BPSC 70वीं CCE पुनर्परीक्षा प्रारंभिक सामान्य अध्ययन · प्रश्न 145 / 142

सही — (c) B > C > A। पूरा प्रश्न एक ही सम्बन्ध पर टिका है, और वह सम्बन्ध संख्याओं की उल्टी दिशा में चलता है। मानक इलेक्ट्रोड विभव परम्परा से मानक अपचयन विभव होता है : वह मापता है कि कोई स्पीशीज़ कितनी सहजता से इलेक्ट्रॉन लेकर अपचयित होती है, और यह माप मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के सापेक्ष लिया जाता है, जिसे ठीक 0.00 वोल्ट माना गया है। इसलिए बड़ा धनात्मक मान बताता है कि वह स्पीशीज़ सरलता से अपचयित होती है और अच्छा ऑक्सीकारक है। बड़ा ऋणात्मक मान इसका उल्टा बताता है — वह धातु अपचयित होने का विरोध करती है और बदले में इलेक्ट्रॉन आसानी से दे देती है, और अपचायक होने का अर्थ ठीक यही है। अतः जैसे-जैसे मानक इलेक्ट्रोड विभव अधिक ऋणात्मक होता जाता है, अपचयन शक्ति बढ़ती जाती है। इसी नियम से तीनों को क्रम दीजिए। B का मान –3 V है, तीनों में सबसे अधिक ऋणात्मक और लीथियम के –3.05 V के निकट — जो पूरी तालिका का सबसे ऋणात्मक मान है और यही कारण है कि धातुओं में लीथियम सबसे प्रबल सामान्य अपचायक है। C का मान –1.2 V है, अब भी ऋणात्मक और इसलिए अब भी ऑक्सीकृत होने को तैयार, पर B जितनी उत्सुकता से नहीं। A का मान +0.5 V है, अर्थात् धनात्मक : तीनों में यही वह धातु है जो ऑक्सीकृत होने के बजाय अपचयित होना पसन्द करेगी, इसलिए वही सबसे दुर्बल अपचायक है और तीनों में सबसे अच्छा ऑक्सीकारक भी। अतः अपचयन शक्ति का क्रम B > C > A बनता है, जो विकल्प (c) है। नियम के साथ उसका भौतिक परिणाम भी साथ रखने योग्य है : जिस धातु का विभव अधिक ऋणात्मक हो, वह कम ऋणात्मक विभव वाली धातु को उसके लवण के विलयन से विस्थापित कर देगी — यही कारण है कि –0.76 V वाला ज़िंक कॉपर सल्फ़ेट विलयन से +0.34 V वाले कॉपर को विस्थापित कर देता है और कॉपर ज़िंक को नहीं कर पाता। विकल्प (d) सबसे सरल उपलब्ध आधार पर गिरता है — (c) सही क्रम बता देता है, इसलिए कुछ शेष बचता ही नहीं।

• (a)C > B > A — यह C को B से आगे रख देता है, अर्थात् दोनों ऋणात्मक मानों को उलट देता है। –3 V पर B, –1.2 V वाले C से अधिक ऋणात्मक है, इसलिए B इलेक्ट्रॉन अधिक सहजता से छोड़ता है और प्रबल अपचायक है। यह विकल्प A को सबसे दुर्बल बताने में सही है, इसलिए यह उस अभ्यर्थी को पकड़ता है जिसे नियम तो आता है पर दो ऋणात्मक संख्याओं की तुलना असावधानी से कर देता है — –1.2, –3 से बड़ा है, छोटा नहीं।
• (b)A > C > B — यह सही क्रम को ठीक उलट देता है, और ऐसा तब होता है जब अपचयन शक्ति को इलेक्ट्रोड विभव के घटने के बजाय बढ़ने के साथ बढ़ता हुआ पढ़ लिया जाए। यह ऑक्सीकरण शक्ति का क्रम है, अपचयन शक्ति का नहीं : +0.5 V वाला A सचमुच तीनों में सबसे अच्छा ऑक्सीकारक है। चिह्न की परम्परा पर ध्यान दिए बिना केवल संख्या के अंकगणितीय आकार से क्रम लगाने पर यही उत्तर बनता है।
• (d)उपर्युक्त में से कोई नहीं — यह तभी अंक दिलाता जब दिए गए तीनों क्रमों में से कोई भी सही न होता। विकल्प (c) सही है, इसलिए यह गिर जाता है। क्रम पूछने वाले प्रश्न में 'इनमें से कोई नहीं' पर दृष्टि डालना तभी सार्थक है जब आँकड़ों में कोई बराबरी हो या कोई असम्भव मान हो, और यहाँ दोनों में से कुछ नहीं है — तीनों विभव अलग-अलग हैं और दिए गए तीनों क्रम वास्तविक क्रमचय हैं।

हर अर्ध-अभिक्रिया का एक मानक इलेक्ट्रोड विभव होता है, जो मानक परिस्थितियों में मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के सापेक्ष मापा जाता है और उस इलेक्ट्रोड को शून्य परिभाषित किया गया है। सभी अर्ध-अभिक्रियाओं को उसी मान के अनुसार सजा देने से विद्युत्-रासायनिक श्रेणी बनती है, और यह श्रेणी एक ही क्रमित सूची है जो प्रश्नों के पूरे कुल का उत्तर दे देती है। ऋणात्मक छोर पर क्षार तथा क्षारीय-मृदा धातुएँ बैठती हैं — लीथियम लगभग –3.05 V पर, फिर पोटैशियम, कैल्सियम, सोडियम, मैग्नीशियम, ऐलुमिनियम, –0.76 V पर ज़िंक, तथा आयरन — ये सब इलेक्ट्रॉन देने को तैयार रहती हैं और इसलिए अपचायक हैं। हाइड्रोजन परिभाषा से शून्य पर है। धनात्मक छोर पर +0.34 V पर कॉपर, फिर सिल्वर, और अन्त में +2.87 V पर फ़्लोरीन, जो सबसे प्रबल सामान्य ऑक्सीकारक है। श्रेणी को ऋणात्मक छोर से नीचे की ओर पढ़ने पर वही धातुओं की क्रियाशीलता श्रेणी मिलती है जो विद्यालयी रसायन पढ़ाता है; कौन-सी स्पीशीज़ किसके ऊपर है, यह देखने से हर विस्थापन अभिक्रिया की दिशा मिल जाती है; और दो विभवों का अन्तर लेने से उस सेल का विद्युत्-वाहक बल मिल जाता है जो उन दोनों से बनाया जाए, जो स्वतःप्रवर्तित सेल के लिए धनात्मक होता है। एक ही सूची, कई उपयोग — इसीलिए चिह्न की परम्परा को हर स्थिति के लिए अलग-अलग रटने के बजाय भीतर तक बिठा लेना चाहिए।

तीन आदतें इस प्रश्न को, और इस जैसे हर प्रश्न को, यान्त्रिक बना देती हैं। पहली, परम्परा को चिह्नों के बजाय शब्दों में जमा लीजिए : अधिक ऋणात्मक अर्थात् अधिक सरलता से ऑक्सीकृत अर्थात् प्रबलतर अपचायक। इसे एक बार वाक्य के रूप में कह लीजिए, फिर चिह्न कभी नहीं खोएगा। दूसरी, क्रम लगाने से पहले संख्याओं को एक रेखा पर बिठाइए — –3, –1.2 तथा +0.5 को संख्या-रेखा पर रख देने से यह स्पष्ट हो जाता है कि कौन-सा छोर कौन-सा है, और सबसे आम भूल हट जाती है, जो यह है कि –3 को –1.2 से छोटा मान लिया जाए क्योंकि अंक छोटा दिखता है। तीसरी, अपने उत्तर को किसी जानी-पहचानी धातु से जाँच लीजिए। सोडियम तथा पोटैशियम अपनी प्रचण्ड अपचायक प्रकृति के लिए प्रसिद्ध हैं और ऋणात्मक छोर पर बैठते हैं; सोना तथा चाँदी अपनी अक्रियता के लिए प्रसिद्ध हैं और धनात्मक छोर पर। यदि आपका क्रम धनात्मक विभव वाली धातु को सबसे अच्छा अपचायक बना दे तो समझिए कि श्रेणी उलटी पकड़ी गई है। यह भी देखने योग्य है कि यह प्रश्न धातुओं के नाम कहीं लेता ही नहीं — वह केवल संख्याएँ देता है, इसलिए परम्परा से आगे की कोई रसायन जाँची ही नहीं जा रही, और जिस अभ्यर्थी को वह एक नियम आता है उसे अनजाने तत्त्व हरा नहीं सकते।

• मानक इलेक्ट्रोड विभव वस्तुतः मानक अपचयन विभव होते हैं, जो मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड के सापेक्ष मापे जाते हैं और उसे 0.00 V माना गया है
• मानक इलेक्ट्रोड विभव जितना अधिक ऋणात्मक होगा, स्पीशीज़ उतनी ही सरलता से ऑक्सीकृत होगी और उतनी ही प्रबल अपचायक होगी; जितना अधिक धनात्मक, उतनी ही प्रबल ऑक्सीकारक
• लीथियम, लगभग –3.05 V पर, सबसे ऋणात्मक सामान्य मान है और सबसे प्रबल धात्विक अपचायक; फ़्लोरीन, +2.87 V पर, सबसे धनात्मक और सबसे प्रबल सामान्य ऑक्सीकारक
• ज़िंक –0.76 V पर तथा कॉपर +0.34 V पर है, और यही कारण है कि ज़िंक कॉपर सल्फ़ेट विलयन से कॉपर को विस्थापित कर देता है जबकि कॉपर ज़िंक को नहीं कर सकता
• यहाँ दिए गए मानों के लिए — B पर –3 V, C पर –1.2 V, A पर +0.5 V — अपचयन शक्ति का क्रम B > C > A है और ऑक्सीकरण शक्ति का ठीक उल्टा, A > C > B

• दो ऋणात्मक विभवों को अंक के आकार से क्रम देना — –3 V, –1.2 V से अधिक ऋणात्मक है, इसलिए उसकी अपचयन शक्ति अधिक है
• बड़े धनात्मक विभव को अधिक क्रियाशीलता पढ़ लेना; उसका अर्थ है कि स्पीशीज़ सरलता से अपचयित होती है, जो उसे अच्छा ऑक्सीकारक बनाता है, अच्छा अपचायक नहीं
• यह भूल जाना कि ये परम्परा से अपचयन विभव हैं; अर्ध-अभिक्रिया को उलट देने से चिह्न भी उलट जाता है

BPSC नंगी संख्याएँ तथा बिना नाम की धातुएँ देता है, इसलिए यह प्रश्न केवल यह जाँचता है कि चिह्न की परम्परा समझी गई है या नहीं और समय के दबाव में लागू की जा सकती है या नहीं। UPSC यह परम्परा सीधे लगभग कभी नहीं पूछता; वह उसके परिणाम पूछता है — वात्या भट्टी में अपचायक का काम कौन करता है, सीसा-अम्ल बैटरी के इलेक्ट्रोड किस चीज़ के बने होते हैं — इसलिए वहाँ श्रेणी को क्रम लगाने के नियम के रूप में नहीं, रसायन के रूप में जानना पड़ता है।

• अभ्यास प्रश्न — वास्तविक PYQ नहीं

  किसी धातु X का मानक इलेक्ट्रोड विभव –0.76 V है और धातु Y का +0.34 V। निम्नलिखित में से क्या होगा ?

  • (a)Y, X के लवण के विलयन से X को विस्थापित कर देगी
  • (b)X, Y के लवण के विलयन से Y को विस्थापित कर देगी
  • (c)कोई भी धातु दूसरी को विस्थापित नहीं करेगी
  • (d)दोनों विस्थापन होंगे

  उत्तर(b) X, Y के लवण के विलयन से Y को विस्थापित कर देगी — अधिक ऋणात्मक विभव वाली धातु अधिक सहजता से ऑक्सीकृत होती है, और यही कारण है कि –0.76 V वाला ज़िंक कॉपर सल्फ़ेट विलयन से +0.34 V वाले कॉपर को विस्थापित कर देता है।

• अभ्यास प्रश्न — वास्तविक PYQ नहीं

  मानक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोड को कितना मानक इलेक्ट्रोड विभव दिया गया है ?

  • (a)+1.00 V
  • (b)0.00 V
  • (c)–1.00 V
  • (d)+0.34 V

  उत्तर(b) 0.00 V — यह विद्युत्-रासायनिक श्रेणी का यादृच्छिक रूप से चुना गया सन्दर्भ-बिन्दु है; +0.34 V कॉपर के अर्ध-सेल का है।