An azeotrope, also known as a constant boiling point mixture, comprises two or more components in fluidic states, wherein their proportions cannot be modified through simple distillation. This occurs because during boiling, the vapor maintains the same composition as the original mixture. Understanding azeotropic behavior is crucial in fluid separation techniques.it is not possible to separate the components by fractional distillation and therefore, azeotropic distillation is usually used instead. (एज़ोट्रोप, जिसे निरंतर क्वथनांक मिश्रण के रूप में भी जाना जाता है, में तरल अवस्था में दो या दो से अधिक घटक शामिल होते हैं, जिसमें उनके अनुपात को सरल आसवन के माध्यम से संशोधित नहीं किया जा सकता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि उबलने के दौरान वाष्प मूल मिश्रण के समान ही संरचना बनाए रखता है। द्रव पृथक्करण तकनीकों में एज़ोट्रोपिक व्यवहार को समझना महत्वपूर्ण है। आंशिक आसवन द्वारा घटकों को अलग करना संभव नहीं है और इसलिए, इसके बजाय आमतौर पर एज़ोट्रोपिक आसवन का उपयोग किया जाता हैI)
Each azeotrope has a characteristic boiling point. The boiling point of an azeotrope is either less than the boiling point temperatures of any of its constituents (a positive azeotrope), or greater than the boiling point of any of its constituents (a negative azeotrope). For both positive and negative azeotropes, (प्रत्येक एज़ोट्रोप का एक विशिष्ट क्वथनांक होता है। किसी एज़ोट्रोप का क्वथनांक या तो उसके किसी भी घटक (एक सकारात्मक एज़ोट्रोप) के क्वथनांक तापमान से कम होता है, या उसके किसी भी घटक (एक नकारात्मक एज़ोट्रोप) के क्वथनांक से अधिक होता है। सकारात्मक और नकारात्मक दोनों एज़ोट्रोप के लिए, आंशिक आसवन द्वारा घटकों को अलग करना संभव नहीं है और इसके बजाय आमतौर पर एज़ोट्रोपिक आसवन का उपयोग किया जाता है।)
Type of Azeotropic Mixture
Example
Boiling Point of Ethanol
Boiling Point of Water
Composition of Azeotropic Mixture
Boiling Point of Azeotropic Mixture
Minimum Boiling Azeotropes
Ethanol & water
78.4 0C
100 0C
95.63& Ethanol & 4.37 Water by mass
78.2 0C
Type of Azeotropic Mixture
Example
Boiling Point Nitric acid
Boiling Point of Water
Composition of Azeotropic Mixture
Boiling Point of Azeotropic Mixture
Maximum Boiling Azeotropes
Nitric and water
83 0C
100 0C
68% nitric acid and 32% water by mass
120.5°C
Type of Azeotropic Mixture
Example
Boiling Point Hydrochloric acid
Boiling Point of Water
Composition of Azeotropic Mixture
Boiling Point of Azeotropic Mixture
Maximum Boiling Azeotropes
Hydrochloric acid and Water
-85 0C
100 0C
hydrochloric acid 20.2% and 79.8% water by mass
120.4 °C (393.5 K)
A solution of two liquids that shows greater positive deviation from Raoult’s law forms a minimum boiling azeotrope at a specific composition. In general, a positive azeotrope boils at a lower temperature than boiling temperature of any other ratio of its constituents. Positive azeotropes are also called minimum boiling mixtures. A well-known example of a positive azeotrope is an ethanol–water mixture (obtained by fermentation of sugars) consisting of 95.63% ethanol and 4.37% water (by mass), which boils at 78.2 °C. Ethanol boils at 78.4 °C, water boils at 100 °C, but the azeotrope boils at 78.2 °C, which is lower than either of its constituents. Once this composition has been achieved, the liquid and vapour have the same composition, and no further separation occurs.(दो तरल पदार्थों का एक समाधान जो राउल्ट के नियम से अधिक सकारात्मक विचलन दिखाता है, एक विशिष्ट संरचना पर न्यूनतम उबलते एज़ियोट्रोप बनाता है। सामान्य तौर पर, एक सकारात्मक एज़ोट्रोप अपने घटकों के किसी भी अन्य अनुपात के उबलते तापमान की तुलना में कम तापमान पर उबलता है। धनात्मक एज़ोट्रोप्स को न्यूनतम उबलने वाला मिश्रण भी कहा जाता है। सकारात्मक एज़ोट्रोप का एक प्रसिद्ध उदाहरण इथेनॉल-पानी का मिश्रण (शर्करा के किण्वन द्वारा प्राप्त) है जिसमें 95.63% इथेनॉल और 4.37% पानी (द्रव्यमान द्वारा) होता है, जो 78.2 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है। इथेनॉल 78.4 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, पानी 100 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, लेकिन एज़ियोट्रोप 78.2 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, जो इसके किसी भी घटक से कम है। एक बार यह संरचना प्राप्त हो जाने के बाद, तरल और वाष्प की संरचना समान हो जाती है, और आगे कोई पृथक्करण नहीं होता है।)
A solution that shows large negative deviation from Raoult’s law forms a maximum boiling azeotrope at a specific composition. Nitric acid and water is an example of this class ( negative deviation ) of azeotrope. This azeotrope has an approximate composition of 68% nitric acid and 32% water by mass, with a boiling point of 393.5 K (120.4 °C). A negative azeotrope boils at a higher temperature than any other ratio of its constituents. Negative azeotropes are also called maximum boiling mixtures azeotropes. Another example of a negative azeotrope is hydrochloric acid at a concentration of 20.2% and 79.8% water (by mass). Hydrogen chloride boils at -85 °C and water at 100 °C, but the azeotrope boils at 110 °C, which is higher than either of its constituents. (एक समाधान जो राउल्ट के नियम से बड़ा नकारात्मक विचलन दिखाता है, एक विशिष्ट संरचना पर अधिकतम उबलता हुआ एज़ोट्रोप बनाता है। नाइट्रिक एसिड और पानी एज़ोट्रोप के इस वर्ग (नकारात्मक विचलन) का एक उदाहरण है। इस एज़ोट्रोप में द्रव्यमान के हिसाब से 68% नाइट्रिक एसिड और 32% पानी की अनुमानित संरचना होती है, जिसका क्वथनांक 393.5 K (120.4 डिग्री सेल्सियस) होता है। एक नकारात्मक एज़ोट्रोप अपने घटकों के किसी भी अन्य अनुपात की तुलना में उच्च तापमान पर उबलता है। नकारात्मक एज़ोट्रोप्स को अधिकतम क्वथनांक मिश्रण एज़ोट्रोप्स भी कहा जाता है। नकारात्मक एज़ोट्रोप का एक अन्य उदाहरण 20.2% और 79.8% पानी (द्रव्यमान द्वारा) की सांद्रता पर हाइड्रोक्लोरिक एसिड है। हाइड्रोजन क्लोराइड -85 डिग्री सेल्सियस पर और पानी 100 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, लेकिन एज़ोट्रोप 110 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, जो इसके किसी भी घटक से अधिक है।)
The 10 questions are given below. Give the answers on the basis of following criteria.नीचे 1 प्रश्न दिए गए हैं। निम्नलिखित मानदंडों के आधार पर उत्तर दीजिए। 1.Write / Mark Answer “A”, if Both “Assertion” and “Reason” are correct statements and “Reason” is correct explanation of “Assertion”. उत्तर “ए” लिखें/चिह्नित करें, यदि “अभिकथन” और “कारण” दोनों सही कथन हैं और “कारण” “अभिकथन” की सही व्याख्या है। 2.Write / Mark Answer “B”, if Both “Assertion” and “Reason” are correct statements and “Reason” is not correct explanation of “Assertion”. उत्तर “बी” लिखें/चिह्नित करें, यदि “अभिकथन” और “कारण” दोनों सही कथन हैं और “कारण” “अभिकथन” की सही व्याख्या नहीं है। 3.Write / Mark Answer “C”, if “Assertion” is correct statement but “Reason” is not correct statement. उत्तर “सी” लिखें/चिह्नित करें, यदि “अभिकथन” सही कथन है लेकिन “कारण” सही कथन नहीं है। 4.Write / Mark Answer “D”, if “Assertion” is not correct statement but “Reason” is correct statement. उत्तर “डी” लिखें/चिह्नित करें, यदि “अभिकथन” सही कथन नहीं है लेकिन “कारण” सही कथन है। 5.Write / Mark Answer “E”, if both “Assertion” and “Reason” incorrect statements. उत्तर “ई” लिखें/चिह्नित करें, यदि दोनों “अभिकथन” और “कारण” गलत कथन हैं।
Q.1 Assertion :- A person feels happiness/ pleasure at higher altitudes. Q.1 अभिकथन :- व्यक्ति को अधिक ऊंचाई पर सुख/सुख की अनुभूति होती है। Reason:- At higher altitude concentration of oxygen in air becomes lower. कारण:- अधिक ऊंचाई पर हवा में ऑक्सीजन की सांद्रता कम हो जाती है।
Q.2 Assertion :- Elevation in boiling point of 1molal solution of glucose in ethanol is higher than 1 molal solution of glucose in water. Q.2 अभिकथन :-इथेनॉल में ग्लूकोज के 1 मोलल विलयन का क्वथनांक पानी में ग्लूकोज के 1 मोलल विलयन से अधिक होता है। Reason:- Kb for ethanol is 1.20 K Kg /mol while Kb for water is 0.52 K Kg /mol कारण:- इथेनॉल के लिए Kb 1.20 Kg/mol है जबकि पानी के लिए Kb 0.52 Kg/mol है I
Q.3 Assertion :- Mixing of ethanol and water leads to decrease in vapour pressure. Q.3 अभिकथन :-इथेनॉल और पानी के मिश्रण से वाष्प के दबाव में कमी आती है। Reason:- The intermolecular attraction decreases after mixing in case of positive deviation. कारण:- धनात्मक विचलन की स्थिति में मिश्रण के बाद अंतराआण्विक आकर्षण कम हो जाता है।
Q.4 Assertion :- The helium is less soluble in water than hydrogen. Q.4 अभिकथन :- हीलियम हाइड्रोजन की तुलना में पानी में कम घुलनशील है। Reason:- K(H) for helium is more than hydrogen. कारण:- हीलियम के लिए K(H) हाइड्रोजन से अधिक है।
Q.5 Assertion :- The molality is better than molarity. Q.5 अभिकथन: – मोलैलिटी मोलरिटी से बेहतर है। Reason :- Molality does not change with temperature कारण :- तापमान के साथ मोलैलिटी नहीं बदलती है
Q.6 Assertion :- The mass percentage of solution of glucose is 10% which is prepared by mixing 5 grams of glucose in 50 gram of water. Q.6 अभिकथन :- ग्लूकोज के घोल का द्रव्यमान प्रतिशत 10% है जो 50 ग्राम पानी में 5 ग्राम ग्लूकोज मिलाकर तैयार किया जाता है। Reason :- Mass % is the amount of solute in grams present in 100 grams of solution. कारण :- द्रव्यमान % 100 ग्राम घोल में मौजूद ग्राम में विलेय की मात्रा है।
Q.7 Assertion :- A solution of ethylene glycol in water is used as antifreeze mixture in radiators of vehicles at higher altitudes where temperature is sub zero. Q.7 अभिकथन :-पानी में एथिलीन ग्लाइकॉल का एक विलयन उच्च ऊंचाई पर वाहनों के रेडिएटर्स में एंटीफ्रीज मिश्रण के रूप में उपयोग किया जाता है जहां तापमान शून्य से कम होता है। Reason :- Mixing of ethylene glycol in water leads to depression in boiling point. कारण:- एथिलीन ग्लाइकॉल को पानी में मिलाने से क्वथनांक में अवनमन होता है।
Q.8 Assertion :- Scuba ( deep sea) divers uses a compressed gaseous mixture of 11.7% of Helium (He), 56.2 % of Nitrogen (N2) and 32.1 % of Oxygen (O2) is used in breathing kit / cylinder. Q.8 अभिकथन :-स्कूबा (गहरे समुद्र) के गोताखोरों में 11.7% हीलियम (He), 56.2% नाइट्रोजन (N2) और 32.1% ऑक्सीजन (O2) के संपीडित गैसीय मिश्रण का उपयोग श्वास किट/सिलेंडर में किया जाता है। Reason:- The above compressed gaseous mixture protects scuba divers from painful effect of “bends”. कारण:- उपरोक्त संपीड़ित गैसीय मिश्रण स्कूबा गोताखोरों को “दर्दनाक बीमारी” के दर्दनाक प्रभाव से बचाता है।
Q.9 Assertion :- Ice on the road is melted by sprinkling salt on the ice. Q.9 अभिकथन :-बर्फ पर नमक छिड़कने से सड़क की बर्फ पिघल जाती है। Reason:- Addition of salt decreases the melting point of ice and melting point go down than temperature of environment. कारण:- नमक मिलाने से बर्फ का गलनांक कम हो जाता है और गलनांक पर्यावरण के तापमान से नीचे चला जाता है।
Q.10 Assertion :- Addition of ethanol in water increases the partial pressure of solution. Q.10 अभिकथन :-पानी में एथेनॉल मिलाने से विलयन का आंशिक दाब बढ़ जाता है। Reason:- According to Raoult’s law, the vapour pressure of components of solution is directly proportional to their mole fraction in solution. कारण:- राउल्ट के नियम के अनुसार विलयन के घटकों का वाष्प दाब विलयन में उनके मोल अंश के समानुपाती होता है।
Answer:-
1-D
2-A
3-D
4-C
5-A
6-D
7-C
8-A
9-A
10-B
Explanation:-
Q-1: A person feels vomiting, nausea and problem in thinking and experience dearth at higher altitudes which is called anoxia and it is due to lack of concentration of oxygen at higher altitudes, Therefore the assertion is wrong statement but reason is correct अधिक ऊंचाई पर व्यक्ति को उल्टी, मिचली और सोचने में समस्या महसूस होती है और उसकी मृत्यु हो सकती है, जिसे एनोक्सिया कहा जाता है और यह अधिक ऊंचाई पर ऑक्सीजन की एकाग्रता की कमी के कारण होता है।
Q-2- Elevation in boiling point =Kb X m Here molalities of both solutions is same therefore elevation in boiling point will depend on value of Kb ie molal elevation constant or ebulioscopic constant of solvent which is higher for ethanol solvent. इथेनॉल में ग्लूकोज के 1molal घोल के क्वथनांक में ऊंचाई पानी में ग्लूकोज के 1 molal घोल से अधिक है क्योंकि इथेनॉल के लिए Kb (1.20 Kg /mol) पानी के लिए Kb (0.52 Kg / mol ) से अधिक है क्वथनांक में वृद्धि / उन्नयन = Kb X m यहां दोनों विलयनों की मोलैलिटी समान है इसलिए क्वथनांक में उन्नयन Kb के मान पर निर्भर करेगा अर्थात मोलल उन्नयन स्थिरांक या विलायक का एबुलियोस्कोपिक स्थिरांक जो इथेनॉल विलायक के लिए अधिक होता है।
Q-3-Mixing of ethanol and water leads to increase in vapour pressure because The intermolecular attraction forces among among the water and ethanol molecules are less than intermolecular forces among the water molecules in pure water and intermolecular attraction forces among the ethanol molecules in pure ethanol, causes positive deviation. Means intermolecular attraction forces decreases after mixing and more vapours will be produced will create more vapour pressure. A-A or B-B > A-B
इथेनॉल और पानी के मिश्रण से वाष्प के दबाव में वृद्धि होती है क्योंकि पानी और इथेनॉल अणुओं के बीच अंतर-आणविक आकर्षण बल शुद्ध पानी में पानी के अणुओं के बीच अंतर-आणविक बल और शुद्ध इथेनॉल में इथेनॉल अणुओं के बीच अंतर-आणविक आकर्षण बल से कम होते हैं, जो सकारात्मक विचलन का कारण बनते हैं। मतलब इंटरमॉलिक्युलर आकर्षण बल मिश्रण के बाद कम हो जाते हैं और अधिक वाष्प उत्पन्न होंगे और अधिक वाष्प दबाव पैदा करेंगे। A-A or B-B > A-B
Q-4-The helium is less soluble in water than hydrogen because K(H) for helium is less than hydrogen. According to henery’s law :- m = K(H) X mass of gas in solution = Henery law constant x Mole fraction Therefore a gas having more K(H) value will be more soluble in water. The gas having higher value of K(H) is more polar and we know more polar solute will be more soluble in polar solvent i.e. water. हीलियम हाइड्रोजन की तुलना में पानी में कम घुलनशील है क्योंकि हीलियम के लिए K(H) हाइड्रोजन से कम है। हेनरी के नियम के अनुसार :- m = K(H) X विलयन में गैस का द्रव्यमान = हेनरी नियम स्थिरांक x मोल अंश इसलिए अधिक K(H) मान वाली गैस पानी में अधिक घुलनशील होगी। K(H) के उच्च मान वाली गैस अधिक ध्रुवीय होती है और हम जानते हैं कि अधिक ध्रुवीय विलेय ध्रुवीय विलायक यानी पानी में अधिक घुलनशील होगा।
Q-5- The molality is better than molarity because Molality does not change with temperature.( Molarity) M = W(B) / GMM (B) x V (in Liter) Here V i.e. volume of solution is used which affect with with temperature and thereby alter the molarity (M) (Molality) m = W(B) / GMM (B) x W(A) (in Kilogram) Here weight of solvent is used which does not affect with temperature and thus molality (m) remains unaffected. मोलरिटी मोलरिटी से बेहतर है क्योंकि मोलिटी तापमान के साथ नहीं बदलती है। (मोलरिटी) M = W(B) / GMM (B) x V(लीटर में) यहाँ V यानि विलयन के आयतन का उपयोग किया जाता है जो तापमान के साथ प्रभावित होता है और इस तरह मोलरिटी (M) को बदल देता है। (मोललिटी) m = W(B) / GMM (B) x W(A) (किलोग्राम में) यहाँ विलायक के भार का उपयोग किया जाता है जो तापमान से प्रभावित नहीं होता है और इस प्रकार मोललिटी (m) अप्रभावित रहता है।
Q-6-Mass % is the amount of solute in grams present in 100 grams of solution. द्रव्यमान % 100 ग्राम घोल में मौजूद ग्राम में विलेय की मात्रा है। Mass % = W(B) x 100 / W Mass % = W(B) x 100 / ( W(A) +W (B) Mass % = 5 g x 100 / ( 50 g + 5 g ) Mass % = =500 / 55 Mass % = 9.09% Therefore Assertion is wrong but reason is correct. अतः अभिकथन गलत है परन्तु कारण सही है I
Q-7- Mixing of ethylene glycol in water leads to depression in freezing ( not in boiling point ) point because addition of solute in water decreases freezing point. If temperature of environment is -8 degree Celsius than water in radiator of vehicle will freeze but if water is mixed with sufficient amount of ethylene glycol than freezing point becomes lower than -8 degree Celsius, say -10 degree Celsius than water will not freeze at -8 degree Celsius. एथिलीन ग्लाइकॉल को पानी में मिलाने से हिमांक में कमी आती है क्योंकि पानी में विलेय मिलाने से हिमांक कम हो जाता है। यदि पर्यावरण का तापमान -8 डिग्री सेल्सियस है, तो वाहन के रेडिएटर में पानी जम जाएगा, लेकिन अगर पानी में पर्याप्त मात्रा में एथिलीन ग्लाइकॉल मिला दिया जाए तो हिमांक -8 डिग्री सेल्सियस से कम हो जाता है, मान लीजिए-10 डिग्री सेल्सियस हो जाता हैतो -8 डिग्री सेल्सियस पर पानी नहीं जमेगा।
Q-8-Scuba ( deep sea) divers uses a compressed gaseous mixture of 11.7% of Helium (He), 56.2 % of Nitrogen (N2) and 32.1 % of Oxygen (O2) is used in breathing kit / cylinder, WHEREAS the percentage of nitrogen is 78% in atmosphere. When scuba diver go deep inside the sea the nitrogen dissolve in blood with oxygen gas but oxygen is absorbed by cells and utilized but nitrogen remain insoluble in blood. When scuba diver comes up fast than this dissolved nitrogen comes out of blood in the form of small bubbles and these bubbles of nitrogen causes hindrance in the movement of blood in the capillaries. This situation is called “bends” and creates a lot of pain in body and muscles and it may cause death by drowning. Therefore Helium gas is mixed to reduce percentage of nitrogen and helium gas is almost insoluble in blood. With this mixture a scuba diver comes up slowly from deep sea which helps also. स्कूबा (गहरा समुद्र) के गोताखोर 11.7% हीलियम (He), 56.2% नाइट्रोजन (N2) और 32.1% ऑक्सीजन (O2) के संपीडित गैसीय मिश्रण का उपयोग श्वास किट/सिलेंडर में करते हैं, जबकि वायुमंडल में नाइट्रोजन का प्रतिशत 78% है। जब स्कूबा डाइवर समुद्र के अंदर गहराई तक जाता है तो नाइट्रोजन ऑक्सीजन गैस के साथ रक्त में घुल जाता है लेकिन ऑक्सीजन कोशिकाओं द्वारा अवशोषित हो जाती है और उपयोग की जाती है लेकिन नाइट्रोजन रक्त में अघुलनशील रहती है। जब स्कूबा डाइवर तेजी से ऊपर आता है तो यह घुली हुई नाइट्रोजन रक्त से छोटे-छोटे बुलबुलों के रूप में बाहर आती है और नाइट्रोजन के ये बुलबुले केशिकाओं में रक्त की गति में बाधा उत्पन्न करते हैं। इस स्थिति को “बेंड” कहा जाता है और शरीर और मांसपेशियों में बहुत दर्द होता है और यह डूबने से मृत्यु का कारण बन सकता है। इसलिए नाइट्रोजन के प्रतिशत को कम करने के लिए हीलियम गैस मिलाया जाता है और हीलियम गैस रक्त में लगभग अघुलनशील होती है। गहरे समुद्र से स्कूबा डाइवर की धीमी गति से धीरे-धीरे ऊपर आने में भी इस परशानी मदद मिलती है।I
Q-9-Depression in freezing point =Kf x m where Kf is cryoscopic constant or molal depression constant. Depression in freezing point =Kf x W(B) / GMM(B) x W(A) Addition of solute [ W(B) ] decrease the freezing point of water and water remains liquid above freezing point. Suppose the temperature of environment or particular location is -5 degree Celsius and after addition od salt in ice make freezing point of water -7 degree Celsius in spite of zero degree Celsius. Now water or more precisely salt solution of water remain liquid above -7 degree Celsius and turns into ice below -7 degree Celsius, But the temperature of road or location is – 5 degree Celsius, therefore, water should be in liquid form and ice will melt on adding salt to it. हिमांक में अवनमन = Kf x m जहां Kf क्रायोस्कोपिक स्थिरांक या मोलल अवनमन स्थिरांक है। हिमांक में अवनमन = Kf x W(B) / GMM(B) x W(A) विलेय [W(B)] मिलाने से पानी का हिमांक कम हो जाता है और पानी हिमांक से ऊपर तरल रहता है। मान लीजिए पर्यावरण या सड़क या विशेष स्थान का तापमान -5 डिग्री सेल्सियस है और बर्फ में नमक मिलाने के बाद शून्य डिग्री सेल्सियस के बजाये पानी का हिमांक -7 डिग्री सेल्सियस हो जाता है। अब पानी या अधिक सटीक रूप से कहो तो पानी का नमक घोल -7 डिग्री सेल्सियस से ऊपर तरल रहता है और -7 डिग्री सेल्सियस से नीचे बर्फ में बदल जाता है, लेकिन सड़क या स्थान का तापमान – 5 डिग्री सेल्सियस होता है, इसलिए पानी तरल रूप में होना चाहिए और बर्फ में नमक मिलाने पर यह घोल / विलियन में पिघल जाएगी।
Q-10- Both statements are correct but there is no relationship between assertion and reason. By mixing any solute in water, vapour pressure may decrease due to attraction forces among two species decreases after mixing as compared to attraction forces in pure state. दोनों कथन सही हैं लेकिन कथन और कारण के बीच कोई संबंध नहीं है। किसी भी विलेय को पानी में मिलाने से, शुद्ध अवस्था में आकर्षण बलों की तुलना में दो तरल पदार्थों के बीच आकर्षण बल कम होने के कारण घोल का वाष्प दाब कम हो सकता है।
CHEMIGOD 