प्रश्न 1. अधिशोषण (Adsorption) और अवशोषण (Absorption) के संदर्भ में निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है?
Q1. In the context of adsorption and absorption, which of the following statements is correct?
सही उत्तर: B) अधिशोषण एक पृष्ठीय परिघटना है, जबकि अवशोषण एक स्थूल परिघटना है
Correct Answer: B) Adsorption is a surface phenomenon, while absorption is a bulk phenomenon
स्पष्टीकरण:
– **अधिशोषण (Adsorption):** एक पृष्ठीय परिघटना (surface phenomenon) है जिसमें अधिशोषक (adsorbent) की सतह पर अधिशोष्य (adsorbate) की सांद्रता स्थूल (bulk) की तुलना में अधिक हो जाती है (उदाहरण: चारकोल की सतह पर गैसों का जमा होना)।
– **अवशोषण (Absorption):** एक स्थूल परिघटना (bulk phenomenon) है जिसमें पदार्थ पूरे निकाय में समान रूप से वितरित हो जाता है (उदाहरण: स्पंज द्वारा पानी सोखना या निर्जल CaCl₂ द्वारा नमी सोखना)।
– **अधिशोषण (Adsorption):** एक पृष्ठीय परिघटना (surface phenomenon) है जिसमें अधिशोषक (adsorbent) की सतह पर अधिशोष्य (adsorbate) की सांद्रता स्थूल (bulk) की तुलना में अधिक हो जाती है (उदाहरण: चारकोल की सतह पर गैसों का जमा होना)।
– **अवशोषण (Absorption):** एक स्थूल परिघटना (bulk phenomenon) है जिसमें पदार्थ पूरे निकाय में समान रूप से वितरित हो जाता है (उदाहरण: स्पंज द्वारा पानी सोखना या निर्जल CaCl₂ द्वारा नमी सोखना)।
Explanation:
– **Adsorption:** Is a surface phenomenon where the substance (adsorbate) concentrates only on the surface of the solid or liquid (adsorbent) and does not penetrate into the bulk (e.g., adsorption of gases on charcoal).
– **Absorption:** Is a bulk phenomenon where the substance is uniformly distributed throughout the body of the solid or liquid (e.g., water absorbed by a sponge).
– **Adsorption:** Is a surface phenomenon where the substance (adsorbate) concentrates only on the surface of the solid or liquid (adsorbent) and does not penetrate into the bulk (e.g., adsorption of gases on charcoal).
– **Absorption:** Is a bulk phenomenon where the substance is uniformly distributed throughout the body of the solid or liquid (e.g., water absorbed by a sponge).
प्रश्न 2. भौतिक अधिशोषण (Physisorption) के दौरान उत्सर्जित होने वाली अधिशोषण ऊष्मा या एन्थैल्पी (ΔadH) का मान सामान्यतः कितना होता है?
Q2. The enthalpy of adsorption (ΔadH) in physical adsorption (physisorption) is relatively low, typically in the range of:
सही उत्तर: A) 20 – 40 kJ mol⁻¹
Correct Answer: A) 20 – 40 kJ mol⁻¹
स्पष्टीकरण: भौतिक अधिशोषण में अधिशोष्य और अधिशोषक के बीच केवल कमजोर वैन डेर वाल्स बल (weak van der Waals forces) कार्य करते हैं। कमजोर आकर्षण बलों के कारण मुक्त होने वाली ऊर्जा बहुत कम होती है, जो सामान्यतः **20-40 kJ mol⁻¹** की सीमा में होती है। रासायनिक अधिशोषण (Chemisorption) में मजबूत रासायनिक आबंध बनने के कारण अधिक ऊर्जा (**80-240 kJ mol⁻¹**) मुक्त होती है।
Explanation: In physical adsorption (physisorption), the adsorbate is held to the adsorbent by weak van der Waals forces. Because these forces are weak, the energy released (enthalpy of adsorption) is low, typically in the range of **20 – 40 kJ mol⁻¹**. In chemisorption, strong chemical bonds are formed, resulting in a higher enthalpy change of **80 – 240 kJ mol⁻¹**.
प्रश्न 3. भौतिक अधिशोषण (Physisorption) और रासायनिक अधिशोषण (Chemisorption) द्वारा बनाई जाने वाली आणविक परतों (Layers) की संख्या क्रमशः क्या होती है?
Q3. The number of molecular layers formed in physical adsorption and chemical adsorption respectively are:
सही उत्तर: B) बहु-अणुक परत; एक-अणुक परत (Multimolecular; Unimolecular)
Correct Answer: B) Multimolecular; Unimolecular
स्पष्टीकरण:
– **भौतिक अधिशोषण (Physisorption):** कमजोर वैन डेर वाल्स बलों के कारण प्रकृति में गैर-विशिष्ट (non-specific) होता है। अतः उच्च दाब पर एक परत के ऊपर दूसरी परतें जमा हो सकती हैं, जिससे **बहु-अणुक (multimolecular)** परतें बनती हैं।
– **रासायनिक अधिशोषण (Chemisorption):** रासायनिक आबंध निर्माण पर निर्भर करता है, जो केवल तभी संभव है जब अधिशोष्य सतह के सीधे संपर्क में हो। आबंध बनते ही सतह संतृप्त हो जाती है, अतः यह केवल **एक-अणुक (unimolecular)** परत बनाता है।
– **भौतिक अधिशोषण (Physisorption):** कमजोर वैन डेर वाल्स बलों के कारण प्रकृति में गैर-विशिष्ट (non-specific) होता है। अतः उच्च दाब पर एक परत के ऊपर दूसरी परतें जमा हो सकती हैं, जिससे **बहु-अणुक (multimolecular)** परतें बनती हैं।
– **रासायनिक अधिशोषण (Chemisorption):** रासायनिक आबंध निर्माण पर निर्भर करता है, जो केवल तभी संभव है जब अधिशोष्य सतह के सीधे संपर्क में हो। आबंध बनते ही सतह संतृप्त हो जाती है, अतः यह केवल **एक-अणुक (unimolecular)** परत बनाता है।
Explanation:
– **Physisorption:** Arises due to weak van der Waals forces which are non-directional. Therefore, under high pressure, multiple layers of adsorbate can accumulate on top of one another, forming **multimolecular** layers.
– **Chemisorption:** Requires chemical reaction between adsorbent and adsorbate. Once the surface sites are occupied by forming chemical bonds, no further bonding is possible. Hence, it forms only a **unimolecular** layer.
– **Physisorption:** Arises due to weak van der Waals forces which are non-directional. Therefore, under high pressure, multiple layers of adsorbate can accumulate on top of one another, forming **multimolecular** layers.
– **Chemisorption:** Requires chemical reaction between adsorbent and adsorbate. Once the surface sites are occupied by forming chemical bonds, no further bonding is possible. Hence, it forms only a **unimolecular** layer.
प्रश्न 4. फ्रुण्डलीच अधिशोषण समतापी (Freundlich Adsorption Isotherm) समीकरण x / m = k p1/n में प्रयुक्त स्थिरांक 1 / n का मान सामान्य परिस्थितियों में किस सीमा के भीतर होता है?
Q4. In the Freundlich adsorption isotherm equation, x / m = k p1/n, the value of the constant 1 / n under normal conditions lies between:
सही उत्तर: A) 0 और 1 के बीच
Correct Answer: A) Between 0 and 1
स्पष्टीकरण: फ्रुण्डलीच समतापी समीकरण में, x/m अधिशोषण की मात्रा को दर्शाता है। स्थिरांक 1/n का मान सामान्यतः **0 और 1** के बीच (प्रायोगिक रूप से 0.1 से 0.5) होता है।
– यदि 1/n = 0: अधिशोषण दाब से स्वतंत्र हो जाता है (x/m = k, अति उच्च दाब पर)।
– यदि 1/n = 1: अधिशोषण दाब के सीधे समानुपाती होता है (x/m = kp, निम्न दाब पर)।
– यदि 1/n = 0: अधिशोषण दाब से स्वतंत्र हो जाता है (x/m = k, अति उच्च दाब पर)।
– यदि 1/n = 1: अधिशोषण दाब के सीधे समानुपाती होता है (x/m = kp, निम्न दाब पर)।
Explanation: In the Freundlich isotherm, x/m represents the mass of adsorbate per unit mass of adsorbent. The exponent 1/n typically ranges between **0 and 1** (usually 0.1 to 0.5) under normal conditions.
– When 1/n = 0: Adsorption is independent of pressure (high pressure limit).
– When 1/n = 1: Adsorption is directly proportional to pressure (low pressure limit).
– When 1/n = 0: Adsorption is independent of pressure (high pressure limit).
– When 1/n = 1: Adsorption is directly proportional to pressure (low pressure limit).
प्रश्न 5. फ्रुण्डलीच अधिशोषण समतापी के लघुगणकीय रूप log(x / m) = log k + (1 / n) log p के अनुसार, यदि log(x / m) और log p के बीच ग्राफ खींचा जाए, तो प्राप्त होने वाली सीधी रेखा का ढाल (Slope) क्या होगा?
Q5. According to the logarithmic form of the Freundlich adsorption isotherm: log(x / m) = log k + (1 / n) log p, a plot of log(x / m) vs log p gives a straight line with a slope equal to:
सही उत्तर: B) 1 / n
Correct Answer: B) 1 / n
स्पष्टीकरण: फ्रुण्डलीच समीकरण का लघुगणकीय रूप सरल रेखा समीकरण y = mx + c के समान है:
– y = log(x/m)
– x = log p
– ढाल (Slope, m) = **1 / n**
– अंतःखंड (Intercept, c) = log k.
अतः ढाल का मान 1/n के बराबर होता है।
– y = log(x/m)
– x = log p
– ढाल (Slope, m) = **1 / n**
– अंतःखंड (Intercept, c) = log k.
अतः ढाल का मान 1/n के बराबर होता है।
Explanation: Comparing the logarithmic Freundlich isotherm to the straight-line equation y = mx + c:
– y = log(x/m)
– x = log p
– Slope (m) = **1 / n**
– y-intercept (c) = log k.
– y = log(x/m)
– x = log p
– Slope (m) = **1 / n**
– y-intercept (c) = log k.
प्रश्न 6. सम्पर्क विधि (Contact Process) द्वारा सल्फ्यूरिक अम्ल के निर्माण में, ठोस उत्प्रेरक वैनेडियम पेंटाऑक्साइड (V₂O₅) की उपस्थिति में गैसीय सल्फर डाइऑक्साइड का ऑक्सीकरण 2SO₂(g) + O₂(g) → 2SO₃(g) किस प्रकार के उत्प्रेरण का उदाहरण है?
Q6. In the contact process for manufacturing sulfuric acid, the oxidation of gaseous sulfur dioxide in the presence of solid catalyst vanadium pentoxide (V₂O₅) is an example of:
सही उत्तर: B) विषमांगी उत्प्रेरण (Heterogeneous catalysis)
Correct Answer: B) Heterogeneous catalysis
स्पष्टीकरण:
– **समांगी उत्प्रेरण:** जब अभिकारक और उत्प्रेरक दोनों एक ही प्रावस्था (phase) में होते हैं।
– **विषमांगी उत्प्रेरण:** जब अभिकारक और उत्प्रेरक भिन्न-भिन्न प्रावस्थाओं में होते हैं।
यहाँ अभिकारक (SO₂ और O₂) गैस अवस्था में हैं, जबकि उत्प्रेरक (V₂O₅) ठोस अवस्था में है। चूँकि दोनों की प्रावस्था भिन्न है, अतः यह **विषमांगी उत्प्रेरण (Heterogeneous catalysis)** का उदाहरण है, जो ठोस सतह पर अधिशोषण के सिद्धांत पर कार्य करता है।
– **समांगी उत्प्रेरण:** जब अभिकारक और उत्प्रेरक दोनों एक ही प्रावस्था (phase) में होते हैं।
– **विषमांगी उत्प्रेरण:** जब अभिकारक और उत्प्रेरक भिन्न-भिन्न प्रावस्थाओं में होते हैं।
यहाँ अभिकारक (SO₂ और O₂) गैस अवस्था में हैं, जबकि उत्प्रेरक (V₂O₅) ठोस अवस्था में है। चूँकि दोनों की प्रावस्था भिन्न है, अतः यह **विषमांगी उत्प्रेरण (Heterogeneous catalysis)** का उदाहरण है, जो ठोस सतह पर अधिशोषण के सिद्धांत पर कार्य करता है।
Explanation:
– **Homogeneous catalysis:** Reactants and catalyst are in the same phase.
– **Heterogeneous catalysis:** Reactants and catalyst are in different phases.
Since the reactants (SO₂ and O₂) are gases and the catalyst (V₂O₅) is a solid, they exist in different phases, classifying this process as **heterogeneous catalysis**.
– **Homogeneous catalysis:** Reactants and catalyst are in the same phase.
– **Heterogeneous catalysis:** Reactants and catalyst are in different phases.
Since the reactants (SO₂ and O₂) are gases and the catalyst (V₂O₅) is a solid, they exist in different phases, classifying this process as **heterogeneous catalysis**.
प्रश्न 7. जैव-रासायनिक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करने वाले **एंजाइम (Enzymes)** रासायनिक प्रकृति के आधार पर मुख्य रूप से क्या होते हैं?
Q7. Chemically, enzymes which act as biochemical catalysts in living organisms are:
सही उत्तर: C) उच्च अणुभार वाले नाइट्रोजनयुक्त जटिल प्रोटीन
Correct Answer: C) High molecular mass complex nitrogenous proteins
स्पष्टीकरण: एंजाइम जीवित कोशिकाओं द्वारा उत्पादित **उच्च अणुभार वाले नाइट्रोजनयुक्त जटिल प्रोटीन अणु (globular proteins)** होते हैं। ये जीवित शरीर में होने वाली अनेक जैव-रासायनिक अभिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं, इसलिए इन्हें जैव-रासायनिक उत्प्रेरक (biochemical catalysts) भी कहा जाता है। ये अत्यधिक विशिष्ट (highly specific) होते हैं और ‘ताला-चाबी’ (lock and key) सिद्धांत पर कार्य करते हैं।
Explanation: Enzymes are biological catalysts produced by living cells. Chemically, they are **complex, high molecular mass nitrogenous protein molecules**. They are highly specific in nature and each enzyme catalyzes only a specific biochemical reaction, often described by the ‘lock and key’ model.
प्रश्न 8. ऐल्कोहॉल को सीधे गैसोलीन (पेट्रोल) में परिवर्तित करने के लिए प्रयुक्त होने वाला प्रसिद्ध आकृति-चयनात्मक जिओलाइट उत्प्रेरक (Shape-selective Zeolite Catalyst) कौन सा है?
Q8. Which of the following shape-selective zeolite catalysts is widely used to convert alcohols directly into gasoline (petrol)?
सही उत्तर: B) ZSM-5
Correct Answer: B) ZSM-5
स्पष्टीकरण: जिओलाइट (Zeolites) सूक्ष्म-रंध्रीय (microporous) ऐलुमिनोसिलिकेट होते हैं जिनकी संरचना मधुमक्खी के छत्ते जैसी होती है। ये अपने छिद्रों के आकार के आधार पर विशिष्ट अणुओं को ही गुजरने देते हैं, इसलिए इन्हें ‘आकृति-चयनात्मक’ (shape-selective) उत्प्रेरक कहते हैं। पेट्रोकेमिकल उद्योग में प्रयुक्त होने वाला **ZSM-5** (Zeolite Socony Mobil-5) ऐल्कोहॉलों का निर्जलीकरण (dehydration) करके उन्हें सीधे हाइड्रोकार्बनों के मिश्रण (गैसोलीन) में बदल देता है।
Explanation: Zeolites are shape-selective catalysts with a microporous honeycomb-like aluminosilicate structure. The pore size determines which molecules can enter and react. In petrochemistry, the zeolite **ZSM-5** is highly famous for dehydrating alcohols directly into a mixture of hydrocarbons, constituting gasoline.
प्रश्न 9. द्रवरागी कोलाइड (Lyophilic Colloids) और द्रवरोधी कोलाइड (Lyophobic Colloids) के स्थायित्व (Stability) के संदर्भ में कौन सा कथन सही है?
Q9. Regarding the stability of lyophilic and lyophobic colloids, which of the following is correct?
सही उत्तर: B) द्रवरागी कोलाइड बहुत अधिक स्थायी होते हैं क्योंकि उनके कण विलायक द्वारा अत्यधिक विलायकयोजित होते हैं
Correct Answer: B) Lyophilic colloids are highly stable because their particles are heavily solvated by the solvent
स्पष्टीकरण:
– **द्रवरागी कोलाइड (Lyophilic – द्रव स्नेही):** परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम के बीच गहरा आकर्षण होता है। इनके चारों ओर विलायक अणुओं की एक मोटी परत बन जाती है (विलायकयोजन / solvation), जो इन्हें अत्यधिक स्थायित्व प्रदान करती है। ये उत्क्रमणीय (reversible) होते हैं और आसानी से स्कंदित नहीं होते।
– **द्रवरोधी कोलाइड (Lyophobic – द्रव विरोधी):** परिक्षिप्त प्रावस्था और माध्यम में कोई आकर्षण नहीं होता। ये अस्थायी और अनुत्क्रमणीय (irreversible) होते हैं, इन्हें थोड़ा सा विद्युत अपघट्य मिलाकर आसानी से स्कंदित (coagulated) किया जा सकता है।
– **द्रवरागी कोलाइड (Lyophilic – द्रव स्नेही):** परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम के बीच गहरा आकर्षण होता है। इनके चारों ओर विलायक अणुओं की एक मोटी परत बन जाती है (विलायकयोजन / solvation), जो इन्हें अत्यधिक स्थायित्व प्रदान करती है। ये उत्क्रमणीय (reversible) होते हैं और आसानी से स्कंदित नहीं होते।
– **द्रवरोधी कोलाइड (Lyophobic – द्रव विरोधी):** परिक्षिप्त प्रावस्था और माध्यम में कोई आकर्षण नहीं होता। ये अस्थायी और अनुत्क्रमणीय (irreversible) होते हैं, इन्हें थोड़ा सा विद्युत अपघट्य मिलाकर आसानी से स्कंदित (coagulated) किया जा सकता है।
Explanation:
– **Lyophilic (liquid-loving) colloids:** Are highly stable because the colloidal particles are extensively solvated (surrounded by a protective sheath of solvent molecules). They are reversible and do not coagulate easily.
– **Lyophobic (liquid-hating) colloids:** Are unstable and irreversible because there is no affinity between particles and the medium. They can be easily coagulated by adding small amounts of electrolytes.
– **Lyophilic (liquid-loving) colloids:** Are highly stable because the colloidal particles are extensively solvated (surrounded by a protective sheath of solvent molecules). They are reversible and do not coagulate easily.
– **Lyophobic (liquid-hating) colloids:** Are unstable and irreversible because there is no affinity between particles and the medium. They can be easily coagulated by adding small amounts of electrolytes.
प्रश्न 10. साबुन और अपमार्जक जैसे सहचारी कोलाइड (Associated Colloids) केवल एक निश्चित सांद्रता से ऊपर ही माइसेल (micelles) का निर्माण करते हैं। इस न्यूनतम आवश्यक सांद्रता को क्या कहते हैं?
Q10. Associated colloids (like soaps and detergents) form micelles only above a specific concentration called:
सही उत्तर: B) क्रांतिक माइसेली सांद्रता (Critical Micelle Concentration – CMC)
Correct Answer: B) Critical Micelle Concentration (CMC)
स्पष्टीकरण: सहचारी कोलाइड निम्न सांद्रता पर सामान्य विद्युत अपघट्य की तरह व्यवहार करते हैं, परंतु एक निश्चित तापमान जिसे **क्राफ्ट तापमान (Kraft Temperature, T_k)** कहते हैं, के ऊपर और एक निश्चित सांद्रता जिसे **क्रिटिकल माइसेली सांद्रता (CMC)** कहते हैं, के ऊपर इनके कण आपस में जुड़कर पुंज (aggregates) बना लेते हैं, जिन्हें माइसेल कहते हैं। साबुन के लिए CMC का मान लगभग 10⁻⁴ से 10⁻³ mol L⁻¹ होता है।
Explanation: Associated colloids act as normal strong electrolytes at low concentrations. However, above a certain temperature called the **Kraft temperature (T_k)** and above a specific concentration called the **Critical Micelle Concentration (CMC)**, they associate/aggregate to form colloidal-sized micelles. For soap, CMC is around 10⁻⁴ to 10⁻³ mol L⁻¹.
प्रश्न 11. उत्कृष्ट धातुओं जैसे गोल्ड (सोने), सिल्वर (चाँदी) या प्लैटिनम के कोलाइडी सॉल (colloidal sols) बनाने के लिए प्रयुक्त होने वाली वह विधि कौन सी है जिसमें परिक्षेपण और संघनन दोनों शामिल हैं?
Q11. The method used to prepare colloidal sols of noble metals like Gold, Silver, or Platinum, involving both dispersion and condensation, is:
सही उत्तर: B) ब्रेडिग की आर्क विधि (Bredig’s Arc Method / Electrical disintegration)
Correct Answer: B) Bredig’s Arc Method / Electrical disintegration
स्पष्टीकरण: उत्कृष्ट धातुओं (गोल्ड, सिल्वर, प्लैटिनम) के सॉल बनाने के लिए **ब्रेडिग की आर्क विधि** का उपयोग किया जाता है। इस विधि में, धातु के इलेक्ट्रोडों को परिक्षेपण माध्यम (बर्फ से ठंडे किए गए जल) में डुबोकर उनके बीच एक विद्युत आर्क (electrical arc) उत्पन्न किया जाता है। आर्क की तीव्र ऊष्मा धातु को वाष्पित कर देती है, जो ठंडे जल के संपर्क में आकर तुरंत संघनित (condensed) होकर कोलाइडी आकार के कण बना लेती है।
Explanation: Sols of noble metals (gold, silver, platinum) are prepared by **Bredig’s Arc Method** (electrical disintegration). An electric arc is struck between metal electrodes suspended in ice-cold water. The intense heat of the arc vaporizes some metal, which immediately condenses in the cold medium to form colloidal-sized particles.
प्रश्न 12. ताजे बने हुए अवक्षेप (precipitate) को किसी उपयुक्त विद्युत अपघट्य (peptizing agent) के साथ हिलाकर कोलाइडी सॉल में परिवर्तित करने की इस प्रक्रम को क्या कहते हैं?
Q12. The process of converting a freshly prepared precipitate into a colloidal sol by shaking it with a dispersion medium in the presence of a small amount of electrolyte is called:
सही उत्तर: B) पेप्टीकरण या पेप्टीकरण (Peptization)
Correct Answer: B) Peptization
स्पष्टीकरण: ताजे बने अवक्षेप को हिलाकर कोलाइडी विलयन में बदलने की प्रक्रिया **पेप्टीकरण (Peptization)** कहलाती है। इस प्रक्रिया में प्रयुक्त विद्युत अपघट्य को पेप्टीकारक (peptizing agent) कहते हैं। अवक्षेप विद्युत अपघट्य के किसी एक समान आयन को अपनी सतह पर अधिशोषित (adsorb) कर लेता है, जिससे सभी अवक्षेप कणों पर समान आवेश आ जाता है और वे प्रतिकर्षित होकर छोटे कोलाइडी कणों के रूप में बिखर जाते हैं।
Explanation: **Peptization** is the process of dispersing a precipitate into a colloidal sol. When an electrolyte (peptizing agent) is added, the precipitate particles preferentially adsorb one of the ions of the electrolyte on their surface. This acquired charge causes electrostatic repulsion, breaking the precipitate aggregates into colloidal-sized particles.
प्रश्न 13. जान्तव झिल्ली (parchment paper / animal membrane) का उपयोग करके कोलाइडी विलयन में उपस्थित क्रिस्टलाभ (crystalloids / electrolyte impurities) को छानकर अलग करने और कोलाइड को शुद्ध करने की इस प्रक्रिया को क्या कहा जाता है?
Q13. The process of purifying a colloidal solution by removing dissolved crystalloid/electrolyte impurities using a semipermeable animal membrane is known as:
सही उत्तर: B) अपोहन या डायलिसिस (Dialysis)
Correct Answer: B) Dialysis
स्पष्टीकरण: कोलाइडी कण चर्मपत्र (parchment) या जान्तव झिल्ली के बारीक छिद्रों को पार नहीं कर सकते, जबकि साधारण क्रिस्टलीय आयन (क्रिस्टलाभ) आसानी से पार हो जाते हैं। झिल्ली का उपयोग करके अशुद्धियों को बाहर निकालने की यह विधि **अपोहन या डायलिसिस (Dialysis)** कहलाती है। गुर्दे की विफलता वाले रोगियों के रक्त को शुद्ध करने के लिए कृत्रिम डायलिसिस मशीन इसी सिद्धांत पर कार्य करती है।
Explanation: Colloidal particles cannot pass through animal membranes or parchment paper, but true solution ions/crystalloids can pass easily. **Dialysis** is the process of purifying colloidal sols by diffusing the smaller electrolytic impurities out through a semipermeable membrane. This is the operating principle of hemodialysis for kidney patients.
प्रश्न 14. जब प्रकाश की किरण को कोलाइडी विलयन में से गुजारा जाता है, तो कोलाइडी कणों द्वारा प्रकाश के प्रकीर्णन (scattering) के कारण प्रकाश का मार्ग चमकीला दिखाई देने लगता है। इस प्रकाशीय प्रभाव को क्या कहते हैं?
Q14. The scattering of light by colloidal particles, which makes the path of the light beam visible, is known as the:
सही उत्तर: B) टिण्डल प्रभाव (Tyndall Effect)
Correct Answer: B) Tyndall Effect
स्पष्टीकरण: जब एक तीव्र प्रकाश पुंज को अंधेरे कमरे में रखे कोलाइडी विलयन से गुजारा जाता है, तो कोलाइडी कण प्रकाश का प्रकीर्णन (scattering of light) कर देते हैं, जिससे प्रकाश का मार्ग एक चमकीले शंकु के रूप में दिखाई देने लगता है। इसे **टिण्डल प्रभाव (Tyndall Effect)** और बनने वाले चमकीले मार्ग को ‘टिण्डल शंकु’ (Tyndall cone) कहते हैं। सिनेमा हॉल में प्रोजेक्टर की लाइट का धूल कणों द्वारा चमकना इसी का उदाहरण है। वास्तविक विलयन (true solutions) टिण्डल प्रभाव नहीं दर्शाते।
Explanation: The **Tyndall Effect** is the optical phenomenon of scattering of light by colloidal particles when a beam of light is passed through a colloidal sol. This makes the path of the beam visible as a bright cone (Tyndall cone). True solutions do not show the Tyndall effect because their particles are too small to scatter light.
प्रश्न 15. कोलाइडी कणों की टेढ़ी-मेढ़ी (जिग-जैग – zig-zag) निरंतर चलने वाली तीव्र गति को **ब्राउनी गति (Brownian Movement)** कहा जाता है। यह गति मुख्य रूप से किसके कारण उत्पन्न होती है?
Q15. The continuous, rapid zig-zag motion of colloidal particles is called Brownian movement. This motion is primarily caused by:
सही उत्तर: B) परिक्षेपण माध्यम के अणुओं द्वारा कोलाइडी कणों पर किए जाने वाले असमान प्रहारों के कारण
Correct Answer: B) Unbalanced bombardment of dispersion medium molecules on the colloidal particles
स्पष्टीकरण: ब्राउनी गति (Brownian movement) की खोज वनस्पति वैज्ञानिक रॉबर्ट ब्राउन ने की थी। इसका कारण परिक्षेपण माध्यम (dispersion medium) के गतिशील अणुओं द्वारा कोलाइडी कणों पर लगातार किए जाने वाले **असमान प्रहार (unbalanced bombardment)** हैं। यह गति कोलाइडी कणों को नीचे बैठने नहीं देती (गुरुत्वाकर्षण का विरोध करती है) और कोलाइडी विलयनों को स्थायित्व प्रदान करती है।
Explanation: **Brownian movement** is the rapid, zig-zag motion of colloidal particles. It is caused by the **unbalanced bombardment/collision** of the fast-moving molecules of the dispersion medium against the colloidal particles from all directions. This movement acts against gravity, preventing particles from settling down and stabilizing the sol.
प्रश्न 16. एक विद्युत क्षेत्र (Electric Field) आरोपित करने पर, कोलाइडी कणों का विपरीत आवेश वाले इलेक्ट्रोड की ओर गति करने की इस परिघटना को क्या कहते हैं?
Q16. The migration of colloidal particles under the influence of an applied electric field towards oppositely charged electrodes is known as:
सही उत्तर: B) वैद्युत कण संचलन (Electrophoresis)
Correct Answer: B) Electrophoresis
स्पष्टीकरण: सभी कोलाइडी कणों पर या तो धनात्मक या ऋणात्मक आवेश होता है। जब यू-ट्यूब (U-tube) में भरे कोलाइडी विलयन पर विद्युत क्षेत्र आरोपित किया जाता है, तो चार्ज के अनुसार कोलाइडी कण विपरीत इलेक्ट्रोड की ओर गति करने लगते हैं। इस परिघटना को **वैद्युत कण संचलन (Electrophoresis)** कहते हैं। इसका उपयोग कोलाइडी कणों पर उपस्थित आवेश की प्रकृति (धनात्मक या ऋणात्मक) का पता लगाने के लिए किया जाता है। (यदि माध्यम के अणु गति करें, तो उसे वैद्युत परासरण कहते हैं)।
Explanation: Colloidal particles always carry an electric charge (either positive or negative). When an electric field is applied, these charged particles migrate towards the oppositely charged electrode. This phenomenon is called **Electrophoresis** and is utilized to determine the charge of a colloidal sol.
प्रश्न 17. **हार्डी-शुलजे नियम (Hardy-Schulze Rule)** के अनुसार, किसी विद्युत अपघट्य के आयन की स्कंदन क्षमता (Coagulating Power) मुख्य रूप से किस पर निर्भर करती है?
Q17. According to the Hardy-Schulze rule, the coagulating/flocculating power of an electrolyte ion depends primarily on:
सही उत्तर: B) सक्रिय आयन की संयोजकता (आवेश के परिमाण) पर (Valency/magnitude of charge of the active ion)
Correct Answer: B) Valency / magnitude of charge of the active ion
स्पष्टीकरण: हार्डी-शुलजे नियम के अनुसार, कोलाइडी सॉल को अवक्षेपित (स्कंदित) करने के लिए उत्तरदायी आयन (सक्रिय आयन) की **संयोजकता (आवेश) जितनी अधिक होगी**, उसकी स्कंदन क्षमता (coagulating power) उतनी ही अधिक होगी।
– ऋणावेशित सॉल के लिए स्कंदन क्षमता का क्रम: Al³⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ होता है।
– धनावेशित सॉल के लिए स्कंदन क्षमता का क्रम: [Fe(CN)₆]⁴⁻ > PO₄³⁻ > SO₄²⁻ > Cl⁻ होता है।
– ऋणावेशित सॉल के लिए स्कंदन क्षमता का क्रम: Al³⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ होता है।
– धनावेशित सॉल के लिए स्कंदन क्षमता का क्रम: [Fe(CN)₆]⁴⁻ > PO₄³⁻ > SO₄²⁻ > Cl⁻ होता है।
Explanation: The Hardy-Schulze rule states that the coagulating power of an active ion (carrying a charge opposite to that of the colloidal particles) is directly proportional to its **valency (magnitude of charge)**. Higher charge density neutralizes the colloidal charge more effectively.
– For a negative sol, coagulating power: Al³⁺ > Mg²⁺ > Na⁺.
– For a positive sol, coagulating power: [Fe(CN)₆]⁴⁻ > PO₄³⁻ > SO₄²⁻ > Cl⁻.
– For a negative sol, coagulating power: Al³⁺ > Mg²⁺ > Na⁺.
– For a positive sol, coagulating power: [Fe(CN)₆]⁴⁻ > PO₄³⁻ > SO₄²⁻ > Cl⁻.
प्रश्न 18. ऋणावेशित आर्सेनियस सल्फाइड (As₂S₃) कोलाइडल सॉल को स्कंदित (अवक्षेपित) करने के लिए निम्नलिखित में से कौन सा आयन सबसे अधिक प्रभावी (Most Effective) होगा?
Q18. To coagulate/precipitate a negatively charged arsenious sulfide (As₂S₃) sol, which of the following ions is most effective?
सही उत्तर: C) Al³⁺
Correct Answer: C) Al³⁺
स्पष्टीकरण: हार्डी-शुलजे नियम के अनुसार, ऋणावेशित कोलाइडी सॉल को स्कंदित करने के लिए धनावेशित आयन (धनायन) उत्तरदायी होता है। धनायन पर जितना अधिक आवेश होगा, उसकी स्कंदन क्षमता उतनी ही अधिक होगी। यहाँ दिए गए धनायनों में Al³⁺ पर सर्वाधिक आवेश (+3) है, अतः इसकी स्कंदन क्षमता सबसे अधिक होगी। PO₄³⁻ एक ऋणायन है जो ऋणावेशित सॉल को स्कंदित नहीं कर सकता।
Explanation: Arsenious sulfide (As₂S₃) is a negatively charged sol, so it requires a cation (positive ion) for coagulation. According to the Hardy-Schulze rule, the coagulating power increases as the positive charge of the cation increases. Among the given cations (Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺), **Al³⁺** has the highest charge (+3) and is therefore the most effective.
प्रश्न 19. किसी द्रवरागी रक्षी कोलाइड (Protective Colloid) की रक्षण क्षमता (Protective Power) को मापने के लिए प्रयुक्त होने वाला **”स्वर्ण संख्या” (Gold Number)** क्या प्रदर्शित करता है?
Q19. The **”Gold Number”** is a quantitative measure of the protective power of a lyophilic colloid. A lower gold number indicates:
सही उत्तर: B) रक्षण क्षमता बहुत अधिक होती है (Higher protective power)
Correct Answer: B) Higher protective power
स्पष्टीकरण: रक्षी कोलाइड की स्वर्ण संख्या (Gold Number) रक्षी कोलाइड के मिलीग्राम (mg) में वह न्यूनतम मात्रा है जो 10 mL मानक गोल्ड सॉल को 1 mL 10% NaCl विलयन मिलाने पर होने वाले स्कंदन (लाल से नीले रंग परिवर्तन) से रोकती है।
**स्वर्ण संख्या का मान जितना कम होगा, कोलाइड की रक्षण क्षमता उतनी ही अधिक (बेहतर) होगी**। उदाहरण के लिए, जिलेटिन का गोल्ड नंबर सबसे कम (0.005 – 0.01) होता है, अतः इसकी रक्षण क्षमता सर्वाधिक होती है।
**स्वर्ण संख्या का मान जितना कम होगा, कोलाइड की रक्षण क्षमता उतनी ही अधिक (बेहतर) होगी**। उदाहरण के लिए, जिलेटिन का गोल्ड नंबर सबसे कम (0.005 – 0.01) होता है, अतः इसकी रक्षण क्षमता सर्वाधिक होती है।
Explanation: The **Gold Number** is defined as the minimum mass in milligrams of a protective colloid required to prevent the coagulation of 10 mL of a standard gold sol upon the addition of 1 mL of 10% NaCl solution.
Since it represents the minimum quantity needed to protect, a **smaller gold number implies higher protective power** (less amount of substance is needed to achieve protection, e.g., Gelatin has a very low gold number, making it highly efficient).
Since it represents the minimum quantity needed to protect, a **smaller gold number implies higher protective power** (less amount of substance is needed to achieve protection, e.g., Gelatin has a very low gold number, making it highly efficient).
प्रश्न 20. कोलाइडी तंत्र **पायस या इमल्शन (Emulsions)** किस प्रकार की परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम से मिलकर बना होता है?
Q20. An emulsion is a colloidal system consisting of:
सही उत्तर: B) द्रव का द्रव में परिक्षेपण (Liquid dispersed in a liquid)
Correct Answer: B) Liquid dispersed in a liquid
स्पष्टीकरण: पायस (Emulsion) एक ऐसा कोलाइडी तंत्र है जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था (dispersed phase) और परिक्षेपण माध्यम (dispersion medium) दोनों ही **द्रव (liquids)** होते हैं। ये दो अमिश्रणीय (immiscible) द्रवों के मिश्रण होते हैं।
ये दो प्रकार के होते हैं:
1. तेल का जल में पायस (Oil-in-Water, O/W): जैसे दूध, वैनिशिंग क्रीम।
2. जल का तेल में पायस (Water-in-Oil, W/O): जैसे मक्खन, कोल्ड क्रीम।
ये दो प्रकार के होते हैं:
1. तेल का जल में पायस (Oil-in-Water, O/W): जैसे दूध, वैनिशिंग क्रीम।
2. जल का तेल में पायस (Water-in-Oil, W/O): जैसे मक्खन, कोल्ड क्रीम।
Explanation: An **emulsion** is a colloidal dispersion in which both the dispersed phase and the dispersion medium are **liquids** (usually two immiscible or partially miscible liquids).
They are of two types:
1. Oil dispersed in water (O/W type): e.g., milk, vanishing cream.
2. Water dispersed in oil (W/O type): e.g., butter, cod liver oil.
They are of two types:
1. Oil dispersed in water (O/W type): e.g., milk, vanishing cream.
2. Water dispersed in oil (W/O type): e.g., butter, cod liver oil.
प्रश्न 21. साबुन के जलीय विलयन द्वारा मैल या तेल के धब्बों को साफ करने की क्रिया (Cleansing Action of Soap) मुख्य रूप से किस संरचना के निर्माण पर आधारित होती है?
Q21. The cleansing action of soap on greasy/oily dirt is due to the formation of:
सही उत्तर: B) माइसेल (Micelles)
Correct Answer: B) Micelles
स्पष्टीकरण: साबुन के अणु (C₁₇H₃₅COONa) में दो भाग होते हैं:
– हाइड्रोकार्बन पूँछ (C₁₇H₃₅-): द्रवरोधी/जल-विरागी (hydrophobic) होती है जो तेल/मैल की तरफ आकर्षित होती है।
– ध्रुवीय सिर (-COO⁻ Na⁺): द्रवरागी/जल-रागी (hydrophilic) होता है जो जल की तरफ आकर्षित होता है।
मैल के चारों ओर साबुन के अणु एकत्रित होकर **माइसेल (Micelles)** संरचना बना लेते हैं, जिसमें पूँछ केंद्र की ओर (मैल की तरफ) और सिर बाहर की ओर (जल की तरफ) होते हैं। पानी से धोने पर मैल माइसेल के साथ खिंचकर बाहर निकल जाता है।
– हाइड्रोकार्बन पूँछ (C₁₇H₃₅-): द्रवरोधी/जल-विरागी (hydrophobic) होती है जो तेल/मैल की तरफ आकर्षित होती है।
– ध्रुवीय सिर (-COO⁻ Na⁺): द्रवरागी/जल-रागी (hydrophilic) होता है जो जल की तरफ आकर्षित होता है।
मैल के चारों ओर साबुन के अणु एकत्रित होकर **माइसेल (Micelles)** संरचना बना लेते हैं, जिसमें पूँछ केंद्र की ओर (मैल की तरफ) और सिर बाहर की ओर (जल की तरफ) होते हैं। पानी से धोने पर मैल माइसेल के साथ खिंचकर बाहर निकल जाता है।
Explanation: Soap molecules have a polar hydrophilic head (-COO⁻ Na⁺) and a non-polar hydrophobic tail (-C₁₇H₃₅). On oily dirt, the hydrophobic tails dissolve in the grease/oil, while the hydrophilic heads point outward into the water. This forms a spherical aggregate called a **micelle**, which traps the dirt in its core and allows it to be washed away with water.
प्रश्न 22. मटमैले या अशुद्ध पीने के पानी को साफ करने के लिए उसमें फिटकरी (Alum) मिलाई जाती है। फिटकरी मिलाने पर पानी के साफ होने का मुख्य कारण क्या है?
Q22. Alum is commonly added to muddy water to purify it. This purification is achieved through:
सही उत्तर: B) मिट्टी के ऋणावेशित कणों का स्कंदन (Coagulation of negatively charged clay particles)
Correct Answer: B) Coagulation of negatively charged clay particles
स्पष्टीकरण: मटमैले पानी में मिट्टी और धूल के कण ऋणावेशित (negatively charged) कोलाइड के रूप में निलंबित (suspended) रहते हैं। जब पानी में फिटकरी [Alum, K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O] मिलाई जाती है, तो फिटकरी से प्राप्त होने वाले त्रि-संयोजी ऐलुमिनियम आयन (Al³⁺) मिट्टी के ऋणावेशित कणों को उदासीन कर देते हैं। इस कारण मिट्टी के कण स्कंदित (coagulated) होकर भारी हो जाते हैं और नीचे बैठ जाते हैं, जिससे पानी साफ हो जाता है।
Explanation: Muddy water contains suspended negatively charged clay and soil particles. When alum is added, it dissociates to release highly charged Al³⁺ ions. According to the Hardy-Schulze rule, Al³⁺ neutralizes the negative charge on the clay particles, causing them to **coagulate**, clump together, and settle down at the bottom, purifying the water.
प्रश्न 23. आकाश का रंग नीला दिखाई देना (Blue color of the sky) निम्नलिखित में से किस कोलाइडी परिघटना के कारण होता है?
Q23. The blue color of the sky is a natural manifestation of which colloidal phenomenon?
सही उत्तर: B) हवा में निलंबित धूल और जल के कणों द्वारा नीले प्रकाश का प्रकीर्णन (Scattering of blue light by suspended dust and water particles)
Correct Answer: B) Scattering of blue light by suspended dust and water particles
स्पष्टीकरण: पृथ्वी का वायुमंडल गैसों, धूल और जल के अतिसूक्ष्म कोलाइडी कणों का एक एरोसोल (Aerosol) सॉल है। जब सूर्य का प्रकाश वायुमंडल से गुजरता है, तो हवा में निलंबित धूल और मिट्टी के कोलाइडी कण कम तरंगदैर्घ्य वाले नीले प्रकाश का सर्वाधिक प्रकीर्णन (Tyndall scattering) करते हैं। यह प्रकीर्णित नीला प्रकाश हमारी आँखों तक पहुँचता है, जिससे हमें आकाश नीला दिखाई देता है।
Explanation: The earth’s atmosphere contains suspended dust, soot, and water droplets which act as a colloidal aerosol. When sunlight passes through the atmosphere, these colloidal particles scatter the shorter wavelength (blue) light much more intensely than longer wavelengths (red). This scattered blue light reaches our eyes, making the sky appear blue (a large-scale Tyndall effect).
प्रश्न 24. जब नदी का पानी (जिसमें मिट्टी के ऋणावेशित कोलाइडी कण होते हैं) समुद्र के पानी (जिसमें अनेक विद्युत अपघट्य लवण घुले होते हैं) से मिलता है, तो मुहाने पर **डेल्टा (Delta)** का निर्माण होता है। यह प्रक्रम किस पर आधारित है?
Q24. The formation of a delta at the mouth of a river where it meets the sea is caused by:
सही उत्तर: B) समुद्र के पानी में उपस्थित विद्युत अपघट्यों द्वारा नदी की मिट्टी के कोलाइडी कणों का स्कंदन (Coagulation of river silt by electrolytes present in sea water)
Correct Answer: B) Coagulation of river silt by electrolytes present in sea water
स्पष्टीकरण: नदी के पानी में मिट्टी, रेत और धूल के कण ऋणावेशित कोलाइडी सॉल के रूप में तैरते रहते हैं। समुद्र के पानी में सोडियम, मैग्नीशियम और कैल्शियम के अनेक विद्युत अपघट्य लवण (NaCl, MgCl₂ आदि) बहुत अधिक सांद्रता में घुले होते हैं। जब नदी का पानी समुद्र से मिलता है, तो समुद्र के पानी में उपस्थित ये आयन नदी के ऋणावेशित कोलाइडी कणों के आवेश को उदासीन कर उनका **स्कंदन (coagulation)** कर देते हैं। इस कारण मिट्टी मुहाने पर जमा हो जाती है और विशाल डेल्टा का निर्माण होता है।
Explanation: River water is a colloidal solution of clay, sand, and silt carrying negative charges. Sea water contains high concentrations of dissolved electrolytes (like NaCl, MgCl₂, MgSO₄). When river water meets sea water, the electrolytes in the sea water neutralize the charge on the colloidal silt particles, causing them to **coagulate** and deposit, forming a delta.
प्रश्न 25. कोलाइडी कणों पर आवेश की उपस्थिति (Charge on colloids) को समझाने वाले **विद्युत द्विकपरत सिद्धांत (Electrical Double Layer Theory / Helmholtz double layer)** के अनुसार, गतिमान माध्यम के सापेक्ष कोलाइडी कण के स्थिर परत और विसरित परत (diffused layer) के मध्य स्थापित होने वाले विभवांतर (Potential Difference) को क्या कहते हैं?
Q25. In the electrical double layer theory of colloids, the potential difference between the fixed charged layer and the mobile diffused layer is called:
सही उत्तर: B) जीटा विभव या वैद्युतगतिक विभव (Zeta Potential or Electrokinetic Potential)
Correct Answer: B) Zeta Potential or Electrokinetic Potential
स्पष्टीकरण: हेलमहोल्ट्ज़ विद्युत द्विकपरत सिद्धांत के अनुसार, कोलाइडी कणों की सतह पर आवेशित आयनों की एक **दृढ़/स्थिर परत (fixed layer)** होती है, जिसके बाहर विपरीत आवेश वाले आयनों की एक **विसरित परत (diffused/mobile layer)** होती है। इन दोनों विपरीत आवेशित परतों के बीच स्थापित होने वाले विभवांतर (potential difference) को **जीटा विभव (Zeta Potential)** या **वैद्युतगतिक विभव (Electrokinetic Potential)** कहा जाता है। इसका मान कोलाइडल सॉल के स्थायित्व को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
Explanation: According to the Helmholtz electrical double layer concept, a colloidal particle adsorbs a primary fixed layer of ions, which is surrounded by a mobile, oppositely-charged diffused layer. The potential difference developed between this fixed layer and the diffused/mobile layer is termed the **Zeta Potential** or **Electrokinetic Potential**. Its magnitude dictates the electrostatic repulsion and overall stability of the sol.