Atomic Number, Mass Number, Isotopes and Isobars Questions in Gujarati

(N/A) પરમાણુ ક્રમાંકને વધુ મૂળભૂત ગુણધર્મ માનવામાં આવે છે કારણ કે તે પરમાણુના કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યા દર્શાવે છે,જે તત્વની ઓળખને અનન્ય રીતે વ્યાખ્યાયિત કરે છે.
દળ ક્રમાંકથી વિપરીત,જે ન્યુટ્રોનની અલગ-અલગ સંખ્યા (સમસ્થાનિકો) ને કારણે બદલાઈ શકે છે,પ્રોટોનની સંખ્યા ચોક્કસ તત્વના તમામ પરમાણુઓ માટે સમાન રહે છે.
વધુમાં,તત્વના રાસાયણિક ગુણધર્મો મુખ્યત્વે તેની ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી દ્વારા નક્કી થાય છે,જે સીધી રીતે પરમાણુ ક્રમાંક (તટસ્થ પરમાણુમાં પ્રોટોન/ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

(N/A) 'He' નો પરમાણુ ક્રમાંક $2$ છે,તેથી તેની $K$-કક્ષામાં $2$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે,જે પ્રથમ ઉર્જા સ્તર છે અને તેની મહત્તમ ક્ષમતા $2$ ઇલેક્ટ્રોન સમાવવાની છે. આમ,તેની સંયોજકતા કક્ષા સંપૂર્ણ ભરાયેલી હોવાથી તે નિષ્ક્રિય વાયુ છે. બીજી તરફ,'Be' નો પરમાણુ ક્રમાંક $4$ છે અને તેની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના $2, 2$ છે. તેની $L$-કક્ષામાં $2$ ઇલેક્ટ્રોન છે,જેની ક્ષમતા $8$ ઇલેક્ટ્રોન સમાવવાની છે. તેની સંયોજકતા કક્ષા અપૂર્ણ હોવાથી,'Be' $2$ ની સંયોજકતા ધરાવતી ધાતુ તરીકે વર્તે છે.
$(b)$ હાઇડ્રોજન ત્રણ સમસ્થાનિક સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે: પ્રોટીયમ $({ }_{1}^{1} H)$,ડ્યુટેરિયમ (${ }_{1}^{2} H$ અથવા $D$) અને ટ્રિટિયમ (${ }_{1}^{3} H$ અથવા $T$). ત્રણેય સમસ્થાનિકોનો પરમાણુ ક્રમાંક $1$ સમાન છે,જેનો અર્થ છે કે તેમની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના ($K$-કક્ષામાં $1$ ઇલેક્ટ્રોન) સમાન છે. તત્વના રાસાયણિક ગુણધર્મો તેની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના દ્વારા નક્કી થતા હોવાથી,હાઇડ્રોજનના તમામ સમસ્થાનિકો રાસાયણિક રીતે સમાન વર્તણૂક દર્શાવે છે.

(A) પરમાણુનો દળ ક્રમાંક એ તેના ન્યુક્લિયસમાં રહેલા પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યાનો સરવાળો છે.
$M: 3 + 4 = 7$
$N: 9 + 10 = 19$
$O: 8 + 8 = 16$
$P: 8 + 10 = 18$
$(b)$ ધન આયન (cation) એ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાથી બનતો ધન વીજભારિત આયન છે (પ્રોટોનની સંખ્યા > ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા). કણ $M$ માં,પ્રોટોન = $3$ અને ઇલેક્ટ્રોન = $2$ છે,તેથી તે ધન આયન છે.
ઋણ આયન (anion) એ ઇલેક્ટ્રોન મેળવવાથી બનતો ઋણ વીજભારિત આયન છે (ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા > પ્રોટોનની સંખ્યા). કણ $N$ માં,ઇલેક્ટ્રોન = $10$ અને પ્રોટોન = $9$ છે,તેથી તે ઋણ આયન છે.

(A) $M^{2+}$ આયન $2$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાથી બને છે. આયનમાં $10$ ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી,તટસ્થ પરમાણુ $M$ માં $10 + 2 = 12$ ઇલેક્ટ્રોન હોય. તટસ્થ પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે,તેથી પરમાણ્વીય ક્રમાંક $12$ છે. દળ ક્રમાંક એ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સરવાળો છે: $12 + 12 = 24$.
$(b)$ ના,તે શક્ય નથી. પરમાણુ વિદ્યુતની દ્રષ્ટિએ તટસ્થ હોય છે કારણ કે ધનભારિત પ્રોટોનની સંખ્યા ઋણભારિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. જો પરમાણુમાં $12$ પ્રોટોન અને $13$ ઇલેક્ટ્રોન હોય,તો તે આયન બને,તટસ્થ પરમાણુ નહીં.
$(c)$ હિલિયમ વાયુ નિષ્ક્રિય છે કારણ કે તેની સૌથી બહારની કક્ષા ($K$ કક્ષા) $2$ ઇલેક્ટ્રોનથી સંપૂર્ણ ભરાયેલી છે,જે તેને સ્થાયી અને રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય બનાવે છે.

(N/A) આઈસોટોપ્સના કેટલાક ઉપયોગો નીચે મુજબ છે:
$(i)$ યુરેનિયમનો એક આઈસોટોપ $(U-235)$ ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં બળતણ તરીકે વપરાય છે.
$(ii)$ કોબાલ્ટનો એક આઈસોટોપ $(Co-60)$ કેન્સરની સારવારમાં વપરાય છે.
$(iii)$ આયોડિનનો એક આઈસોટોપ $(I-131)$ ગોઈટર (ગલગંડ) ની સારવારમાં વપરાય છે.
$(iv)$ સોડિયમનો એક આઈસોટોપ $(Na-24)$ રુધિરાભિસરણ તંત્રમાં અવરોધ અને લોહીના ગઠ્ઠા શોધવા માટે વપરાય છે.
$(v)$ ક્રોમિયમનો એક આઈસોટોપ $(Cr-51)$ રક્ત સંબંધિત રોગોના અભ્યાસ માટે વપરાય છે.
$(vi)$ વનસ્પતિઓ દ્વારા ફોસ્ફરસનું શોષણ ફોસ્ફરસના આઈસોટોપ $(P-32)$ નો ઉપયોગ કરીને અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.

(N/A) $X^{2+}$ આયનમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $18$ છે.
ધન આયન તટસ્થ પરમાણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાથી બને છે,અને ગુમાવેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા આયન પરના ધન વીજભારના એકમો જેટલી હોય છે.
તેથી,તટસ્થ પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $= 18 + 2 = 20$ થાય.
તટસ્થ પરમાણુ માટે,પરમાણુ ક્રમાંક એ પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલો હોય છે,જે ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલો પણ હોય છે.
આમ,તત્વ $X$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $= 20$ છે.
તત્વ $X$ નો દળ ક્રમાંક એ પ્રોટોનની સંખ્યા અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યાનો સરવાળો છે,જે $20 + 20 = 40$ થાય છે.
પરમાણુ ક્રમાંક $20$ ધરાવતું તત્વ કેલ્શિયમ $(Ca)$ છે.

(N/A) $Y^{3-}$ આયનમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $18$ છે.
તટસ્થ પરમાણુ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન મેળવવાથી ઋણ વીજભાર ઉત્પન્ન થાય છે,અને મેળવેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા તે આયન પરના ઋણ વીજભારના એકમો જેટલી હોય છે.
તેથી,તટસ્થ પરમાણુ $Y$ માં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $18 - 3 = 15$ છે.
તટસ્થ પરમાણુ માટે,પરમાણુ ક્રમાંક એ પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલો હોય છે,જે ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલો પણ હોય છે.
તેથી,તત્વ $Y$ નો પરમાણુ ક્રમાંક $15$ છે.
તત્વનું પરમાણુ દળ એ પ્રોટોનની સંખ્યા અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યાનો સરવાળો છે.
પરમાણુ દળ $= 15 + 16 = 31$.
પરમાણુ ક્રમાંક $15$ ધરાવતું તત્વ $Y$ એ ફોસ્ફરસ $(P)$ છે.

(N/A) એક જ તત્વના તમામ સમસ્થાનિકોની ઇલેક્ટ્રોનીય રચના સમાન હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તેમની સંયોજકતા કક્ષામાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોય છે. રાસાયણિક ગુણધર્મો સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા નક્કી થતા હોવાથી,તત્વના તમામ સમસ્થાનિકો સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મો દર્શાવે છે.
$(b)$ તત્વનું પરમાણ્વીય દળ તેના કુદરતી રીતે મળી આવતા સમસ્થાનિકોના દળની ભારિત સરેરાશ છે. આ સમસ્થાનિકોના દળ અલગ-અલગ હોય છે અને તે કુદરતમાં ચોક્કસ પ્રમાણમાં મળી આવે છે,તેથી સરેરાશ પરમાણ્વીય દળ ઘણીવાર અપૂર્ણાંકમાં હોય છે.
$(c)$ પરમાણુઓ નજીકના નિષ્ક્રિય વાયુ જેવી સ્થાયી ઇલેક્ટ્રોનીય રચના પ્રાપ્ત કરવા માટે (અષ્ટક અથવા દ્વિકનો નિયમ) અન્ય પરમાણુઓ સાથે જોડાય છે,જેથી તેમની સ્થિતિ ઊર્જા ઘટે છે અને તેઓ વધુ સ્થાયી બને છે.

(A) પરમાણુનો પરમાણુ ક્રમાંક $(Z)$ તેના ન્યુક્લિયસમાં રહેલા પ્રોટોન $(p)$ ની સંખ્યા જેટલો હોય છે. અહીં,$Z = 9$ છે,તેથી પ્રોટોનની સંખ્યા $9$ છે.
તટસ્થ પરમાણુમાં,ઇલેક્ટ્રોન $(e)$ ની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી જ હોય છે. તેથી,ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા $9$ છે.
દળ ક્રમાંક $(A)$ એ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન $(n)$ ની સંખ્યાનો સરવાળો છે.
$A = p + n$
$19 = 9 + n$
$n = 19 - 9 = 10$.
આમ,પરમાણુમાં $9$ પ્રોટોન,$10$ ન્યુટ્રોન અને $9$ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે.

(B) આલ્ફા કણ ($\alpha$-particle) $2$ પ્રોટોન અને $2$ ન્યુટ્રોનનો બનેલો હોય છે.
તે મૂળભૂત રીતે હિલિયમ પરમાણુનું કેન્દ્ર છે.
તેમાં ઇલેક્ટ્રોનનો અભાવ હોવાથી, તે $+2e$ જેટલો ધન વીજભાર ધરાવે છે.
તેથી, આલ્ફા કણને બેવડો વીજભારિત હિલિયમ આયન $(He^{2+})$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(A) સમસ્થાનિકો (isotopes) એ એક જ તત્વના એવા પરમાણુઓ છે જે સમાન પરમાણુ ક્રમાંક (પ્રોટોન અને ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા) ધરાવે છે,પરંતુ તેમના ન્યુક્લિયસમાં ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ હોવાને કારણે તેમના પરમાણુ દળ અલગ હોય છે.
આપેલ નમૂનામાં બંને ઓક્સિજન પરમાણુઓ પાસે ઈલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન છે (જે તત્વને ઓક્સિજન તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે) પરંતુ ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ છે,તેથી તેઓ ઓક્સિજનના સમસ્થાનિકો છે.
તેથી,સાચું કારણ એ છે કે બંને ઓક્સિજન પરમાણુઓ સમસ્થાનિકો છે.

(A) કોબાલ્ટનો આઈસોટોપ,$Co-60$,કેન્સરની સારવાર માટે રેડિયોથેરાપીમાં વ્યાપકપણે વપરાય છે કારણ કે તે ગામા કિરણોનું ઉત્સર્જન કરે છે જે કેન્સરના કોષોનો નાશ કરી શકે છે.
આયોડિન-$131$ $(I-131)$ એ આયોડિનનો રેડિયોએક્ટિવ આઈસોટોપ છે જેનો ઉપયોગ ગોઈટર (થાઈરોઈડ ગ્રંથિ સંબંધિત રોગ) અને અન્ય થાઈરોઈડની સમસ્યાઓની સારવારમાં થાય છે.

(B) પરમાણુ રિએક્ટરમાં,યુરેનિયમનું જે આઈસોટોપ સામાન્ય રીતે બળતણ તરીકે વપરાય છે તે $U-235$ છે,કારણ કે તે વિખંડનક્ષમ છે અને શૃંખલા પ્રતિક્રિયા જાળવી શકે છે.
રેડિયોકાર્બન ડેટિંગ એ કાર્બનિક પદાર્થોની ઉંમર નક્કી કરવાની પદ્ધતિ છે,જેમાં નમૂનામાં રહેલા રેડિયોએક્ટિવ આઈસોટોપ $C-14$ ના જથ્થાને માપવામાં આવે છે.
તેથી,સાચી જોડી $U-235$ અને $C-14$ છે.

(D) હાઇડ્રોજન પરમાણુ તેના ન્યુક્લિયસમાં એક પ્રોટોન અને તેની આસપાસ ફરતા એક ઇલેક્ટ્રોનનો બનેલો હોય છે.
હાઇડ્રોજનના ન્યુક્લિયસમાં માત્ર એક જ પ્રોટોન હોય છે અને કોઈ ન્યુટ્રોન હોતા નથી,તેથી તેને સામાન્ય રીતે પ્રોટોન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(B) કોઈપણ તટસ્થ પરમાણુ માટે:
$1$. પરમાણુ ક્રમાંક $(Z)$ એ પરમાણુના કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોનની સંખ્યા તરીકે વ્યાખ્યાયિત થાય છે. તટસ્થ પરમાણુમાં,પ્રોટોનની સંખ્યા એ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે. તેથી,પરમાણુ ક્રમાંક $=$ પ્રોટોનની સંખ્યા $=$ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા. વિધાન $(iv)$ સાચું છે.
$2$. દળ ક્રમાંક $(A)$ એ કેન્દ્રમાં રહેલા પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યાના સરવાળા તરીકે વ્યાખ્યાયિત થાય છે. તેથી,દળ ક્રમાંક $=$ પ્રોટોનની સંખ્યા $+$ ન્યુટ્રોનની સંખ્યા. વિધાન $(ii)$ સાચું છે.
$3$. વિધાન $(i)$ ખોટું છે કારણ કે પરમાણુ ક્રમાંક એ પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનનો સરવાળો નથી.
$4$. વિધાન $(iii)$ ખોટું છે કારણ કે પરમાણ્વીય દળ એ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સમાનતા તરીકે વ્યાખ્યાયિત નથી.
તેથી,વિધાનો $(ii)$ અને $(iv)$ સાચા છે.

(B) તટસ્થ પરમાણુમાં, ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા પ્રોટોનની સંખ્યા જેટલી હોય છે, જે પરમાણુ ક્રમાંક $(Z)$ દર્શાવે છે.
આપેલ છે: ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા = $15$, તેથી પરમાણુ ક્રમાંક $(Z)$ = $15$.
પરમાણ્વીય દળ $(A)$ એ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની સંખ્યાનો સરવાળો છે.
$A = Z + \text{ન્યુટ્રોનની સંખ્યા} = 15 + 16 = 31$.
તત્વનું પ્રમાણિત નિરૂપણ $_{Z}^{A}X$ દ્વારા આપવામાં આવે છે, જ્યાં $A$ એ પરમાણ્વીય દળ છે અને $Z$ એ પરમાણુ ક્રમાંક છે.
તેથી, સાચું નિરૂપણ $_{15}^{31}X$ છે.

(D) $1$. પરમાણુનો દળ ક્રમાંક $(A)$ એ પ્રોટોન $(p)$ અને ન્યુટ્રોન $(n)$ નો સરવાળો છે. આપેલ છે કે $A = 27$ અને $n = 14$,તેથી પ્રોટોનની સંખ્યા: $p = A - n = 27 - 14 = 13$ મળે.
$2$. તટસ્થ પરમાણુમાં પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોય છે. આમ,આ તત્વના તટસ્થ પરમાણુમાં $13$ ઇલેક્ટ્રોન હોય.
$3$. આયન પર $3$ ધન વીજભાર છે,જેનો અર્થ છે કે તેણે $3$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવ્યા છે.
$4$. તેથી,આયનમાં ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા = $13 - 3 = 10$ થાય.

(FALSE) ખોટું.
કોઈપણ તત્વનો સમસ્થાનિક એવા પરમાણુઓનો બનેલો હોય છે જેમાં પ્રોટોનની સંખ્યા સમાન હોય છે પરંતુ ન્યુટ્રોનની સંખ્યા અલગ હોય છે. શુદ્ધ સમસ્થાનિકના નમૂનામાં રહેલા તમામ પરમાણુઓનો પરમાણુ ક્રમાંક સમાન હોય છે અને તેમના રાસાયણિક ગુણધર્મો પણ સમાન હોય છે,તેથી તેને શુદ્ધ પદાર્થ ગણવામાં આવે છે. સમસ્થાનિકો એ એક જ તત્વના વિવિધ સ્વરૂપો છે,અશુદ્ધિઓ નથી.