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

Class 12 Chemistry · Surface Chemistry · Colloids, Emulsion, Gel and Their properties with application

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Showing 50 of 886 questions in Hindi

551
MediumMCQ
कथन : कोलाइडल विलयन स्थिर होते हैं लेकिन कोलाइडल कण नीचे नहीं बैठते हैं।
कारण : ब्राउनी गति कोलाइडल कणों पर गुरुत्वाकर्षण बल का सक्रिय रूप से विरोध करती है।
A
यदि कथन और कारण दोनों सही हैं और कारण कथन की सही व्याख्या है।
B
यदि कथन और कारण दोनों सही हैं लेकिन कारण कथन की सही व्याख्या नहीं है।
C
यदि कथन सही है लेकिन कारण गलत है।
D
यदि कथन और कारण दोनों गलत हैं।

Solution

(A) कोलाइडल विलयनों की स्थिरता मुख्य रूप से कणों की ब्राउनी गति के कारण होती है।
ब्राउनी गति परिक्षेपण माध्यम के अणुओं द्वारा कोलाइडल कणों पर निरंतर बमबारी के कारण होती है।
यह यादृच्छिक गति गुरुत्वाकर्षण बल का विरोध करती है,जिससे कणों को नीचे बैठने से रोका जाता है,और इस प्रकार कोलाइडल प्रणाली की स्थिरता सुनिश्चित होती है।
552
MediumMCQ
कथन : $Fe^{3+}$ का उपयोग $As_2S_3$ सॉल के स्कंदन (coagulation) के लिए किया जा सकता है।
कारण : $Fe^{3+}$,$As_2S_3$ के साथ अभिक्रिया करके $Fe_2S_3$ देता है।
A
यदि कथन और कारण दोनों सही हैं और कारण,कथन की सही व्याख्या है।
B
यदि कथन और कारण दोनों सही हैं लेकिन कारण,कथन की सही व्याख्या नहीं है।
C
यदि कथन सही है लेकिन कारण गलत है।
D
यदि कथन और कारण दोनों गलत हैं।

Solution

(C) $As_2S_3$ सॉल अपनी सतह पर $S^{2-}$ आयनों के अधिशोषण के कारण ऋणात्मक रूप से आवेशित होता है।
हार्डी-शुल्ज़ नियम के अनुसार,किसी आयन की स्कंदन शक्ति उसके आवेश के परिमाण में वृद्धि के साथ बढ़ती है।
$Fe^{3+}$ आयन धनात्मक रूप से आवेशित होते हैं और $As_2S_3$ सॉल कणों के ऋणात्मक आवेश को प्रभावी ढंग से उदासीन करते हैं,जिससे स्कंदन होता है।
दिया गया कारण कि $Fe^{3+}$,$As_2S_3$ के साथ अभिक्रिया करके $Fe_2S_3$ बनाता है,रासायनिक रूप से गलत है क्योंकि स्कंदन आवेश उदासीनीकरण की एक पृष्ठीय घटना है,न कि $Fe_2S_3$ बनाने वाली कोई रासायनिक अभिक्रिया।
553
DifficultMCQ
विलयनों के किस मिश्रण से ऋणावेशित कोलाइडल $[AgI]I^{-}$ सोल का निर्माण होगा?
A
$50 \ mL$ $1 \ M AgNO_3 + 50 \ mL$ $1.5 \ M KI$
B
$50 \ mL$ $2 \ M AgNO_3 + 50 \ mL$ $2 \ M KI$
C
$50 \ mL$ $2 \ M AgNO_3 + 50 \ mL$ $1.5 \ M KI$
D
$50 \ mL$ $0.1 \ M AgNO_3 + 50 \ mL$ $0.1 \ M KI$

Solution

(A) ऋणावेशित $[AgI]I^{-}$ सोल का निर्माण तब होता है जब आयोडाइड आयन $(I^-)$ $AgI$ कणों की सतह पर अधिशोषित होते हैं।
यह अभिक्रिया $AgNO_3 + KI \rightarrow AgI + KNO_3$ में तब होता है जब $KI$ अधिक मात्रा में उपस्थित हो।
विकल्प $A$ में,$KI$ के मोल $50 \ mL \times 1.5 \ M = 75 \ mmol$ हैं,जबकि $AgNO_3$ के मोल $50 \ mL \times 1 \ M = 50 \ mmol$ हैं।
चूंकि $KI$ अधिक मात्रा में है,इसलिए $I^-$ आयन $AgI$ अवक्षेप पर अधिशोषित हो जाते हैं,जिससे ऋणावेशित $[AgI]I^{-}$ सोल बनता है।
554
MediumMCQ
किसी आयन की स्कंदन क्षमता (coagulating power) निम्नलिखित में से किस गुण पर निर्भर करती है?
A
केवल आयन पर आवेश का परिमाण
B
केवल आयन का आकार
C
आयन पर आवेश का परिमाण और चिह्न दोनों
D
केवल आयन पर आवेश का चिह्न

Solution

(C) $Hardy-Schulze$ नियम के अनुसार,किसी आयन की स्कंदन क्षमता आयन पर आवेश के परिमाण और चिह्न दोनों पर निर्भर करती है।
किसी दिए गए कोलाइडल विलयन के लिए,आयन पर आवेश का परिमाण जितना अधिक होगा,उसकी स्कंदन क्षमता उतनी ही अधिक होगी।
555
DifficultMCQ
आर्सेनिक सल्फाइड सोल के लिए $HCl$ का फ्लोकुलेशन मान $30 \; mmol \; L^{-1}$ है। यदि आर्सेनिक सल्फाइड के फ्लोकुलेशन के लिए $H_{2}SO_{4}$ का उपयोग किया जाता है,तो उपरोक्त उद्देश्य के लिए $250 \; mL$ में आवश्यक $H_{2}SO_{4}$ की मात्रा (ग्राम में) क्या होगी? ($H_{2}SO_{4}$ का आणविक द्रव्यमान = $98 \; g/mol$)
A
$0.37$
B
$0.67$
C
$0.87$
D
$0.63$

Solution

(A) फ्लोकुलेशन मान स्कंदन आयन (coagulating ion) पर निर्भर करता है। ऋणात्मक आवेशित आर्सेनिक सल्फाइड सोल के लिए,स्कंदन आयन $H^+$ है।
$1 \; mol$ $H_{2}SO_{4}$ से $2 \; mol$ $H^+$ आयन प्राप्त होते हैं,जबकि $1 \; mol$ $HCl$ से $1 \; mol$ $H^+$ आयन प्राप्त होते हैं।
इसलिए,$H_{2}SO_{4}$ का फ्लोकुलेशन मान $HCl$ का आधा यानी $15 \; mmol \; L^{-1}$ होगा।
$250 \; mL$ $(0.25 \; L)$ सोल के लिए,आवश्यक $H_{2}SO_{4}$ की मात्रा $15 \; mmol/L \times 0.25 \; L = 3.75 \; mmol$ है।
$H_{2}SO_{4}$ का द्रव्यमान = $\text{मोल} \times \text{मोलर द्रव्यमान} = 3.75 \times 10^{-3} \; mol \times 98 \; g/mol = 0.3675 \; g$.
दो दशमलव स्थानों तक पूर्णांकित करने पर,हमें $0.37 \; g$ प्राप्त होता है।
556
DifficultMCQ
Hardy-Schulze नियम के अनुसार,फेरिक हाइड्रॉक्साइड सोल के लिए निम्नलिखित इलेक्ट्रोलाइट्स के फ्लोक्यूलेशन मानों का क्रम क्या है?
A
$AlCl_{3} > K_{3}[Fe(CN)_{6}] > K_{2}CrO_{4} > KBr = KNO_{3}$
B
$K_{3}[Fe(CN)_{6}] < K_{2}CrO_{4} < AlCl_{3} < KBr < KNO_{3}$
C
$K_{3}[Fe(CN)_{6}] > AlCl_{3} > K_{2}CrO_{4} > KBr > KNO_{3}$
D
$K_{3}[Fe(CN)_{6}] < K_{2}CrO_{4} < KBr = KNO_{3} < AlCl_{3}$

Solution

(D) $Fe(OH)_{3}$ सोल एक धनावेशित सोल है। इसलिए,यह मिलाए गए इलेक्ट्रोलाइट्स के ऋणायनों द्वारा स्कंदित (coagulate) होता है।
Hardy-Schulze नियम के अनुसार,आयन की स्कंदन शक्ति उसके आवेश के परिमाण में वृद्धि के साथ बढ़ती है।
ऋणायनों की स्कंदन शक्ति का क्रम: $[Fe(CN)_{6}]^{3-} > CrO_{4}^{2-} > Cl^{-} = Br^{-} = NO_{3}^{-}$ है।
चूंकि स्कंदन शक्ति फ्लोक्यूलेशन मान के व्युत्क्रमानुपाती होती है,इसलिए फ्लोक्यूलेशन मानों का क्रम: $K_{3}[Fe(CN)_{6}] < K_{2}CrO_{4} < KBr = KNO_{3} < AlCl_{3}$ होगा।
557
Medium
आप हार्डी-शुल्ज़ नियम में क्या संशोधन सुझा सकते हैं?

Solution

(N/A) हार्डी-शुल्ज़ नियम बताता है कि 'मिलाए गए फ्लोक्यूलेटिंग आयन की संयोजकता जितनी अधिक होगी,अवक्षेपण (precipitation) करने की उसकी शक्ति उतनी ही अधिक होगी।'
यह नियम केवल आयन पर मौजूद आवेश को ध्यान में रखता है,उसके आकार को नहीं। हालाँकि,आयन का आकार जितना छोटा होगा,उसकी ध्रुवण क्षमता (polarising power) उतनी ही अधिक होगी।
इसलिए,हार्डी-शुल्ज़ नियम को फ्लोक्यूलेटिंग आयन की ध्रुवण क्षमता के संदर्भ में संशोधित किया जा सकता है। संशोधित नियम यह है कि 'मिलाए गए फ्लोक्यूलेटिंग आयन की ध्रुवण क्षमता जितनी अधिक होगी,अवक्षेपण करने की उसकी शक्ति उतनी ही अधिक होगी।'
558
Medium
परिक्षिप्त प्रावस्था (dispersed phase) और परिक्षेपण माध्यम (dispersion medium) की भौतिक अवस्थाओं के आधार पर कोलाइडल विलयनों का वर्गीकरण कैसे किया जाता है?

Solution

(N/A) कोलाइडल विलयनों का वर्गीकरण परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम की भौतिक अवस्थाओं (ठोस,द्रव या गैस) के आधार पर किया जाता है। चूंकि गैस में गैस का मिश्रण समांगी विलयन बनाता है,इसलिए उन्हें कोलाइड नहीं माना जाता है। इस प्रकार,कोलाइडल तंत्र के $8$ प्रकार संभव हैं:
$S. No.$ परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम कोलाइड का प्रकार उदाहरण
$1.$ ठोस में ठोस ठोस सोल रत्न
$2.$ ठोस में द्रव सोल पेंट
$3.$ ठोस में गैस एरोसोल धुआं
$4.$ द्रव में ठोस जेल पनीर
$5.$ द्रव में द्रव पायस दूध
$6.$ द्रव में गैस एरोसोल कोहरा
$7.$ गैस में ठोस ठोस फोम प्यूमिस पत्थर
$8.$ गैस में द्रव फोम झाग
559
Difficult
द्रवस्नेही (lyophilic) और द्रवविरोधी (lyophobic) सॉल क्या हैं? प्रत्येक प्रकार का एक उदाहरण दीजिए। हाइड्रोफोबिक सॉल आसानी से स्कंदित (coagulated) क्यों हो जाते हैं?

Solution

(N/A) $(i)$ द्रवस्नेही (Lyophilic) सॉल: गोंद,जिलेटिन या स्टार्च जैसे पदार्थों को उपयुक्त परिक्षेपण माध्यम के साथ मिलाकर बनने वाले कोलाइडल सॉल को द्रवस्नेही सॉल कहा जाता है। ये प्रकृति में उत्क्रमणीय (reversible) होते हैं,अर्थात इन्हें अलग करने के बाद पुनः मिलाकर तैयार किया जा सकता है।
$(ii)$ द्रवविरोधी (Lyophobic) सॉल: धातु या उनके सल्फाइड जैसे पदार्थ,जो परिक्षेपण माध्यम के साथ आसानी से सॉल नहीं बनाते,उन्हें द्रवविरोधी सॉल कहा जाता है। इन्हें तैयार करने के लिए विशेष विधियों की आवश्यकता होती है और ये अनुत्क्रमणीय (irreversible) होते हैं।
हाइड्रोफोबिक (द्रवविरोधी) सॉल आसानी से स्कंदित हो जाते हैं क्योंकि उनकी स्थिरता केवल कोलाइडल कणों पर मौजूद विद्युत आवेश पर निर्भर करती है। जब विद्युत अपघट्य (electrolytes) मिलाकर इस आवेश को उदासीन कर दिया जाता है,तो कण पास आकर एकत्रित हो जाते हैं और अवक्षेपित हो जाते हैं।
560
Difficult
बहुआण्विक (multimolecular) और वृहदआण्विक (macromolecular) कोलाइड्स के बीच क्या अंतर है? प्रत्येक का एक उदाहरण दीजिए। सहचारी (associated) कोलाइड्स इन दो प्रकार के कोलाइड्स से कैसे भिन्न हैं?

Solution

(N/A) $(i)$ बहुआण्विक कोलाइड्स में,कोलाइडल कण $1 \ nm$ से कम व्यास वाले परमाणुओं या छोटे अणुओं का एक समूह होते हैं। समूह में अणु वैन डेर वाल्स आकर्षण बलों द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं। उदाहरण: गोल्ड सोल और सल्फर सोल।
$(ii)$ वृहदआण्विक कोलाइड्स में,कोलाइडल कण बड़े अणु होते हैं जिनका आकार कोलाइडल आयामों का होता है। इन कणों का आणविक द्रव्यमान उच्च होता है। जब इन कणों को किसी तरल में घोला जाता है,तो सोल प्राप्त होता है। उदाहरण: स्टार्च,नायलॉन और सेलुलोज।
$(iii)$ सहचारी कोलाइड्स वे पदार्थ हैं जो कम सांद्रता पर सामान्य इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में व्यवहार करते हैं,लेकिन उच्च सांद्रता पर एकत्रित कणों (मिसेल्स) के निर्माण के कारण कोलाइडल समाधान के रूप में व्यवहार करते हैं।
561
Difficult
कोलाइड्स का वर्गीकरण निम्नलिखित के आधार पर कैसे किया जाता है?
$(i)$ घटकों की भौतिक अवस्थाएँ
$(ii)$ परिक्षिप्त प्रावस्था की प्रकृति और
$(iii)$ परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम के बीच पारस्परिक क्रिया?

Solution

(N/A) कोलाइड्स को विभिन्न आधारों पर वर्गीकृत किया जा सकता है:
$(i)$ घटकों की भौतिक अवस्था के आधार पर: परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम की भौतिक अवस्था (ठोस,द्रव या गैस) के आधार पर,कोलाइड्स आठ प्रकार के होते हैं।
$(ii)$ परिक्षेपण माध्यम के आधार पर,सोल को इस प्रकार विभाजित किया जा सकता है:
$Dispersion \ medium$ $Name \ of \ sol$
जल एक्वासोल या हाइड्रोसोल
अल्कोहल अल्कोसोल
बेंजीन बेंजोसोल
गैस एरोसोल

$(iii)$ परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम के बीच पारस्परिक क्रिया के आधार पर,कोलाइड्स को $lyophilic$ (द्रव-स्नेही) और $lyophobic$ (द्रव-विरोधी) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।
562
Difficult
समझाइए कि क्या देखा जाता है:
$(i)$ जब प्रकाश की एक किरण को कोलाइडल सोल से गुजारा जाता है।
$(ii)$ हाइड्रेटेड फेरिक ऑक्साइड सोल में एक इलेक्ट्रोलाइट,$NaCl$ मिलाया जाता है।
$(iii)$ कोलाइडल सोल से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है।

Solution

(N/A) $(i)$ जब प्रकाश की एक किरण को कोलाइडल घोल से गुजारा जाता है,तो प्रकाश का प्रकीर्णन देखा जाता है। इस घटना को $Tyndall$ प्रभाव के रूप में जाना जाता है। प्रकाश का यह प्रकीर्णन कोलाइडल घोल में किरण के पथ को प्रकाशित करता है।
$(ii)$ जब हाइड्रेटेड फेरिक ऑक्साइड सोल में $NaCl$ मिलाया जाता है,तो यह $Na^+$ और $Cl^-$ आयनों में वियोजित हो जाता है। फेरिक ऑक्साइड सोल के कण धनावेशित होते हैं। इसलिए,वे ऋणावेशित $Cl^-$ आयनों की उपस्थिति में स्कंदित (coagulate) हो जाते हैं।
$(iii)$ कोलाइडल कण आवेशित होते हैं और उन पर धनात्मक या ऋणात्मक आवेश होता है। जब विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है,तो कोलाइडल कण विपरीत आवेशित इलेक्ट्रोड की ओर गति करते हैं। इलेक्ट्रोड के संपर्क में आने पर,वे अपना आवेश खो देते हैं और स्कंदित हो जाते हैं। इस प्रक्रिया को वैद्युत कण संचलन (electrophoresis) कहा जाता है।
563
Difficult
पायस (Emulsions) क्या हैं? इनके विभिन्न प्रकार क्या हैं? प्रत्येक प्रकार का एक उदाहरण दीजिए।

Solution

(N/A) पायस एक कोलाइडल प्रणाली है जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम दोनों ही द्रव होते हैं।
पायस के दो मुख्य प्रकार हैं:
$(a)$ जल में तेल $(O/W)$ प्रकार:
इस प्रकार में,तेल परिक्षिप्त प्रावस्था के रूप में और जल परिक्षेपण माध्यम के रूप में कार्य करता है। उदाहरण: दूध और वैनिशिंग क्रीम।
$(b)$ तेल में जल $(W/O)$ प्रकार:
इस प्रकार में,जल परिक्षिप्त प्रावस्था के रूप में और तेल परिक्षेपण माध्यम के रूप में कार्य करता है। उदाहरण: कोल्ड क्रीम और मक्खन।
564
Medium
विमल्सीकरण (demulsification) क्या है? दो विमल्सीकारकों (demulsifiers) के नाम लिखिए।

Solution

(N/A) पायस (emulsion) को उसके घटक द्रवों में तोड़ने की प्रक्रिया को विमल्सीकरण (demulsification) कहा जाता है।
विमल्सीकारकों के उदाहरणों में सर्फेक्टेंट,एथिलीन ऑक्साइड और लंबी श्रृंखला वाले अल्कोहल शामिल हैं।
565
Difficult
साबुन की क्रिया पायसीकरण (emulsification) और मिसेल (micelle) निर्माण के कारण होती है। टिप्पणी कीजिए।

Solution

(N/A) साबुन की सफाई की क्रिया पायसीकरण और मिसेल निर्माण के कारण होती है। साबुन मूल रूप से लंबी श्रृंखला वाले फैटी एसिड के सोडियम और पोटेशियम लवण होते हैं,$RCOO^-Na^+$। अणु का वह सिरा जिससे सोडियम जुड़ा होता है,ध्रुवीय (polar) प्रकृति का होता है,जबकि एल्काइल सिरा अध्रुवीय (non-polar) होता है। इस प्रकार,साबुन के अणु में एक हाइड्रोफिलिक (ध्रुवीय) और एक हाइड्रोफोबिक (अध्रुवीय) भाग होता है।
जब साबुन को गंदगी वाले पानी में मिलाया जाता है,तो साबुन के अणु गंदगी के कणों को इस तरह घेर लेते हैं कि उनके हाइड्रोफोबिक भाग गंदगी के अणु से जुड़ जाते हैं और हाइड्रोफिलिक भाग गंदगी के अणु से दूर रहते हैं। इसे मिसेल निर्माण कहा जाता है। इस प्रकार,ध्रुवीय समूह पानी में घुल जाता है जबकि अध्रुवीय समूह गंदगी के कण में घुल जाता है। चूंकि ये मिसेल ऋणावेशित होते हैं,इसलिए वे आपस में जुड़ते नहीं हैं और एक स्थिर पायस (emulsion) बनता है।
566
Difficult
निम्नलिखित शब्दों की व्याख्या कीजिए:
$(i)$ वैद्युत कण संचलन (Electrophoresis)
$(ii)$ स्कंदन (Coagulation)
$(iii)$ अपोहन (Dialysis)
$(iv)$ टिंडल प्रभाव (Tyndall effect).

Solution

(N/A) $(i)$ वैद्युत कण संचलन:
विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में कोलाइडल कणों की गति को वैद्युत कण संचलन कहा जाता है। धनावेशित कण कैथोड की ओर और ऋणावेशित कण एनोड की ओर गति करते हैं। जैसे ही कण विपरीत आवेशित इलेक्ट्रोड तक पहुँचते हैं,वे उदासीन हो जाते हैं और स्कंदित हो जाते हैं।
$(ii)$ स्कंदन:
कोलाइडल कणों के नीचे बैठने की प्रक्रिया,अर्थात कोलाइड का अवक्षेप में परिवर्तन,स्कंदन कहलाता है।
$(iii)$ अपोहन:
एक झिल्ली के माध्यम से विसरण द्वारा कोलाइडल घोल से घुले हुए पदार्थ को हटाने की प्रक्रिया को अपोहन कहा जाता है। यह प्रक्रिया इस सिद्धांत पर आधारित है कि आयन और छोटे अणु कोलाइडल कणों के विपरीत जंतु झिल्ली से गुजर सकते हैं।
$(iv)$ टिंडल प्रभाव:
जब प्रकाश की एक किरण को कोलाइडल घोल से गुजरने दिया जाता है,तो यह प्रकाश के स्तंभ की तरह दिखाई देता है। इसे टिंडल प्रभाव कहा जाता है। यह घटना तब होती है जब कोलाइडल आयामों के कण सभी दिशाओं में प्रकाश को प्रकीर्णित करते हैं।
567
Difficult
पायस (emulsions) के चार उपयोग बताइए।

Solution

(N/A) पायस के चार उपयोग निम्नलिखित हैं:
$(i)$ साबुन और डिटर्जेंट की सफाई क्रिया पायस के निर्माण पर आधारित होती है।
$(ii)$ आंतों में वसा का पाचन पायसीकरण की प्रक्रिया द्वारा होता है।
$(iii)$ कई एंटीसेप्टिक्स और कीटाणुनाशक पानी में मिलाए जाने पर पायस बनाते हैं।
$(iv)$ पायसीकरण की प्रक्रिया का उपयोग विभिन्न दवाओं और औषधीय क्रीमों को बनाने में किया जाता है।
568
Difficult
मिसेल्स (micelles) क्या हैं? मिसेलर प्रणाली का एक उदाहरण दीजिए।

Solution

(N/A) मिसेल्स विलायक में सर्फेक्टेंट अणुओं (जैसे साबुन और डिटर्जेंट) द्वारा निर्मित गोलाकार समुच्चय हैं,जब उनकी सांद्रता क्रिटिकल मिसेल सांद्रता $(CMC)$ से अधिक हो जाती है।
इन अणुओं में दोहरी प्रकृति होती है: एक लंबी हाइड्रोफोबिक हाइड्रोकार्बन पूंछ और एक हाइड्रोफिलिक ध्रुवीय सिर।
पानी में,वे खुद को गोलाकार संरचनाओं में इस तरह व्यवस्थित करते हैं कि हाइड्रोफोबिक पूंछ केंद्र की ओर (पानी से दूर) होती है,जबकि हाइड्रोफिलिक सिर बाहर की ओर (पानी की ओर) होते हैं।
उदाहरण: पानी में सोडियम स्टीयरेट $(C_{17}H_{35}COO^{-}Na^{+})$।
Solution diagram
569
Difficult
उपयुक्त उदाहरणों के साथ निम्नलिखित शब्दों को समझाइए:
$(i)$ एल्कोसोल (Alcosol)
$(ii)$ एयरोसोल (Aerosol)
$(iii)$ हाइड्रोसोल (Hydrosol).

Solution

(N/A) $(i)$ एल्कोसोल:
वह कोलाइडल विलयन जिसमें अल्कोहल परिक्षेपण माध्यम के रूप में और ठोस पदार्थ परिक्षिप्त प्रावस्था के रूप में होता है,उसे एल्कोसोल कहा जाता है।
उदाहरण के लिए: एथिल अल्कोहल में सेलुलोज नाइट्रेट का कोलाइडल सोल एक एल्कोसोल है।
$(ii)$ एयरोसोल:
वह कोलाइडल विलयन जिसमें गैस परिक्षेपण माध्यम के रूप में और ठोस या द्रव परिक्षिप्त प्रावस्था के रूप में होता है,उसे एयरोसोल कहा जाता है।
उदाहरण के लिए: धुआं (गैस में ठोस) या कोहरा (गैस में द्रव)।
$(iii)$ हाइड्रोसोल:
वह कोलाइडल विलयन जिसमें जल परिक्षेपण माध्यम के रूप में और ठोस पदार्थ परिक्षिप्त प्रावस्था के रूप में होता है,उसे हाइड्रोसोल कहा जाता है।
उदाहरण के लिए: स्टार्च सोल या गोल्ड सोल।
570
Difficult
"कोलाइड कोई पदार्थ नहीं बल्कि पदार्थ की एक अवस्था है" इस कथन पर टिप्पणी कीजिए।

Solution

(N/A) कोई भी पदार्थ अपने कणों के आकार के आधार पर कोलाइड के रूप में व्यवहार कर सकता है। उदाहरण के लिए,साधारण नमक $(NaCl)$ जलीय माध्यम में क्रिस्टलॉइड (crystalloid) के रूप में कार्य करता है,लेकिन बेंजीन माध्यम में कोलाइड के रूप में व्यवहार करता है।
जब किसी पदार्थ के कणों का आकार $1 \, nm$ और $1000 \, nm$ के बीच होता है,तो वह कोलाइडल गुण प्रदर्शित करता है।
अतः,कोलाइड पदार्थों का कोई विशिष्ट वर्ग नहीं है,बल्कि यह पदार्थ की एक अवस्था है जो कणों के आकार पर निर्भर करती है। यह अवस्था वास्तविक विलयन और निलंबन (suspension) के बीच की मध्यवर्ती अवस्था है।
571
Medium
साबुन की सफाई प्रक्रिया को समझाइए।

Solution

(N/A) साबुन के अणु तेल की बूंद (गंदगी) के चारों ओर मिसेल बनाते हैं,जिसमें स्टीयरेट आयनों के हाइड्रोफोबिक भाग तेल की बूंद से जुड़ जाते हैं और हाइड्रोफिलिक भाग तेल की बूंद के बाहर की ओर रहते हैं। हाइड्रोफिलिक भागों की ध्रुवीय प्रकृति के कारण,स्टीयरेट आयन (गंदगी के साथ) पानी में खिंच जाते हैं,जिससे कपड़े से गंदगी दूर हो जाती है।
Solution diagram
572
Medium
निम्नलिखित यौगिकों में हाइड्रोफिलिक (जलरागी) और हाइड्रोफोबिक (जलविरागी) भागों को चिह्नित कीजिए।
$(i)$ $CH_3(CH_2)_{10}CH_2OSO_3^-Na^{+}$
$(ii)$ $CH_3(CH_2)_{15}N^{+}(CH_3)_3Br^{-}$
$(iii)$ $CH_3(CH_2)_{16}COO(CH_2CH_2O)_nCH_2CH_2OH$

Solution

(N/A) ये अणु सर्फेक्टेंट हैं,जिनमें एक लंबी अध्रुवीय हाइड्रोकार्बन श्रृंखला (हाइड्रोफोबिक भाग) और एक ध्रुवीय या आयनिक हेड समूह (हाइड्रोफिलिक भाग) होता है।
$(i)$ $CH_3(CH_2)_{10}CH_2-$ हाइड्रोफोबिक भाग है और $-OSO_3^-Na^+$ हाइड्रोफिलिक भाग है।
$(ii)$ $CH_3(CH_2)_{15}-$ हाइड्रोफोबिक भाग है और $-N^{+}(CH_3)_3Br^-$ हाइड्रोफिलिक भाग है।
$(iii)$ $CH_3(CH_2)_{16}-$ हाइड्रोफोबिक भाग है और $-COO(CH_2CH_2O)_nCH_2CH_2OH$ हाइड्रोफिलिक भाग है।
573
Difficult
कोलाइड्स के बारे में जानकारी दें। कोलाइड्स के वर्गीकरण की व्याख्या करें।

Solution

(N/A) हम जानते हैं कि विलयन समांगी प्रणालियाँ हैं। हम यह भी जानते हैं कि पानी में रेत मिलाने पर वह निलंबन बनाता है,जो समय के साथ नीचे बैठ जाता है। निलंबन और विलयन की दो चरम स्थितियों के बीच हमें प्रणालियों का एक बड़ा समूह मिलता है जिसे कोलाइडल परिक्षेपण या सरल रूप में कोलाइड्स कहा जाता है।
कोलाइड एक विषमांगी प्रणाली है जिसमें एक पदार्थ दूसरे पदार्थ में,जिसे परिक्षेपण माध्यम कहा जाता है,बहुत महीन कणों के रूप में परिक्षिप्त होता है।
विलयन और कोलाइड के बीच मुख्य अंतर कणों के आकार का है। विलयन में,घटक कण आयन या छोटे अणु होते हैं। कोलाइड में,परिक्षिप्त प्रावस्था एक अणु के कणों (जैसे प्रोटीन या सिंथेटिक पॉलिमर) या कई परमाणुओं,आयनों या अणुओं के समूह से बनी हो सकती है।
कोलाइडल कण साधारण अणुओं से बड़े होते हैं लेकिन निलंबित रहने के लिए पर्याप्त छोटे होते हैं। उनका व्यास $1$ से $1000$ $nm$ ($10^{-9}$ से $10^{-6}$ $m$) के बीच होता है।
कोलाइडल कणों का आकार छोटा होने के कारण प्रति इकाई द्रव्यमान में उनका पृष्ठीय क्षेत्रफल बहुत अधिक होता है। $1$ $cm$ भुजा वाले एक घन पर विचार करें। इसका कुल पृष्ठीय क्षेत्रफल $6$ $cm^{2}$ है। यदि इसे $10^{12}$ घनों में समान रूप से विभाजित किया जाए,तो ये घन बड़े कोलाइडल कणों के आकार के होंगे और इनका कुल पृष्ठीय क्षेत्रफल $60,000$ $cm^{2}$ या $6$ $m^{2}$ होगा।
यह विशाल पृष्ठीय क्षेत्रफल कोलाइड्स के कुछ विशेष गुणों का कारण बनता है।
कोलाइड्स का वर्गीकरण निम्नलिखित मानदंडों के आधार पर किया जाता है: $(i)$ परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम की भौतिक अवस्था। $(ii)$ परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम के बीच अंतःक्रिया की प्रकृति। $(iii)$ परिक्षिप्त प्रावस्था के कणों का प्रकार।
परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम की भौतिक अवस्था के आधार पर वर्गीकरण: इस आधार पर कि परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम ठोस,द्रव या गैस हैं,आठ प्रकार की कोलाइडल प्रणालियाँ संभव हैं। एक गैस का दूसरी गैस के साथ मिश्रण एक समांगी मिश्रण बनाता है और इसलिए यह कोलाइडल प्रणाली नहीं है।
574
Difficult
उदाहरण देकर मिसेल (micelle) बनने की क्रियाविधि समझाइए।

Solution

(N/A) आइए साबुन के घोल का उदाहरण लें। साबुन एक उच्च वसा अम्ल (higher fatty acid) का सोडियम या पोटेशियम लवण है और इसे $RCOO^{-} Na^{+}$ के रूप में दर्शाया जा सकता है (उदाहरण के लिए,सोडियम स्टीयरेट $CH_{3}(CH_{2})_{16}COO^{-} Na^{+}$,जो कई साबुन का एक प्रमुख घटक है)।
जब इसे पानी में घोला जाता है,तो यह $RCOO^{-}$ और $Na^{+}$ आयनों में वियोजित हो जाता है। $RCOO^{-}$ आयन दो भागों से बने होते हैं:
$1$. एक लंबी हाइड्रोकार्बन श्रृंखला $R$ (जिसे अध्रुवीय 'पूंछ' भी कहा जाता है) जो हाइड्रोफोबिक (जल-विकर्षी) होती है।
$2$. एक ध्रुवीय समूह $COO^{-}$ (जिसे ध्रुवीय आयनिक 'सिर' भी कहा जाता है) जो हाइड्रोफिलिक (जल-स्नेही) होता है।
ये आयन पानी की सतह पर जमा हो जाते हैं,जिसमें उनकी हाइड्रोफोबिक पूंछ पानी से दूर होती है और हाइड्रोफिलिक सिर पानी की ओर होते हैं। उच्च सांद्रता पर,ये आयन घोल के थोक (bulk) में खिंच जाते हैं और एक गोलाकार आकार में एकत्रित हो जाते हैं,जिसमें उनकी हाइड्रोफोबिक पूंछ केंद्र की ओर और हाइड्रोफिलिक सिर गोले की सतह पर होते हैं। इस एकत्रित संरचना को मिसेल कहा जाता है।
575
Difficult
साबुन की सफाई प्रक्रिया को समझाइए।

Solution

(N/A) मिसेल एक हाइड्रोफोबिक हाइड्रोकार्बन जैसे केंद्रीय कोर से बना होता है। साबुन की सफाई प्रक्रिया इस तथ्य के कारण है कि साबुन के अणु तेल की बूंद के चारों ओर मिसेल इस तरह बनाते हैं कि स्टीयरेट आयनों का हाइड्रोफोबिक भाग तेल की बूंद के अंदर होता है और हाइड्रोफिलिक भाग ग्रीस की बूंद से बाहर ब्रिसल्स की तरह निकला होता है।
ध्रुवीय समूह पानी के साथ बातचीत कर सकते हैं; स्टीयरेट आयनों से घिरी तेल की बूंद अब पानी में खिंच जाती है और गंदी सतह से हट जाती है। इस प्रकार,साबुन तेल और वसा के पायसीकरण (emulsification) और उन्हें धोने में मदद करता है। ग्लोब्यूल्स के चारों ओर नकारात्मक रूप से आवेशित म्यान उन्हें एक साथ आने और समुच्चय (aggregates) बनाने से रोकती है।
Solution diagram
576
Difficult
कोलाइड्स के निर्माण के लिए रासायनिक विधियों,ब्रेडिग आर्क विधि और पेप्टीकरण विधि की व्याख्या कीजिए।

Solution

(N/A) रासायनिक विधियाँ : कोलाइडल परिक्षेपण को रासायनिक अभिक्रियाओं द्वारा तैयार किया जा सकता है जो द्विविस्थापन,ऑक्सीकरण,अपचयन या जल-अपघटन द्वारा अणुओं के निर्माण की ओर ले जाती हैं। ये अणु फिर एकत्रित होकर सोल का निर्माण करते हैं।
$As_{2}O_{3} + 3 H_{2}S \xrightarrow{\text{Double decomposition}} As_{2}S_{3 \text{ (sol)}} + 3 H_{2}O$
$SO_{2} + 2 H_{2}S \xrightarrow{\text{Oxidation}} 3 S_{\text{(sol)}} + 2 H_{2}O$
$2 AuCl_{3} + 3 HCHO + 3 H_{2}O \xrightarrow{\text{Reduction}} 2 Au_{\text{(sol)}} + 3 HCOOH + 6 HCl$
$FeCl_{3} + 3 H_{2}O \xrightarrow{\text{Hydrolysis}} Fe(OH)_{3 \text{ (sol)}} + 3 HCl$
विद्युतीय विघटन या ब्रेडिग आर्क विधि: इस प्रक्रिया में परिक्षेपण और संघनन दोनों शामिल हैं। सोना,चांदी,प्लैटिनम आदि जैसी धातुओं के कोलाइडल सोल इस विधि द्वारा तैयार किए जा सकते हैं। इस विधि में,परिक्षेपण माध्यम में डूबे हुए धातु के इलेक्ट्रोड के बीच इलेक्ट्रिक आर्क उत्पन्न किया जाता है। उत्पन्न तीव्र गर्मी धातु को वाष्पित कर देती है,जो फिर कोलाइडल आकार के कण बनाने के लिए संघनित हो जाती है।
पेप्टीकरण : पेप्टीकरण को अवक्षेप को थोड़ी मात्रा में विद्युत-अपघट्य की उपस्थिति में परिक्षेपण माध्यम के साथ हिलाकर कोलाइडल सोल में बदलने की प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाने वाले विद्युत-अपघट्य को पेप्टीकरण कारक कहा जाता है।
इस विधि का उपयोग ताजे तैयार अवक्षेप को कोलाइडल सोल में बदलने के लिए किया जाता है। पेप्टीकरण के दौरान अवक्षेप अपनी सतह पर विद्युत-अपघट्य के आयनों में से एक का अधिशोषण करता है। इससे अवक्षेप पर धनात्मक या ऋणात्मक आवेश विकसित हो जाता है,जो अंततः कोलाइड के आकार के छोटे कणों में टूट जाता है।
Solution diagram
577
Difficult
कोलाइडल विलयन के शुद्धिकरण की व्याख्या कीजिए।

Solution

(N/A) कोलाइडल विलयन तैयार किए जाने पर उनमें इलेक्ट्रोलाइट्स और अन्य घुलनशील अशुद्धियों की अधिक मात्रा होती है। हालांकि कोलाइडल विलयन की स्थिरता के लिए इलेक्ट्रोलाइट्स के अंश आवश्यक हैं,लेकिन बड़ी मात्रा में ये स्कंदन (coagulation) का कारण बन सकते हैं। इसलिए,इन घुलनशील अशुद्धियों की सांद्रता को आवश्यक न्यूनतम स्तर तक कम करना आवश्यक है।
अशुद्धियों की मात्रा को आवश्यक न्यूनतम स्तर तक कम करने की प्रक्रिया को कोलाइडल विलयन का शुद्धिकरण कहा जाता है। कोलाइडल विलयन का शुद्धिकरण निम्नलिखित विधियों द्वारा किया जाता है:
$(i)$ डायलिसिस: यह एक उपयुक्त झिल्ली (membrane) के माध्यम से विसरण (diffusion) द्वारा कोलाइडल विलयन से घुले हुए पदार्थ को हटाने की प्रक्रिया है। वास्तविक विलयन में कण (आयन या छोटे अणु) पशु झिल्ली (मूत्राशय),चर्मपत्र कागज या सेलोफेन शीट से गुजर सकते हैं,लेकिन कोलाइडल कण नहीं गुजर सकते।
कोलाइडल विलयन वाली उपयुक्त झिल्ली की एक थैली को एक ऐसे बर्तन में लटकाया जाता है जिसमें ताजा पानी लगातार बह रहा होता है। अणु और आयन झिल्ली के माध्यम से बाहर के पानी में विसरित हो जाते हैं और शुद्ध कोलाइडल विलयन पीछे रह जाता है। इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण को डायलाइज़र कहा जाता है।
$(ii)$ इलेक्ट्रो-डायलिसिस: सामान्य तौर पर,डायलिसिस की प्रक्रिया काफी धीमी होती है। यदि अशुद्ध कोलाइडल विलयन में घुला हुआ पदार्थ केवल एक इलेक्ट्रोलाइट है,तो विद्युत क्षेत्र लागू करके इसे तेज किया जा सकता है। इस प्रक्रिया को इलेक्ट्रो-डायलिसिस कहा जाता है।
Solution diagram
578
Medium
कोलाइडल विलयनों के अणुसंख्यक गुणधर्मों और रंग के बारे में जानकारी दें।

Solution

(N/A) अणुसंख्यक गुणधर्म: कोलाइडल कण बड़े समुच्चय होते हैं,इसलिए कोलाइडल विलयन में कणों की संख्या वास्तविक विलयन की तुलना में अपेक्षाकृत कम होती है। अतः,समान सांद्रता पर वास्तविक विलयनों द्वारा प्रदर्शित मानों की तुलना में अणुसंख्यक गुणधर्मों (परासरण दाब,वाष्प दाब में अवनमन,हिमांक में अवनमन और क्वथनांक में उन्नयन) के मान छोटे क्रम के होते हैं।
रंग: कोलाइडल विलयन का रंग परिक्षिप्त कणों द्वारा प्रकीर्णित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। प्रकाश की तरंग दैर्ध्य कणों के आकार और प्रकृति पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए,सबसे महीन स्वर्ण सोल लाल दिखाई देता है,जबकि बड़े कण बैंगनी या नीले दिखाई देते हैं।
579
Advanced
टिंडल प्रभाव की व्याख्या कीजिए।

Solution

(N/A) यदि अंधेरे में रखे गए एक समांगी विलयन को प्रकाश की दिशा में देखा जाए,तो यह स्पष्ट दिखाई देता है और यदि इसे प्रकाश पुंज की दिशा के समकोण पर देखा जाए,तो यह पूरी तरह से अंधेरा दिखाई देता है।
इसी तरह देखे जाने वाले कोलाइडी विलयन संचरित प्रकाश द्वारा काफी स्पष्ट या पारभासी दिखाई दे सकते हैं,लेकिन जब प्रकाश के मार्ग के समकोण पर देखा जाता है तो वे हल्की से तीव्र ओपलेसेंस (opalescence) दिखाते हैं,अर्थात,पुंज का मार्ग नीले प्रकाश से प्रकाशित होता है।
यह प्रभाव सबसे पहले फैराडे द्वारा देखा गया था और बाद में टिंडल द्वारा विस्तार से अध्ययन किया गया था और इसे टिंडल प्रभाव कहा जाता है। प्रकाश के चमकीले शंकु को टिंडल शंकु कहा जाता है।
टिंडल प्रभाव इस तथ्य के कारण होता है कि कोलाइडी कण अंतरिक्ष में सभी दिशाओं में प्रकाश को बिखेरते हैं। प्रकाश का प्रकीर्णन कोलाइडी परिक्षेपण में पुंज के मार्ग को प्रकाशित करता है।
सिनेमा हॉल में फिल्म के प्रदर्शन के दौरान वहां मौजूद धूल और धुएं के कणों द्वारा प्रकाश के प्रकीर्णन के कारण टिंडल प्रभाव देखा जा सकता है। टिंडल प्रभाव केवल तभी देखा जाता है जब निम्नलिखित दो शर्तें पूरी होती हैं:
$(i)$ परिक्षिप्त कणों का व्यास उपयोग किए गए प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बहुत छोटा नहीं होता है।
$(ii)$ परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम के अपवर्तनांक परिमाण में बहुत भिन्न होते हैं।
टिंडल प्रभाव का उपयोग कोलाइडी और वास्तविक विलयन के बीच अंतर करने के लिए किया जाता है। ज़िगोंडी ने $1903$ में अल्ट्रामाइक्रोस्कोप नामक उपकरण स्थापित करने के लिए टिंडल प्रभाव का उपयोग किया। कांच के बर्तन में रखे कोलाइडी विलयन पर प्रकाश की एक तीव्र किरण केंद्रित की जाती है।
Solution diagram
580
Difficult
ब्राउनियन गति (Brownian movement) के बारे में जानकारी दीजिए।

Solution

(N/A) जब कोलाइडल विलयनों को एक शक्तिशाली अल्ट्रामाइक्रोस्कोप के तहत देखा जाता है,तो कोलाइडल कण दृश्य क्षेत्र में निरंतर ज़िग-ज़ैग गति में दिखाई देते हैं।
यह गति सबसे पहले ब्रिटिश वनस्पतिशास्त्री $Robert \ Brown$ द्वारा देखी गई थी और इसलिए इसे ब्राउनियन गति के रूप में जाना जाता है।
यह गति कोलाइड की प्रकृति से स्वतंत्र है लेकिन कणों के आकार और विलयन की श्यानता (viscosity) पर निर्भर करती है। आकार जितना छोटा और श्यानता जितनी कम होगी,गति उतनी ही तेज होगी।
ब्राउनियन गति को परिक्षेपण माध्यम के अणुओं द्वारा कणों पर होने वाली असंतुलित बमबारी के कारण समझाया गया है। ब्राउनियन गति में एक हलचल प्रभाव (stirring effect) होता है जो कणों को नीचे बैठने नहीं देता है और इस प्रकार यह सोल की स्थिरता के लिए जिम्मेदार है।
Solution diagram
581
Difficult
कोलाइडल कणों पर आवेश के बारे में जानकारी दीजिए।

Solution

कोलाइडल कण हमेशा विद्युत आवेश वहन करते हैं। किसी दिए गए कोलाइडल विलयन में सभी कणों पर इस आवेश की प्रकृति समान होती है और यह धनात्मक या ऋणात्मक हो सकती है। कोलाइडल कणों पर समान और एक जैसे आवेश की उपस्थिति कोलाइडल विलयन को स्थिरता प्रदान करने के लिए काफी हद तक जिम्मेदार है क्योंकि समान आवेश वाले कणों के बीच प्रतिकर्षण बल उन्हें एक-दूसरे के करीब आने पर जुड़ने या एकत्रित होने से रोकता है। सोल कणों पर आवेश एक या अधिक कारणों से होता है,जैसे धातुओं के इलेक्ट्रोडिसपर्शन के दौरान सोल कणों द्वारा इलेक्ट्रॉन ग्रहण करना,विलयन से आयनों का अधिमान्य अधिशोषण और विद्युत द्वि-परत का निर्माण।
धनात्मक आवेशित सोल। ऋणात्मक आवेशित सोल।
$(1)$ जलयोजित धात्विक ऑक्साइड,उदा.,$Al_{2}O_{3} \cdot xH_{2}O$,$CrO_{3} \cdot xH_{2}O$ और $Fe_{2}O_{3} \cdot xH_{2}O$ आदि। $(1)$ धातुएं: उदा. कॉपर,सिल्वर,गोल्ड सोल।
$(2)$ बेसिक डाई स्टफ्स उदा. मेथिलीन ब्लू सोल। $(2)$ धात्विक सल्फाइड,उदा.,$As_{2}S_{3}, Sb_{2}S_{3}, CdS$ सोल।
$(3)$ हीमोग्लोबिन (रक्त) $(3)$ एसिडिक डाई स्टफ्स उदा. इओसिन,कांगो रेड सोल।
$(4)$ ऑक्साइड उदा. $TiO_{2}$ सोल। $(4)$ स्टार्च,गोंद,जिलेटिन,मिट्टी,चारकोल के सोल।
582
Difficult
वैद्युतकण संचलन (Electrophoresis) की व्याख्या कीजिए।

Solution

(N/A) कोलाइडल कणों पर आवेश की उपस्थिति की पुष्टि वैद्युतकण संचलन प्रयोग द्वारा की जाती है। जब कोलाइडल विलयन में डूबे दो प्लैटिनम इलेक्ट्रोडों के बीच विद्युत विभव लगाया जाता है,तो कोलाइडल कण किसी एक इलेक्ट्रोड की ओर गति करते हैं। लगाए गए विद्युत विभव के तहत कोलाइडल कणों की इस गति को वैद्युतकण संचलन कहा जाता है।
धनावेशित कण कैथोड की ओर गति करते हैं,जबकि ऋणावेशित कण एनोड की ओर गति करते हैं। इसे चित्र में दिखाए गए प्रयोगात्मक सेटअप द्वारा प्रदर्शित किया जा सकता है।
जब वैद्युतकण संचलन,यानी कणों की गति को किसी उपयुक्त माध्यम द्वारा रोका जाता है,तो यह देखा जाता है कि परिक्षेपण माध्यम विद्युत क्षेत्र में गति करने लगता है। इस घटना को विद्युत परासरण (Electroosmosis) कहा जाता है।
Solution diagram
583
Difficult
स्कंदन (Coagulation) या अवक्षेपण (Precipitation) के बारे में जानकारी दीजिए।

Solution

(N/A) लायोफोबिक सोल की स्थिरता कोलाइडल कणों पर मौजूद आवेश के कारण होती है। यदि किसी तरह आवेश को हटा दिया जाए,तो कण एक-दूसरे के करीब आकर समूह (स्कंदित) बना लेते हैं और गुरुत्वाकर्षण बल के कारण नीचे बैठ जाते हैं।
कोलाइडल कणों के नीचे बैठने की प्रक्रिया को सोल का स्कंदन या अवक्षेपण कहा जाता है।
लायोफोबिक सोल का स्कंदन निम्नलिखित तरीकों से किया जा सकता है:
$(i)$ वैद्युत कण संचलन (Electrophoresis) द्वारा: कोलाइडल कण विपरीत आवेशित इलेक्ट्रोड की ओर बढ़ते हैं,अपना आवेश खो देते हैं और अवक्षेपित हो जाते हैं।
$(ii)$ दो विपरीत आवेशित सोल को मिलाकर: जब विपरीत आवेशित सोल को लगभग समान अनुपात में मिलाया जाता है,तो वे अपने आवेश को उदासीन कर देते हैं और आंशिक या पूर्ण रूप से अवक्षेपित हो जाते हैं। हाइड्रेटेड फेरिक ऑक्साइड ($+ve$ सोल) और आर्सेनियस सल्फाइड ($-ve$ सोल) का मिश्रण उन्हें अवक्षेपित रूप में लाता है। इसे पारस्परिक स्कंदन कहा जाता है।
$(iii)$ उबालने द्वारा: जब सोल को उबाला जाता है,तो परिक्षेपण माध्यम के अणुओं के साथ टकराव बढ़ने के कारण अधिशोषित परत बाधित हो जाती है। यह कणों पर आवेश को कम करता है और अंततः अवक्षेप के रूप में नीचे बैठ जाता है।
$(iv)$ निरंतर डायलिसिस द्वारा: लंबे समय तक डायलिसिस करने से,सोल में मौजूद इलेक्ट्रोलाइट के अंश लगभग पूरी तरह से हट जाते हैं और कोलाइड्स अस्थिर हो जाते हैं और अंततः स्कंदित हो जाते हैं।
$(v)$ इलेक्ट्रोलाइट्स मिलाकर: जब इलेक्ट्रोलाइट की अधिक मात्रा मिलाई जाती है,तो कोलाइडल कण अवक्षेपित हो जाते हैं। कारण यह है कि कोलाइड्स अपने ऊपर मौजूद आवेश के विपरीत आवेश वाले आयनों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। यह उदासीनीकरण का कारण बनता है जो स्कंदन की ओर ले जाता है। कणों पर आवेश को उदासीन करने के लिए जिम्मेदार आयन को स्कंदन आयन कहा जाता है।
हार्डी-शुल्ज़ नियम के अनुसार,मिलाए गए फ्लोक्यूलेटिंग आयन की संयोजकता जितनी अधिक होगी,उसकी अवक्षेपण करने की शक्ति उतनी ही अधिक होगी। एक ऋणात्मक सोल के स्कंदन में फ्लोक्यूलेटिंग शक्ति का क्रम: $Al^{3+} > Ba^{2+} > Na^{+}$ है,इसी प्रकार धनात्मक सोल के स्कंदन में शक्ति का क्रम: $[Fe(CN)_{6}]^{4-} > PO_{4}^{3-} > SO_{4}^{2-} > Cl^{-}$ है।
दो घंटे में सोल के अवक्षेपण के लिए आवश्यक इलेक्ट्रोलाइट की न्यूनतम सांद्रता ($millimoles$ प्रति लीटर) को स्कंदन मान कहा जाता है। आवश्यक मात्रा जितनी कम होगी,आयन की स्कंदन शक्ति उतनी ही अधिक होगी।
584
Difficult
द्रवरागी (lyophilic) सॉल का स्कंदन (coagulation) और कोलाइड का संरक्षण समझाइए।

Solution

(N/A) द्रवरागी सॉल का स्कंदन: द्रवरागी सॉल के स्थायित्व के लिए दो कारक उत्तरदायी हैं: कोलाइड कणों पर आवेश और उनका विलायकयोजन (solvation)। जब इन दो कारकों को हटा दिया जाता है,तो द्रवरागी सॉल का स्कंदन किया जा सकता है। यह निम्न प्रकार से किया जाता है:
$(i)$ विद्युत-अपघट्य (electrolyte) मिलाकर।
$(ii)$ उपयुक्त विलायक मिलाकर।
जब द्रवरागी सॉल में अल्कोहल या एसीटोन जैसे विलायक मिलाए जाते हैं,तो परिक्षिप्त प्रावस्था का निर्जलीकरण (dehydration) हो जाता है। इस स्थिति में,थोड़ी मात्रा में विद्युत-अपघट्य मिलाने से स्कंदन हो सकता है।
कोलाइड का संरक्षण: द्रवरागी सॉल,द्रवविरागी (lyophobic) सॉल की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं क्योंकि द्रवरागी कोलाइड का व्यापक रूप से विलायकयोजन होता है; अर्थात,कोलाइड कण उस द्रव की एक परत से ढके होते हैं जिसमें वे परिक्षिप्त होते हैं।
द्रवरागी कोलाइड में द्रवविरागी कोलाइड को संरक्षित करने का एक अनूठा गुण होता है। जब द्रवरागी सॉल को द्रवविरागी सॉल में मिलाया जाता है,तो द्रवरागी कण द्रवविरागी कणों के चारों ओर एक परत बना लेते हैं और इस प्रकार उन्हें विद्युत-अपघट्यों से बचाते हैं। इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाने वाले द्रवरागी कोलाइड को रक्षी कोलाइड (protective colloids) कहा जाता है।
585
EasyMCQ
कोलाइडल कणों के व्यास की सीमा क्या है?
A
$1 \ nm$ से $1000 \ nm$
B
$1 \ \mathring{A}$ से $10 \ \mathring{A}$
C
$1000 \ nm$ से $10000 \ nm$
D
$0.1 \ nm$ से $1 \ nm$

Solution

(A) कोलाइडल कण उन कणों के रूप में परिभाषित किए जाते हैं जिनका आकार वास्तविक विलयन और निलंबन (suspension) के आकार के बीच होता है।
कोलाइडल कणों के व्यास की सीमा सामान्यतः $1 \ nm$ से $1000 \ nm$ ($10^{-9} \ m$ से $10^{-6} \ m$) होती है।
586
EasyMCQ
ठोस सोल का उदाहरण दीजिए जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था (dispersed phase) ठोस हो।
A
रंगीन रत्न
B
मक्खन
C
पेंट्स
D
धुआँ

Solution

(A) ठोस सोल एक ऐसी कोलाइडल प्रणाली है जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम दोनों ठोस होते हैं।
इस प्रणाली में,एक ठोस पदार्थ दूसरे ठोस पदार्थ में परिक्षिप्त होता है।
ठोस सोल का एक उदाहरण रंगीन रत्न हैं,जिसमें धातु आयन या अन्य ठोस अशुद्धियाँ एक ठोस खनिज मैट्रिक्स में परिक्षिप्त होती हैं।
587
EasyMCQ
एरोसोल में परिक्षेपण माध्यम कैसा होता है?
A
ठोस
B
द्रव
C
गैस
D
कोलाइड

Solution

(C) एरोसोल एक कोलाइडल प्रणाली है जिसमें परिक्षेपण माध्यम गैस होता है।
एरोसोल में,ठोस या द्रव कण गैस में परिक्षिप्त होते हैं।
उदाहरणों में धुआं (गैस में ठोस) और कोहरा (गैस में द्रव) शामिल हैं।
588
EasyMCQ
ठोस सोल का उदाहरण दीजिए जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था गैसीय अवस्था में हो।
A
प्यूमिस स्टोन
B
मक्खन
C
पेंट्स
D
धुआं

Solution

(A) ठोस सोल एक कोलाइडल प्रणाली है जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था गैस होती है और परिक्षेपण माध्यम ठोस होता है।
ऐसी प्रणाली का एक उदाहरण $Pumice \ stone$ (प्यूमिस स्टोन) है,जिसमें गैस के बुलबुले ठोस मैट्रिक्स के भीतर फंसे होते हैं।
589
EasyMCQ
धुआँ किस प्रकार का कोलाइड है?
A
गैस में परिक्षिप्त ठोस
B
ठोस में परिक्षिप्त गैस
C
गैस में परिक्षिप्त द्रव
D
द्रव में परिक्षिप्त गैस

Solution

(A) कोलाइड एक विषमांगी प्रणाली है जिसमें एक पदार्थ दूसरे पदार्थ में बहुत महीन कणों के रूप में परिक्षिप्त होता है,जिसे परिक्षेपण माध्यम कहा जाता है।
धुआँ कोलाइड का एक उदाहरण है जिसमें ठोस कण (जैसे कार्बन) गैस (जैसे हवा) में परिक्षिप्त होते हैं।
इसलिए,यह गैस में परिक्षिप्त ठोस है।
590
EasyMCQ
परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम के बीच अन्योन्यक्रिया की प्रकृति के आधार पर कोलाइडल सॉल को कितने भागों में विभाजित किया गया है?
A
$2$
B
$3$
C
$4$
D
$5$

Solution

(A) परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम के बीच अन्योन्यक्रिया की प्रकृति के आधार पर,कोलाइडल सॉल को $2$ प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:
$1$. द्रवरागी (Lyophilic) सॉल
$2$. द्रवविरागी (Lyophobic) सॉल
अतः,सही उत्तर $2$ है।
591
EasyMCQ
मल्टीमॉलिक्यूलर कोलाइड्स में कणों के व्यास की सीमा क्या होती है?
A
$1 \ nm$ से $100 \ nm$
B
$1 \ nm$ से कम
C
$1000 \ nm$ से अधिक
D
$100 \ nm$ और $1000 \ nm$ के बीच

Solution

(A) मल्टीमॉलिक्यूलर कोलाइड्स $1 \ nm$ से कम व्यास वाले परमाणुओं या छोटे अणुओं के एकत्रीकरण से बनते हैं।
इन समूहों का आकार कोलाइडल सीमा में होता है,जो आमतौर पर $1 \ nm$ से $1000 \ nm$ के बीच होता है।
592
EasyMCQ
साबुन के लिए $CMC$ (क्रिटिकल माइसेल कंसंट्रेशन) की सामान्य सीमा क्या है?
A
$10^{-4} \text{ से } 10^{-3} \text{ mol L}^{-1}$
B
$10^{-2} \text{ से } 10^{-1} \text{ mol L}^{-1}$
C
$10^{-6} \text{ से } 10^{-5} \text{ mol L}^{-1}$
D
$10^{-9} \text{ से } 10^{-8} \text{ mol L}^{-1}$

Solution

(A) $CMC$ (क्रिटिकल माइसेल कंसंट्रेशन) सर्फेक्टेंट की वह सांद्रता है जिसके ऊपर माइसेल बनते हैं।
साबुन के लिए (जो लंबी श्रृंखला वाले फैटी एसिड के सोडियम या पोटेशियम लवण होते हैं),$CMC$ आमतौर पर $10^{-4} \text{ से } 10^{-3} \text{ mol L}^{-1}$ की सीमा में होता है।
593
EasyMCQ
पायस (emulsion) में परिक्षिप्त प्रावस्था (dispersed phase) की भौतिक अवस्था क्या होती है?
A
ठोस
B
द्रव
C
गैस
D
प्लाज्मा

Solution

(B) पायस एक कोलाइडल प्रणाली है जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम दोनों द्रव होते हैं। इसलिए,पायस में परिक्षिप्त प्रावस्था हमेशा द्रव होती है।
594
Difficult
पायस (Emulsion) के बारे में जानकारी दीजिए।

Solution

(N/A) ये द्रव-द्रव कोलाइडल निकाय हैं,अर्थात एक द्रव में दूसरे द्रव की सूक्ष्म बूंदों का परिक्षेपण। यदि दो अमिश्रणीय या आंशिक रूप से मिश्रणीय द्रवों के मिश्रण को हिलाया जाता है,तो एक द्रव का दूसरे में स्थूल परिक्षेपण प्राप्त होता है जिसे पायस कहा जाता है।
सामान्यतः,दो द्रवों में से एक जल होता है। पायस के दो प्रकार होते हैं:
$(i)$ जल में तेल का परिक्षेपण ($o/w$ प्रकार)
$(ii)$ तेल में जल का परिक्षेपण ($w/o$ प्रकार)
प्रथम निकाय में,जल परिक्षेपण माध्यम के रूप में कार्य करता है। इस प्रकार के पायस के उदाहरण दूध और वैनिशिंग क्रीम हैं। दूध में,तरल वसा जल में परिक्षेपित होती है। दूसरे निकाय में,तेल परिक्षेपण माध्यम के रूप में कार्य करता है। इस प्रकार के सामान्य उदाहरण मक्खन और क्रीम हैं।
जल में तेल के पायस अस्थिर होते हैं और कभी-कभी स्थिर रखने पर वे दो परतों में अलग हो जाते हैं। पायस के स्थिरीकरण के लिए,आमतौर पर एक तीसरा घटक मिलाया जाता है जिसे पायसीकारी (emulsifying agent) कहा जाता है। पायसीकारी निलंबित कणों और माध्यम के बीच एक अंतरापृष्ठीय फिल्म बनाता है। $o/w$ पायस के लिए मुख्य पायसीकारी प्रोटीन,गोंद,प्राकृतिक और कृत्रिम साबुन आदि हैं,और $w/o$ पायस के लिए फैटी एसिड के भारी धातु लवण,लंबी श्रृंखला वाले अल्कोहल,लैंपब्लैक आदि हैं।
पायस को परिक्षेपण माध्यम की किसी भी मात्रा के साथ तनु किया जा सकता है। दूसरी ओर,परिक्षेपित द्रव जब मिश्रित होता है,तो एक अलग परत बनाता है। पायस में बूंदें अक्सर ऋणात्मक रूप से आवेशित होती हैं और इलेक्ट्रोलाइट्स द्वारा अवक्षेपित की जा सकती हैं। वे ब्राउनियन गति और टिंडल प्रभाव भी प्रदर्शित करते हैं। पायस को गर्म करके,ठंडा करके,सेंट्रीफ्यूज करके आदि द्वारा घटक द्रवों में तोड़ा जा सकता है।
Solution diagram
595
Easy
पायस (emulsion) के कितने प्रकार होते हैं? वे कौन-कौन से हैं?

Solution

(N/A) पायस को मुख्य रूप से परिक्षिप्त प्रावस्था (dispersed phase) और परिक्षेपण माध्यम (dispersion medium) की प्रकृति के आधार पर $2$ प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:
$1$. तेल का जल में $(O/W)$ प्रकार: इस प्रकार में,तेल परिक्षिप्त प्रावस्था है और जल परिक्षेपण माध्यम है। उदाहरण: दूध,वैनिशिंग क्रीम।
$2$. जल का तेल में $(W/O)$ प्रकार: इस प्रकार में,जल परिक्षिप्त प्रावस्था है और तेल परिक्षेपण माध्यम है। उदाहरण: मक्खन,कोल्ड क्रीम।
596
MediumMCQ
$O/W$ (तेल-इन-जल) और $W/O$ (जल-इन-तेल) पायस के उदाहरण दीजिए।
A
दूध और मक्खन
B
मक्खन और दूध
C
क्रीम और कोल्ड क्रीम
D
इनमें से कोई नहीं

Solution

(A) $O/W$ (तेल-इन-जल) पायस वह है जिसमें तेल परिक्षिप्त प्रावस्था है और जल परिक्षेपण माध्यम है। उदाहरणों में $Milk$ (दूध) और $Vanishing \text{ } cream$ शामिल हैं।
$W/O$ (जल-इन-तेल) पायस वह है जिसमें जल परिक्षिप्त प्रावस्था है और तेल परिक्षेपण माध्यम है। उदाहरणों में $Butter$ (मक्खन) और $Cold \text{ } cream$ शामिल हैं।
597
EasyMCQ
वैनिशिंग क्रीम और दूध पायस (emulsions) के किस प्रकार के उदाहरण हैं?
A
जल में तेल $(O/W)$ प्रकार
B
तेल में जल $(W/O)$ प्रकार
C
$A$ और $B$ दोनों
D
इनमें से कोई नहीं

Solution

(A) पायस कोलाइडल प्रणाली हैं जिनमें परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम दोनों तरल होते हैं।
इन्हें दो प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:
$1$. जल में तेल $(O/W)$ प्रकार: इसमें तेल परिक्षिप्त प्रावस्था है और जल परिक्षेपण माध्यम है। उदाहरणों में दूध और वैनिशिंग क्रीम शामिल हैं।
$2$. तेल में जल $(W/O)$ प्रकार: इसमें जल परिक्षिप्त प्रावस्था है और तेल परिक्षेपण माध्यम है। उदाहरणों में मक्खन और कोल्ड क्रीम शामिल हैं।
अतः,वैनिशिंग क्रीम और दूध दोनों $O/W$ प्रकार के पायस के उदाहरण हैं.
598
Difficult
कोलाइड्स के उदाहरणों के बारे में जानकारी दीजिए।

Solution

(N/A) कोलाइड्स के उदाहरण निम्नलिखित हैं:
$(i)$ आकाश का नीला रंग: हवा में निलंबित धूल के कण और पानी के सूक्ष्म कण नीले प्रकाश का प्रकीर्णन करते हैं,जो हमारी आँखों तक पहुँचता है,जिससे आकाश नीला दिखाई देता है।
$(ii)$ कोहरा,धुंध और वर्षा: जब धूल के कणों वाली हवा का एक बड़ा द्रव्यमान अपने ओसांक (dew point) से नीचे ठंडा होता है,तो नमी इन कणों पर संघनित होकर सूक्ष्म बूंदें बनाती है। ये बूंदें कोलाइडल प्रकृति की होती हैं और हवा में कोहरे या धुंध के रूप में तैरती रहती हैं। बादल हवा में निलंबित पानी की छोटी बूंदों वाले एरोसोल हैं।
ऊपरी वायुमंडल में संघनन के कारण ये कोलाइडल बूंदें बड़ी हो जाती हैं और वर्षा के रूप में नीचे गिरती हैं। कभी-कभी वर्षा तब होती है जब विपरीत आवेश वाले दो बादल मिलते हैं। हवाई जहाज से विद्युतीकृत रेत या बादलों के विपरीत आवेश वाला सोल छिड़क कर कृत्रिम वर्षा कराई जा सकती है।
$(iii)$ खाद्य पदार्थ: दूध,मक्खन,हलवा,आइसक्रीम,फलों का रस आदि सभी कोलाइड्स हैं।
$(iv)$ रक्त: यह एक एल्ब्यूमिनोइड पदार्थ का कोलाइडल घोल है। फिटकरी और फेरिक क्लोराइड की रक्तस्राव रोकने की क्रिया रक्त के स्कंदन (coagulation) के कारण होती है,जिससे थक्का बनता है और रक्त बहना बंद हो जाता है।
$(v)$ मिट्टी: उपजाऊ मिट्टी कोलाइडल प्रकृति की होती है जिसमें ह्यूमस एक सुरक्षात्मक कोलाइड के रूप में कार्य करता है। इस कोलाइडल प्रकृति के कारण,मिट्टी नमी और पोषक तत्वों को अवशोषित करती है।
$(vi)$ डेल्टा का निर्माण: नदी का पानी मिट्टी का एक कोलाइडल घोल है। समुद्री पानी में कई इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं। जब नदी का पानी समुद्र के पानी से मिलता है,तो समुद्र के पानी में मौजूद इलेक्ट्रोलाइट्स मिट्टी के कोलाइडल घोल को स्कंदित (coagulate) कर देते हैं,जिसके परिणामस्वरूप इसका जमाव होता है और डेल्टा का निर्माण होता है।
599
Difficult
कोलाइड्स के अनुप्रयोगों के बारे में जानकारी दीजिए।

Solution

(N/A) कोलाइड्स का उपयोग उद्योगों में व्यापक रूप से किया जाता है। इसके कुछ उदाहरण निम्नलिखित हैं:
$(i)$ धुएं का विद्युत अवक्षेपण: धुआं हवा में कार्बन,आर्सेनिक यौगिकों,धूल आदि जैसे ठोस कणों का एक कोलाइडल घोल है। चिमनी से बाहर निकलने से पहले धुएं को एक ऐसे कक्ष से गुजारा जाता है जिसमें धुएं के कणों पर मौजूद आवेश के विपरीत आवेश वाली प्लेटें होती हैं। इन प्लेटों के संपर्क में आने पर कण अपना आवेश खो देते हैं और अवक्षेपित हो जाते हैं। इस प्रकार कण कक्ष के फर्श पर बैठ जाते हैं। इस अवक्षेपक को कोट्रेल अवक्षेपक कहा जाता है।
$(ii)$ पीने के पानी का शुद्धिकरण: प्राकृतिक स्रोतों से प्राप्त पानी में अक्सर निलंबित अशुद्धियाँ होती हैं। निलंबित अशुद्धियों को स्कंदित करने और पानी को पीने योग्य बनाने के लिए ऐसे पानी में फिटकरी मिलाई जाती है।
$(iii)$ दवाएं: अधिकांश दवाएं कोलाइडल प्रकृति की होती हैं। उदाहरण के लिए,आर्गिरोल एक सिल्वर सोल है जिसका उपयोग आंखों के लोशन के रूप में किया जाता है।
Solution diagram
600
EasyMCQ
हवा में कार्बन,आर्सेनिक यौगिकों और धूल युक्त कोलाइडल घोल कौन सा है?
A
धुआं
B
कोहरा
C
बादल
D
धुंध

Solution

(A) एक कोलाइडल प्रणाली जिसमें ठोस कण (जैसे कार्बन,आर्सेनिक यौगिक और धूल) गैस (हवा) में परिक्षिप्त होते हैं,उसे $Smoke$ (धुआं) कहा जाता है।
$Smoke$ में,परिक्षिप्त प्रावस्था $Solid$ (ठोस) है और परिक्षेपण माध्यम $Gas$ (गैस) है।

Surface Chemistry — Colloids, Emulsion, Gel and Their properties with application · Frequently Asked Questions

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