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कक्षा ९ विज्ञान अध्याय 5 अभ्यास प्रश्न के लिए एनसीईआरटी समाधान

अद्यतन2026-09-08

प्र1.
निम्नलिखित मिश्रणों में से कौन-से मिश्रण सही रूप से समांगी और विषमांगी मिश्रणों के रूप में वर्गीकृत किए गए हैं? सही विकल्प चुनिए। (i) वायु — समांगी, दुग्ध — विषमांगी, चीनी का विलयन — समांगी, धुआँ — समांगी (ii) पीतल — विषमांगी, कोहरा — विषमांगी, सिरका — विषमांगी, पंकिल जल — समांगी (iii) कॉपर सल्फेट का विलयन — समांगी, नमक का विलयन — समांगी, दुग्ध — समांगी, काँसा (Bronze) — समांगी (iv) पंकिल जल — विषमांगी, दुग्ध — विषमांगी, रक्त — विषमांगी, पीतल — समांगी
उत्तर

सही विकल्प है (iv) पंकिल जल — विषमांगी, दुग्ध — विषमांगी, रक्त — विषमांगी, पीतल — समांगी।

विकल्पउसमें क्या त्रुटि है
(i)धुएँ को समांगी कहा गया है। धुआँ वायु में परिक्षिप्त कार्बन के ठोस कण हैं — एक विषमांगी कोलॉइड।
(ii)तीन त्रुटियाँ: पीतल एक मिश्रधातु है, अतः समांगी; सिरका जल में घुला ऐसीटिक अम्ल है, अतः समांगी; पंकिल जल एक निलंबन है, अतः विषमांगी।
(iii)दुग्ध को समांगी कहा गया है। दुग्ध एक कोलॉइड है — जल में परिक्षिप्त वसा की बूँदें — अतः विषमांगी है।
(iv)चारों सही हैं: पंकिल जल (निलंबन) विषमांगी, दुग्ध (कोलॉइड) विषमांगी, रक्त (कोलॉइड) विषमांगी, पीतल (मिश्रधातु) समांगी।
दुग्ध और रक्त विषमांगी क्यों गिने जाते हैं: ये आँख को एकसमान दिखते हैं, परंतु वास्तव में दो-प्रावस्था वाले मिश्रण हैं — एक पदार्थ की बूँदें अथवा कणिकाएँ दूसरे में परिक्षिप्त, और प्रत्येक कण के चारों ओर एक वास्तविक सीमा। केवल वही मिश्रण समांगी है जो अलग-अलग कणों के स्तर तक एकसमान हो, जैसे नमक का विलयन अथवा पिघलाकर ठंडी की गई मिश्रधातु। व्यावहारिक परीक्षण टिंडल प्रभाव है: दुग्ध और रक्त प्रकाश किरणपुंज को प्रकीर्णित करते हैं, चीनी का विलयन नहीं।
प्र2.
सही विकल्पों का चयन कीजिए तथा सही और गलत विकल्पों के कारण स्पष्ट कीजिए। निम्नलिखित में से कौन-से मिश्रण टिंडल प्रभाव दर्शाते हैं? (क) वायु और धूल के कणों का मिश्रण (ख) कॉपर सल्फेट और जल का मिश्रण (ग) स्टार्च और जल का मिश्रण (घ) ऐसीटोन और जल का मिश्रण — (i) क और ख (ii) ख और घ (iii) क और ग (iv) ग और घ
उत्तर

सही विकल्प है (iii) क और ग।

मिश्रणप्रकारकणों का आकारटिंडल प्रभाव?
(क) वायु और धूल के कणनिलंबन / एरोसॉल> 1000 nmहाँ — दर्शाता है
(ख) कॉपर सल्फेट और जलवास्तविक विलयन< 1 nmनहीं
(ग) स्टार्च और जलकोलॉइड1 – 1000 nmहाँ — दर्शाता है
(घ) ऐसीटोन और जलदो मिश्रणीय द्रवों का विलयन< 1 nmनहीं

(क) और (ग) क्यों दर्शाते हैं: दोनों में कण इतने बड़े हैं कि प्रकाश किरणपुंज का कुछ भाग पार्श्व में मोड़ सकें, अतः पार्श्व से देखने पर किरणपुंज का मार्ग दिखाई देने लगता है।

(ख) और (घ) क्यों नहीं दर्शाते: दोनों में पदार्थ अलग-अलग आयनों अथवा अणुओं के स्तर तक घुले हुए हैं, जो प्रकाश की तरंगदैर्घ्य (लगभग 400 – 700 nm) से कहीं छोटे हैं। ऐसे कण प्रकाश-तरंग को लगभग अछूता छोड़ देते हैं, अतः कुछ प्रकीर्णित नहीं होता और किरणपुंज बिना दिखे निकल जाता है। कॉपर सल्फेट का विलयन नीला है, इससे कोई अंतर नहीं पड़ता — रंग अवशोषण से आता है, जबकि प्रकीर्णन एक बिल्कुल अलग परिघटना है।

याद रखने योग्य नियम: कोई मिश्रण टिंडल प्रभाव तभी दर्शाता है जब उसके परिक्षिप्त कण कम-से-कम प्रकाश की तरंगदैर्घ्य के लगभग बराबर हों। यह प्रत्येक कोलॉइड और प्रत्येक निलंबन के लिए सत्य है और प्रत्येक वास्तविक विलयन के लिए असत्य।
प्र3.
किसी मिश्रण को विलयन, निलंबन अथवा कोलॉइड के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है जिनमें से प्रत्येक के अपने विशिष्ट गुणधर्म होते हैं। बॉक्स में दिए गए शब्दों अथवा वाक्यांशों का उपयोग करके तालिका 5.2 को पूर्ण कीजिए। शब्दों और वाक्यांशों का एक से अधिक बार उपयोग किया जा सकता है। [बड़े आकार के कण; कण समान रूप से वितरित रहते हैं; छोटे आकार के कण (1 nm से कम व्यास); मध्यम आकार के कण (1–1000 nm); स्थिर रखने पर नीचे बैठ जाते हैं (1000 nm से अधिक व्यास); नीचे नहीं बैठते; प्रकाश का प्रकीर्णन करते हैं; निस्यंदन पर पृथक हो जाते हैं; पारदर्शी; नमक का विलयन; दुग्ध; जल में रेत; धुआँ; विषमांगी मिश्रण; निस्यंदन द्वारा पृथक नहीं किए जा सकते; कीचड़; मक्खन; पीतल।]
उत्तर

पूर्ण की गई तालिका 5.2

विलयननिलंबनकोलॉइड
गुणधर्म छोटे आकार के कण (1 nm से कम व्यास); पारदर्शी; कण समान रूप से वितरित रहते हैं; नीचे नहीं बैठते; निस्यंदन द्वारा पृथक नहीं किए जा सकते बड़े आकार के कण; स्थिर रखने पर नीचे बैठ जाते हैं (1000 nm से अधिक व्यास); निस्यंदन पर पृथक हो जाते हैं; प्रकाश का प्रकीर्णन करते हैं; विषमांगी मिश्रण मध्यम आकार के कण (1–1000 nm); कण समान रूप से वितरित रहते हैं; नीचे नहीं बैठते; निस्यंदन द्वारा पृथक नहीं किए जा सकते; प्रकाश का प्रकीर्णन करते हैं; विषमांगी मिश्रण
उदाहरण नमक का विलयन; पीतल जल में रेत; कीचड़ दुग्ध; धुआँ; मक्खन
प्रत्येक वाक्यांश को कहाँ रखें: कणों के आकार से आरंभ कीजिए। छोटे कण न बैठ सकते हैं, न निस्यंदक पत्र में फँस सकते हैं, न प्रकाश प्रकीर्णित कर सकते हैं — इससे पूरा विलयन-स्तंभ बन जाता है, और बॉक्स में से नमक का विलयन तथा पीतल ही वे दो उदाहरण हैं जो कण-स्तर तक एकसमान हैं। बड़े कण तीनों काम करते हैं, जिससे निलंबन-स्तंभ जल में रेत और कीचड़ के साथ बन जाता है। तब कोलॉइड-स्तंभ दोनों ओर से एक-एक गुणधर्म ले लेता है: वह न बैठता है और न छाना जा सकता है (विलयन की भाँति), परंतु प्रकाश प्रकीर्णित करता है और विषमांगी है (निलंबन की भाँति)। दुग्ध, धुआँ और मक्खन तीनों इसी विवरण पर खरे उतरते हैं।
संकेत: “प्रकाश का प्रकीर्णन करते हैं” तथा “विषमांगी मिश्रण” — ये दोनों वाक्यांश दो-दो बार प्रयुक्त होते हैं; प्रश्न स्वयं संकेत देता है कि कुछ वाक्यांश दोहराए जाएँगे।
प्र4.
निम्नलिखित प्रश्नों को हल कीजिए— (i) केक बनाने की किसी विधि में 420 g मैदा, 75 g चीनी और 5 g सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट का उपयोग सूखी सामग्री के रूप में किया जाता है। उपयुक्त विधि के उपयोग द्वारा मिश्रण के प्रत्येक घटक की सांद्रता व्यक्त कीजिए। (ii) किसी पीतल मिश्रधातु में द्रव्यमान के अनुसार 70% ताँबा (कॉपर) है। 120 g पीतल में उपस्थित कॉपर और जिंक की मात्रा परिकलित कीजिए।
उत्तर

(i) तीनों सामग्रियाँ ठोस हैं, अतः उपयुक्त विधि द्रव्यमान-द्रव्यमान प्रतिशत (% m/m) है।

मिश्रण का कुल द्रव्यमान = 420 g + 75 g + 5 g = 500 g

चीनी का % m/m = (75 g ÷ 500 g) × 100 = 15 % m/m
मैदा का % m/m = (420 g ÷ 500 g) × 100 = 84 % m/m
सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट का % m/m = (5 g ÷ 500 g) × 100 = 1 % m/m

जाँच: 15 % + 84 % + 1 % = 100 % ✓

(ii) “द्रव्यमान के अनुसार 70 % ताँबा” का अर्थ है प्रत्येक 100 g पीतल में 70 g ताँबा।

ताँबे का द्रव्यमान = (70 ÷ 100) × 120 g = 84 g
जिंक का द्रव्यमान = 120 g − 84 g = 36 g

जाँच: जिंक का % m/m = (36 g ÷ 120 g) × 100 = 30 %, और 70 % + 30 % = 100 % ✓
यहाँ % m/m क्यों, % m/v क्यों नहीं: द्रव्यमान-आयतन प्रतिशत के लिए विलयन का आयतन चाहिए, और चूर्णों तथा ठोस मिश्रधातुओं का कोई सुनिश्चित विलयन-आयतन होता ही नहीं — मैदे के डिब्बे में दानों के बीच वायु भी भरी रहती है, अतः उसका आयतन मैदे की मात्रा का विश्वसनीय माप नहीं है। द्रव्यमान में यह कठिनाई नहीं है, इसलिए ठोस मिश्रण सदैव द्रव्यमान से ही व्यक्त किया जाता है। अध्याय दुग्ध पाउडर और मसालों के मिश्रण के लिए भी यही परिपाटी अपनाता है।
संकेत: किसी मिश्रण के सभी घटकों के प्रतिशत जोड़कर 100 आने ही चाहिए। प्रत्येक सांद्रता-परिकलन की त्वरित जाँच के लिए इसका उपयोग कीजिए।
प्र5.
खाद्य तेल के किसी पैकेट पर एक लीटर (910 g) लिखा है। यदि इस तेल को जल के साथ मिश्रित किया जाए तो क्या यह अलग परत बनाएगा? यदि हाँ, तो कौन-सा पदार्थ ऊपर रहेगा? आप इन दो परतों को किस प्रकार पृथक करेंगे? प्रयुक्त उपकरण का चित्र भी बनाइए।
उत्तर

हाँ, यह अलग परत बनाएगा और तेल ऊपर रहेगा। दोनों को पृथक्कारी कीप से पृथक किया जाता है।

चरण 1 — तेल का घनत्व ज्ञात कीजिए

घनत्व = द्रव्यमान ÷ आयतन
तेल का आयतन = 1 L = 1000 mL = 1000 cm³, द्रव्यमान = 910 g
तेल का घनत्व = 910 g ÷ 1000 cm³ = 0.91 g cm⁻³
जल का घनत्व = 1.00 g cm⁻³

चरण 2 — तुलना। 0.91 g cm⁻³ < 1.00 g cm⁻³, अतः तेल समान आयतन के जल से हल्का है। तेल और जल अमिश्रणीय भी हैं। इसलिए वे दो परतें बनाते हैं, जिनमें तेल ऊपरी परत और जल नीचे रहता है।

काँच की डाटखाद्य तेल, घनत्व0.91 g cm⁻³ (ऊपरी परत)जल, घनत्व1.00 g cm⁻³ (निचली परत)स्टॉपकॉकशंक्वाकार फ्लास्क —पहले जल निकाला जाता हैस्टैंड
पृथक्कारी कीप। कम घनत्व वाला तेल ऊपरी परत बनाता है; स्टॉपकॉक खोलने पर अधिक घनत्व वाला जल पहले निकलता है।

चरण 3 — इन्हें कैसे पृथक करें

  1. मिश्रण को प्रयोगशाला स्टैंड पर लगी पृथक्कारी कीप में डालिए और काँच की डाट लगा दीजिए।
  2. इसे तब तक स्थिर रहने दीजिए जब तक स्पष्ट सीमा के साथ दो परतें न बन जाएँ।
  3. डाट हटाकर स्टॉपकॉक धीरे-धीरे खोलिए। निचली परत (जल) शंक्वाकार फ्लास्क में निकल जाती है।
  4. सीमा के नल तक पहुँचते ही स्टॉपकॉक बंद कर दीजिए। थोड़ा-सा मिला हुआ भाग अलग एकत्रित करके छोड़ दीजिए।
  5. स्टॉपकॉक पुनः खोलकर ऊपरी परत (तेल) को एक स्वच्छ पात्र में अलग एकत्रित कीजिए।
यह क्यों कार्य करता है: पृथक्कारी कीप केवल दो तथ्यों का उपयोग करती है — द्रव आपस में मिलते नहीं, और उनके घनत्व भिन्न हैं। छँटाई गुरुत्व स्वयं कर देता है और अधिक घनत्व वाले द्रव को नीचे बैठा देता है; तली में लगा नल फिर उसी द्रव को अलग निकाल लेने देता है। न तापन चाहिए, न कोई रसायन, न निस्यंदक पत्र।
प्र6.
नीचे दिए गए अभिकथन एवं कारण को पढ़िए और उनके संबंध में आगे दिए गए विकल्पों में से सही विकल्प का चयन कीजिए। अभिकथन— विलयन टिंडल प्रभाव नहीं दर्शाते हैं। कारण— विलयन के कणों का आकार 100 nm से बड़ा होता है, अतः वे प्रकाश का प्रकीर्णन नहीं कर सकते। (i) अभिकथन और कारण दोनों सत्य हैं और कारण अभिकथन की सही व्याख्या है। (ii) अभिकथन और कारण दोनों सत्य हैं और कारण अभिकथन की सही व्याख्या नहीं है। (iii) अभिकथन सत्य है परंतु कारण असत्य है। (iv) अभिकथन असत्य है परंतु कारण सत्य है।
उत्तर

सही विकल्प है (iii) अभिकथन सत्य है परंतु कारण असत्य है।

अभिकथन — सत्य। वास्तविक विलयन टिंडल प्रभाव नहीं दर्शाता। नमक अथवा कॉपर सल्फेट के विलयन में से लेसर गुजारिए और पार्श्व से किरणपुंज का मार्ग दिखाई नहीं देगा।

कारण — असत्य, दो कारणों से।

कारण में कहा गया: विलयन के कणों का आकार > 100 nm ✗
सही मान: विलयन के कणों का आकार < 1 nm ✓
  • आकार ही गलत है। विलयन में विलेय के कण 1 nm से छोटे होते हैं, 100 nm से बड़े नहीं।
  • तर्क भी गलत है। बड़ा होने पर कण प्रकाश का प्रकीर्णन अधिक करेगा, कम नहीं। कण इतने छोटे होते हैं, इसीलिए प्रकीर्णन नहीं कर पाते।
इसके पीछे की भौतिकी: दृश्य प्रकाश की तरंगदैर्घ्य लगभग 400 – 700 nm होती है। इस तरंगदैर्घ्य से बहुत छोटा कण गुजरती हुई प्रकाश-तरंग को लगभग अछूता छोड़ देता है, अतः पार्श्व में कुछ भी प्रकीर्णित नहीं होता और किरणपुंज अदृश्य रहता है। जैसे ही कण लगभग तरंगदैर्घ्य के आकार के हो जाते हैं — जैसे कोलॉइड (1 – 1000 nm) अथवा निलंबन (> 1000 nm) में — वे प्रबल प्रकीर्णन करते हैं और किरणपुंज जगमगा उठता है।
संकेत: अभिकथन-कारण प्रश्नों में पहले कारण को अकेले परखिए, तब देखिए कि वह अभिकथन की व्याख्या करता है या नहीं। यहाँ अभिकथन एक सही तथ्य है परंतु कारण में तथ्यात्मक त्रुटि है, जिससे विकल्प (iii) ही बचता है।
प्र7.
तालिका 5.3 में दिए गए मिश्रणों को आप किस प्रकार पृथक करेंगे? अपनी चयनित विधि के कारण का भी उल्लेख कीजिए। यदि किसी मिश्रण को पृथक नहीं किया जा सकता है तो उसके कारण की व्याख्या कीजिए। [पंकिल जल से पंक; रक्त प्रतिदर्श में अन्य घटकों से प्लाज्मा; नैफ्थलीन और रेत; चॉक चूर्ण और साधारण नमक; साधारण नमक और जल; जल और तेल; पुष्प के वर्णक]
उत्तर

पूर्ण की गई तालिका 5.3

मिश्रणपृथक्करण की विधिचयन का कारण
पंकिल जल से पंकअवसादन तथा निस्तारण, फिर निस्यंदन; धुँधलापन बना रहे तो फिटकरी (स्कंदन) अथवा अपकेंद्रणपंक एक अघुलनशील निलंबन है जिसके कण 1000 nm से बड़े हैं, अतः वे बैठ जाते हैं और निस्यंदक पत्र उन्हें रोक लेता है। अत्यंत सूक्ष्म कणों को स्कंदक से गुच्छे बनाकर अथवा अपकेंद्रण से नीचे बैठाना पड़ता है।
रक्त प्रतिदर्श में अन्य घटकों से प्लाज्माअपकेंद्रणरक्त एक कोलॉइड है; उसकी कणिकाएँ गुरुत्व से नहीं बैठतीं और निस्यंदक पत्र से निकल जाती हैं। चक्रण से कहीं प्रबल बाहरी बल उत्पन्न होता है और अधिक घनत्व वाली कणिकाएँ तली में एकत्रित हो जाती हैं, ऊपर हल्का प्लाज्मा शेष रह जाता है।
नैफ्थलीन और रेतऊर्ध्वपातननैफ्थलीन अपने गलनांक से नीचे ही ठोस से सीधे वाष्प बन जाता है और ठंडी सतह पर निक्षेपण द्वारा पुनः प्राप्त हो जाता है; रेत ऊर्ध्वपातित नहीं होती और शेष रह जाती है।
चॉक चूर्ण और साधारण नमकजल मिलाकर निस्यंदन, फिर निस्यंद का वाष्पीकरण अथवा क्रिस्टलीकरणनमक जल में घुलनशील है और चॉक नहीं। निस्यंदन चॉक को अवशेष के रूप में निकाल देता है; निस्यंद को वाष्पित करने पर नमक वापस मिल जाता है।
साधारण नमक और जलवाष्पीकरण (नमक पाने के लिए) अथवा आसवन (दोनों पाने के लिए)नमक जल में घुला एक अवाष्पशील ठोस है, अतः जल उड़ा देने पर वह पीछे रह जाता है। आसवन जल को संघनित करके भी एकत्रित कर लेता है।
जल और तेलपृथक्कारी कीपदोनों अमिश्रणीय हैं और उनके घनत्व भिन्न हैं, अतः वे दो परतें बनाते हैं और निचली परत स्टॉपकॉक से निकाली जा सकती है।
पुष्प के वर्णककागज वर्णलेखिकीवर्णक इस बात में भिन्न होते हैं कि कागज उन्हें कितनी प्रबलता से रोकता है और वे विलायक में कितनी सरलता से घुलते हैं, अतः वे पट्टी पर भिन्न-भिन्न दूरी तय करते हैं।
सबमें समान सूत्र: यहाँ प्रत्येक विधि घटकों के बीच किसी एक अंतर को पकड़ती है — कणों का आकार (निस्यंदन, अपकेंद्रण), ऊर्ध्वपातित होने की क्षमता (ऊर्ध्वपातन), विलेयता (घोलकर छानना), वाष्पशीलता (वाष्पीकरण, आसवन), घनत्व (पृथक्कारी कीप) अथवा कागज पर चलने की गति (वर्णलेखिकी)। तकनीक चुनना वास्तव में यह पूछना है: इन दोनों घटकों में किस एक गुणधर्म का अंतर सबसे अधिक है?
प्र8.
किसी मिश्रण में दो मिश्रणीय द्रव ‘क’ तथा ‘ख’ उपस्थित हैं। ‘क’ का क्वथनांक 60°C तथा ‘ख’ का क्वथनांक 90°C है। इन्हें पृथक करने की विधि सुझाइए। सुझाई गई विधि का नामांकित चित्र भी बनाइए।
उत्तर

इन्हें साधारण आसवन द्वारा पृथक कीजिए।

‘क’ का क्वथनांक = 60 °C
‘ख’ का क्वथनांक = 90 °C
अंतर = 90 °C − 60 °C = 30 °C
30 °C आवश्यक 25 °C से अधिक है → साधारण आसवन कार्य करेगा
तापमापीजल निकासजल प्रवेशिकाजल संघनित्रआसवनफ्लास्कऐसीटोन तथाजल का मिश्रण शंक्वाकार फ्लास्कस्टैंडबर्नरऐसीटोन की वाष्पवाष्प संघनित होती है
आसवन की व्यवस्था। कम क्वथनांक वाला द्रव पहले वाष्पित होता है, संघनित्र वाष्प को पुनः द्रव बना देता है और आसुत शंक्वाकार फ्लास्क में एकत्रित हो जाता है।

प्रक्रिया

  1. मिश्रण को आसवन फ्लास्क में लीजिए और उस पर तापमापी इस प्रकार लगाइए कि उसका बल्ब पार्श्व-नलिका के मुँह के स्तर पर रहे। पार्श्व-नलिका को जल-संघनित्र से जोड़िए और एकत्रण-पात्र के रूप में शंक्वाकार फ्लास्क रखिए।
  2. तार की जाली पर फ्लास्क को धीरे-धीरे गर्म कीजिए। तापमापी का पाठ्यांक चढ़कर लगभग 60 °C पर स्थिर हो जाता है, जो बताता है कि केवल द्रव ‘क’ उबल रहा है।
  3. ‘क’ की वाष्प संघनित्र में जाती है, जहाँ बहता ठंडा जल उसकी ऊष्मा हर लेता है और वह पुनः द्रव बन जाती है। शुद्ध ‘क’ शंक्वाकार फ्लास्क में टपकता है।
  4. जब तापमापी का पाठ्यांक 60 °C से ऊपर चढ़ने लगे तो रोककर एकत्रण-पात्र बदल दीजिए — द्रव ‘क’ पूरा आसवित हो चुका है।
  5. अधिक क्वथनांक वाला द्रव ‘ख’ आसवन फ्लास्क में ही शेष रह जाता है; उसे वहीं से लिया जा सकता है अथवा लगभग 90 °C पर अलग आसवित किया जा सकता है।
क्वथनांक का अंतर विधि क्यों तय करता है: अधिक क्वथनांक वाला द्रव भी सदा कुछ न कुछ वाष्पित होता रहता है, अतः वाष्प कभी पूर्णतः शुद्ध नहीं होती। लगभग 25 °C अथवा अधिक का अंतर यह सुनिश्चित करता है कि ‘क’ के उबलते समय ‘ख’ इतनी कम वाष्प दे कि आसुत व्यावहारिक रूप से शुद्ध ‘क’ ही रहे। यहाँ अंतर 30 °C है, जो पर्याप्त है। यदि अंतर 25 °C से कम होता — जैसे ऐसीटोन (56 °C) और ऐल्कोहॉल (78 °C) में — तो साधारण आसवन असफल रहता और प्रभाजी आसवन की आवश्यकता पड़ती।
प्र9.
वाष्पीकरण, क्रिस्टलीकरण और आसवन की तुलना कीजिए। आप किस स्थिति में एक विधि को दूसरी विधियों की अपेक्षा प्राथमिकता देंगे?
उत्तर
तुलना का बिंदुवाष्पीकरणक्रिस्टलीकरणआसवन
क्या किया जाता हैविलायक को वायु में उड़ा दिया जाता हैगर्म संतृप्त विलयन को धीरे-धीरे ठंडा किया जाता हैद्रव को उबालकर, फिर संघनित करके एकत्रित किया जाता है
क्या प्राप्त होता हैकेवल विलेय; विलायक नष्ट हो जाता हैविलेय के शुद्ध क्रिस्टल; बचा हुआ द्रव फेंक दिया जाता हैदोनों घटक, प्रत्येक शुद्ध रूप में
प्राप्त ठोस की शुद्धताकम — प्रत्येक घुली अशुद्धि उसी के साथ रह जाती हैउच्च — अशुद्धियाँ विलयन में रह जाती हैंएकत्रित द्रव शुद्ध होता है
उपकरणखुला पात्र; प्रायः केवल धूप और हवाबीकर, कीप, वॉच ग्लास — सरलआसवन फ्लास्क, तापमापी, संघनित्र, एकत्रण-पात्र
लागत और परिश्रमसबसे कममध्यमसबसे अधिक — लगातार तापन और शीतल जल आवश्यक

किसे कब प्राथमिकता दें

  • वाष्पीकरण — जब विलेय कोई अवाष्पशील ठोस हो, विलायक वापस न चाहिए और शुद्धता का विशेष महत्व न हो। नमक-पानों में समुद्री जल से साधारण नमक प्राप्त करना इसका मानक उदाहरण है; काम सूर्य नि:शुल्क कर देता है।
  • क्रिस्टलीकरण — जब ठोस शुद्ध चाहिए और उसकी विलेयता तापमान के साथ तीव्रता से बदलती हो। कॉपर सल्फेट का शुद्धिकरण अथवा किसी यौगिक को उसके साथ बनी अशुद्धियों से पृथक करना इसी विधि से होता है, और साथ में सुरूपित क्रिस्टल भी मिल जाते हैं।
  • आसवन — जब आपको द्रव चाहिए, अथवा दोनों घटक पुनः प्राप्त करने हों। जल से ऐसीटोन पृथक करना, खारे जल से पीने योग्य जल प्राप्त करना और कन्नौज की देग-भापका विधि से पुष्पों की सुगंध निकालना — इन सबके लिए आसवन ही चाहिए।
शुद्धिकरण के लिए वाष्पीकरण की अपेक्षा क्रिस्टलीकरण क्यों: वाष्पीकरण विलायक को पूरी तरह हटा देता है, अतः उसमें घुला हुआ सब कुछ — वांछित विलेय और अवांछित अशुद्धियाँ, दोनों — एक साथ पात्र में जमा हो जाता है। क्रिस्टलीकरण केवल अतिरिक्त विलेय को बाहर निकालता है। अशुद्धियाँ बहुत कम मात्रा में होने के कारण अपनी संतृप्तता से बहुत दूर रहती हैं और सीधे द्रव में ही घुली रह जाती हैं, जिसे उँडेल दिया जाता है। यही एकमात्र कारण है कि क्रिस्टलीकरण शुद्ध करता है और वाष्पीकरण नहीं।
प्र10.
रक्त कोलॉइडी मिश्रण का एक उदाहरण है। (i) क्या होगा यदि शरीर में रक्त एक शुद्ध निलंबन की भाँति व्यवहार करे? (ii) रक्त के किसी प्रतिदर्श में परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम की पहचान कीजिए।
उत्तर

(i) यदि रक्त शुद्ध निलंबन की भाँति व्यवहार करे तो उसकी कणिकाएँ इतनी बड़ी होंगी कि गुरुत्व उन्हें नीचे खींच लेगा — और यह प्राणघातक होगा।

  • कणिकाएँ बैठ जाएँगी। जहाँ भी रक्त का प्रवाह धीमा पड़ेगा, लाल कणिकाएँ वाहिका की निचली ओर बैठ जाएँगी और ऊपर लगभग कणिका-रहित प्लाज्मा रह जाएगा। रक्त एकसमान नहीं रहेगा।
  • ऑक्सीजन की आपूर्ति ठप हो जाएगी। लाल रक्त कणिकाएँ प्रत्येक ऊतक तक ऑक्सीजन पहुँचाती हैं। यदि वे बैठ जाएँ तो मस्तिष्क और पेशियों तक पहुँचने वाला रक्त बहुत कम ऑक्सीजन ले जाएगा।
  • केशिकाएँ अवरुद्ध हो जाएँगी। बैठी और गुच्छित कणिकाएँ सूक्ष्मतम केशिकाओं को जाम कर देंगी, जिससे उन ऊतकों तक पोषक तत्वों की आपूर्ति और अपशिष्ट का निष्कासन रुक जाएगा।
  • हृदय पर भार पड़ेगा, क्योंकि उसे ऐसा मिश्रण धकेलना पड़ेगा जो लगातार पृथक होता रहता है, और थक्के भी बन सकते हैं।

(ii) रक्त के प्रतिदर्श में:

कोलॉइड का घटकरक्त में वह क्या है
परिक्षिप्त प्रावस्थारक्त कणिकाएँ तथा प्रोटीन — लाल रक्त कणिकाएँ, श्वेत रक्त कणिकाएँ, प्लेटलेट तथा प्लाज्मा-प्रोटीन
परिक्षेपण माध्यमप्लाज्मा, जो मुख्यतः जल है और जिसमें लवण, ग्लूकोस तथा हार्मोन घुले रहते हैं
कोलॉइड होना शरीर के लिए ठीक क्यों है: कोलॉइडी कण इतने छोटे होते हैं कि माध्यम की निरंतर आणविक टक्करें उन्हें समान रूप से परिक्षिप्त बनाए रखती हैं, अतः आप कितनी ही देर स्थिर खड़े रहें, रक्त एकसमान बना रहता है और ऊतक तक पहुँचने वाली प्रत्येक बूँद अपने हिस्से की कणिकाएँ ले जाती है। फिर भी कण इतने बड़े हैं कि पर्याप्त प्रबल बल उन्हें हटा सके — और इसीलिए रक्त बैंक दान किए गए रक्त को अपकेंद्रित्र में घुमाकर प्लाज्मा, प्लेटलेट, श्वेत तथा लाल कणिकाओं में बाँटकर चार अलग-अलग रोगियों की सहायता कर सकते हैं।
प्र11.
आपको रेत, साधारण नमक और नैफ्थलीन का एक मिश्रण दिया गया है (चित्र 5.25 क)। चित्र 5.25 ख इस मिश्रण के घटकों को पृथक करने के विभिन्न चरणों को दर्शा रहा है। पृथक्करण तकनीकों के सही क्रम की पहचान कीजिए और उन्हें लिखिए।
उत्तर

सही क्रम है 1 → 3 → 2, अर्थात ऊर्ध्वपातन → निस्यंदन → वाष्पीकरण (क्रिस्टलीकरण)।

मिश्रण: रेत + साधारण नमक+ नैफ्थलीनचरण 1 — ऊर्ध्वपातन (धीरे गर्म कीजिए)नैफ्थलीन (शुद्ध)अवशेष: रेत + नमकचरण 3 — जल मिलाकर निस्यंदनअवशेष: रेत (शुद्ध)निस्यंद: नमक का विलयनचरण 2 — वाष्पीकरण / क्रिस्टलीकरणसाधारण नमक (शुद्ध)
रेत, साधारण नमक और नैफ्थलीन के मिश्रण पर तीनों तकनीकें किस क्रम में लगानी हैं।
क्रमचित्र 5.25 ख का चरणतकनीकक्या प्राप्त होता है
पहलेचरण 1 — त्रिपाद पर रखी चीनी मिट्टी की प्याली पर उल्टी कीप, नीचे तापनऊर्ध्वपातननैफ्थलीन कीप की ठंडी दीवार पर जम जाता है; रेत और नमक प्याली में शेष
दूसरेचरण 3 — मिश्रण को जल में विलोडित करके कीप से छाननानिस्यंदनरेत निस्यंदक पत्र पर रह जाती है; नमक का विलयन निस्यंद के रूप में निकल जाता है
तीसरेचरण 2 — निस्यंद को चीनी मिट्टी की प्याली में गर्म करनावाष्पीकरण / क्रिस्टलीकरणजल उड़ जाता है और शुद्ध साधारण नमक शेष रह जाता है
क्रम बदला क्यों नहीं जा सकता: ऊर्ध्वपातन पहले ही करना होगा, जब तक सब कुछ शुष्क है। यदि आरंभ में ही जल मिला दिया जाए तो नमक घुल जाएगा और नैफ्थलीन गीला हो जाएगा, तथा मिश्रण को धीरे गर्म करके ऊर्ध्वपातित करना संभव नहीं रहेगा। निस्यंदन वाष्पीकरण से पहले करना होगा, क्योंकि जल उड़ जाने के बाद नमक और रेत फिर से एक शुष्क मिश्रण बन जाएँगे और कुछ भी सिद्ध नहीं होगा। इस प्रकार प्रत्येक चरण बारी-बारी से एक भिन्न गुणधर्म का उपयोग करता है — पहले ऊर्ध्वपातित होने की क्षमता, फिर जल में विलेयता, फिर विलायक की वाष्पशीलता।
संकेत: नैफ्थलीन जल में अघुलनशील है, अतः दूसरा क्रम — पहले छानकर नमक हटाना, फिर रेत से नैफ्थलीन ऊर्ध्वपातित करना — भी रासायनिक दृष्टि से चलेगा। परंतु चित्र 5.25 ख में दर्शाए गए चरण 1 → 3 → 2 के लिए ही व्यवस्थित हैं, और यही अधिक कार्यकुशल मार्ग भी है क्योंकि मिश्रण आरंभ में शुष्क अवस्था में ही संभाला जाता है।
प्र12.
जल और ऐसीटोन के मिश्रण को पृथक करने के लिए आसवन एक प्रभावी विधि क्यों है?
उत्तर

क्योंकि जल और ऐसीटोन मिश्रणीय हैं — अतः कोई पृथक्कारी कीप काम नहीं आ सकती — परंतु उनके क्वथनांक बहुत दूर-दूर हैं, और आसवन को ठीक यही चाहिए।

ऐसीटोन का क्वथनांक = 56 °C
जल का क्वथनांक = 100 °C
अंतर = 100 °C − 56 °C = 44 °C
44 °C न्यूनतम आवश्यक लगभग 25 °C से कहीं अधिक है → आसवन प्रभावी है

गर्म करने पर ऐसीटोन जल से बहुत पहले अपने क्वथनांक तक पहुँच जाता है। तापमापी का पाठ्यांक लगभग 56 °C पर स्थिर रहता है जबकि ऐसीटोन की वाष्प संघनित्र में जाकर बहते ठंडे जल से ठंडी होती है और एकत्रण-पात्र में शुद्ध ऐसीटोन के रूप में जमा हो जाती है। जल, जिसे 100 °C चाहिए, आसवन फ्लास्क में ही रह जाता है। दोनों द्रव पुनः प्राप्त हो जाते हैं।

बड़ा अंतर इतना महत्वपूर्ण क्यों है: प्रत्येक द्रव अपने क्वथनांक से नीचे भी कुछ वाष्प देता रहता है, अतः मिश्रण के ऊपर की वाष्प कभी केवल एक ही पदार्थ की नहीं होती। आसुत की शुद्धता अनुपात से तय होती है। 56 °C पर ऐसीटोन प्रबलता से उबल रहा होता है जबकि जल नाममात्र की वाष्प देता है, इसलिए आसुत व्यावहारिक रूप से शुद्ध ऐसीटोन होता है। यदि दोनों क्वथनांक 25 °C के भीतर होते तो दोनों द्रव तुलनीय मात्रा में साथ-साथ वाष्पित होते, साधारण आसवन असफल रहता और उस मिश्रण के लिए प्रभाजी आसवन आवश्यक होता।
प्र13.
तालिका 5.4 में दिए गए आँकड़ों की सहायता से निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर दीजिए। (i) 40°C पर 50 g जल में पोटैशियम नाइट्रेट का संतृप्त विलयन बनाने के लिए उसके कितने द्रव्यमान की आवश्यकता होगी? (ii) एक विद्यार्थी 80°C पर पोटैशियम क्लोराइड का जल में संतृप्त विलयन बनाता है और विलयन को कक्ष के तापमान (25°C) पर ठंडा होने के लिए छोड़ देता है। जैसे-जैसे विलयन ठंडा होगा वह क्या अवलोकन करेगा? व्याख्या कीजिए। (iii) लवणों की विलेयता पर तापमान के परिवर्तन का क्या प्रभाव पड़ता है? 10°C से 80°C तक तापमान में वृद्धि करने पर दिए गए चार लवणों की विलेयता में होने वाले परिवर्तनों की तुलना भी कीजिए।
उत्तर

(i) पोटैशियम नाइट्रेट के 31 g।

तालिका 5.4 से, 40 °C पर KNO₃ की विलेयता = 62 g प्रति 100 g जल
50 g जल के लिए आवश्यक द्रव्यमान = (62 g ÷ 100 g) × 50 g
= 31 g पोटैशियम नाइट्रेट

(ii) वह देखेगी कि विलयन के ठंडा होते ही पोटैशियम क्लोराइड के क्रिस्टल पृथक होने लगते हैं, जिससे द्रव धुँधला हो जाता है और फिर बीकर की तली पर ठोस की परत जम जाती है।

80 °C पर KCl की विलेयता = 54 g प्रति 100 g जल
20 °C पर विलेयता = 35 g, 30 °C पर = 37.4 g प्रति 100 g जल
अतः 25 °C पर विलेयता लगभग (35 + 37.4) ÷ 2 ≈ 36 g प्रति 100 g जल
क्रिस्टलित होने वाला द्रव्यमान ≈ 54 g − 36 g = लगभग 18 g प्रति 100 g जल
क्रिस्टल क्यों निकलते हैं: 80 °C पर 100 g जल में 54 g KCl घुला है, जो उस तापमान पर उसकी अधिकतम धारण-क्षमता है। तापमान गिरने पर यह अधिकतम सीमा भी गिरती जाती है। 25 °C तक जल केवल लगभग 36 g ही विलयन में रख सकता है, अतः शेष लगभग 18 g के पास ठोस क्रिस्टलों के रूप में बाहर आने के अतिरिक्त कोई मार्ग नहीं रहता। यही क्रिस्टलीकरण है — और यदि वह विलयन को धीरे-धीरे, स्थिर रखकर ठंडा होने दे तो क्रिस्टल बड़े और सुरूपित बनेंगे।

(iii) चारों लवणों की विलेयता तापमान बढ़ने पर बढ़ती है — परंतु वृद्धि की मात्रा बहुत भिन्न है।

लवण10 °C पर विलेयता80 °C पर विलेयतावृद्धिकितने गुना
पोटैशियम नाइट्रेट21 g167 g146 g≈ 8.0 गुना
अमोनियम क्लोराइड24 g66 g42 g≈ 2.8 गुना
पोटैशियम क्लोराइड35 g54 g19 g≈ 1.5 गुना
सोडियम क्लोराइड36 g37 g1 g≈ 1.03 गुना

सभी मान प्रति 100 g जल में ग्राम में हैं। वृद्धि का क्रम है पोटैशियम नाइट्रेट > अमोनियम क्लोराइड > पोटैशियम क्लोराइड > सोडियम क्लोराइड।

व्यवहार में इसका महत्व: विलेयता कितनी तीव्रता से बढ़ती है, यही तय करता है कि कौन-सी पृथक्करण विधि अपनाई जाए। पोटैशियम नाइट्रेट क्रिस्टलीकरण के लिए आदर्श है — गर्म संतृप्त विलयन को ठंडा कीजिए और भारी मात्रा में ठोस बाहर आ जाएगा। सोडियम क्लोराइड पर तापमान का प्रभाव नगण्य है, अतः ठंडा करने से लगभग कुछ नहीं मिलेगा; इसीलिए साधारण नमक समुद्री जल को ठंडा करके नहीं, बल्कि वाष्पित करके प्राप्त किया जाता है।
प्र14.
तीन विद्यार्थी ‘क’, ‘ख’ और ‘ग’ किसी प्रयोग के लिए चीनी का विलयन बना रहे हैं— विद्यार्थी ‘क’ 80 g जल में 20 g चीनी घोलता है। विद्यार्थी ‘ख’ 100 g जल में 20 g चीनी घोलता है। विद्यार्थी ‘ग’ 80 g जल में 30 g चीनी घोलता है। (i) प्रत्येक विद्यार्थी द्वारा बनाए गए विलयन में चीनी की द्रव्यमान प्रतिशत (% m/m) सांद्रता का परिकलन कीजिए। (ii) इनमें से किस विद्यार्थी का विलयन सबसे अधिक सांद्र है? कारण सहित व्याख्या कीजिए।
उत्तर

(i) ध्यान रखिए कि हर में विलयन का द्रव्यमान आता है, अर्थात चीनी + जल — केवल जल का द्रव्यमान नहीं।

% m/m = (विलेय का द्रव्यमान ÷ विलयन का द्रव्यमान) × 100

विद्यार्थी ‘क’: विलयन का द्रव्यमान = 20 g + 80 g = 100 g
% m/m = (20 g ÷ 100 g) × 100 = 20 % m/m

विद्यार्थी ‘ख’: विलयन का द्रव्यमान = 20 g + 100 g = 120 g
% m/m = (20 g ÷ 120 g) × 100 = 16.7 % m/m (तीन सार्थक अंकों तक)

विद्यार्थी ‘ग’: विलयन का द्रव्यमान = 30 g + 80 g = 110 g
% m/m = (30 g ÷ 110 g) × 100 = 27.3 % m/m (तीन सार्थक अंकों तक)

(ii) विद्यार्थी ‘ग’ का विलयन सबसे अधिक सांद्र है, लगभग 27.3 % m/m।

विद्यार्थीचीनीजलविलयन% m/m
क20 g80 g100 g20.0 %
ख20 g100 g120 g16.7 %
ग30 g80 g110 g27.3 %
‘ग’ क्यों आगे है: विद्यार्थियों की जोड़ियों में तुलना कीजिए तो कारण स्पष्ट हो जाता है। ‘क’ और ‘ख’ दोनों वही 20 g चीनी लेते हैं, परंतु ‘ख’ उसे अधिक जल में फैलाता है, इसलिए ‘ख’ का विलयन सबसे तनु है — समान विलेय के लिए अधिक विलायक का अर्थ है कम सांद्रता। ‘क’ और ‘ग’ दोनों वही 80 g जल लेते हैं, परंतु ‘ग’ अधिक चीनी डालता है, इसलिए ‘ग’ ‘क’ से अधिक सांद्र है — समान विलायक में अधिक विलेय का अर्थ है अधिक सांद्रता। अतः ‘ग’ दोनों से आगे निकल जाता है। सांद्रता एक अनुपात है: यह इस पर निर्भर करती है कि विलयन की तुलना में विलेय कितना है, केवल विलेय की मात्रा पर कभी नहीं।
संकेत: बहुत सामान्य त्रुटि है जल के द्रव्यमान से भाग दे देना (विद्यार्थी ‘क’ के लिए 20 ÷ 80 = 25 %)। विलयन का द्रव्यमान पाने के लिए विलेय को विलायक में जोड़ना सदैव पहले कीजिए।
प्र15.
चित्र 5.26 को ध्यानपूर्वक देखिए— (i) ‘स’ द्वारा चिह्नित पृथक्करण तकनीक की पहचान कीजिए। (ii) उपकरण क, ख और ग को नामांकित कीजिए। (iii) निम्नलिखित में से किन मिश्रणों को उपर्युक्त पहचानी गई तकनीक द्वारा पृथक किया जा सकता है? तालिका 5.5 के आँकड़ों का उपयोग कीजिए। मिश्रण हैं— (क) जल— ऐसीटोन (ख) जल—नमक (ग) ऐसीटोन—ऐल्कोहॉल (घ) रेत—नमक (ङ) ऐल्कोहॉल—क्लोरोफॉर्म (च) ऐल्कोहॉल—बेंजीन
उत्तर

(i) ‘स’ से चिह्नित तकनीक आसवन (साधारण आसवन) है।

(ii) नामांकन

चित्र 5.26 का चिह्नउपकरणउसका कार्य
कआसवन फ्लास्कमिश्रण को रखता है और गर्म किया जाता है जिससे कम क्वथनांक वाला द्रव वाष्पित हो
खजल संघनित्रबाहरी खोल में बहता ठंडा जल वाष्प को ठंडा करके पुनः द्रव बना देता है
गशंक्वाकार फ्लास्क (एकत्रण-पात्र)संघनित्र से टपकते शुद्ध आसुत को एकत्रित करता है

फ्लास्क के मुँह पर तापमापी इस प्रकार लगाया जाता है कि उसका बल्ब पार्श्व-नलिका के स्तर पर रहे, जिससे वास्तव में निकलती वाष्प का तापमान दिखाई दे।

(iii) आसवन (क) जल — ऐसीटोन तथा (ख) जल — नमक को पृथक कर सकता है।

मिश्रणतालिका 5.5 से क्वथनांकअंतरक्या आसवन पृथक कर सकता है?
(क) जल — ऐसीटोन100 °C तथा 56 °C44 °Cहाँ — अंतर 25 °C से अधिक है
(ख) जल — नमकनमक एक अवाष्पशील ठोस है—हाँ — जल आसवित हो जाता है और नमक फ्लास्क में शेष रह जाता है
(ग) ऐसीटोन — ऐल्कोहॉल56 °C तथा 78 °C22 °Cनहीं — अंतर 25 °C से कम; प्रभाजी आसवन चाहिए
(घ) रेत — नमकदोनों ठोस हैं—नहीं — कुछ वाष्पित ही नहीं होता; इसके स्थान पर जल में घोलकर छानिए
(ङ) ऐल्कोहॉल — क्लोरोफॉर्म78 °C तथा 61 °C17 °Cनहीं — अंतर 25 °C से कम है
(च) ऐल्कोहॉल — बेंजीन78 °C तथा 80 °C2 °Cनहीं — क्वथनांक लगभग समान हैं
यहाँ लागू नियम: साधारण आसवन दो मिश्रणीय द्रवों को तभी पृथक करता है जब उनके क्वथनांकों में कम-से-कम लगभग 25 °C का अंतर हो, और यह किसी द्रव को घुले हुए ठोस से तभी पृथक करता है जब वह ठोस अवाष्पशील हो। जहाँ अंतर कम है — (ग), (ङ) और (च) — वहाँ दोनों द्रव तुलनीय मात्रा में साथ-साथ वाष्पित होते हैं, आसुत एक मिश्रण ही रहता है और प्रभाजी आसवन अपनाना पड़ता है। जहाँ कुछ वाष्पित हो ही नहीं सकता, जैसे (घ) में, वहाँ आसवन के पास करने को कुछ है ही नहीं।
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