दैनंदिन वापरातील काही पदार्थ
हा धडा दैनंदिन जीवनात वापरल्या जाणाऱ्या विविध पदार्थांची ओळख करून देतो, जसे की साबण, अपमार्जक आणि सिमेंट. साबण कसा बनवला जातो, त्याचे रासायनिक स्वरूप काय आहे, तसेच सिमेंटचे घटक आणि त्याचे उपयोग यावर प्रकाश टाकण्यात आला आहे. या पदार्थांचे महत्त्व आणि त्यांच्या निर्मिती प्रक्रिया समजून घेणे विद्यार्थ्यांसाठी आवश्यक आहे.
साबणनिर्मिती (Saponification)
१. साबण म्हणजे काय?
- साबण म्हणजे तेलाम्लांचा (Fatty acids) सोडियम किंवा पोटॅशियम क्षार होय.
- हा स्निग्ध पदार्थ (तेल किंवा मेद) आणि अल्कली (सोडियम हायड्रॉक्साईड किंवा पोटॅशियम हायड्रॉक्साईड) यांच्या रासायनिक संयोगातून तयार होतो.
२. साबणीकरण (Saponification) प्रक्रिया:
- व्याख्या: स्निग्ध पदार्थ (तेल/मेद) आणि अल्कली यांच्यात रासायनिक अभिक्रिया होऊन साबण व ग्लिसरॉल तयार होण्याच्या प्रक्रियेला साबणीकरण म्हणतात.
- अभिक्रिया:
स्निग्ध पदार्थ (तेल/मेद) + अल्कली (NaOH/KOH) → साबण + ग्लिसरॉल
- घटक:
- स्निग्ध पदार्थ: खोबरेल तेल, एरंडीचे तेल, सरकीचे तेल, पामतेल, प्राण्यांची चरबी इत्यादी.
- अल्कली:
- सोडियम हायड्रॉक्साईड (NaOH): यापासून कठीण साबण (कपडे धुण्याचा साबण) तयार होतो.
- पोटॅशियम हायड्रॉक्साईड (KOH): यापासून मृदू साबण (आंघोळीचा साबण, शेव्हिंग क्रीम) तयार होतो.
३. साबणनिर्मितीची कृती (प्रयोगशाळेत):
- साहित्य: सोडियम हायड्रॉक्साईड (15 ग्रॅम), खोबरेल तेल (60 मिली), मीठ (15 ग्रॅम), सुवासिक द्रव्य, काचकांडी, चंचुपात्र, तिवई, लोखंडी जाळी, बर्नर, पाणी, साचा.
- कृती:
- एका चंचुपात्रात 60 मिली खोबरेल तेल घ्या.
- 15 ग्रॅम सोडियम हायड्रॉक्साईड 50 मिली पाण्यात विरघळवा. (हे द्रावण तयार करताना काळजी घ्या, कारण NaOH उष्णता निर्माण करते).
- तेलाला काचकांडीने ढवळत असताना, त्यात सोडियम हायड्रॉक्साईडचे द्रावण हळूहळू मिसळा.
- हे मिश्रण ढवळत राहा आणि ढवळताना ते तापवा. 10-12 मिनिटे उकळवा. (मिश्रण उतू जाणार नाही याची दक्षता घ्या).
- 200 मिली पाण्यात 15 ग्रॅम मीठ विरघळवा आणि हे द्रावण वरील मिश्रणात टाकून ढवळा.
- रासायनिक क्रियेने तयार झालेला साबण आता पाण्यावर तरंगतो. काही वेळाने तो घट्ट होतो.
- घट्ट झालेला साबण काढून त्यात सुवासिक द्रव्य मिसळून साच्याच्या साहाय्याने साबणाची वडी पाडा.
- निरीक्षण: मीठ घातल्यावर साबण द्रावणातून वेगळा होतो आणि वर तरंगतो. याला मिठावणी (Salting out) प्रक्रिया म्हणतात.
४. साबणाचे प्रकार:
- कठीण साबण (Hard Soap): सोडियम हायड्रॉक्साईड वापरून बनवलेला. कपडे धुण्यासाठी वापरतात.
- मृदू साबण (Soft Soap): पोटॅशियम हायड्रॉक्साईड वापरून बनवलेला. आंघोळीसाठी, शेव्हिंगसाठी वापरतात. हा पाण्यात लवकर विरघळतो.
साबणीकरण (Saponification): स्निग्ध पदार्थ (तेल/मेद) + अल्कली $\rightarrow$ साबण + ग्लिसरॉल
साबणनिर्मिती प्रक्रियेतील मुख्य घटक (तेल, अल्कली) आणि त्यांचे कार्य लक्षात ठेवा. सोडियम हायड्रॉक्साईड कठीण साबणासाठी, तर पोटॅशियम हायड्रॉक्साईड मृदू साबणासाठी वापरतात.
अपमार्जक (Detergents)
१. अपमार्जक म्हणजे काय?
- पदार्थाच्या पृष्ठभागावरील मळ काढून टाकण्यासाठी पाण्याला साहाय्य करणाऱ्या पदार्थास अपमार्जक म्हणतात.
- साबण हा एक प्रकारचा अपमार्जक आहे, परंतु आधुनिक अपमार्जके ही संश्लिष्ट (synthetic) रसायनांपासून बनवलेली असतात.
२. संश्लिष्ट अपमार्जकांचे फायदे:
- कठीण पाण्यात कार्यक्षम: संश्लिष्ट अपमार्जके कठीण पाण्यातही (ज्यात कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियमचे क्षार असतात) प्रभावीपणे कार्य करतात. साबण कठीण पाण्यात फेस देत नाही आणि मळ व्यवस्थित काढू शकत नाही, कारण तो कॅल्शियम/मॅग्नेशियम क्षारांशी अभिक्रिया करून अविद्राव्य पदार्थ (स्कम) तयार करतो.
- सर्व प्रकारच्या पाण्यात उपयोग: मृदू आणि कठीण दोन्ही प्रकारच्या पाण्यात वापरता येतात.
- स्वच्छता क्षमता: यांची स्वच्छता करण्याची क्षमता साबणापेक्षा अधिक असते.
- पर्यावरणपूरक (काही): काही अपमार्जके जैवविघटनशील (biodegradable) असतात, ज्यामुळे पर्यावरणाची हानी कमी होते.
३. अपमार्जकांचे कार्य (स्वच्छता प्रक्रिया):
- अपमार्जक रेणूचे दोन भाग असतात: जलरागी (hydrophilic) टोक (पाण्याकडे आकर्षित होणारे) आणि जलविरोधी (hydrophobic) टोक (तेलाकडे/मळाकडे आकर्षित होणारे).
- जेव्हा अपमार्जक पाण्यात मिसळले जाते, तेव्हा जलविरोधी टोक मळाच्या कणांना (उदा. तेल, ग्रीस) चिकटते, तर जलरागी टोक पाण्याच्या रेणूंशी जोडले जाते.
- यामुळे मळाचे कण लहान थेंबांच्या स्वरूपात पाण्यात विखुरले जातात आणि पाण्यासोबत वाहून जातात. याला पायसीकरण (emulsification) म्हणतात.
- पृष्ठसक्रियता (Surface activity): अपमार्जके पाण्याचा पृष्ठभाग ताण कमी करतात, ज्यामुळे पाणी कपड्यांच्या तंतूंमध्ये खोलवर शिरते आणि मळ प्रभावीपणे काढते.
४. साबण आणि संश्लिष्ट अपमार्जक यांच्यातील फरक:
| वैशिष्ट्य | साबण (Soap) | संश्लिष्ट अपमार्जक (Synthetic Detergent) | | :--------------- | :---------------------------------------- | :------------------------------------------------------- | | रासायनिक रचना | तेलाम्लांचे सोडियम/पोटॅशियम क्षार | लांब कार्बन साखळी असलेले सल्फोनिक आम्लाचे सोडियम क्षार किंवा अल्काइल सल्फेटचे क्षार | | कठीण पाण्यात | अविद्राव्य पदार्थ (स्कम) तयार करतो, फेस येत नाही, स्वच्छता कमी होते. | प्रभावीपणे कार्य करतो, फेस देतो, अविद्राव्य पदार्थ तयार होत नाहीत. | | मृदू पाण्यात | प्रभावीपणे कार्य करतो. | प्रभावीपणे कार्य करतो. | | निर्मिती | नैसर्गिक तेल/मेद व अल्कलीपासून | पेट्रोलियम उत्पादने व इतर रसायनांपासून | | पर्यावरण | जैवविघटनशील (Biodegradable) | काही जैवविघटनशील, काही अजैवविघटनशील (Non-biodegradable) | | उपयोग | आंघोळ, कपडे धुणे (मृदू पाण्यात) | कपडे धुणे, भांडी घासणे, औद्योगिक स्वच्छता, शॅम्पू, टूथपेस्ट |
५. विविध अपमार्जकांचे उपयोग:
- कपडे धुण्याचे अपमार्जक: पावडर, लिक्विड स्वरूपात. कपड्यांवरील तेलकट डाग, धूळ काढण्यासाठी.
- भांडी घासण्याचे अपमार्जक: लिक्विड, बार, पावडर स्वरूपात. भांड्यांवरील तेलकटपणा काढण्यासाठी.
- शॅम्पू, बॉडी वॉश: त्वचेची आणि केसांची स्वच्छता करण्यासाठी.
- औद्योगिक अपमार्जक: कारखाने, रुग्णालये येथे मोठ्या प्रमाणावर स्वच्छता करण्यासाठी.
पृष्ठसक्रियता (Surface activity): अपमार्जकामुळे पाण्याचा पृष्ठभाग ताण कमी होतो, ज्यामुळे पाणी वस्तूंच्या पृष्ठभागावर अधिक पसरते आणि मळ प्रभावीपणे काढण्यास मदत करते.
कठीण पाण्यात साबण फेस का देत नाही? कारण कठीण पाण्यातील कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम आयन साबणाशी अभिक्रिया करून अविद्राव्य कॅल्शियम/मॅग्नेशियम साबण (स्कम) तयार करतात, जो स्वच्छतेत अडथळा आणतो.
सिमेंट (Cement)
१. सिमेंट म्हणजे काय?
- सिमेंट हे बांधकामातील एक महत्त्वाचे साहित्य आहे.
- हे कोरडी, सूक्ष्म कण असलेली, हिरवट-राखाडी रंगाची पावडर असते.
- सिमेंटपासून काँक्रीट तयार करून पत्रे, विटा, खांब, पाईप इत्यादी बनवतात.
२. सिमेंटचे घटक:
- सिमेंट मुख्यत्वे सिलिका (वाळू), ॲल्युमिना (ॲल्युमिनियम ऑक्साईड), चुना, आयर्न ऑक्साईड आणि मॅग्नेशिया (मॅग्नेशियम ऑक्साईड) यांच्यापासून तयार करतात.
- पोर्टलंड सिमेंट (Portland Cement): हा बांधकामासाठी वापरला जाणारा प्रमुख प्रकार आहे. त्याचे घटक खालीलप्रमाणे आहेत:
- चुना (कॅल्शियम ऑक्साईड): सुमारे 60%
- सिलिका (सिलिकॉन डायऑक्साईड): सुमारे 25%
- ॲल्युमिना: सुमारे 5%
- उरलेला भाग: आयर्न ऑक्साईड व जिप्सम (कॅल्शियम सल्फेट)
- पोर्टलंड हे नाव इंग्लंडमधील पोर्टलंड बेटावर काढण्यात येणाऱ्या दगडासारख्या पोतामुळे मिळाले आहे.
३. सिमेंटचा इतिहास:
- प्राचीन रोमन: रोमन लोकांनी सिमेंट व काँक्रीट तयार केले होते. ते भिजवलेल्या चुन्यात ज्वालामुखीची राख घालून जलीय सिमेंट बनवत, जे अतिशय टिकाऊ होते.
- आधुनिक सिमेंट: 1756 मध्ये ब्रिटिश अभियंते जॉन स्मीटन यांनी जलीय सिमेंट बनवण्याची पद्धत शोधून काढली.
४. काँक्रीट (Concrete):
- काँक्रीट म्हणजे काय? सिमेंट, पाणी, वाळू आणि खडी (दगड) यांच्या मिश्रणाला काँक्रीट म्हणतात.
- उपयोग: स्लॅब, भिंती, खांब, पूल इत्यादी मजबूत बांधकाम करण्यासाठी वापरले जाते.
- मजबुतीसाठी: स्लॅब भक्कम होण्यासाठी आणि गळती होऊ नये म्हणून त्यात काही विशिष्ट द्रव्ये (additives) मिसळली जातात.
५. सिमेंटचे उपयोग:
- घरबांधणी, पूल, रस्ते, धरणे, इमारती, पाईप्स इत्यादींच्या निर्मितीमध्ये.
- प्रीकास्ट (precast) घटकांच्या निर्मितीमध्ये (उदा. सिमेंटचे खांब, पाईप्स).
पोर्टलंड सिमेंटचे मुख्य घटक: चुना (60%), सिलिका (25%), ॲल्युमिना (5%), आयर्न ऑक्साईड व जिप्सम.
सिमेंट हे कोरडे असताना पावडर स्वरूपात असते, परंतु पाण्यात मिसळल्यावर ते रासायनिक अभिक्रिया करून घट्ट होते आणि बांधकामास मजबुती देते.
टूथपेस्ट (Toothpaste)
१. टूथपेस्टचे महत्त्व:
- दात स्वच्छ ठेवण्यासाठी आणि दंतक्षय (tooth decay) रोखण्यासाठी टूथपेस्टचा वापर केला जातो.
- दात स्वच्छ न ठेवल्यास दातांवर अन्नकण साचून जिवाणूंची वाढ होते, ज्यामुळे आम्ल तयार होते आणि दातांचे इनॅमल खराब होते.
२. टूथपेस्टचे मुख्य घटक आणि त्यांचे कार्य:
- कॅल्शियम कार्बोनेट (Calcium Carbonate) आणि कॅल्शियम हायड्रोजन फॉस्फेट (Calcium Hydrogen Phosphate):
- कार्य: हे घटक दातांवरील मळ काढून टाकण्यासाठी आणि दातांना पॉलिश करण्यासाठी मदत करतात. हे अपघर्षक (abrasive) म्हणून कार्य करतात.
- फ्लोराईड (Fluoride):
- कार्य: दंतक्षय रोखण्यासाठी फ्लोराईड वापरले जाते. फ्लोराईड दातांचे इनॅमल मजबूत करते आणि जिवाणूंच्या आम्ल निर्मितीस प्रतिबंध करते.
- प्रमाण: टूथपेस्टमध्ये फ्लोराईडचे प्रमाण 1 ते 1.5 ppm (parts per million) असते.
- सोडियम लॉरिल सल्फेट (Sodium Lauryl Sulfate):
- कार्य: हा एक अपमार्जक आहे, जो टूथपेस्टमध्ये फेस निर्माण करतो आणि दातांवरील चिकट थर (plaque) काढून टाकण्यास मदत करतो.
- ग्लिसरॉल (Glycerol) आणि पाणी:
- कार्य: टूथपेस्टला ओलावा टिकवून ठेवण्यास मदत करतात आणि पेस्ट सुकण्यापासून वाचवतात.
- सुवासिक द्रव्ये (Flavoring agents):
- कार्य: टूथपेस्टला चांगला वास आणि चव देतात, ज्यामुळे तोंडात ताजेपणा जाणवतो.
- अँटिबॅक्टेरियल घटक (Antibacterial agents):
- कार्य: तोंडातील हानिकारक जिवाणूंची वाढ रोखतात.
३. टूथपेस्टचे फायदे:
- दातांवरील अन्नकण आणि प्लाक काढून टाकते.
- दंतक्षय रोखण्यास मदत करते.
- तोंडातील दुर्गंधी कमी करते.
- दातांना चमक देते.
४. तंबाखूची मशेरी वापरण्याचे दुष्परिणाम:
- तंबाखूची मशेरी दातांसाठी अत्यंत हानिकारक आहे.
- ती दातांचे इनॅमल खराब करते, हिरड्यांना इजा पोहोचवते आणि तोंडाच्या कर्करोगास कारणीभूत ठरू शकते.
- दात स्वच्छ करण्यासाठी नेहमी टूथपेस्टचा वापर करावा.
टूथपेस्टचे मुख्य घटक: कॅल्शियम कार्बोनेट/हायड्रोजन फॉस्फेट (अपघर्षक), फ्लोराईड (दंतक्षय प्रतिबंधक), सोडियम लॉरिल सल्फेट (अपमार्जक).
टूथपेस्टमध्ये फ्लोराईडचे कार्य आणि त्याचे प्रमाण (1-1.5 ppm) हे बोर्ड परीक्षेसाठी महत्त्वाचे आहे.
