हीरे से जुड़े सामान्य विज्ञान के महत्वपूर्ण प्रश्न
परिचय: प्रतियोगी परीक्षाओं की तैयारी में सामान्य विज्ञान का एक मजबूत आधार होना अत्यंत महत्वपूर्ण है। भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के विभिन्न पहलुओं को कवर करने वाले प्रश्न आपकी विश्लेषणात्मक क्षमताओं और ज्ञान को परखने में मदद करते हैं। यह अभ्यास सेट आपको “Doubling Down on Diamond” जैसे सामयिक संकेतकों से प्रेरित होकर, विभिन्न वैज्ञानिक अवधारणाओं पर आधारित प्रश्न प्रदान करता है, जिससे आपकी तैयारी और भी बेहतर हो सके।
सामान्य विज्ञान अभ्यास प्रश्न (General Science Practice MCQs)
-
हीरे का सबसे आम व्यावसायिक कट कौन सा है जो प्रकाश को अधिकतम परावर्तित करता है?
- (a) रोज़ कट (Rose Cut)
- (b) एशर कट (Asscher Cut)
- (c) पन्ना कट (Emerald Cut)
- (d) ब्रिलियंट कट (Brilliant Cut)
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): हीरे की चमक (brilliance) और आग (fire) उसके कटिंग (cutting) पर निर्भर करती है, जो प्रकाश के आंतरिक परावर्तन (internal reflection) और अपवर्तन (refraction) को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
व्याख्या (Explanation): ब्रिलियंट कट, जिसमें 57 या 58 पहलू (facets) होते हैं, को हीरे के अंदर प्रकाश के पूर्ण आंतरिक परावर्तन को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे यह सबसे अधिक चमकता है। रोज़ कट में सपाट तल और घुमावदार शीर्ष होता है, जबकि पन्ना और एशर कट आयताकार होते हैं और वे ब्रिलियंट कट जितनी चमक प्रदान नहीं करते।
अतः, सही उत्तर (d) है।
-
हीरे का रासायनिक सूत्र क्या है?
- (a) SiO₂
- (b) C
- (c) CO₂
- (d) Al₂O₃
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): हीरे कार्बन (Carbon) का एक अपरूप (allotrope) है।
व्याख्या (Explanation): हीरा शुद्ध कार्बन का एक क्रिस्टलीय रूप है जहाँ कार्बन परमाणु चतुष्फलकीय (tetrahedral) व्यवस्था में सहसंयोजक बंधों (covalent bonds) द्वारा जुड़े होते हैं। SiO₂ सिलिकॉन डाइऑक्साइड (क्वार्ट्ज) है, CO₂ कार्बन डाइऑक्साइड है, और Al₂O₃ एल्यूमीनियम ऑक्साइड (कोरन्डम) है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे की कठोरता (hardness) का कारण क्या है?
- (a) आयनिक बंध (Ionic bonds)
- (b) धात्विक बंध (Metallic bonds)
- (c) हाइड्रोजन बंध (Hydrogen bonds)
- (d) सहसंयोजक बंध (Covalent bonds)
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थ की कठोरता उसके परमाणुओं या अणुओं के बीच बंधन की प्रकृति पर निर्भर करती है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, प्रत्येक कार्बन परमाणु तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से मजबूत सहसंयोजक बंधों द्वारा जुड़ा होता है, जिससे एक त्रि-आयामी (3D) नेटवर्क बनता है। ये सहसंयोजक बंध बहुत मजबूत होते हैं, जो हीरे को अब तक ज्ञात सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थों में से एक बनाते हैं। आयनिक, धात्विक और हाइड्रोजन बंधों की शक्ति सहसंयोजक बंधों से कम होती है, खासकर हीरा जैसी संरचनाओं में।
अतः, सही उत्तर (d) है।
-
हीरे का अपवर्तनांक (refractive index) कितना होता है?
- (a) लगभग 1.5
- (b) लगभग 2.42
- (c) लगभग 1.00
- (d) लगभग 2.00
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): अपवर्तनांक एक पदार्थ का वह गुण है जो बताता है कि प्रकाश उसमें से कैसे गुजरता है, और यह हीरे की चमक (sparkle) के लिए जिम्मेदार है।
व्याख्या (Explanation): हीरे का उच्च अपवर्तनांक (लगभग 2.42) प्रकाश को हीरे के भीतर अधिक बार परावर्तित (refract) करता है, जिसके परिणामस्वरूप “आग” (fire) या रंगीन चमक उत्पन्न होती है। यह उच्च अपवर्तनांक हीरे को उसकी विशिष्ट चमक देता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
निम्नलिखित में से कौन सा गुण हीरे को विद्युतीय इंसुलेटर (electrical insulator) बनाता है?
- (a) कार्बन परमाणुओं के बीच मजबूत सहसंयोजक बंध
- (b) इलेक्ट्रॉनों का डीलोकलाइजेशन (delocalization)
- (c) परमाणुओं के बीच मुक्त इलेक्ट्रॉन (free electrons)
- (d) उच्च गलनांक (high melting point)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): विद्युत चालकता (electrical conductivity) मुक्त आवेश वाहकों (free charge carriers), जैसे कि मुक्त इलेक्ट्रॉनों या आयनों की उपस्थिति पर निर्भर करती है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, सभी संयोजी इलेक्ट्रॉन (valence electrons) कार्बन परमाणुओं के बीच मजबूत सहसंयोजक बंधों में कसकर बंधे होते हैं। इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करने के लिए कोई मुक्त या डीलोकलाइज्ड इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं, इसलिए हीरा एक उत्कृष्ट विद्युत इंसुलेटर है। इसके विपरीत, ग्रेफाइट, कार्बन का एक अन्य अपरूप, में डीलोकलाइज्ड इलेक्ट्रॉन होते हैं जो इसे एक अच्छा संवाहक बनाते हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
पृथ्वी की पपड़ी (Earth’s crust) में हीरे के निर्माण के लिए आवश्यक मुख्य स्थितियाँ क्या हैं?
- (a) उच्च तापमान और निम्न दबाव
- (b) निम्न तापमान और उच्च दबाव
- (c) निम्न तापमान और निम्न दबाव
- (d) उच्च तापमान और उच्च दबाव
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): विभिन्न खनिजों का निर्माण पृथ्वी की सतह के नीचे तापमान और दबाव की विशिष्ट स्थितियों पर निर्भर करता है।
व्याख्या (Explanation): प्राकृतिक हीरे पृथ्वी की पपड़ी के भीतर बहुत गहराई में (लगभग 150-200 किमी) बनते हैं जहाँ तापमान लगभग 900-1300 डिग्री सेल्सियस और दबाव अत्यंत उच्च (लगभग 4.5-6 GPa) होता है। ये स्थितियाँ कार्बन परमाणुओं को हीरे की क्रिस्टल संरचना में व्यवस्थित होने के लिए मजबूर करती हैं।
अतः, सही उत्तर (d) है।
-
हीरे में कार्बन-कार्बन बंध की औसत लंबाई कितनी होती है?
- (a) 154 पिकोमीटर (pm)
- (b) 133 पिकोमीटर (pm)
- (c) 120 पिकोमीटर (pm)
- (d) 142 पिकोमीटर (pm)
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक यौगिकों में बंध की लंबाई उनके परमाणुओं के आकार और बंधन की प्रकृति पर निर्भर करती है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में कार्बन-कार्बन एकल बंध (single bond) की लंबाई लगभग 154 पिकोमीटर (pm) होती है। यह बंध अत्यंत मजबूत होता है और हीरे की कठोरता में योगदान देता है। 133 pm और 120 pm आमतौर पर द्विबंध (double bond) और त्रिबंध (triple bond) से जुड़े होते हैं, और 142 pm का मान अक्सर विभिन्न कार्बनिक अणुओं में देखा जाता है।
अतः, सही उत्तर (a) है।
-
हीरे में किस प्रकार का संकरण (hybridization) पाया जाता है?
- (a) sp
- (b) sp²
- (c) sp³
- (d) d²sp³
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): संकरण रासायनिक बंधों के निर्माण में परमाणुओं के परमाणु ऑर्बिटल्स (atomic orbitals) का मिश्रण है, जो अणु की ज्यामिति (geometry) को निर्धारित करता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य कार्बन परमाणुओं के साथ चतुष्फलकीय (tetrahedral) ज्यामिति में बंध बनाता है। यह sp³ संकरण का परिणाम है, जहाँ एक 2s ऑर्बिटल और तीन 2p ऑर्बिटल्स मिलकर चार sp³ संकर ऑर्बिटल्स बनाते हैं, जो मजबूत सिग्मा बंध (sigma bonds) बनाते हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
हीरे के रंग (color) में भिन्नता का मुख्य कारण क्या है?
- (a) अशुद्धियाँ (Impurities)
- (b) तापमान
- (c) दबाव
- (d) क्रिस्टल का आकार
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कुछ पदार्थों में रंग की उत्पत्ति उनकी क्रिस्टल संरचना में मौजूद विभिन्न अशुद्धियों या क्रिस्टल जाली (crystal lattice) में दोषों के कारण होती है।
व्याख्या (Explanation): शुद्ध हीरा रंगहीन होता है। हीरे में रंग की उपस्थिति आमतौर पर ट्रेस अशुद्धियों (trace impurities) के कारण होती है। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन की उपस्थिति हीरे को पीला या भूरा रंग दे सकती है, जबकि बोरॉन की उपस्थिति नीले रंग का कारण बन सकती है।
अतः, सही उत्तर (a) है।
-
हीरे का सबसे आम उपयोग किसमें होता है?
- (a) आभूषण (Jewelry)
- (b) काटने और पीसने के औजार (Cutting and grinding tools)
- (c) इलेक्ट्रॉनिक्स (Electronics)
- (d) चिकित्सा उपकरण (Medical devices)
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): किसी सामग्री का उपयोग उसके भौतिक और रासायनिक गुणों के आधार पर विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।
व्याख्या (Explanation): जबकि हीरे के असाधारण कठोरता और थर्मल चालकता (thermal conductivity) के कारण इसका उपयोग औद्योगिक अनुप्रयोगों (जैसे काटने, पीसने, ड्रिलिंग) में बड़े पैमाने पर किया जाता है, आभूषणों में इसका उपयोग भी बहुत आम है, जो इसके घनत्व, चमक और दुर्लभता के कारण है। हालांकि, “सबसे आम” का प्रश्न संदर्भ पर निर्भर करता है, लेकिन दोनों प्रमुख उपयोग हैं। यहां, हम सौंदर्यशास्त्र और बाजार मूल्य पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। औद्योगिक उपयोग भी बहुत महत्वपूर्ण है। प्रश्न में “सबसे आम” का अर्थ सामान्य ज्ञान और उपभोक्ता जागरूकता से जुड़ा है।
अतः, सही उत्तर (a) है।
-
हीरे को ग्रेफाइट में परिवर्तित करने के लिए निम्नलिखित में से क्या आवश्यक है?
- (a) उच्च तापमान और कम दबाव
- (b) कम तापमान और उच्च दबाव
- (c) समान तापमान और दबाव
- (d) उच्च तापमान और उच्च दबाव
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बन के अपरूपों के बीच संतुलन तापमान और दबाव की स्थितियों पर निर्भर करता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे और ग्रेफाइट कार्बन के दो स्थिर अपरूप हैं, लेकिन वे विभिन्न स्थितियों में स्थिर होते हैं। हीरे उच्च तापमान और उच्च दबाव पर स्थिर होता है, जबकि ग्रेफाइट कम तापमान और कम दबाव पर (सामान्य वायुमंडलीय परिस्थितियों सहित) स्थिर होता है। हीरे को ग्रेफाइट में बदलने के लिए, तापमान को बढ़ाना पड़ता है (लगभग 1500°C से ऊपर) ताकि कार्बन परमाणु अपनी संरचना को पुनर्व्यवस्थित कर सकें, और दबाव को कम करना पड़ता है ताकि ग्रेफाइट की स्थिरता को बढ़ावा मिले।
अतः, सही उत्तर (a) है।
-
डायमंड (हीरा) और ग्रेफाइट के भौतिक गुणों में अंतर का मुख्य कारण क्या है?
- (a) कार्बन परमाणुओं की संख्या
- (b) परमाणुओं के बीच बंधन की प्रकृति और व्यवस्था
- (c) क्रिस्टल की कुल ऊर्जा
- (d) इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): किसी पदार्थ के भौतिक गुण उसकी आणविक या परमाणुओं की संरचना और उनके बीच लगने वाले बलों द्वारा निर्धारित होते हैं।
व्याख्या (Explanation): हीरा और ग्रेफाइट दोनों ही शुद्ध कार्बन से बने हैं। हालांकि, हीरे में कार्बन परमाणु चतुष्फलकीय रूप से sp³ संकरण द्वारा जुड़े होते हैं, जिससे एक अत्यंत कठोर और त्रि-आयामी नेटवर्क बनता है। इसके विपरीत, ग्रेफाइट में कार्बन परमाणु षट्कोणीय (hexagonal) परतों में sp² संकरण द्वारा जुड़े होते हैं, और इन परतों के बीच दुर्बल वैन डेर वाल्स बल (Van der Waals forces) होते हैं। यही बंधन की प्रकृति और व्यवस्था उनके विभिन्न भौतिक गुणों (कठोरता, चालकता, आदि) के लिए जिम्मेदार है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
कार्बन का कौन सा अपरूप (allotrope) अपने चिकनेपन (lubricity) के लिए जाना जाता है?
- (a) हीरा
- (b) ग्रेफाइट
- (c) फुलरीन (Fullerenes)
- (d) कार्बन नैनोट्यूब (Carbon Nanotubes)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थों के भौतिक गुण उनके आणविक या क्रिस्टल संरचना पर निर्भर करते हैं, जो घर्षण (friction) और स्नेहकता (lubricity) जैसे गुणों को प्रभावित करते हैं।
व्याख्या (Explanation): ग्रेफाइट में, कार्बन परमाणुओं की परतें कमजोर वैन डेर वाल्स बलों से जुड़ी होती हैं। ये परतें एक-दूसरे पर आसानी से फिसल सकती हैं, जिससे ग्रेफाइट एक उत्कृष्ट स्नेहक (lubricant) बनता है। इसका उपयोग शुष्क स्नेहक (dry lubricant) के रूप में और पेंसिल की लेड में किया जाता है। हीरा बहुत कठोर होता है और चिकनाई प्रदान नहीं करता। फुलरीन और कार्बन नैनोट्यूब के भी विशेष गुण होते हैं, लेकिन स्नेहकता के लिए मुख्य रूप से ग्रेफाइट का उपयोग किया जाता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे को पॉलिश करने के लिए किस सामग्री का उपयोग किया जाता है?
- (a) एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Aluminum Oxide)
- (b) सिलिकॉन कार्बाइड (Silicon Carbide)
- (c) हीरा (Diamond)
- (d) टंगस्टन कार्बाइड (Tungsten Carbide)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): किसी कठोर पदार्थ को पॉलिश करने के लिए, पॉलिश करने वाले कणों को उस पदार्थ से भी कठोर होना चाहिए, या समान रूप से कठोर।
व्याख्या (Explanation): हीरे को पॉलिश करने के लिए हीरों का ही उपयोग किया जाता है। यह “हीरा ही हीरे को काटता है” (diamond cuts diamond) के सिद्धांत पर आधारित है। हीरे को पॉलिश करने के लिए हीरे के कणों (diamond powder) का उपयोग किया जाता है, जो महीन डिस्क पर लगाए जाते हैं। एल्यूमीनियम ऑक्साइड, सिलिकॉन कार्बाइड और टंगस्टन कार्बाइड भी कठोर सामग्री हैं, लेकिन हीरे को पॉलिश करने के लिए हीरे स्वयं सबसे प्रभावी होते हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
तापमान के प्रति हीरे की संवेदनशीलता (thermal sensitivity) के संदर्भ में, इसका सबसे उल्लेखनीय गुण क्या है?
- (a) यह एक उत्कृष्ट ऊष्मा चालक (thermal conductor) है।
- (b) यह एक उत्कृष्ट ऊष्मा रोधक (thermal insulator) है।
- (c) यह ऊष्मा को अवशोषित नहीं करता।
- (d) यह ऊष्मा के साथ प्रतिक्रिया करता है।
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): ऊष्मा चालकता (thermal conductivity) पदार्थ की वह क्षमता है जो ऊष्मा को अपने माध्यम से स्थानांतरित करती है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में बहुत उच्च तापीय चालकता होती है, जो सभी ज्ञात प्राकृतिक पदार्थों में सबसे अधिक है। यह गुण इसके कठोर सहसंयोजक बंधों और कुशल कंपन (vibrational energy) के संचरण के कारण होता है। यही कारण है कि हीरे का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में हीट सिंक (heat sinks) के रूप में किया जाता है।
अतः, सही उत्तर (a) है।
-
कृत्रिम हीरे (synthetic diamonds) का उत्पादन किस प्रक्रिया द्वारा किया जाता है?
- (a) उच्च दबाव, उच्च तापमान (HPHT)
- (b) रासायनिक वाष्प जमाव (CVD)
- (c) दोनों (a) और (b)
- (d) केवल उच्च तापमान
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कृत्रिम रूप से सामग्री बनाने के लिए, प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाली परिस्थितियों को प्रयोगशाला में दोहराया जाता है।
व्याख्या (Explanation): कृत्रिम हीरे का उत्पादन मुख्य रूप से दो विधियों से किया जाता है: उच्च दबाव, उच्च तापमान (HPHT), जो प्राकृतिक हीरे के निर्माण की स्थितियों की नकल करता है, और रासायनिक वाष्प जमाव (CVD), जिसमें गैसीय अभिकारक (gaseous reactants) का उपयोग करके एक सब्सट्रेट पर हीरे की परतें जमा की जाती हैं। दोनों विधियां प्रयोगशाला में हीरे के क्रिस्टल का निर्माण करती हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
हीरे के “फायर” (fire) या रंगीन चमक का कारण क्या है?
- (a) पूर्ण आंतरिक परावर्तन (Total internal reflection)
- (b) विवर्तन (Diffraction)
- (c) व्यतिकरण (Interference)
- (d) स्कैटरिंग (Scattering)
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में प्रवेश करता है, तो यह मुड़ जाता है (अपवर्तन) और यदि आपतन कोण महत्वपूर्ण कोण से अधिक हो तो यह पूरी तरह से उसी माध्यम में वापस परावर्तित हो जाता है (पूर्ण आंतरिक परावर्तन)।
व्याख्या (Explanation): हीरे का उच्च अपवर्तनांक (लगभग 2.42) और उचित कटिंग (cutting) के कारण, प्रकाश जब हीरे में प्रवेश करता है तो वह तेजी से अपवर्तित होता है और हीरे के अंदर कई बार पूर्ण आंतरिक परावर्तन से गुजरता है। जब यह प्रकाश विभिन्न कोणों पर हीरे से बाहर निकलता है, तो यह सफेद प्रकाश को उसके घटक रंगों (विभेदन – dispersion) में तोड़ देता है, जिससे “फायर” या रंगीन चमक दिखाई देती है।
अतः, सही उत्तर (a) है।
-
कार्बन का कौन सा अपरूप (allotrope) विद्युत का सबसे अच्छा सुचालक (conductor) है?
- (a) हीरा
- (b) ग्रेफाइट
- (c) फुलरीन
- (d) एमोर्फस कार्बन (Amorphous Carbon)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): विद्युत चालकता पदार्थ में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति पर निर्भर करती है।
व्याख्या (Explanation): ग्रेफाइट में, प्रत्येक कार्बन परमाणु तीन अन्य कार्बन परमाणुओं से sp² संकरण द्वारा बंध बनाता है, जिससे षट्कोणीय परतें बनती हैं। प्रत्येक कार्बन परमाणु से एक संयोजी इलेक्ट्रॉन डीलोकलाइज्ड (delocalized) होता है और परतों के प्लेन में स्वतंत्र रूप से घूम सकता है। ये मुक्त इलेक्ट्रॉन ग्रेफाइट को विद्युत का एक उत्कृष्ट सुचालक बनाते हैं, खासकर परतों के समानांतर। हीरा एक इंसुलेटर है क्योंकि इसके सभी इलेक्ट्रॉन बंधे होते हैं।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे के निर्माण में कार्बन का स्रोत क्या हो सकता है?
- (a) केवल पृथ्वी की पपड़ी में मौजूद कार्बन
- (b) वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड
- (c) पौधों और जानवरों से प्राप्त कार्बनिक पदार्थ
- (d) उपरोक्त सभी
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बनिक पदार्थों के अपघटन या रूपांतरण से कार्बन के विभिन्न स्रोत उत्पन्न हो सकते हैं, जो भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं के माध्यम से हीरे के निर्माण में योगदान कर सकते हैं।
व्याख्या (Explanation): प्राकृतिक हीरे मुख्य रूप से पृथ्वी की मैंटल (mantle) में बनते हैं, जहाँ कार्बन की आपूर्ति बहुत अधिक होती है। यह कार्बन सीधे पृथ्वी की पपड़ी में घुले कार्बन, या उन खनिजों में कार्बन के रूप में हो सकता है जो उच्च दबाव और तापमान में कार्बनिक पदार्थों (जैसे जीवाश्म ईंधन या पुरानी चट्टानों में फंसा कार्बन) को मैंटल तक ले जाते हैं। इसलिए, सैद्धांतिक रूप से, सभी सूचीबद्ध स्रोत कार्बन प्रदान कर सकते हैं जो भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं द्वारा हीरे में परिवर्तित हो सकता है।
अतः, सही उत्तर (d) है।
-
हीरे को “सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ” क्यों माना जाता है?
- (a) इसकी उच्च घनत्व (high density)
- (b) इसमें मौजूद आयनिक बंध
- (c) कार्बन परमाणुओं के बीच मजबूत, त्रि-आयामी सहसंयोजक नेटवर्क
- (d) इसके कम गलनांक
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थ की कठोरता उसके परमाणुओं या अणुओं को एक साथ रखने वाले बंधन की ताकत से निर्धारित होती है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य कार्बन परमाणुओं से sp³ संकरण के माध्यम से मजबूत सहसंयोजक बंधों द्वारा जुड़ा होता है। ये बंध एक सघन, त्रि-आयामी (3D) नेटवर्क संरचना बनाते हैं। इस संरचना को तोड़ने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिससे हीरा अत्यंत कठोर हो जाता है। आयनिक बंध, उच्च घनत्व और कम गलनांक कठोरता के प्राथमिक कारण नहीं हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
हीरे का रंगहीन होना (colorlessness) और पारदर्शिता (transparency) का मुख्य कारण क्या है?
- (a) केवल उच्च शुद्धता
- (b) इलेक्ट्रॉनों की विस्तृत ऊर्जा बैंडगैप (wide energy bandgap)
- (c) प्रकाश का पूर्ण आंतरिक परावर्तन
- (d) कमजोर अंतरा-आणविक बल
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): किसी पदार्थ का रंग और पारदर्शिता इस बात पर निर्भर करती है कि वह दृश्य प्रकाश (visible light) को कैसे अवशोषित (absorb) या पारगमित (transmit) करता है, जो उसके इलेक्ट्रॉनिक संरचना से संबंधित है।
व्याख्या (Explanation): हीरे का ऊर्जा बैंडगैप लगभग 5.5 eV (इलेक्ट्रॉन वोल्ट) है। यह बैंडगैप दृश्य प्रकाश के फोटॉनों की ऊर्जा से काफी बड़ा है। इसलिए, हीरा दृश्य प्रकाश को अवशोषित नहीं कर पाता; यह या तो इसे पारगमित कर देता है (पारदर्शिता) या आंतरिक रूप से परावर्तित कर देता है (चमक)। यही कारण है कि शुद्ध हीरा रंगहीन और पारदर्शी होता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे को काटने या आकार देने (shaping) के लिए आमतौर पर किस विधि का उपयोग किया जाता है?
- (a) लेजर कटिंग (Laser Cutting)
- (b) अल्ट्रासोनिक ड्रिलिंग (Ultrasonic Drilling)
- (c) हीरे के कणों के साथ ग्राइंडिंग (Grinding with diamond particles)
- (d) पानी की जेट कटाई (Water Jet Cutting)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): किसी सामग्री को काटने या आकार देने के लिए, उपयोग की जाने वाली विधि को सामग्री की कठोरता से मेल खाना चाहिए या उससे अधिक होना चाहिए।
व्याख्या (Explanation): हीरे की असाधारण कठोरता के कारण, इसे काटने और आकार देने के लिए अत्यधिक कठोर सामग्री या विधियों की आवश्यकता होती है। सबसे आम विधि हीरे के टुकड़ों (diamond abrasives) से युक्त विशेष पहियों (wheels) या तारों (wires) का उपयोग करके घर्षण (abrasion) द्वारा कटाई करना है। लेजर कटिंग और कुछ अन्य विधियां भी संभव हैं, लेकिन पारंपरिक और सबसे आम विधि हीरे का अपघर्षक (abrasive) के रूप में उपयोग करना है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
एक हीरे का ‘कैरेट’ (carat) क्या मापता है?
- (a) आकार (Size)
- (b) कठोरता (Hardness)
- (c) वजन (Weight)
- (d) रंग (Color)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कीमती रत्नों (gemstones) के आकार को मापने के लिए मानक इकाइयाँ होती हैं।
व्याख्या (Explanation): ‘कैरेट’ (ct) हीरे और अन्य रत्नों के वजन की एक इकाई है। एक मैट्रिक कैरेट (metric carat) ठीक 0.2 ग्राम (या 200 मिलीग्राम) के बराबर होता है। यह सीधे तौर पर हीरे के आकार (दिखने वाले आयाम) को नहीं मापता है, हालांकि बड़े कैरेट का हीरा आम तौर पर बड़ा दिखता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
मानव शरीर में कार्बन का सबसे महत्वपूर्ण कार्य क्या है?
- (a) ऊर्जा का भंडारण (Energy storage)
- (b) ऑक्सीजन का परिवहन (Oxygen transport)
- (c) सभी जैविक अणुओं (जैविक यौगिकों) का आधार (Foundation of all organic molecules)
- (d) हड्डियों का निर्माण (Bone formation)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बन में अद्वितीय बंधन क्षमताएं होती हैं जो इसे जटिल और विविध जैविक संरचनाएं बनाने की अनुमति देती हैं।
व्याख्या (Explanation): कार्बन परमाणु (C) चार अन्य परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंध बना सकते हैं, जिससे लंबी श्रृंखलाएं (chains), वलय (rings) और जटिल त्रि-आयामी संरचनाएं बनती हैं। यह कार्बन की क्षमता ही है जो जीवन के लिए आवश्यक सभी मैक्रोमोलेक्यूल्स (macromolecules) जैसे कार्बोहाइड्रेट, लिपिड, प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड (DNA, RNA) के निर्माण का आधार बनती है। ऊर्जा भंडारण, ऑक्सीजन परिवहन और हड्डियों का निर्माण अन्य महत्वपूर्ण कार्य हैं, लेकिन वे मुख्य रूप से कार्बन से निर्मित अणुओं के विशिष्ट कार्यों द्वारा पूरे होते हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
बायोमिनरलाइजेशन (biomineralization) क्या है, जिसमें कुछ जीव अपने ऊतकों में खनिजों का निर्माण करते हैं?
- (a) श्वसन प्रक्रिया (Respiratory process)
- (b) एक रासायनिक प्रक्रिया जिसमें कार्बनिक पदार्थ कार्बन में परिवर्तित होता है
- (c) एक जैविक प्रक्रिया जिसमें जीव ऊतकों में खनिज जमा करते हैं
- (d) प्रकाश संश्लेषण की एक विधि
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): जीवन विज्ञान में, ‘बायो’ शब्द जीवन से संबंधित है, और ‘मिनरलाइजेशन’ का अर्थ है खनिज निर्माण।
व्याख्या (Explanation): बायोमिनरलाइजेशन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा जीवित जीव अपने ऊतकों या कोशिकाओं के भीतर खनिजों का निर्माण या जमा करते हैं। उदाहरणों में जानवरों में कैल्शियम कार्बोनेट (जैसे गोले और दांत) या सिलिका (जैसे डायटम की कोशिका भित्ति) का निर्माण शामिल है। हालांकि यह सीधे हीरे से संबंधित नहीं है, यह जीवन विज्ञान में खनिज निर्माण की एक प्रक्रिया है।
अतः, सही उत्तर (c) है।