సోడియం (Na) రసాయనశాస్త్రం

సోడియం (Na) రసాయనశాస్త్రం - సాధించిన అభ్యాస ప్రశ్నలు

బహుళైచ్ఛిక ప్రశ్నలు (MCQs)

ప్రశ్న 1

సోడియం లోహం చల్లటి నీటితో తీవ్రంగా చర్య జరిపినప్పుడు క్రింది ఉత్పత్తులలో ఏవి ఏర్పడతాయి? A. Na₂O మరియు H₂ B. NaOH మరియు O₂ C. NaOH మరియు H₂ D. Na₂O మరియు O₂

సాధన: C వివరణ: సోడియం అత్యంత చురుకైన ఆల్కలీ లోహం. ఇది చల్లటి నీటితో చర్య జరిపినప్పుడు, ఇది తీవ్రమైన రెడాక్స్ చర్యకు లోనవుతుంది, ఇక్కడ సోడియం లోహం సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ (NaOH) గా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది మరియు నీరు హైడ్రోజన్ వాయువు (H₂) గా క్షయకరణం చెందుతుంది. ఈ చర్య అత్యంత ఉష్ణమోచకం. 2Na(s) + 2H₂O(l) → 2NaOH(aq) + H₂(g)

ప్రశ్న 2

దాని సమ్మేళనాలలో సోడియం యొక్క సాధారణ ఆక్సీకరణ స్థితి: A. +1 B. +2 C. 0 D. -1

సాధన: A వివరణ: సోడియం (Na) ఆవర్తన పట్టికలోని గ్రూప్ 1 (ఆల్కలీ లోహాలు)కి చెందినది. దీని ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్ [Ne]3s¹. ఇది స్థిరమైన ఉత్కృష్ట వాయు కాన్ఫిగరేషన్ (నియాన్) పొందడానికి దాని ఏకైక వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయే బలమైన ధోరణిని కలిగి ఉంటుంది. కాబట్టి, ఇది దాని సమ్మేళనాలలో దాదాపుగా +1 ఆక్సీకరణ స్థితిని మాత్రమే ప్రదర్శిస్తుంది.

ప్రశ్న 3

బన్సెన్ బర్నర్ మంటలో వేడిచేసినప్పుడు సోడియం ఒక లక్షణమైన మంట రంగును ఇస్తుంది. ఈ రంగు ఏమిటి? A. ముదురు ఎరుపు B. ఆకుపచ్చ C. లైలాక్ D. బంగారు పసుపు

సాధన: D వివరణ: సోడియం మరియు దాని సమ్మేళనాలను కాంతిరహిత మంటలోకి ప్రవేశపెట్టినప్పుడు, బయటి షెల్‌లోని ఎలక్ట్రాన్లు అధిక శక్తి స్థాయిలకు ఉత్తేజితమవుతాయి. ఈ ఉత్తేజిత ఎలక్ట్రాన్లు వాటి భూస్థితికి తిరిగి వచ్చినప్పుడు, అవి ఒక నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యం గల కాంతి రూపంలో శక్తిని విడుదల చేస్తాయి. సోడియం కోసం, ఈ విడుదలైన కాంతి దృగ్గోచర వర్ణపటంలోని పసుపు ప్రాంతంలో పడుతుంది, దీని ఫలితంగా లక్షణమైన బంగారు పసుపు మంట ఏర్పడుతుంది.

అసెర్షన్-రీజన్ ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 4

అసెర్షన్ (A): సోడియం లోహం కిరోసిన్ కింద నిల్వ చేయబడుతుంది. రీజన్ (R): సోడియం గాలి మరియు తేమతో తీవ్రంగా చర్య జరుపుతుంది.

సాధన: A వివరణ: అసెర్షన్ (A) మరియు రీజన్ (R) రెండూ నిజం, మరియు రీజన్ (R) అనేది అసెర్షన్ (A)కి సరైన వివరణ. సోడియం అత్యంత చురుకైన లోహం. ఇది గాలిలోని ఆక్సిజన్‌తో సులభంగా చర్య జరిపి సోడియం ఆక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది మరియు తేమతో (నీటి ఆవిరి) చర్య జరిపి సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును ఏర్పరుస్తుంది. ఈ చర్యలు చాలా తీవ్రంగా మరియు పేలుడు స్వభావం కలిగి ఉంటాయి. ఇటువంటి చర్యలను నిరోధించడానికి మరియు లోహాన్ని వాతావరణ దాడి నుండి రక్షించడానికి, సోడియంను కిరోసిన్ లేదా పారాఫిన్ నూనెలో నిల్వ చేస్తారు, ఇవి చర్యారహితమైనవి మరియు గాలి మరియు తేమను దూరంగా ఉంచుతాయి.

ప్రశ్న 5

అసెర్షన్ (A): సోడియం బలమైన క్షయకరణ కారకం. రీజన్ (R): సోడియం చాలా తక్కువ మొదటి అయనీకరణ ఎంథాల్పీని కలిగి ఉంటుంది.

సాధన: A వివరణ: అసెర్షన్ (A) మరియు రీజన్ (R) రెండూ నిజం, మరియు రీజన్ (R) అనేది అసెర్షన్ (A)కి సరైన వివరణ. క్షయకరణ కారకం అనేది ఎలక్ట్రాన్‌లను సులభంగా కోల్పోయే (ఆక్సీకరణం చెందే) ఒక జాతి. సోడియం చాలా తక్కువ మొదటి అయనీకరణ ఎంథాల్పీని కలిగి ఉంటుంది, అంటే దాని బయటి ఎలక్ట్రాన్‌ను తొలగించడానికి చాలా తక్కువ శక్తి అవసరం. ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయే ఈ బలమైన ధోరణి దానిని సులభంగా ఆక్సీకరణం చెందేలా చేస్తుంది, తద్వారా శక్తివంతమైన క్షయకరణ కారకంగా పనిచేస్తుంది.

లఘు సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 6

సోడియం క్లోరైడ్ యొక్క సజల ద్రావణం యొక్క విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా సోడియం లోహాన్ని ఎందుకు తయారు చేయలేము వివరించండి.

నమూనా సమాధానం: సోడియం క్లోరైడ్ (బైన్) యొక్క సజల ద్రావణం యొక్క విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా సోడియం లోహాన్ని తయారు చేయలేము, ఎందుకంటే సోడియం అయాన్లతో పోలిస్తే నీటికి అధిక క్షయకరణ పొటెన్షియల్ ఉంటుంది. కాథోడ్ వద్ద, Na⁺ అయాన్లు మరియు నీటి అణువులు రెండూ ఉంటాయి. Na⁺(aq) + e⁻ → Na(s) (E° = -2.71 V) 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (E° = -0.83 V ప్రామాణిక పరిస్థితులలో, pH 7 వద్ద -0.41 V) నీరు Na⁺ కంటే చాలా తక్కువ నెగటివ్ (లేదా అధిక) ప్రామాణిక క్షయకరణ పొటెన్షియల్‌ను కలిగి ఉన్నందున, Na⁺ అయాన్ల కంటే నీరు ప్రాధాన్యతగా క్షయకరణం చెందుతుంది. అందువల్ల, సోడియం లోహం జమ కాకుండా కాథోడ్ వద్ద హైడ్రోజన్ వాయువు విడుదల అవుతుంది. సోడియం లోహం సాధారణంగా డౌన్స్ ప్రక్రియ ద్వారా పొందబడుతుంది, ఇది కరిగిన సోడియం క్లోరైడ్ యొక్క విద్యుద్విశ్లేషణను కలిగి ఉంటుంది.

ప్రశ్న 7

ద్రవ అమ్మోనియాతో సోడియం చర్యను వివరించండి. పలుచన మరియు గాఢ ద్రావణాలు రెండింటికీ పరిశీలనలను చేర్చండి.

నమూనా సమాధానం: సోడియం లోహాన్ని ద్రవ అమ్మోనియాలో కరిగించినప్పుడు, అది తక్కువ గాఢత వద్ద ముదురు నీలం ద్రావణం మరియు అధిక గాఢత వద్ద కాంస్య-రంగు ద్రావణాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.

1. తక్కువ గాఢత వద్ద (పలుచన ద్రావణం): సోడియం లోహం మొదట ద్రవ అమ్మోనియాలో సోడియం అయాన్లు (Na⁺) మరియు స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌లను (e⁻) ఏర్పరచడానికి అయనీకరణం చెందుతుంది. ఈ ఎలక్ట్రాన్‌లు అప్పుడు అమ్మోనియా అణువులచే సాల్వేషన్ చెంది, అమ్మోనియేటెడ్ ఎలక్ట్రాన్‌లను (e⁻(am)) ఏర్పరుస్తాయి. Na(s) + (x+y)NH₃(l) → Na⁺(NH₃)ₓ(solvated) + e⁻(NH₃)ᵧ(solvated) ఈ అమ్మోనియేటెడ్ ఎలక్ట్రాన్‌లు పలుచన ద్రావణం యొక్క లక్షణమైన ముదురు నీలం రంగుకు కారణమవుతాయి. ఈ సాల్వేటెడ్ ఎలక్ట్రాన్‌లు జతకాని ఎలక్ట్రాన్‌ల ఉనికి కారణంగా ద్రావణానికి బలమైన క్షయకరణ ధర్మాలను మరియు పారామాగ్నెటిజంను కూడా ఇస్తాయి. ద్రావణం విద్యుత్ వాహకతను కూడా కలిగి ఉంటుంది.

2. అధిక గాఢత వద్ద (గాఢ ద్రావణం): ద్రవ అమ్మోనియాలో సోడియం గాఢత పెరిగేకొద్దీ (~3M పైన), అమ్మోనియేటెడ్ ఎలక్ట్రాన్‌లు అనుసంధానించబడి సమూహాలను ఏర్పరచడం ప్రారంభిస్తాయి. ఇది సాల్వేటెడ్ ఎలక్ట్రాన్‌ల మధ్య లోహ-వంటి బంధానికి దారితీస్తుంది, ద్రావణానికి కాంస్య లేదా రాగి-వంటి రూపాన్ని ఇస్తుంది. ఈ అధిక గాఢత వద్ద, ద్రావణం డయామాగ్నెటిక్ అవుతుంది (ఎలక్ట్రాన్‌లు జతకూడినందున) మరియు దాని విద్యుత్ వాహకత గణనీయంగా పెరుగుతుంది, ద్రవ లోహం వలె ఉంటుంది.

ఉన్నత-స్థాయి ఆలోచనా నైపుణ్యాల (HOTS) ప్రశ్న

ప్రశ్న 8

సోడియం అత్యంత ఎలక్ట్రోపోజిటివ్ లోహం. సమ్మేళన నిర్మాణం మరియు చర్యల రకాల పరంగా ఈ ధర్మం దాని రసాయన ప్రవర్తనను ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో వివరించండి.

నమూనా సమాధానం: సోడియం యొక్క అధిక ఎలక్ట్రోపోజిటివిటీ దాని రసాయన ప్రవర్తనను తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తుంది, ఇది నిర్దిష్ట రకాల సమ్మేళన నిర్మాణం మరియు చర్యలకు దారితీస్తుంది:

1. అయానిక్ బంధాలను ఏర్పరచే ధోరణి:

   • ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్: సోడియం ఒక వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌ను (3s¹) కలిగి ఉంటుంది. దీని మొదటి అయనీకరణ ఎంథాల్పీ చాలా తక్కువ (496 kJ/mol), అంటే ఈ ఎలక్ట్రాన్‌ను తొలగించడానికి తక్కువ శక్తి అవసరం అని సూచిస్తుంది.
   • స్థిరమైన కాటయాన్: ఈ ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోవడం ద్వారా, సోడియం స్థిరమైన ఉత్కృష్ట వాయు కాన్ఫిగరేషన్‌ను ([Ne]) పొంది, ఏకధనాత్మక కాటయాన్, Na⁺ని ఏర్పరుస్తుంది.
   • సమ్మేళన నిర్మాణం: ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయే ఈ బలమైన ధోరణి అంటే సోడియం అధిక ఎలక్ట్రోనెగటివ్ మూలకాలతో (హలోజన్‌లు, ఆక్సిజన్ వంటివి) సులభంగా చర్య జరిపి అయానిక్ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఉదాహరణకు, NaClలో, Na దాని వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌ను Clకు పూర్తిగా బదిలీ చేస్తుంది, దీని ఫలితంగా Na⁺ మరియు Cl⁻ అయాన్ల మధ్య స్థిర విద్యుత్ ఆకర్షణ ఏర్పడుతుంది. ఈ అయానిక్ సమ్మేళనాలు సాధారణంగా అధిక ద్రవీభవన స్థానాలను కలిగి ఉంటాయి, ధ్రువ ద్రావణాలలో కరుగుతాయి మరియు కరిగిన లేదా సజల స్థితిలో విద్యుత్‌ను నిర్వహిస్తాయి.

2. బలమైన క్షయకరణ కారకం:

   • ఆక్సీకరణం యొక్క సులభత్వం: ఒక ఎలక్ట్రోపోజిటివ్ మూలకం వలె, సోడియం రసాయన చర్యలలో సులభంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది (ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోతుంది). ఇది ఇతర మూలకాలను లేదా సమ్మేళనాలను క్షయకరణం చేయగల శక్తివంతమైన క్షయకరణ కారకంగా చేస్తుంది.
   • అలోహాలతో చర్యలు: ఇది ఆక్సిజన్ వంటి అలోహాలను ఆక్సైడ్‌లుగా క్షయకరణం చేస్తుంది (ఉదా., 4Na + O₂ → 2Na₂O), హలోజన్‌లను హాలైడ్‌లుగా (ఉదా., 2Na + Cl₂ → 2NaCl), మరియు సల్ఫర్‌ను సల్ఫైడ్‌లుగా క్షయకరణం చేస్తుంది.
   • నీరు/ఆమ్లాలతో చర్యలు: ఇది నీటిని హైడ్రోజన్ వాయువుగా క్షయకరణం చేస్తుంది (2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂) మరియు ఆమ్లాలను హైడ్రోజన్ వాయువుగా క్షయకరణం చేస్తుంది (2Na + 2HCl → 2NaCl + H₂).

3. క్షార ఆక్సైడ్‌లు మరియు హైడ్రాక్సైడ్‌లు:

   • ఆక్సైడ్ నిర్మాణం: దాని అధిక ఎలక్ట్రోపోజిటివిటీ కారణంగా, సోడియం ఆక్సిజన్‌తో చర్య జరిపి క్షార ఆక్సైడ్‌లను (ప్రధానంగా Na₂O, అయినప్పటికీ పెరాక్సైడ్‌లు Na₂O₂ మరియు సూపర్ ఆక్సైడ్‌లు NaO₂ కూడా నిర్దిష్ట పరిస్థితులలో ఏర్పడవచ్చు) ఏర్పరుస్తుంది.
   • హైడ్రాక్సైడ్ క్షారత్వం: ఆక్సైడ్ Na₂O నీటితో చర్య జరిపి బలమైన క్షారం, సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ (NaOH)ను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది NaOHలోని Na-O బంధం అధిక అయానిక్ స్వభావం కలిగి ఉండటం వల్ల, ద్రావణంలో OH⁻ అయాన్‌లు సులభంగా వియోగం చెందడానికి దారితీస్తుంది, దీనిని బలమైన ఆల్కలీగా చేస్తుంది. Na₂O(s) + H₂O(l) → 2NaOH(aq)

సారాంశంలో, సోడియం యొక్క అధిక ఎలక్ట్రోపోజిటివిటీ దాని రసాయనశాస్త్రాన్ని నిర్దేశిస్తుంది, ప్రధానంగా బలమైన క్షయకరణ కారకంగా మరియు స్థిరమైన అయానిక్ సమ్మేళనాలు మరియు బలమైన క్షారాలను ఏర్పరచే దాని ధోరణిలో వ్యక్తమవుతుంది.