UPPSC 2024 प्रारंभिक प्रश्नपत्र-I · प्रश्न 65 / 150

सही उत्तर — (d) इमल्शन। कोलॉइड को एक ही नियम से नाम दिया जाता है: परिक्षिप्त प्रावस्था (dispersed phase) की भौतिक अवस्था और परिक्षेपण माध्यम (dispersion medium) की भौतिक अवस्था लें, और दोनों अवस्थाओं की जोड़ी ही नाम देती है। दूध, पानी में परिक्षिप्त वसा है। वसा तरल मक्खन-वसा है, माध्यम तरल पानी है, और तरल में परिक्षिप्त तरल को इमल्शन कहते हैं — अधिक सटीक रूप से जल में तेल का इमल्शन (oil-in-water emulsion)। गाय के दूध में लगभग तीन से चार प्रतिशत वसा होती है, जो घुले हुए पदार्थ के रूप में नहीं बल्कि कुछ माइक्रोमीटर व्यास की अलग-अलग गोलिकाओं (globules) के रूप में मौजूद रहती है, इसीलिए दूध वास्तविक विलयन नहीं है। यदि छोड़ दिया जाए तो ये गोलिकाएँ ऊपर तैरकर मलाई की परत के रूप में अलग हो जातीं; ऐसा नहीं होता क्योंकि दूध के अपने प्रोटीन, मुख्यतः केसीन तथा साथ में मट्ठा (व्हे) प्रोटीन, हर गोलिका को ढककर प्राकृतिक पायसीकारक (emulsifying agent) का काम करते हैं, और क्योंकि व्यावसायिक समांगीकरण (homogenisation) दूध को महीन छिद्रों से गुज़ारकर गोलिकाओं को बहुत छोटा तोड़ देता है ताकि वे परिक्षिप्त बनी रहें। यही वह इमल्शन है जिसे कुंजी अंकित करती है। एक ईमानदार परिष्करण। दूध वास्तव में एक मिश्रित तंत्र है: पानी में वसा का इमल्शन, साथ ही केसीन मिसेल का एक कोलॉइडी परिक्षेपण (जो सॉल की तरह व्यवहार करता है), साथ ही लैक्टोज़ और खनिज लवण जो वास्तविक विलयन में सचमुच घुले होते हैं। रसायन-विज्ञान की पाठ्यपुस्तकें और हर परीक्षा-कुंजी दूध को उसकी परिभाषित विशेषता, अर्थात् जल में वसा के इमल्शन, से वर्गीकृत करती हैं, और इसीलिए (b) सॉल सेटर की स्पष्ट भूल नहीं बल्कि सबसे मज़बूत जाल-विकल्प है। उत्तर 'इमल्शन' दें, और यह भी जानें कि 'सॉल' बेतुका क्यों नहीं है।

• (a)फोम — फोम में गैस किसी तरल में परिक्षिप्त होती है — साबुन का झाग, शेविंग फोम, फेंटी हुई क्रीम, उबलते दूध या बीयर के गिलास पर आने वाला झाग। गिलास में रखे दूध में कोई परिक्षिप्त गैस-प्रावस्था बिल्कुल नहीं होती। दूध में हवा फेंटकर उसे फोम बनाया जा सकता है, जैसे कैपुचीनो के झागदार दूध में, लेकिन यह दूध के साथ किया गया कुछ है, न कि दूध की मूल पहचान।
• (b)सॉल — सॉल में कोई ठोस किसी तरल में परिक्षिप्त होता है — पेंट, गंदला पानी, पानी में घोला गया स्टार्च, कोशिका-द्रव्य। यह सबसे तर्कसंगत गलत उत्तर है, क्योंकि दूध में वाकई केसीन प्रोटीन के मिसेल पानी में परिक्षिप्त रहते हैं, जो सॉल जैसा व्यवहार है, और ये मिसेल दूध की सफेदी में योगदान देते हैं। लेकिन जिस वर्गीकरण की मांग रसायन-विज्ञान का प्रश्नपत्र करता है वह परिक्षिप्त वसा पर आधारित है, जो तरल है, ठोस नहीं; दूध की पाठ्यपुस्तकीय पहचान जल-में-तेल इमल्शन ही है, और यह हर पाठ्यक्रम-सारणी में इमल्शन के मानक उदाहरण के रूप में सूचीबद्ध है।
• (c)एरोसोल — एरोसोल में परिक्षेपण माध्यम गैस होता है: गैस में परिक्षिप्त तरल कुहासा, धुंध, बादल और कीटनाशक स्प्रे देता है, और गैस में परिक्षिप्त ठोस धुआँ और धूल देता है। दूध का माध्यम स्पष्टतः पानी है, जो एक तरल है, इसलिए यह विकल्प पहली ही कसौटी पर विफल हो जाता है। यह जाल-विकल्प केवल उस अभ्यर्थी पर असर करता है जो 'एरोसोल' शब्द को 'एक महीन परिक्षेपण' के रूप में याद रखता है बिना यह याद रखे कि कौन-सी प्रावस्था कौन-सी है।

मिश्रणों को कणों के आकार के आधार पर श्रेणीबद्ध किया जाता है। वास्तविक विलयन में, जैसे पानी में चीनी, घुले हुए कण लगभग एक नैनोमीटर से छोटे होते हैं, मिश्रण पारदर्शी होता है और कुछ भी नहीं बैठता। निलंबन (suspension) में, जैसे पानी में चॉक-चूर्ण, कण लगभग एक माइक्रोमीटर से बड़े होते हैं, मिश्रण दृश्यतः धुँधला होता है और कण खड़े रहने पर तली में बैठ जाते हैं। इन दोनों के बीच कोलॉइड आता है, जिसके कण लगभग एक नैनोमीटर से एक हज़ार नैनोमीटर के होते हैं: बैठने के लिए बहुत छोटे, प्रकाश को बिना विक्षोभ के गुज़रने देने के लिए बहुत बड़े। कोलॉइड के हमेशा दो भाग होते हैं — परिक्षिप्त प्रावस्था और परिक्षेपण माध्यम — और आठ पारंपरिक प्रकारों को इन दोनों की अवस्थाओं से नाम दिया जाता है: इमल्शन (तरल में तरल), फोम (तरल में गैस), सॉल (तरल में ठोस), जेल (ठोस में तरल), एरोसोल (गैस में तरल या ठोस), ठोस सॉल, ठोस फोम और ठोस एरोसोल।

इस श्रेणी के किसी भी प्रश्न का उत्तर सेकंडों में देने का तरीका है विकल्पों को देखने से पहले दोनों प्रावस्थाओं की पहचान करना। पूछें 'क्या किसमें फैला हुआ है?'। दूध के लिए उत्तर है पानी में वसा: तरल में तरल, इसलिए इमल्शन। यही परीक्षण जाल-विकल्पों पर चलाएँ और हर एक स्वयं पहचाना जाता है — साबुन का झाग तरल में गैस है (फोम), गंदला पानी तरल में ठोस है (सॉल), कुहासा गैस में तरल है (एरोसोल)। इस प्रश्न से एक और बात सीखने लायक है: दूध वैसा क्यों दिखता है। इसका अपारदर्शी सफेद रंग कोई रंजक नहीं है; यह परिक्षिप्त वसा-गोलिकाओं और केसीन मिसेल द्वारा प्रकीर्णित प्रकाश है, जिसे टिंडल प्रभाव कहते हैं — यह मानक प्रमाण है कि कोई मिश्रण वास्तविक विलयन नहीं बल्कि कोलॉइडी है। चीनी का विलयन पारदर्शी होता है क्योंकि उसके कण प्रकाश को प्रकीर्णित करने के लिए बहुत छोटे होते हैं; दूध सफेद होता है क्योंकि उसके कण सभी तरंगदैर्घ्यों को प्रकीर्णित करने के ठीक उपयुक्त आकार के होते हैं।

• कोलॉइड में एक परिक्षिप्त प्रावस्था परिक्षेपण माध्यम में फैली होती है, जिसके कणों का आकार लगभग 1 से 1000 नैनोमीटर होता है — वास्तविक विलयन के कणों से बड़ा, निलंबन के कणों से छोटा।
• अवस्था के अनुसार कोलॉइड के प्रकार: इमल्शन (तरल में तरल — दूध, बालों की क्रीम), फोम (तरल में गैस — साबुन का झाग, फेंटी हुई क्रीम), सॉल (तरल में ठोस — पेंट, गंदला पानी), जेल (ठोस में तरल — पनीर, मक्खन, जेली), एरोसोल (गैस में तरल या ठोस — कुहासा, धुंध, कीटनाशक स्प्रे, धुआँ)।
• दूध पानी में मक्खन-वसा गोलिकाओं का जल-में-तेल इमल्शन है, जो दूध के प्रोटीन — मुख्यतः केसीन — द्वारा पायसीकारक की तरह स्थिर रखा जाता है; समांगीकरण गोलिका का आकार घटा देता है ताकि खड़े रहने पर मलाई अलग न हो।
• कोलॉइडी कण प्रकाश की किरण को प्रकीर्णित कर उसका पथ दृश्य बना देते हैं — टिंडल प्रभाव। इसीलिए दूध अपारदर्शी सफेद है जबकि चीनी का विलयन पारदर्शी है, और यह कोलॉइड को वास्तविक विलयन से अलग करने की मानक कसौटी है।
• इमल्शन दो प्रकार के होते हैं: जल-में-तेल, जिसका क्लासिक उदाहरण दूध है, और तेल-में-जल, जैसे कोल्ड क्रीम। दोनों को पायसीकारक की आवश्यकता होती है — दूध में केसीन, तेल-पानी मिश्रण में साबुन — अन्यथा दोनों तरल अलग हो जाते हैं।

• 'सॉल' चुनना क्योंकि दूध में केसीन प्रोटीन होता है। दूध एक मिश्रित कोलॉइड है, लेकिन परीक्षा में इसका वर्गीकरण परिक्षिप्त तरल वसा पर आधारित होता है, जो इसे इमल्शन बनाता है।
• दूध को विलयन कहना क्योंकि यह आँखों को समांगी दिखता है। समांगी दिखना कसौटी नहीं है; प्रकाश-प्रकीर्णन कसौटी है, और दूध प्रबलता से प्रकीर्णित करता है।
• एरोसोल और फोम को उलट देना। फोम में परिक्षिप्त प्रावस्था गैस होती है और माध्यम तरल होता है; एरोसोल में माध्यम गैस होता है। पहले माध्यम तय करें, नाम स्वतः मिल जाएगा।

UPPSC इसे एक सीधी एक-पंक्ति पहचान के रूप में पूछता है — 'दूध किसका उदाहरण है', 'धुआँ किसका उदाहरण है' — चार कोलॉइड नामों को विकल्प बनाकर। UPSC नाम पूछने के बजाय अवधारणा को लागू करना पसंद करता है: टिंडल प्रभाव, साबुन की सफाई-क्रिया, या दूध के इर्द-गिर्द बना भौतिक-बनाम-रासायनिक परिवर्तन वाला प्रश्न, जैसा इसके 2014 के दूध के खट्टा होने पर आधारित प्रश्न में था।

इस प्रश्न से सीधे संबंधित कोई पूर्व PYQ उपलब्ध नहीं।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  निम्नलिखित में से कौन-सा एरोसोल का उदाहरण है?

  • (a)दूध
  • (b)कुहासा
  • (c)साबुन का झाग
  • (d)गंदला पानी

  उत्तर(b) कुहासा — हवा में परिक्षिप्त सूक्ष्म जल-बूँदें, अर्थात् गैस में तरल, जो एक एरोसोल है। दूध एक इमल्शन है (तरल में तरल), साबुन का झाग फोम है (तरल में गैस) और गंदला पानी सॉल है (तरल में ठोस)।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  कोलॉइडी कणों द्वारा प्रकाश की किरण के प्रकीर्णन को, जो किरण के पथ को दृश्य बना देता है, क्या कहा जाता है ?

  • (a)ब्राउनियन गति
  • (b)टिंडल प्रभाव
  • (c)डायलिसिस
  • (d)स्कंदन (coagulation)

  उत्तर(b) टिंडल प्रभाव — कोलॉइडी कण प्रकाश को प्रकीर्णित कर किरण के पथ को दृश्य बनाने के लिए पर्याप्त बड़े होते हैं, जो वास्तविक विलयन नहीं कर सकता। ब्राउनियन गति कोलॉइडी कणों की यादृच्छिक टेढ़ी-मेढ़ी गति है, डायलिसिस कोलॉइड से घुली अशुद्धियाँ हटाता है, और स्कंदन कोलॉइडी कणों का अवक्षेप में एकत्रित होना है।