Question

हालाँकि लैंथेनॉयडों में +3 ऑक्सीकरण अवस्था सबसे अधिक सामान्य रूप से पाई जाती है, फिर भी सीरियम +4 ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है क्योंकि : 
 

• A. इसके निकटतम उत्कृष्ट (अक्रिय) गैस रेडॉन है।
• B. एक और इलेक्ट्रॉन की हानि के पश्चात, यह 4f\(^{14}\) इलेक्ट्रॉनिक विन्यास प्राप्त कर लेता है।
• C. इसका परमाणु क्रमांक 61 है।
• D. एक और इलेक्ट्रॉन की हानि के पश्चात, यह 4f\(^0\) इलेक्ट्रॉनिक विन्यास प्राप्त कर लेता है।

Hint:

f-ब्लॉक तत्वों की ऑक्सीकरण अवस्थाओं की स्थिरता अक्सर खाली (f\(^0\)), अर्ध-भरे (f\(^7\)), या पूरी तरह से भरे (f\(^{14}\)) f-कक्षक विन्यास को प्राप्त करने से जुड़ी होती है।

Answer 1

The Correct Option is D

चरण 1: प्रश्न को समझना:
प्रश्न पूछता है कि सीरियम (Ce), एक लैंथेनॉयड, +4 ऑक्सीकरण अवस्था क्यों प्रदर्शित करता है, भले ही लैंथेनॉयडों के लिए सबसे आम ऑक्सीकरण अवस्था +3 है।
चरण 2: सीरियम के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास का विश्लेषण:
सीरियम (Ce) का परमाणु क्रमांक 58 है। इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Xe] 4f\(^1\) 5d\(^1\) 6s\(^2\) है।
लैंथेनॉयडों के लिए सबसे आम ऑक्सीकरण अवस्था +3 है। सीरियम के लिए, Ce\(^{3+}\) का विन्यास दो 6s इलेक्ट्रॉनों और एक 5d इलेक्ट्रॉन को खोने से बनता है:
Ce \(\rightarrow\) Ce\(^{3+}\) + 3e\(^-\)
हालांकि, सीरियम 4f कक्षक से एक और इलेक्ट्रॉन खोकर Ce\(^{4+}\) आयन भी बना सकता है:
Ce\(^{3+}\) \(\rightarrow\) Ce\(^{4+}\) + e\(^-\)
Ce\(^{4+}\) का परिणामी इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Xe] 4f\(^0\) है, जो उत्कृष्ट गैस زينोन (Xenon) का स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है। एक उत्कृष्ट गैस विन्यास प्राप्त करने से जुड़ी स्थिरता सीरियम को +4 ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करने के लिए प्रेरक शक्ति है।
चरण 3: विकल्पों का मूल्यांकन:
(A) इसकी निकटतम उत्कृष्ट गैस रेडॉन है। यह गलत है। Ce (Z=58) के लिए निकटतम उत्कृष्ट गैस زينोन (Z=54) है। रेडॉन (Z=86) बहुत दूर है।
(B) एक और इलेक्ट्रॉन की हानि के पश्चात, यह 4f\(^{14}\) इलेक्ट्रॉनिक विन्यास प्राप्त कर लेता है। यह गलत है। यह 4f\(^0\) विन्यास प्राप्त करता है। एक पूर्ण 4f\(^{14}\) विन्यास स्थिर होता है, लेकिन यह येटरबियम (Yb\(^{2+}\)) या ल्यूटेशियम (Lu\(^{3+}\)) जैसे तत्वों द्वारा प्राप्त किया जाता है।
(C) इसका परमाणु क्रमांक 61 है। यह गलत है। सीरियम का परमाणु क्रमांक 58 है। Z=61 वाला तत्व प्रोमेथियम (Pm) है।
(D) एक और इलेक्ट्रॉन की हानि के पश्चात (+3 अवस्था से), यह 4f\(^0\) इलेक्ट्रॉनिक विन्यास प्राप्त कर लेता है। यह सही है, जैसा कि ऊपर बताया गया है। Ce\(^{4+}\) आयन का [Xe] 4f\(^0\) विन्यास होता है, जो बहुत स्थिर है।
चरण 4: अंतिम उत्तर:
सीरियम की +4 ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता इसके स्थिर f\(^0\) (उत्कृष्ट गैस) इलेक्ट्रॉनिक विन्यास की प्राप्ति के कारण है। इसलिए, विकल्प (D) सही उत्तर है।