Notes-Marathi Medium-Class 9-विज्ञान आणि तंत्रज्ञान-पाठ-14-पदार्थ आपल्या वापरातील-Maharashtra Board

अभ्यासघटक : दैनंदिन जीवनातील महत्त्वाचे क्षार-NaCl, NaHCO3, Na2CO3 किरणोत्सारी पदार्थ दैनंदिन जीवनातील काही रासायनि क पदार्थ

सामान्य क्षार : ज्या क्षारात H⁺ आणि OH^- नसतात, तसेच एकाच प्रकारचे धन आयन व ऋण आयन असतात; त्यांना सामान्य क्षार म्हणतात. उदा., Na₂SO₄, K₃PO₄, CaCl₂.

• निसर्गामध्ये अकार्बनी पदार्थ आम्ल व आम्लारीच्या स्वरूपात सापडत नाहीत, तर ते क्षारांच्या स्वरूपात सापडतात.

दैनंदिन जीवनातील महत्त्वाचे क्षार (Salts)

समुद्राला क्षारांचा समृद्ध स्रोत म्हणतात. समुद्र हा क्लोरीन, सोडीअम, मॅग्नेशिअम, पोटॅशिअम, कॅल्शिअम, ब्रोमिन अशा विविध मूलद्रव्यांच्या अनेक क्षारांचा समृध्द  स्रोत आहे.

समुद्राच्या पाण्यात मिळणारे क्षार :

• सोडिअम क्लोराइड (NaCl),
• मॅग्नेशिअम क्लोराइड (MgCl₂),
• मॅग्नेशिअम सल्फेट (MgSO₄),
• पोटॅशिअम क्लोराइड (KCI),
• कॅल्शिअम कार्बोनेट (CaCO₃),
• मॅग्नेशिअम ब्रोमाइड (MgBr₂).

 सोडिअम क्लोराइड (साधे मीठ - Table Salt - NaCl ) :

मीठ हा आपल्या दैनंदिन जीवनात सर्वाधिक वापरातील क्षार आहे. या क्षाराचे रासायनिक नाव सोडिअम क्लोराइड आहे. सोडिअम हायड्रॉक्साइड व हायड्रोक्लोरिक आम्ल यांच्यात उदासिनीकरणाची अभिक्रिया होऊन सोडिअम क्लोराइड तयार होते.

NaOH + HCl  → NaCl + H₂O

सोडिअम क्लोराइड द्रावणाचे विद्युत अपघटन : जेव्हा सोडिअम क्लोराइडच्या द्रावणातून (ब्राइन-10% NaCl) विद्युतप्रवाह जाऊ दिला असता, त्याचे अपघटन होऊन सोडिअम हायड्रॉक्साइड हे आम्लारी संयुग तयार होते. यात क्लोरीन वायू (Cl₂) धनाग्रावर व हायड्रोजन वायू (H₂) ऋणाग्राजवळ जमा होतो.

2NaCl(ag) + 2H2O(1)  2NaOH(ag) + Cl₂ ↑ + H₂ ↑

• उच्च तापमानास मीठ तापवले असता ते वितळते. या स्थितीस सम्मिलित अवस्था (fused state) असे म्हणतात.

रॉक सॉल्ट : काही विशिष्ट प्रकारच्या खडकांपासूनही मिठाची निर्मिती होते. अशा मिठाला रॉक सॉल्ट असे म्हणतात. उदा. हलाईट खनिज, हिमालयीन रॉक सॉल्ट (सैंधव मीठ). या मिठाचा अनेक प्रकारच्या व्याधी निवारणासाठी उपयोग केला जातो.

संतृप्त मिठवणी (Saturated Brine) : मिठाच्या 25% जलीय द्रावणाला संतृप्त मिठवणी (Saturated Brine) असे म्हणतात. अशा द्रावणाचे 1/5 भाग बाष्पी भवन केल्यास विरघळलेल्या मिठाचे स्फटिकात रूपांतर होऊन द्रावणातून मीठ वेगळे होते

सोडिअम बायकार्बोनेट (खाण्याचा सोडा - NaHCO₃) :

ब्लिचिंग पावडर (विरंजक चूर्ण- CaOCl2 ) (कॅल्शिअम ऑक्सिक्लोराइड)

विरी गेलेल्या चुन्याची (slaked lime) क्लोरीन वायूबरोबर अभिक्रिया झाल्यास विरंजक चूर्ण (ब्लीचिंग पावडर) तयार होते.

Ca(OH)₂(s) +Cl₂(g) → CaOCl₂(g) + H₂O(l)

सोडिअम कार्बोनेट - धुण्याचा सोडा (Washing Soda) (Na₂CO₃.10 H₂O) :

काही स्फटिकी क्षार (Some Cryastalline Salts) :

स्फटिकजल : स्फटिकरचनेत पाण्याच्या रेणूंची संख्या निश्चित असते. यालाच स्फटिकजल म्हणतात. स्फटिकजल असणारे विविध क्षार आपल्या वापरात असतात.

• तुरटी (Potash Alum-K₂SO₄.Al₂(SO₄)₃.24H₂O
• बोरॅक्स (Borax- Na₂B₄O₇.10H₂O)
• इप्सम सॉल्ट (Magnesium Sulphate-MgSO₄.7H₂O)
• बेरिअम क्लोराइड (Barium Chloride- BaCl₂.2H₂O)
• सोडिअम सल्फेट (Sodium Sulphate- Glauber's salt-Na₂SO₄.10H₂O)

अपमार्जके : अपमार्जके म्हणजे कपड्यातील मळ काढून टाकण्याकरिता भुकटी किंवा द्रव या स्वरूपात वापरण्यात येणारे रासायनिक पदार्थ होत. अपमार्जके ही लांबच लांब साखळी असलेल्या अल्कीय बेन्झीन सल्फॉनिक आम्लाचे सोडिअम क्षार किंवा अल्कीय हायड्रोजन सल्फेटच्या सोडिअम क्षारांपासून बनलेली असतात.

साबण (Soap) :

साबण-एक क्षार : तेल किंवा चरबी सोडिअम किंवा पोटॅशिअम हायड्रॉक्साइडच्या जलीय द्रावणाबरोबर उकळले असता, कार्बोक्सिलिक आम्लाचे सोडिअम किंवा पोटॅशिअम क्षार तयार होतात. या क्षारांनाच साबण म्हणतात.

• साबण दुष्फेन पाण्यात मिसळल्यास साबणातील सोडीअमचे विस्थापन होऊन तेलाम्लांचे कॅल्शिअम व मॅग्नेशिअम क्षार तयार होतात. हे क्षार पाण्यात अविद्राव्य असल्याने त्यांचा साका तयार होतो व त्यामुळेच फेस तयार होत नाही.

आंघोळीचा साबण व कपडे धुण्याचा साबण यांतील फरक :

आंघोळीचा साबण	कपडे धुण्याचा साबण
कच्च्या सामग्रीत चांगल्या दर्जाचे मेद आणि तेल वापरले जाते.	कमी दर्जाचे मेद व तेल वापरले जाते
अंघोळीचा साबण तयार करण्यासाठी पोटॅशिअम हायड्रॉक्साइड वापरले जाते.	कपडे धुण्याचा साबण तयार करण्यासाठी सोडिअम हायड्रॉक्साइड वापरले जाते.
साबणामध्ये महागडी सुवासिके वापरली जातात.	कपडे धुण्याच्या साबणामध्ये स्वस्त सुवासिके वापरली जातात.
त्वचेची हानी टाळण्यासाठी आम्लारी नसण्याची खात्री देतात.	कपडे स्वच्छतेसाठी मुक्त आम्लारी उपलब्ध असतात.

किरणोत्सारी पदार्थ (Radioactive Substances) :

किरणोत्सारी पदार्थ : उच्च अणुअंक असणाऱ्या मूलद्रव्यांमध्ये अदृश्य, अतिशय भेदक व उच्च दर्जा असणारी प्रारणे उत्स्फूर्तपणे उत्सर्जन करण्याच्या गुणधर्माला किरणोत्सार म्हणतात. हा गुणधर्म असणाऱ्या पदार्थास किरणोत्सारी पदार्थ म्हणतात.

• किरणोत्सारी मूलद्रव्यांचे अणुकेंद्रक अस्थिर असते.
• किरणोत्सारी पदार्थातून बाहेर पडणारी तीन प्रकारची प्रारणे असतात. त्यांना अल्फा, बीटा आणि गॅमा किरण म्हणतात.
• युरेनिअम, थोरिअम, रेडिअम इत्यादी उच्च अणुअंक असणारी किरणोत्सारी मूलद्रव्ये अतिशय भेदक व अदृश्य असे किरण उत्स्फूर्तपणे बाहेर टाकत असतात.
• किरणोत्साराचा शोध हेन्री बेक्वेरेल याने लावला.

(अ) नैसर्गिक किरणोत्सर्ग : निसर्गामध्ये 82 ते 92 अणुक्रमांकाची मूलद्रव्ये स्वयंस्फूर्त किरणोत्सर्ग करताना आढळतात. अशा मूलद्रव्यांना किरणोत्सर्गी मूलद्रव्ये म्हणतात.

(ब) कृत्रिम किरणोत्सर्गी मूलद्रव्ये : प्रयोगशाळेत कणांच्या भडिमाराने घडणाऱ्या अणुगर्भ विघटन क्रियांमध्ये उत्पन्न होणाऱ्या किरणोत्सारी मूलद्रव्यांना कृत्रिम किरणोत्सर्गी मूलद्रव्ये म्हणतात.

किरणोत्सारी प्रारणांचे स्वरूप : रूदरफोर्ड आणि विलार्ड यांनी विविध किरणोत्सारी पदार्थांतून उत्सर्जित होणाऱ्या प्रारणांचा अभ्यास करण्यासाठी प्रारणे विद्युत क्षेत्रातून जाऊ दिली व त्यांच्या मार्गात फोटोग्राफिक पट्टी धरली तेव्हा त्यांना प्रारणांचे तीन प्रकारे विभाजन झाल्याचे आढळले.

• ऋणप्रभारित पट्टीकडे किंचित विचलित झालेल्या किरणांना अल्फा किरणे,
• धनप्रभारित पट्टीकडे अधि क प्रमाणात विचलित झालेल्या किरणांना बीटा किरणे,
• अजिबात विचलित न झालेल्या किरणांना गॅमा किरणे असे म्हणतात.

अल्फा , बीटा व गॅमा किरणांची गुण वैशिष्ट्ये :

 दैनंदिन जीवनातील काही रासायनिक पदार्थ :

खाद्यरंग व सुगंधी द्रव्ये (Food colours and Essence) : तयार पेयांमध्ये व अन्नपदार्थात खाद्यरंग मिसळलेले असतात. हे खाद्यरंग पावडर, जेल आणि पेस्ट स्वरूपांत असतात.

• आइस्क्रीम, बर्फगोळा, सॉस, फळांचे रस, शीतपेये, लोणची, जॅम, जेली यांमध्ये आवश्यक रंग व सुगंधित द्रव्ये टाकलेली असतात.
• बाजारात पॅकिंगमध्ये मिळणारे मांस (चिकन, मटण), तिखट, हळद, मिठाई यांसारख्या इतरही पदार्थांना रंग चांगला यावा म्हणून त्यांत बरेचदा खाद्यरंग मिसळलेले आढळतात.
• खाद्यरंग हे नैसर्गिक व कृत्रिमही असतात. बिया, बीट, फुले व फळांचा अर्क यांपासून तयार झालेले खाद्धरंग नैसर्गिक असतात. टेट्राझीन, सनसेट यलो हे खूप मोठ्या प्रमाणात वापरात असलेले असे कृत्रिम खाद्यरंग आहेत.
• खाद्यरंग वापरलेल्या पदार्थांच्या अतिरिक्त सेवनामुळे ADHD (Attention Deficit Hyperactivity Disorder) सारखा आजार लहान मुलांमध्ये होऊ शकतो.
• अतिसेवनाने कृत्रिम खाद्यरंग घातक ठरू शकतात. म्हणून नेहमी नैसर्गिक खाद्यरंगांचा वापर उचित ठरतो.

डाय (Dye) : जो रंगीत पदार्थ एखाद्या वस्तूला लावल्यास त्या वस्तूला रंग प्राप्त करून देतो, त्याला डाय म्हणतात.

• डाय पाण्यात द्रावणीय व तेलात अद्रावणीय असतात.
• नैसर्गिक डाय बनवण्यासाठी वनस्पती हा मुख्य स्रोत आहे.
• कृत्रिम डाय बनवण्यासाठी पेट्रोलिअमची उपउत्पादिते व खनिजांचा वापर करतात.

कृत्रिम रंग (Artificial Colours) :

घरांना रंग देऊन सजवण्याकरिता तसेच रंगपंचमी सणामध्ये कृत्रिम रंगांचा वापर होतो. रंगपंचमीला वापरल्या जाणाऱ्या लाल रंगामध्ये पाऱ्याचे प्रमाण जास्त असते. यामुळे आंधळेपणा, त्वचेचा कॅन्सर, अस्थमा, त्वचेचे रोग अशा प्रकारचे धोके उद्भवतात. कृत्रिम रंगांचा वापर सावधगिरीने करणे आवश्यक आहे.

दुर्गंधीनाशक (Deodorant) :

शरीराला येणाऱ्या घामाचा वास रोखण्यासाठी व दिवसभर प्रफुल्लित राहण्यासाठी डिओड्रन्टचा वापर करतात. यात पॅराबेन्सचे प्रमाण जास्त असते. अॅल्युमिनिअमची संयुगे व सिलिकाचा वापर केला जातो. सर्वसाधारण डिओ, घाम रोखणारे डिओ व वैद्यकीय डिओ असे निरनिराळे डिओ मिळतात.

• सर्वसाधारण डिओ - यात ॲल्युमिनिअमच्या संयुगांचे प्रमाण कमी असते. हा घामाचा वास कमी करतो.
• घाम रोखणारे डिओ- घाम स्त्रवण्याचे प्रमाण कमी करतो. यामध्ये ॲल्युमिनिअम क्लोरोहायड्रेटस् चे प्रमाण 15% असते. त्यामुळे त्वचेवरील घामाची छिद्रे बंद होतात.
• वैद्यकीय डिओ- ज्या व्यक्तींना खूप घाम ये तो व त्याचे घातक परिणाम त्वचेवर होतात. अशा व्यक्तींसाठी वैद्यकिय डिओ तयार केलेला आहे. यात 20 ते 25% ॲल्युमिनिअम असते. हा फक्त रात्रीच वापरला जातो. डि ओ हे स्थायू, वायू य स्वरूपात आढळतात.

दुष्परिणाम :

• अॅल्युमिनिअमअझिनिअम हे डिओ मधील सर्वांत घातक असणारे रसायन आहे. यामुळे डोकेदुखी, अस्थमा, श्वसनाचे विकार, हृदयविकार असे आजार संभवतात.
• अॅल्युमिनिअम क्लोरोहायड्रेटस्मुळे त्वचेचे रोग व कर्करोग होण्याची शक्यता असते.

टेफ्लॉन (Teflon) : टेट्राफ्ल्यूरोइथिलीनचे बहुवारिक म्हणजे टेफ्लॉन होय. याचे रासायनिक नाव पॉलिटेट्राफ्ल्यूरो- इथिलिन (C₂F₄)_n आहे.

पावडर कोटिंग (Powder Coating) :

• लोखंडी वस्तू गंजू नयेत, म्हणून वस्तूंच्या पृष्ठभागावर रंगापेक्षा अधिक टणक थर देण्याच्या पद्धतीला पावडर कोटिंग म्हणतात.
• या पद्धतीत पॉलिमर रेझिन रंग आणि इतर घटक एकत्र करून वितळवले जातात आणि नंतर थंड करून त्या मिश्रणाचे बारीक चूर्ण बनवतात.
• धातूच्या घासलेल्या भागावर इलेक्ट्रोस्टॅटिक स्प्रे डिपॉझिशन (ESD) करताना या पावडरचा फवारा उडवतात.
• या पद्धतीत पावडरच्या कणांना स्थितिक विद्युतप्रभार दिला जातो. त्यामुळे पावडरचा एकसारखा थर धातूच्या पृष्ठभागावर चिकटून बसतो.
• यानंतर या थरासह वस्तू भट्टीत तापवतात. तेव्हा थरामध्ये रासायनिक अभिक्रिया झाल्याने मोठ्या लांबीचे बहुवारिक जाळे तयार होते.
• हे पावडर कोटिंग अतिशय टिकाऊ, टणक व आकर्षक दिसते. दैनंदिन वापरातील प्लास्टिक व मिडिअम डेन्सिटी फायबर (MDF) बोर्डवर पावडर कोटिंग सहजपणे करता येते.

उपयोग :

• घरगुती उपकरणे, खिडक्या यांना पावडर कोटिंग करतात. हे टिकाऊ व दिसायला सुंदर असते.
• याचा उपयोग ड्रम हार्डवेअरमध्ये, ऑटोमोबाइल तसेच सायकलच्या भागांमध्ये करतात.

अॅनोडायझींग (Anodizing) :

हवेतील ऑक्सिजनची अॅल्युमिनिअम धातूच्या पृष्ठभागावर अभिक्रिया होऊन निसर्गतः एक संरक्षक थर तयार होतो. अॅनोडायझिंग प्रक्रियेत हा थर हव्या त्या जाडीचा बनवता येतो.

• विद्युत अपघटन पद्धतीचा वापर करून अॅनोडायझिंग केले जाते.
• विद्युत अपघटनी घटात विरल आम्लात अॅल्युमिनिअमची वस्तू धनाग्र म्हणून बुडवतात.
• विद्युतप्रवाह सुरू केल्यावर ऋणाग्राजवळ हायडोजन वाय तर धनाग्राजवळ ऑक्सिजन वायू मुक्त होतो.
• ऑक्सिजनबरोबर अभिक्रिया होऊन अॅल्युमिनिअम वस्तूरूपी धनाग्रावर हायड्रेटेड अॅल्युमिनिअम ऑक्साइडचा थर तयार होतो.
• यादरम्यान घटामध्ये रंग टाकून हा थर आकर्षक बनवता येतो.
• तवे, कुकर अशी स्वयंपाकाची विविध भांडी आपण वापरतो, ती अॅनोडायझिंग केलेली असतात.

मृत्तिका (Ceramic) :

अकार्बनी पदार्थ पाण्यात मळून, आकार देऊन, भाजून तयार झालेला उष्णतारोधक पदार्थ म्हणजेच मृत्तिका होय.

• कणमाती पाण्यात कालवून तिला आकार देऊन भट्टीत 1000 ते 1150⁰C तापमानाला भाजल्यावर सच्छिद्र मृत्तिका तयार होते.
• सच्छिद्रपणा घालवण्यासाठी भाजलेल्या भांड्यावर पाण्यात कालवलेले काचेचे चूर्ण (ग्लेझ) लावतात व भांडी पुन्हा भाजतात. त्यामुळे सिरॅमिकच्या पृष्ठभागाचा सच्छिद्रपणा जाऊन तो चकचकीत होतो.
• कुंभाराने बनवलेली गाडगी, मडकी, माठ अशी भांडी तसेच घराच्या छपरावर घालतात ती मंगलोरी कौले, बांधकामाच्या विटा, कप-बश्या, टेराकोटाच्या वस्तू ही सर्व मृत्तिकेची उदाहरणे आहेत.

सिरॅमिक : सिरॅमिक पदार्थ हे उच्च तापमानाला विघटन न होता राहू शकतात. सिरॅमिक हे ठिसूळ, विद्युतरोधक व जलरोधक असते. त्यामुळे त्याचा वापर विद्युत उपकरणांमध्ये, भट्टीच्या आतील भागास लेप देण्यासाठी, जहाज तसेच जेट इंजिनच्या पात्यांना विलेपन करण्यासाठी करतात. स्पेस शटलच्या बाहेरील थरावर विशिष्ट सिरॅमिक टाइल्स लावलेल्या असतात. काही सिरॅमिकचा वापर अतिसंवाहक (Super Conductors) म्हणून केला जातो.

पोर्सेलिन : कठीण, अर्धपारदर्शक व पांढरा रंग असणारी मृत्तिका म्हणजेच पोर्सेलिन होय. चीनमध्ये सापडणारी केओलिन ही पांढरी माती पोर्सेलिन बनवण्यासाठी वापरतात. काच, ग्रॅनाइट, फेल्डस्पार हे खनिज केओलिनमध्ये मिसळून त्यात पाणी घालून मळतात. तयार झालेल्या मिश्रणास आकार देऊन भट्टीत 1200 ते 1450 C तापमानाला भाजतात. त्यानंतर आकर्षक अशी ग्लेझ लावून पुन्हा भाजल्यावर पोर्सेलिनची सुंदर भांडी बनवतात.

बोन चायना : केओलिन (चिनी माती), फेल्डस्पार खनिज, बारीक सिलिका यांच्या मिश्रणात प्राण्यांच्या हाडांची राख मिसळून बोन चायना तयार करण्याची पुढील प्रक्रिया करतात. ही मृत्तिका पोर्सेलिनपेक्षाही कठीण असते.

प्रगत मृत्तिका : चिकण मातीऐवजी अॅल्युमिना (Al₂O₃), झिर्कोनिया (ZrO₂), सिलिका (SiO₂) अशी काही ऑक्साइड्स व सिलिकॉन कार्बाइड (SiC), बोरॉन कार्बाइड (B₄C) यांसारख्या काही इतर संयुगांचा उपयोग प्रगत मृत्तिका बनवण्यासाठी करतात. या मृत्तिका भाजण्यासाठी 1600 ते 1800 C असे तापमान व ऑक्सिजन-विरहित वातावरण लागते. या प्रक्रियेलाच सिंटरिंग असे म्हणतात.