पर्यावरण के अनुकूल, आसान और साफ़-सफाई भी सरल! सिर्फ़ परतें जमाकर बनाने वाला “हैमबर्गर-स्टाइल डैनियल सेल” प्रयोग
नमस्ते! मैं हूँ विज्ञान प्रशिक्षक केन कुवाको। मेरे लिए हर दिन एक नया प्रयोग है।
जब बैटरी के काम करने के तरीके को समझने की बात आती है, तो डेनियल सेल एक बहुत ही महत्वपूर्ण विषय है। लेकिन कई शिक्षकों को इसे तैयार करने में काफी मेहनत करनी पड़ती है और प्रयोग के बाद निकलने वाले रासायनिक कचरे (waste) को संभालना भी एक बड़ा सिरदर्द होता है।इसीलिए, आज मैं आपके लिए लाया हूँ हैमबर्गर स्टाइल डेनियल सेल! जैसा कि इसके नाम से पता चलता है, इसे हैमबर्गर की तरह परतों (layers) में बनाया जाता है। यह न केवल दिखने में मज़ेदार है, बल्कि सामान्य डेनियल सेल की तुलना में इसमें बहुत कम कचरा निकलता है, जो इसे पर्यावरण के अनुकूल बनाता है। सबसे अच्छी बात यह है कि इसे घर या स्कूल में आसानी से मिलने वाली चीज़ों से बनाया जा सकता है, जिससे तैयारी का समय भी बचता है।माना कि यह एक छोटा मॉडल है, इसलिए इसमें घोल (solution) के अंदर होने वाली हलचल को सीधे देखना थोड़ा मुश्किल होता है। लेकिन चिंता न करें! आप इसे दिखाने के लिए नियमित डेनियल सेल का उपयोग कर सकते हैं और फिर छात्रों को खुद अनुभव करने के लिए इस हैमबर्गर विधि का इस्तेमाल कर सकते हैं।https://phys-edu.net/wp/?p=41763उदाहरण के लिए, आप पहले बड़े सेल से आयनों की गति और धातुओं का घुलना दिखा सकते हैं, और फिर बच्चों से इस आसान विधि से बिजली बनाने का प्रयोग करवा सकते हैं। इससे छात्र विषय को गहराई से समझ पाएंगे। तो चलिए, इस इको-फ्रेंडली और मज़ेदार प्रयोग के साथ विज्ञान की क्लास को और भी दिलचस्प बनाते हैं!
ज़रूरी सामान और बनाने का तरीका
इस प्रयोग की सबसे मुख्य चीज़ है सेलोफेन (Cellophane)। यह वही काम करता है जो असली बैटरी में पोरस पॉट (porous pot) या साल्ट ब्रिज करता है—यानी दो अलग-अलग घोलों को मिलने से रोकता है लेकिन आयनों को आर-पार जाने देता है। मज़े की बात यह है कि किसी भी स्टेशनरी की दुकान पर मिलने वाला रंगीन सेलोफेन पेपर भी इसमें बढ़िया काम करता है। हम घोल को सोखने के लिए फिल्टर पेपर (या किचन टॉवल) का इस्तेमाल करेंगे, जिससे तरल कचरा बिल्कुल नहीं बचेगा।Shutterstock
एक छोटी सी टिप: मुझे पता चला है कि अगर सेलोफेन न हो, तो आप साधारण फोटोकॉपी वाले कागज़ का भी उपयोग कर सकते हैं! साथ ही, जिंक सल्फेट की जगह नमक के गाढ़े पानी (saturated salt water) का भी इस्तेमाल किया जा सकता है।तैयारी के लिए सामान:
- जिंक सल्फेट घोल: लगभग 5% (9.8 ग्राम जिंक सल्फेट को 100 ग्राम पानी में घोलें)
- कॉपर सल्फेट घोल: लगभग 17% (35.7 ग्राम कॉपर सल्फेट को 100 ग्राम पानी में घोलें)
- दो ड्रॉपर, पेट्री डिश, जिंक प्लेट, कॉपर प्लेट, 2 फिल्टर पेपर (किंचन पेपर भी चलेगा), सेलोफेन का एक टुकड़ा, टिश्यू पेपर, एक छोटा पंखा या इलेक्ट्रॉनिक म्यूज़िक कार्ड, टेस्टर और क्लिप्स वाले तार।
यहाँ सारा सामान है।
प्रयोग कैसे करें?
अब हम अपना हैमबर्गर सेल तैयार करेंगे। यह सैंडविच बनाने जितना ही आसान है!१. एक प्लेट में फिल्टर पेपर रखें और उन पर ड्रॉपर की मदद से कॉपर सल्फेट और जिंक सल्फेट के घोल डालें ताकि वे पूरी तरह भीग जाएं।
२. मेज़ पर एक टिश्यू पेपर बिछाएं और उसके ऊपर कॉपर प्लेट रखें। अब सामान को इस क्रम में एक के ऊपर एक सजाएं:
सबसे नीचे टिश्यू, फिर कॉपर प्लेट, उसके ऊपर कॉपर सल्फेट वाला फिल्टर पेपर, और फिर सेलोफेन शीट।
इसके बाद जिंक सल्फेट वाला फिल्टर पेपर रखें और सबसे ऊपर जिंक प्लेट रखें।
ध्यान रहे कि कॉपर और जिंक की प्लेटें सीधे एक-दूसरे को न छुएं। अब इन्हें तारों से जोड़कर इलेक्ट्रॉनिक म्यूज़िक कार्ड या छोटे मोटर से कनेक्ट करें। आप टेस्टर से वोल्टेज भी नाप सकते हैं।https://youtu.be/DA5oORUdbO4
मेरे प्रयोग में लगभग 1V की बिजली पैदा हुई। अगर 1.1V तक पहुँच जाए तो और भी अच्छा है!
३. बिजली को कुछ देर बहने दें (शॉर्ट सर्किट की स्थिति में २ मिनट छोड़ दें)। उसके बाद प्लेटों से पेपर हटाकर उनका रंग देखें।
कॉपर प्लेट वाला पेपर लाल सा हो गया है।
हैरानी की बात है कि जिंक प्लेट वाला पेपर भी भूरा हो गया है। शायद कॉपर आयन सेलोफेन के पार चले गए थे।
डेनियल सेल कैसे काम करता है?
आसान शब्दों में कहें तो, डेनियल सेल दो धातुओं की आयन बनने की क्षमता के अंतर का उपयोग करके बिजली बनाता है।
इसके मुख्य हिस्से:
- जिंक (Zn) प्लेट: यह माइनस टर्मिनल (－) का काम करती है।
- कॉपर (Cu) प्लेट: यह प्लस टर्मिनल (＋) का काम करती है।
- जिंक सल्फेट (ZnSO₄): वह तरल जिसमें जिंक डूबा होता है।
- कॉपर सल्फेट (CuSO₄): नीला तरल जिसमें कॉपर डूबा होता है।
- सेलोफेन: एक दीवार जो दोनों घोलों को मिलने से रोकती है।
बिजली बहने का विज्ञान
बिजली का बहना वास्तव में इलेक्ट्रॉनों (electrons) का एक जगह से दूसरी जगह जाना है। डेनियल सेल में एक “मुकाबला” होता है कि कौन सी धातु आयन बनकर घोल में घुलना चाहती है। इसे आयनन की प्रवृत्ति (Ionization Tendency) कहते हैं।
- जिंक (Zn): यह बहुत जल्दी घुलना चाहता है। यह अपने इलेक्ट्रॉनों ($e^-$) को त्यागकर आयन ($Zn^{2+}$) बनना पसंद करता है।
- कॉपर (Cu): यह जिंक जितना घुलना नहीं चाहता। बल्कि, घोल में मौजूद कॉपर आयन ($Cu^{2+}$) इलेक्ट्रॉन लेकर वापस धातु बनना चाहते हैं।
यही “इलेक्ट्रॉन छोड़ने” और “इलेक्ट्रॉन लेने” की होड़ बिजली पैदा करती है!
स्टेप-बाय-स्टेप प्रक्रिया:
१. जिंक की तरफ (－ पोल): जिंक की प्लेट अपने इलेक्ट्रॉन छोड़ती है और आयन बनकर घोल में घुलने लगती है।Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ये छोड़े गए इलेक्ट्रॉन तारों के ज़रिए कॉपर की तरफ भागते हैं। यही बिजली है!२. कॉपर की तरफ (＋ पोल): जैसे ही इलेक्ट्रॉन यहाँ पहुँचते हैं, नीला कॉपर सल्फेट घोल इलेक्ट्रॉन लपक लेता है और कॉपर प्लेट पर जमने लगता है।Cu²⁺ + 2e⁻ → Cuइससे कॉपर प्लेट मोटी होने लगती है और घोल का नीला रंग हल्का पड़ जाता है।
सेलोफेन का क्या काम है?
यह सिर्फ एक दीवार नहीं है। यह सेल के अंदर बिजली का संतुलन बनाए रखता है। यह घोल को मिलने नहीं देता लेकिन छोटे-छोटे सुराखों से ज़रूरी आयनों को आने-जाने देता है ताकि बैटरी बंद न हो जाए।
संपर्क और अन्य जानकारी
विज्ञान के रहस्यों को समझना अब और भी आसान है! अगर आप घर पर ऐसे ही मज़ेदार प्रयोग करना चाहते हैं, तो हमारे अन्य लेख ज़रूर पढ़ें।・लेखक केन कुवाको के बारे में यहाँ जानें: Link・व्याख्यान या वर्कशॉप के लिए यहाँ संपर्क करें: Link・ताज़ा जानकारी के लिए मुझे X (Twitter) पर फॉलो करें!
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