NDA (I) 2024 सामान्य योग्यता परीक्षा · प्रश्न 105 / 96

सही — D, लियोट्रॉपिक द्रव क्रिस्टल। साबुन के अणु ऐम्फिफ़िलिक होते हैं — एक जल-प्रेमी शीर्ष और एक तेल-प्रेमी हाइड्रोकार्बन पूँछ। एक निश्चित सांद्रता से ऊपर जल में घुलने पर वे स्वयं को क्रमबद्ध व्यवस्थाओं में संयोजित कर लेते हैं (मिसेल और उच्चतर सांद्रताओं पर परतदार या षट्कोणीय प्रावस्थाएँ)। ऐसे अणुओं की विलायक में सांद्रता बदलने से उत्पन्न द्रव-क्रिस्टलीय प्रावस्था को लियोट्रॉपिक द्रव क्रिस्टल कहा जाता है, अतः जल में साबुन लियोट्रॉपिक द्रव क्रिस्टल बनाता है।

• (a)मैटलोट्रॉपिक द्रव क्रिस्टल — मैटलोट्रॉपिक प्रावस्थाएँ उन मिश्रणों से बनती हैं जिनमें कार्बनिक अणुओं के साथ-साथ अकार्बनिक, धातु-युक्त घटक भी होते हैं; जल में साधारण साबुन इनमें से नहीं है।
• (b)थर्मोट्रॉपिक द्रव क्रिस्टल — थर्मोट्रॉपिक द्रव क्रिस्टल किसी शुद्ध यौगिक में तापमान के फलन के रूप में बनते हैं (जैसे LCD डिस्प्ले में); जल-में-साबुन की क्रमबद्धता विलायक में सांद्रता से चालित होती है, इसलिए वह लियोट्रॉपिक है, थर्मोट्रॉपिक नहीं।
• (c)समांगी विलयन — क्रांतिक मिसेल सांद्रता से ऊपर साबुन कोई साधारण समांगी विलयन नहीं रहता; अणु क्रमबद्ध मिसेली तथा द्रव-क्रिस्टलीय संरचनाओं में एकत्रित हो जाते हैं, और ठीक यही उसे द्रव क्रिस्टल बनाता है।

द्रव क्रिस्टल साधारण द्रव और क्रिस्टलीय ठोस के बीच की एक अवस्था है, जिसमें कुछ आणविक क्रमबद्धता होती है फिर भी वह बह सकता है। लियोट्रॉपिक द्रव क्रिस्टल तब बनते हैं जब साबुन जैसे ऐम्फिफ़िलिक (पृष्ठसक्रिय) अणु किसी विलायक में घोले जाते हैं, और उनकी क्रमबद्धता सांद्रता पर निर्भर करती है; जबकि थर्मोट्रॉपिक क्रिस्टल तापमान पर निर्भर करते हैं।

इस आधार पर वर्गीकृत कीजिए कि क्रमबद्धता को क्या चला रहा है। साबुन जल में एक पृष्ठसक्रिय पदार्थ है, और उसकी मिसेली तथा परतदार क्रमबद्धता सांद्रता बढ़ने पर प्रकट होती है — यही लियोट्रॉपिक द्रव क्रिस्टल की परिभाषा है। तापमान-चालित क्रमबद्धता (थर्मोट्रॉपिक) और धातु-युक्त तंत्र (मैटलोट्रॉपिक) साबुन-और-जल का वर्णन नहीं करते, तथा मिसेल बनने के बाद यह साधारण समांगी विलयन भी नहीं रहता।

• साबुन एक पृष्ठसक्रिय पदार्थ है, इसलिए प्रत्येक अणु में एक जलरागी शीर्ष और एक जलविरागी हाइड्रोकार्बन पूँछ होती है।
• क्रांतिक मिसेल सांद्रता से ऊपर साबुन के अणु जल में मिसेलों तथा क्रमबद्ध प्रावस्थाओं में एकत्रित हो जाते हैं।
• लियोट्रॉपिक द्रव क्रिस्टल विलायक में ऐम्फिफ़ाइलों से बनते हैं और सांद्रता से नियंत्रित होते हैं, जबकि थर्मोट्रॉपिक तापमान से नियंत्रित होते हैं।
• यही ऐम्फिफ़िलिक व्यवहार साबुन को धुलाई के समय तैलीय मैल को मिसेलों के भीतर फँसाने देता है।

• यह मान लेना कि साबुन बस घुलकर समांगी विलयन बना देता है — वह क्रमबद्ध मिसेली प्रावस्थाएँ बनाता है।
• लियोट्रॉपिक (सांद्रता-चालित) को थर्मोट्रॉपिक (तापमान-चालित) द्रव क्रिस्टल से गड्डमड्ड कर देना।
• यह सोचना कि द्रव क्रिस्टल का अर्थ केवल इलेक्ट्रॉनिक डिस्प्ले के भीतर का पदार्थ है।

NDA/UPSC पूछते हैं कि जल-में-साबुन किस प्रकार का द्रव क्रिस्टल बनाता है, या लियोट्रॉपिक और थर्मोट्रॉपिक द्रव क्रिस्टलों में अंतर करने को कहते हैं।

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• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  थर्मोट्रॉपिक द्रव क्रिस्टल अपनी क्रमबद्ध प्रावस्था मुख्यतः किसके साथ बदलते हैं?

  • (a)सांद्रता
  • (b)तापमान
  • (c)दाब
  • (d)चुंबकीय क्षेत्र

  Answer(b) तापमान — सांद्रता-चालित लियोट्रॉपिक प्रावस्थाओं के विपरीत, थर्मोट्रॉपिक प्रावस्थाएँ तापमान पर निर्भर करती हैं।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  एक निश्चित सांद्रता से ऊपर जल में साबुन के अणुओं द्वारा बनाए गए समुच्चय क्या कहलाते हैं?

  • (a)क्रिस्टल
  • (b)मिसेल
  • (c)बहुलक
  • (d)पायस

  Answer(b) मिसेल — ऐसे गुच्छे जिनमें पूँछें भीतर की ओर और शीर्ष बाहर की ओर होते हैं, जो क्रांतिक मिसेल सांद्रता से ऊपर बनते हैं।