ప్ర‌శ్న‌లు - జ‌వాబులు

 8 మార్కుల ప్రశ్నలు:

1. ఆవర్తన పట్టికలోని మూలకాలను s, p, d, f బ్లాకు మూలకాలుగా ఎలా వర్గీకరించారు?

జ: మూలకాల వర్గీకరణ: ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం ఆధారంగా మూలకాలను s, p, d, f అనే బ్లాకులుగా విభజించారు. భేదపరిచే ఎలక్ట్రాన్ ప్రవేశించే ఉపస్థాయులను బట్టి ఈ విభజన జరిగింది.

's' బ్లాకు మూలకాలు: ఈ రకం మూలకాల్లో భేదపరిచే ఎలక్ట్రాన్ వేలన్సీస్థాయిలో ఉండే s ఉపస్థాయిలోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఈ ఉపస్థాయిలో గరిష్ఠంగా ఉండే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య 2 కావడంతో, ఈ బ్లాకులో కేవలం I A, II A అనే రెండు గ్రూప్‌లు ఉంటాయి. s బ్లాకు మూలకాలను ఆవర్తన పట్టికలో ఎడమవైపు అమర్చారు. వీటి బాహ్యస్థాయి సాధారణ ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం  గా ఉంటుంది.  H మినహా ఈ బ్లాకులోని మూలకాలన్నీ లోహాలే. ఇవి మృదువుగా, తక్కువ బాష్పీభవన, ద్రవీభవన స్థానాలు; తక్కువ అయోనైజేషన్ పొటెన్షియల్‌తో ఉంటాయి. ఇవి అయానిక సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తాయి. బున్‌సన్ జ్వాలకు రంగును ఇస్తాయి. ద్రవ్యరాశి పెరిగేకొద్దీ గ్రూప్‌లో చర్యాశీలత, లోహ స్వభావం పెరుగుతాయి. ఇవి బలమైన క్షయకారిణులు.

'p' బ్లాకు మూలకాలు: ఈ రకం మూలకాల్లో భేదపరిచే ఎలక్ట్రాన్ వేలన్సీ స్థాయిలో ఉండే p ఉపస్థాయిలోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఈ ఉపస్థాయిలో గరిష్ఠంగా ఉండే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య 6 కావడంతో, ఈ బ్లాకులో కేవలం 6 గ్రూప్‌లు (III A నుంచి VII A, O) ఉంటాయి. p బ్లాకు మూలకాలను ఆవర్తన పట్టికలో కుడివైపు అమర్చారు. వీటి బాహ్యస్థాయి సాధారణ ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం  వరకు ఉంటుంది. p బ్లాకులో లోహాలు, అలోహాలు, అర్ధలోహాలు ఉన్నాయి. ఇవి అత్యధిక భాగం సమయోజనీయ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తాయి. 'O' గ్రూప్ మూలకాలు జడంగా ఉండే ఏక అణుమూలకాలు. p బ్లాకు మూలకాలు అయానిక సమ్మేళనాలను కూడా ఏర్పరచగలవు. 16వ గ్రూప్ మూలకాలు ఖనిజాలను ఏర్పరచడం వల్ల వాటిని ''చాల్కోజన్‌లు' అని, 17వ గ్రూప్ మూలకాలు లవణాలను ఏర్పరచడం వల్ల వాటిని ''హాలోజన్‌లు'' అని అంటారు. హాలోజన్‌లు మంచి ఆక్సీకరణులు.

'd' బ్లాకు మూలకాలు: ఈ రకం మూలకాల్లో భేదపరిచే ఎలక్ట్రాన్ d ఉపబాహ్య కక్ష్యలోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఈ ఉపస్థాయిలో గరిష్ఠంగా ఉండే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య 10. కాబట్టి 10 గ్రూప్‌లు (I B నుంచి VII B వరకు, VIII B లో మూడు గ్రూప్‌లు) ఉంటాయి. వీటి సాధారణ ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం 

 వీటిని s, p బ్లాకు మూలకాల మధ్య 4 వరసల్లో (3d, 4d, 5d, 6d శ్రేణులు) అమర్చారు. ఇవి గట్టి లోహాలు. వీటి ద్రవీభవన, బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రతలు చాలా ఎక్కువగా ఉంటాయి. ఇవి రంగున్న, సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాలను; మిశ్రమ లోహాలను ఏర్పరచగలవు. ఇవి ఉత్ప్రేరకాలుగా పనిచేస్తాయి. సాధారణంగా ఇవి పారా అయస్కాంత ధర్మాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి. ns, (n - 1) d ఉపస్థాయిల్లో ఉండే అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు బంధాల్లో పాల్గొనడంతో ఇవి అనేక ఆక్సీకరణ స్థితులను పొందగలవు.

'f' బ్లాకు మూలకాలు: ఈ రకం మూలకాల్లో భేదపరిచే ఎలక్ట్రాన్ (n - 2) f ఉపస్థాయిలోకి ప్రవేశిస్తుంది. f ఉపస్థాయిలో గరిష్ఠంగా ఉండే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య 14. కాబట్టి, 14 గ్రూప్‌లు ఉండొచ్చు. కానీ వీటి ధర్మాలు అత్యంత సౌమ్యంగా ఉండటంతో వీటిని ఆవర్తనపట్టిక కింది భాగంలో 4f (లాంథనైడ్లు), 5f (ఆక్టినైడ్లు) అనే రెండు శ్రేణుల్లో అమర్చారు. వీటి బాహ్యస్థాయి ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం   ఇవి భారాత్మక లోహాలు. వీటి ద్రవీభవన, బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రతలు చాలా ఎక్కువ. ఇవి రంగున్న, సంశ్లిష్ట సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తాయి. వీటికి రేడియో ధార్మికత ఉంటుంది. భిన్న ఆక్సీకరణ స్థితులను ప్రదర్శిస్తాయి.

2. 1వ, 2వ అయనీకరణ శక్తులను నిర్వచించండి. మొదటి అయనీకరణ శక్తి కంటే రెండో అయనీకరణ శక్తి ఎక్కువ. ఎందుకు? మూలకాల I.P. విలువలను ప్రభావితం చేసే అంశాలను చర్చించండి.

జ: అయోనైజేషన్ పొటెన్షియల్:

    I. P₁ వాయుస్థితిలో ఉన్న ఒంటరి తటస్థ పరమాణువు బాహ్యస్థాయి నుంచి ఎలక్ట్రాన్‌ను తొలగించడానికి అవసరమైన కనీస శక్తి.

              M (g) + I.P₁  →  M⁺ (g) + e^-

     I. P₂ వాయుస్థితిలో ఉన్న ఏకమాత్ర ధన అయాన్ నుంచి ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ను తొలగించడానికి అవసరమైన శక్తి.

              M⁺ (g) + I.P₂ → M⁺² (g) + e^-

     I.P₂ > I.P₁ఏకమాత్ర ధన అయాన్‌లో ఎలక్ట్రాన్ల కంటే ప్రోటాన్ల సంఖ్య ఎక్కువగా ఉంటుంది.

దీంతో ప్రభావిత కేంద్రకావేశం పెరిగి కేంద్రకానికి, వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లకు మధ్య ఆకర్షణ ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ స్థితిలో ఎలక్ట్రాన్‌ను తొలగించడానికి అధిక శక్తి అవసరం. అందుకే I.P₁ కంటే I.P₂ ఎక్కువగా ఉంటుంది.

ప్రభావితం చేసే అంశాలు:

పరమాణు వ్యాసార్ధం: పరమాణు వ్యాసార్ధం పెరిగే కొద్దీ కేంద్రకానికి, వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లకు మధ్య దూరం పెరిగి, వాటి మధ్య ఆకర్షణ తగ్గుతుంది. ఎలక్ట్రాన్లను తొలగించడానికి తక్కువ శక్తి అవసరమవుతుంది. అంటే I.P. తగ్గుతుంది. గ్రూప్‌లో I.P. పై నుంచి కిందికి తగ్గుతుంది. పీరియడ్‌లో ఎడమ నుంచి కుడికి పెరుగుతుంది.

              I.P₁ ∝  1 / పరమాణు వ్యాసార్ధం

కేంద్రకావేశం: కేంద్రకావేశం పెరిగే కొద్దీ కేంద్రకానికి, వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లకు మధ్య ఆకర్షణ పెరిగి, ఎలక్ట్రాన్లను తొలగించడానికి ఎక్కువ శక్తి అవసరమవుతుంది. I.P. పెరుగుతుంది. 

              I.P. ∝  కేంద్రకావేశం.

పరిరక్షక ప్రభావం: ఎలక్ట్రాన్లు ఎక్కువగా ఉన్న పరమాణువుల్లో కొత్తగా వచ్చి చేరే ఎలక్ట్రాన్లు అంతర కక్ష్యలోకి ప్రవేశిస్తాయి. దీంతో అంతర కక్ష్యల్లోని ఎలక్ట్రాన్లు, చివరి కక్ష్యలోని ఎలక్ట్రాన్లను కేంద్రకాకర్షణ నుంచి పరిరక్షిస్తాయి. దీన్నే పరిరక్షక ప్రభావం అంటారు. చివరి కక్ష్యలోని ఎలక్ట్రాన్లు పూర్తి ఆకర్షణకు గురికావు. కాబట్టి ఈ ఎలక్ట్రాన్లను తొలగించడానికి తక్కువ శక్తి అవసరమవుతుంది. పరిరక్షక ప్రభావం పెరిగే కొద్దీ I.P. తగ్గుతుంది.

              I.P. ∝  1 / పరిరక్షక ప్రభావం

అంతఃకక్ష్యలోని ఎలక్ట్రాన్లు చొచ్చుకువెళ్లే సామర్థ్యం: వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్ కేంద్రకం వైపు అంటే ఆర్బిటాల్‌లోకి చొచ్చుకువెళ్లే సామర్థ్యం ఆర్బిటాల్ ఆకారం, పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. గోళాకార సౌష్టవం ఉన్న 's' ఆర్బిటాల్‌లోకి ఎలక్ట్రాన్ ఎక్కువగా చొచ్చుకొని పోవడంతో కేంద్రకానికి బాగా దగ్గరవుతుంది. ఎలక్ట్రాన్ చొచ్చుకువెళ్లే సామర్థ్యం s ఆర్బిటాల్ నుంచి f ఆర్బిటాల్‌కు తగ్గుతుంది. I.P. కూడా ఇదే క్రమంలో తగ్గుతుంది. అంటే s > p > d > f.

                  I.P.  ∝  చొచ్చుకువెళ్లే సామర్థ్యం.

ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం: ఒకే శక్తి ఉన్న ఆర్బిటాళ్లను కలిగి ఉన్న పరమాణువుల్లోని ఆర్బిటాళ్లు సగం లేదా పూర్తిగా ఎలక్ట్రాన్లతో నిండితే వాటికి అధిక స్థిరత్వం ఉంటుంది. వీటి నుంచి ఎలక్ట్రాన్లను తొలగించడానికి ఎక్కువ శక్తి అవసరం. అంటే వీటికి అయోనైజేషన్ పొటెన్షియల్‌లు ఎక్కువ.

ఉదా: బోరాన్ కంటే బెరీలియం అయోనైజేషన్ పొటెన్షియల్ ఎక్కువ. ఆక్సిజన్ కంటే నైట్రోజన్‌కు అయోనైజేషన్ పొటెన్షియల్ ఎక్కువ.

ఆవర్తన పట్టికలో He అత్యధిక; Cs అత్యల్ప అయోనైజేషన్ పొటెన్షియల్ కలిగి ఉన్నాయి.

3. ఆవర్తన ధర్మాలు అంటే ఏమిటి? కింద ఇచ్చిన ఆవర్తన ధర్మాలు గ్రూప్‌లో, పీరియడ్‌లో ఏ విధంగా మారతాయో వివరించండి.

ఎ) పరమాణు వ్యాసార్ధం బి) రుణ విద్యుదాత్మకత సి) అయోనైజేషన్ పొటెన్షియల్ డి) ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటి ఇ) లోహ స్వభావం ఎఫ్) అలోహ స్వభావం.

జ: ఆవర్తన పట్టికలో మూలకాలను వాటి పరమాణు సంఖ్యలు (ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం) పెరిగే క్రమంలో అమర్చినప్పుడు నిర్ణీత వ్యవధుల్లో (2, 8, 8, 18, 18, 32) పునరావృతమయ్యే మూలకాల ధర్మాలను ఆవర్తన ధర్మాలు అంటారు.

ఎ) పరమాణు వ్యాసార్ధం: గ్రూప్‌లో: కొత్త కక్ష్యలు చేరడంతో కేంద్రక విద్యుదావేశం తగ్గడం వల్ల పరమాణు వ్యాసార్ధం గ్రూప్‌లో పైనుంచి కిందికి తగ్గుతుంది.

పీరియడ్‌లో: కొత్తగా చేరే ఎలక్ట్రాన్లు అదే కక్ష్యలో చేరతాయి. కేంద్రక విద్యుదావేశం పెరిగి, కేంద్రకానికి, వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లకు మధ్య ఆకర్షణ ఎక్కువవుతుంది. దీంతో పరమాణు వ్యాసార్ధం ఎడమ నుంచి కుడికి తగ్గుతుంది.

బి) రుణ విద్యుదాత్మకత: గ్రూపుల్లో: పరమాణు వ్యాసార్ధం పెరగడంతో ఎలక్ట్రాన్లను ఆకర్షించే స్వభావం తగ్గి, రుణవిద్యుదాత్మకత గ్రూపులో పైనుంచి కిందికి తగ్గుతుంది.

పీరియడ్‌లో: పరమాణు వ్యాసార్ధం తగ్గడంతో, ఎలక్ట్రాన్లను ఆకర్షించే స్వభావం పెరిగి, పీరియడ్‌లో ఎడమ నుంచి కుడికి రుణవిద్యుదాత్మకత పెరుగుతుంది.

సి) అయోనైజేషన్ పొటెన్షియల్: గ్రూప్‌లో: పరమాణు వ్యాసార్ధం పెరగడంతో కేంద్రకానికి, వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లకు మధ్య దూరం పెరిగి, ఆకర్షణ బలం తగ్గుతుంది. అందువల్ల I.P. గ్రూప్‌లో పైనుంచి కిందికి తగ్గుతుంది.

పీరియడ్‌లో: పరమాణు వ్యాసార్ధం తగ్గడంతో కేంద్రకానికి, వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లకు మధ్య దూరం తగ్గి, ఆకర్షణ బలం పెరుగుతంది. అందువల్ల I.P. పీరియడ్‌లో ఎడమ నుంచి కుడికి పెరుగుతుంది.

డి) ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటి: గ్రూప్‌లో: పరమాణు పరిమాణం పెరగడంతో వేలన్సీ స్థాయికి ఎలక్ట్రాన్‌ను చేరిస్తే విడుదలయ్యే శక్తి తగ్గి,గ్రూప్‌లో పైనుంచి కిందికి ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటి తగ్గుతుంది.

పీరియడ్‌లో: పరమాణు పరిమాణం తగ్గడంతో వేలన్సీ స్థాయికి ఎలక్ట్రాన్‌ను చేరిస్తే విడుదలయ్యే శక్తి పెరిగి పీరియడ్‌లో ఎడమ నుంచి కుడికి ఎలక్ట్రాన్ ఎఫినిటి పెరుగుతుంది.

ఇ) లోహ స్వభావం: గ్రూప్‌లో: పరమాణు పరిమాణం పెరిగేకొద్దీ వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోయే స్వభావం అంటే లోహస్వభావం గ్రూప్‌లో పైనుంచి కిందికి పెరుగుతుంది.

పీరియడ్‌లో: పీరియడ్‌లో ఎడమ నుంచి కుడికి వెళ్లేకొద్దీ కేంద్రకానికి, వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లకు మధ్య ఆకర్షణ పెరగడంతో లోహస్వభావం తగ్గుతుంది.

ఎఫ్) అలోహ స్వభావం: గ్రూప్‌లో: రుణవిద్యుదాత్మకత తగ్గేకొద్దీ అలోహ స్వభావం అంటే ఎలక్ట్రాన్లను స్వీకరించే స్వభావం గ్రూప్‌లో పైనుంచి కిందికి తగ్గుతుంది.

పీరియడ్‌లో: రుణవిద్యుదాత్మకత పెరిగేకొద్దీ అలోహ స్వభావం (ఎలక్ట్రాన్లను స్వీకరించే స్వభావం) పీరియడ్‌లో ఎడమ నుంచి కుడికి తగ్గుతుంది.

2 మార్కుల ప్రశ్నలు

1. N^-3, O^-2, F^-, Na⁺, Mg⁺², Al⁺³ లలో

ఎ) ఉమ్మడి ధర్మం ఏమిటి?

బి) వీటిని అయానిక  వ్యాసార్ధం పెరిగే కమంలో  రాయండి.

జ: ఎ) వీటన్నింట్లో ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య సమానంగా ఉండటం వల్ల వీటిని 'సమ ఎలక్ట్రాన్ శ్రేణి' అంటారు.

బి) క్రమం: Al⁺³< Mg⁺²< Na⁺< F^- < O^-2< N^-3

2. ప్రథమ అయొనైజేషన్ ఎంథాల్పీ (IE₁) 'O' కంటే 'N'కు ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఎందువల్ల?

జ: Nకు    ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం ఉంటుంది. దీనిలో సగం నిండిన p ఆర్బిటాళ్లు ఉండటం వల్ల N కు స్థిరత్వం ఎక్కువ. అందువల్ల దీన్నుంచి ఎలక్ట్రాన్‌ను తీయడానికి ఎక్కువ శక్తి అవసరమవుతుంది. కాబట్టి 'O' కంటే 'N'కు IE₁ ఎక్కువ.

3. కర్ణ సంబంధం అంటే ఏమిటి?

జ: ఆవర్తన పట్టికలో 2వ పీరియడ్‌లోని ఒక మూలకానికి, 3వ పీరియడ్‌లోని తర్వాత గ్రూపు మూలకానికి ఒకే రకమైన ధర్మాలుండే ప్రవృత్తినే కర్ణ సంబంధం అంటారు. కర్ణ సంబంధానికి ఒకే అయానిక సైజు, ఒకే రుణ విద్యాదాత్మకత కారణం.

ఉదా: Li & Mg, Be & Al

4. ఒకే పరమాణు విన్యాసం ఉన్నప్పటికీ O^-2 కంటే Mg⁺² చిన్నగా ఉంటుంది. ఎందువల్ల?

జ:  Mg⁺², O^-2 సమ ఎలక్ట్రాన్ శ్రేణికి చెందుతాయి. Mg⁺²  కేంద్రకంలో ప్రోటాన్ల సంఖ్య ఎక్కువగా ఉంటుంది. దీనివల్ల కేంద్రకావేశం ఎక్కువై వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లతో ఎక్కువ ఆకర్షణను కలిగి ఉంటుంది. అందుకే O^-2  కంటే Mg⁺² చిన్నగా ఉంటుంది.

4 మార్కుల ప్రశ్నలు

1. రుణ విద్యుదాత్మకత అంటే ఏమిటి? గ్రూపు, పీరియడ్‌లో ఇది ఎలా మారుతుంది?

జ: ఒక సంయోజనీయ సమ్మేళనంలో సమష్టిగా పంచుకున్న ఎలక్ట్రాన్‌ను, ఒక మూలక పరమాణువు తన వైపు ఆకర్షించుకునే ప్రవృత్తిని 'రుణ విద్యుదాత్మకత' అంటారు.

గ్రూపులో: పైనుంచి కిందికి రుణ విద్యుదాత్మకత తగ్గుతుంది.

పీరియ‌డ్‌లో: ఎడమ నుంచి కుడికి రుణ విద్యుదాత్మకత పెరుగుతుంది.

2. లాంథనాయిడ్ సంకోచం అంటే ఏమిటి? దాని ఫలితాలేమిటి?

జ: తక్కువ పరిరక్షక ప్రభావం, వితరణ చెందిన f ఆర్బిటాళ్ల ఆకృతుల కారణంగా లాంథనాయిడ్ మూలకాల పరమాణు పరిమాణం క్రమంగా (ఎడమ నుంచి కుడికి) తగ్గడాన్ని 'లాంథనాయిడ్ సంకోచం' అంటారు.

ఫలితాలు:

1) ఒకే స్ఫటిక నిర్మాణం, ధర్మాల కారణంగా వీటి మిశ్రమం నుంచి లాంథనాయిడ్ మూలకాలను వేరుచెయ్యడం కష్టం.

2) 4d, 5d శ్రేణుల్లోని మూలకాల్లో అనేక సారూప్యతలు ఉన్నాయి.

ఉదా: Zr & Hf