धडा 5: आपल्या भोवतालचे बदल : भौतिक आणि रासायनिक

बदल म्हणजे पदार्थात आपल्याला जाणवणारा कोणताही फरक: त्याचा आकार, मोठेपणा, रंग, अवस्था, वास, तापमान किंवा त्याचे वागणे. बदलाचा अभ्यास करताना आपण दोन प्रश्न विचारतो: नेमके काय बदलले? आणि नवीन पदार्थ तयार झाला का? पदार्थ फक्त वेगळा दिसत असेल पण तोच पदार्थ राहिला असेल तर तो भौतिक बदल असतो. वेगळे गुणधर्म असलेला नवीन पदार्थ तयार झाला तर तो रासायनिक बदल असतो. कोणता प्रकार आहे हे ठरवायला काळजीपूर्वक निरीक्षण आणि कधी कधी छोटी चाचणी लागते.

भौतिक बदल म्हणजे असा बदल ज्यात नवीन पदार्थ तयार होत नाही. फक्त आकार, मोठेपणा, अवस्था किंवा दिसणे बदलते. वितळणे, गोठणे, उकळणे, बाष्पीभवन, संघनन, विरघळणे, कापणे, वाकवणे, फाडणे आणि चुरा करणे हे सर्व भौतिक बदल आहेत. अनेक भौतिक बदल साध्या पद्धतीने उलटवता येतात: बर्फाचे पाणी होते आणि पाण्याचा पुन्हा बर्फ होतो, आणि पाण्यात विरघळलेली साखर पाण्याचे बाष्पीभवन करून परत मिळवता येते. काही भौतिक बदल सहज उलटवता येत नाहीत, जसे दोरीचे लहान तुकडे करणे, पण तुकडेही दोरीचेच राहतात.

रासायनिक बदल म्हणजे असा बदल ज्यात मूळ पदार्थांपेक्षा वेगळे गुणधर्म असलेले एक किंवा अधिक नवीन पदार्थ तयार होतात. रासायनिक बदल सहसा कायमचे असतात. रंग बदलणे, वायू (बुडबुडे) बाहेर पडणे, नवीन वास येणे, उष्णता किंवा प्रकाश निर्माण होणे, आवाज येणे किंवा घन पदार्थ तयार होणे ही याची सामान्य चिन्हे आहेत. अन्न शिजवणे, इंधन जळणे, गंज चढणे, कुजणे आणि दूध आंबट होणे हे रासायनिक बदल आहेत. स्वयंपाकघरातील निरुपद्रवी उदाहरण म्हणजे खाण्याचा सोडा आणि व्हिनेगर: ते एकत्र आले की नवीन वायू तयार होऊन फसफसते.

गंज चढणे हा असा हळू रासायनिक बदल आहे ज्यात लोखंड हवेतील ऑक्सिजन आणि पाणी (ओलावा) यांच्याशी अभिक्रिया करून गंज नावाचा लालसर-तपकिरी पदार्थ तयार करते. गंज म्हणजे लोखंड नव्हे; तो नवीन पदार्थ आहे. तो भुसभुशीत आणि कमकुवत असतो, म्हणून गळून पडतो आणि खालील ताजे लोखंड उघडे करतो, तेही गंजते. दमट जागी आणि समुद्राजवळ गंज जलद चढतो, कारण खारी हवा तो वाढवते. गंजामुळे रेलिंग, अवजारे आणि पूल यांसारख्या लोखंडी वस्तू कमकुवत होतात आणि दुरुस्तीला खूप खर्च येतो. लोखंडाला हवा आणि पाण्यापासून दूर ठेवून गंज टाळता येतो: रंग देणे, तेल किंवा ग्रीस लावणे, जस्तासारख्या दुसऱ्या धातूचा थर देणे (जस्तलेपन) किंवा लोखंडात इतर पदार्थ मिसळून स्टेनलेस स्टील बनवणे.

ज्वलन म्हणजे असा रासायनिक बदल ज्यात एखादा पदार्थ ऑक्सिजनशी वेगाने अभिक्रिया करतो आणि उष्णता व सहसा प्रकाश देतो. जळणाऱ्या पदार्थाला इंधन म्हणतात: लाकूड, कोळसा, स्वयंपाकाचा गॅस, पेट्रोल आणि मेण ही उदाहरणे. जळण्यासाठी एकाच वेळी तीन गोष्टी लागतात: इंधन, ऑक्सिजन (हवा) आणि पेट घेण्याच्या तापमानापर्यंत पोहोचण्याइतकी उष्णता. हा आगीचा त्रिकोण आहे. तिन्हींपैकी कोणतीही एक गोष्ट काढली की आग विझते. कार्बन असलेले इंधन जळले की कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्याची वाफ तयार होतात, आणि हवेचा पुरवठा कमी असेल तर काळी काजळी आणि विषारी वायू कार्बन मोनॉक्साइडही तयार होतो. आग उपयुक्त पण धोकादायक असल्याने ती काळजीपूर्वक वापरावी.

अनेक रोजच्या प्रक्रियांमध्ये भौतिक आणि रासायनिक दोन्ही बदल असतात. ठरवण्यासाठी प्रत्येक पायरी वेगळी पाहून नवीन पदार्थ तयार होतो का ते विचारतो. जळणाऱ्या मेणबत्तीत मेण वितळणे हा भौतिक बदल आहे (मेण मेणच राहते), पण मेणाच्या वाफेचे जळणे हा रासायनिक बदल आहे (नवीन वायू आणि उष्णता तयार होतात). साखर तापवताना वितळणे भौतिक आहे आणि तपकिरी होणे व कॅरॅमेलचा वास येणे रासायनिक आहे. अंडे तळताना उष्णता कारण आहे आणि पांढरा भाग घट्ट होणे हा रासायनिक बदल आहे. पायरीपायरीने पाहिल्याने चुका टळतात.

जो बदल उलटवून मूळ पदार्थ परत मिळवता येतो तो उलटवता येणारा बदल होय. उदा. वितळणे आणि गोठणे, विरघळवणे आणि परत मिळवणे, तार वाकवणे. जो बदल उलटवता येत नाही तो कायमचा (अपरिवर्तनीय) बदल होय, जसे केक भाजणे, कागद जाळणे किंवा फळ कुजणे. बहुतेक भौतिक बदल उलटवता येतात आणि बहुतेक रासायनिक बदल कायमचे असतात, पण अपवाद आहेत: खडूचा चुरा करणे भौतिक आहे पण सहज उलटवता येत नाही. बदल इष्ट असू शकतात, जे आपल्याला उपयोगी आहेत (शिजवणे, फळ पिकणे, दही लावणे), किंवा अनिष्ट, जे आपल्याला हानिकारक आहेत (गंज चढणे, अन्न खराब होणे, जंगलातील आग). अनिष्ट बदल थंड करून, झाकून, रंग देऊन आणि योग्य साठवणीने आपण हळू करतो.

विदारण म्हणजे ऊन आणि थंडी, पाऊस, वारा, बर्फ आणि झाडांची मुळे यांमुळे खडकांचे हळूहळू लहान तुकड्यांत तुटणे. दिवसाची उष्णता आणि रात्रीची थंडी यांमुळे खडक प्रसरण-आकुंचन पावून भेगाळतो. भेगांतील पाणी गोठून प्रसरण पावते आणि खडक फोडते. मुळे भेगांत शिरून त्या रुंद करतात. किंचित आम्लयुक्त पाऊस चुनखडी आणि संगमरवरासारखे खडक हळूहळू विरघळवू शकतो. झीज (धूप) म्हणजे तुटलेले खडक आणि माती वाहत्या पाण्याने, वाऱ्याने किंवा बर्फाने वाहून नेली जाणे. विदारण आणि झीज यांमुळे हळूहळू माती तयार होते, दऱ्या घडतात, नदीमुखाचे त्रिभुज प्रदेश तयार होतात आणि डोंगर झिजतात. त्यामुळे शेतजमीन आणि वास्तूंनाही हानी होऊ शकते. झाडे आणि गवत लावल्याने माती धरून राहते आणि झीज कमी होते.