RBSE Class 12th 2013 -SS-41-2013 Previous Year Papers

उत्तर: अनुचुम्बकत्व का कारण पदार्थ में अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों (unpaired electrons) की उपस्थिति है। ये अयुग्मित इलेक्ट्रॉन बाह्य चुम्बकीय क्षेत्र में स्वयं को क्षेत्र की दिशा में संरेखित कर लेते हैं, जिससे पदार्थ क्षेत्र की ओर आकर्षित होता है और अनुचुम्बकीय गुण प्रदर्शित करता है।

उत्तर:

• n-प्रकार अर्धचालक: सिलिकन में पंचसंयोजी (pentavalent) तत्व जैसे आर्सेनिक (As), फॉस्फोरस (P) या एंटीमनी (Sb) मिलाए जाते हैं। ये अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं।
• p-प्रकार अर्धचालक: सिलिकन में त्रिसंयोजी (trivalent) तत्व जैसे बोरॉन (B), एल्युमिनियम (Al) या गैलियम (Ga) मिलाए जाते हैं। ये इलेक्ट्रॉन की कमी (होल) उत्पन्न करते हैं।

उत्तर: फ्रेंकल त्रुटि में, एक आयन (सामान्यतः छोटा धनायन) अपने सामान्य स्थान से हटकर अंतराकाशी स्थान में चला जाता है, जिससे एक रिक्तिका और एक अंतराकाशी आयन उत्पन्न होता है। चूँकि आयन क्रिस्टल के भीतर ही विस्थापित होता है, न तो कोई परमाणु क्रिस्टल से बाहर जाता है और न ही कोई नया परमाणु अंदर आता है। इसलिए क्रिस्टल का कुल द्रव्यमान और आयतन अपरिवर्तित रहता है, जिससे घनत्व (द्रव्यमान/आयतन) में कोई परिवर्तन नहीं होता।

Answer: In Frenkel defect, an ion (usually a smaller cation) leaves its normal lattice site and occupies an interstitial site, creating a vacancy and an interstitial ion. Since the ion is displaced within the crystal itself, no atom leaves or enters the crystal. Hence, the total mass and volume of the crystal remain unchanged, so the density (mass/volume) does not change.

हल:

NaOH का मोलर द्रव्यमान = 23 + 16 + 1 = 40 g/mol

NaOH के मोल = द्रव्यमान / मोलर द्रव्यमान = 4 g / 40 g/mol = 0.1 mol

विलयन का आयतन = 500 ml = 0.5 L

मोलरता (M) = मोल / आयतन (L) = 0.1 mol / 0.5 L = 0.2 M

अतः विलयन की मोलरता 0.2 M है।

Solution: Molar mass of NaOH = 40 g/mol. Moles of NaOH = 4/40 = 0.1 mol. Volume = 500 mL = 0.5 L. Molarity = 0.1/0.5 = 0.2 M.

हल:

माना अभिक्रिया की कोटि n है। दर नियम: दर = k [A]ⁿ

जब [A] चार गुना हो जाती है, तो नई दर = k (4[A])ⁿ = k × 4ⁿ × [A]ⁿ

प्रश्नानुसार, नई दर = 2 × प्रारंभिक दर

अतः k × 4ⁿ × [A]ⁿ = 2 × k [A]ⁿ

⇒ 4ⁿ = 2

⇒ (2²)ⁿ = 2¹

⇒ 2²ⁿ = 2¹

⇒ 2n = 1

⇒ n = 1/2

अतः अभिक्रिया की कोटि 1/2 (अर्ध-कोटि) है।

Solution: Let order = n. Rate = k[A]ⁿ. When [A] becomes 4 times, new rate = k(4[A])ⁿ = 4ⁿ × initial rate. Given new rate = 2 × initial rate, so 4ⁿ = 2. Solving, 2²ⁿ = 2¹ ⇒ 2n = 1 ⇒ n = 1/2. Hence, order of reaction is 1/2.

उत्तर: यह अभिक्रिया प्रथम कोटि की है क्योंकि जल (H₂O) अभिकर्मक अधिक मात्रा में उपस्थित रहता है, जिससे इसकी सांद्रता में परिवर्तन नगण्य होता है। अतः वेग व्यंजक:

दर = k [C₁₂H₂₂O₁₁]

जहाँ k वेग स्थिरांक है।

Answer: This is a pseudo-first-order reaction because water is present in large excess, so its concentration remains nearly constant. The rate expression is: Rate = k [C₁₂H₂₂O₁₁], where k is the rate constant.

कारण: जिंक (Zn) का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [Ar] 3d¹⁰ 4s² है। इसमें d-कक्षक पूर्णतः भरे हुए हैं (d¹⁰ विन्यास)। संक्रमण तत्वों की परिभाषा के अनुसार, उनमें अपूर्ण d-कक्षक (d¹ से d⁹) होने चाहिए। चूँकि Zn में d-कक्षक पूर्णतः भरे हैं, इसलिए इसे संक्रमण तत्व नहीं माना जाता है।

हल:

a) ऑक्सीकरण अवस्था: [Co(en)₃]³⁺ में, en (एथिलीनडाइएमीन) एक उदासीन लिगैंड है। माना Co की ऑक्सीकरण अवस्था x है।
x + 3(0) = +3
x = +3
अतः Co की ऑक्सीकरण अवस्था +3 है।

b) समन्वय संख्या: en एक द्विदंतुर लिगैंड है, अर्थात यह Co से दो स्थानों पर जुड़ता है। तीन en लिगैंड कुल 3 × 2 = 6 स्थान घेरते हैं। अतः Co की समन्वय संख्या 6 है।

उत्तर:

• सिल्वर (Silver) के लिए: [Ag(CN)₂]^– (डाइसायनोआर्जेन्टेट(I) आयन) का उपयोग किया जाता है।
• गोल्ड (Gold) के लिए: [Au(CN)₄]^– (टेट्रासायनोऑरेट(III) आयन) या [Au(CN)₂]^– का उपयोग किया जाता है।

विभेदन परीक्षण: प्रोपेनैल (एल्डिहाइड) और प्रोपेनोन (कीटोन) को निम्नलिखित परीक्षणों द्वारा विभेदित किया जा सकता है:

1. टॉलेन्स परीक्षण (Tollen's test): दोनों यौगिकों को टॉलेन अभिकर्मक (अमोनियाकल सिल्वर नाइट्रेट) के साथ गर्म करें। प्रोपेनैल सिल्वर दर्पण बनाता है, जबकि प्रोपेनोन कोई अभिक्रिया नहीं देता।

2. फेहलिंग परीक्षण (Fehling's test): दोनों यौगिकों को फेहलिंग विलयन (A और B) के साथ गर्म करें। प्रोपेनैल लाल अवक्षेप (Cu₂O) देता है, जबकि प्रोपेनोन कोई अभिक्रिया नहीं देता।

3. आयोडोफॉर्म परीक्षण (Iodoform test): प्रोपेनोन (CH₃COCH₃) में मिथाइल कीटोन समूह होने के कारण यह आयोडोफॉर्म (CHI₃) का पीला अवक्षेप देता है, जबकि प्रोपेनैल (CH₃CH₂CHO) यह परीक्षण नहीं देता।

डाइऐजोकरण अभिक्रिया में प्राथमिक ऐरोमैटिक ऐमीन को नाइट्रस अम्ल (HNO₂) के साथ 0-5°C ताप पर अभिकृत कराया जाता है, जिससे डाइऐजोनियम लवण बनता है।

समीकरण:
C₆H₅NH₂ + NaNO₂ + 2HCl → C₆H₅N₂⁺Cl⁻ + NaCl + 2H₂O

(या) C₆H₅NH₂ + HNO₂ + HCl → C₆H₅N₂⁺Cl⁻ + 2H₂O

आवश्यक ऐमीनो अम्ल (Essential amino acids): ये वे ऐमीनो अम्ल हैं जिन्हें मानव शरीर स्वयं संश्लेषित नहीं कर सकता और इन्हें भोजन के माध्यम से प्राप्त करना आवश्यक होता है। उदाहरण: लाइसिन, ट्रिप्टोफैन, वैलिन आदि।

अनावश्यक ऐमीनो अम्ल (Non-essential amino acids): ये वे ऐमीनो अम्ल हैं जिन्हें मानव शरीर स्वयं संश्लेषित कर सकता है, अतः इन्हें बाह्य स्रोतों से प्राप्त करना अनिवार्य नहीं है। उदाहरण: ग्लाइसिन, ऐलेनिन, सेरीन आदि।

ग्लुकोस में एल्डिहाइड समूह की उपस्थिति निम्न अभिक्रियाओं द्वारा सिद्ध की जा सकती है:

(a) टॉलेन अभिकर्मक परीक्षण: ग्लुकोस, टॉलेन अभिकर्मक (अमोनियाकल सिल्वर नाइट्रेट) को अपचित करके सिल्वर दर्पण बनाता है।
C₆H₁₂O₆ + 2[Ag(NH₃)₂]⁺ + 2OH⁻ → C₆H₁₂O₇ + 2Ag↓ + 4NH₃ + H₂O

(b) फेहलिंग परीक्षण: ग्लुकोस, फेहलिंग विलयन (Cu²⁺) को अपचित करके लाल अवक्षेप (Cu₂O) देता है।
C₆H₁₂O₆ + 2CuO → C₆H₁₂O₇ + Cu₂O↓ (लाल)

शुद्ध विलायक का वाष्प दाब किसी दिए गए ताप पर विलयन के वाष्प दाब से अधिक होता है। जब ताप बढ़ाया जाता है, तो दोनों का वाष्प दाब बढ़ता है, लेकिन शुद्ध विलायक का वक्र सदैव विलयन के वक्र के ऊपर रहता है।

चित्र: (एक ग्राफ जिसमें X-अक्ष पर ताप (Temperature) और Y-अक्ष पर वाष्प दाब (Vapour Pressure) दर्शाया गया है। शुद्ध विलायक का वक्र ऊपर (Solid line) और विलयन का वक्र नीचे (Dashed line) होता है।)

रुधिर कोशिकाओं का सिकुड़ना परासरण (osmosis) के सिद्धांत पर आधारित है। नमकीन जल (saline water) एक अतिपरासरी (hypertonic) विलयन होता है, जिसमें रुधिर कोशिकाओं के अंदर की तुलना में बाहर अधिक विलेय कण होते हैं। परासरण द्वारा, कोशिका के अंदर का जल बाहर निकलने लगता है, जिससे कोशिकाएँ सिकुड़ जाती हैं (प्लैज्मोलिसिस)।

चित्र: (एक सरल ईंधन सेल का नामांकित चित्र जिसमें दो इलेक्ट्रोड (एनोड और कैथोड), एक इलेक्ट्रोलाइट (KOH विलयन), H₂ गैस का इनलेट (एनोड पर), O₂ गैस का इनलेट (कैथोड पर), तथा बाह्य परिपथ दर्शाया गया है।)

इलेक्ट्रोड अभिक्रियाएँ:

• एनोड (ऑक्सीकरण): 2H₂ + 4OH^- → 4H₂O + 4e^-
• कैथोड (अपचयन): O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH^-
• समग्र अभिक्रिया: 2H₂ + O₂ → 2H₂O

उपयोग: ईंधन सेल का उपयोग अंतरिक्ष यानों में विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

गणना:

प्रयुक्त नियम: कोलराउश का नियम (स्वतंत्र आयन गति का नियम)। इस नियम के अनुसार, अनंत तनुता पर किसी विद्युत अपघट्य की मोलर चालकता उसके धनायन और ऋणायन की आयनिक चालकताओं के योग के बराबर होती है।

Na₂SO₄ के लिए: Λ°_m(Na₂SO₄) = 2λ°_Na+ + λ°_SO₄²⁻

Λ°_m = 2 × 50.1 + 160.0

Λ°_m = 100.2 + 160.0

Λ°_m = 260.2 S cm² mol⁻¹

चित्र: (एक आलेख जिसमें X-अक्ष पर अभिक्रिया निर्देशांक तथा Y-अक्ष पर ऊर्जा है। इसमें दो वक्र दर्शाए गए हैं: एक बिना उत्प्रेरक के (उच्च सक्रियण ऊर्जा अवरोध के साथ) और दूसरा उत्प्रेरक की उपस्थिति में (निम्न सक्रियण ऊर्जा अवरोध के साथ)। दोनों वक्रों के शीर्ष पर सक्रिय संकुल को दर्शाया गया है।)

व्याख्या: उत्प्रेरक अभिक्रिया के लिए एक वैकल्पिक पथ प्रदान करता है जिसमें सक्रियण ऊर्जा कम होती है। इससे अधिक अणु सक्रियण ऊर्जा अवरोध को पार कर पाते हैं, जिससे अभिक्रिया की दर बढ़ जाती है। उत्प्रेरक स्वयं अभिक्रिया में उपभुक्त नहीं होता और अभिक्रिया के अंत में पुनः प्राप्त हो जाता है।

विधि: जिंक ऑक्साइड से जिंक का निष्कर्षण अपचयन विधि द्वारा किया जाता है। इसमें जिंक ऑक्साइड को कार्बन (कोक) के साथ गर्म किया जाता है। यह प्रक्रिया एक भट्टी में लगभग 1200°C तापमान पर की जाती है।

अभिक्रिया का समीकरण:

ZnO + C → Zn + CO

इस प्रक्रिया में जिंक ऑक्साइड अपचयित होकर जिंक धातु बनाता है, जो वाष्प के रूप में प्राप्त होता है और बाद में संघनित होकर एकत्र कर लिया जाता है।

With aq. NaOH (aqueous):

CH₃CH₂CH(Br)CH₃ + NaOH (aq.) → CH₃CH₂CH(OH)CH₃ + NaBr

Type: Nucleophilic substitution (S_N2) reaction.

With alc. NaOH (alcoholic):

CH₃CH₂CH(Br)CH₃ + NaOH (alc.) → CH₃CH=CHCH₃ + NaBr + H₂O

Type: Elimination (E2) reaction.

Equation:

CH₃CH₂OH → CH₂=CH₂ + H₂O (in presence of conc. H₂SO₄ at 170°C)

Mechanism steps:

1. Protonation: Ethyl alcohol is protonated by H₂SO₄ to form ethyl oxonium ion (CH₃CH₂OH₂⁺).
2. Formation of carbocation: The oxonium ion loses a water molecule to form ethyl carbocation (CH₃CH₂⁺).
3. Deprotonation: The carbocation loses a proton (H⁺) to form ethene (CH₂=CH₂).

Example: Reaction of (R)-2-bromooctane with hydroxide ion (OH^-) in an S_N2 mechanism.

The nucleophile (OH^-) attacks the carbon from the opposite side of the leaving group (Br^-), causing the configuration to invert. Thus, (R)-2-bromooctane yields (S)-2-octanol.

This inversion of configuration is known as Walden inversion.

1. Butan-1-ol: CH₃CH₂CH₂CH₂OH
2. Butan-2-ol: CH₃CH₂CH(OH)CH₃
3. 2-Methylpropan-1-ol: (CH₃)₂CHCH₂OH
4. 2-Methylpropan-2-ol: (CH₃)₃COH

a) Two reactions showing acidic nature of phenol:

1. Reaction with sodium metal: 2C₆H₅OH + 2Na → 2C₆H₅ONa + H₂↑
2. Reaction with NaOH: C₆H₅OH + NaOH → C₆H₅ONa + H₂O

b) Williamson ether synthesis equation:

R-O^-Na⁺ + R'-X → R-O-R' + NaX

(Where R and R' are alkyl groups, and X is a halogen.)

उत्तर: ऐमीनों की क्षारकता इलेक्ट्रॉनदाता प्रभाव ( +I प्रभाव) और स्टेरिक अवरोध पर निर्भर करती है।

• CH₃NH₂ (प्राथमिक ऐमीन) में एक मिथाइल समूह (+I प्रभाव) नाइट्रोजन पर इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ाता है, जिससे यह प्रोटॉन ग्रहण करने में सक्षम होता है।
• (CH₃)₃N (तृतीयक ऐमीन) में तीन मिथाइल समूह होते हैं, जो +I प्रभाव से नाइट्रोजन पर इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ाते हैं, लेकिन तीन बड़े मिथाइल समूहों के कारण स्टेरिक अवरोध (स्थानिक बाधा) उत्पन्न होता है। यह अवरोध प्रोटॉन (H⁺) को नाइट्रोजन के एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म तक पहुँचने में बाधा डालता है।
• इसके अतिरिक्त, (CH₃)₃NH⁺ (संयुग्मी अम्ल) का जलयोजन CH₃NH₃⁺ की तुलना में कम होता है, जिससे इसकी स्थिरता कम हो जाती है।
• अतः जलीय विलयन में CH₃NH₂ की क्षारकता (pKb = 3.38) (CH₃)₃N (pKb = 4.20) से अधिक होती है।

उत्तर:

• यौगिक X: LiAlH₄ एक प्रबल अपचायक है जो एमाइड को ऐमीन में अपचयित करता है। CH₃CONH₂ (एसिटामाइड) का अपचयन एथिलऐमीन (CH₃CH₂NH₂) देता है।
  • सूत्र: CH₃CH₂NH₂
  • I.U.P.A.C. नाम: Ethanamine (एथेनैमीन)
• यौगिक Y: एथिलऐमीन (X) को CHCl₃ और एल्कोहॉलिक KOH के साथ गर्म करने पर कार्बिलऐमीन अभिक्रिया (आइसोसायनाइड परीक्षण) होती है, जिससे दुर्गन्धयुक्त एथिल आइसोसायनाइड बनता है।
  • सूत्र: CH₃CH₂NC
  • I.U.P.A.C. नाम: Ethyl isocyanide (एथिल आइसोसायनाइड) या Isocyanoethane (आइसोसायनोएथेन)

उत्तर:

ताप सुघट्य (Thermoplastic) और तापदृढ़ (Thermosetting) बहुलकों में अन्तर:

वर्गीकरण:

• ताप सुघट्य (Thermoplastic): पॉलिथीन (Polythene), पॉलिस्टाइरीन (Polystyrene)
• तापदृढ़ (Thermosetting): बैकेलाइट (Bakelite), यूरिया फार्मल्डीहाइड रेजिन (Urea formaldehyde resin)

उत्तर: नाइलॉन-6, 6 एक संघनन बहुलक है जो हेक्सामेथिलीनडाइऐमीन और एडिपिक अम्ल के बीच अभिक्रिया से बनता है।

अभिक्रिया का समीकरण:

n H₂N-(CH₂)₆-NH₂ + n HOOC-(CH₂)₄-COOH → [NH-(CH₂)₆-NH-CO-(CH₂)₄-CO]ₙ + (2n-1) H₂O

(हेक्सामेथिलीनडाइऐमीन) (एडिपिक अम्ल) (नाइलॉन-6, 6) (जल)

अंतर:

• पूतिरोधी (Antiseptics): ये ऐसे रसायन होते हैं जो जीवित ऊतकों (जैसे त्वचा, घाव) पर लगाए जाते हैं और सूक्ष्मजीवों की वृद्धि को रोकते हैं या उन्हें मारते हैं। ये ऊतकों को हानि नहीं पहुँचाते।
• विसंक्रामी (Disinfectants): ये ऐसे रसायन होते हैं जो निर्जीव वस्तुओं (जैसे फर्श, उपकरण) पर लगाए जाते हैं और सूक्ष्मजीवों को नष्ट करते हैं। ये जीवित ऊतकों के लिए हानिकारक हो सकते हैं।

उदाहरण:

• पूतिरोधी: डेटॉल (क्लोरोक्साइलेनॉल) या आयोडीन टिंक्चर।
• विसंक्रामी: फिनॉल (कार्बोलिक अम्ल) या ब्लीचिंग पाउडर।

कृत्रिम मधुरक: ये ऐसे रासायनिक यौगिक होते हैं जो प्राकृतिक शर्करा (जैसे सुक्रोज) की तुलना में अत्यधिक मीठे होते हैं, लेकिन इनमें कैलोरी नहीं होती या बहुत कम होती है। उदाहरण: सैकरीन, एस्पार्टेम, सुक्रालोज़।

मधुमेह रोगियों द्वारा उपयोग का कारण: मधुमेह रोगियों के रक्त में शर्करा का स्तर नियंत्रित रखना आवश्यक होता है। कृत्रिम मधुरक रक्त शर्करा के स्तर को नहीं बढ़ाते, क्योंकि ये शरीर में चयापचयित नहीं होते या बहुत कम मात्रा में होते हैं। इसलिए ये मधुमेह रोगियों के लिए सुरक्षित विकल्प हैं।

सही मिलान:

• ऐस्पिरिन → पीड़ाहारी
• पेनिसिलिन → जीवाणुनाशी
• एरिथ्रोमाइसिन → जीवाणुरोधी
• नॉरएथिनड्रॉन → प्रतिजनन क्षमता औषध
• वैलियम → प्रशांतक
• टरफेनाडीन → प्रतिहिस्टामिन

भौतिक अधिशोषण (Physical Adsorption) तथा रासायनिक अधिशोषण (Chemical Adsorption) में अंतर:

उदाहरण:

• भौतिक अधिशोषण: सक्रिय चारकोल पर गैसों (जैसे N₂, H₂) का अधिशोषण।
• रासायनिक अधिशोषण: लोहे (Fe) की सतह पर ऑक्सीजन (O₂) का अधिशोषण जिससे Fe₂O₃ बनता है।

इस अभिक्रिया में Mo(s) (मोलिब्डेनम) का उपयोग Fe(s) (लोहे) के साथ प्रवर्तक (Promoter) के रूप में किया जाता है। प्रवर्तक वह पदार्थ है जो स्वयं उत्प्रेरक नहीं होता, लेकिन उत्प्रेरक की सक्रियता को बढ़ा देता है। यहाँ Mo(s) Fe(s) उत्प्रेरक की सतह को बढ़ाकर अमोनिया निर्माण की दर को बढ़ाता है।

कॉट्रेल धूम्र अवक्षेपक (Cottrell Precipitator) का नामांकित चित्र:

        + उच्च वोल्टता स्रोत (High Voltage Source)
        |
        |   ┌─────────────────────────────┐
        |   │   धातु की नली (Metal Pipe)  │
        |   │   (संग्राहक इलेक्ट्रोड)      │
        |   │                             │
        |   │   ● ─── तार (Wire)          │
        |   │   (निर्वहन इलेक्ट्रोड)       │
        |   │                             │
        |   │   धूम्र (Smoke) प्रवेश      │
        |   │   → → → → → → → → → → → →  │
        |   │                             │
        |   │   स्वच्छ गैस (Clean Gas)    │
        |   │   → → → → → → → → → → → →  │
        |   └─────────────────────────────┘
        |
        ↓
    संग्राहक (Collector) में धूल कण

व्याख्या: इसमें एक धातु की नली (संग्राहक इलेक्ट्रोड) और उसके अंदर एक तार (निर्वहन इलेक्ट्रोड) होता है। उच्च वोल्टता लगाने पर कोरोना डिस्चार्ज होता है, जिससे धूम्र के कण आवेशित होकर नली की दीवारों पर जमा हो जाते हैं और स्वच्छ गैस बाहर निकलती है।

द्रवरागी (Lyophilic) एवं द्रव विरागी (Lyophobic) कोलॉइड में अंतर:

उदाहरण: द्रवरागी कोलॉइड – स्टार्च का जलीय विलयन; द्रव विरागी कोलॉइड – सोने का जलीय कोलॉइडी विलयन।

वैद्युत अपोहन (Electrodialysis) का नामांकित चित्र:

[चित्र: एक U-नली के दोनों सिरों पर इलेक्ट्रोड (एनोड और कैथोड) लगे होते हैं। U-नली के मध्य में एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली होती है जो कोलॉइडी कणों को रोकती है तथा आयनों को गुजरने देती है। विद्युत धारा प्रवाहित करने पर अशुद्ध आयन इलेक्ट्रोड की ओर गति करते हैं, जिससे कोलॉइड शुद्ध होता है।]

व्याख्या: वैद्युत अपोहन में विद्युत क्षेत्र की सहायता से कोलॉइडी विलयन से अशुद्ध आयनों को हटाया जाता है। कोलॉइडी कण अर्ध-पारगम्य झिल्ली से नहीं गुजर पाते, जबकि आयन गुजरकर इलेक्ट्रोड पर एकत्र हो जाते हैं।

साबुनों की शोधन क्रिया (Cleansing Action of Soaps):

साबुन सोडियम या पोटैशियम के उच्च वसीय अम्लों के लवण होते हैं। इनके अणु का एक सिरा जलरागी (हाइड्रोफिलिक) होता है जो जल में घुलनशील होता है, तथा दूसरा सिरा जलविरागी (हाइड्रोफोबिक) होता है जो तेल या ग्रीस में घुलनशील होता है।

जब साबुन को जल में मिलाया जाता है, तो इसके अणु गोलाकार संरचनाएँ बनाते हैं जिन्हें मिसेल (micelles) कहते हैं। मिसेल में जलविरागी सिरे अंदर की ओर तथा जलरागी सिरे बाहर की ओर होते हैं। गंदगी (तेल या ग्रीस) के कण मिसेल के अंदर फँस जाते हैं और जल से धोने पर बाहर निकल जाते हैं, जिससे वस्तु साफ हो जाती है।

Examples: Physisorption – Adsorption of gases like N₂ or H₂ on charcoal at low temperature. Chemisorption – Adsorption of O₂ on tungsten metal surface.

Answer: In the Haber's process for synthesis of ammonia, iron (Fe) is used as a catalyst. Molybdenum (Mo) is added as a promoter (or activator) to increase the activity of the iron catalyst. Promoters are substances that themselves are not catalysts but enhance the catalytic activity when added in small amounts.

Name: Such compounds are called promoters or catalytic promoters.

Cottrell smoke precipitator (नामांकित चित्र):

[चित्र: एक ऊर्ध्वाधर चिमनी जिसके अंदर एक धातु की छड़ (कलेक्टिंग इलेक्ट्रोड) और चारों ओर एक धातु का सिलेंडर (डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड) होता है। उच्च वोल्टता लगाने पर धुएँ के कण आयनित होकर इलेक्ट्रोड पर जमा हो जाते हैं।]

व्याख्या: यह उपकरण धुएँ से ठोस कणों को हटाने के लिए उपयोग किया जाता है। उच्च वोल्टता (लगभग 50,000 V) लगाने पर वायु का आयनीकरण होता है और धुएँ के कण आवेशित होकर विपरीत आवेश वाले इलेक्ट्रोड पर जमा हो जाते हैं, जिससे स्वच्छ वायु बाहर निकलती है।

Differences between lyophilic and lyophobic colloids:

Examples: Lyophilic – Starch solution in water; Lyophobic – Gold sol in water.

Electrodialysis (वैद्युत अपोहन) का नामांकित चित्र:

[चित्र: एक U-नली जिसके दोनों सिरों पर प्लैटिनम इलेक्ट्रोड (एनोड और कैथोड) लगे हैं। U-नली के मध्य में एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली (semipermeable membrane) होती है। कोलॉइडी विलयन को U-नली में रखा जाता है और विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है। आयन झिल्ली से गुजरकर इलेक्ट्रोड की ओर जाते हैं, जबकि कोलॉइडी कण झिल्ली द्वारा रोक लिए जाते हैं।]

व्याख्या: यह विधि कोलॉइडी विलयन से अशुद्ध आयनों को हटाने के लिए उपयोग की जाती है। विद्युत क्षेत्र में आयन गति करते हैं और अर्ध-पारगम्य झिल्ली से गुजरकर इलेक्ट्रोड पर एकत्र हो जाते हैं, जिससे कोलॉइड शुद्ध हो जाता है।

Cleansing Action of Soaps:

Soaps are sodium or potassium salts of long-chain fatty acids. Their molecules have a hydrophilic (water-loving) head and a hydrophobic (water-hating) tail. When soap is dissolved in water, it forms micelles – spherical structures with hydrophobic tails pointing inward and hydrophilic heads outward. Dirt and grease particles get trapped inside the micelles and are washed away with water, leaving the surface clean.

The elements of group 15 (nitrogen family) have the general valence shell electronic configuration ns² np³. The three p-orbitals (p_x, p_y, p_z) each contain one electron, making the configuration half-filled. According to Hund's rule, a half-filled set of orbitals (p³) has extra stability due to:

• Symmetrical distribution of electrons, leading to lower energy.
• Maximum exchange energy (Hund's exchange energy), which stabilizes the atom.
• Less electron-electron repulsion because electrons are in separate orbitals with parallel spins.

This additional stability is why group 15 elements often show reluctance to lose or gain electrons easily.

X is White phosphorus (P₄) – a poisonous, white waxy solid that glows in the dark (chemiluminescence).

Y is Phosphorus pentoxide (P₄O₁₀) – dense white fumes formed when phosphorus burns in air.

Reaction equation:

P₄ (s) + 5 O₂ (g) → P₄O₁₀ (s)

Explanation: White phosphorus dissolved in CS₂ catches fire spontaneously when the filter paper dries, due to its low ignition temperature, producing dense white fumes of phosphorus pentoxide.

Structure of H₂SO₃ (Sulfurous acid):

Sulfur is the central atom with one S=O double bond, two S–OH single bonds, and one lone pair on sulfur (trigonal pyramidal shape).

      O
      ||
HO — S — OH
      (lone pair)

Structure of H₂SO₄ (Sulfuric acid):

Sulfur is the central atom with two S=O double bonds and two S–OH single bonds (tetrahedral geometry, no lone pairs).

      O
      ||
HO — S — OH
      ||
      O

Group 18 elements (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) are called noble gases because:

• They have a completely filled valence shell electronic configuration (ns² np⁶, except He with 1s²), making them highly stable.
• They are chemically inert under normal conditions and do not readily form compounds (like noble metals).
• They exist as monatomic gases with very low reactivity.

The Contact process has three main steps:

1. Burning of sulfur or roasting of sulfide ores to produce SO₂:
   S (s) + O₂ (g) → SO₂ (g)
2. Catalytic oxidation of SO₂ to SO₃:
   2 SO₂ (g) + O₂ (g) ⇌ 2 SO₃ (g) (using V₂O₅ as catalyst at ~450°C)
3. Absorption of SO₃ in concentrated H₂SO₄ to form oleum, then dilution:
   SO₃ (g) + H₂SO₄ (l) → H₂S₂O₇ (l) (oleum)
   H₂S₂O₇ (l) + H₂O (l) → 2 H₂SO₄ (l)

Structure of XeF₂:

Linear geometry (sp³d hybridization). Xenon has 3 lone pairs and 2 bond pairs.

    F — Xe — F
    (linear)

Structure of XeF₄:

Square planar geometry (sp³d² hybridization). Xenon has 2 lone pairs and 4 bond pairs.

       F
       |
   F — Xe — F
       |
       F
   (square planar)

The elements of group 18 (formerly group 8) are called noble gases because they have a completely filled valence shell (octet, except helium with duplet), making them chemically inert or very unreactive under normal conditions. They do not easily form compounds due to their stable electronic configuration.

The three steps of the contact process for sulfuric acid production are:

1. Step 1: Burning of sulfur or roasting of sulfide ores to produce sulfur dioxide:
   S(s) + O₂(g) → SO₂(g)
2. Step 2: Catalytic oxidation of SO₂ to SO₃ (using V₂O₅ as catalyst at 450°C and 1-2 atm):
   2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g)
3. Step 3: Absorption of SO₃ in concentrated H₂SO₄ to form oleum, then dilution:
   SO₃(g) + H₂SO₄(l) → H₂S₂O₇(l) (oleum)
   H₂S₂O₇(l) + H₂O(l) → 2H₂SO₄(l)

XeF₂: Linear structure (sp³d hybridization, 3 lone pairs on Xe, 2 bond pairs).
XeF₄: Square planar structure (sp³d² hybridization, 2 lone pairs on Xe, 4 bond pairs).

(Note: Drawings cannot be rendered in text; refer to standard textbook diagrams.)

(i) 2C₆H₅CHO + 8KOH → A + B (कैनिजारो अभिक्रिया)

यहाँ, A = C₆H₅COOK (पोटैशियम बेंजोएट), B = C₆H₅CH₂OH (बेंजिल अल्कोहल)

(ii) 2CH₃COOC₂H₅ + 4Na → C + D (एस्टर का संघनन, वुर्ट्ज अभिक्रिया के समान)

यहाँ, C = CH₃COCH₂COOC₂H₅ (एसिटोएसिटिक एस्टर), D = C₂H₅ONa (सोडियम एथॉक्साइड)

रोजनमुण्ड अपचयन (Rosenmund reduction) में एसिड क्लोराइड को H₂ गैस की उपस्थिति में Pd/BaSO₄ उत्प्रेरक पर अपचयित कर एल्डिहाइड प्राप्त किया जाता है।

समीकरण: RCOCl + H₂ → (Pd/BaSO₄) → RCHO + HCl

BaSO₄ उत्प्रेरक को विषाक्त (poison) करता है ताकि आगे अपचयन न हो।

फेहलिंग विलयन दो भागों से मिलकर बनता है:

1. फेहलिंग विलयन A: कॉपर सल्फेट (CuSO₄) का जलीय विलयन
2. फेहलिंग विलयन B: सोडियम पोटैशियम टार्ट्रेट (रोशेल लवण) और सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) का जलीय विलयन

इन दोनों को समान मात्रा में मिलाकर फेहलिंग विलयन बनाया जाता है।

(i) CH₃CN → (H⁺/H₂O) → A → (OH⁻/H₂O) → B

पहले चरण में: CH₃CN + H₂O → (H⁺) → CH₃CONH₂ (एसिटामाइड) = A

दूसरे चरण में: CH₃CONH₂ + H₂O → (OH⁻) → CH₃COONH₄ (अमोनियम एसीटेट) = B

(ii) C₆H₅COOCOCH₃ → (H₂O) → C + D

यहाँ, C = C₆H₅COOH (बेंजोइक अम्ल), D = CH₃COOH (एसिटिक अम्ल)

हेल-फोलार्ड-जेलिंस्की अभिक्रिया (Hell-Volhard-Zelinsky reaction) में कार्बोक्सिलिक अम्ल के α-कार्बन पर क्लोरीन या ब्रोमीन का प्रतिस्थापन होता है, जिसमें लाल फॉस्फोरस (P) उत्प्रेरक का कार्य करता है।

समीकरण: RCH₂COOH + Br₂ → (P, Δ) → RCHBrCOOH + HBr

यह अभिक्रिया α-हैलोजन अम्ल बनाने के लिए उपयोगी है।

कार्बोक्सिलिक अम्लों (R-COOH) के क्वथनांक समतुल्य अणुभार वाले ऐल्कोहॉलों से अधिक होते हैं क्योंकि:

1. कार्बोक्सिलिक अम्लों में दो कार्बोनिल ऑक्सीजन परमाणु होते हैं, जो प्रबल हाइड्रोजन बंध बनाते हैं।
2. ये अम्ल द्विअणुक (dimeric) संरचना बनाते हैं (दो अणु आपस में दो हाइड्रोजन बंधों से जुड़ते हैं), जिससे अंतराअणुक बल बहुत प्रबल हो जाते हैं।
3. इसके विपरीत, ऐल्कोहॉल में केवल एक -OH समूह होता है, जो कमजोर हाइड्रोजन बंध बनाता है।

इस प्रकार, कार्बोक्सिलिक अम्लों को वाष्पित होने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिससे उनके क्वथनांक ऊँचे होते हैं।

Answer:

i) The reaction is the Cannizzaro reaction of an aldehyde (e.g., formaldehyde or benzaldehyde) with concentrated KOH. Here, the aldehyde (C=O) undergoes disproportionation to form an alcohol and a carboxylic acid salt.

• A = Alcohol (e.g., CH₃OH or C₆H₅CH₂OH)
• B = Carboxylic acid salt (e.g., HCOOK or C₆H₅COOK)

ii) This is the aldol condensation of acetaldehyde (CH₃CHO) in dilute NaOH, followed by dehydration.

• C = 3-hydroxybutanal (aldol product, CH₃–CH(OH)–CH₂–CHO)
• D = Crotonaldehyde (CH₃–CH=CH–CHO) after loss of water

Answer: The Rosenmund reaction is the hydrogenation of an acyl chloride to an aldehyde using hydrogen gas in the presence of a poisoned palladium catalyst (Pd/BaSO₄) to prevent further reduction to alcohol.

Equation:

R–COCl + H₂ → (Pd/BaSO₄, poisoned with sulfur) → R–CHO + HCl

Example: CH₃COCl + H₂ → CH₃CHO + HCl

Answer: Fehling solution is prepared by mixing two separate solutions:

• Fehling solution A: Copper(II) sulfate (CuSO₄) in water.
• Fehling solution B: Potassium sodium tartrate (Rochelle salt) and sodium hydroxide (NaOH) in water.

These are mixed in equal volumes just before use to form a deep blue complex.

Answer:

i) This is the hydrolysis of acetonitrile (CH₃CN) first to an amide and then to a carboxylic acid.

• A = Acetamide (CH₃CONH₂)
• B = Acetic acid (CH₃COOH)

ii) This is the hydrolysis of an acid anhydride (benzoic acetic anhydride) to form two carboxylic acids.

• C = Benzoic acid (C₆H₅COOH)
• D = Acetic acid (CH₃COOH)

Answer: The Hell-Volhard-Zelinsky (HVZ) reaction is the α-halogenation of a carboxylic acid using bromine (or chlorine) in the presence of a catalytic amount of phosphorus (P) or phosphorus trihalide (PBr₃). The reaction proceeds via formation of an acyl halide and enolization.

General equation:

R–CH₂–COOH + Br₂ → (P, heat) → R–CHBr–COOH + HBr

Example:

CH₃CH₂COOH + Br₂ → (P, heat) → CH₃CHBrCOOH + HBr

The α-bromo acid can then be used to synthesize α-amino acids via nucleophilic substitution.

Answer: Carboxylic acids (R-COOH) have higher boiling points than alcohols of similar molecular mass because carboxylic acids form strong intermolecular hydrogen bonds, leading to dimerization (two molecules linked by two hydrogen bonds). This dimer formation increases the effective molecular weight and requires more energy to break, resulting in a higher boiling point. In contrast, alcohols form only single hydrogen bonds between molecules, which are weaker and easier to overcome.