तत्व, यौगिक और मिश्रण: पृथक्करण की विधियां और तथ्य

सही उत्तर C, साधारण नमक है। साधारण नमक सोडियम क्लोराइड है, जिसमें सोडियम और क्लोरीन द्रव्यमान के निश्चित अनुपात में रासायनिक रूप से जुड़े हैं, और परिणाम के गुण दोनों तत्वों से बिल्कुल भिन्न हैं, क्योंकि सोडियम पानी से उग्र अभिक्रिया करता है और क्लोरीन विषैली गैस है जबकि उनका यौगिक प्रतिदिन खाया जाता है। इसका गलनांक तीक्ष्ण है और इसे केवल विद्युत अपघटन जैसे रासायनिक साधनों से तोड़ा जा सकता है। विकल्प A, हवा, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, आर्गन, कार्बन डाइऑक्साइड और जलवाष्प का समांगी मिश्रण है, जिसका अनुपात स्थान के साथ बदलता है और जिसकी गैसें द्रव वायु के प्रभाजी आसवन से भौतिक रूप से अलग की जा सकती हैं। विकल्प B, पीतल, तांबे और जस्ते की मिश्रधातु है, और मिश्रधातु यौगिक के बजाय समांगी मिश्रण होती है, इसी से उसका संघटन बदला जा सकता है। विकल्प D, समुद्री पानी, पानी का अनेक घुले लवणों के साथ मिश्रण है, और पानी वाष्पित होने देने से नमक पुनः प्राप्त हो जाता है।

सही उत्तर B, टिंडल प्रभाव है। कोलॉइड के कण एक से एक हजार नैनोमीटर के बीच होते हैं, जो प्रकाश पुंज को किनारे की ओर प्रकीर्ण करने और पुंज का मार्ग दिखा देने के लिए पर्याप्त बड़े हैं। इसी से कोहरे में टॉर्च का पुंज दिखता है, धुंध में कार की हेडलाइट एक दिखाई देने वाला शंकु काटती है और घने वन की छतरी से आती सूर्य की किरणें अलग-अलग धारियों के रूप में दिखती हैं। वास्तविक विलयन के कण बहुत छोटे होते हैं और वह ऐसा कोई प्रभाव नहीं दिखाता, इसलिए कोलॉइड को विलयन से अलग पहचानने की यह मानक जांच है। विकल्प A, पूर्ण आंतरिक परावर्तन, क्रांतिक कोण से आगे किसी सीमा पर प्रकाश का पूरा परावर्तन है और वह प्रकाशिक तंतु का सिद्धांत है। विकल्प C, डॉप्लर प्रभाव, स्रोत और प्रेक्षक के सापेक्ष गति करने पर प्रेक्षित आवृत्ति का बदलना है। विकल्प D, विवर्तन, किसी अवरोध या संकीर्ण झिरी पर तरंगों का मुड़ना और फैलना है, और प्रकाश से संबंधित होकर भी वह पूरी तरह भिन्न घटना है।

सही उत्तर B, दूध है। दूध एक पायस है जिसमें वसा की सूक्ष्म गोलिकाएं पानी में परिक्षेपित रहती हैं, और वे गोलिकाएं कोलॉइडी आकार परिसर में आती हैं, इसलिए दूध आंखों को एक समान दिखता है, रखे रहने पर अलग नहीं होता, छानने के कागज से पार निकल जाता है और टिंडल प्रभाव दिखाता है। कोहरा, धुआं, स्याही, मक्खन और पनीर अन्य मानक कोलॉइड हैं। विकल्प A, चीनी का विलयन, वास्तविक विलयन है, क्योंकि चीनी अलग-अलग अणुओं में टूट जाती है जो कोलॉइडी कणों से बहुत छोटे होते हैं और वह मिश्रण टिंडल प्रभाव नहीं दिखाता। विकल्प C, गंदला पानी, निलंबन है: मिट्टी के कण बड़े होते हैं, मिश्रण स्पष्ट रूप से धुंधला रहता है, कण रखे रहने पर बैठ जाते हैं और छानने के कागज पर रुक जाते हैं। विकल्प D, पीतल, तांबे में जस्ते का ठोस विलयन अर्थात मिश्रधातु है, इसलिए वह कोलॉइड के बजाय समांगी मिश्रण गिना जाता है। प्रत्येक स्थिति में भेद करने वाली जांच कण का आकार है।

सही उत्तर B, पृथक्करण कीप है। केरोसिन और पानी आपस में नहीं मिलते, इसलिए रखे रहने पर वे दो स्पष्ट परतें बना लेते हैं जिनमें हल्का केरोसिन ऊपर और घना पानी नीचे रहता है। पृथक्करण कीप के नीचे एक टोंटी होती है, और उसे खोलने पर नीचे की परत बाहर निकल जाती है जबकि ऊपर की परत रुकी रहती है, जिससे दोनों बिना तापन के साफ-साफ अलग हो जाते हैं। विकल्प A, आसवन, उन मिश्रणीय द्रवों के लिए है जिनके क्वथनांक में बड़ा अंतर हो, जैसे एसीटोन और पानी, और जो द्रव स्वयं अलग हो चुके हैं उनके लिए वह व्यर्थ और अनावश्यक उपाय होगा। विकल्प C, ऊर्ध्वपातन, ऐसे ठोस को, जो सीधे वाष्प बन जाता है, जैसे अमोनियम क्लोराइड या कपूर, उस ठोस से अलग करता है जो ऐसा नहीं करता, और उसका दो द्रवों से कोई संबंध नहीं। विकल्प D, क्रिस्टलीकरण, धीमे शीतलन से विलयन से शुद्ध ठोस प्राप्त करता है। उत्तर तय करने वाला शब्द अमिश्रणीय है।

सही उत्तर B, 25 केल्विन से कम है। जब दो मिश्रणीय द्रव बहुत दूर-दूर के तापों पर उबलते हैं, तो साधारण आसवन पर्याप्त होता है, क्योंकि अधिक वाष्पशील द्रव दूसरे के उबलना शुरू करने से पहले ही लगभग पूरा उड़ जाता है। जब क्वथनांक निकट होते हैं, तो वाष्प दोनों द्रव साथ ले जाती है और एक बार का आसवन उन्हें अलग नहीं कर पाता, इसलिए फ्लास्क और संघनित्र के बीच प्रभाजी स्तंभ लगाया जाता है। स्तंभ में चढ़ती वाष्प बार-बार संघनित और वाष्पित होती रहती है, जिससे एक ही बार में अनेक आसवन का प्रभाव मिल जाता है, और परंपरागत सीमा जिस पर यह आवश्यक हो जाता है, क्वथनांक में पच्चीस केल्विन से कम अंतर है। पेट्रोलियम शोधन तथा द्रव वायु से ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और आर्गन अलग करना, दोनों इसी का प्रयोग करते हैं। विकल्प A, 100 केल्विन से अधिक, ठीक उस स्थिति का वर्णन करता है जिसमें साधारण आसवन पर्याप्त होता है। विकल्प C मनमाना अंक है जिसका कोई आधार नहीं। विकल्प D, शून्य, का अर्थ होगा कि द्रव साथ उबलते हैं और इस विधि से उन्हें अलग किया ही नहीं जा सकता।

सही उत्तर B, तांबा और जस्ता है। पीतल तांबे को जस्ते के साथ पिघलाकर बनाया जाता है, और बनने वाला समांगी मिश्रण तांबे से अधिक कठोर होता है, ढालने तथा खरादने में सरल होता है और वह जाना-पहचाना पीला रंग देता है जो बर्तनों, फिटिंग और वाद्ययंत्रों में प्रयुक्त होता है। विकल्प A, तांबा और टिन, कांसा है, जो कांस्य युग की मिश्रधातु है और उससे भी अधिक कठोर; पीतल और कांसा विकल्पों में सबसे अधिक आपस में बदले जाते हैं, इसलिए इन्हें इस तरह पकड़ें कि पीतल के साथ जस्ता और कांसे के साथ टिन। विकल्प C, तांबा और निकल, क्यूप्रोनिकल देता है, जो सिक्कों और संघनित्र नलियों में प्रयुक्त होता है, और तांबा जस्ते तथा निकल के साथ मिलकर जर्मन सिल्वर देता है। विकल्प D, लोहा और कार्बन, इस्पात है, जिसमें कार्बन की थोड़ी मात्रा लोहे को बहुत मजबूत बना देती है, और उसमें क्रोमियम तथा निकल जोड़ने पर जंगरोधी इस्पात मिलता है। इनमें से प्रत्येक समांगी मिश्रण है, यौगिक नहीं, इसी से अनुपात बदला जा सकता है।

सही उत्तर B, ऊर्ध्वपातन है। अमोनियम क्लोराइड गर्म करने पर पिघले बिना ठोस से सीधे वाष्प अवस्था में चला जाता है, जबकि साधारण नमक ऐसा नहीं करता। यदि मिश्रण को चीनी मिट्टी की प्याली में उलटी कीप से ढककर गर्म किया जाए, तो अमोनियम क्लोराइड ऊर्ध्वपातित होकर सफेद धुएं के रूप में ऊपर जाता है और कीप की ठंडी भीतरी सतह पर फिर ठोस के रूप में जम जाता है, और नमक प्याली में पीछे रह जाता है। कपूर, नेफ्थलीन और आयोडीन भी इसी तरह व्यवहार करते हैं और इसी विधि से अलग किए जाते हैं। विकल्प A, छानना, अघुलनशील ठोस को द्रव से अलग करता है और दो सूखे ठोसों पर काम नहीं कर सकता। विकल्प C, अपकेंद्रण, किसी द्रव को घुमाता है जिससे घने कण बाहर की ओर चले जाएं, जैसे दूध से मलाई निकालते समय, इसलिए उसे भी द्रव चाहिए। विकल्प D, पृथक्करण कीप, दो अमिश्रणीय द्रवों के लिए है। ऐसे किसी प्रश्न में संकेत यह होता है कि एक पदार्थ ऊर्ध्वपातित होने वाला है।

सही उत्तर A, वर्णलेखन है। वर्णलेखन उन पदार्थों को अलग करता है जो एक ही विलायक में घुले हों और बहुत कम मात्रा में उपस्थित हों, और यह विलयन को छानने के कागज की पट्टी पर धीरे-धीरे चढ़ने देकर किया जाता है। प्रत्येक रंजक कागज द्वारा और विलायक द्वारा भिन्न-भिन्न मात्रा में पकड़ा और खींचा जाता है, इसलिए रंजक पट्टी पर भिन्न दूरियों पर ठहर जाते हैं और रंग की अलग-अलग पट्टियों के रूप में दिखते हैं। इस विधि से पत्ती के वर्णक भी अलग किए जाते हैं और रक्त या मूत्र में औषधियों का पता लगाया जाता है। विकल्प B, वाष्पीकरण, केवल विलायक उड़ा देगा और सभी रंजक अवशेष में मिले हुए ही छोड़ देगा। विकल्प C, चालना, भिन्न आकार के ठोस कणों को अलग करता है और द्रव में घुले पदार्थों पर काम नहीं कर सकता। विकल्प D, चुंबकीय पृथक्करण, केवल तब काम करता है जब कोई एक घटक चुंबक से आकर्षित हो, जैसे रेत में मिली लोहे की छीलन, और रंजक चुंबकीय नहीं होते।

सही उत्तर C, नमक का विलयन है। नमक पानी में घुलने पर अलग-अलग आयनों में टूट जाता है, जो दृश्य प्रकाश की तरंगदैर्ध्य से बहुत छोटे होते हैं, इसलिए वे पुंज को किनारे की ओर प्रकीर्ण नहीं कर सकते और द्रव में से जाते प्रकाश का मार्ग अदृश्य बना रहता है। प्रकीर्णन का यही अभाव वास्तविक विलयन की पहचान है। विकल्प A, कोहरा, हवा में परिक्षेपित जल की बूंदों का कोलॉइड है, और वह प्रकाश का इतना प्रबल प्रकीर्णन करता है कि टॉर्च का पुंज या हेडलाइट दिखाई देने वाला शंकु बन जाती है। विकल्प B, धुआं, हवा में ठोस कार्बन और राख के कणों का कोलॉइड है और वह भी इसी तरह प्रकाश प्रकीर्ण करता है, इसी से धुएं भरे कमरे में सूर्य की किरण की धारी दिखती है। विकल्प D, दूध, पानी में वसा गोलिकाओं का कोलॉइडी पायस है और इस प्रभाव का मानक कक्षा उदाहरण है। मूल नियम यह है कि केवल कोलॉइडी आकार के, अर्थात एक से एक हजार नैनोमीटर के कण ही प्रकाश का उल्लेखनीय प्रकीर्णन करते हैं।

सही उत्तर B, अशुद्धियां मातृ द्रव में घुली रह जाती हैं है। क्रिस्टलीकरण में गरम संतृप्त विलयन को धीरे-धीरे ठंडा होने दिया जाता है, और ठंडा होते-होते केवल अभीष्ट पदार्थ नियमित क्रिस्टल के रूप में विलयन से बाहर आता है जबकि कम मात्रा में उपस्थित अशुद्धियां पीछे बचे द्रव में घुली रह जाती हैं, जिसे मातृ द्रव कहते हैं। इसलिए क्रिस्टल छानकर निकालने से अशुद्धियां पीछे छूट जाती हैं और वाष्पीकरण की तुलना में बहुत अधिक शुद्ध ठोस मिलता है, क्योंकि वाष्पीकरण विलायक उड़ाकर शेष सब कुछ प्याली में साथ ही छोड़ देता है। विकल्प A गलत है क्योंकि क्रिस्टलीकरण तेज नहीं, धीमा होता है, चूंकि अच्छे क्रिस्टल के लिए धीमा शीतलन आवश्यक है। विकल्प C गलत है क्योंकि विलयन को संतृप्त बनाने के लिए पहले गर्म करना पड़ता है; क्रिस्टलीकरण जिसे टालता है वह लंबा तेज तापन है जो चीनी जैसे पदार्थ को विघटित कर देता। विकल्प D गलत है क्योंकि यह विधि केवल घुलनशील ठोसों पर लागू होती है।

सही उत्तर A, द्रव्यमान में एक और आठ है। पानी के एक अणु में हाइड्रोजन के दो परमाणु और ऑक्सीजन का एक परमाणु होता है। हाइड्रोजन का परमाणु द्रव्यमान एक और ऑक्सीजन का सोलह लेने पर हाइड्रोजन के दो परमाणु दो इकाई द्रव्यमान देते हैं और ऑक्सीजन का परमाणु सोलह, इसलिए द्रव्यमान का अनुपात दो और सोलह बनता है, जो घटकर एक और आठ हो जाता है। विकल्प B, द्रव्यमान में आठ और एक, वही अंक उलटे क्रम में है, और क्रम उलट देना ही सबसे आम भूल है, इसलिए ध्यान रखें कि भारी भाग ऑक्सीजन है। विकल्प C और D द्रव्यमान को आयतन से भ्रमित करते हैं: आयतन में, अथवा समतुल्य रूप से परमाणुओं की संख्या में, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन दो और एक के अनुपात में हैं, जो पानी का सूत्र सीधे बता देता है। इस प्रकार का निश्चित अनुपात ही पानी को मिश्रण के बजाय यौगिक बनाता है, और वह किसी भी स्रोत के शुद्ध पानी के हर नमूने पर लागू होता है।

सही उत्तर D, केवल B है, अर्थात द्रव। कोलॉइड का नाम उसके दोनों भागों, परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम, की अवस्थाओं के अनुसार रखा जाता है, और पायस की परिभाषा ही यह है कि उसमें एक द्रव दूसरे द्रव में परिक्षेपित रहता है, इसलिए परिक्षेपण माध्यम स्वयं द्रव ही होना चाहिए। दूध, जिसमें वसा की गोलिकाएं पानी में परिक्षेपित रहती हैं, और मक्खन, जिसमें पानी वसा में परिक्षेपित रहता है, इसके मानक उदाहरण हैं। विकल्प B, केवल A, गैस का नाम देता है, परंतु गैस में परिक्षेपित द्रव ऐरोसोल कहलाता है, जो कोहरा, धुंध और बादल हैं, पायस नहीं। विकल्प A, केवल A और C, गैस और ठोस का नाम देता है, इसलिए वह एकमात्र सही माध्यम को ही बाहर कर देता है। विकल्प C, केवल B और C, में द्रव ठीक सम्मिलित है पर ठोस गलत जोड़ दिया गया है, और ठोस में परिक्षेपित द्रव जेल कहलाता है, जैसे पनीर और जेली। समूह इस तरह पक्का करें: द्रव में ठोस के लिए सॉल, द्रव में द्रव के लिए पायस, गैस में किसी के लिए ऐरोसोल और ठोस में द्रव के लिए जेल।