सूची-I को सूची-II से सुमेलित कीजिए और सूचियों के नीचे दिए गए कूट का प्रयोग कर सही उत्तर चुनिए : सूची-I (कार्बन का अपररूप); A. ग्रैफाइट; B. हीरा; C. फुलेरीन; D. ग्राफीन; सूची-II (गुणधर्म); 1. महीनतम और प्रबलतम पदार्थ; 2. कठोरतम प्राकृतिक पदार्थ; 3. अत्यंत हल्का और प्रबल पदार्थ; 4. मृदु और पिच्छल (स्लिपॅरि) पदार्थ; कूट :
- (a)A-4, B-2, C-3, D-1
- (b)A-4, B-3, C-2, D-1
- (c)A-1, B-3, C-2, D-4
- (d)A-1, B-2, C-3, D-4
सही — A, अर्थात् सुमेलन A-4, B-2, C-3, D-1. ग्रैफाइट (A) की परतदार संरचना में चादरें एक-दूसरे पर फिसलती हैं, जिससे वह मृदु और पिच्छल (4) बनता है और पेंसिलों में तथा स्नेहक के रूप में उपयोगी होता है । हीरे (B) में कार्बन परमाणुओं का दृढ़ त्रिविमीय जाल होता है, जो उसे कठोरतम प्राकृतिक पदार्थ (2) बनाता है । C60 जैसे फुलेरीन (C) खोखले पिंजरेनुमा अणु हैं जो अत्यंत हल्के और प्रबल (3) होते हैं । ग्राफीन (D) कार्बन की एक-परमाणु मोटी अकेली चादर है और अब तक परखा गया महीनतम किंतु प्रबलतम पदार्थ (1) है । ये चारों सही जोड़ियाँ विकल्प A देती हैं ।
- (b)A-4, B-3, C-2, D-1 — इसमें हीरा और फुलेरीन आपस में बदल गए हैं: यह हीरे को 'हल्का और प्रबल' और फुलेरीन को 'कठोरतम' कहता है, जबकि हीरा कठोरतम प्राकृतिक पदार्थ है और फुलेरीन हल्के, प्रबल पिंजरेनुमा अणु हैं ।
- (c)A-1, B-3, C-2, D-4 — इसमें ग्रैफाइट और ग्राफीन उलट गए हैं — ग्रैफाइट को 'महीनतम और प्रबलतम' और ग्राफीन को 'मृदु और पिच्छल' बता दिया गया है, जबकि एक-परमाणु मोटी प्रबल चादर ग्राफीन है और मृदु, परतदार ठोस ग्रैफाइट ।
- (d)A-1, B-2, C-3, D-4 — हीरा और फुलेरीन तो सही रखे गए हैं, किंतु ग्रैफाइट को गलत ढंग से 'महीनतम और प्रबलतम' और ग्राफीन को 'मृदु और पिच्छल' कह दिया गया है; ये दोनों लेबल आपस में उलटे हैं ।
अपररूप एक ही तत्त्व के भिन्न संरचनात्मक रूप होते हैं । कार्बन के अपररूपों में साझा केवल कार्बन परमाणु है, किंतु परमाणुओं के बंधन का ढंग पूरी तरह भिन्न है, जिससे प्रत्येक के गुणधर्म बहुत अलग हो जाते हैं: हीरा (त्रिविमीय जाल), ग्रैफाइट (एक पर एक चढ़ी चादरें), फुलेरीन (C60 जैसे बंद पिंजरे), ग्राफीन (अकेली चादर) और कार्बन नैनोट्यूब (लपेटी हुई चादरें) ।
प्रत्येक रूप को उसकी संरचना से निकलने वाले गुण से मिलाइए । दृढ़ त्रिविमीय जाल विरूपण का विरोध करता है, अतः हीरा कठोरतम है । ढीली पकड़ वाली परतें फिसलती हैं, अतः ग्रैफाइट मृदु और पिच्छल है । केवल एक परमाणु मोटी अकेली चादर असाधारण रूप से महीन होते हुए भी प्रबल होती है, अतः ग्राफीन सबसे ऊपर है । खोखले आणविक पिंजरे हल्के किंतु मजबूत होते हैं, अतः फुलेरीन हल्के और प्रबल हैं । संरचना से गुण तक चलने पर तालिका रटने की आवश्यकता नहीं रहती ।
- हीरा ज्ञात कठोरतम प्राकृतिक पदार्थ है, क्योंकि उसमें प्रत्येक कार्बन एक दृढ़ चतुष्फलकीय जाल में चार अन्य कार्बनों से बंधा होता है ।
- ग्रैफाइट विद्युत का चालन करता है और स्नेहक का काम देता है, क्योंकि उसकी परतें दुर्बल पकड़ में होती हैं और फिसल सकती हैं ।
- ग्राफीन कार्बन की एक-परमाणु मोटी अकेली परत है और ज्ञात महीनतम किंतु प्रबलतम पदार्थों में है ।
- C60 (बकमिंस्टरफुलेरीन) जैसे फुलेरीन खोखले, पिंजरेनुमा कार्बन अणु हैं ।
सही सुमेलन A-4, B-2, C-3, D-1 है (विकल्प A) ।
- ग्रैफाइट और ग्राफीन को आपस में बदल देना — ग्राफीन प्रबल अकेली चादर है, ग्रैफाइट मृदु परतदार ठोस ।
- फुलेरीन को कठोरतम रूप कह देना; कठोरतम हीरा है ।
- यह मान लेना कि कार्बन के सभी रूप एक जैसा व्यवहार करते हैं, जबकि उनके गुणधर्म परस्पर विपरीत हैं ।
NDA और अन्य परीक्षाएँ कार्बन के अपररूपों को गुणधर्मों या उपयोगों से सुमेलित कराती हैं — प्रत्येक गुणधर्म को उस अपररूप की संरचना से जोड़िए ।
ग्राफीन हाल ही में प्रायः समाचारों में रहा है । उसका क्या महत्त्व है ? 1. यह एक द्विविमीय पदार्थ है और उसकी विद्युत चालकता अच्छी है । 2. यह अब तक परखे गए महीनतम किंतु प्रबलतम पदार्थों में से एक है । 3. यह पूर्णतः सिलिकॉन से बना है और उसकी प्रकाशिक पारदर्शिता उच्च है । 4. इसे स्पर्श-पटलों, LCD और कार्बनिक LED के लिए आवश्यक चालक इलेक्ट्रोडों के रूप में प्रयुक्त किया जा सकता है । ऊपर दिए गए कथनों में से कौन-से सही हैं ?
- (a) केवल 1 और 2
- (b) केवल 3 और 4
- (c) केवल 1, 2 और 4
- (d) 1, 2, 3 और 4
Answer(c) केवल 1, 2 और 4
वही अपररूप — ग्राफीन । यह UPSC प्रश्न पुष्ट करता है कि ग्राफीन कार्बन की द्विविमीय चादर है और महीनतम किंतु प्रबलतम पदार्थों में है — ठीक वही गुणधर्म जो यहाँ ग्राफीन से सुमेलित है ।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
अपनी मृदु, परतदार संरचना के कारण कार्बन का कौन-सा अपररूप स्नेहक के रूप में और पेंसिलों में प्रयुक्त होता है ?
- (a)हीरा
- (b)ग्रैफाइट
- (c)फुलेरीन
- (d)ग्राफीन
Answer(b) ग्रैफाइट — उसकी दुर्बल बंधन वाली परतें एक-दूसरे पर फिसलती हैं, जिससे वह मृदु, पिच्छल और स्नेहक के रूप में उपयोगी बनता है ।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
बकमिंस्टरफुलेरीन (C60) का सर्वोत्तम वर्णन है
- (a)कार्बन का एक दृढ़ त्रिविमीय जाल
- (b)कार्बन की एक-परमाणु मोटी अकेली चादर
- (c)कार्बन का एक खोखला पिंजरेनुमा अणु
- (d)कार्बन का एक अक्रिस्टलीय रूप
Answer(c) कार्बन का एक खोखला पिंजरेनुमा अणु — C60, 60 कार्बन परमाणुओं का फुटबॉल जैसा बंद पिंजरा है ।