આયોડિન સાથે ગરમ કરવાથી

પ્રશ્ન 12.
નીચેનામાંથી કયાં વિધાનો સાચાં છે ?
(A) અવનમક કેટલાક પદાર્થોને ફીણની નજીક આવતા અવરોધે છે.
(B) કૉપર મેà Cu₂S અને ZnS ધરાવે છે.
(C) પરાવર્તની ભઠ્ઠીમાંથી મળતા ઘન કૉપરમાં ફોલ્લા પડ્યા હોય તેવું દેખાય છે, કારણ કે નિષ્કર્ષણ દરમિયાન SO₂ વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે.
(D) ઝિંકનું નિષ્કર્ષણ સ્વયં રિડક્શન દ્વારા થાય છે.
જવાબ
(A) અને (C)
વિધાન (A) અને (C) સાચાં છે. જ્યારે વિધાન (B) અને (D) ખોટાં છે. જે નીચે મુજબ સુધારી શકાય.
(B) કૉપર મેટ્ટેમાં Cu₂S અને FeS હોય છે.
(D) Zn ધાતુ મેળવવા માટે ZnO નું કાર્બન વડે રિડક્શન ક૨વામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 13.
બ્રાઇનમાંથી ક્લોરિનના નિષ્કર્ષણ દરમિયાન ………………..
(A) સમગ્ર પ્રક્રિયા માટે ΔG^⊖નું મૂલ્ય ઋણ છે.
(B) સમગ્ર પ્રક્રિયા માટે ΔG^⊖નું મૂલ્ય ધન છે.
(C) સમગ્ર પ્રક્રિયા માટે E^⊖ નું મૂલ્ય ઋણ છે.
(D) સમગ્ર પ્રક્રિયા માટે E^⊖ નું મૂલ્ય ધન છે.
જવાબ
(B) અને (C)

• બ્રાઇન (લવણીય ક્ષારનાં) દ્રાવણના નિષ્કર્ષણથી ક્લોરિન વાયુ મેળવવામાં આવે છે. આ ક્રિયા દરમિયાન નીચે મુજબની પ્રક્રિયા થાય છે અને તેના માટે ΔG^⊖ નું મૂલ્ય નીચે મુજબ મળશે.
  2H₂O_(l) + 2Cl^–_(aq) → H_2(g) + Cl_2(g) + 2OH^–_(aq)
  ΔG^⊖ = 422 kJ
  ΔG^⊖ = -nFE^⊖ સમીકરણ મુજબ E^⊖ = -2.2V મળશે.
• સમગ્ર પ્રક્રિયા માટે ΔG^⊖ નું મૂલ્ય ઋણ મળે છે તથા E^⊖ નું મૂલ્ય ધન મળે છે.

ટૂંક જવાબી પ્રકારના પ્રશ્નો

પ્રશ્ન 1.
બ્રાઇનમાંથી Cl₂ ના નિષ્કર્ષણમાં શા માટે બાહ્ય emfનું મૂલ્ય 2.2V થી વધારે જરૂરી છે ?
ઉત્તર:

1. 2Cl^–_(aq) + 2H₂O_(l) → 2OH^–_(aq) + H_2(g) + Cl_2(g) આપેલ પ્રક્રિયા માટે ΔG^Oનું મૂલ્ય 422 kJ છે.
   ΔG^O = -nFE^O સૂત્ર પરથી E^O = -2.2V મળશે.
2. આમ, બ્રાઇનમાંથી Cl₂ના નિષ્કર્ષણ માટે બાહ્ય emfનું મૂલ્ય 2.2V કરતાં વધારે જરૂરી છે.

પ્રશ્ન 2.
FeO નું Fe માં રિડક્શન કોક (coke) વડે 1073K થી ઊંચા તાપમાને શક્ય છે. તમે આ રિડક્શનને એલિંગહામ આલેખની મદદથી કઈ રીતે વાજબીપણું પુરવાર કરશો ?
ઉત્તર:
એલિંગહામ આકૃતિમાં આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે 1073 K કરતાં ઊંચા તાપમાને ΔG_{(C, CO)} < ΔG_{(Fe, FeO)} આપણે
જાણીએ છીએ કે જેના ΔG નું મૂલ્ય ઓછું હોય ત્યારે તેની બનાવટ થઈ શકે છે. આમ, કૉક વડે FeO નું Fe માં રિડક્શન થશે.

પ્રશ્ન 3.
ભરતર લોખંડ (cast iron) એ આયર્નનું સૌથી શુદ્ધ સ્વરૂપ છે. ઘડતર લોખંડ (wrought iron)માંથી ભરતર લોખંડ બનાવવા માટે ઉપયોગી પ્રક્રિયા લખો. ઘડતર લોખંડમાંથી સલ્ફર, સિલિકોન અને ફ઼્રૉસ્ફરસની અશુદ્ધિ કઈ રીતે દૂર થાય છે ?
ઉત્તર:

(ii) હેમેટાઇટમાંનાં S નું SO₂ માં, Si નું SiO₂ માં તથા P નું P₄O₁₀ માં ઑક્સિડેશન કરે છે. કેટલીક વાર તેમાં ચૂનાને ફ્લક્સ તરીકે ઉમેરવામાં આવે છે. જે S, Si તથા Pની અશુદ્ધિનું ઑક્સિડેશન કરી સ્લૅગમાં ફેરવે છે. આમ, આ પદ્ધતિ દ્વારા અશુદ્ધિ દૂર થાય છે.

પ્રશ્ન 4.
નીચી જાતની કૉપરની કાચી ધાતુમાંથી કોપરનું નિષ્કર્ષણ કઈ રીતે થાય છે ?
ઉત્તર:
નિમ્ન કક્ષાના કૉપરમાંથી ઉચ્ચ ગુણવત્તા ધરાવતું કૉપર મેળવવા માટે જલધાતુકર્મવિધિ વપરાય છે. તેનું ઍસિડ અથવા બૅક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરી નિક્ષાલન કરવામાં આવે છે. દ્રાવણ Cu⁺² આયન ધરાવે છે. તેથી લોખંડના ભંગાર, ઝિંક અથવા H₂ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
Cu⁺²_(aq) + H_2(g) → Cu_(s) + 2H⁺_(aq)
Cu⁺² + Fe_(s) → Fe⁺²_(aq) + Cu_(s)

પ્રશ્ન 5.
મોન્ડ પદ્ધતિ અને વાન આર્કેલ પદ્ધતિ વડે ધાતુના શુદ્ધીકરણ માટે પાયાની બે જરૂરિયાત લખો.
ઉત્તર:
મોન્ડ પ્રક્રમ તથા વાન આર્કેલ પ્રક્રમ માટેની પાયાની જરૂરિયાત નીચે મુજબ છે :
(i) પ્રાપ્ય પ્રક્રિયક સાથે ધાતુએ બાષ્પશીલ સંયોજનનું નિર્માણ કરવું પડે છે.
(ii) બાષ્પશીલ સંયોજનનું સહેલાઈથી વિઘટન થવું જોઈએ જેથી ધાતુની પુનઃપ્રાપ્તિ સરળ બને.

પ્રશ્ન 6.
સામાન્યતઃ કાર્બન અને હાઇડ્રોજન વધુ સારા રિડક્શનકર્તા હોવા છતાં પણ ઊંચા તાપમાને ધાતુના ઑક્સાઇડના રિડક્શન માટે વપરાતા નથી ? શા માટે ?
ઉત્તર:
કારણ કે ઊંચા તાપમાને કાર્બન અને હાઇડ્રોજન ધાતુ સાથે પ્રક્રિયા કરી અનુક્રમે કાર્બાઇડ તથા હાઇડ્રાઇડ બનાવે છે. આમ ધાતુના ઑક્સાઇડને ઊંચા તાપમાને રિડક્શન કરાવવા માટે કાર્બન અને હાઇડ્રોજન યોગ્ય પ્રક્રિયક નથી.

પ્રશ્ન 7.
ફીણ પ્લવન પદ્ધતિ વડે સલ્ફાઇડયુક્ત બે કાચી ધાતુઓને આપણે કઈ રીતે અલગ કરી શકીએ છીએ ? ઉદાહરણ દ્વારા સમજાવો.
ઉત્તર:
ફીણ પ્લવન પદ્ધતિ દ્વારા બે જુદી જુદી સલ્ફાઇડ ખનીજોને અલગ કરવા માટે તેલ તથા પાણીનું યોગ્ય પ્રમાણ લેવામાં આવે છે તથા અવનમકોનો પણ ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. દા.ત., ZnS તથા PbS ને અલગ પાડવા માટે ફીણપ્લવન પદ્ધતિમાં NaCN અવનમક તરીકે ઉમેરવામાં આવે છે. તે ZnS સાથે સંકીર્ણ સંયોજન બનાવે છે. જે તેને ફીણ સાથે જોડાતા અટકાવે છે. આમ આ રીતે ZnS તથા PbS ને છૂટા પાડી શકાય છે.

પ્રશ્ન 8.
આયર્નનું સૌથી શુદ્ધ સ્વરૂપ પરાવર્તની ભઠ્ઠીમાં ઘડતર લોખંડમાંની અશુદ્ધિઓના ઑક્સિડેશનથી મળે છે. ભઠ્ઠીમાં આવરણ ચડાવવા આયર્નની કઈ કાચી ધાતુનો ઉપયોગ થાય છે ? પ્રક્રિયાઓ આપી સમજાવો.
ઉત્તર:
(i) હેમેટાઇટ (Fe₂O₃) નો ઉપયોગ વાતભઠ્ઠીમાં થાય છે.

પ્રશ્ન 9.
સંયોજન A અને B ના મિશ્રણને અલગ કરવા માટે સ્તંભ (column)માંથી પસાર કરીને આલ્કોહોલનો નિક્ષાલક તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સંયોજન B ની સાપેક્ષે સંયોજન Aનું નિક્ષાલન (leaching) થાય છે, તો સંયોજન A અને B પૈકી કોનું શોષણ કોલમમાં તરત જ થશે ?
ઉત્તર:
સંયોજન કે જેનું વધારે અધિશોષણ થાય છે, તે નીપજ તરીકે પછીથી મળે છે. જ્યારે જે સંયોજનનું અધિશોષણ ઓછા પ્રમાણમાં થાય છે, તે વહેલા છૂટું પડી જાય છે. આમ, સંયોજન A સંયોજન B કરતાં પહેલાં મળતું હોવાથી સંયોજન B સ્તંભમાં વધારે પ્રમાણમાં અધિશોષણ પામે છે.

પ્રશ્ન 10.
સલ્ફાઇડયુક્ત કોપરની કાચી ધાતુને સિલિકા સાથે મિશ્રણ કર્યા બાદ શા માટે ભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે ?
ઉત્તર:
– કૉપરની સલ્ફાઇડ ખનીજને સિલિકા સાથે મિશ્ર કરીને જ ભઠ્ઠીમાં ગરમ કરવામાં આવે છે. કારણ કે તેમાં રહેલા આયર્ન ઑક્સાઇડ સિલિકા આયર્ન સ્લેગ બનાવે છે. જે કૉપરની અશુદ્ધિરૂપે દૂર થાય છે.

પ્રશ્ન 11.
સલ્ફાઇડયુક્ત કાચી ધાતુને શા માટે રિડક્શન પ્રક્રિયા પહેલા ઑક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે ?
ઉત્તર:
કારણ કે સલ્ફાઇડ ખનીજ કરતાં ઑક્સાઇડ ખનીજ ઝડપથી રિડક્શન પામે છે આમ, રિડક્શન કરતાં પહેલાં જ સલ્ફાઇડ ખનીજનું ઑક્સાઇડમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 12.
Zr તથા Ti ના શુદ્ધીકરણ માટે કઈ પદ્ધતિ વપરાય છે?
સમીકરણ આપી સમજાવો.
ઉત્તર:
Zr તથા Ti ધાતુના શુદ્ધીકરણ માટે વાન આર્કેલ પ્રક્રમ વપરાય છે.
(i) આયોડાઇડની બનાવટ : Zr + 2I → ZrI4
(ii) આયોડિનનું છૂટું પડવું :

પ્રશ્ન 13.
વીજરાસાયણિક પદ્ધતિ દ્વારા ધાતુના નિષ્કર્ષણ દરમિયાન કયા મુદ્દા વિચારણીય છે ?
ઉત્તર:
વીજરાસાયણિક પદ્ધતિ દ્વારા ધાતુના નિષ્કર્ષણ દરમિયાન નીચેના બે મુદ્દા ખાસ ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ.
(i) ધાતુની સક્રિયતા : જો આપેલ ધાતુ ખૂબ જ સક્રિય હોય અને જે તે પાણી સાથે પણ ઝડપથી પ્રક્રિયા કરી શકે તો તેવી ધાતુના જલીય દ્રાવણની જગ્યાએ પિગલિત અવસ્થાનું વિદ્યુતવિભાજન કરવું જોઈએ.

(ii) યોગ્ય વિદ્યુતધ્રુવની પસંદગી : પસંદ કરેલ વિદ્યુતધ્રુવ એવાં હોવાં જોઈએ કે જે વિદ્યુતવિભાજનથી મળતી નીપજ સાથે પ્રક્રિયા ન કરે. કારણ કે જો તે નીપજ સાથે સતત પ્રક્રિયા કરે તો તે વિદ્યુતધ્રુવ વપરાઈ જાય છે અને વારંવાર તેને બદલવો પડે છે. આથી જો આવો વિદ્યુતવ વાપરવો જ પડે તો તે સસ્તો હોવો જોઈએ. જેથી આ પ્રક્રિયાની કિંમત ખૂબ વધી જાય નહીં.

પ્રશ્ન 14.
ધાતુકર્મવિધિમાં ફ્લક્સનો ઉપયોગ શું છે ?
ઉત્તર:
ધાતુકર્મવિધિમાં ફ્લક્સનું મહત્ત્વ નીચે મુજબ છે :
(i) ફ્લક્સનો ઉપયોગ અશુદ્ધિ સાથે જોડાઈ સ્લેગ બનાવે છે. જે દૂર કરવાથી અશુદ્ધિ દૂર થાય છે.
(ii) તે પિગાળેલા દ્રવની વાહકતા વધારે છે.

પ્રશ્ન 15.
અર્ધવાહક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતી ધાતુઓનું શુદ્ધીકરણ કઈ પદ્ધતિથી થાય છે ? આ પદ્ધતિમાં કયા સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ થાય છે ?
ઉત્તર:

1. ઉચ્ચ ગુણવત્તા ધરાવતી ધાતુઓ જેવી કે સિલિકોન તથા જર્મેનિયમ મેળવવા માટે ઝોન શુદ્ધીકરણ પદ્ધતિ વપરાય છે.
2. સિદ્ધાંત : અશુદ્ધિઓ ધાતુના ઘન સ્વરૂપને બદલે પીગળેલ સ્વરૂપમાં વધારે દ્રવ્ય હોય છે.

પ્રશ્ન 16.
500-800 K તાપમાનના ગાળામાં આયર્નની ધાતુકર્મવિધા દરમિયાન વાતભઠ્ઠીમાં થતી પ્રક્રિયાઓ લખો.
ઉત્તર:
વાતભઠ્ઠીમાં 500-800 K તાપમાનના ગાળામાં નીચે મુજબની પ્રક્રિયાઓ જોવા મળે છે :
(i) 3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂
(ii) Fe₃O₄ + 4CO → 3Fe + 4CO₂
(iii) Fe₂O₃ + CO → 2FeO + CO₂

પ્રશ્ન 17.
બાપ્પીય શુદ્ધીકરણ માટેની બે જરૂરિયાતો લખો.
ઉત્તર:
બાપ્પીય શુદ્ધીકરણ માટેની જરૂરિયાતો નીચે મુજબ છે :
(i) પ્રાપ્ય પ્રક્રિયક સાથે ધાતુએ બાષ્પશીલ સંયોજનનું નિર્માણ કરવું પડે છે.
(ii) બાષ્પશીલ સંયોજનનું સહેલાઈથી વિઘટન થવું જોઈએ જેથી ધાતુની પુનઃપ્રાપ્તિ સરળ બને.

પ્રશ્ન 18.
ગોલ્ડના સાયનાઇડ આયન વડે થતાં નિષ્કર્ષણ દરમિયાન થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ લખો અને નિષ્કર્ષણ દરમિયાન ઝંકનો ઉપયોગ જણાવો.
ઉત્તર:
(i) 4Au_(s) + 8CN^–_(aq) + 2H₂O_(aq) + O_2(g) → 4[Au(CN)₂]^– + 4OH^–_(aq)
(ii) 2[Au(CN)₂]^–_(aq) + Zn_(s) → 2Au_(s) + [Zn(CN)₄]^–
Zn ધાતુ આ પ્રક્રિયામાં રિડક્શનકર્તા તરીકે વર્તે છે.

જોડકાં પ્રકારના પ્રશ્નો

પ્રશ્ન 1.
કૉલમ – I માં આપેલાં તથ્યોને કૉલમ – II સાથે જોડો :

કોલમ – I	કોલમ – II
(A) લોલક	(1) ક્રોમ સ્ટીલ
(B) મેલેકાઇટ	(2) નિકલ સ્ટીલ
(C) કેલેમાઇન	(3) Na3AlF6
(D) ક્રાયોલાઇટ	(4) CuCO3 · Cu(OH)2
	(5) ZnCO3

(a) (A – 1) (B – 2) (C – 3) (D – 4)
(b) (A – 2) (B – 4) (C – 5) (D – 3)
(c) (A – 2) (B – 3) (C – 4) (D – 5)
(d) (A – 4) (B – 5) (C – 3) (D – 2)
જવાબ
(b) (A – 2) (B – 4) (C – 5) (D – 3)

કોલમ – I	કોલમ – II
(A) લોલક	(2) નિકલ સ્ટીલ
(B) મેલેકાઇટ	(4) CuCO3 · Cu(OH)2
(C) કેલેમાઇન	(5) ZnCO3
(D) ક્રાયોલાઇટ	(3) Na3AlF6

પ્રશ્ન 2.
કૉલમ – I માં આપેલા વસ્તુઓને કૉલમ – II માં આપેલ વસ્તુઓ સાથે સાચા વિકલ્પથી જોડો :

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(A) રંગીન પટ્ટાઓ	(1) ઝોન રિફાઇનિંગ
(B) અશુદ્ધ ધાતુમાંથી બાષ્પશીલ સંકીર્ણ	(2) વિભાગીય નિસ્યંદન
(C) Ge અને Si નું શુદ્ધીકરણ	(3) મોન્ડ પદ્ધતિ
(D) મરક્યુરિનું શુદ્ધીકરણ	(4) ક્રોમેટોગ્રાફી
	(5) દ્રવગલન

(a) (A – 1) (B – 2) (C – 4) (D – 5)
(b) (A – 4) (B – 3) (C – 1) (D – 2)
(c) (A – 3) (B – 4) (C – 2) (D – 1)
(d) (A – 5) (B – 4) (C – 3) (D – 2)
જવાબ
(b) (A – 4) (B – 3) (C – 1) (D – 2)

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(A) રંગીન પટ્ટાઓ	(4) ક્રોમેટોગ્રાફી
(B) અશુદ્ધ ધાતુમાંથી બાષ્પશીલ સંકીર્ણ	(3) મોન્ડ પદ્ધતિ
(C) Ge અને Si નું શુદ્ધીકરણ	(1) ઝોન રિફાઇનિંગ
(D) મરક્યુરિનું શુદ્ધીકરણ	(2) વિભાગીય નિસ્યંદન

પ્રશ્ન 3.
કોલમ – I માં આપેલ વસ્તુઓને કોલમ – II ની વસ્તુઓ સાથે સાચા વિકલ્પથી જોડો :

કૉલમ – I	કોલમ – II
(A) સાયનાઇડ પ્રક્રિયા	(1) અતિશુદ્ધ Ge
(B) ફીણપ્લવન પદ્ધતિ	(2) ZnS નું ડ્રેસિંગ
(C) વિધુતીય રિડક્શન	(3) Al નું નિષ્કર્ષણ
(D) ઝોન રિફાઇનિંગ	(4) Au નું નિષ્કર્ષણ
	(5) Ni નું શુદ્ધીકરણ

(a) (A – 4) (B – 2) (C – 3) (D – 1)
(b) (A – 2) (B – 3) (C – 1) (D – 5)
(c) (A – 1) (B – 2) (C – 3) (D – 4)
(d) (A – 3) (B – 4) (C3) (D – 1)
જવાબ
(a) (A – 4) (B – 2) (C – 3) (D – 1)

કૉલમ – I	કોલમ – II
(A) સાયનાઇડ પ્રક્રિયા	(4) Au નું નિષ્કર્ષણ
(B) ફીણપ્લવન પદ્ધતિ	(2) ZnS નું ડ્રેસિંગ
(C) વિધુતીય રિડક્શન	(3) Al નું નિષ્કર્ષણ
(D) ઝોન રિફાઇનિંગ	(1) અતિશુદ્ધ Ge

પ્રશ્ન 4.
કોલમ – I માં આપેલ વસ્તુઓને કૉલમ – II માં આપેલ વસ્તુઓ સાથે સાચા વિકલ્પથી જોડો.

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(A) સેફાયર	(1) Al2O3
(B) સ્ફાલેરાઇટ	(2) NaCN
(C) અવનમક	(3) CO
(D) કોરન્ડમ	(4) ZnS
	(5) Fe2O3

(a) (A – 3) (B – 4) (C – 2) (D – 1)
(b) (A – 5) (B – 4) (C – 3) (D – 2)
(c) (A – 2) (B – 3) (C – 4) (D – 5)
(d) (A – 1) (B – 2) (C – 3) (D – 4)
જવાબ
(a) (A – 3) (B – 4) (C – 2) (D – 1)

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(A) સેફાયર	(3) CO
(B) સ્ફાલેરાઇટ	(4) ZnS
(C) અવનમક	(2) NaCN
(D) કોરન્ડમ	(1) Al2O3

પ્રશ્ન 49)
કૉલમ – I માં આપેલ વસ્તુઓને કૉલમ – II માં આપેલ વસ્તુઓ સાથે સાચા વિકલ્પથી જોડો :

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(A) ફોલ્લાવાળું Cu	(1) ઍલ્યુમિનિયમ
(B) વાતભઠ્ઠી	(2) 2Cu2O + Cu2S → 6Cu + SO2
(C) પરાવર્તની ભઠ્ઠી	(3) આયર્ન
(D) હૉલ-હેરોલ્ટ પદ્ધતિ	(4) FeO + SiO2 → FeSiO3
	(5) 2Cu2S + 3O2 →2Cu2O + 2SO2

(a) (A – 2) (B – 3) (C – 4) (D – 1)
(b) (A – 1) (B – 2) (C – 3) (D – 5)
(c) (A – 5) (B – 4) (C – 3) (D – 2)
(d) (A – 4) (B – 5) (C – 3) (D – 2)
જવાબ
(a) (A – 2) (B – 3) (C – 4) (D – 1)

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(A) ફોલ્લાવાળું Cu	(2) 2Cu2O + Cu2S → 6Cu + SO2
(B) વાતભઠ્ઠી	(3) આયર્ન
(C) પરાવર્તની ભઠ્ઠી	(4) FeO + SiO2 → FeSiO3
(D) હૉલ-હેરોલ્ટ પદ્ધતિ	(1) ઍલ્યુમિનિયમ

વિધાન અને કારણ પ્રકારના પ્રશ્નો
નીચેના પ્રશ્નોમાં વિધાન (A) અને ત્યાર પછી કારણ (R) આપેલું છે. પ્રશ્નોની નીચે આપેલા વિકલ્પોમાંથી સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો :

(A) વિધાન (A) અને કારણ (B) બંને સાચાં છે તથા કારણ (R)એ વિધાન (A)ની સાચી સમજૂતી છે.
(B) વિધાન (A) અને કારણ (R) બંને સાચાં છે પરંતુ કારણ (R)એ વિધાન (A)ની સાચી સમજૂતી નથી.
(C) વિધાન (A) સાચું છે પરંતુ કારણ (R) ખોટું છે. (D) વિધાન (A) અને કારણ (R) બંને ખોટાં છે.
(E) વિધાન (A) ખોટું પરંતુ કારણ (R) સાચું છે.

પ્રશ્ન 1.
વિધાન (A) : નિકલનું શુદ્ધીકરણ મોન્ડ પદ્ધતિથી થાય છે.
કારણ (R) : Ni(CO)₄ બાષ્પશીલ સંયોજન છે જે 460 K તાપમાને વિઘટન પામી શુદ્ધ Ni આપે છે.
જવાબ
(A) વિધાન (A) અને કારણ (R) બંને સાચાં છે તથા કારણ (R)એ વિધાન (A)ની સાચી સમજૂતી છે.
નિકલ ધાતુનું શુદ્ધીકરણ મોન્ડ પ્રક્રમ દ્વારા થાય છે. તેમાં નિકલનું સંકીર્ણ Ni(CO)₄ બને છે. જે બાષ્પશીલ હોય છે. તે 460 K તાપમાને વિઘટન પામી શુદ્ધ Ni આપે છે.

પ્રશ્ન 2.
વિધાન (A) : ઝિર્કોનિયમ (zirconium)નું શુદ્ધીકરણ’ વાન આર્કેલ પદ્ધતિ વડે થાય છે.
કારણ (R) : ZrI₄ બાષ્પશીલ છે અને 1800 K તાપમાને વિઘટન થાય છે.
જવાબ
(A) વિધાન (A) અને કારણ (R) બંને સાચાં છે તથા કારણ (R)એ વિધાન (A)ની સાચી સમજૂતી છે.
વાન આર્કેલ પ્રક્રમમાં ZrI₄ સંયોજન બને છે. જે બાષ્પશીલ હોય છે અને તે 1800 K તાપમાને વિઘટન પામી શુદ્ધ ઝિોનિયમ આપે છે.

પ્રશ્ન 3.
વિધાન (A) : સલ્ફાઇડયુક્ત કાચી ધાતુનું સંકેન્દ્રણ ફીણ ઉત્લવન પદ્ધતિ વડે થાય છે.
કારણ (R) : ફીણ ઉત્લવન પદ્ધતિમાં ક્રેસોલ ફીણને સ્થિર કરે છે.
જવાબ
(B) વિધાન (A) અને કારણ (B) બંને સાચાં છે પરંતુ કારણ (R)એ વિધાન (A)ની સાચી સમજૂતી નથી.
સલ્ફાઇડ ખનીજોનું સંકેન્દ્રણ કરવા માટે ફીણપ્લવન પદ્ધતિ વપરાય છે. સલ્ફાઇડ કણો તેલ વડે ભીંજાય છે તથા વજનમાં હલકા હોવાથી તેલ સાથે ફીણ બની પાત્રમાં ઉપર આવે છે જ્યારે અશુદ્ધિઓ પાત્રના તળિયે જમા થાય છે. જ્યારે ક્રેસોલનો ઉપયોગ ઉત્પન્ન થતા ફીણને સ્થાયી કરવા માટે થાય છે. આમ ફીણનું બનવું એ આ પદ્ધતિનો અગત્યનો ગુણધર્મ છે.

પ્રશ્ન 4.
વિધાન (A) : અર્ધવાહકોના ઉત્પાદન માટે ઝોન રિફાઇનિંગ પદ્ધતિ ખૂબ જ ઉપયોગી છે.
કારણ (R) : અર્ધવાહકો ખૂબ જ ઊંચી શુદ્ધતા ધરાવે છે.
જવાબ
(B) વિધાન (A) અને કારણ (R) બંને સાચાં છે પરંતુ કારણ (R)એ વિધાન (A)ની સાચી સમજૂતી નથી.

પ્રશ્ન 5.
વિધાન (A) : જલીય ધાતુકર્મવિધિમાં કાચી ધાતુને યોગ્ય પ્રક્રિયકમાં દ્રાવ્ય કરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ વધુ સક્રિય ધાતુ વડે તેના અવશેષ મેળવવામાં આવે છે.
કારણ (R) : કોપરનું નિષ્કર્ષણ જલીય ધાતુકર્મવિધિ વડે કરવામાં આવે છે.
જવાબ
(B) વિધાન (A) અને કારણ (R) બંને સાચાં છે પરંતુ કારણ (R)એ વિધાન (A)ની સાચી સમજૂતી નથી.

સવિસ્તર પ્રકારના પ્રશ્નો

પ્રશ્ન 1.
નીચેનાં વિધાનો સમજાવો :
(a) 710 K થી નીચા તાપમાને CO2 વધુ સારો રિડક્શનકર્તા છે જ્યારે 710 K થી ઉપરના તાપમાને CO વધુ સારો રિડક્શનકર્તા છે.
(b) સામાન્ય રીતે સલ્ફાઇડયુક્ત કાચી ધાતુને રિડક્શન પહેલાં તેના ઑક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.
(c) કૉપરની સલ્ફાઇડયુક્ત કાચી ધાતુ સાથે સિલિકાને પરાવર્તની ભઠ્ઠીમાં મિશ્ર કરવામાં આવે છે.
(d) ઊંચા તાપમાને રિડક્શનકર્તા તરીકે કાર્બન અને હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ થતો નથી.
(e) Tiના શુદ્ધીકરણ માટે બાષ્પીય શુદ્ધીકરણ પદ્ધતિ વપરાય છે.

(a) એલિંગહામ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ તાપમાન તથા ગિબ્સની મુક્તઊર્જાના સંદર્ભમાં કહી શકાય કે,
Δ_fG_{(C, CO2)} < Δ_fG_{(C, CO)} આમ, 710 K તાપમાન કરતાં નીચા તાપમાને CO₂ એ CO કરતાં વધારે સારો પ્રક્રિયક છે. જ્યારે 710 K કરતાં ઊંચા તાપમાને CO વધારે સારો પ્રક્રિયક છે.

(b) સામાન્ય રીતે રિડક્શન કરતાં પહેલાં સલ્ફાઇડ ખનીજનું ઑક્સાઇડમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે કારણ કે, સલ્ફાઇડના
રિડક્શન કરતાં ઑક્સાઇડનું રિડક્શન ખૂબ જ સરળતાથી C અથવા CO વડે થઈ શકે છે.

(c) સિલિકા એ ફ્લક્સ છે જેને પરાવર્તની ભઠ્ઠીમાં કૉપરની સલ્ફાઇડ ખનીજની સાથે ઉમેરતાં તે સ્લેગ બનાવે છે, જેથી આયર્નની અશુદ્ધિ દૂર થાય છે.

(d) કાર્બન અને હાઇડ્રોજન ઊંચા તાપમાને રિડક્શનકર્તા તરીકે વપરાતા નથી કારણ કે ઊંચા તાપમાને કાર્બન અને હાઇડ્રોજનનું રૂપાંતર અનુક્રમે કાર્બાઇડ તથા હાઇડ્રાઇડમાં થાય છે.

(e) Ti ના શુદ્ધીકરણ માટે બાષ્પાકલા શુદ્ધીકરણનો ઉપયોગ થાય છે, જે નીચે મુજબ છે :