रत्नों की तरह चमकते क्रिस्टल! पोटैशियम नाइट्रेट और नमक के पुनःस्फटीकरण से तापमान का रहस्य जानें!
मैं हूँ केन कुवाको, आपका विज्ञान प्रशिक्षक। हर दिन एक नया प्रयोग है।
क्या आप रोज़मर्रा की ज़िंदगी में “क्रिस्टल” (रवों) पर ध्यान देते हैं? वास्तव में, क्रिस्टल हमारे आसपास ही मौजूद हैं। उदाहरण के लिए, सर्दी की सुबह खिड़की के शीशे पर जमी हुई पाला (फ्रॉस्ट), बर्फ के क्रिस्टल, और यहाँ तक कि हमारी मेज पर मौजूद चीनी और नमक के दाने भी छोटे क्रिस्टल हैं। पर शायद ही किसी ने गंभीरता से सोचा होगा कि ये बनते कैसे हैं।
इस बार हम जिस “पुनः क्रिस्टलीकरण” (Recrystallization) प्रयोग के बारे में बता रहे हैं, यह सातवीं कक्षा के रसायन विज्ञान का हिस्सा है, और यह उस क्रिस्टल को अपने हाथों से बनाने का एक रोमांचक तरीक़ा है जिस पर हम आमतौर पर ध्यान नहीं देते। ख़ासकर, हम पोटेशियम नाइट्रेट और सोडियम क्लोराइड का उपयोग करके क्रिस्टल निकालने का तरीक़ा सीखेंगे। इस प्रयोग के माध्यम से, आप घुलनशीलता (Solubility) और तापमान के प्रभावों का अनुभव करते हुए, पदार्थ के गुणों के बारे में अपनी समझ बढ़ा सकते हैं। आइए, तुरंत इस तरीक़े को देखते हैं!
प्रयोग के चरण
⓪ पूर्व-तैयारी
टेस्ट ट्यूब में 3 ग्राम साधारण नमक (लाल) और 3 ग्राम पोटेशियम नाइट्रेट (नीला) वज़न करके वेइंग पेपर (दवा लपेटने वाला कागज़) में रख लें। सबसे पहले, यदि आप साधारण नमक और पोटेशियम नाइट्रेट को पहले से वज़न करके वेइंग पेपर में रख लेते हैं, तो यह जल्दी समाप्त हो जाएगा। मैंने विज्ञान सहायक से इसे पहले से तैयार करने का अनुरोध किया था। इसमें लगभग 30 मिनट लगे थे।
① टेस्ट ट्यूब में घोलें
उन्हें, प्रत्येक को3 ग्राम की मात्रा में अलग-अलग टेस्ट ट्यूब में डालें और5mL पानी डालें। इसे गर्म पानी से भरे बीकर में डुबोते हुए, हल्के से हिलाएँ और अच्छी तरह से मिलाएँ (मैंने निर्देश दिया था कि नीले लेबल में पोटेशियम नाइट्रेट और लाल लेबल में सोडियम क्लोराइड रखें)। कुछ छात्र पिपेट से 5mL ठीक से नहीं निकाल पाते हैं। यहाँ पिपेट को पकड़ने और उपयोग करने के तरीक़े पर पहले से मार्गदर्शन करना ज़रूरी है।
पोटेशियम नाइट्रेट पूरी तरह से घुल जाएगा।
जो छात्र फुर्ती से काम नहीं करते, उनके समूह में गर्म पानी ठंडा हो जाने के कारण सब कुछ ठीक से नहीं घुल पाया। मैंने दोबारा गर्म पानी डाला, लेकिन यह ध्यान रखना ज़रूरी है कि यह प्रयोग पूरे 50 मिनट लेता है। यदि कुछ देर बाद भी सब कुछ नहीं घुलता है, तो ऊपरी घोल (घुला हुआ भाग) कोलगभग 2mL दूसरी टेस्ट ट्यूब में निकाल लें (हरे निशान वाली टेस्ट ट्यूब)।
② घोल को ठंडा करें और अवलोकन करें।
जब नीला वाला (पोटेशियम नाइट्रेट) पूरी तरह से घुल जाए, तो भले ही लाल वाले (सोडियम क्लोराइड) में कुछ बचा रह गया हो, टेस्ट ट्यूब को पानी से भरे बीकर में डालकर ठंडा करें। और तब… पोटेशियम नाइट्रेट में घुला हुआ पदार्थ (ठोस घटक) क्रिस्टल के रूप में प्रकट होता है! जब क्रिस्टल दिखाई दें, तो उन्हें टेस्ट ट्यूब स्टैंड में खड़ा करें और उनका अवलोकन करें। सुंदर सुई के आकार के क्रिस्टल देखे जा सकते हैं।
पोटेशियम नाइट्रेट के क्रिस्टल का नज़ारा
सोडियम क्लोराइड के क्रिस्टल नहीं निकलेंगे।
③ फ़िल्टर करें और माइक्रोस्कोप से अवलोकन करें।
पोटेशियम नाइट्रेट के मामले में, फ़िल्टर पेपर का उपयोग करके फ़िल्टरिंग की जाती है, और ठोस पदार्थ को बाहर निकाला जाता है। आप तुरंत अवलोकन कर सकते हैं, लेकिन चूंकि हम साधारण नमक के क्रिस्टल भी देखना चाहते हैं, इसलिए घोल को दो भागों में विभाजित किया जाता है: एक को प्राकृतिक रूप से सूखने (Natural Drying) के लिए छोड़ दिया जाता है, और दूसरे को उबालकर पानी उड़ाने (Evaporation by Boiling) का तरीक़ा अपनाया जाता है। सबसे पहले पानी उड़ाने के तरीक़े के बारे में जानते हैं।
यह पानी को उबालकर उड़ाने का तरीक़ा है।
इस दौरान, गर्म करने पर नमक के छींटे उड़ सकते हैं, इसलिए सावधानी ज़रूरी है। सुरक्षा चश्मे (Safety Goggles) ठीक से पहनें। आख़िरकार, परिणाम ऐसा होगा।
स्पैटुला (Spatula) से इकट्ठा करें और आवर्धक लेंस (Loupe) या माइक्रोस्कोप से देखें। माइक्रोस्कोप से देखने पर, साधारण नमक के क्रिस्टल लगभग नहीं दिखते हैं।
माइक्रोस्कोप से अवलोकन
पोटेशियम नाइट्रेट के क्रिस्टल को भी फ़िल्टर पेपर से स्पैटुला द्वारा निकालें और माइक्रोस्कोप से देखें। नंगी आँखों से भी, आप क्रिस्टल की अविश्वसनीय रूप से नाज़ुक स्थिति का अवलोकन कर सकते हैं। बस “सुंदर” ही कहा जा सकता है! आपको सुई के आकार के क्रिस्टल दिखाई देंगे।
ज़ूम
स्लाइड ग्लास पर रखकर माइक्रोस्कोप से देखने पर (पोटेशियम नाइट्रेट)
यह ऐसा दिखता है। और प्राकृतिक रूप से सूखने वाले घोल को भी इकट्ठा करके, स्लाइड ग्लास पर डाल दिया गया है।
इसका अवलोकन अगली क्लास में करेंगे।
④ बाद में, सोडियम क्लोराइड के क्रिस्टल का अवलोकन करें
क्रिस्टल के आकार और पैटर्न को ध्यान से देखें। अवलोकन करने के बाद, उसका एक स्केच बनाना और उस सुंदर रूप को रिकॉर्ड करना सुनिश्चित करें। सोडियम क्लोराइड के क्रिस्टल (एक चौकोर जैसी संरचना देखी जा सकती है)
चौकोर संरचना नंगी आँखों से भी देखी जा सकती है। इसे माइक्रोस्कोप से भी देखा गया।
ज़ूम करने पर…
इसी तरह, पोटेशियम नाइट्रेट को भी धूप में सुखाया गया। वह यह है।
पुनः क्रिस्टलीकरण का प्रयोग एक बहुत ही रोमांचक प्रयोग है, जिसमें आप उस क्षण का अनुभव कर सकते हैं जब अदृश्य घुला हुआ पदार्थ (Solute) फिर से ठोस के रूप में प्रकट होता है। छात्रों को अपने हाथों से क्रिस्टल बनाने देने से, वे विज्ञान के आश्चर्य को अपने करीब महसूस कर सकेंगे। अगर वे क्रिस्टल को और बड़ा उगाना चाहते हैं! तो अगले चरण के रूप में, क्रिस्टल को बड़ा करने के तरीक़े को भी आज़माना मज़ेदार होगा।
वैसे, यह क्रिस्टल मेरे पिछले स्कूल के विज्ञान क्लब के छात्रों द्वारा बनाया गया था।
अमोनियम क्लोराइड के क्रिस्टल का नज़ारा भी देखने लायक़ है। इसे यहाँ देखें।
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