अत्यंत तनु नाइट्रिक अम्ल के साथ उपचारित करने पर कौन सी धातुएँ हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करती हैं?

Question

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The correct answer is A: मैग्नीशियम (Mg) और मैंगनीज (Mn). अत्यंत तनु नाइट्रिक अम्ल ($HNO_3$) अधिकांश धातुओं के लिए एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट है, लेकिन यह केवल मैग्नीशियम ($Mg$) और मैंगनीज ($Mn$) जैसी धातुओं के साथ ही हाइड्रोजन गैस छोड़ने के लिए अम्ल के रूप में कार्य कर सकता है। ये दोनों धातुएँ अत्यधिक क्रियाशील होती हैं, और अत्यंत तनु अवस्था में, $HNO_3$ की ऑक्सीकरण शक्ति इतनी कम हो जाती है कि यह मानक धातु-अम्ल विस्थापन अभिक्रिया को होने देती है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
अत्यंत तनु नाइट्रिक अम्ल ($HNO_3$) अधिकांश धातुओं के लिए एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट है, लेकिन यह केवल मैग्नीशियम ($Mg$) और मैंगनीज ($Mn$) जैसी धातुओं के साथ ही हाइड्रोजन गैस छोड़ने के लिए अम्ल के रूप में कार्य कर सकता है। ये दोनों धातुएँ अत्यधिक क्रियाशील होती हैं, और अत्यंत तनु अवस्था में, $HNO_3$ की ऑक्सीकरण शक्ति इतनी कम हो जाती है कि यह मानक धातु-अम्ल विस्थापन अभिक्रिया को होने देती है।

Working Principle: ज्यादातर मामलों में, नाइट्रिक अम्ल ($HNO_3$) उत्पन्न हाइड्रोजन गैस को ऑक्सीकृत करके जल बना देता है, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन के बजाय नाइट्रोजन के ऑक्साइड ($NO_x$) विकसित होते हैं। हालाँकि, मैग्नीशियम और मैंगनीज के साथ, अत्यंत तनु नाइट्रिक अम्ल के साथ अभिक्रिया इस तरह से होती है कि मानक विस्थापन $M + 2HNO_3 \rightarrow M(NO_3)_2 + H_2$ आगे बढ़ता है क्योंकि $H^+$ आयनों की कम सांद्रता और इन धातुओं के विशिष्ट अपचयन विभव (reduction potentials) नाइट्रेट आयन के अपचयन की तुलना में हाइड्रोजन के उत्सर्जन का समर्थन करते हैं।

Key Formulas: $Mg(s) + 2HNO_3(aq) \rightarrow Mg(NO_3)_2(aq) + H_2(g)$ — मैग्नीशियम के साथ अभिक्रिया; $Mn(s) + 2HNO_3(aq) \rightarrow Mn(NO_3)_2(aq) + H_2(g)$ — मैंगनीज के साथ अभिक्रिया

Key Points: नाइट्रिक अम्ल आमतौर पर एक ऑक्सीकरण अम्ल है जो हाइड्रोजन के बजाय पानी और नाइट्रोजन के ऑक्साइड उत्पन्न करता है।; मैग्नीशियम और मैंगनीज ही एकमात्र सामान्य धातुएँ हैं जो अपनी क्रियाशीलता श्रृंखला में स्थिति के कारण यह विशिष्ट व्यवहार दर्शाती हैं।; ऑक्सीकरण क्रिया को रोकने के लिए सांद्रता का 'अत्यंत तनु' (लगभग 1%) होना आवश्यक है।

Advantages: प्रयोगशाला में हाइड्रोजन गैस एकत्र करने की अनुमति देता है।

Disadvantages: सटीक सांद्रता नियंत्रण की आवश्यकता होती है; उच्च सांद्रता पर हाइड्रोजन उत्पन्न नहीं होगा।

Applications: प्रयोगशाला में गैस तैयार करना; धातु की क्रियाशीलता का अध्ययन

Additional Info: कॉपर और कोबाल्ट नाइट्रिक अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करके नाइट्रोजन के ऑक्साइड (जैसे $NO_2$, $NO$, $N_2O$) उत्पन्न करते हैं, न कि हाइड्रोजन।. यह घटना कक्षा 10 रसायन विज्ञान (NCERT) में पढ़ाया जाने वाला एक क्लासिक अपवाद है।

Answer: A सही है — मैग्नीशियम और मैंगनीज एकमात्र धातुएँ हैं जो अत्यंत तनु नाइट्रिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करने पर हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करती हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि प्रतियोगी रसायन विज्ञान में, 'नाइट्रिक अम्ल' लगभग हमेशा एक ऑक्सीकरण एजेंट होता है—सिवाय Mg और Mn के साथ बहुत अधिक तनुकरण की विशिष्ट स्थिति को छोड़कर!

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Option B: कॉपर (Cu) और कोबाल्ट (Co)

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Option C: मैंगनीज (Mn) और कोबाल्ट (Co)

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Option D: मैग्नीशियम (Mg) और कॉपर (Cu)

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