Mahesh

Andhra Pradesh BIEAP AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material 5th Lesson లోహనిష్కర్షణలో సాధారణ సూత్రాలు Textbook Questions and Answers.

AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material 5th Lesson లోహనిష్కర్షణలో సాధారణ సూత్రాలు

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
ప్లవన ప్రక్రియలో నిమ్నకారుల పాత్ర ఏమిటి?
జవాబు:
ప్లవన ప్రక్రియలో నిమ్నకారులను ఉపయోగించుట ద్వారా రెండు సల్ఫైడ్ ధాతువులను వేరుచేయుట సాధ్యపడును.
ఉదా : ZnS మరియు PbS కలిగిన ధాతువులో NaCN ను నిమ్నకారిణిగా వాడుతారు. ఇది ZnS ను నురుగలోనికి రాకుండా అడ్డుకొని PbS ను నురుగలోనికి వచ్చేటట్లు చేస్తుంది.

ప్రశ్న 2.
C, CO లలో ఏది 673K వద్ద మంచి క్షయకరణి?
జవాబు:
C, CO లలో 673K వద్ద కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (CO) మంచి క్షయకరణి.

• 983K మరియు ఆపై ఉష్ణోగ్రత వద్ద కోక్ (C) మంచి క్షయకరణి.
• పై పరిశీలనలు ఎల్లింగ్రామ్ పటాల నుండి గమనించబడినవి.

ప్రశ్న 3.
కాపర్ విద్యుత్ శోధన ప్రక్రియలో ఏర్పడే ఆనోడ్ బురదలో ఉన్న సాధారణ మూలకాలను గుర్తించండి.
జవాబు:

• కాపర్ విద్యుత్ శోధన ప్రక్రియలో ఏర్పడే ఆనోడ్ బురదలో ఉన్న సాధారణ మూలకాలు తక్కువ చర్యాశీలత గల విలువైన లోహాలు సిల్వర్ (Ag), గోల్డ్ (Au) మరియు ప్లాటినమ్ (pt).
• ఆనోడ్ వద్ద ఈ మూలకాలు ఎలక్ట్రాన్లు కోల్పోవు మరియు ఇవి ఆనోడ్ బురదలో గ్రహించబడతాయి.

ప్రశ్న 4.
కాపర్ లోహ నిష్కర్షణంలో సిలికా పాత్రను తెలపండి.
జవాబు:
కాపర్ లోహ నిష్కర్షణలో సిలికా ఆమ్ల ద్రావకారిగా ఉపయోగిస్తారు. సిలికా ఐరన్ లోని మలినాలతో చర్య జరిపి లోహ మలంను ఏర్పరచును.

ప్రశ్న 5.
‘పోలింగ్’ ను విశదీకరించండి. [AP. Mar.’16; AP. Mar.’15]
జవాబు:
లోహాలతో ఆయా లోహాల ఆక్సైడ్లు మలినాలుగా ఉన్న సందర్భాలలో ఈ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తారు. మలిన లోహాన్ని ద్రవస్థితిలోకి మార్చి కార్బన్ పొడితో కప్పి, పచ్చి కర్రలతో కలుపుతారు. పచ్చికర్రల నుంచి, కార్బన్ నుంచి వెలువడిన క్షయకరణ వాయువులు ‘లోహ ఆక్సైడ్రను తిరిగి శుద్ధ లోహాలుగా మారుస్తారు.
ఉదా : Cu, Sn లోహాలను ఈ పద్ధతిలో శోధనం చేస్తారు.

ప్రశ్న 6.
నికెల్ శోధనానికి ఒక పద్ధతిని వివరించండి.
జవాబు:
మాండ్ పద్ధతి:
ఈ పద్ధతిలో కార్బన్ మోనాక్సైడ్ సమక్షంలో నికెల్ను వేడిచేస్తే నికెల్ టెట్రా కార్బొనిల్ అనే బాష్పశీల సంక్లిష్ట పదార్థం ఏర్పడుతుంది.

ప్రశ్న 7.
పోతఇనుము దుక్కఇనుము నుంచి ఏ విధంగా విభేదిస్తుంది?
జవాబు:
బ్లాస్ట్ కొలిమి నుంచి లభించే ఐరన్, దాదాపు 4% కార్బన్ తక్కువ మొత్తంలో చాలా మాలిన్యాలు ఉంటాయి. దీనిని పిగ్ ఐరన్ (దుక్కఇనుము) అంటారు. పోత ఇనుము, దుక్క ఇనుము రెండూ వేరువేరు. దుక్కఇనుమును బొగ్గుతో వేడిగాలిని ఉపయోగించి ద్రవీభవనం చేస్తే పోతఇనుము తయారగును. దీనిలో కొంచెం తక్కువ కార్బన్ (3%) ఉంటుంది. ఇది చాలా గట్టిగా, పెళుసుగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 8.
ఖనిజం, ముడిఖనిజాల (ధాతువు) మధ్య తేడా ఏమిటి?
జవాబు:
ఖనిజం భూమి పై పొరలలో సహజసిద్ధంగా లభించే లోహం యొక్క రసాయన సమ్మేళనాలను ఖనిజాలు అంటారు.

ముడిఖనిజ ధాతువు :
ఖనిజాలలో కొన్నింటిని మాత్రమే రసాయనికంగా వాణిజ్యపరంగా లోహ నిష్కర్షణకు ఉపయోగిస్తారు. ఈ ఖనిజాలను ధాతువులు అంటారు.

ప్రశ్న 9.
సిలికా పూత ఉన్న కన్వర్టర్లో కాపర్మాటీని ఎందుకు ఉంచుతారు?
జవాబు:
కాపర్మాటీ Cu₂S మరియు FeS లు కలిగి ఉంటుంది. ఈ మిశ్రమంలో FeS గాంగ్. ఈ గాంగ్ను తొలగించుటలో సిలికా పూత, ఉన్న కన్వర్టర్ ఆమ్ల ద్రవకారిగా పనిచేసి లోహమలంను ఏర్పరుచును.

ప్రశ్న 10.
అల్యూమినియమ్ లోహ నిష్కర్షణలో క్రయోలైట్ పాత్ర ఏమిటి? [TS. Mar.’16; TS. Mar.’15]
జవాబు:
శుద్ధ అల్యూమినాకు క్రయోలైట్ కలుపుట ద్వారా, శుద్ధ అల్యూమినా యొక్క ద్రవీభవన స్థానం తగ్గును మరియు శుద్ధ అల్యూమినా విద్యుత్ వాహకత పెరుగును.

ప్రశ్న 11.
తక్కువ శ్రేణి కాపర్ ముడిఖనిజాల విషయంలో ఏ విధంగా నిక్షాళనం చేస్తారు?
జవాబు:
తక్కువ శ్రేణి ముడిఖనిజాల నుండి జల లోహ సంగ్రహణం ద్వారా కాపర్ను నిష్కర్షణం చేస్తారు. Cu⁺² ఉన్న ద్రావణాన్ని తుక్కు ఐరన్ లేదా H₂ తో చర్య జరిపిస్తారు.

ప్రశ్న 12.
CO ను ఉపయోగించి జింక్ ఆక్సైడ్ను క్షయకరణం చేయడం ద్వారా జింక్ను ఎందువల్ల నిష్కర్షణం చేయరు?
జవాబు:
CO ను ఉపయోగించి జింక్ ఆక్సైడ్ను క్షయకరణం చేయుట ద్వారా జింక్ను నిష్కర్షణం చేయరు.

వివరణ :
2Zn + O₂ → 2ZnO, ∆G° = – 650 kJ
2CO + O₂ → 2CO₂, ∆G° = – 450 kJ
2ZnO + 2CO → 2Zn + 2CO₂, ∆G° 200 kJ
∆G° విలువ ధనాత్మకం అయినచో చర్య పురోగమించదు.

ప్రశ్న 13.
ఈ క్రింది మిశ్రలోహాల సంఘటనాన్ని ఇవ్వండి.
ఎ) ఇత్తడి బి) కంచు సి) జర్మన్ సిల్వర్ [AP & TS. Mar. 17]
జవాబు:
ఎ) ఇత్తడి సంఘటనం : 60 – 80% Cu, 20 – 40% Zn
బి) కంచు సంఘటనం : 75 – 90% Cu, 10 – 25% Sn
సి) జర్మన్ సిల్వర్ సంఘటనం : 50 – 60% Cu, 10 – 30% Ni, 20 – 30% Zn.

ప్రశ్న 14.
గాంగ్, లోహమలం ఈ పదాలను వివరించండి. [AP. Mar.’17]
జవాబు:
గాంగ్ :
ధాతువు భూమిపై పొరలలోని అనవసరపు రసాయన పదార్థాలతో మరియు ఖనిజాలతో మాలికుడును. ఈ అనవసరపు పదార్థాలను గాంగ్ అంటారు.

లోహమలం :
ద్రవకారిని గాంగ్తో చర్య జరిపినపుడు ఏర్పడే గలన పదార్థాన్ని లోహమలం అంటారు.

ప్రశ్న 15.
వెండి, బంగారం, వాటి ముడిఖనిజాల నిక్షాళనం ద్వారా ఎలా లభ్యం అవుతాయి?
జవాబు:
Ag మరియు Au లాంటి లోహాలను O₂ సమక్షంలో NaCN (లేదా) KCN సజల ద్రావణాలతో నిక్షాళనం చేసినపుడు నిక్షాళన ద్రావణం నుండి జింక్ స్థానభ్రంశం ద్వారా లోహం ఏర్పడును.
4M_(ఘ) + 8CN^–_(జల) + 2H₂O_(జల) + O_2(జల) → 4[M(CN)₂]^–_(జల) + 4OH^–_(జల)
2[M(CN)₂]^–_(జల) + Zn_(ఘ) → [Zn(CN)₄]^2-_(జల) + 2M_(ఘ)

ప్రశ్న 16.
ఎల్లింగ్హామ్ పటాల అవధులు ఏవి?
జవాబు:
ఎల్లింగ్హామ్ పటాల అవధులు :

• ఈ పటం ఉష్ణగతిక శాస్త్ర భావనలపై ఆధారపడి ఉంది. క్షయకరణ ప్రక్రియ గతిజశాస్త్రం గురించి ఏమీ తెలియజేయదు.
• ∆G° వివరణ K మీద ఆధారపడి ఉంది. [∆G° = -RTlnK], అంటే క్రియాజనకాలు, క్రియాజన్యాలు సమతాస్థితిలో ఉన్నట్లు భావిస్తుంది.
  

ఇది ఎల్లప్పుడూ సరికాదు. ఎందుకంటే క్రియాజనకాలు / క్రియాజన్యాలు ఘనపదార్థంగా ఉండవచ్చు.

ప్రశ్న 17.
కింది లోహాలకు చెందిన ఏవైనా రెండు ముడిఖనిజాలను సూత్రాలతో (ఫార్ములా) రాయండి.
ఎ) అల్యూమినియమ్ బి) జింక్ సి) ఐరన్ డి) కాపర్
జవాబు:
ఎ) అల్యూమినియమ్ ధాతువులు : బాక్సైట్ – Al₂O₃. 2H₂O
క్రయోలైట్ – Na₃AlF₆

బి) జింక్ ధాతువులు : జింక్ బ్లెండ్ – ZnS
కాలమైన్ – ZnCO₃

సి) ఐరన్ ధాతువులు : హెమటైట్ – Fe₂O₃
మాగ్నటైట్ – Fe₃O₄

డి) కాపర్ ధాతువులు : కాపర్ పై రైటిస్ – CuFeS₂
కాపర్ గ్లాన్స్ – Cu₂S.

ప్రశ్న 18.
మాటీ (matte) అంటే ఏమిటి? దాని సంఘటనాన్ని ఇవ్వండి.
జవాబు:
కాపరు కాపర్పైరైటిస్ నుండి లోహ నిష్కర్షణ చేయునపుడు బ్లాస్ట్ కొలిమిలో ఎక్కువగా Cu₂S మరియు కొద్దిగా FeS ఏర్పడతాయి. ఈ ఉత్పన్నాన్ని మాటీ అంటారు.

ప్రశ్న 19.
బ్లిస్టర్ కాపర్ అంటే ఏమిటి? ఎందుకు దానిని అలా అంటారు?
జవాబు:
కాపర్మాటీ నుండి కాపర్ను నిష్కర్షణం చేయునపుడు బ్లాస్ట్ కొలిమిలో చర్యలు పూర్తి అయిన తరువాత దాదాపు ఐరన్ పూర్తిగా లోహమలంగా తీసివేయబడుతుంది. క్యూప్రస్ ఆక్సైడ్, క్యూప్రస్ సల్ఫైడ్లు చర్య జరిపి కాపర్ లోహం ఏర్పడుతుంది.
2Cu₂O + Cu₂S → 6Cu + SO₂

ద్రవ లోహాన్ని ఇసుక అచ్చుల్లోపోసి చల్లారుస్తారు. SO, వాయువు బయటికి పోతుంది. ఇలా ఏర్పడిన కాపర్ను “బ్లిస్టర్ కాపర్” అంటారు. దీనిలో 98% శుద్ధత ఉంటుంది.

ప్రశ్న 20.
ముడిఖనిజం నుంచి మలినాల అయస్కాంత వేర్పాటును వివరించండి.
జవాబు:
విద్యుదయస్కాంత పద్ధతి (Electro-magnetic method) :
ముడిఖనిజంలో గల మలినాలు గానీ ముడిఖనిజం గానీ అయస్కాంతిక పదార్థం అయిఉంటే ఈ పద్ధతి ఉపయోగపడుతుంది. ఈ పద్ధతిలో ముడిఖనిజాన్ని చూర్ణం చేసి రెండు బలమైన విద్యుదయస్కాంత ధ్రువాల మీద తిరిగే బెల్ట్ మీద పడేలా చేస్తారు. అయస్కాంత, అనయస్కాంత పదార్థాలు రెండు వేరువేరు కుప్పలుగా పడతాయి.

ఉదాహరణకు, ఖనిజ కణాలు అయస్కాంత ధర్మాలు కలవి అనుకుందాం. అప్పుడు గాంగ్ అనయస్కాంత పదార్థం అవుతుంది. అయస్కాంత పదార్థం అయస్కాంత రోలర్ సమీపంలో పోగుగాపడుతుంది.
ఉదాహరణ : హెమటైట్, మాగ్నటైట్ అయస్కాంత ఖనిజకణాలుంటాయి. కాసిటరైట్ లేదా టిన్లోన్లో వుల్లోమైట్ అయస్కాంత మలినంగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 21.
ద్రవకారి అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
ఖనిజ ద్రవీభవన స్థానాన్ని తగ్గించుటకు ఖనిజాలకు బయటనుండి చేర్చిన పదార్థాలను ద్రవకారులు అంటారు.

ప్రశ్న 22.
కింది లోహాలలో, ప్రతి లోహానికి రెండు ఉపయోగాలు .ఇవ్వండి.
ఎ) జింక్ బి) కాపర్ సి) ఐరన్ డి) అల్యూమినియమ్
జవాబు:
ఎ) జింక్ ఉపయోగాలు :

• జింక్ను అధిక మొత్తంలో బ్యాటరీలలో ఉపయోగిస్తారు.
• ఐరన్ను గాల్వనైజ్ చేయుటకు ఉపయోగిస్తారు.
• చాలా మిశ్రమ లోహాలలో అనుఘటకంగా ఉపయోగిస్తారు. ఉదా : ఇత్తడి (Cu 60%, Zn 40%)

బి) కాపర్ ఉపయోగాలు :

• విద్యుత్ పరిశ్రమలో వాడే తీగలను తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
• నీరు, ఆవిరి గొట్టాలను తయారు చేయడానికి కాపర్ను ఉపయోగిస్తారు.
• కాపర్ను మిశ్రమ లోహాల తయారీలో కూడా ఉపయోగిస్తారు.

సి) ఐరన్ ఉపయోగాలు :

• పోత ఇనుమును స్టవ్లు, రైలుబోగీలు, గట్టర్పైప్పులు, బొమ్మలకు పోతపోయడంలో వాడతారు.
• చేత ఇనుము, స్టీల్ తయారీలో వాడతారు.

డి) అల్యూమినియమ్ ఉపయోగాలు :

• పలుచని అల్యూమినియం రేకును చాక్లెట్ల మీద చుట్టడానికి వాడతారు.
• లోహ సూక్ష్మచూర్ణాన్ని పెయింట్లు, లాకర్లలో వాడతారు.
• ఎక్కువ చర్యాశీలత ఉండుట వలన అల్యూమినియంను క్రోమియం, మాంగనీస్లను వాటి ఆక్సైడ్ల నుండి నిష్కర్షణ చేయుటకు వాడతారు.
• అల్యూమినియం తీగలను విద్యుద్వాహకాలుగా వాడతారు.

ప్రశ్న 23.
C, COలలో, ఏది ZnO కు మంచి క్షయకరణి?
జవాబు:
కోక్ క్షయకరణిగా ZnO + C → Zn + CO ——— (1)

ఈ చర్యలో T > 1120K అయినపుడు ∆G° విలువ తక్కువగా ఉండును.
CO క్షయకరణిగా ZnO + CO₂ → Zn + CO ——– (2)
ఈ చర్యలో T>1323K అయినపుడు ∆G° విలువ తక్కువగా ఉండును.
∆G° = ఋణాత్మకం అయినపుడు చర్య పురోగమిస్తుంది.
చర్య (1) లో తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ∆G° విలువ ఋణాత్మకం అగును. కావున ‘CO’ కన్నా ‘C’ మంచి క్షయకరణి.

ప్రశ్న 24.
ఎ) పోతఇనుము బి) చేతఇనుము సి) నికెల్ స్టీల్ డి) స్టెయిన్లెస్ స్టీల్ల ఉపయోగాలను ఇవ్వండి.
జవాబు:
ఎ) పోతఇనుము ఉపయోగాలు :

• పోత ఇనుమును స్టవ్లు, రైలుబోగీలు, గట్టర్పైపులు, బొమ్మలకు పోతపోయడంలో వాడతారు.
• చేతఇనుము, స్టీల్ తయారీలో వాడతారు.

బి) చేతఇనుము ఉపయోగాలు :

• చేతఇనుమును తీగలు, యాంకర్ల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు.
• గొలుసులు, వ్యవసాయ సంబంధ ఉపయోగకరమైన వస్తువుల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు.

సి) నికెల్ స్టీల్ ఉపయోగాలు :

• కేబుల్లు, ఆటోమొబైల్ భాగాలు, విమాన భాగాలలో ఉపయోగిస్తారు.
• లోలకం, కొలత టేపుల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు.

డి) స్టెయిన్లెస్ స్టీల్ ఉపయోగాలు :

• సైకిళ్ళు, ఆటోమొబైల్లలో ఉపయోగిస్తారు.
• పాత్రలు, పెన్నుల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు.

ప్రశ్న 25.
క్రోమియమ్, మాంగనీస్లను, వాటి ఆక్సైజ్ల నుంచి నిష్కర్షణం చేయడంలో అల్యూమినియమ్ ఎలా ఉపయోగపడుతుంది?
జవాబు:

• Al ను క్షయకరణిగా ఉపయోగిస్తారు.
• అల్యూమినో థర్మిట్ పద్ధతి ద్వారా Cr, Mn ల ఆక్సైడ్ నుంచి Cr, Mn లను నిష్కర్షణ చేస్తారు.
  Cr₂O₃ + 2Al → 2Cr + Al₂O₃
  3Mn₃O₄ + 8Al → 4Al₂O₃ + 9Mn

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
సార్ధలోహ సంగ్రహణ క్రియ ద్వారా కాపర్ను నిష్కర్షణం చేస్తారు, కానీ జింక్ను కాదు వివరించండి.
జవాబు:
సార్ధ లోహ సంగ్రహణ క్రియ ద్వారా కాపర్ను నిష్కర్షణం చేస్తారు, కానీ జింక్ను కాదు.

వివరణ :

• Zn⁺²/Zn యొక్క E° = -0.762V. ఇది _ Cu⁺²/Cu యొక్క E° 0.337V కన్నా తక్కువ.
• పై విలువల ఆధారంగా జింక్ బలమైన క్షయకరణి అని తెలియుచున్నది మరియు ఇది Cu⁺² అయాను సులభంగా స్థానభ్రంశం చెందించును.
  
• జింకను సార్ధ లోహ సంగ్రహణ క్రియ ద్వారా నిష్కర్షణం చేయాలంటే జింక్ కన్నా బలమైన క్షయకరణిని ఉపయోగించాలి.

ప్రశ్న 2.
కాపర్ నిష్కర్షణ దాని ఆక్సైడ్ ముడిఖనిజాన్ని క్షయకరణం చేయడం ద్వారా కంటే పైరైటిస్ నుంచి ఎందుకు ఎక్కువ కష్టం?
జవాబు:
కాపర్ నిష్కర్షణ దాని ఆక్సైడ్ ముడి ఖనిజాన్ని క్షయకరణం చేయడం ద్వారా కంటే పైరైటిస్ నుండి ఎక్కువ కష్టం.

వివరణ :
పైరైటిస్ (Cu₂S), కార్బన్ లేదా హైడ్రోజన్లతో క్షయకరణం చెందడు. ఎందువలన అనగా దాని ప్రమాణ స్వేచ్ఛాశక్తి ఏర్పాటు విలువ (∆G°) CS₂ మరియు H₂S కన్నా ఎక్కువ.

కాపర్ ఆక్సైడ్ యొక్క ∆G° విలువ CO₂, కన్నా తక్కువ.
సల్ఫైడ్ ధాతువు మొదట ఆక్సైడ్గా భర్జన ప్రక్రియ ద్వారా మార్చబడుతుంది తరువాత క్షయకరణం చెందును.

ప్రశ్న 3.
మండల శోధనను వివరించండి.
జవాబు:
మలినాలు ఘనస్థితిలో ఉన్న లోహంలో కంటే గలనస్థితిలో ఉండే లోహంలో ఎక్కువ కరిగి ఉంటాయనే నియమం మీద ఈ పద్ధతి ఆధారపడి ఉంది. అపరిశుద్ధ లోహపు కడ్డీకి ఒక చివర తిరిగే వృత్తాకార తాపకం బిగించబడి ఉంటుంది. ముందుకు తిరిగే తాపకంతోపాటు గలన మండలం తిరుగుతుంది. తాపకం ముందుకు జరుగుతున్నకొద్దీ, గలనం నుంచి శుద్ధలోహం స్ఫటికీకరణం చెందుతుంది. మలినాలు పక్కనున్న గలన మండలంలోకి వెళ్తాయి. ఈ ప్రక్రియను అనేకసార్లు పునరావృతం చేస్తారు. తాపకం ఒకే దిశలో ఒక చివర నుంచి ఇంకొక చివరకు తిరుగుతూ ప్రయాణిస్తుంది. ఒక చివరన మలినాలు సాంద్రీకరణం చెందుతాయి. ఈ చివరే సరిహద్దు (cut off). చాలా ఎక్కువ స్వచ్ఛత గల అర్ధవాహక శ్రేణి లోహాలను పొందడానికి ఈ పద్ధతి చాలా ఉపయోగకరం.
ఉదా : జెర్మేనియం, సిలికాన్, బోరాన్, గాలియమ్, ఇండియమ్.

ప్రశ్న 4.
జింక్ బ్లెండ్ నుంచి జింక న్ను నిష్కర్షణం చేయడంలో జరిగే రసాయన చర్యలను రాయండి.
జవాబు:
జింక్ బ్లెండ్ నుంచి జింక న్ను నిష్కర్షణం చేయునపుడు జరుగు రసాయన చర్యలు

ప్రశ్న 5.
ఐరన్ నిష్కర్షణం జరిగేటప్పుడు, బ్లాస్ట్ కొలిమిలో వివిధ మండలాలలో జరిగే రసాయన చర్యలను రాయండి.
జవాబు:
ఐరన్ నిష్కర్షణం జరిగేటప్పుడు, బ్లాస్ట్ కొలిమిలో వివిధ మండలాలలో జరిగే రసాయన చర్యలు

ప్రశ్న 6.
సిలికాతో కలిసి ఉన్న బాక్సైట్ ముడిఖనిజంలో సిలికా నుంచి అల్యూమినాను ఎలా వేరుచేస్తారు? [AP. Mar.’16]
జవాబు:
ఈ పద్ధతిని తెల్ల బాక్సైట్ను శుద్ధి చేయుటకు ఉపయోగిస్తారు.
సర్పైక్ పద్ధతి :
మెత్తగా నూరిన బాక్సైట్కు కోక్ కలిపి 2075K వద్ద వేడిచేస్తూ N₂ వాయువును పంపుతారు. అల్యూమినియం నైట్రైడ్ ఏర్పడును. మలినం SiO₂ క్షయకరణం చెంది ఏర్పడును.
Al₂O₃ + 3C + N₂ → 2AIN + 3CO↑
SiO₂ + 2C → Si↑ + 2 CO↑

అల్యూమినియం నైట్రైడ్తో నీటితో చర్య జరిపి Al(OH)₃ ఏర్పరచును. Al(OH)₃ ను 1200°C వద్ద వేడిచేయగా అనార్ద్ర Al₂O₃ ఏర్పడును.
AlN + 3H₂O → Al(OH)₃ + NH₃↑
2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

ప్రశ్న 7.
భర్జనం, భస్మీకరణాలను భేదపరిచే ఉదాహరణలు ఇవ్వండి. [TS. Mar.’16]
జవాబు:
భర్జనం :
ఖనిజాన్ని విడిగా గాని, ఇతర పదార్థాలతో కలిపిగాని గాలి సమక్షంలో అధిక ఉష్ణోగ్రతలకు వేడిచేయడాన్ని భర్జనం అంటారు.

ఇది సల్ఫైడ్ ధాతువులకు అనువర్తనం చెందును.
ఉదా : 2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂

భస్మీకరణం :
ఖనిజం ద్రవీభవించకుండా దానిలో గల బాష్పశీల పదార్థాలను, గాలి తగలకుండా వేడిచేయటం ద్వారా తొలగించే పద్ధతిని భస్మీకరణం అంటారు.
→ ఈ పద్ధతిని కార్బొనేట్లు, బైకార్బొనేట్లను భస్మీకరణం చేయుటకు వాడతారు.
ఉదా : CaCO₃ → CaO + CO₂

ప్రశ్న 8.
Cr₂O₃ ఏర్పాటుకు ∆G° విలువ – 540kJ mol^-1, Al₂O₃ ఏర్పాటుకు – 827kJ mol^-1. Al తో Cr₂O₃ క్షయకరణం సాధ్యమా?
జవాబు:
ఇవ్వబడిన దానిని బట్టి ఈ క్రింది ఉష్ణ రసాయన చర్యలు సాధ్యపడతాయి.

∆G° = ఋణాత్మకం కావున చర్య పురోగమిస్తుంది.
కావున Cr₂O₃ క్షయకరణం Al తో సాధ్యపడుతుంది.

ప్రశ్న 9.
అల్యూమినియమ్ విద్యుత్ లోహ సంగ్రహణంలో, గ్రాఫైట్ కడ్డీ పాత్ర ఏమిటి?
జవాబు:
అల్యూమినియం విద్యుత్ లోహ సంగ్రహణంలో (హాల్ – హెరోల్ట్ పద్ధతి) గ్రాఫైట్ ఆనోడ్గా పనిచేయును.

ఆనోడ్ వద్ద O₂ వాయువు వెలువడును. ఈ O₂ వాయువు కార్బన్ ఆనోడ్లో చర్య జరిపి CO₂ ను ఏర్పరుచును. కావున ఈ గ్రాఫైట్ కడ్డీలు నెమ్మదిగా ఖర్చు అగుతాయి. కావున వీటిని సమయానుకూలంగా మరొక గ్రాఫైట్ కడ్డీతో మార్పిడి చేయాలి.

ప్రశ్న 10.
క్రింది లోహ శోధన పద్దతులలో సూత్రాలను పేర్కొనండి.
ఎ) మండలశోధనం బి) విద్యుత్ శోధనం (శుద్ధి చేయడం) సి) పోలింగ్ డి) బాష్ప ప్రావస్థ శోధనం
జవాబు:
ఎ) మండలశోధనం :
మలినాలు ఘనస్థితిలో ఉన్న లోహంలో కంటే గలనస్థితిలో ఉండే లోహంలో ఎక్కువ కరిగి ఉంటాయనే నియమం మీద ఈ పద్ధతి ఆధారపడి ఉంది. అపరిశుద్ధ లోహపు కడ్డీకి ఒక చివర తిరిగే వృత్తాకార తాపకం బిగించబడి ఉంటుంది. ముందుకు తిరిగే తాపకంతోపాటు గలన మండలం తిరుగుతుంది. తాపకం ముందుకు జరుగుతున్నకొద్దీ, గలనం నుంచి శుద్ధలోహం స్ఫటికీకరణం చెందుతుంది. మలినాలు పక్కనున్న గలన మండలంలోకి వెళ్తాయి. ఈ ప్రక్రియను అనేకసార్లు పునరావృతం చేస్తారు. తాపకం ఒకే దిశలో ఒక చివర నుంచి ఇంకొక చివరకు తిరుగుతూ ప్రయాణిస్తుంది. ఒక చివరన మలినాలు సాంద్రీకరణం చెందుతాయి. ఈ చివరే సరిహద్దు (cut off). చాలా ఎక్కువ స్వచ్ఛత గల అర్ధవాహక శ్రేణి లోహాలను పొందడానికి ఈ పద్ధతి చాలా ఉపయోగకరం.
ఉదా : జెర్మేనియం, సిలికాన్, బోరాన్, గాలియమ్, ఇండియమ్.

బి) విద్యుత్ శోధనం (శుద్ధి చేయడం) :
విద్యుద్విశ్లేషణ :
Cu, Ag. Au మొదలైన అపరిశుద్ధ లోహాలను ఈ పద్ధతిలో శోధనం చేస్తారు. ఈ పద్ధతిలో అపరిశుద్ధ లోహాన్ని ఆనోడ్గాను, శుద్ధలోహాన్ని కాథోడ్గాను ఉపయోగిస్తారు. ఆమీకృత లోహ లవణ ద్రావణం లేదా గలన స్థితిలో లోహ లవణాన్ని ఎలక్ట్రోలైట్గా వాడతారు. విద్యుత్ను పంపితే శుద్ధ లోహం కాథోడ్ పై నిక్షిప్తమవుతుంది. మలినాలు విద్యుత్ పాత్రలో ఆనోడ్ వద్ద అడుగుకు చేరతాయి. దీన్ని “ఆనోడ్ మడ్” అంటారు.

c) పోలింగ్ :
లోహాలతో ఆయా లోహాల ఆక్సైడ్లు మలినాలుగా ఉన్న సందర్భాలలో ఈ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తారు. మలిన లోహాన్ని ద్రవస్థితిలోకి మార్చి కార్బన్ పొడితో కప్పి, పచ్చి కర్రలతో కలుపుతారు. పచ్చికర్రల నుంచి, కార్బన్ నుంచి వెలువడిన క్షయకరణ వాయువులు లోహ ఆక్సైడ్లను తిరిగి శుద్ధ లోహాలుగా మారుస్తారు. ఉదా : Cu, Sn లోహాలను ఈ పద్ధతిలో శోధనం చేస్తారు.

d) బాష్ప ప్రావస్థ శోధనం :
ఈ పద్ధతిలో, లోహాన్ని బాష్పశీల సమ్మేళనంగా మార్చి సంగ్రహిస్తారు. తరువాత, దానిని విఘటనం చెందించి శుద్ధ స్థితిలో లోహాన్ని రాబడతారు. కాబట్టి, ఈ పద్ధతికి కావలసినవి :
i) లభ్యమయ్యే కారకంతో లోహం బాష్పశీల సమ్మేళనాన్ని ఏర్పరచాలి.
ii) బాష్పశీల సమ్మేళనం సులభంగా విఘటనం చెందాలి, అప్పుడే సంగ్రహణం సులభమవుతుంది.
కింది ఉదాహరణ ఈ పద్ధతిని తెలియజేస్తాయి.

నికెల్ శోధనం – మాండ్ పద్ధతి :
ఈ పద్ధతిలో, కార్బన్ మోనాక్సైడ్ సమక్షంలో నికెల్ను వేడిచేస్తే నికెల్ టెట్రా కార్బొనిల్ అనే బాష్పశీల సంక్లిష్ట పదార్థం ఏర్పడుతుంది.

ప్రశ్న 11.
Al, MgO ను క్షయకరణం చేయడానికి పరిస్థితులను సూచించండి.
జవాబు:
రెండు ఆక్సైడ్లు ఏర్పడుటకు సమీకరణాలు

ఎల్లింగ్హామ్ పటంలో ఈ రెండు ఆక్సైడ్ రేఖలు ఒక బిందువు వద్ద కలుసుకుంటాయి. MgO ను Al లోహంతో క్షయకరణం చేయగా ∆G° విలువ సున్నా.

పైన ఇవ్వబడిన సమాచారం నుండి MgO, Al లోహంతో క్షయకరణం 1665 K తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద జరుగదు. Mg, Al₂O₃ ని Al గా క్షయకరణం 1665 K కన్నా తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద చేస్తుంది.

Al- లోహం MgO ను Mg గా క్షయకరణం 1665K పైన చేస్తుంది. ఎందువలన అనగా Al₂O₃ యొక్క ∆G° విలువ MgO యొక్క ∆G° విలువ కన్నా తక్కువ.

ప్రశ్న 12.
ప్లవన ప్రక్రియ పద్ధతిలో సల్ఫైడ్ ముడిఖనిజ శుద్ధీకరణను వివరించండి. [AP. Mar.’17; AP & TS. Mar.’15]
జవాబు:
ప్లవన ప్రక్రియ :
సల్ఫైడ్ ఖనిజాల నుంచి ఖనిజమాలిన్యాన్ని తొలగించడానికి ఈ పద్ధతి వాడకంలో ఉంది. చూర్ణం చేయబడ్డ ముడిఖనిజాన్ని నీటితో కలిపి అవలంబనం చేస్తారు. నూనె సమక్షంలో గాలిని పంపి, గుండ్రంగా తిరిగే తెడ్డుతో అవలంబనాన్ని గిలకరిస్తారు. ఖనిజ కణాలు గల నురుగు ఏర్పడుతుంది. ఈ అవలంబనానికి బుడగల సేకర్తలను, స్థిరీకరణులను కలుపుతారు. బుడగల సేకర్తలు (ఉదా : పైన్ ఆయిల్, కొవ్వు ఆమ్లాలు, గ్జాంథేట్లు మొదలైనవి) ఖనిజ కణాలను నీటిలోకి పోకుండా అడ్డుకుంటాయి. స్థిరీకరణులు (ఉదా : క్రిసాల్లు, ఎనిలీన్), నురుగును స్థిరీకరిస్తాయి. ఖనిజ కణాలు నూనెతో తడిగా అవుతాయి, ఖనిజ మాలిన్య కణాలు నీటితో తడిగా అవుతాయి. తెడ్డుతో తిప్పి మిశ్రమాన్ని క్షోభించటంతో గాలి లోపలికి ప్రవేశించి నురుగు ఏర్పడి ముడిఖనిజ కణాలు నురుగుతో కలసి వస్తాయి. అప్పుడు ముడిఖనిజ కణాలు నురుగు నుంచి లభ్యమవుతాయి.

నురుగు తేలికగా ఉండటం వల్ల, తెట్టులాగ ఏర్పడిన దానిని వేరుచేయవచ్చు. తరువాత తెట్టును ఆరబెట్టి ఖనిజాన్ని పొందవచ్చు. నిమ్నకారులను వాడటం వల్ల గాని, నీరు, నూనె నిష్పత్తిని సరిచేయడం వల్ల గాని రెండు సల్ఫైడ్ ముడిఖనిజాల మిశ్రమాన్ని వేరుపరచవచ్చు. ఉదాహరణకు ZnS, PbS ఉన్న ముడిఖనిజానికి, NaCN ను నిమ్నకారిగా వాడతారు. ZnS ను నురుగులోకి రాకుండా NaCN ఆపి, NaCN, ZnS ఉపరితలం మీద Na₂[Zn (CN)₄] పొరను ఏర్పరుస్తుంది. PbS ను మాత్రమే నురుగులోకి . రానిస్తుంది.

ప్రశ్న 13.
బాక్సైట్ నుంచి అల్యూమినా నిక్షాళన పద్ధతిని వివరించండి. [TS. Mar. ’17]
జవాబు:
అల్యూమినియమ్ ముఖ్య ధాతువు అయిన బాక్సైట్లో SiO₂, ఐరన్ ఆక్సైడ్లు, టైటానియమ్ ఆక్సైడ్ (TiO₂) మలినాలు ఉంటాయి. చూర్ణం చేసిన ధాతువుకు గాఢ NaOH ద్రావణం కలిపి 473 – 523 K ఉష్ణోగ్రత, 35 – 36 bar పీడనం వద్ద చర్య జరిపిస్తారు. ఈ విధంగా, Al₂O₃ సోడియమ్ అల్యూమినేట్గా నిక్షాళనం (SiO₂ కూడా సోడియమ్ సిలికేట్గా) చెందుతుంది. ఇతర మలినాలు ఉండిపోతాయి.
Al₂O_3(ఘ)(ఘ) + 2NaOH_(జల) + 3H₂O_(ద్ర) → 2 Na[Al(OH)₄]_(జల)

అల్యూమినేట్ క్షార ప్రవృత్తి గలది. దానిలోనికి CO₂ వాయువును పంపి, తటస్థీకరించి, సార్ధ Al₂O₃ గా అవక్షేపిస్తారు. ఈ స్థితిలో అప్పుడే తయారుచేసిన సార్ధ Al₂O₃ ని ద్రావణానికి కొద్ది మొత్తంలో కలుపుతారు. Al₂O₃. xH₂O పూర్తిగా అవక్షేపితమయ్యేటట్లు ఇది ప్రేరేపిస్తుంది.
2 Na[Al(OH)₄]_(జల) + CO_2(వా) → Al₂O₃. xH₂O_(ఘ) + 2NaHCO_3(జల)

సోడియమ్ సిలికేట్ ద్రావణంలో ఉండిపోతుంది. అవక్షేపిత సార్ధ అల్యూమినాను వడపోత ద్వారా వేరుపరచి, తడిలేకుండా చేసి, వేడిచేస్తే శుద్ధ Al₂O₃ లభిస్తుంది.

ప్రశ్న 14.
ఎల్లింగ్హామ్ పటం అంటే ఏమిటి? ఆక్సైడ్ల క్షయకరణంలో ఈ పటాల ద్వారా ఏమి గ్రహించవచ్చు?
జవాబు:
గిబ్స్ శక్తి రేఖాపటాలను మొదటగా హెచ్.జె.టి. ఎల్లింగ్హమ్ వాడాడు. ఆక్సైడ్ క్షయకరణంలో క్షయకరణాల ఎంపికను పరిశీలించడానికి ఇది గట్టి ఆధారాన్ని ఇస్తుంది. దీనిని ఎల్లింగ్ హామ్ పటం అంటారు. ముడిఖనిజం ఉష్ట్రీయ క్షయకరణం ఎంతవరకు జరుగుతుందని చెప్పడానికి ఈ పటాలు ఉపయోగపడతాయి. చర్య జరగాలంటే, నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద, చర్య గిబ్స్ శక్తి ఋణాత్మకంగా ఉండాలి.

ఎ) మూలకాల ఆక్సైడ్ తయారీకి (2xM_(ఘ) + O_2(వా) →2M_xO_(ఘ)) సంబంధించి ఎల్లింగ్హామ్ పటాలంటే ∆_rG^Θకి, Tకి పటాలు. ఈ చర్యలో, వాయువుల వినియోగం వల్ల వాయు పరిమాణం ఎడమ నుంచి కుడికి తగ్గుతుంది. ఇది ∆S విలువ రుణాత్మకం కావడానికి దారితీస్తుంది. అందువల్ల సమీకరణం (∆G = ∆H – T ∆S) లో రెండవ స్థిరాంకం గుర్తు మారుతుంది. తరువాత ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పటికీ ∆G పెరుగుతుంది. (సాధారణంగా, ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే, ∆G తగ్గుతుంది). ఫలితంగా M_x O_(ఘ) తయారీకి పైన చూపించిన చాలా చర్యలకు ఎల్లింగ్హామ్ పటంలో వక్రాలకు ధనాత్మక వాలు ఉంటుంది.

బి) ప్రావస్థలో ఏదైనా మార్పు జరిగినప్పుడు (ఘ – ద్ర లేదా ద్ర వా) తప్ప ప్రతి పటం ఒక సరళరేఖే. వాలులో ధనాత్మక దిశలో పెరుగుదల అటువంటి మార్పు జరిగే ఉష్ణోగ్రతను సూచిస్తుంది. (ఉదా : Zn, ZnO పటంలో, సరళరేఖలో ఒక్కసారిగా జరిగే మార్పు ద్రవీభవనాన్ని సూచిస్తుంది).

సి) రేఖాపటంలో ఒక స్థానం కింద ∆G రుణాత్మకం అవుతుంది (అంటే M_xO స్థిరంగా ఉంది). ఈ స్థానం పైన M_xO దానంతట అదే విఘటనం చెందుతుంది.

డి) ఒక ఎల్లింగ్హామ్ పటంలో, సాధారణ లోహాల ఆక్సీకరణానికి (వాటి సంబంధిత జాతుల క్షయకరణానికి), కొన్ని క్షయకరణులకు ∆G^Θపటాలు ఇచ్చారు. వివిధ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ∆_rG^Θవిలువలు, మొదలైన వాటిని (ఆక్సైడ్ తయారీకి) ఇచ్చారు. కాబట్టి వివరణ సులభతరమవుతుంది.
C, CO లలో 673K వద్ద కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (CO) మంచి క్షయకరణి.

• 983K మరియు ఆపై ఉష్ణోగ్రత వద్ద కోక్ (C) మంచి క్షయకరణి.
• పై పరిశీలనలు ఎల్లింగ్హమ్ పటాల నుండి గమనించబడినవి.

CO ను ఉపయోగించి జింక్ ఆక్సైడ్ను క్షయకరణం చేయుట ద్వారా జింక్ను నిష్కర్షణం చేయరు.
వివరణ :
2Zn + O₂ → 2ZnO, ∆G° = -650 kJ
2CO + O₂ → 2CO₂, ∆G° = -450 kJ
2ZnO + 2CO → 2Zn + 2CO₂, ∆G° = 200 kJ

∆G° విలువ ధనాత్మకం అయినచో చర్య పురోగమించదు.
పై పరిశీలనలు ఎల్లింగ్ హామ్ పటాల నుండి వివరించబడినది.

ప్రశ్న 15.
కాపర్ పైరైటిస్ నుంచి కాపర్ను ఎలా నిష్కర్షణ చేస్తారు?
జవాబు:

కాపర్ ఉనికి, నిష్కర్షణ సూత్రాలు :
మానవ జాతికి అనాదిగా కాపర్ గురించి తెలుసు. “Cuprum” అనే పదం నుంచి దీని సంకేతం ‘Cu’ వచ్చింది.

a) ఉనికి :
మూలకస్థితిలో కాపర్ లోహం చాలా తక్కువగా లభిస్తుంది. అది ఎక్కువగా ఆక్సీ సమ్మేళనాలుగానూ, సల్ఫర్ సమ్మేళనాలుగానూ లభిస్తుంది. కాపర్ ముఖ్యఖనిజాలు.

మాలకైట్, అజురైట్లు ఇతర ఖనిజాలు (ఫార్ములాల కోసం సాధారణ లోహ నిష్కర్షణను చూడండి).

b) కాపర్ నిష్కర్షణ :
కాపర్ మూలకాన్ని దాని సల్ఫైడ్ ఖనిజం నుంచి ముఖ్యంగా తయారుచేస్తారు. ధాతువును బట్టి దానికి చేసే అభిచర్యను ‘నిర్ణయిస్తారు.

సల్ఫైడ్ ధాతువుల నుంచి నిష్కర్షణ :
కాపర్ లోహానికి ముఖ్యధాతువు కాపర్ పైరైటీస్. ప్రగలన పద్ధతిలో కాపర్ లోహాన్ని ధాతువు నుంచి పొందుతారు. ఈ చర్యలో వివిధ దశలను క్రింద ఇచ్చాం.

i) ధాతువును “జా క్రషర్స్” (Jaw crushers) లోనూ తరవాత ‘బాల్ మిల్స్’ (ball mills) లోనూ వేసి మెత్తని చూర్ణంగా చేస్తారు. ఈ చూర్ణస్థితిలోని ధాతువును ప్లవన క్రియతో గాఢపరుస్తారు. ధాతు చూర్ణాన్ని నీటిలో అవలంబింపచేస్తారు. దానికి కొద్దిపాటి ‘పైన్ ఆయిల్’ (pine oil) ను కలుపుతారు. దాని తరువాత ఆ మిశ్రమంలోని బాగా గాలిని పంపి కలుపుతారు. అప్పుడు ఏర్పడిన నురుగుతో పాటు ధాతుకణాలు దాదాపు పూర్తిగా కలిసి వస్తాయి. తొట్టి అడుగుభాగానికి ‘గాంగ్’ చేరుకుంటుంది. నురుగును వేరు చేసి దాదాపు 95 శాతం శుద్ధ ధాతువును పొందుతారు.

ii) రివర్బొరేటరీ కొలిమి హార్త్ పై అధికంగా గాలిని పంపి ధాతువును భర్జనం చేస్తే దానిలోని బాష్పశీలి మలినాలు (As, Sb లాంటివి) బయటికి పోతాయి. కాపర్, ఐరన్ సల్ఫైడ్ల మిశ్రమం వస్తుంది. సల్ఫైడ్లు పాక్షికంగా ఆక్సీకరణం చెంది ఆయా ఆక్సైడ్లు ఏర్పడతాయి. ఈ చర్యలు కింది విధంగా ఉంటాయి.

iii) ప్రగలనం :
భర్జన ఫలితంగా వచ్చిన ధాతువుతో కొంచెం కోక్, ఇసుక (సిలికా)ను కలిపి బ్లాస్ట్ కొలిమిలో ప్రగలనం చేసి ద్రవీకృతం చేస్తారు. కోక్ దహనానికి కావలసిన గాలిని కొలిమి అడుగు భాగాన ఉన్న ‘టయర్స్’ నుంచి లోపలికి పంపుతారు. కాపర్, ఐరన్ సల్ఫైడ్ ఆక్సీకరణం ఇంకొంచెం ఎక్కువగా జరుగుతుంది. క్రింది చర్యలలో చూపించినట్లుగా ఐరన్ సిలికేట్ లోహమలం ఏర్పడుతుంది.

iv) బెస్సిమర్గీకరణం :
“మాటి” ని బెస్సిమ్హర్ కన్వర్టర్ వేస్తారు, బెస్సిమర్ కన్వర్టర్ ఒక అండాకారంలో ఉండే కొలిమి. దాన్ని ఉక్కు ప్లేటులతో చేస్తారు. ఈ కొలిమికి లైమ్తో గాని, మెగ్నీషియమ్ ఆక్సైడ్తో గాని క్షార లైనింగ్ ఇస్తారు. (ఇవి డోలమైట్ లేదా మాగ్నసైట్ నుంచి చేస్తారు). కన్వర్టర్ను ట్రానియన్ (Trunnions) ల సహాయంతో పట్టి ఉంచుతారు. దీన్ని మనకు కావలసిన వైపుకి వంపుకోవచ్చు. కొలిమి క్రింది భాగంలో ఉన్న ‘టయర్స్’ ద్వారా గాలి, ఇసుక కలిపిన వడిగాలిని పంపుతారు. ద్రవలోహం కన్వర్టర్ అడుగుభాగానికి చేరుకుంటుంది.

బ్లాస్ట్ కొలిమి జరిగే చర్యలన్నీ పూర్తి అవుతాయి. దాదాపు ఐరన్ పూర్తిగా లోహమలం రూపంలో తీసివేయబడుతుంది. క్యుప్రస్ ఆక్సైడ్, క్యుప్రస్ సల్ఫైడ్లు చర్య జరిపి కాపర్ లోహం ఏర్పడుతుంది.
2 Cu₂O + Cu₂S → 6 Cu + SO₂

ద్రవ లోహాన్ని ఇసుక అచ్చుల్లో పోసి చల్లారుస్తారు. SO₂ వాయువు బయటికి పోతుంది. అలా ఏర్పడిన కాపర్ను “బ్లిష్టర్ కాపర్” అంటారు. దీనిలో శుద్ధత దాదాపు 98% ఉంటుంది.

v) లోహ శుద్ధి :
“బ్లిష్టర్-కాపర్”ను విద్యు ద్విశ్లేషణ ద్వారా శుద్ధి చేస్తారు. అపరిశుద్ద కాపర్ లోహ ఫలకాలను ఆనోడ్గా వాడతారు. లెడ్ లైనింగ్ చేసిన తొట్టిలో కాపర్ (II) సల్ఫేట్ ద్రావణం పోసి అందులో వాటిని వేలాడదీస్తారు. పలచటి కాపర్ రేకులు కాథోడ్గా పనిచేస్తాయి. కాథోడ్ రేకులపై గ్రాఫైట్తో పూతపూస్తారు. విద్యుద్విశ్లేషణ చేస్తే కాథోడ్లపై శుద్ద కాపర్ నిక్షిప్తమవుతుంది. ఈ పద్దతిలో లభించే కాపర్ శుద్ధత 100% ఉంటుంది.

ప్రశ్న 16.
జింక్ బ్లెండ్ నుంచి జింక్ నిష్కర్షణాన్ని క్లుప్తంగా వివరించండి.
జవాబు:
జింక్ లోహ సంగ్రహణ :
జింక్ యొక్క ముఖ్య ధాతువులు :
జింక్ బ్లెండ్ ———- ZnS
జింకైట్ ———- ZnO
కాలమిన్ —— ZnCO₃
వీటిలో “జింక్ బ్లెండ్” ముఖ్యమైనది.

వివిధ దశలు :
i) పొడి చేయడం :
ధాతువును “బాల్ మిల్”లలో మెత్తని చూర్ణంగా చేస్తారు.

ii) ధాతువును సాంద్రీకరణం చేయడం :
ధాతువును మొదటి గురుత్వ లక్షణాధార సాంద్రీకరణం చేస్తారు. ఇందులో పొడిగా చేసిన ధాతువును విల్లే బల్ల (Wilfley’s table) లపై నీటి ప్రవాహంలో కడుగుతారు. ఈ బల్ల పై భాగం ముడతలు పడినట్లుగా ఉన్న (corrugated) రేకులా ఉంటుంది. పైగా అది కదులుతూ ఉంటుంది. ఈ కదలికల వల్ల తేలికపాటి ‘గాంగ్’ కణాలు ప్రవాహంలో కొట్టుకునిపోతాయి. భారఖనిజ కణాలు బల్ల అడుగు భాగానికి చేరుకుంటాయి. ఈ విధానంలో ధాతువు పాక్షికంగా సాంద్రీకరణ చెందుతుంది.

పాక్షికంగా సాంద్రీకరణం చెందిన ధాతువును ప్లవన క్రియ ద్వారా మరింత సాంద్రీకరణం చేస్తారు. ఇందులో ధాతు కణాలు నురుగుతో పాటు వేరవుతాయి.

అప్పుడు గాంగ్లో ఐరన్ ఆక్సైడ్ ఉంటే విద్యుదయస్కాంత పద్ధతిలో పూర్తిగా సాంద్రీకృతమవుతుంది. ఐరన్ ఆక్సైడ్ అయస్కాంత పదార్థం అవడం వల్ల అయస్కాంత ధృవానికి సమీపంలో కుప్పగా పడుతుంది.

iii) పైన వచ్చిన సాంద్రీకృత ధాతువును రోటరీ షెల్ఫ్ బర్నర్ (rotary shelf burner) లో భర్జనం చేస్తారు. ఈ బర్నర్లో భూసమాంతర షెల్ఫ్ లు (లేదా గదులు మాదిరిగా) ఉంటాయి. వాటిలో చార్జిని కలపడానికి బ్లేడ్ల లాంటి వసతి ఉంటుంది. బర్నర్పై భాగం నుంచి ధాతువును వేసి, అడుగు నుంచి జింక్ ఆక్సైడ్ను తీసుకుంటారు. కింద ఇచ్చిన చర్యలు బర్నర్లో భర్జనం చేసినప్పుడు జరుగుతాయి.
2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂
ZnS + 2O₂ → ZnSO₄
2ZnSO₄ → 2ZnO + 2SO₂ + O₂.
లోహనిష్కర్షణకు ప్రారంభ పదార్థం కాలిమిన్ అయితే దాన్ని సరాసరి భస్మీకరణం చేస్తారు. జింక్ ఆక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది.

iv)క్షయకరణం :
ఆక్సైడు లోహంగా క్షయకరణం చేయడానికి మూడు పద్ధతులు వాడుకలో ఉన్నాయి. ఎక్కువ వాడకంలో ఉన్న పద్ధతి “బెల్జియన్ పద్ధతి”. ఈ పద్ధతిలో భర్జనం చేసిన ధాతువుతో బొగ్గు లేదా కోక్తో బాగా కలుపుతారు. దాన్ని కొలిమి బంక మట్టితోగాని, మట్టితోగాని చేసిన రిటార్ట్లలోకి తీసుకుంటారు. ఈ రిటార్టు సీసాల ఆకారంలో ఉండే గొట్టాలు. వీటికి ఒక చివర మూసి ఉంటుంది. రెండో చివర మట్టితో చేసి, గాలితో చల్లబరచిన కండెన్సర్లతో కలిపి ఉంటాయి. పెద్ద కొలిమిలో ఈ రిటార్ట్లను అధిక సంఖ్యల్లో అరలుగా ఏర్పాటు చేస్తారు. వాయువులను మండించి రిటార్ట్లను 1100°C వద్దకు వేడిచేస్తారు. ఐరన్ ఫలకాలతో చేసిన “ప్రొలాంగ్” (Prolongs) లను కండెన్సర్లకు జతచేస్తారు. మట్టి కండెన్సర్లలోకి ప్రొలాంగ్లలోకి మలినలోహం చేరుకుంటుంది. ఈ లోహంలో జింక్ ఆక్సైడ్ కలిసి ఉంటుంది. దీన్ని “జింక్ డస్ట్” (zinc dust) అంటారు. కొంత జింక్ లోహం ద్రవస్థితిలో ఉంటుంది. దీన్ని అచ్చుల్లో పోసి ఘనీభవింపచేస్తారు. ఈ లోహాన్ని జింక్ స్పెక్టర్ (zinc spelter) అంటారు.
ZnO + C → Zn + CO;
ZnO + CO → Zn + CO₂.

ప్రశ్న 17.
కాపర్ నిష్కర్షణలో ప్రగలనం పద్ధతిని వివరించండి.
జవాబు:
ప్రగలనం :
భర్జన ఫలితంగా వచ్చిన ధాతువుతో కొంచెం కోక్, ఇసుక (సిలికా)ను కలిపి బ్లాస్ట్ కొలిమిలో ప్రగలనం చేసి ద్రవీకృతం చేస్తారు. కోక్ దహనానికి కావలసిన గాలిని కొలిమి అడుగు భాగాన్న ఉన్న ‘టయర్స్’ నుంచి లోపలికి పంపుతారు. కాపర్, ఐరన్ సల్ఫైడ్ ఆక్సీకరణం ఇంకొంచెం ఎక్కువగా జరుగుతుంది. క్రింది చర్యలలో చూపించినట్లుగా ఐరన్ సిలికేట్ లోహమలం ఏర్పడుతుంది.

ప్రశ్న 18.
విద్యుత్ లోహ సంగ్రహణాన్ని సోదాహరణంగా వివరించండి.
జవాబు:
విద్యుత్ లోహ సంగ్రహణం :
ఏ లోహ సంగ్రహణంలో అయితే విద్యుత్ కొలిమిలు, విద్యుద్విశ్లేషణ పద్ధతులు మరియు ఇతర విద్యుత్ ప్రక్రియలు ఉపయోగిస్తారో దానిని విద్యుత్ లోహ సంగ్రహణం అంటారు.

గలన లోహ లవణ క్షయకరణంలో విద్యుద్విశ్లేషణ వాడతారు. అటువంటి పద్ధతులు విద్యుత్ రసాయన. నియమాలపై ఆధారపడతాయి.
ఆ నియమాలు ఈ క్రింది సమీకరణం ద్వారా అర్థమవుతాయి.
∆G° = – n FE°
n = ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య
E° = ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్

అల్యూమినాను విద్యుద్విశ్లేషణం చేయుట :
పరిశుద్ధ అల్యూమినాను కరిగించిన క్రయొలైట్లో కరిగించి దానిని పెద్ద ఇనుప తొట్టెలో తీసుకుంటారు. ఈ తొట్టె కాథోడ్గా పనిచేస్తుంది. విద్యుద్విశ్లేష్యంలో మునిగేటట్లుగా వ్రేలాడదీయబడిన కార్బన్ కడ్డీలు ఆనోడ్గా పని చేస్తాయి. ఉష్ణోగ్రతను సుమారు 1000°C వద్ద ఉండేట్లుగా చూస్తారు.

విద్యుత్ను ప్రసారం చేయగానే విద్యుద్విశ్లేషణం జరిగి కాథోడ్ వద్ద అల్యూమినియం, ఆనోడ్ వద్ద O₂ వాయువు ఏర్పడతాయి. ఆనోడ్ వద్ద వెలువడిన 02 వాయువు దానితో చర్య జరిపి తినివేయబడటం వలన ఆనోడు తరచుగా మార్చుతూ ఉండాలి.

విద్యుద్విశ్లేషణలో జరిగే చర్యలు (ఊహించబడిన)
AlF₃ → Al⁺³ + 3F^– (అయనీకరణం)
Al⁺³ + 3e^– → Al (కాథోడ్)
F^– → F + e^– (ఆనోడ్)
2A₂O₃ + 12F → 4lF₃ + 3O₂ (ఆనోడ్)

ప్రశ్న 19.
బాక్సైట్ నుంచి అల్యూమినియమ్ నిష్కర్షణను క్లుప్తంగా వివరించండి.
జవాబు:
అల్యూమినియమ్ సంగ్రహణ :
ముఖ్య ఖనిజాలు :

1. కోరండం : Al₂O₃
2. డయాస్పోర్ : Al₂O₃.H₂O
3. బాక్సైట్ : Al₂O₃. 2H₂O
4. గిబ్సైట్ : Al₂O₃. 3H₂O
5. క్రయొలైట్ : Na₃ AlF₆

అల్యూమినియంను ముఖ్యంగా బాక్సైట్ నుండి సంగ్రహిస్తారు. దీని సంగ్రహణలో మూడు దశలు ఉన్నాయి. అవి 1) బాక్సైట్ను శుద్ధి చేయుట 2) అల్యూమినాను విద్యుత్ క్షయకరణం చెందించుట, 3) లోహాన్ని శుద్ధిచేయుట.

1. బాక్సైట్ను శుద్ధిచేయుట :
ఐరన్ ఆక్సైడ్ మలినంగా ఉన్న బాక్సైట్ను (ఎర్రబాక్సైట్) బేయర్ లేదా హాల్ పద్ధతిని ఉపయోగించి శుద్ధి చేస్తారు. సిలికా మలినం ఉన్న బాక్సైట్ను తెల్ల బాక్సైట్ అంటారు. దీనిని సర్పెక్ పద్ధతి ద్వారా శుద్ధి చేస్తారు.

బేయర్ పద్ధతి :
బాక్సైట్ను మెత్తగా చూర్ణంచేసి భర్జనం చేస్తారు. అపుడు ఫెర్రస్ ఆక్సైడ్ ఫెర్రిక్ ఆక్సైడ్గా మారుతుంది. తరువాత గాఢ NaOH ద్రావణంతో ఆటోక్లేవ్లో 150°C వద్ద ఉడకబెడతారు. అపుడు ధాతువులోని అల్యూమినా కరిగి ద్రావణంలోకి పోతుంది. Fe₂O₃ మాత్రం కరగదు.

ద్రావణాన్ని వడపోసి మలినాలను వేరు చేస్తారు. గాలిత ద్రవానికి అపుడే అవక్షేపించబడిన Al(OH)₃, అవక్షేపాన్ని కలిపి కొన్ని గంటలు కలియబెడతారు. అపుడు ద్రావణంలోని సోడియం మెటా అల్యూమినేట్ జల విశ్లేషణం చెంది Al(OH)₃ అవక్షేపాన్ని ఇస్తుంది.
2NaAlO₂ + 4H₂O → 2Al(OH)₃ + 2NaOH

అట్లేర్పడ్డ అవక్షేపాన్ని వడపోసి, నీటితో కడిగి, ఆరబెట్టి 1200°C పద్ద తీవ్రంగా వేడి చేస్తారు. అనార్ధ్ర Al₂O₃ ఏర్పడుతుంది.

హాల్ పద్ధతి :
బాక్సెట్ను చూర్ణంచేసి Na₂CO₃ తో గలనం చేస్తారు. సోడియం మెటా అల్యూమినేట్ ఏర్పడుతుంది. దీనిని నీటితో నిష్కర్షణ చేస్తారు. అపుడు Fe₂O₃ మలినాలు మిగిలిపోయి సోడియం మెటా అల్యూమినేట్ ద్రావణంలోకి పోతుంది.
Al₂O₃ + Na₂CO₃ → 2 NaAlO₂ + CO₂.

ద్రావణాన్ని వడపోసి మలినాలను వేరు చేస్తారు. గాలిత ద్రవాన్ని 50°C – 60°C కు వేడిచేసి దానిలోనికి CO2 వాయువును -పంపుతారు. జలవిశ్లేషణం జరిగి అల్యూమినియం హైడ్రాక్సైడ్ అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది.
2NaAlO₂ + 3H₂O + CO₂ – 2Al(OH)₃ + Na₂CO₃

అట్లేర్పడ్డ అవక్షేపాన్ని వడపోసి, నీటితోకడిగి. ఆరబెట్టి 1200°C వద్ద తీవ్రంగా వేడి చేస్తారు. అనార్ద్ర Al₂O, ఏర్పడుతుంది. సర్పక్ విధానం : బాక్సైట్ను మెత్తగా చూర్ణంచేసి కోక్ కలిపి నైట్రోజన్ వాయువును పంపుతూ 1800°C వద్ద వేడిచేస్తారు. అపుడు SiO₂ కోక్ చేత సిలికాన్ గా క్షయకరణం చెందించబడి బాష్పంగా మారి బయటకు పోతుంది.
SiO₂ + 2C → Si + 2CO.
అదే సందర్భంలో అల్యూమినా, అల్యూమినియం నైట్రైడ్గా మారుతుంది.
Al₂O₃ + 3C + N₂ → 2Al N + 3CO

అట్లేర్పడిన అల్యూమినియం నైట్రైడ్ ను నీటితో మరిగిస్తారు. అల్యూమినియం హైడ్రాక్సెడ్ అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది.
AlN + 3H₂O → Al(OH)₃ + NH₃

Al(OH)₃ అవక్షేపాన్ని వడపోసి, నీటితో కడిగి, 1200°C వద్ద తీవ్రంగా వేడిచేస్తారు. పరిశుద్ధమైన అల్యూమినా ఏర్పడుతుంది.
Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

అల్యూమినాను విద్యుద్విశ్లేషణం చేయుట :
పరిశుద్ధ అల్యూమినాను కరిగించిన క్రయొలైట్లో కరిగించి దానిని పెద్ద ఇనుప తొట్టెలో తీసుకుంటారు. ఈ తొట్టె కాథోడ్గా పనిచేస్తుంది. విద్యుద్విశ్లేష్యంలో మునిగేటట్లుగా వ్రేలాడదీయబడిన కార్బన్ కడ్డీలు ఆ నో డ్ గా పని చేస్తాయి. ఉష్ణోగ్రతను సుమారు 1000°C వద్ద ఉండేట్లుగా చూస్తారు.

విద్యుత్ను ప్రసారం చేయగానే విద్యు ద్విశ్లేషణం జరిగి కాథోడ్ వద్ద అల్యూమినియం, ఆనోడ్ వద్ద 02 వాయువు ఏర్పడతాయి. ఆనోడ్ వద్ద వెలువడిన 02 వాయువు దానితో చర్య జరిపి తినివేయబడటం వలన ఆనోడు తరచుగా మార్చుతూ ఉండాలి.

విద్యుద్విశ్లేషణలో జరిగే చర్యలు (ఊహించబడిన)
AlF₃ → Al⁺³ + 3F^– (అయనీకరణం)
Al⁺³ + 3е^– → Al (కాథోడ్)
F^– → F + e^– (ఆనోడ్)
2Al₂O₃ + 12F → 4AlF₃ + 3O₂ (ఆనోడ్)

అల్యూమినియం లోహాలను శుద్ధిచేయుట :
ఈ పద్ధతిలో కార్బన్ లైనింగ్ ఉన్న ఇనుడుతొట్టె ఉంటుంది. దీనిలో మూడు పొరలు ఉంటాయి. క్రింది పొరలో కాపర్, సిలికాన్ మలినాలు ఉన్న అల్యూమినియం ఉంటుంది. ఇది ఆనోడ్గా పనిచేస్తుంది. మధ్యపొరలో (క్రయొలైట్ + బేరియం ఫ్లోరైడ్) మిశ్రమం ఉంటుంది. ఇది ఎలక్ట్రోలైట్గా పనిచేస్తుంది. పై పొరలో శుద్ధమైన అల్యూమినియంఉంటుంది. ఇది కాథోడ్గా పనిచేస్తుంది. విద్యుత్ ను పంపినప్పుడు మధ్యపొరనుండి అల్యూమినియం పై పొరలోకి చేరుకుంటుంది. అంతే పరిమాణం ఉన్న అల్యూమినియం అడుగు నుండి మధ్య పొరకు చేరుకుంటుంది. పై పొరనుండి ఎప్పటికప్పుడు అల్యూమినియంను తీసివేస్తారు. ఈ విధంగా లభించిన అల్యూమినియం 99.9% శుద్ధత్వం కలిగి ఉంటుంది.

దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
ఒక నిర్దిష్ట విషయంలో క్షయకారిణి ఎంపిక ఉష్ణగతిక ప్రభావకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. రెండు ఉదాహరణలతో వివరించండి.
జవాబు:
ఒక నిర్దిష్ట విషయంలో క్షయకరణి ఎంపిక ఉష్ణగతిక ప్రభావకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ విషయం ఈ క్రింది ఉదాహరణలను పరిగణనలోనికి తీసుకొనుట ద్వారా వివరించబడింది.
C, CO లలో 673 వద్ద కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (CO) మంచి క్షయకరణి.

• 983K మరియు ఆపై ఉష్ణోగ్రత వద్ద కోక్ (C) మంచి క్షయకరణి.
• పై పరిశీలనలు ఎల్లింగ్రమ్ పటాల నుండి గమనించబడినవి.

CO ను ఉపయోగించి జింక్ ఆక్సైడ్ను క్షయకరణం చేయట ద్వారా జింక్ను నిష్కర్షణం చేయరు.

వివరణ :
2Zn + O₂ → 2ZnO, ∆G° = -650 kJ
2CO + O₂ → 2CO₂, ∆G° = -450 kJ
2ZnO + 2CO → 2Zn + 2CO₂, ∆G° = 200 kJ
∆G° విలువ ధనాత్మకం అయినచో చర్య పురోగమించదు.
కాపర్ నిష్కర్షణ దాని ఆక్సైడ్ ముడిఖనిజాన్ని క్షయకరణం చేయడం ద్వారా కంటే పైరైటిస్ నుండి ఎక్కువ కష్టం.

వివరణ :
పైరైటిస్ (Cu₂S), కార్బన్ లేదా హైడ్రోజన్లతో క్షయకరణం చెందదు. ఎందువలన అనగా దాని ప్రమాణ స్వేచ్ఛాశక్తి ఏర్పాటు విలువ (∆G°) CS₂ మరియు H₂S కన్నా ఎక్కువ.

కాపర్ ఆక్సైడ్ యొక్క ∆G° విలువ CO₂ కన్నా తక్కువ.
సల్ఫైడ్ ధాతువు మొదట ఆక్సైడ్గా భర్జన ప్రక్రియ ద్వారా మార్చబడుతుంది తరువాత క్షయకరణం చెందును.

ప్రశ్న 2.
జింక్ బ్లెండ్ నుంచి జింక్ నిష్కర్షణాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
జింక్ లోహ సంగ్రహణ :
జింక్ యొక్క ముఖ్య ధాతువులు :
జింక్ బ్లెండ్ ———- ZnS
జింకైట్ ———- ZnO
కాలమిన్ —— ZnCO₃
వీటిలో “జింక్ బ్లెండ్” ముఖ్యమైనది.

వివిధ దశలు :
i) పొడి చేయడం :
ధాతువును “బాల్ మిల్”లలో మెత్తని చూర్ణంగా చేస్తారు.

ii) ధాతువును సాంద్రీకరణం చేయడం :
ధాతువును మొదటి గురుత్వ లక్షణాధార సాంద్రీకరణం చేస్తారు. ఇందులో పొడిగా చేసిన ధాతువును విల్లే బల్ల (Wilfley’s table) లపై నీటి ప్రవాహంలో కడుగుతారు. ఈ బల్ల పై భాగం ముడతలు పడినట్లుగా ఉన్న (corrugated) రేకులా ఉంటుంది. పైగా అది కదులుతూ ఉంటుంది. ఈ కదలికల వల్ల తేలికపాటి ‘గాంగ్’ కణాలు ప్రవాహంలో కొట్టుకునిపోతాయి. భారఖనిజ కణాలు బల్ల అడుగు భాగానికి చేరుకుంటాయి. ఈ విధానంలో ధాతువు పాక్షికంగా సాంద్రీకరణ చెందుతుంది.

పాక్షికంగా సాంద్రీకరణం చెందిన ధాతువును ప్లవన క్రియ ద్వారా మరింత సాంద్రీకరణం చేస్తారు. ఇందులో ధాతు కణాలు నురుగుతో పాటు వేరవుతాయి.

అప్పుడు గాంగ్లో ఐరన్ ఆక్సైడ్ ఉంటే విద్యుదయస్కాంత పద్ధతిలో పూర్తిగా సాంద్రీకృతమవుతుంది. ఐరన్ ఆక్సైడ్ అయస్కాంత పదార్థం అవడం వల్ల అయస్కాంత ధృవానికి సమీపంలో కుప్పగా పడుతుంది.

iii) పైన వచ్చిన సాంద్రీకృత ధాతువును రోటరీ షెల్ఫ్ బర్నర్ (rotary shelf burner) లో భర్జనం చేస్తారు. ఈ బర్నర్లో భూసమాంతర షెల్ఫ్ లు (లేదా గదులు మాదిరిగా) ఉంటాయి. వాటిలో చార్జిని కలపడానికి బ్లేడ్ల లాంటి వసతి ఉంటుంది. బర్నర్పై భాగం నుంచి ధాతువును వేసి, అడుగు నుంచి జింక్ ఆక్సైడ్ను తీసుకుంటారు. కింద ఇచ్చిన చర్యలు బర్నర్లో భర్జనం చేసినప్పుడు జరుగుతాయి.
2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂
ZnS + 2O₂ → ZnSO₄
2ZnSO₄ → 2ZnO + 2SO₂ + O₂.
లోహనిష్కర్షణకు ప్రారంభ పదార్థం కాలిమిన్ అయితే దాన్ని సరాసరి భస్మీకరణం చేస్తారు. జింక్ ఆక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది.

iv)క్షయకరణం :
ఆక్సైడు లోహంగా క్షయకరణం చేయడానికి మూడు పద్ధతులు వాడుకలో ఉన్నాయి. ఎక్కువ వాడకంలో ఉన్న పద్ధతి “బెల్జియన్ పద్ధతి”. ఈ పద్ధతిలో భర్జనం చేసిన ధాతువుతో బొగ్గు లేదా కోక్తో బాగా కలుపుతారు. దాన్ని కొలిమి బంక మట్టితోగాని, మట్టితోగాని చేసిన రిటార్ట్లలోకి తీసుకుంటారు. ఈ రిటార్టు సీసాల ఆకారంలో ఉండే గొట్టాలు. వీటికి ఒక చివర మూసి ఉంటుంది. రెండో చివర మట్టితో చేసి, గాలితో చల్లబరచిన కండెన్సర్లతో కలిపి ఉంటాయి. పెద్ద కొలిమిలో ఈ రిటార్ట్లను అధిక సంఖ్యల్లో అరలుగా ఏర్పాటు చేస్తారు. వాయువులను మండించి రిటార్ట్లను 1100°C వద్దకు వేడిచేస్తారు. ఐరన్ ఫలకాలతో చేసిన “ప్రొలాంగ్” (Prolongs) లను కండెన్సర్లకు జతచేస్తారు. మట్టి కండెన్సర్లలోకి ప్రొలాంగ్లలోకి మలినలోహం చేరుకుంటుంది. ఈ లోహంలో జింక్ ఆక్సైడ్ కలిసి ఉంటుంది. దీన్ని “జింక్ డస్ట్” (zinc dust) అంటారు. కొంత జింక్ లోహం ద్రవస్థితిలో ఉంటుంది. దీన్ని అచ్చుల్లో పోసి ఘనీభవింపచేస్తారు. ఈ లోహాన్ని జింక్ స్పెక్టర్ (zinc spelter) అంటారు.
ZnO + C → Zn + CO;
ZnO + CO → Zn + CO₂.

ప్రశ్న 3.
బ్లాస్ట్ కొలిమిలో ఐరన్ నిష్కర్షణలో జరిగే చర్యలను వివరించండి.
జవాబు:
బ్లాస్ట్ కొలిమిలో వివిధ ఉష్ణోగ్రత అవధుల్లో ఐరన్ ఆక్సైడ్ క్షయకరణం జరుగుతుంది. కొలిమి అడుగు భాగం నుంచి వేడి గాలిని పంపుతారు. కింది భాగంలోనే దాదాపు 2200K ఉష్ణోగ్రత ఉండేటట్లు కోక్ను మండిస్తారు. ఈ పద్ధతికి కావాల్సిన ఎక్కువ ఉష్ణాన్ని, మండే బొగ్గు సరఫరా చేస్తుంది. CO, ఉష్ణం కొలిమి పై భాగంలో చేరతాయి. పై భాగంలో ఉష్ణోగ్రత తక్కువ. పై భాగం నుంచి వచ్చే ఐరన్ ఆక్సైడ్లు (Fe₂O₃, Fe₃O₄) అంచెలంచెలుగా FeO గా క్షయకరణం చెందుతాయి. కాబట్టి తక్కువ ఉష్ణోగ్రత అవధుల్లో, ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత అవధుల్లో జరిగే క్షయకరణ చర్యలు, ∆_rG^Θ కి, T కి గీసిన పటాలలో వాటి రేఖాపటాల ఖండన బిందువుల మీద ఆధారపడి ఉంటాయి. ఈ చర్యలను కింది విధంగా కలిపి చూపించవచ్చు.
500 – 800 K వద్ద (బ్లాస్ట్ కొలిమిలో తక్కువ ఉష్ణోగ్రతా అవధుల్లో)
3 Fe₂O₃ + CO → 2 Fe₃O₄ + CO₂
Fe₃O₄ + 4 CO → 3 Fe + 4 CO₂
Fe₂O₃ + CO → 2 FeO + CO₂

900 – 1500 K వద్ద (బ్లాస్ట్ కొలిమిలో ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత అవధి) :
C + CO₂ → 2 CO
FeO + CO → Fe + CO₂

సున్నపురాయి CaOగా విఘటనం చెంది, ముడి ఖనిజంలోని సిలికేట్ మాలిన్యాన్ని CaSiO₃ లోహమలంగా వేరుపరుస్తుంది. లోహమలం గలన స్థితిలో ఉండి. ఐరన్ నుంచి వేరవుతుంది.

బ్లాస్ట్ కొలిమి నుంచి లభించే ఐరన్లో దాదాపు 4% కార్బన్, తక్కువ మొత్తంలో చాలా మాలిన్యాలు (ఉదా : S, P, Si, Mn) ఉంటాయి. దీనిని పిగ్ ఐరన్ అంటారు. పోత ఇనుము, (కాస్ట్ ఐరన్), పిగ్ ఐరన్ (దుక్క ఇనుము) రెండూ వేరు వేరు. దుక్క ఇనుమును బొగ్గుతో వేడిగాలిని ఉపయోగించి ద్రవీభవనం చేస్తే పోత ఇనుము తయారవుతుంది. దీనిలో కొంచెం తక్కువ కార్బన్ (దాదాపు 3%) ఉంటుంది. ఇది చాలా ‘గట్టిగా, పెళుసుగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 4.
కాపర్ పైరైటిస్ నుంచి కాపర్ నిష్కర్షణాన్ని విశదీకరించండి.
జవాబు:
కాపర్ ఉనికి, నిష్కర్షణ సూత్రాలు :
మానవ జాతికి అనాదిగా కాపర్ గురించి తెలుసు. “Cuprum” అనే పదం నుంచి దీని సంకేతం ‘Cu’ వచ్చింది.

a) ఉనికి :
మూలకస్థితిలో కాపర్ లోహం చాలా తక్కువగా లభిస్తుంది. అది ఎక్కువగా ఆక్సీ సమ్మేళనాలుగానూ, సల్ఫర్ సమ్మేళనాలుగానూ లభిస్తుంది. కాపర్ ముఖ్యఖనిజాలు.

మాలకైట్, అజురైట్లు ఇతర ఖనిజాలు (ఫార్ములాల కోసం సాధారణ లోహ నిష్కర్షణను చూడండి).

b) కాపర్ నిష్కర్షణ :
కాపర్ మూలకాన్ని దాని సల్ఫైడ్ ఖనిజం నుంచి ముఖ్యంగా తయారుచేస్తారు. ధాతువును బట్టి దానికి చేసే అభిచర్యను ‘నిర్ణయిస్తారు.

సల్ఫైడ్ ధాతువుల నుంచి నిష్కర్షణ :
కాపర్ లోహానికి ముఖ్యధాతువు కాపర్ పైరైటీస్. ప్రగలన పద్ధతిలో కాపర్ లోహాన్ని ధాతువు నుంచి పొందుతారు. ఈ చర్యలో వివిధ దశలను క్రింద ఇచ్చాం.

i) ధాతువును “జా క్రషర్స్” (Jaw crushers) లోనూ తరవాత ‘బాల్ మిల్స్’ (ball mills) లోనూ వేసి మెత్తని చూర్ణంగా చేస్తారు. ఈ చూర్ణస్థితిలోని ధాతువును ప్లవన క్రియతో గాఢపరుస్తారు. ధాతు చూర్ణాన్ని నీటిలో అవలంబింపచేస్తారు. దానికి కొద్దిపాటి ‘పైన్ ఆయిల్’ (pine oil) ను కలుపుతారు. దాని తరువాత ఆ మిశ్రమంలోని బాగా గాలిని పంపి కలుపుతారు. అప్పుడు ఏర్పడిన నురుగుతో పాటు ధాతుకణాలు దాదాపు పూర్తిగా కలిసి వస్తాయి. తొట్టి అడుగుభాగానికి ‘గాంగ్’ చేరుకుంటుంది. నురుగును వేరు చేసి దాదాపు 95 శాతం శుద్ధ ధాతువును పొందుతారు.

ii) రివర్బొరేటరీ కొలిమి హార్త్ పై అధికంగా గాలిని పంపి ధాతువును భర్జనం చేస్తే దానిలోని బాష్పశీలి మలినాలు (As, Sb లాంటివి) బయటికి పోతాయి. కాపర్, ఐరన్ సల్ఫైడ్ల మిశ్రమం వస్తుంది. సల్ఫైడ్లు పాక్షికంగా ఆక్సీకరణం చెంది ఆయా ఆక్సైడ్లు ఏర్పడతాయి. ఈ చర్యలు కింది విధంగా ఉంటాయి.

iii) ప్రగలనం :
భర్జన ఫలితంగా వచ్చిన ధాతువుతో కొంచెం కోక్, ఇసుక (సిలికా)ను కలిపి బ్లాస్ట్ కొలిమిలో ప్రగలనం చేసి ద్రవీకృతం చేస్తారు. కోక్ దహనానికి కావలసిన గాలిని కొలిమి అడుగు భాగాన ఉన్న ‘టయర్స్’ నుంచి లోపలికి పంపుతారు. కాపర్, ఐరన్ సల్ఫైడ్ ఆక్సీకరణం ఇంకొంచెం ఎక్కువగా జరుగుతుంది. క్రింది చర్యలలో చూపించినట్లుగా ఐరన్ సిలికేట్ లోహమలం ఏర్పడుతుంది.

iv) బెస్సిమర్గీకరణం :
“మాటి” ని బెస్సిమ్హర్ కన్వర్టర్ వేస్తారు, బెస్సిమర్ కన్వర్టర్ ఒక అండాకారంలో ఉండే కొలిమి. దాన్ని ఉక్కు ప్లేటులతో చేస్తారు. ఈ కొలిమికి లైమ్తో గాని, మెగ్నీషియమ్ ఆక్సైడ్తో గాని క్షార లైనింగ్ ఇస్తారు. (ఇవి డోలమైట్ లేదా మాగ్నసైట్ నుంచి చేస్తారు). కన్వర్టర్ను ట్రానియన్ (Trunnions) ల సహాయంతో పట్టి ఉంచుతారు. దీన్ని మనకు కావలసిన వైపుకి వంపుకోవచ్చు. కొలిమి క్రింది భాగంలో ఉన్న ‘టయర్స్’ ద్వారా గాలి, ఇసుక కలిపిన వడిగాలిని పంపుతారు. ద్రవలోహం కన్వర్టర్ అడుగుభాగానికి చేరుకుంటుంది.

బ్లాస్ట్ కొలిమి జరిగే చర్యలన్నీ పూర్తి అవుతాయి. దాదాపు ఐరన్ పూర్తిగా లోహమలం రూపంలో తీసివేయబడుతుంది. క్యుప్రస్ ఆక్సైడ్, క్యుప్రస్ సల్ఫైడ్లు చర్య జరిపి కాపర్ లోహం ఏర్పడుతుంది.
2 Cu₂O + Cu₂S → 6 Cu + SO₂

ద్రవ లోహాన్ని ఇసుక అచ్చుల్లో పోసి చల్లారుస్తారు. SO₂ వాయువు బయటికి పోతుంది. అలా ఏర్పడిన కాపర్ను “బ్లిష్టర్ కాపర్” అంటారు. దీనిలో శుద్ధత దాదాపు 98% ఉంటుంది.

v) లోహ శుద్ధి :
“బ్లిష్టర్-కాపర్”ను విద్యు ద్విశ్లేషణ ద్వారా శుద్ధి చేస్తారు. అపరిశుద్ద కాపర్ లోహ ఫలకాలను ఆనోడ్గా వాడతారు. లెడ్ లైనింగ్ చేసిన తొట్టిలో కాపర్ (II) సల్ఫేట్ ద్రావణం పోసి అందులో వాటిని వేలాడదీస్తారు. పలచటి కాపర్ రేకులు కాథోడ్గా పనిచేస్తాయి. కాథోడ్ రేకులపై గ్రాఫైట్తో పూతపూస్తారు. విద్యుద్విశ్లేషణ చేస్తే కాథోడ్లపై శుద్ద కాపర్ నిక్షిప్తమవుతుంది. ఈ పద్దతిలో లభించే కాపర్ శుద్ధత 100% ఉంటుంది.

ప్రశ్న 5.
బాక్సైట్ నుంచి అల్యూమినియమ్ నిష్కర్షణంలో ఉన్న వివిధ అంచెలను వివరించండి.
జవాబు:
అల్యూమినియమ్ సంగ్రహణ :
ముఖ్య ఖనిజాలు :

1. కోరండం : Al₂O₃
2. డయాస్పోర్ : Al₂O₃.H₂O
3. బాక్సైట్ : Al₂O₃. 2H₂O
4. గిబ్సైట్ : Al₂O₃. 3H₂O
5. క్రయొలైట్ : Na₃ AlF₆

అల్యూమినియంను ముఖ్యంగా బాక్సైట్ నుండి సంగ్రహిస్తారు. దీని సంగ్రహణలో మూడు దశలు ఉన్నాయి. అవి 1) బాక్సైట్ను శుద్ధి చేయుట 2) అల్యూమినాను విద్యుత్ క్షయకరణం చెందించుట, 3) లోహాన్ని శుద్ధిచేయుట.

1. బాక్సైట్ను శుద్ధిచేయుట :
ఐరన్ ఆక్సైడ్ మలినంగా ఉన్న బాక్సైట్ను (ఎర్రబాక్సైట్) బేయర్ లేదా హాల్ పద్ధతిని ఉపయోగించి శుద్ధి చేస్తారు. సిలికా మలినం ఉన్న బాక్సైట్ను తెల్ల బాక్సైట్ అంటారు. దీనిని సర్పెక్ పద్ధతి ద్వారా శుద్ధి చేస్తారు.

బేయర్ పద్ధతి :
బాక్సైట్ను మెత్తగా చూర్ణంచేసి భర్జనం చేస్తారు. అపుడు ఫెర్రస్ ఆక్సైడ్ ఫెర్రిక్ ఆక్సైడ్గా మారుతుంది. తరువాత గాఢ NaOH ద్రావణంతో ఆటోక్లేవ్లో 150°C వద్ద ఉడకబెడతారు. అపుడు ధాతువులోని అల్యూమినా కరిగి ద్రావణంలోకి పోతుంది. Fe₂O₃ మాత్రం కరగదు.

ద్రావణాన్ని వడపోసి మలినాలను వేరు చేస్తారు. గాలిత ద్రవానికి అపుడే అవక్షేపించబడిన Al(OH)₃, అవక్షేపాన్ని కలిపి కొన్ని గంటలు కలియబెడతారు. అపుడు ద్రావణంలోని సోడియం మెటా అల్యూమినేట్ జల విశ్లేషణం చెంది Al(OH)₃ అవక్షేపాన్ని ఇస్తుంది.
2NaAlO₂ + 4H₂O → 2Al(OH)₃ + 2NaOH

అట్లేర్పడ్డ అవక్షేపాన్ని వడపోసి, నీటితో కడిగి, ఆరబెట్టి 1200°C పద్ద తీవ్రంగా వేడి చేస్తారు. అనార్ధ్ర Al₂O₃ ఏర్పడుతుంది.

హాల్ పద్ధతి :
బాక్సెట్ను చూర్ణంచేసి Na₂CO₃ తో గలనం చేస్తారు. సోడియం మెటా అల్యూమినేట్ ఏర్పడుతుంది. దీనిని నీటితో నిష్కర్షణ చేస్తారు. అపుడు Fe₂O₃ మలినాలు మిగిలిపోయి సోడియం మెటా అల్యూమినేట్ ద్రావణంలోకి పోతుంది.
Al₂O₃ + Na₂CO₃ → 2 NaAlO₂ + CO₂.

ద్రావణాన్ని వడపోసి మలినాలను వేరు చేస్తారు. గాలిత ద్రవాన్ని 50°C – 60°C కు వేడిచేసి దానిలోనికి CO2 వాయువును -పంపుతారు. జలవిశ్లేషణం జరిగి అల్యూమినియం హైడ్రాక్సైడ్ అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది.
2NaAlO₂ + 3H₂O + CO₂ – 2Al(OH)₃ + Na₂CO₃

అట్లేర్పడ్డ అవక్షేపాన్ని వడపోసి, నీటితోకడిగి. ఆరబెట్టి 1200°C వద్ద తీవ్రంగా వేడి చేస్తారు. అనార్ద్ర Al₂O, ఏర్పడుతుంది. సర్పక్ విధానం : బాక్సైట్ను మెత్తగా చూర్ణంచేసి కోక్ కలిపి నైట్రోజన్ వాయువును పంపుతూ 1800°C వద్ద వేడిచేస్తారు. అపుడు SiO₂ కోక్ చేత సిలికాన్ గా క్షయకరణం చెందించబడి బాష్పంగా మారి బయటకు పోతుంది.
SiO₂ + 2C → Si + 2CO.
అదే సందర్భంలో అల్యూమినా, అల్యూమినియం నైట్రైడ్గా మారుతుంది.
Al₂O₃ + 3C + N₂ → 2Al N + 3CO

అట్లేర్పడిన అల్యూమినియం నైట్రైడ్ ను నీటితో మరిగిస్తారు. అల్యూమినియం హైడ్రాక్సెడ్ అవక్షేపం ఏర్పడుతుంది.
AlN + 3H₂O → Al(OH)₃ + NH₃

Al(OH)₃ అవక్షేపాన్ని వడపోసి, నీటితో కడిగి, 1200°C వద్ద తీవ్రంగా వేడిచేస్తారు. పరిశుద్ధమైన అల్యూమినా ఏర్పడుతుంది.
Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O

అల్యూమినాను విద్యుద్విశ్లేషణం చేయుట :
పరిశుద్ధ అల్యూమినాను కరిగించిన క్రయొలైట్లో కరిగించి దానిని పెద్ద ఇనుప తొట్టెలో తీసుకుంటారు. ఈ తొట్టె కాథోడ్గా పనిచేస్తుంది. విద్యుద్విశ్లేష్యంలో మునిగేటట్లుగా వ్రేలాడదీయబడిన కార్బన్ కడ్డీలు ఆ నో డ్ గా పని చేస్తాయి. ఉష్ణోగ్రతను సుమారు 1000°C వద్ద ఉండేట్లుగా చూస్తారు.

విద్యుత్ను ప్రసారం చేయగానే విద్యు ద్విశ్లేషణం జరిగి కాథోడ్ వద్ద అల్యూమినియం, ఆనోడ్ వద్ద 02 వాయువు ఏర్పడతాయి. ఆనోడ్ వద్ద వెలువడిన 02 వాయువు దానితో చర్య జరిపి తినివేయబడటం వలన ఆనోడు తరచుగా మార్చుతూ ఉండాలి.

విద్యుద్విశ్లేషణలో జరిగే చర్యలు (ఊహించబడిన)
AlF₃ → Al⁺³ + 3F^– (అయనీకరణం)
Al⁺³ + 3е^– → Al (కాథోడ్)
F^– → F + e^– (ఆనోడ్)
2Al₂O₃ + 12F → 4AlF₃ + 3O₂ (ఆనోడ్)

అల్యూమినియం లోహాలను శుద్ధిచేయుట :
ఈ పద్ధతిలో కార్బన్ లైనింగ్ ఉన్న ఇనుడుతొట్టె ఉంటుంది. దీనిలో మూడు పొరలు ఉంటాయి. క్రింది పొరలో కాపర్, సిలికాన్ మలినాలు ఉన్న అల్యూమినియం ఉంటుంది. ఇది ఆనోడ్గా పనిచేస్తుంది. మధ్యపొరలో (క్రయొలైట్ + బేరియం ఫ్లోరైడ్) మిశ్రమం ఉంటుంది. ఇది ఎలక్ట్రోలైట్గా పనిచేస్తుంది. పై పొరలో శుద్ధమైన అల్యూమినియంఉంటుంది. ఇది కాథోడ్గా పనిచేస్తుంది. విద్యుత్ ను పంపినప్పుడు మధ్యపొరనుండి అల్యూమినియం పై పొరలోకి చేరుకుంటుంది. అంతే పరిమాణం ఉన్న అల్యూమినియం అడుగు నుండి మధ్య పొరకు చేరుకుంటుంది. పై పొరనుండి ఎప్పటికప్పుడు అల్యూమినియంను తీసివేస్తారు. ఈ విధంగా లభించిన అల్యూమినియం 99.9% శుద్ధత్వం కలిగి ఉంటుంది.

సాధించిన సమస్యలు Textual Examples

ప్రశ్న 1.
మెగ్నీషియమ్ అల్యూమినాను క్షయకరణం చేయగల పరిస్థితిని సూచించండి.
సాధన:
రెండు సమీకరణాలు :
a) \(\frac{4}{3}\) Al + O₂ → \(\frac{2}{3}\)Al₂O₃
b) 2 Mg + O₂ → 2MgO

చర్యకు, Al₂O₃, MgO రేఖాపటాల ఖండన బిందువు (ఎల్లింగ్హామ్ పటం లో “A” గా సూచించడమైంది) వద్ద కింది చర్యకు ∆G^Θ ‘సున్నా’ అవుతుంది.
\(\frac{2}{3}\)Al₂ O₃ + 2Mg → 2MgO + \(\frac{4}{3}\)Al

ఆ బిందువు వద్ద మెగ్నీషియమ్ అల్యూమినాను క్షయకరణం చేయగలదు.

ప్రశ్న 2.
ఉష్ణగతికంగా సాధ్యమైనప్పటికీ, ఆచరణలో అల్యూమినియమ్ నిష్కర్షణలో అల్యూమినాను క్షయకరణం చేయడానికి మెగ్నీషియమ్ లోహాన్ని ఎందుకు ఉపయోగించరు?
సాధన:
Al₂O₃, MgO రేఖాపటాల ఖండన బిందువు కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలలో, మెగ్నీషియమ్ అల్యూమినాను క్షయకరణం చేస్తుంది. కానీ ఈ పద్ధతి ఆర్థికంగా లాభదాయకం కాదు.

ప్రశ్న 3.
క్షయకరణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, లోహం ద్రవస్థితిలో ఏర్పడినట్లయితే, లోహ ఆక్సైడ్ క్షయకరణం సులభం. ఎందువల్ల?
సాధన:
ఘనస్థితిలో కంటే ద్రవస్థితిలో లోహం ఎంట్రోపి ఎక్కువ. క్షయకరణం చెందే లోహ ఆక్సైడ్ ఘనస్థితిలో, ఏర్పడే లోహం ద్రవస్థితిలో ఉంటే, ఆ క్షయకరణ పద్ధతికి ఎంట్రోపి మార్పు (∆S) విలువ ధనాత్మక దిశగా ఎక్కువగా ఉంటుంది. కాబట్టి ∆G^Θ ఋణాత్మక దిశగా ఎక్కువగా ఉంటుంది, క్షయకరణం సులభం అవుతుంది.

ప్రశ్న 4.
ఒకేచోట, తక్కువ శ్రేణి కాపర్ ముడిఖనిజాలు, జింక్, ఐరన్ తుక్కు లభ్యమయినప్పుడు, రెండు తుక్కులలో ఏది నిక్షాళనం చేసిన కాపర్ ఖనిజాన్ని క్షయకరణం చేయడానికి సరిపోతుంది? ఎందువల్ల?
సాధన:
విద్యుత్ రసాయనిక శ్రేణిలో జింక్ ఐరన్ పైన ఉంటుంది (జింక్ ఎక్కువ చర్యాశీలత గల లోహం). కాబట్టి, జింక్ తుక్కును వాడినప్పుడు క్షయకరణం వేగంగా జరుగుతుంది. కానీ జింక్ ఐరన్ కంటే ఖరీదైన లోహం. కాబట్టి ఐరన్ తుక్కును వాడటం సహేతుకం.

పాఠ్యాంశ ప్రశ్నలు Intext Questions

ప్రశ్న 1.
పటంలో ఉదహరించిన ఏ ముడిఖనిజాలను అయస్కాంత వేర్పాటు పద్ధతిలో సాంద్రీకరిస్తారు?

జవాబు:
అనుఘటకాలలో అయస్కాంత అనుఘటకం ఉన్న ముడి ఖనిజాన్ని (మలినం, అసలు ముడిఖనిజం) సాంద్రీకరించవచ్చు.
ఉదా : ఇనుప ముడిఖనిజాలు (హెమటైట్, మాగ్నటైట్, సిడరైట్, ఐరన్ పైరైటిస్).

ప్రశ్న 2.
అల్యూమినియమ్ నిష్కర్షణలో నిక్షాళనం ప్రాధాన్యత ఏమిటి?
జవాబు:
SiO₂, Fe₂O₃ మొదలైన మలినాలను బాక్సైట్ ముడిఖనిజం నుంచి వేరుపరచడానికి నిక్షాళనం సాయపడుతుంది. కాబట్టి, చాలా ప్రముఖమైనది.

ప్రశ్న 3.
Cr₂O₃ + 2 Al → Al₂O₃ + 2 Cr (∆G^Θ = – 421kJ) ఈ చర్య ఉష్ణగతికంగా జరిగే వీలుందని గిబ్స శక్తి విలువ నుంచి తెలుస్తుంది. కానీ, ఇది గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఎందువల్ల జరగదు?
జవాబు:
ఉష్ణగతికంగా వీలైన చర్యలకు కూడా నిర్దిష్ట ఉత్తేజిత శక్తి అవసరం, కాబట్టి వేడిచేయాలి.

ప్రశ్న 4.
కొన్ని పరిస్థితులలో Mg, Al₂O₃ని క్షయకరణం చేయడం; Al, MgOని క్షయకరణం చేయడం నిజమా? ఆ పరిస్థితులేవి?
జవాబు:
అవును, 1350°C కి కింద Al₂O₃ ని Mg క్షయకరణం చేస్తుంది, 1350°C పైన, MgO ను Al క్షయకరణం చేస్తుంది.

Andhra Pradesh BIEAP AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material 4th Lesson ఉపరితల రసాయనశాస్త్రం Textbook Questions and Answers.

AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material 4th Lesson ఉపరితల రసాయనశాస్త్రం

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
అంతర్ఆలం అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ తెలపండి.
జవాబు:
అంతర్అలం :
సాధారణంగా కొన్ని అణువుల మందాన్ని అంతర్అలం అంటారు. ఆయతమప్రావస్థలను ఒక అడ్డుగీత (-) లేదా ఒక నిలువు గీత (i) ద్వారా వేరు పరుస్తు అంతర్ తలాన్ని వ్యక్తం చేస్తారు.
ఉదా : ఘనపదార్థం, వాయు పదార్థాల మధ్య అంతర్ తలాన్ని ఘనస్థితి – వాయువు (లేదా) ఘన స్థితి / వాయువు అని వ్యక్తం చేస్తారు.

ప్రశ్న 2.
అధిశోషణం అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
అధిశోషణం :
“ఒక పదార్థం వేరొక ద్రవం లేదా ఘన పదార్థం ఉపరితలంపై గాఢత చెందడాన్ని ‘అధిశోషణం’ అంటారు. ఇది ఒక ఉపరితల దృగ్విషయము.
ఉదా : i) CO₂, SO₂, Cl₂ లాంటి వాయువులను ఉత్తేజిత బొగ్గు అధిశోషించుకుంటుంది.
ii) Pt లేక Ni లోహం, హైడ్రోజన్ వాయువుతో సంపర్కంలో ఉంటే ఆ వాయువును అధిశోషించుకుంటుంది.

ప్రశ్న 3.
అభిశోషణం అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
అభిశోషణం :
“ఏదైనా ఒక పదార్థపు అణువులు, ఇతర పదార్థపు ఉపరితలంపై మరియు అంతర్భాగంలో కూడా ఏకరీతిగా వ్యాప్తి చెందడాన్ని ‘అభిశోషణం’ అంటారు.
ఇది ఒక ఆయతన దృగ్విషయం.
ఉదా : i) నీటిలో ముంచిన ‘స్పాంజ్’ నీటిని అభిశోషించుకుంటుంది.
ii) రంగు సిరాలో ఉంచిన సుద్దముక్క సిరాను అభిశోషించుకుంటుంది.

ప్రశ్న 4.
అధిశోషణం, అభిశోషణం వీటిని భేదపరచండి. ప్రతిదానికి ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 5.
సిలికాజెల్ సమక్షంలో తేమతో కూడిన గాలి, తడి లేకుండా మారుతుంది. దీనికి కారణం ఏమిటి?
జవాబు:
సిలికాజెల్ సమక్షంలో తేమతో కూడిన గాలి, తడి లేకుండా మారుతుంది. దీనికి కారణం నీటి అణువులు జెల్ యొక్క ఉపరితలంపై అధిశోషణం చెందుతాయి.

ప్రశ్న 6.
మిథిలీన్ బ్లూ ద్రావణానికి జాంతవ బొగ్గును కలిపి గిలకరించి ద్రావణాన్ని వడపోస్తే ఏర్పడిన గాలితం రంగును కోల్పోతుంది. కారణం తెలపండి.
జవాబు:
మిథిలీన్ బ్లూ ద్రావణానికి జాంతవ బొగ్గును కలిపి గిలకరించి ద్రావణాన్ని వడపోస్తే ఏర్పడిన కాగితం రంగును కోల్పోతుంది.

కారణం :
జాంతవ బొగ్గుపై మిథిలీన్ బ్లూ అణువులు (అద్దకం) ద్రావణంనుండి అధిశోషణం చెందుతాయి.

ప్రశ్న 7.
నీటి ఆవిరి గల పాత్రలో రెండు భాగాలలో కొద్ది పరిమాణంలో సిలికాజెల్, అనార్ద్ర కాల్షియమ్ క్లోరైడ్ను వేరుగా ఉంచాం. ఏ ఘటన లేదా దృగ్విషయం జరుగుతుంది?
జవాబు:
నీటి ఆవిరిగల పాత్రలో రెండు భాగాలలో కొద్ది పరిమాణంలో సిలికాజెల్, అనార్ద్ర CaCl₂ ను వేరుగా వుంచినపుడు నీటి అణువులు అనార్ద్ర CaCl₂ తో అభిశోషణం చెందుతాయి మరియు జెల్పై అధిశోషణం జరుపుతాయి.

ప్రశ్న 8.
డీసార్హాన్ అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఒక ఉపరితలం నుండి దానిపై అధిశోషణం చెందిన పదార్థాన్ని తొలగించు ప్రక్రియను విశోషణం (డిసార్షన్) అంటారు.

ప్రశ్న 9.
సాల్షన్ అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
కొన్ని సందర్భాలలో అధిశోషణం, అభిశోషణం రెండు ఒకేసారి జరుగుతాయి. ఈ ప్రక్రియను శోషణం (సార్షన్) అంటారు.

ప్రశ్న 10.
అధిశోషణం, అభిశోషణం వీటిలో ఉపరితల ఘటన ఏది? ఎందువల్ల?.
జవాబు:
అధిశోషణం అనునది ఉపరితల ఘటన
అధిశోషణం :
“ఒక పదార్థం వేరొక ద్రవం లేదా ఘన పదార్థం ఉపరితలంపై గాఢత చెందడాన్ని ‘అధిశోషణం’ అంటారు. ఇది ఒక ఉపరితల దృగ్విషయము.

అభిశోషణం :
“ఏదైనా ఒక పదార్థపు అణువులు, ఇతర పదార్థపు ఉపరితలంపై మరియు అంతర్భాగంలో కూడా ఏకరీతిగా వ్యాప్తి చెందడాన్ని ‘అభిశోషణం’ అంటారు. ఇది ఒక ఆయతన దృగ్విషయం.

ప్రశ్న 11.
అధిశోషణం, అభిశోషణం రెండూ ఏకకాలంలో జరిగితే ఆ ఘటనను ఏమంటారు?
జవాబు:
కొన్ని సందర్భాలలో అధిశోషణం, అభిశోషణం రెండు ఒకేసారి జరుగుతాయి. ఈ ప్రక్రియను శోషణం (సార్షన్) అంటారు.

ప్రశ్న 12.
సిరాలో ముంచి ఉంచిన సుద్దముక్క కింది వాటిని ప్రదర్శిస్తుంది.
ఎ) ముక్క ఉపరితలంపై సిరా రంగు నిలిచి ఉంటుంది.
బి) సుద్దముక్కను ముక్కలు చేస్తే లోపలి భాగం తెలుపుగానే ఉంటుంది. పై పరిశీలనలను వివరించండి.
జవాబు:
ఎ) సిరాలో ముంచి ఉంచిన సుద్దముక్క ఉపరితలంపై సిరారంగు నిలిచి ఉంటుంది. దీనికి కారణం సిరారంగు అణువుల యొక్క అధిశోషణం.

బి) సిరాలో ముంచి ఉంచిన సుద్దముక్కను ముక్కలు చేస్తే లోపలి భాగం తెలుపుగానే ఉంటుంది. దీనికి కారణం సిరారంగు అణువులు అధిశోషణం చెంది సిరాలోని ద్రావణి అభిశోషణం జరుపుతుంది.

ప్రశ్న 13.
ఘనపదార్థంపై వాయువు అధిశోషణాన్ని ప్రభావితం చేసే అంశాలను తెలపండి.
జవాబు:
ఘనపదార్థంపై వాయువు అధిశోషకాన్ని ప్రభావితం చేసే అంశాలు
ఎ) అధిశోషకం ఉపరితల వైశాల్యం
బి) వాయు స్వభావం
సి) అధిశోషిత పీడనం
డి) ఉష్ణోగ్రత

ప్రశ్న 14.
అధిశోషణం ఎప్పుడూ ఉష్ణమోచకంగానే ఉంటుంది. కారణం ఏమిటి?
జవాబు:
అధిశోషణం ప్రక్రియలో అధిశోషకం ఉపరితలంపై ఉండే అవశేషబలాల సంఖ్య తగ్గుతుంది. దీనివలన ఉపరితల శక్తి తగ్గి, ఆ తగ్గినశక్తి, ఉష్ణం రూపంలో వెలువడుతుంది. కావున అధిశోషణ ప్రక్రియ ప్రధానంగా ఉష్ణమోచక చర్యగానే ఉంటుంది.

ప్రశ్న 15.
బొగ్గుపై అమోనియా వాయువు అధిశోషణం చెందినప్పుడు ∆H, ∆S విలువల సంజ్ఞలు ఎలా ఉంటాయి.
జవాబు:
బొగ్గుపై అమ్మోనియా వాయువు అధిశోషణం చెందినపుడు ∆H విలువ రుణాత్మకంగాను ∆S విలువ ధనాత్మంగాను ఉండును.

ప్రశ్న 16.
అధిశోషణం ఎన్ని రకాలు? అవి ఏవి?
జవాబు:
అధిశోషణం రెండు రకాలు.

1. భౌతిక అధిశోషణం (ఫిజిసార్షన్)
2. రసాయన అధిశోషణం (కెమిసాన్)

ప్రశ్న 17.
ఘనపదార్థంపై వాయువు జరిపే ఫిజిసార్డన్లో ఏ రకం బలాలు ఇమిడి ఉన్నాయి?
జవాబు:
ఘనపదార్థంపై వాయువు జరిపే ఫిజిసార్లోన్లో వాండర్ వాల్ బలాలు ఇమిడి ఉన్నాయి.

ప్రశ్న 18.
ఘనపదార్థంపై వాయువు జరిపే కెమిసారన్కు వాయు అణువులకు ఘనపదార్థం ఉపరితలానికి మధ్య జరిగే ఏ రకం అన్యోన్య చర్య కారణం?
జవాబు:
ఘనపదార్థంపై వాయువు జరిపే కెమిసారన్కు వాయు అణువులకు ఘనపదార్థం ఉపరితలానికి మధ్య రసాయన బంధాలు (లేదా) వేలన్సీ బలాలు కారణం.

ప్రశ్న 19.
కెమిసాల్షన్ను ఎందుకు ఉత్తేజిత అధిశోషణం అంటారు?
జవాబు:
కెమిసార్షన్లో ఉత్తేజితశక్తి అధికం అందువలన దీనిని ఉత్తేజిత అధిశోషణం అంటారు.

ప్రశ్న 20.
ఫిజిసార్షన్కు కెమిసారన్కు మధ్యగల భేదం ఏమిటి?
జవాబు:

1. ఫిజిసార్లోన్లో అధిశోషితం, అధిశోషకం మధ్య ఉండు బలాలు వాండర్ వాల్ బలాలు
2. కెమిసార్లోన్లో అధిశోషితం, అధిశోషకం మధ్య ఉండు బలాలు రసాయన బంధాలు (లేదా) వేలన్సీ బలాలు.

ప్రశ్న 21.
ఫిజిసార్షన్, కెమిసార్షన్ల మధ్య ఏది ఉత్రమణీయంగా ఉంటుంది?
జవాబు:
ఫిజిస్టార్షన్, కెమిస్టార్షన్లలో ఫిజిస్సార్షన్ ఉత్రణీయమైనది.

ప్రశ్న 22.
వాయువు సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రతతో వాయు అధిశోషణానికి ఎలా సంబంధం ఉంది?
జవాబు:
వాయువు సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొలది వాయువు త్వరగా ద్రవీకరింపబడుతుంది. కావున సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొలది వాయు అధిశోషణ ప్రక్రియ కూడా పెరుగును.

ప్రశ్న 23.
SO₂ సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత 630 K CH₄ సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత 190 K. వీటిలో ఏది బొగ్గుపై సులభంగా అధిశోషణం చెందుతుంది? ఎందుకు?
జవాబు:
SO₂ యొక్క సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత (630 K) CH₄ యొక్క సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువగా ఉన్నది. కావున SO₂ వాయువు బొగ్గుపై సులభంగా అధిశోషణం చెందును. అధిక సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత ఉన్న వాయువులు ఎక్కువ అధిశోషణంను కలిగి ఉంటాయి.

ప్రశ్న 24.
సులభంగా ద్రవీకరణం చెందే వాయువులు ఘనపదార్థాలపై సులభంగా అధిశోషించబడతాయి. ఎందుకు?
జవాబు:
సులభంగా ద్రవీకరణం చెందే వాయువులు ఘనపదార్థాలపై సులభంగా అధిశోషించబడతాయి. దీనికి కారణం సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రతకం దగ్గరగా వాండర్ వాల్ బాలాలు బలంగా ఉంటాయి.

ప్రశ్న 25.
SO₂ H₂ లలో ఏది బొగ్గుపై సులభంగా అధిశోషణం చెందుతుంది? కారణం ఏమిటి?
జవాబు:
SO₂ H₂లలో SO₂ బొగ్గుపై సులభంగా అధిశోషణం చెందును. దీనికి కారణం SO₂ యొక్క సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత (630 K) H₂ యొక్క సంధిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత (33K) కంటే ఎక్కువ.

ప్రశ్న 26.
ఫిజిసాల్షన్, కెమిసార్షన్ల ఎంథాల్పీ విలువలను తులనం చేయండి.
జవాబు:

1. ఫిజిసార్షన్ యొక్క ఎంథాల్పీ విలువలు తక్కువగా ఉంటాయి (20 – 40 KJ/mole)
2. కెమిసార్షన్ యొక్క ఎంథాల్పీ విలువలు ఎక్కువగా ఉంటాయి (80 – 240 KJ/mole)

ప్రశ్న 27.
భౌతిక అధిశోషణం ఎంథాల్పీ విలువ పరిమాణం ఎలా ఉంది? దీనికి కారణం తెలపండి.
జవాబు:
భౌతిక అధిశోషణం ఎంథాల్పీ విలువ పరిమాణం తక్కువ 20 – 40 KJ/mole దానికి కారణం వాండర్ వాల్ బలాలు వాయువుకు ఘనపదార్థంకు మధ్య ఉంటాయి.

ప్రశ్న 28.
కెమిసాన్ ఎంథాల్పీ విలువ పరిమాణం ఏమిటి? ఈ పరిమాణానికి కారణం ఏమిటి?
జవాబు:
రసాయన అధిశోషణం ఎంథాల్పీ విలువ పరిమాణం ఎక్కువ. 80 – 240 KJ/mole దీనికి కారణం రసాయన బలాలు (లేదా) వేలన్సీ బలాలు వాయువుకు ఘనపదార్థానికి మధ్య ఉంటాయి.

ప్రశ్న 29.
అధిశోషణం అనువర్తనాలు రెండింటిని తెలపండి.
జవాబు:
1) అధిక శూన్య స్థితిని ఏర్పరచడం :
ఒక పాత్రలో అధిక శూన్య స్థితిని పొందడానికి ఆ పాత్రలోని గాలిని నిర్వాత పంపుద్వారా తొలగిస్తారు. ఈ ప్రక్రియలో పాత్రలో ఇంకా మిగిలి ఉన్న కొద్దిపాటి గాలిని, బొగ్గును ఉపయోగించి అధిశోషణ ప్రక్రియ ద్వారా తొలగిస్తారు.

2) వాయు ముసుగు (gas mask) :
బొగ్గుగనులలో పనిచేసే కార్మికులు గాలిని పీల్చుకొనేటప్పుడు గాలిలోని విషవాయువులను అధిశోషించుకోవడానికి వాడే సాధనాన్ని వాయు ముసుగు అంటారు. ఇది ఉత్తేజపరిచిన బొగ్గు లేదా ఇతర అధిశోషకాల మిశ్రమంతో నిండి ఉంటుంది.

ప్రశ్న 30.
ఫిజిసారన్కు ఎందుకు విశిష్టత లేదా వరణాత్మకత లేదు?
జవాబు:
వాండర్వాల్ బలాలు సార్వత్రికం కాబట్టి అధిశోషకం ఉపరితలం ఏ వాయువు పైనా ప్రత్యేకంగా ఇష్టతను ప్రదర్శించదు. కావున ఫిజిసారన్కు విశిష్టతలేదు.

ప్రశ్న 31.
అధిశోషణ సమోష్ణరేఖ అంటే ఏమిటి? ఫ్రాయిండ్లిష్ సమోష్ణరేఖ సమీకరణం వ్రాయండి.
జవాబు:
స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఏకాంక ద్రవ్యరాశిగల ఘనస్థితిలోని అధిశోషకంపై అధిశోషణం చెందే వాయువు పరిమాణానికి, వాయువు పీడనానికి మధ్యగల అనుభావిక సంబంధాన్ని తెలిపే రేఖలను అధిశోషణ సమోష్ణరేఖలు అంటారు.

ఫ్రాయిండ్లిష్ సమోష్టరేఖ సమీకరణం \(\frac{x}{m}\) = k × p^l/n
x = అధిశోషణం చెందిన వాయు పరిమాణం
P = పీడనం
m = ద్రవ్యరాశి

ప్రశ్న 32.
ఏ పరిస్థితులలో ఫ్రాయిండ్లిష్ సమోష్ణరేఖ సమీకరణం క్రింది రేఖాపటాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది?

జవాబు:
పై గ్రాఫ్ నుండి అధిశోషణం ప్రక్రియ పీడనంపై ఆధారపడదు. అని తెలుస్తుంది.
ఇచ్చట \(\frac{1}{n}\) = 0, \(\frac{x}{m}\) = స్థిరాంకం

ప్రశ్న 33.
విజాతి ఉత్ప్రేరణంలో అధిశోషణం పాత్ర ఏమిటి?
జవాబు:
విజాతి ఉత్ప్రేరణంలో క్రియాజనక అణువులు ఘన పదార్థ ఉపరితలంపై అధిశోషణం జరుపుట ద్వారా ఉత్ప్రేరణ చర్య వలన చర్యరేటు పెరుగును.

ప్రశ్న 34.
KClO₃ నుంచి O₂ తయారీలో MnO₂ పాత్ర ఏమిటి?
జవాబు:

పై చర్యలో MnO₂, చర్యరేటును పెంచును. ఇది ఉత్ప్రేరకంగా పనిచేయును.

ప్రశ్న 35.
ఉత్ప్రేరణం ఘటనలో ‘ప్రమోటర్లు’ (ప్రవర్ధకాలు), ‘విష పదార్థాలు’ వీటిని నిర్వచించండి.
జవాబు:
ప్రమోటర్లు (ప్రవర్థకాలు) :
ఉత్ప్రేరకం యొక్క ఉత్తేజితత్వాన్ని పెంచే పదార్థాలను ప్రవర్థకాలు అంటారు.

విష పదార్థాలు :
ఉత్ప్రేరకం ఉత్తేజితత్వాన్ని తగ్గించే పదార్థాలను విషపదార్థాలు అంటారు.

ప్రశ్న 36.
సజాతి ఉత్ప్రేరణ అంటే ఏమిటి? ఇది విజాతి ఉత్ప్రేరణం నుంచి ఏ విధంగా భేదిస్తుంది?
జవాబు:
ఒక చర్యలో క్రియాజనకాలు, ఉత్ప్రేరకం అన్నీ ఒకే ప్రావస్థలో ఉన్నట్లైతే ఆ చర్యను సజాతి ఉత్ప్రేరణం అంటారు. క్రియాజనకాలు ఉత్ప్రేరకం, భిన్న ప్రావస్థలలో ఉండే ఉత్ప్రేరక చర్యను విజాతి ఉత్ప్రేరణం అంటారు.

ప్రశ్న 37.
సజాతి ఉత్ప్రేరణ చర్యలకు రెండు ఉదాహరణలు ఇవ్వండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 38.
విజాతి ఉత్ప్రేరణ చర్యలకు రెండు ఉదాహరణలు ఇవ్వండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 39.
విజాతి ఉత్ప్రేరణం ప్రదర్శించే వరణాత్మకతకు రెండు ఉదాహరణలు తెలపండి.
జవాబు:
ఈ క్రింది చర్యల ద్వారా విజాతి ఉత్ప్రేరణ వరణాత్మకత గురించి తెలుస్తుంది.
→ H₂ మరియు CO లలో మొదలయి విభిన్న ఉత్ప్రేరకాల సమక్షంలో విభిన్న ఉత్పన్నాలు ఏర్పడతాయి.

ఉత్ప్రేరక ప్రభావం సహజంగా వరణాత్మకమైనది.

ప్రశ్న 40.
జియోలైట్లను ఆకార వరణాత్మక ఉత్ప్రేరకాలు అని ఎందుకు అంటారు?
జవాబు:
ఉత్ప్రేరకంపై చోటుచేసుకొని ఉండే రంధ్రాల పరిమాణం ఆధారంగాను, క్రియజనకాల క్రియా జన్యాల అణువులు సాపేక్ష పరిమాణాల ఆధారంగాను జరిగే ఉత్ప్రేరక చర్యను ఆకార ఆధారిత వరణాత్మక ఉత్ప్రేరకం అంటారు. జియోలైట్లను తేనెపట్టు ఆకారంలోగల నిర్మాణం ఉండటం కారణంగా అవి ఆకార ఆధారిత వరణాత్మక ఉత్ప్రేరకాలుగా పనిచేస్తాయి.

ప్రశ్న 41.
ఆల్కహాల్లను గాసొలీన్ గా ప్రత్యక్షంగా మార్చే ఏ జియోలైట్ ఉత్ప్రేరకాన్ని ఉపయోగిస్తారు?
జవాబు:
పెట్రోలియం పరిశ్రమలో ఉపయోగించే ముఖ్యమైన జియోలైట్ ఉత్ప్రేరకం ZSM – 5 ఇది ఆల్కహాల్ల అనార్ద్రీకరణ చర్యకు గురిచేసే గాసోలిన్లుగా (పెట్రోల్) పిలిచే హైడ్రోకార్బన్ల మిశ్రమంగా మారుస్తుంది.

ప్రశ్న 42.
ఎంజైమ్లు అంటే ఏమిటి? మానవ శరీరంలో వీటి పాత్ర ఏమిటి?
జవాబు:
ప్రాణం గల మొక్కలు, జంతువులు ఉత్పత్తి చేసే సంక్లిష్ట నైట్రోజన్ కర్బన సమ్మేళనాలను ఎంజైమ్లు అంటారు.

• ఎంజైమ్లు జీవ రసాయనిక ఉత్ప్రేరకాలుగా పని చేస్తాయి.
• ఆయుఃప్రక్రియ కొనసాగడానికి దోహదం చేసే జంతువులు మొక్కలలో జరిగే చాలా రసాయన చర్యలను ఇవి ఉత్ప్రేరణం చేస్తాయి.

ప్రశ్న 43.
ఒక రసాయన దిగుబడిని ఉత్ప్రేరకం పెంచగలదా?
జవాబు:
ఒక రసాయన చర్య దిగుబడిని ఉత్ప్రేరకం పెంచదు. ఇది కేవలం చర్యవేగాన్ని పెంచుతుంది తద్వారా త్వరగా క్రియాజన్యం ఏర్పడేట్లు చేస్తుంది.

ప్రశ్న 44.
రెండు ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరణ చర్యలను తెలపండి. చర్యలు వ్రాయండి.
జవాబు:
చక్కెర విలోమ చర్య :

ప్రశ్న 45.
సోయాబీన్ల నుంచి లభించే ఎంజైమ్లు ఏవి?
జవాబు:
సోయాబీన్ ల నుంచి లభించే ఎంజైమ్లు యూరియేజ్

ప్రశ్న 46.
క్రింది వాటిలో ఉపయోగించే ఎంజైమ్లను తెలపండి.
ఎ) యూరియా, అమోనియా విఘటనం చెందడం
బి) ప్రోటీన్లు, పెప్టైడ్లుగా ఉదరంలో మారడం
జవాబు:
ఎ) యూరియా, అమ్మోనియాగా విఘటనం చెందటంలో ఉపయోగించే ఎంజైమ్ యూరియేజ్
బి) ఉదరంలో ప్రోటీన్లు పెప్టైడ్లుగా మార్చే ఎంజైమ్ పెప్సిన్

ప్రశ్న 47.
ఈస్ట్ నుంచి లభించే ఎంజైమ్లు ఏవి?
జవాబు:
ఈస్ట్ నుంచి లభించే ఎంజైమ్లు ఇన్వర్టేజ్, జైమేజ్ మరియు మాల్టేజ్

ప్రశ్న 48.
ఎంజైమ్లు అధిక క్రియాశీలతను ప్రదర్శించే ఉష్ణోగ్రత, pH ల పరిధులను తెలపండి.
జవాబు:

• ఎంజైమ్ క్రియాశీలతకు అనువైన ఉష్ణోగ్రత 298 – 310 K.
• pH విలువ 5 – 7 మధ్య ఎంజైమ్ల ఉత్ప్రేరకచర్య రేటు గరిష్టంగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 49.
ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరణను పటం ద్వారా వివరించండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 50.
పారిశ్రామిక ప్రాముఖ్యం గల రెండు విజాతి ఉత్ప్రేరణ చర్యలను పేర్కొని వాటిలోని ఉత్ప్రేరకాలను తెలపండి.
జవాబు:
i) హేబర్ పద్ధతి ద్వారా అమ్మోనియా తయారీ :

ప్రశ్న 51.
కొల్లాయిడ్ ద్రావణం అంటే ఏమిటి? ఇది నిజద్రావణం నుంచి విక్షిప్త కణం పరిమాణంలోను, సజాతి స్వభావంలోను ఏ విధంగా విభేదిస్తుంది?
జవాబు:
ఒక పదార్థంలో పెద్దసైజు కణాలుగా వేరొక పదార్థం విక్షేపణం చెంది ఏర్పరచిన విజాతి వ్యవస్థను కొల్లాయిడ్ ద్రావణం అంటారు.

• కొల్లాయిడల్ ద్రావణాలలో కణాల సైజు పరిమాణం 1 mµ – 1µ వరకు ఉంటాయి. నిజద్రావణాలలో కణాల సైజు < / mµ ఉంటాయి.
• కొల్లాయిడల్ ద్రావణం విజాతీయ ద్విగుణ వ్యవస్థ. నిజద్రావణం సజాతీయ ద్విగుణ వ్యవస్థ.

ప్రశ్న 52.
క్రింది కొల్లాయిడ్ వ్యవస్థలలో విక్షిప్త ప్రావస్థ విక్షేపణ యానకం వీటిని తెలపండి.
ఎ) పొగమంచు
బి) పొగ
సి) పాలు
జవాబు:
ఎ) పొగమంచు : విక్షిప్త ప్రావస్థ : ద్రవము
విక్షేపణ యానకం : వాయువు

(బి) పొగ : విక్షిప్త ప్రావస్థ : కార్బన్ కణాలు (ఘన)
విక్షేపణ యానకం : గాలి (వాయువు)

సి) పాలు : విక్షిప్త ప్రావస్థ : ద్రవరూప కొవ్వు
విక్షేపణ యానకం : నీరు

ప్రశ్న 53.
లయోధిలిక్, లయోఫోబిక్ సాల్లు అంటే ఏమిటి? ఒక్కొక్కదానికి ఒక్కొక్క ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
విక్షిప్త ప్రావస్థ(ద్రావితం) కణ పరిమాణం 1mµ – 1µ వరకు ఉండే ద్విగుణాత్మక విజాతి వ్యవస్థను కొల్లాయిడ్లు అంటారు.

కొల్లాయిడ్ల వర్గీకరణ :
విక్షిప్త ప్రావస్థ మరియు విక్షేపక యానకం మధ్యగల సంబంధం ఆధారంగా వర్గీకరణ జరిగింది.

ఎ) లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్లు (ద్రవ ప్రియ కొల్లాయిడ్లు) :
వీటిలో విక్షేపక యానకంకూ, విక్షిప్త ప్రావస్థకీ మధ్య ఎక్కువ ఆపేక్ష ఉంటుంది.
ఉదా : స్టార్చ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణం లయోఫిలిక్.

బి) లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్లు (ద్రవ విరోధి కొల్లాయిడ్లు) :
వీటిలో విక్షిప్త ప్రావస్థకూ, విక్షేపక యానకానికీ మధ్య ఆపేక్ష ఉండదు.
ఉదా : గోల్డ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణం లయోఫోబిక్.

ప్రశ్న 54.
క్రింది పదాలను సరయిన ఉదాహరణలతో వివరించండి.
ఎ) ఏరోసాల్ బి) హైడ్రోసాల్
జవాబు:
ఎ) ఏరోసాల్ :
ఏ కొల్లాయిడ్ ద్రావణంలో విక్షిప్త ప్రావస్థ ఘనపదార్థం విక్షేపణ యానకం గాలి (వాయువు) ఉంటుందో వాటిని ఎరోసాల్ అంటారు.
ఉదా : పొగ : విక్షిప్తప్రావస్థ : కార్బన్ కణాలు (ఘన)
విక్షేపణ యానకం : గాలి (వాయువు)

బి) హైడ్రోసాల్ :
ఏ కొల్లాయిడ్ ద్రావణంలో విక్షేపం యానకం నీరుగా ఉంటుందో వాటిని హైడ్రోసాల్ అంటారు.
ఉదా : పాలు : విక్షిప్తప్రావస్థ : ద్రవరూప క్రొవ్వు
విక్షేపణ యానకం : నీరు

ప్రశ్న 55.
లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్లు, లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్ల కంటే స్థిరంగా ఉంటాయి. కారణం తెలపండి.
జవాబు:

• లయోఫిలిక్ సాల్లు ఉత్రమణీయమైనవి. ఇవి స్కందనం జరుగవు. స్థిరంగా ఉంటాయి.
• లయోఫోబిక్ సాల్లు అనుత్రమణీయమైనవి. వీటికి విద్యుద్విశ్లేష్యాలను కలిపినపుడు అస్థిరంగా మారి స్కంధనం జరుగుతాయి. వీటిని స్థిరంగా మార్చుటకు లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్లను కలుపవలెను.

ప్రశ్న 56.
ద్రవ, ఘపపదార్థంలో విక్షిప్తం అయి ఏర్పరచిన రెండు కొల్లాయిడ్ వ్యవస్థలకు ఉదాహరణలు ఇవ్వండి. ఈ కొల్లాయిడ్ ద్రావణం పేరు ఏమిటి?
జవాబు:
జున్ను వెన్న మరియు జెల్లీలు ద్రవ, ఘనపదార్థంలో నిక్షిప్తం అయి ఏర్పరిచిన కొల్లాయిడ్ వ్యవస్థలకు ఉదాహరణలు ఈ కొల్లాయిడ్ ద్రావణాల పేరు జెల్లు

ప్రశ్న 57.
బహుఅణుత, స్థూలఅణుత కొల్లాయిడ్ల మధ్య భేదం తెలపండి. ఒక్కొక్క దానిని ఒక్కొక్క ఉదారణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
బహుఅణుత కొల్లాయిడ్లు :
అధిక సంఖ్యలో విక్షిప్త ప్రావస్థలోని పరమాణువులు లేదా లఘు అణువుల సముచ్చయం చెంది కొల్లాయిడ్ `సైజు జాతులను ఏర్పరుస్తాయి. ఇలా ఏర్పడిన జాతులను బహు అణుత కొల్లాయిడ్లు అంటారు.
ఉదా : సల్ఫర్సాల్

స్థూల (లేదా) బృహత్ అణుకొల్లాయిడ్లు :
అనువైన ద్రావణిలో బృహత్ అణువులను కరిగిస్తే కొల్లాయిడ్ కణాల పరిధిలో ఉండే కణాలు ఉన్న ద్రావణాలు ఏర్పడతాయి. ఈ వ్యవస్థలను బృహత్ అణు కొల్లాయిడ్లు అంటారు.
ఉదా : స్టార్చ్, సెల్యులోజ్

ప్రశ్న 58.
మిసెల్లు అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
కొన్ని పదార్థాలు అల్పగాఢతల వద్ద సాధారణ బలమైన విద్యుద్విశ్లేషకాలుగా ప్రవర్తించే పదార్థాలు. అయితే అధిక గాఢతల వద్ద కొల్లాయిడ్ల ప్రవర్తనను ప్రదర్శిస్తాయి. దీనికి కారణం సముచ్ఛములను ఏర్పరచడం ఈ విధంగా సముచ్ఛయం చెంది ఏర్పడిన కణాలను మిసెల్లు అంటారు.
ఉదా : సబ్బులు, డిటర్జంట్లు మిసెల్లను ఏర్పరుస్తాయి.

ప్రశ్న 59.
సాధారణ కొల్లాయిడ్ ద్రావణానికి, మిసెల్లకు గల భేదం ఏమిటి?
జవాబు:

• కొన్ని పదార్థాలు అల్పగాఢతల వద్ద సాధారణబలమైన విద్యుద్విశ్లేషకాలుగా ప్రవర్తించే పదార్థాలు, అయితే అధిక గాఢతల వద్ద కొల్లాయిడ్ల ప్రవర్తనను ప్రదర్శిస్తాయి. దీనికి కారణం సముచ్ఛములను ఏర్పరచడం ఈ విధంగా సముచ్ఛయం చెంది ఏర్పడిన కణాలను మిసెల్లు అంటారు.
• వీటినే సముచ్ఛయ కొల్లాయిడ్లు అంటారు.
• ఇవి లయోఫిలిక్, లయోఫోబిక్ భాగాలు కలిగి ఉంటాయి.
• మిసెల్లలో 100 లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సంఖ్యలో సాధారణ అణువులు ఉంటాయి.
• కొల్లాయిడ్ ద్రావణం విలీనంలో ఈ కొల్లాయిడ్లు వ్యక్తిగత విద్యుద్విశ్లేష్యకాలుగా తిరిగి మారతాయి.

ప్రశ్న 60.
సహచరిత కొల్లాయిడ్లకు రెండు ఉదాహరణలు తెలపండి.
జవాబు:
ఉపరితల క్రియాశీలతగల కారకాలు అయిన సబ్బులు, సంశ్లేషిత డిటర్జంట్లు సహచరిత కొల్లాయిడ్లకు ఉదాహరణలు.

ప్రశ్న 61.
ఒకే పదార్థం కొల్లాయిడ్గాను, క్రిస్టలాయిడ్గాను ప్రవర్తించగలదా?
జవాబు:
మిసెల్లు కొల్లాయిడ్గానూ, క్రిస్టలాయిడ్లుగాను ప్రవర్తించగలవు. అల్పగాఢతల వద్ద సాధారణ బలీయమైన విద్యుద్విశ్లేష్యకాలుగా, అధికగాఢతల వద్ద కొల్లాయిడ్లుగా ప్రవర్తిస్తాయి.

ప్రశ్న 62.
లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్లకు రెండు ఉదాహరణలు తెలపండి.
జవాబు:
లోహసాల్లు, లోహసల్ఫైడ్సాల్లు లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్లకు ఉదాహరణలు గోల్డ్సెల్ ఒక లయోఫోబిక్సాల్.

ప్రశ్న 63.
క్రింది కొల్లాయిడ్ వ్యవస్థలకు ఉదాహరణలు తెలపండి.
ఎ) ఘనపదార్థంలో ద్రవం
బి) ఘనపదార్థంలో వాయువు
జవాబు:
ఎ) ఘనపదార్థంలో ద్రవం :
ఘనపదార్ధంలో ద్రవం రకమైన కొల్లాయిడ్ వ్యవస్థకు ఉదాహరణలు జున్ను, వెన్న, జెల్లీలు

బి) ఘనపదార్థంలో వాయువు :
ఘనపదార్ధంలో వాయువు రకమైన కొల్లాయిడ్ వ్యవస్థకు ఉదాహరణలు ప్యూమిస్ రాళ్లు, ఫోమ్బ్బరు.

ప్రశ్న 64.
లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్లను ఏ పదార్థాలు ఏర్పరుస్తాయి?
జవాబు:
లోహసాల్లు, లోహసల్ఫైడ్సాల్లు లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్లకు ఉదాహరణలు గోల్డ్సెల్ ఒక లయోఫోబిక్సాల్.

ప్రశ్న 65.
సందిగ్ధ మిసెల్ గాఢత (T_k), క్రాఫ్ట్ ఉష్ణోగ్రత (CMC) అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఒక ప్రత్యేకమైన గాఢత కంటే అధిక గాఢతల వద్ద మాత్రమే మిసెల్ ఏర్పడుతుంది. ఈ గాఢతను సంధిగ్ధమిసెల్ గాఢత (CMC) అంటారు.

ఒక ప్రత్యేక ఉష్ణోగ్రత కంటే అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద మాత్రమే మిసెల్ ఏర్పడతాయి. ఈ ఉష్ణోగ్రతను క్రాఫ్ట్ ఉష్ణోగ్రత (T_k) అంటారు.

ప్రశ్న 66.
లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్లను ఎందుకు ఉత్రమణీయం కానివి అంటారు?
జవాబు:
లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్లు స్థిరమైనవి కావు. వీటికి విద్యుద్విశ్లేష్యాలు కలిపినపుడు స్కంధనం (అవక్షేపాలు) జరగుతాయి. ఏర్పడిన అవక్షేపానికి విక్షేపణ యానకాన్ని కలిపి గిలకరిస్తే తిరిగి ఈ కొల్లాయిడ్ సాల్లు ఏర్పడవు. అందువల్ల వీటిని అనుత్రమణీయ సాల్లు అంటారు.

ప్రశ్న 67.
ఆర్సీనియస్ సల్ఫైడ్ సాల్ను ఎలా తయారు చేస్తారు?
జవాబు:
As₂O₃ మరియు H₂S లను ధ్వంద్వవియోగ చర్య ద్వారా ఆర్సీనియస్ సల్ఫైడ్ సాల్ను తయారు చేస్తారు.

ప్రశ్న 68.
పెష్టీకరణం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
పెష్టీకరణం :
విక్షేపణ యానకంలో ఉన్న ఒక అవక్షేపానికి కొద్ది ప్రయాణంలో ఒక విద్యుద్విశ్లేష్యాన్ని కలిపి బాగా కుదపడం ద్వారా అవక్షేపాన్ని కొల్లాయిడల్ స్థితికి మార్చడాన్ని పెష్టీకరణం అంటారు.

ప్రశ్న 69.
డయాలిసిస్ అంటే ఏమిటి? డయాలిసిస్ ఎలా వేగపరుస్తారు?
జవాబు:
డయాలిసిస్ :
అనువైన పటలం లేదా పొరను ఉపయోగించి కరిగే స్థితిలో ఉండే పదార్థాలను కొల్లాయిడ్ ద్రావణం నుండి తొలగించే ప్రక్రియను డయాలిసిస్ అంటారు.

ప్రశ్న 70.
కొల్లోడియన్ ద్రావణం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఆల్కహాల్ – ఈథర్ 40% మిశ్రమంలో కరిగించిన నైట్రో సెల్యులోజ్న కొల్లోడియన్ ద్రావణం అంటారు.

ప్రశ్న 71.
సాధారణ వడపోత కాగితం నుంచి సూక్ష్మ వడపోత కాగితాన్ని ఎలా తయారుచేస్తారు?
జవాబు:
కొల్లోడియన్ ద్రావణంలో వడపోతలో ఉపయోగించే కాగితాన్ని నానబెట్టి, ఫార్మాల్డీహైడ్ సహాయంతో గట్టిపరచి చివరగా ఆరపెట్టి సూక్ష్మ నిర్గలన పటాలను తయారు చేస్తారు.

ప్రశ్న 72.
టిండాల్ ఫలితం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
టిండాల్ ఫలితం :
“కాంతి, కొల్లాయిడ్ ద్రావణం ద్వారా ప్రయాణించినప్పుడు, కాంతి మార్గాన్ని మనం ఒక కాంతివంతమైన పుంజంగా చూడవచ్చు. ఈ దృగ్విషయాన్నే “టిండాల్ ఫలితం” అంటారు.
ఇది ఒక దృక్ ధర్మం.

కారణము :
కొల్లాయిడ్ ద్రావణం ద్వారా కాంతి ప్రసరించినప్పుడు ఆ కాంతి పెద్దసైజు కణాలు అయిన కొల్లాయిడ్ల విక్షిప్త, ప్రావస్థా కణాలలో పరిక్షేపణం చెందుతాయి.

• ఆకాశము నీలంగా ఉండటానికి టిండాల్ ప్రభావమే కారణము.
• నిజద్రావణాలు టిండాల్ ప్రభావాన్ని ప్రదర్శించవు.
  

ప్రశ్న 73.
ఏ పరిస్థితులలో టిండాల్ ఫలితం కనిపిస్తుంది?
జవాబు:
ఈక్రింది నియమాలు పాటించినపుడే టిండాల్ ఫలితం గమనించగలము.

1. కొల్లాయిడ్ కణాల వ్యాసం ఉపయోగించిన కాంతి కిరణం తరంగదైర్ఘ్యం కంటే చాలా తక్కువగా ఉండకూడదు.
2. విక్షిప్త ప్రావస్థ, విక్షేపణ యానకం వీటి వక్రీభవన గుణకం విలువల మధ్య భేదం అధికంగా ఉండాలి. టిండాల్ ఫలితాన్ని నిజద్రావణాన్ని, కొల్లాయిడ్ ద్రావణాన్ని గుర్తించడానికి ఉపయోగిస్తారు.

ప్రశ్న 74.
కొల్లాయిడ్ ద్రావణాన్ని, నిజద్రావణాన్ని భేదపరచడానికి టిండాల్ ఫలితం ఉపయోగపడుతుందా? వివరించండి.
జవాబు:
‘కొల్లాయిడ్ ద్రావణం, నిజద్రావణంను భేదపరచడానికి ఉపయోగపడును.

సజాల బ్రావణం (నిజద్రావణం) ను చీకటిలో ఉంచి దానిగుండా కాంతి కిరణాన్ని ప్రసారం చేస్తే కాంతి కిరణం పోయే “దిశలోనే దానిని పరిశీలిస్తే ద్రావణం నిర్మలంగానే కనిపిస్తుంది. కాంతి కిరణం ప్రయాణించే దిశను లంబదిశలో ద్రావణాన్ని పరిశీలిస్తే ద్రావణం నలుపురంగులో కనిపిస్తుంది.

కొల్లాయిడ్ ద్రావణాలను కూడా ఇదే విధంగా కాంతికిరణ దిశలో పరిశీలించినట్లైతే అవి నిర్మలంగా లేదా అర్ధపారదర్శకంగా మసకగా కనిపిస్తుంది. కాంతి కిరణ ప్రయాణదిశకు లంబదిశలో పరిశీలించినట్లైతే కొల్లాయిడ్ ద్రావణాలు బలహీన లేదా బలమైన క్షీరదీప్తిరూపంలో కనిపిస్తాయి. కాంతికిరణం ప్రయాణించే మార్గం నీలిరంగు కాంతిలో కనిపిస్తుంది. దీనినే టిండాల్ ఫలితం అంటారు.

ప్రశ్న 75.
ఆకాశం నీలిరంగులో కనిపిస్తుంది. ఎందుకు?
జవాబు:
గాలిలో అవలంబనం చెంది ఉన్న ధూళి కణాలు నీటి ఆవిరి ద్వారా సౌరకాంతి పరిక్షేపణం చెంది నీలిరంగు కాంతి మన కంటిని చేరుతుంది. ఈ కారణంగా ఆకాశం నీలంగా కనిపిస్తుంది.

ప్రశ్న 76.
బ్రౌనియన్ చలనం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
బ్రౌనియన్ చలనం :
“కొల్లాయిడ్ కణాలు, విక్షేపణ యానకంలో నిరంతరం వేగంగా మరియు అస్తవ్యస్తంగా చలించడాన్ని “బ్రౌనియన్ చలనం” అంటారు. ఇది ఒక గతిజ ధర్మము.

ఈ దృగ్విషయాన్ని “జిగ్మండీ” అను శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు.

కారణము :
విక్షేపణ యానక అణువులకు, కొల్లాయిడ్ కణాలకు మధ్య తుల్యము కాని అభిఘాతాల కారణంగా బ్రౌనియన్ చలనం ఉంటుంది.

ప్రశ్న 77.
కొల్లాయిడ్ ద్రావణంపై ఆవేశం ఉండటానికిగల కారణం ఏమిటి?
జవాబు:
కొల్లాయిడ్ కణాలు ఆవేశాన్ని సంతరించుకోవడానికి కారణం లోహాలు ఎలక్ట్రోడ్పై నిక్షిప్తం అయినపుడు ఆ లోహాలు ఎలక్ట్రాన్లను బంధించి ఉంచటం మరియు ద్రావణంలో ఉండే ఇతర అయాన్లను కొల్లాయిడ్ కణం అధిశోషించుకోవడం.

ప్రశ్న 78.
ఎలక్ట్రోకైనెటిక్ పొటెన్షియల్ లేదా జీటా పొటెన్షియల్ అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
విరుద్ధ ఆవేశాలు గల స్థిర పటలం, విసరిత పటలం మధ్యగల పొటెన్షియల్ బేధాన్ని విద్యుత్ గతిక పొటెన్షియల్ (లేదా) జీటా -పొటెన్షియల్ అంటారు. ఇది ధన లేదా ఋణ విలువలో ఉంటుంది.

ప్రశ్న 79.
ధనావేశం, రుణావేశం గల ఆర్ద్ర ఫెర్రిక్ ఆక్సైడ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణాల ఫార్ములాలను వ్రాయండి.
జవాబు:

• ధనావేశం గల ఆర్ధఫెర్రిక్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణ ఫార్ములా Fe₂O₃.xH₂O/Fe⁺³
• ఋణావేశం గల ఆర్ధఫెర్రిక్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణ ఫార్ములా Fe₂O₃.xH₂O/OH^–

ప్రశ్న 80.
ధనావేశ కొల్లాయిడ్ల స్కందనంలో Cl^–, SO^2-₄, PO^3-₄ అయాన్ల స్కందన సామర్థ్య క్రమాన్ని తెలపండి
జవాబు:
ధనావేశ కొల్లాయిడ్ స్కందనంలో Cl^–, SO^2-₄, PO^3-₄ అయాన్ల స్కందన సామర్థ్యక్రమం PO₄^3- > SO₄^2- > Cl^–

ప్రశ్న 81.
Na⁺, Ba²⁺, Al³⁺, లలో ఏది రుణావేశ కొల్లాయిడ్ను సులభంగా స్కందనం చేస్తుంది? కారణం ఏమిటి?
జవాబు:
Na⁺, Ba²⁺, Al³⁺ లలో రుణావేశ కొల్లాయిడ్ను సులభంగా స్కంధనం చేసేది Al³⁺ అయాన్ ఆవేశం ఎక్కువగా ఉన్నచో స్కంధన సామర్ధ్యం అధికంగా ఉండును.

ప్రశ్న 82.
AgI కొల్లాయిడ్ ద్రావణాన్ని Ag⁺ అయాన్లు అధికంగా గల ద్రావణం నుంచి తయారుచేసినప్పుడు ధనావేశంగాను, I^– అయాన్లు అధికంగా గల ద్రావణం నుంచి తయారుచేసినప్పుడు రుణావేశంగాను ఉంటుంది. వివరించండి.
జవాబు:
అధిక పరిమాణంలో తీసుకొన్న విలీన KI ద్రావణానికి, విలీన AgNO₃ ద్రావణాన్ని కలిపితే, ఏర్పడిన AgI అవక్షేపం అధికపరిమాణంలోగల ఉభయ సామాన్య అయాన్ I^– ను అధిశోషించుకొంటుంది. ఫలితంగా రుణావేశ AgI కొల్లాయిడ్ ద్రావణం ఏర్పడుతుంది. అధిక పరిమాణంలో తీసుకొన్న AgNO₃ ఎలీన ద్రావణానికి, విలీన KI ద్రావణం కలిపినట్లైతే, ఏర్పడిన Agl అవక్షేపం, అధికపరిమాణంలోగల ఉభయ సామాన్య అయాన్ Ag⁺ ను అధిశోషించుకొటుంది. ఫలితంగా ధనావేశ AgI కొల్లాయిడ్ ద్రావణం ఏర్పడుతుంది. సాధారణంగా విక్షిప్త ప్రావస్థలో ఉండే ఒక అయానన్ను కొల్లాయిడ్ కణం అధిశోషించుకొంటుంది.

ప్రశ్న 83.
విద్యుదావేశిత కణచలనం (ఎలక్ట్రోఫోరెసిస్) అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
అనువర్తిత emf ప్రభావంతో కొల్లాయిడ్ కణం చలనం చెందే ప్రక్రియను విద్యుదావేశితకణ చలనం (లేదా) ఎలక్ట్రోఫోరసిస్ అంటారు.

ప్రశ్న 84.
విద్యుత్ ద్రవాభిసరణం (ఎలక్ట్రోఆస్మాసిస్) అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
కొల్లాయిడ్ కణాల చలనాన్ని అనువైన పద్ధతిలో ఆపగల్యీ విక్షేపణ యానకం వ్యతిరేక దిశలో ప్రయాణిస్తుంది. దీనిని విద్యుత్ ద్రవాభిసరణం అంటారు.

ప్రశ్న 85.
స్కందనం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
సాల్ కొల్లాయిడ్ కణాలు పాత్ర అడుగు భాగానికి చేరి స్థిరపడే ప్రక్రియను సాల్స్కందనం లేదా అవక్షేపణం లేదా ఫ్లాక్యులేషన్ అంటారు.

ప్రశ్న 86.
ప్లాక్యులేషన్ విలువను నిర్వచించండి.
జవాబు:
రెండు గంటల కాలవ్యవధిలో ఒక సాల్ను స్కందనం చేయడానికి అవసరమైన మిల్లీ మోల్ల విద్యుద్విశ్లేష్య కనిష్ఠ గాఢతను స్కంధన విలువ అంటారు.

ప్రశ్న 87.
హార్డీ-షూల్జ్ నియమం తెలపండి.
జవాబు:
సామాన్యంగా స్కందన అయాన్ వేలన్సీ పెరిగిన కొలది దాని స్కందన సామర్ధ్యం పెరుగును. దీనినే హార్డీ – షూల్జ్ నియమం అంటారు.

ప్రశ్న 88.
ఆర్ద్ర ఫెర్రిక్ క్లోరైడ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణానికి సోడియమ్ క్లోరైడ్ ద్రావణం కలిపితే స్కందనం జరుగుతుంది. వివరించండి.
జవాబు:
ఆర్ద్ర ఫెర్రిక్ క్లోరైడ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణానికి NaCl ద్రావణం కలిపితే స్కందనం జరుగుతుంది. ఇచ్చట కొల్లాయిడ్ కణాలమీది ఆవేశాలు పరస్పరం తటస్థపరచబడి అవక్షేపణం చెందుతాయి.

ప్రశ్న 89.
లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్లను స్కందనం ఘటన నుంచి ఎలా పరిరక్షిస్తారు?
జవాబు:
లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడు లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్కు కలుపుట ద్వారా వాటి స్కందన ఘటన నుండి పరిరక్షిస్తారు.

ప్రశ్న 90.
పరిరక్షణ కొల్లాయిడ్ అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్ను లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్కు కలుపుట ద్వారా వాటి స్కందన ఘటన నుండి పరిరక్షిస్తారు.
→ లయోఫిల్లిక్ కొల్లాయిడ్లను పరిరక్షక కొల్లాయిడ్లు అంటారు.

ప్రశ్న 91.
ఎమల్షన్ అంటే ఏమిటి ? రెండు ఉదాహరణలు తెలపండి. [AP. Mar.’17]
జవాబు:
ఎమల్షన్ :
“ద్రవ విక్షేపక యానకంలో, సూక్ష్మ విభాజిత ద్రవబిందు కణాలు విక్షిప్తం చెంది ఏర్పరిచే వ్యవస్థే ఎమల్షన్”.
(లేదా)
విక్షిప్త ప్రావస్థ మరియు విక్షేపక యానకం రెండూ ద్రవాలే అయిన కొల్లాయిడ్ వ్యవస్థను ‘ఎమల్షన్’ అంటారు.
ఉదా : పాలు – ద్రవ క్రొవ్వు నీటిలో విక్షిప్తం చెంది ఉండే ఎమల్షన్.

ప్రశ్న 92.
ఎమల్షన్లను ఎలా వర్గీకరిస్తారు? ఒక్కొక్క రకానికి ఒక్కొక్క ఉదాహరణ ఇవ్వండి. [AP. Mar.’17]
(ఎ) నీటిలో తైలం (O / W) రకం ఎమల్షన్లు :
వీటిలో విక్షిప్త ప్రావస్థ : తైలం
విక్షేపక యానకం : నీరు
ఉదాహరణలు :
i) పాలు – నీటిలో ద్రవ కొవ్వు ఏర్పరచే ఎమల్షన్
ii) వానిషింగ్ క్రీమ్ : నీటిలో క్రొవ్వు

(బి) తైలంలో నీరు (W / O) రకం ఎమల్షన్లు
వీటిలో విక్షిప్త ప్రావస్థ : నీరు
విక్షేపక యానకం : తైలం
ఉదాహరణలు :
i) గట్టి గ్రీజులు : కందెన తైలాల్లో నీరు
ii) కోల్డ్ క్రీమ్ : క్రొవ్వులో నీరు

ప్రశ్న 93.
ఎమల్సీకరణ కారకం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఒక ఎమల్షన్ స్థిరంగా ఉండేందుకు దానికి చేర్చే మూడో పదార్థమే ఎమల్సీకరణ కారకము. ఉదా : సబ్బులు – నీటిలో కిరోసిన్ ఎమల్షనన్ను స్థిరపరుస్తారు.

ప్రశ్న 94.
డీఎమల్సీకరణం అంటే ఏమిటి? రెండు డీఎమల్సీఫయర్లను తెలపండి.
జవాబు:
ఒక ఎమల్షన్ దానిలోని అనుఘటక ద్రవాలుగా వేరు పడే ప్రక్రియను డీఎమల్సీకరణం అంటారు.

వేడిచేయడం, ఘనీభవించుట ద్వారా డీ ఎమల్సీకరణం చేయవచ్చు.

ప్రశ్న 95.
కృత్రిమ వర్షాన్ని ఎలా సృష్టిస్తారు?
జవాబు:
విద్యుదీకరణం చెందించిన ఇసుకరేణువులను లేదా మేఘాల విద్యుదావేశానికి విరుద్ధ విద్యుదావేశం గల సాల్ కణాలను విమానాల ద్వారా వాతావరణంలోకి పిచికారీ చేయడం ద్వారా కృత్రిమ వర్షాన్ని కురిపిస్తారు.

ప్రశ్న 96.
అప్పుడే జరిగిన చర్మం కోత నుంచి కారే రక్తాన్ని పటిక ద్వారా ఆపుతారు. కారణాలు తెలపండి.
జవాబు:
అప్పుడే జరిగిన చర్మం కోతనుండి కారే రక్తాన్ని పటిక ద్వారా ఆపుతారు. దీనికి కారణం రక్త స్రావాన్ని నిరోధించే (స్ట్రిప్టిక్) చర్య కలిగి ఉంటుంది.

ప్రశ్న 97.
నది సముద్రాన్ని కలిసే స్థానాల వద్ద డెల్టాలు ఏర్పడతాయి. ఎందువల్ల?
జవాబు:
నదీజలాలను బంకమట్టి కొల్లాయిడ్ ద్రావణాలుగా భావిస్తాం. సముద్రం నీటిలో చాలా విద్యుత్ విశ్లేష్యకాలు కరిగి ఉన్నాయి. కాబట్టి నదీజలం, సముద్రం నీటితో కలిసినప్పుడు సముద్రపు నీటిలోని విద్యుద్విశ్లేష్యకాలు బంకమట్టి కొల్లాయిడ్ ద్రావణాన్ని స్కందన ప్రక్రియకు గురి చేస్తాయి. ఫలితంగా నదీజలంలోని బంకమట్టి, డెల్టాలుగా ఏర్పడుతుంది.

ప్రశ్న 98.
కొల్లాయిడ్ ద్రావణాల రెండు ఉపయోగాలను తెలపండి.
జవాబు:
ఫోటోగ్రాఫిక్ ప్లేట్లు, ఫిల్మ్ లు :
గాజు పలకలపై లేదా సెల్యులాయిడ్ ఫిల్మ్ పై జిలటీన్లో కరిగించిన కాంతితో చర్య జరపగలిగే సిల్వర్ బ్రోమైడ్ ఎమల్షన్ను పూతగా పూసి ఫోటోగ్రాఫిక్ ఫిల్మ్ ను ప్లేట్లను తయారుచేస్తారు.

రబ్బరు :
మొక్కలు ఏర్పరచే రుణావేశ రబ్బరు కణాల కొల్లాయిడ్ ద్రావణాన్ని లాటెక్స్ (జిగురు పదార్థం) అంటారు. ఈ లాటెక్స్ నుంచి రబ్బరును స్కందనం ప్రక్రియ ద్వారా వేరుపరుస్తారు.

ప్రశ్న 99.
పొగలోని కొల్లాయిడ్ కణాల ద్వారా కలిగే గాలి కాలుష్యాన్ని ఎలా నివారిస్తారు? వివరించండి.
జవాబు:

పొగ గొట్టాలనుంచి బహిర్గతం అయ్యే పొగను విద్యుత్ అవక్షేపణం చర్యకు గురిచేయడం :
కార్బన్, ఆర్సినిక్ సమ్మేళనాలు, ధూళి కణాలు మొదలైన ఘనస్థితిలో ఉండే కణాలు గాలిలో ఏర్పరచే కొల్లాయిడ్ ద్రావణమే పొగ, పొగగొట్టం నుంచి పొగ బయటకు వచ్చే ముందుగానే అవక్షేపకరిణి ద్వారా పంపుతారు. దీనిలో పొగ కణాల ఆవేశానికి విరుద్ధంగా ఉండే ఆవేశంగల ప్లేట్లు అమర్చి ఉంటాయి. కాబట్టి పొగలోని కణాలు వీటితో సంపర్కానికి వచ్చిన వెంటనే అవి వాటి ఆవేశాన్ని కోల్పోయి అవక్షేపణం చెందుతాయి. కాబట్టి గది నేలపై ఈ కణాలు స్థిరపడతాయి. ఈ అవక్షేపకరిణిని కాటరెల్ అవక్షేపకరిణి అంటారు.

ప్రశ్న 100.
ప్రకృతి వనరుల నుంచి వచ్చే నీటిని శుద్ధి చేయడానికి పటికను వాడతారు వివరించండి.
జవాబు:
ప్రకృతి వనరుల నుంచి లభ్యం అయిన నీటిలో సామాన్యంగా మలినాలు అవలంబనం చెంది ఉంటాయి. ఈ నీటికి పటికను కలిపినట్లైతే, అవలంబిత కణాలు స్కందన ప్రక్రియకు గురి అవుతాయి. ఆ నీరు త్రాగడానికి అనువుగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 101.
కొల్లాయిడ్ స్థితిలో ఉండే ఔషధాలు ఎందుకు అధిక క్రియాశీలత చూపుతాయి?
జవాబు:
చాలా ఔషధాలు స్వభావంలో కొల్లాయిడ్లుగానే ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు కంటి లోషన్గా వాడే ఆర్జిరోల్ అనేది సిల్వర్సాలి. కలాజార్ అనే వ్యాధిని నయం చేయడానికి ఆంటిమొనీ కొల్లాయిడ్ వాడతారు. కొల్లాయిడల్ గోల్డ్ను కండరాంతర (intram iscular) ఇంజెక్షన్గా వాడతారు. ఉదర అస్వస్థతలకు, మిల్క్ ఆఫ్ మెగ్నీషియా’ అనే ఎమల్షన్ ఉపయోగిస్తారు. కొల్లాయిడ్ల రూపంలో ఉండే ఔషధాలు చాలా ప్రభావితంగా ఉంటాయి. ఎందుకంటే వీటి ఉపరితల వైశాల్యం అధికంగా ఉండటం కారణంగా ఇవి సులభంగా శరీరంలో జీర్ణించుకొంటాయి.

ప్రశ్న 102.
లాటెక్స్ నుంచి రబ్బరును ఎలా పొందుతారు?
జవాబు:
మొక్కలు ఏర్పరచే రుణావేశ. రబ్బరు కణాల కొల్లాయిడ్ ద్రావణాన్ని లాటెక్స్ (జిగురు పదార్థం) అంటాం. ఈ లాటెక్స్ నుంచి రబ్బరును స్కందనం ప్రక్రియ ద్వారా వేరుపరుస్తారు.

ప్రశ్న 103.
పాలు ఏ రకం ఎమల్షన్కు చెందినవి?
జవాబు:
పాలు నీటిలో తైలం (0/w) రకం ఎమల్షన్ :
ద్రవకొవ్వు నీటిలో విక్షిప్తం చెంది ఏర్పడిన కొల్లాయిడ్ ద్రావణమే “పాలు కొల్లాయిడ్”.
విక్షిప్త వ్యవస్థ : ద్రవ కొవ్వు (ద్రవం)
విక్షేపక యానకం : నీరు (ద్రావణం)
రకము : రెండు ద్రవాలే కాబట్టే ఇది ఒక “ఎమల్షన్”.

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
అధిశోషణం అంటే ఏమిటి? ఘనపదార్థాలపై వాయువులు ప్రదర్శించే అధిశోషణం చర్యా విధానాన్ని చర్చించండి.
జవాబు:
అధిశోషణం :
“ఒక పదార్థం వేరొక ద్రవం లేదా ఘన పదార్థం ఉపరితలంపై గాఢత చెందడాన్ని ‘అధిశోషణం’ అంటారు. ఇది ఒక ఉపరితల దృగ్విషయము.
ఉదా : i) CO₂, SO₂, Cl₂ లాంటి వాయువులను ఉత్తేజిత బొగ్గు అధిశోషించుకుంటుంది.
ii) Pt లేక Ni లోహం, హైడ్రోజన్ వాయువుతో సంపర్కంలో ఉంటే ఆ వాయువును అధిశోషించుకుంటుంది.

ఘనపదార్థాలపై వాయువులు ప్రదర్శించే అధిశోషణం చర్యా విధానం :
పదార్థం ఉపరితలంపై చోటుచేసుకొని ఉన్న పదార్థ కణాలు అన్నీ ఒకే రసాయనిక వాతావరణంలో ఉండవు. అయితే పదార్థ అంతర్భాగంలోని కణాలు మాత్రం ఒకే వాతావరణంలో ఉంటాయి. అధిశోషకం అంతర్భాగంలోని కణాల మధ్య ఉండే బలాలు అన్నీ ఒకదానిని ఒకటి తుల్యం చేస్తాయి. అయితే ఉపరితలంపై ఉండే కణాల చుట్టూ అన్నివైపులా పరివేష్టితమై ఉండే పరమాణువులు, అణువులు ఈ కణాలకు చెందినవి కావు. కాబట్టి ఇవి తుల్యం కావు. అంటే అవశేష బలాలను పొంది ఉంటాయి. ఈ బలాలు, అధిశోషిత పదార్థ అణువులు అధిశోషకం ఉపరితలంపై సాంద్రీకృతం కావడానికి లేదా ఆకర్షితమవడానికి కారణంగా ఉన్నాయి. నిర్దేశిత ఉష్ణోగ్రత, పీడనం వద్ద ఏకాంక ద్రవ్యరాశి గల అధిశోషకం ఉపరితలం పెరుగుదలతో అధిశోషణం విస్తృతి కూడా పెరుగుతుంది.

అధిశోషణానికి సంబంధించిన వేరొక ముఖ్య అంశం అధిశోషణోష్టం. అధిశోషణం ప్రక్రియలో అధిశోషకం ఉపరితలంపై ఉండే అవశేష బలాల సంఖ్య తగ్గుతుంది. అంటే ఉపరితల శక్తి తగ్గుతుంది. ఇలా తగ్గిన శక్తి ఉష్ణరూపంలో వెలువడుతుంది. కాబట్టి అధిశోషణ పక్రియ ప్రధానంగా ఉష్ణమోచక చర్యగానే ఉంటుంది. అంటే అధిశోషణం ∆H విలువ రుణ విలువలో ఉంటుంది. అధిశోషణం ప్రక్రియ ఎంథాల్పీ తగ్గుదలను, ఎంట్రోపీ తగ్గుదలను కూడా ప్రదర్శించే చర్యగానే ఉంటుంది. నిర్దేశిత ఉష్ణోగ్రత, పీడనాల వద్ద ఒక చర్య అయత్నీకృతంగా ఉండాలి. అంటే ఉష్ణగతిక శాస్త్రీయ నిబంధన ప్రకారం చర్య గిబ్స్ శక్తి మార్పు ∆G రుణ విలువ ఉండాలి.

అంటే గిబ్స్ శక్తి తగ్గాలి. ∆G = ∆H – T∆S సమీకరణం ఆధారంగా ∆H కు అత్యధిక రుణ విలువ, -T∆S కు ధన విలువ ఉన్నట్లైతేనే ∆G అధిక రుణ విలువలో ఉండగలుగుతుంది. అధిశోషణ ప్రక్రియ అయత్నీకృత చర్య కాబట్టి పైన పేర్కొన్న రెండు కారణాంశాలు కలిసి ∆G కు రుణ విలువను సమకూరుస్తాయి. అధిశోషణం ప్రక్రియ పురోగమించిన కొద్దీ AH రుణ పరిమాణం తగ్గుతూ పోతుంది. చివరకు ∆H రుణ విలువ T∆S ధన విలువ సమానం అవుతాయి కాబట్టి ∆G విలువ “సున్నా” అవుతుంది. ఈ స్థితి వల్ల సమతాస్థితి ఏర్పడుతుంది.

ప్రశ్న 2.
అధిశోషణం రకాలు ఏమిటి? ఈ భిన్న రకాల అధిశోషణాల అభిలాక్షణిక ధర్మాలలో భేదాలను నాలుగింటిని తెలపండి. [AP & TS. Mar.’15]
జవాబు:
అధిశోషణం రెండు రకాలు.
1) భౌతిక అధిశోషణం (ఫిజి సార్షన్)
2) రసాయన అధిశోషణం (కెమి సార్షన్)

భౌతిక, రసాయన అధిశోషణాలను తులనం చేయడం :

ప్రశ్న 3.
క్రింది పదాలను గురించి నీవు ఏమి తెలుసుకున్నావు?
(ఎ) అధిశోషణం (బి) అభిశోషణం (సి) అధిశోషితం, అధిశోషకం
జవాబు:
(ఎ) అధిశోషణం :
“ఒక పదార్థం వేరొక ద్రవం లేదా ఘన పదార్థం ఉపరితలంపై గాఢత చెందడాన్ని ‘అధిశోషణం’ అంటారు. ఇది ఒక ఉపరితల దృగ్విషయము.
ఉదా :
i) CO₂, SO₂, Cl₂ లాంటి వాయువులను ఉత్తేజిత బొగ్గు అధిశోషించుకుంటుంది.
ii) Pt లేక Ni లోహం, హైడ్రోజన్ వాయువుతో సంపర్కంలో ఉంటే ఆ వాయువును అధిశోషించుకుంటుంది.

(బి) అభిశోషణం :
“ఏదైనా ఒక పదార్థపు అణువులు, ఇతర పదార్థపు ఉపరితలంపై మరియు అంతర్భాగంలో కూడా ఏకరీతిగా వ్యాప్తి చెందడాన్ని ని ‘అబిశోషణం’ అంటారు.
ఇది ఒక ఆయతన దృగ్విషయం.
ఉదా : i) నీటిలో ముంచిన ‘స్పాంజ్’ నీటిని అభిశోషించుకుంటుంది.
ii) రంగు సిరాలో ఉంచిన సుద్దముక్క సిరాను అభిశోషించుకుంటుంది.

(సి) (i) అధిశోషితం :
ఒక పదార్థ ఉపరితలంపై సాంద్రీకృతం అయిన అణువును అధిశోషితం అంటారు.

(ii) అధిశోషకం :
ఏ పదార్థం ఉపరితలంపై అధిశోషణ ప్రక్రియ జరుగునో దానిని అధిశోషకం అంటారు.

ప్రశ్న 4.
ఘనపదార్థాల ఉపరితలాలపై వాయువుల అధిశోషణం సాధారణంగా ఎంట్రోపి తగ్గుదలతో జరుగుతుంది. అయితే అది అయత్నీకృత చర్యగానే ఉంటుంది. వివరించండి.
జవాబు:
అధిశోషణానికి సంబంధించిన వేరొక ముఖ్య అంశం అధిశోషణోష్ణం. అధిశోషణం ప్రక్రియలో అధిశోషకం ఉపరితలంపై ఉండే అవశేష బలాల సంఖ్య తగ్గుతుంది. అంటే ఉపరితల శక్తి తగ్గుతుంది. ఇలా తగ్గిన శక్తి ఉష్ణరూపంలో వెలువడుతుంది. కాబట్టి అధిశోషణ ప్రక్రియ ప్రధానంగా ఉష్ణమోచక చర్యగానే ఉంటుంది. అంటే అధిశోషణం ∆H విలువ రుణ విలువలో ఉంటుంది. అధిశోషణం ప్రక్రియ ఎంథాల్పీ తగ్గుదలను, ఎంట్రోపీ తగ్గుదలను కూడా ప్రదర్శించే చర్యగానే ఉంటుంది. నిర్దేశిత ఉష్ణోగ్రత, పీడనాల వద్ద ఒక చర్య అయత్నీకృతంగా ఉండాలి.

అంటే ఉష్ణగతిక శాస్త్రీయ నిబంధన ప్రకారం చర్య గిబ్స్ శక్తి మార్పు ∆G రుణ విలువ ఉండాలి. అంటే గిబ్స్ శక్తి తగ్గాలి. ∆G = ∆H – T∆S సమీకరణం ఆధారంగా ∆H కు అత్యధిక రుణ విలువ, -T∆S కు ధన విలువ ఉన్నట్లైతేనే ∆G అధిక రుణ విలువలో ఉండగలుగుతుంది. అధిశోషణ ప్రక్రియ అయత్నీకృత చర్య కాబట్టి పైన పేర్కొన్న రెండు కారణాంశాలు కలిసి ∆G కు రుణ విలువను సమకూరుస్తాయి. అధిశోషణం ప్రక్రియ పురోగమించిన కొద్దీ ∆H రుణ పరిమాణం తగ్గుతూ పోతుంది. చివరకు ∆H రుణ విలువ T∆S ధన విలువ సమానం అవుతాయి కాబట్టి ∆G విలువ “సున్నా” అవుతుంది. ఈ స్థితి వల్ల సమతాస్థితి ఏర్పడుతుంది.

ప్రశ్న 5.
ఫ్రాయిండ్లిష్ సమోష్ణరేఖ సమీకరణంలో k, n ల విలువలను ఎలా లెక్కిస్తారు?
జవాబు:

ప్రశ్న 6.
క్రింది వాటిపై అధిశోషణం పరిమాణం ఏ విధంగా ఆధారపడి ఉంది?
(ఎ) ఏకాంక ద్రవ్యరాశి గల అధిశోషకం ఉపరితల వైశాల్యం పెరుగుదల
(బి) వ్యవస్థ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల
(సి) వాయువు పీడనం పెరుగుదల
జవాబు:
(ఎ) ఏకాంక ద్రవ్యరాశి గల అధిశోషకం ఉపరితల వైశాల్యం పెరుగుదల వలన అధిశోషణం పరిమాణం పెరుగును.
(బి) వ్యవస్థ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల వలన అధిశోషణం పరిమాణం తగ్గును.
(సి) వాయువు పీడనం పెరుగుదల వలన అధిశోషణం పరిమాణం పెరుగును.

ప్రశ్న 7.
ఉత్ప్రేరణం అంటే ఏమిటి? ఉత్ప్రేరణాన్ని ఎలా వర్గీకరిస్తాం? ప్రతీ రకానికి ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి. [AP. Mar.’16]
జవాబు:
ఉత్ప్రేరకం మరియు ఉత్ప్రేరణం :
రసాయన చర్యలో తాను వినియోగం చెందకుండా చర్యా వేగాన్ని పెంచే చర్యకు కలిపిన ఇతర పదార్థమే ఉత్ప్రేరకం (catalyst).

చర్యా మిశ్రమానికి బాహ్య పదార్థాన్ని కలిపి, చర్యా వేగాన్ని పెంచే ప్రక్రియను ఉత్ప్రేరణ (catalysis) అంటారు.

ఉత్ప్రేరణ వర్గీకరణ :
ఉత్ప్రేరకం మరియు క్రియాజనకాల భౌతిక స్థితుల (ప్రావస్థల) ఆధారంగా ఉత్ప్రేరణాన్ని రెండు రకాలుగా వర్గీకరించారు. అవి :

ఎ) సజాతి ఉత్ప్రేరణ :
ఒక ఉత్ప్రేరక రసాయన చర్యలో ఉత్ప్రేరకం మరియు క్రియాజనకాలు ఒకే భౌతిక ప్రావస్థలో ఉంటే దాన్ని సజాతి ఉత్ప్రేరణ అంటారు.

క్రియాజనకాలైన ఎస్టర్, H₂O లు మరియు ఉత్ప్రేరకమైన ఆమ్లము ఒకే ప్రావస్థలో (ద్రవం) ఉన్నాయి.

బి) విజాతి ఉత్ప్రేరణ :
ఒక ఉత్ప్రేరక రసాయన చర్యలో ఉత్ప్రేరకం మరియు క్రియాజనకాలు భిన్న భౌతిక ప్రావస్థలలో ఉంటే దాన్ని విజాతి ఉత్ప్రేరణ అంటారు.

ఈ చర్యలో క్రియాజనకాలైన SO₂, O₂ లు వాయువులు కాగా ఉత్ప్రేరకం ‘Pt’ ఘన రూపంలో ఉంటుంది.

ప్రశ్న 8.
విజాతి ఉత్ప్రేరణానికి సంబంధించిన అధిశోషణ సిద్ధాంతం చర్యా విధానాన్ని చర్చించండి.
జవాబు:
అధిశోషణ సిద్ధాంతం విజాతి ఉత్ప్రేరణ చర్య విధానం వివరించినది.
చర్యా విధానం :
(i) ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలం వద్దకు క్రియాజనకాల వ్యాపనం.

(ii) ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలంపై క్రియాజనకాలు అధిశోషణం చెందడం.

(iii) మధ్యస్థ పదార్థం ఏర్పడటం ద్వారా ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలంపై రసాయన చర్య జరగడం.

(iv) ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలం నుండి క్రియాజన్యాలు విశోషణం చెందడం ఫలితంగా తిరిగి మరికొంతమేర రసాయన చర్య జరగడానికి శుద్ధ ఉపరితలాన్ని సమకూర్చడం.

(v) ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలం నుండి చర్యా క్రియాజన్యాలు వ్యాపనం చెందటం.

ప్రశ్న 9.
జియోలైట్లు జరిపే ఉత్ప్రేరణానికి సంబంధించిన కొన్ని లక్షణాలను చర్చించండి.
జవాబు:
జియోలైట్లు ప్రదర్శించే ఆకార ఆధారిత వరణాత్మకత :
ఉత్ప్రేరకంపై చోటు చేసుకొని ఉండే రంధ్రాల పరిమాణం ఆధారం గాను, క్రియాజనకాల క్రియాజన్యాల అణువుల సాపేక్ష పరిమాణాల ఆధారంగాను జరిగే ఉత్ప్రేరక చర్యను ఆకార ఆధారిత వరణాత్మక ఉత్ప్రేరణం అంటారు. జియోలైట్లకు తేనెపట్టు ఆకారంలోగల నిర్మాణం ఉండటం కారణంగా అవి ఆకార ఆధారిత వరణాత్మక ఉత్ప్రేరకాలుగా పని చేస్తాయి. సూక్ష్మరంధ్రాలు గల సచ్ఛిద్ర అల్యూమినోసిలికేట్లు జియోలైట్లు. ఇవి కొన్ని సిలికాన్ పరమాణువులు, అల్యూమినియమ్ పరమాణువులతో ప్రతిక్షేపితమై Al-O-Si త్రిమితీయ యూనిట్లు గల నిర్మాణంలో గల సిలికేట్లు. జియోలైట్లపై జరిగే చర్యలు క్రియాజనక, క్రియాజన్య అణువుల సైజు, ఆకారాల పైనా, జియోలైట్లలోని ఛిద్రాలు, డొల్లల ఆకారాల పైన ఆధారపడి ఉంటాయి. జియోలైట్లు ప్రకృతిలో లభ్యం అవుతాయి. కొన్నింటిని ఉత్ప్రేరక వరణాత్మకతను పొందే విధంగా సంశ్లేషిస్తున్నారు.

హైడ్రోకార్బన్ల విభంజనాన్ని, సదృశకరణాన్ని సాధించడానికి పెట్రోరసాయన పరిశ్రమలలో జియోలైట్లను విరివిగా ఉత్ప్రేరకాలుగా ఉపయోగిస్తున్నారు. పెట్రోలియమ్ పరిశ్రమలో ఉపయోగించే ఒక ముఖ్యమైన జియోలైట్ ఉత్ప్రేరకం ZSM – 5. ఇది ఆల్కహాల్లను అనార్థీకరణ చర్యకు గురిచేసి గాసోలిన్లుగా (పెట్రోల్) పిలిచే హైడ్రోకార్బన్ల మిశ్రమంగా మారుస్తుంది.

ప్రశ్న 10.
సరైన పటం సహాయంతో ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరణ చర్యా విధానాన్ని క్లుప్తంగా వివరించండి.
జవాబు:

ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరిత చర్యా విధానం చర్య
ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరిత చర్యలు రెండు అంచెలలో జరుగును.

అంచె – 1 : ఎంజైమ్లో క్రియాజనకం బంధితమై ఉత్తేజిత సంక్లిష్టం (ES*) ఏర్పడుతుంది.
E + S → ES*

అంచె – 2 : ఈ ఉత్తేజిత సంక్లిష్టం క్రియాజన్యాలుగా వియోగం చెందుట.
ES* → E + P

ప్రశ్న 11.
ఎంజైమ్ల ఉత్ప్రేరణ క్రియాశీలతను ప్రభావితం చేసే అంశాలను చర్చించండి.
జవాబు:
ఎంజైమ్ల ఉత్ప్రేరణ క్రియాశీలతను ప్రభావితం చేసే అంశాలు :
అధిక చర్యాశీలత లేదా సామర్థ్యం, అధిక వరణాత్మక ధర్మం ఉండటం అనేది ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరణం ప్రత్యేకత. ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరకాలు కింది అభిలాక్షణిక ధర్మాలను ప్రదర్శిస్తాయి.
(i) అత్యధిక ఉత్ప్రేరణ సామర్థ్యం :
ఒక ఎంజైమ్ అణువు సుమారు ఒక మిలియన్ క్రియాజనక అణువులను ఒక నిమిషంలో పరివర్తన చర్యలకు గురిచేస్తుంది.

(ii) అత్యధిక వరణాత్మక గుణం :
ప్రతీ చర్యకు ఒక ప్రత్యేక ఎంజైమ్ ఉంటుంది. అంటే ఒక ఉత్ప్రేరకం, ఒక రకం, చర్యనే ఉత్ప్రేరణం చేస్తుంది. ఉదాహరణకు యూరియేజ్ ఎంజైమ్ యూరియా జలవిశ్లేషణ చర్యను మాత్రమే ఉత్ప్రేరణం చేస్తుంది. ఏ ఇతర ఎమైడ్ జలవిశ్లేషణ చర్యను ఉత్ప్రేరణం చెయ్యదు.

(iii) యుక్తతమ (optimum) ఉష్ణోగ్రత వద్ద మాత్రమే అధిక చర్యాశీలతను ప్రదర్శించడం :
యుక్తతమ ఉష్ణోగ్రత అనే ప్రత్యేక ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఎంజైమ్ చర్యరేటు గరిష్ఠంగా ఉంటుంది. ఈ యుక్తతమ ఉష్ణోగ్రతకు రెండువైపులా గల ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఎంజైమ్ క్రియాశీలత తగ్గుతుంది. ఎంజైమ్ క్రియాశీలతకు అనువైన ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి 298 – 310 Kగా ఉంటుంది. మానవ శరీర ఉష్ణోగ్రత 310 K ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరణ చర్యలకు అనువుగా ఉంటుంది.

(iv) యుక్తతమ pH వద్ద అత్యధిక చర్యాశీలతను ప్రదర్శించడం :
యుక్తతమ pH అనే ఒక ప్రత్యేక pH విలువ వద్ద మాత్రమే ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరక చర్యరేటు గరిష్ఠంగా ఉంటుంది. ఇది 5 – 7 pH ల మధ్య ఉంటుంది.

(v) ఉత్తేజకాలు, కో-ఎంజైమ్ల సమక్షంలో క్రియాశీలత పెరుగుదల :
కో-ఎంజైమ్లు అనే కొన్ని ఇతర పదార్థాల సమక్షంలో ఎంజైమ్ క్రియాశీలత పెరుగుతుంది. ఒక ఎంజైమ్తో సహా కొద్ది పరిమాణంలో ప్రోటీన్ కాని వేరొక పదార్థం (విటమిన్) కూడా ఉన్నట్లైతే, ఎంజైమ్ క్రియాశీలత గణనీయంగా పెరుగుతుంది.

Na⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Cu²⁺ లాంటి లోహ అయాన్లు సాధారణంగా ఉత్తేజకాలుగా ఉంటాయి. ఈ లోహ అయాన్లు, ఎంజైమ్ అణువులతో బలహీనంగా బంధితమై, ఎంజైమ్ల క్రియాశీలతను పెంచుతాయి. సోడియమ్ క్లోరైడ్ అంటే Nat అయాన్ల ‘సమక్షంలో ఎమైలేజ్ క్రియాశీలత పెరుగుతుంది.

(vi) నిరోధకాలు, విషపదార్థాల ప్రభావం :
సాధారణ ఉత్ప్రేరకాల మాదిరిగానే ఇతర పదార్థాల సమక్షంలో ఎంజైమ్లు కూడా నిరోధకాలు లేదా విషపదార్థాలుగా పనిచేస్తాయి. ఎంజైమ్ ఉపరితలంపై చోటుచేసుకొని ఉండే క్రియాశీలత గల గ్రూపుతో ఈ నిరోధకాలు లేదా విషపదార్థాలు చర్యలో పాల్గొని ఎంజైమ్ల ఉత్ప్రేరణ క్రియాశీలతను తగ్గించడం లేదా పూర్తిగా నాశనం చేయడం చేస్తాయి. మన శరీరంలో చాలా ఔషధాలు ఎంజైమ్ నిరోధకాలుగా పనిచేసి వ్యాధిని నయం చేస్తాయి.

ప్రశ్న 12.
ఎంజైమ్ల ఉత్ప్రేరణ చర్యలు ఆరింటిని తెలపండి.
జవాబు:
చక్కెర విలోమ చర్య :

ప్రశ్న 13.
ఉత్ప్రేరకాల క్రియాశీలత, వరణాత్మకత అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
క్రియాశీలత :

• ఉత్ప్రేరకం ఒక చర్యరేటు పెంచే సామర్థ్యం తెలిపేదే క్రియాశీలత.
• ఉత్ప్రేరకం క్రియాశీలత రసాయన అధిశోషణ బలంపై ఆధారపడును.
• ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలంపై క్రియాజనకాలు బలంగా అధిశోషణం చెందినట్లైతేనే అవి క్రియాశీలతను ప్రదర్శిస్తాయి.
• ఆవర్తన పట్టికలో 5-11 గ్రూపు వరకు హైడ్రోజనీకరణ చర్యలో లోహాలకు ఉత్ప్రేరకం క్రియాశీలత క్రమంగా పెరుగుతుంది. 7-9 గ్రూపులకు ఈ క్రియాశీలత గరిష్టంగా ఉంటుంది.
  

వరణాత్మకత :
ఒక రసాయన చర్యలో పాల్గొనే క్రియాజనకాలు ఆశించిన భిన్న క్రియాజన్యాలను ఏర్పరచే విధంగా చర్యను దిశాత్మకంగా చేయుటను వరణాత్మకత అంటారు.
ఈ క్రింది చర్యల ద్వారా విజాతి ఉత్ప్రేరణ వరణాత్మకత గురించి తెలుస్తుంది.

H₂ మరియు CO లలో మొదలయి విభిన్న ఉత్ప్రేరకాల సమక్షంలో విభిన్న ఉత్పన్నాము ఏర్పడతాయి.
ఉత్ప్రేరక ప్రభావం సహజంగా వరణాత్మకమైనది.


ఉత్ప్రేరక ప్రభావం సహజంగా వరణాత్మకమైనది.

దీనినిబట్టి ఒక ఉత్ప్రేరకం చర్య బలమైన వరణాత్మక స్వభావాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది అని తెలుస్తుంది.

ప్రశ్న 14.
అనుఘకాల భౌతిక స్థితుల ఆధారంగా కొల్లాయిడ్లను ఎలా వర్గీకరిస్తారు?
జవాబు:
అనుఘటనాల భౌతిక స్థితుల ఆధారంగా కొల్లాయిడ్లను ఈ క్రింది విధంగా వర్గీకరించారు.

ప్రశ్న 15.
విక్షేపణ యానకం పరంగా కొల్లాయిడ్లను ఎలా వర్గీకరిస్తారు?
జవాబు:
విక్షేపణ యానకం ఆధారంగా కొల్లాయిడ్లను ఈ క్రింది విధంగా వర్గీకరించారు.

• విక్షేపణ యానకం గాలి (వాయువు) అయితే వాటిని ‘ఏరోసాల్లు అంటారు. ఉదా : పొగ.
• విక్షేపణ యానకం నీరు అయితే వాటిని హైడ్రోసాల్లు అంటారు. ఉదా : స్టార్చ్
• విక్షేపణ యానకం ఆల్కహాల్ అయితే వాటిని ఆల్కసాల్లు అంటారు.

ప్రశ్న 16.
విక్షిప్త ప్రావస్థ, విక్షేపణ యానకం వీటి మధ్య గల అన్యోన్య చర్యల ఆధారంగా కొల్లాయిడ్లను ఎలా వర్గీకరిస్తారు?
జవాబు:
విక్షిప్త ప్రావస్థ(ద్రావితం) కణ పరిమాణం 1mµ – lµ వరకు ఉండే ద్విగుణాత్మక విజాతి వ్యవస్థను కొల్లాయిడ్లు అంటారు.

కొల్లాయిడ్ల వర్గీకరణ :
విక్షిప్త ప్రావస్థ మరియు విక్షేపక యానకం మధ్యగల సంబంధం ఆధారంగా వర్గీకరణ జరిగింది.

ఎ) లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్లు (ద్రవ ప్రియ కొల్లాయిడ్లు) :
వీటిలో విక్షేపక యానకంకూ,, విక్షిప్త ప్రావస్థకీ మధ్య ఎక్కువ ఆపేక్ష ఉంటుంది.
ఉదా : స్టార్చ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణం లయోఫిలిక్.

బి) లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్లు (ద్రవ విరోధి కొల్లాయిడ్లు) :
వీటిలో విక్షిప్త ప్రావస్థకూ, విక్షేపక యానకానికీ మధ్య ఆపేక్ష ఉండదు.
ఉదా : గోల్డ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణం లయోఫోబిక్..

ప్రశ్న 17.
కొల్లాయిడ్సాల్, జెల్, ఎమల్షన్, ఫోమ్ వీటి మధ్య గల భేదాలను తెలపండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 18.
లయోఫిలిక్, లయోఫోబిక్ సాల్లు అంటే ఏమిటి? స్థిరత్వం, ఉత్రమణీయత ఆధారంగా పై రెండు పదాలను పోల్చండి.
జవాబు:
విక్షిప్త ప్రావస్థ(ద్రావితం) కణ పరిమాణం 1mµ – 1µ వరకు ఉండే ద్విగుణాత్మక విజాతి వ్యవస్థను కొల్లాయిడ్లు అంటారు.

కొల్లాయిడ్ల వర్గీకరణ :
విక్షిప్త ప్రావస్థ మరియు విక్షేపక యానకం మధ్యగల సంబంధం ఆధారంగా వర్గీకరణ జరిగింది.

ఎ) లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్లు (ద్రవ ప్రియ కొల్లాయిడ్లు) :
వీటిలో విక్షేపక యానకంకూ, విక్షిప్త ప్రావస్థకీ మధ్య ఎక్కువ ఆపేక్ష ఉంటుంది.
ఉదా : స్టార్చ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణం లయోఫిలిక్.

బి) లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్లు (ద్రవ విరోధి కొల్లాయిడ్లు) :
వీటిలో విక్షిప్త ప్రావస్థకూ, విక్షేపక యానకానికీ మధ్య ఆపేక్ష ఉండదు.
ఉదా : గోల్డ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణం లయోఫోబిక్.

• అయోఫిలిక్ సాల్లు ఉత్రమణీయమైనవి. ఇవి స్కందనం జరుగవు. స్థిరంగా ఉంటాయి.
• లయోఫోబిక్ సాల్లు అనుత్రమణీయమైనవి. వీటికి విద్యుద్విశ్లేష్యాలను కలిపినపుడు అస్థిరంగామారి స్కంధనం జరుగుతాయి. వీటిని స్థిరంగా మర్చుటకు లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్లను కలుపవలెను.

ప్రశ్న 19.
లయోఫిలిక్, లయోఫోబిక్ భాగాలు గల అణువులు ఉన్న పదార్థం పేరు వ్రాయండి. దైనందిన జీవితంలో దాని ఉపయోగమేమిటి?
జవాబు:

• సముచ్ఛయం చెందిన కొల్లాయిడ్లు (లేదా) మిసెల్లు లయోఫిలిక్, లయోఫోబిక్ భాగాలు కలవి.
• సబ్బులు, సంశ్లేషక డిటర్జెంట్లు ఉదాహరణలు.
• సబ్బులు మురికిని తొలగించే ప్రక్రియలో సబ్బు అణువులు మిసెల్ను మురికి బిందువు వద్ద ఏర్పరుస్తారు.

ప్రశ్న 20.
పటం సహాయంతో కొల్లాయిడ్లను తయారుచేసే బ్రెడిగ్ విద్యుత్ చాప పద్ధతిని వర్ణించండి.
జవాబు:

బ్రెడిగ్ విద్యుత్చాప పద్ధతి :
ఈ పద్ధతిలో విక్షేపణం (dispersion), సాంద్రీకరణం (condensation) రెండు ప్రక్రియలు ఇమిడి ఉన్నాయి. గోల్డ్, సిల్వర్, ప్లాటినమ్ మొదలైన లోహ కొల్లాయిడ్ సాల్లలను ఈ పద్ధతిలో తయారుచేస్తారు. ఈ పద్ధతిలో విక్షేపణ యానకంలో ముంచి ఉంచిన లోహ ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య విద్యుత్ చాపాన్ని అనువర్తిస్తారు. ఈ పద్ధతిలో అత్యధిక పరిమాణంలో వెలువడిన ఉష్ణం లోహబాష్పాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ బాష్పాలు సాంద్రీకరణం చెంది కొల్లాయిడ్ల పరిమాణంలో కణాలను ఏర్పరుస్తాయి.

ప్రశ్న 21.
రసాయన పద్ధతులలో కొల్లాయిడ్లను తయారు చేసే నాలుగు పద్ధతులను రసాయన సమీకరణాలతో సహా తెలపండి.
జవాబు:
రసాయన పద్ధతులు :
క్రియాజన్య జాతులను ఏర్పరచే ద్వంద్వ వియోగం, ఆక్సీకరణం, క్షయకరణం, జలవిశ్లేషణం మొదలైన రసాయన చర్యల ఆధారంగా కొల్లాయిడ్లను తయారుచేస్తారు. క్రియాజన్య జాతులు సముచ్ఛయం చెంది, సాల్లను ఏర్పరుస్తాయి.

ప్రశ్న 22.
కొల్లాయిడ్ల శుద్ధి ప్రక్రియను పటం సహాయంతో డయాలిసిస్ దృగ్విషయం లేదా ఘటన ద్వారా వివరించండి.
జవాబు:
డయాలిసిస్ :
ఇది అనువైన పటలం లేదా పొరను ఉపయోగించి కరిగే (ద్రావణీయ) స్థితిలో ఉండే పదార్థాలను కొల్లాయిడ్ ద్రావణం నుంచి తొలగించే ప్రక్రియ. నిజ ద్రావణంలో ఉండే అయాన్లు, లఘు అణువులు జంతుపటలం (బ్లాడర్) లేదా పార్చిమెంట్ కాగితం లేదా సెల్లోఫేస్ రేకు ద్వారా పోగల్గుతాయి. కాని కొల్లాయిడ్ కణాలు వీటిగుండా పోలేవు కాబట్టి ఈ పొరలను ఉపయోగించి డయాలిసిస్ అంటారు. కొల్లాయిడ్ ద్రావణంతో నింపిన అనువైన పటలంతో పాత్రలో ముంచి ఉంచుతారు. అణువులు అయాన్లు పటలం ద్వారా వ్యాపనం చెంది పాత్రలోని నీటిలోకి పోతాయి. సంచిలో శుద్ధ కొల్లాయిడ్ ద్రావణం మిగిలిఉంటుంది.

ప్రశ్న 23.
రేఖాపటం సహాయంతో మిసెల్ ఏర్పడటాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
మిసెల్ ఏర్పడే విధానం :
సబ్బు ద్రావణాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకొందాం. భార కొవ్వు ఆమ్లాల సోడియమ్ లేదా పొటాషియమ్ లవణాన్ని సబ్బు అంటాం. దీనిని RCOO^–Na⁺ (సోడియమ్ స్టియరేట్ CH₃(CH₂)₁₆COO^–Na⁺ అంటారు. ఇది చాలా బార్ సబ్బులలో ప్రధాన అనుఘటకంగా ఉంది). దీనిని నీటిలో కరిగిస్తే ఇది RCOO^– గాను, Na⁺ గాను వియోజనం చెందుతుంది. RCOO^– అయాన్ రెండు భాగాలు ఉన్నాయి. ఇవి పొడవైన హైడ్రోకార్బన్ గొలుసు R (దీనిని అధ్రువ భాగం లేదా ‘తోక’ అంటారు). ఇది హైడ్రోఫోబిక్ (నీటిని వికర్షించే భాగం), COO^– ధ్రువ భాగం (ధ్రువ అయానిక లేదా ‘తల’ భాగం) ఇది హైడ్రోఫిలిక్ (నీటిని ఆకర్షించే భాగం).

ఉపరితలంపై ఉండే RCOO^– అయాన్లు COO^– గ్రూపులు నీటిలోను హైడ్రోకార్బన్ గొలుసు (R) నీటికి దూరంగా ఉపరితలం వద్ద ఉంటాయి. అయితే సందిగ్ధ మిసెల్ గాఢత (CMC) వద్ద COOT అయాన్లు, ద్రావణం లోపలికి లాగబడతాయి. ఈ పరిస్థితులలో అవి సముచ్ఛయం చెంది గోళాకారంలోకి మారతాయి. హైడ్రోకార్బన్ గొలుసులు గోళం కేంద్రకం వైపుగా చొచ్చుకొని ఉంటాయి. COO^– గ్రూపులు గోళం ఉపరితలంపై ఊర్ధ్వభాగం వైపుగా చోటుచేసుకొని ఉంటాయి. ఈ విధంగా ఏర్పడిన సముచ్ఛయాన్ని అయానిక్ మిసైల్ అంటారు. ఈ అణుపులలో సుమారు 100 సాధారణ అణువులు ఉంటాయి. ఇదే విధంగా సోడియమ్ లారిల్ సల్ఫేట్ CH₃(CH₂)₁₁SO^–₄Na⁺ వంటి డిటర్జెంట్లలో -SO^–₄ పోలార్ గ్రూపుగా పొడవైన హైడ్రోకార్బన్ గొలుసుతో కూడా ఉంటుంది. కాబట్టి వీటి విషయంలో కూడా మిసెల్ ఏర్పాటు విధానం సబ్బులలో మాదిరి గానే ఉంటుంది.

ప్రశ్న 24.
ఎమల్సిఫికేషన్, మిసెల్ ఏర్పాటు వీటి ద్వారా సబ్బు జరిపే శుద్ధి ప్రక్రియ ఉంది. దీనిని గురించి తెలపండి.
జవాబు:
మురికి గుడ్డలపై ఉండే గ్రీజు, మురికి మొదలైన పదార్థాలు నీటిలో కరిగి మిసెల్ను ఏర్పరచటం అనే అంశం మీద ఈ శుభ్రపరిచే ప్రక్రియ ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ ప్రక్రియను గ్రీజు ఎమల్సిఫికేషన్ చర్య అంటారు. పొడుగాటి గొలుసులున్న. ఉన్నత ఫాటీ ఆమ్లం సోడియం లవణాలను సబ్బు అంటారు. సబ్బులోని ఆనయాన్లకూ, నీటికీ మధ్య ఉన్న బంధక బలం ఆధారంగానే ఈ శుభ్రపరచే ప్రక్రియ ఆధారపడి ఉంటుంది.

సబ్బు హైడ్రోకార్బన్ భాగం గ్రీజులో కరగడం మురికిని తొలగించే ప్రక్రియ సబ్బు ఆనయాన్లు సులభంగా మిసెల్లను ఏర్పరుస్తాయి. హైడ్రోకార్బన్ భాగాలు మిసెల్ అంతర్భాగంలోనికి చొచ్చుకుని పోతాయి. -COO^– అయాన్లు మిసెల్ ఉపరీతలంపై చోటు చేసుకుంటాయి. ద్రవ హైడ్రో కార్బన్ గా ప్రవర్తించే గ్రీజు లేదా మురికి మిసెల్లోకి పోతుంది. సబ్బు ఆనయాన్ తోక భాగాలు గ్రీజులోకి చొచ్చుకుని ఉంటాయి. ధ్రువ సమూహాలు గ్రీజు ఉపరితలం నుంచి ‘వెలుపలికి చొచ్చుకునిపోయి మిసెల్ చుట్టు ఒక ధ్రువ స్వభావం ఉన్న పొరను ఏర్పరుస్తాయి. ‘ఎమల్సిఫికేషన్. చెందిన గ్రీజు మరకలను సబ్బు ద్రావణంతో తొలగించడం అవుతుంది.

ప్రశ్న 25.
బ్రౌనియన్ చలనం ఘటనను వివరించి, ఈ ఘటనానికి గల కారణాలను తెలపండి.
జవాబు:
బ్రౌనియన్ చలనం :
“కొల్లాయిడ్ కణాలు, విక్షేపణ యానకంలో నిరంతరం వేగంగా మరియు అస్తవ్యస్తంగా చలించడాన్ని “బ్రౌనియన్ చలనం” అంటారు. ఇది ఒక గతిజ ధర్మము.
ఈ దృగ్విషయాన్ని “జిగ్మండీ” అను శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు.

కారణము :
విక్షేపణ యానక అణువులకు, కొల్లాయిడ్ కణాలకు మధ్య తుల్యము కాని అభిఘాతాల కారణంగా బ్రౌనియన్ చలనం ఉంటుంది.

ప్రశ్న 26.
నాలుగు ధనావేశ కొల్లాయిడ్లను పేర్కొనండి.
జవాబు:
ధనావేశం గల కొల్లాయిడ్లు ఈ క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి.

• హైడ్రేటెడ్ లోహ ఆక్సైడ్ సాల్లు. ఉదా : Al₂O₃.XH₂O, CrO₃.XH₂O etc.
• క్షార అద్దకాలు. ఉదా : మిథిలీన్ బ్లూసాల్
• హిమోగ్లోబిన్ (రక్తం)
• ఆక్సైడ్లు. ఉదా : TiO₂ సాల్

ప్రశ్న 27.
నాలుగు ఋణావేశ కొల్లాయిడ్లను పేర్కొనండి.
జవాబు:
ఋణావేశం గల కొల్లాయిడ్ లు ఈ క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి.

• లోహసాల్లు. ఉదా : AU – సాల్.
• ఆమ్ల అద్దకాలు. ఉదా : ఇమోసిన్ సాల్.
• లోహ సల్ఫైడ్లు సాల్లు. ఉదా : ArS₃, CdS సాల్లు.
• స్టార్చ్, గమ్ (జిగురులు) సాల్లు.

ప్రశ్న 28.
హెల్మ్ హోల్డ్జ్. పటల ద్వయం, జీటా పొటెన్షియల్ పదాలను వివరించండి. కొల్లాయిడ్ ద్రావణాలలో వీటి ప్రాముఖ్యం ఏమిటి?
జవాబు:
హెల్మ్ హోల్టేజ్ పటల ద్వయం :
కొల్లాయిడ్ కణం చుట్టూ విరుద్ధ ఆవేశాలు గల రెండు పటలాల సంయుగ్మాన్ని హెల్మ్ హోల్టేజ్ పటల ద్వయం అంటారు.

జీటా పొటెన్షియల్ :
విరుద్ధ ఆవేశాలు గల స్థిర పటలం, విసరిత పటలం మధ్యగల పొటెన్షియల్ బేధాన్ని విద్యుత్ గతిక ప్రొటెన్షియల్ (లేదా) జీటా పొటెన్షియల్ అంటారు. ఇది ధన లేదా ఋణ విలువలో ఉంటుంది.

పై దృగ్విషయముల నుండి కొల్లాయిడ్లలో ఘనరూప కణాలు ఒక రకమైన ఆవేశాన్ని కలిగిఉంటే ద్రవ యానకంలోని కణాలు వ్యతిరేక ఆవేశం కలిగిఉంటాయి అని తెలుస్తుంది.

ప్రశ్న 29.
ఎలక్ట్రోఫోరిసిస్ ఘటనను పటం సహాయంతో వివరించండి.
జవాబు:
ఎలక్ట్రోఫోరిసిస్ (లేదా) విద్యుదావేశిత కణ చలనం :
కొల్లాయిడ్ కణానికి విద్యుదావేశం ఉంది అనే వాస్తవాన్ని విద్యుదావేశిత కణచలనం ప్రయోగం నిర్ధారించింది. కొల్లాయిడ్ ద్రావణంలో రెండు ప్లాటినం ఎలక్ట్రోడ్లు ముంచి ఉంచి వాటి మధ్య విద్యుత్ పొటెన్షియల్ను ఆవర్తనం చేసినట్లైతే కొల్లాయిడ్ కణాలు రెండు ఎలక్ట్రోడ్లలో ఏదోఒక దానివైపుగా ప్రయాణిస్తాయి

అనువర్తిత emf ప్రభావంతో కొల్లాయిడ్ కణం చలనం చెందే ప్రక్రియను విద్యుదావేశితకణ చలనం (లేదా) ఎలక్ట్రోఫోరసిస్ అంటారు.

ధనావేశిత కణాలు కాథోడ్వైపు ఋణావేసిత కణాలు ఆనోడ్వైపు చలించబడతాయి.

ప్రశ్న 30.
క్రింది పదాలను వివరించండి.
(ఎ) ఎలక్ట్రోఫారిసిస్
(బి) స్కందనం
(సి) టిండాల్ ఫలితం
జవాబు:
(ఎ) ఎలక్ట్రోఫారిసిస్ :
కొల్లాయిడ్ ద్రావణంలో రెండు ప్లాటినం ఎలక్ట్రోడ్లు ముంచి ఉంచి వాటి మధ్య విద్యుత్ పొటెన్షియల్ను ఆవర్తనం చేసినట్లైతే కొల్లాయిడ్ కణాలు రెండు ఎలక్ట్రోడ్లలో ఏదోఒక దానివైపుగా ప్రయాణిస్తాయి. అనువర్తిత emf ప్రభావంతో కొల్లాయిడ్ కణం చలనం చెందే ప్రక్రియను విద్యుదావేశితకణ చలనం (లేదా) ఎలక్ట్రోఫోరసిస్ అంటారు.

(బి) స్కందనం :
సాల్ కొల్లాయిడ్ కణాలు- పాత్ర అడుగు భాగానికి చేరి స్థిరపడే ప్రక్రియను సాల్స్కంధనం లేదా అవక్షేపణం లేదా ఫ్లాక్యులేషన్ అంటారు.

(సి) టిండాల్ ఫలితం :
“కాంతి, కొల్లాయిడ్ ద్రావణం ద్వారా ప్రయాణించినప్పుడు, కాంతి మార్గాన్ని మనం ఒక కాంతివంతమైన పుంజంగా చూడవచ్చు. ఈ దృగ్విషయాన్నే “టిండాల్ ఫలితం” అంటారు.

ఇది ఒక దృక్ ధర్మం.

కారణము :
కొల్లాయిడ్ ద్రావణం ద్వారా కాంతి ప్రసరించినప్పుడు ఆ కాంతి పెద్దసైజు కణాలు అయిన కొల్లాయిడ్ల విక్షిప్త, ప్రావస్థా కణాలలో పరిక్షేపణం చెందుతాయి.

• ఆకాశము నీలంగా ఉండటానికి టిండాల్ ప్రభావమే కారణము.
• నిజద్రావణాలు టిండాల్ ప్రభావాన్ని ప్రదర్శించవు.
  

ప్రశ్న 31.
క్రింది వాటిలో కనిపించే ఘటనలను వివరించండి.
(ఎ) కొల్లాయిడ్ సాల్ గుండా కాంతిపుంజాన్ని పంపినప్పుడు
(బి) ఆర్ద్ర ఫెర్రిక్ ఆక్సైడ్కు NaCl విద్యుద్విశ్లేష్యకం కలిపినప్పుడు
(సి) కొల్లాయిడ్ ద్రావణం ద్వారా విద్యుత్ ప్రసారం జరిగినప్పుడు
జవాబు:
(ఎ) కొల్లాయిడాల్ గుండా కాంతిపుంజాన్ని పంపినప్పుడు టిండాల్ ఫలితం గమనించబడును.

టిండాల్ ఫలితం :
“కాంతి, కొల్లాయిడ్ ద్రావణం ద్వారా ప్రయాణించినప్పుడు, కాంతి మార్గాన్ని మనం ఒక కాంతివంతమైన పుంజంగా చూడవచ్చు. ఈ దృగ్విషయాన్నే “టిండాల్ ఫలితం” అంటారు.
ఇది ఒక దృక్ ధర్మం.

కారణము :
కొల్లాయిడ్ ద్రావణం ద్వారా కాంతి ప్రసరించినప్పుడు ఆ కాంతి పెద్దసైజు కణాలు అయిన కొల్లాయిడ్ల విక్షిప్త, ప్రావస్థా కణాలలో పరిక్షేపణం చెందుతాయి.

• ఆకాశము నీలంగా ఉండటానికి టిండాల్ ప్రభావమే కారణము.
• నిజద్రావణాలు టిండాల్ ప్రభావాన్ని ప్రదర్శించవు.
  

(బి) ఆర్ధ ఫెర్రిక్ క్లోరైడ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణానికి NaCI ద్రావణం కలిపితే స్కందనం జరుగుతుంది. ఇచ్చట కొల్లాయిడ్
కణాలమీది ఆవేశాలు పరస్పరం తటస్థపరచబడి అవక్షేపణం చెందుతాయి.

(సి) కొల్లాయిడ్ ద్రావణం ద్వారా విద్యుత్ ప్రసారం జరిగినపుడు ఎలక్ట్రోఫోరసిస్ జరుగును.

ఎలక్ట్రోఫారిసిస్ :
కొల్లాయిడ్ ద్రావణంలో రెండు ప్లాటినం ఎలక్ట్రోడ్లు ముంచి ఉంచి వాటి మధ్య విద్యుత్ పొటెన్షియల్ను ఆవర్తనం చేసినట్లైతే కొల్లాయిడ్ కణాలు రెండు ఎలక్ట్రోడ్లలో ఏదోఒక దానివైపుగా ప్రయాణిస్తాయి. అనువర్తిత emf ప్రభావంతో కొల్లాయిడ్ కణం చలనం చెందే ప్రక్రియను విద్యుదావేశితకణ చలనం (లేదా) ఎలక్ట్రోఫోరసిస్ అంటారు.

ప్రశ్న 32.
పటం సహాయంతో కాటరెల్ పొగ అవక్షేపకరణిని వర్ణించండి.
జవాబు:
కాటరెల్ పొగ అవక్షేపకరణి :
కార్బన్, ఆర్సినిక్ సమ్మేళనాలు, ధూళి కణాలు మొదలైన ఘనస్థితిలో ఉండే కణాలు గాలిలో ఏర్పరచే కొల్లాయిడ్ ద్రావణమే పొగ, పొగగొట్టం నుంచి పొగ బయటకు వచ్చే ముందుగానే అవక్షేపకరిణి ద్వారా పంపుతారు. దీనిలో పొగ కణాల ఆవేశానికి విరుద్ధంగా ఉండే ఆవేశం గల ప్లేట్లు అమర్చి ఉంటాయి. కాబట్టి పొగలోని కణాలు వీటితో సంపర్కానికి వచ్చిన వెంటనే అవి వాటి ఆవేశాన్ని అవక్షేపణం చెందుతాయి. కాబట్టి గది నేలపై ఈ కణాలు స్థిరపడతాయి. ఈ అవక్షేపకరణిని కాటరెల్ అవక్షేపకరిణి అంటారు.

ప్రశ్న 33.
ఆర్ధ ఫెర్రిక్ క్లోరైడ్ సాల్న స్కందనం చేయడానికి NaCl, Na₂SO₄, Na₃PO₄ లలో ఏది అధిక ప్రభావం చూపుతుంది.? కారణం ఏమిటి?
జవాబు:
ఆర్ద్రఫెర్రిక్ క్లోరైడ్ సాల్న స్కందనం చేయడానికి NaCl, Na₂SO₄, Na₃PO₄ లలో Na₃PO₄ అధిక ప్రభావం చూపుతుంది.

• దీనిని హార్టీషూల్ట్ నియమం ద్వారా వివరించవచ్చు.
  సామాన్యంగా స్కంధన అయాన్ వేలన్సీ పెరిగిన కొలది దాని స్కంధన సామర్థ్యం పెరుగును. దీనినే హార్డీ – షూల్జ్ నియమం అంటారు.
• ఇవ్వబడిన లవణాలలోని ఆనయాన్ల స్కందన సామర్థ్య క్రమం PO₄^-3 > SO₄^-2 > ClO^–.

ప్రశ్న 34.
ఒక లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్, ఒక లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్ను ఎలా పరిరక్షిస్తుంది?
జవాబు:
లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్ను లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్కు కలుపుట ద్వారా వాటి స్కందన ఘటన నుండి పరిరక్షిస్తారు.

లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్లను పరిరక్షక కొల్లాయిడ్లు అంటారు.

లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్ లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్ చుట్టూ ఒక పరిరక్షక వలయాన్ని ఏర్పరచి స్కందన ప్రక్రియ జరగకుండా ఆపివేస్తుంది.

ప్రశ్న 35.
క్రిందివాటిలో కొల్లాయిడ్ల ఉపయోగం తెలపండి.
(ఎ) తాగేనీటిని శుద్ధి చేయడం
(బి) టానింగ్
(సి) ఔషధాలు
జవాబు:
(ఎ) తాగేనీటిని శుద్ధి చేయడం :
ప్రకృతి వనరుల నుంచి లభ్యం అయిన నీటిలో సామాన్యంగా మలినాలు అవలంబనం చెంది ఉంటాయి. ఈ నీటికి పటికను కలిపినట్లైతే, అవలంబిత కణాలు స్కందన ప్రక్రియకు గురి అవుతాయి. ఆ నీరు త్రాగడానికి అనువుగా ఉంటుంది.

(బి) టానింగ్ :
జంతు చర్మాలకు కొల్లాయిడ్ స్వభావం ఉంటుంది. ధనావేశం గల కణాలు గల చర్మాన్ని టానిన్లో నానబెట్టినట్లైతే టానిన్ లోని ఋణావేశ కొల్లాయిడ్ కణాలు చర్మంలోని ధనావేశ కణాలు పరస్పరం స్కందన ప్రక్రియకు గురవుతాయి. ఈ ప్రక్రియ ద్వారా చర్మం గట్టిపడుతుంది (తోలు). ఈ ప్రక్రియను టానింగ్ అంటారు. టానిన్కు బదులుగా క్రోమియమ్ను కూడా ఉపయోగిస్తారు.

(సి) ఔషధాలు :
చాలా ఔషధాలు స్వభావంలో కొల్లాయిడ్లుగానే ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు కంటి లోషన్ గా వాడే ఆర్జిరోల్ అనేది సిల్వర్సాల్. కలాజార్ అనే వ్యాధిని నయం చేయడానికి ఆంటిమొనీ కొల్లాయిడ్ వాడతారు. కొల్లాయిడల్ గోల్డ్ను కండరాంతర (intramuscular) ఇంజెక్షన్గా వాడతారు. ఉదర అస్వస్థతలకు, మిల్క్ ఆఫ్ మెగ్నీషియా అనే ఎమల్షన్ ఉపయోగిస్తారు. కొల్లాయిడ్ రూపంలో ఉండే ఔషధాలు చాలా ప్రభావితంగా ఉంటాయి. ఎందుకంటే వీటి ఉపరితల వైశాల్యం అధికంగా ఉండటం కారణంగా ఇవి సులభంగా శరీరంలో జీర్ణించుకొంటాయి.

ప్రశ్న 36.
గోల్డ్ సంఖ్యను నిర్వచించండి.
జవాబు:
గోల్డ్ సంఖ్య – నిర్వచనము :
“1 మి.లీ. 10% NaCl ద్రావణాన్ని చేర్చడం ద్వారా, 10 మి.లీ. ప్రమాణ గోల్డ్సెల్ ద్రావణం స్కందనం చెందకుండా పరిరక్షించడానికి చేర్చే అనార్థ లయోఫిలిక్సాల్ కనీస ద్రవ్యరాశి (మిల్లీగ్రాములలో).”
గోల్డ్ సంఖ్య పరిమాణం తగ్గినకొద్దీ, దాని పరిరక్షక సామర్థ్యం అధికం.

కొన్ని పరిరక్షణ కొల్లాయిడ్ల గోల్డ్ సంఖ్యలు :

ప్రశ్న 37.
ఎమల్షన్ను, ఎమల్సిఫయర్లు ఎలా స్థిరపరుస్తాయి? రెండు ఎమల్సిఫయర్లను తెలపండి.
జవాబు:
ఒక ఎమల్షన్ స్థిరంగా ఉండేందుకు దానికి చేర్చే మూడో పదార్థమే ఎమల్సీకరణ కారకము.
ఉదా : సబ్బులు – నీటిలో కిరోసిన్ ఎమల్షన్ ను స్థిరపరుస్తారు.

ఎమల్సీ కారకం విక్షిప్తం చెందిన కణాలు, విక్షేపణ యానకం కణాల మధ్య అంతర్ తల పొరగా ఏర్పడుతుంది. ఉదా : కేసీన్, సిలికా, సబ్బు.

దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
అభిశోషణం, అధిశోషణం, శోషణం పదాలను వివరించండి. భిన్నరకాల అధికశోషణాలను వివరించండి.
జవాబు:
అభిశోషణం :
“ఏదైనా ఒక పదార్థపు అణువులు, ఇతర పదార్థపు ఉపరితలంపై మరియు అంతర్భాగంలో కూడా ఏకరీతిగా వ్యాప్తి చెందడాన్ని ‘అభిశోషణం’ అంటారు.

ఇది ఒక ఆయతన దృగ్విషయం.
ఉదా :
i) నీటిలో ముంచిన ‘స్పాంజ్’ నీటిని అభిశోషించుకుంటుంది.
ii) రంగు. సిరాలో ఉంచిన సుద్దముక్క సిరాను అభిశోషించుకుంటుంది.

అధిశోషణం :
“ఒక పదార్థం వేరొక ద్రవం లేదా ఘన పదార్థం ఉపరితలంపై గాఢత చెందడాన్ని ‘అధిశోషణం’ అంటారు. ఇది ఒక ఉపరితల దృగ్విషయము.
ఉదా : i) CO₂, SO₂, Cl₂ లాంటి వాయువులను ఉత్తేజిత బొగ్గు అధిశోషించుకుంటుంది.
ii) Pt లేక Ni లోహం, హైడ్రోజన్ వాయువుతో సంపర్కంలో ఉంటే ఆ వాయువును అధిశోషించుకుంటుంది.

భౌతిక అధిశోషణం :
అధిశోషణ ప్రక్రియలో అధిశోషితం, అధిశోషకం మధ్య వాండర్వాల్ బలాలు కలిగి ఉంటే ఆ అధిశోషణంను భౌతిక అధిశోషణం అంటారు.

ధర్మాలు :

• వాండర్వాల్ బలాల ద్వారా జరుగుతుంది.
• స్వభావంలో విశిష్టత కనబరచదు.
• ద్విగత- స్వభావం ఉంటుంది.
• వాయువు స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. సులభంగా ద్రవాలుగా మారే వాయువులు సులభంగా అధిశోషణం గురు చెందుతాయి.
• అధిశోషణం ఎంథాల్పీ అల్పం 20 – 40 KJ మోల్^-1.
• అల్ప ఉష్ణోగ్రతలు అధిశోషణం ప్రక్రియను ప్రోత్సహిస్తాయి. ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో ఇది తగ్గుతుంది.
• దీని ఉత్తేజిత శక్తి విలువ నామమాత్రంగా ఉంటుంది.
• ఉపరితల వైశాల్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉపరితల వైశాల్యం పెరిగితే అధిశోషణం పరిమాణం కూడా పెరుగుతుంది.
• అధిక పీడనాల వద్ద అధిశోషకం ఉపరితలంపై బహు పొరలు ఏర్పడతాయి.

రసాయన అధిశోషణం :
అధిశోషణ ప్రక్రియలో అధిశోషితం, అధిశోషకం మధ్య రసాయన బలాలు (బంధాలు) లేదా వేలన్సీ బలాలు కలిగి ఉంటే ఆ అధిశోషణంను రసాయన అధిశోషణం అంటారు.

ధర్మాలు :

• రసాయన బంధం ఏర్పడటం ద్వారా జరుగుతుంది.
• స్వభావంలో అత్యధిక విశిష్టతను కనబరుస్తుంది.
• అద్విగత స్వభావం ఉంటుంది.
• ఇది కూడా వాయువు స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అధిశోషకంతో రసాయనిక చర్య జరిపే వాయువులు కెమిసారనన్ను ప్రదర్శిస్తాయి.
• అధిశోషణం ఎంథాల్పీ అధికం (80 – 240 KJ మోల్^-1).
• అధిశోషణం అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద జరుగుతుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే ఇది కూడా పెరుగుతుంది.
• దీనికి కొన్ని సందర్భాలలో అధిక ఉత్తేజిత శక్తి అవసరమవుతుంది.
• ఇది కూడా ఉపరితల వైశాల్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. దీనిలో కూడా ఉపరితల వైశాల్యం పెరిగితే, అధిశోషణం పరిమాణం పెరుగుతుంది.
• ఏకపొర మాత్రమే ఏర్పడుతుంది.

ప్రశ్న 2.
భౌతిక అధిశోషణం అభిలాక్షణిక లక్షణాలను చర్చించండి.
జవాబు:
భౌతిక అధిశోషణం :
అధిశోషణ ప్రక్రియలో అధిశోషితం, అధిశోషకం మధ్య వాండర్వాల్ బలాలు కలిగి ఉంటే ఆ అధిశోషణంను భౌతిక అధిశోషణం అంటారు.

ధర్మాలు :

• వాండర్వాల్ బలాల ద్వారా జరుగుతుంది.
• స్వభావంలో విశిష్టత కనబరచదు.
• ద్విగత స్వభావం ఉంటుంది.
• వాయువు స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. సులభంగా ద్రవాలుగా మారే వాయువులు సులభంగా అధిశోషణం చెందుతాయి.
• అధిశోషణం ఎంథాల్పీ అల్పం 20 – 40 KJ మోల్^-1.
• అల్ప ఉష్ణోగ్రతలు అధిశోషణం ప్రక్రియను ప్రోత్సహిస్తాయి. ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో ఇది తగ్గుతుంది.
• దీని ఉత్తేజిత శక్తి విలువ నామమాత్రంగా ఉంటుంది.
• ఉపరితల వైశాల్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉపరితల వైశాల్యం పెరిగితే అధిశోషణం పరిమాణం కూడా పెరుగుతుంది.
• అధిక పీడనాల వద్ద అధిశోషకం ఉపరితలంపై బహు పొరలు ఏర్పడతాయి.

ప్రశ్న 3.
కెమిసాల్షన్ అభిలాక్షణిక ధర్మాలను చర్చించండి.
జవాబు:
i) అధిక విశిష్టత :
కెమిసారేషన్ అత్యధిక విశిష్టతతో కూడుకొని ఉండే ప్రక్రియ. అధిశోషితం, అధిశోషకం, వీటి మధ్య రసాయన బంధం ఏర్పడే అవకాశం ఉన్నప్పుడే ఈ రకం అధిశోషణం జరుగుతుంది. ఉదాహరణకు లోహాలపై లోహ ఆక్సైడ్ల ఏర్పాటు ద్వారా ఆక్సిజన్ వాయువు అధిశోషణం చెందుతుంది. పరివర్తన లోహాలపై లోహ హైడ్రైడ్లను ఏర్పరచడం ద్వారా హైడ్రోజన్ అధిశోషణం జరుగుతుంది.

ii) అద్విగత స్వభావం :
అధిశోషణం ప్రక్రియలో ఉపరితలానికి వాయువుకు మధ్య సమ్మేళనం ఏర్పడటం కారణంగా ఈ ప్రక్రియ అద్విగతంగా ఉంటుంది. కెమిసారేషన్ ప్రక్రియ కూడా ఉష్ణమోచక చర్య. అయితే అల్ప ఉష్ణోగ్రతలవద్ద ఈ చర్య మితవేగాలతో జరుగుతుంది. దీనికి కారణం ఈ ప్రక్రియ ఉత్తేజితశక్తి అధికం. ఉష్ణోగ్రతను పెంచితే, సామాన్య రసాయన చర్యల మాదిరిగానే అధిశోషణం పరిమాణం కూడా పెరుగుతుంది. అల్ప ఉష్ణోగ్రతలవద్ద జరిగిన ఫిజిసారేషన్ ప్రక్రియ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కెమిసార్ధాన్గా మారుతుంది. సాధారణంగా అధిక పీడనాలు కూడా కెమిసారన్ను ప్రోత్సహిస్తాయి.

iii) ఉపరితల వైశాల్యం :
భౌతిక అధిశోషణం మాదిరిగానే కెమిసార్షన్ కూడా ఉపరితల వైశాల్యం పెరిగితే అధిశోషణం పరిమాణం కూడా పెరుగుతుంది.

iv) అధిశోషణం ఎంథాల్పీ :
కెమిసారేషన్ ఎంథాల్పీ విలువ అధికం (80 – 240 kJ మోల్^-1). ఎందుకంటే దీనిలో రసాయన బంధం ఏర్పడుతుంది.

స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద పీడనం మార్పుతో అధిశోషకంపై అధిశోషణం చెందే వాయువు పరిమాణంలో కలిగే మార్పుని అధిశోషణ సమోష్ణరేఖ అనే వక్రం ద్వారా వ్యక్తం చేయవచ్చు.

ప్రశ్న 4.
ఫిజిసాల్షన్, కెమిసార్షిన్ దృగ్విషయాలను లేదా ఘటనలను తులనం చేయండి. భేదపరచండి.
జవాబు:
భౌతిక అధిశోషణం :
అధిశోషణ ప్రక్రియలో అధిశోషితం, అధిశోషకం మధ్య వాండర్ వాల్ బలాలు కలిగి ఉంటే ఆ అధిశోషణంను భౌతిక అధిశోషణం అంటారు.

ధర్మాలు :

• వాండర్ వాల్ బలాల ద్వారా జరుగుతుంది.
• స్వభావంలో విశిష్టత కనబరచదు.
• ద్విగత స్వభావం ఉంటుంది.
• వాయువు స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. సులభంగా ద్రవాలుగా మారే వాయువులు సులభంగా అధిశోషణం చెందుతాయి.
• అధిశోషణం ఎంథాల్పీ అల్పం 20 – 40 KJ మోల్^-1.
• అల్ప ఉష్ణోగ్రతలు అధిశోషణం ప్రక్రియను ప్రోత్సహిస్తాయి. ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో ఇది తగ్గుతుంది.
• దీని ఉత్తేజిత శక్తి విలువ నామమాత్రంగా ఉంటుంది.
• ఉపరితల వైశాల్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉపరితల వైశాల్యం పెరిగితే అధిశోషణం పరిమాణం కూడా పెరుగుతుంది.
• అధిక పీడనాల వద్ద అధిశోషకం ఉపరితలంపై బహు పొరలు ఏర్పడతాయి.

రసాయన అధిశోషణం :
అధిశోషణ ప్రక్రియలో అధిశోషితం, అధిశోషకం మధ్య రసాయన బలాలు (బంధాలు) లేదా వేలన్సీ బలాలు కలిగి ఉంటే ఆ అధిశోషణంను రసాయన అధిశోషణం అంటారు.

ధర్మాలు :

1. రసాయన బంధం ఏర్పడటం ద్వారా జరుగుతుంది.
2. స్వభావంలో అత్యధిక విశిష్టతను కనబరుస్తుంది.
3. అద్విగత స్వభావం ఉంటుంది.
4. ఇది కూడా వాయువు స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అధిశోషకంతో రసాయనిక చర్య జరిపే వాయువులు కెమిసారనన్ను ప్రదర్శిస్తాయి.
5. అధిశోషణం ఎంథాల్పీ అధికం (80 – 240 KJ మోల్^-1).
6. అధిశోషణం అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద జరుగుతుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే ఇది కూడా పెరుగుతుంది.
7. దీనికి కొన్ని సందర్భాలలో అధిక ఉత్తేజిత శక్తి అవసరమవుతుంది.
8. ఇది కూడా ఉపరితల వైశాల్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. దీనిలో కూడా ఉపరితల వైశాల్యం పెరిగితే, అధిశోషణం పరిమాణం పెరుగుతుంది.

ప్రశ్న 5.
అధిశోషణం సమోష్ణరేఖ అంటే ఏమిటి? ఫ్రాయిండ్లిష్ అధిశోషణ సమోష్ణరేఖ ద్వారా ఘనపదార్థాలపై వాయువుల అధిశోషణాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
అధిశోషణ సమోష్ణగ్రతా రేఖలు :
స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఏకాంక ద్రవ్యరాశిగల ఘనస్థితిలోని అధిశోషకంపై అధిశోషణం చెందే వాయువు పరిమాణానికి, వాయువు పీడనానికి మధ్యగల అనుభావిక సంబంధాన్ని తెలిపే రేఖలను అధిశోషణ సమోష్ణరేఖలు అంటారు.

ఫ్రాయిండ్లిష్ అధిశోషణ సమోష్ణరేఖ సమీకరణం

ప్రశ్న 6.
అధిశోషణం అనువర్తనాలను గురించి వివరంగా తెలపండి.
జవాబు:
(i) అధిక శూన్యస్థితిని ఏర్పరచడం :
ఒక పాత్రలో అధిక శూన్య స్థితిని పొందడానికి ఆ పాత్రలోని గాలిని నిర్వాత పంపు ‘ద్వారా తొలగిస్తారు. ఈ ప్రక్రియలో. పాత్రలో ఇంకా మిగిలి ఉన్న కొద్దిపాటి గాలిని, బొగ్గును ఉపయోగించి అధిశోషణ ప్రక్రియ ద్వారా తొలగిస్తారు.

(ii) వాయు ముసుగు (gas mask) :
బొగ్గు గనులలో పనిచేసే కార్మికులు గాలిని పీల్చుకొనేటప్పుడు గాలిలోని విషవాయువులను అధిశోషించుకోవడానికి వాడే సాధనాన్ని వాయు ముసుగు అంటారు. ఇది ఉత్తేజపరిచిన బొగ్గు లేదా ఇతర అధిశోషకాల మిశ్రమంతో నిండి ఉంటుంది.

(iii) తేమను నియంత్రణ చేయడం :
నివాస గదులలో ఉండే తేమను తొలగించి, గాలిలోని తేమను నియంత్రణ చేయడానికి సిలికాజెల్ అల్యూమినాజెల్లను అధిశోషకాలుగా ఉపయోగిస్తారు.

(iv) మలిన రంగు ద్రావణాల నుంచి రంగు మలినాలను తొలగించడం :
మలిన రంగు ద్రావణాల రంగుకు కారణమైన రంగు మలినాలను, ద్రావణాల నుంచి జాంతవ బొగ్గు ద్వారా తొలగిస్తారు.

(v) విజాతి ఉత్ప్రేరణం :
ఘనస్థితిలో ఉండే ఉత్ప్రేరకాల ఉపరితలాలపై చర్యలోని క్రియాజనకాలు అధిశోషణం చెందడం ద్వారా చర్యావేగం పెరుగుతుంది. ఘనస్థితి ఉత్ప్రేరకాల వాడకాన్ని పారిశ్రామిక ప్రాముఖ్యం ఉన్న చాలా వాయుస్థితి చర్యలలో మనం గమనిస్తాం. హేబర్ పద్ధతిలో అమోనియా సంశ్లేషణలలో ఐరన్ ను, స్పర్శ (కాంటాక్ట్) పద్ధతిలో H₂SO₄ తయారీలో V₂O₆ ను, తైలాలను హైడ్రోజనీకరణం చేసే (వనస్పతి) చర్యలలో సూక్ష్మవిభాజిత Niను ఉత్ప్రేరకాలుగా ఉపయోగించే చర్యలు విజాతి ఉత్ప్రేరణ చర్యలకు ఉదాహరణలు.

(vi) జడ వాయువులను వాటి మిశ్రమం నుంచి వేరుపరచడం :
బొగ్గుపై వాయువుల అధిశోషణం సామర్థ్యం లేదా అవధి భిన్న వాయువులకు భిన్నంగా ఉంటుంది. కొబ్బరి బొగ్గుపై భిన్న జడవాయువుల అధిశోషణం అవధి భిన్న ఉష్ణోగ్రతల వద్ద భిన్నంగా ఉండటం ఆధారంగా, వ్యక్తిగత జడవాయువులను వాటి మిశ్రమం నుంచి భిన్న ఉష్ణోగ్రతల వద్ద జరిపే అధిశోషణ ప్రక్రియ ద్వారా వేరుపరుస్తారు.

(vii) వ్యాధులను నయం చేయడం :
క్రిముల ద్వారా కలిగే వ్యాధులను నయం చేయడానికి వాడే చాలా ఔషధాలు ఈ . క్రిములపై అధిశోషణం చెంది వాటి చంపుతాయి.

(viii) నురుగు ప్లవన ప్రక్రియ :
అల్ప నాణ్యత గల సల్ఫైడ్ ఖనిజాల నుంచి సిలికా లేదా ఇతర మట్టి మలినాలను పైన్ నూనెను నురుగు కారకాలను వాడి తొలగించి, ఖనిజాన్ని గాఢతపరిచే విధానంలో అధిశోషణం ప్రక్రియ చోటుచేసుకొంటుంది.

(ix) అధిశోషణ సూచికలు :
సిల్వలర్ హాలైడ్ల వంటి కొన్ని అవక్షేపాలు, వాటి ఉపరితలాలపై ఇయోసిన్, ఫ్లోరసీన్ లాంటి కొన్ని రంజనాలను అధిశోషణ చెందించుకొని, అభిలాక్షణిక రంగు మార్పును కలిగించుకుంటాయి. దీని ఆధారంగా అర్జెంటోమెట్రిక్ టైట్రేషన్లలో అంతిమ బిందువును రంజన పదార్థాల ద్వారా నిర్ణయిస్తారు.

(x) క్రొమొటోగ్రాఫిక్ విశ్లేషణం :
విశ్లేషణ పద్ధతులలోను, పారిశ్రామిక పద్ధతులలోను, అధిశోషణ దృగ్విషయం ఆధారంగా రూపొందించబడిన క్రొమొటోగ్రాఫిక్ పద్ధతులను విస్తారంగా ఉపయోగిస్తారు.

ప్రశ్న 7.
ఉత్ప్రేరణం అంటే ఏమిటి? ఉత్ప్రేరణాన్ని ఎలా వర్గీకరిస్తాం? ఉదాహరణలు ఇవ్వండి.
జవాబు:
ఉత్ప్రేరకం మరియు ఉత్ప్రేరణం :
రసాయన చర్యలో తాను వినియోగం చెందకుండా చర్యా వేగాన్ని పెంచే చర్యకు కలిపిన ఇతర పదార్థమే ఉత్ప్రేరకం (catalyst).

చర్యా మిశ్రమానికి బాహ్య పదార్థాన్ని కలిపి, చర్యా వేగాన్ని పెంచే ప్రక్రియను ఉత్ప్రేరణ (catalysis) అంటారు.

ఉత్ప్రేరణ వర్గీకరణ :
ఉత్ప్రేరకం మరియు క్రియాజనకాల భౌతిక స్థితుల (ప్రావస్థల ఆధారంగా ఉత్ప్రేరణాన్ని రెండు. రకాలుగా వర్గీకరించారు. అవి :

ఎ) సజాతి ఉత్ప్రేరణ :
ఒక ఉత్ప్రేరక రసాయన చర్యలో ఉత్ప్రేరకం మరియు క్రియాజనకాలు ఒకే భౌతిక ప్రావస్థలో ఉంటే దాన్ని సజాతి ఉత్ప్రేరణ అంటారు.

క్రియాజనకాలైన ఎస్టర్, H₂O లు మరియు ఉత్ప్రేరకమైన ఆమ్లము ఒకే ప్రావస్థలో (ద్రవం) ఉన్నాయి.

బి) విజాతి ఉత్ప్రేరణ :
ఒక ఉత్ప్రేరక రసాయన చర్యలో ఉత్ప్రేరకం మరియు క్రియాజనకాలు భిన్న భౌతిక ప్రావస్థలలో ఉంటే దాన్ని విజాతి ఉత్ప్రేరణ అంటారు.

ఈ చర్యలో క్రియాజనకాలైన SO₂, O₂ లు వాయువులు కాగా ఉత్ప్రేరకం ‘Pt’ ఘన రూపంలో ఉంటుంది.

ప్రశ్న 8.
విజాతి ఉత్ప్రేరణం చర్యా విధానాన్ని చర్చించండి.
జవాబు:
అధిశోషణ సిద్ధాంతం విజాతి ఉత్ప్రేరణ చర్య విధానం వివరించినది.

చర్యా విధానం :
(i) ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలం వద్దకు క్రియాజనకాల వ్యాపనం.

(ii) ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలంపై క్రియాజనకాలు అధిశోషణం చెందడం.

(iii) మధ్యస్థ పదార్థం ఏర్పడటం ద్వారా ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలంపై రసాయన చర్య జరగడం.

(iv) ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలం నుండి క్రియాజన్యాలు విశోషణం చెందడం ఫలితంగా, తిరిగి మరికొంతమేర రసాయన చర్య జరగడానికి శుద్ధ ఉపరితలాన్ని సమకూర్చడం.

(v) ఉత్ప్రేరకం ‘ఉపరితలం నుండి చర్య క్రియాజన్యాలు వ్యాపనం చెందటం.

ప్రశ్న 9.
ఎంజైమ్లు అంటే ఏమిటి? ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరణాన్ని వివరణ, ఉదాహరణలతో సహా చర్చించండి.
జవాబు:
ప్రాణం గల మొక్కలు, జంతువులు ఉత్పత్తి చేసే సంక్లిష్ట నైట్రోజన్ కర్బన సమ్మేళనాలను ఎంజైమ్లు అంటారు.

• ఎంజైమ్లు జీవ రసాయనిక ఉత్ప్రేరకాలుగా పని చేస్తాయి.
• ఆయుఃప్రక్రియ కొనసాగడానికి దోహదం చేసే జంతువులు మొక్కలలో జరిగే చాలా రసాయన చర్యలను ఇవి ‘ఉత్ప్రేరణం చేస్తాయి.

అధిక చర్యాశీలత లేదా సామర్థ్యం, అధిక వరణాత్మక ధర్మం ఉండటం అనేది ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరణం ప్రత్యేకత. ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరకాలు క్రింది అభిలాక్షణిక ధర్మాలను ప్రదర్శిస్తాయి.

(i) అత్యధిక ఉత్ప్రేరణ సామర్థ్యం :
ఒక ఎంజైమ్ అణువు సుమారు ఒక మిలియన్ క్రియాజనక అణువులను ఒక నిమిషంలో పరివర్తన చర్యలకు గురిచేస్తుంది.

(ii) అత్యధిక వరణాత్మక గుణం :
ప్రతీ చర్యకు ఒక ప్రత్యేక ఎంజైమ్ ఉంటుంది. అంటే ఒక ఉత్ప్రేరకం, ఒక రకం, చర్యనే ఉత్ప్రేరణం చేస్తుంది. ఉదాహరణకు యూరియేజ్ ఎంజైమ్ యూరియా జలవిశ్లేషణ చర్యను మాత్రమే ఉత్ప్రేరణం చేస్తుంది. ఏ ఇతర ఎమైడ్ జలవిశ్లేషణ చర్యను ఉత్ప్రేరణం చెయ్యదు.

(iii) యుక్తతమ (optimum) ఉష్ణోగ్రత వద్ద మాత్రమే అధిక చర్యాశీలతను ప్రదర్శించడం :
యుక్తతమ ఉష్ణోగ్రత అనే ప్రత్యేక ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఎంజైమ్ చర్యరేటు గరిష్ఠంగా ఉంటుంది. ఈ యుక్తతమ ఉష్ణోగ్రతకు రెండువైపులా గల ఉష్ణోగ్రతల వద్ద “ఎంజైమ్ క్రియాశీలత తగ్గుతుంది. ఎంజైమ్ క్రియాశీలతకు అనువైన ఉష్ణోగ్రత వ్యాప్తి 298 – 310 K.గా ఉంటుంది. మానవ శరీర ఉష్ణోగ్రత 310 K ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరణ చర్యలకు అనువుగా ఉంటుంది.

(iv) యుక్తతమ pH వద్ద అత్యధిక చర్యాశీలతను ప్రదర్శించడం :
యుక్తతమ pH అనే ఒక ప్రత్యేక pH విలువ వద్ద మాత్రమే ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరక చర్యరేటు గరిష్ఠంగా ఉంటుంది. ఇది 5 – 7 pH ల మధ్య ఉంటుంది.

(v) ఉత్తేజకాలు, కో-ఎంజైమ్ల సమక్షంలో క్రియాశీలత పెరుగుదల :
కో-ఎంజైమ్లు అనే కొన్ని ఇతర పదార్థాల సమక్షంలో ఎంజైమ్ క్రియాశీలత పెరుగుతుంది. ఒక ఎంజైమ్తో సహా కొద్ది పరిమాణంలో ప్రోటీన్ కాని వేరొక పదార్థం (విటమిన్) కూడా ఉన్నట్లైతే, ఎంజైమ్ క్రియాశీలత గణనీయంగా పెరుగుతుంది.

Na⁺, Mn²⁺, Co²⁺, Cu²⁺ లాంటి లోహ అయాన్లు సాధారణంగా ఉత్తేజకాలుగా ఉంటాయి. ఈ లోహ అయాన్లు, ఎంజైమ్ అణువులతో బలహీనంగా బంధితమై, ఎంజైమ్ల క్రియాశీలతను పెంచుతాయి. సోడియమ్ క్లోరైడ్ అంటే Na⁺ అయాన్ల సమక్షంలో ఎమైలేజ్ క్రియాశీలత పెరుగుతుంది.

(vi) నిరోధకాలు, విషపదార్థాల ప్రభావం :
సాధారణ ఉత్ప్రేరకాల మాదిరిగానే ఇతర పదార్థాల సమక్షంలో ఎంజైమ్లు కూడా నిరోధకాలు లేదా విషపదార్థాలుగా పనిచేస్తాయి. ఎంజైమ్ ఉపరితలంపై చోటుచేసుకొని ఉండే క్రియాశీలత గల గ్రూపుతో ఈ నిరోధకాలు లేదా విషపదార్థాలు చర్యలో పాల్గొని ఎంజైమ్ల ఉత్ప్రేరణ క్రియాశీలతను తగ్గించడం లేదా పూర్తిగా నాశనం చేయడం చేస్తాయి. మన శరీరంలో చాలా ఔషధాలు ఎంజైమ్ నిరోధకాలుగా పనిచేసి వ్యాధిని నయం చేస్తాయి.

ఎంజైమ్ల ఉత్ప్రేరిత చర్యలు రెండు అంచెలలో జరుగును.
అంచె – 1 : ఎంజైమ్ క్రియాజనకం బంధితమై ఉత్తేజిత సంక్లిష్టం (ES*) ఏర్పడుతుంది.
E+ S → ES*

అంచె – 2 : ఈ ఉత్తేజిత సంక్లిష్టం క్రియాజన్యాలుగా వియోగం చెందుట.
ES* → E+ P

చక్కెర విలోమ చర్య :

ప్రశ్న 10.
కొల్లాయిడ్ ద్రావణాలు అంటే ఏమిటి? వీటిని ఎలా వర్గీకరిస్తారు? ఉదాహరణలు ఇవ్వండి.
జవాబు:
ఒక పదార్థంలో పెద్దసైజు కణాలుగా వేరొక పదార్థం విక్షేపణం చెంది ఏర్పరచిన విజాతి వ్యవస్థను కొల్లాయిడ్ ద్రావణం అంటారు.

విక్షేపణ యానకం ఆధారంగా కొల్లాయిడ్లను ఈ క్రింది విధంగా వర్గీకరించారు.

• విక్షేపణ యానకం గాలి (వాయువు) అయితే వాటిని ఏరోసాల్లు అంటారు. ఉదా : పొగ.
• విక్షేపణ యానకం నీరు అయితే వాటిని హైడ్రోసాల్లు అంటారు. ఉదా : స్టార్చ్
• విక్షేపణ యానకం ఆల్కహాల్ అయితే వాటిని ఆల్కసాల్లు అంటారు.

విక్షిప్త ప్రావస్థ(ద్రావితం) కణ పరిమాణం 1mµ – 1µ వరకు ఉండే ద్విగుణాత్మక విజాతి వ్యవస్థను కొల్లాయిడ్లు అంటారు.

కొల్లాయిడ్ల వర్గీకరణ :
విక్షిప్త ప్రావస్థ మరియు విక్షేపక యానకం మధ్యగల సంబంధం ఆధారంగా వర్గీకరణ జరిగింది.

ఎ) లయోఫిలిక్ కొల్లాయిడ్లు (ద్రవ ప్రియ కొల్లాయిడ్ లు) :
వీటిలో విక్షేపక యానకంకూ, విక్షిప్త ప్రావస్థకీ మధ్య ఎక్కువ ఆపేక్ష ఉంటుంది.
ఉదా : స్టార్చ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణం లయోఫిలిక్.

బి) లయోఫోబిక్ కొల్లాయిడ్లు (ద్రవ విరోధి కొల్లాయిడ్లు) :
వీటిలో విక్షిప్త ప్రావస్థకూ, విక్షేపక యానకానికీ మధ్య ఆపేక్ష ఉండదు.
ఉదా : గోల్డ్ కొల్లాయిడ్ ద్రావణం లయోఫోబిక్.

ప్రశ్న 11.
విక్షిప్త ప్రావస్థ, విక్షేపణ యానకం వీటి మధ్యగల అన్యోన్య చర్యల ఆధారంగా కొల్లాయిడ్లను ఎలా వర్గీకరిస్తారు ? ప్రతీ రకానికి ఒక ముఖ్య ఉదాహరణ ఇవ్వండి. సాల్ను నిల్వ ఉంచడానికి ఏ రకం సాల్కు స్థిరీకరణ కారకం చేర్చాలి?
జవాబు:

• సముచ్ఛయం చెందిన కొల్లాయిడ్లు (లేదా) మిసెల్లు లయోఫిలిక్, లయోఫోబిక్ భాగాలు కలవి.
• సబ్బులు, సంశ్లేషక డిటర్జెంట్లు ఉదాహరణలు.
• సబ్బులు మురికిని తొలగించే ప్రక్రియలో సబ్బు అణువులు మిసెల్ను మురికి బిందువు వద్ద ఏర్పరుస్తారు.

ప్రశ్న 12.
మిసెల్లు అంటే ఏమిటి? మిసెల్లు ఏర్పడే విధానాన్ని తెలిపి, సబ్బు ప్రదర్శించే శుద్ధి ప్రక్రియను చర్చించండి.
జవాబు:
కొన్ని పదార్థాలు అల్పగాఢతల వద్ద సాధారణ బలమైన విద్యుద్విశ్లేషకాలుగా ప్రవర్తించే పదార్థాలు. అయితే అధిక గాఢతల వద్ద కొల్లాయిడ్ల ప్రవర్తనను ప్రదర్శిస్తాయి. దీనికి కారణం సముచ్ఛములను ఏర్పరచడం ఈ విధంగా సముచ్ఛయం చెంది ఏర్పడిన కణాలను మిసెల్లు అంటారు.
ఉదా : సబ్బులు, డిటర్జంట్లు మిసెల్లను ఏర్పరుస్తాయి.

మిసెల్ ఏర్పడే విధానం :
సబ్బు ద్రావణాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకొందాం. భార కొవ్వు ఆమ్లాల సోడియమ్ లేదా పొటాషియమ్ లవణాన్ని సబ్బు అంటాం. దీనిని RCOO^–Na⁺ (సోడియమ్ స్టియరేట్ CH₃(CH)₁₆COO^–Na⁺ అంటారు. ఇది చాలా బార్ సబ్బులలో ప్రధాన అనుఘటకంగా ఉంది). దీనిని నీటిలో కరిగిస్తే ఇది RCOO^– గాను, Na⁺ గాను వియోజనం చెందుతుంది. RCOO^– అయాన్లో రెండు భాగాలు ఉన్నాయి. ఇవి పొడవైన హైడ్రోకార్బన్ గొలుసు R (దీనిని అధ్రువ భాగం లేదా ‘తోక’ అంటారు). ఇది హైడ్రోఫోబిక్ (నీటిని వికర్షించే భాగం), COO ధ్రువ భాగం (ధ్రువ అయానిక లేదా ‘తల’ భాగం) ఇది హైడ్రోఫిలిక్ (నీటిని ఆకర్షించే భాగం).

ఉపరితలంపై ఉండే RCOO^– అయాన్లు COO^– గ్రూపులు నీటిలోను హైడ్రోకార్బన్ గొలుసు (R) నీటికి దూరంగా ఉపరితలం వద్ద ఉంటాయి. అయితే సందిగ్ధ మిసెల్ గాఢత (CMC) వద్ద COO^– అయాన్లు, ద్రావణం లోపలికి లాగబడతాయి.

ఈ పరిస్థితులలో అవి సముచ్ఛయం చెంది గోళాకారంలోకి మారతాయి. హైడ్రోకార్బన్ గొలుసులు గోళం కేంద్రకం వైపుగా చొచ్చుకొని ఉంటాయి. COO^– గ్రూపులు గోళం ఉపరితలంపై ఊర్ధ్వభాగం వైపుగా చోటుచేసుకొని ఉంటాయి. ఈ విధంగా ఏర్పడిన సముచ్ఛయాన్ని అయానిక్ మిసైల్ అంటారు. ఈ అణువులలో సుమారు 100 సాధారణ అణువులు ఉంటాయి. ఇదేవిధంగా సోడియమ్ లారిల్ సల్ఫేట్ CH₃(CH₂)₁₁ SO^–₄ Na⁺ వంటి డిటర్జెంట్లలో – SO^–₄ పోలార్ గ్రూపుగా పొడవైన హైడ్రోకార్బన్ గొలుసుతో కూడా ఉంటుంది. కాబట్టి వీటి విషయంలో కూడా మిసెల్ ఏర్పాటు విధానం సబ్బులలో మాదిరిగానే ఉంటుంది.

ప్రశ్న 13.
కొల్లాయిడ్ల తయారీని, అవసరమైనచోట పటాల సహాయంతో వర్ణించండి.
జవాబు:
బ్రెడిగ్ విద్యుత్చాప పద్ధతి :
ఈ పద్ధతిలో విక్షేపణం (dispersion), సాంద్రీకరణం (condensation) రెండు ప్రక్రియలు ఇమిడి ఉన్నాయి. గోల్డ్, సిల్వర్, ప్లాటినమ్ మొదలైన లోహ కొల్లాయిడ్ సాల్లను ఈ పద్ధతిలో తయారుచేస్తారు. ఈ పద్ధతిలో విక్షేపణ యానకంలో ముంచి ఉంచిన లోహ ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య విద్యుత్ చాపాన్ని అనువర్తిస్తారు. ఈ పద్ధతిలో అత్యధిక పరిమాణంలో వెలువడిన ఉష్ణం లోహబాష్పాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ బాష్పాలు సాంద్రీకరణం చెంది కొల్లాయిడ్ల పరిమాణంలో కణాలను ఏర్పరుస్తాయి.

రసాయన పద్ధతులు :
క్రియాజన్య జాతులను ఏర్పరచే ద్వంద్వ వియోగం, ఆక్సీకరణం, క్షయకరణం, జలవిశ్లేషణం మొదలైన రసాయన చర్యల ఆధారంగా కొల్లాయిడ్లను తయారుచేస్తారు. క్రియాజన్య జాతులు సముచ్ఛయం చెంది, సాల్లను ఏర్పరుస్తాయి.

పెష్టీకరణం :
విక్షేపణ యానకంలో ఉన్న ఒక అవక్షేపానికి కొద్ది ప్రయాణంలో ఒక విద్యుద్విశ్లేష్యాన్ని కలిపి బాగా కుదపడం ద్వారా అవక్షేపాన్ని కొల్లాయిడల్ స్థితికి మార్చడాన్ని పెష్టీకరణం అంటారు.

ప్రశ్న 14.
ఎమల్షన్లు అంటే ఏమిటి? వీటిని ఎలా వర్గీకరిస్తారు? ఎమల్షన్ల అనువర్తనాలను తెలపండి. [TS. Mar.’16]
జవాబు:
ఎమల్షన్ :
“ద్రవ విక్షేపక యానకంలో, సూక్ష్మ విభాజిత ద్రవబిందు కణాలు విక్షిప్తం చెంది ఏర్పరిచే వ్యవస్థే ఎమల్షన్”.
(లేదా)
విక్షిప్త ప్రావస్థ మరియు విక్షేపక యానకం రెండూ ద్రవాలే అయిన కొల్లాయిడ్ వ్యవస్థను ‘ఎమల్షన్’ అంటారు.
ఉదా : పాలు – ద్రవ క్రొవ్వు నీటిలో విక్షిప్తం చెంది ఉండే ఎమల్షన్.

(ఎ) నీటిలో తైలం (O / W) రకం ఎమల్షన్లు :
వీటిలో విక్షిప్త ప్రావస్థ : నీరు
విక్షేపక యానకం : తైలం
ఉదాహరణలు :
i) పాలు – నీటిలో ద్రవ కొవ్వు ఏర్పరచే ఎమల్షన్
ii) వానిషింగ్ క్రీమ్ – నీటిలో క్రొవ్వు

(బి) తైలంలో నీరు (W / O) రకం ఎమల్షన్లు :
వీటిలో విక్షిప్త ప్రావస్థ : నీరు
విక్షేపక యానకం : తైలం

ఉదాహరణలు : i) గట్టి గ్రీజులు – కందెన తైలాల్లో నీరు
ii) కోల్డ్ క్రీమ్ – క్రొవ్వులో నీరు

ఎమల్షన్ల అనువర్తనాలు :

• తైలాల వంటి మందుల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు.
• బట్టలను శుభ్రపరుచుటలో ఉపయోగిస్తారు.
• కొవ్వులను కరిగించుటలో ఉపయోగిస్తారు.
• లోషన్లు, క్రీములు, ఆయింట్మెంట్ల తయారీలో ఉపయోగిస్తారు.
• ప్లవన క్రియ ద్వారా లోహాలను శుద్ధిచేయుటలో ఉపయోగిస్తారు.
• నూనె బావులలో నీరు తైలం ఎమల్షన్లను వియోగం చేయుటలో ఉపయోగిస్తాయి.

పాఠ్యాంశ ప్రశ్నలు Intext Questions

ప్రశ్న 1.
కెమిసాన్ రెండు అభిలాక్షణిక ధర్మాలను తెలపండి.
జవాబు:
అనువర్తిత emf ప్రభావంతో కొల్లాయిడ్ కణం చలనం చెందే ప్రక్రిను విద్యుదావేశితకణ చలనం (లేదా) ఎలక్ట్రోఫోరసిన్ అంటారు. సాల్ కొల్లాయిడ్ కణాలు పాత్ర అడుగు భాగానికి చేరి స్థిరపడే ప్రక్రియను సాల్స్కంధనం లేదా అవక్షేపణం లేదా ఫ్లాక్యులేషన్ అంటారు.

ప్రశ్న 2.
ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో ఫిజిసార్షన్ అవధి ఎందుకు తగ్గిపోతుంది?
జవాబు:
ఫిజిసాల్షన్ ఒక ఉష్ణమోచక చర్య. ఉష్ణోగ్రత పెంచితే చర్య తిరోగమిస్తుంది. అందువలన పిజిసాల్షన్ తగ్గును.

ప్రశ్న 3.
సూక్ష్మవిభాజిత స్థితిలో ఉండే పదార్థాలు, సూక్ష్మవిభాజిత స్థితిలో లేని స్ఫటిక రూపంలో ఉండే ఈ పదార్థాల కంటే ఎందుకు అధిక అధిశోషణ సామర్థ్యం కనబరుస్తాయి?
జవాబు:
సూక్ష్మ విభాజిత స్థితిలో ఉండు పదార్థాలకు ఉపరితల వైశాల్యం అధికం కావున అధిశోషణ సామర్థ్యం అధికంగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 4.
NiO ఉత్ప్రేరకం సమక్షంలో మీథేన్ ను నీటి ఆవిరితో చర్య జరిపించి హేబర్ పద్ధతిలో వాడే హైడ్రోజను తయారుచేస్తారు. ఈ ప్రక్రియను నీటిఆవిరి పునరుద్ధరణ చర్య అంటారు. అమోనియాను హేబర్ పద్ధతిలో తయారు చేసినప్పుడు ఈ నీటి ఆవిరి పునరుద్ధరణ చర్యలో CO ను ఎందుకు తొలగిస్తారు?
జవాబు:
కార్బన్మోనాక్సైడ్ (CO) విషపూరితమైనది. ఇది ఉత్ప్రేరకం Fe యొక్క మరియు ప్రవర్థకం Mo యొక్క ఉత్తేజితత్వాన్ని తగ్గిస్తుంది. అందువలన COను తొలగించవచ్చు.

ప్రశ్న 5.
ఆరంభ దశలో ఎస్టర్ జలవిశ్లేషణ చర్య నెమ్మదిగా జరిగి, కొంత చర్యాకాలం తరువాత వేగంగా జరుగుతుంది. ఎందుకు?
జవాబు:
ఎస్టర్ జలవిశ్లేషణ రసాయన చర్య

చర్యలో ఏర్పడిన కార్బాక్సిలిక్ ఆమ్లం H⁺ లను విడుదల చేస్తుంది. ఇవి స్వయం ఉత్ప్రేరణ చర్య జరుపుతాయి. అందువలన కొంత చర్యాకాలం తరువాత చర్య వేగంగా జరుగుతుంది.

ప్రశ్న 6.
అధిశోషణం ఉత్ప్రేరణ ప్రక్రియలో విశోషణం పాత్ర ఏమిటి?
జవాబు:
విశోషణం వలన ఉత్ప్రేరకం ఉపరితలంపై ఉన్న క్రియాజన్యాలు విడిపోయి మరలా ఉత్ప్రేరకం క్రియాజనకాలను ఉపరితలంపై అధిశోషించుటకు కారణం అవుతుంది.

ప్రశ్న 7.
హార్డీ-షూల్జ్ నియమానికి నీవు ఎటువంటి మార్పులను సూచిస్తావు?
జవాబు:
సమాన మోలార్ నిష్పత్తులలో ఉన్న రెండు వ్యతిరేక ఆవేశాలు గల సాల్లను కలిపినపుడు అవి పరస్పరం తటస్థీకరింపబడి రెండు స్కందన ప్రక్రియకు గురిఅవుతాయి.

ప్రశ్న 8.
భారాత్మక విశ్లేషణ పద్ధతిలో అవక్షేపాన్ని తడి లేకుండా చేసి, తూచే ముందుగా దానిని క్షాళన ద్రవంతో ఎందుకు ప్రక్షాళనం చేస్తావు?
జవాబు:
కణాల ఉపరితలంపై కొన్ని క్రియాజనక అయాన్లు అంటుకొని ఉంటాయి. వీటిని తొలగించుటకు నీటితో అవక్షేపాన్ని శుభ్రం చేస్తారు.

Andhra Pradesh BIEAP AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material Lesson 3(b) రసాయన గతికశాస్త్రం Textbook Questions and Answers.

AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material Lesson 3(b) రసాయన గతికశాస్త్రం

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
ఒక చర్య వేగం లేదా రేటును నిర్వచించండి.
జవాబు:
చర్యవేగం (లేదా) చర్యరేటు :
ఒక ప్రమాణ చర్యాకాలం వ్యవధిలో క్రియాజనకాల గాఢతలలో లేదా క్రియాజన్యాల గాఢతలలో కలిగే మార్పుని చర్య వేగం అంటారు.
(లేదా)
క్రియాజనకాలలో ప్రతి ఒక్క దాని గాఢతలో కలిగే తగ్గుదలరేటు లేదా క్రియాజన్యాలలో ప్రతి ఒకదానిలో కలిగే పెరుగుదల రేటును చర్య రేటు అంటారు.

ప్రశ్న 2.
వ్యవస్థ ఘనపరిమాణం స్థిరంగా ఉంది అని ఊహించి RP వ్యవస్థ సగటు వేగానికి సమీకరణాన్ని R, P లలో ఉత్పాదించండి. [కాలం ‘t’ సెకనులు] [R = క్రియాజనకం, P = క్రియాజన్యం]
జవాబు:

ప్రశ్న 3.
రసాయన చర్యరేటు యూనిట్లు తెలపండి.
జవాబు:
చర్యరేటు ప్రమాణాలు (యూనిట్లు) = moles/Lit × sec
= moles. Lit^-1. sec^-1

ప్రశ్న 4.
రసాయన చర్యలలో క్రియాజనకాల గాఢతలకు (C) చర్యా కాలాలకు (t), క్రియాజన్యాల గాఢతలకు (C), చర్యా కాలాలు (t) కు మధ్య గల సంబంధాలను సూచించే రేఖా పటాలను రాయండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 5.
క్రింది చర్యరేటుకు సమీకరణం రాయండి.
5 Br^–_(జల) + BrO^–_3(జల)3 + 6H⁺_(జల) → 3 Br_2(ద్ర) + 3 H₂O_(ద్ర)
జవాబు:
ఇవ్వబడిన చర్య
5 Br^–_(జల) + BrO^–_3(జల)3 + 6H⁺_(జల) → 3 Br_2(ద్ర) + 3 H₂O_(ద్ర)

ప్రశ్న 6.
రేటు నియమం అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
రేటు నియమం :
క్రియాజనకాల గాఢతల పదాల మీద చర్యరేటు ఏవిధంగా ఆధారపడి ఉంటుంది అనే విషయాన్ని తెలిపే గణిత సమీకరణాన్ని రేటు సమీకరణం (లేదా) రేటు నియమం అంటారు.
ఉదా : 2A + 3B → 3C
చర్యరేటు x [A]² [B]³

ప్రశ్న 7.
రేటు నియమంలోని గాఢత పదాల ఘాతాంకాలు, చర్య స్థాయికియోమెట్రిక్ సమీకరణంలోని గుణకాలు సమానంగా లేని ఒక చర్యను తెలపండి.
జవాబు:
రేటు నియమంలోని గాఢత పదాల ఘాతాంకాలు, చర్య స్థాయికియోమెట్రిక్ సమీకరణంలోని గుణకాలు సమానంగా లేని చర్యకు ఉదాహరణ క్రింద ఇవ్వబడినది.
CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl రేటు = k[CHl₃] [Cl₂]^½
CH₃COOC₂H₅ + H₂O → CH₃COOH + C₂H₅OH రేటు = k[CHCOOC₂H₅] [H₂O]⁰

ప్రశ్న 8.
ఒక చర్య, చర్యాక్రమాంకాన్ని నిర్వచించండి. నీ జవాబును ఒక ఉదాహరణతో తెలపండి. [TS. Mar.’15]
జవాబు:
చర్యక్రమాంకం :
“ఒక చర్య రేటు సమీకరణంలో వివిధ గాఢత పదాల ఘాతాల మొత్తాన్ని, ఆ చర్యకు చెందిన చర్యా క్రమాంకం అంటాం.”
ఉదా: N₂O_5(వా) N₂O_4(వా) + \(\frac{1}{2}\)O_2(వా)
రేటు సమీకరణము V = K [N₂O₅]¹
∴ చర్య క్రమాంకం = 1
∴ ఇచ్చిన చర్య ప్రథమక్రమాంక చర్య.

ప్రశ్న 9.
ప్రాథమిక చర్యలు అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఒకే అంచెలో పూర్తయ్యే రసాయన చర్యలను ప్రాథమిక చర్యలు అంటారు.

ప్రశ్న 10.
సంక్లిష్ట చర్యలు అంటే ఏమిటి? ఒక సంక్లిష్ట చర్యను తెలపండి.
జవాబు:
ఒకే అంచెలో జరగడానికి బదులుగా పలు ప్రాథమిక చర్యలు ఒక అనుక్రమం లేదా వరుసక్రమంలో జరిగి క్రియాజన్యాలను ఏర్పరచే చర్యలను సంక్లిష్ట చర్యలు అంటారు.
ఉదా : CO₂, H₂O ను ఏర్పరచే ఈథేన్ ఆక్సీకరణచర్య ఆల్కహాల్, ఆల్డిహైడ్, ఆమ్లం ఏర్పడే మధ్యస్థ అంచెల శ్రేణి ద్వారా పురోగమిస్తుంది.

ప్రశ్న 11.
శూన్య, ప్రథమ, ద్వితీయ క్రమాంక చర్యల రేటు స్థిరాంకాలకు యూనిట్లు తెలపండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 12.
చర్య అణుతను నిర్వచించండి. ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
చర్య అణుత :
“ఏక కాలంలో తాడనాలు జరిపి రసాయన చర్యను జరపడానికి దోహదం చేసే ఈ ప్రాథమిక చర్యలో పాల్గొనే క్రియాజనక పరమాణువులు (లేదా) అయాన్లు (లేదా) అణువుల సంఖ్యను ఆ ప్రాథమిక చర్య అణుత అంటారు”.
ఉదా : 2 N₂O₅ → 2N₂O₄ + O₂

చర్యా విధానము

నిదానంగా జరుగు చర్య మాత్రమే చర్యయొక్క రేటును నిర్ణయిస్తుంది. ఈ చర్యలో ఒక మోల్ N₂O₅ పాల్గొంది.
చర్యయొక్క అణుత = 1
∴ ఇచ్చిన చర్య యొక్క అణుత = 1

ప్రశ్న 13.
సంక్లిష్ట చర్యలో రేటు నిర్థారణ అంచె అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఒక చర్య మొత్తం రేటు, చర్యా విధానంలో అతి నెమ్మదిగా జరిగే ప్రాథమిక అంచె రేటుపై ఆధారపడి ఉంటుంది. దీనినే రేటు నిర్థారణ అంచె అంటారు.

ప్రశ్న 14.
క్షార సమక్షంలో, I^– అయాన్లచే ఉత్ప్రేరణం చెందే H₂O₂ వియోగ చర్య చర్యా విధానాన్ని తెలపండి.
జవాబు:
హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ వియోగచర్య (క్షారయానకంలో)

చర్యావిధానం :

• ఇది H₂O₂,I^– లు రెండింటి పరంగా ప్రథమ క్రమాంకచర్య.
• చర్యా విధానంలో రెండు ప్రాథమిక అంచెలు కలవు.
  i) H₂O₂ + I^– → H₂O + IO^–
  ii) H₂O₂2 + IO^– → H₂O + I^– + O₂

ప్రశ్న 15.
శూన్య క్రమాంక చర్యను [R], [R]₀ చర్యాకాలం ‘t’ లను సంబంధ పరిచే సమీకరణాన్ని రాయండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 16.
శూన్య క్రమాంక చర్యకు, క్రియాజనకం ‘R’ గాఢతకు, చర్యాకాలం ‘t’ కు గల సంబంధాన్ని తెలిపే రేఖాపటాన్ని గీయండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 17.
శూన్య క్రమాంక చర్యలకు రెండు ఉదాహరణలు ఇవ్వండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 18.
[R], [R]₀ ‘t’ పదాలలో ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు సమాకలన సమీకరణం రాయండి.
జవాబు:
[R] = ‘t’ సమయం తరువాత క్రియాజనకాల గాఢత
[R]₀ = క్రియాజనకాల ఆరంభ గాఢత
k = \(\frac{2.303}{t} \log \frac{[\mathrm{R}]_0}{[\mathrm{R}]}\)
పై చర్య ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు సమాకలన సమీకరణం.

ప్రశ్న 19.
వాయు స్థితిలో ఉండే ప్రథమ క్రమాంక చర్యలకు రెండు ఉదాహరణలు ఇవ్వండి.
జవాబు:
వాయు స్థితిలో ఉండే ప్రథమ క్రమాంక చర్యలకు ఉదాహరణలు
N_25(వా) → N_25(వా) + \(\frac{1}{2}\)O_2(వా)
SO₂Cl_2(వా) → SO_2(వా) Cl_2(వా)

ప్రశ్న 20.
A(వా) → B(వా) + C(వా) సమాకలన రేటు సమీకరణాన్ని మొత్తం పీడనం ‘P’, పాక్షిక పీడనాలు p_Ap_Bp_C లలో రాయండి.
జవాబు:
A_(వా) → B_(వా) + C_(వా) ఇవ్వబడినది.
p = p_A + p_B + p_C

p₀ = ఆరంభ పీడనం p_i = మొత్తం పీడనం
p_A, p_B, p_C లు పాక్షిక పీడనాలు.

ప్రశ్న 21.
రసాయన చర్య అర్థాయువు కాలం అంటే ఏమిటి ? ఒక ఉదాహరణతో మీ జవాబును వివరించండి.
జవాబు:
ఒక చర్యలో కాలంతోపాటు క్రియాజనకాల ఆరంభ గాఢత విలువ దీనిలో సగం విలువకు సమానం అనడానికి అవసరమయ్యే కాలాన్ని అర్థాయువు కాలం అంటారు.
ఉదా : C – 14 యొక్క రేడియో ధార్మిక వియోజన అర్ధాయువు 5730 సం॥రాలు.

ప్రశ్న 22.
ప్రథమ క్రమాంక రసాయన చర్యకు అర్ధాయువు కాలం (t_½) ను, రేటు స్థిరాంకం ‘k’ ను సంబంధపరిచే సమీకరణాన్ని రాయండి.
జవాబు:
ప్రథమ క్రమాంక రసాయన చర్యకు అర్థాయువు కాలం (t_½) = \(\frac{0.693}{k}\) k = రేటు స్థిరాంకం

ప్రశ్న 23.
శూన్య, ప్రథమ క్రమాంక చర్యలకు అర్థాయువులను లెక్కించడానికి ఉపయోగపడే సమీకరణాలు రాయండి.
జవాబు:
శూన్య క్రమాంక చర్య అర్థాయువు (t_½)

ప్రశ్న 24.
మిథ్యా ప్రథమ క్రమాంక చర్యలు అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
ఏ ప్రథమ క్రమాంక చర్యలలో అయితే అణుత ఒకటికన్నా ఎక్కువ ఉంటుందో వాటిని మిథ్యా ప్రథమ క్రమాంక చర్యలు అంటారు.

ప్రశ్న 25.
రేటు స్థిరాంకం (k) కు సంబంధించిన అర్హీనియస్ సమీకరణం రాయండి.
జవాబు:
అర్హీనియస్ సమీకరణం
k = A × e^-Ea/RT k = రేటు స్థిరాంకం E_a = ఉత్తేజిత శక్తి
R = వాయు స్థిరాంకం T = ఉష్ణోగ్రత

ప్రశ్న 26.
చర్యా ఉష్ణోగ్రతను 10°C పెంచితే, రేటు స్థిరాంకం ఎన్ని రెట్లు అవుతుంది?
జవాబు:
చర్యా ఉష్ణోగ్రతను 10°C పెంచితే, రేటు స్థిరాంకం రెండు రెట్లు అగును. (కొన్ని సందర్భాలలో మూడు రెట్లు అగును)

ప్రశ్న 27.
ఒక చర్యలో ఉత్తేజిత శక్తిని పటం సహాయంతో వివరించండి.
జవాబు:
రసాయన చర్య జరిగేటప్పుడు ఉత్తేజిత సంక్లిష్టం అనే మధ్యస్థ పదార్థం ఏర్పడటానికి అవసమయ్యే శక్తిని ఉత్తేజిత శక్తి (E_a) అంటారు.

ప్రశ్న 28.
ఒక రసాయన చర్య రేటు స్థిరాంకాలు k₁, k₂ లకు, T₁, T₂ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉండే సంబంధం సూచించే సమీకరణాన్ని రాయండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 29.
ఒక చర్య అభిఘాత పౌనఃపున్యం (Z) అంటే ఏమిటి? A + B → క్రియాజన్యాలు అనే చర్యకు దీని రేటుతో ఏవిధంగా సంబంధం ఉంది?
జవాబు:
ఒక ప్రమాణ ఘనపరిమాణం చర్యా మిశ్రమంలో గల చర్యాణువులు ఒక సెకనులో జరిపే తాడనాల సంఖ్యను తాడన (లేదా) అభిఘాత పౌనఃపుణ్యం (Z) అంటారు.
A + B → క్రియాజన్యాలు; రేటు = Z_AB.e – E_a/ RT.

ప్రశ్న 30.
ఉత్ప్రేరణం జరిగిన చర్యకు ఉత్ప్రేరణం లేని చర్యకు స్థితిజశక్తి-చర్యా నిరూపకం వీటి మధ్య రేఖాపటాలను గీయండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 31.
రేటు స్థిరాంకంపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం తెలపండి.
జవాబు:

• ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే చాలా రసాయన చర్యలు త్వరణం చెందుతాయి.
• ఒక రసాయన చర్య ఉష్ణోగ్రత 10°C పెంచినట్లైతే దాని రేటు స్థిరాంకం విలువ రెండు రెట్లు అవుతుంది.
  అర్హీనియస్ సమీకరణం k = A.e^-Ea/RT

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 32.
చర్య సగటు రేటును నిర్వచించండి. కింది చర్యలకు క్రియాజనకాల గాఢతల మార్పు, క్రియాజన్యాల గాఢతల మార్పు ద్వారా చర్యా రేటులను ఎలా వ్యక్తం చేస్తారు?
ఎ) 2HI_(వా) → H_2(వా) + I_2(వా)
బి) Hg_(ద్ర) + Cl_2(వా) → HgCl_2(ఘ)
సి) 5 Br_(జల) + BrO^–_3(జల) + 6H⁺_3(జల) → 3 Br_2(జల) + 3 H₂O_(ద్ర)
జవాబు:
ఒక చర్యలో ప్రమాణకాలంలో ఏదైనా ఒక క్రియాజనకం (లేదా) క్రియాజన్యాల గాఢతలలో మార్పును చర్య సగటు రేటు అంటారు.

ప్రశ్న 33.
రేటు సమీకరణం అంటే ఏమిటి? దీనిని ఎలా రాబడతారు ? కింది చర్యలకు రేటు సమీకరణాలు రాయండి.
ఎ) 2NO_(వా) + O_2(వా) → 2NO_2(వా)
బి) CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl
సి) CH₃COOC₂H_5(ద్ర) + H₂O_(ద్ర) → CH₃COOH_(జల) + C₂H₅OH_(జల)
జవాబు:
రేటు నియమం :
క్రియజనకాల గాఢతల మీద చర్యరేటు ఏవిధంగా ఆధారపడి ఉంటుంది అనే విషయాన్ని తెలిపే గణిత సమీకరణాన్ని రేటు సమీకరణం లేదా రేటు నియమం అంటారు.
ఉదా : 2A + 3B → 3C
చర్యరేటు ∝ [A]² [B]³

రేటు సమీకరణాన్ని రాబట్టుట :
చర్య రేటు క్రియాజనకాల గాఢతలు పెరిగే కొద్ది పెరుగుతుంది. చర్య రేటు సమీకరణాన్ని ప్రయోగం ద్వారా రాబడతారు. చర్యలో పాల్గొనే క్రియాజనకాల ఆరంభ గాఢతలలో ఒకదానిని స్థిరంగా ఉంచి రెండవ క్రియాజనకం గాఢతను మారుస్తూ పోవడం ద్వారా లేదా చర్యలో పాల్గొనే రెండు క్రియా జనకాల ఆరంభగాఢతలను ఒకేసారి మారుస్తూ పోవడం ద్వారా చర్యరేటును కొలవవచ్చు. సమతుల్యం చేసిన రసాయన సమీకరణంలోని చర్యలో పాల్గొనే రసాయన పదార్థాల స్థాయికిమెమెట్రిక్ గుణకాలకు, గాఢత పదాల ఘాతాంకాలు సమానంగా ఉండవచ్చు లేదా ఉండకపోవచ్చు.

ప్రశ్న 34.
చర్యా క్రమాంకాన్ని నిర్వచించి వివరించండి. దీనిని ప్రయోగాత్మకంగా ఎలా నిర్ణయిస్తారు?
జవాబు:
చర్యాక్రమాంకం :
ఒక చర్యరేటు సమీకరణంలో వివిధ గాఢత పదాల ఘాతాల మొత్తాన్ని ఆ చర్యకు చెందిన చర్యా క్రమాంకం అంటారు.
ఉదా: 1) N₂O_5(వా) → N₂O_4(వా) + \(\frac{1}{2}\)O_2(వా)
రేటు సమీకరణము V = K [N₂O₅]¹
∴ చర్య క్రమాంకం = 1
∴ ఇచ్చిన ప్రథమ క్రమాంక చర్య
ఉదా: 2) 2N₂O → 2N₂ + O₂
∴ చర్య క్రమాంకం = 2

• చర్య క్రమాంకం విలువలు 0,1,2,3…. మరియు భిన్నంగా కూడా ఉండవచ్చు.
• దీనిని ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ణయిస్తారు.

అర్ధ చర్యాకాలం (t_½) పద్ధతి:
“ఒక చర్యలో కాలంతోబాటు క్రియాజనకాల ఆరంభ గాఢత విలువ (a) దీనిలో సగం విలువకు (a/2) సమానం అవడానికి అవసరమయ్యే కాలాన్ని అర్ధచర్యాకాలం అంటారు.” ఈ అర్ధచర్యాకాలం (t_½) a^(n-1)కు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
t_½ ∝ \(\frac{1}{a^{n-1}}\)

కాబట్టి, అధ్యాయంలో ఉన్న రసాయనచర్య అర్ధచర్యాకాలాల (t_½) విలువలను అంటే (t’_½ t”_½) లను రెండు భిన్న ఆరంభ గాఢతలు a’,a” ల వద్ద నిర్ణయించాలి. చర్య క్రమాంకాన్ని కింది సమీకరణం ద్వారా నిర్ణయిస్తారు.

ప్రశ్న 35.
చర్య అణుత అంటే ఏమిటి? దీనికి చర్యా క్రమాంకానికిగల భేదం ఏమిటి ? ద్విఅణుత, త్రికణుత వాయు చర్యలను తెలపండి.
జవాబు:
చర్యఅణుత :
“ఏక కాలంలో తాడనాలు జరిపి రసాయన చర్యను జరపడానికి దోహదం చేసే ఈ ప్రాథమిక చర్యలో పాల్గొనే క్రియాజనక పరమాణువులు (లేదా) అయాన్లు (లేదా) అణువుల సంఖ్యను ఆ ప్రాథమిక చర్యఅణుత అంటారు”.
ఉదా : 2 N₂O₅ → N₂O₄ + O₂

చర్యా విధానము
N₂O₅ → N₂O₄ + (O)
(O) + (O) → O₂

నిదానంగా జరుగు చర్య మాత్రమే చర్యయొక్క రేటును నిర్ణయిస్తుంది. ఈ చర్యలో ఒక మోల్ N₂O₅ పాల్గొంది.
చర్యయొక్క అణుత = 1
∴ కావున ఇచ్చిన చర్య యొక్క అణుత = 1

• అణుత కేవలం పూర్ణావ విలువలను కలిగియుండును మరియు సున్నాకాదు. కాని చర్యక్రమాంకం 0,1,2,3….. మరియు భిన్నంగా కూడా ఉండును.
• అణుత చర్యా విధానాన్ని బట్టి నిర్ణయిస్తారు. చర్యక్రమాంకం ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ణయిస్తారు.

ద్వి అణుత వాయు చర్య
HI_(వా) → H_2(వా) + I_2(వా)
త్రిక అణుత వాయు చర్య
2NO_(వా) + O_2(వా) → 2NO_2(వా)

ప్రశ్న 36.
శూన్య క్రమాంక చర్యకు సమాకలన సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించండి.
జవాబు:
శూన్య క్రమాంక చర్యలో చర్యరేటు క్రియాజనకాల గాఢతపై ఆధారపడదు.
R → P

పై సమీకరణాన్ని శూన్యక్రమాంక చర్యకు సమాకలన సమీకరణం అంటారు.

ప్రశ్న 37.
ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు సమాకలన సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించండి.
జవాబు:
ప్రథమ క్రమాంక చర్యలో చర్యరేటు ఒక క్రియాజనక గాఢత పదంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
R → P
రేటు = k [R]; \(\frac{d[R]}{dt}\) = – k. dt
సమాకలనం చేయగా
ln [R] = – kt + I ————- (1)
I = సమాకలన స్థిరాంకం
t = 0 వద్ద, [R] = [R]₀ ⇒ l_n[R]₀ = I
I = ln [R]₀ ను సమీకరణం (1)లో ప్రతిక్షేపించగా
ln [R] = -kt + ln [R]₀

ఇరువైపులా ప్రతి సంవర్గమానం చేయగా R = [R]₀ e^-kt

ప్రశ్న 38.
A_(వా) → B_(వా) + C_(వా) వాయు సమీకరణానికి సమాకలన రేటు సమీకరణాన్ని మొత్తం పీడనం (P) పాక్షిక పీడనాలు
p_A, p_B, p_C లలో ఉత్పాదించండి.
జవాబు:
A_(వా) → B_(వా) + C_(వా)
అనే విలక్షణ ప్రథమ క్రమాంక చర్యను పరిశీలిద్దాం. A ఆరంభ పీడనాన్ని p_t, ‘t’ కాలం వద్ద మొత్తం పీడనాన్ని p_t అని అనుకుందాం. ఇటువంటి చర్యకు సమాకలనం చేసిన సమీకరణాన్ని కింది విధంగా ఉత్పాదిస్తాం.
మొత్తం పీడనం p_t = p_A + p_B + p_C (పీడనం యూనిట్లు)
p_A, p_B, p_C లు వరసగా A, B, C ల పాక్షిక పీడనాలు.
చర్యాకాలం t వద్ద A పీడనంలో తగ్గుదలను x atm అనుకొందాం. ఈ పరిస్థితులలో 1 mol B, 1 mol C ఏర్పడ్డాయి అనుకొందాం. B, C ల పీడనాలలో పెరుగుదల కూడా వరుసగా x atm లుగా ఉంటాయి.

ప్రశ్న 39.
చర్య, అర్ధాయువు కాలం (t_½) అంటే ఏమిటి? శూన్య, ప్రథమ క్రమాంక చర్యలకు అర్థాయువు కాలాలను కనుక్కొనే సమీకరణాలను ఉత్పాదించండి.
జవాబు:
ఒక చర్యలో కాలంతోపాటు క్రియాజనకాల ఆరంభ గాఢత విలువ దీనిలో సగం విలువకు సమానం అనడానికి అవసరమయ్యే కాలాన్ని అర్థాయువు కాలం అంటారు.
ఉదా : C – 14 యొక్క రేడియో ధార్మిక వియోజన అర్ధాయువు 5730 సం॥రాలు.
శూన్య క్రమాంక చర్య అర్ధాయువు (t_½)

ప్రశ్న 40.
అర్హీనియస్ సమీకరణం అంటే ఏమిటి? రేటు స్థిరాకం (k) పై, ఉష్ణోగ్రత (T) ను పెంచితే కలిగే ప్రభావాన్ని తెలిపే సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించండి.
జవాబు:
అర్హీనియస్ సమీకరణం చర్యరేటు ఉష్ణోగ్రతపై ఏవిధంగా ఆధారపడుతుందో వివరిస్తుంది..
k = A.e^-Ea/RT
A = అర్హీనియస్ అంశం
E_a = ఉత్తేజిత శక్తి
R = వాయుస్థిరాంకం
T = ఉష్ణోగ్రత
k = A.e^-E_a/RT
lnk = ln A – E_a/RT
2.303 log k = 2.303 log A – E_a/RT
T₁, T₂ భిన్న ఉష్ణోగ్రతలు
k₁, k₂ రేటు స్థిరాంకాలు

పై సమీకరణం ఉష్ణోగ్రత పెంచితే రేటు స్థిరాంకంపై కలిగే ప్రభావాన్ని వివరిస్తుంది.

ప్రశ్న 41.
ఒక రసాయన చర్య గతికశాస్త్రంపై ఉత్ప్రేరకం ప్రభావాన్ని పటం సహాయంతో వివరించండి. [TS. Mar.’15]
జవాబు:
ఉత్ప్రేరక ప్రభావము :
ఉత్ప్రేరకం సాధారణంగా రసాయన చర్యరేటును ఎక్కువ చేస్తుంది. ఇది చర్య క్రియా విధానంలో పాల్గొంటుంది. కాని ఎలాంటి రసాయన మార్పు చెందకుండా చివరికి మిగులుతుంది.

ఉత్ప్రేరకం సమక్షంలో, రసాయన చర్య తక్కువ ఉత్తేజిత శక్తివున్న క్రియా విధానాన్ని (లేదా) మార్గాన్ని పొందుతుంది. చర్యా మార్గంలో మార్పుద్వారా ఉత్ప్రేరకం చర్య రేటును పెంచుతుంది.

ప్రశ్న 42.
ద్విఅణుత చర్యల రేటులకు సంబంధించిన అభిఘాత సిద్ధాంతంలోని ముఖ్యాంశాలను వర్ణించండి.
జవాబు:
ముఖ్యాంశాలు :

• చర్య అణువులు దృఢమైన గోళాలుగా ఊహించబడతాయి.
• ఈ చర్య అణువులు తాడనాలలో పాల్గొని చర్యను జరుపుతాయి.
• ఒక ప్రమాణ ఘనపరిమాణం చర్యా మిశ్రమంలో గల చర్యాణువులు ఒక సెకనులో జరిపే తాడనాల సంఖ్యను తాడన పౌనఃపున్యం (Z) అంటారు.
• ద్వి అణుత చర్యలో
  A + B → క్రియాజన్యాలు
  రేటు Z_AB. e^-E_a/RT ; Z_AB = అభిఘాత పౌనఃపున్యం
• అన్ని తాడనాలు క్రియాజన్యాలను ఏర్పరచలేవు.
• తగిన ఆరంభశక్తి గల అణువులు సరయిన దృగ్విన్యాసాలలో చర్య జరిపి, చర్యలో పాల్గొనే అణువుల మధ్య రసాయన బంధాల విచ్ఛిన్నతకు క్రియాజన్యాలు ఏర్పడటానికి అవసరమైన కొత్త బంధాలను ఏర్పరచడానికి దోహదం చేసే అణు తాడనాలను సార్ధన తాడనాలు అంటారు.
• ప్రభావాత్మక తాడనాల సంఖ్యను లెక్కించడానికి సంభావ్యత కారణాంశం P ని ప్రవేశ పెట్టారు.
  రేటు : P. Z_AB. e^-E_a/RT

ప్రశ్న 43.
కింది పదాలను వివరించండి.
(ఎ) ఉత్తేజితశక్తి (E_a)
(బి) అభిఘాత పౌనఃపున్యం (Z)
(సి) అర్హీనియస్ సమీకరణంలోని సంభావ్యతా కారణాంశం (P)
జవాబు:
(ఎ) ఉత్తేజితశక్తి (E_a) :
రసాయన చర్య జరిగేటప్పుడు ఉత్తేజిత సంక్లిష్టం అనే మధ్యస్థ పదార్థం ఏర్పడటానికి అవసరమయ్యే శక్తిని ఉత్తేజిత శక్తి (E_a) అంటారు.

(బి) అభిఘాత పౌనఃపున్యం (Z) :
ఒక ప్రమాణ ఘనపరిమాణం చర్యా మిశ్రమంలో గల చర్యాణువులు ఒక సెకనులో జరిపే తాడనాల సంఖ్యను తాడన (లేదా) అభిఘాత పౌనఃపున్యం (Z) అంటారు.
A + B → క్రియాజన్యాలు; రేటు = Z_AB.e^-Ea/RT.

(సి) అర్హీనియస్ సమీకరణంలోని సంభావ్యతా కారణాంశం : ద్వి అణుత చర్యలో

• ప్రభావాత్మక తాడనాల సంఖ్యను లెక్కించడానికి సంభావ్యత కారణాంశం P ని ప్రవేశపెట్టారు.
  రేట = P. Z_AB. e^-E_a/RT
• ఒక చర్య జరగడానికి చర్యాణువులు అనువైన దృగ్విన్యాదులతో తాడనాలు జరపాలి అనే దానికి ఈ P కారణాంశం తెలుపుతుంది.

దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 44.
కింది పదాలను, ఉదాహరణలతో వివరించండి.
(ఎ) చర్య సగటు రేటు (బి) నెమ్మదిగా, వేగంగా జరిగే చర్యలు
(సి) చర్యాక్రమాంకం (డి) చర్య అణుత (ఇ) చర్య ఉత్తేజితశక్తి
జవాబు:
ఎ) ఒక చర్యలో ప్రమాణ కాలంలో ఏదైనా ఒక క్రియాజనకం (లేదా) క్రియాజన్యాల గాఢతలలో మార్పును చర్య సగటు రేటు అంటారు.

బి) i) నెమ్మదిగా జరిగే చర్యలు :
సంయోజనీయ సమ్మేళనాలలో చర్యలు నెమ్మదిగా జరుగుతాయి. వీటికి చర్యరేటు తక్కువగా ఉంటుంది.

ii) వేగంగా జరిగే చర్యలు : అయానిక సమ్మేళనాలలో చర్యలు వేగంగా జరుగుతాయి. వీటికి చర్య రేటు ఎక్కువగా ఉంటుంది.
ఉదా : NaCl + AgNO₃ → NaNO₃ + AgCl

సి) చర్యాక్రమాంకం :
“ఒక చర్య రేటు సమీకరణంలో వివిధ గాఢత పదాల ఘాతాల మొత్తాన్ని, ఆ చర్యకు చెందిన చర్యా క్రమాంకం అంటాం.”
ఉదా: i) N₂O_5(వా) → N₂O_4(వా) + \(\frac{1}{2}\)O_2(వా)
రేటు సమీకరణము V = K [N₂O₅]¹
∴ చర్య క్రమాంకం = 1
∴ ఇచ్చిన చర్య ప్రథమక్రమాంక చర్య.

డి) చర్య అణుత :
“ఏక కాలంలో తాడనాలు జరిపి రసాయన చర్యను జరపడానికి దోహదం చేసే ఈ ప్రాథమిక చర్యలో పాల్గొనే క్రియాజనక పరమాణువులు (లేదా) అయాన్లు (లేదా) అణువుల సంఖ్యను ఆ ప్రాథమిక చర్య అణుత అంటారు”.
ఉదా : 2 N₂O₅ → 2 N₂O₄ + O₂

చర్యా విధానము

నిదానంగా జరుగు చర్య మాత్రమే చర్యయొక్క రేటును నిర్ణయిస్తుంది. ఈ చర్యలో ఒక మోల్ N₂O₅ పాల్గొంది.
చర్యయొక్క అణుత = 1
∴ ఇచ్చిన చర్య యొక్క అణుత = 1

చర్య ఉత్తేజిత శక్తి :
రసాయన చర్య జరిగేటప్పుడు ఉత్తేజిత సంక్లిష్టం అనే మధ్యస్థ పదార్థం ఏర్పడటానికి అవసరమయ్యే శక్తిని ఉత్తేజిత శక్తి (E) అంటారు.

ప్రశ్న 45.
శూన్య, ప్రథమ క్రమాంక చర్యలకు రెండు ఉదాహరణలు ఇవ్వండి. కింది చర్యలకు క్రియాజనకాల గాఢతల మార్పు, క్రియాజన్యాల గాఢతల మార్పు పరంగా, రేటులు కనుగొనే సమీకరణాలను రాయండి.
ఎ) A_(వా) + B_(వా) → C_(వా) + D_(వా)
బి) A(వా) → B_(వా) + С_(వా) సి) A_(వా) + B_(వా) → C_(వా)
జవాబు:
శూన్య క్రమాంక చర్యలు ఉదాహరణలు :

ప్రశ్న 46.
ఒక చర్య రేటుపై ఉష్ణోగ్రత ప్రదర్శించే ప్రభావం గురించి చర్చించండి. ఈ సందర్భంగా సంబంధిత సమీకరణాలను ఉత్పాదించండి. [TS. Mar.’15]
జవాబు:
ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం :
→ ఉష్ణోగ్రత పెంచితే చాలా రసాయన చర్యలు త్వరణం చెందుతాయి.

చర్యా ఉష్ణోగ్రతను 10°C పెంచితే, రేటు స్థిరాంకం రెండు రెట్లు అగును. (కొన్ని సందర్భాలలో మూడు రెట్లు అగును.) అర్హీనియస్ సమీకరణం చర్యరేటు ఉష్ణోగ్రతపై ఏవిధంగా ఆధారపడుతుందో వివరిస్తుంది.

పై సమీకరణం ఉష్ణోగ్రత పెంచితే రేటు స్థిరాంకంపై కలిగే ప్రభావాన్ని వివరిస్తుంది.

ప్రశ్న 47.
ద్విఅణుత వాయు చర్యల అణు తాడన సిద్ధాంతాన్ని వివరంగా తెలపండి. [AP. Mar. ’17, ’16]
జవాబు:

• చర్య అణువులు దృఢమైన గోళాలుగా ఊహించబడతాయి.
• ఈ చర్య అణువులు తాడనాలలో పాల్గొని చర్యను జరుపుతాయి.
• ఒక ప్రమాణ ఘనపరిమాణం చర్యా మిశ్రమంలో గల చర్యాణువులు ఒక సెకనులో జరిపే తాడనాల సంఖ్యను తాడన పౌనఃపున్యం (Z) అంటారు.
• ద్వి అణుత చర్యలో
  A + B → క్రియాజన్యాలు
  Z_AB. e^-E_a/RT ; Z_AB = అభిఘాత పౌనఃపున్యం
• అన్ని తాడనాలు క్రియాజన్యాలను ఏర్పరచలేవు
• తగిన ఆరంభశక్తి గల అణువులు సరయిన దృగ్విన్యాసాలలో చర్య జరిపి, చర్యలో పాల్గొనే అణువుల మధ్య రసాయన బంధాల విచ్ఛిన్నతకు క్రియాజన్యాలు ఏర్పడటానికి అవసరమైన కొత్త బంధాలను ఏర్పరచడానికి దోహదం చేసే అణు తాడనాలను సార్ధక తాడనాలు అంటారు.
• ప్రభావాత్మక తాడనాల సంఖ్యను లెక్కించడానికి సంభావ్యత కారణాంశం P ని ప్రవేశ పెట్టారు.
  రేటు : P. Z_AB. e^-E_a/RT
• ఒక చర్య జరగడానికి చర్యాణువులు అనువైన దృగ్విన్యాసంతో తాడనాలు జరపాలి అనే దానిని ‘p’ కారణాంశం తెలుపుతుంది.
  
• ఉత్తేజిత శక్తి, చర్యాణువుల అనువైన దృగ్విన్యాసం రెండూ కూడా ప్రభావాత్మక తాడనాలు జరిగేందుకు చర్యరేటు అవసరమైన నిబంధనలుగా తాడన సిద్ధాంతం పరిగణిస్తుంది.

సంఖ్యాపరమైన దత్తాంశాలు, భావనలు ఆధారిత ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 48.
ఒక చర్య 50% 2 గంటలలోను, 75% 4 గంటలలోను పూర్తి అయింది. అయితే ఆ చర్య చర్యా క్రమాంకం ఎంత?
సాధన:
50% చర్య 2 గంటలలో పూర్తి అయినది. 75% చర్య 4 గంటలలో పూర్తి అయినది.
ఇవ్వబడిన దాని నుండి అర్ధాయువు ఆరంభ గాఢతపై ఆధారపడదు. కావున చర్యక్రమాంకం ‘1’ అనగా ప్రథమ క్రమాంకచర్య.

ప్రశ్న 49.
ఒక చర్య అర్ధాయువు 10 నిమిషాలు. ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు రేటు స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి. [TS. Mar.’16]
సాధన:

ప్రశ్న 50.
ప్రథమ క్రమాంక చర్యలో క్రియాజనకం గాఢత 0.6 mol/L నుంచి 0.2 mol/L కు 5 నిమిషాలలో తగ్గింది. చర్య రేటు స్థిరాంకం (k)ను లెక్కించండి.
సాధన:
a = 0.6 mol lit; a-x= 0.2 mol lit; t = 5 min.
ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు

ప్రశ్న 51.
‘A’ జరిపే శూన్య క్రమాంక చర్య రేటు స్థిరాంకం 0.0030 mol L^-1 s^-1. A ఆరంభ గాఢత 0.10 M నుండి 0.075 M కు తగ్గడానికి ఎంతకాలం పడుతుంది?
సాధన:
సున్నా క్రమాంక చర్యలో k = \(\frac{1}{t}\) [[A₀] – [A]]
[A]₀ = ఆరంభ గాఢత = 0.10M
[A] = t సమయం తరువాత గాఢత = 0.075M
k = 0.0030 mol/ L^-1 s^-1 ; 0.0030 \(\frac{1}{t}\) [0.10 – 0.075]
t = \(\frac{0.025}{0.0030}\) = 8.33 సెకన్లు

ప్రశ్న 52.
ప్రథమ క్రమాంక వియోగ చర్య 30% వియోగం చెందడానికి 40 నిమిషాలు పట్టింది. దీని అర్ధాయువు కాలం t_½ ను లెక్కించండి.
సాధన:
t = 40 min, a = 100
a – x = 100 – 30 – 70

ప్రశ్న 53.
200 s రేటు స్థిరాంకం గల ప్రథమ క్రమాంక చర్య అర్ధాయువు కాలం లెక్కించండి.
సాధన:
ప్రథమ క్రమాంక చర్యలో అర్ధాయువు

ప్రశ్న 54.
HCOOH ఉష్ట్రీయ వియోగం చర్య, ప్రథమ క్రమాంక చర్య. ఒక ఉష్ణోగ్రత వద్ద రేటు స్థిరాంకం 2.4 × 10^-3 s^-1. ఆరంభ పరిమాణంలో 3/4 భాగం HCOOH వియోగం చెందడానికి ఎంతకాలం పడుతుంది?
సాధన:
ఇవ్వబడిన ప్రథమ క్రమాంకచర్య

\(\frac{3}{4}\)వ వంతుకు మార్చుటకు రెండు అర్ధాయువులు అవసరం.
వియోగం చెందుటకు సమయం = 2 × 288.75
= 577.5 sec.
= 5.775 × 10² sec.

ప్రశ్న 55.
ఒక సమ్మేళనం ప్రదర్శించే వియోగ చర్య, ప్రథమ క్రమాంక చర్యగా ఉంది. ఆరంభ పరిమాణంలో 20% చర్యలో పాల్గొనడానికి 15 నిమిషాల కాలం పడుతుంది. దీని రేటు స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:
t = 15 min., a = 100
a – x = 100 – 20 – 80

ప్రశ్న 56.
ఎస్టర్ జరిపే మిథ్యా ప్రథమ క్రమాంక జలవిశ్లేషణ చర్యలో కింది ప్రయోగ ఫలితాలు లభించాయి.

30 సె – 60 సె చర్యాకాలం వ్యవధిలో చర్య సగటు రేటును లెక్కించండి.
సాధన:


మిథ్యా ప్రథమ క్రమాంక రేటు స్థిరాంకం 1.98 × 10^-2 s^-1

ప్రశ్న 57.
ఒక ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు అర్ధాయువు కాలం 5 × 10^-6 సె. రెండు గంటలు చర్యా కాలంలో ఆరంభ, క్రియాజనకం ఎంత శాతం చర్యలో పాల్గొంటుంది ?
సాధన:
t_½ = 5 × 10^-6 sec.

100 – x = 10.786
x = 100 – 10.786 = 89.214%

ప్రశ్న 58.
H₂O₂ పరంగా, ప్రథమ క్రమాంక చర్యగా H₂O₂(జల) H₂O_(ద్ర), O₂(వా) గా వియోగం చెందుతుంది. దీని రేటు స్థిరాంక విలువ k = 1.06 × 10^-3 min^-1. 15% నమూనా వియోగం చెందడానికి ఎంత కాలం పడుతుంది?
సాధన:
k = 1.06 × 10^-3 min^-1
a = 100
a – x = 100 – 15 = 85

ప్రశ్న 59.
ప్రథమ క్రమాంక చర్యలలో 99.9% చర్య పూర్తి కావడానికి పట్టే కాలం 50% చర్య పూర్తికావడానికి పట్టేకాలం కంటే 10 రెట్లు ఉంటుంది అని చూపండి. (log 2 = 0.3010).
సాధన:

ప్రశ్న 60.
చర్య ఉష్ణోగ్రతను 298 K నుంచి 308 K కు పెంచినప్పుడు, రేటు స్థిరాంకం రెండు రెట్లు అయింది. చర్య, ఉత్తేజితశక్తి విలువను లెక్కించండి.
సాధన:
E_a = ? k₂ = 2k₁; T₁ = 298 K; T₂ = 308 K

ప్రశ్న 61.
600K వద్ద ప్రథమ క్రమాంక చర్యలో C₂H₅I(వా) → C₂H₄ (వా) + HI(వా) చర్యకు రేటు స్థిరాంకం (K) విలువ 1.60 × 10^-5 s^-1. దీని ఉత్తేజితశక్తి 209 kJ/mol. 700 K వద్ద ‘k’ విలువ ఎంత?
సాధన:
k₁ = 1.60 × 10^-5 sec^-1 T₁ = 600 K
k₂ = ? T₂ = 700 K
E_a = 209 kJ mol^-1 209000 J mol^-1

ప్రశ్న 62.
2HI(వా) → H₂(వా) + I₂(వా) చర్యకు 581 K వద్ద ఉత్తేజిత శక్తి 209.5kJ/mol ఉత్తేజిత శక్తికి సమానం అయితే, అధికమైన శక్తి గల అణువుల భిన్న భాగాన్ని లెక్కించండి. [R = 8.31 JK^-1 మోల్^-1]
సాధన:
x = n/N = e^-E_a/RT

ప్రశ్న 63.
R → P చర్యకు క్రియాజనకం గాఢత 25 నిమిషాలలో 0.03M నుంచి 0.02M కు మార్పు చెందింది. ఈ కాలవ్యవధిలో సగటు రేటును నిమిషాలు, సెకన్లు యూనిట్లలో లెక్కించండి.
సాధన:
R→ P
0.03M నుండి 0.02 M కు 25 నిమిషాలు
0.03M 308 0.02M 25 × 60.

ప్రశ్న 64.
2A → క్రియాజన్యాలు చర్యలో A గాఢత 10 నిమిషాలలో 0.5 mol L^-1 నుంచి 0.4 mol L^-1 కు మార్పు చెందింది. ఈ కాల వ్యవధిలో చర్య రేటును లెక్కించండి.
సాధన:
2A → క్రియాజన్యాలు
0.5 – 0.4 మోల్/లీ.
రేటు = [A]²

ప్రశ్న 65.
A + B → క్రియాజన్యాలు చర్యకు రేటు నియమం కింది విధంగా ఉంది r = k [A]^½ [B]². చర్య, చర్యా క్రమాంకం ఎంత?
సాధన:
A + B → క్రియాజన్యాలు
రేటు = k [A]^½ [B]²
చర్యా క్రమాంకం = \(\frac{1}{2}\) +2 = 2.5

ప్రశ్న 66.
X, Y గా మారే రసాయన చర్య, ద్వితీయ క్రమాంక చర్యగా ఉంది. X గాఢతను 3 రెట్లు పెంచితే, Y ఏర్పాటు రేటును ఇది. ఏ విధంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.
సాధన:
x → y ద్వితీయ క్రమాంక చర్య
రేటు r ∝ [X]²
x = 1 రేటు = 1
x = 1 రేటు r = 3² = 9
X గాఢత ‘3’ రెట్లు పెంచితే y ఏర్పాటు రేటు 9 రేట్లు పెరుగును.

ప్రశ్న 67.
ప్రథమ క్రమాంక చర్య రేటు స్థిరాంకం 1.15 × 10^-3 s^-1. క్రియాజనకం పరిమాణం 5 గ్రా. నుంచి 3 గ్రా.కు తగ్గడానికి ఎంతకాలం పడుతుంది?
సాధన:
రేటు స్థిరాంకం [k] = 1.15 × 10^-3 s^-1
ఆరంభ భారం [R]₀ = 5గ్రా; అంతిమ భారం [R] = 3గ్రా

ప్రశ్న 68.
SO₂Cl₂ ఆరంభ పరిమాణంలో సగానికి వియోగం చెందడానికి 60 నిమిషాల కాలం పట్టింది. ఈ వియోగ చర్య, ప్రథమ క్రమాంక చర్య, చర్య రేటు స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:
ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు

ప్రశ్న 69.
కింది చర్యలకు, వాటి రేటు సమీకరణాల నుంచి చర్యా క్రమాంకాలను లెక్కించండి. రేటు స్థిరాంకాల యూనిట్లు కూడా తెలపండి.
ఎ) 3NO(వా) → N₂0(వా) రేటు = k[NO]²
బి) H₂O₂ (జల) + 3I^– (జల) + 2H⁺ → 2H₂O_(ద్ర) + I₃ రేటు = k[H₂O₂][I^–]
సి) CH₃CHO(వా) → CH₄ (వా) + CO(వా) రేటు = k[CH₃CHO]^3/2
డి) C₂H₅Cl(వా) → C₂H₄ (వా) + HCl(వా) రేటు-=-k[C₂H₅Cl]
సాధన:
ఎ) రేటు = k [NO]²
రేటు స్థిరాంక మితులు = 2

ప్రశ్న 70.
2A + B → A₂ B చర్యకు రేటు = k[A][B]² k = 2.0 × 10^-6 mol^-2 L² s^–. [A] = 0.1 mol L^-1, [B] = 0.2 mol L^-1 అయితే ఆరంభ రేటును లెక్కించండి. [A] 0.06 mol L^-1కు తగ్గినప్పుడు చర్య రేటును లెక్కించండి.
సాధన:
i) Case I :
రేటు = k [A] [B]²
= [2.0 × 10^-6 mol^-2 L^-2 s^-1] × (0.1 mol L^-1) × (0.2 mol L^-1)²
= 8.0 × 10^-9 mol L^-1 s^-1.

ii) Case II :
A యొక్క గాఢత సమయం ‘t’ వద్ద = 0.06 mol/ L^-1
చర్య జరుపబడిన A మొత్తం = (0.1 – 0.06) = 0.04 mol/ L^-1
చర్య జరుపబడిన ‘B’ మొత్తం = \(\frac{1}{2}\) × 0.04 mol/ L^-1 = 0.02 mol/ L^-1
B యొక్క గాఢత సమయం ‘t’ వద్ద = [0.2 – 0.02] mol L^-1 = 0.18 mol/ L^-1
రేటు = k [A] [B]²
= [2.0 × 10^-6 mol^-2 L²s^-1] × [0.06 mol L^-1] × (0.18 mol L^-1)²
= 3.89 × 10^-9 mol L^-1 s^-1.

ప్రశ్న 71.
ప్లాటినమ్ ఉపరితలంపై NH₃ వియోగ చర్య, శూన్య క్రమాంక చర్య. k = 2.5 × 10^-4 mol^-1Ls^-1 అయితే N₂, H₂ లు ఏర్పడే రేట్లను లెక్కించండి.
సాధన:
సున్నా క్రమాంక చర్యకు

ప్రశ్న 72.
డై మిథైల్ ఈథర్ వియోగ చర్యకు రేటు సమీకరణాన్ని పాక్షిక పీడనాలలో కింది విధంగా రాస్తారు. రేటు = k (pCH₃ O CH₃)^3/2. పీడనాన్ని బార్లలోను, కాలాన్ని నిమిషాలలోను వ్యక్తం చేస్తే రేటు, రేటు స్థిరాంకం యూనిట్లను తెలపండి.
సాధన:
రేటు ప్రమాణం = bar min^-1

ప్రశ్న 73.
ఒక క్రియాజన్యం పరంగా, ఒక చర్య, ద్వితీయ క్రమాంక చర్యగా ఉంది. క్రియాజనకం గాఢతను కింది విధంగా మార్చినప్పుడు దీని రేటు ఎలా మారుతుంది? ఎ) రెండు రెట్లు బి) సగానికి
సాధన:
A → క్రియాజన్యాలు ·
రేటు = k[A]² = ka²

ఎ) A గాఢత రెండు రెట్లు పెంచినపుడు
[A] = 2a
రేట = k[2a]² = 4ka²
చర్య రేటు నాలుగు రెట్లు అగును.

బి) A యొక్క గాఢత సగానికి తగ్గించినపుడు \(\frac{1}{2}\)[A] = \(\frac{1}{2}\) a
రేటు = k(\(\frac{1}{4}\))² = \(\frac{1}{4}\) ka²
చర్య రేటు \(\frac{1}{4}\) వంతు అగును.

ప్రశ్న 74.
ఒక చర్య A లో ప్రథమ క్రమాంక చర్యగా, B లో ద్వితీయ క్రమాంక చర్యగా ఉంది.
ఎ) దీనికి అవకలన రేటు సమీకరణం రాయండి.
బి) B గాఢతను 3 రెట్లు చేస్తే, రేటు ఎలా మారుతుంది ?
సి) A, B రెండింటి గాఢతలను రెండు రెట్లు చేస్తే రేటు ఎలా మారుతుంది ?
సాధన:
ఎ) రేటు = k [A] [B]²
బి) రేటు = k [A] [3B]² = 9k[A] [B]² చర్యరేటు 9 రెట్లు అగును.
సి) రేటు = k [2A] [2B]² = 8k [A] [B]² చర్యరేటు 8 రెట్లు అగును.

ప్రశ్న 75.
A, B ల మధ్య జరిగే చర్యకు కింద ఇచ్చిన విధంగా A, B ల ఆరంభ గాఢతల పరంగా చర్య ఆరంభ రేటు (r₀)ను నిర్ణయించారు.

చర్య క్రమాంకాలను A పరంగా, B రాయండి.
సాధన:
రేటు నియమం నిర్వచనం ప్రకారం
రేటు = k [A]^x [B]^y
(రేటు)₁ = k[0.20]^x [0.30]^y = 5.07 × 10^-5 ——— (i)
(రేటు)₂ = k[0.20]^x [0.10]^y = 5.07 × 10^-5 ——— (ii)
(రేటు)₃ = k[0.40]^x [0.05]^y = 1.43 × 10^-4 ——— (iii)
సమీకరణం (i) ని (ii) తో భాగించగా

∴ పరంగా చర్యాక్రమాంకం A = 1.5
పరంగా చర్యాక్రమాంకం B = 0.

ప్రశ్న 76.
2A + B → C + D చర్య గతికశాస్త్ర అధ్యయనంలో కింది ఫలితాలు లభించాయి.

చర్యకు రేటు నియమాన్ని, రేటు స్థిరాంకాన్ని కనుక్కోండి.
సాధన:
రేటు నియమ
రేటు = k [A]^x [B]^y
[రేటు]₁ = 6.0 × 10^-3 = k (0.1)^x (0.1)^y ——— (i)
[రేటు]₂ = 7.2 × 10^-2 = k (0.3)^x (0.2)^y ——— (ii)
[రేటు]₃ = 2.88 × 10^-1 = k (0.3)^x (0.4)^y ——— (iii)
[రేటు]₄ = 2.40 × 10^-2 = k (0.4)^x (0.1)^y ——— (iv)

∴ రేటు నియమ సమీకరణం రేటు = k [A] [B]²
ప్రయోగం II నుండి విలవలు తీసుకొని D రేటు ఏర్పాటును A,B విలువలు ప్రతిక్షేపించి రేటు స్థిరాంకం కనుగొనవచ్చు.
రేటు – = k[A] [B]²

ప్రశ్న 77.
ప్రథమ క్రమాంక చర్య రేటు స్థిరాంకం 60 s^-1. క్రియాజనకం ఆరంభ గాఢత 1/16 వంతుగా మారడానికి చర్యకు ఎంత కాలం పడుతుంది?
సాధన:
ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు

ప్రశ్న 78.
ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు 99% చర్య పూర్తికావడానికి పట్టే చర్యా కాలం, 90% చర్య పూర్తి కావడానికి పట్టే కాలానికి రెండు రెట్లు అని రుజువు చేయండి.
సాధన:
సందర్భం I :
a = 100; (a – x) = (100 – 99) = 1
99% చర్య పూర్తి అగుటకు

99% చర్య పూర్తి అగుటకు పట్టు సమయం 90% చర్య పూర్తి అగుటకు పట్టు సమయంనకు రెండు రెట్లు ఉండును.

ప్రశ్న 79.
543 K వద్ద ఎజోఐసోప్రోపేన్, హెక్సేన్ N₂ గా విఘటనం చెందే చర్యలో కింది ఫలితాలు లభించాయి.

రేటు స్థిరాంకం లెక్కించండి.
సాధన:
[CH₃CHN]_(వా) → N_2(వా) + C₆H_14(వా)

‘t’ సమయం తరువాత మొత్తం పీడనం
[p_t] = [p_i − p] + p + p = p_i +p
లేదా p = p_t – p_i
a = p_i [a − x] = p_i – p
[a – x] = p_i – [p_t – p_i]
[a – x] = 2p_i – p_t
వియోగ చర్య వాయుస్థితిలో మరియు రేటు స్థిరాంకం k ఈక్రింది విధంగా లెక్కించవచ్చు.

ప్రశ్న 80.
స్థిర ఘనపరిమాణం వద్ద SO₂Cl₂ ప్రథమ క్రమాంక చర్యగా ఉష్ట్రీయ వియోగం చెందినప్పుడు కింది ఫలితాలు లభించాయి.
SO₂Cl₂(వా) → SO₂(వా) + Cl₂(వా)

ఆరంభ పీడనం 0.65 అట్మా అయినప్పుడు చర్య రేటు లెక్కించండి.
సాధన:
SO₂Cl₂(వా) → SO₂(వా) + Cl₂(వా)

‘t’ సమయం తరువాత మొత్తం పీడనం

మొత్తం పీడనం 0.65 atm అయినపుడు చర్యరేటు లెక్కించుట
P_SO2Cl2 = 0.5 – (0.65 – 0.50) = (1 – 0.65) = 0.35atm
k = 2.23 × 10^-3 s^-1
రేటు = k × P_SO2Cl2 = (2.23 × 10^-3 s^-1) × (0.35 atm)
రేటు = 7.8 × 10^-4 atm s^-1.

ప్రశ్న 81.
546 K వద్ద హైడ్రోకార్బన్ల వియోగ చర్య రేటు స్థిరాంకం 2.418 × 10^-5 s^-1. ఉత్తేజిత శక్తి 179.9 kJ/mol మోల్. పూర్వ ఘాతాంక కారణాంశం P విలువ ఎంత?
సాధన:
అర్హీనియస్ సమీకరణం ప్రకారం
log k = log A – \(\frac{E_a}{2.303RT}\)
k = 2.418 × 10^-5 s^-1
E_a = 179.9 KJ mol^-1 లేదా 179900 J mol^-1
R = 8.314 JK^-1 mol^-1
T = 546 K
log A = log k + \(\frac{E_a}{2.303RT}\)

ప్రశ్న 82.
k = 2.0 × 10^-2 s^-1 గల A → క్రియాజన్యాలు చర్యలో A గాఢత 1.0 mol^-1 అయితే 100 సెకన్ల తరువాత ఎంత A మిగులుతుంది.
సాధన:
ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు

ప్రశ్న 83.
t_½ = 3 గంటలు ఉన్న ప్రథమ క్రమాంకాన్ని ప్రదర్శించే గ్లూకోజ్, ఫ్రక్టోజ్ ఆమ్ల సమక్షంలో వియోగం చెందే సుక్రోజ్ చర్యకు సంబంధించి 8 గంటల తరువాత ఎంత భాగం సుక్రోజ్ వియోగం చెందకుండా మిగిలి ఉంటుంది?
సాధన:

8 గంటల తరువాత మిగులు సుక్రోజ్ 0.1576 M

ప్రశ్న 84.
హైడ్రోకార్బన్ వియోగం కింది సమీకరణాన్ని ప్రదర్శించింది. K = (4.5 × 10¹¹ s^-1) e^-28000K/T. E_a ను లెక్కించండి.
సాధన:
అర్హీనియస్ సమీకరణం
k = Ae^-E_a/RT ———— (i)
ఇవ్వబడిన దాని నుండి
k = (4.5 × 10 s^-1) e^-28000 k/T ———— (ii)
రెండు సమీకరణాలను పోల్చగా

ప్రశ్న 85.
H₂O₂ ప్రథమ క్రమాంక చర్యగా వియోగం చెందే చర్యకు రేటు స్థిరాంకాన్ని కింది విధంగా రాస్తాం. log k = 14.34 – 1.25 × 10⁴ K/T. ఈ చర్యకు E ను లెక్కించండి. ఏ’ ఉష్ణోగ్రత వద్ద దీని ఆర్ధాయువు కాలం విలువ 256 నిమిషాలుగా ఉంటుంది?
సాధన:
a) ఉత్తేజిత శక్తి లెక్కించుట
అర్హీనియస్ సమీకరణం k = Ae^-E_a/RT

ప్రశ్న 86.
A క్రియాజన్యాలుగా మారే ఒక చర్య k విలువ 10°C వద్ద 4.5 × 10³ s^-1. దీని ఉత్తేజిత శక్తి 60 kJ mol^-1 ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్ద దీని k విలువ 1.5 × 10⁴ s^-1 గా ఉంటుంది?
సాధన:
అర్హీనియస్ సమీకరణం ప్రకారం

T₂ = 297.19 K = (297.19 – 273.0) = 24.19°C
ఉష్ణోగ్రత = 24.19°C

ప్రశ్న 87.
298 K వద్ద 10% చర్య పూర్తి కావడానికి ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు పట్టే చర్యా కాలం అదే చర్య 308 K వద్ద 25% పూర్తికావడానికి పట్టే కాలానికి సమానంగా ఉంది A విలువ 4 × 10¹⁰ s^-1, 318 K వద్ద k విలువను లెక్కించండి. E_a ను కూడా లెక్కించండి.
సాధన:
ఉత్తేజిత శక్తి (E) లెక్కించుట
ప్రథమ క్రమాంక చర్య

ప్రశ్న 88.
ఒక చర్య రేటు ఉష్ణోగ్రతను 293 K నుంచి 313 Kకు మార్చినప్పుడు 4 రెట్లు అయింది. ఉత్తేజిత శక్తి ఉష్ణోగ్రతతో మారదు అని నిర్ధారించుకొని E్న విలువను లెక్కించండి.
సాధన:
అర్హీనియస్ సమీకరణం నుండి

సాధించిన సమస్యలు Textual Examples

ప్రశ్న 1.
భిన్న చర్యాకాలాల వద్ద కింద తీసుకొన్న C₄H₉Cl (బ్యు టైల్ క్లో రైడ్) గాఢతల ఆధారంగా
C₄H₉Cl + H₂O → C₄H₉OH + HCl
చర్య సగటు వేగాన్ని భిన్న చర్యాకాల అవధుల వద్ద లెక్కించండి.
సాధన:

భిన్న చర్యాకాల అవధులలో గాఢతల మార్పును, (∆[R]) నిర్ణయించి దీనిని At తో భాగించి సగటు వేగాన్ని నిర్ణయిస్తారు

ప్రశ్న 2.
318K వద్ద CCl₄ లో కరిగించిన N₂O₅ వియోగాన్ని, ద్రావణంలో N₂O₅ గాఢత మార్పు ద్వారా పరిశీలించడం జరిగింది. ఆరంభంలో N₂O₅ గాఢత 2.33 mol L^-1, 184 నిమిషాల చర్యా కాలం తరువాత అది 2.08 mol L^-1 కు తగ్గింది. చర్య కింది సమీకరణం ద్వారా జరుగుతుంది.
2 N₂O₅ (వా) → 4 NO₂ (వా) + O₂ (వా)
కాబట్టి ఈ చర్య రేటును, గంటలు, నిమిషాలు, సెకన్ల పరంగా లెక్కించండి. ఈ వ్యవధులలో NO₂ ఏర్పడే చర్య రేటు ఎంత?
సాధన:

ప్రశ్న 3.
రేటు సమాసాలు కింది విధంగా గల చర్యల మొత్తం చర్యా క్రమాంకాలను లెక్కించండి.
ఎ) రేటు = k [A]^½ [B]^3/2
బి) రేటు = k [A]^3/2 [B]^-1
సాధన:
ఎ) రేటు = k [A]^x [B]^y
చర్యాక్రమాంకం = x + y
కాబట్టి చర్యా క్రమాంకం 1/2 + 3/2 = 2, చర్యా క్రమాంకం “రెండు”

బి) చర్యా క్రమాంకం 3/2 + (− 1) = 1/2, అంటే చర్యా క్రమాంకం విలువ 1/2 అర్ధ క్రమాంక చర్య.

ప్రశ్న 4.
కింద ఇచ్చిన రేటు స్థిరాంకం విలువల నుంచి చర్యల చర్యా క్రమాంకాలను తెలపండి.
i) k = 2.3 × 10^-5 L mol^-1 s^-1
ii) k = 3 × 10^-4 s^-1
సాధన:
i) ద్వితీయ క్రమాంక చర్యల చర్యరేటు స్థిరాంకం యూనిట్లు L mol^-1 s^-1 కాబట్టి k = 2.3 × 10^-5 L mol^-1 s^-1 ద్వితీయ క్రమాంక చర్యను తెలుపుతుంది.
ii) ప్రథమ క్రమాంక చర్యల చర్యరేటు స్థిరాంకం యూనిట్లు s^-1 కాబట్టి
k = 3 × 10^-4 + s^-1 ప్రథమ క్రమాంక చర్యను సూచిస్తుంది.

ప్రశ్న 5.
ప్రథమ క్రమాంక చర్యలో N₂O₅(వా) → 2 NO₂(వా) + 1/2 O₂(వా)
N₂O₅ ఆరంభ గాఢత 318 K వద్ద 1.24 × 10^-2 mol L^-1 60 నిమిషాల చర్యాకాలం తరువాత N₂O₅ గాఢత 0.20 × 10^-2 mol L^-1. 318 K వద్ద రేటు స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:
ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు

ప్రశ్న 6.
స్థిర ఘనపరిమాణం వద్ద ప్రథమ క్రమాంక చర్యగా N2O (వా).” ఉష్ట్రీయ వియోగం చెందినప్పుడు కింది ఫలితాలు లభించాయి:
2N₂O₅(వా) → 2N₂O₄ (వా) + O₂ (వా)

రేటు స్థిరాంకం విలువను లెక్కించండి.
సాధన:
N₂O₅(వా) పీడనం 2x పరిమాణంలో తగ్గింది అనుకొందాం. 2. మోల్ల N₂O₅ వినియోగం చెంది 2 మోల్ల N₂O₄(వా), -1 మోల్ O₂ (వా) ఇస్తుంది. కాబట్టి N₂2O₄(వా) పీడనం 2x atm పెరుగుతుంది. O₂ (వా) పీడనం 1 atm పెరుగుతుంది.

ప్రశ్న 7.
ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు రేటు స్థిరాంకం k = 5.5 × 10^-4 s^-1. చర్య అర్ధాయువు కాలం నిర్ణయించండి.
సాధన:
ప్రథమ క్రమాంక చర్య అర్థాయువు

ప్రశ్న 8.
ప్రథమ క్రమాంక చర్య 99.9% పూర్తి కావడానికి పట్టే కాలం అర్ధాయువు కాలానికి (t1/2) పదిరెట్లు అని చూపండి.
సాధన:
చర్య. 99.9% పూర్తి అయినప్పుడు [R]_n = [R]₀ – 0.999[R]₀

ప్రశ్న 9.
మిథైల్ ఎసిటేట్ జలవిశ్లేషణ చర్యను, చర్యలో వెలువడిన ఎసిటిక్ ఆమ్లాన్ని సోడియమ్ హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణంతో టైట్రేట్ చేయడం ద్వారా పరిశీలించడం జరిగింది. ఎస్టర్ గాఢతను భిన్న కాలాల వద్ద కింది పట్టికలో ఇవ్వడం జరిగింది.

చర్యాకాలంలో నీటి గాఢత స్థిరంగా (55 mol L^-1) ఉంది. ఈ చర్య మిథ్యా ప్రథమ క్రమాంక చర్యగా ఉంది అని చూపండి. కింది సమీకరణంలో k’ విలువ లెక్కించండి.
రేటు = k’ [CH₃ COOCH₃][H₂O]
సాధన:
మిథ్యా ప్రథమ క్రమాంక చర్యలలో [H₂O]స్థిరంగా ఉండటం కారణంగా ఎస్టర్ పరంగా చర్య క్రమాంకం ఒకటిగా గల చర్యగా ఉంటుంది. మిథ్యా ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు రేటు స్థిరాంకం k విలువను కింది సమీకరణం తెలుపుతుంది.

k’ [H₂O] స్థిరంగా ఉండి, 2.004 × 10^-3 min^-1 కు సమానంగా ఉంది అనే విషయం తెలుస్తోంది. కాబట్టి ఇది మిథ్యా
ప్రథమ క్రమాంక చర్య అని కింది వాటి ద్వారా k¹ ను నిర్ణయించగలుగుతాం.
k’ [H₂O] = 2.004 × 10^-3 min^-1
k’ [55 mol L^-1] = 2.004 × 10^-3 min^-1
k’ = 3.64 × 10^-5mol^-1 L min^-1

ప్రశ్న 10.
500 K, 700 K వద్ద ఒక చర్య రేటు స్థిరాంకాల విలువలు వరసగా 0.02s^-1 0.07s^-1. E_a, A విలువలను లెక్కించండి.
సాధన:

ప్రశ్న 11.
కింది చర్య సూచించిన ఇథైల్ అయొడైడ్ విఘటనానికి ప్రథమ క్రమాంక చర్యరేటు స్థిరాంకం 600K వద్ద 1.60 × 10^-5 s^-1 C₂H₅I(వా) – → C₂H₄(వా) + HI(వా) ఈ చర్య ఉత్తేజితశక్తి 209 kJ/mol. 700K వద్ద రేటు స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:

పాఠ్యాంశ ప్రశ్నలు Intext Questions

ప్రశ్న 1.
R → P చర్యలో 25 నిమిషాలలో క్రియాజనకం గాఢత 0.03 M నుంచి 0.02 M కు మారింది. కాలం ప్రమాణాలను(యూనిట్లు) నిమిషాలు, సెకన్లలో ఉపయోగించి చర్య సగటు వేగాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:
R→ P చర్య

ప్రశ్న 2.
2A → క్రియాజన్యాలు; ఈ చర్యలో A గాఢత 0.5 mol L^-1 నుంచి 0.4 mol L^-1 కు 10 నిమిషాలలో తగ్గింది. ఈ చర్య సగటు వేగాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:

ప్రశ్న 3.
A+ B → క్రియాజన్యాలు; ఈ చర్యకు రేటు సమీకరణం r = k[A]^½ [B]² గా కనుక్కొన్నారు. దీని చర్యాక్రమాంకం ఎంత?
సాధన:
చర్య క్రమాంకం = \(\frac{1}{2}\) + 2 = \(\frac{5}{2}\)

ప్రశ్న 4.
X అణువులు Y గా మారే ప్రక్రియ చర్య క్రమాంకం రెండుకి సంబంధించిన గతిక శాస్త్రాన్ని ప్రదర్శించింది. X గాఢతను 3 రెట్లు చేసినట్లైతే అది. Y ఏర్పడే రేటును ఏ విధంగా ప్రభావితం చేస్తుంది?
సాధన:
X → Y చర్య
చర్య రేటు (r) = k[X]² ————- (i)
X గాఢత 3 రేట్లు పెంచగా
చర్య రేటు (r’) = k[3X]² = k × [9X]² ————- (ii)
\(\frac{\mathrm{r}^{\prime}}{\mathrm{r}}=\frac{\mathrm{k} \times[9 \mathrm{X}]^2}{\mathrm{k} \times[\mathrm{X}]^2}\) = 9
y ఏర్పడే రేటు 9 రెట్లు పెరుగును.

ప్రశ్న 5.
ప్రథమ క్రమాంక చర్య రేటు స్థిరాంకం 1.15 × 10^-3 s^-1. 5 g క్రియాజనకం 3 g క్రియాజనకంగా మారడానికి
ఎంతకాలం పడుతుంది ?
సాధన:
రేటు స్థిరాంకం [k] = 1.15 × 10^-3 s^-1
ఆరంభ భారం [R]₀ = 5గ్రా; అంతిమ భారం [R] = 3గ్రా

ప్రశ్న 6.
SO₂Cl₂ ఆరంభ పరిమాణం సగం విలువకు చేరుకోవడానికి అది 60 నిమిషాల కాలం వియోగం చెందవలసి ఉంది. వియోగం ప్రథమ క్రమాంక చర్యగా ఉంది. చర్య రేటు స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి.
జవాబు:
ప్రథమ క్రమాంక చర్యకు

ప్రశ్న 7.
రేటు స్థిరాంకంపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం ఏమిటి?
జవాబు:

• ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే చాలా రసాయన చర్యలు త్వరణం చెందుతాయి.
• ఒక రసాయన చర్య ఉష్ణోగ్రత 10°C పెంచినట్లైతే దాని రేటు స్థిరాంకం విలువ రెండు రెట్లు అవుతుంది.
  అర్హీనియస్ సమీకరణం k = A.e^-Ea/RT

ప్రశ్న 8.
పరమ ఉష్ణోగ్రత 298 Kను 10 K మేరకు పెంచితే చర్యరేటు రెండు రెట్లు అయ్యింది. E్నను లెక్కించండి.
సాధన:
E_a = ? k₂ = 2k₁; T₁ = 298 K; T₂ = 308 K

ప్రశ్న 9.
2HI(g) → H₂ + I₂(g) చర్యకు 581 K వద్ద ఉత్తేజిత శక్తి 209.5 kJ/mol^-1 ఉత్తేజిత శక్తికి సమానమైన లేదా ఎక్కువగా ఉన్న శక్తి గల చర్యాణువుల భాగాన్ని తెలిపే భిన్నాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:

x = n/N = e^-E_a/RT

Andhra Pradesh BIEAP AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material Lesson 3(a) విద్యుత్ రసాయనశాస్త్రం Textbook Questions and Answers.

AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material Lesson 3(a) విద్యుత్ రసాయనశాస్త్రం

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
గాల్వనిక్ ఘటం లేదా వోల్టాయిక్ ఘటం అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ తెలపండి.
జవాబు:
ఏ పరికరాలైతే అయత్నీకృతంగా జరిగే రిడాక్స్ చర్యలను ఉపయోగించి రసాయనశక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్పు చేస్తాయో వాటిని గాల్వనిక్ ఘటాలు లేదా వోల్టాయిక్ ఘటాలు అంటారు.
ఉదా : డానియల్ ఘటం

ప్రశ్న 2.
డేనియల్ ఘటంలో ఉపయోగించిన రసాయన సమీకరణాన్ని రాయండి. దీని అర్థఘట చర్యలను కూడా రాయండి.
జవాబు:
డేనియల్ ఘటంలో ఉపయోగించిన రసాయన సమీకరణాలు

ప్రశ్న 3.
డేనియల్ ఘటంలో చోటుచేసుకొని ఉన్న రెండు అర్థఘట చర్యలను తెలపండి.
జవాబు:
డేనియల్ ఘటంలో చోటుచేసుకొని ఉన్న రెండు అర్థఘట చర్యలు

ప్రశ్న 4.
IUPAC సంప్రదాయంలో కాగితంపై గాల్వనిక్ ఘటాన్ని ఎలా వ్యక్తం చేస్తారు ? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
గాల్వనిక్ ఘటాన్ని సూచించుట :

• ఆక్సీకరణ అర్థఘటాన్ని ఎడమవైపున వ్రాయలి
• క్షయకరణ అర్థఘటాన్ని కుడి వైపున వ్రాయలి
• ఈ రెండు అర్ధఘటాలను రెండు నిలువు సమాంతర గీతల(సాల్ట్ బ్రిడ్జ్)తో కలుపవలెను.
  ఉదా : Cu(ఘ) | Cu²⁺(జల) || Ag⁺(జల)|Ag(ఘ)

ప్రశ్న 5.
కింది ఘటంలో జరిగే ఘట చర్యను రాయండి
Cu(ఘ) | Cu²⁺(జల) | | Ag⁺ (జల) | Ag(ఘ)
జవాబు:
ఇవ్వబడిన ఘటం Cu(ఘ) | Cu²⁺ (జల)|| Ag⁺(జల) / Ag(ఘ)
Cu → Cu⁺² + 2e^– (ఆక్సీకరణం)
2Ag⁺ + 2e^– → 2Ag (క్షయకరణం)

ప్రశ్న 6.
ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఏ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క పొటెన్షియల్ అయితే తెలిసి ఉంటుందో దానిని ప్రమాణ ఎలక్ట్రోడ్ లేదా ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ అంటారు.

ఒక అర్థఘటం యొక్క పొటెన్షియల్ను హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్తో కలిపి కనుగొంటాము.

ప్రశ్న 7.
ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ చక్కని పటాన్ని గీయండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 8.
నెర్నెస్ట్ సమీకరణం అంటే ఏమిటి? ఎలక్ట్రోడ్ చర్య Mⁿ⁺ (జల) + ne^– M(ఘ) గల ఎలక్ట్రోడ్కు, ఎలక్ట్రోడ్ చర్య సమీకరణం రాయండి.
జవాబు:
ఎలక్ట్రోడ్ చర్యగల ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ విలువను అయాన్ Mⁿ⁺ ఏ గాఢత వద్దనైనా ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ పరంగా కింది సమీకరణం ద్వారా వ్యక్తం చేయవచ్చు. దీనిని నెర్నెస్ట్ సమీకరణం అంటారు.

ప్రశ్న 9.
రుణ E^Θ విలువ గల రిడాక్స్ జంట H⁺/H₂ క్షయకరణ జంట కంటే ……………. దిగా సూచిస్తుంది.
(బలమైన లేదా బలహీనమైన)
జవాబు:
రుణ E° విలువ గల రిడాక్స్ జంట H⁺/H₂ క్షయకరణ జంట కంటే బలమైనదిగా సూచిస్తుంది.

ప్రశ్న 10.
ధన E^Θ విలువ గల రిడాక్స్ జంట H⁺/H₂ జంట కంటే బలహీన ………………. జంటగా తెలుపుతుంది. (ఆక్సీకరణ లేదా క్షయకరణ)
జవాబు:
ధన E° విలువ గల రిడాక్స్ జంట H⁺/H₂ జంటకంటే బలహీన క్షయకరణ జంటగా తెలుపుతుంది.

ప్రశ్న 11.
కింది ఘటం EMF కు నెర్నెస్ట్ సమీకరణం రాయండి.
Ni(ఘ) | Ni²⁺(జల) || Ag⁺(జల) | Ag
జవాబు:
ఇవ్వబడిన విద్యుత్ ఘటం
Ni(ఘ)| Ni²⁺(జల) || Ag⁺(జల) | Ag
పైన ఇవ్వబడిన ఘటానికి నెర్నెస్ట్ సమీకరణం

ప్రశ్న 12.
E_(ఘటం) = E^Θ_(ఘటం) – \(\frac{\mathrm{RT}}{2 \mathrm{~F}} \ln \frac{\left[\mathrm{Mg}^{2+}\right]}{\left[\mathrm{Ag}^{+}\right]^2}\) ను సూచించే ఘటానికి ఘట చర్యా సమీకరణాన్ని రాయండి.
జవాబు:
ఇవ్వబడిన ఘటం

ప్రశ్న 13.
ఘట చర్య K_C విలువకు, ఘటం E° కు మధ్యగల గణితాత్మక సంబంధాన్ని తెలపండి.
జవాబు:
ఘట చర్య K_C విలువకు, ఘటం E° కు మధ్యగల గణితాత్మక సంబంధం
E°_(ఘటం) = \(\frac{2.303 RT}{nF}\) log _C
n = ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య
F = ఫారడే = 96500 C mol^-1
T = ఉష్ణోగ్రత

ప్రశ్న 14.
ఘటం emf (E) కు, గిబ్స శక్తి (G) కి మధ్యగల గణితాత్మక సంబంధాన్ని తెలపండి. SI ప్రమాణాలు ఇవ్వండి.
జవాబు:
ఘటం emf (E) కు, గిబ్స శక్తి (G) కి మధ్యగల గణితాత్మక సంబంధం
∆G° = – nFE_(ఘటం)
∆G° = గిబశక్తి మార్పు
n = ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య
F = ఫారడే

ప్రశ్న 15.
పధార్థం ‘విద్యుత్ వాహకత్వం’ నిర్వచించండి. SI యూనిట్లు తెలపండి.
జవాబు:
విశిష్టనిరోధకత(లేదా) నిరోధకత యొక్క విలోమాన్ని విద్యుద్వాహకత్వం అంటారు. దీనిని (K) తో సూచిస్తారు.
(లేదా)
ఒక యూనిట్ ఘన వాహకం యొక్క వాహకత్వాన్ని విద్యుద్వాహకత్వం అంటారు.
SI యూనిట్లు : ohm^-1m^-1 (or) Sm^-1 S = సీమన్

ప్రశ్న 16.
వాహకత్వఘటం ఘట స్థిరాంకం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఘట స్థిరాంకం :

నిరోధకత్వం మరియు విశిష్ట వాహకత్వం యొక్క లబ్దాన్ని ఆవాహకత్వ ఘటం యొక్క ఘటస్థిరాంకం అంటారు.

ప్రశ్న 17.
మోలార్ వాహకత్వం (∧_m) నిర్వచించండి. దీనికి వాహకత్వం (k) తో ఎలా సంబంధం ఉంది?
జవాబు:
మోలార్ వాహకత్వం :
ఒక మీటరు లేదా ఒక సెం.మీ. ప్రమాణ దూరం ద్వారా వేరు చేయబడిన రెండు సమాంతర ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య ఆవృతమై ఉండే ఒక మోలార్ భారం కలిగి ఉండే విద్యుత్ విశ్లేష్యక ద్రావణం వాహకతను మోలార్ వాహకత్వం (∧_m) అంటారు.

మోలార్ వాహకత్వం (∧_m) మరియు వాహకత్వం (K)నకు సంబంధం :
∧_m = \(\frac{k}{C}\) ; ∴ c = గాఢత

ప్రశ్న 18.
ద్రావణం మోలారిటి (c) తో మోలార్ వాహకత్వం (∧_m) మారే తీరును సూచించే గణిత సమీకరణాన్ని రాయండి.
జవాబు:
ద్రావణం మోలారిటి (c) తో మోలార్ వాహకత్వం (∧_m) మారే తీరును సూచించే గణిత సమీకరణం

ప్రశ్న 19.
కోల్రాష్ అయాన్ల స్వతంత్రీయ అభిగమన నియమం తెలపండి.
జవాబు:
కోల్రాష్ అయాన్ల స్వతంత్రీయ అభిగమన నియమం :
ఒక విద్యుత్ విశ్లేష్యకం అవధిక మోలార్ విద్యుత్వాహకత్వం, విశ్లేష్యకం సమకూర్చిన కాటయాన్ల, ఆనయాన్ల వ్యక్తిగత వాహకత్వాల మొత్తానికి సమానం.
∧°_m(AB) = ∧°_A⁺ + ∧°_B^–
∧°_m(AB) = అవధిక మోలార్ విద్యుత్ వాహకత్వం
∧°_A⁺ = కాటయాన్ అవధిక మోలార్ విద్యుత్ వాహకత్వం
∧°_B^– = ఆనయాన్ అవధిక మోలార్ విద్యుత్ వాహకత్వం

ప్రశ్న 20.
ఫారడే విద్యుద్విశ్లేష్యణ ప్రక్రియ మొదటి నియమం తెలపండి. [AP. Mar.’16; TS. Mar.’15]
జవాబు:
ఫారడే విద్యుద్విశ్లేష్యణ ప్రక్రియ మొదటి నియమం :
విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద జరిగే రసాయన చర్య పరిమాణం విద్యుద్విశ్లేష్యక పదార్ధంలో ప్రసారమయ్యే విద్యుత్ పరిమాణానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
m ∝ Q; m = c × t
m = ect; m = \(\frac{Ect}{96,500}\)
e = విద్యుత్ రసాయన తుల్యాంకం t = సమయం (సెకన్లలో)
c = విద్యుత్ (ఆంపియర్లలో) E = రసాయన తుల్యాంకం

ప్రశ్న 21.
ఫారడే విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియ రెండవ నియమం తెలపండి.
జవాబు:
ఫారడే విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియ రెండవ నియమం :
విద్యుద్విశ్లేషణంలో భిన్న విద్యుద్విశ్లేష్యక ద్రావణాల ద్వారా సమాన పరిమాణంలో విద్యుత్ ప్రవహిస్తే ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద వెలువడే భిన్న పదార్థాల పరిమాణాలు, వాటి రసాయనిక తుల్య భారాలకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటాయి.
m ∝ E

ప్రశ్న 22.
గలన లేదా కరిగించిన NaCl ద్రవాన్ని విద్యుత్ విశ్లేషణ ప్రక్రియకు గురి చేసినప్పుడు ప్లాటినమ్ ఆనోడ్, ప్లాటినమ్ కాథోడ్ ల వద్ద ఏర్పడే పదార్థాలను తెలపండి.
జవాబు:
గలన లేదా కరిగించిన NaCl ద్రవాన్ని విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియకు గురిచేస్తే ప్లాటినమ్ ఆనోడ్ వద్ద క్లోరిన్ వాయువు, ప్లాటినం కాథోడ్ వద్ద సోడియంలోహం ఏర్పడును.
2 NaCl → 2 Na⁺ + 2Cl^–
2 Cl^– → Cl₂ + 2e^– (ఆనోడ్)
2 Na⁺ + 2e^– → 2 Na (కాథోడ్)

ప్రశ్న 23.
జల K₂SO₄ ద్రావణాన్ని విద్యుత్ విశ్లేషణ ప్రక్రియకు గురిచేస్తే ప్లాటినమ్ ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద (కాథోడ్, ఆనోడ్) ఏర్పడే పదార్థాలను తెలపండి.
జవాబు:
జలK₂SO₄ ద్రావణాన్ని విద్యుద్విశ్లేషణం చేస్తే ప్లాటినం కాథోడ్ వద్ద హైడ్రోజన్ వాయువు, ప్లాటినం ఆనోడ్ వద్ద హైడ్రోజన్ వాయువు ఏర్పడును.

ప్రశ్న 24.
ప్లాటినమ్ ఆనోడ్ వద్ద H₂O_(ద్ర) ఆక్సీకరణం చెందే ప్రక్రియకు రసాయన సమీకరణం రాయండి.
జవాబు:
ప్లాటినమ్ ఆనోడ్ వద్ద H₂O_(ద్ర) ఆక్సీకరణం చెందే ప్రక్రియకు రసాయన సమీకరణం
2H₂O_(ద్ర) → O_2(వా) + 4H⁺_(జల) + 4e^–

ప్రశ్న 25.
ప్లాటినమ్ ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద ద్రవరూపంలో ఉండే నీరు H₂O_(ద్ర) క్షయీకరణానికి సంబంధించిన రసాయన సమీకరణం రాయండి.
జవాబు:
ప్లాటినమ్ ఎలక్ట్రోడ్ కాథోడ్ వద్ద ద్రవరూపంలో ఉండే నీరు H2O క్షయీకరణానికి సంబంధించిన రసాయన సమీకరణం
H₂O_(ద్ర) + \(\frac{1}{2}\)e^– H_2(వా) + OH^–

ప్రశ్న 26.
ప్రైమరీ బ్యాటరీ అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి. [AP. Mar:’17]
జవాబు:
ప్రైమరీ బ్యాటరీ :
ఏ బ్యాటరీలైతే కొంత కాలం వాడిన తరువాత ఘటక చర్యలు పూర్తయిపోయి పని చేయడం ఆగిపోతాయో వాటిని ప్రైమరీ బ్యాటరీలు అంటారు.
ఉదా : లెక్లాంచి ఘటం, అనార్ద్ర ఘటం.

ప్రశ్న 27.
సెకండరీ బ్యాటరీకి ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి. దీని ఘటచర్యను రాయండి.
జవాబు:
సెకండరీ బ్యాటరీకి ముఖ్యమైన ఉదాహరణ లెడ్ నిక్షేప బ్యాటరీ. బ్యాటరీ వాడకంలో ఉన్నప్పుడు కింది ఘటచర్యలు చోటు చేసుకుంటాయి.
ఆనోడ్ : Pb_(ఘ) + SO^-2_4(జల) → PbSO_4(ఘ) + 2e^–
కాథోడ్ : PbO_2(ఘ) + SO^-2_4(జల) + 4H⁺_(జల) + 2e^– + PbSO_4(ఘ) + 2 H₂O_(ద్ర)

కాథోడ్, ఆనోడ్ వద్ద ‘జరిగే మొత్తం చర్య
Pb_(ఘ) + PbO_2(ఘ) + 2H₂SO_4(జల) → 2PbSO_4(ఘ) + 2H₂O_(ద్ర)

ప్రశ్న 28.
నికెల్-కాడ్మియమ్ సెకండరీ బ్యాటరీ ఘటచర్యను తెలపండి.
జవాబు:
నికెల్-కాడ్మియమ్ సెకండరీ బ్యాటరీ ఘటచర్య
Cd_(ఘ) + 2Ni(OH)_3(ఘ) → CdO_(ఘ) + 2Ni(OH)_2(ఘ) + H₂O_(ద్ర)

ప్రశ్న 29.
ఇంధన ఘటం అంటే ఏమిటి? సంప్రదాయ గాల్వనిక్ ఘటానికి, దీనికి గల భేదం ఏమిటి?
జవాబు:
విద్యుత్ రసాయన ప్రక్రియ ఆధారంగా ఇంధనం ఆక్సీకరణ వ్యవస్థలోని రసాయన శక్తిని ప్రత్యక్షంగా విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే గాల్వనిక్ ఘటమే ఇంధన ఘటం అంటారు.

• సంప్రదాయ గాల్వనిక్ ఘటాలు రిడాక్స్ చర్యలను ఉపయోగించి రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తాయి.
• ఇంధన ఘటాలు హైడ్రోజన్, మిథేన్ మొదలగునవి ఇంధనాల దహనం ద్వారా వచ్చిన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తాయి. ఇవి తక్కువ కాలుష్యాన్ని కలిగిస్తాయి.

ప్రశ్న 30.
H₂, O₂, ఇంధన ఘటంలో కాథోడ్, ఆనోడ్ వద్ద జరిగే చర్యలను రాయండి.
జవాబు:
కాథోడ్ : O_2(వా) + 2H₂O_(ద్ర) + 4e^– → 40H^–_(జల)
ఆనోడ్ : 2H_2(వా) + 40H^–_(జల) → 4H₂O_(ద్ర) + 4e^–
మొత్తం చర్య : 2H_2(వా) + O_2(వా) → 2H₂O_(ద్ర)

ప్రశ్న 31.
లోహక్షయం అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి. [TS. Mar.’17; AP. Mar.’15]
జవాబు:
లోహక్షయం :
ఒక లోహం, అది ప్రకృతిలో సహజంగా లభించే సమ్మేళన రూపంలో స్వచ్ఛందంగా మారిపోవడానికి ప్రదర్శించే సంసిద్ధతను లోహక్షయం అంటారు.
ఉదా : ఐరన్, తన ఆక్సైడ్ (Fe2O3-హెమటైట్) రూపంలోకి, కాపర్, తన కార్బనేట్ (మోలకైట్) రూపంలోకి మరియు సిల్వర్, తన సల్ఫైట్ (AgS సిల్వర్ గ్లాన్స్) రూపంలోకి మారిపోవడానికి ప్రయత్నిస్తాయి.

ఎనోడ్ వద్ద లోహం విద్రవణం చెందడాన్ని విద్యుత్ రసాయన లోహక్షయం అంటారు.

ప్రశ్న 32.
ఐరన్ లోహక్షయం లేదా తుప్పు పట్టడం తెలిపే విద్యుత్- రసాయన చర్యను పేర్కొనండి.
జవాబు:
ఐరన్ తుప్పు పట్టడం తెలిపే విద్యుత్-రసాయనచర్యలు

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
గాల్వనిక్ ఘటాలు అంటే ఏమిటి? డేనియల్ ఘటాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకొని గాల్వనిక్ ఘటం ఎలా పనిచేస్తుంది అనే దానిని రేఖాచిత్రం సహాయంతో వివరించండి.
జవాబు:

ఏ పరికరాలైతే అయత్నీకృతంగా జరిగే రిడాక్స్ చర్యలను ఉపయోగించి రసాయనశక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్పు చేస్తాయో వాటిని గాల్వనిక్ ఘటాలు లేదా వోల్టాయిక్ ఘటాలు అంటారు.
ఉదా : డానియల్ ఘటం

డానియల్ ఘటం :
ఇది ప్రత్యేకమైన గాల్వానిక్ ఘటం, దానిలో ఒకే పాత్రలో రెండు అర్థఘటాలు ఉంటాయి. ఈ పాత్ర రెండు భిన్న భాగాలుగా విభజింపబడుతుంది. ఎడమవైపు భాగం ZnSO₄ జల ద్రావణంలో నింపబడి Zn కడ్డీని కలిగి ఉంటుంది. కుడివైపుభాగంలో CuSO₄ జల ద్రావణంతో నింపబడి Cu కడ్డీని కలిగి ఉంటుంది. ఈ రెండింటినీ ఒక సాల్ట్ బ్రిడ్జ్ అనుసంధానం చేస్తారు. ఈ అర్థ ఘటాలు బాహ్య బ్యాటరీకి కలుపుతారు.
Zn/ZnSO₄ అర్థ ఘటంలో ఆక్సీకరణ చర్య జరుగును.

ప్రశ్న 2.
చక్కని పటం సహాయంతో ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ నిర్మాణాన్ని. అది పనిచేసే విధానాన్ని పేర్కొనండి.
జవాబు:
ఏ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క పొటెన్షియల్ అయితే తెలిసి ఉంటుందో దానిని ప్రమాణ ఎలక్ట్రోడ్ లేదా ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ అంటారు.

ఒక అర్థఘటం యొక్క పొటెన్షియల్ను హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్తో కలిపి కనుగొంటాము.

Pt(ఘ)/H₂(వా)/ H⁺(జల) గా వక్తం చేయబడిన ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ అనే అర్ధ H⁺ ఘటం పొటెన్షియల్ విలువను అన్ని ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సాంప్రదాయకంగా సున్నా వోల్టులుగా తీసుకొంటారు. ఈ పొటెన్షియల్ విలువ కింది అర్థఘట చర్య ద్వారా ఏర్పడుతుంది.

దీనినే ప్రమాణ ఎలక్ట్రోడ్ లేదా నిర్దేశిత ఎలక్ట్రోడ్ అంటారు. దీనిలో ప్లాటినమ్’ నలుపు పూత పూసిన ప్లాటినమ్ ఎలక్ట్రోడ్ ఉంటుంది. దీనిని ఆమ్లద్రావణంలో ముంచి ఉంచుతారు. వాతావరణ పీడనం వద్ద (1 bar) వద్ద (H₂) వాయువును దీనిపై పంపుతారు. ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ను ఆనోడ్గాను రెండవ అర్ధ ఘటాన్ని కాథోడ్గాను తీసుకొని నిర్మాణం చేసిన ఘటం (emf 298K) వద్ద రెండవ అర్థఘట పొటెన్షియల్ తెలుపుతుంది.

ప్రశ్న 3.
లోహ ఎలక్ట్రోడ్, అలోహ ఎలక్ట్రోడ్ల సహాయంతో నెర్నెస్ట్ సమీకరణాన్ని తెలిపి వివరించండి.
జవాబు:
ఎలక్ట్రోడ్ చర్యగల ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ విలువను అయాన్ Mⁿ⁺ ఏ గాఢత వద్దనైనా ప్రమాణ హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ పరంగా కింది సమీకరణం ద్వారా వ్యక్తం చేయవచ్చు. దీనిని నెర్నెస్ట్ సమీకరణం అంటారు.

పై చర్యకు నెర్నెస్ట్ సమీకరణం

ప్రశ్న 4.
విద్యుత్ రసాయన ఘటం పనిచేసే తీరుకు, గిబ్స్ రసాయన శక్తికి గల సంబంధాన్ని అనువైన ఒక ఉదాహరణతో వివరించండి.
జవాబు:
విద్యుత్ రసాయన ఘటం, రసాయన చర్య గిబ్స్ శక్తి :
విద్యుత్ రసాయన ఘటంలో ఒక సెకన్లో జరిగే విద్యుత్ పని ప్రవహిస్తున్న మొత్తం ఆవేశం పరిమాణాన్ని ఎలక్ట్రికల్ పొటెన్షియల్తో గుణిస్తే వచ్చే లబ్దం విలువకు సమానంగా ఉంటుంది. గాల్వనిక్ ఘటం నుంచి మనకు విద్యుత్ పని గరిష్ఠ సాయిలో లభించాలి అంటే, విద్యుత్ ఆవేశాన్ని ఉత్రమణీయంగా ప్రవహింపజేయాలి. గాల్వనిక్ ఘటం ఉత్రమణీయ పద్ధతిలో జరిపిన విద్యుత్ పని, గిబ్స్ శక్తి తగ్గుదలకు సమానంగా ఉంటుంది. కాబట్టి ఘటం emf విలువ E ప్రవహించే విద్యుదావేశ పరిమాణం nF, వద్ద గిబ్స్ శక్తి ∆_r G అయినట్లైతే
∆_r G = – nFE_(ఘటం)

E_(ఘటం) అనేది గహన పరామితి, ∆_r G అనేది విస్తీర్ణ ఉష్ణగతిక శాస్త్రీయ ధర్మం. ఇది n మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. కాబట్టి చర్యను కింది విధంగా రాస్తే

కాబట్టి E^Θ_(ఘటం) ను కొలిచి ముఖ్యమైన ఉష్ణగతిక శాస్త్రీయ ధర్మం ∆_r G^Θ (చర్మ ప్రమాణ గిబ్స్ శక్తి)ని లెక్కించవచ్చు. ∆_r G^Θ నుంచి సమతాస్థితి స్థిరాంకం K_c ని కింది సమీకరణం ద్వారా లెక్కించవచ్చు.
∆_r G^Θ = – RT ln K_c

ప్రశ్న 5.
విద్యుత్ విశ్లేష్యక జలద్రావణం విద్యుత్ వాహకత్వం ఏ కారణాంశాల మీద ఆధారపడుతుంది?
జవాబు:
విద్యుద్విశ్లేష్యక ద్రావణాల విద్యుత్ వాహకత కింది అంశాలపై ఆధారపడియుండును.

1. విద్యుద్విశ్లేష్యకం స్వభావం
2. విద్యుద్విశ్లేష్యకం వియోగంలో ఏర్పడిన అయాన్ల పరిమాణం, అయాన్ల ఆర్ద్రీకరణం
3. ద్రావణి స్వభావము, స్నిగ్ధత
4. విద్యుద్విశ్లేష్యక ద్రావణం గాఢత
5. ఉష్ణోగ్రత

ప్రశ్న 6.
విద్యుద్విశ్లేష్యక జలద్రావణం విద్యుత్ వాహకత్వం ప్రయోగం ద్వారా ఎలా నిర్ణయిస్తారు?
జవాబు:
విద్యుత్ వాహకత్వం ప్రయోగం ద్వారా నిర్ణయించుట :
→ వీట్ స్ట్రోన్ బ్రిడ్జ్ సహాయంతో ఒక లోహపు తీగ నిరోధాన్ని కొలవవచ్చు. విద్యుద్విశ్లేష్యక ద్రావణాల నిరోధాన్ని ఈ విధానంలో కొలిచేటప్పుడు రెండు ఇబ్బందులు ఎదురౌతాయి.

(i) ప్రయోగ ద్రావణం ద్వారా ఏకముఖ ప్రవాహ కరెంటు DCను పంపినప్పుడు ద్రావణంలో జరిగే విద్యుద్విశ్లేషక ప్రక్రియ కారణంగా ద్రావణం సంఘటనం మారిపోవడం తటస్థిస్తుంది.

(ii) ఒక లోహ తీగను లేదా ఘనస్థితి వాహకాన్ని బ్రిడ్జ్ని సులభంగా సంధానం చేసినట్లు అయానిక ద్రావణాన్ని బ్రిడ్జికి సంధానం చేయలేము.

→ ఏకముఖి ప్రవాహ విద్యుత్ జనకానికి బదులుగా ఏకాంతర విద్యుత్ ప్రవాహ జనకం AC వాడటం వలన మొదటి ఇబ్బందిని అధిగమించవచ్చు ప్రత్యేకంగా తయారు చేసిన వాహకత్వఘటం అనే పాత్రను ఉపయోగించటం ద్వారా రెండవ ఇబ్బందిని అధిగమించవచ్చు.

→ వాహకత్వం విలువ తెలిసిన ద్రావణంతో ఘటాన్ని నింపి దాని నిరోధాన్ని కొలిచి ఘటస్థిరాంకాన్ని నిర్ణయిస్తారు.

→ ఘటస్థిరాంకం నిర్ణయించిన తరువాత దానిని ద్రావణం వాహకత్వాన్ని లేదా నిరోధాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు.

→ నిరోధాన్ని కొలిచే ప్రయోగసాధన అమరిక ఈ క్రింది ఇవ్వబడినది.

ప్రశ్న 7.
విద్యుద్విశ్లేష్యక ద్రావణం గాఢతతో మోలార్ విద్యుత్ వాహకత్వం ఎలా మారుతుందో వివరించండి. కారణాలు తెలపండి.
జవాబు:

గాఢతతో వాహకత్వం, మోలార్ వాహకత్వం మారే తీరు :
విద్యుద్విశ్లేష్యక ద్రావణం వాహకత్వం, మోలార్ వాహకత్వం, ద్రావణం గాఢతతో మార్పు చెందుతాయి. బలహీన, బలమైన విద్యుద్విశ్లేష్యకాలు రెండింటికి కూడా ద్రావణం గాఢత తగ్గుదలతో వాహకత్వం కూడా తగ్గుతుంది. ద్రావణాన్ని విలీనం చేసినప్పుడు, దాని ఏకాంక ఘనపరిమాణంలోని విద్యుత్ను రవాణా చేసే అయాన్లల సంఖ్య తగ్గడం కారణంగా దీనిని విశదీకరిస్తారు. . ఏకాకం పొడవు (unit length) మధ్య దూరంగా కలిగి అడ్డుకోత వైశాల్యం ఏకాంక పరిమాణంలో గల రెండు ప్లాటినమ్ ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య చోటు చేసుకొన్న ఏకాంక ఘనపరిమాణంగల ద్రావణం ప్రదర్శించిన వాహకతను, నిర్దేశిత గాఢత వద్ద ఆ ద్రావణం వాహకత్వం అంటారు. ఇది కింది సమీకరణం ద్వారా తెలుస్తుంది.

G = \(\frac{kA}{l}\) = k(A, l లు రెండూ వాటి సరైన యూనిట్లు m లేదా cm లలో ఏకాంక విలువలను కలిగి ఉన్నప్పుడు) ఎలక్ట్రోడ్ మధ్య దూరం ఏకాంక పొడవులో ఉండి, అడ్డుకోత వైశాల్యం A గా గల రెండు ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య చోటుచేసుకొని ఒక మోల్ విద్యుత్ విశ్లేష్యకం గల V ఘనపరిమాణం గల ద్రావణం ప్రదర్శించే వాహకత, నిర్దేశిత గాఢత వద్ద మోలార్ వాహకత్వం అవుతుంది.

ద్రావణం గాఢత తగ్గిన కొద్దీ లేదా ద్రావణం విలీనత పెరిగినకొద్దీ ద్రావణం మోలార్ వాహకత్వం పెరుగుతుంది. దీనికి కారణం 1 మోల్ విద్యుత్ విశ్లేష్యకం గల ద్రావణం ఘనపరిమాణం V కూడా పెరుగుతుంది. ద్రావణం విలీనతతో k లో తటస్థించే తగ్గుదలను ఘనపరిమాణంలో వచ్చే అధిక పెరుగుదల ప్రతికరణం చేస్తుంది. భౌతికంగా దీనిని కింది విధంగా తెలపవచ్చు. ఒక మోల్ విద్యుద్విశ్లేష్యకాన్ని తనలో కరిగించుకో గలిగినతం ఘనపరిమాణంలో గల ద్రావణానికి తగినంత చోటు కల్పించగలిగే పరిమాణంలో అడ్డుకోత వైశాల్యం కలిగి, ఏకాంక పొడవు దూరంలో అమర్చిన రెండు ఎలక్ట్రోడ్లు గల వాహకత్వ ఘటంలో చోటుచేసుకొని ఉన్న విద్యుద్విశ్లేష్యక ద్రావణం ప్రదర్శించే వాహకతను ∧_m నిర్దేశిత గాఢత వద్ద ∧_m గా నిర్వచించవచ్చు. ద్రావణం గాఢత “సున్నా” విలువను చేరుకున్నప్పుడు ద్రావణం ప్రదర్శించే మోలార్ వాహకతాన్ని సీమాంత లేదా అవధిక మోలార్ వాహకత్వం అంటారు. దీనిని ∧°_m తో సూచిస్తారు. బలమైన బలహీన విద్యుద్విశ్లేష్యత ద్రావణాలకు గాఢతతో ∧_m మార్పు భిన్నంగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 8.
అయాన్ల స్వతంత్రీయ అభిగమనాల కోల్రష్ నియమాన్ని తెలిపి, వివరించండి.
జవాబు:
కోల్రాష్ అయాన్ల స్వతంత్రీయ అభిగమన నియమం :
ఒక విద్యుత్ విశ్లేష్యకం అవధిక మోలార్ విద్యుత్ వాహకత్వం, విశ్లేష్యకం సమకూర్చిన కాటయాన్ల ఆనయాన్ల వ్యక్తిగత వాహకత్వాల మొత్తానికి సమానం.

అనువర్తనాలు :
1. దుర్బల విద్యుద్విశ్లేష్యకాల అనంత విలీనం వద్ద తుల్యాంక వాహకతను (∧_∞) లెక్కించడం :
దుర్బల ఎలక్ట్రోలైట్లు ద్రావణములలో తక్కువ అయనీకరణం చెందును. అధిక విలీనత వద్ద కూడ అవి పూర్తిగా అయనీకరణం చెందవు. కనుక బలహీన ఎలక్ట్రోలైట్ల ∧_∞ విలువ ప్రయోగకముగా నిర్ణయించుట కష్టము. అటువంటి వాటి ∧_∞ విలువలను కింది పద్ధతిలో కనుగొనవచ్చు.

ఎన్నికచేసిన ప్రబల ఎలక్ట్రోలైట్స్ ∧_∞ విలువలనుండి :
ప్రబల ఎలక్ట్రోలైట్ల వాహకతకు, విలీనతకు గ్రాఫీచి, పొడిగించిన (extrapolation) అనంత విలీనతవద్ద తుల్యాంక వాహకతను కనుగొనవచ్చు. బలహీన ఎలక్ట్రోలైట్స్కు ∧_∞ కనుగొనుట కష్టము.
ఉదా : ఎసిటిక్ ఆమ్లపు ∧_∞ విలువను, HCl, NaCl, CH₃ COONa ల ∧_∞ విలువలనుండి గణించవచ్చును.
ఈ నియమం ప్రకారం.

2. ఆమ్ల, క్షార వియోజన స్థిరాంకములను కనుగొనుటలో

3. అల్ప ద్రావణీయత లవణ ద్రావణీయతను (S) నిర్ణయించుటలో
BaSO₄, PbSO₄, AgCl వంటి లవణములో నీటిలో తక్కువగా కరుగును. వాటి ద్రావణీయతను క్రింది విధంగా కనుగొనవచ్చు.

ప్రశ్న 9.
విద్యుత్ విశ్లేషణ ప్రక్రియ అంటే ఏమిటి? విద్యుత్ విశ్లేషణ ప్రక్రియకు సంబంధించిన ఫారడే మొదటి నియమం తెలపండి. [AP. Mar.’ 15]
జవాబు:
విద్యుత్ వియోజన ప్రక్రియ ద్వారా, సాధారణ పరిస్థితులలో స్వచ్ఛందంగా జరగని రసాయన చర్యలను జరిపించే ప్రక్రియను విద్యుత్ విశ్లేషణ అంటారు.
జలద్రావణ స్థితిలోనూ, గలన స్థితిలోనూ ఉన్న లవణాలు విద్యుద్విశ్లేషణ చెందుతాయి.

గలనస్థితిలో ఉన్న KCl లవణం విద్యుద్విశ్లేషణ :
పటములో చూపినట్లుగా విద్యుద్ఘాటంలో గలన స్థితిలో ఉన్న KCl ను తీసుకుంటారు. దానిలో రెండు ప్లాటినం కడ్డీలను వ్రేలాడదీస్తారు. అవి ఎలక్ట్రోడ్లుగా పనిచేస్తాయి. ఈ ఎలక్ట్రోడ్లను తీగెల సహాయంతో బ్యాటరీ రెండు కొనలకు కలుపుతారు. విద్యుత్ ప్రసరిస్తుంది. అపుడు K⁺ తటస్థ అయాన్లు కాథోడ్ వైపుకు, Cl^– ప్రయాణిస్తాయి. అచ్చట అవి వాటి ఆవేశాన్ని కోల్పోయి ఉత్పన్నాలను ఇస్తాయి.

ఫారడే విద్యుద్విశ్లేష్యణ ప్రక్రియ మొదటి నియమం :
విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియలో ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద జరిగే రసాయన చర్య పరిమాణం విద్యుద్విశ్లేష్యక పదార్ధంలో ప్రసారమయ్యే విద్యుత్ పరిమాణానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
m ∝ Q; m = c × t
m = ect; m = \(\frac{Ect}{96,500}\)
e = విద్యుత్ రసాయన తుల్యాంకం
t = సమయం (సెకన్లలో)
c = విద్యుత్ (ఆంపియర్లలో)
E = రసాయన తుల్యాంకం

ప్రశ్న 10.
ప్లాటినమ్ ఎలక్ట్రోడ్లు ఉపయోగించి విద్యుత్ విశ్లేషణ ప్రక్రియకు కింది వాటిని గురిచేస్తే కాథోడ్, ఆనోడ్ల వద్ద ఏ పదార్థాలు ఏర్పడతాయి?
(ఎ) గలన KCl (బి) జల CuSO₄ ద్రావణం (సి) జల K₂SO₄ ద్రావణం
జవాబు:
ఎ) ప్లాటినమ్ ఎలక్ట్రోడ్లను ఉపయోగించి గలన KCl ను విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియకు గురిచేస్తే పొటాషియం కాథోడ్ వద్ద క్లోరిన్ ఆనోడ్ వద్ద ఏర్పడుతుంది.
2 KCl → 2K⁺ + 2Cl^–
2 Cl^– → Cl₂ + 2e^– (ఆనోడ్)
2K⁺ + 2e^– → 2K (కాథోడ్)

బి) ప్లాటినమ్ ఎలక్ట్రోడ్లను ఉపయోగించి CuSO₄ జలద్రావణాన్ని విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియకు గురిచేస్తే కాపర్ కాథోడ్ వద్ద, O₂ వాయువు ఆనోడ్ వద్ద వెలువడతాయి.
2 CuSO₄ → 2 Cu + 2 + 2 SO₄
2 Cu⁺² + 4e^– → 2 Cu (కాథోడ్)
2 H₂O – 4e^– → O₂ + 4H⁺ (ఆనోడ్)

సి) జలK₂SO₄ ద్రావణాన్ని విద్యుద్విశ్లేషణం చేస్తే ప్లాటినం కాథోడ్ వద్ద హైడ్రోజన్ వాయువు, ప్లాటినం ఆనోడ్ వద్ద హైడ్రోజన్ వాయువు ఏర్పడును.

ప్రశ్న 11.
ప్రైమరీ, సెకండరీ బ్యాటరీలు అంటే ఏమిటి ? ప్రతీ దానికి ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
ప్రైమరీ బ్యాటరీ :
బ్యాటరీలైతే కొంత కాలం వాడిన తరువాత ఘటక చర్యలు పూర్తయిపోయి పని చేయడం ఆగిపోతాయో వాటిని ప్రైమరీ బ్యాటరీలు అంటారు.
ఉదా : లెక్లాంచి ఘటం, అనార్ద్ర ఘటం.

సెకండరీ బ్యాటరీ :
ఏ బ్యాటరీని అయితే డిస్చార్జ్ అయిపోయిన దాన్ని తిరిగి చార్జ్ చేసి వాడుకోవచ్చో దానిని సెకండరీ బ్యాటరీ అంటారు.
ఉదా : సెకండరీ బ్యాటరీకి ముఖ్యమైన ఉదాహరణ లెడ్ నిక్షేప బ్యాటరీ. బ్యాటరీ వాడకంలో ఉన్నప్పుడు కింది ఘటచర్యలు చోటు చేసుకుంటాయి.

ప్రశ్న 12.
ఇంధన ఘటాలు అంటే ఏమిటి? ఇవి గాల్వనిక్ ఘటాల నుంచి ఏ విధంగా భేదిస్తున్నాయి? H₂, O₂ ఇంధన ఘటం నిర్మాణం తెలపండి? [TS. Mar.’17]
జవాబు:
విద్యుత్ రసాయన ప్రక్రియ ఆధారంగా ఇంధనం ఆక్సీకరణి వ్యవస్థలోకి రసాయన శక్తిని ప్రత్యక్షంగా విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే గాల్వనిక్ ఘటమే ఇంధన ఘటం అంటారు.

• సంప్రదాయ గాల్వనిక్ ఘటాలు రిడాక్స్ చర్యలను ఉపయోగించి రసాయన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తాయి.
• ఇంధన ఘటాలు హైడ్రోజన్, మిథేన్ మొదలగునవి ఇంధనాల దహనం ద్వారా వచ్చిన శక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మారుస్తాయి. ఇవి తక్కువ కాలుష్యాన్ని కలిగిస్తాయి.
  ఉదా : H₂ – O₂ ఇంధన ఘటాలు :

గాఢ NaOH ద్రావణంలో ముంచి ఉంచిన రెండు సచ్ఛిద్ర కార్బన్ఎలక్ట్రోడ్లు ఈ ఇంధన ఘటంలో ఉంటాయి. H₂, O₂ వాయువులను, ఎలక్ట్రోడ్లు ఉపరితలం మీదికి బుడగల రూపంలో పంపుతారు. ఎలక్ట్రోడ్లలో అనువైన ఉత్ప్రేరకాలను పొదిగి ఉంచుతారు.

ఎలక్ట్రోడ్ చర్యలు కింది విధంగా ఉంటాయి.

చర్యలో పాల్గొనే వాయువుల సరఫరా ఉండేంత వరకు ఘటం పనిచేస్తుంది. దహనశక్తి ప్రత్యక్షంగా విద్యుత్ శక్తిగా మారుతుంది.

ప్రశ్న 13.
లోహక్షయం అంటే ఏమిటి? ఐరన్ లోహక్షయం ఆధారంగా దీనిని వివరించండి.
జవాబు:
లోహక్షయం :
ఒక లోహం, అది ప్రకృతిలో సహజంగా లభించే సమ్మేళన రూపంలో స్వచ్ఛందంగా మారిపోవడానికి ప్రదర్శించే సంసిద్ధతను లోహక్షయం అంటారు.
ఉదా : ఐరన్, తన ఆక్సైడ్ (Fe₂O₃ -హెమటైట్) రూపంలోకి, కాపర్, తన కార్బనేట్ (మోలకైట్) రూపంలోకి మరియు సిల్వర్, తన సల్ఫైట్ (Ag₂S సిల్వర్ గ్లాన్స్) రూపంలోకి మారిపోవడానికి ప్రయత్నిస్తాయి.

ఎనోడ్ వద్ద లోహం విద్రవణం చెందడాన్ని విద్యుత్ రసాయన లోహక్షయం అంటారు.
ఐరన్ తుప్పు పట్టడం తెలిపే విద్యుత్ – రసాయనచర్యలు

దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
విద్యుత్ రసాయన ఘటాలు అంటే ఏమిటి? వీటిని ఎలా నిర్మాణం చేస్తారు? భిన్న గాల్వనిక్ ఘటాలు పనిచేసే విధానాలను వివరించండి.
జవాబు:
అయత్నీకృతంగా జరిగే ఆక్సీకరణ-క్షయకరణ చర్యలను ఉపయోగించి రసాయనశక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే ఘటాలను విద్యుత్ రసాయన ఘటాలు అంటారు.
ఉదా : గాల్వానిక్ ఘటం, డానియల్ ఘటం.

ఏ పరికరాలైతే అయత్నీకృతంగా జరిగే రిడాక్స్ చర్యలను ఉపయోగించి రసాయనశక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్పు చేస్తాయో వాటిని గాల్వనాక్ ఘటాలు లేదా వోల్టాయిక్ ఘటాలు అంటారు.
ఉదా : డానియల్ ఘటం

డానియల్ ఘటం :
ఇది ప్రత్యేకమైన గాల్వానిక్ ఘటం, దానిలో ఒకే పాత్రలో రెండు అర్థఘటాలు ఉంటాయి. ఈ పాత్ర రెండు భిన్న భాగాలుగా విభజింపబడుతుంది. ఎడమవైపు భాగం ZnSO₄ జల ద్రావణంలో నింపబడి Zn కడ్డీని కలిగి ఉంటుంది. కుడివైపుభాగంలో CuSO₄ జల ద్రావణంతో నింపబడి Cu కడ్డీని కలిగి ఉంటుంది. ఈ రెండింటినీ ఒక సాల్ట్ బ్రిడ్జ్ అనుసంధానం చేస్తారు. ఈ అర్థ ఘటాలు బాహ్య బ్యాటరీకి కలుపుతారు.

Zn/ZnSO₄ అర్ధ ఘటంలో ఆక్సీకరణ చర్య జరుగును.

గాల్వానిక్ ఘటాన్ని సూచించుట :

• ఆక్సీకరణ అర్థఘటాన్ని ఎడమవైపున వ్రాయలి
• క్షయకరణ అర్థఘటాన్ని కుడి వైపున వ్రాయలి
• ఈ రెండు అర్థఘటాలను రెండు నిలువు సమాంతర గీతల(సాల్ట్ బ్రిడ్జ్)తో కలుపవలెను.
  ఉదా : Cu(ఘ)|Cu²⁺ (జల) | | Ag⁺ (జల) | Ag(ఘ)

ప్రైమరీ బ్యాటరీ :
ఏ బ్యాటరీలైతే కొంత కాలం వాడిన తరువాత ఘటక చర్యలు పూర్తయిపోయి పని చేయడం ఆగిపోతాయో వాటిని ప్రైమరీ బ్యాటరీలు అంటారు.
ఉదా : లెక్లాంచి ఘటం, అనార్ధ ఘటం.

సెకండరీ బ్యాటరీ :
ఏ బ్యాటరీని అయితే డిస్చార్జ్ అయిపోయిన దాన్ని తిరిగి చార్జ్ చేసి వాడుకోవచ్చో దానిని సెకండరీ బ్యాటరీ అంటారు.
ఉదా : సెకండరీ బ్యాటరీకి ముఖ్యమైన ఉదాహరణ లెడ్ నిక్షేపబ్యాటరీ. బ్యాటరీ వాడకంలో ఉన్నప్పుడు కింది ఘటచర్యలు చోటు చేసుకుంటాయి.

ప్రశ్న 2.
ద్రావణం విద్యుత్ వాహకత అంటే ఏమిటి? దీనిని ప్రయోగం ద్వారా ఎలా నిర్ణయిస్తారు?
జవాబు:
విశిష్టనిరోధకత(లేదా) నిరోధకత యొక్క విలోమాన్ని విద్యుద్వాహకత్వం అంటారు.
దీనిని (K) తో సూచిస్తారు.
(లేదా)
ఒక యూనిట్ ఘన వాహకం యొక్క వాహకత్వాన్ని విద్యుద్వాహకత్వం అంటారు.
SI యూనిట్లు : ohm^-1 in^-1 (or) Sm^-1 S = సీమన్

విద్యుత్ వాహకత్వం ప్రయోగం ద్వారా నిర్ణయించుట :
→ వీట్ స్ట్రోన్ బ్రిడ్జ్ సహాయంతో ఒక లోహపు తీగ నిరోధాన్ని కొలవవచ్చు. విద్యుద్విశ్లేష్యక ద్రావణాల నిరోధాన్ని ఈ విధానంలో కొలిచేటప్పుడు రెండు ఇబ్బందులు ఎదురౌతాయి.

(i) ప్రయోగ ద్రావణం ద్వారా ఏకముఖ ప్రవాహ కరెంటు DCను పంపినప్పుడు ద్రావణంలో జరిగే విద్యుద్విశ్లేషక ప్రక్రియ కారణంగా ద్రావణం సంఘటనం మారిపోవడం తటస్థిస్తుంది.

(ii) ఒక లోహ తీగను లేదా ఘనస్థితి వాహకాన్ని బ్రిడ్జ్ని సులభంగా సంధానం చేసినట్లు అయానిక ద్రావణాన్ని బ్రిడ్జికి సంధానం చేయలేము.

→ ఏకముఖి ప్రవాహ విద్యుత్ జనకానికి బదులుగా ఏకాంతర విద్యుత్ ప్రవాహ జనకం AC వాడటం వలన మొదటి ఇబ్బందిని అధిగమించవచ్చు ప్రత్యేకంగా తయారు చేసిన వాహకత్వఘటం అనే పాత్రను ఉపయోగించటం ద్వారా రెండవ ఇబ్బందిని అధిగమించవచ్చు.

→ వాహకత్వం విలువ తెలిసిన ద్రావణంతో ఘటాన్ని నింపి దాని నిరోధాన్ని కొలిచి ఘటస్థిరాంకాన్ని నిర్ణయిస్తారు.

→ ఘటస్థిరాంకం నిర్ణయించిన తరువాత దానిని ద్రావణం వాహకత్వాన్ని లేదా నిరోధాన్ని కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు.

→ నిరోధాన్ని కొలిచే ప్రయోగసాధన అమరిక ఈ క్రింది ఇవ్వబడినది.

ప్రశ్న 3.
కోల్రాష్ అయాన్ల స్వతంత్రీయ అభిగమనాల నియమం అనువర్తనాలను తెలపండి. [AP. Mar.’15; TS. Mar.’16]
జవాబు:
కోల్రాష్ అయాన్ల స్వతంత్రీయ అభిగమన నియమం :
ఒక విద్యుత్ విశ్లేష్యకం అవధిక మోలార్ విద్యుత్ వాహకత్వం, విశ్లేష్యకం సమకూర్చిన కాటయాన్ల ఆనయాన్ల వ్యక్తిగత వాహకత్వాల మొత్తానికి సమానం.

అనువర్తనాలు :
1. దుర్బల విద్యుద్విశ్లేష్యకాల అనంత విలీనం వద్ద తుల్యాంక వాహకతను (∧_∞) లెక్కించడం :
దుర్బల ఎలక్ట్రోలైట్లు ద్రావణములలో తక్కువ అయనీకరణం చెందును. అధిక విలీనత వద్ద కూడ అవి పూర్తిగా అయనీకరణం చెందవు. కనుక బలహీన ఎలక్ట్రోలైట్ల ∧_∞ విలువ ప్రయోగకముగా నిర్ణయించుట కష్టము. అటువంటి వాటి ∧_∞ విలువలను కింది పద్ధతిలో కనుగొనవచ్చు.

ఎన్నికచేసిన ప్రబల ఎలక్ట్రోలైట్స్ ∧_∞ విలువలనుండి :
ప్రబల ఎలక్ట్రోలైట్ల వాహకతకు, విలీనతకు గ్రాఫీచి, పొడిగించిన (extrapolation) అనంత విలీనతవద్ద తుల్యాంక వాహకతను కనుగొనవచ్చు. బలహీన ఎలక్ట్రోలైట్స్కు ∧_∞ కనుగొనుట కష్టము.
ఉదా : ఎసిటిక్ ఆమ్లపు ∧_∞ విలువను, HCl, NaCl, CH₃ COONa ల ∧_∞ విలువలనుండి గణించవచ్చును.
ఈ నియమం ప్రకారం.

2. ఆమ్ల, క్షార వియోజన స్థిరాంకములను కనుగొనుటలో

3. అల్ప ద్రావణీయత లవణ ద్రావణీయతను (S) నిర్ణయించుటలో
BaSO₄, PbSO₄, AgCl వంటి లవణములో నీటిలో తక్కువగా కరుగును. వాటి ద్రావణీయతను క్రింది విధంగా కనుగొనవచ్చు.

ప్రశ్న 4.
భిన్న రకాల బ్యాటరీలను వివరించండి. ప్రతీ రకం బ్యాటరీ నిర్మాణాన్ని పనిచేసే విధానాన్ని తెలపండి.
జవాబు:
ప్రైమరీ బ్యాటరీ :
ఏ బ్యాటరీలైతే కొంత కాలం వాడిన తరువాత ఘటక చర్యలు పూర్తయిపోయి పని చేయడం ఆగిపోతాయో వాటిని ప్రైమరీ బ్యాటరీలు అంటారు.
ఉదా : లెక్లాంచి ఘటం, అనార్ధ ఘటం.

అనార్ధ ఘటము :

1. ఇది లెక్లాంచి ఘటానికి రూపాంతరం. లెక్లాంచి ఘటంలోని ద్రవస్థితి విద్యుద్విశ్లేషకాలకు బదులు అర్ధ ఘనపదార్థస్థితిలో ఉండే పేస్ట్) విద్యుద్విశ్లేష్యకాలను ఉపయోగిస్తారు.
2. ‘Zn’ పాత్ర చుట్టూ కార్డ్ బోర్డు అమరుస్తారు. దీన్ని పిల్తో సీల్ చేస్తారు. Zn పాత్ర ఋణ ఎలక్ట్రోడ్గా పనిచేస్తుంది.
3. Zn పాత్ర మధ్యభాగంలో ఒక కర్బనకడ్డీ అమర్చుతారు. ఈ కడ్డీ ధన ఎలక్ట్రోడ్గా పనిచేస్తుంది. దీనిచుట్టూ (C + MnO₂) మిశ్రమం పేస్ట్ రూపంలో ఉంటుంది. మిగిలిన భాగమంతా (NH₄Cl + ZnCl₂) పేస్ట్లో నింపబడి ఉంటుంది.
4. పై రెండు పేస్ట్లను ఒక సచ్ఛిద్ర పలకతో వేరు చేస్తారు. ఈ బ్యాటరీలు సులభంగా వాడుకోవచ్చు. దీని EMF విలువ 1.5V
5. ఎలక్ట్రోడ్ల వద్ద చర్యలు :
   కాథోడ్ వద్ద : MnO₂ + NH⁺₄ + e^– → MnO (OH) + NH₃
   ఆనోడ్ వద్ద : Zn + 2MnO₂ + 2H₂O → Zn²⁺ + 20H^Ꮎ + 2MnO (OH)
6. ఈ బ్యాటరీలు డిస్చార్జి అయిపోతే, తిరిగి చార్జ్ చేయడానికి వీలుండదు.

సెకండరీ బ్యాటరీలు :
వాడకంలో డిస్చార్జ్ అయి పోయిన సెకండరీ ఘటాన్ని తిరిగి చార్జ్ చేసి వాడుకోవచ్చు. మంచి సెకండరీ ఘటం అయినట్లైతే దానిని పలుమార్లు డిస్ఛార్జ్. ఛార్జ్ వలయ ప్రక్రియలకు గురిచేసి వాడకంలోకి రాబట్టవచ్చు. వాడకంలో ఉండే అతి ముఖ్యమైన సెకండరీ ఘటం లెడ్ నిక్షేప బ్యాటరీ (lead storage battery) దీనిని సాధారణంగా రవాణా వాహనాలలోను (ఆటో మొబైల్లు) ఇన్వర్టర్లలోను ఉపయోగిస్తారు. దీనిలో లెడ్ ఆనోడ్, లెడ్ ఆక్సైడ్ పూత పూసిన లెడ్ లోహపు పలక కాథోడ్గాను ఉంటాయి. 38% సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్ల ద్రావణాన్ని విద్యుద్విశ్లేష్యకంగా ఉపయోగిస్తారు. బ్యాటరీ వాడకంలో ఉన్నప్పుడు (డిస్ఛార్జ్ జరుగుతున్నప్పుడు) కింది ఘట చర్యలు చోటుచేసుకొంటాయి.

అనోడ్ : Pb(ఘ) + SO^2-₄(ఘ) → PbSO₄ (ఘ) + 2e^–
కాథోడ్ : PbO₂(ఘ)+ SO^2-₄(జల) + 4H⁺ (జల) + 2e^– → PbSO₄ (ఘ) + H₂O(ద్ర)
కాథోడ్, ఆనోడ్ వద్ద జరిగే చర్యల మొత్తం చర్యను క్రింది విధంగా రాస్తారు.
Pb(ఘ) + PbO₂,(ఘ) + 2 H₂SO₄ (జల) → 2 PbSO₄(ఘ) + 2H₂O(ద్ర)

ఈ చర్య బ్యాటరీ వాడకంలో ఉన్నప్పుడు అంటే డిస్చార్జి కాలంలో జరుగుతుంది. బ్యాటరీని చార్జి ప్రక్రియకు గురిచేస్తే పై చర్య వ్యతిరేక దిశలో జరిగి PbSO₄ (ఘ) అనాడ్ వద్ద ఏర్పడుతుంది. కాథోడ్ వరసగా Pb, PbO₂ ల మిశ్రమంగా మారుతుంది.

సమస్యలు

ప్రశ్న 1.
కొన్ని ఎలక్ట్రోడ్ ప్రమాణ పొటెన్షియల్లు కింద ఇవ్వడమైంది. లోహాలను, వాటి క్షయీకరణ సామర్థ్యం పెరుగుదల క్రమంలో సమకూర్చండి.
ఎ) K⁺/K = − 2.93 V బి) Ag⁺/Ag 0.80 V సి) Cu²⁺/Cu = 0.34 V డి) Mg²⁺/Mg = – 2.37 V ఇ) Cr³⁺/Cr = – 0.74V ఎఫ్) Fe²⁺/Fe = – 0.44 V
సాధన:
ఇవ్వబడినవి
ఎలక్ట్రోడ్ ప్రమాణ విద్యుత్ పొటెన్షియల్లు

అల్ప క్షయకరణ పొటెన్షియల్ విలువ అధిక క్షయకరణ సామర్థ్యంను సూచిస్తుంది. అధిక విలువ అధిక ఆక్సీకరణ సామర్ధ్యం చూపును. కావున లోహాలు క్షయకరణ సామర్థ్యం పెరిగే క్రమం
Ag < Cu < Fe < Cr < Mg < K.

ప్రశ్న 2.
25°C వద్ద కింది ఘటం emf ను లెక్కించండి.
Cr | Cr³⁺ (0.1 M)|| Fe²⁺ (0.01M) | Fe, E^Θ_Cr³⁺/Cr = – 0.74V మరియు E^Θ_Fe²⁺/Fe = -0.44 V.
సాధన:
ఇవ్వబడిన ఘటం

ప్రశ్న 3.
Zn²⁺ (జల) అయాన్ల మోలారిటీ 0.001 M గా కలిగిన Zn – Zn²⁺+ (జల) ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ను లెక్కించండి.
E^Θ_Zn²⁺/Zn = -0.76 V
R = 8.314 JK^-1 mol^-1; F = 96500 C mol^-1.
సాధన:
ఇవ్వబడిన ఎలక్ట్రోడ్
Zn | Zn⁺²(0.001 M), E⁰_Zn²⁺/Zn = -0.76 V
నెర్నెస్ట్ సమీకరణం

ప్రశ్న 4.
వాచీలలో ఉపయోగించే బటన్ ఘటం ∆G⁰ విలువను నిర్ణయించండి.
ఘటచర్య Zn_(ఘ) + Ag₂O_(ఘ) + H₂O_(ఘ) → Zn⁺²_(ఘ) + 2 Ag_(ఘ) + 2 OH^–_(ద్ర)
సాధన:
Ag⁺/Ag యొక్క E⁰ = 0.80 V
Zn⁺²/Zn యొక్క E⁰ = -0.76 V
ఘటాన్ని సూచించుట Zn/Zn⁺²||Ag⁺/Ag
emf = E_RHS – E_LHS = 0.80 – (-0.76) = 1.56
∆G = – nFE⁰ = -2 × 96500 × 1.56 = – 301.08 kJ/mole

ప్రశ్న 5.
క్రింది అర్ధఘటాలు ఏర్పరచిన ఘటం emf విలువను లెక్కించండి.
Al/Al³⁺ (0.001 M), Ni/Ni²⁺ (0.50 M). ఇచ్చినవి E^Θ_Ni²⁺/Ni = – 0.25 V
E^Θ_Al³⁺/Al = – 1.66 V (log 8 × 10^-6 = – 5.0969).
సాధన:
Al³⁺/Al యొక్క E⁰ = – 1.66 V
Ni⁺²/Ni యొక్క E⁰ = – 0.25 V

ప్రశ్న 6.
క్రింది చర్యకు K విలువను లెక్కించండి.
Ni_(ఘ) + 2 Ag⁺_(జల) → Ni²⁺_(జల) + 2 Ag_(జల) ; E^Θ = 1.05 V.
సాధన:
ఇవ్వబడినది

ప్రశ్న 7.
0.1 M K₂Cr₂O_7(జల), 0.2 M Cr³⁺_(జల), 1.0 × 10^-4 MH⁺_(ఘ) గల అర్ధఘటం పొటెన్షియల్ లెక్కించండి.
(జల)’
అర్ధఘట చర్య Cr₂O^2-_7(జల) + 14H⁺_(జల) → 2Cr³⁺_(జల) + 7H₂O_(ద్ర)
(Cr₂O^2-₇ / Cr³⁺ యొక్క E⁰ = 1.33 V
సాధన:
ఇవ్వబడిన అర్ధఘటం

ప్రశ్న 8.
298 K వద్ద కింది చర్య K ను లెక్కించండి.

సాధన:
ఇవ్వబడినది

ప్రశ్న 9.
298 K వద్ద కింది ఘటం emf లెక్కించండి.
Sn_(ఘ)|Sn²⁺ (0.05 M) || H⁺_(జల) (0.02) M|H_2(వా) 1 atm. Pt. ; E⁰_Sn²⁺/Sn = -0.144V
సాధన:
ఘటచర్య Sn_(ఘ) + 2H⁺_(జల) → Sn²_(జల) + H_2(వా)

ప్రశ్న 10.
0.1 M గాఢత గల Cu²⁺, Ag⁺ అయాన్లను ఉపయోగించి నిర్మాణం చేసిన ఘటంలో సిల్వర్ అయాన్ల గాఢత లెక్కించండి. Cu, Ag లోహలను ఎలక్ట్రోడ్లుగా ఉపయోగించారు. ఘటం పొటెన్షియల్ 0.422 V.
[E^Θ_Ag²⁺/Ag = +0.80 V; E^Θ_Cu²⁺/Cu = +0.34 V]
సాధన:
Ag⁺/Ag యొక్క E⁰ = 0.80 V
Cu⁺²/Cu యొక్క E⁰ = 0.34 V
ఘటం = E_RHS -E_LHS = 0.80 – 0.34 = 0.46 V
ఘటం Cu⁺²_(10.1M) || Ag⁺ | Ag

ప్రశ్న 11.
కింది ఘటచర్య గల ఘటం emf లెక్కించండి.
Ni_(s) + 2 Ag⁺ (0.002M) → Ni²⁺ (0.160 M) + 2 Ag_(s)
E⁰_(ఘటం) = 1.05 V.
సాధన:
ఇవ్వబడిన ఘటానికి నెర్నెస్ట్ సమీకరణం

ప్రశ్న 12.

25°C Ag⁺(జల) అయాన్ల ఏ గాఢత వద్ద ఘటం emf సున్నా అవుతుంది. Cu²⁺ (జల) అయాన్ గాఢత 0.1 M.
(log 3.919 = 0.593)
సాధన:
Cu Cu⁺² || Ag⁺|Ag
emf = E_RHS – E_LHS = 0.80 – 0.34 = 0.46 V

ప్రశ్న 13.
298 K వద్ద 0.20 M KCl ద్రావణం విద్యుత్ వాహకత్వం 0.0248 5 cm మోలార్ వాహకత్వాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:
విద్యుత్ వాహకత (K) = 0.0248 S cm^-1 = 0.0248 ohm^-1 cm^-1
మోలార్ గాఢత [c] = 0.20 mol L^-1

ప్రశ్న 14.
298 K వద్ద CH₃COOH విఘటన పరిమితిని (a) ను లెక్కించండి.

సాధన:
ఇవ్వబడినవి

సాధించిన సమస్యలు Textual Examples

ప్రశ్న 1.
కింది చర్య జరిగే ఘటాన్ని వ్యక్తం చేయండి.
Mg_(ఘ) + 2Ag⁺ (0.0001M) → Mg²⁺ (0.130M) + 2 Ag_(ఘ)
దీని E^Θ_(ఘటం) విలువ 3.17 V అయితే E_(ఘటం) విలువ లెక్కించండి.
సాధన:
ఘటాన్ని క్రింది విధంగా రాస్తాం Mg | Mg²⁺ (0.130M) || Ag⁺ (0.0001M) | Ag

ప్రశ్న 2.
కింది చర్య సమతాస్థితి స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి.
Cu_(ఘటం) + 2 Ag⁺_(జల) → Cu²⁺_(జల) + Ag_(ఘ)
E^Θ_(ఘటం) = 0.46 V
సాధన:

ప్రశ్న 3.
డేనియల్ ఘటం ప్రకారం e.m.f. విలువ 1.IV కింది ఘటచర్యలకు గిబ్స్ శక్తిని లెక్కించండి.
Zn_(ఘ) + Cu²⁺_(జల) → Zn²⁺_(జల) + Cu_(ఘ)
సాధన:
∆_rG^Θ = -nFE^Θ_(జల)
పై సమీకరణంలో n విలువ 2, F = 96487 C mol^-1 and E^Θ_(ఘటం) = 1.1 V
కాబట్టి ∆_rG^Θ = – 2 × 1.1V × 96487 C mol^-1
= -21227 J mol^-1
= -212.27 kJ mol^-1

ప్రశ్న 4.
0.1 mol L^-1 KCl ద్రావణంతో నింపిన విద్యుత్ వాహకత్వ ఘటం నిరోధం 100 Ω. ఇదే ఘటాన్ని 0.02 mol L^-1 KCl ద్రావణంతో నింపి ఉంచినట్లైతే దాని నిరోధం 520 Ω, గా ఉంది. 0.02 mol L^-1 KCl ద్రావణం విద్యుత్ వాహకత్వం, మోలార్ విద్యుత్ వాహకత్వం లెక్కించండి. 0.1 mol L^-1 KCl ద్రావణం విద్యుత్ వాహకత్వం 1.29 S/m.
సాధన:
ఘటస్థిరాంకాన్ని కింది సమీకరణం ద్వారా తెలుపుతాం.
ఘటస్థిరాంకం G* = వాహకత్వం × నిరోధం
= 1.29 S/ m 100 Ω = 129 m^-1 = 1.29 cm^-1
0.02 mol L^-1 KCl ద్రావణం వాహకత్వం = ఘటస్థిరాంకం/ నిరోధం

ప్రశ్న 5.
1 cm వ్యాసం, 50 cm పొడవు (1) ఉన్న ద్రవ స్థూపం గల 0.05 mol L^-1 NaOH ద్రావణం విద్యుత్ నిరోధం 5.55 × 10³ ఓమ్లు. దీని నిరోధకత్వాన్ని, వాహకత్వాన్ని, మోలార్ వాహకత్వాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:
A = πr² = 31.4 × 0.52 cm² = 0.785 cm² = 0.785 × 10^-4 m²
l = 50 cm = 0.5 m

ప్రశ్న 6.
భిన్న గాఢతల వద్ద KCl మోలార్ వాహకత్వాల విలువలను, 298 K వద్ద కింద ఇవ్వడమైంది.

∧_m, c^1/2 గీచిన రేఖాపటం సరళరేఖగా ఉంటుందని చూపండి. KCl కు ∧⁰_m, ‘A’ విలువలను లెక్కించండి.
సాధన:
గాఢతల వర్గమూలాలు ∧_m విలువలు కింది విధంగా ఉన్నాయి.

∧_m (y- అక్షంపైనా), (y- అక్షంపైన) ల మధ్య గీచిన రేఖాపటాన్ని చూడండి. ఇది సుమారు సరళరేఖగా ఉంది అని తెలుస్తుంది. అంతర ఖండం (c^1/2 = 0) నుంచి
∧°_m = 150.0 S cm² మోల్^-1,
A = – వాలు = 87.46 S Cm² mol^-11/(mol/L^-1)^1/2

ప్రశ్న 7.
పట్టిక 3.4లో ఇచ్చిన విలువల ఆధారంగా CaCl₂, MgSO₄ లకు ∧°_m ను లెక్కించండి. కోల్రష్ నియమం నుంచి కింది విషయం మనకు తెలుసు.
సాధన:

ప్రశ్న 8.
NaCl, HCl, NaAc లకు వరుసగా ∧°_m విలువలు 126.4, 425.9, 91.0 S cm2 mol^-1 గా ఉన్నాయి. HAc కి ∧°ను లెక్కించండి.
సాధన:

ప్రశ్న 9.
0.001028 mol L^-1 ఎసిటిక్ ఆమ్లం వాహకత్వం 4.95 × 10^-5 S cm^-1 ఎసిటిక్ ఆమ్లం ^ విలువ 390.5 S cm2 mol’ ఎసిటిక్ ఆమ్ల విఘటన స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:

ప్రశ్న 10.
1.5 ఆంపియర్ల కరెంటుతో CuSO₄ ద్రావణాన్ని 10 నిమిషాలు విద్యుద్విశ్లేషణం చేశారు. అయితే కాథోడ్ వద్ద నిక్షిప్తమైన కాపర్ లోహం ద్రవ్యరాశి ఎంత? [AP & TS. Mar. ’15]
సాధన:
t = 600 s, విద్యుత్ పరిమాణం = కరెంటు × కాలం – 1.5A × 600s = 900 C కింది చర్య
Cu²⁺_(జల) + 2e- Cu_(ఘ) ఆధారంగా, 1 mol లేదా 63 g Cu ను నిక్షిప్తం చేయడానికి 2F లేదా 2 × 96487 C ల విద్యుత్ అవసరం అవుతుంది. కాబట్టి 900 C కు నిక్షిప్తమైన Cu భారం
= (63 g mol^-1 × 900 C) / (2 × 96487 C mol^-1) = 0.2938 g

పాఠ్యాంశ ప్రశ్నలు Intext Questions

ప్రశ్న 1.
Mg²⁺|Mg వ్యవస్థ ప్రమాణ ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ విలువను ఎలా నిర్ణయిస్తారు?
సాధన:
ఘటాన్ని ఈ క్రింది విధంగా సూచించవచ్చు.
Mg|Mg⁺²(1M)||H⁺(M)|H₂ (1 atm, pt)

ప్రశ్న 2.
జింక్ పాత్రలో కాపర్ సల్ఫేట్ ద్రావణాన్ని నిలువ ఉంచగలమా?
సాధన:
జింక్ పాత్రలో కాపర్ సల్ఫేట్ ద్రావణాన్ని నిల్వ ఉంచలేము. ఎందువలన అనగా జింక్ యొక్క E° విలువ కాపర్ కన్నా తక్కువ కావున జింక్ బలమైన క్షయకరణి.

ప్రశ్న 3.
అనువైన పరిస్థితులలో ఫెర్రస్ అయాన్లను ఆక్సీకరణం చేయగలిగే మూడు పదార్థాలను ప్రమాణ పొటెన్షియల్ విలువల ఆధారంగా తెలపండి.
సాధన:
ప్రమాణ పొటెన్షియల్ విలువల ఆధారంగా అనువైన పరిస్థితులలో ఫెర్రస్ అయానన్ను ఆక్సీకరణం చేయు పదార్థాలు
Cl_2(వా) Br_2(వా) మరియు F_2(వా)

ప్రశ్న 4.
pH 10 గల ద్రావణంలో ముంచి ఉంచిన హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ పొటెన్షియల్ను లెక్కించండి.
సాధన:
హైడ్రోజన్ ఎలక్ట్రోడ్ను H⁺ + e^– → \(\frac{1}{2}\)H₂
నెర్నెస్ట్ సమీకరణం అనువర్తించగా

ప్రశ్న 5.
క్రింది చర్య జరిగే ఘటం emf విలువను లెక్కించండి.
Ni_(ఘ) + 2 Ag⁺ (0.002 M) → Ni²⁺ + 2Ag_(ఘ)
E^Θ = 1.05 V
సాధన:
ఇవ్వబడిన ఘటానికి నెర్నెస్ట్ సమీకరణం

ప్రశ్న 6.
కింది చర్య జరిగే ఘటానికి
2 Fe³⁺_(జల) + 2I^–_(జల) → 2Fe²⁺_(జల) + I_2(జల)
298 K వద్ద E^Θ_(ఘటం) = 0.236 V, అయితే, ఘటచర్య ప్రమాణ గిబ్స్ శక్తిని, సమతాస్థితి స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:
ఇవ్వబడిన రిడాక్స్ చర్యలోని రెండు అర్థఘటాలను ఈ క్రింది విధంగా వ్రాయవచ్చు.

ప్రశ్న 7.
ద్రావణం విలీనంతో, ద్రావణం విద్యుత్ వాహకత ఎందుకు తగ్గుతుంది?
సాధన:
ద్రావణ విద్యుద్వాహకత ద్రావణంలోని ప్రమాణ ఘనపరిమాణంలో అయాన్ల సంఖ్యపై ఆధారపడుతుంది. ద్రావణం విలీనం చేసినపుడు అయాన్ల సంఖ్య తగ్గును. కావున ద్రావణ విద్యుద్వాహకత తగ్గును.

ప్రశ్న 8.
నీటి ∧°_m విలువను నిర్ణయించే పద్ధతిని తెలపండి.
సాధన:
నీటి యొక్క ∧°_m విలువను కోల్ష్ నియమం ఆధారంగా లెక్కించవచ్చు.

ప్రశ్న 9.
0.025 mol L^-1 గాఢత గల మిథనోయిక్ ఆమ్లం మోలార్ వాహకత్వం విలువ 46.1 S cm² mol^-1. దీని విఘటన అవధిని, విఘటన స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి.
λ°(H⁺) = 349.6 S cm² mol^-1, λ° (HCOO^–) = 54.6 cm² mol^-1
సాధన:
Step I : HCOOH విఘటన అవధి లెక్కించుట :

Step II : విఘటన స్థిరాంకం లెక్కించుట :

ప్రశ్న 10.
ఒక లోహపు తీగ ద్వారా 0.5 ఆంపియర్ల విద్యుత్ 2 గంటల కాలం పంపితే, తీగ గుండా ఎన్ని ఎలక్ట్రాన్లు ప్రవహిస్తాయి?
సాధన:
విద్యుత్ పరిమాణం, Q = C × t
= 0.5 × 2 × 60 × 60 s
= 3600 amp. sec = 3600 C

ఒక ఫారడే విద్యుత్ పంపినపుడు తీగ గుండా ప్రవహించే ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య = 6.022 × 10²³

ప్రశ్న 11.
విద్యుత్ విశ్లేషణ పద్ధతిలో సంగ్రహణం చేసే కొన్ని లోహాల జాబితాను తెలపండి.
సాధన:
సోడియం, పొటాషియం, కాల్షియం, మెగ్నీషియం వంటి లోహాలకు విద్యుద్విశ్లేషణ పద్ధతి ద్వారా సంగ్రహణం చేయవచ్చు.

ప్రశ్న 12.
క్రింది చర్యను పరిశీలించండి. Cr₂O^2-₇ + 14H⁺ + 6e^– → 2Cr³⁺ + 7H₂O
1 మోల్ Cr₂O^2-₇ ను క్షయకరణం చెందించడానికి ఎంత పరిమాణంలో విదుయత్ (కులూంబ్లలో) అవసరం అవుతుంది?
సాధన:
1 mole Cr₂O^2-₇ → 6 Faraday
6 × 96500 C 5.79 × 10⁵ C
విద్యుత్ పరిమాణం = 5.79 × 10⁵ Coulomb

ప్రశ్న 13.
లెడ్ నిక్షేప ఘటం రీచార్జింగ్ ప్రక్రియ రసాయశాస్త్రాన్ని తెలపండి. ఈ రీఛార్జింగ్ ప్రక్రియలో పాల్గొనే ముఖ్య రసాయన పదార్థాలను పేర్కొనండి.
సాధన:
లెడ్ నిక్షేప ఘటం రీఛార్జ్ చేసినపుడు బాహ్య విద్యుత్ వనరు నుండి ఘటానికి విద్యుత్ శక్తి అందించబడును.

బ్యాటరీ ఉపయోగంలో ఉన్నపుడు రసాయన చర్యలు విలోమంగా జరుగుతాయి.

ప్రశ్న 14.
ఇంధన ఘటాలలో ఉపయోగించే హైడ్రోజన్ మినహా రెండు ఇతర ఇంధనాలను పేర్కొనండి.
సాధన:
మీథేన్ (CH₄) మరియు మిథనోల్ (CH₃OH).

ప్రశ్న 15.
ఐరన్ తుప్పు పట్టడాన్ని విద్యుత్ రసాయన ఘటం ఏర్పడటం అనే భావన ద్వారా వివరించండి.
సాధన:
లోహక్షయం :
ఒక లోహం, అది ప్రకృతిలో సహజంగా లభించే సమ్మేళన రూపంలో స్వచ్ఛందంగా మారిపోవడానికి ప్రదర్శించే సంసిద్ధతను లోహక్షయం అంటారు.
ఉదా : ఐరన్, తన ఆక్సైడ్ (Fe₂O₃ – హెమటైట్) రూపంలోకి, కాపర్, తన కార్బనేట్ (మోలకైట్) రూపంలోకి మరియు సిల్వర్, తన సల్ఫైట్ (Ag₂ S సిల్వర్ గ్లాన్స్) రూపంలోకి మారిపోవడానికి ప్రయత్నిస్తాయి.

ఎనోడ్ వద్ద లోహం విద్రవణం చెందడాన్ని విద్యుత్ రసాయన లోహక్షయం అంటారు.

ఐరన్ తుప్పు పట్టడం తెలిపే విద్యుత్-రసాయనచర్యలు

Andhra Pradesh BIEAP AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material 2nd Lesson ద్రావణాలు Textbook Questions and Answers.

AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material 2nd Lesson ద్రావణాలు

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
ద్రావణాన్ని నిర్వచించండి.
జవాబు:
రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ అనుఘటకాల సజాతీయ మిశ్రమాన్ని ద్రావణం అంటారు. దీని సంఘటనం కొన్ని పరిధిలలో మారుతూ ఉండును.

ప్రశ్న 2.
మోలారిటీని నిర్వచించండి. [TS. Mar.’17]
జవాబు:
మోలారిటీ :
ఒక లీటరు ద్రావణంలో కరిగి ఉన్న ద్రావిత మోల్ల సంఖ్యను మోలారిటీ అంటారు.

ప్రమాణాలు : మోల్స్ / లీటర్.

ప్రశ్న 3.
మోలిలిటీని నిర్వచించండి. [AP. Mar.’15]
జవాబు:
మోలాలిటీ :
ఒక కిలోగ్రామ్ ద్రావణిలో ఉన్న ద్రావిత మోల్ల సంఖ్యను మోలాలిటీ అంటారు.

ప్రమాణాలు : మోల్స్ / kg

ప్రశ్న 4.
ఘన ద్రావితం గల ఘనపదార్థ ద్రావణానికి ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
ఘన ద్రావితం గల ఘనపదార్థ ద్రావణానికి ఉదాహరణ గోల్డ్లో కరిగిన కాపర్.

ప్రశ్న 5.
మోల్ భాగాన్ని నిర్వచించండి.
జవాబు:
మోల్ భాగం :
ఒక ద్విగుణాత్మక ద్రావణంలోని ఒక అనుఘటకం (ద్రావితం/ ద్రావణి) మోల్ల సంఖ్యకు, ద్రావణంలోని మొత్తం అనుఘటకాల మోత్ల సంఖ్యకు గల నిష్పత్తినే ఆ అనుఘటక మోల్ భాగం అంటారు.

ప్రశ్న 6.
ద్రావణం ద్రవ్యరాశి శాతాన్ని నిర్వచించండి.
జవాబు:
ద్రావణం ద్రవ్యరాశి శాతాన్ని ఈ క్రింది విధంగా నిర్వచించవచ్చు.

ప్రశ్న 7.
ద్రావణం ppm అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ద్రావితం లేశమాత్ర పరిమాణంలో ఉన్నపుడు గాఢతను ppm లలో చూపుట అనువుగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 8.
ఆల్కహాల్, నీటి ద్రావణంలో అణువుల అన్యోన్య చర్యలు ఏ పాత్ర పోషిస్తాయి?
జవాబు:
ఆల్కహాల్, నీటి ద్రావణంలో అణువుల మధ్య హైడ్రోజన్ బంధాలు కలిగి ఉంటాయి. ఈ అనుఘటకాలను కలిపినపుడు కొత్త హైడ్రోజన్ బంధాలు ఆల్కహాల్ మరియు నీటి అణువుల మధ్య ఏర్పడతాయి. ఇలా ఏర్పడిన బంధాలు బలహీనమైనవి. ఆకర్షణ బలాల తగ్గుదల వల్ల ఈ ద్రావణం రౌల్ట్ నియమం నుండి ధనాత్మక విచలనాన్ని చూపుతుంది. దీనివలన ద్రావణ బాష్పపీడనం పెరిగి బాష్పీభవనస్థానం తగ్గును.

ప్రశ్న 9.
రౌల్ నియమాన్ని వ్రాయండి. [AP & TS. Mar.’17]
జవాబు:
ఎ) రౌల్ట్ నియమం (బాష్పశీల ద్రావితం) :
బాష్పశీల ద్రవాల ద్రావణంలోని ప్రతి అనుఘటక పాక్షిక బాష్పపీడనం, అనుఘటకం మోల్ భాగానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

బి) రౌల్ట్ నియమం (అబాష్పశీల ద్రావితం) :
అబాష్పశీల ద్రావితం కలిగియున్న విలీన ద్రావణంలోని సాపేక్ష బాష్పపీడన నిమ్నత, ద్రావిత మోల్భాగానికి సమానమౌతుంది.

ప్రశ్న 10.
హెన్రీ నియమాన్ని రాయండి.
జవాబు:
హెన్రీ నియమం :
స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవంలో వాయువు ద్రావణీయత, ద్రవం లేదా ద్రావణం ఉపరితలంపై ఉన్న వాయువు పాక్షిక పీడనానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
(లేదా)
బాష్పస్థితిలోని వాయువు పాక్షిక పీడనం (P) ద్రావణంలోని వాయువు మోల్భాగానికి (X) అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
P = K_H × x ∵ K_H = హెన్రీ నియమ స్థిరాంకం

ప్రశ్న 11.
ఎబులియోస్కోపిక్ స్థిరాంకం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఎబులియోస్కోపిక్ స్థిరాంకం :
అబాష్పశీల ద్రావితం కలిగియున్న ఒక మోలాల్ ద్రావణంలో పరిశీలించబడిన బాష్పీభవన స్థాన నిమ్నతను ఎబులియోస్కోపిక్ స్థిరాంకం (లేదా) మోలాల్ ఉన్నతి స్థిరాంకం అంటారు.

ప్రశ్న 12.
క్రయోస్కోపిక్ స్థిరాంకం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
క్రయోస్కోపిక్ స్థిరాంకం :
అబాష్పశీల ద్రావితం కలిగి ఉన్న ఒక మోలాల్ ద్రావణంలో పరిశీలించబడిన ఘనీభవన స్థాన నిమ్నతను క్రయోస్కోపిక్ స్థిరాంకం (లేదా) మోలాల్ నిమ్నత స్థిరాంకం అంటారు.

ప్రశ్న 13.
ద్రవాభిసరణ పీడనాన్ని నిర్వచించండి. [AP. Mar.’17]
జవాబు:
ద్రవాభిసరణ పీడనం :
ద్రావణి, ద్రావణం అర్ధ ప్రవేశ్యక పొరతో వేరుపరచినపుడు ద్రావణి ద్రావణంలోకి ప్రవేశించకుండా నివారించుటకు ఉపయోగించు పీడనాన్ని ద్రవాభిసరణ పీడనం అంటారు.

ప్రశ్న 14.
ఐసోటోనిక్ ద్రావణాలు అంటే ఏమిటి? [AP & TS. Mar.’17; AP. Mar.’15]
జవాబు:
ఐసోటోనిక్ ద్రావణాలు :
“ఒక స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉన్న ద్రావణాలలో ద్రవాభిసరణ పీడనం సమానంగా ఉన్నట్లయితే వాటిని “ఐసోటోనిక్ ద్రావణాలు” అంటారు.
ఉదా : సెలైన్ [0.9% (\(\frac{W}{V}\)) NaCl ద్రావణం] తో రక్తం ఐసోటోనిక్ గా ఉండును.

ప్రశ్న 15.
క్రింది ఇచ్చిన పదార్థాలలో ఏవి నీటిలో కరగవు, పాక్షికంగా కరుగుతాయో, అత్యధికంగా కరుగుతాయో గుర్తించండి.
i) ఫినాల్ ii) టోలిన్ iii) ఫార్మిక్ ఆమ్లం iv) ఇథిలీన్ గ్లైకాల్ ) క్లోరోఫారమ్ vi) పెంటనోల్
జవాబు:
i) ఫినాల్ నీటిలో పాక్షికంగా కరుగును.
ii) టోలిన్ నీటిలో కరగదు.
iii) ఫార్మిక్ ఆమ్లం నీటిలో అధికంగా కరుగును.
iv) ఇథిలీన్ గ్లైకాల్ నీటిలో అధికంగా కరుగును.
v) క్లోరోఫారమ్ నీటిలో కరగదు.
vi) పెంటనోల్ నీటిలో పాక్షికంగా కరుగును.

ప్రశ్న 16.
6.5 gm ల C₉H₈O₄ ను 450g లCH₃CNలో కరిగించారు, ఎసిటోనైట్రైల్లో (CH₃CN), ఆస్పిరిన్ (C₉H₈O₄) ద్రవ్యరాశి శాతాన్ని లెక్కించండి.
జవాబు:
ఇవ్వబడినవి
ఆస్పిరిన్ భారం = 6.5గ్రా.
ఎసిటోనైట్రైల్ భారం = 450 గ్రా.
ద్రావణ భారం = 6.5 + 450 = 456.5గ్రా.
భారశాతం (లేదా) ద్రవ్యరాశి శాతం = \(\frac{6.5}{456.5}\) × 100 = 1.424%.

ప్రశ్న 17.
మిథనోల్లో 250 ml ల 0.15 M ద్రావణాన్ని తయారుచేయడానికి కావలసిన బెంజోయిక్ ఆమ్లం (C₆H₅COOH) ద్రవ్యరాశిని లెక్కించండి.
జవాబు:
ఇవ్వబడినది
మోలారిటీ = 0.15 M
ఘనపరిమాణం (V) = 250 ml
బెంజోయిక్ ఆమ్ల అణుభారం (C₆H₅COOH) = 122

ప్రశ్న 18.
ఒకే పరిమాణం గల ఎసిటిక్ ఆమ్లం, డైక్లోరో ఎసిటిక్ ఆమ్లం, ట్రైక్లోరో ఎసిటిక్ ఆమ్లాల జలద్రావణంలో పరిశీలించిన నీటి ఘనీభవన స్థాన నిమ్నతలు పైన చూపించిన క్రమంలోనే పెరుగుతాయి. క్లుప్తంగా వివరించండి.
జవాబు:
ఇవ్వబడిన ఆమ్లాలు CH₃COOH, CHCl₂COOH మరియు CCl₃ COOH.

• నీటిలో ఘనీభవన స్థాన నిమ్నత జల ద్రావణంలోని కణాల సంఖ్యపై ఆధారపడును.
• ఇవ్వబడిన ఆమ్లాలు వాటి ఆమ్ల స్వభావం పెరిగే క్రమంలో ఈ క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి.
  CH₃COOH < CHCl₂COOH < CCl₃COOH

మూడు (CI) పరమాణువులు ఉండుట వలన CCI,COOH అధిక ఆమ్ల స్వభావం కలిగియుండును. CHCl₂COOH తరువాత CH₃COOH.

ఘనీభవన స్థాన నిమ్నత క్రమం
CH₃COOH < CHCl₂COOH < CCl₃COOH

ప్రశ్న 19.
వాంట్ హాఫ్ గుణకం (i) అంటే ఏమిటి? దీనికి ద్విగుణాత్మక విద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థం (1 : 1) ‘α’ కు ఏ విధమైన సంబంధం ఉన్నది?
జవాబు:
వాంట్ఫ్ అంశం (i) :
“ప్రయోగం ద్వారా నిర్ణయించిన కణాధార ధర్మం విలువ మరియు లెక్కించిన కణాధార ధర్మం విలువల యొక్క నిష్పత్తిని వాంటాఫ్ అంశం (i) అంటారు.”

ద్రావిత వియోజనం లేదా అయనీకరణ ప్రక్రియ :
ద్రావితం అయనీకరణ ప్రక్రియలో ‘n’ అయాన్లు ఏర్పరచి, ఇచ్చిన గాఢత దగ్గర ‘α’ అయనీకరణం చెందితే, [1 + (n – 1) α] అయాన్లు ఏర్పడతాయి.

ద్రావితం సహచరిత ప్రక్రియ:
‘n’A సహచరితం అయితే A_n, ఏర్పడితే,

ప్రశ్న 20.
సాపేక్ష బాష్ప పీడన నిమ్నత అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
సాపేక్ష బాష్ప పీడన నిమ్నత :
అబాష్పశీల ద్రావితం కలిగిన ఒక ద్రావణంలోని బాష్పపీడన నిమ్నతకు శుద్ధద్రావణి బాష్ప పీడనానికి గల నిష్పత్తిని సాపేక్ష బాష్పపీడన నిమ్నత అంటారు.
సాపేక్ష బాష్ప పీడన నిమ్నత = \(\frac{P_0-P_s}{P_0}\)
P_o – P_s = బాష్పపీడన నిమ్నత, P_o = శుద్ధ ద్రావణి బాష్పపీడనం

ప్రశ్న 21.
98% (w/w) H₂SO₄ గల ద్రావణంలోని H₂SO₄ మోల్ భాగం గణించండి. [AP. Mar.’17]
జవాబు:
98% (\(\frac{w}{w}\)) H₂SO₄ ద్రావణం ఇవ్వబడినది.
98 గ్రా. లH₂SO₄ మరియు 2 గ్రా. H₂O కలిపి ద్రావణం ఏర్పడినది.

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
ద్రావణాలు ఎన్ని రకాలుగా ఏర్పడతాయి? ప్రతిరకం ద్రావణానికి ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.
జవాబు:
ద్రావణంలోని ద్రావణి ఆధారంగా ద్రావణాలు మూడు రకాలుగా విభజించారు.

ప్రశ్న 2.
ద్రవ్యరాశి శాతం, ఘనపరిమాణ శాతం, ద్రవ్యరాశికి ఘనపరిమాణ శాతం ద్రావణాలను లెక్కించండి.
జవాబు:
(i) ద్రావణం ద్రవ్యరాశి శాతాన్ని ఈ క్రింది విధంగా నిర్వచించవచ్చు

(iii) ద్రవ్యరాశికి ఘనపరిమాణ శాతం (\(\frac{w}{V}\)) :
100 మి.లీ. ల ద్రావణంలో కరిగియున్న ద్రావిత ద్రవ్యరాశిని ద్రవ్యరాశికి ఘనపరిమాణ శాతం అంటారు.

ప్రశ్న 3.
ప్రయోగశాలలో ఉపయోగించే గాఢనైట్రికామ్లం, 68% W/W జలద్రావణం. ఆ ద్రావణం సాంద్రత 1.504 g mL^-1 ఉంటే అలాంటి నమూనా ఆమ్లం మోలారిటి ఎంత?
జవాబు:
68% (\(\frac{W}{w}\)) HNO₃ జలద్రావణం ఇవ్వబడినది.
68% గ్రా.ల HNO₃, 100 గ్రా.ల ద్రావణంలో కలదు.
HNO₃ అణు భారం = 63

ప్రశ్న 4.
గ్లూకోజ్ నీటి ద్రావణం 10% w/w గా సూచించబడింది. ఆ ద్రావణం మోలారిటి ఎంత ఉంటుంది?
జవాబు:
10% (\(\frac{w}{w}\)) గ్లూకోజ్ జల ద్రావణం ఇవ్వబడినది.
గ్లూకోజ్ భారం = 10గ్రా.
C₆H₁₂O₆ గ్రా. అణుభారం = 180
నీటి భారం = 100 – 10 = 90 గ్రా

ప్రశ్న 5.
సుక్రోజ్ నీటి ద్రావణం 20% w/w గా సూచించబడింది. ద్రావణంలో ఉన్న ప్రతిఘటకం మోల్భాగం ఎంత?
జవాబు:
20% (\(\frac{w}{w}\)) సుక్రోజ్ జల ద్రావణం ఇవ్వబడినది.
20 గ్రా. సుక్రోజ్ 80 గ్రా. నీటిలో ఉన్నది.

ప్రశ్న 6.
సమాన మోలార్ పరిమాణం గల Na₂CO₃, NaHCO₃ ల 1.0g మిశ్రమంతో పూర్తిగా చర్యనొందడానికి ఎన్ని mlల 0.1M HCl అవసరమవుతుంది?
జవాబు:
Na₂CO₃ మరియు NaHCO₃ ల 1 గ్రా. మిశ్రమం ఇవ్వబడినది.
Na₂CO₃ భారం = a గ్రా. అనుకొనుము
NaHCO₃ = (1 – a) గ్రా.

Na₂CO₃, NaHCO₃ లు మిశ్రమంలో సమాన మోలార్ పరిమాణం గలవు

ప్రశ్న 7.
300 గ్రా.ల 25% W/W ద్రావణం 400 గ్రా. ల 40% w/w ద్రావణం కలిపి ద్రావణం తయారుచేశారు. ఫలితంగా వచ్చిన ద్రావణం ద్రవ్యరాశి శాతం లెక్కించండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 8.
222.6గ్రా. ల ఇథిలీన్ గ్లైకాల్ను (CHO) 200గ్రా. నీటికి (ద్రావణి) కలిపి ఘనీభవన వ్యతికరణి (antifreeze) తయారు చేశారు. ద్రావణం మోలాలిటి లెక్కించండి.
జవాబు:
ఇథిలీన్ గ్లైకాల్ భారం = 222.6 గ్రా.
గ్రా. అణు భారం = 62
ద్రావణి భారం = 200 గ్రా.

ప్రశ్న 9.
ఉష్ణోగ్రత పెరిగినకొద్దీ ద్రవాలలో వాయువులకు ఎప్పుడూ తక్కువ కరిగే ప్రవృత్తి ఉంటుంది. ఎందుకు?
జవాబు:
వాయువులు ద్రవాలలో కరుగుట ఉష్ణమోచక చర్యకు ఉదాహరణ (∆ HCO)

లీచాట్లియర్ సూత్రం ప్రకారం ఒక చర్య ఉష్ణమోచక చర్య అయినప్పుడు ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో వాయువు ద్రావణీయత తగ్గును.
కావున ఉష్ణోగ్రత పెరిగిన కొలది ద్రవాలలో వాయువులకు ఎప్పుడూ తక్కువ కరిగే ప్రవృత్తి ఉండును.

ప్రశ్న 10.
రౌల్ట్ నియమం నుంచి ధనాత్మక విచలనం అంటే ఏమిటి? రౌల్ట్ నియమం నుంచి ధనాత్మక విచలనంతో ∆_mixH గుర్తు సంబంధం ఎలా ఉంటుంది?
జవాబు:

• రౌల్ట్ నియమం ప్రకారం లెక్కించే బాష్పపీడనం కంటే ఎక్కువ అయితే ఆ ద్రావణం ధనాత్మక విచలనాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.
• ఇచ్చట ద్రావిత మరియు ద్రావణి (1 మరియు 2) ల మధ్య ఉండు అంతర అణు ఆకర్షణ బలాలు ద్రావిత మరియు ద్రావిత (1 మరియు 1) ల మధ్య మరియు ద్రావణి మరియు ద్రావణి (2 మరియు 2) ల మధ్య కంటే బలహీనంగా ఉంటాయి.
• కావున ద్రావిత లేదా ద్రావణి అణువులు ద్రావణం ఉపరితలంపై నుండి శుద్ధ స్థితిలో తప్పించుకొంటాయి. కావున ద్రావణ బాష్ప పీడనం పెరుగును.
  ఉదా : ఇథైల్ ఆల్కహాల్ మరియు నీరు, ఎసిటోన్ మరియు బెంజీన్.

ప్రశ్న 11.
రౌల్ట్ నియమం నుంచి రుణాత్మక విచలనం అంటే ఏమిటి? రౌల్ట్ నియమం నుంచి రుణాత్మక విచలనంతో ∆_mixH సంబంధం ఎలా ఉంటుంది?
జవాబు:

రౌల్ట్ నియమం ప్రకారం లెక్కించే బాష్పపీడనం కంటే తక్కువ అయితే ఆ ద్రావణం ఋణాత్మక విచలనాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.

• ఇచ్చట ద్రావణి మరియు ద్రావణి (2 మరియు 2) ల మధ్య, ద్రావిత మరియు ద్రావిత (1మరియు 1)ల మధ్య ఉండు అంతర అణు ఆకర్షణ బలాల కంటే ద్రావిత మరియు ద్రావణి(1మరియు 2) ల మధ్య కంటే బలహీనంగా ఉంటాయి.
• కావున ద్రావణ బాష్ప పీడనం తగ్గును.
  ఉదా : HNO₃ మరియు నీరు, HCl మరియు నీరు

ప్రశ్న 12.
300K వద్ద నీటి బాష్పపీడనం 12.3 k P_a. అబాష్పశీల ద్రావితం ఉన్న 1 మోలాల్ ద్రావణం బాష్పపీడనం లెక్కించండి.
జవాబు:
ఇవ్వబడిన ద్రావణ మోలాలిటీ = 1m
నీటి యొక్క బాష్పపీడనం (P₀) = 12.3 lP_a
ద్రావిత మోల్ల సంఖ్య (n_s) = 1

ప్రశ్న 13.
బాష్పపీడనాన్ని 80%కు తగ్గించడానికి 114g ల ఆక్టెన్లో కరిగించవలసిన అబాష్పశీల ద్రావితం (మోలార్ ద్రవ్యరాశి 40g mol^-1 ద్రవ్యరాశిని లెక్కించండి. [TS. Mar.’16]
జవాబు:

అబాష్పశీల ద్రావితం ఆక్టేన్లో కరిగినపుడు బాష్పపీడనం 80% తగ్గించబడినది.

ప్రశ్న 14.
5% W/W చక్కెర నీటి ద్రావణం ఘనీభవనస్థానం 271K. నీటి ఘనీభవనస్థానం 273.15 K అయితే 5% గ్లూకోజ్ నీటి ద్రావణం ఘనీభవనస్థానం లెక్కించండి.
జవాబు:

∴ 5% గ్లూకోజ్ ద్రావణానికి ఘనీభవన స్థానం = 273.15 – 4.085 = 269.07 K

ప్రశ్న 15.
300 K వద్ద గ్లూకోజ్ ద్రావణం ద్రవాభిసరణ పీడనం 1.52 bar అయితే, దాని గాఢత ఎంత?
R = 0.083L bar mol^-1 K^-1?
జవాబు:
π = CRT
R = 0.0836.bar. mol^-1 K^-1
T = 300 K
π = 1.52 bar

ప్రశ్న 16.
293K వద్ద నీటి బాష్ప పీడనం 17.535 mm Hg. 25g ల గ్లూకోజ్ను 450g ల నీటిలో కరిగిస్తే వచ్చిన ద్రావణం బాష్పపీడనాన్ని 293K వద్ద గణించండి.
జవాబు:
రౌల్టి నియమం ప్రకారం

ప్రశ్న 17.
మోలార్ ద్రవ్యరాశికి ద్రావణం బాష్పీభవన స్థాన ఉన్నతికి ఎలాంటి సంబంధం ఉన్నది?
జవాబు:
బాష్పీభవన స్థాన ఉన్నతి

∴ మోలార్ ద్రవ్యరాశికి ద్రావణ బాష్పపీడన ఉన్నతి విలోమానుపాతంలో ఉంటాయి.

ప్రశ్న 18.
ఆదర్శ ద్రావణం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఆదర్శ ద్రావణం :
అన్ని గాఢతల అవధులలో రౌల్టనియమాన్ని పాటించే ద్రావణాలను ఆదర్శ ద్రావణాలు అంటారు. ఆదర్శ ద్రావణాలలో ద్రావిత, ద్రావణిల మధ్య రసాయన చర్యలు జరగవు.
ఉదా : ఈ క్రింది మిశ్రమాలు ఆదర్శ ద్రావణాలు ఏర్పరుస్తాయి.

1. బెంజీన్ + టోలీస్
2. n- హెక్సేన్ + n– హెప్టేన్
3. ఇథైల్ బ్రోమైడ్ + ఇథైల్ అయోడైడ్

ప్రశ్న 19.
సాపేక్ష బాష్పపీడన నిమ్నత అంటే ఏమిటి? ఇది ద్రావితం మోలార్ ద్రవ్యరాశిని నిర్ధారించడానికి ఏవిధంగా ఉపయోగపడుతుంది? [TS. Mar.’15]
జవాబు:
సాపేక్ష బాష్పపీడన నిమ్నత :
బాష్పశీల ద్రావితం కలిగిన ఒక ద్రావణంలోని బాష్పపీడన నిమ్నతకు శుద్ధద్రావణి బాష్ప పీడనానికి గల నిష్పత్తిని సాపేక్ష బాష్పపీడన నిమ్నత అంటారు.
సాపేక్ష బాష్పపీడన నిమ్నత = \(\frac{P_0-P_s}{P_0}\)
P₀ – P_s = బాష్పపీడన నిమ్నత, p₀ = శుద్ధ ద్రావణి బాష్ప పీడనం

రౌల్ట్నియముం (అబాష్పశీల ద్రావితం) :
అబాష్పశీల ద్రావితం కలిగియున్న విలీన ద్రావణంలోని సాపేక్ష బాష్పపీడన నిమ్నత, ద్రావిత మోల్భాగానికి సమానమౌతుంది.

ప్రశ్న 20.
మోలార్ ద్రవ్యరాశికి ద్రావణం ఘనీభవనస్థాన నిమ్నతకి ఎలాంటి సంబంధం ఉన్నది?
జవాబు:
ఘనీభవన స్థాన నిమ్నత

∴ మోలార్ ద్రవ్యరాశికి ద్రావణ ఘనీభవన స్థాన నిమ్నత విలోమానుపాతంలో ఉండును.

దీర్ఘసమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
2% w/wఅబాష్పశీల ద్రావిత జలద్రావణం, ద్రావణి సాధారణ బాష్పీభవన స్థానం వద్ద 1.004bar పీడనాన్ని కలుగజేస్తుంది. ద్రావితం మోలార్ ద్రవ్యరాశి ఎంత?
జవాబు:
సాపేక్ష బాష్పపీడన నిమ్నత \(\frac{P_0-P_s}{P_0}=\frac{n_s}{n_0}\)
P₀ = 1.013 bar, P_s = 1.004 bar
w = 2 గ్రా. W = 98 గ్రా.
M = 18, m = ?

ప్రశ్న 2.
హెప్టేన్, ఆక్టేన్ ఆదర్శ ద్రావణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. 373 K వద్ద రెండు ద్రవ ఘటకాల బాష్పపీడనాలు వరసగా 105.2 kP_a, 46.8 kP_a. 26.0 g హెప్టేన్, 35.0g ఆక్టేన్ కలిసిన మిశ్రమం బాష్పపీడనం ఎంత?
జవాబు:

హెప్టేన్ బాష్ప పీడనం P₁ = 105.2 kP_a
ఆక్టేన్ బాష్ప పీడనం P₂ = 46.8 kP_a
26గ్రా. హెప్టేన్ మరియు 35 గ్రా. ఆక్టేన్ కలుపబడ్డాయి
ఆ మిశ్రమంలో

హెప్టేన్ బాష్పపీడనం (P₁₁) = P₁ × X_s
= 105.2 × 0.459
= 48.28 kP_a

ఆక్టేన్ బాష్పపీడనం (P₂₂) = P₂ × X₀
= 46.8 × 0.541
= 25.32 kP_a

మిశ్రమం యొక్క మొత్తం పీడనం (P) = P₁₁ + P₂₂
= 25.32 + 48.28
= 73.6 kP_a

ప్రశ్న 3.
298 K వద్ద 90.0 g నీటిలో ఉన్న 30.0g అబాష్పశీల ద్రావితం ఉన్న ద్రావణం బాష్పపీడనం 2.8 kP_a. అంతేకాకుండా 18.0g నీటిని ఆ ద్రావణానికి కలిపితే కొత్తగా ఏర్పడిన బాష్పపీడనం 298 K వద్ద 2.9 kP_a అయితే (i) ద్రావితం మోలార్ ద్రవ్యరాశిని (ii) 298 K వద్ద నీటి బాష్పపీడనాన్ని లెక్కించండి.
జవాబు:
i) ద్రావితం మోలార్ ద్రవ్యరాశిని లెక్కించుట :
Case – I :

Case – II :

ii) నీటి బాష్పపీడనం లెక్కించుట :
రౌల్ట్ నియమం ప్రకారం

ప్రశ్న 4.
A, B అనే రెండు మూలకాలు AB₂, AB₄ ఫార్ములాలు గల సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తాయి. 20.0g ల బెంజీన్లో 1.0g AB₂ కరిగిస్తే ఘనీభవనస్థాన నిమ్నత 2.3 K, 1.0g. AB₄ కరిగిస్తే ఘనీభవన స్థాన నిమ్నత 1.3 K. బెంజీన్ మోలార్ నిమ్నత స్థిరాంకం 5.1 K kg mol^-1. A, B ల పరమాణు ద్రవ్యరాశులను లెక్కించండి.
జవాబు:
AB₂ మరియు AB₄ సమ్మేళనాల అణుభారాలు లెక్కించుట :
AB₂ సమ్మేళనానికి

మూలకాల పరమాణు ద్రవ్యరాశులు లెక్కించుట :
A మూలక పరమాణు ద్రవ్యరాశి = x
B మూలక పరమాణు ద్రవ్యరాశి = У
AB₂ అణుభారం = x + 2y
ABB₄ అణుభారం = x + 4y
x + 2y = 110.87 ——— (1)
x + 4y = 196.15 ——— (2)
సమీకరణం (2) – సమీకరణం (1)
x + 4y – x – 2y = 196.15 – 110.87
2y = 85.28
y = 42.64
x + 2y = 110.87
x + 85.28 = 110.87
x = 110.87 – 85.28
X = 25.59
∴ A మూలక పరమాణు ద్రవ్యరాశి = 25.59 u
B మూలక పరమాణు ద్రవ్యరాశి = 42.64u

ప్రశ్న 5.
10.0g CH₃CH₂ CHClCOOH ని 250g నీటికి కలిపినప్పుడు నీటి ఘనీభవన స్థాన నిమ్నతని లెక్కించండి.
K_a = 1.4 × 10^-3, K_f = 1.86 K kg mol ^-1.
జవాబు:
వియోజనావధి లెక్కించుట :
ద్రావిత భారం = 10 గ్రా.
ద్రావిత అణుభారం (CH₃ – CH₂ – CH Cl COOH) = 122.5 గ్రా/మోల్

వాంట్ఫ్ గుణకం లెక్కించుట :

ఘనీభవన స్థాన నిమ్నత ∆T_f = i × K_f × m = 1.065 × 1.86 × 0.326 = 0.65 k

ప్రశ్న 6.
19.5g CH₂FCOOH ని 500g ల నీటిలో కరిగించారు. పరిశీలనలో నీటి ఘనీభవన స్థాన నిమ్నత 1.0°C. ఉంది. వాంట్ఫ్ గుణకాన్ని, ఫ్లోరో ఎసిటిక్ ఆమ్లం వియోజన స్థిరాంకాన్ని లెక్కించండి.
జవాబు:
ఆమ్ల వాంట్ఫ్ గుణకం లెక్కించుట :

ఆమ్ల వియోజన అవధి లెక్కించుట :

ఆమ్ల వియోజన స్థిరాంకం లెక్కించుట :

ప్రశ్న 7.
100g A ద్రవాన్ని (మోలార్ ద్రవ్యరాశి 140g mol^-1) 1000g B ద్రవంలో (మోలార్ ద్రవ్యరాశి 180g mol^-1). కరిగించారు. శుద్ధ ద్రవం B బాష్పపీడనం 500 torr. ద్రావణం మొత్తం బాష్పపీడనం 475 torr అయినట్లయితే శుద్ధ ద్రవం A బాష్పపీడనం, ద్రావణంలో దాని బాష్పపీడనాన్ని గణించండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 8.
27°C వద్ద ద్రవాభిసరణ పీడనం 0.75 atm. ఉండాలంటే 2.5 లీటర్ల నీటిలో కరిగించవలసిన CaCl₂ (i = 2.47) పరిమాణాన్ని నిర్ధారించండి.
జవాబు:
వాంట్ హాఫ్ సమీకరణం
ద్రవాభిసరణ పీడనం (π) = i CRT
i = 2.47
V = 2.5 lit
R = 0.0821 lit. atm.K^-1. mol^-1
T = 27 + 273 = 300 K
π = 0.75 atm

ప్రశ్న 9.
25°C 25 g ల K₂SO₄ ని రెండు లీటర్ల నీటిలో కరిగించగా వచ్చిన ద్రావణంలో K₂SO₄ పూర్తిగా వియోజనం చెందిందనుకొని ద్రవాభిసరణ పీడనాన్ని నిర్ధారించండి.
జవాబు:
కరిగించబడిన K₂SO₄ భారం = 25 mg
V = 2 lit; T = 25°C = 298 K
K₂SO₄ అణుభారం = 174 గ్రా/మోల్

ప్రశ్న 10.
సంఘటనం పూర్తి అవధిలో బెంజీన్, టోలీన్ ఆదర్శ ద్రావణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. 300 K వద్ద శుద్ధ బెంజీన్, టోలీస్ బాష్పపీడనాలు వరసగా 50.71 mm Hg, 32.06 mm Hg. 80g బెంజీన్ని 100g టోలీస్ లో కలిపితే బాష్పప్రావస్థలో ఉన్న బెంజీన్ మోల్భాగాన్ని లెక్కించండి.
జవాబు:
బెంజీన్ అణుభారం (C₆H₆) = 78
టోలీన్ అణుభారం (C₇H₈) = 92

సాధించిన సమస్యలు Textual Examples

ప్రశ్న 1.
ద్రవ్యరాశిపరంగా 20% C₂H₆O₂ గల ద్రావణంలో ఇథిలీన్ గ్లైకాల్ (C₂H₆O₂) మోల్ భాగాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:
100g ద్రావణం ఉందనుకొందాం (ఎంత మొత్తం ద్రావణంతోనైనా మొదలుపెట్టవచ్చు, ఫలితాలు ఒకే విధంగా ఉంటాయి).
ద్రావణంలో 20g ఇథిలీన్ గ్లైకాల్, 80 g నీరు ఉంటాయి.
C₂H₆O₂ మోలార్ ద్రవ్యరాశి = 12 × 2 + 1 × 6 + 16 × 2 = 62 g mol^-1

నీటి మోలాగాన్ని, గ్లైకాల్ మోల్భాగంతో ఈ విధంగా కూడా లెక్కించవచ్చు :
1 – 0.068 = 0.932

ప్రశ్న 2.
5g NaOH 450 ml ద్రావణంలో ఉంటే ఆ ద్రావణం మోలారిటీని లెక్కించండి.
సాధన:

ప్రశ్న 3.
75g ల బెంజీన్లో 2.5g ఇథనోయిక్ ఆమ్లం (CH₃COOH)మోలాలిటీని లెక్కించండి. [TS. Mar.’15]
సాధన:
C₂H₄O₂ మోలార్ ద్రవ్యరాశి = 12 × 2 + 1 × 4 + 16 × 2 = 60g mol^-1

ప్రశ్న 4.
293 K వద్ద N₂ వాయువును నీటి ద్వారా పంపితే ఒక లీటరు నీటిలో ఎన్ని మిల్లీ మోల్ల N₂ వాయువు కరుగుతుంది? N₂, కలుగజేసే పాక్షిక పీడనం 0.987 bar అనుకోండి. 293 K వద్ద హెన్రీ నియమ స్థిరాంకం 76.48 k bar. గా ఇవ్వడమైంది.
సాధన:
జలద్రావణంలో వాయువు ద్రావణీయతకు మోల్భాగానికి సంబంధం ఉన్నది. ద్రావణంలో వాయువు మోల్భాగాన్ని హెన్రీ నియమాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించాలి. అందువల్ల,

ప్రశ్న 5.
298 K వద్ద క్లోరోఫారమ్ (CHCl₃) డైక్లోరోమీథేన్ (CH₂Cl₂) బాష్ప పీడనాలు వరసగా 200 mm Hg, 415 mm Hg. (i) 298 K వద్ద 25.5 g ల CHCl₃, 40 g CH₂Cl₂ కలిపి తయారుచేసిన ద్రావణం బాష్ప పీడనాన్ని, (ii) వాయు ప్రావస్థలో ప్రతి అనుఘటకం మోల్భాగాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:
i) CH₂Cl₂ మోలార్ ద్రవ్యరాశి 12 × 1 + 1 × 2 + 35.5 × 2 = 85 g mol^-1
CHCl₃ మోలార్ ద్రవ్యరాశి = 12 × 1 + 1 × 1 + 35.5 × 3 = 119.5 g mol^-1

సమీకరణంని ఉపయోగించి
p_{మొత్తం} = p°₁ + (p°₂ – p°₁) x₂ = 200 + (415 – 200) × 0.688
= 200 + 147.9 = 347.9 mm Hg

ii) సమీకరణం, y₁ = p_i/p_{మొత్తం} ఉపయోగించి వాయు ప్రావస్థలోని అనుఘటకాల మోల్భాగాలను లెక్కించవచ్చు.
p_CH2Cl2 = 0.688 × 415 mm Hg = 285.5 mm Hg
p_CHCl3 = 0.312 × 200 mm Hg = 62.4 mm Hg
y_CH2Cl2 = 285.5 mm Hg/347.9 mm Hg = 0.82
y_CHCl3 = 62.4 mm Hg/347.9 mm Hg = 0.18

గమనిక : CH₂Cl₂ కు CHCI, కంటే అధిక బాష్పశీలత ఉంది కాబట్టి [p°_CH2Cl2 = 415 mm Hg . p°_CHCl3 = 200 mm Hg] బాష్ప ప్రావస్థలో కూడా CH₂Cl₂ అధికంగా ఉంటుంది. [y_CH2Cl2 = 0.82, y_CHCl3 = 0.18], అందువల్ల ద్రావణం బాష్పంతో సమతాస్థితిలో ఉన్నప్పుడు బాప్పు ప్రావస్థలో ఎప్పుడూ కూడా బాష్పశీలత ఎక్కువగా ఉన్న అనుఘటకం అధికంగా ఉంటుందని మనం చెప్పవచ్చు.

ప్రశ్న 6.
ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద శుద్ధ బెంజీన్ బాష్పపీడనం 0.850 bar. 0.5g బరువుగల అబాష్పశీల అవిద్యుద్విశ్లేష్య పదార్థం 39.0 g బెంజీనిక్కి (78 g mol’ మోలార్ ద్రవ్యరాశి) కలిపారు. అప్పుడు ద్రావణం బాష్పపీడనం 0.845 bar. ఘనపదార్థం మోలార్ ద్రవ్యరాశి ఎంత? [AP. Mar.’16]
సాధన:

ప్రశ్న 7.
18g గ్లూకోజ్ను సాస్పన్ (saucepan) లో తీసుకొని 1 kg నీటిలో కరిగించారు. 1.013 bar వద్ద నీరు ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్ద మరుగుతుంది? నీటి K_b 0.52 K kg mol^-1.
సాధన:
గ్లూకోజ్ మోల్లు 18g/ 180 g mol^-1 = 0.1 mol
ద్రావణి కిలోగ్రాముల సంఖ్య = 1 kg
అందువల్ల ద్రావణంలో గ్లూకోజ్ మోలాలిటి = 0.1 mol^-1
నీటికి బాష్పీభవన స్థానంలో మార్పు
∆T_b = K_b × m = 0.52 K kg mol^-1 × 0.1 mol kg^-1 = 0.052.K.
1.013 bar పీడనం వద్ద నీరు 373.15 K వద్ద మరుగుతుంది, అందువల్ల ద్రావణం బాష్పీభవన స్థానం
= 373.15 + 0.052 = 373.202 K

ప్రశ్న 8.
బెంజీన్ బాష్పీభవన స్థానం 353.23 K. 1.80 gల అబాష్పశీల ద్రావితం 90 gల బెంజీన్ లో కరిగిస్తే బాష్పీభవన స్థానం 354.11 K కు పెరిగింది. ద్రావితం మోలార్ ద్రవ్యరాశిని లెక్కించండి. బెంజీనికి K_b 2.53 K kg mol^-1.
సాధన:
బాష్పీభవన స్థాన ఉన్నతి (∆ T_b) = 354.11 K – 353.23 K = 0.88 K

ప్రశ్న 9.
45 gల ఇథిలీన్ గ్లైకాల్ను (C₂H₆O₂) 600 g నీటితో కలిపారు. (ఎ) ఘనీభవనస్థాన నిమ్నత (బి) ద్రావణం ఘనీభవన స్థానం లెక్కించండి.
సాధన:
ఘనీభవనస్థాన నిమ్నతకు మోలాలిటీతో సంబంధం ఉంది.

ప్రశ్న 10.
1.00 g అబాష్పశీల ద్రావితాన్ని 50g బెంజీన్లో కరిగిస్తే బెంజీన్ ఘనీభవనస్థానం 0.40 K తగ్గింది. బెంజీన్ ఘనీభవన స్థాన నిమ్నత స్థిరాంకం 5.12 K kg mol^-1. ద్రావితం మోలార్ ద్రవ్యరాశి కనుక్కోండి.
సాధన:

ఆ విధంగా ద్రావితం మోలార్ ద్రవ్యరాశి = 256 g mol^-1

ప్రశ్న 11.
200 cm³ ప్రోటీన్ జలద్రావణంలో 1.26gల ప్రోటీన్ ఉంది. 300K వద్ద ఆ ద్రావణం ద్రవాభిసరణ పీడనం 2.57 × 10^-3 bar. ప్రోటీన్ మోలార్ ద్రవ్యరాశి గణించండి.
సాధన:
మనకు తెలిసిన రాశులు π = 2.57 × 10^-3 bar.
V = 200 cm³ = 0.200 litre
T = 300 K
R = 0.083 L bar mol^-1 K^-1

ప్రశ్న 12.
2g ల బెంజోయిక్ ఆమ్లాన్ని (C₆H₅COOH) 25g ల బెంజీన్లో కరిగిస్తే 1.62 K ఘనీభవన స్థాననిమ్నతని చూపిస్తుంది. బెంజీన్ మోలార్ నిమ్నత స్థిరాంకం 4.9 K kg mol^-1. అది ద్రావణంలో ద్విఅణుకం ఏర్పరిస్తే, ఆమ్లం సాహచర్య శాతం ఎంత?
సాధన:
ఇచ్చిన రాశులు : w₂ = 2g; K_f = 4.9 K kg mol^-1; w₁ = 25 g
∆T_f = 1.62 K

ఆ విధంగా బెంజీన్లో బెంజోయిక్ ఆమ్ల ప్రయోగాత్మక మోలార్ ద్రవ్యరాశి = 241.98 g mol^-1
ఆమ్లానికి ఈ కింది సమతాస్థితిని చూడండి.

ద్రావితం సాహచర్య అవధి x అయితే (1 – x) మోల్ బెంజోయిక్ ఆమ్లం సాహచర్యం కాకుండా ఉంటుంది. సమతాస్థితి \(\frac{x}{2}\) mol సాహచర్యం జరిగి ఉంటుంది. అందువల్ల సమతాస్థితి వద్ద మొత్తం కణాల మోల్ల సంఖ్య.
వద్ద దీనికి అనుగుణంగా
1 – x + \(\frac{x}{2}\) = 1 – \(\frac{x}{2}\)2
అందువల్ల, సమతాస్థితి వద్ద మొత్తం కణాల మోల్ సంఖ్య వాంట్ హాఫ్ గుణకానికి (i) సమానం. కానీ

అందువల్ల బెంజీన్ బెంజోయిక్ ఆమ్లం సాహచర్య అవధి = 99.2%.

ప్రశ్న 13.
1.06 g ml^-1 సాంద్రత గల 0.6 mL ఎసిటిక్ ఆమ్లాన్ని (CH₃COOH) 1లీటర్ నీటిలో కరిగించారు. ఈ ఆమ్ల గాఢతకు పరిశీలించిన ఘనీభవన స్థాన నిమ్నత 0.0205°C, వాంట్ హాఫ్ గుణకాన్ని, ఆమ్లం వియోజన స్థిరాంకాన్ని గణించండి.
సాధన:

ఎసిటిక్ ఆమ్లం బలహీనమైన విద్యుద్విశ్లేష్యం, ఒక ఎసిటిక్ ఆమ్ల అణువు ఒక ఎసిటేట్ అయాన్, ఒక హైడ్రోజన్ అయాన్, రెండు అయాన్లుగా వియోజనం చెందుతుంది.

ఎసిటిక్ ఆమ్ల వియోజన అవధి x అయితే, వియోజనం చెందని ఎసిటిక్ అమ్లం మోల్లు n(1 – x), nx మోల్ల CH₃COO^–, nx మోల్ల H⁺ అయాన్లు ఉంటాయి.

పాఠ్యాంశ ప్రశ్నలు Intext Questions

ప్రశ్న 1.
22g బెంజీన్ను (C₆H₆) 122g కార్బన్టెట్రాక్లోరైడ్ (CCl₄)లో కరిగిస్తే బెంజీన్, కార్బన్టెట్రాక్లోరైడ్ల ద్రవ్యరాశి శాతాలను లెక్కించండి.
సాధన:
బెంజీన్ ద్రవ్యరాశి = 22g
CCl₄ ద్రవ్యరాశి = 122g
ద్రావణ ద్రవ్యరాశి = 22 + 122 = 22 = 144 గ్రా.
బెంజీన్ ద్రవ్యరాశి శాతం \(\frac{22}{144}\) × 100 = 15.28%
CCl₄ ద్రవ్యరాశి శాతం 100 – 15.28 = 84.72%

ప్రశ్న 2.
కార్బన్ట్రాక్లోరైడ్ ద్రావణంలో 30% ద్రవ్యరాశి గల, బెంజీన్ మోల్భాగాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:
100 గ్రా. ద్రావణంలో
బెంజీన్ ద్రవ్యరాశి = 30గ్రా.
CCl₄ ద్రవ్యరాశి 100 – 30 = 70 గ్రా.
బెంజీన్ అణుభారం = 78
CCl₄ అణుభారం = 154

ప్రశ్న 3.
ఈక్రింది ద్రావణాల మోలారిటీని గణించండి :
ఎ) 4.3 L ద్రావణంలో 30g CO(NO₃)₂.6H₂O
బి) 30 mL 0.5 M H₂SO₄ 500 mL కు విలీనం చేయబడింది.
సాధన:
ఎ) CO(NO₃)₂. 6H₂O అణుభారం = 291 గ్రా. / మోల్
CO (NO₃)₂ 6 H₂O మోల్ల సంఖ్య = \(\frac{30}{291}\) = 0.103
ద్రావణ ఘనపరిమాణం = 4.3 లీ
మొలారిటీ M \(\frac{0.103}{4.3}\) = 0.024 M

బి) విలీనం చేయని H₂SO₄ ఘన పరిమాణం V₁ = 30 mL
విలీనం చేయని H₂SO₄ మోలారిటీ M₁ = 0.5 M
విలీనం చేసిన H₂SO₄ ఘనపరిమాణం V₂ = 500 mL
M₁V₁ = M₂V₂
M₂ = \(\frac{M_1V_1}{V_2}=\frac{0.5\times30}{500}\) = 0.03 M

ప్రశ్న 4.
2.5 kg ల 0.25 మోలాల్ జలద్రావణం చేయడానికి కావలసిన యూరియా (NH₂CONH₂) ద్రవ్యరాశిని లెక్కించండి.
సాధన:
ద్రావణ మొలాలిటీ m = 0.25 m
యూరియా అణుభారం = 60 గ్రా. / మోల్
ద్రావణి (నీరు) భారం = 2.5 kg

ప్రశ్న 5.
20% (ద్రవ్యరాశి/ ద్రవ్యరాశి) KI జలద్రావణం సాంద్రత 1.202 g mL^-1. అయితే KI (ఎ) మోలాలిటీ (బి) మోలారిటీ (సి)మోల్ భాగాలను లెక్కించండి.
సాధన:
ఎ) మోలాలిటీ :
100 గ్రా. నీటిలో KI భారం = 20 గ్రా.
ద్రావణంలో నీటిభారం = 80 గ్రా. = 0.08 kg
KI అణుభారం = 166 గ్రా./ మోల్^-1

ప్రశ్న 6.
కుళ్ళిన గుడ్డులాంటి వాసనగల విషతుల్యమైన H₂S వాయువును గుణాత్మక విశ్లేషణలో వాడతారు. నీటిలో STP వద్ద H₂S ద్రావణీయత 0.195m అయినట్లయితే హెన్రీ నియమ స్థిరాంకం లెక్కించండి.
సాధన:
0.195 m అనగా 0.195 మోల్ల H₂S 1000 గ్రా. నీటిలో కరిగినది.

ప్రశ్న 7.
298 K వద్ద నీటిలో CO₂ కు హెన్రీ నియమ స్థిరాంకం 1.67 × 10⁸ Pa. 298 K వద్ద 2.5 atm ల CO₂ పీడనంలో సీలు చేసిన 500 mL సోడా నీళ్ళలోని CO₂ పరిమాణాన్ని లెక్కించండి.
సాధన:
Step I : CO₂ మోల్ల సంఖ్య లెక్కించుట :
హెన్రీ నియమం ప్రకారం,

ప్రశ్న 8.
350 K వద్ద శుద్ధ A, Bల బాష్పపీడనాలు వరసగా 450, 700 mm Hg. ద్రవ మిశ్రమాల మొత్తం పీడనం 600 mm Hg అయినట్లయితే సంఘటనాన్ని కనుక్కోండి. బాష్ప ప్రావస్థ సంఘటనాన్ని కూడా కనుక్కోండి.
సాధన:
Step I :
శుద్ధ ద్రావణం A యొక్క బాష్ప పీడనం P°_A = 450 mm
శుద్ధ ద్రావణం B యొక్క బాష్ప పీడనం P°_B = 700 mm
ద్రావణ మొత్తం బాష్ప పీడనం (P) = 600 mm

ప్రశ్న 9.
298 K వద్ద శుద్ధజలం బాష్ప పీడనం 23.8 mm Hg. 850g నీటిలో 50 g యూరియా (NH₂CONH₂) కరిగి ఉన్నది. ఈ ద్రావణంలో నీటి బాష్పపీడనం దాని సాపేక్ష నిమ్నత లెక్కించండి.
సాధన:
Step I:
రౌల్ట్ నియమం ప్రకారం

ప్రశ్న 10.
750 mm Hg వద్ద నీటి బాష్పీభవన స్థానం 99. 63°C. నీరు 100°C వద్ద మరగాలంటే 500 g నీటికి ఎంత సుక్రోజ్న కలపాలి?
సాధన:
నీటి భారం (W_A) = 0.5 kg = (500 గ్రా.)
బాష్పీభవనస్థాన ఉన్నతి = 100 – 99.63°C = 0.37°C
K_b = 0.52 K. kg/mole

ప్రశ్న 11.
ఎసిటిక్ ఆమ్లం ఘనీభవన స్థానం 1.5°C తగ్గించటానికి 75g ఎసిటిక్ ఆమ్లంలో కరిగించవలసిన ఆస్కార్బిక్ ఆమ్లం (విటమిన్ C, C₆H₈O₆) ద్రవ్యరాశిని లెక్కించండి. K_f = 3.9 K kg mol^-1
సాధన:
ఆస్కార్బిక్ ఆమ్లభారం = 75 గ్రా. = 0.075 kg
(∆T_f) = 1.5° C = 1.5 K

ప్రశ్న 12.
1,85,000 మోలార్ ద్రవ్యరాశి గల 1.0 g ల పాలిమర్లను 450 mL నీటిలో కరిగించగా ఏర్పడిన ద్రావణం కలుగజేసే ద్రవాభిసరణ పీడనం పాస్కల్లో 37°C వద్ద లెక్కించండి.
సాధన:
పాలిమర్ ద్రవ్యరాశి W_B = 1.0 గ్రా.
అణుభారం M_B = 185000 g /mole
V = 450ml = 0.450 lit
T = 37°C = 310 K

Andhra Pradesh BIEAP AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material 1st Lesson ఘనస్థితి Textbook Questions and Answers.

AP Inter 2nd Year Chemistry Study Material 1st Lesson ఘనస్థితి

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
అస్ఫాటిక పదాన్ని నిర్వచించండి.
జవాబు:
ఏ సమ్మేళనాలలో అయితే కణాలు ఒక క్రమమైన పద్ధతిలో అమరి ఉండవో, ఆ ఘనపదార్థాలను అస్ఫాటిక ఘనపదార్థాలు అంటారు. ఉదా : గాజు, రబ్బరు, ప్లాస్టిక్ లు మొదలగునవి.

ప్రశ్న 2.
ఏ విధంగా గాజు క్వార్ట్జ్ నుంచి విభిన్నంగా ఉంటుంది?
జవాబు:
గాజు ఒక అస్ఫాటిక ఘన పదార్థం. ఇందులో కణాల అమరిక లఘు విస్తృతి క్రమంలో ఉంటుంది.
క్వార్ట్జ్ ఒక స్ఫటిక ఘన పదార్థం. ఇందులో కణాల అమరిక దీర్ఘ విస్తృతి క్రమంలో ఉంటుంది.

ప్రశ్న 3.
క్రింది ఘన పదార్థాలను అయానిక, లోహ, అణు, సమయోజనీయ జాలకం, అస్ఫాటికాలుగా వర్గీకరించండి.
ఎ) Si బి) I₂ సి) P₄ డి) Rb ఇ) SiC ఎఫ్) LiBr జి) అమోనియమ్ ఫాస్ఫేట్ (NH₄)₃PO₄ హెచ్) ప్లాస్టిక్ ఐ) గ్రాఫైట్ జె) టెట్రా ఫాస్ఫరస్ డెకాక్సైడ్ కె) ఇత్తడి
జవాబు:
ఎ) Si – సంయోజనీయ జాలక ఘన పదార్థం
బి) I₂ – సంయోజనీయ బంధాలలో ఏర్పడిన అణు ఘన పదార్థం
సి) P₄ – సంయోజనీయ బంధాలలో ఏర్పడిన అణు ఘన పదార్థం.
డి) Rb – లోహ ఘన పదార్థం
ఇ) SiC – సంయోజనీయ బంధాలతో ఏర్పడిన బృహదణువు జాలక ఘన పదార్థం
ఎఫ్) LiBr – అయానిక ఘన పదార్థం
జి) అమోనియమ్ ఫాస్ఫేట్ (NH₄)₃PO₄ – అయానిక ఘన పదార్ధం
హెచ్) ప్లాస్టిక్ – అస్ఫాటిక ఘన పదార్థం
ఐ) గ్రాఫైట్ – సంయోజనీయ బంధాలతో ఏర్పడిన షట్కోణాకార జాలక ఘన పదార్థం
జె) టెట్రా ఫాస్ఫరస్ డెకాక్సైడ్ – సంయోజనీయ బంధాలతో ఏర్పడిన అణు నిర్మాణము
కె) ఇత్తడి – లోహ ఘన పదార్థం

ప్రశ్న 4.
సమన్వయ సంఖ్య అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
“ఒక ఘన పదార్థంలో ఒక పరమాణువు లేదా అయానికి అత్యంత సమీపంలో ఉన్న పరమాణువులు (లేదా) అయాన్ల సంఖ్యను దాని సమన్వయ సంఖ్య అంటారు”.

ప్రశ్న 5.
ఘన సన్నిహిత కూర్పు నిర్మాణంలో పరమాణువు సమన్వయ సంఖ్య ఎంత?
జవాబు:
ఘన సన్నిహిత కూర్పు నిర్మాణంలో పరమాణువుల సమన్వయ సంఖ్య ‘12′.

ప్రశ్న 6.
అంతఃకేంద్రిత ఘన నిర్మాణంలో పరమాణువుల సమన్వయ సంఖ్య ఎంత?
జవాబు:
అంతఃకేంద్రిత ఘన నిర్మాణంలో పరమాణువుల సమన్వయ సంఖ్య ‘8’.

ప్రశ్న 7.
ద్రవీభవన స్థానం విలువ స్ఫటిక స్థిరత్వాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది. వివరించండి.
జవాబు:
ద్రవీభవన స్థానం విలువ స్ఫటిక స్థిరత్వాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది.

వివరణ :
→ ఘనపదార్థంలోని సన్నిహిత కణాల మధ్య అంతర అణుబలాలు పెరిగినపుడు ఆ పదార్థ స్థిరత్వం పెరుగును.
→ పదార్థ స్థిరత్వం పెరుగుట వలన ద్రవీభవన స్థానం పెరుగును.

ప్రశ్న 8.
అణువుల మధ్య అంతర అణు బలాలు ద్రవీభవన స్థానాన్ని ఏ విధంగా ప్రభావితం చేస్తాయి?
జవాబు:
అణువుల మధ్య ఉన్న అంతర అణుబలాలు ద్రవీభవన స్థానాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి.

వివరణ :
→ ఘనపదార్థంలోని సన్నిహిత కణాల మధ్య అంతర. అణుబలాలు పెరిగినపుడు ఆ పదార్థ స్థిరత్వం పెరుగును.
→ పదార్థ స్థిరత్వం పెరుగుట వలన ద్రవీభవన స్థానం పెరుగును.

ప్రశ్న 9.
షట్కోణీయ సన్నిహిత – కూర్పు, ఘన సన్నిహిత – కూర్పుల నిర్మాణాల మధ్య భేదాన్ని ఏ విధంగా గుర్తిస్తారు?
జవాబు:
షట్కోణీయ సన్నిహిత – కూర్పు :
ఒక ఘన పదార్థంలో రెండవ పొర మీద మూడవ పొర పెట్టడం వలన రెండవ పొరలోని టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలను మూడవ పొరలోని గోళాలు మూసివేసాయి. ఈ స్థితిలో మూడవ పొరలోని గోళాలు ఖచ్చితంగా మొదటి పొరలోని గోళాలతో ఒకే వరుసలో ఉంటాయి. ఆ విధంగా గోళాల నమూనా ఒకదాని తరువాత మరొకటి పునరావృతమయితే (AB AB ….) ఆ నిర్మాణాన్ని షట్కోణీయ సన్నిహిత కూర్పు (hcp) అంటారు.

ఘన సన్నిహిత – కూర్పు :
ఒక ఘన పదార్థంలో రెండవ పొర మీద మూడవ పొర పెట్టటం వలన రెండవ పొర పైన మూడవ పొరను ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాలను గోళాలు మూసేటట్లు అమర్చాలి. ఈ విధంగా అమర్చడం వలన మూడవ పొరలోని · గోళాలు మొదటి పొర లేదా రెండవ పొరలోని గోళాలతో ఒకే వరుసలోకి రావు. ఇలాంటి పొరల నిర్మాణ నమూనా తరచుగా ABC ABC ….. గా రాస్తారు. దీనినే ఘన సన్నిహిత కూర్పు (ccp) అంటారు.

ప్రశ్న 10.
స్ఫటిక జాలకం, యూనిట్సెల్ మధ్య భేదాన్ని ఏ విధంగా గుర్తిస్తారు?
జవాబు:
స్ఫటిక జాలకం :
పునరావృతమయ్యే మూలాన్ని ఒక బిందువుగా సూచిస్తే బిందు సమూహాన్ని స్ఫటిక జాలకం (లేదా) ప్రాదేశిక జాలకం అంటారు.

యూనిటె సెల్ :
త్రిమితీయ మౌలిక నిర్మాణాన్ని “యూనిట్సెల్” అంటారు. యూనిట్ సెల్ల అమరికలో స్ఫటిక నిర్మాణం వస్తుంది.

ప్రశ్న 11.
ఫలక కేంద్రిత ఘనజాలకం ఒక యూనిట్సెల్ ఎన్ని జాలక బిందువులు ఉన్నాయి?
జవాబు:
గోళాల ఫలక కేంద్రిత ఘన రచనలో
i) ఎనిమిది మూలల వద్ద కణాల భాగస్వామ్యం = 8 × \(\frac{1}{8}\) = 1 కణము

ii) ఫలక కేంద్రిత బిందువు పై భాగస్వామ్యం అంటే ఘనంలో ఆ ఫలకాల నుంచి ప్రదానం అయ్యేది = 6 × \(\frac{1}{2}\) = 3
కణాలు.
∴ fcc అమరికలో యూనిట్ సెల్కి కణాల భాగస్వామ్యం

ప్రశ్న 12.
ఫలక కేంద్రిత చతుష్కోణీయ జాలకం ఒక యూనిట్సల్ ఎన్ని జాలక బిందువులు ఉన్నాయి?
జవాబు:
ఫలక కేంద్రిత చతుష్కోణీయ జాలకంలో యూనిట్సల్కు ఫలక కేంద్రిత పరమాణువుల సంఖ్య = 6 × \(\frac{1}{2}\) = 3 పరమాణువులు
మొత్తం జాలక బిందువుల సంఖ్య 1 + 3 = 4

ప్రశ్న 13.
అంతఃకేంద్రిత జాలకం ఒక యూనిట్సెల్లో ఎన్ని జాలక బిందువులు ఉన్నాయి?
జవాబు:
అంతఃకేంద్రిత జాలకం నందు యూనిట్సల్కు మూల పరమాణువుల సంఖ్య 8 × \(\frac{1}{8}\) = 1 పరమాణువు
అంతఃకేంద్రితంలో పరమాణువుల సంఖ్య = 1 × 1 = 1 పరమాణువు
మొత్తం జాలక బిందువుల సంఖ్య 1 + 1 = 2

ప్రశ్న 14.
అర్థ వాహకమంటే ఏమిటి?
జవాబు:
అర్థ వాహకము :
వాహకాలకు మరియు బంధకాలకు మధ్యస్థమైన విద్యుద్వాహకతను కలిగిన ఘన పదార్థాలను అర్థ వాహకాలు అంటారు.
→ వీటి వాహకత 10^-6 నుండి 10⁴ ohm^-1 m^-1 మధ్య ఉంటుంది.
→ మాదీకరణం ద్వారా వీటి వాహకతను పెంచవచ్చు. ఉదా : Si, Ce స్ఫటికాలు.

ప్రశ్న 15.
షాట్కీ లోపం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
షాట్కీ లోపం :

1. “శుద్ధ జాలకంలో ఖాళీ ఉంటే దాన్ని షాట్కీ లోపం అంటారు. జాలకం సాధారణ స్థానం నుంచి ఒక పరమాణువు లేదా అయాన్ ను తీసివేస్తే వచ్చేది బిందులోపం.”
2. అయానిక స్ఫటికాలలో విద్యుత్ ఆవేశాల తటస్థ స్థితిని నిలబెట్టాలి. అందుకోసం ఒక కాటయాన్ అయాన్ వల్ల ఖాళీ ఏర్పడితే దానితోపాటు ఆ అయాన్కు విరుద్ధ ఆవేశంగల ఆనయాన్ అయాన్ కూడా తన స్థానం నుంచి పోతుంది.
3. ప్రధానంగా ఎక్కువ అయానిక స్వభావం ఉండి, కాటయాన్, ఆనయాన్ సైజులు ఒకేలాగా ఉండే సమ్మేళనాల్లో ఉంటుంది. అట్లాంటి సమ్మేళనాల్లో కో ఆర్డినేషన్ సంఖ్య అధికంగా ఉంటుంది. ఉదా : NaCl, CsCl
4. పటముతో వివరణ :
   
5. ఈ లోపం వలన స్ఫటికము యొక్క సాంద్రత తగ్గుతుంది.

ప్రశ్న 16.
ఫ్రెంకెల్ లోపం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఫ్రెంకెల్ లోపం :

1. ఫ్రెంకెల్ లోపం ఒక రకమైన బిందు లోపం. దీనిలో సాధారణ జాలక స్థానంలో ఉండే పరమాణువుగాని లేదా అయాన్గాని ఇతర స్థానాల వద్దకు మారతాయి. ఆ పరమాణువు లేదా అయాన్ జాలక అల్పాంతరాళ స్థానాలను ఆక్రమిస్తాయి.
2. సాధారణంగా ధనావేశ అయాన్లు అల్పాంతరాళ స్థానాలను ఆక్రమించినవి ఎక్కువ కనిపిస్తాయి. కాటయాన్,. ఆనయాన్ సైజుల్లో చాలా తేడా ఉంటే ఈ విధమయిన లోపం ఏర్పడుతుంది. ఈ సమ్మేళనాలలో కోఆర్డినేషన్ సంఖ్య తక్కువగా ఉంటుంది. ఉదా : Ag – హాలైడ్లు; ZnS మొ||.
3. పటముతో వివరణ:
   
4. షాట్కీలోపం మాదిరి కాకుండా ఫ్రెంకెల్ లోపాలు ఘనపదార్థాల సాంద్రతలలో చెప్పుకోదగ్గ మార్పును తీసుకురావు.

ప్రశ్న 17.
అల్పాంతరాళ లోపం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:

అల్పాంతరాళ లోపాలు :
ఎప్పుడైనా కొన్ని ఘటక కణాలు అల్పాంతరాళ స్థానాలను ఆక్రమిస్తే ఆ స్ఫటికానికి అల్పాంతరాళ లోపం ఉంటుంది.

→ ఈ లోపం పదార్థం సాంద్రతను పెంచుతుంది.
→ అల్పాంతరాళ లోపాలు అయానికం కాని ఘన పదార్థాలు చూపిస్తాయి. అయానిక పదార్థాలు ఎప్పుడూ కూడా విద్యుత్పరంగా తటస్థంగా ఉండాలి.

ప్రశ్న 18.
F- కేంద్రాలు అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
F- కేంద్రాలు :
జంటలేని ఎలక్ట్రాన్లు ఆక్రమించుకొన్న ఆనయానిక్ స్థానాలను F- కేంద్రాలు అంటారు.

ఇవి స్ఫటికాలకు రంగును ఇస్తాయి. స్ఫటికం మీద పడిన దృగ్గోచర కాంతిలోని శక్తిని ఈ ఎలక్ట్రాన్లు శోషించుకొని ఉత్తేజక స్థితిని చేరడం ఫలితంగా రంగు వస్తుంది.

F – కేంద్రాలు ఆలైల్ హాలైడ్లు, క్షార లోహాలతో వేడిచేయుట ద్వారా ఏర్పడును.
ఉదా : NaCl స్ఫటికంను Na – బాష్పంతో వేడిచేసినపుడు F- కేంద్రాలు ఏర్పడుట వలన పసుపురంగు వర్ణం ఏర్పడును.

ప్రశ్న 19.
సరైన ఉదాహరణతో ఫెర్రో అయస్కాంతత్వాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలు వర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని తీసివేసినప్పటికీ శాశ్వత అయస్కాంత ధర్మాలను చూపుతాయి. అంటే పదార్థాలను ఒకసారి అయస్కాంతీకరణం చేస్తే వాటి అయస్కాంత ధర్మాన్ని నిలుపుకొంటాయి.
ఉదా : Fe, Co, Ni ల మూలకాలు మూడు మాత్రమే గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఫెర్రో అయస్కాంత ధర్మాన్ని చూపిస్తాయి.

ప్రశ్న 20.
పారా అయస్కాంతత్వాన్ని సరైన ఉదాహరణతో వివరించండి.
జవాబు:
పారా అయస్కాంత పదార్థాలు అయస్కాంత క్షేత్రంలోకి ఆకర్షితమవుతాయి. అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని తీసివేస్తే వాటి అయస్కాంత ధర్మం పోతుంది.
ఉదా : O₂, NO, Na పరమాణువులు.

ఒంటరి ఎలక్ట్రాన్లున్న పరమాణువులు, అయాన్లు, అణువులు ఈ ధర్మాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి.

ప్రశ్న 21.
సరైన ఉదాహరణతో ఫెర్రీ అయస్కాంతత్వాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
పదార్థంలోని డొమైన్ల అయస్కాంత భ్రామకాలు సమాంతరంగా, వ్యతి సమాంతరంగా అసమాన సంఖ్యలో ఉన్నట్లయితే ఫెర్రీ అయస్కాంతత్వం పరిశీలించవచ్చు. ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాల కంటే ఇవి విద్యుత్ క్షేత్రం చేత బలహీనంగా ఆకర్షించబడతాయి. Fe₃O₄ (మాగ్నటైట్), MgFe₂O₄, NiFe₂O₄ లాంటి ఫెర్రెట్లు అలాంటి పదార్థాలకు ఉదాహరణలు. ఈ పదార్థాలు కూడా వేడిచేయడం వల్ల ఫెర్రీ అయస్కాంతత్వాన్ని పోగొట్టుకొని పరాయస్కాంతాలు అవుతాయి.

ప్రశ్న 22.
సరైన ఉదాహరణతో యాంటి ఫెర్రో అయస్కాంతత్వాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
MNO లాంటి పదార్థాలు యాంటి ఫెర్రో అయస్కాంతత్వాన్ని చూపిస్తాయి. యాంటి ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలలాగానే దీనిలో కూడా డొమైన్ నిర్మాణం ఉంటుంది. కానీ డొమైన్ల న్నీ ఒకదానికొకటి వ్యతిరేకంగా తిరిగి ఉండి వాటి అయస్కాంత భ్రామకాలు రద్దయిపోతాయి.

ప్రశ్న 23.
స్ఫటిక నిర్మాణాన్ని శోధించటానికి X – కిరణాలు ఎందుకు అవసరమయినాయి?
జవాబు:
కాంతి మూలసూత్రాల ప్రకారం వస్తువును పరిశీలించడానికి ఉపయోగించే కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం వస్తువు పొడవుకు రెండు రెట్ల కంటే ఎక్కువ ఉండకూడదు.. పరమాణువులను దృగ్గోచర కాంతితో సునిశితమైన కాంతీయ సూక్ష్మదర్శినితో కూడా చూడటం కష్టం. పరమాణువులను చూడాలంటే సుమారు 1.0 × 10^-10m తరంగదైర్ఘ్యం గల కాంతి అవసరం. ఆ కాంతి విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటంలో X – కిరణాల అవధి ఉంటుంది. కావున స్ఫటిక నిర్మాణాన్ని శోధించటానికి X కిరణాలు అవసరమయినాయి.

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
లోహ, అయానిక స్ఫటికాల మధ్య సారూప్యాలను, వ్యత్యాసాలను వివరించండి.
జవాబు:
లోహ మరియు అయానిక స్ఫటికాల మధ్య సారూప్యాలు :
→ లోహ, అయానిక స్ఫటికాలు రెండింటి మధ్య విద్యుదాకర్షణ బలాలు ఉంటాయి.
→ రెండు స్ఫటికాలలో ఉన్న బంధము దిశారహితమైనది.

వ్యత్యాసాలు :

ప్రశ్న 2.
అయానిక ఘన పదార్థాలు గట్టిగాను, పెళుసుగాను ఎందుకుంటాయో వివరించండి.
జవాబు:
అయానిక ఘన పదార్థాలలో అయాన్లు ఘటక కణాలు, కాటయాన్లు, ఆనయాన్లు బలమైన కూలుంబిక్ బలాలతో త్రిమితీయ అమరికలో బంధితమై ఘన పదార్థాలు ఏర్పడతాయి. కావున ఇది గట్టి, పెళుసైన ఘన పదార్థాలు.

ప్రశ్న 3.
లోహం సాధారణ ఘన స్ఫటికంలో కూర్పు సామర్థ్యాన్ని లెక్కించండి.
జవాబు:

లోహం సాధారణ ఘన స్ఫటికంలో కూర్పు సామర్థ్యం :
అంచు పొడవు a = 2r (r = వ్యాసార్థం)
ఘన యూనిట్సెల్ ఘనపరిమాణం = (2r)³ = 8r³
ప్రదేశం ఆక్రమించిన ఘనపరిమాణం = \(\frac{4}{3}\)πr³

ప్రశ్న 4.
లోహం అంతఃకేంద్రిత ఘన స్ఫటికంలో కూర్పు సామర్థ్యాన్ని లెక్కించండి.
జవాబు:

లోహం అంతఃకేంద్రిత ఘన స్ఫటికంలో కూర్పు సామర్థ్యం :
BCC స్ఫటికంలో

ప్రశ్న 5.
ఫలక కేంద్రిత ఘన స్ఫటికంలోని కూర్పు సామర్థ్యాన్ని లెక్కించండి.
జవాబు:
ఫలక కేంద్రిత ఘన స్ఫటికంలోని కూర్పు సామర్థ్యం :
యూనిట్సెల్ FCCలో అంచు పొడవు 2 = 2√2r
ప్రతి యూనిట్సెల్ నాలుగు గోళాలుగా ప్రభావితం కాగా

ప్రశ్న 6.
P, Qరెండు మూలకాలతో ఒక ఘన పదార్థం తయారయింది. Q పరమాణువులు ఘనం మూలలలో, P అంతఃకేంద్రంలో ఉన్నాయి. సమ్మేళనం ఫార్ములా ఏమిటి? P, Q ల సమన్వయ సంఖ్యలు ఎంత?
జవాబు:
ఘనంలోని 8 మూలల ‘Q’ పరమాణువుల ద్వారా చేకూరినవి = \(\frac{1}{8}\) × 8 = 1
అంతఃకేంద్రితంలో ‘P’ పరమాణువుల ద్వారా చేకూరినవి = 1
P మరియు Q ల నిష్పత్తి = 1 : 1, సమ్మేళన ఫార్ములా PQ
P మరియు Q ల సమన్వయ సంఖ్యలు = 8

ప్రశ్న 7.
ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రం వ్యాసార్థం ‘r’, సన్నిహిత కూర్పు పరమాణువుల వ్యాసార్థం ‘R’ అయినట్లయితే r కి R కి మధ్య సంబంధాన్ని ఉత్పాదించండి.
జవాబు:

r మరియు Rల మధ్య సంబంధం ఉత్పాదన :
ప్రక్క చిత్రపటంలో ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రం నిండు వృత్తంలో చూపబడినది.
AABC లంబకోణ త్రిభుజం
పైథాగరస్ సిద్ధాంతం అనువర్తించగా
AC² = AB² + BC²
(2R)² = (R + r)² + (R + r)²
= 2 (R + r)²

ప్రశ్న 8.
రెండు రకాల అర్ధ వాహకాలను వర్ణించి వాటి వాహకత సంవిధాన వ్యత్యాసాన్ని రాయండి.
జవాబు:
అర్ధ వాహకాలు :
అర్థ వాహకాల విద్యుత్ ధర్మాలు, వాహకాల, విసంవాహకాల విద్యుత్ ధర్మాలకు మధ్యస్థంగా ఉంటాయి. అర్థ వాహకాలను రెండు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు.
i) అంతర్గత అర్థ వాహకాలు
ii) బాహ్య అర్థ వాహకాలు

i) అంతర్గత అర్థవాహకాలు సాధారణ ఉష్ణోగ్రతలో దుర్బల వాహకాలుగా ఉంటాయి. ఉష్ణోగ్రత పెరిగిన కొద్ది వీటి వాహకత హెచ్చుతుంది. సంపూర్ణంగా నిండిన రెండు శక్తి పట్టీలు ఒక సన్నని నిషిద్ధ ప్రాంతం ద్వారా వేరు చేయబడినప్పుడు ఆ ఘన పదార్థము అంతర్గత అర్థవాహకంగా ప్రవర్తిస్తుంది.
ఉష్ణోగ్రతను పెంచినప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి పెరిగి, ఆ సన్నని నిషిద్ధ ప్రాంతాన్ని దాటగలవు. అందువలన విద్యుద్వాహకత పెరుగుతుంది. ఉదా : Si, Ge, Se లోహాలు అర్ధవాహకాలు.

ii) కొన్ని విసంవాహకాలకు ఏదైనా అన్య పదార్థాన్ని మలినంగా చేర్చితే అవి అర్థ సంవాహకాలుగా మారతాయి. వీటిని బాహ్య అర్థ వాహకాలు అంటారు.
ఈ బాహ్య అర్థ వాహకాలను తిరిగి “n రకము”, “p – రకము” అర్ధవాహకాలుగా వర్గీకరిస్తారు.
n – రకము :
అర్థ వాహకాలలో, ప్రధాన విసంవాహక పదార్థ వేలెన్సీ కంటే, మలిన పదార్థాల వేలెన్సీ (P లేదా AS) ఎక్కువగా ఉంటుంది.

p – రకము :
అర్థ వాహకాలలో, ప్రధాన విసంవాహక పదార్థ వెలన్సీ కంటే మలిన పదార్థ వెలన్సీ (B లేదా Ga) తక్కువగా ఉంటుంది.

స్ఫటిక ఘనపదార్థాలలో విద్యుత్ వాహకతల మీద డోపింగ్ ప్రభావం :
సరియగు మూలకంతో డోపింగ్ చేస్తే సాధారణ ఉష్ణోగ్రతల దగ్గరే స్ఫటిక ఘన పదార్థాలలో విద్యుద్వాహకత పెరుగుతుంది.

ప్రశ్న 9.
ఈ క్రింది ప్రతి దానిని p-రకం లేదా n-రకం అర్ధవాహకంగా వర్గీకరించండి.
ఎ) In తో డోప్ చేసిన Ge
బి) Bతో డోప్ చేసిన Si
జవాబు:
ఎ) మరియు బి) లు రెండూ p- రకం అర్ధ వాహకాలు.

కారణము :
రెండు సందర్భాలలోను డోపెంట్లు (ఇండియమ్ మరియు బోరాన్)

III (13వ గ్రూపు) గ్రూపుకు చెందినవి. III గ్రూపు మూలకాలతో Si (లేక) Ge లను డోపింగ్ చేస్తే P – రకం అర్ధ వాహకాలు ఏర్పడతాయి.

వివరణ :
సిలికాన్ ను B, Al, Ga లేదా Im ల వంటి III గ్రూపు (లేదా) 13వ గ్రూపు మూలకాలతో డోపింగ్ చేస్తే, వాటి పరమాణువులు కొన్ని సిలికాన్ పరమాణువులను ప్రతిక్షేపిస్తాయి. అయితే డోపింగ్ జరిపిన మూలకంలో మూడు వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే ఉంటాయి. నాలుగోబంధ మేర్పడటానికి కావలసిన ఎలక్ట్రాన్ లోపిస్తుంది. అది పరమాణువు మీద ఖాళీ స్థలంగా ఉండిపోతుంది. ఈ ఖాళీని ఎలక్ట్రాన్ ఖాళీ (లేదా) రంధ్రం అంటారు. ఎలక్ట్రాన్ ఖాళీ ఒక నిర్మాణంలో ఒక పరమాణువు మీది నుంచి వేరొక పరమాణువు మీదికి స్థలాంతర గమనం చేస్తుంది. అందువల్ల విద్యుద్వాహకతకు తోడ్పడుతుంది. రంధ్రాన్ని సృష్టించే పదార్థాలతో డోపింగ్ చేసిన సిలికానన్ను p – రకం అర్థ వాహకం అంటారు.

ప్రశ్న 10.
నికెల్ ఆక్సైడ్ విశ్లేషణలో ఫార్ములా Ni_o.98 O_1.00 గా చూపిస్తుంది. నికెల్ ఎన్ని భాగాలలో Ni²⁺, Ni³⁺ అయాన్లుగా ఉంటుంది?
జవాబు:
శుద్ధ నికెల్ ఆక్సైడ్ (NiO) లో ‘Ni’ మరియు ‘O’ పరమాణువుల నిష్పత్తి 1 : 1
ఆక్సైడనందు Ni (III) పరమాణువులలో స్థానభ్రంశం చెందిన Ni (II) పరమాణువులు X అనుకొనుము.
Ni (II) పరమాణువుల సంఖ్య = 0.98 – X
Ni పరమాణువులపై ఆవేశం మొత్తం = ఆక్సిజన్ పరమాణువుపై ఆవేశం
2 (0.98 – x) + 3x = 2
1.96 – 2x + 3x = 2
x = 0.04

ప్రశ్న 11.
గోల్డ్ (పరమాణు వ్యాసార్థం = 0.144 nm) ఫలక కేంద్రిత యూనిట్సెల్గా స్ఫటికీకరణం చెందుతుంది. యూనిట్ సెల్ భుజం పొడవు ఎంత?
జవాబు:
fcc యూనిట్సెల్ నందు
అంచు పొడవు a = 2√2r
r = 0.144 nm ఇవ్వబడినది.
∴ a = 2 × √2 × 0.144 = 2 × 1.414 × 0.144 = 0.407 nm

ప్రశ్న 12.
వాహకానికి, బంధకానికి పట్టీ సిద్ధాంతం ప్రకారం తేడా ఏమిటి?
జవాబు:

→ లోహాల (వాహకాలు) పరమాణు ఆర్బిటాళ్ళు అణు ఆర్బిటాళ్ళను ఏర్పరుస్తాయి. వీటి శక్తి ఒకదానికొకటి చాలా దగ్గరగా ఉండి ఒక పట్టీలాగా ఏర్పడిన దానిని సంయోజకత పట్టీ అంటారు. ఈ పట్టీ పాక్షికంగా నిండినా లేదా అధిక శక్తి గల ఖాళీ పట్టీతో అతిపాతం జరిగినా, విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని అనువర్తింప చేసినపుడు ఎలక్ట్రాన్లు ప్రవహిస్తాయి. దీనిని వాహకపట్టీ అంటారు. ఆ స్థితిలో లోహం వాహకతను చూపుతుంది.

→ బంధకాలలో నిండిన సంయోజక పట్టీకి దానికి పైన ఉన్న ఖాళీ పట్టీకి మధ్య అంతరం ఎక్కువగా ఉండి ఎలక్ట్రాన్లు దాని లోనికి దూకవు. అందువలన బంధకాలకు వాహకత తక్కువగా ఉండును.

ప్రశ్న 13.
వాహకానికి, అర్థ వాహకానికి పట్టీ సిద్ధాంతం ప్రకారం తేడా ఏమిటి?
జవాబు:

→ లోహాల (వాహకాలు) పరమాణు ఆర్బిటాళ్ళు అణు ఆర్బిటాళ్ళను ఏర్పరుస్తాయి. వీటి శక్తి ఒకదానికొకటి చాలా దగ్గరగా ఉండి ఒక పట్టీలాగా ఏర్పడిన దానిని సంయోజకత పట్టీ అంటారు. ఈ పట్టీ పాక్షికంగా నిండినా లేదా అధిక శక్తి గల ఖాళీ పట్టీతో అతిపాతం జరిగినా, విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని అనువర్తింపచేసినపుడు ఎలక్ట్రాన్లు ప్రవహిస్తాయి. దీనిని వాహకపట్టీ అంటారు. ఆ స్థితిలో లోహం వాహకతను చూపుతుంది.

→ అర్థ వాహకాలలో సంయోజకత పట్టీకి వాహక పట్టీకి అంతరం తక్కువ ఉంటుంది. అందువల్ల కొన్ని ఎలక్ట్రాన్లు వాహకపట్టీలోకి దూకటం వల్ల కొంత వాహకత చూపిస్తాయి. ఉష్ణోగ్రత పెరగటంతో ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్లు వాహక పట్టీలోకి దూకటం వల్ల అర్థ వాహకాల విద్యుద్వాహకత పెరుగును.

ప్రశ్న 14.
NaCl, 1 × 10^-3 mol శాతం SrCl₂ తో డోప్ చేయబడితే కాటయాన్ ఖాళీల గాఢత ఎంత?
జవాబు:
SrCl₂ను NaClకు కలిపినపుడు ప్రతి Sr⁺² అయాన్ రెండు Na⁺ అయాన్లను మార్పిడి చేసి ఒక జాలక బిందువును
Na⁺ స్థానంలో ఆక్రమిస్తుంది. దీనివలన ఒకచోట కాటయాన్ ఖాళీ ఏర్పడును.
100 మోల్ల NaCl లో కాటయాన్ ఖాళీల మోల్సంఖ్య = 1 × 10^-3
1 మోల్ నందు = \(\frac{1\times10^{-3}}{100}\) = 10^-5 మోల్లు
మొత్తం కాటయాన్ ఖాళీల సంఖ్య = 10^-5 × 6.023 × 10²³ = 6.023 × 10^18/sup>

ప్రశ్న 15.
బ్రాగ్ సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించండి. [AP & TS. Mar.’17; AP & TS. Mar.’16; AP & TS. Mar.’15]
జవాబు:
బ్రాగ్ సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించడం:
X – వికిరణాలు స్ఫటిక ఉపరితలం లేదా తలంపై పతనమయితే అవి జాలక బిందువుల వద్ద నుంచి వివర్తనం చెందుతాయని తెలుసుకున్నాం. (జాలక బిందువులు పరమాణువులు, అయాన్లు, అణువులు కావచ్చు). స్ఫటికాలలో పరమాణువులు, అయాన్లు లేదా ఘటక కణాలు క్రమపద్ధతిలో అమరి ఉంటాయి. ఈ పరమాణువులు అయాన్ల వద్ద నుంచి తరంగాల వివర్తనం జరిగితే అది నిర్మాణాత్మకం కావచ్చు లేదా విధ్వంసకం కావచ్చు. క్రింద ఇచ్చిన పటం(a)లో 1వ, తరంగాలు స్ఫటిక ఉపరితలాన్ని చేరతాయి.

అవి నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం చెందుతాయి. అప్పుడు పటం నుంచి 1వ, 2వ కిరణాలు సమాంతర తరంగాలు. కాబట్టి అవి తరంగాగ్రం ADని చేరే వరకు సమాన దూరంలో ప్రయాణం చేస్తాయి. 2వ కిరణం మొదటి కిరణంతో నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం జరపడానికి గ్రేటింగ్ను దాటిన తరువాత (DB + BC) మేరకు అధిక దూరం ప్రయాణం చేయాలి. అప్పుడే అవి ఒకదానితో ఒకటి సమాన ప్రావస్థలో ఉండగలవు (పటం (b) లో BC). రెండు తరంగాలు ఒకే ప్రావస్థలో ఉండాలంటే, ఆ రెండు మార్గాల మధ్య పథాంతరం తరంగదైర్ఘ్యం, λ కు లేదా దాని పూర్ణాంక గుణకానికి అంటే, n λ కి సమానంగా ఉండాలి. ఇందులో n = 1, 2, 3, ……… ఏదైనా పూర్ణాంకం {పటంలో (DB + BC)}
అంటే nλ = (DB + BC) ఇందులో ‘n’ ని వివర్తన క్రమాంకం అంటారు.
అయితే AB = d (అంటే అంతర తలాల దూరం)
DB = BC = d sin θ
(DB + BC) = 2d sin θ
అంటే nλ = 2d sin θ కావాలి.

ఈ సంబంధాన్ని బ్రాగ్ సమీకరణం అంటారు. ఈ సమీకరణాన్ని ఉపయోగించుకుని వివర్తనంలో అత్యధిక తీవ్రత (అంటే నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం జరగడానికి) రావడానికి కావలసిన పరిస్థితులను లెక్కకట్టవచ్చు. ఒక నిర్దిష్ట తరంగ దైర్ఘ్యానికి (λకి), విశిష్టమైన ‘d’ విలువకి, ప్రత్యేక ‘θ’ విలువల వద్ద మాత్రమే అత్యధిక నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం వీలవుతుంది. అప్పుడు ‘θ’, ‘λ’ విలువలు తెలిస్తే ‘d’ ని లెక్కకట్టవచ్చు. ఇక్కడ గమనించవలసిన విషయం ఏమిటంటే ‘n’ విలువలు పెరిగితే ‘θ’ విలువలు కూడా పెరుగుతాయి.

దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
సాంద్రత, యూనిట్సల్ కొలతలు తెలిసినట్లయితే తెలియని లోహం పరమాణు ద్రవ్యరాశిని ఏ విధంగా నిర్ధారిస్తావు? వివరించండి.
జవాబు:
స్ఫటిక పదార్థం పరమాణు భారం = M
అవగాడ్రో ‘సంఖ్య = N_o
ఒక యూనిట్సెల్లో ఉన్న పరమాణువుల సంఖ్య = Z
పదార్థ సాంద్రత = ρ
యూనిట్ సెల్ పొడవు = a
యూనిట్సెల్ ఘనపరిమాణం = a³ (= V)

ప్రశ్న 2.
సిల్వర్ fcc జాలకంగా స్ఫటికీకరణం చెందుతుంది. దాని సెల్ భుజం 4.07 × 10^-8 cm, సాంద్రత 10.5 gcm^-3 అయితే సిల్వర్ పరమాణు ద్రవ్యరాశిని గణించండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 3.
నియోబియమ్ అంతఃకేంద్రిత ఘననిర్మాణంలో స్ఫటికీకరణం జరుగుతుంది. దాని సాంద్రత 8.55g cm³ అయినట్లయితే దాని పరమాణు ద్రవ్యరాశి 93U ని ఉపయోగించి నియోబియమ్ పరమాణు వ్యాసార్థం గణించండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 4.
కాపర్ fcc జాలకంగా అంచు పొడవు 3.61 × 10^-8 cm లతో స్ఫటికీకరణం చెందుతుంది. గణించిన సాంద్రత, కొలిచిన విలువ 8.92g/cm^-3 కు అంగీకారమని చూపించండి.
జవాబు:

లెక్కింపబడిన సాంద్రత విలువ కొలవబడిన సాంద్రత విలువ (8.92 g/cm³) కు సుమారుగా సమానం అగును.

ప్రశ్న 5.
ఫెర్రిక్ ఆక్సైడ్ షట్కోణీయ సన్నిహిత – కూర్పులో, ఆక్సైడ్ అయాన్ల అమరికలో ప్రతి మూడు ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాలలో రెండు ఫెర్రిక్ అయాన్లు ఆక్రమించుకొంటాయి. ఫెర్రిక్ ఆక్సైడ్ ఫార్ములాను ఉత్పాదించండి.
జవాబు:
షట్కోణ సన్నిహిత అమరికలో ప్రతి పరమాణువుకు ఒక ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రం గలదు.
ప్రతి యూనిట్సలు ఒక ఆక్సైడ్ అయాన్ ఉన్నప్పుడు Fe⁺³ అయాన్ల సంఖ్య = \(\frac{2}{3}\) × ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాలు
= \(\frac{2}{3}\) × 1 = \(\frac{2}{3}\)
సమ్మేళనం యొక్క ఫార్ములా Fe_2/3 O (లేదా) Fe₂O₃

ప్రశ్న 6.
అల్యూమినియం ఘన సన్నిహిత కూర్పు నిర్మాణంలో స్ఫటికీకరణం చెందుతుంది. దానిలో వ్యాసార్థం 125 pm.
ఎ) యూనిట్సల్ భుజం పొడవు ఎంత?
బి) 1.00 cm³ అల్యూమినియమ్లో ఉన్న యూనిటసెల్లు ఎన్ని?
జవాబు:
ఎ) వ్యాసార్థం (r) = 125 pm

ప్రశ్న 7.
స్ఫటిక పదార్థం వివర్తన నమూనా ఏ విధంగా పొందుతారు?
జవాబు:
ఏదైనా వస్తువు మీద గీతలు ప్రాదేశికంగా క్రమంగా ఉన్నట్లయితే (వివర్తన గ్రేటింగ్లో ఉన్నట్లు) లేదా బిందువులు క్రమంగా ఉన్నట్లయితే కాంతిపుంజం ఆ వస్తువు నుంచి పరిక్షిప్తమయినపుడు విద్యుదయస్కాంత వికిరణాలు వివర్తనకు గురి అవుతాయి. గీతల మధ్య లేదా బిందువుల మధ్య దూరం వికిరణాల తరంగదైర్ఘ్యానికి సమానంగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే పరిక్షిప్తం జరుగుతుంది.

→ నిర్మాణాత్మక, విధ్వంసక తరంగ వ్యతికరణాలు ఈ క్రింద చూపబడినాయి.

బ్రాగ్ సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించడం :
X – వికిరణాలు స్ఫటిక ఉపరితలం లేదా తలంపై పతనమయితే అవి జాలక బిందువుల వద్ద నుంచి వివర్తనం చెందుతాయని తెలుసుకున్నాం. (జాలక బిందువులు పరమాణువులు, అయాన్లు, అణువులు కావచ్చు). స్ఫటికాలలో పరమాణువులు, అయాన్లు లేదా ఘటక కణాలు క్రమపద్ధతిలో అమరి ఉంటాయి. ఈ పరమాణువులు అయాన్ల వద్ద నుంచి తరంగాల వివర్తనం జరిగితే అది నిర్మాణాత్మకం కావచ్చు లేదా విధ్వంసకం కావచ్చు. క్రింద ఇచ్చిన పటం (a)లో 1వ, తరంగాలు స్ఫటిక ఉపరితలాన్ని చేరతాయి. అవి నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం చెందుతాయి.

అప్పుడు పటం నుంచి 1వ, 2వ కిరణాలు సమాంతర తరంగాలు. కాబట్టి అవి తరంగాగ్రం ADని చేరే వరకు సమాన దూరంలో ప్రయాణం చేస్తాయి. 2వ కిరణం మొదటి కిరణంతో నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం జరపడానికి గ్రేటింగ్ను దాటిన తరువాత (DB + BC) మేరకు అధిక దూరం ప్రయాణం చేయాలి. అప్పుడే అవి ఒకదానితో ఒకటి సమాన ప్రావస్థలో ఉండగలవు (పటం (b) లో BC). రెండు తరంగాలు ఒకే ప్రావస్థలో ఉండాలంటే, ఆ రెండు మార్గాల మధ్య పథాంతరం తరంగదైర్ఘ్యం, λ కు లేదా దాని పూర్ణాంక గుణకానికి అంటే, n λ కి సమానంగా ఉండాలి. ఇందులో n = 1, 2, 3, ………. ఏదైనా పూర్ణాంకం {పటంలో (DB + BC)}
అంటే nλ = (DB + BC) ఇందులో ‘n’ ని వివర్తన క్రమాంకం అంటారు.
అయితే AB అంటే అంత తలాల దూరం)
DB = BC = d sin θ
(DB + BC) = 2d sin θ
అంటే nλ = 2d sin θ కావాలి.

ఈ సంబంధాన్ని బ్రాగ్ సమీకరణం అంటారు. ఈ సమీకరణాన్ని ఉపయోగించుకుని వివర్తనంలో అత్యధిక తీవ్రత (అంటే నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం జరగడానికి) రావడానికి కావలసిన పరిస్థితులను లెక్కకట్టవచ్చు. ఒక నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యానికి (λ కి), విశిష్టమైన ‘d’ విలువకి, ప్రత్యేక ‘θ’ విలువల వద్ద మాత్రమే అత్యధిక నిర్మాణాత్మక వ్యతికరణం వీలవుతుంది. అప్పుడు ‘θ’, ‘λ’ విలువలు తెలిస్తే ‘d’ ని లెక్కకట్టవచ్చు. ఇక్కడ గమనించవలసిన విషయం ఏమిటంటే ‘n’ విలువలు పెరిగితే ‘θ’ విలువలు కూడా పెరుగుతాయి.

సాధించిన సమస్యలు Textual Examples

ప్రశ్న 1.
X, Y రెండు మూలకాలతో ఒక సమ్మేళనం ఏర్పడింది. Y మూలక పరమాణువులు (ఆనయాన్లు) ccp ని ఏర్పరుస్తాయి. X మూలకం పరమాణువులు (కాటయాన్లు) ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాలన్నింటిని ఆక్రమించుకొంటాయి. ఆ సమ్మేళనం ఫార్ములా ఏమిటి?
సాధన:
Y మూలకంతో ccp జాలకం ఏర్పడుతుంది. ఏర్పడిన ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాల సంఖ్య దానిలో ఉన్న Y పరమాణువుల సంఖ్యకు సమానం. ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాలన్నీ X పరమాణువులు ఆక్రమించుకొన్నాయి. కాబట్టి వాటి సంఖ్య కూడా మూలకం Y పరమాణువుల సంఖ్యకు సమానం. ఆ విధంగా X, Y మూలకాల పరమాణువుల సంఖ్య సమానంగా ఉంటుంది లేదా 1 : 1 నిష్పత్తిలో ఉంటుంది. అందువల్ల సమ్మేళన ఫార్ములా XY గా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 2.
B మూలక పరమాణువులు hcp జాలకాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. A మూలకపు పరమాణువులు 2/3 భాగం టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలను ఆక్రమించుకొంటాయి. A, B మూలకాలతో ఏర్పడే సమ్మేళనం ఫార్ములా ఏమిటి?
సాధన:
టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాల సంఖ్య B మూలక పరమాణువులకు రెట్టింపు ఉంటుంది. 2/3వ వంతు రంధ్రాలు మాత్రమే ‘A’ మూలక పరమాణువులు ఆక్రమించుకొంటాయి. A, B మూలక పరమాణువుల సంఖ్య నిష్పత్తి 2 × (2/3) : 1 లేదా 4 : 3 సమ్మేళనం ఫార్ములా A₄B₃ గా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 3.
ఒక మూలకం అంతఃకేంద్రిత (bec) నిర్మాణంలో యూనిట్సెల్ భుజం 288 pm ఉంటుంది. మూలకం సాంద్రత 7.2 g/cm³ ఉంటుంది. 208 g ల మూలకంలో ఎన్ని పరమాణువులు ఉంటాయి?
సాధన. యూనిట్ సెల్ ఘనపరిమాణం = (288 pm)³
= (288 × 10-12 m)³ = (288 × 10-10 cm)³ = 2.39 × 10^-23 cm³,

ప్రతి bcc ఘనయూనిట్ సెల్లో 2 పరమాణువులు ఉంటాయి. కాబట్టి 208 g లలో ఉన్న పరమాణువుల సంఖ్య
= 2 (పరమాణువులు / యూనిట్సెల్) × 12.08 × 10²³ యూనిట్ సెల్లు
= 2 × 12.08 × 10²³ పరమాణువులు
= 24.16 × 10²³ పరమాణువులు

ప్రశ్న 4.
X-కిరణాల వివర్తన అధ్యయనం కాపర్ fce యూనిట్ సెల్గా స్ఫటికీకరణం చెందినట్లు దాని యూనిట్సెల్ అంచు 3,608 × 10^-8 cm గా చూపిస్తుంది. వేరే ప్రయోగం ద్వారా కాపర్ సాంద్రత 8.92 g/cm³ గా నిర్ణయిస్తే కాపర్ పరమాణు భారాన్ని గణించండి.
సాధన:
fcc జాలకంలో ఒక యూనిట్సెల్లోని పరమాణువుల సంఖ్య 2 = 4 పరమాణువులు

ప్రశ్న 5.
సిల్వర్ ccp జాలకాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. X-కిరణాల అధ్యయనం దాని యూనిట్సెల్ భుజం పొడవు 408.6 pm అని చూపుతుంది. సిల్వర్ సాంద్రత లెక్కించండి. (పరమాణు ద్రవ్యరాశి = 107.9 u).
ccp జాలకం కాబట్టి ఒక యూనిట్సిల్లోని సిల్వర్ పరమాణువుల సంఖ్య = z = 4
సాధన:
సిల్వర్ మోలార్ ద్రవ్యరాశి = 107.9 g mol^-1 = 107.9 × 10^-3 kg mol^-1.
యూనిట్సెల్ భుజం పొడవు = a = 408.6 pm
= 408.6 × 10^-12 m

పాఠ్యాంశ ప్రశ్నలు Intext Questions

ప్రశ్న 1.
ఘన పదార్థాలు ఎందుకు గట్టిగా ఉంటాయి?
జవాబు:
ఘన స్థితిలో కణాలు స్వేచ్ఛగా కదలలేవు. ఈ కణాల మధ్య బలమైన ఆకర్షణ బలాలు ఉంటాయి. కావున ఘన పదార్థాలు గట్టిగా ఉంటాయి.

ప్రశ్న 2.
ఘన పదార్థాలకు స్థిరమైన ఘనపరిమాణం ఎందుకు ఉంటుంది?
జవాబు:
ఘనస్థితిలో కణాలు బలమైన ఆకర్షణ బలాలతో బంధింపబడి ఉంటాయి. అంతర కణాల మధ్య దూరం, పీడనం పెరుగుదల లేదా తగ్గుదలలో మారదు. కావున ఘన పదార్థాలకు స్థిరమైన ఘనపరిమాణం ఉంటుంది.

ప్రశ్న 3.
ఈ క్రింది వాటిని అస్ఫాటికాలు, స్పటికాలుగా వర్గీకరించండి.
పాలియురిథేన్, నాఫ్తలీన్, బెంజోయిక్ ఆమ్లం, టెఫ్లాన్, పొటాషియం నైట్రేట్, సెల్లోఫేన్, పాలివినైల్ క్లోరైడ్, ఫైబర్గాజు, రాగి.
జవాబు:
→ అస్ఫాటికాలు – పాలియురిథేన్, నాఫ్తలీన్, టెఫ్లాన్, సెల్లోఫేన్, పాలివినైల్ క్లోరైడ్, ఫైబర్ గాజు.
→ స్ఫటికాలు – బెంజోయిక్ ఆమ్లం, పొటాషియం నైట్రేట్, కాపర్

ప్రశ్న 4.
గాజును అతిశీతలీకృత ద్రవమని ఎందుకు భావిస్తారు?
జవాబు:
ద్రవాలకు అభిలాక్షణిక ధర్మమైన పారుదల గుణం గాజు కూడా కలిగి ఉంటుంది. గాజు క్రిందికి నెమ్మదిగా పోయి అడుగుభాగం మందంగా ఉండునట్లు ఉంటుంది. పై భాగం కంటే) అందువలన గాజును అతిశీతలీకృత ద్రవం అంటారు. గాజు అస్ఫాటికం మరియు ద్రవాలకంటే నెమ్మదిగా ప్రవహిస్తుంది.

ప్రశ్న 5.
ఒక ఘన పదార్థం వక్రీభవన గుణకం అన్ని దిశల్లో ఒకే విలువ ఉన్నట్లు పరిశీలించారు. ఆ ఘనపదార్థ స్వభావంపై వ్యాఖ్యానించండి. దానికి పగిలే ధర్మం ఉంటుందా?
జవాబు:
ఒక ఘన పదార్థాం వక్రీభవన గుణకం అన్ని దిశలలో ఒకే విలువ ఉన్నట్లు పరిశీలిస్తే అది ఐసోట్రోపిక్ మరియు అస్ఫాటికం. కత్తితో కోసినపుడు సరిగా భాగాలుగా విడిపోదు. అది క్రమరాహిత్యమైన ముక్కలుగా విడిపోతుంది.

ప్రశ్న 6.
అణువుల మధ్య పనిచేసే అంతర్ అణుబలాల స్వభావం ఆధారంగా కింది ఘనపదార్థాలను భిన్న రకాలుగా వర్గీకరించండి.
పొటాషియమ్ సల్ఫేట్, టిన్, బెంజీన్, యూరియా, అమోనియా, నీరు, జింక్ సల్ఫైడ్, గ్రాఫైట్, రుబీడియమ్, ఆర్గాన్, సిలికాన్ కార్బైడ్.
జవాబు:
అయానిక పదార్థాలు : K₂SO₄, ZnS
సంయోజనీయ పదార్థాలు : గ్రాఫైట్, SiC
అణు ఘన పదార్థాలు : బెంజీన్, యూరియా, NH₃, H₂O, Ar
లోహ ఘన పదార్థాలు : రుబీడియం, టిన్

ప్రశ్న 7.
A అనే ఘన పదార్థం ఘన, గలన స్థితులలో చాలా కఠినమైన విద్యుత్ బంధకం. చాలా అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద కరుగుతుంది. ఇది ఏ రకమైన ఘన పదార్థం?
జవాబు:
‘A’ పదార్థం సంయోజనీయ ఘన పదార్థం.

ప్రశ్న 8.
అయానిక ఘన పదార్థాలు గలన స్థితిలోనే విద్యుత్ వాహకాలు. ఘనస్థితిలో కాదు. వివరించండి.
జవాబు:
అయానిక ఘనపదార్థాలలో ఘనస్థితిలో అయాన్ల కదలికలు ఉండవు. ఇవి బలమైన ఆకర్షణ బలాలతో బంధింపబడతాయి. కావున ఘనస్థితిలో ఇవి బంధనాలు.

ప్రశ్న 9.
ఏ రకమైన ఘన పదార్థాలు విద్యుత్ వాహకాలు, సాగుతాయి, వంగుతాయి?
జవాబు:
లోహ ఘన పదార్థాలు.

ప్రశ్న 10.
జాలక బిందువు ప్రాముఖ్యతను రాయండి.
జవాబు:
జాలక బిందువు స్ఫటిక జాలకంలో కణాలు (అయాన్, పరమాణువు అణువు) యొక్క స్థానాన్ని సూచిస్తుంది. జాలక బిందువుల అమరిక స్ఫటిక ఘనపదార్థ ఆకృతికి మూలకారణం.

ప్రశ్న 11.
యూనిట్సెల్ లక్షణాలను సూచించే పరామితుల పేర్లు తెలపండి.
జవాబు:
యూనిట్సెల్ లక్షణాలను ఆరు పరామితులచే చెబుతారు. అవి a, b, c, a, P మరియు y.

ప్రశ్న 12.
రెంటింటి మధ్య భేదాన్ని గుర్తించండి.
జవాబు:
i) షట్కోణీయ, ఏకనతాక్ష యూనిట్ సెల్లు
ii) ఫలక కేంద్రిత, అంత్యకేంద్రిత యూనిట్ల్సెల్లు
జవాబు:
i)

ii)

ప్రశ్న 13.
ఒక ఘన యూనిట్సెల్ i) మూలలోను ii) అంతఃకేంద్రంలో ఉన్న పరమాణువులలో ఎంతభాగం సమీప యూనిట్సల్కు చెందుతాయి?
జవాబు:

1. యూనిట్సెల్ మూలఉన్న బిందువు ఎనిమిది యూనిట్సెల్లో పంచబడుతుంది. కావున యూనిట్సల్కు 1/8వ వంతు బిందువు చెందుతుంది.
2. అంతఃకేంద్రంలో ఉన్న పరమాణువు సమీప యూనిట్సల్కు మొత్తం చెందుతుంది.

ప్రశ్న 14.
చతురస్ర సన్నిహిత కూర్పు పొరలోని అణువు ద్విమితీయ సమన్వయ సంఖ్య ఎంత?
జవాబు:
4

ప్రశ్న 15.
ఒక సమ్మేళనం షట్కోణీయ సన్నిహిత కూర్పు నిర్మాణంలో ఏర్పడుతుంది. దాని 0.5 mol లోని మొత్తం రంధ్రాల సంఖ్య ఎంత? వాటిలో టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలు ఎన్ని?
జవాబు:
N = 0.5 × 6,022 × 10²³ = 3.011 × 10²³
ఆక్టాహెడ్రల్ రంధ్రాల సంఖ్య = N = 3.011 × 10²³
టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాల సంఖ్య = 2N 6.022 × 10²³
మొత్తం రంధ్రాల సంఖ్య = N + 2N = 3N 9.033 × 10²³.

ప్రశ్న 16.
M, N అనే రెండు మూలకాలతో సమ్మేళనం ఏర్పడింది. మూలకం N ccp ని ఏర్పరుస్తుంది. \(\frac{1}{3}\)వ వంతు టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలను M పరమాణువులు ఆక్రమించుకొంటాయి. సమ్మేళనం ఫార్ములా ఏమిటి?
జవాబు:
ccp లో N మూలక పరమాణువులు = x
టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలు = 2x
M – మూలకంలోని పరమాణువులు \(\frac{1}{3}\) వంతు టెట్రాహెడ్రల్ రంధ్రాలచే ఆక్రమించబడ్డాయి.
M మూలకంలో పరమాణువులు = \(\frac{1}{3}\) × 2x = \(\frac{2x}{3}\)
M : N = \(\frac{2x}{3}\) : x = 2 : 3
సమ్మేళన ఫార్ములా= M₂N₃.

ప్రశ్న 17.
ఈ జాలకాలలో దేనికి అత్యధిక కూర్పు సామర్థ్యం ఉంటుంది?
i) సాధారణ ఘనం
ii) అంతఃకేంద్రిత ఘనం
iii) షట్కోణీయ సన్నిహిత కూర్పు జాలకం
జవాబు:
→ సాధారణ ఘనం కూర్పు సామర్థ్యం = 52.4%
→ అంతఃకేంద్రిత ఘనం = 68%
→ షట్కోణీయ సన్నిహిత జాలకం = 74%
షట్కోణీయ సన్నిహిత కూర్పు జాలకంలో కూర్పు సామర్థ్యం (74%) ఎక్కువ.

ప్రశ్న 18.
2.7 × 10^-2 kg mol^-1 మోలార్ ద్రవ్యరాశి గల ఒక మూలకం భుజం పొడవు 405 pm తో ఒక ఘన యూనిట్సల్ను ఏర్పరుస్తుంది. దాని సాంద్రత 2.7 × 10³ kg m^-3 అయినట్లయితే ఘన యూనిట్సెల్ స్వభావం ఎలాంటిది?
జవాబు:

యూనిటె సెల్కు నాలుగు పరమాణువులు గలవు. కావున యూనిట్సెల్ ఫలక కేంద్రితము.

ప్రశ్న 19.
ఘన పదార్థాన్ని వేడిచేయడం వల్ల ఏ రకమైన లోపాలు ఏర్పడతాయి? ఏ భౌతిక ధర్మం మీద అది ఏ విధంగా ప్రభావం చూపుతుంది?
జవాబు:
ఘన పదార్థాన్ని వేడిచేసినపుడు స్ఫటికంలో ఖాళీ ఏర్పడుతుంది. వేడి చేసినపుడు జాలక స్థానాలలో ఖాళీ ఏర్పడు సాంద్రత తగ్గును.

ప్రశ్న 20.
కింది పదార్థాలు ఏ రకమైన స్థాయికియోమెట్రిక్ లోపాలను చూపిస్తాయి?
i) ZnS
ii) AgBr
జవాబు:
i) ZnS – ఫ్రెంకెల్ లోపం చూపిస్తుంది.
ii) AgBr – ఫ్రెంకెల్, షాట్కీ లోపాలను చూపిస్తుంది.

ప్రశ్న 21.
ఎక్కువ వేలన్సీగల కాటయాన్ ను మలినంగా కలిపినప్పుడు అయానిక ఘనపదార్థంలో ఖాళీలు ఏ విధంగా ప్రవేశపెట్టబడతాయో విపులీకరించండి.
జవాబు:
అధిక వేలన్సీ గల కాటయాన్కు ఒక అయానిక పదార్థంనకు మలినం కలిపినపుడు ఖాళీలు ఏర్పడతాయి.
ఉదా : SrCl₂ మలినంగా NaCl ఘన పదార్థాన్ని కలిపినపుడు ఒక Na⁺ తొలగింపు ద్వారా రెండు ఖాళీలు ఏర్పడతాయి. ఒక ఖాళీ Sr²⁺ అయాన్లో మార్పిడి జరుగును. మిగిలిన ఖాళీ ఖాళీగానే ఉంటుంది. దీనికి కారణం స్ఫటికంలో విద్యుత్ తటస్థీకరణం ఏర్పడుట కొరకు అలా ఖాళీగానే ఉంటుంది.

ప్రశ్న 22.
అధిక లోహ లోపం వల్ల ఆనయానిక ఖాళీలు ఏర్పడిన అయానిక ఘనపదార్థంలో రంగు ఏర్పడుతుంది. సరైన ఉదాహరణ సహాయంతో వివరించండి.
జవాబు:
అధిక లోహ లోపంను మనము స్ఫటికం ఉదాహరణంగా తీసుకొని వివరించవచ్చు.
→ NaCl స్ఫటికాలను బాష్ప వాతావరణంలో వేడిచేయగా Na పరమాణువులు స్ఫటిక ఉపరితలంపై Cl^– అయాన్లు స్ఫటిక ఉపరితలంపై చొచ్చుకుపోతాయి. ఇవి సంయోగం చెంది NaCl ఏర్పడును. Na పరమాణువులు ఎలక్ట్రాన్లు కోల్పోయి Na⁺ అయాన్లుగా మారుతాయి. ఈ ఎలక్ట్రాన్లు దృగ్గోచర కాంతిని శోషించుకొని పసుపురంగు వర్ణానికి సంబంధించిన వికిరణాలను విడుదల చేస్తాయి. ఈ ఎలక్ట్రాన్లను F- కేంద్రకాలు అంటారు.

ప్రశ్న 23.
14వ గ్రూపు మూలకాన్ని n-రకం అర్ధవాహకంగా మార్చడానికి సరైన మలినంతో డోప్ చేయాలి. ఈ మలినం ఏ గ్రూపుకు చెందినదై ఉండాలి?
జవాబు:
14వ గ్రూపు మూలకాన్ని n-రకం అర్థ వాహకంగా మార్చుటకు 15వ గ్రూపు మూలకంతో డోప్ చేయాలి.
ఉదా : As, ‘P’

ప్రశ్న 24.
ఫెర్రో అయస్కాంత లేదా ఫెర్రీ అయస్కాంత పదార్థాలలో ఏ రకమైన పదార్థాలను మంచి శాశ్వతమైన అయస్కాంతాలుగా చేయవచ్చు? మీ జవాబును సమర్థించండి.
జవాబు:
ఫెర్రో అయస్కాంత పదార్థాలను ఫెర్రీ అయస్కాంత పదార్థాలు కన్నా మంచి శాశ్వత అయస్కాంతాలుగా చేయవచ్చు. ఎందువలన అనగా బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రం తొలగించినా కూడా ఇవి అయస్కాంత స్వభావం కలిగి ఉంటాయి. ఈ ధర్మం ఫెర్రి అయస్కాంత పదార్థాలలో ఉండదు.

Andhra Pradesh BIEAP AP Inter 2nd Year Physics Study Material 16th Lesson సంసర్గ వ్యవస్థలు Textbook Questions and Answers.

AP Inter 2nd Year Physics Study Material 16th Lesson సంసర్గ వ్యవస్థలు

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
సంసర్గ వ్యవస్థ ప్రాథమిక ఖండరూపాలు (blocks) ఏమిటి?
జవాబు:
సంచార వ్యవస్థలో ప్రధాన భాగాలు. 1) ప్రసారిణి 2) గ్రాహకం 3) ఛానెల్ (మాధ్యమం)

ప్రశ్న 2.
వరల్డ్ వైడ్ వెబ్ (www) అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
టిమ్ – బెర్నెర్స్ – లీ ప్రపంచ వ్యాప్త వెబ్ (www) ని ఆవిష్కరించాడు. www అనేది విజ్ఞానానికి సంబంధించిన బృహత్ ఎన్సైక్లోపీడియా. ఇది ఎప్పుడూ 24 గంటలు అందరికీ అందుబాటులో ఉండే వ్యవస్థ.

ప్రశ్న 3.
మాట్లాడే సంకేతాల పౌనఃపున్య వ్యాప్తిని పేర్కొనండి.
జవాబు:
వాక్ సంకేతాలకు పౌనఃపున్య వ్యాప్తి 300HZ నుండి 3100HZ.

ప్రశ్న 4.
ఆకాశ తరంగ వ్యాపనం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
భూమి నుంచి వచ్చి తనపై పడిన రేడియో తరంగాలను ఐనో మండలం భూమికి తిరిగి పరావర్తితం చేస్తుంది. ఈ ప్రక్రియను ఆధారంగా చేసుకొని కొన్ని MHZ నుండి 30 MHZ పౌనఃపున్య వ్యాప్తిలో ఎక్కువ దూరం సంచారాన్ని సాధించవచ్చు. ఈ రకమైన ప్రసరణను వ్యోమ తరంగ ప్రసరణం అంటారు.

ప్రశ్న 5.
ఐనోవరణం వివిధ భాగాలను పేర్కొనండి.
జవాబు:
ఐనోవరణంలోని భాగాలు:

1. D (స్వతాప మండలం యొక్క భాగం) 65 – 70 Km పగలు మాత్రమే
2. E (సమతాప మండలం యొక్క భాగం) 100 Km పగలు మాత్రమే
3. F₁ (మధ్య మండలం యొక్క భాగం) 170 Km నుండి 190 Km
4. F₂ (ఉష్ణ మండలం) రాత్రిపూట 300 Km, పగటిపూట 250 – 400 Km

ప్రశ్న 6.
మాడ్యులేషన్ను నిర్వచించండి. దాని ఆవశ్యకత ఎందుకు? [AP. Mar: ’17; AP & TS. Mar.’16; TS. Mar.’15; Mar, ’14]
జవాబు:
అల్ప పౌనఃపున్యము గల ఆడియో సంకేతం, హెచ్చు పౌనఃపున్య సంకేతంతో కలిసిపోయే ప్రక్రియను మాడ్యులేషన్ అంటారు.

పరిమితులు:

1. ఆంటెన్నా (లేదా) ఏరియల్ పరిమాణం.
2. ఆంటెన్నా వల్ల ఉద్గారమైన ఫలిత సామర్థ్యం.
3. వేర్వేరు ప్రసారిణిల నుండి వెలువడే సంకేతాలు ఒకదానితో ఒకటి కలిసిపోవడం.

ప్రశ్న 7.
మాడ్యులేషన్ ప్రాథమిక పద్ధతులను పేర్కొనండి. [TS. Mar.’17; AP. Mar.’16; TS. Mar: ’15]
జవాబు:
మాడ్యులేషన్ లో మూడు రకాలు ఉంటాయి.

1. కంపన పరిమితి మాడ్యులేషన్ (A.M)
2. పౌనఃపున్య మాడ్యులేషన్ (F.M)
3. దశా మాడ్యులేషన్ (PM)

ప్రశ్న 8.
మొబైల్ ఫోన్లలో ఏవిధమైన సంసర్గాన్ని వాడతారు?
జవాబు:
మొబైల్ ఫోన్లలో అంతరిక్ష తరంగ ప్రసరణ జరుగుతుంది.

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
సాధారణీకరించిన సంసర్గ వ్యవస్థ ఖండరూప పటాన్ని గీచి, క్లుప్తంగా వివరించండి. [AP. Mar.’15]
జవాబు:
ప్రతి సంచార వ్యవస్థలో మూడు ప్రధాన భాగాలు ఉంటాయి. అవి 1) ప్రసారిణి, 2) మాధ్యమం/ఛానెల్, 3) గ్రాహకం సంచార వ్యవస్థ సాధారణ రూపాన్ని పటంలో చూడవచ్చు.

సంచార వ్యవస్థలో ఒక ప్రదేశం వద్ద ప్రసారిణి, మరొక ప్రదేశం వద్ద గ్రాహకం ఉంటాయి. ఈ రెండింటిని కలిపే భౌతిక యానకమే ఛానెల్.

సమాచార జనకం వల్ల ఉత్పత్తి అయిన సందేశ సంకేతాన్ని ఛానెల్ గుండా ప్రసారం కావడానికి వీలయ్యే రూపంలోకి మార్చడమే ప్రసారిణి యొక్క పని. సందేశ సంకేతం గనుక ఒకవేళ (ఒక వాక్ సంకేతం) విద్యుత్ సంకేతం కాకపోతే, దాన్ని ప్రసారిణికి నివేశనంగా పంపించే ముందు ట్రాన్స్యూసర్ సహాయంతో విద్యుత్ రూపంలోకి మారుస్తారు.

ఛానెల్ వెంబడి సంకేతం ప్రసారం అవుతున్నప్పుడు ఛానెల్ అసమగ్రతవల్ల సంకేతం విరూపణం చెందవచ్చు. దీనికి తోడు ప్రసారం అవుతున్న సంకేతానికి అనవసర శబ్దం కలపడం వల్ల గ్రాహకం గ్రహించే సంకేతం దోషపూరితం అవుతుంది. ఈ సంకేతాన్ని గ్రాహకం తొలి సందేశ సంకేతంగా మార్చి సమాచారాన్ని ఉపయోగించుకుంటున్న వ్యక్తికి చేరవేస్తుంది.

ప్రశ్న 2.
భూతరంగం అంటే ఏమిటి? సంసర్గానికి దానిని ఎప్పుడు వాడతారు?
జవాబు:
సంకేతాలను అత్యంత సమర్ధవంతంగా ఉద్గారించడానికి ఆంటెన్నా పరిమాణం సంకేత తరంగదైర్ఘ్యానికి (λ) సమానంగా (కనీసం λ/4) ఉండవలెను. అధిక తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద ఆంటెన్నాలు పెద్దపరిమాణం కలిగి భూమికి అతి సమీపంలో ఉంటాయి. ప్రామాణిక AB బ్రాడ్కాస్ట్లో సాధారణంగా భూమిపై నిట్టనిలువుగా అమర్చిన గోపురాలను ప్రసరణ ఆంటెన్నాలుగా ఉపయోగిస్తారు. ఇలాంటి ఆంటెన్నాల విషయంలో సంకేత ప్రసారంపై భూమి బలమైన ప్రభావాన్ని కలుగచేస్తుంది. ఈ రకమైన ప్రసారాన్ని భూ ఉపరితల తరంగ ప్రసరణ అంటారు. ఈ తరంగం భూమి ఉపరితలం మీద సున్నితంగా జాలువారుతుంది. తరంగం నేలపై ప్రయాణిస్తున్న ప్రాంతంలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ప్రేరేపిస్తాయి. భూమి శక్తిని శోషించుకోవడం వల్ల ఈ తరంగం క్షీణిస్తుంది. పౌనఃపున్యం పెరుగుతున్నకొలదీ ఉపరితల తరంగాల క్షీణత చాలా వేగంగా పెరుగుతుంది. ఈ తరంగాల వ్యాప్తి యొక్క గరిష్ట అవధి ప్రసరణ సామర్థ్యం మరియు పౌనఃపున్యాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

ప్రశ్న 3.
ఆకాశ తరంగాలు అంటే ఏమిటి? ఆకాశ తరంగ వ్యాపనాన్ని క్లుప్తంగా వివరించండి.
జవాబు:
ఆకాశ తరంగము (లేదా) వ్యోమ తరంగము :

భూమి నుంచి వచ్చి ఐనో మండలముపై పడిన రేడియో తరంగాలను, మరల భూమికి పరావర్తితమగును. ఈ ప్రక్రియలో గల తరంగాలను వ్యోమ తరంగాలు అంటారు. కొన్ని MHz నుంచి 30 MHz పౌనఃపున్య వ్యాప్తిలో వరణపు పొడలు ఎక్కువ దూరం సంచారాన్ని సాధించవచ్చు. ఈ రకమైన ప్రసరణాన్ని వ్యోమ తరంగ ప్రసరణం అంటారు. స్వల్ప తరంగ బ్రాడ్కాస్ట్ సేవలకు దీన్ని ఉపయోగిస్తారు. అధిక సంఖ్యలో అయాన్లు లేదా ఆవేశిత కణాలు ఉండటంవల్ల ఐనో మండలాన్ని ఆ పేరుతో పిలుస్తారు. ఇది భూ ఉపరితలం నుండి ~ 65 km నుండి 400 km వరకు విస్తరించి ఉంటుంది. అయనీకరణం (అయోనైజేషన్) జరగడానికి కారణం గాలి అణువులవల్ల సూర్యుడి నుండి ఉద్గారింపబడుతున్న అతినీలలోహిత మరియు ఇతర అధిక శక్తిగల వికిరణాల శోషణయే.

ఈ అయనీకరణం యొక్క తీవ్రత (degree) ఎత్తుతోపాటు మారుతుంది. వాతావరణ సాంద్రత ఎత్తుతోపాటు తగ్గుతుంది. ఎక్కువ ఎత్తుల వద్ద సౌర వికిరణం తీవ్రత ఎక్కువే. కాని అక్కడ అయనీకరణం చెందటానికి అణువుల సంఖ్య తక్కువగా ఉంటుంది. భూమికి సమీపంలో అణుసాంద్రత చాలా ఎక్కువగా ఉన్నప్పటికి వికిరణ తీవ్రత చాలా తక్కువ. అందువల్ల మరలా అయనీకరణం తక్కువే. అయితే, కొన్ని మధ్యంతర ఎత్తులవద్ద అయనీకరణ సాంద్రత గరిష్ఠంగా ఉంటుంది. ఐనో మండలపు పొర నిర్దిష్ట పౌనఃపున్యాల వ్యాప్తికి (3 నుండి 30 MHz) ఒక పరావర్తకం (reflector) వలె పనిచేస్తుంది. 30MHz కంటే ఎక్కువ పౌనఃపున్యాలు కలిగిన విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు ఐనో మండలం గుండా చొచ్చుకొనిపోతాయి. ఈ ప్రక్రియలను పటంలో చూపడం జరిగింది.

ప్రశ్న 4.
అంతరిక్ష రంగ సంసర్గం అంటే ఏమిటి? వివరించండి.
జవాబు:
అంతరిక్ష తరంగం (Space – Wave) :
దృష్టి రేఖా (line-of-sight (LOS)) సంచారానికి మరియు ఉపగ్రహ సంచారానికి అంతరిక్ష తరంగాలను ఉపయోగిస్తారు. 40 MHz కంటే ఎక్కువ పౌనఃపున్యాల వద్ద సంచారం తప్పనిసరిగా దృష్టి రేఖా (line-of-sight) మార్గాలకు లోబడి ఉంటుంది. ఈ పౌనఃపున్యాల వద్ద ఆంటెన్నాలు సాపేక్షంగా చిన్నవిగా ఉంటాయి. వీటిని భూమిపై అనేక తరంగదైర్ఘ్యాల ఎత్తుల వద్ద ఉంచవచ్చు.

పటంలో చూపబడినట్లు భూమి యొక్క వక్రతవల్ల కొన్ని బిందువుల వద్ద ప్రత్యక్ష శరంగాలు ఆపబడటానికి కారణం ప్రసరణం యొక్క దృష్టి రేఖా స్వభావమే. క్షితిజానికి ఆవల సంకేతాన్ని గ్రహించడానికి, గ్రాహక ఆంటెన్నా దృష్టి రేఖా తరంగాలను ఛేదించడానికి తగినంత ఎత్తులో ఉండాలి.

ప్రసరణ ఆంటెన్నా ఎత్తు h_T వద్ద క్షితిజ దూరం d_T మరియు గ్రాహక ఆంటెన్నా ఎత్తు h_R వద్ద క్షితిజ దూరం d_R అయిన రెండు ఆంటిన్నాలమధ్య దృష్టి రేఖా దూరం d_M అయితే
d_M = d_T + d_R ఇక్కడ R = భూ వ్యాసార్ధము
d_M = (\(\sqrt{2 R h_T}+\sqrt{2 R h_R}\))
ఉదా : టెలివిజన్ బ్రాడ్కాస్ట్, మైక్రోతరంగ అనుసంధానాలు, ఉపగ్రహ సంచారం మొదలైనవి..

ప్రశ్న 5.
మాడ్యులేషన్ అంటే మీరు ఏం అర్థం చేసుకొన్నారు? మాడ్యులేషన్ అవసరాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
మాడ్యులేషన్ :
ఆడియో పౌనఃపున్య సంకేతం, హెచ్చు పౌనఃపున్య సంకేతంతో కలిసిపోయే ప్రక్రియను మాడ్యులేషన్ అంటారు.

ఒక విద్యుత్ సంకేతాన్ని చాలా ఎక్కువ దూరం ప్రసారం చేయడానికి ఈ క్రింది పరిమితులు ఎదురవుతాయి. అవి 1) ఆంటెన్నా, 2) ఆంటెన్నా వల్ల ఉద్గారమైన ఫలిత సామర్థ్యం, 3) వేర్వేరు ప్రసారిణుల నుండి వెలువడే సంకేతాలు ఒక దానితో ఒకటి కలిసిపోవడం.

20kHz సంకేతానికి ఆంటెన్నా యొక్క ఎత్తు 4km, అయితే ఈ ఎత్తు చాలా ఎక్కువే. ఈ ఎత్తులు ఆచరణ యోగ్యంకావు.

ఈ స్వల్ప పౌనఃపున్యాలకు (20Hz నుండి 20kHz) ప్రసరణ ఆంటెన్నా నుండి నేరుగా పంపినప్పటికి సంకేతాలు వాతావరణంలో ఇది వరకువున్న మిలియన్ల కొద్దీ స్వల్ప పౌనఃపున్య సంకేతాలతో కలిసిపోయే అవకాశం ఉంది. ఈ సంకేతాలను గ్రహించే చోట వాటిని గుర్తించడం అసాధ్యమవుతుంది. అందువలన మాడ్యులేషన్ అవసరం.

ప్రశ్న 6.
ఆంటెన్నా లేదా ఏరియల్ పరిమాణం ఎంత ఉండాలి? వికిరణం చెందిన సామర్థ్యం, తరంగదైర్ఘ్యం, ఆంటెన్నా పొడవులతో ఎలాంటి సంబంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది?
జవాబు:
ఆంటెన్నా (లేదా) ఏరియల్ పరిమాణం :
సంకేతాన్ని ప్రసారం చేయడానికి ఆంటెన్నా అవసరం. ఆంటెన్నా పరిమాణము సంకేతంయొక్క తరంగదైర్ఘ్యముతో పోల్చవచ్చు. (కనీసం λ/4). కాబట్టి ఆంటెన్నా కాలంతో మారే సంకేతాన్ని సరిగా పంపుతుంది. విద్యుదయస్కాంత తరంగాల పౌనఃపున్యము 20kHz తరంగదైర్ఘ్యము (λ) 15 km కు పెద్ద ఆంటెన్నాను నిర్మించి, పనిచేయించడం సాధ్యం కాదు. అందువల్ల ప్రసారం కోసం తప్పనిసరిగా తక్కువ పౌనఃపున్యంగల సంకేతాన్ని, అధిక పౌనఃపున్యంగల సంకేతంగా మార్చాలి.

ఆంటెన్నా ద్వారా ప్రభావ వికిరణ సామర్ధ్యము :
ఒక రేఖీయ ఆంటెన్నా (పొడవు l) లో సామర్థ్య వికిరణము \(\frac{l}{\lambda^2}\)కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. అదే పొడవు గల ఆంటెన్నాలో λ ను తగ్గించి సామర్థ్య వికిరణాన్ని పెంచుతుంది. అనగా పౌనఃపున్యము పెరుగుతుంది. కాబట్టి ఎక్కువ తరంగ దైర్ఘ్యముగల బేస్బండ్ సంకేతం ప్రభావ వికిరణ సామర్ధ్యము తక్కువ.

ప్రశ్న 7.
డోలన పరిమితి మాడ్యులేషన్ను వివరించండి.
జవాబు:
కంపన పరిమితి మాడ్యులేషన్:
ఈ పద్ధతిలో వాహక తరంగ పౌనఃపున్యం మరియు దశలను స్థిరంగా ఉంచి మాడ్యులేటింగ్ సంకేతానికి అనుగుణంగా వాహక కంపన పరిమితి మార్పు చెందుతుంది.

మాడ్యులేటింగ్ సంకేతాన్ని ఉపయోగించి A.M. ను వివరించవచ్చు.
c(t) = A_c sin ω_ct అనునది వాహక తరంగం
m(t) = A_m sin ω_mt అనునది మాడ్యులేటింగ్ సంకేతం
మాడ్యులేటింగ్ c_m (t) ని ఇలా వ్రాయవచ్చు.
c_m (t) = (A_c + A_m sin ω_mt) sin ω_ct
c_m (t) = A_c [1 + \(\frac{A_m}{A_c}\)sin ω_mt] sin ω_ct → (1)

ఇక్కడ ω_m = 2πf_m = సందేశ సంకేతం యొక్క కోణీయ పౌనఃపున్యము మాడ్యులేటింగ్ సంకేతం, సందేశ సంకేతాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

ఇక్కడ (ω_c – ω_m) మరియు (ω_c + ω_m) లు క్రింది భాగం మరియు పైభాగంలో పౌనఃపున్యాలు మొత్తానికి వాహక తరంగాలు ఒకదానితో ఒకటి కలవకుండా ప్రసారమవుతాయి.

ప్రశ్న 8.
డోలన పరిమితి మాడ్యులేటెడ్ తరంగాన్ని ఏవిధంగా ఉత్పత్తి చేస్తారు?
జవాబు:

మాడ్యులేటెడ్ సంకేతం A_m sin ω_mt ని వాహక తరంగ సంకేతం Ac sin ω_ct కి కలిపితే x(t) సంకేతం జనిస్తుంది. x(t) = A_m sin ω_mt + A_c sin ω_ct ని చదర నియమ పరికరం గుండా పంపితే నిర్గమనం జనిస్తుంది.
y(t) = B × (t) + c x² (t)
ఇక్కడ B మరియు C లు స్థిరాంకాలు.

ఈ సంకేతాన్ని బ్యాండ్ పాస్ ఫిల్టర్ గుండా పంపితే, దాని నిర్గమనం నుండి A.M. తరంగం జనిస్తుంది. బ్యాండ్ పాస్ d.c. ఫిల్టర్లో ω_m, 2ω_m మరియు 2ω_c లు నిరాకరించబడతాయి. మరియు ω_c, (ω_c – ω_m) మరియు (ω_c + ω_m) లు తొలగించబడతాయి.

ప్రశ్న 9.
డోలన పరిమితి మాడ్యులేటెడ్ తరంగాన్ని ఏవిధంగా శోధిస్తారు?
జవాబు:

గ్రాహకం యొక్క రేఖా చిత్రాన్ని పటంలో చూడండి. మాడ్యులేటెడ్ వాహక తరంగం నుండి మాడ్యులేటింగ్ సంకేతాన్ని తిరిగి పొందడాన్ని శోధనం అంటారు.

మాడ్యులేటెడ్ వాహక తరంగంలో ω_c మరియు ω_c ± ω_m పౌనఃపున్యాలు కలిగి ఉంటుంది. ω_m కోణీయ పౌనః పున్యముగల సందేశ సంకేతం m(t) ని పొందుటకు సరళమైన పద్ధతిని పటంలో చూడండి.

మాడ్యులేటెడ్ సంకేతంను ధిక్కారిణి గుండా సంపి నిర్గమ సందేశ సంకేతాన్ని పొందవచ్చు. ఈ సందేశ సంకేతాన్ని ఆచ్ఛాదన శోధకం (Rc వలయం) గుండా పంపుతారు.

అభ్యాసాలు Textual Exercises

ప్రశ్న 1.
ఆకాశ తరంగాలను ఉపయోగించి క్షితిజానికి ఆవల జరిగే సంసర్గానికి క్రింద ఇచ్చిన పౌనఃపున్యాలలో ఏది అనుకూలమైంది?
a) 10 kHz b) 10 MHz c) 1 GHz D) 1000GHz.
జవాబు:
10kHz పౌనఃపున్యాలు పెద్ద ఆంటెన్నా ద్వారా వికిరణం చెందవు. 1 GHz మరియు 1000 GHz చొచ్చుకుపోతాయి. కావున (b) సరియైనది.

ప్రశ్న 2.
UHF వ్యాప్తిలోని పౌనఃపున్యాలు సాధారణంగా క్రింది తరంగాల ప్రసారం ద్వారా అవుతాయి.
a) భూతరంగాలు b) ఆకాశ తరంగాలు c) ఉపరితల తరంగాలు d) అంతరిక్ష తరంగాలు
జవాబు:
UHF వ్యాప్తిలో పౌనఃపున్యాలు వ్యోమ తరంగాల రూపంలో ప్రసారం అవుతాయి. అధిక పౌనఃపున్యము గల అంతరిక్ష తరంగాలు భూమివైపు వంగవు కాని పౌనఃపున్య మాడ్యులేషన్ ఆదర్శంగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 3.
డిజిటల్ సంకేతాలు
i) అవిచ్ఛిన్న విలువలను సమకూర్చవు
ii) విలువలను వివిక్త మెట్లగా సూచిస్తాయి.
iii) ద్విసంఖ్యామానాన్ని ఉపయోగించుకోవచ్చు.
iv) దశాంశ, ద్విసంఖ్యా వ్యవస్థలు రెండింటిని ఉపయోగించుకోవచ్చు. పై ప్రవచనాలలో ఏవి సరైనవి?
a) (i), (ii) మాత్రమే
b) (ii), (iii) మాత్రమే
c) (i), (ii), (iii) కానీ (iv) కాదు
d) (i), (ii), (iii), (iv) అన్నీ
జవాబు:
డిజిటల్ సంకేతం, అనలాగ్ సంకేతం కన్నా కాలంతోపాటు అవిచ్ఛిన్న ప్రమేయంగా ఉంటుంది. డిజిటల్ సంకేతాలు డిజిటల్ డాటా రూపంలో నిల్వయుండి టెలిఫోన్ లైన్ల ద్వారా ప్రసారం చెందవు. డిజిటల్ సంకేతాలను డెసిమల్ సంకేతాలుగా వినియోగించరు.

ప్రశ్న 4.
దృష్టిరేఖా సంసర్గంలో ప్రసార ఆంటెన్నా ఎత్తు గ్రాహక ఆంటెన్నా ఎత్తుకు సమానంగా ఉండటం అవసరమా? ఒక టివి ప్రసార యాంటెన్నా 81m పొడవు ఉంది. గ్రాహకం ఆంటెన్నా భూస్థాయిలో ఉంటే ప్రసార ఆంటెన్నా ఎంత వైశాల్యంలో సేవలను అందించగలదు?
జవాబు:
ఆంటెన్నా ఎత్తు (h) = 81 m
భూమి వ్యాసార్థం (R) = 6.4 × 10⁶ m
దృష్టి రేఖా మార్గాలకు తప్పనిసరికాదు. కావున రెండు ఆంటెన్నాలు ఒకే ఎత్తులో ఉండనవసరంలేదు.
వైశాల్యం = πd²,
వ్యాప్తి (d) = √2hR
సర్వీసు వైశాల్యం = π × 2hR = \(\frac{22}{7}\) × 2 × 81 × 6.4 × 10⁶
= 3258.5 × 10⁶ m²
= 3258.5 km²

ప్రశ్న 5.
ఒక సందేశ సంకేతాన్ని ప్రసారం చేయడానికి 12V శిఖర వోల్టేజిగల వాహక తరంగాన్ని ఉపయోగించారు. మాడ్యులేషన్ సూచి 75% ఉండటానికి మాడ్యులేటింగ్ సంకేతం శిఖర వోల్టేజి ఎంత ఉండాలి?
జవాబు:
శిఖర వోల్టేజి (V₀) = 12v

ప్రశ్న 6.
పటంలో చూపినట్లు, మాడ్యులేటింగ్ సంకేతం ఒక చతురస్రాకార తరంగం.

వాహక తరంగం c(t) = 2 sin(8πt) వోల్ట్లుగా ఉంటే,
i) డోలన పరిమితి మాద్యులేషన్ చెందిన తరంగ రూపాన్ని గీయండి. ii) మాడ్యులేషన్ సూచి ఏమిటి?
జవాబు:
వాహక తరంగ సమీకరణం c(t) = 2 sin (8πt)
(a) పటం నుండి
మాడ్యులేషన్ సంకేతం కంపన పరిమితి (A_m) = 1V
వాహక తరంగం కంపన పరిమితి (A_c) = 2v
T_m = 1S
ω_m = \(\frac{2 \pi}{T_m}=\frac{2 \pi}{1}\) = 2π rad/s
c(t) = 2 sin 8π t
= A_c sin ω_c t
ω_c = 8π
ω_c = 4ω_m
మాడ్యులేషన్ తరంగం కంపన పరిమితి (A) = A_m + A_c = 2 + 1 = 3V

(b)మాడ్యులేషన్ ఇండెక్స్ (μ) = \(\frac{A_m}{A_c}=\frac{1}{2}\) = 0.5

ప్రశ్న 7.
డోలన పరిమితి మాడ్యులేషన్ చెందిన తరంగం గరిష్ఠ కంపన పరిమితి 10 V గా, కనిష్ఠ కంపన పరిమితి 2 Vగా కనుక్కొన్నారు. మాడ్యులేషన్ సూచి μ ని నిర్ధారించండి. కనిష్ఠ కంపన పరిమితి సున్నా వోల్టు అయితే μ విలువ ఏమిటి?
జవాబు:
గరిష్ఠ కంపన పరిమితి (A_{గరిష్ఠం}) = 10V
కనిష్ఠ కంపన పరిమితి (A_{కనిష్ఠం}) = 2V
A_c మరియు A_m లు వాహక తరంగం మరియు మాడ్యులేషన్ తరంగం కంపన పరిమితులు
A_{గరిష్ఠం} = A_c + A_m = 10 → (i)
A_{కనిష్ఠం} = A_c – A_m = 2 → (ii)
(i) మరియు (ii) లను కూడగా, 2A = 12
A_c = 6v
మరియు A_m = 10 – 6 4v

ప్రశ్న 8.
ఆర్థిక కారణాలవల్ల, AM తరంగంలో ఎగువ పార్శ్వ పట్టీని మాత్రమే ప్రసారం చేసారు. అయితే గ్రాహక కేంద్రం వద్ద వాహక తరంగాన్ని ఉత్పత్తి చేసే సౌకర్యం ఉంది. రెండు సంకేతాలను గుణించగలిగే పరికరం అందుబాటులో ఉంటే గ్రాహక కేంద్రం వద్ద మాడ్యులేటింగ్ సంకేతాన్ని తిరిగి పొందడం సాధ్యమవుతుందని చూపండి.
జవాబు:
ω_c అనునది వాహక తరంగ కోణీయ పౌనఃపున్యము మరియు ω_m సంకేత తరంగాల కోణీయ పౌనఃపున్యము.
గ్రాహక స్టేషన్లో సంకేతం
se = E₁ cos (ω_c + ω_m) t
వాహక తరంగం తక్షణ వోల్టేజి

సాధించిన సమస్యలు Textual Examples

ప్రశ్న 1.
ఒక విఖరంపైన ఉన్న ప్రసార ఆంటెన్నా ఎత్తు 32 m. గ్రాహక ఆంటెన్నా ఎత్తు 50 m. దృష్టిరేఖా పద్ధతి (LOS) లో ఈ రెండింటి మధ్య సంతృప్తకరమైన ప్రసారం కోసం ఉండవలసిన గరిష్ట దూరం ఎంత? భూ వ్యాసార్ధం 6.4 × 10⁶ m. అని ఇచ్చారు.
జవాబు:

ప్రశ్న 2.
10kHz పౌనఃపున్యం, శిఖర వోల్టేజి 10 V గల ఒక సందేశ సంకేతాన్ని, 1 MHz పౌనఃపున్యం, 20 V శిఖర వోల్టేజి గల వాహక రంగాన్ని మాడ్యులేట్ చేయడానికి ఉపయోగించారు.
(a) మాడ్యులేషన్ సూచి,
(b) ఉత్పత్తి అయిన పార్శ్వ పట్టీలను కనుక్కోండి.
జవాబు:
(a) మాడ్యులేషన్ సూచి = 10/20 = 0.5

(b) పార్శ్వ పట్టీలు ; (1000+ 10 KHz) = 1010kHz, (1000 – 10kHz) 990kHz వద్ద ఉంటాయి.

Andhra Pradesh BIEAP AP Inter 2nd Year Physics Study Material 15th Lesson అర్ధవాహక ఎలక్ట్రానిక్స్, పదార్థాలు, పరికారాలు, సరళవలయాలు Textbook Questions and Answers.

AP Inter 2nd Year Physics Study Material 15th Lesson అర్ధవాహక ఎలక్ట్రానిక్స్, పదార్థాలు, పరికారాలు, సరళవలయాలు

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
n- రకం అర్ధవాహకం అంటే ఏమిటి? దీనిలో అధిక సంఖ్యాక, అల్ప సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు ఏమిటి?
జవాబు:
చతుస్సంయోజనీయ శుద్ధ అర్ధవాహకానికి, పంచసంయోజక మాలిన్యాలను కలిపితే n – రకం అర్ధవాహకం ఏర్పడుతుంది. n – రకం అర్ధవాహకంలో ఎలక్ట్రాన్లు అధిక సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు మరియు రంధ్రాలు అల్పసంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు.

ప్రశ్న 2.
స్వభావజ, అస్వభావజ అర్ధవాహకాలు అంటే ఏమిటి? [AP. Mar. ’15]
జవాబు:
స్వచ్ఛమైన అర్ధవాహకాన్ని స్వభావజ అర్ధవాహకం అంటారు.

స్వచ్ఛమైన అర్ధవాహకాలకు మాలిన్యాలను కలుపుట వల్ల వాటి వహనత పెరుగుతుంది. వీటిని అస్వభావజ అర్ధవాహకాలు
అంటారు.

ప్రశ్న 3.
p – రకం అర్ధవాహకం అంటే ఏమిటి? దీనిలో అధిక సంఖ్యాక, అల్ప సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు ఏమిటి ? [TS. Mar.’17]
జవాబు:
చతుస్సంయోజనీయ శుద్ధ అర్ధవాహకానికి, త్రిసంయోజక మాలిన్యాలను కలిపితే p – రకం అర్ధవాహకం ఏర్పడుతుంది. p- రకం అర్ధవాహకంలో అధిక సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు రంధ్రాలు మరియు అల్పసంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు ఎలక్ట్రాన్ల

ప్రశ్న 4.
p-n సంధి డయోడ్ అంటే ఏమిటి? లేమి పొరను నిర్వచించండి.
జవాబు:

త్రిసంయోజక మాలిన్యాలను కలిపిన స్వభావజ అర్ధవాహకాన్ని ఒక వైపు మరియు పంచసంయోజక మాలిన్యాలను కలిపిన స్వభావజ అర్ధవాహకాన్ని మరొక వైపు, ఒక సంధి ఏర్పడునట్లు కలిపితే దానిని – సంధి డయోడ్ అంటారు.

p-n సంధికి ఇరువైపులా ఎలాంటి ఆవేశ వాహకాలు లేని ఒక పలుచని పొర ఏర్పడుతుంది. దీనిని లేమి పొర అంటారు.

ప్రశ్న 5.
సంధి డయోడ్కు i) పురోశక్మం, ii) తిరోశక్మంలలో బాటరీని ఏ విధంగా కలుపుతారు?
జవాబు:

1. p-n సంధి డయోడ్ p- రకానికి బ్యాటరీ ధన ధ్రువాన్ని మరియు n- రకానికి బ్యాటరీ రుణ ధ్రువాన్ని కలిపితే ఆ డయోడ్ పురోబయాస్లో ఉందని అంటారు.
   
2. p-n సంధి డయోడ్లో p- రకానికి బ్యాటరీ రుణ ధ్రువాన్ని మరియు n- రకానికి బ్యాటరీ ధన ధ్రువాన్ని కలిపితే ఆ డయోడ్ తిరోబయాస్లో ఉందని’ అంటారు.
   

ప్రశ్న 6.
అర్ధ తరంగ, పూర్ణ తరంగ ధిక్కరణులలో గరిష్ఠ ధిక్కరణ శాతం ఎంత?
జవాబు:

1. అర్ధతరంగ ఏకధిక్కారిలో దక్షత శాతం 40.6 %
2. పూర్ణతరంగ ఏకధిక్కారిలో దక్షత శాతం 81.2 %

ప్రశ్న 7.
జీనర్ వోల్టేజి (V_z) అంటే ఏమిటి? వలయాలలో సాధారణంగా జీనర్ డయోడ్ను ఏవిధంగా కలుపుతారు?
జవాబు:

1. జీనర్ డయోడ్ తిరోబయాస్లో ఉన్నప్పుడు, ఒక నిర్దిష్ట వోల్టేజి వద్ద విద్యుత్ ప్రవాహము ఆకస్మికంగా పెరుగుతుంది. దానిని జీనర్ వోల్టేజి (లేదా) భంజన వోల్టేజి అంటారు.
2. జీనర్ డయోడ్ను ఎల్లప్పుడూ, తిరోబయాస్లో లోనే కలపాలి.

ప్రశ్న 8.
అర్ధ తరంగ, పూర్ణ తరంగ ధిక్కరణుల
జవాబు:

ప్రశ్న 9.
p-n సంధి డయోడ్లోని లేమి పొర వెడల్పుకు i) పురోశక్మం, ii) తిరోశక్మంలలో ఏమి జరుగుతుంది?
జవాబు:

1. p-n సంధి డయోడ్ పురోబయాస్లో ఉన్నప్పుడు లేమి పొర మందం పలుచగా ఉంటుంది.
2. తిరోబయాస్లో ఉన్నప్పుడు లేమి పొర మందం అధికంగా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 10.
p-n-p, n-p-n ట్రాన్సిస్టర్ల వలయ సంకేతాలను గీయండి. [TS. Mar. 16; Mar. ’14]
జవాబు:

ప్రశ్న 11.
వర్ధకం, వర్ధన కారకం పదాలను నిర్వచించండి.
జవాబు:

1. బలహీన సంకేత బలాన్ని పెంచే ప్రక్రియను వర్ధనం అంటారు. అందుకు వాడే పరికరాన్ని వర్ధకం అంటారు.
2. నిర్గమ వోల్టేజికి, నివేశ వోల్టేజికి గల నిష్పత్తిని వర్ధక గుణకం అంటారు. A = \(\frac{V_0}{V_i}\)

ప్రశ్న 12.
జీనర్ డయోడ్ను వోల్టేజి నియంత్రణకారిగా వాడాలంటే ఏ బయాస్లో వాడాలి?
జవాబు:
తిరోబయాస్లో జీనర్ డయోడ్ను వోల్టేజి నియంత్రకంగా వాడతారు.

ప్రశ్న 13.
ఏ తర్క ద్వారాలను సార్వత్రిక ద్వారాలు అంటారు?
జవాబు:
NAND ద్వారం మరియు NOR ద్వారా లను సార్వత్రిక ద్వారాలంటారు.

ప్రశ్న 14.
NAND ద్వారం నిజపట్టికను వ్రాయండి. AND ద్వారంతో ఇది ఏవిధంగా విభేదిస్తుంది?
జవాబు:

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
n-రకం, p-రకం అర్ధవాహకాలు అంటే ఏమిటి? అర్ధవాహక సంధి ఏవిధంగా ఏర్పడుతుంది?
జవాబు:
n- రకం అర్ధవాహకాలు :
స్వచ్ఛమైన అర్ధవాహకానికి, పంచ సంయోజక మాలిన్యాలు ఆర్సనిక్, ఆంటిమోని, బిస్మత్ మొదలగువాటిని కలిపితే n-రకం అర్ధవాహకాలు అంటారు.

p-రకం అర్ధవాహకాలు :
స్వచ్ఛమైన అర్ధవాహకానికి, త్రిసంయోజక మాలిన్యాలు ఇండియమ్, గాలియమ్, అల్యూమినియమ్ మొదలగు వాటిని కలిపితే p-రకం అర్ధవాహకాలు ఏర్పడతాయి.

p-n సంధి ఏర్పడుట :
ఒక p-n సంధి ఏర్పడినప్పుడు, n – ప్రాంతంలోని ఎలక్ట్రాన్లు p-ప్రాంతం వైపుగా విసరణ చెంది, అక్కడ. ఉండే రంధ్రాలతో సంయోగం చెంది తటస్థీకృతం అవుతాయి. అదే విధంగా p- ప్రాంతంలోని రంధ్రాలు n ప్రాంతం వైపు విసరణ చెంది, అక్కడి ఎలక్ట్రాన్లతో సంయోగం చెంది తటస్థీకృతం అవుతాయి.

దీని ఫలితంగా సంధికి ఇరువైపులా ఎలాంటి ఆవేశ వాహకాలు లేని ఒక సన్నని ప్రదేశం ఏర్పడుతుంది. దీనిని లేమి పొర అంటారు.

సంధికి దగ్గరగా ఉన్న n- రకంవైపు ధనావేశం, p- వైపు రుణావేశం ఏర్పడుతుంది. అందువల్ల p-n సంధివద్ద పొటెన్షియల్ అవరోధం ఏర్పడుతుంది. ఈ పొటెన్షియల్ అవరోధం ఆవేశ వాహకాలు సంధి వద్ద విసరణ చెందకుండా నిరోధిస్తుంది.

ప్రశ్న 2.
p-n సంధి ప్రవర్తనను చర్చించండి. సంధి వద్ద అవరోధ శక్మం ఎలా వృద్ధిచెందుతుంది?
జవాబు:

ఒక p-n సంధి ఏర్పడినప్పుడు n – ప్రాంతంలోని ఎలక్ట్రాన్లు p- ప్రాంతం వైపుగా విసరణ చెంది, అక్కడి రంధ్రాలతో సంయోగం చెంది తటస్థీకృతం అవుతాయి. ఇదే విధంగా p- ప్రాంతంలోని రంధ్రాలు, n- ప్రాంతం వైపుగా విసరణ చెంది, అక్కడి ఎలక్ట్రాన్లతో సంయోగం చెంది తటస్థీకృతం అవుతాయి. ఫలితంగా సంధికి ఇరువైపులా ఎలాంటి ఆవేశ వాహకాలు లేని సన్నని పొర ఏర్పడుతుంది. దీనిని లేమి పొర అంటారు.

సంధి వద్ద n – ప్రాంతం వైపు ధనావేశం, p-ప్రాంతం వైపు రుణావేశం ఏర్పడతాయి. అందువల్ల సంధి వద్ద ఒక విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది. దీనిని పొటెన్షియల్ అవరోధం అంటారు.

సంధికి ఒక వైపు నుంచి రెండవ వైపుగా రంధ్రాలు గాని, ఎలక్ట్రాన్లు గాని విసరణ చెందకుండా ఈ అవరోధ పొటెన్షియల్ నిరోధిస్తుంది.

ప్రశ్న 3.
పురోశక్మం, తిరోశక్మంలలో సంధి డయోడ్ (I-V) అభిలక్షణాలను గీసి, వివరించండి.
జవాబు:
అనువర్తిత వోల్టేజి (V) మరియు డయోడ్ గుండా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం (1) గీసిన గ్రాఫ్ను డయోడ్ యొక్క అభిలక్షణ వక్రం అంటారు.

పురోబయాస్ వోల్టేజి (V) పెరిగిన కొద్దీ అవరోధ పొటెన్షియల్ తగ్గుతూ వస్తుంది. కాని మొట్టమొదట్లో (OA ప్రాంతం) విద్యుత్ ప్రవాహంలో వృద్ధి ఏమీ కనిపించదు. దీనికి కారణం అవరోధ పొటెన్షియల్ ఒకానొక పురోవోల్టేజి వద్ద విద్యుత్ ప్రవాహం చెప్పుకోదగినంతగా పెరగడం మొదలవుతుంది ఈ పురోవోల్టేజిని విచ్ఛేదన వోల్టేజి (లేదా) జాను వోల్టేజి అంటారు.

తిరోబయాస్లో స్వల్ప విద్యుత్ ప్రవాహానికి కారణం అల్పసంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలు. అనువర్తిత తిరోవోల్టేజి, ఈ అల్ప సంఖ్యాక వాహకాలకు మాత్రం పురోబయాస్లో గా ఉంటుంది. అందువల్ల వ్యతిరేక దిశలో అతి స్వల్ప విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. తిరోవోల్టేజిని ఇంకా పెంచుకుంటూపోతే ఒకానొక వోల్టేజి వద్ద విద్యుత్ ప్రవాహంలో హఠాత్తుగా విపరీతమైన పెరుగుదల కనిపిస్తుంది. ఈ ప్రాంతాన్ని విచ్ఛేదన ప్రాంతం అంటారు.

ప్రశ్న 4.
అర్ధవాహక డయోడ్ను అర్ధ తరంగ ఏకధిక్కారిగా ఏవిధంగా ఉపయోగిస్తారో వర్ణించండి. [AP & TS. Mar.’16; Mar. ’14]
జవాబు:

1. ఒకే ఒక డయోడ్ అర్ధతరంగ ఏకధిక్కరణిని నిర్మిస్తారు. ఏకధిక్కరణం చేయవలసిన a.cని పరివర్తకం ప్రాథమిక తీగచుట్టకు, భారనిరోధం R ను గౌణ తీగచుట్టకు కలుపుతారు. భారనిరోధం R వద్ద నిర్గమనాన్ని తీసుకుంటారు.
2. ధన అర్ధచక్రానికి డయోడ్ పురోబయాస్లో వుండి, దాని గుండా విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది.
3. రుణ అర్ధచక్రానికి డయోడ్ తిరోబయాస్లో వుండి, భారనిరోధం గుండా విద్యుత్ ప్రవహించదు.
4. కాబట్టి డయోడ్ గుండా ధనాత్మక అర్ధచక్రంలో మాత్రమే విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. రుణాత్మక అర్ధచక్రంలోని విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని డయోడ్ నిరోధిస్తుంది. అందువలన కేవలం ధన అర్ధ తరంగం మాత్రమే నిర్గమనం చెందుతాయి.
5. నిర్గమన d.c సామర్ధ్యానికి, నివేశ a.c సామర్థ్యానికి గల నిష్పత్తిని ఏకధిక్కరణి దక్షత అంటారు.
   

ప్రశ్న 5.
ఏకధిక్కరణం అంటే ఏమిటి? పూర్ణతరంగ ఏకధిక్కరణి పనిచేసే విధానాన్ని వివరించండి. [AP & TS. Mar: ’15]
జవాబు:
ఏకాంతర విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఏకముఖ విద్యుత్ ప్రవాహంగా మార్చే ప్రక్రియనే ఏకధిక్కరణం అంటారు. ఇందుకు వాడే పరికరాన్ని ఏకధిక్కరణి అంటారు.

1. పూర్ణ తరంగ ఏకధిక్కరణిని రెండు డయోడ్లు D, మరియు D లతో నిర్మిస్తారు.
2. పరివర్తకం గౌణ తీగచుట్ట C వద్ద సెంటర్ ట్యాప్ చేయబడి, దాని చివరలకు D మరియు D డయోడ్ల _p-ప్రాంతాలు కలపబడతాయి.
3. భారనిరోధం R_L వద్ద నిర్గమన వోల్టేజిని తీసుకుంటాం.
4. ధన అర్ధచక్రానికి, D₁ పురోబయాస్లో పనిచేసి భారనిరోధం R_L గుండా విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. అదే కాలంలో డయోడ్ D₂ తిరోబయాస్లో పనిచేసి అది స్విచ్ ఆఫ్ అవుతుంది.
5. నివేశిత a.c యొక్క రుణ అర్ధచక్రాలకు డయోడ్ D₂ పురోబయాస్లో లో పనిచేసి, R_L, గుండా విద్యుత్ ప్రవహిస్తుంది. అదే కాలంలో D₁ తిరోబయాస్లో ఉండి స్విచ్ ఆఫ్ అవుతుంది.
6. అందువల్ల నివేశిత యొక్క రెండు అర్ధ చక్రాలలోను కూడా, భారనిరోధం R_L గుండా ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహం ఒకే దిశలో మాత్రమే ఉంటుంది.
7. నిర్గమ d.c సామర్ధ్యానికి, నివేశ a.c సామర్థ్యానికి గల నిష్పత్తిని ఏకధిక్కరణి దక్షత అంటారు.
   
   పూర్ణ తరంగ ఏకధిక్కరణి దక్షత 81.2 %

ప్రశ్న 6.
అర్ధ, పూర్ణ తరంగ ఏకధిక్కరణుల మధ్య భేదాలను తెల్పండి. [AP. Mar. ’17]
జవాబు:

ప్రశ్న 7.
జీనర్ భంజన వోల్టేజి, అవలాంచి (avalanche) భంజన వోల్టేజి మధ్య భేదాలను తెల్పండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 8.
స్వభావజ అర్ధవాహకాలలో రంధ్రాల వహనాన్ని వివరించండి.
జవాబు:
స్వచ్ఛమైన అర్ధవాహకాలను స్వభావజ అర్ధవాహకాలు అంటారు. తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సంయోజక పట్టీ ఎలక్ట్రాన్లతోను నిండి మరియు వహన పట్టీ ఖాళీగా ఉంటుంది. కాబట్టి అల్ప ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఇది బంధకంలాగా పనిచేస్తుంది.

ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొలది సంయోజక పట్టీలో ఎలక్ట్రాన్లు శక్తిని పొంది శక్తి అంతరాన్ని దాటి వహన పట్టీలోకి దూకుతాయి. సంయోజక పట్టీలో వాటిస్థానంలో ఖాళీ ఏర్పడుతుంది.

సంయోజక పట్టీలో ఖాళీని రంధ్రాలు (holes) అంటారు. రంధ్రాలు ధనావేశం కలిగి ఉంటాయి మరియు సంయోజక పట్టీలోనే చలిస్తాయి. దీని వల్ల రంధ్రాల విద్యుత్ ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది.

దీనిలో ఫెరీశక్తిస్థాయి నిషిద్ధ శక్తి పట్టికి మధ్యలో ఉంటుంది.

ప్రశ్న 9.
ఫోటో డయోడ్ అంటే ఏమిటి? అది పనిచేసే విధానాన్ని వలయ సహాయంతో వివరించి, దాని I-V అభిలక్షణాలను గీయండి.
జవాబు:
ఫోటో డయోడ్ :
ఫోటో డయోడ్ ఆప్టో ఎలక్ట్రానిక్స్ పరికరం. దీనిలో ఫోటాన్లు ఉత్తేజితం చెందినప్పుడు విద్యుత్ వాహకాలు జనిస్తాయి.

పనిచేయువిధానం :
పారదర్శక కిటికీ ద్వారా డయోడ్పై కాంతి పడే విధంగా దీన్ని తయారుచేస్తారు. ఈ డయోడ్ను తిరోశక్మంలో పనిచేయిస్తారు. ఫోటో డయాడ్ను ఫోటానులతో ప్రదీపనం చేసినప్పుడు ఎలక్ట్రాను – రంధ్రాల జంటలు ఉత్పత్తి అవుతాయి. సంధి వద్ద ఉన్న విద్యుత్ క్షేత్రం వల్ల ఎలక్ట్రాన్- రంధ్రాల పునఃసంయోగం కంటే ముందుగానే అవి వేరవుతాయి. అందువల్ల సంధి వల్ల తిరో విద్యుత్ ప్రవాహం ఉత్పత్తి అవుతుంది.

తిరోశక్యాన్ని అనువర్తించినట్లైతే పతన కాంతి తీవ్రతతో విద్యుత్ ప్రవాహంలో వచ్చే మార్పును చాలా సులభంగా గమనించవచ్చు. ఫోటో విద్యుత్ ప్రవాహంలో పెరుగుదల పతన కాంతి తీవ్రత పెరుగుదలపై ఆధారపడుతుంది.

ఫోటో డయోడ్ IV అభిలక్షణాలను పటం (b) లో చూడండి. ఫోటో విద్యుత్ ప్రవాహం పతన కాంతి తీవ్రతకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

ఉపయోగాలు :

1. వీటిని కాంతి సంకేతాల శోధనకు ఫోటో శోధకంలాగా వాడవచ్చు.
2. దృశా సంకేతాలను డీమాడ్యులేషన్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.

ప్రశ్న 10.
LED పనిచేసే విధానాన్ని వివరించండి. తక్కువ సామర్థ్యం ఉన్న సంప్రదాయ ఉష్ణదీప్త బల్బు (incandescent lamp) తో పోలిస్తే దీని లాభాలు ఏమిటి?
జవాబు:
కాంతి ఉద్గార డయోడ్:
విద్యుత్ శక్తిని, కాంతిశక్తిగా మార్చే కాంతి విద్యుత్ పరికరంను కాంతి ఉద్గార డయోడ్ అంటారు.

ఇది అధికంగా మాదీకరణం చెందిన p-n సంధి డయోడ్. దీనిలో స్వచ్ఛందంగా కాంతి ఉద్గారమవుతుంది. ఈ డయోడ్ పై పారదర్శక పొర ఉండుటచే ఉద్గార కాంతి బయటకు వస్తుంది.

పనిచేయు విధానం :
p-n సంధి డయోడ్ పురోబయాస్లో ఉన్నప్పుడు, సంధి వద్ద అధిక సంఖ్యాక ఆవేశ వాహకాలలో కదలిక వస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్లు n ప్రాంతం నుండి p- ప్రాంతానికి మరియు రంధ్రాలు p- ప్రాంతం నుండి n- ప్రాంతానికి పంపబడతాయి.

దీని ఫలితంగా సంధి వద్ద అధిక ఆవేశ వాహకాల గాఢత పెరుగుతుంది. సంధి వద్ద బయాస్ లేదు కాబట్టి అల్పసంఖ్యాక వాహకాలు సంధికి దగ్గరలో ఉన్న అధిక సంఖ్యాక వాహకాలతో పునఃసంయోగం చెందుతాయి. పునఃసంయోగం వల్ల శక్తి ఫోటాన్ల రూపంలో విడుదలవుతుంది.

ఉష్ణదీప్త కాంతి జనకాల కన్నా LED ల వల్ల లాభాలు :

1. LED లు చాలా చవకైనవి మరియు దృఢమైనవి.
2. అల్ప పనిచేసే వోల్టేజి, తక్కువ సామర్థ్యం.
3. వేగవంతమైన చర్య, వేడెక్కడానికి సమయం అవసరం లేదు.
4. వీటిని బల్గర్ అలారమ్లలో వాడతారు.

ప్రశ్న 11.
సౌర ఘటం పనిచేసే విధానాన్ని తెలిపి దాని I-V అభిలక్షణాలను గీయండి.
జవాబు:
సౌర ఘటం ప్రాథమికంగా ఒక p-n సంధి, సౌరశక్తిని విద్యుత్ శక్తిగా మార్చే పరికరాన్ని సౌరఘటం అంటారు.

దీనిలో సిలికాన్ (లేదా) జర్మేనియమ్ – ఆర్సెనిక్ p-n సంధి డయోడ్ను, పైన గాజు మూత గల క్యాన్లో అమర్చుతారు. పై పొరలో p-రకం అర్ధవాహకం ఉంటుంది. ఇది బాగా పలుచగా ఉంటుంది. కాబట్టి పతన కాంతి ఫోటాన్లు తేలికగా p-n సంధిని చేరతాయి.

పనిచేయు విధానం :
కాంతి సంధి వద్ద పతనం చెందినప్పుడు, అక్కడ ఎలక్ట్రాన్ రంధ్రాల (e-h) జంటలు జనిస్తాయి. సంధి వద్ద విద్యుత్ క్షేత్రం వల్ల ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాలు వ్యతిరేక దిశలలో చలిస్తాయి. తద్వారా p – వైపు ధనాత్మకం, n – వైపు రుణాత్మకం అయ్యి ఫోటో వోల్టేజిని ఇస్తాయి.

పై లోహపు ఎలక్ట్రోడ్ ధనాత్మకంగాను, అడుగున ఉన్న లోహపు ఎలక్ట్రోడ్ రుణాత్మకం అవుతాయి. ఈ లోహ ఎలక్ట్రోమ్లలకు భారనిరోధాన్ని కలిపితే ఫోటో విద్యుత్ భారం ద్వారా ప్రవహిస్తుంది.

I-V అభిలక్షణాలు:
సౌరఘటం విలక్షణ IV అభిలక్షణాలను చూపుతుంది. నిరూపక అక్షాల నాల్గవ భాగంలో ఘటం అభిలక్షణాలు గీస్తారు. ఎందుకంటే సౌరఘటం విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిరోధానికి సరఫరా చేస్తుందే గాని అది తీసుకోదు.