Chemistry: Acids, Bases, Salts, Metals & Metallurgyरसायन विज्ञान: अम्ल, क्षार, लवण, धातु एवं धातु कर्म

Comprehensive 5-Tab Module: Arrhenius/Bronsted/Lewis Theories, pH Scale & Everyday Values, Commercial Salts (Baking Soda, POP, Bleaching Powder), Reactivity Series & Galvanization, Metallurgy & Ores, Major Alloys, 10 UPPSC PYQs, 3-Level Simulator, and Mains Answers.विस्तृत 5-टैब मॉड्यूल: अम्ल-क्षार सिद्धांत, पीएच (pH) पैमाना, प्रमुख औद्योगिक लवण (बेकिंग सोडा, पीओपी, ब्लीचिंग पाउडर), धातुओं की सक्रियता श्रेणी, धातु निष्कर्षण व प्रमुख अयस्क, मिश्रधातुएं (पीतल, कांसा, टांका), 10 PYQs, 3-स्तरीय टेस्ट एवं मुख्य परीक्षा उत्तर।

Target: UPPSC RO/ARO 2026लक्ष्य: यूपीपीएससी आरओ/एआरओ 2026

5 Interactive Tabs5 इंटरएक्टिव टैब

General Science & Technologyसामान्य विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी

3-Level Mini Test (Negative 0.33)3-स्तरीय टेस्ट (नेगेटिव 0.33)

100% Exam Aligned100% परीक्षा अनुरूप

Module Tabs मॉड्यूल टैब

Acids, Bases & The pH Scaleअम्ल, क्षार एवं पीएच (pH) पैमाना

Key UPPSC pH Value:आयोग का महत्वपूर्ण pH मान: Normal human blood pH is slightly alkaline, strictly maintained between 7.35 and 7.45 (average 7.4). Rainwater with pH < 5.6 is classified as Acid Rain (caused by SO2 and NO2 emissions).सामान्य मानव रक्त का pH हल्का क्षारीय होता है (7.35 से 7.45, औसत 7.4)। जब वर्षा जल का pH 5.6 से कम हो जाता है, तो उसे 'अम्लीय वर्षा' कहा जाता है (SO2 और NO2 गैसों के कारण)।

Theories of Acids and Basesअम्ल एवं क्षार की प्रमुख संकल्पनाएं

Arrhenius, Bronsted-Lowry & Lewis Theoriesआर्रेनियस, ब्रान्स्टेड-लॉरी एवं लुईस सिद्धांत

Arrhenius Theory (1887):आर्रेनियस सिद्धांत (1887): Acid gives H+ (H3O+) ions in aqueous solution; Base gives OH- (hydroxide) ions in aqueous solution.अम्ल जलीय विलयन में H+ (हाइड्रोनियम) आयन देते हैं; क्षार जलीय विलयन में OH- (हाइड्रॉक्साइड) आयन देते हैं।
Bronsted-Lowry Concept (1923):ब्रान्स्टेड-लॉरी संकल्पना (1923): Acid is a Proton (H+) Donor; Base is a Proton (H+) Acceptor. Forms Conjugate Acid-Base pairs.अम्ल प्रोटॉन (H+) दाता होता है; क्षार प्रोटॉन (H+) ग्राही होता है। संयुग्मी अम्ल-क्षार युग्म बनाते हैं।
Lewis Electronic Theory (1923):लुईस इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत (1923): Acid is an Electron-Pair Acceptor (electrophiles, e.g., BF3, AlCl3); Base is an Electron-Pair Donor (nucleophiles, e.g., NH3, H2O).अम्ल इलेक्ट्रॉन-युग्म ग्राही होता है (उदा. BF3, AlCl3); क्षार इलेक्ट्रॉन-युग्म दाता होता है (उदा. NH3, H2O)।
Natural Organic Acids in Foods:खाद्य पदार्थों में प्राकृतिक कार्बनिक अम्ल: Vinegar -> Acetic acid; Lemon/Orange -> Citric acid; Curd/Milk -> Lactic acid; Tamarind/Grapes -> Tartaric acid; Tomato -> Oxalic acid; Ant/Nettle sting -> Formic (Methanoic) acid.सिरका -> एसिटिक अम्ल; नींबू/संतरा -> साइट्रिक अम्ल; दही -> लैक्टिक अम्ल; इमली/अंगूर -> टार्टरिक अम्ल; टमाटर -> ऑक्सालिक अम्ल; चींटी का डंक -> फॉर्मिक (मेथेनोइक) अम्ल।

pH Scale & Chemical Indicatorsपीएच (pH) पैमाना एवं रासायनिक सूचक

S.P.L. Sorensen (1909), Litmus, Phenolphthaleinसोरेनसेन (1909), लिटमस, फिनॉल्फथेलिन

pH Definition:pH की परिभाषा: pH = -log10[H+]; Neutral = 7; Acidic < 7; Alkaline/Basic > 7. Each unit change represents a 10-fold change in H+ concentration.pH = -log10[H+]; उदासीन = 7; अम्लीय < 7; क्षारीय > 7। प्रत्येक इकाई परिवर्तन H+ सांद्रता में 10 गुने अंतर को दर्शाता है।
Benchmark Everyday pH Values:प्रमुख पदार्थों के मानक pH मान: Gastric juice (stomach HCl): 1.0 - 2.0; Lemon juice: 2.2 - 2.4; Vinegar: 2.8; Pure water: 7.0; Human saliva: 6.5 - 7.5; Human Blood: 7.35 - 7.45; Sea water: 8.0 - 8.5; Milk of Magnesia: 10.5.जठर रस (अमाशय): 1.2 - 2.0; नींबू रस: 2.2; सिरका: 2.8; शुद्ध जल: 7.0; लार: 6.8; मानव रक्त: 7.4; समुद्री जल: 8.4; मिल्क ऑफ मैग्नीशिया: 10.5।
Litmus Indicator:लिटमस सूचक: Natural dye extracted from Lichens; Acids turn Blue litmus RED; Bases turn Red litmus BLUE.लाइकेन (Lichen) से प्राप्त प्राकृतिक रंजक; अम्ल नीले लिटमस को लाल करता है; क्षार लाल लिटमस को नीला करता है।
Synthetic Indicators:सिंथेटिक सूचक: Phenolphthalein: Colorless in acid, PINK in base; Methyl Orange: RED in acid, YELLOW in base.फिनॉल्फथेलिन: अम्ल में रंगहीन, क्षार में गुलाबी; मेथिल ऑरेंज: अम्ल में लाल, क्षार में पीला।

Important Commercial Salts & Everyday Chemicalsमहत्वपूर्ण औद्योगिक लवण एवं दैनिक रासायनिक यौगिक

Baking Soda & Washing Sodaबेकिंग सोडा (मीठा सोडा) एवं धावन सोडा

NaHCO3 vs Na2CO3·10H2Oसोडियम बाइकार्बोनेट बनाम सोडियम कार्बोनेट डेकाहाइड्रेट

Baking Soda (Sodium Hydrogen Carbonate):बेकिंग सोडा (सोडियम बाइकार्बोनेट): Chemical formula NaHCO3; mild non-corrosive basic salt; releases CO2 gas upon heating (causing dough/cake to rise); used as antacid to neutralize stomach acidity; active component in soda-acid fire extinguishers.रासायनिक सूत्र NaHCO3; गर्म करने पर CO2 गैस मुक्त करता है जिससे केक/ब्रेड स्पंजी बनते हैं; पेट की अम्लता दूर करने हेतु एंटासिड; अग्निशामक यंत्रों में प्रयुक्त।
Baking Powder vs Baking Soda:बेकिंग पाउडर बनाम बेकिंग सोडा: Baking Powder is a mixture of Baking Soda (NaHCO3) and a mild edible acid like Tartaric acid (to neutralize bitter taste of sodium carbonate).बेकिंग पाउडर बेकिंग सोडा (NaHCO3) और हल्के खाद्य अम्ल (टार्टरिक अम्ल) का मिश्रण होता है, जो सोडियम कार्बोनेट के कड़वे स्वाद को समाप्त करता है।
Washing Soda (Sodium Carbonate Decahydrate):धावन सोडा (सोडियम कार्बोनेट): Chemical formula Na2CO3·10H2O; manufactured by Solvay process; used in glass, soap, and paper industries; permanently removes permanent hardness of water (precipitating Ca^2+ and Mg^2+).रासायनिक सूत्र Na2CO3·10H2O; साल्वे विधि द्वारा निर्मित; कांच, साबुन और कागज उद्योग में; जल की स्थायी कठोरता दूर करने में प्रयुक्त।

Plaster of Paris & Bleaching Powderप्लास्टर ऑफ पेरिस (POP) एवं ब्लीचिंग पाउडर

CaSO4·1/2H2O and Ca(OCl)Clकैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट एवं विरंजक चूर्ण

Plaster of Paris (POP):प्लास्टर ऑफ पेरिस (POP): Chemical formula CaSO4·(1/2)H2O (Calcium Sulfate Hemihydrate); produced by heating Gypsum (CaSO4·2H2O) at 373 K (100°C); sets into hard mass on mixing with water; used for setting fractured bones, making statues, false ceilings, and dentistry casts.रासायनिक सूत्र CaSO4·(1/2)H2O; जिप्सम (CaSO4·2H2O) को 373 K (100°C) पर गर्म करने से निर्मित; जल मिलाने पर पुनः जिप्सम बनकर कठोर हो जाता है; टूटी हड्डियों को जोड़ने, मूर्तियां व फॉल्स सीलिंग बनाने में।
Bleaching Powder (विरंजक चूर्ण):ब्लीचिंग पाउडर (विरंजक चूर्ण): Chemical formula CaOCl2 or Ca(OCl)Cl (Calcium Hypochlorite); prepared by passing Chlorine gas over dry slaked lime [Ca(OH)2 + Cl2 -> CaOCl2 + H2O]; smells strongly of chlorine; used as disinfectant in municipal drinking water, bleaching agent in textiles, and chloroform synthesis.रासायनिक सूत्र CaOCl2 (कैल्शियम ऑक्सीक्लोराइड); बुझे चूने पर क्लोरीन गैस प्रवाहित करके निर्मित; क्लोरीन की तीखी गंध; पेयजल को कीटाणुरहित करने एवं वस्त्र उद्योग में विरंजन हेतु।

Metals, Reactivity Series & Metallurgyधातुएं, सक्रियता श्रेणी एवं धातु निष्कर्षण (धातुकर्म)

Metal Reactivity Series & Corrosion Protectionधातुओं की सक्रियता श्रेणी एवं संक्षारण सुरक्षा

K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > H > Cu > Ag > Auपोटेशियम > सोडियम > ... > तांबा > चांदी > सोना

Reactivity Series Hierarchy:सक्रियता श्रेणी का क्रम: Potassium (K) and Sodium (Na) are most reactive (react vigorously with cold water; stored under Kerosene); Gold (Au) and Platinum (Pt) are noble metals occurring in native free state.पोटेशियम व सोडियम सर्वाधिक सक्रिय (ठंडे जल से तीव्र क्रिया; मिट्टी के तेल में संरक्षित); सोना व प्लेटिनम उत्कृष्ट धातुएं जो मुक्त अवस्था में पाई जाती हैं।
Hydrogen Displacement:हाइड्रोजन का विस्थापन: All metals lying ABOVE Hydrogen in reactivity series displace H2 gas from dilute acids (e.g., Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2); metals below H (Copper, Silver, Gold) cannot displace H2.सक्रियता श्रेणी में हाइड्रोजन से ऊपर की धातुएं अम्लों से H2 गैस विस्थापित करती हैं; नीचे वाली धातुएं (Cu, Ag, Au) H2 विस्थापित नहीं कर सकतीं।
Rusting of Iron:लोहे पर जंग लगना: Chemical formula Fe2O3·xH2O (Hydrated Ferric Oxide); requires BOTH Oxygen (air) and Moisture (water); causes weight of iron object to INCREASE upon rusting.रासायनिक सूत्र Fe2O3·xH2O; ऑक्सीजन एवं नमी दोनों की उपस्थिति अनिवार्य; जंग लगने पर लोहे का भार बढ़ जाता है।
Galvanization (यशदलेपन):गैल्वनीकरण (यशदलेपन): Process of coating iron or steel with a thin protective layer of molten ZINC (Zn) to prevent corrosion; zinc acts as sacrificial anode because it is more electropositive than iron.लोहे को जंग से बचाने हेतु उस पर पिघले हुए जस्ते (Zinc) की परत चढ़ाना; जस्ता उत्सर्जी एनोड के रूप में लोहे की रक्षा करता है।

Major Ores & Metallurgy Processesप्रमुख धात्विक अयस्क एवं धातु निष्कर्षण प्रक्रम

Haematite, Bauxite, Cinnabar, Galenaहेमेटाइट, बॉक्साइट, सिनेबार, गैलेना

Iron Ores:लोहे के अयस्क: Haematite (Fe2O3 - red ore, 70% Fe); Magnetite (Fe3O4 - black magnetic ore, 72.4% Fe); Siderite (FeCO3); Iron Pyrites (FeS2 - known as 'Fool's Gold').हेमेटाइट (Fe2O3 - लाल अयस्क); मैग्नेटाइट (Fe3O4 - काला चुंबकीय अयस्क); सिडेराइट (FeCO3); आयरन पाइराइट्स (FeS2 - 'मूर्खों का सोना')।
Aluminium, Copper & Lead Ores:एल्युमिनियम, तांबा व सीसा के अयस्क: Aluminium: Bauxite (Al2O3·2H2O), Cryolite (Na3AlF6); Copper: Copper Pyrites (CuFeS2), Malachite; Lead: Galena (PbS); Mercury: Cinnabar (HgS).एल्युमिनियम: बॉक्साइट (Al2O3·2H2O), क्रायोलाइट; तांबा: कॉपर पाइराइट्स (CuFeS2), मैलाकाइट; सीसा: गैलेना (PbS); पारा: सिनेबार (HgS)।
Roasting vs Calcination:भर्जन (Roasting) बनाम निस्तापन (Calcination): Calcination: Heating ore strongly below melting point in ABSENCE or limited supply of air (used for carbonate/hydrated ores); Roasting: Heating ore strongly in EXCESS of air (used for sulfide ores like ZnS, PbS).निस्तापन: वायु की अनुपस्थिति में गर्म करना (कार्बोनेट अयस्कों हेतु); भर्जन: वायु की अधिकता में गर्म करना (सल्फाइड अयस्कों जैसे PbS, ZnS हेतु)।
Flux and Slag (गालक एवं धातुमल):गालक एवं धातुमल: Flux is a substance added during smelting to remove non-fusible gangue impurities; Gangue + Flux = Fusible Slag (e.g., CaO + SiO2 -> CaSiO3 slag).गालक (Flux) वह पदार्थ है जो अशुद्धियों से क्रिया कर उन्हें गलनीय 'धातुमल' (Slag) के रूप में अलग करता है।

Important Industrial Alloys & Their Compositionsमहत्वपूर्ण औद्योगिक मिश्रधातुएं एवं उनके संघटक

Copper & Iron Alloysतांबे एवं लोहे की प्रमुख मिश्रधातुएं

Brass, Bronze, German Silver, Stainless Steelपीतल, कांसा, जर्मन सिल्वर, स्टेनलेस स्टील

Brass (पीतल):पीतल (Brass): Copper (Cu 70%) + Zinc (Zn 30%); malleable and acoustic; used in utensils, musical instruments, ammunition cartridges.तांबा (70%) + जस्ता (30%); बर्तनों, वाद्य यंत्रों एवं कारतूसों के निर्माण में प्रयुक्त।
Bronze (कांसा):कांसा (Bronze): Copper (Cu 88-90%) + Tin (Sn 10-12%); hard and corrosion resistant; used in statues, medals, coins, and ship propellers.तांबा (88-90%) + टिन (10-12%); मूर्तियों, पदकों (मेडल) एवं सिक्कों के निर्माण में प्रयुक्त।
German Silver (जर्मन सिल्वर):जर्मन सिल्वर (German Silver): Copper (Cu 60%) + Zinc (Zn 20%) + Nickel (Ni 20%). Classic UPPSC trap: It contains ZERO percent Silver (Ag)!तांबा (60%) + जस्ता (20%) + निकेल (20%)। आयोग का क्लासिकल ट्रैप: इसमें चांदी (Ag) 0% (बिल्कुल नहीं) होती है!
Stainless Steel:स्टेनलेस स्टील: Iron (Fe ~74%) + Chromium (Cr ~18%) + Nickel (Ni ~8%) + Carbon (C ~0.1-0.2%); Chromium forms self-healing passive Cr2O3 oxide film preventing rust; used in cutlery and surgical tools.लोहा + क्रोमियम (18%) + निकेल (8%) + कार्बन; क्रोमियम जंग रोधी सुरक्षा परत बनाता है; शल्य चिकित्सा उपकरणों एवं बर्तनों में प्रयुक्त।

Special Purpose Alloys & Amalgamsविशिष्ट प्रयोजन मिश्रधातुएं एवं अमलगम

Solder, Duralumin, Gun Metal, Amalgamटांका (सोल्डर), ड्यूरालुमिन, गन मेटल, अमलगम

Solder / Tanka (टांका):टांका / सोल्डर (Solder): Lead (Pb 50%) + Tin (Sn 50%); low melting point (~183°C); used for permanently joining electrical wires.सीसा (Lead) + टिन (Tin); निम्न गलनांक; विद्युत तारों को जोड़ने (सोल्डरिंग) में प्रयुक्त।
Duralumin:ड्यूरालुमिन (Duralumin): Aluminium (Al 95%) + Copper (Cu 4%) + Magnesium (Mg 0.5%) + Manganese (Mn 0.5%); extremely lightweight yet high tensile strength; used in aircraft bodies and pressure cookers.एल्युमिनियम (95%) + तांबा (4%) + मैग्नीशियम + मैंगनीज; अत्यंत हल्का व मजबूत; हवाई जहाज के ढांचे व प्रेशर कुकर बनाने में।
Gun Metal:गन मेटल: Copper (88%) + Tin (10%) + Zinc (2%); tough and resistant to saltwater; used in gears, bearings, and heavy gun barrels.तांबा (88%) + टिन (10%) + जस्ता (2%); अत्यधिक मजबूत; तोपों, गियर और बेयरिंग निर्माण में।
Amalgam (अमलगम):अमलगम (Amalgam): An alloy where MERCURY (Hg) is one of the constituent metals; Dental amalgam (Hg + Ag + Sn) fills tooth cavities. Iron (Fe) does NOT form an amalgam (mercury is transported in iron flasks).पारे (Mercury) की किसी अन्य धातु के साथ बनी मिश्रधातु; दंत चिकित्सा में प्रयुक्त। लोहा (Iron) पारे के साथ अमलगम नहीं बनाता, अतः पारे को लोहे के पात्र में रखा जाता है।

Authentic UPPSC Previous Years Questionsउत्तर प्रदेश लोक सेवा आयोग के पूर्व वर्षों के प्रश्न

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Q1. UPPSC RO/ARO Pre 2021

What is the percentage of silver in 'German Silver'?'जर्मन सिल्वर' में चांदी का प्रतिशत कितना होता है?

A 0%0%

B 50%50%

C 80%80%

D 100%100%

Correct Answer: Option Aसही उत्तर: विकल्प A

German Silver consists of Copper (60%), Zinc (20%), and Nickel (20%). It contains ZERO percent silver despite its lustrous silvery appearance.जर्मन सिल्वर में तांबा (60%), जस्ता (20%) और निकेल (20%) होता है। इसमें चांदी का प्रतिशत शून्य (0%) होता है।

Q2. UPPSC Prelims 2019

Plaster of Paris is chemically:प्लास्टर ऑफ पेरिस (POP) रासायनिक रूप से क्या है?

A Calcium Carbonateकैल्शियम कार्बोनेट

B Calcium Sulfate Hemihydrateकैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट

C Calcium Oxideकैल्शियम ऑक्साइड

D Calcium Sulfate Dihydrateकैल्शियम सल्फेट डाइहाइड्रेट

Correct Answer: Option Bसही उत्तर: विकल्प B

Plaster of Paris has the formula CaSO4·(1/2)H2O (Calcium Sulfate Hemihydrate), obtained by heating Gypsum (CaSO4·2H2O) to 100°C.प्लास्टर ऑफ पेरिस का रासायनिक नाम कैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट (CaSO4·1/2H2O) है, जो जिप्सम को गर्म करके बनाया जाता है।

Q3. UPPSC RO/ARO Pre 2016

The normal pH value of human blood is:मानव रक्त का सामान्य pH मान कितना होता है?

A 6.46.4

B 7.47.4

C 8.48.4

D 5.45.4

Correct Answer: Option Bसही उत्तर: विकल्प B

Normal human blood pH is tightly regulated within a narrow alkaline buffer range of 7.35 to 7.45 (mean value ~7.4).मानव रक्त हल्का क्षारीय होता है और इसका सामान्य pH मान 7.35 से 7.45 (औसत 7.4) के बीच होता है।

Q4. UPPSC Prelims 2018

Galvanized iron sheets are protected from rusting by a coating of:गैल्वनीकृत लोहे की चादरों पर जंग से सुरक्षा हेतु किसकी परत चढ़ाई जाती है?

A Aluminiumएल्युमिनियम

B Zincजस्ता (Zinc)

C Leadसीसा (Lead)

D Chromiumक्रोमियम

Correct Answer: Option Bसही उत्तर: विकल्प B

Galvanization is the application of a protective sacrificial molten Zinc coating onto iron/steel to prevent exposure to oxygen and moisture.लोहे को जंग से बचाने के लिए उस पर जस्ते (Zinc) की पतली परत चढ़ाई जाती है, जिसे गैल्वनीकरण (यशदलेपन) कहते हैं।

Q5. UPPSC RO/ARO Pre 2014

Which of the following acids is present in an ant's sting?चींटी के डंक में निम्नलिखित में से कौन सा अम्ल उपस्थित होता है?

A Formic acid (Methanoic acid)फॉर्मिक अम्ल (मेथेनोइक अम्ल)

B Acetic acidएसिटिक अम्ल

C Tartaric acidटार्टरिक अम्ल

D Oxalic acidऑक्सालिक अम्ल

Correct Answer: Option Aसही उत्तर: विकल्प A

Formic acid (HCOOH, methanoic acid) is injected by ants and nettle plants during stings, neutralized by applying mild bases like baking soda or calamine.चींटी एवं बिच्छू के डंक में फॉर्मिक अम्ल (मेथेनोइक अम्ल, HCOOH) होता है जिससे जलन होती है। इसे बेकिंग सोडा लगाकर शांत किया जाता है।

Q6. UPPSC Prelims 2017

Brass is an alloy of which metals?पीतल (Brass) किन धातुओं की एक मिश्रधातु है?

A Copper and Tinतांबा एवं टिन

B Copper and Zincतांबा एवं जस्ता (Zinc)

C Copper, Zinc and Nickelतांबा, जस्ता एवं निकेल

D Iron and Chromiumलोहा एवं क्रोमियम

Correct Answer: Option Bसही उत्तर: विकल्प B

Brass is an alloy composed of Copper (~70%) and Zinc (~30%). Bronze, on the other hand, is Copper + Tin.पीतल तांबे (70%) और जस्ते (30%) की मिश्रधातु है। कांसा (Bronze) तांबे और टिन से बनता है।

Q7. UPPSC RO/ARO Mains 2016

Which gas is released when bleaching powder reacts with dilute acids?ब्लीचिंग पाउडर (CaOCl2) जब तनु अम्लों से क्रिया करता है, तो कौन सी गैस मुक्त होती है?

A Oxygenऑक्सीजन

B Chlorineक्लोरीन

C Hydrogenहाइड्रोजन

D Carbon dioxideकार्बन डाइऑक्साइड

Correct Answer: Option Bसही उत्तर: विकल्प B

Bleaching powder reacts with dilute acids (e.g., HCl or H2SO4) to release Chlorine gas: CaOCl2 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + Cl2.ब्लीचिंग पाउडर (CaOCl2) तनु अम्ल से क्रिया करके क्लोरीन (Cl2) गैस मुक्त करता है।

Q8. UPPSC Prelims 2020

Which of the following is an ore of Mercury?निम्नलिखित में से कौन सा पारे (Mercury) का एक प्रमुख अयस्क है?

A Bauxiteबॉक्साइट

B Haematiteहेमेटाइट

C Cinnabarसिनेबार (Cinnabar)

D Galenaगैलेना

Correct Answer: Option Cसही उत्तर: विकल्प C

Cinnabar is Mercury(II) sulfide (HgS), the primary natural ore from which elemental mercury is extracted by roasting in air.सिनेबार (HgS) पारे (पारा/मर्करी) का प्रमुख सल्फाइड अयस्क है।

Q9. UPPSC RO/ARO Pre 2021

What happens to the weight of an iron rod when it gets rusted?जब लोहे की छड़ में जंग लग जाती है, तो उसके भार पर क्या प्रभाव पड़ता है?

A Increasesबढ़ता है

B Decreasesघटता है

C Remains constantअपरिवर्तित रहता है

D First decreases then increasesपहले घटता है फिर बढ़ता है

Correct Answer: Option Aसही उत्तर: विकल्प A

Rust is hydrated ferric oxide (Fe2O3·xH2O). The chemical addition of oxygen and water molecules to iron atoms increases the total mass of the object.जंग लोहे का हाइड्रेटेड फेरिक ऑक्साइड (Fe2O3·xH2O) है। रासायनिक क्रिया में ऑक्सीजन और जल के जुड़ने से लोहे का कुल भार बढ़ जाता है।

Q10. UPPSC Prelims 2022

Which metal does NOT form an amalgam with mercury?कौन सी धातु पारे (Mercury) के साथ अमलगम नहीं बनाती है?

A Zincजस्ता

B Silverचांदी

C Ironलोहा (Iron)

D Sodiumसोडियम

Correct Answer: Option Cसही उत्तर: विकल्प C

Iron (Fe), along with Platinum and Tungsten, does not form an amalgam with mercury. Hence, mercury is safely transported and stored in iron flasks.लोहा (Fe) पारे के साथ अमलगम नहीं बनाता, इसी कारण पारे को लोहे के बर्तनों में सुरक्षित रखा जाता है।

3-Level Timed Simulator (Level 1: Factual, Level 2: Analytical, Level 3: UPPSC Traps)3-स्तरीय समयबद्ध टेस्ट (स्तर 1: तथ्यात्मक, स्तर 2: विश्लेषणात्मक, स्तर 3: आयोग के ट्रैप प्रश्न)

Mains Conventional Practice & Model Answersमुख्य परीक्षा परंपरागत अभ्यास एवं मॉडल उत्तर

Draft your answers in the candidate response box with live word counting. Compare with the official SJMaths pedagogical model answer framework.लाइव शब्द गणना के साथ उत्तर लिखें। अपनी संरचना की तुलना दिए गए मॉडल उत्तर से करें।

GS Paper-II • 8 Marks (125 Words) Suggested Time: 7 minsसुझाया गया समय: 7 मिनट

Q1. What is the pH scale? Explain the chemical buffer mechanism that maintains human blood pH within the narrow vital range of 7.35 to 7.45.पीएच (pH) पैमाना क्या है? उस रासायनिक बफर प्रणाली की व्याख्या कीजिए जो मानव रक्त के pH को 7.35 से 7.45 के संकीर्ण जीवन-रक्षक परास में बनाए रखती है।

Candidate Self-Practice Areaअभ्यर्थी स्व-अभ्यास क्षेत्र

0 / 125 wordsशब्द

View Model Answer & Key Dimensionsमॉडल उत्तर एवं मुख्य आयाम देखें

The pH Scale:
Devised by Danish biochemist S.P.L. Sørensen in 1909, pH is the negative logarithm (base 10) of hydrogen ion activity: pH = -log10[H+]. It ranges from 0 (extremely acidic) to 14 (extremely alkaline), with 7 being neutral.

Blood Buffer Mechanism (7.35 – 7.45):
Human cellular metabolism produces acidic metabolic wastes (CO2, lactic acid). The body strictly maintains blood pH at 7.4 via the Carbonic Acid – Bicarbonate Buffer System:
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3^-
• If blood pH drops (excess H+ / acidosis): Excess H+ binds with bicarbonate (HCO3^-) to form carbonic acid (H2CO3), which decomposes to CO2 exhaled by the lungs.
• If blood pH rises (alkalosis): Carbonic acid dissociates, releasing H+ to restore neutrality, while kidneys excrete excess HCO3^-.पीएच (pH) पैमाना:
वर्ष 1909 में सोरेनसेन द्वारा प्रतिपादित, pH विलयन में हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता का ऋणात्मक लघुगणक है: pH = -log10[H+]। 7 उदासीन, 7 से कम अम्लीय तथा 7 से अधिक क्षारीय होता है।

रक्त बफर प्रणाली (7.35 - 7.45):
मानव शरीर में उपापचय से लगातार अम्लीय अपशिष्ट बनते हैं। रक्त के pH को 7.4 पर स्थिर रखने हेतु कार्बोनिक एसिड - बाइकार्बोनेट बफर कार्य करता है:
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3^-
• अम्लता बढ़ने पर (Acidosis): अतिरिक्त H+ आयन बाइकार्बोनेट (HCO3^-) से जुड़कर H2CO3 बनाते हैं, जो CO2 बनकर फेफड़ों द्वारा सांस से बाहर निकल जाती है।
• क्षारीयता बढ़ने पर (Alkalosis): कार्बोनिक अम्ल टूटकर H+ आयन मुक्त करता है तथा गुर्दे अतिरिक्त बाइकार्बोनेट उत्सर्जित करते हैं।

GS Paper-II • 8 Marks (125 Words) Suggested Time: 7 minsसुझाया गया समय: 7 मिनट

Q2. Explain the chemical nature, preparation, and key industrial applications of Plaster of Paris (POP) and Bleaching Powder.प्लास्टर ऑफ पेरिस (POP) एवं ब्लीचिंग पाउडर की रासायनिक प्रकृति, निर्माण विधि एवं प्रमुख औद्योगिक अनुप्रयोगों की विवेचना कीजिए।

Candidate Self-Practice Areaअभ्यर्थी स्व-अभ्यास क्षेत्र

0 / 125 wordsशब्द

View Model Answer & Key Dimensionsमॉडल उत्तर एवं मुख्य आयाम देखें

1. Plaster of Paris (POP):
• Chemical Name & Formula: Calcium Sulfate Hemihydrate [CaSO4·(1/2)H2O].
• Preparation: Heating Gypsum at controlled temperature of 373 K: CaSO4·2H2O -> CaSO4·(1/2)H2O + 1.5 H2O.
• Applications: Orthopaedic plaster casts for setting fractured bones, architectural false ceilings, moulds for ceramics, and dental impressions.

2. Bleaching Powder:
• Chemical Name & Formula: Calcium Hypochlorite / Oxychloride [CaOCl2].
• Preparation: Passing chlorine gas over dry slaked lime: Ca(OH)2 + Cl2 -> CaOCl2 + H2O.
• Applications: Disinfectant and germicide for municipal drinking water purification, bleaching wood pulp and cotton in paper/textile mills, and manufacturing chloroform.1. प्लास्टर ऑफ पेरिस (POP):
• रासायनिक नाम व सूत्र: कैल्शियम सल्फेट हेमीहाइड्रेट [CaSO4·1/2H2O]।
• निर्माण: जिप्सम को 373 K (100°C) पर नियंत्रित गर्म करने पर: CaSO4·2H2O -> CaSO4·1/2H2O + 1.5 H2O।
• उपयोग: टूटी हड्डियों पर प्लास्टर चढ़ाने, अग्निरोधी फॉल्स सीलिंग, मूर्तियां व खिलौने बनाने तथा दंत चिकित्सा सांचों में।

2. ब्लीचिंग पाउडर (विरंजक चूर्ण):
• रासायनिक नाम व सूत्र: कैल्शियम ऑक्सीक्लोराइड [CaOCl2]।
• निर्माण: शुष्क बुझे चूने पर क्लोरीन गैस प्रवाहित करके: Ca(OH)2 + Cl2 -> CaOCl2 + H2O।
• उपयोग: नगर निगम के पेयजल को कीटाणुरहित करने, कपड़ा व कागज उद्योग में विरंजन हेतु तथा क्लोरोफॉर्म के निर्माण में।

GS Paper-II • 12 Marks (200 Words) Suggested Time: 10 minsसुझाया गया समय: 10 मिनट

Q3. What is the Metal Reactivity Series? Explain how it dictates metallurgy extraction routes (electrolysis, carbon reduction, roasting) and corrosion prevention through Galvanization.धातुओं की सक्रियता श्रेणी क्या है? यह धातु निष्कर्षण की विधियों (विद्युत अपघटन, कार्बन अपचयन, भर्जन) एवं गैल्वनीकरण द्वारा संक्षारण सुरक्षा को किस प्रकार निर्धारित करती है?

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The Metal Reactivity Series:
The activity series arranges metals in descending order of their chemical reactivity (standard reduction potentials): K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > [H] > Cu > Hg > Ag > Au.

Dictation of Metallurgy Extraction Routes:
1. Highly Reactive Metals (Top: K, Na, Ca, Mg, Al): Have higher affinity for oxygen than carbon; cannot be reduced by coal/CO. Extracted exclusively by Electrolytic Reduction of molten salts (e.g., Hall-Héroult electrolysis of molten Bauxite + Cryolite for Aluminium).
2. Moderately Reactive Metals (Middle: Zn, Fe, Pb): Present as sulfides or carbonates. Converted to oxides via Roasting/Calcination, then reduced using cheap Carbon/Coke in blast furnaces (e.g., ZnO + C -> Zn + CO).
3. Low Reactivity Metals (Bottom: Cu, Hg): Sulfide ores reduced simply by heating in air (self-reduction, e.g., Cinnabar HgS + O2 -> Hg + SO2).
4. Noble Metals (Au, Pt): Occur in native native elemental form; extracted via physical panning or cyanide leaching.

Corrosion Protection via Galvanization:
Iron rusting requires O2 and H2O. In galvanization, iron is dipped in molten Zinc. Zinc (higher in reactivity series than Fe) oxidizes preferentially to form a resilient basic zinc carbonate protective coat. Even if scratched, zinc acts as a sacrificial anode, giving up electrons to protect the iron substrate.सक्रियता श्रेणी की अवधारणा:
धातुओं को उनकी रासायनिक अभिक्रियाशीलता (इलेक्ट्रॉन त्यागने की प्रवृत्ति) के घटते क्रम में व्यवस्थित करना: K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > [H] > Cu > Hg > Ag > Au।

धातु निष्कर्षण विधियों का निर्धारण:
1. उच्च सक्रिय धातुएं (शीर्ष: K, Na, Mg, Al): इनकी ऑक्सीजन के प्रति बंधुता कार्बन से अधिक होती है, अतः कार्बन द्वारा अपचयित नहीं हो सकतीं। इन्हें गलित लवणों के विद्युत अपघटन द्वारा निकाला जाता है (जैसे हॉल-हेरॉल्ट विधि से एल्युमिनियम)।
2. मध्यम सक्रिय धातुएं (मध्य: Zn, Fe, Pb): इनके सल्फाइड/कार्बोनेट अयस्कों को पहले भर्जन/निस्तापन से ऑक्साइड में बदलकर कार्बन (कोक) द्वारा अपचयन किया जाता है (वात्या भट्ठी में लोहा)।
3. निम्न सक्रिय धातुएं (Cu, Hg): केवल हवा में गर्म करने पर स्वतः अपचयित हो जाती हैं (सिनेबार HgS -> Hg)।
4. उत्कृष्ट धातुएं (Au, Pt): मुक्त अवस्था में पाई जाती हैं।

गैल्वनीकरण द्वारा संक्षारण सुरक्षा:
लोहे पर जस्ते (Zinc) की परत चढ़ाई जाती है। जस्ता लोहे से अधिक सक्रिय होने के कारण स्वयं संक्षारित होकर लोहे की रक्षा करता है (उत्सर्जी संरक्षण), जिससे खरोंच लगने पर भी लोहे में जंग नहीं लगती।

GS Paper-II • 12 Marks (200 Words) Suggested Time: 10 minsसुझाया गया समय: 10 मिनट

Q4. What are Alloys? Differentiate between Ferrous and Non-Ferrous alloys. Discuss the chemical composition and strategic industrial applications of Stainless Steel, Brass, Bronze, and Duralumin.मिश्रधातुएं (Alloys) क्या हैं? लौह एवं अलौह मिश्रधातुओं में अंतर स्पष्ट कीजिए। स्टेनलेस स्टील, पीतल, कांसा एवं ड्यूरालुमिन के रासायनिक संघटन एवं रणनीतिक औद्योगिक अनुप्रयोगों की विवेचना कीजिए।

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Definition of Alloys:
An alloy is a homogeneous solid solution of two or more metals, or a metal and a non-metal, formulated to enhance hardness, tensile strength, corrosion resistance, and thermal durability compared to pure parent metals.
• Ferrous Alloys: Contain Iron (Fe) as the primary base metal (e.g., Stainless Steel, Invar, Alnico).
• Non-Ferrous Alloys: Do not contain iron as the principal base metal (e.g., Brass, Bronze, Duralumin, Solder).

Major Industrial Alloys & Applications:
1. Stainless Steel (Ferrous):
• Composition: Fe (~74%) + Cr (18%) + Ni (8%) + C (~0.1%).
• Features & Uses: Resists oxidation via Cr2O3 passive layer; used in surgical tools, chemical reactors, kitchen cookware, and railway coaches.

2. Brass (Non-Ferrous):
• Composition: Cu (70%) + Zn (30%).
• Uses: Excellent acoustic properties and corrosion resistance; used in musical brass instruments, water fittings, valves, and ammunition cartridge casings.

3. Bronze (Non-Ferrous):
• Composition: Cu (88-90%) + Sn (10-12%).
• Uses: High hardness, low friction against metals, seawater resistance; used in medals, commemorative statues, ship propellers, and heavy bearings.

4. Duralumin (Non-Ferrous):
• Composition: Al (95%) + Cu (4%) + Mg (0.5%) + Mn (0.5%).
• Uses: Combines the low density of aluminium with high tensile strength; vital for commercial aircraft fuselages, aerospace components, and pressure cookers.मिश्रधातु की परिभाषा:
दो या दो से अधिक धातुओं अथवा धातु एवं अधातु के समांगी मिश्रण को मिश्रधातु कहते हैं। इसे शुद्ध धातुओं की कठोरता, तन्यता, संक्षारण रोधकता एवं स्थायित्व को बढ़ाने हेतु तैयार किया जाता है।
• लौह मिश्रधातुएं: जिनमें मुख्य घटक लोहा होता है (स्टेनलेस स्टील, इन्वार)।
• अलौह मिश्रधातुएं: जिनमें लोहा मुख्य घटक नहीं होता (पीतल, कांसा, ड्यूरालुमिन)।

प्रमुख मिश्रधातुएं एवं रणनीतिक अनुप्रयोग:
1. स्टेनलेस स्टील (लौह):
• संघटक: लोहा + क्रोमियम (18%) + निकेल (8%) + कार्बन।
• अनुप्रयोग: शल्य चिकित्सा उपकरण, रासायनिक संयंत्र, रसोई के बर्तन तथा वंदे भारत ट्रेन के डिब्बे।

2. पीतल (अलौह):
• संघटक: तांबा (70%) + जस्ता (30%)।
• अनुप्रयोग: वाद्य यंत्र, नल की फिटिंग, नट-बोल्ट तथा गोला-बारूद के खोखे।

3. कांसा (अलौह):
• संघटक: तांबा (88-90%) + टिन (10-12%)।
• अनुप्रयोग: समुद्री जहाजों के प्रोपेलर, मूर्तियां, पदक (ओलंपिक ब्रॉन्ज मेडल) एवं सिक्के।

4. ड्यूरालुमिन (अलौह):
• संघटक: एल्युमिनियम (95%) + तांबा (4%) + मैग्नीशियम (0.5%) + मैंगनीज (0.5%)।
• अनुप्रयोग: विमानों की बॉडी (हल्का व अत्यधिक मजबूत होने के कारण), अंतरिक्ष यान के कलपुर्जे एवं प्रेशर कुकर।

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Acids, Bases & Everyday pH Valuesअम्ल, क्षार एवं दैनिक जीवन के pH मान

Human Blood pH:मानव रक्त का pH: 7.35 to 7.45 (slightly alkaline); maintained by carbonic acid-bicarbonate buffer.7.35 से 7.45 (हल्का क्षारीय); कार्बोनिक एसिड-बाइकार्बोनेट बफर द्वारा नियंत्रित।
Acid Rain Threshold:अम्लीय वर्षा की सीमा: pH < 5.6; primarily caused by sulfur dioxide (SO2) and nitrogen dioxide (NO2).pH 5.6 से कम; SO2 और NO2 गैसों के वायुमंडलीय उत्सर्जन के कारण।
Gastric Juice pH:जठर रस का pH: 1.0 to 2.0 (highly acidic HCl; activates pepsin enzyme).1.0 से 2.0 (अत्यधिक अम्लीय HCl; पेप्सिन एंजाइम को सक्रिय करता है)।
Tooth Decay Threshold:दंत क्षय की सीमा: Tooth enamel (calcium hydroxyapatite) begins corroding when mouth pH falls below 5.5.मुंह का pH 5.5 से कम होने पर दांतों के इनेमल का संक्षारण प्रारंभ हो जाता है।

Important Industrial Salts & Oresमहत्वपूर्ण लवण एवं प्रमुख धातु अयस्क

Plaster of Paris:प्लास्टर ऑफ पेरिस: CaSO4·(1/2)H2O (Calcium Sulfate Hemihydrate); obtained by heating Gypsum at 100°C.CaSO4·(1/2)H2O; जिप्सम को 100°C पर गर्म करने से प्राप्त होता है।
Baking Soda vs Washing Soda:बेकिंग सोडा बनाम धावन सोडा: Baking Soda: NaHCO3; Washing Soda: Na2CO3·10H2O (removes water hardness).बेकिंग सोडा: NaHCO3; धावन सोडा: Na2CO3·10H2O (जल की कठोरता दूर करता है)।
Mercury Ore:पारे का अयस्क: Cinnabar (HgS); mercury is liquid at room temperature; does not wet glass.सिनेबार (HgS); पारा कमरे के ताप पर द्रव धातु है; कांच को गीला नहीं करता।
Fool's Gold:मूर्खों का सोना: Iron Pyrites (FeS2); glitters like real gold.आयरन पाइराइट्स (FeS2); पीतल जैसा चमकने के कारण मूर्खों का सोना कहलाता है।

Alloys & Metallurgy Traps Cheat Sheetमिश्रधातुएं एवं आयोग के महत्वपूर्ण ट्रैप

German Silver Trap:जर्मन सिल्वर का ट्रैप: Cu (60%) + Zn (20%) + Ni (20%); contains ZERO percent Silver (Ag).तांबा (60%) + जस्ता (20%) + निकेल (20%); इसमें चांदी (Ag) 0% होती है।
Brass vs Bronze:पीतल बनाम कांसा: Brass: Copper + Zinc; Bronze: Copper + Tin.पीतल: तांबा + जस्ता; कांसा: तांबा + टिन।
Galvanization Layer:गैल्वनीकरण की परत: Coating iron with Zinc (Zn) to act as sacrificial anode against rusting.लोहे पर जस्ते (Zinc) की परत चढ़ाना ताकि वह जंग से सुरक्षित रहे।
Non-Amalgamating Metal:अमलगम न बनाने वाली धातु: Iron (Fe) does not form amalgam with mercury; mercury stored in iron flasks.लोहा पारे के साथ अमलगम नहीं बनाता; पारे को लोहे के बर्तनों में रखते हैं।