सामान्य विज्ञान के महत्वपूर्ण प्रश्न: हीरे और संबंधित अवधारणाएं
परिचय: प्रतियोगी परीक्षाओं में सामान्य विज्ञान एक महत्वपूर्ण खंड है। यह खंड आपकी विश्लेषणात्मक क्षमता और वैज्ञानिक सिद्धांतों की समझ का परीक्षण करता है। “Doubling Down on Diamond” जैसे शीर्षक हमें प्रकृति की अद्भुत रचनाओं, जैसे हीरे, और उनसे जुड़े वैज्ञानिक सिद्धांतों का पता लगाने के लिए प्रेरित करते हैं। यहाँ, हम भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान से संबंधित 25 MCQs का अभ्यास करेंगे, जो आपकी तैयारी को और मजबूत करेंगे।
सामान्य विज्ञान अभ्यास प्रश्न (General Science Practice MCQs)
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प्रश्न 1: हीरा (Diamond) मुख्य रूप से किस तत्व का अपरूप (Allotrope) है?
- (a) सिलिकॉन (Silicon)
- (b) कार्बन (Carbon)
- (c) सल्फर (Sulphur)
- (d) फास्फोरस (Phosphorus)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): अपरूपता (Allotropy) तत्वों के परमाणुओं की विभिन्न व्यवस्थाओं के कारण होने वाले भौतिक गुणों में भिन्नता को संदर्भित करती है।
व्याख्या (Explanation): हीरा कार्बन का एक अत्यधिक कठोर और क्रिस्टलीय रूप है। कार्बन के अन्य अपरूपों में ग्रेफाइट, फुलरीन और ग्राफीन शामिल हैं। इन सभी में कार्बन परमाणु होते हैं, लेकिन उनकी व्यवस्था भिन्न होती है, जिससे उनके गुण भिन्न होते हैं।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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प्रश्न 2: हीरे की अत्यधिक कठोरता का मुख्य कारण क्या है?
- (a) कमजोर अंतर-आणविक बल (Weak intermolecular forces)
- (b) आयनिक बंधन (Ionic bonding)
- (c) सहसंयोजक बंधन (Covalent bonding)
- (d) धात्विक बंधन (Metallic bonding)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक बंधन (Chemical bonding) परमाणुओं को एक साथ बांधने वाली शक्ति है। सहसंयोजक बंधन में, परमाणु इलेक्ट्रॉन साझा करते हैं, जिससे एक मजबूत त्रि-आयामी नेटवर्क बनता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, प्रत्येक कार्बन परमाणु अन्य चार कार्बन परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंधन बनाता है, जो एक टेट्राहेड्रल (tetrahedral) संरचना में व्यवस्थित होते हैं। यह मजबूत और स्थिर सहसंयोजक बंधन नेटवर्क हीरे को इसकी असाधारण कठोरता प्रदान करता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 3: हीरे में कार्बन परमाणुओं के बीच कौन सा संकरण (Hybridization) पाया जाता है?
- (a) sp
- (b) sp²
- (c) sp³
- (d) dsp²
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): संकरण (Hybridization) अणु में परमाणुओं के बीच बंधन बनाने के लिए परमाणु ऑर्बिटल्स का मिश्रण है। sp³ संकरण में, एक s ऑर्बिटल और तीन p ऑर्बिटल्स मिलकर चार sp³ संकर ऑर्बिटल्स बनाते हैं।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, प्रत्येक कार्बन परमाणु sp³ संकरित होता है, जो इसे चार अन्य कार्बन परमाणुओं के साथ सिग्मा (σ) बंधन बनाने की अनुमति देता है। यह टेट्राहेड्रल ज्यामिति क्रिस्टल की अत्यंत मजबूत और कठोर संरचना के लिए जिम्मेदार है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 4: हीरे का अपवर्तनांक (Refractive Index) अपेक्षाकृत उच्च क्यों होता है, जिसके कारण वह चमकता है?
- (a) कम घनत्व (Low density)
- (b) इलेक्ट्रॉनों का मुक्त प्रवाह (Free flow of electrons)
- (c) मजबूत अंतर-परमाण्विक बल (Strong interatomic forces)
- (d) प्रकाश का कुशल अवशोषण (Efficient absorption of light)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): अपवर्तनांक (Refractive index) प्रकाश की गति में सामग्री का प्रभाव है। यह सामग्री के परमाणुओं और इलेक्ट्रॉनों के प्रकाश के साथ परस्पर क्रिया पर निर्भर करता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में मजबूत सहसंयोजक बंधनों के कारण इसके इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिससे वे प्रकाश के प्रति अधिक प्रतिक्रियाशील हो जाते हैं। यह उच्च ध्रुवीकरण (polarizability) और मजबूत इंटर-परमाण्विक इंटरैक्शन एक उच्च अपवर्तनांक को जन्म देते हैं, जो हीरे को उसकी विशिष्ट चमक प्रदान करता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 5: हीरे का उच्च तापीय चालकता (High Thermal Conductivity) किस कारण से होती है?
- (a) कम तापीय विस्तार (Low thermal expansion)
- (b) इलेक्ट्रॉनों का मुक्त प्रवाह (Free flow of electrons)
- (c) फोनन (Phonons) का कुशल संचरण (Efficient transmission of phonons)
- (d) कमजोर क्रिस्टल जाली (Weak crystal lattice)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): तापीय चालकता (Thermal conductivity) ऊष्मा के चालन की क्षमता है। ठोस पदार्थों में, यह मुख्य रूप से दो तंत्रों द्वारा होता है: मुक्त इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह (जैसे धातुओं में) और जाली कंपन (phonons) का संचरण।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, चूंकि कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं, इसकी उच्च तापीय चालकता फोनन के कुशल संचरण के कारण होती है। हीरे की मजबूत और कठोर क्रिस्टल जाली में कंपन (फोनन) बहुत तेजी से और प्रभावी ढंग से यात्रा करते हैं, जिससे यह एक उत्कृष्ट ऊष्मा संवाहक बन जाता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 6: हीरे का उपयोग कटिंग और पॉलिशिंग के लिए सबसे अधिक क्यों किया जाता है?
- (a) यह सस्ता है।
- (b) यह नरम है।
- (c) यह अत्यंत कठोर है।
- (d) यह आसानी से उपलब्ध है।
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कठोरता (Hardness) किसी सामग्री की खरोंच या घर्षण का प्रतिरोध करने की क्षमता है।
व्याख्या (Explanation): मोह स्केल (Mohs scale) पर हीरे की मोहस कठोरता 10 होती है, जो इसे सबसे कठोर प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले पदार्थों में से एक बनाती है। इसी कारण से, इसका उपयोग अन्य कठोर सामग्रियों को काटने, ड्रिल करने और पॉलिश करने के लिए किया जाता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 7: हीरे का गलनांक (Melting Point) बहुत अधिक क्यों होता है?
- (a) क्योंकि यह एक अणु है।
- (b) क्योंकि इसमें कमजोर बंधन होते हैं।
- (c) क्योंकि इसमें एक विशाल सहसंयोजक नेटवर्क है।
- (d) क्योंकि यह विद्युत का कुचालक है।
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): किसी पदार्थ का गलनांक, ठोस से तरल अवस्था में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है। यह परमाणुओं या अणुओं को एक साथ रखने वाले बंधनों की मजबूती पर निर्भर करता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, कार्बन परमाणु एक विशाल सहसंयोजक नेटवर्क में एक साथ बंधे होते हैं। इन सहसंयोजक बंधनों को तोड़ने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप हीरे का गलनांक बहुत अधिक होता है (लगभग 3550 °C, लेकिन यह उच्च तापमान पर ग्रेफाइट में बदल जाता है)।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 8: निम्नलिखित में से कौन सा हीरा विद्युत का कुचालक (Electrical Insulator) है?
- (a) ग्रेफाइट (Graphite)
- (b) हीरा (Diamond)
- (c) फुलरीन (Fullerenes)
- (d) ग्राफीन (Graphene)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): विद्युत चालकता (Electrical conductivity) विद्युत आवेश के प्रवाह की अनुमति देने की सामग्री की क्षमता है। यह मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति पर निर्भर करता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, सभी संयोजी इलेक्ट्रॉन कार्बन परमाणुओं के बीच सहसंयोजक बंधनों में कसकर बंधे होते हैं और ये स्थानीयकृत (localized) होते हैं। इलेक्ट्रॉनों की कोई गतिशीलता नहीं होती है, इसलिए हीरा एक उत्कृष्ट विद्युत रोधक है। इसके विपरीत, ग्रेफाइट में, डीलोकलाइज्ड (delocalized) पाई इलेक्ट्रॉन होते हैं जो इसे विद्युत का सुचालक बनाते हैं।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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प्रश्न 9: “Doubling Down on Diamond” शीर्षक का संदर्भ क्या हो सकता है, यदि इसे किसी जैविक संदर्भ में देखा जाए?
- (a) हीरे के आभूषणों का दोहरा मूल्य
- (b) डायमंड-जैसे कार्बन (DLC) कोटिंग्स का जैविक प्रत्यारोपण में उपयोग
- (c) मानव आहार में हीरे के कणों का समावेश
- (d) हीरे की संरचना का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों की दोगुनी संख्या
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): वैज्ञानिक अनुसंधान और अनुप्रयोग अक्सर एक विषय पर बार-बार ध्यान केंद्रित करते हैं या नई तकनीकों का विकास करते हैं।
व्याख्या (Explanation): “Doubling Down on Diamond” एक मुहावरा है जिसका अर्थ है किसी चीज पर अधिक संसाधन या प्रयास लगाना। जैविक संदर्भ में, यह डायमंड-लाइक कार्बन (DLC) कोटिंग्स के बढ़ते उपयोग को संदर्भित कर सकता है, जो उनकी कठोरता, कम घर्षण और जैव-अनुकूलता (biocompatibility) के कारण चिकित्सा उपकरणों और जैविक प्रत्यारोपण (जैसे कृत्रिम जोड़) में सुधार के लिए इस्तेमाल किए जा रहे हैं। इससे प्रदर्शन में “दोगुना” या सुधार हो सकता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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प्रश्न 10: हीरे के निर्माण में शामिल दाब (Pressure) और तापमान (Temperature) की स्थितियाँ किस प्रक्रिया से संबंधित हैं?
- (a) वाष्पीकरण (Evaporation)
- (b) ऊर्ध्वपातन (Sublimation)
- (c) कायांतरण (Metamorphism)
- (d) किण्वन (Fermentation)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कायांतरण (Metamorphism) चट्टानों के रूप में परिवर्तन है जो उच्च तापमान, उच्च दाब और रासायनिक रूप से सक्रिय तरल पदार्थों के संपर्क में आने से होता है।
व्याख्या (Explanation): प्राकृतिक हीरे पृथ्वी के मेंटल (mantle) में अत्यधिक उच्च दाब (लगभग 5-6 GPa) और उच्च तापमान (लगभग 900-1300 °C) पर बनते हैं। ये स्थितियाँ कायांतरित चट्टानों के निर्माण के समान हैं, जहाँ कार्बन आधारित सामग्री, जैसे कि ग्रेफाइट, हीरे में रूपांतरित हो जाती है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 11: हीरे की विशिष्ट चमक (Brilliance) और अग्नि (Fire) को क्या कहा जाता है?
- (a) प्रतिबिंब (Reflection)
- (b) प्रकाशिकी (Optics)
- (c) अपवर्तन (Refraction) और फैलाव (Dispersion)
- (d) विवर्तन (Diffraction)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): अपवर्तन (Refraction) वह घटना है जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाते समय अपनी दिशा बदलता है। फैलाव (Dispersion) वह घटना है जब सफेद प्रकाश अपने घटक रंगों में विभाजित हो जाता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे का उच्च अपवर्तनांक (≈2.42) और उच्च फैलाव (≈0.044) इसे प्रकाश के प्रति अत्यंत प्रतिक्रियाशील बनाते हैं। जब प्रकाश हीरे में प्रवेश करता है, तो यह बार-बार अपवर्तित और परावर्तित होता है, और फैलाव के कारण, सफेद प्रकाश इंद्रधनुष के रंगों में बिखर जाता है, जिससे इसकी विशिष्ट चमक और अग्नि उत्पन्न होती है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 12: एक हीरे के कटिंग में इस्तेमाल होने वाला टूल आमतौर पर किसका बना होता है?
- (a) नरम धातु
- (b) हीरा या कार्बाइड
- (c) सिरेमिक
- (d) प्लास्टिक
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): किसी वस्तु को काटने या ड्रिल करने के लिए, काटने वाले उपकरण को उस वस्तु से कठोर होना चाहिए।
व्याख्या (Explanation): हीरे को काटने के लिए, हीरे के पाउडर या हीरे के कणों से युक्त औजारों का उपयोग किया जाता है। इन्हें या तो डायमंड-इम्बेडेड (diamond-embedded) व्हील्स या डायमंड-कोटेड (diamond-coated) बिट्स के रूप में इस्तेमाल किया जाता है। कभी-कभी, बहुत कठोर सामग्री जैसे टंगस्टन कार्बाइड (tungsten carbide) का भी उपयोग किया जा सकता है, लेकिन हीरे की कठोरता अतुलनीय है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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प्रश्न 13: हीरा अपनी संरचना में किस प्रकार की बंधन ऊर्जा (Bond Energy) प्रदर्शित करता है?
- (a) कम
- (b) मध्यम
- (c) उच्च
- (d) नगण्य
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): बंधन ऊर्जा (Bond energy) एक रासायनिक बंधन को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। उच्च बंधन ऊर्जा उच्च स्थिरता और कठोरता का संकेत देती है।
व्याख्या (Explanation): जैसा कि पहले चर्चा की गई, हीरे में कार्बन-कार्बन सहसंयोजक बंधनों की अत्यधिक मजबूत व्यवस्था होती है। इन बंधनों को तोड़ने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च बंधन ऊर्जा होती है। यह उच्च बंधन ऊर्जा हीरे की असाधारण कठोरता और उच्च गलनांक के लिए जिम्मेदार है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 14: हीरे के रंग (Color) का कारण क्या हो सकता है?
- (a) केवल क्रिस्टल संरचना
- (b) कार्बन की शुद्धता
- (c) ट्रेस तत्व (Trace elements) और जाली दोष (Lattice defects)
- (d) हवा के साथ प्रतिक्रिया
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): क्रिस्टल में रंग अक्सर अशुद्धियों या संरचनात्मक दोषों के कारण होते हैं जो प्रकाश के अवशोषण और उत्सर्जन को प्रभावित करते हैं।
व्याख्या (Explanation): शुद्ध हीरा रंगहीन होता है। हालांकि, हीरे में मौजूद ट्रेस तत्व, जैसे नाइट्रोजन (पीला रंग) या बोरॉन (नीला रंग), और क्रिस्टल जाली में मौजूद दोष (जैसे रिक्तियां) विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हम हीरे में विभिन्न रंग देखते हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 15: मानव शरीर में, कौन सा अंग हीरे की तरह कठोर होता है?
- (a) हड्डी (Bone)
- (b) दांत का इनेमल (Tooth enamel)
- (c) नाखून (Nail)
- (d) उपास्थि (Cartilage)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): इनेमल (Enamel) मानव शरीर में सबसे कठोर पदार्थ है, जो दांतों की सुरक्षा करता है।
व्याख्या (Explanation): मानव शरीर में, दांतों का इनेमल सबसे कठोर पदार्थ है। यह मुख्य रूप से हाइड्रॉक्सीपैटाइट (hydroxyapatite) से बना होता है, एक खनिज जो इसे हीरे के समान कठोरता प्रदान करता है, हालांकि हीरे की तुलना में बहुत कम। फिर भी, शरीर के अन्य ऊतकों की तुलना में इसकी कठोरता उल्लेखनीय है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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प्रश्न 16: हीरे को ग्रेफाइट में बदलने के लिए सबसे उपयुक्त विधि क्या है?
- (a) कम तापमान और कम दाब
- (b) उच्च तापमान और कम दाब
- (c) कम तापमान और उच्च दाब
- (d) उच्च तापमान और उच्च दाब
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बन के अपरूपों की स्थिरता तापमान और दाब पर निर्भर करती है। ग्रेफाइट, हीरे की तुलना में कम दाब और उच्च तापमान पर अधिक स्थिर होता है।
व्याख्या (Explanation): जबकि हीरा उच्च दाब और उच्च तापमान पर बनता है, ग्रेफाइट कम दाब और उच्च तापमान पर अधिक स्थिर होता है। यदि हीरे को उच्च तापमान (लगभग 1500 °C से ऊपर) पर कम दाब पर गर्म किया जाए, तो यह ग्रेफाइट में परिवर्तित हो जाएगा। यह प्रतिक्रिया तब होती है जब हीरा पिघले बिना या जलाए बिना विघटित होने लगता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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प्रश्न 17: हीरे का उपयोग लेंस (Lenses) बनाने के लिए क्यों नहीं किया जाता, जबकि यह पारदर्शी है?
- (a) यह बहुत महंगा है।
- (b) यह आसानी से टूट जाता है।
- (c) इसका उच्च अपवर्तनांक होता है, जिससे प्रकाश का अधिक विचलन होता है।
- (d) यह ऊष्मा का कुचालक है।
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): लेंस की गुणवत्ता और क्षमता प्रकाश के अपवर्तन के तरीके पर निर्भर करती है।
व्याख्या (Explanation): हीरे का बहुत उच्च अपवर्तनांक (≈2.42) होता है। लेंस बनाने के लिए, एक मध्यम अपवर्तनांक (जैसे कांच के लिए ≈1.5) को प्राथमिकता दी जाती है ताकि प्रकाश का विचलन (refraction) नियंत्रित हो सके और वांछित आवर्धन (magnification) प्राप्त हो सके। हीरे का उच्च अपवर्तनांक प्रकाश को बहुत अधिक मोड़ देता है, जिससे स्पष्ट छवियां बनाना मुश्किल हो जाता है। यद्यपि इसे विशेष अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जा सकता है, यह सामान्य लेंस के लिए व्यावहारिक नहीं है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 18: हीरे की क्रिस्टल संरचना में बंधनों की संख्या प्रति कार्बन परमाणु कितनी होती है?
- (a) 2
- (b) 3
- (c) 4
- (d) 6
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बन की संयोजकता (valency) 4 होती है, जिसका अर्थ है कि यह चार अन्य परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंधन बना सकता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे की क्रिस्टल संरचना में, प्रत्येक कार्बन परमाणु अन्य चार कार्बन परमाणुओं के साथ sp³ संकरण के माध्यम से सहसंयोजक बंधन बनाता है। यह एक टेट्राहेड्रल व्यवस्था बनाता है, जहां प्रत्येक कार्बन चार अन्य कार्बन से जुड़ा होता है, जिससे एक विशाल त्रि-आयामी नेटवर्क बनता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 19: निम्नलिखित में से कौन सा कार्बन का एक रूप है जिसका उपयोग लेजर में लेजर उत्सर्जक (Laser Emitter) के रूप में किया जाता है?
- (a) हीरा
- (b) ग्रेफाइट
- (c) फुलरीन
- (d) उपरोक्त में से कोई नहीं
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): लेजर (LASER) का अर्थ है Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation। लेजर के लिए सक्रिय माध्यम (active medium) के रूप में विभिन्न सामग्री का उपयोग किया जाता है, जैसे रूबी, गैसें, या अर्धचालक।
व्याख्या (Explanation): जबकि हीरे के कुछ विशेष गुण होते हैं, वे सीधे तौर पर सामान्य लेजर उत्सर्जक के रूप में उपयोग नहीं किए जाते हैं। लेजर के लिए उपयोग की जाने वाली अन्य सामग्री आमतौर पर सेमीकंडक्टर (semiconductors) या विशिष्ट गैसें होती हैं। हीरे का उपयोग विशेष रूप से लेजर डायोड के लिए सुरक्षात्मक आवरण या हीट सिंक (heat sink) के रूप में किया जा सकता है, लेकिन स्वयं उत्सर्जक के रूप में नहीं।
अतः, सही उत्तर (d) है।
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प्रश्न 20: किस तापमान पर शुद्ध हीरा 1 वायुमंडलीय दाब पर ग्रेफाइट में बदलना शुरू कर देगा?
- (a) 500°C
- (b) 1000°C
- (c) 1500°C
- (d) 2000°C
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बन के अपरूपों की स्थिरता तापमान पर निर्भर करती है। उच्च तापमान पर, अधिक स्थिर रूप (ग्रेफाइट) बनता है।
व्याख्या (Explanation): लगभग 1500°C से ऊपर, शुद्ध हीरा, 1 वायुमंडलीय दाब पर, ऊष्मीय रूप से विघटित होकर ग्रेफाइट में बदलना शुरू कर देता है। यह प्रक्रिया तब तेज हो जाती है जब तापमान बढ़ता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 21: हीरे का उपयोग किस प्रकार के वैज्ञानिक उपकरण में किया जाता है?
- (a) माइक्रोस्कोप (Microscope)
- (b) खगोलीय दूरबीन (Astronomical telescope)
- (c) उच्च दबाव जनरेटर (High-pressure generators)
- (d) उपरोक्त सभी
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): हीरे की असाधारण कठोरता और उच्च दाब का प्रतिरोध इसे उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है जहां अत्यंत उच्च दाब की आवश्यकता होती है।
व्याख्या (Explanation): हीरे, विशेष रूप से ‘हीरे की अवस्था’ (diamond anvil cells), का उपयोग उच्च-दाब अनुसंधान में किया जाता है। ये उपकरण सामग्री पर अत्यधिक दाब (लाखों वायुमंडल तक) डाल सकते हैं, जिससे वैज्ञानिकों को विभिन्न परिस्थितियों में सामग्री के गुणों का अध्ययन करने की अनुमति मिलती है, जो पृथ्वी के कोर (core) जैसी स्थितियों का अनुकरण करता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 22: हीरे की कठोरता की माप के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले मोह स्केल (Mohs Scale) पर इसका मान क्या है?
- (a) 5
- (b) 7
- (c) 8
- (d) 10
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): मोह कठोरता स्केल (Mohs hardness scale) खनिजों की सापेक्ष कठोरता को मापता है। सबसे कठोर पदार्थ 10 पर होता है।
व्याख्या (Explanation): मोह स्केल पर, हीरे को 10 का मान दिया गया है, जो इसे इस पैमाने पर सबसे कठोर पदार्थ बनाता है। इसका मतलब है कि हीरा किसी भी अन्य पदार्थ (मोह स्केल पर 10 से कम) को खरोंच सकता है।
अतः, सही उत्तर (d) है।
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प्रश्न 23: “Doubling Down on Diamond” शीर्षक का उपयोग चिकित्सा क्षेत्र में कहाँ किया जा सकता है?
- (a) घाव भरने वाली दवाओं के विकास में
- (b) डायमंड-लाइक कार्बन (DLC) कोटिंग वाले प्रत्यारोपण (implants) को बेहतर बनाने में
- (c) कृत्रिम दांतों के निर्माण में
- (d) रक्त परीक्षण के लिए नई विधि में
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): सामग्री विज्ञान का अनुप्रयोग चिकित्सा उपकरणों में सुधार के लिए किया जाता है।
व्याख्या (Explanation): डायमंड-लाइक कार्बन (DLC) कोटिंग्स में उत्कृष्ट यांत्रिक गुण (जैसे कठोरता, कम घर्षण) और जैव-अनुकूलता होती है। इनका उपयोग कृत्रिम जोड़ों, स्टेंट और अन्य चिकित्सा प्रत्यारोपण पर किया जाता है ताकि उन्हें अधिक टिकाऊ और कुशल बनाया जा सके, जिससे “डबल” प्रदर्शन प्राप्त हो।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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प्रश्न 24: हीरे का कौन सा गुण इसे एक आदर्श “ड्रिल बिट” सामग्री बनाता है?
- (a) उच्च तापीय चालकता
- (b) विद्युत चालकता
- (c) कठोरता और ऊष्मा प्रतिरोध
- (d) निम्न अपवर्तनांक
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): ड्रिलिंग जैसी कटाई प्रक्रियाओं के लिए सामग्री को बहुत कठोर और घर्षण के प्रति प्रतिरोधी होना चाहिए, साथ ही उत्पन्न गर्मी का सामना करने में सक्षम होना चाहिए।
व्याख्या (Explanation): हीरे की असाधारण कठोरता और उच्च गलनांक (जो उच्च ऊष्मा प्रतिरोध में परिणत होता है) इसे ड्रिल बिट्स और कटिंग टूल्स के लिए एक आदर्श सामग्री बनाते हैं। यह सामग्री को प्रभावी ढंग से काट सकता है और ड्रिलिंग प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न उच्च तापमान का सामना कर सकता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्रश्न 25: निम्नलिखित में से कौन सा हीरे के क्रिस्टल में मुख्य बंधन का प्रकार है?
- (a) हाइड्रोजन बंधन
- (b) आयनिक बंधन
- (c) ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन
- (d) गैर-ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): सहसंयोजक बंधन तब बनता है जब परमाणु समान रूप से इलेक्ट्रॉन साझा करते हैं। जब समान परमाणुओं के बीच साझा किया जाता है, तो यह एक गैर-ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन होता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, कार्बन परमाणु एक दूसरे के साथ बंधे होते हैं। चूंकि सभी कार्बन परमाणु समान होते हैं और उनके बीच इलेक्ट्रॉन साझाकरण समान होता है, इसलिए बंधन को गैर-ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। यह बंधनों की यह समानता है जो हीरे की समरूपता (symmetry) और कई अनूठे गुणों में योगदान करती है।
अतः, सही उत्तर (d) है।