MPSC 2024 पूर्व परीक्षा पेपर-१ · प्रश्न 68 / 100

बरोबर उत्तर पर्याय (1) — 'फक्त (c)', म्हणजे अपघटन अभिक्रिया. छापलेले समीकरण जसेच्या तसे वाचा : डावीकडे एकच अभिक्रियाकारक, पोटॅशियम क्लोरेट; उजवीकडे दोन उत्पादे, पोटॅशियम क्लोराइड आणि ऑक्सिजन वायू; बाणावरचा मोठा डेल्टा उष्णता पुरवली जात असल्याचे दर्शवतो, आणि वरच्या दिशेचा बाण ऑक्सिजन हा मिश्रणातून निसटणारा वायू असल्याचे दर्शवतो. एक अभिक्रियाकारक फुटून दोन किंवा अधिक उत्पादे तयार होणे हीच अपघटन अभिक्रियेची व्याख्या आहे, आणि ती घडवून आणणारा घटक उष्णता असल्याने ती अधिक नेमकेपणाने उष्णीय अपघटन ठरते. हीच अभिक्रिया प्रयोगशाळेत ऑक्सिजन तयार करण्याची प्रमाणित पद्धत आहे; तिच्यात सहसा थोडे मँगेनीज डायऑक्साइड उत्प्रेरक म्हणून मिसळतात, जेणेकरून क्लोरेटचे अपघटन कमी तापमानाला होते. या क्रियेत क्लोरिनची ऑक्सिडीकरण अवस्था क्लोरेटमधील +5 वरून क्लोराइडमधील -1 पर्यंत उतरते आणि ऑक्सिजन मुक्त होतो, म्हणून ती एक अंतर्गत रेडॉक्स क्रियाही आहे; पण प्रश्नात विचारलेला प्रकार समीकरणाच्या रचनेवरून दिसणारा प्रकार आहे. सर्वसाधारण आकार लक्षात ठेवण्यासारखा आहे : AB पासून A अधिक B म्हणजे अपघटन, याउलट A अधिक B पासून AB म्हणजे संयोग अभिक्रिया, आणि A अधिक BC पासून AC अधिक B म्हणजे विस्थापन अभिक्रिया. अपघटनाचे पुढे वर्गीकरण ते घडवणाऱ्या घटकावरून केले जाते — उष्णता वापरली तर उष्णीय, जसे इथे आणि कॅल्शियम कार्बोनेटपासून कळीचा चुना व कार्बन डायऑक्साइड तयार होताना; विद्युत प्रवाह वापरला तर विद्युत अपघटनी, जसे पाण्याच्या विद्युत अपघटनात; आणि प्रकाश वापरला तर प्रकाशीय, जसे सूर्यप्रकाशात सिल्व्हर क्लोराइड काळवंडताना.

• (2)फक्त (b) — विस्थापन अभिक्रियेत अधिक क्रियाशील मूलद्रव्य संयुगातील कमी क्रियाशील मूलद्रव्याची जागा घेते, म्हणून तिच्या समीकरणाच्या डावीकडे नेहमी एक मूलद्रव्य आणि एक संयुग असे दोन्ही दिसतात — लोखंड आणि कॉपर सल्फेट, किंवा जस्त आणि हायड्रोक्लोरिक आम्ल. इथे छापलेल्या समीकरणाच्या डावीकडे एकच संयुग आहे आणि मुक्त मूलद्रव्य अजिबात नाही, म्हणून विस्थापन घडूच शकत नाही. गोंधळ सहसा असा होतो की संयुगातून काहीतरी बाहेर पडते आहे एवढे दिसते; पण उष्णतेमुळे ऑक्सिजन स्वतःहून निघून जाणे हे अपघटन आहे, विस्थापन नव्हे — कारण त्याची जागा कशानेही घेतलेली नाही.
• (3)फक्त (a) आणि (d) — या पर्यायातली दोन्ही विधाने कोसळतात. ही अभिक्रिया प्रकाश रासायनिक नाही, कारण बाणावरचे चिन्ह डेल्टा आहे — उष्णतेची ठरलेली खूण — प्रकाशाचा स्रोत नव्हे; अभ्यासक्रमातली प्रकाशीय अपघटनाची उदाहरणे सिल्व्हर क्लोराइड व सिल्व्हर ब्रोमाइड यांची आहेत, जी सूर्यप्रकाशात काळवंडतात आणि छायाचित्रणाच्या फिल्मचा आधार आहेत. ही अभिक्रिया ऊष्मादायीही नाही : क्लोरेटचे अपघटन चालू राहावे यासाठी उष्णता सतत पुरवावी लागते, म्हणजे हा बदल ऊष्माग्राही आहे. वायू तयार करणारी अभिक्रिया दिसली की ऊर्जा मुक्त होत असणार असे गृहीत धरणाऱ्या उमेदवारावर हा पर्याय नेम धरतो; शिवाय फक्त एकच विधान खरे असताना तो दोन विधानांचे नाव घेतो.
• (4)फक्त (a) — पर्याय (4) या अभिक्रियेला ऊष्मादायी म्हणतो, म्हणजे तिची ऊर्जेची दिशाच उलटी करून टाकतो. बाणावर छापलेल्या डेल्टाचा अर्थ अभिक्रियाकारकाला उष्णता पुरवली जात आहे असा होतो, आणि अपघटन चालू राहावे यासाठी पोटॅशियम क्लोरेट तापवतच ठेवावे लागते; अशा प्रकारे उष्णता वापरून घेणारी अभिक्रिया ऊष्माग्राही असते. शालेय अभ्यासक्रमातली बहुतेक उष्णीय अपघटने नेमक्या याच कारणाने ऊष्माग्राही असतात — संयुग तोडण्यासाठी ऊर्जा लागते — तर कळीच्या चुन्याचे विझणे यांसारख्या संयोग अभिक्रिया सहसा ऊष्मादायी असतात. शिवाय हा पर्याय प्रश्न प्रत्यक्षात ज्या रचनात्मक प्रकाराबद्दल विचारतो आहे तो प्रकार पूर्णपणे दुर्लक्षित करतो.

रासायनिक अभिक्रियांची वर्गवारी त्यांच्या समीकरणात दिसणाऱ्या आकृतिबंधावरून केली जाते, आणि अभ्यासक्रम जे काही विचारतो त्यातले जवळजवळ सर्व पाच प्रकारांत बसते. संयोग अभिक्रियेत दोन किंवा अधिक अभिक्रियाकारकांपासून एकच उत्पाद तयार होते, जसे कळीचा चुना पाणी शोषून विझलेला चुना देतो. अपघटन अभिक्रिया ही तिच्या नेमकी उलट : एक अभिक्रियाकारक फुटून दोन किंवा अधिक उत्पादे तयार होतात; आणि तो बदल उष्णतेने, विजेने की प्रकाशाने घडतो त्यानुसार तिला उष्णीय, विद्युत अपघटनी किंवा प्रकाशीय म्हणतात. विस्थापन अभिक्रियेत अधिक क्रियाशील मूलद्रव्य कमी क्रियाशील मूलद्रव्याला त्याच्या संयुगातून बाहेर काढते; कॉपर सल्फेटच्या द्रावणातून लोखंड तांब्याला विस्थापित करते हा त्याचा ठरलेला प्रयोग. दुहेरी विस्थापन अभिक्रियेत दोन संयुगे आपापले आयन अदलाबदल करतात, आणि अवक्षेपण व उदासिनीकरण या दोन्ही तिच्याच पोटात येतात. शेवटी ऑक्सिडीकरण व क्षपण या सर्वांना छेदून जातात, कारण ते समीकरणाच्या आकारावरून नव्हे तर इलेक्ट्रॉनांच्या किंवा ऑक्सिजन-हायड्रोजनच्या देवाणघेवाणीवरून वर्गवारी करतात. वर्गीकरणाचा एक स्वतंत्र अक्ष ऊर्जेचा आहे : ऊष्मादायी अभिक्रिया उष्णता मुक्त करतात, ऊष्माग्राही अभिक्रिया ती शोषतात, आणि छापलेली चिन्हेच ही माहिती वाहून नेतात — बाणावरचा डेल्टा म्हणजे उष्णता पुरवली जात आहे, म्हणून अभिक्रिया ऊष्माग्राही दिशेने चालवली जात आहे. ही चिन्हलिपी वाचायला शिकणे हेच अर्धे काम आहे : सूत्रानंतरचा वरचा बाण मुक्त झालेला वायू दाखवतो, खालचा बाण अवक्षेप दाखवतो, आणि कंसातील अवस्थादर्शक चिन्हे स्थायू, द्रव, वायू किंवा जलीय द्रावण नोंदवतात.

एमपीएससी समीकरण छापून त्याचा प्रकार विचारण्याचे प्रश्न बऱ्यापैकी नियमितपणे विचारते, आणि इथे तपासले जाणारे कौशल्य तथ्य आठवण्याचे नसून चिन्ह वाचण्याचे आहे. घटक मोजले की हा प्रश्न काही सेकंदांत सुटतो : डावीकडे एक अभिक्रियाकारक आणि उजवीकडे एकाहून अधिक उत्पादे म्हणजे अपघटन, त्यात कोणतेही पदार्थ असोत. मग चुकीचे पर्याय सोबतच्या चिन्हांभोवती रचले जातात — डेल्टा पाहून ऊष्मादायी किंवा प्रकाश रासायनिक असा अंदाज बांधण्याचा मोह होतो, आणि निसटणारा वायू पाहून विस्थापनाचा. एक गोष्ट नोंदवण्यासारखी : या प्रश्नपत्रिकेत मांडणीसह छापलेले समीकरण इथे मजकुराच्या एका ओळीत सपाट करून घेतले आहे — मूळ छपाईत डेल्टा लांब बाणाच्या खाली आहे आणि पादांक व्यवस्थित लहान टंकात आहेत — पण रसायनशास्त्रातले काहीही या मांडणीवर अवलंबून नाही. हीच वाचनशिस्त कॅल्शियम कार्बोनेट, लेड नायट्रेट व फेरस सल्फेट यांच्या समीकरणांनाही लागू होते; ती तिन्ही उष्णीय अपघटने आहेत आणि एमपीएससीसह इतर आयोगांनी ती याच मांडणीत वापरलेली आहेत.

• ज्या अभिक्रियेत एकच अभिक्रियाकारक फुटून दोन किंवा अधिक उत्पादे तयार होतात ती अपघटन अभिक्रिया; ती उष्णतेने घडत असेल तर तिला उष्णीय अपघटन म्हणतात.
• पोटॅशियम क्लोरेट तापवले असता पोटॅशियम क्लोराइड आणि ऑक्सिजन मिळतात, आणि हीच प्रयोगशाळेत ऑक्सिजन तयार करण्याची प्रमाणित पद्धत असून तिच्यात सहसा मँगेनीज डायऑक्साइड उत्प्रेरक म्हणून वापरतात.
• अभिक्रियेच्या बाणावर छापलेला मोठा डेल्टा उष्णता पुरवली जात असल्याचे दर्शवतो, तर सूत्रानंतरचा वरच्या दिशेचा बाण मुक्त झालेला वायू दर्शवतो.
• उष्णीय अपघटने उष्णता शोषून घेतात आणि म्हणून ऊष्माग्राही असतात; याच कारणाने बदल चालू राहावा यासाठी अभिक्रियाकारक तापवतच ठेवावा लागतो.
• अपघटनाचे वर्गीकरण त्याला चालना देणाऱ्या घटकावरून होते — उष्णीय, पाण्याच्या विद्युत अपघटनासारखे विद्युत अपघटनी, आणि सूर्यप्रकाशात सिल्व्हर क्लोराइड काळवंडण्यासारखे प्रकाशीय.

• बाणावरचा डेल्टा म्हणजे उष्णता मुक्त होते असे वाचणे; त्याचा अर्थ उष्णता पुरवली जात आहे, म्हणून अभिक्रिया ऊष्माग्राही आहे
• संयुगातून वायू बाहेर पडतो म्हणून तिला विस्थापन म्हणणे; विस्थापनासाठी त्याची जागा घेणारे मुक्त मूलद्रव्य लागते
• प्रकाशीय अपघटन आणि उष्णीय अपघटन यांची गल्लत करणे — सूर्यप्रकाशातील सिल्व्हर हॅलाइडे ही प्रकाशीय अपघटनाची उदाहरणे आहेत
• प्रश्न समीकरणात दिसणारा रचनात्मक प्रकार विचारत असताना रेडॉक्सचे अंग सांगत बसणे

एमपीएससीच्या प्रश्नपत्रिकांत समीकरणाचा प्रकार ओळखण्याचे प्रश्न एक छापलेली अभिक्रिया आणि तिच्यापुढे चार संभाव्य नावे अशा रूपात येतात, आणि वापरल्या जाणाऱ्या अभिक्रियांचा संच लहान व अंदाज बांधता येण्याजोगा आहे : कॅल्शियम कार्बोनेट, लेड नायट्रेट, फेरस सल्फेट व पोटॅशियम क्लोरेट यांची अपघटने, कळीचा चुना व पाणी यांची संयोग अभिक्रिया, लोखंडाने तांब्याचे विस्थापन, आणि बेरियम सल्फेटचे अवक्षेपण. यांतली प्रत्येक अभिक्रिया तिचा प्रकार, तिची ऊर्जेची दिशा आणि तिच्यातला उत्प्रेरक यांसह माहीत असावी. आयोग याच्या उलटही विचारते — दिलेल्या प्रकाराची अभिक्रिया सांगा — म्हणून ही उदाहरणे दोन्ही दिशांनी लक्षात ठेवावीत.

या प्रश्नाशी थेट संबंधित मागील PYQ आढळला नाही.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष विचारलेला प्रश्न नाही

  सूर्यप्रकाशात ठेवलेले सिल्व्हर क्लोराइड करडे होते, ही अभिक्रिया कोणत्या प्रकाराचे उदाहरण आहे ?

  • (a)उष्णीय अपघटन
  • (b)प्रकाशीय अपघटन
  • (c)विस्थापन अभिक्रिया
  • (d)दुहेरी विस्थापन अभिक्रिया

  उत्तर(b) प्रकाशीय अपघटन — सिल्व्हर क्लोराइडचे चांदी व क्लोरिनमध्ये विघटन घडवणारी ऊर्जा प्रकाशातून मिळते, आणि मागे उरणारी अत्यंत बारीक चांदीच त्या करड्या रंगाला कारणीभूत ठरते. छायाचित्रणाच्या फिल्मचा आधार हीच अभिक्रिया आहे; इथे उष्णतेचा संबंध नसल्याने हा बदल उष्णीय अपघटन नाही.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष विचारलेला प्रश्न नाही

  चुनखडी तापवून कळीचा चुना व कार्बन डायऑक्साइड मिळवणे या बदलाचे सर्वात नेमके वर्णन कोणते ?

  • (a)संयोग अभिक्रिया
  • (b)ऊष्मादायी अपघटन
  • (c)ऊष्माग्राही उष्णीय अपघटन
  • (d)विस्थापन अभिक्रिया

  उत्तर(c) ऊष्माग्राही उष्णीय अपघटन — एकच अभिक्रियाकारक, कॅल्शियम कार्बोनेट, उष्णतेखाली फुटून दोन उत्पादे देतो, आणि ती उष्णता सतत पुरवावी लागते, म्हणून हा बदल ऊर्जा शोषून घेतो. संयोग अभिक्रिया याच्या उलट दिशेने जाते, आणि इथे मुक्त मूलद्रव्य नसल्याने विस्थापन घडण्याचा प्रश्नच नाही.