UPPSC 2025 प्रारंभिक प्रश्नपत्र-I · प्रश्न 78 / 150

सही उत्तर — (c), न तो 1 न ही 2। दोनों कथन पैमाने को उलटकर पढ़ते हैं। pH पैमाना, जो सामान्य जलीय विलयनों में 25 °C पर लगभग 0 से 14 तक चलता है, में शुद्ध जल pH 7 पर उदासीन है; एक अम्लीय विलयन का pH 7 से कम होता है, और एक क्षारीय (basic/alkaline) विलयन का pH 7 से अधिक होता है। कथन 1 दावा करता है कि अम्ल 7 से ऊपर बैठते हैं और कथन 2 दावा करता है कि क्षार 7 से नीचे बैठते हैं — दोनों ही सच्चाई के ठीक विपरीत हैं, इसलिए दोनों में से कोई भी सही नहीं है और उत्तर (c) है। पैमाना इस दिशा में इसलिए चलता है क्योंकि pH को हाइड्रोजन-आयन सांद्रता के ऋणात्मक लघुगणक के रूप में परिभाषित किया जाता है, pH = -log10[H+]। इसलिए H+ की अधिक सांद्रता एक छोटी pH संख्या देती है, और यह H+ की अधिक सांद्रता ही है जो किसी विलयन को अम्लीय बनाती है। चूँकि यह पैमाना लघुगणकीय है, प्रत्येक पूर्ण इकाई दस गुना परिवर्तन दर्शाती है: pH 3 के विलयन में pH 4 के विलयन की तुलना में दस गुना और pH 5 के विलयन की तुलना में सौ गुना अधिक H+ होता है।

• (a)केवल 2 — कथन 2 असत्य है। क्षारीय या alkaline विलयन pH 7 से ऊपर स्थित होते हैं — सोडियम हाइड्रॉक्साइड का तनु विलयन लगभग pH 13 पर, घरेलू अमोनिया लगभग 11 पर, साबुन का विलयन लगभग 9-10 पर होता है। 7 से नीचे कुछ भी क्षारीय नहीं होता।
• (b)1 और 2 दोनों — यह एक उलटे हुए पैमाने के दोनों हिस्सों को स्वीकार करता है। यदि अम्ल 7 से ऊपर और क्षार 7 से नीचे होते, तो नींबू का रस (लगभग pH 2) क्षारीय होता और कास्टिक सोडा एक अम्ल होता — रोज़मर्रा के मूल्य दोनों कथनों को तुरंत खारिज कर देते हैं।
• (d)केवल 1 — कथन 1 असत्य है। अम्लीय विलयन pH 7 से नीचे स्थित होते हैं: पेट का जठर रस लगभग pH 1.5-3.5, नींबू का रस लगभग 2, सिरका लगभग 3। pH 7 से ऊपर होना अम्ल का नहीं, क्षार का चिह्न है।

pH किसी विलयन में उपस्थित मुक्त हाइड्रोजन-आयन की मात्रा का माप है, जिसे pH = -log10[H+] के रूप में परिभाषित किया जाता है। ऋणात्मक चिह्न ही अम्लों को पैमाने के निचले सिरे पर रखता है: जितना अधिक H+ मौजूद होगा, विलयन उतना ही अधिक अम्लीय होगा और उसकी pH संख्या उतनी ही कम होगी। 25 °C पर शुद्ध जल में हाइड्रोजन-आयन व हाइड्रॉक्साइड-आयन की सांद्रता बराबर, 10^-7 मोल प्रति लीटर, होती है, जो उदासीन बिंदु को pH 7 पर स्थिर करता है। 7 से नीचे विलयन अम्लीय है, 7 से ऊपर क्षारीय या alkaline। यह संकेतन डेनिश रसायनज्ञ एस. पी. एल. सोरेनसेन ने 1909 में शराब बनाने की रसायन-विज्ञान पर कार्य करते समय प्रस्तुत किया था।

यह एक शुद्ध उलटफेर वाला प्रश्न है, और इसे किसी नियम को याद करने के बजाय कथनों को किसी पहले से ज्ञात मूल्य के विरुद्ध जाँचकर सबसे तेज़ी से हल किया जा सकता है। हर कोई जानता है कि पेट अत्यधिक अम्लीय होता है और इसका pH लगभग 1.5-3.5 है — एक छोटी संख्या। यह एक तथ्य ही कथन 1 को समाप्त कर देता है। हर कोई यह भी जानता है कि साबुन और अम्लनाशक (antacids) क्षारीय होते हैं, और दोनों 7 से काफी ऊपर स्थित हैं — यह कथन 2 को समाप्त कर देता है। एक ईमानदार सूक्ष्म बात याद रखने योग्य है: pH 7 केवल 25 °C पर उदासीन बिंदु है। क्योंकि तापमान बढ़ने पर जल का स्व-आयनीकरण बढ़ता है, 100 °C पर उदासीन जल लगभग pH 6.1 पर होता है और फिर भी उदासीन ही होता है — उदासीन बिंदु खिसकता है, भले ही 'उदासीन से नीचे अम्लीय, उदासीन से ऊपर क्षारीय' यह नियम हमेशा लागू रहता है।

• pH = -log10[H+]; ऋणात्मक लघुगणक ही वह कारण है कि अधिक हाइड्रोजन-आयन सांद्रता एक कम pH संख्या देती है
• अम्लीय: pH 7 से कम। उदासीन: pH 7 (25 °C पर शुद्ध जल)। क्षारीय या alkaline: pH 7 से अधिक
• यह पैमाना लघुगणकीय है — pH की एक इकाई हाइड्रोजन-आयन सांद्रता में दस गुना परिवर्तन दर्शाती है
• सामान्य मूल्य: जठर रस लगभग 1.5-3.5, नींबू का रस लगभग 2, सिरका लगभग 3, रक्त 7.35-7.45 (हल्का क्षारीय), घरेलू अमोनिया लगभग 11
• अम्ल नीले लिटमस को लाल कर देते हैं और क्षार लाल लिटमस को नीला; एक अम्ल व एक क्षार उदासीनीकरण अभिक्रिया में मिलकर लवण व जल देते हैं
• pH 7 केवल 25 °C पर ही उदासीनता चिह्नित करता है — उदासीन बिंदु तापमान के साथ खिसकता है क्योंकि जल का स्व-आयनीकरण तापमान पर निर्भर करता है

• pH = -log10[H+] में ऋणात्मक चिह्न को भूल जाने के कारण पैमाने को उलट देना — अधिक अम्ल का अर्थ है कम, अधिक नहीं, संख्या
• pH 7 को हर परिस्थिति में उदासीन मान लेना; यह 25 °C पर उदासीन बिंदु है, और उदासीन मूल्य तापमान के साथ खिसकता है
• प्रबलता (strength) को सांद्रता (concentration) से भ्रमित करना — प्रबल अम्ल वह है जो पूर्णतः आयनित होता है, जो सांद्रित होने के समान नहीं है; एक तनु प्रबल अम्ल का pH किसी सांद्रित दुर्बल अम्ल से अधिक हो सकता है

UPPSC इस पैमाने को सीधे पूछता है, सामान्यतः दो-कथन वाले प्रश्न के रूप में जिसमें एक या दोनों हिस्से उलटे होते हैं, या रोज़मर्रा के अम्लों की 'कौन-सा सही सुमेलित नहीं है' जैसी सूची के रूप में। UPSC व्यावहारिक संदर्भों को तरजीह देता है — रक्त का pH, मृदा अम्लता व उर्वरक उपयोग, अम्ल वर्षा, महासागर अम्लीकरण — जहाँ प्रभाव पर तर्क करने से पहले आपको पैमाने की दिशा जाननी होगी।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  एक विलयन का pH 4 है। pH 6 वाले विलयन की तुलना में, इसकी हाइड्रोजन-आयन सांद्रता है:

  • (a)2 गुना अधिक
  • (b)10 गुना अधिक
  • (c)100 गुना अधिक
  • (d)20 गुना अधिक

  उत्तर(c) 100 गुना अधिक — pH पैमाना लघुगणकीय है, इसलिए दो इकाइयों का अंतर हाइड्रोजन-आयन सांद्रता में सौ गुना अंतर दर्शाता है।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  निम्नलिखित में से कौन-सा बढ़ते हुए pH के क्रम में व्यवस्थित है?

  • (a)जठर रस, शुद्ध जल, घरेलू अमोनिया
  • (b)घरेलू अमोनिया, शुद्ध जल, जठर रस
  • (c)शुद्ध जल, जठर रस, घरेलू अमोनिया
  • (d)जठर रस, घरेलू अमोनिया, शुद्ध जल

  उत्तर(a) जठर रस, शुद्ध जल, घरेलू अमोनिया — लगभग pH 2, फिर 7, फिर 11, अम्लीय से होते हुए उदासीन से क्षारीय की ओर बढ़ते हुए।