UPPSC 2025 प्रारंभिक प्रश्नपत्र-I · प्रश्न 20 / 150

सही उत्तर — (c) केवल 3। कोई गैस हवा में तभी ऊपर उठती है जब वह हवा से कम घनी हो, और समान ताप व दाब पर किसी गैस का घनत्व उसके मोलर द्रव्यमान से तय होता है। शुष्क हवा लगभग 78 प्रतिशत नाइट्रोजन, 21 प्रतिशत ऑक्सीजन और 1 प्रतिशत आर्गन का मिश्रण है, जिसका औसत मोलर द्रव्यमान लगभग 29 g/mol है, इसलिए पूरा प्रश्न एक ही तुलना पर सिमट जाता है: क्या यह गैस 29 से कम है? हीलियम 4 g/mol है — हवा के घनत्व का लगभग सातवाँ हिस्सा — इसलिए यह ऊपर उठती है, यही कारण है कि इसका उपयोग मौसम गुब्बारों और वायुयानों (एयरशिप) में किया जाता है। हाइड्रोजन क्लोराइड 36.5 g/mol है और सल्फर डाइऑक्साइड 64 g/mol है, दोनों हवा से काफी भारी हैं, यही कारण है कि इनमें से किसी के भी धुएँ छोड़े जाने पर वे नीचे लटके रहते हैं और ज़मीन के पास इकट्ठे हो जाते हैं। केवल कथन 3 इस कसौटी पर खरा उतरता है, इसलिए कूट (c) है।

• (a)1 और 2 — ये ठीक वे दो भारी गैसें हैं। हाइड्रोजन क्लोराइड 36.5 g/mol पर और सल्फर डाइऑक्साइड 64 g/mol पर, दोनों हवा के लगभग 29 g/mol से अधिक हैं — सल्फर डाइऑक्साइड हवा से दोगुने से भी अधिक घना है, यही एक कारण है कि यह प्रदूषक के रूप में ज़मीन के पास टिका रहता है।
• (b)2 और 3 — हीलियम के बारे में सही है, सल्फर डाइऑक्साइड के बारे में नहीं। 64 g/mol पर, SO₂ आम गैसों में से एक अधिक घनी गैस है, जो हवा से काफी ऊपर है; इसे चुनने वाले अभ्यर्थी की हीलियम को लेकर सहज-बुद्धि तो सही है, पर उसने दूसरे नाम को 29 g/mol की कसौटी पर नहीं परखा।
• (d)केवल 1 — यही वह जाल है जिस पर प्रश्न बना है। हाइड्रोजन क्लोराइड, हाइड्रोजन नहीं है। हाइड्रोजन (H₂, 2 g/mol) सबसे हल्की गैस है, पर हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl, 36.5 g/mol) एक अलग पदार्थ है और हवा से भारी है; नाम के भीतर का शब्द 'हाइड्रोजन' ही भ्रम पैदा करता है।

एवोगाद्रो के नियम के अनुसार, समान ताप और दाब पर गैसों के समान आयतन में अणुओं की संख्या समान होती है, इसलिए किसी गैस का घनत्व उसके मोलर द्रव्यमान के अनुपाती होता है। शुष्क हवा एक मिश्रण है जिसका औसत मोलर द्रव्यमान लगभग 29 g/mol है। जिस भी गैस का मोलर द्रव्यमान इस आँकड़े से कम है वह हवा में उत्प्लावी होकर ऊपर उठेगी; इससे अधिक वाली नीचे बैठेगी। यही एक तुलना बिना किसी और रसायनशास्त्र के हर 'हवा से हल्की' वाले प्रश्न को तय कर देती है, और यह गैसों के व्यावहारिक व्यवहार को भी समझाती है — हीलियम गुब्बारे क्यों तैरते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड ईंधन के ऊपर से आग को क्यों दबा देती है, और भारी प्रदूषक गैसें सड़क-स्तर पर क्यों जमा होती हैं।

इसकी तैयारी का कुशल तरीका अलग-अलग उदाहरण याद करने के बजाय सीमा-रेखा याद करना है। हवा से हल्की, 29 से कम मोलर द्रव्यमान वाली: हाइड्रोजन 2, हीलियम 4, मीथेन 16, अमोनिया 17, जलवाष्प 18, नियॉन 20, एसिटिलीन 26, हाइड्रोजन साइनाइड 27, कार्बन मोनोऑक्साइड 28 और नाइट्रोजन 28 — अंतिम दोनों केवल थोड़ा ही कम। हवा से भारी: ऑक्सीजन 32, हाइड्रोजन सल्फाइड 34, हाइड्रोजन क्लोराइड 36.5, आर्गन 40, कार्बन डाइऑक्साइड 44, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड 46, सल्फर डाइऑक्साइड 64, क्लोरीन 71। यहाँ परीक्षक का हथियार 'हाइड्रोजन क्लोराइड' नाम है, जो पढ़ने में हाइड्रोजन जैसा लगता है पर प्रति अणु उससे अठारह गुना भारी है। (आयोग की अंग्रेज़ी पुस्तिका में 'gasses' छपा है; मानक अंग्रेज़ी बहुवचन 'gases' है — यह मात्र छपाई भिन्नता है, कोई संकेत नहीं।)

• शुष्क हवा का औसत मोलर द्रव्यमान लगभग 29 g/mol है — लगभग 78 प्रतिशत नाइट्रोजन, 21 प्रतिशत ऑक्सीजन और 1 प्रतिशत आर्गन — और यही 'हवा से हल्की' की कसौटी है
• हीलियम 4 g/mol है, हवा के घनत्व का लगभग सातवाँ हिस्सा, और यह ज्वलनशील नहीं है, जिससे यह मौसम गुब्बारों और वायुयानों (एयरशिप) के लिए मानक उत्प्लावक गैस बन जाती है
• हाइड्रोजन क्लोराइड 36.5 g/mol है और सल्फर डाइऑक्साइड 64 g/mol है; दोनों हवा से भारी हैं, इसलिए दोनों ऊपर उठने के बजाय नीचे बैठती हैं
• हाइड्रोजन (2 g/mol) हीलियम से भी हल्की है और बेहतर उत्प्लावन देती है, पर यह ज्वलनशील है — यही कारण है कि 1937 की हिंडनबर्ग दुर्घटना के बाद वायुयानों में हाइड्रोजन की जगह हीलियम ने ले ली
• कार्बन डाइऑक्साइड, 44 g/mol पर, भी हवा से भारी है, यही कारण है कि यह CO₂ अग्निशामक से आग को ऊपर से ढँक देती है और कुओं, तहखानों तथा बंद खदानों में जमा हो सकती है

• 'हाइड्रोजन क्लोराइड' को 'हाइड्रोजन' पढ़ लेना — पहली 36.5 g/mol है और नीचे बैठती है, दूसरी 2 g/mol है और ऊपर उठती है
• यह मान लेना कि कोई भी रंगहीन, गंधहीन गैस हल्की ही होगी: कार्बन डाइऑक्साइड रंगहीन है और हवा से लगभग डेढ़ गुना अधिक घनी है
• यह भूल जाना कि नाइट्रोजन और कार्बन मोनोऑक्साइड, दोनों 28 g/mol, हवा के 29 से बस थोड़ा ही नीचे हैं — 'हवा से हल्की' का अर्थ 'बहुत हल्की' नहीं है

UPPSC एकल-गुणधर्म वाला स्थिर प्रश्न पूछता है — कौन-सी गैस हवा से हल्की है, कौन-सी उत्कृष्ट गैस है, कौन-सी हास्य गैस है — एक-पंक्ति के प्रश्नांश या छोटी क्रमांकित सूची में। UPSC वही रसायनशास्त्र किसी परिस्थिति में गूँथना पसंद करता है: वायुमंडल में ऊपर उठता हाइड्रोजन-भरा गुब्बारा, या ईंधन गैसों और उनके घटकों की सूची-मिलान।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  निम्नलिखित में से कौन-सी गैस हवा से भारी है?

  • (a)मीथेन
  • (b)अमोनिया
  • (c)कार्बन डाइऑक्साइड
  • (d)हीलियम

  उत्तर(c) कार्बन डाइऑक्साइड — 44 g/mol, हवा के लगभग 29 g/mol के मुकाबले; मीथेन (16), अमोनिया (17) और हीलियम (4) सभी हवा से हल्की हैं।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  वायुयानों (एयरशिप) और मौसम गुब्बारों में हाइड्रोजन के बजाय हीलियम भरने का मुख्य कारण है

  • (a)हीलियम, हाइड्रोजन से हल्की है
  • (b)हीलियम ज्वलनशील नहीं है
  • (c)हीलियम, हाइड्रोजन से सस्ती है
  • (d)हीलियम हवा की तुलना में अधिक धीरे विसरित होती है

  उत्तर(b) हीलियम ज्वलनशील नहीं है — हाइड्रोजन हल्की और सस्ती दोनों है, पर वह जलती है, जैसा 1937 की हिंडनबर्ग दुर्घटना ने दिखाया।