जब जिप्सम को 373 K पर गर्म किया जाता है, तो पानी के अणुओं के ह्रास के परिणामस्वरूप कौन सा पदार्थ बनता है?

Question

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The correct answer is B: कैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट. जब जिप्सम ($CaSO_{4} \cdot 2H_{2}O$) को 373 K पर गर्म किया जाता है, तो यह अपने क्रिस्टलीकरण के जल का तीन-चौथाई हिस्सा खो देता है और कैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट ($CaSO_{4} \cdot \frac{1}{2}H_{2}O$) बनाता है। इस उत्पाद को आमतौर पर प्लास्टर ऑफ पेरिस (POP) के रूप में जाना जाता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
जब जिप्सम ($CaSO_{4} \cdot 2H_{2}O$) को 373 K पर गर्म किया जाता है, तो यह अपने क्रिस्टलीकरण के जल का तीन-चौथाई हिस्सा खो देता है और कैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट ($CaSO_{4} \cdot \frac{1}{2}H_{2}O$) बनाता है। इस उत्पाद को आमतौर पर प्लास्टर ऑफ पेरिस (POP) के रूप में जाना जाता है।

Working Principle: निर्जलीकरण (dehydration) की प्रक्रिया कैल्शियम सल्फेट लैटिस से जुड़े दो पानी के अणुओं की तापीय अस्थिरता के कारण होती है। 373 K पर गर्म करने पर, क्रिस्टल संरचना $1.5$ मोल पानी खो देती है, जिससे हेमीहाइड्रेट रूप पीछे रह जाता है जो उस विशिष्ट तापमान पर थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर होता है। यदि इसे इस तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है, तो सारा पानी निकल जाता है, जिसके परिणामस्वरूप 'डेड बर्न्ट प्लास्टर' (निर्जल कैल्शियम सल्फेट) प्राप्त होता है।

Key Formulas: $CaSO_{4} \cdot 2H_{2}O \xrightarrow{373 K} CaSO_{4} \cdot \frac{1}{2}H_{2}O + \frac{3}{2}H_{2}O$ — जिप्सम की निर्जलीकरण अभिक्रिया; $CaSO_{4} \cdot \frac{1}{2}H_{2}O + \frac{3}{2}H_{2}O \rightarrow CaSO_{4} \cdot 2H_{2}O$ — प्लास्टर ऑफ पेरिस का जमना

Key Points: जिप्सम को रासायनिक रूप से कैल्शियम सल्फेट डाइहाइड्रेट के रूप में जाना जाता है।; प्लास्टर ऑफ पेरिस (POP) को रासायनिक रूप से कैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट के रूप में जाना जाता है।; यह अभिक्रिया तापमान के प्रति संवेदनशील है; 373 K से अधिक तापमान पर निर्जल कैल्शियम सल्फेट का निर्माण होता है।; पानी के साथ मिलाने पर POP जिप्सम क्रिस्टल के पुनर्गठन के कारण एक सख्त द्रव्यमान में जम जाता है।

Advantages: पानी के साथ मिलाने पर तेजी से सेट होने का समय; सांचे बनाने और सर्जिकल कास्ट के लिए उत्कृष्ट

Disadvantages: यदि ठीक से संग्रहित न किया जाए, तो यह हवा से नमी सोख लेता है और अपने जमने के गुण खो देता है; इसे नमी-रोधी कंटेनरों में संग्रहित किया जाना चाहिए

Applications: डॉक्टरों द्वारा टूटी हुई हड्डियों को सही स्थिति में सहारा देने के लिए उपयोग किया जाता है; खिलौने, मूर्तियां और सजावटी सामग्री बनाने के लिए उपयोग किया जाता है

Additional Info: 373 K, 100 °C के बराबर होता है।. विकल्प A (कैल्शियम कार्बोनेट) चूना पत्थर ($CaCO_{3}$) है, जो जिप्सम की जलयोजन प्रक्रिया से संबंधित नहीं है।. विकल्प C (कैल्शियम क्लोराइड) एक नमक है जिसे सुखाने वाले एजेंट (desiccant) के रूप में उपयोग किया जाता है, यह जिप्सम को गर्म करने का उत्पाद नहीं है।. विकल्प D (कैल्शियम ऑक्साइड) अनबुझा चूना ($CaO$) है, जो बहुत उच्च तापमान (1000 K से ऊपर) पर बनता है।

Answer: B सही है — जिप्सम को 373 K पर गर्म करने से कैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट बनता है, जिसे आमतौर पर प्लास्टर ऑफ पेरिस कहा जाता है।

Exam Tip: याद रखें कि जिप्सम में 2 पानी के अणु होते हैं और POP में $\frac{1}{2}$ पानी का अणु होता है; हेमीहाइड्रेट में 'हेमी' का अर्थ विशेष रूप से आधा होता है।

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Option A: कैल्शियम कार्बोनेट

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Option C: कैल्शियम क्लोराइड

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Option D: कैल्शियम ऑक्साइड

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