Important Questions For All Chapters – रसायन विज्ञान Class 11
रसायन विज्ञान की कुछ मूल अवधारणाएँ
प्रश्न 1: रसायन शास्त्र के विकास में प्राचीन भारत का योगदान क्या था? विस्तार से समझाइए।
उत्तर:
रसायन शास्त्र का विकास, जैसा कि हम इसे आज समझते हैं, एक आधुनिक अनुशासन है, लेकिन इसके प्रारंभिक चरण प्राचीन सभ्यताओं में देखे जा सकते हैं। प्राचीन भारत में रसायन शास्त्र को ‘रसायन शास्त्र’, ‘रसतंत्र’, ‘रस क्रिया’ या ‘रसविद्या’ के रूप में जाना जाता था। इसमें धातुकर्म, चिकित्सा, सौंदर्य प्रसाधन, कांच, रंग, आदि का निर्माण शामिल था।
मोहनजोदड़ो और हड़प्पा सभ्यता: इन सभ्यताओं की खुदाई से पता चलता है कि प्राचीन भारतीयों को पहले से ही कई वैज्ञानिक प्रक्रियाओं का ज्ञान था। निर्माण कार्यों में पके हुए ईंटों का उपयोग, मिट्टी के बर्तनों का निर्माण, और धातुओं के गलन और धातुकर्म प्रक्रियाओं का उपयोग इसका प्रमाण हैं।
धातुकर्म: भारत में तांबे का धातुकर्म चालकोलिथिक संस्कृतियों की शुरुआत से ही किया गया था। कांस्य और अन्य धातुओं का उपयोग करके वस्त्र और अन्य सामग्रियों का निर्माण किया जाता था।
वैज्ञानिक खोजें: चरक संहिता और सुश्रुत संहिता जैसी आयुर्वेदिक ग्रंथों में एसिड और धातु के ऑक्साइड की तैयारी का उल्लेख मिलता है। नागार्जुन जैसे वैज्ञानिकों ने पारा यौगिकों के निर्माण और धातुओं के निष्कर्षण के तरीकों का वर्णन किया है।
नागार्जुन का योगदान: नागार्जुन एक प्रसिद्ध रसायनज्ञ, रसज्ञ और धातुविद थे। उनकी पुस्तक ‘रसरत्नाकर’ में पारा यौगिकों के निर्माण और धातुओं के निष्कर्षण के बारे में जानकारी मिलती है।
प्रश्न 2: पदार्थ के विभिन्न अवस्थाओं को समझाते हुए उनके भौतिक गुणों का वर्णन कीजिए।
उत्तर:
पदार्थ तीन भौतिक अवस्थाओं में पाया जा सकता है: ठोस, तरल, और गैस। प्रत्येक अवस्था में अणुओं की व्यवस्था और उनकी गतिशीलता के आधार पर उनके भौतिक गुण भिन्न होते हैं।
ठोस अवस्था:
ठोस अवस्था में अणु एक निश्चित पैटर्न में बहुत निकटता से जुड़े होते हैं।
इन अणुओं के पास बहुत कम स्वतंत्रता होती है, जिससे ठोस का निश्चित आकार और आयतन होता है।
ठोस में उच्च घनत्व होता है और इसे आसानी से संपीड़ित नहीं किया जा सकता।
तरल अवस्था:
तरल अवस्था में अणु ठोस की तुलना में अधिक स्वतंत्र होते हैं, लेकिन फिर भी वे निकटता से जुड़े रहते हैं।
तरल का निश्चित आयतन होता है, लेकिन इसका निश्चित आकार नहीं होता। यह उस पात्र का आकार ग्रहण करता है जिसमें इसे रखा जाता है।
तरल आसानी से प्रवाहित होता है और इसका घनत्व ठोस से कम होता है।
गैस अवस्था:
गैस अवस्था में अणु एक-दूसरे से बहुत दूर होते हैं और अत्यधिक गतिशील होते हैं।
गैस का न तो निश्चित आकार होता है और न ही निश्चित आयतन। यह किसी भी पात्र में पूरी तरह फैल जाता है।
गैस का घनत्व ठोस और तरल से बहुत कम होता है, और इसे संपीड़ित किया जा सकता है।
प्रश्न 3: पदार्थ के गुणों और उनकी माप के तरीकों को स्पष्ट कीजिए। इन मापों में अनिश्चितता की अवधारणा पर भी प्रकाश डालें।
उत्तर:
पदार्थ के गुणों को मुख्यतः दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: भौतिक गुण और रासायनिक गुण। भौतिक गुण जैसे रंग, गंध, गलनांक, क्वथनांक, घनत्व आदि को मापा जा सकता है बिना पदार्थ की रासायनिक संरचना को बदले। दूसरी ओर, रासायनिक गुणों को मापने के लिए रासायनिक परिवर्तन की आवश्यकता होती है।
भौतिक गुणों की माप:
किसी भी भौतिक गुण की माप संख्याओं के रूप में होती है, जो माप की इकाई के साथ दी जाती है। जैसे कि एक कमरे की लंबाई 6 मीटर है।
अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (SI) के अनुसार, भौतिक मात्रा की माप के लिए सात मूलभूत इकाइयाँ हैं: मीटर, किलोग्राम, सेकंड, एम्पियर, केल्विन, मोल, और कैंडेला।
माप में अनिश्चितता:
किसी भी मापन में एक अनिश्चितता होती है, जो मापने वाले उपकरण की सीमा और मापकर्ता की क्षमता पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, एक विश्लेषणात्मक तराजू से मापा गया वस्तु का द्रव्यमान प्लेटफॉर्म तराजू से मापे गए द्रव्यमान की तुलना में अधिक सटीक होता है।
किसी माप में महत्वपूर्ण अंकों की संख्या दर्शाती है कि वह माप कितनी सटीक है। उदाहरण के लिए, 11.2 mL में 11 पक्का है और 2 अनिश्चित है।
प्रश्न 4: परमाणु और अणु के संकल्पना को स्पष्ट करते हुए, उनके द्रव्यमान के मापन की विधि समझाइए।
उत्तर:
परमाणु और अणु की संकल्पना रसायन शास्त्र के मूलभूत सिद्धांतों में से एक है। परमाणु किसी तत्व का सबसे छोटा कण होता है, जबकि अणु दो या दो से अधिक परमाणुओं का संयोजन होता है।
परमाणु द्रव्यमान:
परमाणु का द्रव्यमान बहुत ही छोटा होता है और इसे द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर जैसी तकनीकों से मापा जाता है।
वर्तमान में, कार्बन-12 को मानक के रूप में उपयोग किया जाता है, जिसे 12 परमाणु द्रव्यमान इकाई (amu) पर निर्धारित किया गया है। एक amu को 12C परमाणु के द्रव्यमान का एक बारहवाँ हिस्सा के रूप में परिभाषित किया गया है।
मौलिक द्रव्यमान:
अणु के द्रव्यमान को उसके तत्वों के परमाणु द्रव्यमानों को जोड़कर मापा जाता है। उदाहरण के लिए, पानी (H2O) के अणु का द्रव्यमान 18.02 amu होता है, जिसमें हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के परमाणु द्रव्यमानों का योग होता है।
प्रश्न 5: रसायन विज्ञान के कुछ बुनियादी नियमों को विस्तार से समझाइए, जो रासायनिक संयोग की प्रक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं।
उत्तर:
रासायनिक संयोग के नियम रसायन विज्ञान के कुछ महत्वपूर्ण सिद्धांत हैं, जो विभिन्न तत्वों के संयोजन के दौरान उनके व्यवहार को समझने में मदद करते हैं। निम्नलिखित कुछ प्रमुख नियम हैं:
द्रव्यमान संरक्षण का नियम (Law of Conservation of Mass):
यह नियम एंटोनी लवॉजिए द्वारा 1789 में दिया गया था। इस नियम के अनुसार, किसी रासायनिक या भौतिक परिवर्तन के दौरान कुल द्रव्यमान में कोई परिवर्तन नहीं होता है। अर्थात्, रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान न तो कोई द्रव्यमान निर्मित होता है और न ही नष्ट होता है।
निश्चित अनुपात का नियम (Law of Definite Proportions):
इस नियम को 1799 में जोसेफ प्राउस्ट ने प्रतिपादित किया था। इस नियम के अनुसार, किसी यौगिक में उपस्थित तत्व हमेशा निश्चित अनुपात में होते हैं। उदाहरण के लिए, जल (H2O) में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का अनुपात हमेशा 2:1 होता है।
एकाधिक अनुपात का नियम (Law of Multiple Proportions):
इस नियम को 1803 में जॉन डाल्टन ने प्रतिपादित किया था। इसके अनुसार, जब दो तत्व मिलकर एक से अधिक यौगिक बनाते हैं, तो उन यौगिकों में तत्वों के बीच का अनुपात छोटे पूर्णांकों के रूप में होता है। उदाहरण के लिए, जल (H2O) और हाइड्रोजन परॉक्साइड (H2O2) में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के द्रव्यमान का अनुपात 1:2 होता है।
गैसों के आयतन का नियम (Gay Lussac’s Law of Gaseous Volumes):
1808 में गेय लुसाक द्वारा प्रतिपादित इस नियम के अनुसार, जब गैसें संयोग करती हैं या प्रतिक्रिया करती हैं, तो उनके आयतन समान तापमान और दबाव पर सरल अनुपात में होते हैं। उदाहरण के लिए, 100 mL हाइड्रोजन और 50 mL ऑक्सीजन संयोग कर 100 mL जल वाष्प बनाते हैं, जिसका अनुपात 2:1 होता है।
एवोगेड्रो का नियम (Avogadro’s Law):
1811 में एवोगेड्रो ने प्रस्तावित किया कि समान तापमान और दबाव पर समान आयतन वाली सभी गैसों में समान संख्या में अणु होते हैं। इसका अर्थ यह है कि विभिन्न गैसों के आयतन के अनुपात में उनके अणु की संख्या भी समान होती है।
प्रश्न 6: पदार्थ के गुण और उनकी माप की विधियों में महत्त्वपूर्ण अंतरों का वर्णन कीजिए।
उत्तर:
पदार्थ के गुण:
पदार्थ के गुण मुख्यतः दो प्रकार के होते हैं: भौतिक गुण और रासायनिक गुण।
भौतिक गुण:
भौतिक गुणों को बिना पदार्थ की रासायनिक संरचना को बदले मापा जा सकता है।
इनमें रंग, गंध, गलनांक, क्वथनांक, घनत्व, कठोरता आदि शामिल हैं।
उदाहरण के लिए, पानी का गलनांक 0°C और क्वथनांक 100°C होता है।
रासायनिक गुण:
रासायनिक गुण पदार्थ की रासायनिक संरचना में परिवर्तन की आवश्यकता होती है।
इनमें पदार्थ की अम्लता, क्षारता, दहनशीलता, ऑक्सीकरण, यौगिकीकरण आदि शामिल हैं।
उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन का ऑक्सीजन के साथ दहन करके जल बनाना एक रासायनिक गुण है।
माप की विधियाँ:
पदार्थ के गुणों की माप के लिए विभिन्न विधियों का प्रयोग किया जाता है। माप की विधियों में अंशांकन, प्रयोगकर्ता की क्षमता, और प्रयोगशाला उपकरणों की सटीकता महत्वपूर्ण होती है।
उदाहरण के लिए:
द्रव्यमान की माप:
द्रव्यमान की माप के लिए सामान्यत: प्लेटफॉर्म तराजू, इलेक्ट्रॉनिक तराजू, और विश्लेषणात्मक तराजू का प्रयोग किया जाता है। विश्लेषणात्मक तराजू सबसे अधिक सटीक माप देता है।
आयतन की माप:
आयतन की माप के लिए ब्यूरेट, पिपेट, मापन सिलेंडर आदि का प्रयोग किया जाता है। प्रयोगशालाओं में घोलों की आयतन माप के लिए भी इन उपकरणों का प्रयोग होता है।
घनत्व की माप:
घनत्व की माप द्रव्यमान और आयतन के अनुपात से की जाती है। इसे SI इकाई kg/m³ में व्यक्त किया जाता है।
प्रश्न 7: द्विनामक प्रणाली और रासायनिक समीकरणों को संतुलित करने के लिए प्रयुक्त तकनीक को विस्तार से समझाइए।
उत्तर:
द्विनामक प्रणाली:
रासायनिक नामकरण में द्विनामक प्रणाली का प्रयोग रासायनिक यौगिकों के नामकरण के लिए किया जाता है। इसमें यौगिक के घटकों के नामों को उनके अनुपात के अनुसार व्यवस्थित किया जाता है।
उदाहरण के लिए, सोडियम क्लोराइड (NaCl) में ‘सोडियम’ और ‘क्लोराइड’ दो घटक होते हैं, जिनके नाम को उनके अनुपात के अनुसार लिखा जाता है।
रासायनिक समीकरणों को संतुलित करने की तकनीक:
रासायनिक समीकरणों में संतुलन यह सुनिश्चित करता है कि प्रतिक्रिया में शामिल तत्वों की संख्या रासायनिक प्रतिक्रिया के दोनों पक्षों में समान हो। रासायनिक समीकरणों को संतुलित करने के लिए निम्नलिखित चरणों का पालन किया जाता है:
अणुओं की संख्या गिनना:
सबसे पहले, अणुओं की संख्या गिनें और यह सुनिश्चित करें कि प्रतिक्रिया के दोनों पक्षों में अणुओं की संख्या समान हो।
अधिकांश जटिल अणु को संतुलित करना:
पहले उन अणुओं को संतुलित करें जो सबसे अधिक जटिल हैं, जैसे कि बहु-परमाणु अणु।
अंत में, सरल अणु को संतुलित करना:
अंत में, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन जैसे सरल अणुओं को संतुलित करें।
परमाणुओं के गुणांक का प्रयोग करना:
गुणांक को समायोजित करके सभी अणुओं की संख्या संतुलित करें।
उदाहरण: \(C_3H_8(g) + 5O_2(g) → 3CO_2(g) + 4H_2O(l)\)
इस प्रकार, रासायनिक समीकरणों को संतुलित करने से प्रतिक्रिया के सभी तत्वों की संख्या बराबर हो जाती है, जो कि द्रव्यमान संरक्षण के नियम के अनुरूप है।
प्रश्न 8: ‘मिश्रण’ और ‘शुद्ध पदार्थ’ के बीच क्या अंतर है? विभिन्न प्रकार के मिश्रणों को उदाहरण सहित समझाइए।
उत्तर:
मिश्रण:
मिश्रण वह पदार्थ है जिसमें दो या दो से अधिक शुद्ध पदार्थ एक साथ उपस्थित होते हैं, लेकिन उनका रासायनिक संयोजन नहीं होता। मिश्रणों के घटकों को भौतिक तरीकों से अलग किया जा सकता है।मिश्रण को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है:
समांग मिश्रण (Homogeneous Mixture):
इस प्रकार के मिश्रण में सभी घटक समान रूप से वितरित होते हैं और पूरे मिश्रण में एकसमान होते हैं।
उदाहरण: चीनी का घोल, हवा।
विषमांग मिश्रण (Heterogeneous Mixture):
इस प्रकार के मिश्रण में घटक असमान रूप से वितरित होते हैं और मिश्रण में विभिन्न घटक स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं।
उदाहरण: पानी में तेल, रेत और पानी।
शुद्ध पदार्थ:
शुद्ध पदार्थ वह है जिसमें केवल एक ही प्रकार के कण होते हैं और यह निश्चित रासायनिक गुणों वाला होता है। शुद्ध पदार्थों को भौतिक विधियों द्वारा घटकों में विभाजित नहीं किया जा सकता। शुद्ध पदार्थ दो प्रकार के होते हैं:
तत्व (Element):
तत्व वह पदार्थ है जिसमें केवल एक प्रकार के परमाणु होते हैं।
उदाहरण: सोना, ऑक्सीजन।
यौगिक (Compound):
यौगिक वह पदार्थ है जो दो या दो से अधिक तत्वों के निश्चित अनुपात में रासायनिक संयोजन से बना होता है।
उदाहरण: जल (H2O), सोडियम क्लोराइड (NaCl)।
प्रश्न 9: रासायनिक प्रतिक्रियाओं में सीमित अभिकारक की अवधारणा को समझाइए और इसके महत्व पर प्रकाश डालें।
उत्तर:
सीमित अभिकारक की अवधारणा:
रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, सीमित अभिकारक वह अभिकारक होता है जो प्रतिक्रिया में सबसे पहले समाप्त हो जाता है और इसके कारण अन्य अभिकारकों की प्रतिक्रिया रुक जाती है। इस अभिकारक की मात्रा ही प्रतिक्रिया द्वारा उत्पन्न उत्पाद की मात्रा को नियंत्रित करती है।
महत्व:
उत्पाद की मात्रा का पूर्वानुमान:
सीमित अभिकारक के आधार पर उत्पाद की अधिकतम मात्रा का पूर्वानुमान लगाया जा सकता है, जो प्रतिक्रिया में भाग ले रहे अन्य अभिकारकों की परिमाण से प्रभावित नहीं होती।
उत्पादन प्रक्रिया में सुधार:
सीमित अभिकारक के आधार पर उत्पाद की अधिकतम मात्रा का पूर्वानुमान लगाया जा सकता है, जो प्रतिक्रिया में भाग ले रहे अन्य अभिकारकों की परिमाण से प्रभावित नहीं होती।
उत्पादन प्रक्रिया में सुधार:
औद्योगिक प्रक्रियाओं में सीमित अभिकारक का सही निर्धारण उत्पादन क्षमता को अधिकतम करने में मदद करता है, जिससे अधिक उत्पाद और कम अपव्यय होता है।
उदाहरण:
मान लीजिए, 2 मोल H2 और 1 मोल O2 की प्रतिक्रिया होती है:
\(2H_2 + 1O_2 → 2H_2O\)इसमें, H2 सीमित अभिकारक है, क्योंकि यह पहले समाप्त हो जाएगा और इसके बाद प्रतिक्रिया रुक जाएगी।
प्रश्न 10: मोल संकल्पना का उपयोग करके किसी यौगिक की अनुभवजन्य सूत्र और आणविक सूत्र की गणना कैसे की जाती है? उदाहरण सहित समझाइए।
उत्तर:
मोल संकल्पना:
मोल संकल्पना का उपयोग करके किसी यौगिक के अनुभवजन्य और आणविक सूत्र की गणना की जा सकती है। अनुभवजन्य सूत्र यौगिक में तत्वों का सबसे सरल अनुपात दर्शाता है, जबकि आणविक सूत्र वास्तविक अणु में तत्वों की सही संख्या बताता है।
उदाहरण:
मान लीजिए, एक यौगिक में 40% कार्बन, 6.7% हाइड्रोजन, और 53.3% ऑक्सीजन है, और इसका मोलर मास 60 g/mol है।
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