General Science
Basic Concepts of Chemistry
पडताळलेले उत्तर (Verified)
MPSC सराव प्रश्न:
स्थिर प्रमाणाच्या नियमानुसार, पाणी \( (\text{H}_2\text{O}) \) मध्ये हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनचे वस्तुमानानुसार प्रमाण नेहमी किती असते?
According to the Law of Constant Proportions, water \( (\text{H}_2\text{O}) \) will always contain hydrogen and oxygen in the mass ratio of:
पर्याय (Options):
A
\( 2:1 \)
B
\( 8:1 \)
C
अचूक उत्तर (Official Answer)
\( 1:8 \)
D
\( 1:2 \)
सविस्तर स्पष्टीकरण (Detailed Explanation):
अचूक उत्तर: पर्याय (3)
योग्य उत्तर 1:8 आहे.
स्पष्टीकरण आणि महत्त्वाचे मुद्दे:
• स्थिर प्रमाणाचा नियम, ज्याला निश्चित प्रमाणाचा नियम असेही म्हणतात, असे सांगतो की रासायनिक संयुगात नेहमी समान घटक समान वस्तूमान प्रमाणात एकत्रित असतात, त्यांच्या स्रोतानुसार किंवा तयार करण्याच्या पद्धतीनुसार फरक पडत नाही.
• पाण्याच्या (H2O) एका रेणूमध्ये हायड्रोजनचे दोन अणू आणि ऑक्सिजनचा एक अणू असतो.
• वस्तुमानानुसार प्रमाण शोधण्यासाठी, आपण घटक मूलद्रव्यांचे अणुवस्तुमान विचारात घेतो: हायड्रोजनचे (H) अणुवस्तुमान अंदाजे 1 एकक (u) असते आणि ऑक्सिजनचे (O) अणुवस्तुमान अंदाजे 16 एकक (u) असते.
• पाण्याच्या एका रेणूमध्ये हायड्रोजनचे एकूण वस्तुमान 2 x 1 = 2 एकक असते. ऑक्सिजनचे एकूण वस्तुमान 1 x 16 = 16 एकक असते.
• म्हणून, हायड्रोजनच्या वस्तुमानाचे ऑक्सिजनच्या वस्तुमानाशी असलेले प्रमाण 2:16 असते, जे सोपे केल्यास 1:8 होते. म्हणून, पाण्यात हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनचे वस्तुमानानुसार प्रमाण 1:8 असते हे विधान योग्य आहे.
• याचा अर्थ असा की जर 9 ग्रॅम पाणी विघटित केले, तर ते नेहमी 1 ग्रॅम हायड्रोजन वायू आणि 8 ग्रॅम ऑक्सिजन वायू देईल, जो स्थिर प्रमाणाचा नियम स्पष्ट करतो.
पूरक माहिती:
• नियमाचा शोध: रसायनशास्त्राचा हा मूलभूत नियम सर्वप्रथम फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञ जोसेफ प्राउस्ट यांनी 1799 मध्ये मांडला. त्यांच्या कार्यामुळे जॉन डाल्टनच्या अणुसिद्धांताला महत्त्वपूर्ण पाया मिळाला.
• आकारमानाच्या प्रमाणात तुलना: वस्तुमानानुसार प्रमाण आणि आकारमानाच्या प्रमाणात (किंवा अणू) फरक करणे महत्त्वाचे आहे. H2O मध्ये, हायड्रोजन अणू आणि ऑक्सिजन अणूंचे प्रमाण 2:1 असते, परंतु ऑक्सिजनच्या लक्षणीय उच्च अणुवस्तुमानामुळे त्यांचे वस्तुमान प्रमाण 1:8 असते.
• इतर संयुगांमध्ये उपयोग:
• अमोनियामध्ये (NH3), नायट्रोजन आणि हायड्रोजन नेहमी वस्तुमानानुसार 14:3 प्रमाणात उपस्थित असतात.
• कार्बन डायऑक्साइडमध्ये (CO2), कार्बनचे ऑक्सिजनशी वस्तुमानानुसार प्रमाण 12:32 असते, जे सोपे केल्यास 3:8 होते.
• वस्तुमान अक्षय्यतेचा नियम: हा अँटोनी लॅव्होजियर यांनी 1789 मध्ये मांडलेला स्टॉइकिओमेट्रीचा आणखी एक आधारस्तंभ आहे, ज्यात असे म्हटले आहे की रासायनिक अभिक्रियेत वस्तुमान तयार होत नाही किंवा नष्ट होत नाही.
• आधुनिक संदर्भ: हा नियम बहुतेक स्टॉइकिओमेट्रिक संयुगांसाठी सत्य असला तरी, तो नॉन-स्टॉइकिओमेट्रिक संयुगांना (जसे की काही धातू ऑक्साईड) किंवा भिन्न समस्थानिकांना समाविष्ट असलेल्या संयुगांना लागू होत नाही, कारण एकाच मूलद्रव्याच्या अणूंचे वस्तुमान भिन्न असू शकते (उदा. जड पाणी किंवा D2O).
महत्त्वाची टीप:
• गणना तथ्य: कोणत्याही संयुगाचे वस्तुमान प्रमाण काढण्यासाठी, प्रत्येक मूलद्रव्याच्या अणूंची संख्या त्याच्या संबंधित अणुभाराने गुणा आणि नंतर परिणामी प्रमाण सोपे करा.
• रासायनिक शुद्धता: स्थिर प्रमाणाचा नियम रासायनिक नमुन्याची शुद्धता तपासण्यासाठी वापरला जातो. जर पाण्याच्या नमुन्यात 1:8 पेक्षा वेगळे वस्तुमान प्रमाण आढळले, तर ते अशुद्धी किंवा भिन्न रासायनिक रचना दर्शवते.
• डाल्टनच्या सिद्धांतातील महत्त्व: डाल्टनच्या अणुसिद्धांताच्या (1808) गृहितकांपैकी एक असे होते की "अणू लहान पूर्णांक संख्यांच्या प्रमाणात एकत्र येऊन संयुगे तयार करतात," ज्यामुळे प्राउस्टच्या निरीक्षणांचे थेट स्पष्टीकरण झाले.
• संख्यात्मक मूल्य: पाण्यात, ऑक्सिजन अंदाजे 88.8% वस्तुमान असते, तर हायड्रोजन 11.2% असते, ज्यामुळे 8:1 (ऑक्सिजन ते हायड्रोजन) किंवा 1:8 (हायड्रोजन ते ऑक्सिजन) संबंध कायम राहतो.