பாஸ்பரஸ்: பயிற்சி கேள்விகள் (JEE/NEET & CBSE)

பாஸ்பரஸ்: பயிற்சி கேள்வி தொகுப்பு

இந்த பகுதி பாஸ்பரஸின் (P) வேதியியல் தொடர்பான பயிற்சி கேள்விகளின் கட்டமைக்கப்பட்ட தொகுப்பை வழங்குகிறது, இது JEE/NEET மற்றும் CBSE மாணவர்களுக்கு முக்கிய கருத்துக்களை வலுப்படுத்தும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

பல்விருப்பத் தேர்வுக் கேள்விகள் (MCQs)

Q1. வெள்ளை பாஸ்பரஸ் தொடர்பான பின்வரும் கூற்றுகளில் எது தவறானது? A. இது மென்மையான, மெழுகு போன்ற திண்மம். B. இது கார்பன் டைசல்பைடில் (CS₂) கரையும். C. இது இருட்டில் ஒளிரும் (வேதி ஒளிர்தல்). D. இது சிவப்பு பாஸ்பரஸை விட குறைவான வினைத்திறன் கொண்டது.

தீர்வு: சரியான பதில்: D விளக்கம்: வெள்ளை பாஸ்பரஸ் ஆனது, அதன் அதிக அழுத்தப்பட்ட நான்முக P₄ மூலக்கூறு (பிணைப்புக் கோணம் 60°) காரணமாக பாஸ்பரஸின் இயக்கவியல் ரீதியாக மிகவும் வினைத்திறன் மிக்க புறவேற்றுமை வடிவமாகும். இது எளிதான வளைய திறப்பிற்கு வழிவகுத்து அதிக வினைத்திறனை அளிக்கிறது. சிவப்பு பாஸ்பரஸ் பலபடி அமைப்பைக் கொண்டது மற்றும் மிகக் குறைவான வினைத்திறன் கொண்டது.

Q2. ஆர்த்தோபாஸ்பரஸ் அமிலத்தின் (H₃PO₃) காரத்தன்மை: A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

தீர்வு: சரியான பதில்: B விளக்கம்: ஒரு ஆக்சோ அமிலத்தின் காரத்தன்மையானது அயனியாக்கக்கூடிய P-OH பிணைப்புகளின் எண்ணிக்கையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. ஆர்த்தோபாஸ்பரஸ் அமிலத்தில் (H₃PO₃), இரண்டு P-OH பிணைப்புகளும் ஒரு P-H பிணைப்பும் உள்ளன. ஆக்ஸிஜனுடன் பிணைக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் மட்டுமே அயனியாக்கக்கூடியவை. எனவே, H₃PO₃ ஒரு இருகார அமிலமாகும். அதன் அமைப்பு O=P(OH)₂H ஆகும்.

Q3. P₄O₁₀ குளிர்ந்த நீரில் கரையும்போது, உருவாகும் முக்கிய விளைபொருள்: A. பாஸ்பினிக் அமிலம் (H₃PO₂) B. பாஸ்போனிக் அமிலம் (H₃PO₃) C. பைரோபாஸ்பாரிக் அமிலம் (H₄P₂O₇) D. ஆர்த்தோபாஸ்பாரிக் அமிலம் (H₃PO₄)

தீர்வு: சரியான பதில்: D விளக்கம்: பாஸ்பரஸ் பென்டாக்சைடு (P₄O₁₀) என்பது ஆர்த்தோபாஸ்பாரிக் அமிலத்தின் (H₃PO₄) நீரிலி ஆகும். P₄O₁₀ குளிர்ந்த நீருடன் வினைபுரியும்போது, அது ஆர்த்தோபாஸ்பாரிக் அமிலத்தை உருவாக்குகிறது. P₄O₁₀ + 6H₂O → 4H₃PO₄ P₄O₁₀ ஒரு வலிமையான நீர் நீக்கும் காரணியாகவும் செயல்படுகிறது.

கூற்று-காரணம் கேள்விகள்

வழிகாட்டல்: பின்வரும் கேள்விகளில், ஒரு கூற்று (A) ஒரு காரணம் (R) உடன் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ள விருப்பங்களில் இருந்து சரியான விருப்பத்தைத் தேர்ந்தெடுக்கவும். A. A மற்றும் R இரண்டும் உண்மை, மேலும் R என்பது A இன் சரியான விளக்கமாகும். B. A மற்றும் R இரண்டும் உண்மை, ஆனால் R என்பது A இன் சரியான விளக்கம் அல்ல. C. A உண்மை, ஆனால் R தவறு. D. A தவறு, ஆனால் R உண்மை.

Q4. கூற்று (A): பாஸ்பீன் (PH₃) அம்மோனியாவை (NH₃) விட ஒரு பலவீனமான காரம். காரணம் (R): PH₃ இல் உள்ள பாஸ்பரஸில் உள்ள தனித்த எலக்ட்ரான் இணையானது, NH₃ இல் உள்ள நைட்ரஜனில் உள்ளதை விட நன்கொடைக்கு குறைவாகவே கிடைக்கும். ஏனெனில் P ஆனது N உடன் ஒப்பிடும்போது பெரிய அணு அளவு மற்றும் குறைவான எலக்ட்ரான் கவர் தன்மையைக் கொண்டுள்ளது.

தீர்வு: சரியான பதில்: A விளக்கம்:

கூற்று A உண்மை: PH₃ ஆனது NH₃ ஐ விட உண்மையில் பலவீனமான காரம்.
காரணம் R உண்மை: நைட்ரஜன் பாஸ்பரஸை விட சிறியதும் மற்றும் அதிக எலக்ட்ரான் கவர் தன்மையும் கொண்டது. இதன் பொருள் நைட்ரஜனில் உள்ள தனித்த எலக்ட்ரான் இணை சிறிய, அதிக செறிவூட்டப்பட்ட ஆர்பிட்டாலில் உள்ளது, இதனால் இது நன்கொடைக்கு எளிதாகவும் புரோட்டானுடன் வலிமையான பிணைப்பிற்கு எளிதாகவும் கிடைக்கிறது. பாஸ்பரஸில், தனித்த எலக்ட்ரான் இணை பெரிய, பரவலான ஆர்பிட்டாலில் உள்ளது, இதனால் இது நன்கொடைக்கு குறைவாகவே கிடைக்கும் மற்றும் பலவீனமான காரத்தன்மைக்கு வழிவகுக்கிறது.
R என்பது A இன் சரியான விளக்கம்: காரணத்தில் குறிப்பிடப்பட்டுள்ள காரணிகள் PH₃ ஏன் ஒரு பலவீனமான காரம் என்பதை நேரடியாக விளக்குகின்றன.

Q5. கூற்று (A): சிவப்பு பாஸ்பரஸ் பலபடி இயல்புடையது. காரணம் (R): சிவப்பு பாஸ்பரஸ் வெள்ளை பாஸ்பரஸில் உள்ள P-P பிணைப்புகளை உடைத்து, ஒரு பலபடி அமைப்பை உருவாக்க புதிய P-P பிணைப்புகளை உருவாக்குவதன் மூலம் உருவாகிறது.

தீர்வு: சரியான பதில்: A விளக்கம்:

கூற்று A உண்மை: சிவப்பு பாஸ்பரஸ் ஒரு பலபடி வலையமைப்பு அமைப்பாகும், இது P₄ நான்முக அலகுகளின் சங்கிலிகள் அல்லது வலையமைப்புகளால் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.
காரணம் R உண்மை: சிவப்பு பாஸ்பரஸ் ஆனது வெள்ளை பாஸ்பரஸை 573 K வெப்பநிலையில் மந்த வாயு சூழலில் சூடுபடுத்துவதன் மூலமோ அல்லது சூரிய ஒளிக்கு வெளிப்படுத்துவதன் மூலமோ பெறப்படுகிறது. இந்த செயல்முறையானது வெள்ளை பாஸ்பரஸின் தனிப்பட்ட P₄ நான்முகிகளில் உள்ள சில P-P பிணைப்புகள் உடைவதையும், இந்த அலகுகளை ஒரு பலபடி அமைப்பாக இணைக்கும் புதிய P-P பிணைப்புகள் உருவாவதையும் உள்ளடக்கியது.
R என்பது A இன் சரியான விளக்கம்: காரணத்தில் விவரிக்கப்பட்டுள்ள வழிமுறையானது சிவப்பு பாஸ்பரஸின் பலபடி இயல்புக்கு நேரடியாக வழிவகுக்கிறது.

குறுக்கு வினாக்கள்

Q6. வாயு நிலையில் உள்ள PCl₃ மற்றும் PCl₅ இன் அமைப்புகளை வரைந்து, அவற்றின் கலப்பினமாதல் மற்றும் வடிவமைப்பு குறித்து கருத்து தெரிவிக்கவும்.

மாதிரி பதில்:

பாஸ்பரஸ் ட்ரைகுளோரைடு (PCl₃):

அமைப்பு: பிரமிடு வடிவம்
கலப்பினமாதல்: sp³
வடிவமைப்பு: பாஸ்பரஸைச் சுற்றி நான்முக எலக்ட்ரான் இணை வடிவமைப்பு, ஆனால் ஒரு தனித்த எலக்ட்ரான் இணை காரணமாக முக்கோண பிரமிடு மூலக்கூறு வடிவமைப்பு.
பிணைப்புக் கோணம்: தோராயமாக 100° (தனித்த இணை-பிணைப்பு இணை விலக்கம் காரணமாக 109.5° ஐ விட குறைவு).

graph TD
    P -- Cl
    P -- Cl
    P -- Cl
    style P fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style Cl fill:#c3f,stroke:#333,stroke-width:2px
    subgraph PCl3
        direction LR
        P --- Cl1
        P --- Cl2
        P --- Cl3
        P -- L(Lone Pair)
    end

(மையத்தில் P, மூன்று Cl அணுக்கள் மற்றும் P இல் ஒரு தனித்த இணை கொண்ட பிரமிடு அமைப்பைக் குறிக்கிறது)

பாஸ்பரஸ் பென்டாகுளோரைடு (PCl₅):

அமைப்பு (வாயு நிலை): முக்கோண இருபிரமிடு
கலப்பினமாதல்: sp³d
வடிவமைப்பு: முக்கோண இருபிரமிடு. மூன்று குளோரின் அணுக்கள் நிலநடுக்கோட்டு நிலைகளையும், இரண்டு குளோரின் அணுக்கள் அச்சு நிலைகளையும் ஆக்கிரமிக்கின்றன.
பிணைப்புக் கோணங்கள்: 120° (நிலநடுக்கோட்டு-நிலநடுக்கோட்டு) மற்றும் 90° (அச்சு-நிலநடுக்கோட்டு). அதிக விலக்கு இடைவினைகள் காரணமாக அச்சு பிணைப்புகள் நிலநடுக்கோட்டு பிணைப்புகளை விட சற்றே நீளமாகவும் பலவீனமாகவும் இருக்கும்.

graph TD
    P -- Cl(axial)
    P -- Cl(axial)
    P -- Cl(equatorial)
    P -- Cl(equatorial)
    P -- Cl(equatorial)
    style P fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:2px
    style Cl fill:#c3f,stroke:#333,stroke-width:2px
    subgraph PCl5
        direction LR
        Cl_ax1 --- P --- Cl_ax2
        P --- Cl_eq1
        P --- Cl_eq2
        P --- Cl_eq3
    end

(மையத்தில் P, இரண்டு அச்சு Cl, மற்றும் மூன்று நிலநடுக்கோட்டு Cl அணுக்கள் கொண்ட முக்கோண இருபிரமிடு அமைப்பைக் குறிக்கிறது)

Q7. பாஸ்பினிக் அமிலம் (H₃PO₂) ஒரு ஒடுக்கும் காரணியாக செயல்படுகிறது, ஆனால் பாஸ்பாரிக் அமிலம் (H₃PO₄) செயல்படுவதில்லை. அவற்றின் அமைப்புகளின் அடிப்படையில் இந்த வேறுபாட்டை விளக்குங்கள்.

மாதிரி பதில்:

பாஸ்பரஸ் ஆக்சோ அமிலங்களின் ஒடுக்கும் தன்மையானது P-H பிணைப்புகளின் இருப்புக்குக் காரணம். இந்த P-H பிணைப்புகள் அமிலத்தன்மை கொண்டவை அல்ல, ஆனால் நேரடியாக பாஸ்பரஸுடன் இணைக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜன் அணு ஆக்சிஜனேற்றம் அடையக்கூடியது என்பதால் ஒடுக்கும் பண்புகளுக்கு இவை காரணமாகின்றன.

பாஸ்பினிக் அமிலம் (H₃PO₂):
- அமைப்பு: O=P(OH)H₂
- இது இரண்டு P-H பிணைப்புகளையும் ஒரு P-OH பிணைப்பையும் கொண்டுள்ளது.
- இரண்டு P-H பிணைப்புகளின் இருப்பு இதை ஒரு வலிமையான ஒடுக்கும் காரணியாக ஆக்குகிறது. H₃PO₂ இல் பாஸ்பரஸின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை +1 ஆகும், இது எளிதில் அதிக ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளுக்கு (எ.கா., H₃PO₃ இல் +3 அல்லது H₃PO₄ இல் +5) ஆக்சிஜனேற்றம் அடையலாம்.
- எடுத்துக்காட்டு வினை: 4AgNO₃ + H₃PO₂ + 2H₂O → 4Ag + H₃PO₄ + 4HNO₃
பாஸ்பாரிக் அமிலம் (H₃PO₄):
- அமைப்பு: O=P(OH)₃
- இது மூன்று P-OH பிணைப்புகளைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் P-H பிணைப்புகள் இல்லை.
- P-H பிணைப்புகள் இல்லாததால், இது ஒடுக்கும் பண்புகளை வெளிப்படுத்துவதில்லை. H₃PO₄ இல் பாஸ்பரஸின் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை +5 ஆகும், இது அதன் அதிகபட்ச ஆக்சிஜனேற்ற நிலை, அதாவது அதை மேலும் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்ய முடியாது.

உயர் சிந்தனைத் திறன் (HOTS) கேள்வி

Q8. PCl₅ ஐ சூடுபடுத்தும் போது, அது குறைந்த வெப்பநிலையில் பதங்கமாகிறது, ஆனால் அதிக வெப்பத்தில் சூடுபடுத்தும் போது, அது PCl₃ மற்றும் Cl₂ ஆக பிரிகிறது. திண்ம PCl₅ மற்றும் வாயு PCl₅ இல் உள்ள பிணைப்பு மற்றும் இது அதன் பிரிதல் நடத்தையுடன் எவ்வாறு தொடர்புடையது என்பதை விளக்குங்கள்.

விரிவான வேதியியல் விளக்கம்:

1. வாயு PCl₅:

வாயு நிலையில், PCl₅ தனித்த முக்கோண இருபிரமிடு மூலக்கூறுகளாக உள்ளது.
கலப்பினமாதல்: மைய பாஸ்பரஸ் அணு sp³d கலப்பினமயமாக்கப்பட்டுள்ளது.
வடிவமைப்பு: இது ஐந்து P-Cl பிணைப்புகளுடன் ஒரு முக்கோண இருபிரமிடு வடிவவியலைக் கொண்டுள்ளது.
பிணைப்பு நீளங்கள்: எல்லா P-Cl பிணைப்புகளும் சமமானவை அல்ல. மூன்று நிலநடுக்கோட்டு P-Cl பிணைப்புகள் (120° இடைவெளியில், குட்டையான மற்றும் வலிமையானவை) மற்றும் இரண்டு அச்சு P-Cl பிணைப்புகள் (நிலநடுக்கோட்டுக்கு 90°, நீளமான மற்றும் பலவீனமானவை) உள்ளன. இந்த வேறுபாடு அதிக தனித்த இணை-பிணைப்பு இணை விலக்குகள் (அல்லது இலட்சிய sp³d கலப்பினமயமாக்கல் விளக்கத்தில் பிணைப்பு இணை-பிணைப்பு இணை விலக்குகள்) மற்றும் “வளைந்த விதி” அல்லது நிலநடுக்கோட்டு பிணைப்புகளில் அதிக s-பண்பு காரணமாக எழுகிறது.
நிலைத்தன்மை: அச்சு பிணைப்புகள் பலவீனமானவை மற்றும் பிணைப்பு உடைவதற்கு அதிக வாய்ப்புள்ளவை.

2. திண்ம PCl₅:

திண்ம நிலையில், PCl₅ நடுநிலை PCl₅ மூலக்கூறுகளாக இருப்பதில்லை. மாறாக, இது நான்முக [PCl₄]⁺ நேர்மின் அயனிகள் மற்றும் எண்முக [PCl₆]⁻ எதிர்மின் அயனிகளால் ஆன ஒரு அயனி திண்மமாக உள்ளது.
[PCl₄]⁺ நேர்மின் அயனி: மைய பாஸ்பரஸ் அணு sp³ கலப்பினமயமாக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் அயனி ஒரு நான்முக வடிவவியலைக் கொண்டுள்ளது.
[PCl₆]⁻ எதிர்மின் அயனி: மைய பாஸ்பரஸ் அணு sp³d² கலப்பினமயமாக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் அயனி ஒரு எண்முக வடிவவியலைக் கொண்டுள்ளது.
அயனி படிகம்: இந்த அயனிகள் ஒரு படிக அடுக்கில் வலிமையான நிலைமின் விசைகளால் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன.

3. பிரிதல் நடத்தை:

பதங்கமாதல் (குறைந்த வெப்பநிலை): ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வெப்பநிலையில், வாயு நிலையில் உள்ள தனித்த PCl₅ மூலக்கூறுகளுக்கு இடையிலான மூலக்கூறிடை விசைகள் (வான் டெர் வால்ஸ் விசைகள்) கடக்கப்படுகின்றன, இது PCl₅ பதங்கமாக அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், திண்ம நிலையில் உள்ள அயனி படிகம் வலிமையான நிலைமின் விசைகள் காரணமாக அதிக பதங்கமாதல் புள்ளியைக் கொண்டுள்ளது. PCl₅ பதங்கமாகும்போது, அது வாயு நிலையில் மூலக்கூறு PCl₅ ஐ உருவாக்குகிறது.
பிரிதல் (அதிக சூடுபடுத்துதல்): அதிக சூடுபடுத்துதலின் (அதிக வெப்பநிலைகள்) போது, வழங்கப்படும் வெப்ப ஆற்றல் முக்கோண இருபிரமிடு PCl₅ மூலக்கூறுகளில் உள்ள பலவீனமான அச்சு P-Cl பிணைப்புகளை கடக்க போதுமானது. இது இந்த பிணைப்புகளின் சமமான பிளவுபடுதலுக்கு வழிவகுக்கிறது, இதன் விளைவாக PCl₅ ஆனது PCl₃ மற்றும் Cl₂ ஆக பிரிகிறது. PCl₅(g) \rightleftharpoons PCl₃(g) + Cl₂(g) PCl₃ இல், பாஸ்பரஸ் sp³ கலப்பினமயமாக்கப்பட்டுள்ளது (பிரமிடு வடிவமைப்பு), மற்றும் Cl₂ இல், ஒரு சகப்பிணைப்பு உள்ளது. என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் அதிகரிப்பு காரணமாக இந்த பிரிதல் அதிக வெப்பநிலைகளில் விரும்பப்படுகிறது.

ஆகவே, வாயு மற்றும் திண்ம PCl₅ இல் உள்ள வெவ்வேறு பிணைப்பு ஏற்பாடுகள், குறிப்பாக வாயு மூலக்கூறு வடிவத்தில் பலவீனமான அச்சு பிணைப்புகளின் இருப்பு, சூடுபடுத்தும் போது பிரியும் அதன் தன்மையை விளக்குகிறது.