Hydrogen Questions in Hindi

(C) प्रोटियम $(^1H)$,ड्यूटेरियम ($^2H$ या $D$),और ट्रिटियम ($^3H$ या $T$) हाइड्रोजन के समस्थानिक हैं जिनकी द्रव्यमान संख्या क्रमशः $1, 2,$ और $3$ है।
उनका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $(1s^1)$ समान है।
हालाँकि,उनकी प्राकृतिक प्रचुरता $1 : 2 : 3$ के अनुपात में नहीं है; प्रोटियम सबसे अधिक प्रचुर है $(>99.9\%)$,जबकि ट्रिटियम रेडियोधर्मी है और बहुत कम मात्रा में पाया जाता है।

(B) हाइड्रोजन के तीन समस्थानिक $H^1$,$H^2$ और $H^3$ हैं।
द्विपरमाणुक अणु $XY$ के लिए,संभावित संयोजनों की संख्या $\frac{n(n+1)}{2}$ सूत्र द्वारा दी जाती है,जहाँ $n$ समस्थानिकों की संख्या है।
यहाँ,$n = 3$ है।
अणुओं की कुल संख्या = $\frac{3(3+1)}{2} = \frac{3 \times 4}{2} = 6$.
संभावित अणु हैं: $H^1H^1, H^1H^2, H^1H^3, H^2H^2, H^2H^3, H^3H^3$.

(C) . शुद्ध हाइड्रोजन $Ba(OH)_2$ के विलयन के विद्युत अपघटन द्वारा $U$-ट्यूब में निकल इलेक्ट्रोड का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। गैस कैथोड पर मुक्त होती है और यदि अशुद्धि के रूप में ऑक्सीजन मौजूद हो तो उसे हटाने के लिए गर्म प्लैटिनम जाली के ऊपर से गुजारी जाती है।

(B) बॉश प्रक्रिया में हाइड्रोजन गैस का उत्पादन करने के लिए वॉटर गैस का उपयोग किया जाता है। अभिक्रिया इस प्रकार है:
$CO + H_2 + H_2O \xrightarrow{\text{catalyst}} CO_2 + 2H_2$
यहाँ,$CO$ और $H_2$ के मिश्रण को वॉटर गैस के रूप में जाना जाता है।

(B) ड्यूटेरियम $(\,_1^2H)$ और हाइड्रोजन $(\,_1^1H)$ दोनों की परमाणु संख्या समान है लेकिन द्रव्यमान संख्या अलग है।
समान इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के कारण,वे समान रासायनिक गुण प्रदर्शित करते हैं।
हालाँकि,द्रव्यमान में अंतर के कारण,वे अलग-अलग भौतिक गुण प्रदर्शित करते हैं।

(B) ट्रिटियम $(^3_1H)$ हाइड्रोजन का एक रेडियोधर्मी समस्थानिक है।
यह एक $\beta$-कण (इलेक्ट्रॉन) उत्सर्जित करके रेडियोधर्मी क्षय से गुजरता है और हीलियम-$3$ $(^3_2He)$ बनाता है।
नाभिकीय अभिक्रिया इस प्रकार है: $_1^3H \to \,_2^3He + \,_{-1}^{\,\,0}e$.

(A) परमाण्वीय हाइड्रोजन का सामान्य हाइड्रोजन में रूपांतरण अभिक्रिया द्वारा दर्शाया जाता है: $2H(g) \rightarrow H_2(g)$.
इस प्रक्रिया में रासायनिक बंध का निर्माण होता है,जिससे ऊर्जा मुक्त होती है।
इस अभिक्रिया के लिए एन्थैल्पी परिवर्तन $\Delta H = -104.5 \ kcal$ है।
चूंकि $\Delta H$ का मान ऋणात्मक है,इसलिए यह एक ऊष्माक्षेपी परिवर्तन है।

(B) . $Lavoisier$ ने हाइड्रोजन नाम दिया था,जिसका अर्थ 'जल उत्पादक' (water maker) होता है।

(B) हाइड्रोजन के त्रि-परमाणुक रूप,$H_3$,को हाइज़ोन कहा जाता है।
अतः,सही विकल्प $(B)$ है।

(B) लिथियम एल्युमीनियम हाइड्राइड के निर्माण के लिए रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$4LiH + AlCl_3 \xrightarrow{\text{Ether}} LiAlH_4 + 3LiCl$
संतुलित रासायनिक समीकरण से यह स्पष्ट है कि $4$ मोल $LiH$,$1$ मोल $AlCl_3$ के साथ अभिक्रिया करते हैं। अतः,$LiH$ का उपयोग अधिकता में किया जाता है।

(C) आयनिक हाइड्राइड,जैसे $LiH$ या $CaH_2$,में हाइड्राइड आयन $(H^-)$ होता है।
इन यौगिकों में,हाइड्रोजन परमाणु $-1$ ऑक्सीकरण अवस्था में होता है।
चूंकि हाइड्रोजन आसानी से इलेक्ट्रॉन खोकर $H_2$ गैस बना सकता है,इसलिए ये यौगिक प्रबल अपचायक के रूप में कार्य करते हैं।

(A) सोडियम बोरोहाइड्राइड $(NaBH_4)$ पानी में घुलनशील है,लेकिन यह पानी की उपस्थिति में अस्थिर होता है।
जब $NaBH_4$ को पानी में घोला जाता है,तो यह जल-अपघटन (hydrolysis) के माध्यम से सोडियम हाइड्रोक्साइड $(NaOH)$,बोरिक एसिड या बोरेट और हाइड्रोजन गैस $(H_2)$ उत्पन्न करता है:
$NaBH_4 + 2H_2O \rightarrow NaBO_2 + 4H_2$.
हालाँकि,क्षारीय स्थितियों में,प्रतिक्रिया धीमी होती है। $OH^{-}$ आयनों का निर्माण ($NaOH$ से) घोल को क्षारीय बनाता है,जो शेष $BH_4^-$ आयनों को स्थिर करने में मदद करता है और आगे के तीव्र विघटन को रोकता है।

(D) $H_2$ सामान्य परिस्थितियों में $Au$,$Cu$ या $Ni$ के साथ सीधे अभिक्रिया नहीं करता है।
$Ca$ के साथ,यह अभिक्रिया करके कैल्शियम हाइड्राइड $(CaH_2)$ बनाता है।
रासायनिक समीकरण: $Ca + H_2 \to CaH_2$।

(C) सही उत्तर $(C)$ है।
निर्जल $CaCl_2$ का उपयोग प्रयोगशाला में तटस्थ गैसों को तेजी से सुखाने के लिए किया जाता है।

(A) हाइड्रोजन $(H)$ का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास $1s^1$ होता है। एक इलेक्ट्रॉन स्वीकार करके,यह हीलियम $(He)$ का स्थिर विन्यास $1s^2$ प्राप्त करता है।
$H + e^- \to H^- (1s^2)$
इसी प्रकार,हैलोजन (समूह $17$ के तत्व) का संयोजी कोश विन्यास $ns^2 np^5$ होता है। एक इलेक्ट्रॉन स्वीकार करके,वे अक्रिय गैस का स्थिर विन्यास $(ns^2 np^6)$ प्राप्त करते हैं।
$F + e^- \to F^- ([He] 2s^2 2p^6)$
अतः,हाइड्रोजन अपने कोश को पूर्ण करने के लिए इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने की क्षमता में हैलोजन के समान व्यवहार करता है।

(A) हाइड्रोजन अपना इलेक्ट्रॉन खोकर $+1$ ऑक्सीकरण अवस्था (जैसे $HCl$ में) और इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके $-1$ ऑक्सीकरण अवस्था (जैसे $NaH$ में) प्रदर्शित करता है। अतः,यह $+1$ और $-1$ दोनों ऑक्सीकरण अवस्थाओं में बंध बना सकता है। इसलिए,सही विकल्प $A$ है।

(C) $SO_2$,$NH_3$,और $CO_2$ ध्रुवीय या अम्लीय गैसें हैं जो द्विध्रुव-द्विध्रुव आकर्षण या रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण पानी में काफी घुलनशील होती हैं।
$H_2$ एक अध्रुवीय द्विपरमाणुक अणु है जिसमें बहुत कमजोर वैन डेर वाल्स बल होते हैं,जो इसे पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील बनाता है।

(B) सही उत्तर $(B)$ है।
यद्यपि कार्बन अपनी श्रृंखलन (catenation) क्षमता के कारण बड़ी संख्या में कार्बनिक यौगिक बनाने के लिए जाना जाता है,लेकिन जब कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों यौगिकों पर विचार किया जाता है,तो हाइड्रोजन रसायन विज्ञान में सबसे अधिक यौगिक बनाता है,क्योंकि यह आवर्त सारणी के लगभग हर दूसरे तत्व के साथ बंध बनाता है।

(C) जिंक ठंडे पानी के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस उत्पन्न नहीं करता है।
जिंक गर्म $NaOH$ विलयन के साथ अभिक्रिया करके सोडियम जिंकेट और हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है: $Zn + 2NaOH \to Na_2ZnO_2 + H_2$.
जिंक तनु $HCl$ के साथ अभिक्रिया करके जिंक क्लोराइड और हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है: $Zn + 2HCl \to ZnCl_2 + H_2$.
जिंक सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करके जिंक सल्फेट,सल्फर डाइऑक्साइड और पानी उत्पन्न करता है,हाइड्रोजन गैस नहीं: $Zn + 2H_2SO_4 \to ZnSO_4 + SO_2 + 2H_2O$.
अतः,जब जिंक सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करता है तो हाइड्रोजन प्राप्त नहीं होता है।

(C) भारी जल को रासायनिक रूप से ड्यूटेरियम ऑक्साइड के रूप में जाना जाता है,जिसे $D_2O$ द्वारा दर्शाया जाता है।
इस यौगिक में,$D$ ड्यूटेरियम का प्रतिनिधित्व करता है,जो हाइड्रोजन का एक समस्थानिक (isotope) है जिसका प्रतीक $_1H^2$ या $D$ है।

(C) सही विकल्प $C$ है।
$D_2O$ (भारी जल) का हिमांक $(3.8 \ ^\circ C)$ साधारण जल $H_2O$ $(0 \ ^\circ C)$ की तुलना में अधिक होता है।
अतः,यह कथन कि $D_2O$ कम तापमान पर जमता है,गलत है।

(C) सक्रिय धातुओं की जल या तनु खनिज अम्लों जैसे $HCl$ या $H_2SO_4$ के साथ अभिक्रिया करने पर $H_2$ गैस निकलती है,जिसे डाईहाइड्रोजन कहा जाता है।
उदाहरण के लिए: $2Na(s) + 2H_2O(l) \rightarrow 2NaOH(aq) + H_2(g)$ और $Zn(s) + 2HCl(aq) \rightarrow ZnCl_2(aq) + H_2(g)$।

(D) हाइड्रोजन गैस को सक्रिय धातुओं और धातु हाइड्राइड के साथ पानी की अभिक्रिया द्वारा उत्पादित किया जा सकता है।
$1$. धातुओं के साथ अभिक्रिया: $Mg + 2 H_2O \to Mg(OH)_2 + H_2 \uparrow$
$2$. धातु हाइड्राइड के साथ अभिक्रिया: $LiH + H_2O \to LiOH + H_2 \uparrow$
अतः,$(a)$ और $(c)$ दोनों सही हैं।

(B) सही उत्तर $(B)$ है।
$NaBH_4$ एक स्थिर अपचायक (reducing agent) है जो ठंडे पानी के साथ बहुत धीरे प्रतिक्रिया करता है।
कथन $(B)$ गलत है क्योंकि प्रतिक्रिया हिंसक नहीं होती है।
कथन $(A)$,$(C)$,और $(D)$ $NaBH_4$ के तथ्यात्मक रूप से सही गुण हैं।

(D) $CaH_2$ की जल के साथ अभिक्रिया: $CaH_2 + 2H_2O \to Ca(OH)_2 + 2H_2 \uparrow$
$Ca$ की जल के साथ अभिक्रिया: $Ca + 2H_2O \to Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$
$CaH_2$ और $Ca$ दोनों जल के साथ अभिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करते हैं। अतः,सही विकल्प $(d)$ है।

(D) धातुओं की सक्रियता श्रेणी यह दर्शाती है कि हाइड्रोजन उन धातुओं के ऑक्साइड का अपचयन कर सकता है जो हाइड्रोजन से कम सक्रिय होती हैं।
$Cu$,$Fe$,और $Sn$ हाइड्रोजन से कम सक्रिय हैं,इसलिए उनके ऑक्साइड ($CuO$,$Fe_2O_3$,$SnO_2$) का $H_2$ द्वारा अपचयन किया जा सकता है।
हालाँकि,$Al$ हाइड्रोजन से अधिक सक्रिय है,इसलिए $H_2$,$Al_2O_3$ का $Al$ में अपचयन नहीं कर सकता है।
अतः,सही विकल्प $(D)$ है।

(A) धातुओं की सक्रियता श्रेणी यह निर्धारित करती है कि क्या कोई धातु अम्ल या पानी से हाइड्रोजन को विस्थापित कर सकती है या नहीं।
$Cu$ (कॉपर) विद्युत रासायनिक श्रेणी में हाइड्रोजन से नीचे स्थित है,जिसका अर्थ है कि इसका अपचयन विभव (reduction potential) हाइड्रोजन से कम है।
इसलिए,$Cu$ तनु $HCl$ से हाइड्रोजन को विस्थापित नहीं कर सकता है।
इसके विपरीत,$Fe$,$Mg$ और $Na$ हाइड्रोजन से अधिक सक्रिय हैं और $H_2$ गैस उत्पन्न करने के लिए अभिक्रिया करेंगे।
अतः,$Cu + HCl$ (तनु) का युग्म डाइहाइड्रोजन गैस उत्पन्न नहीं करेगा।

(C) सामान्य परिस्थितियों में हाइड्रोजन एक अधातु है। हालाँकि,बहुत उच्च दबाव पर,हाइड्रोजन के अणु इतने संकुचित हो जाते हैं कि इलेक्ट्रॉन बादल एक-दूसरे पर अतिव्याप्त (overlap) हो जाते हैं,जिससे यह धात्विक गुण प्रदर्शित करता है। अतः,सही विकल्प $(C)$ है।

(C) डाईहाइड्रोजन $(H_2)$ के दो अपररूप ऑर्थो-हाइड्रोजन और पैरा-हाइड्रोजन हैं।
ऑर्थो-हाइड्रोजन में,परमाणु नाभिक के चक्रण (nuclear spins) समानांतर होते हैं,जबकि पैरा-हाइड्रोजन में,परमाणु नाभिक के चक्रण विपरीत दिशा में होते हैं।
परमाणु नाभिक के चक्रण विन्यास में अंतर के कारण,कम तापमान पर पैरा-हाइड्रोजन रूप की ऊर्जा ऑर्थो-हाइड्रोजन रूप से कम होती है।

(C) सही विकल्प $(C)$ है।
सेलाइन हाइड्राइड्स (आयनिक हाइड्राइड्स) पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करते हैं,जो अत्यधिक ज्वलनशील होती है।
इस प्रकार की आग को पानी या $CO_2$ का उपयोग करके नहीं बुझाया जा सकता है क्योंकि सेलाइन हाइड्राइड्स उच्च तापमान पर $CO_2$ को अपचयित (reduce) कर सकते हैं।
इसलिए,आग को बुझाने और ऑक्सीजन की आपूर्ति को काटने के लिए रेत का उपयोग किया जाता है।

(A) समूह $7$,$8$,और $9$ की धातुएं धात्विक हाइड्राइड नहीं बनाती हैं। इस घटना को हाइड्राइड गैप कहा जाता है।

(C) हाइड्रोजन ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है,जो इसके कुल द्रव्यमान का लगभग $3/4$ हिस्सा बनाता है।
हीलियम दूसरे स्थान पर है,जो शेष लगभग $25 \%$ का निर्माण करता है।
ऑक्सीजन ब्रह्मांड में तीसरा सबसे प्रचुर तत्व है।
हालाँकि,पृथ्वी पर ऑक्सीजन सबसे सामान्य तत्व है,जो पृथ्वी के द्रव्यमान का लगभग $47 \%$ बनाता है।

(A) ऑर्थो और पैरा हाइड्रोजन के बीच का संतुलन तापमान पर निर्भर करता है। $Ortho-hydrogen$ उच्च तापमान पर अधिक स्थिर होता है,जबकि $para-hydrogen$ कम तापमान पर अधिक स्थिर होता है। $0 \ K$ पर,हाइड्रोजन लगभग पूरी तरह से $para-hydrogen$ के रूप में मौजूद होता है। इसलिए,तापमान कम करने से,संतुलन $para-hydrogen$ के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है,जिससे शुद्ध $para-hydrogen$ प्राप्त किया जा सकता है।

(B) जब सोडियम फॉर्मेट $(HCOONa)$ को गर्म किया जाता है,तो यह तापीय अपघटन के माध्यम से हाइड्रोजन गैस और सोडियम ऑक्सालेट उत्पन्न करता है।
रासायनिक अभिक्रिया: $2HCOONa_{(s)} \xrightarrow{\Delta} H_{2(g)} \uparrow + (COONa)_{2(s)}$
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) $K$ जैसी क्षार धातुओं और $HCl$ जैसे अम्लों के बीच की अभिक्रिया अत्यधिक ऊष्माक्षेपी और विस्फोटक होती है।
$2K(s) + 2HCl(aq) \to 2KCl(aq) + H_2(g)$ (हिंसक अभिक्रिया)।
इसलिए,यह सबसे खतरनाक विधि है।

(D) हाइड्रोजन एक रंगहीन गैस है।

(D) हाइड्रोजन एक अधातु है,जबकि समूह $1$ (क्षार धातुएं) के अन्य सभी सदस्य धातुएं हैं। भौतिक अवस्था और बंधन व्यवहार में यह मूलभूत अंतर हाइड्रोजन को क्षार धातुओं से अलग करता है।

(A) सही उत्तर $(A)$ है।
$CaCl_2$ (कैल्शियम क्लोराइड) का उपयोग प्रयोगशाला में निर्जलीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है क्योंकि यह अत्यधिक आर्द्रताग्राही (hygroscopic) होता है,जिसका अर्थ है कि यह आसपास के वातावरण से नमी को आसानी से सोख लेता है।

(D) $Anhydrous \ CaCl_2$ (निर्जल कैल्शियम क्लोराइड) प्रयोगशाला में उदासीन गैसों के लिए उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य सुखाने वाला एजेंट है।
यह नमी को अवशोषित करके हाइड्रेट,$CaCl_2 \cdot 6H_2O$ बनाता है।
यह $N_2$,$O_2$ और $CO_2$ जैसी उदासीन गैसों को सुखाने के लिए प्रभावी है।

(D) एल्युमीनियम ऑक्साइड $(Al_2O_3)$ का अपचयन हाइड्रोजन द्वारा बहुत गर्म परिस्थितियों में भी नहीं किया जा सकता है क्योंकि $Al$,$H$ की तुलना में अधिक अभिक्रियाशील है।
हाइड्रोजन केवल उन धातुओं के ऑक्साइड का अपचयन कर सकता है जो धातु अभिक्रियाशीलता श्रेणी में हाइड्रोजन से नीचे स्थित हैं,जैसे कि $Cu$,$Fe$,और $Sn$।

(A) प्रोड्यूसर गैस लाल-तप्त कोक के ऊपर से वायु प्रवाहित करके प्राप्त की जाती है। अभिक्रिया इस प्रकार है: $2C(s) + O_2(g) + 3.76N_2(g) \rightarrow 2CO(g) + 3.76N_2(g)$। अतः,यह कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ और नाइट्रोजन $(N_2)$ का मिश्रण है।

(B) . अमोनियम नाइट्रेट का तापीय अपघटन निम्नलिखित अभिक्रिया द्वारा होता है: $NH_4NO_{3(s)} \xrightarrow{\Delta} N_2O_{(g)} + 2H_2O_{(g)}$.
अतः,यह नाइट्रस ऑक्साइड $(N_2O)$ और पानी $(H_2O)$ में विघटित होता है।

(B) $NH_4Cl$ और $KNO_2$ के बीच की अभिक्रिया एक द्वि-विस्थापन अभिक्रिया है,जिसके बाद अस्थिर मध्यवर्ती $NH_4NO_2$ का तापीय अपघटन होता है।
$NH_4Cl + KNO_2 \to NH_4NO_2 + KCl$
$NH_4NO_2 \xrightarrow{\Delta} N_2 + 2H_2O$
अतः,अंतिम उत्पाद नाइट्रोजन गैस $(N_2)$ और जल हैं।

(D) $HNO_2$ (नाइट्रस अम्ल) ऑक्सीकरण,अपचयन और संकुल बनाने के गुण प्रदर्शित करता है।
$1$. यह $NO$ में अपचयित होकर ऑक्सीकारक के रूप में कार्य करता है $(2HNO_2 \to 2NO + H_2O + [O])$।
$2$. यह $HNO_3$ में ऑक्सीकृत होकर अपचायक के रूप में कार्य करता है $(HNO_2 + [O] \to HNO_3)$।
$3$. यह संक्रमण धातुओं के साथ संकुल यौगिक बना सकता है।

(A) दबाव के तहत भाप के साथ कैल्शियम सायनामाइड की प्रतिक्रिया इस प्रकार है:
$CaCN_2 + 3H_2O \to CaCO_3 + 2NH_3$
अतः,उत्पाद के रूप में अमोनिया $(NH_3)$ और कैल्शियम कार्बोनेट $(CaCO_3)$ प्राप्त होते हैं।

(B) द्रव अमोनिया का उपयोग प्रशीतन में किया जाता है क्योंकि इसकी वाष्पीकरण की ऊष्मा उच्च होती है।

(A) $H_2SO_4$ एक प्रबल ऑक्सीकारक और निर्जलीकरण कारक के रूप में कार्य करता है। इसका उपयोग कार्बनिक संश्लेषण में सल्फोनेटिंग एजेंट के रूप में भी किया जाता है और यह व्यापक हाइड्रोजन बॉन्डिंग के कारण अत्यधिक चिपचिपा होता है। हालाँकि,यह एक अपचायक नहीं है; बल्कि यह अन्य पदार्थों का ऑक्सीकरण करता है।

(D) चीनी,जो एक कार्बोहाइड्रेट है जैसे $C_{12}H_{22}O_{11}$,को सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड $(H_2SO_4)$ के साथ मिलाया जाता है।
सल्फ्यूरिक एसिड एक शक्तिशाली निर्जलीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है और कार्बोहाइड्रेट से पानी के अणुओं को हटा देता है,जिससे केवल कार्बन बचता है।
अभिक्रिया: $C_{12}H_{22}O_{11} \xrightarrow{H_2SO_4} 12C + 11H_2O$.
कार्बन के निर्माण के कारण चीनी काली हो जाती है।

(A) जब $H_2S$ की अभिक्रिया सीमित मात्रा में $O_2$ के साथ कराई जाती है,तो इसका ऑक्सीकरण होकर जल और सल्फर प्राप्त होता है।
संतुलित रासायनिक समीकरण: $2H_2S + O_2 \to 2H_2O + 2S$.

(D) कार्बोजन $95\% \ O_2$ और $5\% \ CO_2$ से बना एक चिकित्सीय गैस मिश्रण है। इसका उपयोग कार्बन मोनोऑक्साइड विषाक्तता और कुछ श्वसन संबंधी समस्याओं जैसी विभिन्न चिकित्सीय स्थितियों के उपचार में किया जाता है। इसलिए,सही विकल्प $(D)$ है।