Composition, Properties and Uses of Polymer Questions in Hindi

(A) पॉलीडिस्पर्सिटी सूचकांक $(PDI)$ भार औसत आणविक द्रव्यमान और संख्या औसत आणविक द्रव्यमान का अनुपात है।
$PDI = \frac{\bar{M}_w}{\bar{M}_n}$
दिया गया है:
$\bar{M}_w = 60000$
$\bar{M}_n = 40000$
$PDI = \frac{60000}{40000} = 1.5$
चूंकि $1.5 > 1$ है, इसलिए बहुलक का पॉलीडिस्पर्सिटी सूचकांक $>1$ होगा।

(B) भार औसत आणविक द्रव्यमान की गणना इस सूत्र का उपयोग करके की जाती है: $\bar{M}_w = \frac{\sum n_i M_i^2}{\sum n_i M_i}$
दिया गया है:
$n_1 = 3, M_1 = 1000$
$n_2 = 3, M_2 = 500$
$n_3 = 4, M_3 = 200$
अंश: $(3 \times 1000^2) + (3 \times 500^2) + (4 \times 200^2) = 3,000,000 + 750,000 + 160,000 = 3,910,000$
हर: $(3 \times 1000) + (3 \times 500) + (4 \times 200) = 3000 + 1500 + 800 = 5300$
$\bar{M}_w = \frac{3,910,000}{5300} \approx 737.7$

(B) भार औसत आणविक भार और संख्या औसत आणविक भार के अनुपात को पॉली डिस्पर्सिटी इंडेक्स $(PDI)$ कहा जाता है।
$PDI = \frac{\bar{M}_w}{\bar{M}_n}$
जहाँ,
$\bar{M}_w = \text{भार औसत आणविक भार}$
$\bar{M}_n = \text{संख्या औसत आणविक भार}$
प्राकृतिक मोनोडिस्पर्स बहुलक के लिए $PDI = 1$ होता है, लेकिन सिंथेटिक बहुलक के लिए यह हमेशा $1$ से अधिक होता है।

(D) ओरलॉन को पॉलीएक्रिलोनाइट्राइल $(PAN)$ के रूप में भी जाना जाता है।
ओरलॉन के निर्माण के लिए उपयोग किया जाने वाला मोनोमर एक्रिलोनाइट्राइल है, जिसका रासायनिक सूत्र $CH_2=CH-CN$ है।

(D) $Teflon$ टेट्राफ्लुओरोएथिलीन का एक संश्लेषित फ्लोरोपॉलीमर है।
इसका रासायनिक सूत्र $(C_2F_4)_n$ है।
इसकी एकलक इकाई टेट्राफ्लुओरोएथिलीन है, जो $CF_2 = CF_2$ है।
अतः, सही विकल्प $D$ है।

(B) चरण $1$: $Orlon$ एक संश्लेषित बहुलक है जिसे पॉलीएक्रिलोनाइट्राइल $(PAN)$ के रूप में भी जाना जाता है।
चरण $2$: एक्रिलोनाइट्राइल $(CH_2=CH-CN)$ के बहुलकीकरण से $Orlon$ का निर्माण होता है।
चरण $3$: अतः, $Orlon$ तैयार करने के लिए उपयोग किया जाने वाला एकलक एक्रिलोनाइट्राइल है।

(C) $1$. वल्कनीकरण एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसमें प्राकृतिक रबर को सल्फर के साथ गर्म किया जाता है।
$2$. यह प्रक्रिया रबर की बहुलक श्रृंखलाओं के बीच क्रॉस-लिंक बनाती है।
$3$. ये क्रॉस-लिंक रबर के यांत्रिक गुणों को काफी बढ़ा देते हैं, विशेष रूप से इसकी तनन सामर्थ्य, प्रत्यास्थता और टिकाऊपन को।
$4$. इसलिए, वल्कनीकरण रबर की तनन सामर्थ्य में सुधार करता है।

(B) $1$. $Dacron$ (जिसे $Terylene$ भी कहा जाता है) एक पॉलिएस्टर बहुलक है।
$2$. यह एथिलीन ग्लाइकॉल $(HO-CH_2-CH_2-OH)$ और टेरेफ्थैलिक एसिड $(C_6H_4(COOH)_2)$ के संघनन बहुलकीकरण (condensation polymerization) द्वारा बनता है।
$3$. बहुलक के निर्माण के दौरान, एसिड का कार्बोक्सिलिक एसिड समूह और अल्कोहल का हाइड्रॉक्सिल समूह प्रतिक्रिया करके एक एस्टर लिंकेज $(-COO-)$ बनाते हैं।
$4$. इसलिए, $Dacron$ में एस्टर लिंकेज होता है।

(C) $1$. $Bakelite$ एक थर्मोसेटिंग बहुलक है जो $Phenol$ और $Formaldehyde$ के संघनन बहुलकीकरण द्वारा बनता है।
$2$. $Methanal$, $Formaldehyde$ $(HCHO)$ का $IUPAC$ नाम है।
$3$. अभिक्रिया में प्रारंभिक रूप से $o$- या $p$-हाइड्रॉक्सीमिथाइलफिनोल व्युत्पन्न बनते हैं, जो बाद में क्रॉस-लिंकिंग के माध्यम से बहुलक का निर्माण करते हैं।
$4$. अतः, सही मोनोमर्स $Phenol$ और $Methanal$ हैं।

(B) चरण $1$: प्राकृतिक रबर आइसोप्रीन का एक रैखिक बहुलक है और यह नरम और चिपचिपा होता है।
चरण $2$: इसके भौतिक गुणों में सुधार करने के लिए, इसे सल्फर के साथ गर्म किया जाता है। इस प्रक्रिया को वल्केनीकरण कहा जाता है।
चरण $3$: वल्केनीकरण के दौरान, सल्फर द्वि-आबंधों (double bonds) के सक्रिय स्थलों पर क्रॉस-लिंक बनाता है, जिससे रबर कठोर, मजबूत और अधिक टिकाऊ हो जाता है।
चरण $4$: अतः, वल्केनीकरण वह प्रक्रिया है जो इलास्टोमेर में क्रॉस-लिंक विकसित करती है।

(B) चरण $1$: $Buna-S$ के एकलक (monomers) की पहचान करें। $Buna-S$ नाम $Bu$ ($1, 3$-ब्यूटाडाईन के लिए), $na$ (सोडियम के लिए, जो उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है), और $S$ (स्टाइरीन के लिए) से लिया गया है।
चरण $2$: बहुलीकरण अभिक्रिया में $1, 3$-ब्यूटाडाईन $(CH_2=CH-CH=CH_2)$ और स्टाइरीन $(C_6H_5CH=CH_2)$ का सह-बहुलीकरण (copolymerization) शामिल है।
चरण $3$: अतः, $Buna-S$ का निर्माण $1, 3$-ब्यूटाडाईन और स्टाइरीन से होता है।

(B) चरण $1$: नॉन-स्टिक कुकवेयर के लिए आवश्यक गुणों की पहचान करें, जैसे उच्च तापीय स्थिरता और रासायनिक निष्क्रियता।
चरण $2$: $Teflon$ (पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन, $PTFE$) टेट्राफ्लुओरोएथिलीन का एक सिंथेटिक फ्लोरोपॉलिमर है जिसमें ये गुण होते हैं।
चरण $3$: घर्षण के कम गुणांक और नॉन-स्टिक प्रकृति के कारण, इसका उपयोग नॉन-स्टिक पैन और अन्य कुकवेयर के लिए कोटिंग के रूप में व्यापक रूप से किया जाता है।
चरण $4$: अतः, सही बहुलक $Teflon$ है।

(D) $1$. खाना पकाने के तेल और कार्बोनेटेड पेय पदार्थों को स्टोर करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्लास्टिक की बोतलें आमतौर पर $Polyethylene \ terephthalate$ ($PET$ या $PETE$) से बनी होती हैं।
$2$. $PET$ पॉलिएस्टर परिवार का एक थर्मोप्लास्टिक बहुलक रेजिन है, जो अपनी स्पष्टता, मजबूती और तेलों तथा खाद्य उत्पादों के प्रति रासायनिक प्रतिरोध के लिए जाना जाता है।
$3$. $PVC$ का उपयोग पाइप के लिए, $PS$ का उपयोग डिस्पोजेबल कंटेनरों के लिए, और $LDPE$ का उपयोग लचीली फिल्मों और थैलियों के लिए किया जाता है।
$4$. अतः, सही विकल्प $D$ है।

(C) $1$. रेनकोट जल-प्रतिरोधी सामग्रियों से बनाए जाते हैं।
$2$. पॉलीविनाइल क्लोराइड $(PVC)$, जिसे $- [CH_2 - CH(Cl)]_n -$ संरचना द्वारा दर्शाया जाता है, एक व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला थर्मोप्लास्टिक बहुलक है जो अपने जल-विकर्षक गुणों के लिए जाना जाता है।
$3$. इसका उपयोग रेनकोट, हैंडबैग, पानी के पाइप और फर्श के कवरिंग के निर्माण में बड़े पैमाने पर किया जाता है।
$4$. इसलिए, सही विकल्प $C$ है।

(A) विस्कोस रेयॉन के निर्माण में कई चरण शामिल हैं। पहला चरण क्षार सेलुलोज बनाने के लिए सेलुलोज (आमतौर पर लकड़ी की लुगदी) को $17-20\%$ $NaOH$ के घोल में भिगोना है।
चरण $1$: स्टीपिंग (क्षार सेलुलोज का निर्माण)।
चरण $2$: प्रेसिंग।
चरण $3$: श्रेडिंग।
चरण $4$: एजिंग।
चरण $5$: जैंथेशन।
चरण $6$: घोलना।
चरण $7$: राइपनिंग।
अतः, पहला चरण $NaOH$ के साथ उपचार है।

(B) चरण $1$: डिस्पोजेबल कप और प्लेट आमतौर पर ऐसी सामग्रियों से बनाए जाते हैं जो हल्के, सस्ते और ढालने में आसान होते हैं।
चरण $2$: $Polystyrene$ (विशेष रूप से विस्तारित पॉलीस्टाइनिन या $EPS$) का उपयोग डिस्पोजेबल खाद्य सेवा वस्तुओं जैसे कप, प्लेट और कंटेनर बनाने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है, क्योंकि इसमें उत्कृष्ट इन्सुलेट गुण होते हैं और यह सस्ता होता है।
चरण $3$: इसलिए, सही बहुलक $Polystyrene$ है।

(B) $1$. $HDPE$ (हाई-डेंसिटी पॉलीइथाइलीन) एक थर्मोप्लास्टिक पॉलीमर है जो अपने उच्च शक्ति-से-घनत्व अनुपात के लिए जाना जाता है।
$2$. अपनी कठोरता और रासायनिक प्रतिरोध के कारण, इसका उपयोग ब्लो-मोल्डेड उत्पादों जैसे शैम्पू की बोतलें, डिटर्जेंट की बोतलें और दूध के जग बनाने में व्यापक रूप से किया जाता है।
$3$. शॉपिंग बैग आमतौर पर $LDPE$ (लो-डेंसिटी पॉलीइथाइलीन) से बनाए जाते हैं, जबकि कालीन अक्सर नायलॉन या पॉलीप्रोपाइलीन जैसे रेशों से बनाए जाते हैं।
$4$. इसलिए, दिए गए विकल्पों में से $HDPE$ का सही उपयोग शैम्पू की बोतलें तैयार करना है।

(D) $LDP$ का अर्थ है लो डेंसिटी पॉलीथीन (कम घनत्व वाली पॉलीथीन)।
यह एक मजबूत, लचीला और रासायनिक रूप से निष्क्रिय बहुलक है।
इसका मुख्य उपयोग निचोड़ने वाली बोतलें, खिलौने और लचीले पाइप बनाने में किया जाता है।
बाल्टियाँ आमतौर पर $HDP$ (उच्च घनत्व वाली पॉलीथीन) से बनाई जाती हैं।
सिंचाई के लिए पाइप भी $HDP$ से बनाए जाते हैं।
नॉन-स्टिक कुकवेयर में $PTFE$ (टेफ्लॉन) का उपयोग होता है।
अतः, $LDP$ का सही उपयोग निचोड़ने वाली बोतलें और लचीले पाइप बनाने के लिए है।

(A) $1$. $HDPE$ (उच्च-घनत्व पॉलीइथाइलीन) एक मजबूत, टिकाऊ और रासायनिक रूप से प्रतिरोधी बहुलक है।
$2$. अपने उच्च घनत्व और कठोरता के कारण, इसका उपयोग व्यापक रूप से शैम्पू की बोतलें, डिटर्जेंट की बोतलें और दूध के जग जैसे कंटेनर बनाने के लिए किया जाता है।
$3$. $LDPE$ अधिक लचीला होता है और इसका उपयोग फिल्मों के लिए किया जाता है, जबकि $PP$ और $PS$ के अलग-अलग विशिष्ट अनुप्रयोग होते हैं।

(B) चरण $1$: $Teflon$ पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन $(PTFE)$ है।
चरण $2$: $Teflon$ का एकलक (monomer) टेट्राफ्लुओरोएथीन $(CF_2=CF_2)$ है।
चरण $3$: इस बहुलक में, एथीन बैकबोन के सभी हाइड्रोजन परमाणुओं को फ्लोरीन परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिससे यह एक पूर्णतः फ्लोरीनयुक्त बहुलक बन जाता है।
चरण $4$: $PVC$ पॉलीविनाइल क्लोराइड है, $Neoprene$ पॉलीक्लोरोप्रीन है, और $Buna-S$, $1,3-butadiene$ और $styrene$ का सह-बहुलक है, जिनमें से कोई भी पूर्णतः फ्लोरीनयुक्त नहीं है।

(B) चरण $1$: प्रत्येक बहुलक की रासायनिक प्रकृति की पहचान करें।
चरण $2$: $Glyptal$ एथिलीन ग्लाइकॉल और थैलिक एसिड के संघनन से बना एक पॉलिएस्टर है।
चरण $3$: $PHBV$ (poly-$\beta$-hydroxybutyrate-co-$\beta$-hydroxyvalerate) एक जैव-निम्नीकरणीय (biodegradable) पॉलिएस्टर है।
चरण $4$: $Dacron$ (टेरिलीन) एथिलीन ग्लाइकॉल और टेरेफ्थैलिक एसिड से बना एक प्रसिद्ध पॉलिएस्टर है।
चरण $5$: $Novolac$ फिनोल और फॉर्मेल्डिहाइड के संघनन से बना एक रैखिक बहुलक है, जो एक फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन है, न कि पॉलिएस्टर।
चरण $6$: अतः, $Novolac$ एक पॉलिएस्टर बहुलक नहीं है।

(B) विस्कोस रेयॉन एक पुनर्योजित (regenerated) रेशा है। यह प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले बहुलकों से प्राप्त होता है। विस्कोस रेयॉन के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाने वाला प्रारंभिक पदार्थ शुद्ध सेलुलोज है, जो आमतौर पर लकड़ी की लुगदी या कपास के लिनटर से प्राप्त किया जाता है।

(D) $Terylene$ एक पॉलिएस्टर रेशा है जो एथिलीन ग्लाइकॉल और टेरेफ्थैलिक एसिड के संघनन बहुलकीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है। इसे $Dacron$ या $Mylar$ के नाम से भी जाना जाता है।

(C) चरण $1$: $Terylene$ (जिसे $Dacron$ भी कहा जाता है) एक संघनन बहुलक है।
चरण $2$: इसे $Ethane-1,2-diol$ (एथिलीन ग्लाइकॉल) और $Benzene-1,4-dicarboxylic$ अम्ल (टेरेफ्थैलिक अम्ल) के बहुलकीकरण द्वारा तैयार किया जाता है।
चरण $3$: इस अभिक्रिया में एस्टर बंध बनाने के लिए जल के अणुओं का निष्कासन होता है, जिससे पॉलिएस्टर $Terylene$ प्राप्त होता है।

(A) $1$. थर्मोसेटिंग बहुलक वे क्रॉस-लिंक्ड बहुलक होते हैं जो गर्म करने पर कठोर और अघुलनशील हो जाते हैं और इन्हें पुनः ढाला नहीं जा सकता।
$2$. $\text{यूरिया}-\text{फॉर्मेल्डिहाइड}$ रेजिन थर्मोसेटिंग बहुलक का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।
$3$. $\text{पॉलिस्टीरीन}$, $\text{ब्यूना}-S$ और $\text{टेरिलीन}$ थर्मोप्लास्टिक बहुलक या इलास्टोमर हैं, जिन्हें गर्म करने पर नरम किया जा सकता है या उनका आकार बदला जा सकता है।

(C) चरण $1$: यूरिया-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन एक तापदृढ़ (thermosetting) बहुलक है जो यूरिया और फॉर्मेल्डिहाइड के संघनन बहुलकीकरण द्वारा बनता है।
चरण $2$: यूरिया-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन में पुनरावृत्त इकाई की रासायनिक संरचना $[NH - CO - NH - CH_2]_n$ है।
चरण $3$: विकल्प $(A)$ पॉलीएक्रिलामाइड को दर्शाता है, $(B)$ पॉलीस्टाइनिन को दर्शाता है, $(C)$ यूरिया-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन को दर्शाता है, और $(D)$ नायलॉन-$6$ को दर्शाता है।
चरण $4$: अतः, सही विकल्प $(C)$ है।

(A) चरण $1$: दिए गए बहुलकों की प्रकृति की पहचान करें। $PVC$, $Polystyrene$, और $PTFE$ थर्मोप्लास्टिक बहुलक हैं, जो गर्म करने पर नरम हो जाते हैं और ठंडा करने पर कठोर हो जाते हैं।
चरण $2$: $Bakelite$ एक फिनोल-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन है। यह फिनोल और फॉर्मेल्डिहाइड के संघनन बहुलकीकरण द्वारा बनता है, जिसके परिणामस्वरूप एक अत्यधिक क्रॉस-लिंक्ड संरचना प्राप्त होती है।
चरण $3$: इस क्रॉस-लिंक्ड नेटवर्क के कारण, $Bakelite$ को गर्म करने पर दोबारा आकार नहीं दिया जा सकता है, जो इसे एक थर्मोसेटिंग बहुलक बनाता है।
चरण $4$: अतः, $Bakelite$ सही उत्तर है।