ક્ષારણ એટલે શું અને તેને અટકાવવાના ઉપાયો વિશે વિસ્તૃત માહિતી 20 MCQ સાથે
ક્ષારણ (Corrosion)
1. ક્ષારણ એટલે શું? (Introduction)
જ્યારે કોઈ ધાતુ તેની આસપાસના પદાર્થો જેવા કે ભેજ, એસિડ, હવા વગેરેના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે તેની સપાટી પર રાસાયણિક પ્રક્રિયા થાય છે અને ધાતુનું ખવાણ થાય છે. આ પ્રક્રિયાને ક્ષારણ (Corrosion) કહે છે.
ક્ષારણ એ એક કુદરતી પ્રક્રિયા છે જે શુદ્ધ ધાતુને તેના વધુ સ્થાયી સંયોજનો જેમ કે ઓક્સાઈડ, હાઈડ્રોક્સાઈડ કે સલ્ફાઈડમાં ફેરવી નાખે છે. આ પ્રક્રિયાને કારણે દર વર્ષે પુલ, જહાજો, વાહનો અને લોખંડની વસ્તુઓને ભારે નુકસાન થાય છે.
ક્ષારણના મુખ્ય ઉદાહરણો:
- લોખંડનું કટાવું (Rusting): જ્યારે લોખંડને લાંબો સમય ભેજવાળી હવામાં ખુલ્લું રાખવામાં આવે છે, ત્યારે તેના પર કથ્થાઈ રંગનો થર જામે છે. તેને કાટ કહે છે. કાટનું રાસાયણિક સૂત્ર Fe₂O₃·xH₂O છે.
- ચાંદીનું કાળું પડવું: ચાંદીની વસ્તુઓ હવામાંના સલ્ફર સાથે પ્રક્રિયા કરીને સિલ્વર સલ્ફાઈડ Ag₂S બનાવે છે, જેના કારણે તે કાળી પડી જાય છે.
- તાંબાનું લીલું પડવું: તાંબુ (કોપર) હવામાંના ભેજયુક્ત કાર્બન ડાયોક્સાઈડ (CO₂) સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. આનાથી તેની ચમક ઓછી થાય છે અને તેના પર લીલા રંગનું સ્તર જામી જાય છે. આ લીલો પદાર્થ કોપર કાર્બોનેટ CuCO₃ છે.
2. ક્ષારણ માટે જરૂરી શરતો (પ્રવૃત્તિ 3.14)
લોખંડને કાટ ક્યારે લાગે છે તે સમજવા માટે આપણે એક પ્રયોગ કરીએ. ત્રણ કસનળી લો (A, B, અને C) અને દરેકમાં લોખંડની ખીલીઓ મૂકો.
કસોટી A: (હવા અને પાણી બંને)
કસનળી A માં થોડું પાણી ઉમેરી તેને બૂચ મારી દો. અહીં ખીલીઓ હવા અને પાણી બંનેના સંપર્કમાં છે.
👉 પરિણામ: ખીલીઓને કાટ લાગે છે.
કસોટી B: (માત્ર પાણી, હવા નહીં)
કસનળી B માં ઉકાળેલું શુદ્ધ પાણી લો અને તેની ઉપર તેલનું 1 ml નું સ્તર બનાવો. તેલ હવામાંના ઓક્સિજનને પાણીમાં ઓગળતો અટકાવે છે.
👉 પરિણામ: ખીલીઓને કાટ લાગતો નથી કારણ કે તેમને માત્ર પાણી મળ્યું, હવા નહીં.
કસોટી C: (માત્ર હવા, પાણી નહીં)
કસનળી C માં થોડો નિર્જળ કેલ્શિયમ ક્લોરાઈડ CaCl₂ લો. તે હવામાંના ભેજને શોષી લે છે, જેથી હવા સૂકી બને છે.
👉 પરિણામ: ખીલીઓને કાટ લાગતો નથી કારણ કે તેમને માત્ર સૂકી હવા મળી, ભેજ નહીં.
3. ક્ષારણ અટકાવવાના ઉપાયો
ક્ષારણને અટકાવવા માટે ધાતુની સપાટીને વાતાવરણના સીધા સંપર્કથી દૂર રાખવી પડે છે.
- રંગ અને તેલ: લોખંડની સપાટી પર રંગ કરવાથી, તેલ કે ગ્રીસ લગાવવાથી હવા અને ભેજ સંપર્કમાં આવતા નથી.
- ગેલ્વેનાઈઝેશન (Galvanization): લોખંડ અને સ્ટીલને કાટ સામે રક્ષણ આપવા માટે તેમના પર ઝિંક (Zn) નું પાતળું સ્તર ચઢાવવાની પદ્ધતિને ગેલ્વેનાઈઝેશન કહે છે. જો ઝિંકનું સ્તર તૂટી જાય તો પણ તે લોખંડનું રક્ષણ કરે છે (કારણ કે ઝિંક લોખંડ કરતા વધુ સક્રિય છે).
- ટીન અને ક્રોમિયમ પ્લેટિંગ: ડબ્બાઓ પર ટીનનું અને વાહનોના ભાગો પર ક્રોમિયમનું પ્લેટિંગ કરવામાં આવે છે.
- એનોડાઈઝિંગ (Anodizing): એલ્યુમિનિયમ પર ઓક્સાઈડનું જાડું સ્તર બનાવવાની પ્રક્રિયા. આ સ્તર તેને વધુ ખવાણથી અટકાવે છે.
- મિશ્રધાતુ બનાવવી (Alloying): આ સૌથી ઉત્તમ પદ્ધતિ છે. ધાતુના ગુણધર્મો બદલીને તેને કાટરોધક બનાવી શકાય છે.
4. મિશ્રધાતુઓ (Alloys)
બે કે તેથી વધુ ધાતુઓ અથવા ધાતુ અને અધાતુના સમાંગ મિશ્રણને મિશ્રધાતુ કહે છે. તેનાથી ધાતુના ગુણધર્મો સુધારી શકાય છે.
મહત્વની મિશ્રધાતુઓ:
- સ્ટેનલેસ સ્ટીલ: લોખંડને નિકલ (Ni) અને ક્રોમિયમ (Cr) સાથે મિશ્ર કરવાથી મળે છે. તે સખત હોય છે અને તેને કાટ લાગતો નથી. (શુદ્ધ લોખંડ ખૂબ નરમ હોય છે, તેમાં 0.05% કાર્બન ઉમેરતા તે સખત બને છે).
- પિત્તળ (Brass): તાંબુ (Cu) + જસત (Zn).
- બ્રોન્ઝ (કાંસુ - Bronze): તાંબુ (Cu) + ટીન (Sn). આ વિદ્યુતનું મંદવાહક છે.
- સોલ્ડર (Solder): સીસું (Pb) + ટીન (Sn). આનું ગલનબિંદુ નીચું હોવાથી વિદ્યુત તારોના વેલ્ડિંગ માટે વપરાય છે.
- એમાલ્ગમ (Amalgam): જો કોઈ મિશ્રધાતુમાં એક ઘટક પારો (Mercury - Hg) હોય, તો તેને એમાલ્ગમ કહે છે.
સ્વ-મૂલ્યાંકન ક્વિઝ (20 પ્રશ્નો)
તમારી તૈયારી ચકાસવા માટે નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આપો.
