AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material Chapter 6(d) 18వ గ్రూపు మూలకాలు

Andhra Pradesh BIEAP AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material Lesson 6(d) 18వ గ్రూపు మూలకాలు Textbook Questions and Answers.

AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material Lesson 6(d) 18వ గ్రూపు మూలకాలు

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
Xe, PtF₆ల మధ్య చర్య జరపడానికి బార్టిలెట్ను ప్రేరేపించినది ఏమిటి?
జవాబు:

1. బార్టెట్ మొదట ఎర్రటి సమ్మేళనమైన O⁺₂ + PtF^–₆ ను తయారు చేయబడినది.
2. ఆ తరువాత అతడు అణు ఆక్సిజన్ ప్రథమ అయనీకరణ ఎంథాల్పీ గ్జినాన్కు దాదాపు సమానం అని గుర్తించాడు. అందువలన అతడు అటువంటి సమ్మేళనాన్ని తయారు చేయటానికి ప్రయత్నం చేశాడు.
3. PtF₆ ను Xe తో కలిపి Xe⁺ PtF^–₆ అనే ఒక ఎర్రని సమ్మేళనాన్ని తయారుచేసి విజయం సాధించాడు.

ప్రశ్న 2.
కింది వాటిలో దేనికి అస్థిత్వం లేదు?
ఎ) XeOF₄ బి) NeF₂ సి) XeF₂ డి) XeF₆
జవాబు:
ఇవ్వబడిన సమ్మేళనాలలో NeF₂ కు అస్థిత్వం లేదు. ఎందువలన అనగా Ne తక్కువ పరిమాణం కలిగి అధిక అయనీకరణ శక్తి కలిగి ఉంటుంది. కావున ఇది రసాయన సమ్మేళనాలను ఏర్పరచదు.

ప్రశ్న 3.
ఉత్కృష్ట వాయువులకు తులనాత్మకంగా అధిక పరమాణు పరిమాణం ఎందుకు ఉంటుంది?
జవాబు:
ఉత్కృష్ట వాయువులకు తులనాత్మకంగా అధిక పరమాణు పరిమాణం ఉంటుంది. దీనికి కారణం ఈ వాయువులు వాండర్ వాల్ వ్యాసార్థం కలిగి ఉంటాయి. ఈ వ్యాసార్ధం అయానిక మరియు సంయోజనీయ వ్యాసార్థాల కంటే ఎక్కువ.

ప్రశ్న 4.
నియాన్ ఉపయోగాలు వ్రాయండి.
జవాబు:
Ne ఉపయోగాలు :

1. Ne – ను ఉత్సర్గనాళికలో ప్రకటనల కోసం వాడే ప్రతిదీప్తి బల్బులలో ఉపయోగిస్తారు.
2. ఉద్యానవనాలలో, హరితగృహాలలో నియాన్ బల్లు ఉపయోగిస్తారు.

ప్రశ్న 5.
ఆర్గాన్ రెండు ఉపయోగాలు వ్రాయండి.
జవాబు:
Ar ఉపయోగాలు :

1. ఆర్గానన్ను ప్రధానంగా అధిక ఉష్ణోగ్రతా లోహ సంగ్రహణ ప్రక్రియలలో జడ రసాయనిక వాతావరణాన్ని కల్పించటానికి ఉపయోగిస్తారు.
2. ఆర్గాన న్ను విద్యుత్ బలను నింపడానికి ఉపయోగిస్తారు.

ప్రశ్న 6.
ఈతగాళ్ళు వాడే ఆధునిక పరికరాల్లో He, O₂ ల మిశ్రమాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఎందుకు? [AP. Mar.’16]
జవాబు:
ఈతగాళ్ళు వాడే ఆధునిక పరికరాల్లో He, O₂ ల మిశ్రమం ఉపయోగిస్తారు. ఎందువలన అనగా ‘He’ రక్తంలో తక్కువ ద్రావణీయత, కలిగి ఉంటుంది.

ప్రశ్న 7.
హైడ్రోజన్ కంటే హీలియమ్ బరువైనది. అయినప్పటికీ వాతావరణ పరిశీలనకు వాడే బెలూన్లలో హీలియమ్ను (H₂ కు బదులుగా) వాడతారు. ఎందుకు?
జవాబు:
హీలియం తేలికైన మండే స్వభావం లేని వాయువు అందువలన వాతావరణ పరిశీలనకు వాడే బెలూన్లలో హీలియంను
వాడతారు.

ప్రశ్న 8.
XeO₃ని ఎలా తయారుచేస్తారు?
జవాబు:
XeF₆ని జల విశ్లేషణ చేయగా XeO₃ ఏర్పడును.
XeF₆ + 3H₂O – XeO₃ + 6HF

ప్రశ్న 9.
(ఎ) XeOF₄, (బి) XeO₂F₂ ల తయారీని తెలపండి.
జవాబు:
XeF₆ ని పాక్షిక జల విశ్లేషణ చేయగా XeOF₄ మరియు XeO₂F₂ ఏర్పడతాయి.
(ఎ) XeF₆ + H₂O → XeOF₄ + 2HF
(బి) XeF₆ + 2H₂O → XeO₂F₂ + 4HF

ప్రశ్న 10.
XeO₃ నిర్మాణం వివరించండి.
జవాబు:
XeO₃ నిర్మాణం :
1) XeO₃ లో మధ్యస్థ పరమాణువు ‘Xe’.
2) ‘Xe’ మూడవ ఉద్రిక్త స్థాయిలో sp³ సంకరీకరణం చెందును.

3) ‘Xe’ మూడు ఆక్సిజన్ పరమాణువులతో మూడు σ – బంధాలు, మూడు π- బంధాలు ఏర్పరచును.
4) XeO₃ అణువు ఆకృతి పిరమిడల్, బంధకోణం 103°.

ప్రశ్న 11.
ఉత్కృష్ట వాయువులు రసాయనికంగా జడమైనవి. వివరించండి. [TS. Mar.’16]
జవాబు:
ఉత్కృష్ట వాయువులు రసాయనికంగా జడత్వం కలిగి ఉంటాయి.

వివరణ :

• జడవాయువులకు స్థిరమైన అష్టక విన్యాసం ఉంటుంది. (He తప్పు )
• జల వాయువులు అధిక అయనీకరణ శక్తి. అధిక ధనాత్మక ఎలక్ట్రాన్ గ్రాహ్య ఎంథాల్పీ కలిగి ఉంటాయి.

ప్రశ్న 12.
బార్టెట్ తయారుచేసిన మొట్టమొదటి ఉత్కృష్ట వాయు సమ్మేళనం పేరు, ఫార్ములాను వ్రాయండి.
జవాబు:
బార్టెట్ తయారుచేసిన ఉత్కృష్ట వాయు సమ్మేళనం గ్జినాన్ హెక్సా ఫ్లోరో ప్లాటినేట్. దీని ఫార్ములా XePtF₆.

ప్రశ్న 13.
VSEPR సిద్ధాంతం ఆధారంగా XeF₄ ఆకృతిని వివరించండి.
జవాబు:

XeF₄ నిర్మాణం :

1. XeF₄ లో మధ్యస్థ పరమాణువు ‘Xe’.
2. Xe – పరమాణువు రెండవ ఉద్రిక్త స్థాయిలో sp³d² సంకరీకరణం చెందును.
3. అణువు యొక్క ఆకృతి సమతల చతురస్రం, బంధకోణం 90′ మరియు బంధ దైర్ఘ్యం 1.95Å.
   
4. sp³d² – 2p_z (F) అతిపాతం వలన Xe – నాలుగు σ – బంధాలను ఏర్పరచును.

ప్రశ్న 14.
ఉత్కృష్ట వాయువుల బాహ్య ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం వ్రాయండి.
జవాబు:
ఉత్కృష్ట వాయువుల బాహ్య ఎలక్ట్రాన్ విన్యాసం ns²np⁶ (హీలియం తప్ప (1s²))

ప్రశ్న 15.
ఉత్కృష్ట వాయువులు ఫ్లోరిన్, ఆక్సిజన్లతో మాత్రమే సమ్మేళనాలను ‘ఎందుకు ఏర్పరుస్తాయి?
జవాబు:
ఉత్కృష్ట వాయువులు ఫ్లోరిన్ మరియు ఆక్సిజన్తోనే సమ్మేళనాలు ఏర్పరుస్తాయి.
కారణం :
ఆక్సిజన్ మరియు ఫ్లోరిన్లు రెండు అధిక ఋణ విద్యుదాత్మకత మూలకాలు.

ప్రశ్న 16.
XeOF₄ ను ఎలా తయారుచేస్తారు? దాని అణు ఆకృతిని వివరించండి. [TS. Mar.’17]
జవాబు:

XeF₆ని పాక్షికంగా జల విశ్లేషణ చేయగా XeOF₄ ఏర్పడును.
XeF₆ + H₂O → XeOF₄ + 2HF
XeOF₄ రంగులేని బాషశీలత గల ద్రవం.
దీని ఆకృతి చతురస్ర పిరమిడ్.

ప్రశ్న 17.
హీలియమ్ ప్రధాన ఉత్పత్తి స్థానం ఏది?
జవాబు:
హీలియం యొక్క ప్రధాన ఉత్పత్తి స్థానం సహజవాయువు.

ప్రశ్న 18.
రేడియోధార్మికత గల ఉత్కృష్ట వాయువు ఏది? అది ఎలా ఏర్పడుతుంది?
జవాబు:
రేడియోధార్మికత గల ఉత్కృష్ట వాయువు రేడాన్ (Rn) Ra²²⁶ క్షమ ప్రక్రియ ద్వారా రేడాన్ లభిస్తుంది.
₈₆Ra²²⁶ → ₈₆Rn²²² + ₂Ra⁴

ప్రశ్న 19.
క్రింది వాటికి పేర్లు ఇవ్వండి.
a) వాతావరణంలో చాలా విస్తృతంగా లభించే ఉత్కృష్ట వాయువు
b) రేడియోధార్మిక ఉత్కృష్ట వాయువు
c) కనిష్ట బాష్పీభవన స్థానం గల ఉత్కృష్ట వాయువు
d) అత్యధిక సమ్మేళనాలు ఏర్పరచే ఉత్కృష్ట వాయువు
e) వాతావరణంలో లేని ఉత్కృష్ట వాయువు
జవాబు:
a) వాతావరణంలో చాలా విస్తృతంగా లభించే ఉత్కృష్ట వాయువు ఆర్గాన్ (Ar)
b) రేడియోధార్మిక ఉత్కృష్ట వాయువు రేడాన్ (Rn)
c) కనిష్ట బాష్పీభవన స్థానం గల ఉత్కృష్ట వాయువు హీలియం (He) (4.2K)
d) అత్యధిక సమ్మేళనాలను ఏర్పరచే ఉత్కృష్ట వాయువు గ్జినాన్ (Xe)
e) వాతావరణంలో లేని ఉత్కృష్ట వాయువు రేడాన్ (Rn)

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
XeF₂, XeF₄, XeF₆ అనే గ్జినాన్ ఫ్లోరైడ్లు ఎలా వస్తాయి?
జవాబు:
గ్జినాన్ ద్విగుణ ఫ్లోరైడ్లను ఈ క్రింది విధంగా ఏర్పరచును.
వీటిని Xe ను ఫ్లోరిన్తో నేరుగా సంయోగం చెందించుట ద్వారా ఏర్పరచును.

ప్రశ్న 2.
XeO₃, XeOF₄ లను ఎలా తయారుచేస్తారు?
జవాబు:
i) XeF₆ ను జల విశ్లేషణ చేయగా XeO, ఏర్పడును.
XeF₆ + 3H₂O → XeO₃ + 6HF

ii) XeF₆ని పాక్షిక జలవిశ్లేషణ చేయగా XeOF₄ ఏర్పడును.
XeF₆ + H₂O → XeOF₄ + 2HF

ప్రశ్న 3.
క్రింది వాటితో సమ ఎలక్ట్రాన్లు (isoelectronic) గల ఉత్కృష్ట వాయు జాతుల ఫార్ములాలు రాసి నిర్మాణాలను వివరించండి.
ఎ) ICl^–₄ బి) IBr^–₂ సి) BrO^–₃
జవాబు:
ఎ) ICl^–₄ తో సమ ఎలక్ట్రాన్లు గల ఉత్కృష్ట వాయుజాతి XeF₄
XeF₄ ఆకృతి సమతల చతురస్రం.

బి) IBr^–₂ తో సమ ఎలక్ట్రాన్లు గల ఉత్కృష్ట వాయుజాతి XeF₂.
XeF₂ ఆకృతి రేఖీయం.

సి) BrO^–₃ తో సమ ఎలక్ట్రాన్లు గల ఉత్కృష్ట వాయుజాతి XeO₄.
XeO₄ కు టెట్రాహెడ్రల్ ఆకృతి కలదు.

ప్రశ్న 4.
నీటితో క్రింది వాటి చర్యను వ్రాయండి.
ఎ) XeF₂ బి) XeF₄ సి) XeF₆
జవాబు:
ఎ) XeF₂ జల విశ్లేషణ జరిపి Xe, HF మరియు O₂ లను ఏర్పరచును.
2XeF₂ + 2H₂O → 2Xe + 4HF + O₂

బి) XeF₄ జలవిశ్లేషణ చేయగా XeO₃ ఏర్పడును.
6XeF₄ + 12H₂O → 4Xe + 2XeO₃ + 24HF + 3O₂

సి) XeF₆ని జలవిశ్లేషణ చేయగా XeO₃ ఏర్పడును.
XeF₆ + 3H₂O → XeO₃ + 6HF

XeF₆ని పాక్షిక జలవిశ్లేషణ చేయగా XeOF₄, XeO₂F₂ ఏర్పడును.
XeF₆ + H₂O → XeOF₄ + 2HF
XeF₆ + 2H₂O → XeO₂F₂ + 4HF

ప్రశ్న 5.
ఎ) XeF₂, బి) XeF₄ ల నిర్మాణాలను వివరించండి.
జవాబు:
ఎ) XeF₂ నిర్మాణం :
1) XeF₂ లో మధ్యస్థ పరమాణువు ‘Xe’.
2) ‘Xe’ మొదటి ఉత్తేజిత స్థాయిలో sp³d సంకరీకరణం చెందును.

బి) XeF₄ నిర్మాణం :

1. XeF₄ లో మధ్యస్థ పరమాణువు ‘Xe’.
2. Xe – పరమాణువు రెండవ ఉద్రిక్త స్థాయిలో sp³d² సంకరీకరణం చెందును.
   
3. అణువు యొక్క ఆకృతి సమతల చతురస్రం, బంధకోణం 90° మరియు బంధ దైర్ఘ్యం 1.95Å.
   
4. sp³d² – 2p_z(F) అతిపాతం వలన Xe – నాలుగు σ – బంధాలను ఏర్పరచును.

ప్రశ్న 6.
ఎ) XeF₆, బి) XeOF₄ ల నిర్మాణాలను వివరించండి.
జవాబు:
ఎ) XeF₆ నిర్మాణం :

1. XeF₆ లో మధ్యస్థ పరమాణువు ‘Xe’.
2. Xe – మూడవ ఉద్రిక్త స్థాయిలో sp³d³ సంకరీకరణం చెందును.
   
3. అణువు యొక్క ఆకృతి విరూపణం చెందిన అష్టముఖీయ ఆకృతి.
   

బి) XeOF₄ నిర్మాణం :

1. XeOF₄ అణువులో ‘Xe’ పరమాణువు sp³d² సంకరీకరణం చెందును.
2. అణువు యొక్క ఆకృతి చతురస్ర పిరమిడ్.
3. దీనిలో Xe-O కి మధ్య ఒక ద్విబంధం ఉంటుంది.
   ఇది ‘pπ – dπ అతిపాతం వలన ఏర్పడినది.
   XeF₆ + H₂O → XeOF₄ + 2HF

ప్రశ్న 7.
క్రింది వాటిని పూర్తి చేయండి.
ఎ) XeF₂ + H₂O →
బి) XeF₂ + PF₅ →
సి) XeF₄ + SbF₅ →
డి) XeF₆ + AsF₅ →
ఇ) XeF₄ + O₂F₂ →
ఎఫ్) NaF + XeF₆
(సూచన : NaF + XeF₆ → Na⁺ [XeF₇]^–)
జవాబు:
ఎ) 2XeF₂ + 2H₂O → 2Xe + 4HF + O₂
బి) XeF₂ + PF₅ → [XeF]⁺ A[F₆]^–
సి) XeF₄ + SbF₅ → [XeF₃]⁺ [SbF₆]^–
డి) 2XeF₆ + ASF₅ → [Xe₂F₁₁]⁺ [ASF₆]^–
ఇ) XeF₄ + O₂F₂ → XeF₆ + O₂
ఎఫ్) NaF + XeF₆ → Na⁺ [XeF₇]^–

ప్రశ్న 8.
XeF₂, XeF₄ లను ఎలా తయారుచేస్తారు? వాటి నిర్మాణాలను ఇవ్వండి. [AP. Mar.’17]
జవాబు:
XeF₂, XeF₄లను Xe ని మరియు ఫ్లోరిన్ను నేరుగా సంయోగం చెందించుట

XeF₂ నిర్మాణం :

1. XeF₂లో మధ్యస్థ పరమాణువు ‘Xe’.
2. ‘Xe’ మొదటి ఉత్తేజిత స్థాయిలో sp³d సంకరీకరణం చెందును.
   
3. అణువు ఆకృతి రేఖీయం.
4. Xe – రెండు ఫ్లోరిన్లతో రెండు σ – బంధాలు (sp³ – 2p_z అతిపాతం) ఏర్పరచును.
   

XeF₄ నిర్మాణం :

1. XeF₄ లో మధ్యస్థ పరమాణువు ‘Xe’.
2. Xe – పరమాణువు రెండవ ఉద్రిక్త స్థాయిలో sp³d² సంకరీకరణం చెందును.
   
3. అణువు యొక్క ఆకృతి సమతల చతురస్రం, బంధకోణం 90° మరియు బంధ దైర్ఘ్యం 1.95Å.
   
4. sp³d² – 2p_z (F) అతిపాతం వలన Xe – నాలుగు – బంధాలను ఏర్పరచును.

దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్న

ప్రశ్న 1.
XeF₂, XeF₄, XeF₆ లను ఎలా తయారుచేస్తారు? నీటితో వాటి చర్య వివరించండి. వాటి నిర్మాణాలను చర్చించండి. [AP. Mar.’15]
జవాబు:
గ్జినాన్ ద్విగుణ ఫ్లోరైడ్లను ఈ క్రింది విధంగా ఏర్పరచును.
వీటిని Xe ను ఫ్లోరిన్తో నేరుగా సంయోగం చెందించుట ద్వారా ఏర్పరచును.

ఎ) XeF₂ జల విశ్లేషణ జరిపి Xe, HF మరియు O₂ లను ఏర్పరచును.
2XeF₂ + 2H₂O → 2Xe + 4HF + O₂

బి) XeF₄ జలవిశ్లేషణ చేయగా XeO₃ ఏర్పడును.
6XeF₄ + 12H₂O → 4Xe + 2XeO₃ + 24 HF + 3O₂

సి) XeF₆ని జలవిశ్లేషణ చేయగా XeO₃ ఏర్పడును.
XeF₆ + 3H₂O → XeO₃ + 6HF
XeF₆ని పాక్షిక జలవిశ్లేషణ చేయగా XeOF₄, XeO₂F₂ ఏర్పడును.
XeF₆ + H₂O → XeOF + 2HF
XeF₆ + 2H₂O → XeO₂F₂ + 4HF

XeF₂ నిర్మాణం :

1. XeF₂ లో మధ్యస్థ పరమాణువు ‘Xe’.
2. ‘Xe’ మొదటి ఉత్తేజిత స్థాయిలో sp³d సంకరీకరణం చెందును.
   
3. అణువు ఆకృతి రేఖీయం.
4. Xe – రెండు ఫ్లోరిన్లతో రెండు σ – బంధాలు (sp³ – 2p_z అతిపాతం) ఏర్పరచును.
   

b) XeF₄ నిర్మాణం :

1. XeF₄ లో మధ్యస్థ పరమాణువు ‘Xe’.
2. Xe – పరమాణువు రెండవ ఉద్రిక్త స్థాయిలో sp³d² సంకరీకరణం చెందును.
   
3. అణువు యొక్క ఆకృతి సమతల చతురస్రం, బంధకోణం 90° మరియు బంధ దైర్ఘ్యం 1.95Å.
   
4. sp³d² – 2p_z(F). అతిపాతం వలన Xe – నాలుగు σ – బంధాలను ఏర్పరచును.

XeF₆ నిర్మాణం :

1. XeF₆ లో మధ్యస్థ పరమాణువు ‘Xe’,
2. Xe – మూడవ ఉద్రిక్త స్థాయిలో sp³d³ సంకరీకరణం చెందును.
   
3. అణువు యొక్క ఆకృతి విరూపణం చెందిన అష్టముఖీయ ఆకృతి.
   

సాధించిన సమస్యలు Textual Examples

ప్రశ్న 1.
గ్రూపు 18 మూలకాలను ఉత్కృష్ట వాయువులని ఎందుకు అంటారు?
సాధన:
18వ గ్రూపు మూలకాల వేలెన్స్ కర్పరంలోని ఆర్బిటాళ్లు పూర్తిగా ఎలక్ట్రాన్లతో నిండి ఉంటాయి. అందువల్ల అవి కొన్ని మూలకాలతోనే నిర్దిష్ట పరిస్థితుల్లో మాత్రమే చర్య జరుపుతాయి. అందువల్ల వాటిని ఉత్కృష్ట వాయువులని అంటారు.

ప్రశ్న 2.
ఉత్కృష్ట వాయువులకు చాలా తక్కువ బాష్పీభవన స్థానాలున్నాయి. ఎందుకు?
సాధన:
ఉత్కృష్ట వాయువులు ఏక్ష పరమాణుకత గల వాయువులు కాబట్టి బలహీన విక్షేపణ బలాలు మినహా ఏ ఇతర అంతర పరమాణుక బలాలు ఉండవు. కాబట్టి అవి అత్యల్ప ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మాత్రమే ద్రవీకరణం చెందుతాయి. అందుకే అత్యల్ప బాష్పీభవన స్థానాలుంటాయి.

ప్రశ్న 3.
XeF₆ ను జలవిశ్లేషణ చేస్తే ఆక్సీకరణ – క్షయకరణ (రిడాక్స్) చర్య జరుగుతుందా?
సాధన:
జరగదు. జలవిశ్లేషణంలో క్రియాజన్యాలు XeOF₄, XeO₂F₂. వీటిలో ప్రతీ మూలకానికి సంబంధించిన ఆక్సీకరణ సంఖ్యలు క్రియాజనకాలలో ఎలా ఉన్నాయో అదే విధంగా ఉన్నాయి. అంటే మారలేదు. అందువల్ల రిడాక్స్ చర్య కాదు.

పాఠ్యాంశ ప్రశ్నలు Intext Questions

ప్రశ్న 1.
ఈతగాళ్ళు వాడే పరికరంలో హీలియమ్ ను ఎందుకు ఉపయోగిస్తారు?
జవాబు:
ఈతగాళ్ళు వాడే ఆధునిక పరికరాల్లో He, O₂ ల మిశ్రమం ఉపయోగిస్తారు. ఎందువలన అనగా ‘He’ రక్తంలో తక్కువ ద్రావణీయత కలిగి ఉంటుంది.

ప్రశ్న 2.
క్రింది సమీకరణాన్ని తుల్యం చేయండి.
XeF₆ + HO → XeO₂F₂ + HF
జవాబు:
XeF₂ + 2H₂O → XeO₂F₂ + 4 HF

ప్రశ్న 3.
రేడాన్కు సంబంధించిన రసాయనశాస్త్రాన్ని చదవడం ఎందుకు కష్టం?
జవాబు:
అత్యల్ప అర్థాయువుతో ఉన్న రేడాన్ రేడియోధార్మిక మూలకం కాబట్టి దాని రసాయన శాస్త్రాన్ని అధ్యయనం చేయడం కష్టం.