निम्नलिखित में से कौन से जोड़े समस्थानिक (isotopes) को दर्शाते हैं?

Question

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The correct answer is B: ऑक्सीजन-16 और ऑक्सीजन-18. समस्थानिक एक ही रासायनिक तत्व के वे परमाणु होते हैं जिनमें प्रोटॉन की संख्या समान होती है लेकिन उनके नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न होती है। परिणामस्वरूप, उनकी परमाणु संख्या समान होती है लेकिन द्रव्यमान संख्या अलग-अलग होती है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
समस्थानिक एक ही रासायनिक तत्व के वे परमाणु होते हैं जिनमें प्रोटॉन की संख्या समान होती है लेकिन उनके नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या भिन्न होती है। परिणामस्वरूप, उनकी परमाणु संख्या समान होती है लेकिन द्रव्यमान संख्या अलग-अलग होती है।

Working Principle: किसी तत्व की रासायनिक पहचान विशेष रूप से प्रोटॉन की संख्या (परमाणु संख्या $Z$) द्वारा निर्धारित की जाती है। चूंकि समस्थानिकों में प्रोटॉन की संख्या समान होती है, इसलिए वे लगभग समान रासायनिक गुण प्रदर्शित करते हैं। द्रव्यमान में भिन्नता पूरी तरह से न्यूट्रॉन ($N$) की संख्या में अंतर के कारण होती है, जहाँ द्रव्यमान संख्या $A = Z + N$ होती है।

Key Formulas: $A = Z + N$ — जहाँ $A$ द्रव्यमान संख्या है, $Z$ परमाणु संख्या है, और $N$ न्यूट्रॉन संख्या है

Key Points: एक तत्व के समस्थानिकों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है, जिससे उनका रासायनिक व्यवहार एक जैसा होता है।; विभिन्न परमाणु द्रव्यमानों के कारण घनत्व और क्वथनांक जैसे भौतिक गुण थोड़े भिन्न हो सकते हैं।; हाइड्रोजन के तीन प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले समस्थानिक हैं: प्रोटियम ($^1H$), ड्यूटेरियम ($^2H$), और ट्रिटियम ($^3H$)।

Advantages: चिकित्सा इमेजिंग और रेडियोथेरेपी में उपयोग किया जाता है।; कार्बनिक पदार्थों की आयु निर्धारित करने के लिए रेडियोधर्मी डेटिंग (जैसे, कार्बन-14 डेटिंग) को सक्षम बनाता है।

Disadvantages: यदि विशेष उपकरणों और परिरक्षण (shielding) के साथ न संभाला जाए, तो रेडियोधर्मी समस्थानिक हानिकारक हो सकते हैं।; रेडियोधर्मी कचरे के लिए दीर्घकालिक, जटिल भंडारण समाधानों की आवश्यकता होती है।

Applications: यूरेनियम-235 का उपयोग परमाणु ऊर्जा रिएक्टरों में ईंधन के रूप में किया जाता है।; आयोडीन-131 का उपयोग थायरॉयड विकारों के इलाज के लिए किया जाता है।

Additional Info: ऑक्सीजन-16 ($Z=8, A=16$) और ऑक्सीजन-18 ($Z=8, A=18$) दोनों में 8 प्रोटॉन होते हैं।. विकल्प A: कार्बन ($Z=6$) और नाइट्रोजन ($Z=7$) अलग-अलग तत्व हैं।. विकल्प C: सोडियम ($Z=11$) और मैग्नीशियम ($Z=12$) अलग-अलग तत्व हैं।. विकल्प D: हाइड्रोजन ($Z=1$) और हीलियम ($Z=2$) अलग-अलग तत्व हैं।

Answer: B सही है — ऑक्सीजन-16 और ऑक्सीजन-18 समस्थानिक हैं क्योंकि उनकी परमाणु संख्या (8) समान है लेकिन द्रव्यमान संख्या अलग-अलग है।

Exam Tip: समस्थानिकों की पहचान करते समय हमेशा पहले परमाणु संख्या ($Z$) की जांच करें; यदि तत्व अलग-अलग हैं, तो वे समस्थानिक नहीं हो सकते।

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Option A: कार्बन-12 और नाइट्रोजन-14

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Option C: सोडियम-23 और मैग्नीशियम-24

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Option D: हाइड्रोजन-1 और हीलियम-4

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