पॉप! की आवाज़: ज़िंक और एसिड से हाइड्रोजन बनाने का रोमांचक साइंस प्रयोग!
मैं हूँ आपका साइंस ट्रेनर, कवाको केन। हर दिन एक प्रयोग है।
क्या आपने कभी किसी ऐसी जादुई चीज़ के बारे में सुना है, जो जलने पर पानी बन जाती है और कोई प्रदूषण नहीं छोड़ती? दरअसल, यह हाइड्रोजन है। आज हम इसी भविष्य के ईंधन कहे जाने वाले हाइड्रोजन को, रोज़मर्रा के सामान का उपयोग करके बनाने का एक रोमांचक रासायनिक प्रयोग करने जा रहे हैं!
हाइड्रोजन बनाने का प्रयोग!
इस बार, हम ज़िंक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उपयोग करके हाइड्रोजन गैस बनाएंगे। पिछली बार हमने ऑक्सीजन बनाने का प्रयोग किया था, इसलिए दोनों के गुणों में अंतर देखना भी मज़ेदार होगा।
सबसे पहले तैयारी!
हाइड्रोजन बनाने के लिए, हमें निम्नलिखित सामग्री और उपकरणों की आवश्यकता होगी:
सामग्री
•ज़िंक (फूल के आकार या छोटे दानेदार टुकड़े) 1g •10% हाइड्रोक्लोरिक एसिड 7mL
उपकरण
•टेस्ट ट्यूब 2 पीस •माचिस •जलती हुई तीली (वह तीली जिसकी लौ बुझ गई हो लेकिन अभी भी गर्म हो) •गीला कपड़ा (आपातकालीन सुरक्षा के लिए!)
हाइड्रोजन जमा करने की प्रक्रिया
① हाइड्रोजन बनाएं!
टेस्ट ट्यूब में पतला हाइड्रोक्लोरिक एसिड डालें और उसमें फूल के आकार का ज़िंक मिलाएं। फिर… छोटे-छोटे बुलबुले तेज़ी से बनने लगेंगे! यही गैस हमारे आज के प्रयोग का हीरो है: हाइड्रोजन। इस प्रतिक्रिया को रसायन विज्ञान की दुनिया में इस प्रकार दर्शाया जाता है:
Zn (ज़िंक) + 2HCl (हाइड्रोक्लोरिक एसिड) ⟶ ZnCl₂ (ज़िंक क्लोराइड) + H₂ (हाइड्रोजन)
ज़िंक हाइड्रोक्लोरिक एसिड में घुल जाता है, जिससे ज़िंक क्लोराइड नामक पदार्थ बनता है और साथ ही हाइड्रोजन गैस निकलती है।
बनने वाली हाइड्रोजन गैस को जल विस्थापन विधि (Water Displacement Method) का उपयोग करके टेस्ट ट्यूब में जमा किया जाता है। सर्दियों में जब बुलबुले कम निकलते हैं, तो टेस्ट ट्यूब को थोड़े गर्म पानी से हल्का-सा गर्म करने पर प्रतिक्रिया तेज़ हो जाती है।
② आग के पास ले जाएं!
जमा की गई हाइड्रोजन गैस के पास एक जलती हुई माचिस की तीली ले जाएं। (नोट: पहले टेस्ट ट्यूब में हवा मिली हो सकती है, इसलिए दूसरे टेस्ट ट्यूब का उपयोग करें!) अब एक प्रश्न! आपके अनुसार, आग के पास ले जाने पर क्या होगा?
सही जवाब है… एक छोटी “पॉप!” आवाज़ के साथ यह जल उठेगी!
यह इस बात का प्रमाण है कि हाइड्रोजन ने हवा में मौजूद ऑक्सीजन के साथ तेज़ी से प्रतिक्रिया (दहन/combustion) की है और पानी (H₂O) में बदल गई है। यह आवाज़ प्रतिक्रिया की ऊर्जा से आसपास की हवा के अचानक फैलने के कारण आती है, जो कि एक तरह का “मिनी-धमाका” है। जब आप इसे असल में करेंगे, तो परिस्थितियों के आधार पर “शूब!” या “हियुन!” जैसी आवाज़ों में बदलाव आना भी एक मज़ेदार अनुभव होगा।
③ एक और प्रयोग!
अगर आपके पास हाइड्रोजन से भरी एक और टेस्ट ट्यूब है, तो उसमें चूने का पानी (Lime Water) मिलाकर हिलाएं। ऑक्सीजन के प्रयोग में चूने के पानी में कोई बदलाव नहीं हुआ था, लेकिन इस बार क्या होगा? …शायद, इस बार भी कोई बदलाव नहीं होगा। चूने के पानी का दूधिया (सफेद) होना कार्बन डाइऑक्साइड की विशेषता है, जिससे यह साबित होता है कि यह हाइड्रोजन या ऑक्सीजन से अलग है।
विज्ञान की गहराई: ज़िंक का रहस्य
इस बार हमने “फूल के आकार का ज़िंक” इस्तेमाल किया। असल में, ज़िंक के आकार के आधार पर हाइड्रोजन बनने की दर बिल्कुल अलग होती है। ज़िंक एक ही है, लेकिन ऐसा क्यों?
संकेत है: “सतही क्षेत्रफल” (Surface Area)!
उदाहरण के लिए, कल्पना करें कि चीनी का क्यूब और पिसी हुई चीनी, दोनों में से कौन पानी में तेज़ी से घुलेगा? पिसी हुई चीनी ही तेज़ी से घुलेगी, है ना? ऐसा इसलिए है क्योंकि पिसी हुई चीनी का वह क्षेत्रफल (सतही क्षेत्रफल) अधिक होता है, जो पानी के संपर्क में आता है।
ठीक इसी तरह, जटिल आकार के फूल जैसे ज़िंक का सतही क्षेत्रफल, चिकने दानेदार ज़िंक की तुलना में अधिक होता है, इसलिए यह हाइड्रोक्लोरिक एसिड के संपर्क में ज़्यादा आता है, जिससे अधिक प्रतिक्रिया होती है और तेज़ी से हाइड्रोजन गैस बनती है। ऐसे “ऐसा क्यों हुआ?” के बारे में सोचना ही विज्ञान का सबसे बड़ा आनंद है! प्रयोग के बाद ज़िंक की सतह की चमक खत्म हो जाती है और यह काली पड़ जाती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि ज़िंक घुल जाता है या उसकी सतह पर कोई और पदार्थ बन जाता है। यदि आप इसे फिर से उपयोग करना चाहते हैं, तो आपको सैंडपेपर से रगड़कर इसकी चमकीली सतह को वापस लाना होगा।
बाएं: प्रयोग से पहले; दाएं: प्रयोग के बाद
निष्कर्ष (Summary)
छात्रों को अब उपकरणों को संभालने की आदत हो गई है, और उन्होंने एक घंटे में कुशलता से प्रयोग पूरा कर लिया। उनकी प्रगति देखकर मैं प्रभावित हूँ! हमारे आसपास की घटनाओं को भी अगर हम रसायन विज्ञान की नज़र से देखें, तो हमें बहुत सारी नई खोजें मिलती हैं। तो, आप भी अपनी अगली “ऐसा क्यों?” की तलाश करें।
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