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

(B) कोलाइडल कणों को उन कणों के रूप में परिभाषित किया जाता है जिनका व्यास $1 \, nm$ से $1000 \, nm$ ($10^{-9} \, m$ से $10^{-6} \, m$) की सीमा में होता है।
यह सीमा वास्तविक विलयनों (आकार $< 1 \, nm$) और निलंबन (आकार $> 1000 \, nm$) के बीच की होती है।

(D) आर्सेनिक सल्फाइड $As_2S_3$ एक ऋणात्मक आवेशित सोल है।
यह धनात्मक आवेश वाले आयनों द्वारा स्कंदित होगा।
दिए गए विकल्पों में,धनायन $Mg^{2+}$,$K^+$,$K^+$,और $Al^{3+}$ हैं।
हार्डी-शुल्ज़ नियम के अनुसार,स्कंदन करने वाले आयन की संयोजकता जितनी अधिक होती है,उसकी स्कंदन शक्ति उतनी ही अधिक होती है।
चूंकि $Al^{3+}$ पर सबसे अधिक धनात्मक आवेश $(+3)$ है,इसलिए इसकी स्कंदन शक्ति अधिकतम है।
अतः,$As_2S_3$ सोल को स्कंदित करने के लिए $Al(NO_3)_3$ की न्यूनतम सांद्रता की आवश्यकता होती है।

(B) जब प्रकाश की एक किरण को कोलाइडल विलयन से गुजारा जाता है,तो कोलाइडल कण प्रकाश को प्रकीर्णित करते हैं और हम प्रकाश के पथ को देख सकते हैं। इस घटना को $Tyndall \ effect$ (टिंडल प्रभाव) के रूप में जाना जाता है।

(A) अवक्षेप को थोड़ी मात्रा में विद्युत अपघट्य की उपस्थिति में परिक्षेपण माध्यम के साथ हिलाकर कोलाइडल सोल में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को $Peptization$ कहा जाता है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(C) अपोहन (dialysis) कोलॉइडी विलयनों को शुद्ध करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक प्रक्रिया है।
इसमें कोलॉइडी कणों को घुले हुए आयनों या छोटे अणुओं से अलग किया जाता है,जिससे छोटे कण अर्धपारगम्य झिल्ली से गुजर सकते हैं जबकि बड़े कोलॉइडी कण झिल्ली के अंदर ही रह जाते हैं।

(A) कोलाइडल विलयन का रंग उसमें उपस्थित कोलाइडल कणों के आकार पर निर्भर करता है।
बड़े कण लंबी तरंगदैर्ध्य वाले प्रकाश को अवशोषित करते हैं और छोटी तरंगदैर्ध्य वाले प्रकाश को प्रसारित करते हैं।
उदाहरण के लिए,$150 \, nm$ आकार के कणों वाला सिल्वर सोल बैंगनी दिखाई देता है,जबकि $60 \, nm$ आकार के कणों वाला सोल नारंगी-पीला दिखाई देता है।

(A) प्रकाश का प्रकीर्णन कोलाइड का एक गुण है।

(A) वास्तविक विलयन के कणों का आकार व्यास में $1 \, nm$ से कम होता है,जिन्हें नग्न आंखों से नहीं देखा जा सकता है।
कोलाइड के कणों का आकार $1 \, nm$ और $1000 \, nm$ के बीच होता है,जो वास्तविक विलयन के कणों से बड़े लेकिन निलंबन के कणों से छोटे होते हैं।
निलंबन के कणों का आकार $1000 \, nm$ से अधिक होता है,जिन्हें नग्न आंखों से देखा जा सकता है।
अतः,कणों के आकार का क्रम है: $\text{निलंबन} > \text{कोलाइडल} > \text{वास्तविक विलयन}$।

(C) लायोफिलिक सॉल्स में,परिक्षिप्त प्रावस्था के कणों का परिक्षेपण माध्यम के प्रति गहरा लगाव होता है। यह आकर्षण मुख्य रूप से परिक्षिप्त प्रावस्था के कणों और परिक्षेपण माध्यम के अणुओं के बीच बनने वाले $Hydrogen \ bonds$ के कारण होता है।

(C) जिलेटिन गोल्ड सोल के लिए एक सुरक्षात्मक कोलाइड के रूप में कार्य करता है।
जब जिलेटिन जैसे द्रवरागी कोलाइड को गोल्ड सोल जैसे द्रवविरागी कोलाइड में मिलाया जाता है,तो यह सोने के कणों के चारों ओर एक सुरक्षात्मक परत बना लेता है।
यह विद्युत अपघट्यों द्वारा गोल्ड सोल के स्कंदन को रोकता है,जिसे गोल्ड सोल का संरक्षण कहा जाता है।

(D) पायसीकारक वह पदार्थ है जो पायस (emulsion) की गतिज स्थिरता को बढ़ाकर उसे स्थिर करता है।
साबुन,संश्लेषित अपमार्जक और द्रवरागी कोलाइड (जैसे प्रोटीन या गोंद) सभी पायसीकारी एजेंट के रूप में कार्य कर सकते हैं।
अतः,दिए गए सभी विकल्प सही हैं।

(A) कोलाइड (colloid) परिक्षिप्त प्रावस्था (dispersed phase) और परिक्षेपण माध्यम (dispersion medium) से बना होता है।
शेविंग क्रीम कोलाइड का एक प्रकार है जिसे झाग (foam) कहा जाता है।
झाग में,एक गैस द्रव में परिक्षिप्त होती है।
इसलिए,परिक्षिप्त प्रावस्था गैस है और परिक्षेपण माध्यम द्रव है।

(D) $NaCl$ का मोलर द्रव्यमान $58.5 \ g/mol$ है।
मोलों की संख्या $= \frac{\text{द्रव्यमान}}{\text{मोलर द्रव्यमान}} = \frac{0.585 \ g}{58.5 \ g/mol} = 0.01 \ mol = 10 \ mmol$.
फ्लोकुलेशन मान को सोल के अवक्षेपण के लिए आवश्यक इलेक्ट्रोलाइट की $mmol/L$ में न्यूनतम सांद्रता के रूप में परिभाषित किया गया है।
फ्लोकुलेशन मान $= \frac{\text{इलेक्ट्रोलाइट के मिलीमोल}}{\text{सोल का आयतन (लीटर में)}} = \frac{10 \ mmol}{10 \ L} = 1 \ mmol/L$.

(A) एक मिसेलर प्रणाली विलायक में क्रिटिकल मिसेल कंसंट्रेशन $(CMC)$ से ऊपर सर्फेक्टेंट अणुओं के एकत्रीकरण द्वारा बनती है।
साबुन के अणुओं में एक हाइड्रोफिलिक हेड (कार्बोक्सिलेट समूह) और एक हाइड्रोफोबिक हाइड्रोकार्बन टेल होती है।
पानी में,ये अणु मिसेल बनाने के लिए एकत्रित होते हैं जहाँ हाइड्रोफोबिक टेल अंदर की ओर और हाइड्रोफिलिक हेड बाहर की ओर पानी की तरफ होते हैं।
इसलिए,$Soap + water$ मिसेलर प्रणाली का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।

(B) नदियों के मुहाने पर $\Delta$ (डेल्टा) नदी के पानी में मौजूद कोलाइडल कणों का समुद्र के पानी में मौजूद इलेक्ट्रोलाइट्स द्वारा $\text{Coagulation}$ (स्कंदन) होने के कारण बनते हैं।

(B) टिंडल प्रभाव परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम के अपवर्तनांक के बीच के अंतर पर निर्भर करता है।
हाइड्रोफोबिक सोल में,कण बड़े होते हैं और परिक्षिप्त प्रावस्था तथा परिक्षेपण माध्यम के बीच की अन्योन्यक्रिया कमजोर होती है,जिससे अपवर्तनांक में महत्वपूर्ण अंतर उत्पन्न होता है।
इसलिए,हाइड्रोफिलिक सोल की तुलना में हाइड्रोफोबिक सोल में टिंडल प्रभाव अधिक स्पष्ट होता है।

(A) सही विकल्प $(A)$ है।
पायसीकारक एक ऐसा पदार्थ है जिसे पायस में उसकी स्थिरता बढ़ाने के लिए मिलाया जाता है,ताकि परिक्षिप्त बूंदों को आपस में जुड़ने (coalescing) से रोका जा सके। इसलिए,यह पायस की स्थिरता को बढ़ाता है।

(A) ताजे बने अवक्षेप को उपयुक्त विद्युत-अपघट्य (electrolyte) मिलाकर कोलाइडल सोल में बदलने की प्रक्रिया को पेप्टीकरण कहा जाता है।
इस मामले में,स्कंदित अंडे की सफेदी को पेप्सिन और $HCl$ का उपयोग करके वापस कोलाइडल अवस्था में बदला जाता है।

(D) चीनी एक गैर-इलेक्ट्रोलाइट और गैर-आयनिक पदार्थ है। जब इसे कोलाइडल घोल में मिलाया जाता है,तो यह कोलाइडल कणों पर आवेश को बेअसर करने के लिए आयन प्रदान नहीं करता है,और न ही यह कोलाइड की स्थिरता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। इसलिए,यह न तो स्कंदन,न आयनीकरण और न ही पेप्टीकरण का कारण बनता है। अतः,सही विकल्प $(D)$ है।

(B) प्लैटिनम,सोना या चांदी जैसी धातुओं के कोलाइडल विलयन तैयार करने की विधि को $Bredig's$ आर्क विधि के रूप में जाना जाता है।
इसमें परिक्षेपण और संघनन दोनों प्रक्रियाएं शामिल होती हैं।
इसका उपयोग कॉपर या सोडियम जैसी धातुओं के कोलाइडल विलयन तैयार करने के लिए नहीं किया जा सकता है।

(B) एक कोलाइडल प्रणाली जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम दोनों द्रव होते हैं,उसे पायस (Emulsion) कहा जाता है। इसलिए,द्रव-द्रव सॉल को पायस के रूप में जाना जाता है।

(C) टिंडल प्रभाव कोलाइडल कणों द्वारा प्रकाश का प्रकीर्णन है।
यह मुख्य रूप से दो कारकों पर निर्भर करता है:
$1$. परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम के अपवर्तनांक के बीच का अंतर।
$2$. कोलाइडल कणों का आकार,जो उपयोग किए गए प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के तुलनीय होना चाहिए।

(B) जिलेटिन जैसे द्रव-स्नेही (lyophilic) कोलाइड सुरक्षात्मक कोलाइड के रूप में कार्य करते हैं क्योंकि वे द्रव-विरोधी (lyophobic) कोलाइड के चारों ओर एक सुरक्षात्मक परत बनाते हैं,जिससे उनका स्कंदन (coagulation) रुक जाता है।
जिलेटिन का गोल्ड नंबर बहुत कम होता है,जो यह दर्शाता है कि यह एक अत्यधिक प्रभावी सुरक्षात्मक कोलाइड है।

(C) हेटरोपोलर सोल एक ऐसी कोलाइडल प्रणाली है जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था के कणों में ध्रुवीय और अध्रुवीय दोनों समूह होते हैं।
दिए गए विकल्पों में से,$(c)$ पानी में प्रोटीन सोल हेटरोपोलर सोल का एक उदाहरण है क्योंकि प्रोटीन अणुओं में हाइड्रोफिलिक (ध्रुवीय) और हाइड्रोफोबिक (अध्रुवीय) दोनों प्रकार के अमीनो एसिड अवशेष होते हैं।

(D) ब्रेडिग की आर्क विधि में,परिक्षेपण माध्यम में डूबे हुए धातु के इलेक्ट्रोड के बीच एक इलेक्ट्रिक आर्क उत्पन्न किया जाता है।
परिक्षेपण माध्यम में थोड़ी मात्रा में क्षार (जैसे $KOH$) मिलाया जाता है जो एक स्थिरीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है।
यह कणों के एकत्रीकरण को रोककर प्राप्त कोलाइडल सोल को स्थिर करने में मदद करता है।
इसलिए,सही विकल्प $(D)$ है।

(C) यूरिया का विलयन एक वास्तविक विलयन है,कोलाइड नहीं। कोलाइड विषमांगी मिश्रण होते हैं जिनमें कणों का आकार $1 \ nm$ से $1000 \ nm$ के बीच होता है। दूध,रक्त और आइसक्रीम कोलाइडल प्रणालियों के उदाहरण हैं।

(C) अपोहन (Dialysis) एक शुद्धिकरण तकनीक है जिसका उपयोग एक उपयुक्त झिल्ली के माध्यम से विसरण द्वारा कोलाइडल घोल से घुली हुई अशुद्धियों (क्रिस्टलॉइड्स) को अलग करने के लिए किया जाता है।

(D) किसी कोलाइडल सॉल के स्कंदन (coagulation) या अवक्षेपण के लिए आवश्यक इलेक्ट्रोलाइट की न्यूनतम सांद्रता को फ्लोक्यूलेशन मान (या स्कंदन मान) के रूप में परिभाषित किया जाता है।
इसे आमतौर पर $mmol \ L^{-1}$ में व्यक्त किया जाता है।

(D) व्हिप्ड क्रीम एक प्रकार का कोलाइड है जिसे फोम (foam) कहा जाता है।
फोम में,गैस को द्रव में परिक्षिप्त किया जाता है।
इसलिए,परिक्षिप्त प्रावस्था $Gas$ है और परिक्षेपण माध्यम $Liquid$ है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(B) दूध पायस (emulsion) का एक प्रकार है जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था तरल वसा है और परिक्षेपण माध्यम जल है। इसलिए,इसे $O/W$ (तेल-में-जल) पायस के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

(B) फिटकरी (Alum) एक स्कंदनकारी है,जिसे अक्सर पानी से अशुद्धियों को दूर करने के लिए मिलाया जाता है।
इसका कारण यह है कि पानी में कोलाइडल अशुद्धियाँ आमतौर पर ऋणात्मक रूप से आवेशित होती हैं और फिटकरी $(K_2SO_4 \cdot Al_2(SO_4)_3 \cdot 24H_2O)$ से प्राप्त $Al^{3+}$ आयन इस ऋणात्मक आवेश को उदासीन कर देते हैं और स्कंदन (coagulation) की प्रक्रिया को प्रेरित करते हैं।

(C) ताजे बने अवक्षेप को उपयुक्त विद्युत-अपघट्य की थोड़ी मात्रा मिलाकर कोलाइडल सोल में बदलने की प्रक्रिया को $Peptization$ (पेप्टीकरण) कहा जाता है।
इस मामले में,$FeCl_3$ अवक्षेप $Fe(OH)_3$ के लिए पेप्टीकरण कारक के रूप में कार्य करता है,जिससे लाल-भूरा कोलाइडल विलयन बनता है।

(C) फिटकरी $(K_2SO_4 \cdot Al_2(SO_4)_3 \cdot 24H_2O)$ पानी में $Al^{3+}$ आयन प्रदान करती है।
ये $Al^{3+}$ आयन गंदे पानी में मौजूद कोलाइडल मिट्टी के कणों पर मौजूद ऋणात्मक आवेश को उदासीन कर देते हैं।
यह प्रक्रिया कणों के एकत्रीकरण और नीचे बैठने का कारण बनती है,जिसे स्कंदन (Coagulation) कहा जाता है।

(D) लायोफिलिक सोल अत्यधिक स्थिर होते हैं और इनका आसानी से स्कंदन नहीं किया जा सकता है।
ये प्रकृति में उत्क्रमणीय होते हैं,जिसका अर्थ है कि स्कंदन के बाद इन्हें फिर से बनाया जा सकता है।
इन पर कोई आवेश नहीं होता है।
इसलिए,यह कथन कि वे विलायक में बहुत स्थिर नहीं हैं,गलत है।

(B) पानी में जिलेटिन एक कोलाइडल विलयन बनाता है जिसे $Gel$ के रूप में जाना जाता है।

(C) कोलाइडल कणों का आकार सामान्यतः $1 \, nm$ से $1000 \, nm$ के बीच होता है,जो $10 \,\mathring{A}$ से $10000 \,\mathring{A}$ के बराबर है।
दिए गए विकल्पों में से,$10 \,\mathring{A}$ से $1000 \,\mathring{A}$ की सीमा कोलाइडल कणों के लिए सबसे उपयुक्त है।

(A) रक्त एक कोलाइडल प्रणाली है जिसमें परिक्षिप्त प्रावस्था में ऋणावेशित कण (जैसे एल्ब्यूमिन और अन्य प्रोटीन) होते हैं।
हार्डी-शुल्ज़ नियम के अनुसार,आयन पर आवेश का परिमाण बढ़ने के साथ उसकी स्कंदन शक्ति बढ़ती है।
$FeCl_3$ वियोजित होकर $Fe^{3+}$ आयन प्रदान करता है।
चूंकि $Fe^{3+}$ आयन अत्यधिक धनावेशित होते हैं,वे रक्त कोलाइड्स के ऋणावेश को प्रभावी ढंग से उदासीन कर देते हैं,जिससे स्कंदन होता है और रक्तस्राव रुक जाता है।

(C) $CMC$ (क्रिटिकल माइसेलाइजेशन सांद्रता) पर,सर्फेक्टेंट के अणु जुड़कर माइसेल बनाते हैं।
साबुन के लिए $CMC$ का मान लगभग $10^{-3} \ mol \ L^{-1}$ होता है।

(C) बेंजीन एक अध्रुवीय (non-polar) अणु है। 'समान समान को घोलता है' के सिद्धांत के अनुसार,अध्रुवीय पदार्थ अन्य अध्रुवीय पदार्थों द्वारा बेहतर तरीके से फैलते हैं।
$m$-मिथाइल नोनिलबेंजीन एक अध्रुवीय अणु है जिसमें एक लंबी हाइड्रोकार्बन श्रृंखला और एक प्रतिस्थापित बेंजीन रिंग होती है,जो इसे अत्यधिक लिपोफिलिक बनाती है और अध्रुवीय बेंजीन को फैलाने के लिए उपयुक्त बनाती है।
इसके विपरीत,विकल्पों $(A)$,$(B)$ और $(D)$ में ध्रुवीय कार्यात्मक समूह (कार्बोक्सिलेट आयन या क्लोरीन परमाणु) होते हैं,जो उन्हें उभयधर्मी या ध्रुवीय बनाते हैं,इसलिए वे शुद्ध अध्रुवीय बेंजीन को फैलाने के लिए $m$-मिथाइल नोनिलबेंजीन की तुलना में कम उपयुक्त हैं।

(B) कणों द्वारा प्रकाश के प्रकीर्णन की घटना को $Tyndall$ प्रभाव के रूप में जाना जाता है।
यह प्रभाव कोलाइडल विलयनों में देखा जाता है क्योंकि कोलाइडल कणों का आकार प्रकाश को सभी दिशाओं में बिखेरने के लिए पर्याप्त बड़ा होता है।
वास्तविक विलयनों में,कण प्रकाश को बिखेरने के लिए बहुत छोटे होते हैं,और निलंबन में,कण बहुत बड़े होते हैं और अक्सर नीचे बैठ जाते हैं।

(D) लायोफिलिक सॉल की स्थिरता मुख्य रूप से दो कारकों के कारण होती है: कोलाइडल कणों पर आवेश और कणों का विलायकन (solvation)।
लायोफिलिक सॉल को अस्थिर बनाने (अर्थात स्कंदन करने) के लिए,इन दोनों स्थिर करने वाले कारकों को हटाना आवश्यक है।
यह कणों के निर्जलीकरण के लिए एक उपयुक्त विलायक (जैसे अल्कोहल या एसीटोन) मिलाकर और आवेश को बेअसर करने के लिए विद्युत-अपघट्य (electrolyte) मिलाकर किया जाता है।
इसलिए,अल्कोहल और विद्युत-अपघट्य दोनों का योग लायोफिलिक विलयन को अस्थिर बनाता है।

(A) विभिन्न कोलाइड्स की सुरक्षात्मक क्रिया को गोल्ड नंबर के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है। इसे एक सुरक्षात्मक कोलाइड के मिलीग्राम में उस न्यूनतम द्रव्यमान के रूप में परिभाषित किया जाता है जो $10 \ mL$ गोल्ड सोल के स्कंदन को रोकता है,जब इसमें $1 \ mL$ $10\%$ $NaCl$ का घोल मिलाया जाता है।

(B) जब परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम दोनों द्रव होते हैं,तो उस कोलाइडल निकाय को पायस (Emulsion) कहा जाता है,जैसे दूध,वैनिशिंग क्रीम आदि।

(D) कोलाइड्स की स्थिरता कणों पर मौजूद आवेश द्वारा बनी रहती है। विद्युत अपघट्य मिलाने से,कोलाइडल कणों पर मौजूद आवेश उदासीन हो जाता है। इससे कोलाइडल कणों का स्कंदन (coagulation) या अवक्षेपण हो जाता है,जिससे कोलाइड प्रभावी रूप से नष्ट हो जाता है।

(B) एसोसिएटेड कोलाइड वे पदार्थ हैं जो कम सांद्रता पर सामान्य प्रबल विद्युत अपघट्य के रूप में व्यवहार करते हैं,लेकिन उच्च सांद्रता पर 'माइसेल्स' $(micelles)$ नामक समुच्चय बनाने के कारण कोलाइडल गुण प्रदर्शित करते हैं।
साबुन का घोल एसोसिएटेड कोलाइड का एक उत्कृष्ट उदाहरण है क्योंकि साबुन के अणु (जैसे सोडियम स्टीयरेट) पानी में क्रिटिकल माइसेल कंसंट्रेशन $(CMC)$ से ऊपर माइसेल्स बनाते हैं।

(A) विद्युत प्रवाहित करने पर कोलाइडल कणों का विपरीत आवेशित इलेक्ट्रोड की ओर गमन कटाफोरेसिस कहलाता है। इस घटना को इलेक्ट्रोफोरेसिस के रूप में भी जाना जाता है।

(A) टिंडल प्रभाव को कोलाइडल सोल में उपस्थित कोलाइडल कणों द्वारा प्रकाश के प्रकीर्णन के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

(A) कोलाइडल विलयन का रंग परिक्षिप्त कणों द्वारा प्रकीर्णित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है।
यह तरंग दैर्ध्य कणों के आकार और प्रकृति पर निर्भर करती है।
सोने के सोल के मामले में,कोलाइडल कणों का आकार तैयारी की विधि के आधार पर भिन्न होता है,जिससे प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य का प्रकीर्णन होता है,जिसके परिणामस्वरूप अलग-अलग रंग दिखाई देते हैं।

(A) आर्सेनियस ऑक्साइड $(As_2O_3)$ और हाइड्रोजन सल्फाइड $(H_2S)$ के बीच की अभिक्रिया एक द्विविस्थापन अभिक्रिया है:
$As_2O_3 + 3H_2S \rightarrow As_2S_3 (\text{sol}) + 3H_2O$.
इसके परिणामस्वरूप $As_2S_3$ सोल का निर्माण होता है,जो एक ऋणात्मक आवेशित कोलाइड है।
ऋणात्मक आवेश कोलाइडल कणों की सतह पर $S^{2-}$ आयनों के अधिशोषण के कारण होता है।

(A) $Tyndall \ effect$ यह निर्धारित करने का एक आसान तरीका है कि कोई मिश्रण कोलाइडल है या नहीं।
जब प्रकाश को एक वास्तविक विलयन से गुजारा जाता है,तो प्रकाश विलयन से स्पष्ट रूप से गुजर जाता है।
हालाँकि,जब प्रकाश को एक कोलाइडल विलयन से गुजारा जाता है,तो परिक्षिप्त प्रावस्था में मौजूद पदार्थ प्रकाश को सभी दिशाओं में बिखेर देते हैं,जिससे किरण का पथ दिखाई देने लगता है।