Composition, Properties and Uses of Polymer Questions in Hindi

(A) . क्लोरोप्रीन $(CH_2=C(Cl)-CH=CH_2)$ बहुलकीकरण (polymerization) के माध्यम से नियोप्रीन बनाता है,जो एक प्रकार का सिंथेटिक रबर है।
$n(CH_2=C(Cl)-CH=CH_2) \xrightarrow{\text{Polymerization}} (-CH_2-C(Cl)=CH-CH_2-)_n$

(A) टेफ्लॉन टेट्राफ्लुओरोएथीन $(CF_2 = CF_2)$ का एक बहुलक (polymer) है।
इसकी रासायनिक संरचना को $[ - CF_2 - CF_2 - ]_n$ के रूप में दर्शाया जाता है।

(A) बेकेलाइट एक थर्मोसेटिंग बहुलक है जो अम्ल या क्षार उत्प्रेरक की उपस्थिति में फिनोल और फॉर्मेल्डिहाइड के संघनन बहुलकीकरण द्वारा बनता है।
पॉलिस्टायरीन स्टायरीन मोनोमर्स के बहुलकीकरण द्वारा तैयार किया जाता है।
नायलॉन एक पॉलियामाइड है जो डायमाइन और डाइकार्बोक्सिलिक एसिड के संघनन बहुलकीकरण द्वारा बनता है।
$PVC$ (पॉलीविनाइल क्लोराइड) विनाइल क्लोराइड मोनोमर्स के योगात्मक बहुलकीकरण द्वारा बनता है।
अतः,बेकेलाइट के निर्माण में फिनोल एक प्रमुख घटक है।

(C) बेकेलाइट एक थर्मोसेटिंग बहुलक है।
यह गर्म करने पर अगलनीय हो जाता है और इसे पुनः ढाला नहीं जा सकता है।

(C) . प्राकृतिक रबर प्रकृति का एकमात्र योगात्मक (addition) बहुलक है और इसे $Cis-1,4-polyisoprene$ के रूप में जाना जाता है। अपनी कुंडलित संरचना के कारण यह इलास्टिक गुण प्रदर्शित करता है।

(D) संघनन बहुलक वे बहुलक हैं जो संघनन अभिक्रिया के माध्यम से बनते हैं,जहाँ अणु आपस में जुड़ते हैं और उप-उत्पाद के रूप में $H_2O$ या मेथनॉल जैसे छोटे अणु बाहर निकलते हैं।
$1$. नायलॉन एक प्रकार का संघनन बहुलक है जिसे पॉलियामाइड कहा जाता है,जो एक डाइकार्बोक्सिलिक एसिड और एक डाइअमीन की अभिक्रिया से बनता है,जिसमें $H_2O$ मुक्त होता है।
$2$. बेकेलाइट फिनोल और फॉर्मेल्डिहाइड की संघनन अभिक्रिया से बनता है,जिसमें $H_2O$ बाहर निकलता है।
$3$. यूरिया-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन एक अमीनो प्लास्टिक रेजिन है जो यूरिया और फॉर्मेल्डिहाइड के बीच अभिक्रिया से बनता है,जिसमें $H_2O$ के अणु बाहर निकलते हैं।
चूंकि दिए गए सभी विकल्प संघनन बहुलक के उदाहरण हैं,इसलिए सही उत्तर $D$ है।

(A) पॉलीथीन एक थर्मोप्लास्टिक बहुलक है।
थर्मोप्लास्टिक वे बहुलक होते हैं जो गर्म करने पर नरम हो जाते हैं और जिन्हें बार-बार अलग-अलग आकृतियों में ढाला जा सकता है।

(C) $Bakelite$ एक थर्मोसेटिंग फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन है।
$Resins$ अक्रिस्टलीय कार्बनिक ठोस या अर्ध-ठोस पदार्थ होते हैं जिनमें आमतौर पर एक विशिष्ट चमक होती है और वे अक्सर पारदर्शी या अर्ध-पारदर्शी होते हैं।

(C) Buna-$S$ और Neoprene दोनों संश्लेषित रबर के उदाहरण हैं।
Buna-$S$,$1,3$-ब्यूटाडाईन और स्टाइरीन का एक सह-बहुलक (copolymer) है।
Neoprene,क्लोरोप्रीन ($2$-क्लोरो-$1,3$-ब्यूटाडाईन) का एक बहुलक है।

(C) सही उत्तर $C$. सिंडियोटैक्टिक पॉलीविनाइल क्लोराइड है।
$syndiotactic$ पॉलिमर में,प्रतिस्थापन समूह ($PVC$ में क्लोरीन परमाणु) पॉलिमर श्रृंखला के विपरीत पक्षों पर एकांतर क्रम में व्यवस्थित होते हैं।
यह नियमित त्रिविम-रासायनिक (stereochemical) व्यवस्था पॉलिमर श्रृंखलाओं की कुशल पैकिंग की अनुमति देती है,जिसके परिणामस्वरूप $PVC$ के $atactic$ (यादृच्छिक) या $isotactic$ (एक ही तरफ) विन्यास की तुलना में क्रिस्टलीयता की मात्रा अधिक होती है।

(D) मर्सराइजेशन सूती धागे या कपड़े का सांद्र $NaOH$ (सोडियम हाइड्रोक्साइड) के घोल के साथ उपचार है।
यह प्रक्रिया सेलुलोज फाइबर को फुला देती है,जिससे उनकी चमक,मजबूती और रंगों के प्रति आकर्षण बढ़ जाता है।
अतः,सही उत्तर सांद्र $NaOH$ विलयन के साथ उपचार है।

(C) कठोर प्लास्टिक को प्लास्टिसाइज़र नामक पदार्थ मिलाकर नरम और लचीला बनाया जा सकता है। उदाहरण के लिए,$PVC$ (पॉलीविनाइल क्लोराइड) स्वाभाविक रूप से कठोर होता है,लेकिन इसमें डाई-$n$-ब्यूटाइल थैलेट मिलाने पर यह एक प्लास्टिसाइज़र के रूप में कार्य करता है,जिससे यह नरम और रबर जैसा बन जाता है।

(B) एल्किड रेजिन एक प्रकार के पॉलिएस्टर हैं जो पॉलीबेसिक एसिड (जैसे थैलिक एसिड) और पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल (जैसे ग्लिसरॉल या ग्लाइकोल) के संघनन बहुलकीकरण (condensation polymerization) द्वारा बनते हैं। $Glyptal$ एथिलीन ग्लाइकोल और थैलिक एसिड से बने एल्किड रेजिन का एक सामान्य उदाहरण है,जबकि अन्य एल्किड रेजिन में ग्लिसरॉल का उपयोग किया जाता है। दिए गए विकल्पों में,$Glycerol$ इन रेजिन के संश्लेषण में उपयोग किया जाने वाला एक उत्कृष्ट पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल है।

(B) सेल्युलाइड $cellulose \text{ } nitrate$ और कपूर से बने यौगिकों का एक वर्ग है,जिसमें रंजक और अन्य एजेंट मिलाए जाते हैं।
इसे आमतौर पर पहली थर्मोप्लास्टिक सामग्री माना जाता है।

(B) सेलुलोज नाइट्रेट की तुलना में सेलुलोज एसीटेट एक गैर-ज्वलनशील पदार्थ है।
इसलिए,इसका उपयोग गैर-ज्वलनशील फोटोग्राफिक फिल्मों के निर्माण में व्यापक रूप से किया जाता है।

(B) $Terylene$ एक संघनन बहुलक है।
यह एथिलीन ग्लाइकॉल $(HOCH_2-CH_2OH)$ और टेरेफ्थैलिक एसिड $(HOOC-C_6H_4-COOH)$ के संघनन द्वारा बनता है।
इस अभिक्रिया में पानी के अणुओं का निष्कासन होता है,जो संघनन बहुलकीकरण की विशेषता है।
$Terylene$ की संरचना में प्रत्येक पुनरावर्ती इकाई में एक बेंजीन रिंग होती है।

(D) टेफ्लॉन $Tetrafluoroethene$ का एक बहुलक है।
यह $Tetrafluoroethene$ $(CF_2 = CF_2)$ के पेरोक्साइड या पर्सल्फेट उत्प्रेरक की उपस्थिति में उच्च दबाव पर बहुलकीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है।
अतः,सही विकल्प $(D)$ है।

(D) एसीटेट रेयॉन एक अर्ध-संश्लेषित रेशा है जिसे सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में एसिटिक एनहाइड्राइड का उपयोग करके सेलुलोज के एसिटिलेशन द्वारा तैयार किया जाता है।
सेलुलोज एक प्राकृतिक बहुलक है,और इसके रासायनिक संशोधन से सेलुलोज एसीटेट बनता है,जिसे बाद में रेशों में बदल दिया जाता है।

(D) $Phenol$ की $Formaldehyde$ $(HCHO)$ के साथ अभिक्रिया से $Bakelite$ बनता है,जो एक प्रसिद्ध थर्मोसेटिंग बहुलक है।
अतः,आवश्यक यौगिक $Phenol$ है।

(C) रेयॉन एक अर्ध-सिंथेटिक फाइबर है जिसे लकड़ी की लुगदी या कपास के लिंटर्स जैसे प्राकृतिक स्रोतों से बनाया जाता है।
निर्माण प्रक्रिया में,प्राकृतिक $Cellulose$ को रासायनिक रूप से उपचारित किया जाता है और फिर फाइबर के रूप में पुनर्जीवित किया जाता है।
इसलिए,रेयॉन धागे $Cellulose$ से प्राप्त किए जाते हैं।

(C) $Terylene$ (जिसे $Dacron$ के रूप में भी जाना जाता है) $Ethylene \ glycol$ $(HO-CH_2-CH_2-OH)$ और $Terephthalic \ acid$ $(C_6H_4(COOH)_2)$ के बहुलकीकरण द्वारा निर्मित एक संघनन बहुलक है।

(A) कैप्रोलैक्टम को जब उच्च तापमान $(533-543 \ K)$ पर पानी के साथ गर्म किया जाता है,तो यह रिंग-ओपनिंग पॉलीमराइजेशन के माध्यम से नायलॉन-$6$ बनाता है।
अभिक्रिया: $n \ (C_6H_{11}NO) + n \ H_2O \rightarrow [-NH-(CH_2)_5-CO-]_n$.

(A) 'nylon' (नायलॉन) नाम उन दो शहरों से लिया गया है जहाँ इसकी खोज एक साथ हुई थी: $NY$ (न्यूयॉर्क) और $LON$ (लंदन)।

(C) टेफ्लॉन लचीला होता है,विलायकों और उबलते एसिड (एक्वा-रेजिया सहित) के प्रति निष्क्रिय होता है और $598 \ K$ तक स्थिर रहता है।

(D) नायलॉन बहुलक,जैसे $Nylon-6,6$,डायमाइन और डाइकार्बोक्सिलिक एसिड के संघनन बहुलकीकरण द्वारा बनते हैं।
इनकी मुख्य श्रृंखला में एमाइड लिंकेज $(-CONH-)$ होते हैं।
ये एमाइड समूह ध्रुवीय होते हैं और हाइड्रोजन बॉन्डिंग में भाग ले सकते हैं,लेकिन ये जलीय घोल में महत्वपूर्ण अम्लीय या क्षारीय गुण प्रदर्शित नहीं करते हैं।
इसलिए,नायलॉन बहुलक उदासीन माने जाते हैं।

(C) नायलॉन एक सिंथेटिक पॉलियामाइड है। विशिष्ट रासायनिक संरचना,एडिटिव्स और निर्माण प्रक्रिया (जैसे फ्लेम रिटार्डेंट्स का उपयोग) के आधार पर,नायलॉन धागों को अत्यधिक ज्वलनशील या अज्वलनशील बनाया जा सकता है। इसलिए,उद्योग में दोनों प्रकार ज्ञात हैं। सही विकल्प $(c)$ है।

(B) पॉलीडिस्पर्सिटी सूचकांक $(PDI)$ को भार औसत आणविक द्रव्यमान $(\overline{M_w})$ और संख्या औसत आणविक द्रव्यमान $(\overline{M_n})$ के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
दिया गया है: $\overline{M_w} = 40,000$ और $\overline{M_n} = 30,000$.
$PDI = \frac{\overline{M_w}}{\overline{M_n}} = \frac{40,000}{30,000} = 1.33$.
चूंकि $1.33 > 1$,इसलिए सही विकल्प $B$ है।

(B) 'रेयॉन' एक मानव-निर्मित रेशा है जो लंबे धागों के रूप में शुद्ध सेलुलोज से बना होता है।
रेयॉन दिखने में रेशम जैसा होता है,इसलिए इसे कृत्रिम रेशम कहा जाता है।
$\mathop {{\text{Cellulose}}}\limits_{(\text{wood pulp से})}$ $\xrightarrow{\text{NaOH, } CS_2} \mathop {{\text{Viscose}}}\limits_{(\text{सिरप जैसा द्रव})}$ $\xrightarrow{\text{Spinneret, dil. } H_2SO_4} \mathop {{\text{Rayon}}}\limits_{(\text{बारीक रेशमी धागा})}$

(A) तन्य शक्ति उस बल का माप है जो किसी सामग्री को उस बिंदु तक खींचने के लिए आवश्यक है जहाँ वह टूट जाए। सामान्य तौर पर,जैसे-जैसे $molecular weight$ बढ़ता है,पॉलिमर की मजबूती,कठोरता और रासायनिक तनाव दरार प्रतिरोध बढ़ता है। इसलिए,पॉलिमर श्रृंखला की लंबाई और क्रॉस-लिंकिंग में वृद्धि के साथ तन्य शक्ति भी बढ़ती है।

(B) ग्लिप्टल्स पॉलिएस्टर रेजिन हैं जो एथिलीन ग्लाइकॉल और थैलिक एसिड के संघनन बहुलकीकरण (condensation polymerization) द्वारा बनते हैं। इनका उपयोग मुख्य रूप से पेंट और लैकर बनाने में किया जाता है,जिनका उपयोग सतह की कोटिंग के लिए होता है।

(B) $EPR$ एथिलीन और प्रोपलीन का एक को-पॉलिमर है। चूंकि दोनों मोनोमर्स संतृप्त हाइड्रोकार्बन हैं,इसलिए परिणामी पॉलिमर श्रृंखला संतृप्त होती है। चूंकि मिथाइल समूह पॉलिमर बैकबोन पर यादृच्छिक रूप से वितरित होते हैं,इसलिए इसे एटेक्टिक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। हालांकि,बैकबोन की संतृप्ति के संदर्भ में,$EPR$ को एक संतृप्त इलास्टोमर माना जाता है।

(C) नियोप्रीन क्लोरोप्रीन ($2$-क्लोरो-$1,3$-ब्यूटाडाइन) का एक बहुलक है।
इसका रासायनिक सूत्र $n(CH_2=C(Cl)-CH=CH_2) \to [-CH_2-C(Cl)=CH-CH_2-]_n$ है।
अतः,$C$ और $H$ के अलावा,इसमें $Cl$ (क्लोरीन) तत्व होता है।

(A) एक्रिलिक रेजिन,जैसे कि पॉली(मिथाइल मेथाक्रिलेट) $(PMMA)$,एक्रिलिक एसिड या इसके डेरिवेटिव से प्राप्त सिंथेटिक पॉलिमर हैं। वे अपनी उत्कृष्ट ऑप्टिकल स्पष्टता और उच्च प्रकाश संचरण के लिए जाने जाते हैं,और अपने शुद्ध रूप में आमतौर पर रंगहीन और पारदर्शी होते हैं।

(D) ग्लास-ट्रांजिशन तापमान $(T_g)$ बहुलक श्रृंखला की कठोरता और उससे जुड़े पार्श्व समूहों (side groups) के आकार पर निर्भर करता है।
$1$. पॉलीइथाइलीन $(T_g \approx -120 \ ^{\circ}C)$: इसमें कोई भारी पार्श्व समूह नहीं होता है।
$2$. पॉलीप्रोपाइलीन $(T_g \approx -10 \ ^{\circ}C)$: इसमें मिथाइल समूह के कारण कठोरता बढ़ती है।
$3$. पॉलीविनाइल क्लोराइड $(T_g \approx 80 \ ^{\circ}C)$: क्लोरीन परमाणु के कारण अंतर-आणविक बल बढ़ जाते हैं।
$4$. पॉलीस्टाइरीन $(T_g \approx 100 \ ^{\circ}C)$: इसमें मौजूद बड़े फिनाइल समूह श्रृंखला के घूमने (rotation) को प्रतिबंधित करते हैं,जिससे इसका $T_g$ सबसे अधिक होता है।

(B) वर्णित बहुलक पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन है,जिसे सामान्यतः टेफ्लॉन ($CF_2=CF_2$ बहुलक) के रूप में जाना जाता है।
यह अपनी उच्च रासायनिक अक्रियता और तापीय स्थिरता के लिए जाना जाता है।
इसका गलनांक लगभग $327\ ^\circ C$ है और इसकी संरचना में भारी फ्लोरीन परमाणुओं की उपस्थिति के कारण इसका घनत्व अधिक होता है।

(C) वल्केनाइजेशन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें प्राकृतिक रबर को सल्फर $(S)$ के साथ गर्म किया जाता है।
यह प्रक्रिया पॉलीमर श्रृंखलाओं के बीच क्रॉस-लिंक बनाती है,जो रबर को कठोर,अधिक टिकाऊ और कम चिपचिपा बनाती है।
इसलिए,वल्केनाइजेशन की प्रक्रिया रबर को कठोर बनाती है।
सही विकल्प $(C)$ है।

(B) टेरिलीन,जिसे $Dacron$ के रूप में भी जाना जाता है,एथिलीन ग्लाइकॉल $(HO-CH_2-CH_2-OH)$ और टेरेफ्थैलिक एसिड $(C_6H_4(COOH)_2)$ के बहुलकीकरण द्वारा निर्मित एक संघनन बहुलक है।
चूंकि मोनोमर्स के बीच बनने वाला बंधन एक एस्टर लिंकेज $(-COO-)$ है,इसलिए $Terylene$ को पॉलीएस्टर के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

(B) $nylon-66$ एक पॉलीएमाइड है जो हेक्सामेथिलीनडायमाइन और एडिपिक एसिड के संघनन बहुलकीकरण द्वारा बनता है।
बहुलक श्रृंखला में एमाइड समूहों $(-CONH-)$ की उपस्थिति के कारण श्रृंखलाओं के बीच मजबूत अंतर-आणविक हाइड्रोजन बंधन होता है।
यह हाइड्रोजन बंधन $nylon-66$ की उच्च क्रिस्टलीय प्रकृति और उच्च गलनांक के लिए जिम्मेदार है।

(B) भौतिक गुणों जैसे जल-विकर्षण,कम जल अवशोषण और ऑक्सीकरण एजेंटों के प्रति प्रतिरोध में सुधार करने के लिए,वल्केनीकरण नामक प्रक्रिया की जाती है।
इस प्रक्रिया में कच्चे रबर को सल्फर और एक उपयुक्त योजक के साथ $373 \ K$ से $415 \ K$ के तापमान सीमा के बीच गर्म किया जाता है।
वल्केनीकरण पर,सल्फर द्वि-आबंधों के सक्रिय स्थलों पर क्रॉस-लिंक बनाता है,जिससे रबर कठोर हो जाता है।

(C) नायलॉन के रेशे पॉलियामाइड से बने होते हैं। इनमें एमाइड लिंकेज होते हैं।
उदाहरण के लिए:
$(i)$ नायलॉन-$6$ को $6$-अमीनोहेक्सानोइक एसिड के बहुलकीकरण (polymerization) द्वारा प्राप्त किया जाता है।
$(ii)$ नायलॉन-$6,6$ को हेक्सामिथिलीनडायमाइन और एडिपिक एसिड के संघनन बहुलकीकरण (condensation polymerization) द्वारा प्राप्त किया जाता है।

(D) . नायलॉन-$66$ एक पॉलियामाइड फाइबर है।
इसकी मजबूती मुख्य रूप से रैखिक बहुलक श्रृंखलाओं के बीच हाइड्रोजन बॉन्डिंग जैसे मजबूत अंतर-आणविक बलों की उपस्थिति के कारण होती है।
ये हाइड्रोजन बॉन्ड श्रृंखलाओं को मजबूती से बांधे रखते हैं,जिससे इसे उच्च तन्यता शक्ति और क्रिस्टलीय संरचना मिलती है।

(D) पॉलिमर मोनोमर्स के बहुलकीकरण (polymerization) द्वारा निर्मित मैक्रोमोलेक्यूल्स होते हैं।
ये अपने बहुत उच्च आणविक भार द्वारा पहचाने जाते हैं,जो आमतौर पर $10^3$ से $10^7 \ u$ के बीच होता है।
इसलिए,यह कथन कि पॉलिमर का आणविक भार कम होता है,गलत है।

(A) नियोप्रीन एक कृत्रिम बहुलक है जो अपने गुणों में प्राकृतिक रबर के समान होता है।
इसकी एकलक इकाई $2$-क्लोरो-$1,3$-ब्यूटाडाइन है,जिसे सामान्यतः क्लोरोप्रीन $(CH_2=C(Cl)-CH=CH_2)$ के रूप में जाना जाता है।
इसके विपरीत,प्राकृतिक रबर आइसोप्रीन ($2$-मिथाइल-$1,3$-ब्यूटाडाइन,$CH_2=C(CH_3)-CH=CH_2$) का बहुलक है।

(D) टेफ्लॉन (पॉलिटेट्राफ्लुओरोइथिलीन) में अत्यधिक रासायनिक अक्रियता और उच्च तापीय स्थिरता होती है,इसलिए इसका उपयोग नॉन-स्टिक बर्तन बनाने के लिए किया जाता है।
इस उद्देश्य के लिए,बर्तन के अंदरूनी हिस्से पर टेफ्लॉन की एक पतली परत चढ़ाई जाती है।

(A) सही उत्तर $(A)$ है। इस बहुलक को $PMMA$ के रूप में भी जाना जाता है।
यह पारदर्शी है,प्रकाश का उत्कृष्ट संचरण करता है और इसकी ऑप्टिकल स्पष्टता कांच से बेहतर है,इसलिए इसका उपयोग आंखों के लेंस तैयार करने में किया जाता है।

(A) चुंबकीय रिकॉर्डिंग टेप आमतौर पर $Mylar$ से बनाए जाते हैं,जो $Polyethylene \ terephthalate$ $(PET)$ का एक व्यापारिक नाम है।
$Dacron$ भी $Polyethylene \ terephthalate$ $(PET)$ का ही एक अन्य सामान्य नाम है।
अतः,$Dacron$ वह बहुलक है जिसका उपयोग चुंबकीय रिकॉर्डिंग टेप बनाने के लिए किया जाता है।

(C) $Teflon$ (पॉलिटेट्राफ्लुओरोएथिलीन) टेट्राफ्लुओरोएथिलीन का एक कृत्रिम फ्लोरोपॉलिमर है।
यह रासायनिक रूप से अक्रिय,अज्वलनशील और ऊष्मा के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी होता है।
इन गुणों के कारण,इसका उपयोग कुकवेयर पर नॉन-स्टिक कोटिंग के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।

(A) नायलॉन $66$ एक संघनन बहुलक (condensation polymer) है जो हेक्सामिथिलीन डायमाइन और एडिपिक एसिड के बहुलकीकरण द्वारा बनता है।
चूंकि इसमें एमाइड लिंकेज $(-CONH-)$ होती है,इसलिए इसे पॉलीएमाइड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

(C) . प्राकृतिक रबर आइसोप्रीन ($2$-मिथाइल-$1,3$-ब्यूटाडाईन) का एक बहुलक है। इसका उपयोग संश्लेषित रबर और संबंधित इलास्टोमर्स के उत्पादन में किया जाता है।