Unit 8: Periodic Classification of Elements (தனிமங்களின் ஆவர்த்தன வகைப்பாடு)

அலகு 8: தனிமங்களின் ஆவர்த்தன வகைப்பாடு — Tamil Nadu Samacheer Kalvi Book Back Answers & Solutions

Complete official Tamil Nadu textbook solutions for Periodic Classification: Modern Periodic Law, groups and periods, periodic trends (atomic radii, ionic radii, ionization energy, electron affinity, electronegativity), metallurgy of Aluminium, Copper and Iron, alloys, amalgams, and corrosion prevention.

நவீன ஆவர்த்தன விதி, தொடர்கள் மற்றும் தொகுதிகள், ஆவர்த்தன பண்புகள் (அணு ஆரம், அயனி ஆரம், அயனியாக்கும் ஆற்றல், எலக்ட்ரான் நாட்டம், எலக்ட்ரான் கவர்தன்மை), அலுமினியம், தாமிரம் மற்றும் இரும்பின் உலோகவியல், உலோகக் கலவைகள், இரசக்கலவை மற்றும் அரிமானத் தடுப்பு முறைகளுக்கான முழுமையான தீர்வுகள்.

📖 Read Official Class 10 Textbook PDF 📱 Share with Classmates on WhatsApp

📐 Important Formulas & Laws Quick Revision

  • Modern Periodic Law (நவீன ஆவர்த்தன விதி): Properties of elements are periodic functions of their atomic numbers (Z) Proposed by Henry Moseley based on characteristic X-ray spectra frequencies (√ν ∝ Z).
  • Electronegativity Difference & Bond Nature (Pauling) (எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றல் வேறுபாடு மற்றும் பிணைப்புத் தன்மை): ΔEN > 1.7 ⟹ Ionic (50%+), ΔEN < 1.7 ⟹ Covalent, ΔEN = 1.7 ⟹ 50% Ionic & 50% Covalent Pauling's scale uses fluorine (4.0) as highest benchmark.
  • Chemical Formula of Rust (துருவின் வேதி வாய்ப்பாடு): Fe₂O₃·xH₂O (Hydrated ferric oxide) Formed when iron reacts with oxygen in the presence of moisture.

Part I: Choose the Correct Answer (1 Mark)

1. The number of periods and groups in the periodic table are ________.

ஆவர்த்தன அட்டவணையில் உள்ள தொடர்கள் மற்றும் தொகுதிகளின் எண்ணிக்கை ________.

  • (a) 6, 16
  • (b) 7, 17
  • (c) 8, 18
  • (d) 7, 18 ✓ (Correct Answer)
Explanation: The modern periodic table consists of 7 horizontal rows called periods and 18 vertical columns called groups.

2. The basis of modern periodic law is ________.

நவீன ஆவர்த்தன விதியின் அடிப்படை ________.

  • (a) atomic number ✓ (Correct Answer)
  • (b) atomic mass
  • (c) isotopic mass
  • (d) number of neutrons
Explanation: Henry Moseley proved that the properties of elements depend on atomic number (Z, number of protons/electrons), not atomic mass.

3. ________ group contains the member of halogen family.

ஹாலஜன் குடும்ப தனிமங்கள் அடங்கிய தொகுதி ________.

  • (a) 17th ✓ (Correct Answer)
  • (b) 15th
  • (c) 18th
  • (d) 16th
Explanation: Group 17 elements (F, Cl, Br, I, At) are salt-formers known as halogens.

4. ________ is a relative periodic property.

________ என்பது ஒப்புமை ஆவர்த்தன பண்பாகும்.

  • (a) atomic radii
  • (b) ionic radii
  • (c) electron affinity
  • (d) electronegativity ✓ (Correct Answer)
Explanation: Electronegativity is not a directly measurable physical quantity; it is a relative property compared between bonded atoms (e.g., on Pauling's scale).

5. Chemical formula of rust is ________.

துருவின் வேதி வாய்ப்பாடு ________.

  • (a) FeO·xH₂O
  • (b) FeO₄·xH₂O
  • (c) Fe₂O₃·xH₂O ✓ (Correct Answer)
  • (d) FeO
Explanation: Rust is hydrated ferric oxide: Fe₂O₃·xH₂O, formed by the reaction of iron with atmospheric oxygen and moisture.

6. In the alumino thermic process the role of Al is ________.

அலுமினோ வெப்ப வினையில் அலுமினியத்தின் பங்கு ________.

  • (a) oxidizing agent
  • (b) reducing agent ✓ (Correct Answer)
  • (c) hydrogenating agent
  • (d) sulphurising agent
Explanation: Aluminium has high affinity for oxygen and reduces metal oxides (like Fe₂O₃ or Cr₂O₃) to molten metals: Fe₂O₃ + 2Al → 2Fe + Al₂O₃ + Heat.

7. The process of coating the surface of metal with a thin layer of zinc is called ________.

உலோகத்தின் மீது துத்தநாகத்தை (Zinc) மெல்லிய படலமாகப் பூசும் முறை ________ எனப்படும்.

  • (a) painting
  • (b) thinning
  • (c) galvanization ✓ (Correct Answer)
  • (d) electroplating
Explanation: Galvanization is the process of applying a protective zinc coating to steel or iron to prevent rusting.

8. Which of the following inert gases have 2 electrons in the outermost shell?

கீழ்க்கண்டவற்றுள் வெளிக்கூட்டில் 2 எலக்ட்ரான்களை மட்டுமே கொண்ட மந்த வாயு எது?

  • (a) He ✓ (Correct Answer)
  • (b) Ne
  • (c) Ar
  • (d) Kr
Explanation: Helium (Atomic number = 2) has electronic configuration 1s² (duplet configuration with only 2 valence electrons). All other noble gases have an octet (8 valence electrons).

9. Neon shows zero electron affinity due to ________.

நியான் பூஜ்ஜிய எலக்ட்ரான் நாட்டத்தைக் காட்டக் காரணம் ________.

  • (a) stable arrangement of neutrons
  • (b) stable configuration of electrons ✓ (Correct Answer)
  • (c) reduced size
  • (d) increased density
Explanation: Neon has a completely filled octet valence shell (2, 8). Because of this highly stable electronic configuration, it has no tendency to gain additional electrons, resulting in zero electron affinity.

10. ________ is an important metal to form amalgam.

இரசக்கலவை உருவாக்கத் தேவையான முக்கியமான உலோகம் ________.

  • (a) Ag
  • (b) Hg ✓ (Correct Answer)
  • (c) Mg
  • (d) Al
Explanation: An amalgam is an alloy of mercury (Hg) with another metal (e.g., silver-tin amalgam used in dental fillings).

Part II: Fill in the Blanks (கோடிட்ட இடங்களை நிரப்புக)

1. If the electronegativity difference between two bonded atoms in a molecule is greater than 1.7, the nature of bonding is ________.

பிணைப்பில் உள்ள இரு அணுக்களுக்கு இடையேயான எலக்ட்ரான் கவர் ஆற்றல் வேறுபாடு 1.7-ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், அப்பிணைப்பின் தன்மை ________ ஆகும்.

Answer: ionic (அயனிப் பிணைப்பு (Ionic))

2. ________ is the longest period in the periodical table.

தனிம வரிசை அட்டவணையின் மிக நீண்ட தொடர் ________ ஆகும்.

Answer: 6th period (6-வது தொடர் (32 தனிமங்கள்))

3. ________ forms the basis of modern periodic table.

நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணையின் அடிப்படை ________ ஆகும்.

Answer: Atomic number (அணு எண் (Atomic Number))

4. If the distance between two Cl atoms in Cl₂ molecule is 1.98 Å, then the radius of Cl atom is ________.

Cl₂ மூலக்கூறில் உள்ள இரு குளோரின் அணுக்களுக்கு இடைப்பட்ட தூரம் 1.98 Å எனில், Cl அணுவின் ஆரம் ________ ஆகும்.

Answer: 0.99 Å (0.99 Å (1.98 / 2 = 0.99 Å))

5. Among the given species A⁻, A⁺, and A, the smallest one in size is ________.

A⁻, A⁺, மற்றும் A ஆகியவற்றில் மிகச் சிறிய உருவளவு கொண்டது ________.

Answer: A⁺ (A⁺ (நேர்மின் அயனி))

6. The scientist who propounded the modern periodic law is ________.

நவீன ஆவர்த்தன விதியை முன்மொழிந்த அறிவியலாளர் ________.

Answer: Henry Moseley (ஹென்றி மோஸ்லே (Henry Moseley))

7. Across the period, ionic radii ________ (increases / decreases).

தொடரில் இடமிருந்து வலமாகச் செல்லும்போது அயனி ஆரம் ________ (அதிகரிக்கிறது / குறைகிறது).

Answer: decreases (குறைகிறது (decreases))

8. ________ and ________ are called inner transition elements.

________ மற்றும் ________ உள் இடைநிலைத் தனிமங்கள் என அழைக்கப்படுகின்றன.

Answer: Lanthanides, Actinides (லாந்தனைடுகள், ஆக்டினைடுகள் (Lanthanides, Actinides))

9. The chief ore of Aluminium is ________.

அலுமினியத்தின் முக்கிய தாது ________ ஆகும்.

Answer: Bauxite (Al₂O₃·2H₂O) (பாக்சைட் (Bauxite - Al₂O₃·2H₂O))

10. The chemical name of rust is ________.

துருவின் வேதியியல் பெயர் ________ ஆகும்.

Answer: Hydrated ferric oxide (நீரேறிய பெர்ரிக் ஆக்சைடு (Hydrated ferric oxide))

Part III: State True or False with Statement Correction (சரியா? தவறா?)

1. Moseley's periodic table is based on atomic mass.

மோஸ்லேயின் தனிம வரிசை அட்டவணை அணு நிறையை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

✗ FALSE (தவறு)

Correct Statement: Moseley's modern periodic table is based on atomic number (Z). Mendeleev's table was based on atomic mass.

2. Ionic radius increases across the period from left to right.

தொடரில் இடமிருந்து வலமாகச் செல்லும்போது அயனி ஆரம் அதிகரிக்கிறது.

✗ FALSE (தவறு)

Correct Statement: Ionic radius decreases across a period from left to right due to increased effective nuclear charge.

3. All ores are minerals; but all minerals cannot be called as ores.

அனைத்து தாதுக்களும் கனிமங்களே; ஆனால் அனைத்து கனிமங்களும் தாதுக்கள் ஆகாது.

✓ TRUE (சரி)

4. Al wires are used as electric cables due to their silvery white colour.

அலுமினியம் வெள்ளி போன்ற வெண்மை நிறம் கொண்டதால் மின் கம்பிகளாகப் பயன்படுகிறது.

✗ FALSE (தவறு)

Correct Statement: Aluminium wires are used as electric cables due to their high electrical conductivity, light weight, and resistance to corrosion (not colour).

5. An alloy is a heterogenous mixture of metals.

உலோகக் கலவை என்பது உலோகங்களின் பலபடித்தான கலவை ஆகும்.

✗ FALSE (தவறு)

Correct Statement: An alloy is a homogeneous solid solution mixture of two or more metals, or metals with non-metals.

Part IV: Match the Following (பொருத்துக)

  • Galvanisation (நாகமுலாம் பூசுதல்) ➔ Coating with Zn
  • Calcination (காற்றில்லா வறுத்தல்) ➔ Heating in the absence of air
  • Redox reaction (ரெடாக்ஸ் வினை) ➔ Alumino thermic process
  • Dental filling (பல் அடைத்தல்) ➔ Silver-tin amalgam
  • Group 18 elements (18-வது தொகுதி தனிமங்கள்) ➔ Noble gas elements

Part V: Assertion and Reason (கூற்றும் காரணமும்)

Question 1:

Assertion (A): The nature of bond in HF molecule is ionic.

Reason (R): The electronegativity difference between H and F is 1.9.

Correct Answer: (a) A and R are correct, R explains A

Electronegativity of H = 2.1 and F = 4.0. Difference ΔEN = 4.0 - 2.1 = 1.9. Since ΔEN > 1.7, the bond has predominantly ionic character (56% ionic). Reason correctly explains Assertion.

Question 2:

Assertion (A): Magnesium is used to protect steel from rusting.

Reason (R): Magnesium is more reactive than iron.

Correct Answer: (a) A and R are correct, R explains A

In sacrificial cathodic protection, magnesium blocks act as sacrificial anodes because magnesium is more electropositive (more reactive) than iron, oxidizing preferentially to protect steel pipes and ship hulls.

Question 3:

Assertion (A): An uncleaned copper vessel is covered with greenish layer.

Reason (R): Copper is not attacked by alkali.

Correct Answer: (d) A and R are correct, R doesn't explain A

Copper develops a green patina of basic copper carbonate [CuCO₃·Cu(OH)₂] due to reaction with atmospheric CO₂ and moisture. While copper is indeed not attacked by alkalis, that fact does not explain why the green layer forms. Hence, both statements are true, but R doesn't explain A.

Part VI: Short Answer Questions — 2 Marks (சுருக்கமான விடையளி)

Q1. A is a reddish brown metal, which combines with O₂ at < 1370 K gives B, a black coloured compound. At a temperature > 1370 K, A gives C which is red in colour. Find A, B and C with reactions.

A என்பது செம்பழுப்பு நிற உலோகம். இது < 1370 K வெப்பநிலையில் O₂ உடன் இணைந்து கருமை நிற சேர்மம் B-ஐத் தருகிறது. > 1370 K வெப்பநிலையில் சிவப்பு நிற சேர்மம் C-ஐத் தருகிறது எனில், A, B மற்றும் C-ஐக் கண்டறிந்து வினைகளை எழுதுக.

Answer:
  • 1. Metal A is Copper (Cu, reddish brown).
  • 2. Reaction at < 1370 K: 2Cu + O₂ → 2CuO (Copper(II) oxide / Cupric oxide - Black compound B).
  • 3. Reaction at > 1370 K: 4Cu + O₂ → 2Cu₂O (Copper(I) oxide / Cuprous oxide - Red compound C).
  • Identification: A = Copper (Cu), B = Cupric oxide (CuO), C = Cuprous oxide (Cu₂O).

Q2. A is a silvery white metal. A combines with O₂ at 800 °C to give B. The alloy of A is used in aircraft construction. Find A and B.

A என்பது வெள்ளி போன்ற வெண்மையான உலோகம். இது 800 °C வெப்பநிலையில் O₂ உடன் இணைந்து B-ஐத் தருகிறது. A-ன் உலோகக் கலவை விமான உதிரிபாகங்கள் தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது எனில், A மற்றும் B-ஐக் கண்டறிக.

Answer:
  • 1. Metal A is Aluminium (Al). Its alloy Duralumin is lightweight and strong, used in aircrafts.
  • 2. When heated with oxygen at 800 °C: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ (Aluminium oxide / Alumina - Compound B).
  • Result: A = Aluminium (Al), B = Aluminium oxide (Al₂O₃).

Q3. What is rust? Give the equation for formation of rust.

துரு என்றால் என்ன? துரு உருவாவதற்கான சமன்பாட்டை எழுதுக.

Answer:
  • When iron is exposed to moist air, it reacts with oxygen and water to form a reddish-brown flaky substance called rust.
  • Chemical name: Hydrated ferric oxide.
  • Chemical equation: 4Fe + 3O₂ + xH₂O → 2Fe₂O₃·xH₂O (Rust).

Q4. State two conditions necessary for rusting of iron.

இரும்பு துருப்பிடிப்பதற்கு தேவையான இரண்டு நிபந்தனைகளைக் கூறுக.

Answer:
  • The two essential conditions for rusting of iron are:
  • 1. Presence of Oxygen (atmospheric air).
  • 2. Presence of Moisture (water / water vapour).

Q5. Differentiate between minerals and ores.

கனிமங்கள் மற்றும் தாதுக்களை வேறுபடுத்துக.

Answer:
  • 1. Mineral: A naturally occurring inorganic substance containing metals in free or combined states. Metal extraction may or may not be economical (e.g., Clay is a mineral of Aluminium).
  • 2. Ore: A mineral from which metals can be extracted conveniently and profitably on a large commercial scale (e.g., Bauxite is an ore of Aluminium).
  • Golden rule: All ores are minerals, but not all minerals are ores.

Q6. What is an amalgam? Give one example.

இரசக்கலவை என்றால் என்ன? ஓர் எடுத்துக்காட்டு தருக.

Answer:
  • An amalgam is an alloy formed by the combination of Mercury (Hg) with one or more other metals.
  • Example: Silver-Tin amalgam (Ag-Sn-Hg), which is used by dentists for dental filling cavities.

Part VII: Long Answer Questions — 5 / 7 Marks (விரிவான விடையளி)

Q1. How is Aluminium extracted from its ore (Bauxite)? Describe Bayer's process and Hall-Herault's electrolytic reduction process.

பாக்சைட் தாதுவிலிருந்து அலுமினியம் எவ்வாறு பிரித்தெடுக்கப்படுகிறது? பேயர் முறை மற்றும் ஹால்-ஹெரால்ட் மின்னார் பகுப்பு முறையை விவரி.

Stage 1: Bayer's Process (Conversion of Bauxite to Alumina)
  • Bauxite ore is crushed and heated with concentrated NaOH solution at 150 °C under pressure to form soluble sodium meta-aluminate: Al₂O₃·2H₂O + 2NaOH → 2NaAlO₂ + 3H₂O.
  • Impurities (Fe₂O₃, SiO₂) are filtered off. The filtrate is seeded with fresh Al(OH)₃ to precipitate aluminium hydroxide: NaAlO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃↓ + NaOH.
  • The precipitate is filtered, washed, and calcined at 1000 °C to give pure Alumina: 2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O.
Stage 2: Hall-Herault Process (Electrolytic Reduction of Alumina)
  • Cathode: Iron tank lined with carbon/gas carbon.
  • Anode: Bundles of graphite rods suspended in molten electrolyte.
  • Electrolyte: Pure Alumina (20%) + Molten Cryolite (Na₃AlF₆, 60%) + Fluorspar (CaF₂, 20%). Cryolite lowers the melting point from 2050 °C to ~950 °C and increases electrical conductivity.
  • Temperature: 900 - 950 °C; Voltage: 5 - 6 V.
  • Cathode reaction: Al³⁺ + 3e⁻ → Al (Molten aluminium collects at bottom).
  • Anode reaction: 2O²⁻ → O₂ + 4e⁻ (Oxygen reacts with graphite anode forming CO₂; anodes are gradually consumed).
Conclusion: Aluminium extracted by Hall-Herault process is 99% pure, which is further refined to 99.99% using Hoope's electrolytic process.

Q2. Explain the various methods of prevention of corrosion.

அரிமானத்தைத் தடுக்கும் பல்வேறு முறைகளை விளக்குக.

1. Surface Coating
  • Applying protective layers on the metal surface protects it from air and water.
  • (a) Galvanization: Coating iron with a thin layer of Zinc by dipping it in molten zinc.
  • (b) Electroplating: Coating a superior metal (like Chromium, Nickel, or Tin) over iron using electric current.
  • (c) Painting, Oiling, and Greasing: Organic coatings protect machine parts and vehicles.
  • (d) Anodizing: Electrolytically forming a thick, protective oxide layer on metals like Aluminium.
2. Alloying & Cathodic Protection
  • Alloying: Homogeneously mixing iron with Chromium and Nickel produces Stainless Steel, which does not rust.
  • Sacrificial Anode Protection: Connecting more electropositive metals like Magnesium or Zinc to underground steel pipelines or ship hulls. The sacrificial metal corrodes preferentially, saving the iron.
Conclusion: Preventing corrosion saves billions of dollars annually in industrial equipment and infrastructure.

Part VIII: Solved Problems Corner / Numerical Calculations

Problem HOTS 1: Why is the radius of a cation smaller than its parent atom, while an anion is larger than its parent atom?

நேர்மின் அயனியின் ஆரம் அதன் நடுநிலை அணுவை விட சிறியதாகவும், எதிர்மின் அயனியின் ஆரம் நடுநிலை அணுவை விட பெரியதாகவும் இருப்பது ஏன்?

Step-by-Step Working:
1. Cation formation: An atom loses one or more valence electrons. The number of protons (nuclear charge) remains unchanged while electrons decrease.
This increases the effective nuclear charge per electron, pulling electrons closer to the nucleus. Hence, Cation radius < Parent atom radius.
2. Anion formation: An atom gains one or more electrons. The nuclear charge remains unchanged, but electron-electron repulsion increases and effective nuclear charge decreases.
Hence, the electron cloud expands: Anion radius > Parent atom radius.
Boxed Final Answer: Cation < Parent Atom < Anion (e.g., Na⁺ < Na and Cl < Cl⁻)