All Magnesium (Mg) Guides
Revision Guide Class 10-12 / JEE / NEET

મેગ્નેશિયમ (Mg) નું રસાયણ વિજ્ઞાન - અભ્યાસ પ્રશ્નો

By Periodic Table India
CBSE / JEE Prep Notes
- Magnesium - Alkaline Earth Metals - S-block - Inorganic Chemistry - JEE - NEET - CBSE

મેગ્નેશિયમ (Mg) નું રસાયણ વિજ્ઞાન - અભ્યાસ પ્રશ્નો

બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (MCQs)

પ્રશ્ન 1

મેગ્નેશિયમ (Mg) વિશે નીચેનામાંથી કયું વિધાન ખોટું છે? A) મેગ્નેશિયમ વરાળ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન વાયુ બનાવે છે. B) મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ પાણીમાં અલ્પદ્રાવ્ય છે. C) મેગ્નેશિયમ નાઇટ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરતું નથી. D) મેગ્નેશિયમ હવામાં તેજસ્વી સફેદ જ્યોત સાથે બળે છે.

ઉકેલ: સાચો વિકલ્પ C છે.

સ્પષ્ટતા: A) મેગ્નેશિયમ વરાળ (ext{H}2ext{O(g)} ext\{H\}_2 ext\{O(g)\}) સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ (ext{MgO} ext\{MgO\}) અને હાઇડ્રોજન વાયુ (ext{H}2 ext\{H\}_2) બનાવે છે. ext{Mg(s)}+ext{H}2ext{O(g)}ext{MgO(s)}+ext{H}2ext{(g)} ext\{Mg(s)\} + ext\{H\}_2 ext\{O(g)\} \rightarrow ext\{MgO(s)\} + ext\{H\}_2 ext\{(g)\} B) મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2) પાણીમાં અલ્પદ્રાવ્ય છે, જે તેને એક નિર્બળ બેઝ (દા.ત., મિલ્ક ઓફ મેગ્નેશિયા) બનાવે છે. તેની દ્રાવ્યતા અન્ય આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ હાઇડ્રોક્સાઇડ જેમ કે ext{Ca(OH)}2 ext\{Ca(OH)\}_2, ext{Sr(OH)}2 ext\{Sr(OH)\}_2, અથવા ext{Ba(OH)}2 ext\{Ba(OH)\}_2 કરતાં ઘણી ઓછી છે. C) મેગ્નેશિયમ હવા (અથવા શુદ્ધ નાઇટ્રોજન) માં ગરમ ​​કરવામાં આવે ત્યારે નાઇટ્રોજન (ext{N}2 ext\{N\}_2) સાથે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા કરીને મેગ્નેશિયમ નાઇટ્રાઇડ (ext{Mg}3ext{N}2 ext\{Mg\}_3 ext\{N\}_2) બનાવે છે. આ સમૂહ 2 ના ધાતુઓ માટે, ખાસ કરીને ext{Mg} ext\{Mg\} અને ext{Li} ext\{Li\} (કર્ણ સંબંધ) માટે એક લાક્ષણિક પ્રતિક્રિયા છે. 3ext{Mg(s)}+ext{N}2ext{(g)}{{heat}}ext{Mg}3ext{N}2ext{(s)}3 ext\{Mg(s)\} + ext\{N\}_2 ext\{(g)\} \xrightarrow\{\text\{heat\}\} ext\{Mg\}_3 ext\{N\}_2 ext\{(s)\} D) મેગ્નેશિયમ અત્યંત જ્વલનશીલ છે અને હવામાં તેજસ્વી, ચમકદાર સફેદ જ્યોત સાથે બળે છે, જે મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ અને થોડું મેગ્નેશિયમ નાઇટ્રાઇડ બંને ઉત્પન્ન કરે છે.

પ્રશ્ન 2

મેગ્નેશિયમના નીચેના સંયોજનોમાંથી કયું પાણીમાં અત્યંત દ્રાવ્ય છે? A) ext{MgCO}3 ext\{MgCO\}_3 B) ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2 C) ext{MgSO}4 ext\{MgSO\}_4 D) ext{Mg}3ext{N}2 ext\{Mg\}_3 ext\{N\}_2

ઉકેલ: સાચો વિકલ્પ C છે.

સ્પષ્ટતા: A) મેગ્નેશિયમ કાર્બોનેટ (ext{MgCO}3 ext\{MgCO\}_3) પાણીમાં લગભગ અદ્રાવ્ય છે. તેનો દ્રાવ્યતા ગુણાકાર અચળાંક (K{sp}K_\{sp\}) ખૂબ ઓછો છે. B) મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2) પાણીમાં અલ્પદ્રાવ્ય છે. C) મેગ્નેશિયમ સલ્ફેટ (ext{MgSO}4 ext\{MgSO\}_4) પાણીમાં અત્યંત દ્રાવ્ય છે. આ આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ સલ્ફેટ્સ વચ્ચે એક મહત્વપૂર્ણ ભેદ છે, જ્યાં દ્રાવ્યતા સામાન્ય રીતે સમૂહમાં નીચે તરફ ઘટતી જાય છે (ext{BeSO}4>ext{MgSO}4>ext{CaSO}4>ext{SrSO}4>ext{BaSO}4 ext\{BeSO\}_4 > ext\{MgSO\}_4 > ext\{CaSO\}_4 > ext\{SrSO\}_4 > ext\{BaSO\}_4). ઇપ્સમ સોલ્ટ એ ext{MgSO}47ext{H}2ext{O} ext\{MgSO\}_4 \cdot 7 ext\{H\}_2 ext\{O\} છે. D) મેગ્નેશિયમ નાઇટ્રાઇડ (ext{Mg}3ext{N}2 ext\{Mg\}_3 ext\{N\}_2) પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને એમોનિયા ઉત્પન્ન કરે છે, પરંતુ તે પોતે અત્યંત દ્રાવ્ય નથી. ext{Mg}3ext{N}2ext{(s)}+6ext{H}2ext{O(l)}3ext{Mg(OH)}2ext{(s)}+2ext{NH}3ext{(g)} ext\{Mg\}_3 ext\{N\}_2 ext\{(s)\} + 6 ext\{H\}_2 ext\{O(l)\} \rightarrow 3 ext\{Mg(OH)\}_2 ext\{(s)\} + 2 ext\{NH\}_3 ext\{(g)\}

પ્રશ્ન 3

જ્યારે મેગ્નેશિયમ ધાતુને ઓક્સિજનના મર્યાદિત પુરવઠામાં ગરમ ​​કરવામાં આવે છે, ત્યારે મુખ્યત્વે કયું ઉત્પાદન બને છે? A) ext{MgO} ext\{MgO\} B) ext{Mg}3ext{N}2 ext\{Mg\}_3 ext\{N\}_2 C) ext{MgO} ext\{MgO\} અને ext{Mg}3ext{N}2 ext\{Mg\}_3 ext\{N\}_2 નું મિશ્રણ D) ext{Mg}(ext{OH})2 ext\{Mg\}( ext\{OH\})_2

ઉકેલ: સાચો વિકલ્પ A છે.

સ્પષ્ટતા: મેગ્નેશિયમ ઓક્સિજનમાં જોરશોરથી બળીને મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ (ext{MgO} ext\{MgO\}) બનાવે છે. 2ext{Mg(s)}+ext{O}2ext{(g)}2ext{MgO(s)}2 ext\{Mg(s)\} + ext\{O\}_2 ext\{(g)\} \rightarrow 2 ext\{MgO(s)\} જ્યારે હવા (જેમાં ~78% નાઇટ્રોજન અને ~21% ઓક્સિજન હોય છે) માં ગરમ ​​કરવામાં આવે છે, ત્યારે મેગ્નેશિયમ ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજન બંને સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. જોકે, ઓક્સિજન સાથેની પ્રતિક્રિયા નાઇટ્રોજન કરતાં ઘણી વધુ જોરશોરથી અને ઉષ્માક્ષેપક હોય છે. જો ઓક્સિજનનો પુરવઠો મર્યાદિત હોય, તો તે દર્શાવે છે કે ઓક્સિજન એ મુખ્ય પ્રતિક્રિયાકારક છે અને મુખ્ય ઉત્પાદન મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ હશે. જ્યારે હવામાં થોડું ext{Mg}3ext{N}2 ext\{Mg\}_3 ext\{N\}_2 બની શકે છે, જો ઓક્સિજનનો પુરવઠો મર્યાદિત હોય (જેનો અર્થ એ કે નાઇટ્રોજન હજુ પણ હાજર છે), તો નાઇટ્રોજનની સરખામણીમાં Mg સાથે ઓક્સિજનની ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયાત્મકતાને કારણે ext{MgO} ext\{MgO\} મુખ્ય ઉત્પાદન છે. પ્રશ્નમાં “ઓક્સિજનનો મર્યાદિત પુરવઠો” સ્પષ્ટપણે દર્શાવેલ છે, જેનો અર્થ એ થાય છે કે ઓક્સિજન સીમિત પ્રતિક્રિયાકારક છે, જેના કારણે ext{MgO} ext\{MgO\} મુખ્ય ઉત્પાદન તરીકે બને છે. જો પ્રશ્નમાં “હવામાં ગરમ ​​કરવામાં આવે છે” એમ કહેવાયું હોત, તો C વધુ યોગ્ય હોત. જો “નાઇટ્રોજન વાતાવરણમાં ગરમ ​​કરવામાં આવે છે” એમ સ્પષ્ટપણે દર્શાવેલ હોત, તો B સાચું હોત.

વિધાન-કારણ પ્રશ્નો

પ્રશ્ન 1

વિધાન (A): મેગ્નેશિયમ હવામાં તેજસ્વી સફેદ જ્યોત સાથે બળે છે. કારણ (R): મેગ્નેશિયમ નાઇટ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને મેગ્નેશિયમ નાઇટ્રાઇડ (ext{Mg}3ext{N}2 ext\{Mg\}_3 ext\{N\}_2) બનાવે છે.

A) A અને R બંને સાચા છે, અને R એ A ની સાચી સમજૂતી છે. B) A અને R બંને સાચા છે, પરંતુ R એ A ની સાચી સમજૂતી નથી. C) A સાચું છે પણ R ખોટું છે. D) A ખોટું છે પણ R સાચું છે. E) A અને R બંને ખોટા છે.

ઉકેલ: સાચો વિકલ્પ B છે.

સ્પષ્ટતા: વિધાન (A): મેગ્નેશિયમ ખરેખર હવામાં તેજસ્વી સફેદ જ્યોત સાથે બળે છે, મુખ્યત્વે મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ (ext{MgO} ext\{MgO\}) બનાવે છે. આ વિધાન સાચું છે. કારણ (R): મેગ્નેશિયમ ઊંચા તાપમાને નાઇટ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને મેગ્નેશિયમ નાઇટ્રાઇડ (ext{Mg}3ext{N}2 ext\{Mg\}_3 ext\{N\}_2) બનાવે છે. આ વિધાન પણ સાચું છે. જોકે, તેજસ્વી સફેદ જ્યોતનું કારણ મુખ્યત્વે મેગ્નેશિયમ અને ઓક્સિજન (હવામાં હાજર) વચ્ચેની તીવ્ર ઉષ્માક્ષેપક પ્રતિક્રિયા દ્વારા મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ બનવાનું છે. જ્યારે મેગ્નેશિયમ નાઇટ્રાઇડ પણ બને છે, તે “તેજસ્વી સફેદ જ્યોત” નું એકમાત્ર કે મુખ્ય કારણ નથી. તેજ માટે જવાબદાર મુખ્ય ઉત્પાદન ext{MgO} ext\{MgO\} છે. તેથી, R સાચું છે, પરંતુ તે A ની સાચી સમજૂતી નથી.

પ્રશ્ન 2

વિધાન (A): મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2) પાણીમાં અલ્પદ્રાવ્ય છે. કારણ (R): મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડની લેટિસ ઊર્જા ખૂબ ઊંચી હોય છે, જેને જલીયકરણ ઊર્જા દ્વારા દૂર કરવી મુશ્કેલ છે.

A) A અને R બંને સાચા છે, અને R એ A ની સાચી સમજૂતી છે. B) A અને R બંને સાચા છે, પરંતુ R એ A ની સાચી સમજૂતી નથી. C) A સાચું છે પણ R ખોટું છે. D) A ખોટું છે પણ R સાચું છે. E) A અને R બંને ખોટા છે.

ઉકેલ: સાચો વિકલ્પ A છે.

સ્પષ્ટતા: વિધાન (A): મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2) પાણીમાં અલ્પદ્રાવ્ય હોવાનું જાણીતું છે. આ વિધાન સાચું છે. તેનો ઉપયોગ તેની ઓછી દ્રાવ્યતા અને હળવા બેઝિક ગુણધર્મોને કારણે સામાન્ય રીતે એન્ટાસિડ (મિલ્ક ઓફ મેગ્નેશિયા) તરીકે થાય છે. કારણ (R): આયનીય સંયોજનોની દ્રાવ્યતા લેટિસ ઊર્જા (લેટિસને તોડવા માટે જરૂરી ઊર્જા) અને જલીયકરણ ઊર્જા (જ્યારે આયનો પાણીના અણુઓ દ્વારા સોલ્વેટેડ થાય ત્યારે મુક્ત થતી ઊર્જા) વચ્ચેના સંતુલન પર આધાર રાખે છે. ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2 માટે, ext{Mg}{2+} ext\{Mg\}^\{2+\} આયન પ્રમાણમાં નાનો હોય છે, જે ઉચ્ચ વિદ્યુતભાર ઘનતા તરફ દોરી જાય છે. હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન (ext{OH} ext\{OH\}^-) પણ નાનો હોય છે. આના પરિણામે ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2 માટે ખૂબ ઊંચી લેટિસ ઊર્જા મળે છે. જોકે ext{Mg}{2+} ext\{Mg\}^\{2+\} માટે જલીયકરણ ઊર્જા પણ તેના નાના કદ અને ઉચ્ચ વિદ્યુતભારને કારણે ઊંચી હોય છે, તે અપવાદરૂપે ઊંચી લેટિસ ઊર્જાને દૂર કરવા માટે પૂરતી નથી, ખાસ કરીને મોટા ext{Ca}{2+} ext\{Ca\}^\{2+\}, ext{Sr}{2+} ext\{Sr\}^\{2+\}, અથવા ext{Ba}{2+} ext\{Ba\}^\{2+\} આયનોની સરખામણીમાં જ્યાં લેટિસ ઊર્જા ઘટે છે અને જલીયકરણ ઊર્જા પણ ઘટે છે, પરંતુ સંતુલન બદલાય છે. તેથી, ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2 ની દ્રાવ્યતા મર્યાદિત હોય છે. આ વિધાન સાચું છે અને વિધાનની યોગ્ય રીતે સમજૂતી આપે છે.

ટૂંકા પ્રશ્નો

પ્રશ્ન 1

કેલ્શિયમ અને બેરિયમ જેવી અન્ય આલ્કલાઇન અર્થ ધાતુઓથી વિપરીત, મેગ્નેશિયમ બન્સન જ્યોત (જ્યોત કસોટી) ને કોઈ લાક્ષણિક રંગ કેમ આપતું નથી?

આદર્શ જવાબ: મેગ્નેશિયમ (Mg) બન્સન જ્યોત કસોટીમાં કોઈ લાક્ષણિક રંગ દર્શાવતું નથી, તેનું મુખ્ય કારણ કેલ્શિયમ (Ca), સ્ટ્રોન્ટિયમ (Sr) અને બેરિયમ (Ba) જેવી અન્ય આલ્કલાઇન અર્થ ધાતુઓની સરખામણીમાં તેનું નાનું પરમાણુ કદ અને પ્રમાણમાં ઊંચી આયનીકરણ ઊર્જા છે. મેગ્નેશિયમના સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ન્યુક્લિયસ દ્વારા વધુ મજબૂત રીતે પકડાયેલા હોય છે. સામાન્ય બન્સન જ્યોત દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવતી ઊર્જા આ મજબૂત રીતે બંધાયેલા ઇલેક્ટ્રોનને ઊંચા ઊર્જા સ્તરોમાં ઉત્તેજિત કરવા માટે અપૂરતી હોય છે. પરિણામે, જ્યારે આ ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત અવસ્થામાંથી મૂળ અવસ્થામાં પાછા ફરે છે, ત્યારે તેઓ વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટના દૃશ્યમાન ક્ષેત્રમાં વિકિરણ ઉત્સર્જન કરતા નથી, અને તેથી કોઈ લાક્ષણિક જ્યોત રંગ જોવા મળતો નથી. તેનાથી વિપરીત, મોટા આલ્કલાઇન અર્થ ધાતુના આયનો માટે, સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન ઓછી મજબૂતીથી પકડાયેલા હોય છે, ઉત્તેજિત કરવા માટે ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે, અને ઉત્તેજિત અવસ્થામાંથી પાછા ફરતા દૃશ્યમાન પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે.

પ્રશ્ન 2

મેગ્નેશિયમની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ સમજાવો: i) મંદ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ (ext{HCl} ext\{HCl\}) સાથે ii) સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ (ext{H}2ext{SO}4 ext\{H\}_2 ext\{SO\}_4) સાથે

આદર્શ જવાબ: i) મંદ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ (ext{HCl} ext\{HCl\}) સાથે પ્રતિક્રિયા: મેગ્નેશિયમ એક ઇલેક્ટ્રોપોઝિટિવ ધાતુ છે અને તે મંદ બિન-ઓક્સિડાઇઝિંગ એસિડ જેમ કે મંદ ext{HCl} ext\{HCl\} સાથે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન વાયુ અને અનુરૂપ મેગ્નેશિયમ ક્ષાર ઉત્પન્ન કરે છે. આ પ્રતિક્રિયા ખૂબ જ જોરશોરથી થાય છે. ext{Mg(s)}+2ext{HCl(aq)}ext{MgCl}2ext{(aq)}+ext{H}2ext{(g)} ext\{Mg(s)\} + 2 ext\{HCl(aq)\} \rightarrow ext\{MgCl\}_2 ext\{(aq)\} + ext\{H\}_2 ext\{(g)\} આ પ્રતિક્રિયામાં, મેગ્નેશિયમ 0 માંથી +2 ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, જ્યારે ext{HCl} ext\{HCl\} માંથી હાઇડ્રોજન +1 માંથી 0 માં રિડ્યુસ થાય છે.

ii) સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ (ext{H}2ext{SO}4 ext\{H\}_2 ext\{SO\}_4) સાથે પ્રતિક્રિયા: મેગ્નેશિયમ સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. સાંદ્ર ext{H}2ext{SO}4 ext\{H\}_2 ext\{SO\}_4 એસિડ હોવા ઉપરાંત એક પ્રબળ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ તરીકે પણ કાર્ય કરે છે. બનતા ઉત્પાદનો સાંદ્રતા અને તાપમાન પર આધાર રાખે છે. સામાન્ય રીતે, તે મેગ્નેશિયમને મેગ્નેશિયમ સલ્ફેટ (ext{MgSO}4 ext\{MgSO\}_4) માં ઓક્સિડાઇઝ કરે છે અને પોતે સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ (ext{SO}2 ext\{SO\}_2) માં રિડ્યુસ થાય છે, સાથે પાણી પણ બને છે. ext{Mg(s)}+2ext{H}2ext{SO}4{(conc)}ext{MgSO}4{(aq)}+ext{SO}2{(g)}+2ext{H}2ext{O(l)} ext\{Mg(s)\} + 2 ext\{H\}_2 ext\{SO\}_4\text\{(conc)\} \rightarrow ext\{MgSO\}_4\text\{(aq)\} + ext\{SO\}_2\text\{(g)\} + 2 ext\{H\}_2 ext\{O(l)\} આ પ્રતિક્રિયામાં, મેગ્નેશિયમ 0 માંથી +2 માં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે, અને ext{H}2ext{SO}4 ext\{H\}_2 ext\{SO\}_4 માં સલ્ફર +6 માંથી +4 માં રિડ્યુસ થાય છે. સાંદ્ર ઓક્સિડાઇઝિંગ એસિડ સાથે સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોજન વાયુ નોંધપાત્ર માત્રામાં ઉત્પન્ન થતો નથી.

ઉચ્ચ સ્તરીય વિચારણા કૌશલ્ય (HOTS) પ્રશ્ન

પ્રશ્ન 1

મેગ્નેશિયમ ધાતુને ઠંડા પાણી પ્રત્યે પ્રમાણમાં નિષ્ક્રિય માનવામાં આવે છે, જે મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનું પાતળું રક્ષણાત્મક સ્તર બનાવે છે જે વધુ પ્રતિક્રિયા અટકાવે છે. જોકે, તે વરાળ સાથે જોરશોરથી પ્રતિક્રિયા આપે છે. થર્મોડાયનેમિક અને ગતિકીય વિચારણાઓના આધારે પ્રતિક્રિયાત્મકતામાં આ તફાવત સમજાવો.

આદર્શ જવાબ: મેગ્નેશિયમની ઠંડા પાણી વિરુદ્ધ વરાળ સાથેની પ્રતિક્રિયાત્મકતામાં તફાવતને થર્મોડાયનેમિક અનુકૂળતા અને ગતિકીય અવરોધો બંનેને ધ્યાનમાં લઈને સમજાવી શકાય છે.

  1. થર્મોડાયનેમિક વિચારણા: મેગ્નેશિયમની પાણી (પ્રવાહી અને વાયુ બંને) સાથેની પ્રતિક્રિયા દ્વારા મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2) અથવા મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ (ext{MgO} ext\{MgO\}) અને હાઇડ્રોજન વાયુ બનવું એ થર્મોડાયનેમિક રીતે અનુકૂળ છે. ext{Mg(s)}+2ext{H}2ext{O(l)}ext{Mg(OH)}2ext{(s)}+ext{H}2ext{(g)} ext\{Mg(s)\} + 2 ext\{H\}_2 ext\{O(l)\} \rightarrow ext\{Mg(OH)\}_2 ext\{(s)\} + ext\{H\}_2 ext\{(g)\} ext{Mg(s)}+ext{H}2ext{O(g)}ext{MgO(s)}+ext{H}2ext{(g)} ext\{Mg(s)\} + ext\{H\}_2 ext\{O(g)\} \rightarrow ext\{MgO(s)\} + ext\{H\}_2 ext\{(g)\} (ઊંચા તાપમાને) આ પ્રતિક્રિયાઓ માટે પ્રમાણભૂત ગિબ્સ મુક્ત ઊર્જા ફેરફાર (ΔG\Delta G^\circ) નકારાત્મક છે, જે દર્શાવે છે કે તેઓ પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓમાં સ્વયંભૂ છે. આમ, શુદ્ધ થર્મોડાયનેમિક દૃષ્ટિકોણથી, મેગ્નેશિયમે તમામ તાપમાને પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા આપવી જોઈએ.

  2. ગતિકીય વિચારણા:

    • ઠંડા પાણી સાથે: નીચા તાપમાને (ઠંડું પાણી), પાણીના અણુઓ અને મેગ્નેશિયમ પરમાણુઓની ગતિ ઊર્જા ઓછી હોય છે. પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયા મેગ્નેશિયમ ધાતુની સપાટી પર મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2) નું પાતળું, અદ્રાવ્ય અને પ્રમાણમાં સ્થિર સ્તર બનાવે છે. આ સ્તર એક રક્ષણાત્મક અવરોધ તરીકે કાર્ય કરે છે, જે મેગ્નેશિયમ ધાતુ અને પાણીના અણુઓ વચ્ચેના વધુ સીધા સંપર્કને અટકાવે છે. આ રક્ષણાત્મક સ્તરને દૂર કરવા અને પ્રતિક્રિયાને નોંધપાત્ર રીતે આગળ વધારવા માટે જરૂરી સક્રિયકરણ ઊર્જા ઠંડા તાપમાને ઉપલબ્ધ ઊર્જા દ્વારા પૂરી થતી નથી. તેથી, પ્રતિક્રિયા ગતિકીય રીતે ખૂબ ધીમી બને છે, જેના કારણે મેગ્નેશિયમ ઠંડા પાણી સાથે નિષ્ક્રિય દેખાય છે.
    • વરાળ સાથે: જ્યારે મેગ્નેશિયમને વરાળ (ઊંચા તાપમાને વાયુ અવસ્થામાં પાણી) ના સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે, ત્યારે પ્રતિક્રિયાકર્તા અણુઓની ગતિ ઊર્જા નોંધપાત્ર રીતે ઊંચી હોય છે. આ વધેલી ઊર્જા સક્રિયકરણ અવરોધને વધુ સરળતાથી દૂર કરે છે. ઊંચું તાપમાન રક્ષણાત્મક ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2 સ્તરને નિર્જલીકૃત કરીને તેને મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ (ext{MgO} ext\{MgO\}) માં રૂપાંતરિત કરે છે. ext{Mg(OH)}2ext{(s)}{{heat}}ext{MgO(s)}+ext{H}2ext{O(g)} ext\{Mg(OH)\}_2 ext\{(s)\} \xrightarrow\{\text\{heat\}\} ext\{MgO(s)\} + ext\{H\}_2 ext\{O(g)\} મેગ્નેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડથી વિપરીત, ઊંચા તાપમાને બનેલું મેગ્નેશિયમ ઓક્સાઇડ સ્તર છિદ્રાળુ અને ઓછું રક્ષણાત્મક હોય છે, અથવા તે ઉખડી પણ શકે છે, જે પ્રતિક્રિયા માટે તાજી મેગ્નેશિયમ સપાટીને ખુલ્લી પાડે છે. ઊંચું તાપમાન મેગ્નેશિયમ સપાટી પર વરાળના અણુઓના ઝડપી પ્રસરણને પણ સુવિધા આપે છે. ઉચ્ચ ગતિ ઊર્જા, રક્ષણાત્મક સ્તરનું ભંગાણ/છિદ્રાળુતા અને ઝડપી પ્રસરણનું આ સંયોજન વરાળ સાથે જોરશોરથી અને ઝડપી પ્રતિક્રિયા તરફ દોરી જાય છે.

સારાંશમાં, જ્યારે મેગ્નેશિયમની પાણી સાથેની પ્રતિક્રિયા થર્મોડાયનેમિક રીતે શક્ય છે, ત્યારે ઠંડા પાણી સાથે તેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા રક્ષણાત્મક ext{Mg(OH)}2 ext\{Mg(OH)\}_2 સ્તરની રચના દ્વારા ગતિકીય રીતે અવરોધાય છે. વરાળ સાથે, ઉચ્ચ થર્મલ ઊર્જા આ ગતિકીય અવરોધને દૂર કરે છે, જેના પરિણામે જોરશોરથી પ્રતિક્રિયા થાય છે અને ext{MgO} ext\{MgO\} બને છે.

Mg

Magnesium (Mg)

Atomic Number 12

Interactive Factsheet