हीरे से संबंधित सामान्य विज्ञान के महत्वपूर्ण प्रश्न: अपनी तैयारी को परखें
परिचय: प्रतियोगी परीक्षाओं में सामान्य विज्ञान का एक मजबूत आधार होना अत्यंत महत्वपूर्ण है। यह खंड आपको भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के विभिन्न पहलुओं से रूबरू कराता है, जो अक्सर आपकी परीक्षा में पूछे जाते हैं। आज हम “Doubling Down on Diamond” जैसे सामयिक संकेत से प्रेरित होकर, हीरे और उससे संबंधित वैज्ञानिक अवधारणाओं पर आधारित प्रश्नों का अभ्यास करेंगे। ये प्रश्न आपकी समझ को मजबूत करने और परीक्षा में बेहतर प्रदर्शन करने में आपकी मदद करेंगे।
सामान्य विज्ञान अभ्यास प्रश्न (General Science Practice MCQs)
-
हीरा मुख्य रूप से किस तत्व का बना होता है?
- (a) सिलिकॉन
- (b) कार्बन
- (c) नाइट्रोजन
- (d) ऑक्सीजन
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक तत्व और उनके यौगिक।
व्याख्या (Explanation): हीरा कार्बन का एक अपरूप (allotrope) है। यह कार्बन परमाणुओं की एक विशेष क्रिस्टल संरचना से बनता है, जो इसे अत्यंत कठोर बनाती है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे के निम्नलिखित गुणों में से कौन सा उसे अत्यधिक कठोर बनाता है?
- (a) उच्च घनत्व
- (b) कोवलेंट बॉन्ड की मजबूत त्रि-आयामी संरचना
- (c) उत्कृष्ट विद्युत चालकता
- (d) कम गलनांक
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): ठोसों की संरचना और उनके भौतिक गुण।
व्याख्या (Explanation): हीरे में प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य कार्बन परमाणुओं से सहसंयोजक बंध (covalent bonds) द्वारा जुड़ा होता है, जो एक टेट्राहेड्रल (tetrahedral) त्रि-आयामी (3D) संरचना बनाते हैं। ये अत्यंत मजबूत बंध हीरे को उसकी असाधारण कठोरता प्रदान करते हैं।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे का अपवर्तनांक (refractive index) लगभग कितना होता है?
- (a) 1.5
- (b) 2.42
- (c) 3.14
- (d) 4.0
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): प्रकाशिकी और पदार्थों के अपवर्तनांक।
व्याख्या (Explanation): हीरे का उच्च अपवर्तनांक (लगभग 2.417) ही इसके असाधारण चमक (brilliance) का कारण है, क्योंकि यह प्रकाश को अधिक मात्रा में परावर्तित और अपवर्तित करता है, जिससे “फायर” (fire) नामक रंगीन स्पार्कल उत्पन्न होता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे को चमकाने (faceting) के लिए किस प्रकार के उपकरणों का उपयोग किया जाता है?
- (a) स्टील के औजार
- (b) हीरा-आधारित औजार
- (c) हीरे का पाउडर
- (d) उपरोक्त सभी
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थ विज्ञान और कटाई की तकनीकें।
व्याख्या (Explanation): “डायमंड कटिंग डायमंड” यह एक प्रसिद्ध कहावत है। हीरे की असाधारण कठोरता के कारण, इसे काटने और चमकाने के लिए केवल हीरे से बने या हीरे के कणों से लेपित उपकरणों का ही उपयोग किया जा सकता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे का उपयोग निम्नलिखित में से किसमें नहीं किया जाता है?
- (a) कटिंग टूल्स
- (b) ड्रिलिंग टूल्स
- (c) इंसुलेटर
- (d) घर्षण (abrasive) के रूप में
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थों के विद्युत गुण।
व्याख्या (Explanation): हीरा एक बहुत अच्छा विद्युत चालक (conductor) है, विशेष रूप से जब शुद्ध रूप में होता है। इसलिए, इसका उपयोग इंसुलेटर (विद्युत रोधक) के रूप में नहीं किया जाता है, बल्कि इसके विपरीत, इसके उच्च तापीय चालकता (thermal conductivity) के कारण इसे कुछ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में हीट सिंक (heat sink) के रूप में उपयोग किया जा सकता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
प्राकृतिक हीरे का निर्माण पृथ्वी की सतह के नीचे किस दबाव और तापमान पर होता है?
- (a) कम दबाव, उच्च तापमान
- (b) उच्च दबाव, कम तापमान
- (c) उच्च दबाव, उच्च तापमान
- (d) कम दबाव, कम तापमान
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): भूविज्ञान और खनिज निर्माण।
व्याख्या (Explanation): प्राकृतिक हीरे पृथ्वी के मेंटल (mantle) में लगभग 150-200 किलोमीटर की गहराई पर, बहुत उच्च दबाव (लगभग 5-6 GPa) और उच्च तापमान (लगभग 900-1300°C) पर बनते हैं। ये स्थितियां कार्बन परमाणुओं को हीरे की क्रिस्टल संरचना में व्यवस्थित होने के लिए मजबूर करती हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
सिंथेटिक (कृत्रिम) हीरे बनाने की प्रक्रिया में आमतौर पर निम्नलिखित में से किस विधि का उपयोग किया जाता है?
- (a) रासायनिक वाष्प जमाव (CVD)
- (b) उच्च दबाव, उच्च तापमान (HPHT)
- (c) दोनों (a) और (b)
- (d) केवल वाष्पीकरण
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थ संश्लेषण और निर्माण तकनीकें।
व्याख्या (Explanation): कृत्रिम हीरे मुख्य रूप से दो तरीकों से बनाए जाते हैं: उच्च दबाव, उच्च तापमान (HPHT) विधि, जो प्राकृतिक निर्माण की नकल करती है, और रासायनिक वाष्प जमाव (CVD) विधि, जिसमें गैसों से कार्बन को सब्सट्रेट पर जमा किया जाता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
हीरे के रंग के लिए जिम्मेदार अशुद्धियाँ (impurities) क्या हैं?
- (a) केवल नाइट्रोजन
- (b) बोरॉन और नाइट्रोजन
- (c) सिलिकॉन और ऑक्सीजन
- (d) सल्फर और फास्फोरस
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): क्रिस्टल संरचना में अशुद्धियों का प्रभाव।
व्याख्या (Explanation): अधिकांश प्राकृतिक हीरे में थोड़ी मात्रा में नाइट्रोजन अशुद्धि होती है, जो उन्हें पीला या भूरा रंग देती है। कुछ हीरों में बोरॉन की अशुद्धि होती है, जो उन्हें नीला रंग देती है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
कार्बन के अन्य महत्वपूर्ण अपरूप (allotropes) कौन से हैं, जिनकी तुलना अक्सर हीरे से की जाती है?
- (a) ग्रेफाइट और फुलरीन
- (b) मीथेन और ईथेन
- (c) कोयला और कोक
- (d) उपरोक्त सभी
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक तत्व और उनके अपरूप।
व्याख्या (Explanation): कार्बन के कई अपरूप हैं, जिनमें हीरा, ग्रेफाइट, फुलरीन (जैसे बकमिन्स्टरफुलरीन), ग्राफीन, कार्बोन्यूबल और कार्बन नैनोट्यूब शामिल हैं। ग्रेफाइट अपनी परतों वाली संरचना के कारण नरम होता है और इसका उपयोग स्नेहक (lubricant) के रूप में होता है, जबकि फुलरीन गोलाकार या ट्यूबुलर संरचना वाले होते हैं।
अतः, सही उत्तर (a) है।
-
हीरे की तापीय चालकता (thermal conductivity) बहुत अधिक होती है। यह किस कारण से है?
- (a) कार्बन परमाणुओं के बीच कमजोर बंध
- (b) इलेक्ट्रॉनों की मुक्त गति
- (c) कार्बन परमाणुओं के बीच मजबूत सहसंयोजक बंध और कठोर क्रिस्टल संरचना
- (d) कम घनत्व
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): ऊष्मा स्थानांतरण और पदार्थ की संरचना।
व्याख्या (Explanation): हीरे की असाधारण तापीय चालकता (जो धातुओं से भी अधिक होती है) का मुख्य कारण इसकी कठोर त्रि-आयामी क्रिस्टल संरचना और कार्बन परमाणुओं के बीच मजबूत सहसंयोजक बंध हैं। ये बंध परमाणुओं के कंपन (vibrations) को बहुत कुशलता से प्रसारित करते हैं, जिससे ऊष्मा का स्थानांतरण तीव्र होता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
हीरे को “सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ” माना जाता है। कठोरता मापने के लिए आमतौर पर किस पैमाने का उपयोग किया जाता है?
- (a) मोह पैमाने (Mohs scale)
- (b) ब्रिनेल कठोरता परीक्षण (Brinell hardness test)
- (c) रॉकवेल कठोरता परीक्षण (Rockwell hardness test)
- (d) उपरोक्त सभी
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): सामग्री विज्ञान और कठोरता मापन।
व्याख्या (Explanation): हीरे को मोह पैमाने (Mohs scale) पर 10 का मान दिया गया है, जो इस पैमाने पर उच्चतम है। मोह पैमाना खनिजों की सापेक्ष खरोंच प्रतिरोधकता (scratch resistance) को मापता है। अन्य पैमाने (ब्रिनेल, रॉकवेल) भी कठोरता को मापते हैं लेकिन विभिन्न विधियों से।
अतः, सही उत्तर (a) है।
-
हीरे का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में हीट सिंक (heat sink) के रूप में क्यों किया जा सकता है?
- (a) इसकी उच्च विद्युत चालकता के कारण
- (b) इसकी उत्कृष्ट तापीय चालकता के कारण
- (c) इसकी रासायनिक स्थिरता के कारण
- (d) इसके चमकदार रूप के कारण
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): सामग्री के भौतिक और तापीय गुण।
व्याख्या (Explanation): इलेक्ट्रॉनिक घटक गर्मी उत्पन्न करते हैं। हीरे की असाधारण तापीय चालकता इसे उत्पन्न गर्मी को कुशलतापूर्वक अवशोषित और फैलाने में मदद करती है, जिससे घटक को ठंडा रखने में सहायता मिलती है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे की संरचना में प्रत्येक कार्बन परमाणु के संकरण (hybridization) की अवस्था क्या है?
- (a) sp
- (b) sp²
- (c) sp³
- (d) d²sp³
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक बंध और आणविक संरचना (VSEPR सिद्धांत)।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य कार्बन परमाणुओं से एकल सहसंयोजक बंध (single covalent bonds) बनाता है। इन चार सिग्मा बंधों (sigma bonds) के निर्माण के लिए, कार्बन परमाणु sp³ संकरण से गुजरता है, जिससे एक टेट्राहेड्रल ज्यामिति बनती है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
हीरे के टुकड़े को पॉलिश करने से उसका चमक (brilliance) क्यों बढ़ जाती है?
- (a) पॉलिशिंग से सतह खुरदरी हो जाती है
- (b) पॉलिशिंग से सतह चिकनी और परावर्तक हो जाती है
- (c) पॉलिशिंग से रासायनिक प्रतिक्रिया होती है
- (d) पॉलिशिंग से हीरे का वजन बढ़ जाता है
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): प्रकाशिकी और सतह का परावर्तन।
व्याख्या (Explanation): पॉलिशिंग हीरे की सतह को अत्यंत चिकना बनाती है, जिससे प्रकाश का कुल आंतरिक परावर्तन (total internal reflection) अधिकतम होता है। हीरे का उच्च अपवर्तनांक भी प्रकाश को अंदर फंसाए रखने में मदद करता है, जिससे यह बहुत चमकदार दिखाई देता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
निम्नलिखित में से कौन सा कथन हीरे की विद्युत चालकता के बारे में सत्य है?
- (a) यह एक उत्कृष्ट विद्युत रोधक (insulator) है।
- (b) यह कुछ धातुओं की तरह ही अच्छा विद्युत चालक है।
- (c) शुद्ध हीरे विद्युत रोधक होते हैं, लेकिन अशुद्धियाँ उन्हें चालक बना सकती हैं।
- (d) यह अर्धचालक (semiconductor) है।
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थों के विद्युत गुण।
व्याख्या (Explanation): शुद्ध हीरा एक विद्युत रोधक है क्योंकि इसके सभी संयोजी इलेक्ट्रॉन (valence electrons) मजबूत सहसंयोजक बंधों में बंधे होते हैं और स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित नहीं हो सकते। हालांकि, बोरॉन जैसी अशुद्धियों की उपस्थिति इसे अर्धचालक गुण प्रदान कर सकती है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
हीरा किस प्रकार के क्रिस्टल सिस्टम (crystal system) से संबंधित है?
- (a) घन (Cubic)
- (b) षटकोणीय (Hexagonal)
- (c) त्रिकोणीय (Trigonal)
- (d) आयताकार (Rectangular)
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): क्रिस्टलोग्राफी (Crystallography)।
व्याख्या (Explanation): हीरे की क्रिस्टल संरचना में, कार्बन परमाणु एक क्यूबिक जालक (cubic lattice) में व्यवस्थित होते हैं। विशेष रूप से, यह फेस-सेंटर्ड क्यूबिक (FCC) संरचना के समान डायमंड क्यूबिक (diamond cubic) संरचना के रूप में जाना जाता है।
अतः, सही उत्तर (a) है।
-
हीरे को गर्म करने पर, यदि ऑक्सीजन की उपस्थिति हो, तो क्या होता है?
- (a) यह पिघल जाता है
- (b) यह जलकर कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है
- (c) यह ग्रेफाइट में परिवर्तित हो जाता है
- (d) यह निर्वात में ऊर्ध्वपातित (sublimate) हो जाता है
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक अभिक्रियाएँ और दहन।
व्याख्या (Explanation): उच्च तापमान पर ऑक्सीजन की उपस्थिति में, हीरा कार्बन की तरह जलता है। यह अभिक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) बनाती है और ऊष्मा उत्पन्न करती है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे को ऑक्सीजन की अनुपस्थिति (निर्वात) में गर्म करने पर क्या होता है?
- (a) यह अपरिवर्तित रहता है
- (b) यह ग्रेफाइट में परिवर्तित हो जाता है
- (c) यह पिघल जाता है
- (d) यह विघटित (decompose) हो जाता है
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थ के चरण परिवर्तन (phase transition) और अपरूपण।
व्याख्या (Explanation): जब हीरे को लगभग 1500°C से ऊपर के तापमान पर निर्वात (oxygen-free environment) में गर्म किया जाता है, तो यह धीरे-धीरे कम स्थिर अपरूप, ग्रेफाइट में परिवर्तित हो जाता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
“Four Cs” (कैरट, कट, कलर, क्लैरिटी) रत्नों, विशेष रूप से हीरे के मूल्यांकन के लिए उपयोग किए जाते हैं। निम्नलिखित में से कौन सा “C” सीधे हीरे के रासायनिक संरचना या क्रिस्टल गुणवत्ता से संबंधित है?
- (a) कैरट (Carat)
- (b) कट (Cut)
- (c) कलर (Color)
- (d) क्लैरिटी (Clarity)
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थ में अशुद्धियों का प्रभाव और दृश्य गुण।
व्याख्या (Explanation): क्लैरिटी (Clarity) हीरे के अंदर की खामियों (inclusions) या सतह पर खरोंच (blemishes) का वर्णन करती है, जो सीधे तौर पर इसके क्रिस्टल विकास के दौरान हुई रासायनिक या भौतिक अनियमितताओं को दर्शाती है। कलर (Color) भी अशुद्धियों (जैसे नाइट्रोजन, बोरॉन) से प्रभावित होता है।
अतः, सही उत्तर (d) है।
-
पृथ्वी पर हीरे के स्रोत के रूप में जाने जाने वाले ज्वालामुखीय चट्टान का प्रकार क्या है?
- (a) बेसाल्ट
- (b) ग्रेनाइट
- (c) किम्बरलाइट
- (d) संगमरमर
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): भूविज्ञान और पेट्रोलॉजी (Petrology)।
व्याख्या (Explanation): किम्बरलाइट (Kimberlite) एक दुर्लभ प्रकार की ज्वालामुखीय चट्टान है जो पृथ्वी के मेंटल से गहरे स्रोतों से निकलती है। यह अक्सर हीरे को सतह पर लाती है, क्योंकि हीरे इसके निर्माण के समय उच्च दबाव और तापमान पर बने थे।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
हीरे को काटने के लिए लेजर का उपयोग करने का एक मुख्य लाभ क्या है?
- (a) कम सटीकता
- (b) कम प्रदूषण
- (c) अधिक सामग्री का नुकसान
- (d) कम तापमान नियंत्रण
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): लेजर प्रौद्योगिकी और सामग्री प्रसंस्करण।
व्याख्या (Explanation): लेजर कटाई अत्यंत सटीक होती है और एक संकीर्ण बीम का उपयोग करती है, जिससे आसपास के क्षेत्र में कम गर्मी फैलती है और सामग्री का कम नुकसान होता है। यह एक स्वच्छ प्रक्रिया भी है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे का उपयोग निम्नलिखित में से किस प्रकार के साइंटिफिक उपकरणों में किया जाता है?
- (a) लेजर कैविटी की खिड़कियां
- (b) एक्स-रे डिटेक्टर
- (c) हाई-प्रेशर डायमंड एनविल सेल (DAC)
- (d) उपरोक्त सभी
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): सामग्री के विशेष गुण और वैज्ञानिक अनुप्रयोग।
व्याख्या (Explanation): हीरे के अद्वितीय गुण जैसे उच्च तापीय चालकता, पारदर्शिता, कठोरता और रासायनिक जड़ता इसे विभिन्न वैज्ञानिक अनुप्रयोगों के लिए मूल्यवान बनाते हैं। लेजर के लिए खिड़कियां, एक्स-रे और उच्च दबाव प्रयोगों में इसका व्यापक रूप से उपयोग होता है।
अतः, सही उत्तर (d) है।
-
हीरे का अपघर्षक (abrasive) के रूप में उपयोग करने का मुख्य कारण क्या है?
- (a) इसका कम घनत्व
- (b) इसकी उच्च कठोरता
- (c) इसकी पारदर्शिता
- (d) इसका गलनांक
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थ के भौतिक गुण और घर्षण।
व्याख्या (Explanation): हीरे की असाधारण कठोरता इसे अन्य सामग्रियों को काटने, पीसने या पॉलिश करने के लिए एक उत्कृष्ट अपघर्षक बनाती है। इसकी कठोरता के कारण, यह आसानी से अन्य पदार्थों को खरोंच सकता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
-
हीरे के संबंध में, “ग्रेफाइटाइजेशन” (Graphitization) शब्द का क्या अर्थ है?
- (a) हीरे का क्रिस्टलीकरण
- (b) हीरे का क्षरण
- (c) हीरे का ग्रेफाइट में परिवर्तन
- (d) हीरे का पिघलना
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक प्रक्रियाएं और अपरूपण।
व्याख्या (Explanation): ग्रेफाइटाइजेशन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा हीरा (जो कार्बन का एक रूप है) उच्च तापमान पर निर्वात में या अक्रिय वातावरण में ग्रेफाइट (कार्बन का एक और रूप) में परिवर्तित हो जाता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
-
हीरे में मौजूद कार्बन-कार्बन बंधों (C-C bonds) की बंधन ऊर्जा (bond energy) बहुत अधिक होती है। इसका मुख्य कारण क्या है?
- (a) कमजोर वान डेर वाल्स बल
- (b) प्रबल सहसंयोजक बंध
- (c) आयनिक बंध
- (d) धातु बंध
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक बंधों की प्रकृति और शक्ति।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, कार्बन परमाणु मजबूत सहसंयोजक बंधों (covalent bonds) द्वारा कसकर जुड़े होते हैं। इन बंधों को तोड़ने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च गलनांक, क्वथनांक और असाधारण कठोरता होती है।
अतः, सही उत्तर (b) है।