सामान्य विज्ञान के महत्वपूर्ण प्रश्न: हीरे पर केंद्रित अभ्यास
परिचय: प्रतियोगी परीक्षाओं में सफलता के लिए निरंतर अभ्यास अत्यंत महत्वपूर्ण है। आज हम “Doubling Down on Diamond” के विषय को संकेत मानकर, भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान से संबंधित 25 महत्वपूर्ण बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs) प्रस्तुत कर रहे हैं। ये प्रश्न आपकी सामान्य विज्ञान की समझ को परखने और परीक्षा की तैयारी को और मजबूत करने में सहायक होंगे। चलिए, इन प्रश्नों के माध्यम से अपनी ज्ञान की गहराई को और बढ़ाते हैं!
सामान्य विज्ञान अभ्यास प्रश्न (General Science Practice MCQs)
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हीरे का रासायनिक सूत्र क्या है?
- (a) CO
- (b) CO2
- (c) C
- (d) CH4
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक सूत्र किसी यौगिक या तत्व के सबसे छोटे अनुपात में परमाणुओं का प्रतिनिधित्व करता है।
व्याख्या (Explanation): हीरा, कार्बन का एक अपररूप (allotrope) है। इसका मतलब है कि यह केवल कार्बन परमाणुओं से बना है। इसलिए, इसका रासायनिक सूत्र केवल ‘C’ है। CO कार्बन मोनोऑक्साइड है, CO2 कार्बन डाइऑक्साइड है, और CH4 मीथेन है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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हीरे में कार्बन परमाणु किस प्रकार के बंधन द्वारा जुड़े होते हैं?
- (a) आयनिक बंधन (Ionic bond)
- (b) सहसंयोजक बंधन (Covalent bond)
- (c) धात्विक बंधन (Metallic bond)
- (d) हाइड्रोजन बंधन (Hydrogen bond)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): सहसंयोजक बंधन तब बनता है जब दो परमाणु इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं।
व्याख्या (Explanation): हीरे की असाधारण कठोरता का कारण इसके प्रत्येक कार्बन परमाणु का चार अन्य कार्बन परमाणुओं के साथ मजबूत सहसंयोजक बंधनों द्वारा जुड़ना है। यह एक त्रि-आयामी (3D) जाली संरचना बनाता है। आयनिक बंधन इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण से बनते हैं, धात्विक बंधन धातुओं में पाए जाते हैं, और हाइड्रोजन बंधन ध्रुवीय अणुओं के बीच होते हैं।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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हीरे की संरचना में प्रत्येक कार्बन परमाणु कितने अन्य कार्बन परमाणुओं से बंधा होता है?
- (a) 2
- (b) 3
- (c) 4
- (d) 6
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बन की चतुःसंयोजकता (tetravalency) का अर्थ है कि यह चार सहसंयोजक बंधन बना सकता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे की जाली संरचना में, प्रत्येक कार्बन परमाणु चतुष्फलकीय (tetrahedral) रूप से चार अन्य कार्बन परमाणुओं से सहसंयोजक बंधों द्वारा जुड़ा होता है। यह संरचना इसे बहुत मजबूत और कठोर बनाती है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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हीरे का उच्च अपवर्तनांक (high refractive index) किसके कारण होता है?
- (a) कार्बन परमाणुओं के बीच की दूरी
- (b) कार्बन परमाणुओं की घनी पैकिंग
- (c) कार्बन-कार्बन सहसंयोजक बंधों की प्रकृति
- (d) उपरोक्त सभी
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): किसी पदार्थ का अपवर्तनांक प्रकाश के उसकी गति में परिवर्तन से संबंधित होता है, जो पदार्थ के इलेक्ट्रॉनिक संरचना पर निर्भर करता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे का उच्च अपवर्तनांक (लगभग 2.42) उसके कार्बन परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों के मजबूत और निश्चित सहसंयोजक बंधनों के कारण होता है, जो प्रकाश को प्रभावी ढंग से धीमा कर देते हैं। घनी पैकिंग भी योगदान देती है, लेकिन मुख्य कारण बंधनों की प्रकृति है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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हीरे की चमक (brilliance) का मुख्य कारण क्या है?
- (a) उसका कठोर होना
- (b) उसका उच्च अपवर्तनांक और पूर्ण आंतरिक परावर्तन
- (c) उसका रंगहीन होना
- (d) उसकी विद्युत चालकता
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पूर्ण आंतरिक परावर्तन (Total Internal Reflection) तब होता है जब प्रकाश सघन माध्यम से विरल माध्यम में एक क्रांतिक कोण से बड़े कोण पर यात्रा करता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे का उच्च अपवर्तनांक और विशिष्ट कटाई (faceting) यह सुनिश्चित करती है कि जब प्रकाश हीरे में प्रवेश करता है, तो यह बार-बार पूर्ण आंतरिक परावर्तन से गुजरता है, जिससे यह अत्यधिक चमकदार दिखाई देता है। कठोरता इसे बरकरार रखने में मदद करती है, लेकिन चमक का मूल कारण ऑप्टिकल गुण है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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निम्नलिखित में से कौन सा हीरे का गुण नहीं है?
- (a) अत्यंत कठोर
- (b) विद्युत का कुचालक
- (c) ऊष्मा का अच्छा सुचालक
- (d) रासायनिक रूप से अक्रिय
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक अक्रियता का अर्थ है कि कोई पदार्थ अन्य पदार्थों के साथ आसानी से प्रतिक्रिया नहीं करता है।
व्याख्या (Explanation): हीरा अत्यंत कठोर होता है, विद्युत का कुचालक होता है (इलेक्ट्रॉन बंधों में स्थिर होते हैं), और कार्बन के सभी अपररूपों में ऊष्मा का सबसे अच्छा सुचालक होता है। हालाँकि, यह रासायनिक रूप से अक्रिय नहीं है; यह उच्च तापमान पर कुछ अभिकर्मकों के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है, जैसे कि ऑक्सीजन के साथ जलना।
अतः, सही उत्तर (d) है।
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हीरे का उपयोग काटने और पीसने वाले औजारों में क्यों किया जाता है?
- (a) इसकी उच्च विद्युत चालकता
- (b) इसकी अपारदर्शिता
- (c) इसकी असाधारण कठोरता
- (d) इसका निम्न घनत्व
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कठोर पदार्थ आसानी से नरम पदार्थों को खरोंच या काट सकते हैं।
व्याख्या (Explanation): मोह्स कठोरता पैमाने पर हीरे को 10 अंक मिलते हैं, जो इसे ज्ञात सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थों में से एक बनाता है। यह गुण इसे अन्य सामग्रियों को काटने, ड्रिल करने और पीसने के लिए आदर्श बनाता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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पृथ्वी पर हीरे का निर्माण मुख्य रूप से किन परिस्थितियों में होता है?
- (a) निम्न दाब और उच्च तापमान
- (b) उच्च दाब और निम्न तापमान
- (c) उच्च दाब और उच्च तापमान
- (d) निम्न दाब और निम्न तापमान
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बन के विभिन्न अपररूपों का स्थायित्व दाब और तापमान पर निर्भर करता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे तब बनते हैं जब कार्बन को पृथ्वी के मैंटल (mantle) की गहराई में अत्यधिक उच्च दाब (लगभग 45-60 किलोबार) और उच्च तापमान (लगभग 900-1300 डिग्री सेल्सियस) का सामना करना पड़ता है। ये स्थितियां कार्बन परमाणुओं को सघन हीरे की संरचना में व्यवस्थित होने के लिए मजबूर करती हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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हीरे के निर्माण के लिए आवश्यक तत्व कौन सा है?
- (a) नाइट्रोजन
- (b) ऑक्सीजन
- (c) कार्बन
- (d) सिलिकॉन
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक तत्व पदार्थ के निर्माण खंड होते हैं।
व्याख्या (Explanation): जैसा कि पहले बताया गया है, हीरा कार्बन का एक अपररूप है। इसलिए, हीरे के निर्माण के लिए मौलिक तत्व कार्बन ही है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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हीरे में पाया जाने वाला बंधन किस प्रकार के बलों से संबंधित है?
- (a) विद्युत चुम्बकीय बल (Electromagnetic force)
- (b) मजबूत नाभिकीय बल (Strong nuclear force)
- (c) कमजोर नाभिकीय बल (Weak nuclear force)
- (d) गुरुत्वाकर्षण बल (Gravitational force)
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): रासायनिक बंधन, जिसमें सहसंयोजक बंधन भी शामिल है, परमाणुओं के बीच विद्युत चुम्बकीय अंतःक्रियाओं के कारण बनते हैं।
व्याख्या (Explanation): सहसंयोजक बंधन में, परमाणु इलेक्ट्रॉनों को साझा करते हैं। यह इलेक्ट्रॉनों और परमाणुओं के नाभिकों के बीच विद्युत चुम्बकीय आकर्षण के कारण होता है। अन्य बल परमाणु के नाभिक के भीतर या बहुत छोटी दूरी पर काम करते हैं।
अतः, सही उत्तर (a) है।
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हीरा किस प्रकार की क्रिस्टल संरचना (crystal structure) प्रदर्शित करता है?
- (a) घनाकार (Cubic)
- (b) षटकोणीय (Hexagonal)
- (c) चतुष्कोणीय (Tetragonal)
- (d) त्रिकोणीय (Trigonal)
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): क्रिस्टल संरचना परमाणुओं की व्यवस्थित और दोहराई जाने वाली व्यवस्था का वर्णन करती है।
व्याख्या (Explanation): हीरे की क्रिस्टल संरचना फलक-केंद्रित घनाकार (face-centered cubic – FCC) जाली के समान होती है, जिसे अक्सर हीरा घन (diamond cubic) संरचना कहा जाता है। इसमें वास्तव में FCC जाली के भीतर परमाणुओं की दो अंतःस्थापित (interpenetrating) इकाइयाँ होती हैं, जिससे कुल 8 परमाणु प्रति इकाई सेल होते हैं।
अतः, सही उत्तर (a) है।
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हीरे के गुण का उदाहरण जो प्रकाशिकी (optics) से संबंधित है, वह है:
- (a) इसका उच्च तापीय चालकता
- (b) इसका उच्च अपवर्तनांक
- (c) इसकी रासायनिक जड़ता
- (d) इसकी विद्युत चालकता
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): अपवर्तनांक प्रकाश के एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर उसके मुड़ने (bend) की मात्रा को मापता है।
व्याख्या (Explanation): उच्च अपवर्तनांक एक ऑप्टिकल गुण है जो बताता है कि हीरा प्रकाश को कितनी अच्छी तरह मोड़ता है, जिससे इसकी चमक और ‘फायर’ (disperse) होता है। तापीय चालकता ऊष्मा से संबंधित है, रासायनिक जड़ता रासायनिक प्रतिक्रियाओं से, और चालकता विद्युत प्रवाह से।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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हीरे को ग्रेफाइट (graphite) में बदलने के लिए क्या आवश्यक है?
- (a) उच्च दाब और निम्न तापमान
- (b) निम्न दाब और उच्च तापमान
- (c) उच्च दाब और उच्च तापमान
- (d) निम्न दाब और निम्न तापमान
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): ग्रेफाइट कार्बन का एक अधिक स्थिर अपररूप है, विशेष रूप से सामान्य पर्यावरणीय दाब और तापमान पर।
व्याख्या (Explanation): ग्रेफाइट हीरे की तुलना में कम दाब और उच्च तापमान पर अधिक स्थिर होता है। इसलिए, हीरे को ग्रेफाइट में बदलने के लिए, दाब को काफी कम करना होगा जबकि तापमान को नियंत्रित करना होगा। हालांकि, हीरे को ग्रेफाइट में बदलना सामान्यतः संभव नहीं है क्योंकि हीरे की संरचना बहुत स्थिर है, और उच्च तापमान पर यह ऑक्सीकृत हो जाता है। लेकिन सैद्धांतिक रूप से, कम दाब और उच्च तापमान ग्रेफाइट निर्माण की ओर ले जाते हैं।
अतः, सही उत्तर (a) है।
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हीरे को गर्म करने पर (हवा की अनुपस्थिति में), यह अंततः किसमें परिवर्तित हो जाता है?
- (a) ग्रेफाइट
- (b) हीरा जल (Diamond water)
- (c) कार्बन मोनोऑक्साइड
- (d) इनमें से कोई नहीं
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): उच्च तापमान पर, कार्बन के अपररूपों का रूपांतरण हो सकता है।
व्याख्या (Explanation): हवा की अनुपस्थिति में, उच्च तापमान पर हीरे को गर्म करने से वह अंततः अधिक स्थिर अपररूप, ग्रेफाइट में परिवर्तित हो जाएगा। यह प्रक्रिया बहुत धीमी होती है और इसके लिए बहुत उच्च तापमान की आवश्यकता होती है।
अतः, सही उत्तर (a) है।
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हीरे की विद्युत चालकता (electrical conductivity) बहुत कम क्यों होती है?
- (a) क्योंकि इसमें मुक्त इलेक्ट्रॉन (free electrons) नहीं होते हैं
- (b) क्योंकि इसमें प्रोटॉन की अधिकता होती है
- (c) क्योंकि इसमें न्यूट्रॉन की कमी होती है
- (d) क्योंकि यह बहुत घना होता है
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): विद्युत चालकता के लिए मुक्त, गतिशील आवेश वाहकों (आमतौर पर इलेक्ट्रॉन) की उपस्थिति आवश्यक है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, सभी संयोजी इलेक्ट्रॉन (valence electrons) कार्बन-कार्बन सहसंयोजक बंधों में मजबूती से बंधे होते हैं। इलेक्ट्रॉनों की यह स्थानीयकृत (localized) प्रकृति उन्हें विद्युत धारा ले जाने के लिए स्वतंत्र रूप से घूमने की अनुमति नहीं देती है, जिसके परिणामस्वरूप हीरे एक विद्युत इन्सुलेटर (insulator) होता है।
अतः, सही उत्तर (a) है।
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जीव विज्ञान में, ‘हीरा’ शब्द का उपयोग कभी-कभी किस विशेष कोशिका संरचना के लिए किया जाता है?
- (a) माइटोकॉन्ड्रिया (Mitochondria)
- (b) नाभिक (Nucleus)
- (c) लैक्टोसोम (Lactosome)
- (d) माइक्रोसोम (Microsome)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कोशिका विज्ञान में, कुछ कणों को उनके आकार या उपस्थिति के आधार पर नाम दिए जाते हैं।
व्याख्या (Explanation): लैक्टोसोम, जिसे कभी-कभी “मिल्क बॉडी” या “डायमंड-शेप्ड बॉडी” भी कहा जाता है, स्तन ग्रंथियों में पाए जाने वाले छोटे कण या वेसिकल (vesicles) होते हैं जिनमें वसा और अन्य घटक हो सकते हैं। हालांकि यह शब्द उतना सामान्य नहीं है, यह ‘हीरे’ के आकार के एक विशिष्ट शारीरिक घटक से संबंधित है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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हीरे के रंगहीन होने (most diamonds are colorless) का कारण क्या है?
- (a) वे प्रकाश को परावर्तित करते हैं
- (b) वे प्रकाश को अवशोषित नहीं करते हैं
- (c) वे दृश्यमान स्पेक्ट्रम में सभी प्रकाश को अवशोषित करते हैं
- (d) वे दृश्यमान स्पेक्ट्रम में सभी प्रकाश को संचरित (transmit) करते हैं
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): किसी वस्तु का रंग इस बात पर निर्भर करता है कि वह कौन से रंग के प्रकाश को अवशोषित और परावर्तित करती है।
व्याख्या (Explanation): शुद्ध, रंगहीन हीरे दृश्यमान स्पेक्ट्रम में प्रकाश के अधिकांश को अवशोषित नहीं करते हैं। वे प्रकाश को संचरित (transmit) और परावर्तित करते हैं, जिससे वे रंगहीन दिखाई देते हैं। कुछ अशुद्धियाँ (जैसे नाइट्रोजन या बोरॉन) हीरे को रंग प्रदान कर सकती हैं।
अतः, सही उत्तर (d) है।
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हीरे में पूर्ण आंतरिक परावर्तन (total internal reflection) के लिए क्रांतिक कोण (critical angle) का मान लगभग कितना होता है?
- (a) 45 डिग्री
- (b) 24.4 डिग्री
- (c) 90 डिग्री
- (d) 0 डिग्री
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): क्रांतिक कोण वह कोण है जिस पर प्रकाश सघन माध्यम से विरल माध्यम में जाते समय पूर्ण आंतरिक परावर्तन से गुजरना शुरू कर देता है। इसे sin(θc) = 1/n सूत्र द्वारा दिया जाता है, जहाँ n अपवर्तनांक है।
व्याख्या (Explanation): हीरे का अपवर्तनांक लगभग 2.42 है। इस मान का उपयोग करके क्रांतिक कोण की गणना करने पर, sin(θc) = 1/2.42 ≈ 0.4132 आता है। θc = arcsin(0.4132) ≈ 24.4 डिग्री। यह छोटा क्रांतिक कोण हीरे को उसकी असाधारण चमक प्रदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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“कार्बन नैनोट्यूब” (carbon nanotubes) और “डायमंड” (diamond) में क्या समानता है?
- (a) दोनों विद्युत के अच्छे सुचालक हैं।
- (b) दोनों में कार्बन परमाणु sp3 संकरण (hybridization) अवस्था में होते हैं।
- (c) दोनों का उपयोग अत्यधिक कठोर सामग्री बनाने में होता है।
- (d) दोनों ही कार्बन के अपररूप हैं जिनमें sp2 संकरण होता है।
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): सामग्री की कठोरता उसके आंतरिक आणविक संरचना और बंधन पर निर्भर करती है।
व्याख्या (Explanation): हीरा (sp3 संकरण) अपनी कठोरता के लिए जाना जाता है। कार्बन नैनोट्यूब, मुख्य रूप से sp2 संकरण वाले ग्राफीन की मुड़ी हुई ट्यूब होने के बावजूद, असाधारण रूप से मजबूत और कठोर सामग्री होती है, जिसका उपयोग उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों में किया जाता है। हालांकि, दोनों में sp3 संकरण की समानता नहीं है (ग्रेफाइट में sp2 होता है), और सभी नैनोट्यूब विद्युत के सुचालक नहीं होते हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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एक पत्थर जो हीरे जैसा दिखता है लेकिन वास्तव में हीरा नहीं है, क्या हो सकता है?
- (a) ग्रेफाइट
- (b) क्वार्ट्ज (Quartz)
- (c) क्यूबिक ज़िरकोनिया (Cubic Zirconia)
- (d) ओपल (Opal)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कुछ कृत्रिम या अन्य प्राकृतिक रत्न हीरे की तरह दिख सकते हैं लेकिन उनके रासायनिक और भौतिक गुण भिन्न होते हैं।
व्याख्या (Explanation): क्यूबिक ज़िरकोनिया (CZ) एक कृत्रिम रत्न है जिसे अक्सर हीरे के विकल्प के रूप में प्रयोग किया जाता है क्योंकि यह लगभग हीरे जैसा दिखता है। यह रंगहीन, कठोर और चमकदार होता है। ग्रेफाइट, क्वार्ट्ज और ओपल हीरे से रासायनिक रूप से और भौतिक गुणों में भिन्न होते हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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भूगर्भशास्त्र (Geology) में, किस प्रकार की खदानों से हीरे निकाले जाते हैं?
- (a) तलछटी खदानें (Sedimentary mines)
- (b) ज्वालामुखी पाइप (Volcanic pipes – kimberlite and lamproite)
- (c) कायांतरित चट्टानें (Metamorphic rocks)
- (d) एलुवियल निक्षेप (Alluvial deposits)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): हीरे पृथ्वी के मैंटल से उत्पन्न होते हैं और विशिष्ट प्रकार के ज्वालामुखी विस्फोटों द्वारा सतह के पास लाए जाते हैं।
व्याख्या (Explanation): हीरे मुख्य रूप से किम्बरलाइट (kimberlite) और लैम्प्रोइट (lamproite) नामक चट्टानों से युक्त ज्वालामुखी पाइपों से निकाले जाते हैं। ये पाइप गहराई से पृथ्वी के मैंटल से पिघले हुए मैग्मा को सतह पर लाते हैं, जिसमें हीरे फंसे होते हैं। एलुवियल निक्षेप (नदी तलछट) से भी हीरे मिल सकते हैं, लेकिन उनकी उत्पत्ति अंततः ऐसे ही ज्वालामुखी स्रोतों से हुई होती है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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निम्नलिखित में से कौन सा कथन हीरे के बारे में सही है?
- (a) यह कार्बन का एक नरम अपररूप है।
- (b) यह एक अच्छा विद्युत संवाहक है।
- (c) यह सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थों में से एक है।
- (d) यह मुख्य रूप से नाइट्रोजन से बना होता है।
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): हीरे के गुण उसकी आणविक संरचना और बंधन से उत्पन्न होते हैं।
व्याख्या (Explanation): हीरा कार्बन का सबसे कठोर अपररूप है, जो अपने सहसंयोजक बंधन के कारण होता है। यह नरम नहीं है, और यह विद्युत का कुचालक है, न कि संवाहक। यह शुद्ध रूप से कार्बन से बना है, न कि मुख्य रूप से नाइट्रोजन से (हालांकि नाइट्रोजन अशुद्धियां रंगों का कारण बन सकती हैं)।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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हीरे की सफाई (cleavage) की क्षमता किस दिशा में होती है?
- (a) किसी भी दिशा में
- (b) केवल घनाकार सतहों पर
- (c) अष्टफलकीय (octahedral) दिशाओं में
- (d) षट्कोणीय (hexagonal) दिशाओं में
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): क्रिस्टल की सफाई (cleavage) उन तलों को संदर्भित करती है जिनके साथ वे आसानी से विभाजित हो जाते हैं, जो आमतौर पर बंधनों की सापेक्षिक कमजोरी से निर्धारित होते हैं।
व्याख्या (Explanation): हीरे में चार दिशाओं में उत्कृष्ट सफाई (perfect cleavage) होती है, जो अष्टफलकीय क्रिस्टल संरचना के समानांतर होती हैं। इसका मतलब है कि विशिष्ट बल लगाने पर हीरे इन तलों के साथ टूट सकते हैं, जिससे पॉलिशिंग और कटाई के दौरान इसका उपयोग महत्वपूर्ण हो जाता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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कार्बन का कौन सा अपररूप (allotrope) विद्युत का सबसे अच्छा सुचालक है?
- (a) हीरा
- (b) ग्रेफाइट
- (c) फुलरीन (Fullerene)
- (d) सभी समान रूप से सुचालक हैं
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): विद्युत चालकता के लिए मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति आवश्यक है।
व्याख्या (Explanation): ग्रेफाइट में, कार्बन परमाणु sp2 संकरित होते हैं और परतों में व्यवस्थित होते हैं। प्रत्येक कार्बन परमाणु का एक अव्यवस्थित (delocalized) पाई इलेक्ट्रॉन होता है जो इन परतों में स्वतंत्र रूप से घूम सकता है, जिससे ग्रेफाइट विद्युत का एक उत्कृष्ट सुचालक बन जाता है। हीरा विद्युत का कुचालक है, और फुलरीन की चालकता भिन्न हो सकती है लेकिन आमतौर पर ग्रेफाइट जितनी अच्छी नहीं होती है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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हीरे के निर्माण में प्रयुक्त होने वाली संश्लेषण (synthesis) विधियों में से एक का नाम बताइए, जो उच्च दाब और उच्च तापमान (HPHT) का उपयोग करती है।
- (a) रासायनिक वाष्प जमाव (Chemical Vapor Deposition – CVD)
- (b) उच्च दाब उच्च तापमान (High Pressure High Temperature – HPHT)
- (c) आणविक बीम एपिटैक्सी (Molecular Beam Epitaxy – MBE)
- (d) वाष्प चरण संश्लेषण (Vapor Phase Synthesis)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कृत्रिम हीरे बनाने के लिए प्रयोगशाला में प्राकृतिक निर्माण की स्थितियों का अनुकरण किया जाता है।
व्याख्या (Explanation): HPHT विधि कृत्रिम हीरे बनाने की सबसे आम विधियों में से एक है। इसमें कार्बन स्रोत (जैसे ग्रेफाइट) को अत्यंत उच्च दाब (लगभग 5.5 GPa) और उच्च तापमान (लगभग 1500°C) पर पिघले हुए धातु उत्प्रेरक (metal catalyst) की उपस्थिति में रखा जाता है, जिससे हीरे क्रिस्टल बनते हैं। CVD विधि एक और तरीका है, लेकिन वह भिन्न सिद्धांत पर काम करती है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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किसी रसायनज्ञ के लिए, ‘डायमंड’ का अध्ययन किस बड़े रासायनिक क्षेत्र का हिस्सा है?
- (a) अकार्बनिक रसायन विज्ञान (Inorganic Chemistry)
- (b) कार्बनिक रसायन विज्ञान (Organic Chemistry)
- (c) भौतिक रसायन विज्ञान (Physical Chemistry)
- (d) सामग्री विज्ञान (Materials Science)
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): सामग्री विज्ञान विभिन्न सामग्रियों के गुणों, संरचना और अनुप्रयोगों का अध्ययन करता है।
व्याख्या (Explanation): हालांकि हीरा एक तत्व (कार्बन) है, इसके असाधारण भौतिक गुणों, संरचना और विभिन्न अनुप्रयोगों (जैसे कटाई, इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑप्टिक्स) के कारण इसका अध्ययन सामग्री विज्ञान का एक प्रमुख हिस्सा है। अकार्बनिक रसायन विज्ञान में तत्वों का अध्ययन शामिल है, लेकिन हीरे के गुणों पर ध्यान सामग्री विज्ञान के अंतर्गत अधिक आता है।
अतः, सही उत्तर (d) है।
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