6 May Ras Mains Answer Writing

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Subject – सामान्य विज्ञान

Topicदैनिक जीवन में रसायन विज्ञान, द्रव्य की अवस्थाएं, परमाण्विक संरचना, रेडियोधर्मिता – अवधारणाएं और अनुप्रयोग ।

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Q1 जल के शुद्धिकरण में ब्लीचिंग पाउडर की भूमिका बताएं?(2M)

ब्लीचिंग पाउडर, जिसे कैल्शियम ऑक्सीक्लोराइड (Ca(OCl)₂) भी कहा जाता है, बुझे हुए चूने (कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड) के साथ क्लोरीन की प्रतिक्रिया से निर्मित होता है।
जल शोधन: जब ब्लीचिंग पाउडर को पानी में मिलाया जाता है, तो वह क्लोरीन छोड़ता है, जो पानी के साथ प्रतिक्रिया करके अत्यधिक प्रतिक्रियाशील परमाणु ऑक्सीजन का उत्पादन करता है। यह ऑक्सीजन हानिकारक सूक्ष्मजीवों को ऑक्सीकरण और नष्ट करके पानी को प्रभावी ढंग से कीटाणुरहित करता है।
Ca(OCl)2 + H2O → Ca(OH)2 + Cl2
Cl2 + H2O → 2HCl + [O]
अन्य उपयोग:
ब्लीचिंग एजेंट: कपड़े और कागज उत्पादों को सफेद करने के लिए कपास और कागज उद्योग में ब्लीच के रूप में उपयोग किया जाता है।
ऑक्सीकरण एजेंट: रंगों के उत्पादन में, और स्विमिंग पूल और स्पा के लिए स्वच्छता प्रक्रियाओं में।

Q2 पदार्थ की बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी) अवस्था क्या है और इसे अन्य अवस्थाओं से क्या अलग करता है?(5M)

Answer:

 बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी) पदार्थ की एक अवस्था है जो अत्यंत कम तापमान पर, पूर्ण शून्य (-273.15 डिग्री सेल्सियस या 0 केल्विन) के करीब होती है। यह तब बनता है जब बोसोन कणों की एक गैस, जैसे हीलियम के कुछ आइसोटोप और रूबिडियम और सोडियम जैसे परमाणुओं को पूर्ण शून्य के करीब तापमान तक ठंडा किया जाता है, जिससे व्यक्तिगत परमाणु अपनी व्यक्तिगत पहचान खो देते हैं और सामूहिक रूप से एकल क्वांटम इकाई के रूप में व्यवहार करते हैं (” सुपर परमाणु“).

  • बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट, जिसकी भविष्यवाणी आइंस्टीन ने 1924-1925 में की थी, को 1995 में कॉर्नेल और वाइमन ने रुबिडियम परमाणुओं का उपयोग करके साकार किया था, इसके बाद केटरले ने सोडियम परमाणुओं के साथ बीईसी का निर्माण किया।
विशेषताबोस-आइंस्टीन कंडेनसेटपदार्थ की अन्य अवस्थाएँ
स्थूल क्वांटम घटनाकण क्वांटम व्यवहार प्रदर्शित करते हैं → अतितरलता और सुसंगतता जैसी घटनाओं को जन्म देते हैंकण शास्त्रीय ढंग से व्यवहार करते हैं, क्वांटम प्रभाव कम प्रमुख होते हैं
संपूर्ण वेवफ़ंक्शन अधिव्यापनव्यक्तिगत परमाणुओं की तरंग क्रियाएं पूरी तरह से ओवरलैप होती हैं, जिससे एक एकल, सुसंगत पदार्थ तरंग बनती है।व्यक्तिगत कणों की तरंग क्रियाएँ महत्वपूर्ण रूप से ओवरलैप नहीं होती हैं।
अति निम्न तापमानपूर्ण शून्य के करीब तापमान पर निर्मित, जिससे क्वांटम प्रभाव हावी हो जाता है।तापमान भिन्न-भिन्न हो सकता है, लेकिन आवश्यक नहीं कि पूर्ण शून्य के करीब हो।

Q3 प्रश्न के निम्नलिखित भागों के उत्तर दीजिए-(10M)
 रेडियोधर्मिता को परिभाषित करें और बताएं कि ‘अर्द्ध आयु’ की अवधारणा इससे कैसे संबंधित है।
प्रत्येक प्रतिक्रिया के उदाहरण दें: अल्फा क्षय, बीटा क्षय और गामा क्षय।
विभिन्न क्षेत्रों में रेडियोधर्मिता के विभिन्न अनुप्रयोगों के बारे में बताएँ।

Answer:

रेडियोधर्मिता, ‘अर्द्ध आयु’ की अवधारणा :

  • ए. एच. बेकरेल ने 1896 में रेडियोधर्मिता की खोज पूरी तरह से संयोगवश की थी |
  • रेडियोधर्मिता एक अधिक स्थिर विन्यास प्राप्त करने के लिए एक अस्थिर परमाणु नाभिक से विकिरण का सहज उत्सर्जन है। यह उत्सर्जन अल्फा कणों (हीलियम नाभिक), बीटा कणों (इलेक्ट्रॉन या पॉज़िट्रॉन), या गामा किरणों (उच्च-ऊर्जा फोटॉन) का रूप ले सकता है।
    • रेडियोधर्मिता के मापन के लिए SI इकाई  बेकरेल  है। इसे प्रति सेकंड विघटन की संख्या (d.p.s.) के रूप में परिभाषित किया गया है

1 Becquerel (Bq) = 1 dps

  • वह समय जिसके दौरान रेडियोधर्मी नमूने में परमाणुओं की संख्या प्रारंभिक संख्या से आधी रह  जाती है, अर्द्ध-आयु  कहलाती है। इस सिद्धांत की खोज पहली बार 1907 में अर्नेस्ट रदरफोर्ड द्वारा की गई थी।

​​

इस प्रकार, किसी भी रेडियोधर्मी पदार्थ की  अर्द्ध-आयु उसके क्षय स्थिरांक के व्युत्क्रमानुपाती होता है और यह रेडियोधर्मी नाभिक का एक विशिष्ट गुण है। 14C (रेडियोधर्मी कार्बन) की अर्द्ध-आयु 5730 वर्ष है।

(law of exponential decay is N(t) = N0 exp (–λt)

  • N0 is the initial quantity of the substance 

N(t) is the quantity that still remains and has not yet decayed after a time t

अल्फा क्षय, बीटा क्षय और गामा क्षय।

अल्फा क्षय: 

बीटा-माइनस क्षय: एक न्यूट्रॉन नाभिक के भीतर एक प्रोटॉन में बदल जाता है ⇒ इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होता है

बीटा-प्लस क्षय(β+)- : एक प्रोटॉन (नाभिक के अंदर) न्यूट्रॉन में बदल जाता है। ⇒ पॉज़िट्रॉन उत्सर्जित होता है

​क्रमशः एंटीन्यूट्रिनो और न्यूट्रिनो का प्रतिनिधित्व करता है;

गामा क्षय

  • अधिकांश रेडियोन्यूक्लाइड अल्फा क्षय या बीटा क्षय के बाद संतति  नाभिक को उत्तेजित अवस्था में छोड़ देते हैं। संतति  नाभिक एकल संक्रमण द्वारा या कभी-कभी एक या अधिक गामा किरणों का उत्सर्जन करके क्रमिक संक्रमण द्वारा स्थिर अवस्था में  पहुँच जाता है।

कोबाल्ट-60 (Co-60) गामा किरण (उच्च-ऊर्जा फोटॉन) उत्सर्जित करके निकेल-60 (Ni-60) बनाने के लिए गामा क्षय से गुजरता है।

रेडियोधर्मिता के विभिन्न अनुप्रयोगों:

चिकित्सीय उपयोग:

विकिरण थेरेपी का प्रकारउदाहरण
बाह्य विकिरण चिकित्साविभिन्न कैंसर के इलाज के लिए कोबाल्ट-60 बाह्य रूप से एक्स-रे उत्सर्जित करता है। सीज़ियम-137 
आंतरिक विकिरण चिकित्साआयोडीन-131, एक β और γ-उत्सर्जक, थायरॉइड ग्रंथि में केंद्रित करके हाइपरथायरायडिज्म के इलाज के लिए दिया जाता है।
ब्रैकीथेरेपी या बीज प्रत्यारोपणआयोडीन-125, पैलेडियम-103, या सीज़ियम-131 जैसे γ-उत्सर्जक युक्त टाइटेनियम कैप्सूल को प्रोस्टेट कैंसर के इलाज के लिए प्रत्यारोपित किया जाता है।
अनुरेखक/मेडिकल इमेजिंग मेंपॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी (पीईटी): जैसे ग्लूकोज जैसे उपयुक्त यौगिक में शामिल कार्बन-11 और फ्लोरीन-18 यौगिक के चयापचय पथ का अनुसरण करने की अनुमति देते हैं।फॉस्फोरस-32 घातक ट्यूमर की पहचान में उपयोगी है क्योंकि कैंसर कोशिकाएं सामान्य कोशिकाओं की तुलना में अधिक फॉस्फेट जमा करती हैं।

ऊर्जा:

  • परमाणु ऊर्जा: यूरेनियम-235 और प्लूटोनियम-239 जैसे रेडियोधर्मी आइसोटोप का उपयोग नियंत्रित परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाओं के माध्यम से बिजली उत्पन्न करने के लिए परमाणु रिएक्टरों में ईंधन के रूप में किया जाता है।

उद्योग:

  • औद्योगिक रेडियोग्राफी: गामा विकिरण का उपयोग भारी मशीनरी की आंतरिक संरचना का निरीक्षण करने और हवा के बुलबुले जैसी खामियों का पता लगाने के लिए किया जाता है।
  • विसंक्रमण: रेडियोधर्मी स्रोत, जैसे गामा विकिरणक, का उपयोग चिकित्सा उपकरणों, फार्मास्यूटिकल्स और खाद्य उत्पादों को स्टरलाइज़ करने, सुरक्षा सुनिश्चित करने और संदूषण को रोकने के लिए किया जाता है।
  • घनत्व माप: रेडियोआइसोटोप का उपयोग औद्योगिक प्रक्रियाओं में धातु और प्लास्टिक शीट जैसी सामग्रियों की मोटाई या घनत्व को मापने के लिए किया जाता है।

भूविज्ञान मेंरेडियोकार्बन डेटिंग: रेडियोधर्मी कार्बन-14 का उपयोग स्थिर कार्बन समस्थानिकों के सापेक्ष कार्बन-14 समस्थानिकों के क्षय को मापकर पुरातात्विक कलाकृतियों और भूवैज्ञानिक नमूनों की आयु निर्धारित करने के लिए रेडियोकार्बन डेटिंग में किया जाता है।

Q.4 निम्नलिखित विषय पर लगभग 250 शब्दों में निबंध लिखिए- 
डेटा नया सोना है

Answer:

सोना हर किसी को पसंद होता है, यह चमकदार है और इसकी सापेक्ष दुर्लभता के कारण इसका मूल्य और दर्जा माना जाता है। लेकिन डेटा में वैसा आकर्षण नहीं है। सोने के विपरीत, डेटा हर जगह है और इसकी समान व्यापक अपील नहीं है, लेकिन क्या इसका मूल्य उतना ही है? 

प्राचीन मिस्रवासी पाँच हज़ार साल पहले सोने को गलाने वाले पहले व्यक्ति थे। उन शुरुआती दिनों से ही मानव जाति कीमती धातु से मोहित हो गई, और इसे हासिल करने की इच्छा ने ही सोने की बड़ी दौड़ और युद्धों को जन्म दिया है। तुलनात्मक रूप से कहें तो डेटा की भीड़ की  तो अभी शुरुआत ही है, डेटा युद्ध अभी शुरू नहीं हुआ है।

सोने से मूल्य प्राप्त करने के लिए, इसे सिक्कों में ढाला जाना चाहिए, आभूषणों में ढाला जाना चाहिए, या इसकी चालकता के कारण प्रौद्योगिकी में इसका तेज़ी से उपयोग किया जाना चाहिए। यह एक मूल्यवान इकाई बनाता है जो व्यावसायिक लाभ को बढ़ाता है। अलग-अलग एकत्र किए गए डेटा का कोई मूल्य नहीं है, इसलिए सोने की तरह, इसका अधिकतम लाभ उठाने के लिए इसमें हेरफेर और विश्लेषण करने की आवश्यकता है।

इसलिए सोने की तरह डेटा भी एक कमोडिटी है। और यह इस मूल्यवान संसाधन से प्राप्त अंतर्दृष्टि है जो वह मुद्रा है जो कंपनीयों को जैविक विकास को चलाने का साधन देती है। इसलिए जबकि डेटा एकत्र करना अत्यंत महत्वपूर्ण है (जैसे हमारे पूर्वजों ने सोने के लिए खनन किया था), वास्तविक प्रभाव एकत्र किए गए और अपनी तिजोरी में रखे गए डेटा का विश्लेषण करने से आता है।

‘बिग डेटा’ एक ऐसा विषय है जो पिछले कुछ वर्षों में स्थिर हो गया है, बड़ा हमेशा बेहतर नहीं होता है, बड़े डेटा की तुलना में बड़ी अंतर्दृष्टि अधिक महत्वपूर्ण होती है। पिछले कुछ वर्षों में हम जितना उचित रूप से उपयोग कर सकते हैं उससे अधिक डेटा हमारी उंगलियों पर है और इस प्रचुर डेटा के विपरीत, अंतर्दृष्टि अपेक्षाकृत दुर्लभ है।

इन जानकारियों को खोजने के लिए अलग-अलग लोगों, प्रौद्योगिकी और कौशल की आवश्यकता होती है। डेटा के स्मार्ट उपयोग से प्राप्त अंतर्दृष्टि बेहद शक्तिशाली है, यदि वे स्मार्ट और कार्रवाई योग्य है तो उनका व्यवसाय पर वास्तविक प्रभाव पड़ेगा। जो ब्रांड और कंपनियां किसी भी प्रकार के डेटा से स्मार्ट कार्रवाई योग्य अंतर्दृष्टि विकसित करने में सक्षम हैं, वे विजेता साबित हुईं हैं। सही औजारों वाला एक अनुभवी सुनार हथौड़े वाले प्रशिक्षु की तुलना में कच्चे माल में अधिक मूल्य जोड़ देगा।

सोने की तरह, डेटा की गुणवत्ता भी महत्वपूर्ण है, 9 कैरेट सोने की डली से 18 कैरेट की अंगूठी नहीं बनाई जा सकती। निम्न श्रेणी की सामग्री सस्ती हो सकती है, लेकिन यह उतने लंबे समय तक नहीं चलेगी। सोने की दुनिया में ‘कठोरता’ ‘स्थायित्व’ के बराबर नहीं है। डेटा के बारे में भी यही सच है। अंदर कचरा, बाहर कचरे के बराबर है। उच्च गुणवत्ता वाला डेटा विश्वसनीय मॉडल और अंतर्दृष्टि तैयार करने के लिए मौलिक है। भले ही मॉडल कितने भी अच्छे हों, यदि उन्हें बनाने के लिए उपयोग किया गया डेटा खराब, अधूरा, पुराना, पक्षपाती या अन्यथा गलत है, तो परिणामी भविष्यवाणियों के सटीक, विश्वसनीय या प्रभावशाली होने की बहुत कम संभावना है।

डेटा का इतिहास सोने की तुलना में छोटा है, लेकिन भविष्य में सभी आकार के वैश्विक व्यवसायों पर इसका अधिक प्रभाव पड़ेगा। हम पहले ही देख चुके हैं कि जिन कंपनियों ने पहले ही पता लगा लिया है कि डेटा कैसे एकत्र करना और उपयोग करना है, वे अपने प्रतिस्पर्धियों से बेहतर प्रदर्शन कर रहीं हैं। उदाहरण के लिए गूगल, फेसबुक, एमेजॉन और उबर को  देख सकते हैं, वे जो एप्लिकेशन बनाते हैं उनका मुख्य उद्देश्य डेटा एकत्र करना होता है।

व्यापक दृष्टिकोण से देखा जाए तो डाटा हमारे समाज को सुधारने, सेवाओं को बेहतर बनाने, और विकास की गति को बढ़ाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उदाहरण स्वरूप, चिकित्सा क्षेत्र में बिग डेटा विश्लेषण रोगों के पैटर्न और उपचार की बेहतर समझ प्रदान कर सकता है, जिससे लोगों को सटीक और प्रभावी उपचार मिल सकता है। व्यापार में, डाटा विश्लेषण, सही समझ और निर्णय लेने में मदद करता है, जिससे उद्यमिता में सुधार होता है और निर्माणक्षेत्र में उच्चतम उत्पादकता को प्राप्त करने का साधन बनता है। इसके अलावा, सामाजिक मीडिया और इंटरनेट के माध्यम से जुटे डेटा से हम समाज में हो रहे परिवर्तनों को समझ सकते हैं और समाजिक न्याय की दिशा में कदम बढ़ा सकते हैं।

तो क्या डेटा नया सोना है? डेटा सोने की तरह एक वस्तु है। सोने की तरह गुणवत्ता भी महत्वपूर्ण है। सोने की तरह इसका अधिकतम लाभ उठाने के लिए इसे परिष्कृत करने की आवश्यकता है। लेकिन डेटा मूल्यवान नहीं है, यह हर जगह है। डेटा का मूल्य वह अंतर्दृष्टि है जो वह बना सकता है।

अच्छी गुणवत्ता वाले डेटा के स्मार्ट उपयोग से प्राप्त अंतर्दृष्टि बहुत शक्तिशाली होती है। जो ब्रांड और कंपनियां किसी भी स्तर के डेटा से कार्रवाई योग्य अंतर्दृष्टि विकसित करने में सक्षम हैं, वे विजेता होंगी।

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