Colloids, Emulsion, Gel and Their properties with application Questions in Gujarati

(A) સોડિયમ સ્ટીઅરેટ એક એનાયોનિક સર્ફેક્ટન્ટ છે. પાણીમાં,તે ગોળાકાર મિસેલ્સ બનાવે છે. હાઇડ્રોફોબિક હાઇડ્રોકાર્બન પૂંછડી,$CH_{3}(CH_{2})_{16}-$,પાણી સાથેના સંપર્કને ટાળવા માટે ગોળાના કેન્દ્ર તરફ નિર્દેશ કરે છે,જ્યારે હાઇડ્રોફિલિક હેડ,$-COO^{-}$,પાણી સાથે સંપર્ક કરવા માટે સપાટી તરફ નિર્દેશ કરે છે.

(A) કોલોઇડલ પ્રણાલીઓનું વર્ગીકરણ નીચે મુજબ છે:
$a$. ચીઝ એ જેલ છે,જે ઘનમાં પ્રવાહીનું વિક્ષેપન છે $(iv)$.
$b$. પ્યુમિસ સ્ટોન એ ઘન ફીણ છે,જે ઘનમાં વાયુનું વિક્ષેપન છે $(iii)$.
$c$. હેર ક્રીમ એ પાયસ છે,જે પ્રવાહીમાં પ્રવાહીનું વિક્ષેપન છે $(i)$.
$d$. વાદળ એ એરોસોલ છે,જે વાયુમાં પ્રવાહીનું વિક્ષેપન છે $(ii)$.
તેથી,સાચી જોડ $a-iv, b-iii, c-i, d-ii$ છે.

(B) હાર્ડી-શુલ્ઝના નિયમ મુજબ,આયન પરના વીજભારનું મૂલ્ય વધતા તેની ઊર્ણન શક્તિ વધે છે.
ધન સોલ માટે,સ્કંદન કરતા આયનો ઋણ હોવા જોઈએ.
ધન સોલ માટે ઊર્ણન શક્તિનો સાચો ક્રમ $[Fe(CN)_{6}]^{4-} > PO_{4}^{3-} > SO_{4}^{2-} > Cl^{-}$ છે.
તેથી,વિકલ્પ $B$ માં આપેલ વિધાન ખોટું છે કારણ કે તે ઉલટો ક્રમ દર્શાવે છે.

(B) હાર્ડી-શુલ્ઝના નિયમ મુજબ,આયનની સ્કંદન શક્તિ તેની સંયોજકતા પર આધાર રાખે છે. ફ્લોક્યુલેટિંગ આયનની સંયોજકતા જેટલી વધારે,તેટલી તેની અવક્ષેપન કરવાની શક્તિ વધારે.
વિધાન $I$ સાચું છે: ઋણ સોલ માટે,કેટાયન્સની સ્કંદન શક્તિનો ક્રમ $Al^{3+} > Ba^{2+} > Na^{+}$ છે કારણ કે કેટાયનની સંયોજકતા સ્કંદન શક્તિના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
વિધાન $II$ ખોટું છે: ધન સોલ માટે,સ્કંદન શક્તિ એનાયનની સંયોજકતા પર આધાર રાખે છે. ક્રમ એનાયનની સંયોજકતા $(Cl^- < SO_{4}^{2-} < PO_{4}^{3-})$ પર આધારિત હોવો જોઈએ. તેથી,ક્ષારો માટે ફ્લોક્યુલેટિંગ શક્તિનો સાચો ક્રમ $NaCl < Na_{2}SO_{4} < Na_{3}PO_{4}$ હોવો જોઈએ.

(C) વિધાન $I$ સાચું છે કારણ કે પાયસ એ ઉષ્માગતિશાસ્ત્રની દ્રષ્ટિએ અસ્થાયી પ્રણાલીઓ છે,અને તેલના ટીપાં સમય જતાં એકબીજા સાથે જોડાઈને બે સ્તરોમાં અલગ થઈ જાય છે.
વિધાન $II$ ખોટું છે કારણ કે પાયસમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો વધારાનો જથ્થો ઉમેરવાથી સામાન્ય રીતે પાયસનું સ્કંદન (coagulation) થાય છે અથવા તે તૂટી જાય છે,સ્થિરીકરણ થતું નથી. પાયસને સ્થિર કરવા માટે સાબુ,પ્રોટીન અથવા ગુંદર જેવા પાયસીકારક એજન્ટો ઉમેરવામાં આવે છે,જે વિખેરાયેલા ટીપાંની આસપાસ રક્ષણાત્મક પડ બનાવે છે.

(B) ટિન્ડલ અસર જોવા માટે,બે મુખ્ય શરતો પૂરી થવી જોઈએ:
$1$. વિક્ષિપ્ત કણોનો વ્યાસ વપરાયેલ પ્રકાશની તરંગલંબાઇ કરતા ઘણો નાનો હોવો જોઈએ નહીં.
$2$. વિક્ષિપ્ત કલા અને વિક્ષેપન માધ્યમના વક્રીભવનાંક મૂલ્યમાં ઘણો તફાવત હોવો જોઈએ.
તેથી,વિધાન કે વિક્ષિપ્ત કણોનો વ્યાસ વપરાયેલ પ્રકાશની તરંગલંબાઇ કરતા ઘણો નાનો હોય છે તે ખોટું છે.

(C) સાબુની સફાઈ પ્રક્રિયા મિસેલના નિર્માણ પર આધારિત છે.
મિસેલ્સ એ સાબુના અણુઓનો સમૂહ છે જે ત્યારે જ બને છે જ્યારે પાણીમાં સાબુની સાંદ્રતા $Critical \text{ } Micelle \text{ } Concentration$ $(CMC)$ સુધી પહોંચે અથવા તેનાથી વધી જાય.
જો સાબુની સાંદ્રતા $CMC$ કરતા ઓછી હોય,તો સાબુના અણુઓ વ્યક્તિગત આયનો અથવા અણુઓ તરીકે રહે છે અને ગ્રીસ અથવા ગંદકીના કણોને અસરકારક રીતે પકડી શકતા નથી.
તેથી,ખૂબ ઓછો સાબુ વાપરવાથી મિસેલનું નિર્માણ થતું નથી,જેના કારણે સફાઈ પ્રક્રિયા બિનઅસરકારક બને છે.

(A) . લાયોફિલિક કલિલ રક્ષણાત્મક કલિલ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$B$. પાયસ એ પ્રવાહી-પ્રવાહી કલિલ છે.
$C$. $FeCl_3$ અને ગરમ પાણીની પ્રક્રિયાથી ધન વીજભારિત હાઇડ્રેટેડ ફેરિક ઓક્સાઈડનું કલિલ બને છે.
$D$. $FeCl_3$ અને $NaOH$ ની પ્રક્રિયાથી $OH^-$ આયનોના અધિશોષણને કારણે ઋણ વીજભારિત કલિલ બને છે.
તેથી,સાચી જોડ $A-II, B-I, C-IV, D-III$ છે.

(C) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$A$. ઋણ વીજભારિત સોલ: $CdS$ સોલ $(II)$
$B$. મેક્રોમોલેક્યુલર કલિલ: સ્ટાર્ચ $(III)$
$C$. ધન વીજભારિત સોલ: $Fe_{2}O_{3} \cdot xH_{2}O$ $(I)$
$D$. ચીઝ: જેલ $(IV)$
તેથી,સાચો ક્રમ $A-II, B-III, C-I, D-IV$ છે.

(C) કલોઇડલ કણની સપાટી પરના સ્થિર સ્તર અને પ્રસરિત સ્તર વચ્ચેના વીજસ્થિતિમાનના તફાવતને ઝેટા પોટેન્શિયલ અથવા ઇલેક્ટ્રોકાયનેટિક પોટેન્શિયલ કહેવામાં આવે છે.

(A) માહિતી અપૂરતી છે.

(D) કલિલ કણો વીજભાર ધરાવે છે,જે તેમની સ્થિરતા માટેનું મુખ્ય પરિબળ છે.
કોઈપણ આપેલા કલિલ દ્રાવણમાં બધા કણો સમાન પ્રકારનો વીજભાર ધરાવતા હોવાથી,તેઓ એકબીજાને અપાકર્ષે છે,જે તેમને એકઠા થતા કે અવક્ષેપિત થતા અટકાવે છે.
તેથી,કલિલ કણો પર સમાન અને સરખા વીજભારની હાજરી કલિલ દ્રાવણને સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે.

(C) મિસેલ નિર્માણ એ હાઇડ્રોફોબિક અસર દ્વારા સંચાલિત સ્વયંભૂ પ્રક્રિયા છે.
મિસેલ નિર્માણ દરમિયાન,સર્ફેક્ટન્ટ અણુઓની હાઇડ્રોફોબિક પૂંછડીઓ એકત્રિત થાય છે,જેના કારણે પૂંછડીઓની આસપાસ ગોઠવાયેલા પાણીના અણુઓ મુક્ત થાય છે.
પાણીના અણુઓના આ મુક્ત થવાને કારણે સિસ્ટમની એન્ટ્રોપીમાં ચોખ્ખો વધારો થાય છે,તેથી $\Delta S > 0$.
વધુમાં,આ પ્રક્રિયા ઉષ્માશોષક છે,એટલે કે $\Delta H > 0$.
તેથી,વિધાનો $B$ અને $C$ સાચા છે.

(A) કોલોઇડલ દ્રાવણનો રંગ વિખરાયેલા કણોના કદ અને આકાર પર આધાર રાખે છે.
જેમ ગોલ્ડ સોલના કણોનું કદ વધે છે,તેમ કણો દ્વારા વિખરાયેલા પ્રકાશની તરંગલંબાઇ બદલાય છે,જેના પરિણામે અવલોકન કરેલા રંગમાં ફેરફાર થાય છે (લાલથી જાંબલી,વાદળી અને અંતે સોનેરી).
તેથી,વિધાન $A$ સાચું છે.
કારણ $R$ યોગ્ય રીતે સમજાવે છે કે કોલોઇડલ દ્રાવણનો રંગ વિખરાયેલા કણો દ્વારા વિખરાયેલા પ્રકાશની તરંગલંબાઇ પર આધાર રાખે છે,જે કણોના કદનું સીધું પરિણામ છે.
આમ,$A$ અને $R$ બંને સાચા છે,અને $R$ એ $A$ ની સાચી સમજૂતી છે.

(C) વિધાન $(A)$ સાચું છે કારણ કે દ્રાવ્ય પદાર્થો (સ્ફટિકમય પદાર્થો) પાર્ચમેન્ટ પેપરમાંથી પસાર થઈ શકે છે,જ્યારે કલિલ કણો પસાર થઈ શકતા નથી,જે ડાયાલિસિસ દ્વારા શુદ્ધિકરણ શક્ય બનાવે છે.
કારણ $(R)$ ખોટું છે કારણ કે સાચા દ્રાવણના કણો (સ્ફટિકમય પદાર્થો) સરળતાથી પાર્ચમેન્ટ પેપરમાંથી પસાર થઈ શકે છે,જ્યારે કલિલ કણો કદમાં મોટા હોવાથી તેમાંથી પસાર થઈ શકતા નથી.
તેથી,$(A)$ સાચું છે પરંતુ $(R)$ ખોટું છે.

(A) આલ્બ્યુમિન એ પ્રોટીન છે,જે એક મેક્રોમોલેક્યુલ છે. જ્યારે તેને પાણી અથવા મંદ ક્ષારના દ્રાવણ જેવા યોગ્ય દ્રાવકમાં વિખેરવામાં આવે છે,ત્યારે તે લાયોફિલિક સોલ બનાવે છે.
આલ્બ્યુમિનને વિક્ષેપન માધ્યમ માટે ઉચ્ચ આકર્ષણ હોવાથી,તે લાયોફિલિક સોલ બનાવે છે.

(D) લાયોફોબિક સોલનું સ્કંદન કલિલ કણો પરના વીજભારને તટસ્થ કરીને કરી શકાય છે.
$(i)$ વિદ્યુતવિભાજ્ય ઉમેરવાથી આયનો મળે છે જે વીજભારને તટસ્થ કરે છે.
$(ii)$ વિદ્યુતકણસંચલન દ્વારા કણો વિરુદ્ધ વીજભાર ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોડ તરફ ગતિ કરે છે,જેનાથી તે તટસ્થ થાય છે અને સ્કંદન પામે છે.
$(iv)$ વિરુદ્ધ વીજભાર ધરાવતું સોલ ઉમેરવાથી પરસ્પર સ્કંદન થાય છે.
$(iii)$ રક્ષણાત્મક કલિલ લાયોફોબિક સોલને સ્થિર કરવા માટે વપરાય છે,સ્કંદન કરવા માટે નહીં.
તેથી,સાચી પદ્ધતિઓ $(i), (ii)$ અને $(iv)$ છે.

(C) વિધાન $I:$ કલિલ કણો અણુઓના સમૂહ છે. તેમના મોટા કદને કારણે,કલિલના આપેલ દળમાં કણોની સંખ્યા સાચા દ્રાવણના સમાન દળમાં રહેલા કણોની સંખ્યા કરતા ઘણી ઓછી હોય છે. સંખ્યાત્મક ગુણધર્મો કણોની સંખ્યા પર આધારિત હોવાથી,સાચા દ્રાવણોની તુલનામાં કલિલ માટે તે નાના ક્રમના હોય છે. આ વિધાન સાચું છે.
વિધાન $II:$ હેલ્મહોલ્ટ્ઝ ડબલ લેયર થિયરી મુજબ,સ્થિર સ્તર અને વિરુદ્ધ વીજભાર ધરાવતા પ્રસરિત સ્તર વચ્ચેના સ્થિતિમાનના તફાવતને ઇલેક્ટ્રોકાયનેટિક પોટેન્શિયલ અથવા ઝેટા પોટેન્શિયલ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ વિધાન સાચું છે.

(A) જ્યારે $FeCl_{3}$ ને $NaOH$ માં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે ઋણભારિત ફેરિક હાઇડ્રોક્સાઇડ સોલ $[Fe(OH)_{3} \cdot OH^-]$ બને છે.
હાર્ડી-શુલ્ઝના નિયમ મુજબ,આયનની સ્કંદન શક્તિ તેના વીજભારના મૂલ્ય સાથે વધે છે.
ઋણભારિત સોલ માટે,ધન આયનોની સ્કંદન શક્તિનો ક્રમ $Al^{3+} > Ca^{2+} > Na^+$ છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$AlCl_{3}$ એ $Al^{3+}$ આયનો આપે છે,જે સૌથી વધુ વીજભાર ધરાવે છે અને તેથી સૌથી વધુ સ્કંદન શક્તિ ધરાવે છે,જે સ્કંદનનો દર સૌથી ઝડપી બનાવે છે.

(B) . અભિસરણ: દ્રાવક અણુઓ અર્ધપારગમ્ય પટલ દ્વારા દ્રાવણ તરફ ગતિ કરે છે $(III)$.
$B$. પ્રતિ-અભિસરણ: દ્રાવક અણુઓ અર્ધપારગમ્ય પટલ દ્વારા દ્રાવક તરફ ગતિ કરે છે $(I)$.
$C$. વિદ્યુત-અભિસરણ: વિક્ષેપન માધ્યમ વિદ્યુત ક્ષેત્રમાં ગતિ કરે છે $(IV)$.
$D$. વિદ્યુતકણ સંચલન: વીજભારિત કલીલ કણોનું વિદ્યુત ક્ષેત્રની અસર હેઠળ વિરુદ્ધ વીજભારિત ઇલેક્ટ્રોડ તરફ સ્થળાંતર $(II)$.
તેથી,સાચી જોડ $A-III, B-I, C-IV, D-II$ છે.

(A) અધ્રુવીય દ્રાવકમાં,સર્ફેક્ટન્ટ અણુઓ રિવર્સ મિસેલ બનાવે છે. ધ્રુવીય શીર્ષો,જે જળરાગી (hydrophilic) હોય છે,તે અધ્રુવીય દ્રાવક સાથેનો સંપર્ક ઘટાડવા માટે કેન્દ્રમાં એકઠા થાય છે,જ્યારે અધ્રુવીય પૂંછડીઓ,જે સ્નેહરાગી (lipophilic) હોય છે,તે બહારની તરફ અધ્રુવીય દ્રાવકમાં વિસ્તરે છે. આ બંધારણ વિકલ્પ $A$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું છે.

(C) જે કલિલ તંત્રમાં પ્રવાહી વિક્ષેપન માધ્યમ હોય તેને પાયસ (જો વિક્ષેપિત કલા પ્રવાહી હોય) અથવા સોલ (જો વિક્ષેપિત કલા ઘન હોય) કહેવાય છે.
આપેલ તંત્રોનું વર્ગીકરણ:
$1$. રત્નો: ઘન સોલ (ઘન માં ઘન)
$2$. પેઇન્ટ્સ: સોલ (ઘન માં પ્રવાહી)
$3$. ધુમાડો: એરોસોલ (ઘન માં વાયુ)
$4$. ચીઝ: જેલ (પ્રવાહી માં ઘન)
$5$. દૂધ: પાયસ (પ્રવાહી માં પ્રવાહી)
$6$. હેર ક્રીમ: પાયસ (પ્રવાહી માં પ્રવાહી)
$7$. જંતુનાશક સ્પ્રે: એરોસોલ (પ્રવાહી માં વાયુ)
$8$. ફીણ: ફીણ (વાયુ માં પ્રવાહી)
$9$. સાબુનું ફીણ: ફીણ (વાયુ માં પ્રવાહી)
પ્રવાહી વિક્ષેપન માધ્યમ ધરાવતા તંત્રો: પેઇન્ટ્સ,દૂધ,હેર ક્રીમ,ફીણ અને સાબુનું ફીણ.
કુલ સંખ્યા = $5$.

(A) વિદ્યુતવિભાજ્યની સ્કંદન શક્તિ તેના સ્કંદન મૂલ્યના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
$\text{સ્કંદન શક્તિ} (C.P.) = \frac{1}{\text{સ્કંદન મૂલ્ય} (C.V.)}$
આપેલ છે:
$(C.V.)_{AlCl_3} = 0.09$
$(C.V.)_{NaCl} = 50.04$
સ્કંદન શક્તિનો ગુણોત્તર:
$\frac{(C.P.)_{AlCl_3}}{(C.P.)_{NaCl}} = \frac{(C.V.)_{NaCl}}{(C.V.)_{AlCl_3}}$
$\frac{(C.P.)_{AlCl_3}}{(C.P.)_{NaCl}} = \frac{50.04}{0.09} = 556$
તેથી,$AlCl_3$ ની સ્કંદન શક્તિ $NaCl$ ની સ્કંદન શક્તિ કરતા $556$ ગણી છે. આમ,$x = 556$.

(A) અધિશોષણ એ સપાટીની ઉર્જામાં ઘટાડાને કારણે ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા છે $(\Delta H_{\text{ads}} < 0)$.
મિસેલ નિર્માણ એ ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા છે $(\Delta H_{\text{mic}} > 0)$.

(C) લોહી એક કલીલમય પ્રણાલી છે જે ઋણભારિત હોય છે.
હાર્ડી-શુલ્ઝના નિયમ મુજબ,આયનની સ્કંદન શક્તિ તેની સંયોજકતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
$Fe^{3+}$ આયનો,જે ઉચ્ચ ધનભાર ધરાવે છે,તે લોહીના કલીલ પરના ઋણભારને અસરકારક રીતે તટસ્થ કરે છે,જેનાથી સ્કંદન થાય છે અને લોહી વહેતું અટકે છે.

(D) લાયોફિલિક સોલ લાયોફોબિક સોલ માટે રક્ષણાત્મક કલિલ તરીકે કાર્ય કરે છે. જ્યારે લાયોફિલિક સોલને લાયોફોબિક સોલમાં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે લાયોફિલિક કણો લાયોફોબિક કણોની આસપાસ એક રક્ષણાત્મક પડ અથવા સ્તર બનાવે છે,જેનાથી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ દ્વારા તેમનું સ્કંદન અટકે છે.

(C) ટિન્ડલ અસર ત્યારે જ જોવા મળે છે જ્યારે વિખેરાયેલા કણોનો વ્યાસ વપરાયેલ પ્રકાશની તરંગલંબાઇ કરતા ઘણો નાનો ન હોય.
જ્યારે કણનું કદ પૂરતું મોટું હોય (પ્રકાશની તરંગલંબાઇની તુલનામાં),ત્યારે પ્રકાશ કણો સાથે અથડાય છે અને બધી દિશામાં વિખેરાઈ જાય છે,જેનાથી પ્રકાશનો માર્ગ દૃશ્યમાન થાય છે.
તેથી,વિધાન $A$ અને કારણ $R$ બંને સાચા છે,અને $R$ એ $A$ ની સાચી સમજૂતી છે.

(A) સ્કંદન મૂલ્ય એટલે $2$ કલાકમાં $1 \ L$ સોલનું સ્કંદન કરવા માટે જરૂરી ઇલેક્ટ્રોલાઇટના મિલિમોલ.
આપેલ છે:
$NaCl$ દ્રાવણનું કદ = $20 \ mL$
$NaCl$ દ્રાવણની મોલારિટી = $0.5 \ M$
$As_2S_3$ સોલનું કદ = $200 \ mL$
$NaCl$ ના મિલિમોલ = $0.5 \times 20 = 10 \ mmol$.
આ $10 \ mmol$ $NaCl$ ની જરૂરિયાત $200 \ mL$ સોલ માટે છે.
$1000 \ mL$ $(1 \ L)$ સોલ માટે જરૂરી મિલિમોલ = $(10 / 200) \times 1000 = 50 \ mmol/L$.
તેથી,$NaCl$ નું સ્કંદન મૂલ્ય $50$ છે.

(D) પ્યુમિસ સ્ટોન એ $Solid \ sol$ તરીકે ઓળખાતા કલિલનું એક પ્રકાર છે.
આ પ્રણાલીમાં,વિક્ષિપ્ત કલા (dispersed phase) $Gas$ છે અને વિક્ષેપન માધ્યમ (dispersion medium) $Solid$ છે.

(B) $Statement-1$ સાચું છે: મિસેલ્સ ખરેખર સર્ફેક્ટન્ટ અણુઓ દ્વારા ફક્ત ક્રિટિકલ મિસેલર કોન્સન્ટ્રેશન $(CMC)$ અને ક્રાફ્ટ તાપમાન $(T_k)$ થી ઉપર રચાય છે.
$Statement-2$ સાચું છે: $(CMC)$ પર,વ્યક્તિગત સર્ફેક્ટન્ટ આયનો મોટા,ભારે મિસેલર કણો બનાવવા માટે એકઠા થાય છે. આ મોટા કણોની ગતિશીલતા વ્યક્તિગત આયનોની તુલનામાં ઓછી હોય છે,જે દ્રાવણની મોલર વાહકતામાં તીવ્ર ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.
નિષ્કર્ષ: બંને વિધાનો સાચા હોવા છતાં,વાહકતામાં ઘટાડો એ મિસેલ રચનાનું પરિણામ છે,મિસેલ શા માટે રચાય છે તેનું કારણ નથી. તેથી,$Statement-2$ એ $Statement-1$ ની સાચી સમજૂતી નથી.

(A) સર્ફેક્ટન્ટની ક્રિટિકલ મિસેલ કોન્સન્ટ્રેશન $(CMC)$ હાઇડ્રોફોબિક હાઇડ્રોકાર્બન શૃંખલાની લંબાઈ વધવાની સાથે ઘટે છે.
આનું કારણ એ છે કે લાંબી હાઇડ્રોફોબિક શૃંખલા સર્ફેક્ટન્ટ અણુને વધુ હાઇડ્રોફોબિક બનાવે છે,જે પાણીમાં તેની દ્રાવ્યતા ઘટાડે છે અને પાણી સાથેનો સંપર્ક ઘટાડવા માટે મિસેલ્સમાં એકત્રિત થવાની તેની વૃત્તિ વધારે છે.
શૃંખલાની લંબાઈની સરખામણી કરતા:
વિકલ્પ $A$: $16$ કાર્બન
વિકલ્પ $B$: $12$ કાર્બન
વિકલ્પ $C$: $7$ કાર્બન
વિકલ્પ $D$: $12$ કાર્બન
વિકલ્પ $A$ માં સૌથી લાંબી હાઇડ્રોકાર્બન શૃંખલા ($16$ કાર્બન) હોવાથી,તેનું $CMC$ મૂલ્ય સૌથી ઓછું હશે.

(C) હાર્ડી-શુલ્ઝના નિયમ મુજબ,ઇલેક્ટ્રોલાઇટની કોગ્યુલેટિંગ શક્તિ સક્રિય આયનની સંયોજકતા પર આધાર રાખે છે (જે આયન કોલોઇડલ કણોથી વિરુદ્ધ વીજભાર ધરાવે છે).
$Sb_2S_3$ સોલ એ ઋણ વીજભારિત સોલ છે. તેથી,તે ઉમેરવામાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના ધન વીજભારિત આયનો દ્વારા કોગ્યુલેટ થાય છે.
આપેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં ધન વીજભારિત આયનો છે: $Na^+$,$Ca^{2+}$,$Al^{3+}$,અને $NH_4^+$.
હાર્ડી-શુલ્ઝના નિયમ મુજબ,આયન પરના વીજભારનું મૂલ્ય વધતા કોગ્યુલેટિંગ શક્તિ વધે છે. કોગ્યુલેટિંગ શક્તિનો ક્રમ $Al^{3+} > Ca^{2+} > Na^+ = NH_4^+$ છે.
$Al^{3+}$ સૌથી વધુ વીજભાર $(+3)$ ધરાવતું હોવાથી,$Al_2(SO_4)_3$ એ $Sb_2S_3$ સોલ માટે સૌથી અસરકારક કોગ્યુલેટિંગ એજન્ટ છે.
તેથી,વિકલ્પ $C$ સાચો છે.

(D) સાચો વિકલ્પ $D$ $(I: CH_3OH, II: KCl, III: CH_3(CH_2)_{11}OSO_3^{-}Na^{+})$ છે.
$1$. $CH_3OH$ એ દ્રાવ્ય છે જે પાણીના પૃષ્ઠતાણને ઘટાડે છે કારણ કે તે પાણીના હાઇડ્રોજન બોન્ડિંગ નેટવર્કને તોડે છે,જેના પરિણામે સાંદ્રતા વધવાની સાથે પૃષ્ઠતાણમાં ક્રમશઃ ઘટાડો થાય છે (સ્કેચ $I$).
$2$. $KCl$ એ અકાર્બનિક ઇલેક્ટ્રોલાઇટ છે. જ્યારે તેને પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે તે આંતર-આણ્વીય આકર્ષણ બળોમાં વધારો કરે છે,જેના પરિણામે સાંદ્રતા વધવાની સાથે પૃષ્ઠતાણમાં થોડો વધારો થાય છે (સ્કેચ $II$).
$3$. $CH_3(CH_2)_{11}OSO_3^{-}Na^{+}$ એ સર્ફેક્ટન્ટ (સાબુ/ડિટર્જન્ટ) છે. તે ક્રિટિકલ માઈસેલ કોન્સન્ટ્રેશન $(CMC)$ સુધી પહોંચે ત્યાં સુધી પાણીના પૃષ્ઠતાણને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે,ત્યારબાદ પૃષ્ઠતાણ લગભગ અચળ રહે છે અથવા થોડું વધે છે (સ્કેચ $III$).

(A) $(I)$ લાયોફોબિક કોલોઇડ્સમાં વિક્ષેપિત કલા અને વિક્ષેપન માધ્યમ વચ્ચે કોઈ આકર્ષણ હોતું નથી,તેથી તે સરળ મિશ્રણ દ્વારા તૈયાર કરી શકાતા નથી; ખાસ પદ્ધતિઓની જરૂર પડે છે.
$(II)$ ઇમલ્સન એ કોલોઇડલ સિસ્ટમ છે જેમાં વિક્ષેપિત કલા અને વિક્ષેપન માધ્યમ બંને પ્રવાહી હોય છે.
$(III)$ મિસેલ્સ ફક્ત $CMC$ (ક્રિટિકલ મિસેલ કોન્સન્ટ્રેશન) અને ક્રાફ્ટ તાપમાન $(T_k)$ થી ઉપરના તાપમાને જ બને છે.
$(IV)$ ટિન્ડલ અસર ત્યારે જ જોવા મળે છે જ્યારે વિક્ષેપિત કલા અને વિક્ષેપન માધ્યમના વક્રીભવનાંકમાં મોટો તફાવત હોય.
તેથી,વિધાનો $(I)$ અને $(II)$ સાચા છે.

(C) લાયોફોબિક કોલોઇડ્સ મૂળભૂત રીતે અસ્થિર હોય છે અને તેમની સપાટી પરના વીજભારની હાજરી દ્વારા મુખ્યત્વે સ્થિર થાય છે.
$(A)$ દ્રાવણમાંથી સામાન્ય આયનોનું પસંદગીયુક્ત અધિશોષણ એક વીજભારિત સપાટી બનાવે છે,જે કણો વચ્ચે સ્થિર-વિદ્યુતીય અપાકર્ષણ તરફ દોરી જાય છે,જે એકત્રીકરણને અટકાવે છે.
$(D)$ સ્થિર સ્તર અને પ્રસરિત સ્તર વચ્ચેનો સ્થિતિમાન તફાવત (જેને ઝેટા પોટેન્શિયલ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) સ્થિરતા જાળવવા માટે જરૂરી અપાકર્ષણ બળ પૂરું પાડે છે.
તેથી,લાયોફોબિક કોલોઇડલ કણોની સ્થિરતા માટે $(A)$ અને $(D)$ બંને સાચા કારણો છે.

(A) સોડિયમ સ્ટીઅરેટ એ એક સર્ફેક્ટન્ટ છે જે ઓછી સાંદ્રતા પર પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્ય તરીકે વર્તે છે.
જેમ સાંદ્રતા વધે છે,તેમ આંતર-આયનીય આકર્ષણને કારણે મોલર વાહકતા $\left(\Lambda_m\right)$ ઘટે છે,જે અન્ય પ્રબળ વિદ્યુતવિભાજ્યો જેવું જ છે.
જો કે,એકવાર સાંદ્રતા ક્રિટિકલ મિસેલ કોન્સન્ટ્રેશન $(CMC)$ સુધી પહોંચી જાય,પછી વ્યક્તિગત આયનો મોટા,ભારે મિસેલ બનાવવા માટે એકઠા થાય છે.
આ મિસેલ્સની ગતિશીલતા વ્યક્તિગત આયનોની તુલનામાં ઘણી ઓછી હોય છે,જેના કારણે $CMC$ બિંદુ પછી $\sqrt{c}$ ના સંદર્ભમાં મોલર વાહકતામાં થતા ફેરફારના દરમાં તીવ્ર ઘટાડો થાય છે.
આના પરિણામે એક એવો આલેખ મળે છે જ્યાં $CMC$ પર ઢાળ નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે,જે વિકલ્પ $A$ માં આપેલા આલેખ દ્વારા શ્રેષ્ઠ રીતે દર્શાવવામાં આવ્યો છે.

(D) ઇલેક્ટ્રોલાઇટ દ્વારા કોલોઇડલ દ્રાવણના અવક્ષેપનની પ્રક્રિયાને સ્કંદન (coagulation) કહેવાય છે,પેપ્ટાઇઝેશન નહીં. પેપ્ટાઇઝેશન એ અવક્ષેપને કોલોઇડલ સોલમાં ફેરવવાની પ્રક્રિયા છે. તેથી,$(A)$ ખોટું છે.
$(B)$ કોલોઇડલ કણોનું મોલર દળ ખૂબ વધારે હોય છે,તેથી સમાન દળ સાંદ્રતા માટે મોલર સાંદ્રતા ખૂબ ઓછી હોય છે. પરિણામે,સાચા દ્રાવણની તુલનામાં કોલોઇડલ દ્રાવણ માટે ઠારબિંદુમાં અવનયન $(\Delta T_f)$ ખૂબ ઓછું હોય છે. તેથી,કોલોઇડલ દ્રાવણનું ઠારબિંદુ સાચા દ્રાવણ કરતા ઊંચું હોય છે. તેથી,$(B)$ સાચું છે.
$(C)$ સર્ફેક્ટન્ટ્સ ફક્ત ક્રિટિકલ મિસેલ કોન્સન્ટ્રેશન $(CMC)$ થી ઉપર મિસેલ બનાવે છે. $CMC$ એ સર્ફેક્ટન્ટના સ્વભાવ અને તાપમાન પર આધારિત લાક્ષણિકતા છે. તેથી,$(C)$ સાચું છે.
$(D)$ મિસેલ્સ એ એસોસિએટેડ કોલોઇડ્સ છે,જ્યારે મેક્રોમોલેક્યુલર કોલોઇડ્સ પ્રોટીન અથવા પોલિમર જેવા મોટા અણુઓ દ્વારા બને છે. તેથી,$(D)$ ખોટું છે.

(B) વિધાન $(i)$ સાચું છે: પેપ્ટાઈઝેશન એ તાજા બનાવેલા અવક્ષેપને યોગ્ય વિદ્યુતવિભાજ્ય ઉમેરીને કલિલ સોલમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા છે.
વિધાન $(ii)$ ખોટું છે: લાયોફિલિક સોલ સામાન્ય રીતે કાર્બનિક સ્વભાવના હોય છે (દા.ત.,સ્ટાર્ચ,પ્રોટીન,ગુંદર).
વિધાન $(iii)$ સાચું છે: લાયોફિલિક સોલ અત્યંત દ્રાવકયુક્ત હોય છે કારણ કે વિક્ષેપિત કલાના કણો વિક્ષેપન માધ્યમ માટે મજબૂત આકર્ષણ ધરાવે છે.
વિધાન $(iv)$ ખોટું છે: લાયોફોબિક સોલ સ્વભાવે અપ્રતિવર્તી હોય છે અને તેને તૈયાર કરવા માટે ખાસ પદ્ધતિઓની જરૂર પડે છે,જ્યારે લાયોફિલિક સોલ પ્રતિવર્તી હોય છે.
તેથી,વિધાન $(i)$ અને $(iii)$ સાચા છે.

(C) તાજા બનાવેલા અવક્ષેપને યોગ્ય વિદ્યુતવિભાજ્ય ઉમેરીને કલીલ દ્રાવણમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયાને પેપ્ટાઈઝેશન કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,અવક્ષેપના કણો વિદ્યુતવિભાજ્યમાંથી આયનોનું અધિશોષણ કરે છે,જેના કારણે તેઓ તૂટી જાય છે અને કલીલ અવસ્થામાં વિક્ષેપિત થાય છે.

(B) સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સ $(AgNPs)$ તેમની શક્તિશાળી એન્ટિમાઇક્રોબાયલ ગુણધર્મો માટે જાણીતા છે. તેનો ઉપયોગ પાણી શુદ્ધિકરણ પ્રણાલીઓમાં ફિલ્ટર મટિરિયલને કોટ કરવા માટે થાય છે કારણ કે તે બેક્ટેરિયાને અસરકારક રીતે મારી નાખે છે અને બાયોફિલ્મ બનતા અટકાવે છે,જે એક કાર્યક્ષમ બેક્ટેરિયલ જંતુનાશક તરીકે કામ કરે છે.

(D) કદની શ્રેણી નીચે મુજબ છે:
- પાણી અને ગ્લુકોઝ આણ્વિક સ્તરે છે,જે સામાન્ય રીતે $0.1$ થી $1 \ nm$ ની વચ્ચે હોય છે.
- વાયરસ સામાન્ય રીતે $20$ થી $300 \ nm$ ની વચ્ચે હોય છે.
- બેક્ટેરિયા ઘણા મોટા હોય છે,જે સામાન્ય રીતે $0.2$ થી $10 \ \mu m$ ($200$ થી $10,000 \ nm$) ની વચ્ચે હોય છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી બેક્ટેરિયા સૌથી મોટા છે.

(C) સનસ્ક્રીન લોશનમાં ઝિંક ઓક્સાઈડ $(ZnO)$ અને ટાઈટેનિયમ ડાયોક્સાઈડ $(TiO_2)$ ના નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ થાય છે.
આ સંયોજનો હાનિકારક $UV$ (અલ્ટ્રાવાયોલેટ) કિરણોને શોષીને અથવા પરાવર્તિત કરીને ત્વચાનું રક્ષણ કરે છે અને ત્વચાને નુકસાન થતું અટકાવે છે.

(A) નેનોવાયર્સ એ એક-પરિમાણીય નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ છે જેમાં બે પરિમાણો નેનોસ્કેલ $(< 100 \ nm)$ માં હોય છે.
ક્વોન્ટમ ડોટ્સ એ શૂન્ય-પરિમાણીય રચનાઓ છે જેમાં ત્રણેય પરિમાણો નેનોસ્કેલ $(< 100 \ nm)$ માં હોય છે.
માઇક્રોકેપ્સ્યુલ્સ સામાન્ય રીતે નેનોસ્કેલ કરતા મોટા હોય છે.
નેનોરિંગ્સ સામાન્ય રીતે શૂન્ય-પરિમાણીય અથવા ચોક્કસ ભૌમિતિક રચનાઓ ગણાય છે,પરંતુ નેનોવાયર્સ એ બે પરિમાણો નેનોસ્કેલમાં ધરાવતા પદાર્થોનું પ્રમાણભૂત ઉદાહરણ છે.

(A) સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ $(SEM)$ એ પદાર્થોની સપાટીના બંધારણને ઉચ્ચ મેગ્નિફિકેશન પર તપાસવા માટે વપરાતું સાધન છે.
તે નમૂનાની સપાટી પર ઇલેક્ટ્રોનનો કેન્દ્રિત બીમ સ્કેન કરીને કામ કરે છે.
ઇલેક્ટ્રોન સપાટી પરના અણુઓ સાથે આંતરક્રિયા કરે છે,જે સંકેતો ઉત્પન્ન કરે છે જેનો ઉપયોગ સપાટીની ટોપોગ્રાફી,મોર્ફોલોજી અને રચનાની છબી બનાવવા માટે થાય છે.

(A) એક-પરિમાણીય નેનોસ્ટ્રક્ચર એવા પદાર્થો છે જેમાં બે પરિમાણો નેનોમીટર રેન્જમાં હોય છે અને એક પરિમાણ ઘણું મોટું હોય છે, જેમ કે $Nanowires$.
$Nanoparticles$ શૂન્ય-પરિમાણીય છે, $Thin films$ બે-પરિમાણીય છે, અને $Quantum dots$ શૂન્ય-પરિમાણીય નેનોસ્ટ્રક્ચર છે.

(C) નેનોમટીરિયલ્સને તેમના પરિમાણોના આધારે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
$0$-પરિમાણીય નેનોસ્ટ્રક્ચર્સમાં ત્રણેય પરિમાણો નેનોસ્કેલમાં હોય છે (દા.ત.,નેનોપાર્ટિકલ્સ).
$1$-પરિમાણીય નેનોસ્ટ્રક્ચર્સમાં બે પરિમાણો નેનોસ્કેલમાં હોય છે (દા.ત.,નેનોવાયર્સ,નેનોટ્યુબ્સ).
$2$-પરિમાણીય નેનોસ્ટ્રક્ચર્સમાં એક પરિમાણ નેનોસ્કેલમાં હોય છે (દા.ત.,થિન ફિલ્મ્સ,કોટિંગ્સ).
તેથી,થિન ફિલ્મ્સ એ $2$-પરિમાણીય નેનોસ્ટ્રક્ચરનું ઉદાહરણ છે.

(B) $(1)$ નેનોરોડ્સ: $1D$ સ્ટ્રક્ચર: એક પરિમાણમાં લંબાયેલું (લંબાઈ),બાકીના બેમાં મર્યાદિત (પહોળાઈ અને ઊંચાઈ).
$(2)$ નેનોપાર્ટિકલ્સ: $0D$ સ્ટ્રક્ચર: કોઈપણ પરિમાણમાં લંબાયેલું નથી,બધી દિશાઓમાં મર્યાદિત (સામાન્ય રીતે ગોળાકાર).
$(3)$ થિન ફિલ્મ્સ: $2D$ સ્ટ્રક્ચર: એક પરિમાણમાં પાતળું (જાડાઈ) પરંતુ બાકીના બેમાં વિસ્તરેલું (લંબાઈ અને પહોળાઈ).
$(4)$ ફાઇબર્સ: $1D$ સ્ટ્રક્ચર: એક પરિમાણમાં લંબાયેલું (લંબાઈ),બાકીના બેમાં મર્યાદિત.

(B) એક-પરિમાણીય નેનો-મટીરીયલ: એક-પરિમાણીય નેનો-મટીરીયલમાં એક પરિમાણ નેનો સ્કેલની બહાર હોય છે અને બે પરિમાણ નેનો સ્કેલની અંદર હોય છે. તમે તેને વાયર તરીકે કલ્પી શકો છો. $1D$ નેનો-મટીરીયલના ઉદાહરણોમાં નેનોટ્યુબ્સ,નેનોરોડ્સ અને નેનોવાયર્સનો સમાવેશ થાય છે.

(A) $UV-visible$ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ નેનોપાર્ટિકલ્સના સંશ્લેષણની પ્રાથમિક પુષ્ટિ માટે થાય છે,ખાસ કરીને મેટલ નેનોપાર્ટિકલ્સ માટે,જેનું મુખ્ય કારણ સરફેસ પ્લાઝમોન રેઝોનન્સ $(SPR)$ છે.
$SPR$ ને કારણે $UV-visible$ વિસ્તારમાં લાક્ષણિક શોષણ પીક જોવા મળે છે,જે નેનોપાર્ટિકલ બન્યા હોવાનું ઝડપી અને સરળ સૂચક છે.