વિજ્ઞાન ધોરણ 8 પ્રકરણ 11 વિદ્યુતપ્રવાહની રાસાયણિક અસરો : સ્વાધ્યાય

1. ખાલી જગ્યા પૂરો :

1. વિદ્યુતનું વહન કરતા મોટાભાગના પ્રવાહીઓ ............., ............. અને ............. ના દ્રાવણો હોય છે.

એસીડ, બેઇઝ, ક્ષાર
2. કોઈ દ્રાવણમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થવાને કારણે ............. અસર ઉત્પન્ન થાય છે.

રાસાયણિક
3. જો કૉપર સલ્ફેટના દ્રાવણમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે, તો કૉપર એ બેટરીના ............. છેડા સાથે જોડેલી પ્લેટ પર જમા થાય છે.

ઋણ
4. વિદ્યુતપ્રવાહ દ્વારા કોઈ પદાર્થ પર જરૂરી ધાતુનું પડ ચઢાવવાની પ્રક્રિયાને ............. કહે છે.

ઈલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ

૨. જ્યારે કોઈ ટેસ્ટરના મુક્ત છેડાઓને કોઈ દ્રાવણમાં ડૂબાડવામાં આવે છે ત્યારે ચુંબકીય સોય કોણાવર્તન દર્શાવે છે. શું તમે તેનું કારણ સમજાવી શકો ?

જ્યારે ટેસ્ટરના મુક્ત છેડાઓને દ્રાવણમાં ડૂબાડવામાં આવે છે ત્યારે પરિપથ પૂર્ણ થાય છે અને દ્રાવણમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય છે. આ વિદ્યુતપ્રવાહની ચુંબકીય અસરને કારણે તેની પાસે રાખેલી ચુંબકીય સોય કોણાવર્તન દર્શાવે છે. આ દર્શાવે છે કે દ્રાવણ વિદ્યુતનું વાહક છે.

૩. એવા ત્રણ પ્રવાહીઓના નામ આપો. જેમનું પરીક્ષણ આકૃતિ 11.9માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે કરવાથી ચુંબકીય સોય કોણાવર્તન દર્શાવી શકે.

1. લીંબુનો રસ

2. વિનેગર

3. નળનું પાણી

૪. આકૃતિ 11.10માં દર્શાવેલ વ્યવસ્થામાં બલ્બ પ્રકાશિત થતો નથી. તે માટે શક્ય કારણોની યાદી બનાવો. તમારો ઉત્તર સમજાવો.

આકૃતિમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે બલ્બ પ્રકાશિત ન થવાના શક્ય કારણો નીચે મુજબ હોઈ શકે છે:

પરિપથ પૂર્ણ ન થવો: ટેસ્ટરના બંને છેડા એકબીજાને સ્પર્શતા નથી, તેથી પરિપથ પૂર્ણ થતો નથી.
નિર્બળ વિદ્યુતપ્રવાહ: જો દ્રાવણ વિદ્યુતનું મંદવાહક હોય તો તેમાંથી પસાર થતો વિદ્યુતપ્રવાહ બલ્બને પ્રકાશિત કરવા માટે પૂરતો ન હોય.
બલ્બ ઉડી ગયો હોય: જો બલ્બ ઉડી ગયો હોય તો તે પ્રકાશિત નહીં થાય.
ઢીલા જોડાણો: પરિપથમાં તારના જોડાણો ઢીલા હોઈ શકે છે.
સેલ વપરાઈ ગયા હોય: બેટરીના સેલ વપરાઈ ગયા હોય તો પણ બલ્બ પ્રકાશિત નહીં થાય.

૫. બે પ્રવાહીઓ A અને Bના વિદ્યુતવહનની તપાસ કરવા માટે એક ટેસ્ટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો. એવું જોવા મળ્યું કે ટેસ્ટરનો બલ્બ પ્રવાહી A માટે તેજસ્વી રીતે પ્રકાશિત થાય છે. જ્યારે પ્રવાહી B માટે ઘણો ઝાંખો પ્રકાશિત થાય છે. તમે તારણ કાઢી શકો કે,

(i) પ્રવાહી A એ પ્રવાહી B કરતા વધારે સારું વાહક છે.

૬. શું શુદ્ધ પાણી વિદ્યુતનું વહન કરે છે ? જો નહિ, તો તેને વાહક બનાવવા માટે આપણે શું કરી શકીએ ?

શુદ્ધ પાણી, એટલે કે નિસ્યંદિત પાણી, વિદ્યુતનું મંદવાહક હોય છે કારણ કે તેમાં ક્ષાર હોતા નથી. તેને વાહક બનાવવા માટે આપણે તેમાં એક ચપટી સામાન્ય મીઠું, થોડા ટીપાં લીંબુનો રસ, કે મંદ હાઇડ્રોક્લોરિક ઍસિડ જેવું એસિડ ઉમેરી શકીએ છીએ.

૭. આગ લાગી હોય ત્યારે, ફાયરમૅન પાણીની નળીઓનો ઉપયોગ કરતા પહેલા તે વિસ્તારના મુખ્ય વિદ્યુત પુરવઠાને બંધ કરી દે છે. તેઓ આવું કેમ કરે છે ? સમજાવો.

આગ લાગી હોય ત્યારે, ફાયરમૅન પાણીનો ઉપયોગ કરતા પહેલાં મુખ્ય વિદ્યુત પુરવઠાને બંધ કરી દે છે કારણ કે, સામાન્ય પાણી વિદ્યુતનું સુવાહક હોય છે. જો પાણીનો ઉપયોગ ચાલુ વિદ્યુત પ્રવાહવાળા વાયરો પર થાય તો વિદ્યુતપ્રવાહ પાણી દ્વારા વહીને ફાયરમૅનને આંચકો લાગી શકે છે અને નુકસાન થઈ શકે છે. આ પગલું તેમની સલામતી માટે જરૂરી છે.

૮. દરિયાઈ વિસ્તારમાં રહેનારો એક બાળક પોતાના ટેસ્ટરથી પીવાના પાણી અને સમુદ્રના પાણીનું પરીક્ષણ કરે છે. તે જુએ છે કે સમુદ્રના પાણી માટે ચુંબકીય સોય વધારે ચલિત થાય છે. શું તમે તેનું કારણ સમજાવી શકો ?

સમુદ્રના પાણીમાં પીવાના પાણી કરતાં વધારે માત્રામાં મીઠું અને અન્ય ખનીજક્ષારો ઓગળેલા હોય છે. આ ક્ષારોને કારણે સમુદ્રનું પાણી પીવાના પાણી કરતાં વિદ્યુતનું વધુ સારું વાહક બને છે. વધુ વિદ્યુતવહનને કારણે પરિપથમાં પ્રવાહ વધુ પ્રબળ હોય છે, જેનાથી ચુંબકીય સોય વધારે કોણાવર્તન દર્શાવે છે.

૯. શું ધોધમાર વરસાદના સમયે કોઈ ઇલેક્ટ્રિશીયન માટે બહાર મુખ્ય લાઇનની મરામત કરવાનું સુરક્ષિત હોય છે? સમજાવો.

ના, ધોધમાર વરસાદના સમયે ઇલેક્ટ્રિશિયન માટે બહાર મુખ્ય લાઇનનું સમારકામ કરવું સુરક્ષિત નથી. વરસાદનું પાણી વિદ્યુતનું સુવાહક હોય છે. જો પાણી વિદ્યુતની લાઇનોના સંપર્કમાં આવે તો ઇલેક્ટ્રિશિયનને વિદ્યુતનો આંચકો લાગી શકે છે અને ગંભીર નુકસાન થઈ શકે છે.

૧૦. પહેલીએ સાંભળ્યું હતું કે વરસાદી પાણી એટલું જ શુદ્ધ હોય છે કે જેટલું નિસ્યંદિત પાણી. તેથી તેણે એક સ્વચ્છ કાચના ગ્લાસમાં થોડું વરસાદી પાણી એકત્ર કરીને ટેસ્ટરથી તેનું પરીક્ષણ કર્યુ. તેણીને તે જોઈને આશ્ચર્ય થયું કે ચુંબકીય સોય કોણાવર્તન દર્શાવે છે. તેનું કારણ કયું હોઈ શકે છે ?

વરસાદનું પાણી નિસ્યંદિત પાણી જેવું શુદ્ધ હોતું નથી. વાતાવરણમાંથી પસાર થતી વખતે તે હવામાં રહેલા કેટલાક વાયુઓ અને પ્રદૂષકોને ઓગાળીને દ્રાવણ બનાવે છે, જે વિદ્યુતનું વાહક હોય છે. તેથી, જ્યારે પહેલીએ વરસાદી પાણીનું પરીક્ષણ કર્યું ત્યારે પરિપથ પૂર્ણ થયો અને ચુંબકીય સોય કોણાવર્તન દર્શાવે છે.

૧૧. તમારી આસપાસ ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ કરેલી વસ્તુઓની યાદી તૈયાર કરો.

ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ કરેલી વસ્તુઓની યાદી:

સાઇકલના હૅન્ડલ અને પૈડાંની રીમ.
બાથરૂમના નળ.
રસોડાના ગૅસ બર્નર.
કારના અમુક ભાગો.
આભૂષણો જે સોના કે ચાંદીના બનેલા લાગે છે.
ખાદ્ય પદાર્થોના સંગ્રહ માટે વપરાતા ટિનના ડબા.

૧૨. જે પ્રક્રિયા તમે પ્રવૃત્તિ 11.7માં જોઈ હતી તે કૉપરના શુદ્ધીકરણ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે. એક પાતળી શુદ્ધ કોપરની પ્લેટ અને એક અશુદ્ધ કોપરનો સળિયો ઇલેક્ટ્રૉડસ તરીકે ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે. અશુદ્ધ સળિયા પરથી કોપર પાતળી કૉપરની પ્લેટ તરફ જતું દેખાય છે. કયો ઇલેક્ટ્રૉડ બેટરીના ધન છેડા સાથે જોડવો જોઈએ ? શા માટે ?

શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયામાં અશુદ્ધ કોપરનો સળિયો બેટરીના ધન છેડા સાથે જોડવો જોઈએ. આનું કારણ એ છે કે જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર થાય છે, ત્યારે અશુદ્ધ સળિયામાંથી કૉપર આયન તરીકે દ્રાવણમાં ભળે છે અને બેટરીના ઋણ છેડા સાથે જોડાયેલ પાતળી શુદ્ધ પ્લેટ પર જમા થાય છે. આ રીતે અશુદ્ધ કૉપર શુદ્ધ થાય છે.

વિસ્તૃત અભ્યાસ માટેની પ્રવૃત્તિઓ અને પ્રૉજેક્ટસ

1. જુદા જુદા ફળો અને શાકભાજીઓ દ્વારા થતા વિદ્યુતવહનનું પરીક્ષણ કરો. તમારા પરિણામનું કોષ્ટકના રૂપમાં નિર્દેશન કરો.

રૂપરેખા: આ પ્રવૃત્તિમાં, ટેસ્ટરનો ઉપયોગ કરીને બટાટા, લીંબુ, ટામેટાં, સફરજન, અને અન્ય ફળો-શાકભાજીના વિદ્યુતવહનનું પરીક્ષણ કરવું. પરીક્ષણનાં પરિણામોને એક કોષ્ટકમાં નોંધવા, જેમાં ફળ/શાકભાજીનું નામ અને ચુંબકીય સોયનું કોણાવર્તન થાય છે કે નહિ તે દર્શાવવું.
2. પ્રવૃત્તિ 11.7ને બેટરીના ઋણ છેડા સાથે તાંબાની પ્લેટના સ્થાને ઝિંકની પ્લેટ જોડીને પુનરાવર્તન કરો. હવે ઝિંકની પ્લેટના સ્થાને કોઈ અન્ય ધાત્વિક વસ્તુ લઈને પ્રવૃત્તિનું પુનરાવર્તન કરો. કઈ ધાતુ અન્ય ધાતુ પર જમા થાય છે ? તમારી શોધની તમારા મિત્રો સાથે ચર્ચા કરો.

રૂપરેખા: આ પ્રવૃત્તિમાં, તાંબાની પ્લેટના સ્થાને ઝીંકની પ્લેટનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગની પ્રક્રિયા કરવી. અવલોકનમાં તાંબાનું આવરણ ઝીંકની પ્લેટ પર જમા થતું જોવા મળશે. આ જ રીતે, અન્ય ધાતુઓનો ઉપયોગ કરીને પ્રક્રિયાનું પુનરાવર્તન કરી શકાય.
3. તમારા શહેરમાં ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગનું કોઈ વ્યાપારી એકમ શોધી કાઢો. ત્યાં કઈ વસ્તુઓનું, કયા ઉદેશથી ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ કરવામાં આવ્યું છે ? (વ્યાપારી એકમમાં ઈલેક્ટ્રોપ્લેટિંગની પ્રક્રિયા આપણી પ્રવૃત્તિ 11.7માં કરવામાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગની પ્રક્રિયા કરતા ઘણી વધારે જટિલ છે.) શોધી કાઢો કે ઉપયોગમાં લેવાઈ ગયેલા રસાયણોનો તેઓ કેવી રીતે નિકાલ કરે છે.

રૂપરેખા: આ પ્રવૃત્તિમાં, શહેરના કોઈ ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ યુનિટની મુલાકાત લઈ ત્યાં કઈ વસ્તુઓ પર કયા ધાતુનો ઢોળ ચઢાવવામાં આવે છે તેની માહિતી એકત્ર કરવી. તેનો ઉદ્દેશ્ય (કાટ લાગતો અટકાવવા, ચળકાટ માટે) અને વપરાયેલા રસાયણોનો નિકાલ કેવી રીતે થાય છે, તે વિશે માહિતી મેળવવી.
4. કલ્પના કરો કે તમે એક ઉદ્યોગ સાહસિક (entrepreneur) છો અને તમને એક નાના ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગનું એકમ સ્થાપવા માટે બૅન્ક દ્વારા લોન આપવામાં આવી છે. તમે કઈ વસ્તુઓનું અને કયા હેતુથી ઈલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ કરવાનું પસંદ કરશો ? (શબ્દકોશમાંથી ‘entrepreneur'નો અર્થ જૂઓ)

રૂપરેખા: આ પ્રવૃત્તિમાં, વિદ્યાર્થીએ ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ માટે કોઈ ઉત્પાદન પસંદ કરીને તેનો ઉદ્દેશ્ય સમજાવવો. ઉદાહરણ તરીકે, કારના ભાગો પર ક્રોમિયમનો ઢોળ ચઢાવવાનું પસંદ કરી શકાય, જેથી તેને ચળકતો દેખાવ મળે અને કાટ લાગતો અટકે.
5. ક્રોમિયમના ઈલેક્ટ્રોપ્લેટિંગથી સ્વાસ્થ્ય સંબંધિત સમસ્યાઓ શોધી કાઢો. તેને ઉકેલવા લોકો કેવી રીતે પ્રયત્નો કરી રહ્યા છે ?

રૂપરેખા: આ પ્રવૃત્તિમાં, ક્રોમિયમના ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગથી થતી સ્વાસ્થ્ય સમસ્યાઓ, જેમ કે ત્વચા અને શ્વાસ સંબંધિત રોગો, વિશે માહિતી એકત્ર કરવી. તેનો નિકાલ કરતી વખતે થતા પ્રદૂષણ વિશે પણ માહિતી મેળવવી. આ સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટેના ઉપાયો, જેમ કે કચરાના નિકાલ માટેની વિશિષ્ટ માર્ગદર્શિકાઓનું પાલન કરવું, વિશે લખવું.
6. તમે તમારા માટે એક મજા આવે તેવી પેન બનાવી શકો છો. ધાતુની એક વાહક પ્લેટ લો અને તેના પર પોટૅશિયમ આયોડાઇડ તથા સ્ટાર્ચની ભેજવાળી લુગદી (પેસ્ટ) ફેલાવો. આકૃતિ 11.11માં દર્શાવ્યા અનુસાર પ્લેટને એક બેટરી સાથે જોડો. હવે તારના મુક્ત છેડાનો ઉપયોગ કરીને, પેસ્ટ પર થોડા અક્ષરો લખો. તમે શું જુઓ છો?

રૂપરેખા: આ પ્રવૃત્તિમાં, પોટેશિયમ આયોડાઇડ અને સ્ટાર્ચના ભેજવાળા પેસ્ટ પર તારથી લખવાથી રાસાયણિક પ્રક્રિયા થશે. વિદ્યુતપ્રવાહને કારણે આયોડિન મુક્ત થશે, જે સ્ટાર્ચ સાથે પ્રક્રિયા કરીને વાદળી કે જાંબલી રંગનો ડાઘ ઉત્પન્ન કરશે. આ રીતે અક્ષરો જોઈ શકાશે.