Matter and Separation of mixture Questions in Gujarati

(B) $\text{વિષમાંગ}$ મિશ્રણને ગાળણ,સ્ફટિકીકરણ અને નિસ્યંદન જેવી ભૌતિક પદ્ધતિઓ દ્વારા તેના ઘટકોમાં અલગ કરી શકાય છે.
$\text{વિષમાંગ}$ મિશ્રણમાં ઘટકોનું પ્રમાણ સમગ્ર મિશ્રણમાં સમાન હોતું નથી અને ઘટકોને ભૌતિક રીતે અલગ પાડી શકાય છે,જે કદ,દ્રાવ્યતા અથવા ઉત્કલન બિંદુ જેવા ભૌતિક ગુણધર્મોના આધારે અલગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

(A) દ્રવ્યનો પરમાણ્વીય સિદ્ધાંત સૌપ્રથમ શાળાના શિક્ષક $John \ Dalton$ દ્વારા $1808$ માં વૈજ્ઞાનિક પુરાવાઓના આધારે આપવામાં આવ્યો હતો.
તે સૂચવે છે કે પરમાણુઓ દ્રવ્યના અંતિમ,અવિભાજ્ય કણો છે.

(B) બરફ,પાણી અને વરાળના ભૌતિક ગુણધર્મો અલગ હોય છે કારણ કે તેઓ અલગ-અલગ ભૌતિક અવસ્થાઓમાં જોવા મળે છે.
બરફ ઘન અવસ્થામાં,પાણી પ્રવાહી અવસ્થામાં અને વરાળ વાયુ (બાષ્પ) અવસ્થામાં હોય છે.
જોકે,ત્રણેય અવસ્થાઓમાં પાણીનું રાસાયણિક બંધારણ સમાન રહે છે,જે $H_2O$ છે.

(N/A) વ્યાખ્યા: દ્રવ્યના જથ્થાત્મક (સ્થૂળ) ગુણધર્મો એટલે એવા ગુણધર્મો જે પરમાણુઓ,આયનો અથવા અણુઓની મોટી સંખ્યા સાથે સંકળાયેલા હોય છે.
ઉદાહરણ: $(i)$ પ્રવાહીનો એક અણુ ઉકળતો નથી,પરંતુ તેનો જથ્થો ઉકળે છે. $(ii)$ પાણીનો એક અણુ સપાટીને ભીંજવતો નથી,પરંતુ તેનો જથ્થો ભીંજવે છે.

(A) વરાળ નિસ્યંદન (ખાસ કરીને સ્ટીમ ડિસ્ટિલેશન) માં,મેળવેલ મિશ્રણ બે અદ્રાવ્ય સ્તરોનું બનેલું હોય છે: પાણી અને કાર્બનિક પ્રવાહી. તેઓ અદ્રાવ્ય હોવાથી,તેમને $separating \text{ } funnel$ નો ઉપયોગ કરીને સરળતાથી અલગ કરી શકાય છે.

(A) નિસ્યંદનનો સિદ્ધાંત પ્રવાહી મિશ્રણના ઘટકોના ઉત્કલનબિંદુમાં રહેલા તફાવત પર આધારિત છે.
દરેક શુદ્ધ પ્રવાહીનું આપેલ દબાણે ચોક્કસ ઉત્કલનબિંદુ હોય છે.
જ્યારે મિશ્રણને ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે નીચા ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતો ઘટક પહેલા બાષ્પીભવન પામે છે,અને આ બાષ્પને ઠારીને ફરીથી પ્રવાહી સ્વરૂપમાં અલગ એકત્રિત કરવામાં આવે છે.

(N/A) $(i)$ મિશ્રણને પાણીમાં ઓગાળો,રેતી દૂર કરવા માટે ગાળણ કરો અને ત્યારબાદ ખાંડના સ્ફટિકો મેળવવા માટે ગાળણને સાંદ્ર કરો.
$(ii)$ કેરોસીન અને પાણીના અદ્રાવ્ય સ્તરોને અલગ કરવા માટે સેપરેટિંગ ફનલનો ઉપયોગ કરો.
$(iii)$ બેન્ઝીનને સામાન્ય મીઠાથી નિસ્યંદન દ્વારા અલગ કરી શકાય છે.
$(iv)$ નજીકના ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતા પ્રવાહીઓ માટે વિભાગીય નિસ્યંદનનો ઉપયોગ થાય છે.
$(v)$ ઉર્ધ્વપાતન એ પસંદગીની પદ્ધતિ છે કારણ કે કપૂરનું ઉર્ધ્વપાતન થાય છે જ્યારે એનિલિનનું થતું નથી.

(A) ઓછા ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતું પ્રવાહી $(A)$ નિસ્યંદિતમાં સૌથી પહેલા બહાર આવશે.
જ્યારે મિશ્રણના ઘટકોના ઉત્કલનબિંદુમાં $20^{\circ}C$ કે તેથી ઓછો તફાવત હોય ત્યારે તેમને અલગ કરવા માટે વિભાગીય નિસ્યંદન પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે. આ પદ્ધતિમાં,ફ્લાસ્ક અને કન્ડેન્સરની વચ્ચે એક ફ્રેક્શનેટિંગ કોલમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ફ્રેક્શનેટિંગ કોલમનો હેતુ ઉપર જતી બાષ્પ માટે અવરોધ ઊભો કરવાનો અને ઊંચું ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતા પ્રવાહીને ઠંડુ કરવા માટે મોટી સપાટી પૂરી પાડવાનો છે.
પરિણામે,ઓછા ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતા પ્રવાહી $(A)$ ની બાષ્પ ઉપર જશે,જ્યારે ઊંચું ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતા પ્રવાહી $(B)$ ની બાષ્પ ઠંડી પડીને પાછી ફ્લાસ્કમાં જશે.
તેથી,આ પદ્ધતિમાં ઓછા ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતું પ્રવાહી $(A)$ પહેલા નિસ્યંદિત થશે અને ઊંચું ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતું પ્રવાહી $(B)$ ત્યારબાદ નિસ્યંદિત થશે.

(N/A) ઉત્કલનબિંદુનો ક્રમ $A \gg C > B$ છે.
પ્રવાહી $A$ નું ઉત્કલનબિંદુ પ્રવાહી $B$ અને $C$ કરતા ઘણું વધારે છે,જેના ઉત્કલનબિંદુઓ એકબીજાની ખૂબ નજીક છે. તેથી,આપણે સાદા નિસ્યંદન (simple distillation) દ્વારા $B$ અને $C$ ના મિશ્રણને $A$ થી અલગ કરી શકીએ છીએ.
નિસ્યંદન દરમિયાન,$B$ અને $C$ નું મિશ્રણ નીચા તાપમાને સાથે નિસ્યંદિત થશે,અને ફ્લાસ્કમાં પ્રવાહી $A$ બાકી રહેશે. વધુ ગરમ કરવા પર,પ્રવાહી $A$ અલગથી નિસ્યંદિત થશે. ત્યારબાદ $B$ અને $C$ ના ઘટકોને વિભાગીય નિસ્યંદન (fractional distillation) દ્વારા એકબીજાથી અલગ કરી શકાય છે,કારણ કે તેમના ઉત્કલનબિંદુઓ નજીક છે.

(N/A) જો બે પ્રવાહીના ઉત્કલન બિંદુઓ વચ્ચેનો તફાવત ઓછો હોય,તો વિભાગીય નિસ્યંદન (fractional distillation) પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે.
પ્રવાહી મિશ્રણની બાષ્પ કોલમમાંથી પસાર થાય તે પહેલાં તેનું સંઘનન થાય છે. આ નિસ્યંદન કોલમ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ રાઉન્ડ બોટમ ફ્લાસ્ક સાથે ગોઠવવામાં આવે છે.
જો ઉત્કલન બિંદુમાં તફાવત ખૂબ જ ઓછો હોય,તો આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ બબલ પ્લેટ પ્રકારના ફ્રેક્શનેટિંગ કોલમનો ઉપયોગ થાય છે.
બબલ પ્લેટ કોલમમાં,ટાવરને છિદ્રો ધરાવતી છાજલીઓ દ્વારા અનેક ભાગોમાં વહેંચવામાં આવે છે. આ છિદ્રોને બબલ કેપ્સ કહેવાતી કેપ્સ વડે ઢાંકવામાં આવે છે.
દરેક છાજલીમાં એક ઓવરફ્લો પાઇપ હોય છે જે પ્રવાહીને ચોક્કસ સ્તરે રાખે છે અને બાકીના પ્રવાહીને નીચેની છાજલી પર ટપકવા દે છે.
આ પ્રકારના કોલમનો ઉપયોગ પ્રવાહીના જથ્થાબંધ જથ્થાને સતત અલગ કરવા માટે થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે,રેક્ટિફાઇડ સ્પિરિટના ઉત્પાદન માટે આથો લાવેલા પ્રવાહીનું નિસ્યંદન.
ઔદ્યોગિક ઉપયોગો:
$(i)$ પેટ્રોલિયમ ઉદ્યોગમાં ક્રૂડ ઓઇલનું ગેસોલિન,કેરોસીન,ડીઝલ,લ્યુબ્રિકેટિંગ ઓઇલ વગેરે જેવા વિવિધ ઉપયોગી અંશોમાં અલગીકરણ.
$(ii)$ લાકડાના વિનાશક નિસ્યંદન દ્વારા મેળવેલા પાયરોલિગ્નિયસ એસિડમાંથી પાણી અને મિથેનોલનું અલગીકરણ.

(D) વિધાન $I :$ ક્લોરોફોર્મનું ઉત્કલનબિંદુ $(B.P.)$ $334 \ K$ છે અને એનિલિનનું $B.P.$ $457 \ K$ છે. તેમના ઉત્કલનબિંદુમાં મોટો તફાવત હોવાથી,તેમને સાદા નિસ્યંદન દ્વારા અલગ કરી શકાય છે. તેથી,વિધાન $I$ સાચું છે.
વિધાન $II :$ વરાળ નિસ્યંદનમાં,મિશ્રણ કોઈપણ ઘટકના ઉત્કલનબિંદુ કરતા નીચા તાપમાને ઉકળે છે. એનિલિન વરાળમાં બાષ્પશીલ છે અને તેને આ પદ્ધતિ દ્વારા પાણીમાંથી અલગ કરવામાં આવે છે,જ્યાં તે તેના સામાન્ય $B.P.$ $457 \ K$ કરતા નીચા તાપમાને ઉકળે છે. તેથી,વિધાન $II$ સાચું છે.

(D) બેન્ઝોઇક એસિડ ગરમ પાણીમાં દ્રાવ્ય છે,જ્યારે નેપ્થલીન પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે. તેથી,તેમને બેન્ઝીનનો ઉપયોગ કરવાને બદલે ગરમ પાણીનો ઉપયોગ કરીને સ્ફટિકીકરણ દ્વારા અલગ કરી શકાય છે.
વિધાન $A$ ખોટું છે કારણ કે બેન્ઝીન બેન્ઝોઇક એસિડ અને નેપ્થલીન બંનેને ઓગાળી દેશે,જેનાથી અલગ કરવું મુશ્કેલ બનશે.
કારણ $R$ સાચું છે કારણ કે બેન્ઝોઇક એસિડ ખરેખર ગરમ પાણીમાં દ્રાવ્ય છે.
આમ,$A$ ખોટું છે પરંતુ $R$ સાચું છે.

(D) $R_{f}$ મૂલ્ય એ પદાર્થ દ્વારા કાપેલ અંતર અને સોલ્વન્ટ ફ્રન્ટ દ્વારા કાપેલ અંતરના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
$R_{f(A)} = \frac{2.08}{3.25}$
$R_{f(B)} = \frac{1.05}{3.25}$
$A$ અને $B$ ના $R_{f}$ મૂલ્યોનો ગુણોત્તર $\frac{R_{f(A)}}{R_{f(B)}} = \frac{2.08 / 3.25}{1.05 / 3.25} = \frac{2.08}{1.05} \approx 1.98 \approx 2$ છે.

(C)
$NH_4Cl$ અને $NaCl$ ના મિશ્રણને ઉર્ધ્વપાતનની પ્રક્રિયા દ્વારા અલગ કરી શકાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ઘન પદાર્થ પ્રવાહી અવસ્થામાં આવ્યા વિના સીધો વાયુ અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થાય છે.
ગરમ કરવા પર $NH_4Cl$ ઉર્ધ્વપાતિત થાય છે,જ્યારે $NaCl$ ઉર્ધ્વપાતિત થતું નથી.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ લખી શકાય:
$NH_4Cl_{(s)} \longrightarrow NH_{3(g)} + HCl_{(g)}$

(C) $Acetone$ અને $Benzene$ ના મિશ્રણમાંથી તેમને અલગ કરવા માટે $fractionating \ column$ નો ઉપયોગ કરીને $Fractional \ distillation$ કરવામાં આવે છે.
આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ એટલા માટે થાય છે કારણ કે $Acetone$ $(56 \ ^\circ C)$ અને $Benzene$ $(80 \ ^\circ C)$ ના ઉત્કલન બિંદુઓ એકબીજાની નજીક છે,તેથી અસરકારક રીતે અલગ કરવા માટે ફ્રેક્શનેટિંગ કોલમ જરૂરી છે.

(A) સાચી પદ્ધતિ $sublimation$ (ઉર્ધ્વપાતન) છે.
$Ammonium \ chloride$ $(NH_4Cl)$ એ ઉર્ધ્વપાતી પદાર્થ છે,જેનો અર્થ છે કે તે ગરમ કરવા પર સીધો ઘનમાંથી વાયુમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
$Sodium \ chloride$ $(NaCl)$ નું ઉર્ધ્વપાતન થતું નથી.
તેથી,જ્યારે મિશ્રણને ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે $NH_4Cl$ બાષ્પીભવન પામે છે અને તેને એકત્રિત કરી શકાય છે,જ્યારે $NaCl$ પાછળ રહી જાય છે.

(A) આયોડિન $(I_2)$ અને સોડિયમ સલ્ફેટ $(Na_2SO_4)$ ના મિશ્રણને ઉર્ધ્વપાતન (sublimation) ની પ્રક્રિયા દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે.
ઉર્ધ્વપાતન એ પદાર્થની ઘન અવસ્થામાંથી સીધા વાયુ અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થવાની પ્રક્રિયા છે,જેમાં તે પ્રવાહી અવસ્થામાંથી પસાર થતું નથી.
આ મિશ્રણમાં,આયોડિન ઉર્ધ્વપાતિત પદાર્થ (બાષ્પશીલ ઘટક) તરીકે કાર્ય કરે છે,જ્યારે સોડિયમ સલ્ફેટ એ બિન-ઉર્ધ્વપાતિત અશુદ્ધિ છે.
ગરમ કરવા પર,આયોડિનનું બાષ્પીભવન થાય છે અને ઘન સોડિયમ સલ્ફેટ પાછળ રહી જાય છે,જેનાથી તેમનું અસરકારક રીતે અલગીકરણ થાય છે.

(D) સમાંગ મિશ્રણ એવું મિશ્રણ છે જેમાં સમગ્ર મિશ્રણમાં ઘટકોનું પ્રમાણ સમાન હોય છે.
$Ethyl \ alcohol$ અને $water$ બંને ધ્રુવીય પ્રકૃતિના છે અને એકબીજા સાથે હાઇડ્રોજન બંધ બનાવી શકે છે,જેના કારણે તેઓ કોઈપણ પ્રમાણમાં મિશ્ર થઈ શકે છે.
તેથી,$(Ethyl \ alcohol + Water)$ સિસ્ટમ સમાંગ મિશ્રણ બનાવે છે.

(C) જ્હોન ડાલ્ટનના પરમાણુ સિદ્ધાંત મુજબ,તેમણે વિવિધ તત્વો માટે ચોક્કસ સંજ્ઞાઓ પ્રસ્તાવિત કરી હતી. હાઇડ્રોજન માટેની સંજ્ઞા કેન્દ્રમાં ટપકાં ધરાવતા વર્તુળ $(\odot)$ તરીકે દર્શાવવામાં આવી હતી.

(C) પ્રક્રિયા $C_{(graphite)} \longrightarrow C_{(g)}$ એ ઘન પદાર્થ (ગ્રેફાઇટ) નું સીધું વાયુ અવસ્થામાં રૂપાંતર દર્શાવે છે.
ઘનમાંથી વાયુમાં થતા આ તબક્કાના ફેરફારને ઉર્ધ્વપાતન (Sublimation) કહેવામાં આવે છે.
તેથી,સાચી પ્રક્રિયા ઉર્ધ્વપાતન છે.

(B) $C_6H_6 + CHCl_3$ ના મિશ્રણને નિસ્યંદન દ્વારા અલગ કરી શકાય છે.
બેન્ઝીન $(C_6H_6)$ નું ઉત્કલનબિંદુ $80^{\circ} C$ છે અને ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ નું ઉત્કલનબિંદુ $61.2^{\circ} C$ છે.
તેમના ઉત્કલનબિંદુઓમાં નોંધપાત્ર તફાવત હોવાથી,મિશ્રણને નિસ્યંદન દ્વારા અલગ કરી શકાય છે,જેમાં નીચા ઉત્કલનબિંદુ ધરાવતો ઘટક $(CHCl_3)$ પહેલા બાષ્પીભવન પામે છે અને તેને અલગથી એકત્રિત કરવામાં આવે છે.

(D) સમાંગ મિશ્રણોનું બંધારણ સમગ્ર રીતે સમાન હોય છે. તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી,ખાંડનું મંદ જલીય દ્રાવણ સમાંગ મિશ્રણ છે અને તેનું બંધારણ સમાન હોય છે.

(C) પ્રવાહી મિશ્રણમાંથી પ્રવાહીઓને તેમના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં અલગ કરવા માટે અંશ નિસ્યંદન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ત્યારે થાય છે જ્યારે બે પ્રવાહીઓના ઉત્કલનબિંદુમાં તફાવત $10-40 \ K$ જેટલો હોય.

(D) ગેસોલિન એ હાઇડ્રોકાર્બનનું મિશ્રણ છે,મુખ્યત્વે $C_8H_{18}$,જે ક્રૂડ ઓઈલમાં અન્ય ઘણા ઘટકો સાથે હાજર હોય છે.
આ ઘટકોના ઉત્કલન બિંદુઓ અલગ-અલગ હોવાથી,તેમને અંશતઃ નિસ્યંદન (Fractional distillation) પદ્ધતિ દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે.
તેથી,વિકલ્પ $(D)$ સાચો જવાબ છે.

(D) વિધાન-$I$ ખોટું છે કારણ કે ઉર્ધ્વપાતનનો ઉપયોગ એવા સંયોજનોના અલગીકરણ અને શુદ્ધિકરણ માટે થાય છે જે ગરમ કરવા પર ઉર્ધ્વપાતિત થાય છે,માત્ર નીચા ગલનબિંદુ ધરાવતા સંયોજનો માટે નહીં.
વિધાન-$II$ ખોટું છે કારણ કે જેમ બાહ્ય દબાણ ઘટાડવામાં આવે તેમ પ્રવાહીનું ઉત્કલનબિંદુ ઘટે છે,વધતું નથી.