MPSC 2026 पूर्व परीक्षा पेपर-१ · प्रश्न 69 / 100

बरोबर — पर्याय (3), 0 (शून्य). ऑक्सिडेशन अंक ठरवण्याचा पहिलाच नियम सांगतो की मुक्त किंवा असंयुक्त अवस्थेतील मूलद्रव्याच्या अणूची ऑक्सिडेशन स्थिती शून्य असते. ॲलोट्रापिक स्वरूप म्हणजेच अपरूप हे मुक्त मूलद्रव्याचेच वेगळ्या रचनेतले रूप असते: हिरा व ग्रॅफाइट दोन्ही शुद्ध कार्बन, डायऑक्सिजन व ओझोन दोन्ही शुद्ध ऑक्सिजन, पांढरा व लाल फॉस्फरस दोन्ही शुद्ध फॉस्फरस, रॉम्बिक व मोनोक्लिनिक गंधक दोन्ही शुद्ध गंधक. यांपैकी प्रत्येकात असलेले बंध केवळ एकाच मूलद्रव्याच्या अणूंमधलेच असतात. ऑक्सिडेशन अंक ही मुळात हिशेबाची पद्धत आहे; ती विचारते की बंध असमानपणे तोडला तर सामाईक इलेक्ट्रॉन कोणता अणू घेऊन जाईल. दोन एकसारख्या अणूंमध्ये ती जोडी एकाला द्यायचे व दुसऱ्याला नाही असे कारणच नसते, त्यामुळे इलेक्ट्रॉन समसमान वाटले जातात आणि कोणाचाही फायदा वा तोटा होत नाही. म्हणून प्रत्येक अणूला शून्यच दिले जाते — हिऱ्यातील व ग्रॅफाइटमधील प्रत्येक कार्बन, O2 व O3 मधील प्रत्येक ऑक्सिजन, P4 मधील प्रत्येक फॉस्फरस, S8 मधील प्रत्येक गंधक. हे 'उदासीन रेणूतील ऑक्सिडेशन अंकांची बेरीज शून्य असते' या नियमाशीही जुळते: सर्व अणू एकसारखे असल्याने त्या सर्वांचे मूल्य एकच असावे लागते, आणि बेरीज शून्य यायची असेल तर ते मूल्य शून्याखेरीज दुसरे असूच शकत नाही. अपरूपाची रचना कितीही वेगळी असली तरी त्याने काहीही फरक पडत नाही — आणि प्रश्न नेमके तेच तपासतो आहे.

• (1)+2 (अधिक दोन) — पर्याय (1) मधील +2 ही ऑक्सिडेशन स्थिती अशा मूलद्रव्याची असते जे स्वतःहून अधिक विद्युतऋण अशा दुसऱ्या कशाशी तरी संयोग पावले आहे — संयुगांतील मॅग्नेशियम व कॅल्शियम ही अल्कधर्मी मृदा धातू, फेरस अवस्थेतील लोह, किंवा असामान्य उदाहरण म्हणून ऑक्सिजन डायफ्ल्युओराइडमधील ऑक्सिजन, जिथे ऑक्सिजनला धन करू शकेल इतके विद्युतऋण एकमेव मूलद्रव्य फ्ल्युओरीन आहे. या सर्वांसाठी दुसरे मूलद्रव्य उपस्थित असावेच लागते. अपरूपात मात्र एकच मूलद्रव्य असते, त्यामुळे त्याचे ऑक्सिडीकरण करणारे काहीच नसते आणि कोणतेही धन मूल्य निर्माणच होऊ शकत नाही. या प्रश्नातील कोणताही धन पर्याय, त्याचे नेमके मूल्य तपासण्याआधीच, याच रचनात्मक कारणाने बाद होतो.
• (2)+1 (अधिक एक) — पर्याय (2) मधील +1 हे मूल्य अधातूशी बंध असलेल्या हायड्रोजनचे आणि संयुगांतील अल्कधातूंचे प्रमाणित ऑक्सिडेशन अंक आहे — सोडियम क्लोराइडमधील सोडियम, पाण्यातील व हायड्रोक्लोरिक आम्लातील हायड्रोजन. ते नेहमी अशा अणूचे वर्णन करते ज्याने सामाईक जोडीसाठीची रस्सीखेच अधिक विद्युतऋण भागीदाराकडून हरली आहे. अपरूपात मात्र असा भागीदारच नसतो: H2 मधील हायड्रोजन +1 नसून शून्य असतो, कारण दोन्ही अणू हायड्रोजनचेच आहेत. हा अंक संयुगातील अणूची परिस्थिती सांगतो, मूलद्रव्याचा एखादा ठरलेला गुणधर्म सांगत नाही — आणि हाच फरक या प्रश्नाचा पाया आहे.
• (4)−1 (वजा एक) — पर्याय (4) मधील −1 हे मूल्य अशा अणूचे असते ज्याने कमी विद्युतऋण भागीदाराकडून सामाईक जोडी जिंकली आहे — सोडियम क्लोराइडमधील क्लोरीन, सोडियम हायड्राइडसारख्या धातू-हायड्राइडमधील हायड्रोजन, किंवा हायड्रोजन पेरॉक्साइडसारख्या पेरॉक्साइडमधील ऑक्सिजन, जिथे O–O बंध समसमान वाटला जातो व प्रत्येक ऑक्सिजनवर नेहमीच्या −2 ऐवजी फक्त −1 येते. ही सर्वच उदाहरणे संयुगांची आहेत. अपरूपात असलेले सर्व बंध एकसारख्या अणूंमधलेच असतात, त्यामुळे कोणताही अणू दुसऱ्याच्या तुलनेत क्षपित होऊ शकत नाही, आणि रचना कितीही गुंतागुंतीची असली — S8 चे कडे किंवा P4 चा चतुष्फलक — तरी मूल्य शून्यच राहते.

अपरूपता म्हणजे एकाच मूलद्रव्याचे एकाच भौतिक अवस्थेत दोन किंवा अधिक वेगळी रूपे असणे; त्यांच्यातील फरक अणू कोणते आहेत यात नसून ते कसे जोडले आहेत यात असतो. कार्बन हे याचे सर्वात समृद्ध उदाहरण: हिरा, ज्यात प्रत्येक कार्बन चार शेजारी कार्बनांशी चतुष्फलकीय पद्धतीने जोडलेला असून त्रिमितीय ताठर जाळे तयार होते, त्यामुळे तो अतिशय कठीण असतो व वीज वाहत नाही; ग्रॅफाइट, ज्यात अणू सपाट षट्कोनी पटलांत मांडलेले असतात आणि ती पटले एकमेकांना अगदी दुर्बळपणे धरून ठेवलेली असतात, त्यामुळे तो मऊ असतो, वंगणासारखा काम करतो व वीज वाहतो; आणि फुलरीन, म्हणजे बंदिस्त पिंजऱ्यासारखे रेणू, ज्यांपैकी बकमिन्स्टरफुलरीन C60 सर्वाधिक परिचित आहे. ऑक्सिजन नेहमीचा डायऑक्सिजन O2 म्हणून आणि ओझोन O3 म्हणून अस्तित्वात असतो. फॉस्फरसची पांढरी, लाल व काळी अशी तीव्रपणे वेगळ्या क्रियाशीलतेची रूपे आहेत. गंधकाची रॉम्बिक व मोनोक्लिनिक अशी स्फटिकरूपे असून दोन्ही S8 कड्यांपासून बनलेली आहेत. अपरूपांतील फरक रचनेचा असतो, घटकांचा नसतो; त्यामुळे 'कोणती मूलद्रव्ये एकत्र आली आहेत' यावर अवलंबून असणारी कोणतीही रासायनिक हिशेबी राशी त्यांच्यात फरक करू शकत नाही.

ऑक्सिडेशन अंक ही संपूर्ण रेडॉक्स रसायनशास्त्र ज्यावर उभे आहे ती हिशेबपद्धत असून ती थोड्याच नियमांवर चालते. मुक्त मूलद्रव्याचा अणू शून्य. एकअणुक आयनाचा ऑक्सिडेशन अंक त्याच्या भाराइतका. ऑक्सिजन सामान्यतः −2, पण पेरॉक्साइडमध्ये −1 आणि फ्ल्युओरीनसोबतच्या संयुगांत धन. हायड्रोजन अधातूंसोबत +1 आणि धातू-हायड्राइडमध्ये −1. फ्ल्युओरीन हे सर्वाधिक विद्युतऋण मूलद्रव्य असल्याने ते नेहमी −1. उदासीन रेणूतील बेरीज शून्य आणि आयनातील बेरीज त्या आयनाच्या भाराइतकी. या नियमांच्या आधारे ऑक्सिडीकरण व क्षपण ऑक्सिजनचा उल्लेखही न करता व्याख्यायित करता येतात: ऑक्सिडेशन अंक वाढणे म्हणजे ऑक्सिडीकरण आणि घटणे म्हणजे क्षपण. म्हणूनच दोन धातू व त्यांचे आयन यांच्यातील अभिक्रिया, जिथे ऑक्सिजन कुठेच नाही, तीही रेडॉक्स अभिक्रियाच मानली जाते. यापासून वेगळी ठेवण्यासारखी एक गोष्ट म्हणजे औपचारिक भार (formal charge), जी लुईस रचना काढताना वापरली जाणारी वेगळी हिशेबपद्धत आहे; ओझोनच्या अनुस्पंदन रचनांत ऑक्सिजन अणूंवर +1 व −1 असे औपचारिक भार दाखवले जातात, तरीही ओझोनमधील प्रत्येक अणूचा ऑक्सिडेशन अंक शून्यच असतो.

• ऑक्सिडेशन अंकाचा पहिला नियम: मुक्त किंवा असंयुक्त अवस्थेतील मूलद्रव्याच्या प्रत्येक अणूचा ऑक्सिडेशन अंक शून्य असतो — H2, O2, O3, Cl2, P4, S8, Na, Mg व Al या सर्वांत सारखाच.
• अपरूपता म्हणजे एकाच मूलद्रव्याचे एकाच भौतिक अवस्थेत दोन किंवा अधिक रूपे असणे, ज्यांतील फरक रचनेचा असतो, घटकांचा नाही. अपरूप हे शुद्ध मूलद्रव्यच असते, त्यामुळे रूप कोणतेही असो त्याचा ऑक्सिडेशन अंक शून्यच.
• कार्बनची अपरूपे: हिरा (त्रिमितीय चतुष्फलकीय जाळे, सर्वात कठीण नैसर्गिक पदार्थ, वीज न वाहणारा), ग्रॅफाइट (षट्कोनी पटले, मऊ, वंगण, वीज वाहणारा) आणि फुलरीन, ज्यांत C60 सर्वाधिक परिचित आहे.
• इतर प्रमाणित अपरूपे: ऑक्सिजनसाठी डायऑक्सिजन व ओझोन; फॉस्फरसची पांढरी, लाल व काळी रूपे; गंधकाची रॉम्बिक व मोनोक्लिनिक स्फटिकरूपे, जी दोन्ही S8 कड्यांची बनलेली आहेत.
• उरलेले नियम: एकअणुक आयनाचा अंक त्याच्या भाराइतका; ऑक्सिजन सामान्यतः −2 पण पेरॉक्साइडमध्ये −1; हायड्रोजन अधातूंसोबत +1 व धातू-हायड्राइडमध्ये −1; फ्ल्युओरीन नेहमी −1; उदासीन रेणूसाठी बेरीज शून्य आणि आयनासाठी बेरीज त्याच्या भाराइतकी.

• S8 किंवा P4 सारख्या गुंतागुंतीच्या रचनेच्या अपरूपावर काहीतरी भार असलाच पाहिजे असे गृहीत धरणे. रचनेची गुंतागुंत अप्रस्तुत आहे; महत्त्वाचे एवढेच की तिथे एकच मूलद्रव्य उपस्थित आहे.
• ऑक्सिडेशन अंक आणि औपचारिक भार यांची गल्लत करणे. ओझोनच्या अनुस्पंदन रचनांत ऑक्सिजनवर +1 व −1 असे औपचारिक भार दिसतात, तरी ओझोनमधील प्रत्येक ऑक्सिडेशन अंक शून्यच असतो.
• ऑक्सिडेशन अंक हा मूलद्रव्याचा ठरलेला गुणधर्म मानणे. तो विशिष्ट पदार्थातील अणूची परिस्थिती सांगतो — हायड्रोजन पाण्यात +1, सोडियम हायड्राइडमध्ये −1 आणि H2 मध्ये शून्य असतो.

दोन साचे प्रामुख्याने येतात. पहिला नियमावरचा प्रश्न — जसा इथे आहे: मुक्त किंवा अपरूप अवस्थेतील मूलद्रव्याचा ऑक्सिडेशन अंक, किंवा पेरॉक्साइडमधील ऑक्सिजनचा, किंवा हायड्राइडमधील हायड्रोजनचा; यांपैकी प्रत्येक म्हणजे एकच नियम एकदा लावणे. दुसरा गणनेचा प्रश्न, जो एखादे संयुग किंवा आयन देतो — बहुतांश वेळा परमँगनेट, डायक्रोमेट किंवा थायोसल्फेटसारखी मँगनीज, क्रोमियम अथवा गंधकाची जात — आणि मध्यवर्ती अणूचा ऑक्सिडेशन अंक विचारतो, जो माहीत असलेली मूल्ये एकूण भाराशी जुळवून सुटतो. तिसरा, तुलनेने हलका साचा अपरूपतेवरच असतो: कार्बनची अपरूपे सांगा, किंवा दिलेल्या जोड्यांपैकी कोणती जोडी समस्थानिकांची नसून अपरूपांची आहे ते ओळखा. ऑक्सिडेशन अंक ठरवण्याचे सात नियम एकदाच नीट पाठ करणे आणि अपरूपे व समस्थानिके वेगळी ठेवणे — एवढ्याने तिन्ही साचे झाकले जातात.

या प्रश्नाशी थेट संबंधित मागील PYQ आढळला नाही.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष PYQ नाही

  हिरा, ग्रॅफाइट व फुलरीन हे केवळ कार्बनच्या अणूंचेच बनलेले असूनही त्यांच्या रचना एकमेकांहून वेगळ्या आहेत. मूलद्रव्याच्या अशा रूपांना काय म्हणतात ?

  • (a)समस्थानिके
  • (b)समघटक
  • (c)अपरूपे
  • (d)समभारिके

  उत्तर(c) अपरूपे — एकाच मूलद्रव्याची एकाच भौतिक अवस्थेतील वेगवेगळी रचनात्मक रूपे. समस्थानिके म्हणजे एकाच मूलद्रव्याचे न्यूट्रॉनसंख्येने वेगळे असणारे अणू; समभारिके म्हणजे वेगवेगळ्या मूलद्रव्यांचे पण समान वस्तुमानांक असणारे अणू; आणि समघटक म्हणजे रेणुसूत्र एकच पण रचना वेगळी असणारी संयुगे.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष PYQ नाही

  हायड्रोजन पेरॉक्साइड (H2O2) मधील ऑक्सिजनचा ऑक्सिडेशन अंक किती असतो ?

  • (a)−2
  • (b)−1
  • (c)0
  • (d)+2

  उत्तर(b) −1 — 'ऑक्सिजन −2 असतो' या नियमाचा हा प्रमाणित अपवाद. पेरॉक्साइडमध्ये दोन ऑक्सिजन अणू एकमेकांशी जोडलेले असतात आणि तो बंध एकसारख्या अणूंत समसमान वाटला जातो, त्यामुळे प्रत्येक ऑक्सिजन केवळ हायड्रोजनसोबतच्या बंधाचे इलेक्ट्रॉन ओढतो व त्याच्यावर −1 येते. याउलट ऑक्सिजन डायफ्ल्युओराइडमध्ये ऑक्सिजन धन असतो, कारण फ्ल्युओरीन त्याहूनही अधिक विद्युतऋण आहे.