UPPSC 2024 प्रारंभिक प्रश्नपत्र-I · प्रश्न 66 / 150

सही उत्तर — (d) NaHCO₃। बेकिंग सोडा सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट का सामान्य नाम है, जिसे सोडियम बाइकार्बोनेट भी लिखा जाता है: एक सोडियम आयन, Na⁺, एक हाइड्रोजनकार्बोनेट आयन, HCO₃⁻ के साथ जुड़ा हुआ। सूत्र को रासायनिक नाम से सीधे पढ़ा जा सकता है, और समय-दबाव में यह इस प्रश्न का उत्तर देने का सबसे सुरक्षित तरीका है। 'सोडियम' धातु को Na तय कर देता है, जिससे दोनों पोटैशियम-वाले विकल्प एक साथ खारिज हो जाते हैं। 'बाई-कार्बोनेट', या आधुनिक नामपद्धति में 'हाइड्रोजनकार्बोनेट', ऋणायन को HCO₃⁻ तय कर देता है — कार्बोनेट जिसमें एक हाइड्रोजन जुड़ा है और इसलिए एकल ऋणात्मक आवेश — जिससे सादे कार्बोनेट, जिनका ऋणायन कोई हाइड्रोजन रहित CO₃²⁻ होता है, खारिज हो जाते हैं। केवल NaHCO₃ ही नाम के दोनों हिस्सों को संतुष्ट करता है। औद्योगिक रूप से यह सॉल्वे या अमोनिया-सोडा प्रक्रम से आता है, जिसमें अमोनिया-संतृप्त नमकीन घोल को कार्बन डाइऑक्साइड से उपचारित किया जाता है: NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O से NaHCO₃ + NH₄Cl मिलता है, और अल्प-विलेय बाइकार्बोनेट पहले अलग हो जाता है। रासायनिक रूप से, बेकिंग सोडा घुलकर हल्का क्षारीय विलयन देता है और गर्म करने या अम्ल से उपचार करने पर कार्बन डाइऑक्साइड मुक्त करता है: गर्म करने पर 2NaHCO₃ से Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ मिलता है। यही एक अभिक्रिया इसके हर घरेलू उपयोग की व्याख्या करती है। आटे में फँसे कार्बन डाइऑक्साइड के बुलबुले केक को फुलाते हैं; हल्का क्षार पेट में अतिरिक्त हाइड्रोक्लोरिक अम्ल को उदासीन करता है, इसीलिए यह एंटासिड की तरह काम करता है; और निकलने वाली गैस लौ को बुझा देती है, इसीलिए यह सोडा-एसिड और शुष्क-रासायनिक अग्निशामकों का सक्रिय घटक है।

• (a)KHCO₃ — पोटैशियम हाइड्रोजनकार्बोनेट। ऋणायन सही है — HCO₃⁻, बाइकार्बोनेट — लेकिन धातु पोटैशियम है, सोडियम नहीं, और बेकिंग सोडा नाम से ही सोडियम का लवण है। KHCO₃ स्वयं में एक वास्तविक और उपयोगी यौगिक है: यह उन स्थानों पर प्रफुल्लक (leavening agent) और एंटासिड का काम करता है जहाँ सोडियम-सेवन सीमित रखना ज़रूरी हो, और यह पर्पल-K शुष्क-रासायनिक अग्निशामकों का चूर्ण है। यह बस बेकिंग सोडा नहीं है। यह विकल्प उस अभ्यर्थी को पकड़ने के लिए बना है जिसे 'बाइकार्बोनेट' याद है पर धातु याद नहीं।
• (b)Na₂CO₃ — सोडियम कार्बोनेट — और यही इस प्रश्न का क्लासिक जाल है, क्योंकि यह दूसरा, अधिक प्रसिद्ध 'सोडा' है। निर्जल Na₂CO₃ सोडा ऐश है, और इसका डेकाहाइड्रेट, Na₂CO₃·10H₂O, धावन सोडा है, जो सफाई, कठोर जल को मृदु बनाने तथा काँच, साबुन और कागज़ के निर्माण में प्रयुक्त होता है। यह बेकिंग सोडा से कहीं अधिक प्रबल क्षारीय है और खाने योग्य नहीं है। यहाँ धातु सही है; ऋणायन सही नहीं है, क्योंकि कार्बोनेट आयन CO₃²⁻ में कोई हाइड्रोजन नहीं होता। UPSC ने ठीक यही जाल 2005 में एक ऐसे कथन के रूप में रखा था जो दावा करता था कि निर्जल सोडियम कार्बोनेट सामान्यतः बेकिंग सोडा कहलाता है, जो गलत था।
• (c)K₂CO₃ — पोटैशियम कार्बोनेट, ऐतिहासिक रूप से पोटाश या पर्ल ऐश के नाम से जाना जाता है, जो काँच-निर्माण, नरम साबुनों तथा हल्के शुष्ककारक के रूप में प्रयुक्त होता है। यह एक साथ दोनों मामलों में गलत है — गलत धातु (सोडियम की जगह पोटैशियम) और गलत ऋणायन (हाइड्रोजनकार्बोनेट की जगह कार्बोनेट) — जो इसे बेकिंग सोडा से सबसे दूर का विकल्प और तीनों में सबसे आसानी से खारिज होने वाला बनाता है।

सोडियम और पोटैशियम लवणों का एक छोटा परिवार ही उस अधिकांश रोज़मर्रा रसायन-विज्ञान की आपूर्ति करता है जिसे राज्य लोक सेवा आयोगों के प्रश्नपत्र परखते हैं, और यहाँ के चारों विकल्प उस पूरे परिवार को दर्शाते हैं। सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट, NaHCO₃, बेकिंग सोडा है; सोडियम कार्बोनेट डेकाहाइड्रेट, Na₂CO₃·10H₂O, धावन सोडा है, जिसका निर्जल रूप Na₂CO₃ सोडा ऐश कहलाता है; सोडियम हाइड्रॉक्साइड, NaOH, कॉस्टिक सोडा है; और पोटैशियम के समरूप K₂CO₃ और KHCO₃ क्रमशः पोटाश और पोटैशियम बाइकार्बोनेट हैं। सभी सोडियम यौगिक साधारण नमक से दो बड़े औद्योगिक मार्गों के ज़रिए जुड़ते हैं: सॉल्वे प्रक्रम, जो नमकीन घोल, अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड से सोडियम बाइकार्बोनेट और फिर सोडियम कार्बोनेट बनाता है, और क्लोर-क्षार प्रक्रम, जो नमकीन घोल का विद्युत-अपघटन कर सोडियम हाइड्रॉक्साइड, क्लोरीन और हाइड्रोजन देता है।

यहाँ परखा जाने वाला कौशल है सामान्य नाम और सूत्र के बीच अनुवाद करना, और भरोसेमंद तरीका है नाम को चित्र की तरह याद रखने के बजाय उसे खोलकर देखना। धातु-उपसर्ग — सोडियम या पोटैशियम — Na या K तय करता है। ऋणायन-शब्द बाकी तय करता है: 'कार्बोनेट' है CO₃²⁻ जिसमें कोई हाइड्रोजन नहीं और दोहरा ऋणात्मक आवेश है, इसलिए इसे दो सोडियम चाहिए (Na₂CO₃); 'बाइकार्बोनेट' या 'हाइड्रोजनकार्बोनेट' है HCO₃⁻ जिसमें एक हाइड्रोजन और एकल ऋणात्मक आवेश है, इसलिए इसे केवल एक चाहिए (NaHCO₃)। उपसर्ग 'बाई-' एक ऐतिहासिक अवशेष है जिसका अर्थ है कि इस लवण में प्रति सोडियम सामान्य कार्बोनेट से दोगुना कार्बोनेट है, यह नहीं कि किसी चीज़ की दो इकाइयाँ हैं। चूँकि सही उत्तर और क्लासिक जाल-विकल्प के बीच अंतर मात्र एक हाइड्रोजन परमाणु का है, जिन अभ्यर्थियों ने दोनों 'सोडा' को केवल शब्दों के रूप में सीखा है, सूत्रों के रूप में नहीं, वे यह अंक गँवा देते हैं; जो यह भी बता सकते हैं कि हर एक का उपयोग किस लिए होता है, वे कभी नहीं गँवाते।

• बेकिंग सोडा सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट (सोडियम बाइकार्बोनेट), NaHCO₃ है; धावन सोडा सोडियम कार्बोनेट डेकाहाइड्रेट, Na₂CO₃·10H₂O है, और निर्जल सोडियम कार्बोनेट सोडा ऐश है; कॉस्टिक सोडा सोडियम हाइड्रॉक्साइड, NaOH है।
• सॉल्वे (अमोनिया-सोडा) प्रक्रम: NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O से NaHCO₃ + NH₄Cl मिलता है। बाइकार्बोनेट को गर्म करने पर सोडियम कार्बोनेट मिलता है — 2NaHCO₃ से Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ — यही तरीका है जिससे एक सोडा को दूसरे में बदला जाता है।
• बेकिंग सोडा के सभी उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड-मुक्ति और हल्की क्षारीयता से निकलते हैं: बेकिंग पाउडर बेकिंग सोडा को टार्टरिक अम्ल जैसे खाद्य अम्ल के साथ मिलाकर बनता है; एंटासिड के रूप में यह पेट में अतिरिक्त हाइड्रोक्लोरिक अम्ल को उदासीन करता है; और यह सोडा-एसिड तथा शुष्क-रासायनिक अग्निशामकों में CO₂ की आपूर्ति करता है।
• पोटैशियम के समरूप अलग यौगिक हैं: K₂CO₃ पोटाश या पर्ल ऐश है, जो काँच और नरम साबुन में प्रयुक्त होता है, और KHCO₃ पोटैशियम बाइकार्बोनेट है, जो कम-सोडियम प्रफुल्लक के रूप में तथा पर्पल-K अग्निशामकों में प्रयुक्त होता है।
• इस प्रश्न को सुलझाने वाला नामकरण-नियम: 'हाइड्रोजनकार्बोनेट' या 'बाइकार्बोनेट' का अर्थ है HCO₃⁻ — एक हाइड्रोजन, एक ऋणात्मक आवेश, इसलिए एक सोडियम; 'कार्बोनेट' का अर्थ है CO₃²⁻ — कोई हाइड्रोजन नहीं, दो ऋणात्मक आवेश, इसलिए दो सोडियम।

• Na₂CO₃ को NaHCO₃ से भ्रमित करना। पूरा अंतर मात्र एक हाइड्रोजन परमाणु का है, लेकिन एक सफाई के लिए धावन सोडा है और दूसरा खाने योग्य बेकिंग सोडा है।
• यह मान लेना कि 'सोडा' शब्द हमेशा एक ही यौगिक दर्शाता है। बेकिंग सोडा (NaHCO₃), धावन सोडा (Na₂CO₃·10H₂O), सोडा ऐश (निर्जल Na₂CO₃) और कॉस्टिक सोडा (NaOH) चार अलग पदार्थ हैं।
• पोटैशियम-समरूपों में उलझ जाना। KHCO₃ और K₂CO₃ वास्तविक यौगिक हैं जिनके वास्तविक उपयोग हैं, इसलिए इन्हें अर्थहीन विकल्प मानकर खारिज नहीं किया जा सकता — पहले धातु जाँचें, फिर ऋणायन।

UPPSC सीधे सूत्र या सामान्य नाम पूछता है, या इसे पदार्थों और उनके उपयोगों पर आधारित 'कौन-सा युग्म सही सुमेलित नहीं है' प्रकार के प्रश्न में डाल देता है। UPSC इसे छुपाकर पूछना पसंद करता है — सामान्य और रासायनिक नामों की सुमेलन-सूची में, जैसा 1998 में हुआ, या बहु-कथन प्रश्न में जो जान-बूझकर बेकिंग सोडा को धावन सोडा और अग्निशामकों के साथ मिला देता है, जैसा 2005 में हुआ।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  धावन सोडा का रासायनिक नाम है :

  • (a)सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट
  • (b)सोडियम कार्बोनेट डेकाहाइड्रेट
  • (c)सोडियम हाइड्रॉक्साइड
  • (d)कैल्शियम ऑक्सीक्लोराइड

  उत्तर(b) सोडियम कार्बोनेट डेकाहाइड्रेट, Na₂CO₃·10H₂O — धावन सोडा। सोडियम हाइड्रोजनकार्बोनेट (NaHCO₃) बेकिंग सोडा है, सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) कॉस्टिक सोडा है और कैल्शियम ऑक्सीक्लोराइड विरंजक चूर्ण है।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  बेकिंग सोडा का उपयोग सोडा-एसिड अग्निशामकों में मुख्यतः इसलिए किया जाता है क्योंकि यह :

  • (a)वायु में उपस्थित ऑक्सीजन को अवशोषित करता है
  • (b)अम्ल के साथ अभिक्रिया करने पर कार्बन डाइऑक्साइड मुक्त करता है
  • (c)एक प्रबल क्षार बनाता है जो ईंधन को जला देता है
  • (d)तेज़ी से वाष्पित होकर तापमान घटाता है

  उत्तर(b) अम्ल के साथ अभिक्रिया करने पर कार्बन डाइऑक्साइड मुक्त करता है — उत्पन्न CO₂ हवा से भारी होती है, जलते हुए पदार्थ के ऊपर एक परत बनाती है और उसकी ऑक्सीजन आपूर्ति काट देती है। यही गैस-मुक्ति बेकिंग सोडा को बेकिंग पाउडर में प्रफुल्लक भी बनाती है।