Chemistry · किताब 1 · Grades 1–12

विद्यालय रसायन विज्ञान — कक्षा 1 से 12

विद्यालय रसायन विज्ञान — कक्षा 1 से 12 · Grades 1–12

15प्लास्टिक और संश्लिष्ट सामग्रियाँ

एक सुबह में जिन प्लास्टिक की चीज़ों को तुम छूते हो, उन्हें गिनो: टूथब्रश, बोतल, बरसाती, फ़ोन का कवर, बस की सीट, सामान का थैला। इनमें से शायद ही कोई चीज़ एक सौ बीस साल पहले थी, और इनमें से कोई भी न पेड़ पर उगी, न ज़मीन से खोदकर निकाली गई। प्लास्टिक रसायनज्ञों द्वारा आविष्कृत सामग्रियाँ हैं — हल्की, सस्ती, जलरोधी, किसी भी आकार में ढलने वाली — और यही सफलता एक समस्या बन गई है।

पहले से ज्ञात

प्राकृतिक सामग्रियाँ लगभग उसी रूप में काम आती हैं जिसमें वे प्रकृति में मिलती हैं; निर्मित सामग्रियाँ कच्चे माल को बदलकर बनाई जाती हैं, और पुनर्चक्रण पुरानी वस्तुओं की सामग्री से नई वस्तुएँ बनाता है (अध्याय 7)। कार्बन और हाइड्रोजन से बने ईंधन का दहन कार्बन डाइऑक्साइड और पानी देता है (अध्याय 14)।

रोज़मर्रा की प्लास्टिक वस्तुएँ: बोतल, डिब्बा, थैला, पाइप, कप, टूथब्रश।
रोज़मर्रा की प्लास्टिक वस्तुएँ: बोतल, डिब्बा, थैला, पाइप, कप, टूथब्रश।

15.1 प्राकृतिक, कृत्रिम और संश्लिष्ट सामग्रियाँ

परिभाषा 15.1 (कृत्रिम और संश्लिष्ट सामग्रियाँ)

निर्मित सामग्रियों में से कृत्रिम सामग्री किसी प्राकृतिक सामग्री के रासायनिक रूपांतरण से बनती है: लकड़ी के सेलुलोस से कागज़ और विस्कोस (एक कपड़ा)। संश्लिष्ट सामग्री रसायनज्ञों द्वारा बनाए गए पदार्थों से बनती है, ज़्यादातर कच्चे तेल से, और प्रकृति में उसका कोई समकक्ष नहीं होता: नाइलॉन, पॉलिएस्टर, प्लास्टिक।

प्राकृतिक, कृत्रिम और संश्लिष्ट सामग्रियाँ।
प्राकृतिक, कृत्रिम और संश्लिष्ट सामग्रियाँ।

15.2 प्लास्टिक क्या हैं

परिभाषा 15.2 (प्लास्टिक)

प्लास्टिक बहुत लंबे अणुओं से बनी एक संश्लिष्ट सामग्री है, जिसे साँचे में ढालकर आकार दिया जा सकता है — ज़्यादातर तब, जब वह गरम और नरम हो — और जो ठंडी होने पर अपना आकार बनाए रखती है। ज़्यादातर प्लास्टिक कच्चे तेल या प्राकृतिक गैस से बनते हैं।

टिप्पणी 15.3 (बहुत लंबे अणु)

पानी के एक अणु में तीन परमाणु होते हैं; किसी प्लास्टिक के एक अणु में दसियों हज़ार परमाणु हो सकते हैं, जो एक लंबी श्रृंखला में जुड़े होते हैं, एक जैसे मनकों की माला की तरह। ऐसी श्रृंखलाएँ कैसे बनती हैं, यह इस पुस्तक के अंत के एक अध्याय का विषय है।

यह एक चित्र है, मॉडल नहीं: प्लास्टिक का अणु एक जैसी इकाइयों की बहुत लंबी श्रृंखला है।
यह एक चित्र है, मॉडल नहीं: प्लास्टिक का अणु एक जैसी इकाइयों की बहुत लंबी श्रृंखला है।

इतिहास — बैकेलाइट, 1907

पहला पूरी तरह संश्लिष्ट प्लास्टिक 1907 में रसायनज्ञ लियो बैकलैंड ने बनाया, कोलतार से मिलने वाले फ़ीनॉल और फ़ॉर्मेल्डिहाइड से। कठोर, गहरे रंग का और ऊष्मा-रोधी बैकेलाइट टेलीफ़ोनों, रेडियो और बिजली के स्विचों की सामग्री बन गया। 1930 के दशक में नाइलॉन आया, फिर दूसरे विश्वयुद्ध के बाद बोतलों और थैलों के प्लास्टिक।

1947 का बैकेलाइट टेलीफ़ोन। फ़ोटो: होल्गर एलगार्ड, CC BY-SA 3.0।
1947 का बैकेलाइट टेलीफ़ोन। फ़ोटो: होल्गर एलगार्ड, CC BY-SA 3.0।

15.3 मुख्य प्लास्टिक और उनके कोड

परिभाषा 15.4 (रेज़िन पहचान कोड)

रेज़िन पहचान कोड 1 से 7 तक की एक संख्या है, जो किसी प्लास्टिक वस्तु पर तीरों के एक त्रिभुज के भीतर छपी होती है और बताती है कि वस्तु किस प्लास्टिक से बनी है, ताकि उसे पुनर्चक्रण के लिए छाँटा जा सके। त्रिभुज का अर्थ यह नहीं कि वस्तु का पुनर्चक्रण होगा ही।

प्रतिज्ञप्ति 15.5 (सात कोड)

कोड, हर प्लास्टिक के सबसे आम उपयोगों के साथ:

कोडप्लास्टिकविशिष्ट वस्तुएँ
1PET, पॉलिएथिलीन टेरेफ़्थेलेटपानी और सोडा की बोतलें, फ़्लीस के रेशे
2HDPE, उच्च घनत्व पॉलिएथिलीनदूध और शैम्पू की बोतलें, ढक्कन
3PVC, पॉलिविनाइल क्लोराइडपाइप, खिड़कियों के चौखटे, केबल
4LDPE, निम्न घनत्व पॉलिएथिलीनथैले, पन्नियाँ
5PP, पॉलिप्रोपिलीनदही के डिब्बे, बोतलों के ढक्कन, कारों के बंपर
6PS, पॉलिस्टाइरीनफ़ोम के कप और ट्रे, सीडी के डिब्बे
7अन्य प्लास्टिकमिश्रण, बहुपरती पैकिंग
सात रेज़िन पहचान कोड, हर एक अपने प्लास्टिक के संक्षिप्त नाम के साथ।
सात रेज़िन पहचान कोड, हर एक अपने प्लास्टिक के संक्षिप्त नाम के साथ।

15.4 थर्मोप्लास्टिक और थर्मोसेट

परिभाषा 15.6 (थर्मोप्लास्टिक और थर्मोसेट)

थर्मोप्लास्टिक हर बार गरम करने पर नरम हो जाता है और ठंडा होने पर फिर सख़्त हो जाता है: उसे बार-बार पिघलाकर फिर से ढाला जा सकता है (PET, पॉलिएथिलीन, PVC, पॉलिप्रोपिलीन, पॉलिस्टाइरीन)। थर्मोसेट पहली बार गरम करके ढालने पर हमेशा के लिए जम जाता है: दोबारा गरम करने पर वह नरम नहीं होता बल्कि झुलस जाता है (बैकेलाइट, गोंदों और नावों के ढाँचों की रेज़िनें)।

टिप्पणी 15.7 (किनका पुनर्चक्रण हो सकता है)

थर्मोप्लास्टिक को पिघलाकर फिर से ढाला जा सकता है: इन्हीं प्लास्टिकों का पुनर्चक्रण करके नई वस्तुएँ बनाई जाती हैं। थर्मोसेट को फिर से पिघलाया नहीं जा सकता।

15.5 पर्यावरण में प्लास्टिक

प्रतिज्ञप्ति 15.8 (प्लास्टिक टिके रहते हैं)

2019 में दुनिया ने लगभग 46 करोड़ टन प्लास्टिक का उपयोग किया और लगभग 35.3 करोड़ टन प्लास्टिक कचरा फेंका; उपयोग हुए प्लास्टिक में पुनर्चक्रित प्लास्टिक केवल लगभग 6 %6\,\% था। प्लास्टिक सड़ते नहीं: प्रकृति में वे छोटे से छोटे टुकड़ों, यानी सूक्ष्म-प्लास्टिक, में टूटते जाते हैं, जो नदियों, महासागरों, मिट्टी और जंतुओं के शरीर में पाए जाते हैं।

समुद्र-तट पर बहकर आया प्लास्टिक कचरा।
प्लास्टिक पुनर्चक्रण संयंत्र की छँटाई लाइन।

टिप्पणी 15.9 (प्लास्टिक जलाना)

प्लास्टिक जलते हैं, और पूरी तरह जलने पर कार्बन डाइऑक्साइड बनाते हैं। पर बगीचे की आग में जलाने पर वे अपूर्ण रूप से जलते हैं और कालिख, कार्बन मोनोऑक्साइड और दूसरे हानिकारक पदार्थ छोड़ते हैं; क्लोरीन वाला PVC हाइड्रोजन क्लोराइड छोड़ता है, जो एक संक्षारक गैस है। प्लास्टिक कचरा केवल ऐसे भस्मकों में जलाया जाता है जो उनके धुएँ को साफ़ करने के लिए बने हों।

15.6 अभ्यास

अभ्यास 15.1 ★

प्राकृतिक, कृत्रिम या संश्लिष्ट? सूत, नाइलॉन, कागज़, ऊन, पॉलिस्टाइरीन, विस्कोस।

हल

हल — अभ्यास 15.1.

प्राकृतिक: सूत, ऊन। कृत्रिम: कागज़, विस्कोस। संश्लिष्ट: नाइलॉन, पॉलिस्टाइरीन।

अभ्यास 15.2 ★

ज़्यादातर प्लास्टिक किस कच्चे माल से बनते हैं?

हल

हल — अभ्यास 15.2.

कच्चे तेल (या प्राकृतिक गैस) से।

अभ्यास 15.3 ★

किस प्लास्टिक का कोड 1 है? उससे बनी एक वस्तु बताओ।

हल

हल — अभ्यास 15.3.

PET (पॉलिएथिलीन टेरेफ़्थेलेट): पानी और सोडा की बोतलें।

अभ्यास 15.4 ★

थर्मोप्लास्टिक और थर्मोसेट में क्या अंतर है?

हल

हल — अभ्यास 15.4.

थर्मोप्लास्टिक हर बार गरम करने पर नरम होता है और फिर से ढाला जा सकता है; थर्मोसेट पहली बार में ही हमेशा के लिए जम जाता है और नरम होने के बजाय झुलस जाता है।

अभ्यास 15.5 ★★

दही के एक डिब्बे पर कोड 5 है। उसके प्लास्टिक का नाम बताओ, और बताओ कि क्या सिद्धांत रूप में उसे पिघलाकर फिर से ढाला जा सकता है।

हल

हल — अभ्यास 15.5.

पॉलिप्रोपिलीन (PP), एक थर्मोप्लास्टिक: उसे पिघलाकर फिर से ढाला जा सकता है।

अभ्यास 15.6 ★★

किसी वस्तु पर तीरों के त्रिभुज का अर्थ यह क्यों नहीं है कि उस वस्तु का पुनर्चक्रण होगा?

हल

हल — अभ्यास 15.6.

त्रिभुज केवल प्लास्टिक का नाम बताता है, ताकि छँटाई में मदद मिले। वस्तु का पुनर्चक्रण इस पर निर्भर है कि वह इकट्ठी की जाए और कोई संयंत्र उस प्लास्टिक का पुनर्चक्रण करता हो।

अभ्यास 15.8 ★★

इस अध्याय के 2019 के आँकड़ों से बताओ कि उस वर्ष उपयोग हुए प्लास्टिक का कितना प्रतिशत कचरा बना। निकटतम पूर्ण संख्या तक पूर्णांकित करो।

हल

हल — अभ्यास 15.8.

353460≈0.77\frac{353}{460} \approx 0.77: लगभग 77 %77\,\%।

अभ्यास 15.9 ★★

PVC को बगीचे की आग में कभी क्यों नहीं जलाना चाहिए?

हल

हल — अभ्यास 15.9.

PVC में क्लोरीन है: उसे जलाने पर हाइड्रोजन क्लोराइड निकलता है, जो एक संक्षारक गैस है, और साथ में बगीचे की आग के अपूर्ण दहन से कालिख और कार्बन मोनोऑक्साइड भी।

अभ्यास 15.10 ★★

एक विद्यालय वर्ष के 36 हफ़्तों तक हर हफ़्ते 25 g25\,\mathrm{g} की 300 बोतलें इस्तेमाल करता है। एक वर्ष में यह कितना प्लास्टिक हुआ?

हल

हल — अभ्यास 15.10.

300×36=10 800300 \times 36 = 10\,800 बोतलें; 10 800×25=270 00010\,800 \times 25 = 270\,000 g, यानी 270 kg270\,\mathrm{kg}।

अभ्यास 15.11 ★★★

पॉलिएथिलीन केवल कार्बन और हाइड्रोजन से बना है। उसके पूर्ण दहन के उत्पाद लिखो। समझाओ कि उसे जलाने से जीवाश्म ईंधन की तरह वायु में कार्बन डाइऑक्साइड क्यों जुड़ती है।

हल

हल — अभ्यास 15.11.

कार्बन डाइऑक्साइड और पानी। उसका कार्बन कच्चे तेल से आता है, जो लाखों वर्षों से ज़मीन के नीचे जमा था: उसे जलाने से वायु में कार्बन डाइऑक्साइड जुड़ती है, जैसे जीवाश्म ईंधन जलाने से।

अभ्यास 15.12 ★★★

समझाओ कि समुद्र में खोई प्लास्टिक की एक बोतल वर्षों बाद किसी मछली के भीतर सूक्ष्म-प्लास्टिक के रूप में कैसे पहुँच सकती है।

हल

हल — अभ्यास 15.12.

बोतल सड़ती नहीं: धूप और लहरें उसे छोटे से छोटे टुकड़ों में तोड़ती जाती हैं। नन्हे टुकड़े पानी में तैरते या डूबते हैं, और मछलियाँ उन्हें अपने भोजन के साथ निगल लेती हैं।

15.7 समस्या: छँटाई लाइन

समस्या 15.1

सप्ताहांत समस्या — इस्तेमाल हुई बोतलों का एक टन, उनके कोड, और संयंत्र से निकलने वाले प्लास्टिक के साफ़ टुकड़े

एक पुनर्चक्रण संयंत्र में इस्तेमाल हुई पेय की बोतलों के गट्ठर आते हैं। 1 t1\,\mathrm{t} (1000 kg1000\,\mathrm{kg}) के एक सामान्य गट्ठर में द्रव्यमान के अनुसार होते हैं: 80 %80\,\% PET की बोतलों के ढाँचे, 12 %12\,\% ढक्कन (HDPE और PP), 5 %5\,\% लेबल (PP की पन्नी) और 3 %3\,\% गंदगी और बचा हुआ द्रव। मशीनें ढक्कनों और लेबलों को ढाँचों से अलग करती हैं, PET को पीसकर छोटे टुकड़े (फ़्लेक) बनाए जाते हैं, और टुकड़ों को धोया जाता है; धुलाई में PET का 2.5 %2.5\,\% खो जाता है। साफ़ टुकड़ों को पिघलाकर फ़्लीस जैकेटों के रेशे काते जाते हैं।

भाग I — प्लास्टिक।

  1. बोतलों के ढाँचों पर कौन-सा कोड छपा है? ढक्कनों पर?
  2. ये प्लास्टिक प्राकृतिक हैं, कृत्रिम या संश्लिष्ट?
  3. क्या PET को पिघलाकर फिर से काता जा सकता है? इससे वह किस प्रकार का प्लास्टिक ठहरता है?
  4. PET को पिघलाने से पहले ढक्कनों और लेबलों को ढाँचों से अलग क्यों किया जाता है?

भाग II — गट्ठर।

  1. एक गट्ठर में कितना PET है?
  2. कितने ढक्कन (द्रव्यमान में)? कितने लेबल?
  3. गट्ठर का कितना द्रव्यमान प्लास्टिक नहीं है?
  4. गट्ठर का कितना प्रतिशत प्लास्टिक है?

भाग III — टुकड़े।

  1. धुलाई में कितना PET खो जाता है?
  2. एक फ़्लीस जैकेट के लिए 0.39 kg0.39\,\mathrm{kg} PET रेशा चाहिए। उसे नए PET के बजाय टुकड़ों से बनाना बेहतर क्यों है?
  3. संयंत्र ढक्कनों और लेबलों का पुनर्चक्रण करने के बजाय उन्हें ऊष्मा के लिए जला सकता है। इससे वायु में कौन-सी गैस जुड़ेगी, उसका नाम बताओ।
  4. एक गट्ठर से मिलने वाले साफ़ PET टुकड़ों का द्रव्यमान निकालो।
हल

हल — समस्या 15.1.

1. ढाँचे: 1 (PET)। ढक्कन: 2 (HDPE) या 5 (PP)।

2. संश्लिष्ट: वे रसायनज्ञों द्वारा बनाए गए पदार्थों से, ज़्यादातर तेल से, बनते हैं।

3. हाँ: PET एक थर्मोप्लास्टिक है।

4. हर प्लास्टिक का पुनर्चक्रण अलग से होता है: साथ पिघलाने पर प्लास्टिकों का मिश्रण घटिया सामग्री देता है।

5. 0.80×1000=800 kg0.80 \times 1000 = 800\,\mathrm{kg}।

6. ढक्कन: 0.12×1000=120 kg0.12 \times 1000 = 120\,\mathrm{kg}। लेबल: 0.05×1000=50 kg0.05 \times 1000 = 50\,\mathrm{kg}।

7. 0.03×1000=30 kg0.03 \times 1000 = 30\,\mathrm{kg} गंदगी और द्रव।

8. 80+12+5=97 %80 + 12 + 5 = 97\,\%।

9. 0.025×800=20 kg0.025 \times 800 = 20\,\mathrm{kg}।

10. टुकड़े कच्चे तेल को और नया PET बनाने की ऊर्जा को बचाते हैं, और कचरे को एक उपयोगी वस्तु में बदल देते हैं।

11. कार्बन डाइऑक्साइड (और, अगर दहन ठीक से न हो, तो कार्बन मोनोऑक्साइड और कालिख)।

12. प्रति गट्ठर 800−20=780 kg800 - 20 = 780\,\mathrm{kg} साफ़ PET टुकड़े।

इस अध्याय में परिभाषित शब्द

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