சோடியத்தின் வேதியியல் (Na)

சோடியத்தின் வேதியியல் (Na) - தீர்க்கப்பட்ட பயிற்சி வினாக்கள்

பலவகைத் தேர்வு வினாக்கள் (MCQs)

கேள்வி 1

குளிர்ந்த நீருடன் சோடியம் உலோகம் தீவிரமாக வினைபுரியும் போது பின்வரும் தயாரிப்புகளில் எது உருவாகிறது? A. Na₂O மற்றும் H₂ B. NaOH மற்றும் O₂ C. NaOH மற்றும் H₂ D. Na₂O மற்றும் O₂

தீர்வு: C விளக்கம்: சோடியம் ஒரு அதிக வினைத்திறன் கொண்ட கார உலோகம். இது குளிர்ந்த நீருடன் வினைபுரியும் போது, சோடியம் உலோகம் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடாக (NaOH) ஆக்சிஜனேற்றம் அடைந்து, நீர் ஹைட்ரஜன் வாயுவாக (H₂) ஒடுக்கப்படும் ஒரு தீவிரமான ஒடுக்க-ஏற்ற வினையை நிகழ்த்துகிறது. இந்த வினை அதிக வெப்ப உமிழ்வு கொண்டது. 2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g)

கேள்வி 2

சோடியம் அதன் சேர்மங்களில் பொதுவாகக் காட்டும் ஆக்சிஜனேற்ற நிலை: A. +1 B. +2 C. 0 D. -1

தீர்வு: A விளக்கம்: சோடியம் (Na) தனிம அட்டவணையின் தொகுதி 1 (கார உலோகங்கள்) ஐச் சேர்ந்தது. இதன் எலக்ட்ரான் அமைப்பு [Ne]3s¹. இது தனது ஒரே இணைதிறன் எலக்ட்ரானை இழந்து ஒரு நிலையான மந்த வாயு அமைப்பைப் (நியான்) பெற ஒரு வலுவான போக்கைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, இது அதன் சேர்மங்களில் கிட்டத்தட்ட எப்போதும் +1 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையைக் காட்டுகிறது.

கேள்வி 3

ஒரு பன்சன் சுடரில் சூடுபடுத்தப்படும் போது சோடியம் ஒரு தனித்துவமான சுடர் நிறத்தைக் கொடுக்கிறது. இந்த நிறம் என்ன? A. கிரிம்சன் சிவப்பு B. ஆப்பிள் பச்சை C. இளஞ்சிவப்பு D. பொன்னிற மஞ்சள்

தீர்வு: D விளக்கம்: சோடியம் மற்றும் அதன் சேர்மங்கள் ஒளிவீசாத சுடரில் அறிமுகப்படுத்தப்படும் போது, வெளிப்புற கூட்டில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் அதிக ஆற்றல் மட்டங்களுக்குத் தூண்டப்படுகின்றன. இந்தத் தூண்டப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் அவற்றின் அடிப்படையான நிலைக்குத் திரும்பும் போது, அவை ஒரு குறிப்பிட்ட அலைநீளத்தின் ஒளியின் வடிவில் ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன. சோடியத்திற்கு, இந்த வெளியிடப்படும் ஒளி கட்புல நிறமாலையின் மஞ்சள் பகுதியில் விழுந்து, ஒரு தனித்துவமான பொன்னிற மஞ்சள் சுடரை உருவாக்குகிறது.

கூற்று-காரணம் வினாக்கள்

கேள்வி 4

கூற்று (A): சோடியம் உலோகம் மண்ணெண்ணெயில் சேமிக்கப்படுகிறது. காரணம் (R): சோடியம் காற்று மற்றும் ஈரப்பதத்துடன் தீவிரமாக வினைபுரியும்.

தீர்வு: A விளக்கம்: கூற்று (A) மற்றும் காரணம் (R) இரண்டும் உண்மை, மேலும் காரணம் (R) கூற்று (A) க்கான சரியான விளக்கமாகும். சோடியம் ஒரு அதிக வினைத்திறன் கொண்ட உலோகம். இது காற்றில் உள்ள ஆக்ஸிஜனுடன் எளிதில் வினைபுரிந்து சோடியம் ஆக்ஸைடை உருவாக்குகிறது மற்றும் ஈரப்பதத்துடன் (நீராவி) வினைபுரிந்து சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்குகிறது. இந்த வினைகள் மிகவும் தீவிரமானதாகவும், வெடிக்கும் தன்மையுடனும் இருக்கலாம். இத்தகைய வினைகளைத் தடுக்கவும், வளிமண்டலத் தாக்குதலிலிருந்து உலோகத்தைப் பாதுகாக்கவும், சோடியம் மண்ணெண்ணெய் அல்லது பாரஃபின் எண்ணெயில் மூழ்கி சேமிக்கப்படுகிறது, அவை வினைபுரியாதவை மற்றும் காற்று மற்றும் ஈரப்பதத்தைத் தடுக்கின்றன.

கேள்வி 5

கூற்று (A): சோடியம் ஒரு வலுவான ஒடுக்கும் காரணி. காரணம் (R): சோடியம் மிகக் குறைந்த முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது.

தீர்வு: A விளக்கம்: கூற்று (A) மற்றும் காரணம் (R) இரண்டும் உண்மை, மேலும் காரணம் (R) கூற்று (A) க்கான சரியான விளக்கமாகும். ஒரு ஒடுக்கும் காரணி என்பது எலக்ட்ரான்களை எளிதில் இழக்கும் (ஆக்சிஜனேற்றம் அடையும்) ஒரு இனம். சோடியம் மிகக் குறைந்த முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது அதன் வெளிப்புற எலக்ட்ரானை அகற்ற மிகக் குறைந்த ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. ஒரு எலக்ட்ரானை இழக்கும் இந்த வலுவான போக்கு அதை எளிதில் ஆக்சிஜனேற்றம் அடையச் செய்து, இதனால் ஒரு சக்திவாய்ந்த ஒடுக்கும் காரணியாக செயல்படுகிறது.

சுருக்கமான விடை வினாக்கள்

கேள்வி 6

சோடியம் குளோரைடின் நீர்க் கரைசலை மின்னாற்பகுப்பு செய்வதன் மூலம் ஏன் சோடியம் உலோகத்தைத் தயாரிக்க முடியாது என்பதை விளக்குக.

மாதிரி விடை: சோடியம் குளோரைடின் (உப்புக் கரைசல்) நீர்க் கரைசலை மின்னாற்பகுப்பு செய்வதன் மூலம் சோடியம் உலோகத்தைத் தயாரிக்க முடியாது, ஏனெனில் சோடியம் அயனிகளை விட நீரின் ஒடுக்க அழுத்தம் அதிகமாகும். எதிர்முனையில், Na⁺ அயனிகளும் நீர் மூலக்கூறுகளும் உள்ளன. Na⁺(aq) + e⁻ → Na(s) (E° = -2.71 V) 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (E° = -0.83 V திட்ட நிலைமைகளில், -0.41 V pH 7 இல்) நீர் Na⁺ அயனிகளை விட குறைவான எதிர்மறை (அல்லது அதிக) திட்ட ஒடுக்க அழுத்தத்தைக் கொண்டிருப்பதால், Na⁺ அயனிகளுக்குப் பதிலாக நீர் முன்னுரிமையுடன் ஒடுக்கப்படுகிறது. எனவே, சோடியம் உலோகம் படியெடுப்பதற்குப் பதிலாக எதிர்முனையில் ஹைட்ரஜன் வாயு வெளியிடப்படுகிறது. சோடியம் உலோகம் பொதுவாக உருக்கப்பட்ட சோடியம் குளோரைடை மின்னாற்பகுப்பு செய்யும் டவுன் செயல்முறை (Down’s process) மூலம் பெறப்படுகிறது.

கேள்வி 7

திரவ அம்மோனியாவுடன் சோடியத்தின் வினையை விவரிக்கவும். நீர்த்த மற்றும் செறிவூட்டப்பட்ட கரைசல்கள் இரண்டிற்கான அவதானிப்புகளையும் சேர்க்கவும்.

மாதிரி விடை: சோடியம் உலோகம் திரவ அம்மோனியாவில் கரையும் போது, குறைந்த செறிவுகளில் ஆழ்ந்த நீல நிறக் கரைசலையும், அதிக செறிவுகளில் வெண்கல நிறக் கரைசலையும் உருவாக்குகிறது.

1. குறைந்த செறிவுகளில் (நீர்த்த கரைசல்): சோடியம் உலோகம் முதலில் திரவ அம்மோனியாவில் அயனியாக்கம் அடைந்து சோடியம் அயனிகள் (Na⁺) மற்றும் தனி எலக்ட்ரான்களை (e⁻) உருவாக்குகிறது. இந்த எலக்ட்ரான்கள் பின்னர் அம்மோனியா மூலக்கூறுகளால் கரைக்கப்பட்டு, அம்மோனியாவாக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்களை (e⁻(am)) உருவாக்குகின்றன. Na(s) + (x+y)NH₃(l) → Na⁺(NH₃)ₓ(solvated) + e⁻(NH₃)ᵧ(solvated) இந்த அம்மோனியாவாக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள்தான் நீர்த்த கரைசலின் தனித்துவமான ஆழ்ந்த நீல நிறத்திற்குக் காரணம். இந்த கரைந்த எலக்ட்ரான்கள், இணைபிரியாத எலக்ட்ரான்கள் இருப்பதால் கரைசலுக்கு வலுவான ஒடுக்கும் பண்புகளையும், பாராமாக்னட்டிசத்தையும் வழங்குகின்றன. கரைசலும் மின்சாரத்தை கடத்தும் திறன் கொண்டது.

2. அதிக செறிவுகளில் (செறிவூட்டப்பட்ட கரைசல்): திரவ அம்மோனியாவில் சோடியத்தின் செறிவு அதிகரிக்கும் போது (சுமார் ~3M க்கு மேல்), அம்மோனியாவாக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் ஒன்றிணைந்து கொத்துக்களை (clusters) உருவாக்கத் தொடங்குகின்றன. இது கரைந்த எலக்ட்ரான்களுக்கு இடையில் உலோகம் போன்ற பிணைப்புக்கு வழிவகுத்து, கரைசலுக்கு ஒரு வெண்கல அல்லது தாமிரம் போன்ற தோற்றத்தை அளிக்கிறது. இந்த அதிக செறிவுகளில், கரைசல் டயாமாக்னட்டிக் (எலக்ட்ரான்கள் இணையாக இருப்பதால்) ஆகிறது மற்றும் அதன் மின் கடத்துத்திறன் கணிசமாக அதிகரிக்கிறது, இது ஒரு திரவ உலோகத்தைப் போன்றது.

உயர் சிந்தனைத் திறன் (HOTS) வினா

கேள்வி 8

சோடியம் ஒரு அதிக எலக்ட்ரான் கவர்ச்சி கொண்ட உலோகம். இந்த பண்பு அதன் வேதியியல் நடத்தையை, அதாவது சேர்ம உருவாக்கம் மற்றும் வினை வகைகளை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பதை விளக்குக.

மாதிரி விடை: சோடியத்தின் அதிக எலக்ட்ரான் கவர்ச்சி அதன் வேதியியல் நடத்தையை ஆழமாகப் பாதிக்கிறது, இது குறிப்பிட்ட வகை சேர்ம உருவாக்கம் மற்றும் வினைகளுக்கு வழிவகுக்கிறது:

1. அயனிப் பிணைப்புகளை உருவாக்கும் போக்கு:

   • எலக்ட்ரான் அமைப்பு: சோடியம் ஒரு இணைதிறன் எலக்ட்ரானைக் கொண்டுள்ளது (3s¹). அதன் முதல் அயனியாக்கும் ஆற்றல் மிகக் குறைவு (496 kJ/mol), இது இந்த எலக்ட்ரானை அகற்ற மிகக் குறைந்த ஆற்றல் தேவை என்பதைக் குறிக்கிறது.
   • நிலையான நேர்மின் அயனி: இந்த எலக்ட்ரானை இழப்பதன் மூலம், சோடியம் ஒரு நிலையான மந்த வாயு அமைப்பைப் ([Ne]) பெற்று, ஒரு ஒற்றை நேர்மின் அயனியான Na⁺ ஐ உருவாக்குகிறது.
   • சேர்ம உருவாக்கம்: ஒரு எலக்ட்ரானை இழக்கும் இந்த வலுவான போக்கு, சோடியம் அதிக எலக்ட்ரான் கவர்ச்சி கொண்ட தனிமங்களுடன் (ஹாலஜன்கள், ஆக்ஸிஜன் போன்றவை) எளிதில் வினைபுரிந்து அயனிச் சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. உதாரணமாக, NaCl இல், Na தனது இணைதிறன் எலக்ட்ரானை Cl க்கு முழுமையாக மாற்றுகிறது, இதன் விளைவாக Na⁺ மற்றும் Cl⁻ அயனிகளுக்கு இடையில் நிலைமின்கவர்ச்சி ஈர்ப்பு ஏற்படுகிறது. இந்த அயனிச் சேர்மங்கள் பொதுவாக அதிக உருகுநிலைகளைக் கொண்டுள்ளன, முனைவுள்ள கரைப்பான்களில் கரையும், மற்றும் உருக்கப்பட்ட அல்லது நீர்க் கரைசல்களில் மின்சாரத்தைக் கடத்தும்.

2. வலுவான ஒடுக்கும் காரணி:

   • ஆக்சிஜனேற்றத்தின் எளிமை: ஒரு எலக்ட்ரான் கவர்ச்சி கொண்ட தனிமமாக, சோடியம் வேதியியல் வினைகளில் எளிதில் ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது (எலக்ட்ரான்களை இழக்கிறது). இது ஒரு சக்திவாய்ந்த ஒடுக்கும் காரணியாக அமைகிறது, மற்ற தனிமங்கள் அல்லது சேர்மங்களை ஒடுக்கும் திறன் கொண்டது.
   • அலோகங்களுடன் வினைகள்: இது ஆக்ஸிஜன் போன்ற அலோகங்களை ஆக்ஸைடுகளாக ஒடுக்குகிறது (எ.கா., 4Na + O₂ → 2Na₂O), ஹாலஜன்களை ஹாலைடுகளாக ஒடுக்குகிறது (எ.கா., 2Na + Cl₂ → 2NaCl), மற்றும் கந்தகத்தை சல்பைடுகளாக ஒடுக்குகிறது.
   • நீர்/அமிலங்களுடன் வினைகள்: இது நீரை ஹைட்ரஜன் வாயுவாக ஒடுக்குகிறது (2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂) மற்றும் அமிலங்களை ஹைட்ரஜன் வாயுவாக ஒடுக்குகிறது (2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂).

3. கார ஆக்ஸைடுகள் மற்றும் ஹைட்ராக்சைடுகள்:

   • ஆக்ஸைடு உருவாக்கம்: அதன் அதிக எலக்ட்ரான் கவர்ச்சி காரணமாக, சோடியம் ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிந்து கார ஆக்ஸைடுகளை (முதன்மையாக Na₂O, இருப்பினும் பெராக்சைடுகள் Na₂O₂ மற்றும் சூப்பராக்சைடுகள் NaO₂ குறிப்பிட்ட நிலைமைகளில் உருவாகலாம்) உருவாக்குகிறது.
   • ஹைட்ராக்சைடின் காரத்தன்மை: Na₂O ஆக்ஸைடு நீருடன் வினைபுரிந்து ஒரு வலுவான காரமான சோடியம் ஹைட்ராக்சைடை (NaOH) உருவாக்குகிறது. இது NaOH இல் உள்ள Na-O பிணைப்பு அதிக அயனித் தன்மை கொண்டிருப்பதால், கரைசலில் OH⁻ அயனிகள் எளிதில் பிரிந்து, அதை ஒரு வலுவான காரமாக ஆக்குகிறது. Na₂O(s) + H₂O(l) → 2NaOH(aq)

சுருக்கமாக, சோடியத்தின் அதிக எலக்ட்ரான் கவர்ச்சி அதன் வேதியியலைத் தீர்மானிக்கிறது, இது முதன்மையாக ஒரு வலுவான ஒடுக்கும் காரணியாகவும், நிலையான அயனிச் சேர்மங்கள் மற்றும் வலுவான காரங்களை உருவாக்கும் அதன் போக்கிலும் வெளிப்படுகிறது.