सामान्य विज्ञान: हीरे और उससे जुड़े वैज्ञानिक तथ्यों पर आधारित महत्वपूर्ण प्रश्न
परिचय: प्रतियोगी परीक्षाओं की तैयारी में सामान्य विज्ञान एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह विषय अक्सर भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के मूलभूत सिद्धांतों को समाहित करता है, जिनका सीधा संबंध हमारे दैनिक जीवन और आसपास की दुनिया से होता है। “Doubling Down on Diamond” जैसे शीर्षक हमें विज्ञान की उन शाखाओं से जुड़ने का अवसर देते हैं जो पदार्थ की संरचना, उसके गुणों और अनुप्रयोगों की पड़ताल करती हैं। यहाँ, हमने हीरे से संबंधित विज्ञान के विभिन्न पहलुओं पर आधारित 25 बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs) तैयार किए हैं, जो आपकी सामान्य विज्ञान की समझ को परखने और आपकी परीक्षा की तैयारी को मजबूत करने में सहायक होंगे।
सामान्य विज्ञान अभ्यास प्रश्न (General Science Practice MCQs)
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हीरा मुख्य रूप से किस तत्व से बना होता है?
- (a) सिलिकॉन
- (b) कार्बन
- (c) नाइट्रोजन
- (d) ऑक्सीजन
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): हीरे की रासायनिक संरचना।
व्याख्या (Explanation): हीरा कार्बन का एक अपरूप (allotrope) है। यह कार्बन परमाणुओं से बना होता है जो सहसंयोजक बंधों (covalent bonds) द्वारा एक त्रिविमीय (three-dimensional) जालीदार संरचना में जुड़े होते हैं। यह संरचना हीरे को उसकी असाधारण कठोरता और उच्च गलनांक प्रदान करती है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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हीरे की कठोरता का मुख्य कारण क्या है?
- (a) परमाणुओं के बीच कमजोर वैन डेर वाल्स बल
- (b) कार्बन परमाणुओं के बीच मजबूत सहसंयोजक बंध
- (c) परमाणुओं की कम पैकिंग घनत्व
- (d) धातु बंधों की उपस्थिति
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): क्रिस्टल संरचना और बंधन की प्रकृति।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य कार्बन परमाणुओं से चतुष्फलकीय (tetrahedrally) रूप से जुड़ा होता है, जिससे एक बहुत मजबूत त्रिविमीय नेटवर्क बनता है। ये सहसंयोजक बंध अत्यंत मजबूत होते हैं, जो हीरे को ज्ञात सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थों में से एक बनाते हैं।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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कौन सा यौगिक हीरे के समान क्रिस्टल संरचना रखता है?
- (a) सोडियम क्लोराइड (NaCl)
- (b) सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)
- (c) सल्फर डाइऑक्साइड (SO2)
- (d) पानी (H2O)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): क्रिस्टल संरचनाओं की समानता।
व्याख्या (Explanation): सिलिकॉन कार्बाइड (SiC), जिसे मोइसैनिट (Moissanite) भी कहा जाता है, की क्रिस्टल संरचना हीरे के समान होती है, जिसमें सिलिकॉन और कार्बन परमाणु चतुष्फलकीय रूप से व्यवस्थित होते हैं। हालांकि, Si-C बंध C-C बंध की तुलना में थोड़ा अधिक ध्रुवीय (polar) होता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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हीरे का उपयोग कटाई और पॉलिशिंग जैसे उद्योगों में क्यों किया जाता है?
- (a) इसकी चमक के कारण
- (b) इसकी पारदर्शिता के कारण
- (c) इसकी असाधारण कठोरता के कारण
- (d) इसके कम घनत्व के कारण
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थ के भौतिक गुण और उनके अनुप्रयोग।
व्याख्या (Explanation): हीरे की अत्यंत उच्च कठोरता इसे अन्य सामग्रियों को काटने, पीसने और पॉलिश करने के लिए एक आदर्श उपकरण बनाती है। यह कठोरता ही इसे अपघर्षक (abrasive) के रूप में उपयोगी बनाती है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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हीरे का अपवर्तनांक (refractive index) क्या है, जो इसे चमकीला बनाता है?
- (a) लगभग 1.5
- (b) लगभग 2.0
- (c) लगभग 2.4
- (d) लगभग 3.0
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): प्रकाशिकी और अपवर्तन।
व्याख्या (Explanation): हीरे का अपवर्तनांक लगभग 2.417 होता है। यह उच्च अपवर्तनांक प्रकाश को हीरे के भीतर कई बार परावर्तित (reflect) करता है, जिससे “आग” (fire) और चमक पैदा होती है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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हीरे के “फायर” (fire) या इंद्रधनुषी रंग का कारण क्या है?
- (a) अवशोषण के कारण
- (b) विवर्तन (diffraction) के कारण
- (c) फैलाव (dispersion) के कारण
- (d) ध्रुवीकरण (polarization) के कारण
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): प्रकाश का फैलाव।
व्याख्या (Explanation): हीरे का फैलाव (dispersion) उच्च होता है, जिसका अर्थ है कि यह प्रकाश के विभिन्न रंगों (तरंग दैर्ध्य) को अलग-अलग कोणों पर मोड़ता है। जब सफेद प्रकाश हीरे से गुजरता है, तो यह अपने घटक रंगों में विभाजित हो जाता है, जिससे इंद्रधनुषी प्रभाव उत्पन्न होता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले हीरे किस भूवैज्ञानिक प्रक्रिया से बनते हैं?
- (a) तलछटीकरण (sedimentation)
- (b) ज्वालामुखीय गतिविधि
- (c) अवसादन (deposition)
- (d) क्षरण (erosion)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): भूविज्ञान और खनिज निर्माण।
व्याख्या (Explanation): प्राकृतिक हीरे पृथ्वी के मेंटल (mantle) में अत्यधिक उच्च दबाव और तापमान पर बनते हैं। ये हीरे अक्सर ज्वालामुखीय पाइपों (volcanic pipes) के माध्यम से सतह पर लाए जाते हैं, जिन्हें किंबरलाइट (kimberlite) या लैम्प्रोइट (lamproite) कहा जाता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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हीरा किन परिस्थितियों में ग्रेफाइट में परिवर्तित हो सकता है?
- (a) उच्च दबाव और निम्न तापमान
- (b) निम्न दबाव और उच्च तापमान
- (c) उच्च दबाव और उच्च तापमान
- (d) निम्न दबाव और निम्न तापमान
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बन के अपरूपों की स्थिरता।
व्याख्या (Explanation): हीरे और ग्रेफाइट कार्बन के अपरूप हैं। सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर, ग्रेफाइट हीरे की तुलना में अधिक स्थिर होता है। यदि हीरे को बहुत उच्च तापमान पर (लगभग 1500°C से ऊपर) बिना ऑक्सीजन के गर्म किया जाए, तो यह ग्रेफाइट में परिवर्तित हो सकता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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हीरे की विद्युत चालकता (electrical conductivity) कैसी होती है?
- (a) बहुत अच्छी
- (b) मध्यम
- (c) खराब (कुचालक)
- (d) तापमान पर निर्भर
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थ की विद्युत चालकता।
व्याख्या (Explanation): शुद्ध हीरा एक विद्युत कुचालक (insulator) है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इसके सभी बाहरी इलेक्ट्रॉनों को सहसंयोजक बंध बनाने में उपयोग किया जाता है, और मुक्त इलेक्ट्रॉन (free electrons) या आयन (ions) नहीं होते हैं जो विद्युत प्रवाह ले जा सकें। हालांकि, बोरॉन जैसी अशुद्धियाँ हीरे को अर्धचालक (semiconductor) गुण प्रदान कर सकती हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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मानव निर्मित (synthetic) हीरे बनाने के लिए आमतौर पर किन दो मुख्य विधियों का उपयोग किया जाता है?
- (a) उच्च दबाव/उच्च तापमान (HPHT) और रासायनिक वाष्प जमाव (CVD)
- (b) केवल उच्च दबाव/उच्च तापमान (HPHT)
- (c) केवल रासायनिक वाष्प जमाव (CVD)
- (d) विद्युत अपघटन (electrolysis) और वाष्पीकरण
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कृत्रिम सामग्री निर्माण की विधियाँ।
व्याख्या (Explanation): मानव निर्मित हीरे मुख्य रूप से दो विधियों से बनाए जाते हैं: उच्च दबाव/उच्च तापमान (HPHT), जो प्राकृतिक हीरे बनने की स्थितियों की नकल करता है, और रासायनिक वाष्प जमाव (CVD), जिसमें कम दबाव पर गैसों से हीरे की परतें उगाई जाती हैं।
अतः, सही उत्तर (a) है।
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हीरे का कौन सा गुण उसे लेजर कटिंग (laser cutting) में प्रतिरोधी बनाता है?
- (a) उच्च ऊष्मीय चालकता
- (b) कम तापीय विस्तार गुणांक
- (c) उच्च गलनांक
- (d) उपरोक्त सभी
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): ऊष्मीय और भौतिक गुण।
व्याख्या (Explanation): हीरे में उच्च ऊष्मीय चालकता (high thermal conductivity) होती है, जिसका अर्थ है कि यह गर्मी को बहुत कुशलता से फैलाता है, जिससे लेजर कटिंग के दौरान स्थानीय अति ताप (overheating) कम होता है। इसका गलनांक अत्यंत उच्च होता है, और इसका तापीय विस्तार गुणांक (coefficient of thermal expansion) कम होता है, जिसका अर्थ है कि यह तापमान परिवर्तन के साथ कम फैलता और सिकुड़ता है। ये सभी गुण इसे लेजर कटिंग के प्रतिरोधी बनाते हैं।
अतः, सही उत्तर (d) है।
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कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) और ऑक्सीजन (O2) की प्रतिक्रिया से बनने वाले पदार्थ का आणविक सूत्र क्या है?
- (a) CO2
- (b) C2O
- (c) CO3
- (d) C2O2
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक अभिक्रिया और सूत्र।
व्याख्या (Explanation): जब कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) ऑक्सीजन (O2) के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो यह कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) बनाता है। अभिक्रिया इस प्रकार है: 2CO + O2 → 2CO2। कार्बन डाइऑक्साइड में एक कार्बन परमाणु और दो ऑक्सीजन परमाणु होते हैं।
अतः, सही उत्तर (a) है।
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कार्बनिक रसायन विज्ञान में, कार्बन-कार्बन एकल बंध (single bond) में संकरण (hybridization) क्या होता है?
- (a) sp
- (b) sp2
- (c) sp3
- (d) dsp3
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बनिक रसायन विज्ञान में संकरण।
व्याख्या (Explanation): कार्बन-कार्बन एकल बंध में, प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य परमाणुओं से सिग्मा बंधों (sigma bonds) द्वारा जुड़ा होता है। इस प्रकार के बंधन के लिए, कार्बन परमाणु sp3 संकरित होता है। हीरे की संरचना में सभी कार्बन-कार्बन बंध एकल बंध होते हैं और sp3 संकरित होते हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन (O2) का सामान्य प्रतिशत कितना है?
- (a) लगभग 78%
- (b) लगभग 21%
- (c) लगभग 1%
- (d) लगभग 10%
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): वायुमंडल की संरचना।
व्याख्या (Explanation): पृथ्वी के शुष्क वायुमंडल में नाइट्रोजन (N2) लगभग 78% और ऑक्सीजन (O2) लगभग 21% होती है। शेष 1% में आर्गन, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य ट्रेस गैसें शामिल हैं।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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जीवित प्राणियों में, ऑक्सीजन का मुख्य कार्य क्या है?
- (a) ऊतकों का निर्माण
- (b) ऊर्जा उत्पादन के लिए श्वसन
- (c) पीएच संतुलन बनाए रखना
- (d) प्रकाश संश्लेषण
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): जैव रसायन और श्वसन।
व्याख्या (Explanation): अधिकांश जीवित प्राणियों में, ऑक्सीजन का प्राथमिक कार्य कोशिकीय श्वसन (cellular respiration) में अंतिम इलेक्ट्रॉन ग्राही (final electron acceptor) के रूप में कार्य करना है। यह प्रक्रिया ग्लूकोज जैसे कार्बनिक अणुओं से ऊर्जा (ATP) जारी करने के लिए आवश्यक है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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पौधे प्रकाश संश्लेषण के दौरान कौन सी गैस छोड़ते हैं?
- (a) कार्बन डाइऑक्साइड
- (b) नाइट्रोजन
- (c) ऑक्सीजन
- (d) मीथेन
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया।
व्याख्या (Explanation): प्रकाश संश्लेषण के दौरान, पौधे सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) और पानी (H2O) को ग्लूकोज (एक शर्करा) और ऑक्सीजन (O2) में परिवर्तित करते हैं। यह ऑक्सीजन वायुमंडल में छोड़ी जाती है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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हीरे को ‘सबसे अच्छा दोस्त’ (a girl’s best friend) के रूप में लोकप्रिय बनाने वाली प्रसिद्ध फिल्म कौन सी है?
- (a) द लॉर्ड ऑफ द रिंग्स
- (b) टाइटैनिक
- (c) जेंटलमैन प्रेफर ब्लोंड्स
- (d) द शैडो
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): लोकप्रिय संस्कृति और सिनेमा।
व्याख्या (Explanation): 1953 की हॉलीवुड फिल्म “जेंटलमैन प्रेफर ब्लोंड्स” (Gentlemen Prefer Blondes) में मर्लिन मुनरो (Marilyn Monroe) द्वारा गाया गया “डायमंड्स आर ए गर्ल’स बेस्ट फ्रेंड” (Diamonds Are a Girl’s Best Friend) गीत, हीरे को महिला के लिए एक कीमती और प्रिय वस्तु के रूप में लोकप्रिय बनाने में अत्यंत प्रभावशाली रहा।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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‘डायमंड’ (Diamond) शब्द ग्रीक शब्द ‘adamas’ से लिया गया है, जिसका अर्थ क्या है?
- (a) प्रकाशमान
- (b) चमकदार
- (c) अजेय या अनBST-नष्ट
- (d) कीमती
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): व्युत्पत्ति विज्ञान (Etymology)।
व्याख्या (Explanation): ‘डायमंड’ शब्द प्राचीन ग्रीक शब्द ‘adamas’ से आया है, जिसका अर्थ है “अजेय” या “अBST-नष्ट”। यह नाम हीरे की असाधारण कठोरता और स्थायित्व को दर्शाता है, जिससे इसे तोड़ना या खरोंचना लगभग असंभव है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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हीरे का एक महत्वपूर्ण औद्योगिक अनुप्रयोग क्या है जो इसके भौतिक गुणों से संबंधित नहीं है?
- (a) कटिंग टूल्स
- (b) अपघर्षक
- (c) सेमीकंडक्टर डिवाइस
- (d) पॉलिशिंग एजेंट
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): सामग्री विज्ञान और इलेक्ट्रॉनिक्स।
व्याख्या (Explanation): कटिंग टूल्स, अपघर्षक और पॉलिशिंग एजेंट के रूप में हीरे का उपयोग उसकी अत्यधिक कठोरता के कारण होता है। हालांकि, विशेष प्रकार के हीरे (जैसे बोरॉन-डोप्ड हीरे) में अर्धचालक गुण होते हैं और उनका उपयोग उच्च-शक्ति, उच्च-तापमान वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (semiconductor devices) के निर्माण में किया जा सकता है। यह अनुप्रयोग सीधे तौर पर उसकी कठोरता पर आधारित नहीं है, बल्कि उसके इलेक्ट्रॉनिक गुणों पर आधारित है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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कार्बन की परमाणु संख्या (atomic number) क्या है?
- (a) 4
- (b) 6
- (c) 8
- (d) 12
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): आवर्त सारणी (Periodic Table)।
व्याख्या (Explanation): आवर्त सारणी में कार्बन (प्रतीक C) की परमाणु संख्या 6 है। इसका अर्थ है कि कार्बन के एक परमाणु के नाभिक (nucleus) में 6 प्रोटॉन होते हैं।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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हीरे के एक रत्न गुणवत्ता वाले नमूने में, प्रकाश को हीरे के भीतर अधिकतम कितनी बार परावर्तित होना चाहिए ताकि वह सबसे अधिक “चमक” (brilliance) दिखाए?
- (a) 1-2 बार
- (b) 3-5 बार
- (c) 7-10 बार
- (d) 10 से अधिक बार
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): प्रकाशिकी और रत्नों का मूल्यांकन।
व्याख्या (Explanation): हीरे की चमक (brilliance) उसके कटाई के कोणों पर निर्भर करती है। एक अच्छी तरह से काटा गया हीरा प्रकाश को आंतरिक रूप से कई बार परावर्तित करता है, जिससे प्रकाश का अधिकतम भाग वापस दर्शक की ओर आता है, जो उच्च चमक का अनुभव कराता है। हालांकि सटीक संख्या विशिष्ट कट पर निर्भर करती है, लेकिन कई आंतरिक प्रतिबिंब (internal reflections) सामान्य हैं।
अतः, सही उत्तर (d) है।
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कौन सा खनिज हीरे के समान कठोरता (Mohs scale पर 10) रखता है?
- (a) क्वार्ट्ज (Quartz)
- (b) कोरंडम (Corundum)
- (c) टोपाज (Topaz)
- (d) इनमें से कोई नहीं
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): खनिज विज्ञान और कठोरता पैमाना।
व्याख्या (Explanation): मोह्स कठोरता पैमाने (Mohs scale of hardness) पर, हीरे की कठोरता 10 है। कोरंडम (जिसमें माणिक और नीलम शामिल हैं) की कठोरता 9 है, क्वार्ट्ज की 7 है, और टोपाज की 8 है। ऐसा कोई अन्य प्राकृतिक खनिज नहीं है जिसकी कठोरता हीरे के बराबर हो।
अतः, सही उत्तर (d) है।
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हीरे का विशिष्ट घनत्व (specific gravity) क्या है?
- (a) 1.5
- (b) 2.0
- (c) 2.5
- (d) 3.5
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): भौतिक गुण।
व्याख्या (Explanation): हीरे का विशिष्ट घनत्व लगभग 3.51 से 3.53 होता है। यह इंगित करता है कि यह पानी से लगभग 3.5 गुना सघन है।
अतः, सही उत्तर (d) है।
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हीरे का रासायनिक सूत्र (chemical formula) क्या है?
- (a) C
- (b) CO
- (c) CO2
- (d) CH4
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक सूत्र।
व्याख्या (Explanation): हीरा कार्बन का एक शुद्ध रूप है। इसलिए, इसका रासायनिक सूत्र केवल “C” है, जो कार्बन तत्व का प्रतिनिधित्व करता है।
अतः, सही उत्तर (a) है।
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कार्बन चक्र (Carbon Cycle) में, हीरे का निर्माण किस प्रकार के भूवैज्ञानिक समय-सीमा से जुड़ा है?
- (a) हालिया तलछटीकरण
- (b) लाखों या अरबों वर्ष
- (c) कुछ हजार वर्ष
- (d) केवल वर्तमान युग
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): भूविज्ञान और भूवैज्ञानिक समय।
व्याख्या (Explanation): प्राकृतिक हीरे पृथ्वी के मेंटल में अत्यधिक उच्च दबाव और तापमान पर बनते हैं, और ये स्थितियां लाखों से लेकर अरबों वर्षों तक बनी रह सकती हैं। हिमनदों या ज्वालामुखीय गतिविधियों द्वारा इन्हें सतह पर लाने में भी लंबा समय लगता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।