Matter and Separation of mixture Questions in Hindi

(B) $\text{विषमांगी}$ मिश्रण को निस्पंदन,क्रिस्टलीकरण और आसवन जैसी भौतिक विधियों द्वारा उसके घटकों में अलग किया जा सकता है।
$\text{विषमांगी}$ मिश्रण में संघटन पूरे मिश्रण में समान नहीं होता है और घटकों को भौतिक रूप से पहचाना जा सकता है,जिससे कणों के आकार,घुलनशीलता या क्वथनांक जैसे भौतिक गुणों के आधार पर उन्हें अलग करना संभव हो जाता है।

(A) पदार्थ का परमाणु सिद्धांत सबसे पहले स्कूल शिक्षक $John \ Dalton$ द्वारा $1808$ में वैज्ञानिक साक्ष्यों के आधार पर प्रस्तावित किया गया था।
यह सुझाव देता है कि परमाणु पदार्थ के अंतिम,अविभाज्य कण हैं।

(B) बर्फ,जल और वाष्प के भौतिक गुण भिन्न होते हैं क्योंकि वे अलग-अलग भौतिक अवस्थाओं में पाए जाते हैं।
बर्फ ठोस अवस्था में,जल द्रव अवस्था में और वाष्प गैसीय अवस्था में होती है।
हालाँकि,तीनों अवस्थाओं में जल का रासायनिक संगठन समान रहता है,जो कि $H_2O$ है।

(N/A) परिभाषा: पदार्थ के स्थूल गुणधर्म वे गुणधर्म हैं जो परमाणुओं,आयनों या अणुओं की बड़ी संख्या से जुड़े होते हैं।
उदाहरण: $(i)$ द्रव का एक व्यक्तिगत अणु नहीं उबलता है,लेकिन उसका एक बड़ा समूह (bulk) उबलता है। $(ii)$ पानी का एक व्यक्तिगत अणु किसी सतह को गीला नहीं करता है,लेकिन उसका एक बड़ा समूह (bulk) गीला करता है।

(A) वाष्प आसवन (विशेष रूप से भाप आसवन) में,प्राप्त मिश्रण दो अमिश्रणीय परतों से बना होता है: पानी और कार्बनिक तरल। चूंकि वे अमिश्रणीय हैं,इसलिए उन्हें $separating \text{ } funnel$ का उपयोग करके आसानी से अलग किया जा सकता है।

(A) आसवन का सिद्धांत द्रव मिश्रण के घटकों के क्वथनांक (boiling points) में अंतर पर आधारित है।
प्रत्येक शुद्ध द्रव का एक निश्चित दाब पर एक निश्चित क्वथनांक होता है।
जब मिश्रण को गर्म किया जाता है,तो कम क्वथनांक वाला घटक पहले वाष्पित हो जाता है,और इन वाष्पों को संघनित करके अलग से एकत्र कर लिया जाता है।

(N/A) $(i)$ मिश्रण को पानी में घोलें,रेत को हटाने के लिए छान लें,और फिर चीनी के क्रिस्टल प्राप्त करने के लिए निस्यंद (filtrate) को सांद्रित करें।
$(ii)$ मिट्टी के तेल और पानी की अमिश्रणीय परतों को अलग करने के लिए पृथक्कारी कीप (separating funnel) का उपयोग करें।
$(iii)$ बेंजीन को साधारण नमक से आसवन द्वारा अलग किया जा सकता है।
$(iv)$ कम क्वथनांक अंतर वाले द्रवों के लिए प्रभाजी आसवन का उपयोग किया जाता है।
$(v)$ ऊर्ध्वपातन (sublimation) सबसे उपयुक्त तकनीक है क्योंकि कपूर ऊर्ध्वपातित हो जाता है जबकि एनिलिन नहीं।

(A) कम क्वथनांक वाला द्रव $(A)$ आसुत में सबसे पहले बाहर आता है।
प्रभाजी आसवन का उपयोग मिश्रण के घटकों को अलग करने के लिए किया जाता है यदि उनके क्वथनांक में $20^{\circ}C$ या उससे कम का अंतर हो। इस विधि में,फ्लास्क और कंडेनसर के बीच एक प्रभाजी कॉलम (fractionating column) का उपयोग किया जाता है। प्रभाजी कॉलम का उद्देश्य ऊपर उठती वाष्प के लिए बाधा उत्पन्न करना और उच्च क्वथनांक वाले द्रव को संघनित करने के लिए एक बड़ा सतह क्षेत्र प्रदान करना है।
परिणामस्वरूप,कम क्वथनांक वाले द्रव $(A)$ की वाष्प ऊपर जाएगी,जबकि उच्च क्वथनांक वाले द्रव $(B)$ की वाष्प संघनित होकर वापस फ्लास्क में गिर जाएगी।
इसलिए,इस विधि में कम क्वथनांक वाला द्रव $(A)$ पहले आसुत होगा और उच्च क्वथनांक वाला द्रव $(B)$ बाद में आसुत होगा।

(N/A) क्वथनांक का क्रम $A \gg C > B$ है।
द्रव $A$ का क्वथनांक द्रवों $B$ और $C$ की तुलना में बहुत अधिक है,जिनके क्वथनांक काफी करीब हैं। इसलिए,हम साधारण आसवन (simple distillation) द्वारा $B$ और $C$ के मिश्रण को $A$ से अलग कर सकते हैं।
आसवन के दौरान,$B$ और $C$ का मिश्रण कम तापमान पर एक साथ आसवित हो जाएगा,जिससे फ्लास्क में द्रव $A$ शेष रह जाएगा। आगे गर्म करने पर,द्रव $A$ अलग से आसवित हो जाएगा। इसके बाद $B$ और $C$ के घटकों को प्रभाजी आसवन (fractional distillation) का उपयोग करके एक-दूसरे से अलग किया जा सकता है,क्योंकि उनके क्वथनांक करीब हैं।

(N/A) यदि दो द्रवों के क्वथनांक में अंतर कम है,तो प्रभाजी आसवन (fractional distillation) विधि का उपयोग किया जाता है।
द्रव मिश्रण की वाष्प कॉलम से गुजरने से पहले संघनित हो जाती है। यह आसवन कॉलम चित्र में दिखाए अनुसार एक गोल पेंदी वाले फ्लास्क (round-bottom flask) के साथ व्यवस्थित होता है।
यदि क्वथनांक में अंतर बहुत कम है,तो चित्र में दिखाए अनुसार बबल प्लेट प्रकार के प्रभाजी कॉलम का उपयोग किया जाता है।
बबल प्लेट कॉलम में,टॉवर को छिद्रों वाली अलमारियों (shelves) के माध्यम से कई डिब्बों में विभाजित किया जाता है। छिद्रों को बबल कैप्स नामक कैप्स से ढका जाता है।
प्रत्येक शेल्फ में एक ओवरफ्लो पाइप होता है जो द्रव को एक निश्चित स्तर पर रखता है और बाकी को निचली शेल्फ पर टपकने देता है।
इस प्रकार के कॉलम का उपयोग द्रवों की भारी मात्रा को लगातार अलग करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए,रेक्टिफाइड स्पिरिट के निर्माण के लिए किण्वित द्रव का आसवन।
औद्योगिक अनुप्रयोग:
$(i)$ पेट्रोलियम उद्योग में कच्चे तेल का गैसोलीन,केरोसिन,डीजल,लुब्रिकेटिंग ऑयल आदि जैसे विभिन्न उपयोगी अंशों में पृथक्करण।
$(ii)$ लकड़ी के विनाशकारी आसवन से प्राप्त पाइरोलिग्नियस एसिड से पानी और मेथनॉल का पृथक्करण।

(D) कथन $I :$ क्लोरोफॉर्म का क्वथनांक $(B.P.)$ $334 \ K$ है और एनीलिन का $B.P.$ $457 \ K$ है। चूंकि उनके क्वथनांक में बड़ा अंतर है,इसलिए उन्हें साधारण आसवन द्वारा अलग किया जा सकता है। अतः,कथन $I$ सही है।
कथन $II :$ भाप आसवन में,मिश्रण किसी भी घटक के क्वथनांक से कम तापमान पर उबलता है। एनीलिन भाप में वाष्पशील है और इसे इस विधि द्वारा पानी से अलग किया जाता है,जहाँ यह अपने सामान्य $B.P.$ $457 \ K$ से कम तापमान पर उबलता है। अतः,कथन $II$ सही है।

(D) बेंजोइक एसिड गर्म पानी में घुलनशील है,जबकि नेफ़थलीन पानी में अघुलनशील है। इसलिए,उन्हें बेंजीन के बजाय गर्म पानी का उपयोग करके क्रिस्टलीकरण द्वारा अलग किया जा सकता है।
अभिकथन $A$ गलत है क्योंकि बेंजीन बेंजोइक एसिड और नेफ़थलीन दोनों को घोल देगा,जिससे पृथक्करण कठिन हो जाएगा।
कारण $R$ सत्य है क्योंकि बेंजोइक एसिड वास्तव में गर्म पानी में घुलनशील है।
अतः,$A$ असत्य है लेकिन $R$ सत्य है।

(D) $R_{f}$ मान को पदार्थ द्वारा तय की गई दूरी और सॉल्वेंट फ्रंट द्वारा तय की गई दूरी के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
$R_{f(A)} = \frac{2.08}{3.25}$
$R_{f(B)} = \frac{1.05}{3.25}$
$A$ और $B$ के $R_{f}$ मानों का अनुपात $\frac{R_{f(A)}}{R_{f(B)}} = \frac{2.08 / 3.25}{1.05 / 3.25} = \frac{2.08}{1.05} \approx 1.98 \approx 2$ है।

(C)
$NH_4Cl$ और $NaCl$ के मिश्रण को ऊर्ध्वपातन की प्रक्रिया द्वारा अलग किया जा सकता है।
इस प्रक्रिया में,ठोस पदार्थ बिना द्रव अवस्था में आए सीधे गैसीय अवस्था में बदल जाता है।
गर्म करने पर $NH_4Cl$ ऊर्ध्वपातित हो जाता है,जबकि $NaCl$ ऊर्ध्वपातित नहीं होता है।
अभिक्रिया को इस प्रकार लिखा जा सकता है:
$NH_4Cl_{(s)} \longrightarrow NH_{3(g)} + HCl_{(g)}$

(C) $Acetone$ और $Benzene$ के मिश्रण से उन्हें अलग करने के लिए $fractionating \ column$ का उपयोग करके $Fractional \ distillation$ किया जाता है।
यह विधि इसलिए अपनाई जाती है क्योंकि $Acetone$ $(56 \ ^\circ C)$ और $Benzene$ $(80 \ ^\circ C)$ के क्वथनांक एक-दूसरे के काफी करीब हैं,जिसके कारण प्रभावी पृथक्करण के लिए फ्रैक्शनेटिंग कॉलम की आवश्यकता होती है।

(A) सही विधि $sublimation$ (ऊर्ध्वपातन) है।
$Ammonium \ chloride$ $(NH_4Cl)$ एक ऊर्ध्वपाती पदार्थ है,जिसका अर्थ है कि यह गर्म करने पर सीधे ठोस से गैस में बदल जाता है।
$Sodium \ chloride$ $(NaCl)$ का ऊर्ध्वपातन नहीं होता है।
इसलिए,जब मिश्रण को गर्म किया जाता है,तो $NH_4Cl$ वाष्पित हो जाता है और इसे एकत्र किया जा सकता है,जबकि $NaCl$ पीछे रह जाता है।

(A) आयोडीन $(I_2)$ और सोडियम सल्फेट $(Na_2SO_4)$ के मिश्रण को ऊर्ध्वपातन (sublimation) की प्रक्रिया द्वारा अलग किया जाता है।
ऊर्ध्वपातन वह प्रक्रिया है जिसमें कोई पदार्थ तरल अवस्था से गुजरे बिना सीधे ठोस से गैसीय अवस्था में परिवर्तित हो जाता है।
इस मिश्रण में,आयोडीन एक ऊर्ध्वपातित (वाष्पशील घटक) के रूप में कार्य करता है,जबकि सोडियम सल्फेट एक गैर-ऊर्ध्वपातित अशुद्धि है।
गर्म करने पर,आयोडीन वाष्पित हो जाता है और ठोस सोडियम सल्फेट पीछे रह जाता है,जिससे उनका प्रभावी पृथक्करण संभव हो जाता है।

(D) एक समांगी मिश्रण वह मिश्रण है जिसमें पूरे मिश्रण में संरचना एक समान होती है।
$Ethyl \ alcohol$ और $water$ प्रकृति में ध्रुवीय होते हैं और एक-दूसरे के साथ हाइड्रोजन बंधन बना सकते हैं,जिससे वे सभी अनुपातों में मिश्रणीय हो जाते हैं।
इसलिए,$(Ethyl \ alcohol + Water)$ प्रणाली एक समांगी मिश्रण बनाती है।

(C) जॉन डाल्टन के परमाणु सिद्धांत के अनुसार,उन्होंने विभिन्न तत्वों के लिए विशिष्ट प्रतीकों का प्रस्ताव दिया था। हाइड्रोजन के लिए प्रतीक को केंद्र में एक बिंदु वाले वृत्त $(\odot)$ के रूप में दर्शाया गया था।

(C) अभिक्रिया $C_{(graphite)} \longrightarrow C_{(g)}$ एक ठोस पदार्थ (ग्रेफाइट) का सीधे गैसीय अवस्था में परिवर्तन को दर्शाती है।
ठोस से गैस में होने वाले इस चरण परिवर्तन को ऊर्ध्वपातन (Sublimation) कहा जाता है।
अतः,सही प्रक्रिया ऊर्ध्वपातन है।

(B) $C_6H_6 + CHCl_3$ के मिश्रणीय मिश्रण को आसवन (distillation) द्वारा अलग किया जा सकता है।
बेंजीन $(C_6H_6)$ का क्वथनांक $80^{\circ} C$ है और क्लोरोफॉर्म $(CHCl_3)$ का क्वथनांक $61.2^{\circ} C$ है।
चूंकि उनके क्वथनांकों में महत्वपूर्ण अंतर है,इसलिए मिश्रण को आसवन द्वारा अलग किया जा सकता है,जिसमें कम क्वथनांक वाला घटक $(CHCl_3)$ पहले वाष्पित हो जाता है और उसे अलग से एकत्र कर लिया जाता है।

(D) समांगी मिश्रणों का संघटन पूरे मिश्रण में एकसमान होता है। अतः,दिए गए विकल्पों में से,चीनी का तनु जलीय विलयन एक समांगी मिश्रण है और इसका संघटन एकसमान होता है।

(C) द्रव मिश्रण से द्रवों को उनके शुद्ध रूप में अलग करने के लिए आंशिक आसवन तकनीक का उपयोग किया जाता है।
यह तब किया जाता है जब दो द्रवों के क्वथनांक में अंतर $10-40 \ K$ होता है।

(D) गैसोलीन हाइड्रोकार्बन का एक मिश्रण है,मुख्य रूप से $C_8H_{18}$,जो कच्चे तेल में कई अन्य घटकों के साथ मौजूद होता है।
चूंकि इन घटकों के क्वथनांक (boiling points) अलग-अलग होते हैं,इसलिए इन्हें प्रभाजी आसवन (Fractional distillation) विधि द्वारा अलग किया जाता है।
अतः,विकल्प $(D)$ सही उत्तर है।

(D) कथन-$I$ गलत है क्योंकि ऊर्ध्वपातन का उपयोग उन यौगिकों के पृथक्करण और शुद्धिकरण के लिए किया जाता है जो गर्म करने पर ऊर्ध्वपातित होते हैं,न कि विशेष रूप से कम गलनांक वाले यौगिकों के लिए।
कथन-$II$ गलत है क्योंकि बाहरी दबाव कम होने पर द्रव का क्वथनांक घटता है,बढ़ता नहीं है।