Biophysical chemistry MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Biophysical chemistry - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सही उत्तर 28.1 kJ/mol है।

अवधारणा:

• जल अपघटन के कारण मुक्त ऊर्जा में महत्वपूर्ण कमी के कारण, ATP के फॉस्फेट समूहों को बनाने वाले बंधन को उच्च-ऊर्जा बंधन के रूप में जाना जाता है।
• AMP या ADP प्लस एक फॉस्फेट समूह (HPO42-) ATP के जल अपघटन से बन सकता है।
• विकल्प AMP प्लस पाइरोफॉस्फेट (PPi) बनाने के लिए ATP का जलापघटन करना है।

व्याख्या:

गैर-मानक परिस्थितियों में मानक मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ΔG^∘) और वास्तविक मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ΔG) के बीच संबंध निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया गया है:

\(\Delta G = \Delta G^\circ + RT \ln \left( \frac{[ADP][P_i]}{[ATP]} \right) \)

जहां:

• ΔG∘ ATP जल अपघटन के लिए मानक मुक्त ऊर्जा परिवर्तन है, जो -30.5 kJ/mol दिया गया है।
• R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है = 8.314 J/molK
• T केल्विन में तापमान है = 37°C + 273 = 310 K

ATP + H2O ⇋ ADP + Pi

• \(RT = 0.008314 \times 310 = 2.57734 \, \text{kJ/mol}\)
• \(\frac{[ADP][P_i]}{[ATP]} = \frac{(1.5)(5.0)}{3.0} = \frac{7.5}{3.0} = 2.5\)
• \(\ln(2.5) \approx 0.9163\)
• \(2.57734 \times 0.9163 = 2.362 \, \text{kJ/mol}\)
• ΔG = -30.5 + 2.362 = -28.138 kJ/mol

Key Points 

• NMR, जिसका अर्थ है न्यूक्लियर मैग्नेटिक रेजोनेंस, एक शक्तिशाली विश्लेषणात्मक तकनीक है जिसका उपयोग अणुओं की संरचना, संयोजन और गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।
• यह एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र और रेडियो आवृत्ति विकिरण के साथ परमाणु नाभिक की परस्पर क्रिया पर आधारित है।
• एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी एक अणु के भीतर रासायनिक वातावरण, संयोजकता और परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था के बारे में बहुमूल्य जानकारी प्रदान करती है।
• सिद्धांत :
  • एनएमआर कुछ परमाणु नाभिकों के आंतरिक चुंबकीय गुणों का लाभ उठाता है, जैसे हाइड्रोजन (¹H), कार्बन-13 (¹³C), और फॉस्फोरस-31 (³¹P)।
  • जब इन्हें प्रबल चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो ये नाभिक या तो क्षेत्र के समानांतर (न्यून-ऊर्जा अवस्था) या विपरीत समानांतर (उच्च-ऊर्जा अवस्था) में संरेखित हो जाते हैं।

Important Points 

A. पॉलिंग वैद्युत ऋणात्मकता - (ii) परमाणुओं का विलायकीयन

• पॉलिंग इलेक्ट्रोनगेटिविटी एक परमाणु की इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने और उन्हें धारण करने की क्षमता का एक माप है। यह गुण सीधे प्रभावित करता है कि परमाणु विलायक अणुओं के साथ कैसे बातचीत करते हैं, जिससे विलयन प्रभावित होता है। उच्च विद्युत ऋणात्मकता का अर्थ है इलेक्ट्रॉनों के लिए मजबूत आकर्षण, जो विलयन प्रक्रियाओं को बढ़ा सकता है।

B. पृथक्कृत π-कक्षीय अधिव्यापन - (iii) सीमित घूर्णन

• पृथक π-कक्षीय ओवरलैप दोहरे बंधों या संयुग्मित दोहरे बंधों वाली प्रणालियों में होता है, जैसे कि एल्केन्स या बेंजीन रिंग में दोहरे बंध।
• यह π-कक्षीय ओवरलैप, बंध के चारों ओर घूर्णन की स्वतंत्रता को प्रतिबंधित करता है, क्योंकि घूर्णन से ओवरलैप बाधित हो जाएगा और इस प्रकार अणु की स्थिरता भी प्रभावित होगी।

C. एरोमैटिकिटी - (iv) अणुओं की समतलीयता

• एरोमैटिकिटी चक्रीय, समतलीय संरचनाओं का एक गुण है जिसमें विस्थानीकृत π-इलेक्ट्रॉन होते हैं जो हकल के नियम (4n+2 π-इलेक्ट्रॉन) का पालन करते हैं।
• इस विस्थापन के लिए अणु का समतल होना आवश्यक है, जिससे p-कक्षक लगातार ओवरलैप हो सकें और सुगंधित स्थिरता बनी रहे।

D. द्विवैद्युत स्थिरांक - (i) आवेश पृथक्करण

• किसी पदार्थ का द्विवैद्युत स्थिरांक दो आवेशों के बीच प्रभावी बल को कम करने की उसकी क्षमता का माप है।
• उच्च द्विवैद्युत स्थिरांक से तात्पर्य ऐसे माध्यम से है जो आवेश पृथक्करण को प्रभावी रूप से कम कर सकता है, आवेशों को स्थिर कर सकता है तथा उनके बीच विद्युत्-स्थैतिक बलों को कम कर सकता है।

इसलिए सही उत्तर विकल्प 3 है A - ii, B - iii, C - iv, D - i

Key Points

• ATP (एडिनोसिन ट्राइफॉस्फेट) एक उच्च ऊर्जा अणु है जिसका उपयोग कोशिकाओं द्वारा ऊर्जा को संग्रहीत करने और मुक्त करने के लिए किया जाता है।
• ATP के जल अपघटन में फॉस्फेट बंध टूट जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ADP (एडिनोसिन डाइफॉस्फेट) और अकार्बनिक फॉस्फेट (P_i ) का निर्माण होता है।
• इस अभिक्रिया से ऊर्जा मुक्त होती है जिसका उपयोग कोशिका द्वारा विभिन्न प्रक्रियाओं के लिए किया जा सकता है।
• मैग्नीशियम आयन (Mg2⁺) ATP जल अपघटन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
• वे सहकारकों के रूप में कार्य करते हैं और ATP अणु से बंध कर फॉस्फेट समूहों पर ऋणात्मक आवेश को स्थिर करते हैं।
• यदि हम ATP जल अपघटन के ΔG के विरुद्ध Mg²⁺ सांद्रता का ग्राफ बनाएं, तो हम पाएंगे कि ATP जल अपघटन का ΔG, Mg²⁺ आयनों की सांद्रता पर निर्भर करता है, लेकिन यह संबंध पूर्णतः रैखिक नहीं है।
• यह संतृप्ति व्यवहार प्रदर्शित कर सकता है या एक पठार तक पहुंच सकता है और फिर -ΔG में कमी दर्शा सकता है क्योंकि हम Mg ²⁺ सांद्रता को और बढ़ाते हैं।

अतः, सही उत्तर विकल्प 1 है।

अवधारणा:

• उनके प्राथमिक अंतराआण्विक बल के रूप में H-बंध निर्माण वाले अणु में H-बंध दाता और ग्राही दोनों होते हैं।
• वे H-बंध दाता हैं क्योंकि उनमें एक अत्यंत ध्रुवीय हाइड्रोजन परमाणु होता है जो एक प्रबल विद्युत् ऋणात्मक तत्त्व, आमतौर पर फ्लोरीन, ऑक्सीजन या नाइट्रोजन (NOF) से जुड़ा होता है।
• हाइड्रोजन-बंधित परमाणु (अक्सर NOF) पर एक तुलनीय आंशिक ऋण आवेश इसे अन्य परमाणुओं से H-बंध ग्रहण करने में सक्षम बनाता है।
• क्योंकि H-बंध ग्राही हमेशा H-बंध दाता होते हैं, इसलिए हम "H-बंध दाता" के लिए संचार को सरल बनाते हैं।
• H-बंध दाता के लिए दो H-आबंधित अन्योन्य क्रिया हैं।
• प्रबल विद्युत् ऋणात्मक तत्त्व, मुख्य रूप से फ्लोरीन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन, कार्बन के साथ युग्मित होने पर हमेशा अपेक्षाकृत महत्वपूर्ण आंशिक ऋण आवेश उत्पन्न करते हैं।
• ये तत्व कार्बनिक अणु का हिस्सा होने पर H-बंध प्राप्त कर सकते हैं।

व्याख्या:

विकल्प :

• एक ध्रुवीय सहसंयोजक लिंक में शामिल एक हाइड्रोजन परमाणु और एक ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन में भाग लेने वाला एक अन्य परमाणु एक हाइड्रोजन बंधन बनाने के लिए जुड़ता  है।
• कोई अभिक्रिया स्वतः होती है या नहीं यह मुक्त ऊर्जा द्वारा निर्धारित किया जाता है।
• जल में हाइड्रोजन बंध के निर्माण के लिए मुक्त ऊर्जा परिवर्तन जल से एक अध्रुवीय विलायक में मिश्रण (ए + डी) के मुक्त ऊर्जा परिवर्तन और अध्रुवीय  विलायक में हाइड्रोजन बंध में मुक्त ऊर्जा परिवर्तन के योग के अंतर के बराबर है। जल से बंध अध्रुवीय  विलायक में हाइड्रोजन-बंध के स्थानांतरण में ध्रुवीय प्लस मुक्त ऊर्जा परिवर्तन होता है।
• मिश्रण के मुक्त ऊर्जा परिवर्तन के बीच का अंतर 3.02 ( 0.62 - (-2.24)) है।
• हाइड्रोजन बंध में मुक्त ऊर्जा परिवर्तन का योग -3.71 (6.12+ (- 3.02)) है।
• अतः, सही उत्तर विकल्प 3 है।

अवधारणा:

• एक संयुग्मी अम्ल तब बनता है जब एक प्रोटॉन (या हाइड्रोन, या हाइड्रोजन धनायन), (H+), एक परमाणु, अणु, या आयन में जोड़ा जाता है।
• विप्रोटॉनीकरण एक अनुरूप प्रक्रिया है जो तब होती है जब एक ब्रनस्टेड-लोरी अम्ल से एक प्रोटॉन निकाला जाता है।

व्याख्या:

विकल्प:-

• अम्ल-क्षारक युग्म के प्रोटॉन स्थानांतरण क्षमता के माप के रूप में, इसके pKa मान का उपयोग किया जाता है। एक अम्ल जितना प्रबल होता है उसका pKa मान उतना ही कम होता है।
• pH = pKa + log \(\rm\frac{\left[A^{-}\right]}{[HA]}\)
• pH − pKa = log R
• \(\rm 10^{\left( pH - p^K _a\right)}\) = R = 100
• AT(अम्ल की कुल सांद्रता) = [A−] + [HA]
• = [HA](1 + R)
• कुल प्रोटोनित का अंश
• fHA = \(\rm\frac{[HA]}{\left[A_T\right]}=\frac{1}{1+R}\)
• प्रोटॉनीकरण की मात्रा = \(\rm\frac{R}{1+R} = \frac{100}{101}\) = 99%
• अतः सही विकल्प 4 है।

अवधारणा:

• जल अपघटन के कारण मुक्त ऊर्जा में महत्वपूर्ण कमी के कारण, ATP के फॉस्फेट समूहों को बनाने वाले आबंध को उच्च-ऊर्जा आबंध के रूप में जाना जाता है।
• AMP या ADP प्लस फॉस्फेट समूह (HPO42-) ATP के जल अपघटन से बन सकता है।
• AMP प्लस पाइरोफॉस्फेट (PPi) बनाने के लिए ATP को जल अपघटित करने का विकल्प है।

व्याख्या:

• ATP + H2O ⇋ ADP + Pi
• ΔG° = −RT ln \(\frac{\text{[Product]}}{\text{[Substrate]}}\)
• = −2.303 × 298 × ln( \(\frac{0.50 \times 0.825}{2.25}\) × 10−3)
• = −686.294 ln (0.1833 × 103)
• = −54.04 kJ/mole

अतः, विकल्प 4 सही है।

अवधारणा:

• उनके प्राथमिक अंतराआण्विक बल के रूप में H-बंध निर्माण वाले अणु में H-बंध दाता और ग्राही दोनों होते हैं।
• वे H-बंध दाता हैं क्योंकि उनमें एक अत्यंत ध्रुवीय हाइड्रोजन परमाणु होता है जो एक प्रबल विद्युत् ऋणात्मक तत्त्व, आमतौर पर फ्लोरीन, ऑक्सीजन या नाइट्रोजन (NOF) से जुड़ा होता है।
• हाइड्रोजन-बंधित परमाणु (अक्सर NOF) पर एक तुलनीय आंशिक ऋण आवेश इसे अन्य परमाणुओं से H-बंध ग्रहण करने में सक्षम बनाता है।
• क्योंकि H-बंध ग्राही हमेशा H-बंध दाता होते हैं, इसलिए हम "H-बंध दाता" के लिए संचार को सरल बनाते हैं।
• H-बंध दाता के लिए दो H-आबंधित अन्योन्य क्रिया हैं।
• प्रबल विद्युत् ऋणात्मक तत्त्व, मुख्य रूप से फ्लोरीन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन, कार्बन के साथ युग्मित होने पर हमेशा अपेक्षाकृत महत्वपूर्ण आंशिक ऋण आवेश उत्पन्न करते हैं।
• ये तत्व कार्बनिक अणु का हिस्सा होने पर H-बंध प्राप्त कर सकते हैं।

व्याख्या:

विकल्प :

• एक ध्रुवीय सहसंयोजक लिंक में शामिल एक हाइड्रोजन परमाणु और एक ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन में भाग लेने वाला एक अन्य परमाणु एक हाइड्रोजन बंधन बनाने के लिए जुड़ता  है।
• कोई अभिक्रिया स्वतः होती है या नहीं यह मुक्त ऊर्जा द्वारा निर्धारित किया जाता है।
• जल में हाइड्रोजन बंध के निर्माण के लिए मुक्त ऊर्जा परिवर्तन जल से एक अध्रुवीय विलायक में मिश्रण (ए + डी) के मुक्त ऊर्जा परिवर्तन और अध्रुवीय  विलायक में हाइड्रोजन बंध में मुक्त ऊर्जा परिवर्तन के योग के अंतर के बराबर है। जल से बंध अध्रुवीय  विलायक में हाइड्रोजन-बंध के स्थानांतरण में ध्रुवीय प्लस मुक्त ऊर्जा परिवर्तन होता है।
• मिश्रण के मुक्त ऊर्जा परिवर्तन के बीच का अंतर 3.02 ( 0.62 - (-2.24)) है।
• हाइड्रोजन बंध में मुक्त ऊर्जा परिवर्तन का योग -3.71 (6.12+ (- 3.02)) है।
• अतः, सही उत्तर विकल्प 3 है।

सही उत्तर 28.1 kJ/mol है।

अवधारणा:

• जल अपघटन के कारण मुक्त ऊर्जा में महत्वपूर्ण कमी के कारण, ATP के फॉस्फेट समूहों को बनाने वाले बंधन को उच्च-ऊर्जा बंधन के रूप में जाना जाता है।
• AMP या ADP प्लस एक फॉस्फेट समूह (HPO42-) ATP के जल अपघटन से बन सकता है।
• विकल्प AMP प्लस पाइरोफॉस्फेट (PPi) बनाने के लिए ATP का जलापघटन करना है।

व्याख्या:

गैर-मानक परिस्थितियों में मानक मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ΔG^∘) और वास्तविक मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ΔG) के बीच संबंध निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया गया है:

\(\Delta G = \Delta G^\circ + RT \ln \left( \frac{[ADP][P_i]}{[ATP]} \right) \)

जहां:

• ΔG∘ ATP जल अपघटन के लिए मानक मुक्त ऊर्जा परिवर्तन है, जो -30.5 kJ/mol दिया गया है।
• R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है = 8.314 J/molK
• T केल्विन में तापमान है = 37°C + 273 = 310 K

ATP + H2O ⇋ ADP + Pi

• \(RT = 0.008314 \times 310 = 2.57734 \, \text{kJ/mol}\)
• \(\frac{[ADP][P_i]}{[ATP]} = \frac{(1.5)(5.0)}{3.0} = \frac{7.5}{3.0} = 2.5\)
• \(\ln(2.5) \approx 0.9163\)
• \(2.57734 \times 0.9163 = 2.362 \, \text{kJ/mol}\)
• ΔG = -30.5 + 2.362 = -28.138 kJ/mol