ప్ర‌శ్న‌లు - జ‌వాబులు

1. మామాలు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద SiO₂ ఘనపదార్థం, CO₂ వాయువు. ఎందువల్ల? 
జ: కార్బన్ చిన్న పరమాణు పరిమాణం కలిగి ఉండటంవల్ల, దీనిలో ఉండే p ఆర్బిటాళ్లు ఆక్సిజన్‌లో ఉండే p ఆర్బిటాళ్లతో అతి పాతం చెంది 2 పై బంధాలను ఏర్పరచగలదు. అణు ఆకృతి రేఖీయం. CO₂ అణువుల మధ్య బలమైన వాండర్‌వాల్ బలాలు ఉండటం వల్ల ఇది వాయువు. O = C = O
కాగా Si నాలుగు బలమైన సమయోజనీయ ఏక బంధాలను ఏర్పరచగలదు. ఇది ఏర్పరచే త్రిమితీయ టెట్రా హెడ్రాన్ పాలిమర్ల వల్ల SiO₂ ఘన పదార్థం.

2. SI, Ge, Sn, Pb ల్లో రుణ విద్యుదాత్మకత విలువలు దాదాపు స్థిరంగా ఉంటాయి. ఎందువల్ల? 
జ: Ge & Sn ల్లో ఉండే అంతర d- ఆర్బిటాళ్లు, Pb లో ఉండే అంతర f- ఆర్బిటాళ్లలో ఎలక్ట్రాన్లు నిండి ఉండటంవల్ల ఈ మూలకాలన్నింటి రుణవిద్యుదాత్మకత విలువలు స్థిరంగా ఉంటాయి.

3. డైమండ్ (వజ్రం) ఎందుకు గట్టిగా ఉంటుంది? 
జ: కార్బన్ బాహ్యస్థాయిలో ఉండే నాలుగు ఎలక్ట్రానులూ నాలుగు బలమైన సమయోజనీయ బంధాలను, త్రిమితీయ టెట్రా హెడ్రాన్ల అతిపెద్ద పాలిమర్‌ను ఏర్పరచడం వల్ల వజ్రం చాలా గట్టిగా ఉంటుంది.

4. రూపాంతరత అంటే ఏమిటి? కార్బన్ రెండు స్ఫటిక రూపాంతరాలను తెలపండి.?
జ: ఒక మూలకం భిన్న భౌతిక రూపాల్లో ఉంటూ వేర్వేరు భౌతిక ధర్మాలు, ఒకే రసాయన ధర్మాలను కలిగి ఉండే దృగ్విషయం. ఉదా: గ్రాఫైట్, వజ్రం.

5. 'కాటనేషన్' అంటే ఏమిటి?
జ: ఒకే మూలకానికి చెందిన పరమాణువుల మధ్య బంధాలు ఏర్పడి దీర్ఘ శృంఖలాలు (గొలుసులు), వలయాలను ఏర్పరిచే దృగ్విషయం. ఉదా. కార్బన్, సిలికాన్.

6. CCl₄ నీటితో చర్య జరపదు. కానీ SiCl₄ నీటితో త్వరగా చర్య జరపగలదు. ఎందువల్ల?
జ: కార్బన్ బాహ్యస్థాయిలో d- ఆర్బిటాళ్లు లేవు కాబట్టి అష్టకాన్ని విస్తృత పరచుకోలేదు.
   CCl₄ జలవిశ్లేషణ చెందదు. కాగా Si బాహ్య స్థాయిలోd- ఆర్బిటాళ్లు ఉన్నందున, అది నీటితో సమన్వయం చెంది  SiCl₄ త్వరగా జల విశ్లేషణ చెందగలదు.

7. గ్రాఫైట్ కందెనగా ఎలా ఉపయోగపడుతుంది?
జ: గ్రాఫైట్‌లో కార్బన్ Sp² సంకరీకరణం చెందడానికి బాహ్య స్థాయిలో ఉన్న నాలుగు ఎలక్ట్రాన్లలో కేవలం మూడింటినే ఉపయోగించుకొంటుంది. ఇది 3 కార్బన్లతో 3 సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరిచి షడ్భుజాకార వలయాలతో కూడిన పొరలను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ పొరల మధ్య బలహీనమైన వాండర్‌వాల్ బలాలు ఉన్నందున, ఒకదానిపై మరొక పొర తేలిగ్గా జారగలదు. అందుకే గ్రాఫైట్ కందెనగా ఉపయోగపడుతుంది.

8. గ్రాఫైట్ మంచి విద్యుద్వాహకం. ఎందువల్ల? 
జ: గ్రాఫైట్‌లో కార్బన్ బాహ్యస్థాయిలో ఉన్న నాలుగు ఎలక్ట్రాన్లలో కేవలం మూడింటినే ఉపయోగించుకొని Sp2సంకరీకరణం,మూడు సమయోజనీయ బంధాలతో షడ్భుజాకార వలయాలనుఏర్పరుస్తుంది. ప్రతి కార్బన్‌లో బాహ్యస్థాయిలోని నాలుగో ఎలక్ట్రాన్, జాలకంలో స్వేచ్ఛగా చలించడంతో గ్రాఫైట్ మంచి విద్యుద్వాహకం.

9. నీలివాయువు అనగానేమి? దానిని ఎందుకు అలా పిలుస్తారు? 
జ: జలవాయువులో ఉన్న అనుఘటక వాయువులు CO, H₂లు నీలిమంటతో మండుతున్నందున జలవాయువుని నీలివాయువు అంటారు.

10. జలవాయువు (Water gas) ఎలా తయారు చేస్తారు? దీని ఉపయోగాలను తెలపండి. 
జ: ఈ వాయువుని గాస్ జనరేటర్‌లో తయారుచేస్తారు. పై భాగంలో ఉండే హోపర్ ద్వారా కోక్‌ని జనరేటర్‌లోకి పంపి తెల్లగా మారేవరకు వేడిచేస్తారు. దీనిపైకి అతితృప్త నీటి ఆవిరి కూడా పంపిస్తే CO, H₂ల మిశ్రమం వస్తుంది.
C + H₂O → CO + H₂ ∆ H = 121 కి.జౌ     
ఈ చర్య ఉష్ణగ్రాహకం కావడం వల్ల నీటిఆవిరి కోక్‌ని చల్లబరిచి జనరేటర్ జలవాయును ఇవ్వలేని స్థితికి చేరుకుంటుంది. కొలిమిని నిరంతరం వేడిగా ఉంచడానికి వేడిగాలిని, నీటి ఆవిరిని ఒకదాని తర్వాత మరొకటి పంపితే జలవాయువు వస్తుంది.
C + O₂ → CO  ∆ H = -394 కి.జౌ
ఈ జలవాయు మిశ్రమంలో 40-50% CO, 45-50% H₂ మిగిలినవి CO₂, N₂ ఉంటాయి. ఈ వాయువులో ఉండే
ఘటక వాయువులు నీలిరంగుతో మండటంవల్ల దీన్ని 'నీలివాయువు' అని, దీని నుంచి అనేక పదార్థాలను తయారుచేస్తున్నందు వల్ల 'సంశ్లేషణ వాయువు' (Synthesis Gas) అని కూడా అంటారు. దీని కెలోరిఫిక్ విలువ 13000 కి.జౌ. మీ^-3. ఈ వాయువుని వెల్డింగ్, స్టీలు పరిశ్రమలోను, CH₃OH, సెమీవాటర్ గాస్, కార్బొరేటెడ్ వాటర్‌గాస్, హేబర్ పద్ధతిలో NH₃ తయారీకి ఉపయోగిస్తారు.

11. గ్రాఫైట్ మంచి విద్యుద్వాహకం, కానీ వజ్రం కాదు. ఎందువల్ల? 
జ: గ్రాఫైట్‌లో కార్బన్ బాహ్యస్థాయిలో ఉన్న నాలుగు ఎలక్ట్రాన్లలో కేవలం మూడింటినే ఉపయోగించుకొని sp² సంకరీకరణం, 3 సమయోజనీయ బంధాలతో షడ్భుజాకార వలయాలను ఏర్పరుస్తుంది. ప్రతికార్బన్‌లో బాహ్యస్థాయిలోని నాలుగో ఎలక్ట్రాన్, జాలకంలో స్వేచ్ఛగా చలించడంతో గ్రాఫైట్ మంచి విద్యుద్వాహకం. కాగా వజ్రంలో కార్బన్ బాహ్యస్థాయిలోని నాలుగు ఎలక్ట్రానులూ sp³ సంకరీకరణంలో పాల్గొనడం, నాలుగు బలమైన సమయోజనీయ బంధాలను ఏర్పరచడం వల్ల స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు లేకపోవడం వల్ల వజ్రం అవిద్యుద్వాహకం.

12. కింది వాటి గురించి రాయండి. (1) సిలికోన్‌లు (2) జియోలైట్‌లు 
జ: సిలికోన్‌లు :: పునరావృతమయ్యే ఆర్గనో సిలికాన్ పాలిమర్‌లని 'సిలికోన్'లు అంటారు.R ఆల్కైల్ లేదా ఎరైల్ సమూహం. ఇవి నీటిని వికర్షిస్తాయి. నీరు అంటని దుస్తులు, కాగితాలు, రంగులు, పింగాణీ, సిలికాన్ రబ్బర్ల తయారీలో సిలికోన్‌ను ఉపయోగిస్తారు).
జియొలైట్‌లు: త్రిమితీయ సిలికేట్‌లో Si⁺⁴ బదులు Al⁺³ ఇంకా Na⁺, K⁺ లాంటి అయాన్లను ప్రతిక్షేపిస్తే ఏర్పడే జాలకం. ఉదా. పర్మ్యుటిట్: Na₂Al₂Si₂O₈.XH₂O 

ఇవి అణుజల్లెడలా పనిచేయడంతో కఠినజలంలో Ca⁺², Mg⁺² అయాన్లను Na⁺ అయాన్లతో మార్పిడి చేసుకుంటాయి. సాదృశ్యీకరణంలో ఉత్ప్రేరకాలుగా పనిచేస్తాయి.

13. a) CO₃^-2  b) వజ్రం  c) గ్రాఫైట్  d) ఫుల్లరీన్‌లలో కార్బన్ సంకరీకరణాన్ని తెలపండి.
జ: a) sp³   b) sp³  c) sp²  d) sp²

14. CO విషపూరితమైంది. ఎందువల్ల?
జ: CO ఆక్సిజన్ కంటే 300 రెట్లు ఎక్కువ స్థిరత్వంతో ఉండటం వల్ల హిమోగ్లోబిన్‌తో కలిసి స్థిరంగా ఉండే కార్బాక్సీ హిమోగ్లోబిన్ అనే సంశ్లిష్టాన్ని ఇస్తుంది. దీంతో కణాలకు O2 సరఫరా తగ్గిపోయి చివరకు మరణం సంభవిస్తుంది.

15. ZSM - 5 ఉపయోగాలను తెలపండి.
జ: * ఆల్కహల్‌ను నేరుగా గ్యాసోలిన్‌గా మార్చడానికి
   * మెటాజైలీన్‌ను పారాజైలీన్‌గా సాదృశ్యీకరణం చేయడానికి

16. పొడిమంచు అంటే ఏమిటి? దీని ఉపయోగాలేమిటి?
జ: ఘనరూపంలో ఉండే CO₂ను పొడిమంచు అంటారు. ఐస్‌క్రీమ్‌లు, అతిశీతల ఆహారపదార్థాల కోసం ప్రశీతకంగా, మంటలను ఆర్పడానికి ఉపయోగిస్తారు.

17. జలవాయువును ఎలా తయారు చేస్తారు? దీనికి ''సంశ్లేషణ వాయువు" అని పేరు ఎలా వచ్చింది?
జ: వేడిగా ఉన్న తెల్లని కోక్ మీదుగా నీటి ఆవిరిని పంపి దీన్ని తయారు చేస్తారు.

జలవాయువు నుంచి అనేక పదార్థాలను తయారు చేస్తుండటం వల్ల దీన్ని ''సంశ్లేషణ వాయువు" అంటారు.

18. ప్రొడ్యూసర్ వాయువును ఎలా తయారు చేస్తారు?
జ:  వేడిగా ఉన్న ఎర్రని కోక్ మీదుగా గాలిని పంపి ప్రొడ్యూసర్ వాయువును తయారు చేస్తారు.

2 C (ఘ) + O₂ (వా) + 4 N₂ (వా)   2 CO (వా) + 4 N₂ (వా)

19. జడజంట ప్రభావం గురించి నీకేమి తెలుసు?
జ: వేలన్సీ స్థాయి (బాహ్యస్థాయి)లో ఉన్న s ఎలక్ట్రాన్ జంట బంధాలను ఏర్పరచడంలో పాల్గొనకపోవడాన్ని జడజంట ప్రభావం అంటారు.

ఉదా: pb⁺² కంటే pb⁺⁴ కు స్థిరత్వం ఎక్కువ.

20. ఫుల్లరీన్‌లపై లఘు వ్యాఖ్య రాయండి.
జ: కార్బన్ 3వ స్ఫటిక రూపాంతరమే ఫుల్లరీన్. ఇది హీలియం, ఆర్గాన్ లాంటి జడవాయువుల సమక్షంలో గ్రాఫైట్‌ను విద్యుత్‌చాపంతో వేడిచేస్తే ఫుల్లరీన్ ఏర్పడుతుంది. ఇది పంజరం లాంటి నిర్మాణంతో (C₆₀ అణువు) సాకర్ బంతిలా ఉంటుంది. దీనిలో కార్బన్ సంకరీకరణం sp². ఇది కార్బన్ శుద్ధరూపం. దీనిలో ఆరు కార్బన్లు ఉన్న వలయాలు 20, అయిదు కార్బన్లు ఉన్న వలయాలు 12 ఉన్నాయి. అస్థానీయ ఎలక్ట్రాన్ల వల్ల దీనికి సువాసన (aromaticity) ఉంటుంది. ఫుల్లరీన్‌కు Δ_fH(-) విలువ 38.1 K.J. మోల్^-1 ఉంటుంది. C-C బంధదైర్ఘ్యం 143.5 pm, C = C బంధదైర్ఘ్యం 138.3 pm ఉంటాయి.