थर्माइट अभिक्रिया से सीखें ऑक्सीकरण-अपचयन और ऊष्मा की विस्फोटक रसायन प्रयोगशाला (जब एल्युमिनियम ऑक्सीजन छीन लेता है!)
नमस्ते! मैं हूँ आपका साइंस ट्रेनर केन कुवाको। मेरे लिए हर दिन एक नया प्रयोग है।
【यह लेख रेडियो पर भी उपलब्ध है!】
आपकी आँखों के सामने एक तेज़ रोशनी चमकती है और देखते ही देखते लोहा पिघलकर बहने लगता है… क्या यह सुनकर आपके रोंगटे नहीं खड़े हो गए? आज मैं आपको जिस प्रयोग के बारे में बताने जा रहा हूँ, उसका नाम है थर्मिट रिएक्शन। इसमें बस आयरन ऑक्साइड और एल्युमिनियम के पाउडर को मिलाकर आग लगानी होती है, और फिर शुरू होता है एक रोमांचक नज़ारा जहाँ भीषण गर्मी और तेज़ रोशनी के साथ असली लोहे का जन्म होता है। आतिशबाज़ी जैसी चमक और अपार ऊर्जा वाला यह प्रयोग इतना प्रभावशाली है कि इसे देखने वाला छात्र हो या पाठक, कोई भी इसे ज़िंदगी भर नहीं भूल पाता।
इस प्रयोग को सफलतापूर्वक और सुरक्षित रूप से करने के लिए सही तैयारी और कुछ खास ट्रिक्स की ज़रूरत होती है। लेकिन यकीन मानिए, इसे पूरा करने के बाद जो खुशी मिलती है, वह सारी मेहनत वसूल कर देती है। यहाँ मैं साइंस क्लब की गतिविधियों के दौरान किए गए हमारे थर्मिट रिएक्शन के अनुभवों का पूरा रिकॉर्ड साझा कर रहा हूँ!
आखिर क्या है थर्मिट रिएक्शन? रसायन विज्ञान की नज़र से
आसान शब्दों में कहें तो थर्मिट रिएक्शन एल्युमिनियम की ऑक्सीजन छीनने की ताकत का खेल है। चलिए, इस ऑक्सीजन के लिए होने वाली जंग को एक रासायनिक समीकरण (Chemical Equation) से समझते हैं।
यह समीकरण हमें आयरन ऑक्साइड (लोहा और ऑक्सीजन का मेल) और एल्युमिनियम के मिलने पर होने वाले नाटकीय बदलाव के बारे में बताता है।
एल्युमिनियम एक ऐसा धातु है जिसे ऑक्सीजन से बहुत गहरा प्यार है। दूसरी तरफ, आयरन ऑक्साइड में लोहा ऑक्सीजन को पकड़े रहता है। जैसे ही हम आग जलाते हैं, एल्युमिनियम ज़बरदस्ती आयरन ऑक्साइड से ऑक्सीजन छीन लेता है। नतीजे के तौर पर, ऑक्सीजन खोने के बाद लोहा अलग होकर शुद्ध धातु बन जाता है, और एल्युमिनियम खुद एल्युमिनियम ऑक्साइड में बदल जाता है। ऑक्सीजन की इस छीना-झपटी के दौरान बहुत ज़्यादा ऊर्जा निकलती है। इसे एक्सोथर्मिक रिएक्शन (Exothermic Reaction) कहते हैं और इसका तापमान 2000 डिग्री सेल्सियस से भी ऊपर पहुँच जाता है! इतनी भयानक गर्मी का उपयोग बड़े जहाजों के पुर्जों और आज भी रेलवे की पटरियों को जोड़ने (वेल्डिंग) के लिए किया जाता है।
साइंस क्लब में प्रयोग! तैयारी और प्रक्रिया
हाल ही में मैंने साइंस क्लब के छात्रों के साथ मिलकर इस लोहे को बनाने का जादुई प्रयास किया। यहाँ सफल होने के कुछ खास स्टेप्स दिए गए हैं:
ज़रूरी चीज़ें
- फरिक ऑक्साइड: यह लाल-भूरे रंग का पाउडर होता है।
एल्युमिनियम पाउडर: हमने एल्युमिनियम फॉयल को बारीक काटकर इसे खुद तैयार किया। मैग्नीशियम रिबन: यह आग लगाने के लिए एक दमदार बत्ती का काम करता है। बीकर: इसके नीचे पानी भरें ताकि गिरता हुआ पिघला लोहा ठंडा हो सके। ट्राइपॉड स्टैंड: बर्तन को सहारा देने के लिए। अखबार: सुरक्षा के लिए इन्हें गीला करके मेज पर बिछा दें। लाइटर: मैग्नीशियम रिबन जलाने के लिए। निहाई और हथौड़ा: बने हुए लोहे की चमक चेक करने के लिए। चुंबक: यह साबित करने के लिए कि जो बना है वह वास्तव में लोहा ही है। सुरक्षा उपकरण: सुरक्षा चश्मा पहनना अनिवार्य है!
प्रयोग की विधि
मिश्रण का गोल्डन रेशियो
फेरिक ऑक्साइड और एल्युमिनियम पाउडर को वजन के हिसाब से 3:1 के अनुपात में मिलाएं। हमने सुरक्षा के लिए 1.6 ग्राम फेरिक ऑक्साइड और 0.6 ग्राम एल्युमिनियम पाउडर का इस्तेमाल किया। इसे खरल में अच्छी तरह मिलाना बहुत ज़रूरी है।
सेटअप तैयार करना
दो फिल्टर पेपर लें, जिनमें से एक को गीला कर दें ताकि वह तुरंत न जल जाए। ट्राइपॉड पर फिल्टर पेपर रखकर उसमें मिश्रण भरें। नीचे पानी से भरा बीकर रखें। यह प्रयोग हमेशा खुले में या खुली जगह पर करें।
बत्ती लगाना मिश्रण के बीच में एक मैग्नीशियम रिबन खड़ा करें। खुद को सुरक्षित रखने के लिए इसे थोड़ा लंबा रखें ताकि आग लगाने के बाद पीछे हटने का समय मिल सके।
धमाके वाली शुरुआत! सुनिश्चित करें कि आस-पास कोई ज्वलनशील चीज़ न हो! सब लोग चश्मा पहनें और दूर हट जाएं। बर्नर से मैग्नीशियम रिबन जलाएं और देखें जादू…
जैसे ही आग मिश्रण तक पहुँचती है, एक तेज़ फुंकार के साथ चकाचौंध रोशनी और चिंगारियां निकलती हैं! ऐसा लगता है जैसे कोई छोटा ज्वालामुखी फट गया हो। बच्चे खुशी से चिल्ला उठते हैं, “वाह, यह तो अद्भुत है!”
ध्यान से देखिए, नीचे कुछ गिरा है।
यह है रिएक्शन से पैदा हुआ ताज़ा लोहा। इसका आकार थोड़ा अजीब हो सकता है, लेकिन इसके बीच में छेद देखना दिलचस्प है।
लोहे की पहचान इसे पूरी तरह ठंडा होने दें (सावधान! 2000 डिग्री की गर्मी बहुत खतरनाक है, तुरंत न छुएं)। ठंडा होने पर इसे हथौड़े से ठोकें। ऊपर की परत हटते ही अंदर से चमकदार चांदी जैसा लोहा दिखेगा। जब इसके पास चुंबक ले जाएंगे, तो यह खटाक से चिपक जाएगा! साबित हो गया कि पाउडर अब धातु बन चुका है।
थर्मिट रिएक्शन सिर्फ एक शो नहीं है, बल्कि इसमें केमिस्ट्री के कई राज़ छुपे हैं:
- ऑक्सीकरण और अपचयन (Oxidation & Reduction): एक तरफ ऑक्सीजन का जुड़ना और दूसरी तरफ निकलना—यह रेडॉक्स रिएक्शन को समझने का बेहतरीन उदाहरण है।
- ऊर्जा का अहसास: रासायनिक बंधों के टूटने और जुड़ने से कितनी गर्मी निकल सकती है, इसे आप साक्षात महसूस कर सकते हैं।
- पदार्थ का रूपांतरण: दो पाउडर मिलकर एक ठोस धातु बन जाते हैं—यही तो रसायन विज्ञान का असली मज़ा है।
पूरी सुरक्षा के साथ इस अनुभव का आनंद लें। किताबी ज्ञान को हकीकत में बदलते देखना वाकई जादुई होता है। और अधिक बड़े पैमाने पर किए गए प्रयोग देखने के लिए हमारा वीडियो ज़रूर देखें!
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