Oxidation number and Oxidation state Questions in Gujarati

(D) $CrO_5$ નું બંધારણ પતંગિયા જેવું (butterfly structure) હોય છે,જેમાં એક ઓક્સિજન પરમાણુ $Cr$ સાથે દ્વિબંધ દ્વારા જોડાયેલ છે (ઓક્સિડેશન આંક $-2$) અને ચાર ઓક્સિજન પરમાણુઓ એકલ બંધ દ્વારા જોડાયેલા છે જે બે પેરોક્સાઇડ બંધ બનાવે છે (દરેક ઓક્સિજન પરમાણુનો ઓક્સિડેશન આંક $-1$ છે).
ધારો કે $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
તટસ્થ અણુમાં ઓક્સિડેશન આંકનો સરવાળો શૂન્ય થાય છે.
$x + 1(-2) + 4(-1) = 0$
$x - 2 - 4 = 0$
$x - 6 = 0$
$x = +6$

(C) એસિડિક માધ્યમમાં,પરમેંગેનેટ આયન $(MnO_4^{-})$ પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે વર્તે છે અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ $(H_2O_2)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
આ પ્રક્રિયાનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ: $2MnO_4^{-} + 5H_2O_2 + 6H^{+} \rightarrow 2Mn^{2+} + 5O_2 + 8H_2O$ છે.
$MnO_4^{-}$ માં,$Mn$ નો ઓક્સિડેશન આંક આ રીતે ગણવામાં આવે છે: $x + 4(-2) = -1$,જે $x = +7$ આપે છે.
નીપજ $Mn^{2+}$ માં,$Mn$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ છે.
તેથી,$Mn$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+7$ થી બદલાઈને $+2$ થાય છે.

(C) પેરોક્સિડાયસલ્ફ્યુરિક એસિડ (માર્શલ એસિડ) નું રાસાયણિક સૂત્ર $H_2S_2O_8$ છે.
તેનું બંધારણ $HO-S(=O)_2-O-O-S(=O)_2-OH$ છે.
બંધારણ પરથી જોઈ શકાય છે કે દરેક સલ્ફર પરમાણુ બે દ્વિ-બંધિત ઓક્સિજન પરમાણુઓ, એક પેરોક્સાઈડ લિંકેજ $(-O-O-)$ ના ઓક્સિજન પરમાણુ અને એક હાઈડ્રોક્સિલ સમૂહ $(-OH)$ સાથે જોડાયેલ છે.
દરેક સલ્ફર પરમાણુનો ઓક્સિડેશન આંક $+6$ છે.
અણુમાં બે $S-OH$ બંધ આવેલા છે (દરેક સલ્ફર પરમાણુ પર એક).

(B) $H_2S_2O_8$ (પેરોક્સિડાયસલ્ફ્યુરિક એસિડ) ની રચનામાં પેરોક્સાઇડ બંધ $(-O-O-)$ હોય છે.
બે ઓક્સિજન પરમાણુઓ પેરોક્સાઇડ બંધમાં સામેલ છે, જેનો ઓક્સિડેશન આંક $-1$ છે.
બાકીના $6$ ઓક્સિજન પરમાણુઓનો ઓક્સિડેશન આંક $-2$ છે.
ધારો કે $S$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
ઓક્સિડેશન આંકના નિયમ મુજબ: $2(+1) + 2(x) + 2(-1) + 6(-2) = 0$.
$2 + 2x - 2 - 12 = 0$.
$2x = 12$.
$x = +6$.

(B) દરેક સંયોજનમાં નાઈટ્રોજન $(N)$ નો ઓક્સિડેશન આંક શોધવા માટે, આપણે અન્ય તત્વોના ઓક્સિડેશન આંકનો ઉપયોગ કરીએ છીએ (હાઈડ્રોજન = $+1$, ઓક્સિજન = $-2$, ક્લોરિન = $-1$):
$1$. $NH_2OH$ માં: $x + 2(+1) + (-2) + (+1) = 0 \implies x = -1$.
$2$. $NH_4Cl$ માં: $x + 4(+1) + (-1) = 0 \implies x = -3$.
$3$. $N_2H_4$ માં: $2x + 4(+1) = 0 \implies x = -2$.
$4$. $HNO_2$ માં: $(+1) + x + 2(-2) = 0 \implies x = +3$.
મૂલ્યોની સરખામણી કરતા: $-1, -3, -2, +3$. સૌથી ઓછો ઓક્સિડેશન આંક $-3$ છે જે $NH_4Cl$ માં છે.

(A) કાર્બન સબઓક્સાઇડ $(C_3O_2)$ નું બંધારણ $O=C=C=C=O$ છે.
આ બંધારણમાં, બે છેડાના કાર્બન પરમાણુઓ ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલા છે.
ઓક્સિજનનો ઓક્સિડેશન આંક $-2$ હોવાથી, દરેક છેડાના કાર્બન પરમાણુનો ઓક્સિડેશન આંક $+2$ થાય છે.
મધ્યસ્થ કાર્બન પરમાણુ અન્ય બે કાર્બન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે, અને સમાન પરમાણુઓ વચ્ચે વિદ્યુતઋણતાનો તફાવત ન હોવાથી, તેનો ઓક્સિડેશન આંક $0$ છે.
આમ, ઓક્સિડેશન આંક $+2, 0, +2$ છે.

(C) $Pb_3O_4$ એ મિશ્ર ઓક્સાઈડ છે, જેને $2PbO \cdot PbO_2$ તરીકે દર્શાવી શકાય છે.
$PbO$ માં, $Pb$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+2$ છે.
$PbO_2$ માં, $Pb$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+4$ છે.
$PbO$ માટે ગણતરી: $x + (-2) = 0 \Rightarrow x = +2$.
$PbO_2$ માટે ગણતરી: $x + 2(-2) = 0$ $\Rightarrow x - 4 = 0$ $\Rightarrow x = +4$.
આમ, $Pb_3O_4$ માં $Pb$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ $+2$ અને $+4$ છે.

(C) જલીય દ્રાવણમાં, પોટેશિયમ ડાયક્રોમેટ $(K_2Cr_2O_7)$ દ્રાવણની $pH$ ના આધારે પોટેશિયમ ક્રોમેટ $(K_2CrO_4)$ સાથે સંતુલનમાં રહે છે.
સંતુલન પ્રક્રિયા: $Cr_2O_7^{2-} + 2OH^- \rightleftharpoons 2CrO_4^{2-} + H_2O$.
$K_2Cr_2O_7$ માં, $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક: $2(+1) + 2(x) + 7(-2) = 0$ $\Rightarrow 2 + 2x - 14 = 0$ $\Rightarrow 2x = 12$ $\Rightarrow x = +6$.
$K_2CrO_4$ માં, $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક: $2(+1) + x + 4(-2) = 0$ $\Rightarrow 2 + x - 8 = 0$ $\Rightarrow x = +6$.
એસિડિક $(Cr_2O_7^{2-})$ અને બેઝિક $(CrO_4^{2-})$ બંને માધ્યમોમાં $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+6$ રહે છે, તેથી સાચો જવાબ $6$ છે.

(A) $H_2S_2O_7$ ને ઓલિયમ અથવા પાયરોસલ્ફ્યુરિક એસિડ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$H_2S_2O_7$ ની રચનામાં, દરેક સલ્ફર પરમાણુ ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે દ્વિબંધ દ્વારા (દરેક $+2$ ફાળો આપે છે) અને એક ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે એકલ બંધ દ્વારા (જે $+1$ ફાળો આપે છે), અને એક હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહ (જે $+1$ ફાળો આપે છે) સાથે જોડાયેલ છે.
તેથી, દરેક સલ્ફર પરમાણુ માટે ઓક્સિડેશન આંક $+2 + 2 + 1 + 1 = +6$ થાય છે.
આમ, બંને સલ્ફર પરમાણુઓના ઓક્સિડેશન આંક $VI$ અને $VI$ છે.

(C) $N_2H_4$ માં $N$ ની પ્રારંભિક ઓક્સિડેશન અવસ્થા આ મુજબ ગણવામાં આવે છે: $2x + 4(+1) = 0 \implies 2x = -4 \implies x = -2$.
$N_2H_4$ નો $1 \ mole$, $10 \ moles$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે, તેથી ઓક્સિડેશન આંકમાં કુલ વધારો $10$ થાય છે.
ધારો કે $Z$ માં $N$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $y$ છે. $2$ નાઇટ્રોજન પરમાણુઓ હોવાથી, $Z$ માં $N$ ની કુલ ઓક્સિડેશન અવસ્થા $2y$ છે.
ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં ફેરફાર $2y - (-4) = +10$ છે.
$2y + 4 = 10 \implies 2y = 6 \implies y = +3$.
તેથી, $Z$ માં નાઇટ્રોજનની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+3$ છે.

(B) $NH_4NO_3$ એ $NH_4^+$ અને $NO_3^-$ આયનોનું બનેલું છે.
$NH_4^+$ માટે: ધારો કે $N$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે. $x + 4(+1) = +1$, તેથી $x = -3$.
$NO_3^-$ માટે: ધારો કે $N$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે. $x + 3(-2) = -1$, તેથી $x - 6 = -1$, જે $x = +5$ આપે છે.
આમ, નાઈટ્રોજનના ઓક્સિડેશન આંક $-3$ અને $+5$ છે.

(B) શરૂઆતના સંયોજન $LiCoO_2$ માં, $Li$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+1$ અને ઓક્સિજનની $-2$ છે.
ધારો કે $Co$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $x$ છે.
$1(1) + x + 2(-2) = 0$
$x - 3 = 0 \implies x = +3$.
$50\%$ લિથિયમ દૂર કર્યા પછી, સૂત્ર $Li_{0.5}CoO_2$ બને છે.
ધારો કે $Co$ ની નવી ઓક્સિડેશન અવસ્થા $x'$ છે.
$0.5(1) + x' + 2(-2) = 0$
$x' + 0.5 - 4 = 0 \implies x' = +3.5$.
$Co$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં થતો ફેરફાર $3.5 - 3.0 = +0.5$ છે.
ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં થતો ટકાવારી વધારો $\frac{0.5}{3} \times 100 = 16.66\%$ છે.

(C) $K_2Cr_2O_7$ માટે: ધારો કે $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
$2(+1) + 2x + 7(-2) = 0$
$2 + 2x - 14 = 0$
$2x = 12$
$x = +6$
$CrO_5$ માટે: આ સંયોજન બટરફ્લાય બંધારણ ધરાવે છે જેમાં ચાર પેરોક્સી ઓક્સિજન પરમાણુઓ (દરેકનો $-1$ વીજભાર) અને એક ઓક્સો ઓક્સિજન પરમાણુ ($-2$ વીજભાર) હોય છે. ધારો કે $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
$x + 4(-1) + 1(-2) = 0$
$x - 4 - 2 = 0$
$x - 6 = 0$
$x = +6$
આમ, બંને સંયોજનોમાં $Cr$ ના ઓક્સિડેશન આંક $+6$ છે.

(C) એસિડિક માધ્યમમાં, રિડક્શન પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$Cr_{2}O_{7}^{2-} + 14H^{+} + 6e^{-} \longrightarrow 2Cr^{3+} + 7H_{2}O$
અહીં, $Cr$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+6$ થી બદલાઈને $+3$ થાય છે.
$K_{2}Cr_{2}O_{7}$ માં બે $Cr$ પરમાણુઓ હોવાથી, ઓક્સિડેશન આંકમાં કુલ ફેરફાર $2 \times (6 - 3) = 6$ છે.
તેથી, n-ફેક્ટર $6$ છે.
તુલ્ય વજન = $\frac{\text{આણ્વીય વજન}}{\text{n-ફેક્ટર}} = \frac{M}{6}$.

(B) રેખાંકિત પરમાણુઓની ઓક્સિડેશન અવસ્થા શોધવા માટે:
$1$. $P_4O_{10}$ માં, $4x + 10(-2) = 0 \Rightarrow 4x = 20 \Rightarrow x = +5$.
$2$. $SO_3$ માં, $x + 3(-2) = 0 \Rightarrow x = +6$.
$3$. $H_2O$ માં, $2(+1) + x = 0 \Rightarrow x = -2$.
ક્રમ: $+5, +6, -2$ (ઉતરતો ક્રમ નથી).
$1$. $N_2O_5$ માં, $2x + 5(-2) = 0 \Rightarrow 2x = 10 \Rightarrow x = +5$.
$2$. $Al_2O_3$ માં, $2x + 3(-2) = 0 \Rightarrow 2x = 6 \Rightarrow x = +3$.
$3$. $H_2S$ માં, $2(+1) + x = 0 \Rightarrow x = -2$.
ક્રમ: $+5, +3, -2$ (સાચો ઉતરતો ક્રમ).
આમ, વિકલ્પ $B$ સાચો છે.

(B) ધારો કે $Cl$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
$ClO_4^-$ માટે, બધા પરમાણુઓના ઓક્સિડેશન આંકનો સરવાળો આયન પરના વીજભાર જેટલો થાય છે.
$x + 4 \times (-2) = -1$
$x - 8 = -1$
$x = -1 + 8$
$x = +7$
તેથી, $Cl$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+7$ છે.

(B) પગલું $1$: $OF_2$ માં, ફ્લોરિન એ ઓક્સિજન કરતા વધુ વિદ્યુતઋણ છે. ધારો કે $O$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $x$ છે. $F$ ની અવસ્થા $-1$ હોવાથી, $x + 2(-1) = 0$, જે $x = +2$ આપે છે.
પગલું $2$: $KO_2$ (પોટેશિયમ સુપરઓક્સાઈડ) માં, પોટેશિયમ $+1$ છે. ધારો કે $O$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $y$ છે. આપણી પાસે $1 + 2y = 0$ છે, જે $2y = -1$ આપે છે, તેથી $y = -1/2$ છે.

(B) ધારો કે $O$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
$KO_2$ માં, $K$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+1$ છે.
તટસ્થ અણુમાં ઓક્સિડેશન આંકનો સરવાળો $0$ થાય છે.
$1 + 2x = 0$
$2x = -1$
$x = -1/2$
આમ, $KO_2$ માં ઓક્સિજનનો ઓક્સિડેશન આંક $-1/2$ છે.

(C) ક્લોરસ એસિડનું રાસાયણિક સૂત્ર $HClO_2$ છે.
ધારો કે ક્લોરિનની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $x$ છે.
હાઇડ્રોજનની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+1$ અને ઓક્સિજનની $-2$ હોય છે.
તટસ્થ અણુમાં ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓનો સરવાળો $0$ થાય છે.
$1 + x + 2(-2) = 0$
$1 + x - 4 = 0$
$x - 3 = 0$
$x = +3$.

(B) $SO_2$ માટે: ધારો કે $S$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે. $O$ નો ઓક્સિડેશન આંક $-2$ હોવાથી, $x + 2(-2) = 0$, જે આપણને $x = +4$ આપે છે.
$SO_4^{2-}$ માટે: ધારો કે $S$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે. $O$ નો ઓક્સિડેશન આંક $-2$ હોવાથી, $x + 4(-2) = -2$, જે $x - 8 = -2$ આપે છે, તેથી $x = +6$ મળે છે.

(B) ઓક્સેલિક એસિડનું રાસાયણિક સૂત્ર $H_2C_2O_4$ છે.
ધારો કે કાર્બનનો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
તટસ્થ અણુમાં તમામ પરમાણુઓના ઓક્સિડેશન આંકનો સરવાળો $0$ થાય છે.
$2(+1) + 2(x) + 4(-2) = 0$
$2 + 2x - 8 = 0$
$2x - 6 = 0$
$2x = 6$
$x = +3$.

(C) પગલું $1$: નાઈટ્રિક એસિડ $(HNO_3)$ માં નાઈટ્રોજનનો ઓક્સિડેશન આંક ગણો. ધારો કે $N$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે. તેથી, $1 + x + 3(-2) = 0$, જે $x - 5 = 0$ આપે છે, તેથી $x = +5$ છે.
પગલું $2$: નાઈટ્રસ ઓક્સાઈડ $(N_2O)$ માં નાઈટ્રોજનનો ઓક્સિડેશન આંક ગણો. ધારો કે $N$ નો ઓક્સિડેશન આંક $y$ છે. તેથી, $2y + (-2) = 0$, જે $2y = 2$ આપે છે, તેથી $y = +1$ છે.
પગલું $3$: ઓક્સિડેશન આંકમાં તફાવત ગણો: $+5 - (+1) = +4$.

(B) ધારો કે $Cl$ નો ઓક્સિડેશન આંક $x$ છે.
$H$ નો ઓક્સિડેશન આંક $+1$ અને $O$ નો $-2$ છે.
તટસ્થ અણુ $HOClO_2$ માટે, ઓક્સિડેશન આંકનો સરવાળો $0$ થાય છે.
$1 + x + 2(-2) = 0$
$1 + x - 4 = 0$
$x - 3 = 0$
$x = +5$.

(C) પગલું $1$: વિધાન $I$ નું વિશ્લેષણ કરો. $H_2O_2$ (હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ) માં, ઓક્સિજન પેરોક્સાઇડ અવસ્થામાં છે, તેથી તેનો ઓક્સિડેશન આંક $-1$ છે. $RbO_2$ (રુબિડિયમ સુપરઓક્સાઇડ) માં, ઓક્સિજન સુપરઓક્સાઇડ અવસ્થામાં છે, તેથી તેનો ઓક્સિડેશન આંક $-\frac{1}{2}$ છે. આમ, વિધાન $I$ સાચું છે.
પગલું $2$: વિધાન $II$ નું વિશ્લેષણ કરો. $HAuCl_4$ માં, $Au$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+3$ છે, તેથી તેને $HAu(III)Cl_4$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. $MnO_2$ માં, $Mn$ ની ઓક્સિડેશન અવસ્થા $+4$ છે (કારણ કે $x + 2(-2) = 0 \implies x = +4$), તેથી તેને $Mn(IV)O_2$ તરીકે દર્શાવવું જોઈએ. વિધાનમાં $Mn(II)O_2$ આપેલ છે, જે ખોટું છે. આમ, વિધાન $II$ ખોટું છે.