పారిశ్రామిక రంగం పురోగతి సాధించి, ఎన్నో రకాల ఉత్పత్తులు అందుబాటులోకి రావడంతో మానవ జీవనం చాలా మెరుగయింది. సిమెంటు, గాజు, మృణ్మయ (Ceramics) పాత్రలు, సబ్బులు, ప్లాస్టిక్‌లు, పాలిమర్లు, ఎరువులు తదితరాలు నిత్యం మన అవసరాలను తీరుస్తున్నాయి. ఈ ఉత్పత్తులన్నిట్లో రసాయనాల పాత్ర చాలా ముఖ్యమైంది. పదో తరగతిలోపు ప్రతి విద్యార్థి ప్రాథమిక సైన్స్ పాఠ్యాంశాల ద్వారా ఈ అంశాలను నేర్చుకుంటాడు. విద్యార్థి వీటిపై పట్టు సాధించగలిగితే పోటీ పరీక్షల్లో కూడా తేలిగ్గా మంచి ఫలితాలు సాధించవచ్చు.
సిమెంటు పరిశ్రమ
జోసెఫ్ ఆస్పిడిన్ (1824) అనే తాపీ మేస్త్రి సిమెంటును కనుక్కున్నాడు. దీంతో తయారైన నిర్మాణాలు ఇంగ్లండ్‌లోని పోర్ట్‌లాండ్‌లో ఉన్న గృహ నిర్మాణాల్లా గట్టిగా ఉండటంతో ఈ సిమెంటుకు పోర్ట్‌లాండ్ సిమెంటు అనే పేరొచ్చింది. సిమెంటు బూడిదరంగుతో ఉంటుంది. ఇందుకు కారణం దానిలో ఉండే ఐరన్ ఆక్సైడ్ (Fe2O3). కాల్షియం సిలికేట్, కాల్షియం అల్యూమినేట్, జిప్సంల మిశ్రమమే సిమెంటు.
సిమెంటు తయారీకి సున్నపురాయి, బంకమన్ను, జిప్సంలను ముడి పదార్థాలుగా ఉపయోగిస్తారు. కడిగి శుభ్రపరచిన బంకమట్టిని సున్నపు రాయి పొడికి తడి పద్ధతిలో కలుపుతారు. ఈ మిశ్రమాన్ని ముడి స్లర్రీ అంటారు. పొడి పద్ధతిలో సున్నపు రాయి అయిదు భాగాలు, బంకమట్టి ఒక భాగం కలిపి మెత్తని పొడి చేస్తారు.
ఈ ప్రక్రియను పల్వరైజేషన్ అంటారు. ఈ మిశ్రమాన్ని ముడి చూర్ణం అని పిలుస్తారు. ముడి స్లర్రీ లేదా ముడి చూర్ణాన్ని ప్రగల పదార్థం అంటారు. దీన్ని తిరుగుడు కొలిమిలోవేసి గ్యాస్ లేదా బొగ్గు మండించి, 1700 నుంచి 19000C కి వేడి చేస్తారు. ఈ ప్రక్రియలో నీరు, CO2 వెలువడి, రసాయన చర్య జరిగి బూడిదరంగులో గట్టి బంతుల వంటి క్లింకర్ ఏర్పడుతుంది. దీనికి రెండు నుంచి మూడు శాతం జిప్సం కలిపి ఏకరీతి చూర్ణం చేస్తే సిమెంటు తయారవుతుంది.
సిమెంటులో కాల్షియంఆక్సైడ్ (CaO) 61 శాతం, సిలికా (SiO2) 22.5 శాతం, అల్యూమినా (Al2O3) 7.5 శాతం, ఫెర్రిక్ ఆక్సైడ్ (Fe2O3) 2 శాతం ఉంటాయి. ఐరన్ లేని సిమెంటు తెల్లగా ఉంటుంది.
పూర్వకాలంలో గృహ నిర్మాణంలో కాల్చిన సున్నం, ఇసుక, నీటి మిశ్రమం వాడేవారు. దీన్ని లైమ్ మోర్టార్ అంటారు. సిమెంటు, ఇసుక, నీటి మిశ్రమాన్ని సిమెంటు మోర్టార్ అంటారు.
దీనికి గులక రాళ్లను కలిపితే సిమెంటు కాంక్రీటు తయారవుతుంది. ఈ కాంక్రీటును భవనాలు, రహదారుల నిర్మాణానికి వాడతారు. దీన్ని ఇనుప చట్రాల్లో పోస్తే ఆర్.సి.సి. తయారవుతుంది. ఆర్.సి.సి. అంటే రీఇన్‌ఫోర్స్‌డ్ సిమెంట్ కాంక్రీట్. ఇది అన్నిటికంటే దృఢమైంది. దీన్ని పెద్ద భవనాలు, వంతెనల నిర్మాణానికి ఉపయోగిస్తారు.
సబ్బుల పరిశ్రమ
రసాయనికంగా సబ్బు అనేది కొవ్వు ఆమ్లాల సోడియం లేదా పొటాషియం లవణం. SOAP అంటే. S = స్టియరిక్ ఆమ్లం (C17H35COOH). O = ఓలియిక్ ఆమ్లం (C17H33COOH). A, P = పామిటిక్ ఆమ్లం (C15H31COOH)ల సోడియం లేదా పొటాషియం లవణం.
నూనెలు లేదా కొవ్వుల్లో ఫ్యాటీ ఆమ్లాలు ఉంటాయి. జంతువుల కొవ్వులో స్టియరిక్, పామిటిక్ ఆమ్లాలు ఉంటాయి. వేరుశెనగ నూనెలో అరాడిక్, పత్తి గింజల నూనెలో లినోలిక్ ఆమ్లాలు ఉంటాయి. వెన్నలో బ్యుటిరిక్ ఆమ్లం ఉంటుంది. నూనె లేదా కొవ్వులను క్షారం సమక్షంలో జలవిశ్లేషణం జరిపితే సబ్బు తయారవుతుంది. ఈ ప్రక్రియను సెపానిఫికేషన్ అంటారు. సబ్బు తయారీని స్థూలంగా ఈ సమీకరణం ద్వారా సూచించవచ్చు.
సబ్బు తయారీలో మూడు దశలు ఉంటాయి. మొదటి దశలో నూనె లేదా కొవ్వును ఫ్యాటీ ఆమ్లాలుగా జలవిశ్లేషణ చేస్తారు. ఈ దశలో నూనె లేదా కొవ్వుకు జింక్ ఆక్సైడ్ లేదా కాల్షియం ఆక్సైడ్ లేదా మెగ్నీషియం ఆక్సైడ్‌ను చేర్చి, నీటి ఆవిరి పంపి 2500C వద్ద వేడి చేస్తారు. ఈ దశలో ఏర్పడిన గ్లిజరాల్‌ను స్వేదనం చేసి తొలగిస్తారు.
ఇలా ఏర్పడిన ఫ్యాటీ ఆమ్లాల మిశ్రమాన్ని రెండోదశలో ఎండబెట్టి, ఆంశిక స్వేదనం చేసి, వాటిని వేరు చేస్తారు. మూడోదశలో ఎన్నుకున్న ఫ్యాటీ ఆమ్లాల మిశ్రమానికి KOH, NaOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, ట్రైఇథనాల్ఎమీన్ వంటి క్షారాలతో తటస్థీకరణం జరిపితే సబ్బు ఏర్పడుతుంది. సబ్బు అనేది రసాయనికంగా లవణం.
శారీరక శుభ్రత కోసం వాడే టాయిలెట్ సబ్బుల్లో పొటాషియం (K+) లవణాలు, బట్టలు ఉతికేందుకు వాడే సబ్బుల్లో సోడియం (Na+) లవణాలు, డ్రైక్లీనింగ్, అలంకరణ సామాగ్రి సబ్బుల్లో ట్రైఇథనాల్ అమ్మోనియం లవణాలు ఉంటాయి. సబ్బుల్లో సామాన్యంగా 30 శాతం నీరు ఉంటుంది. టాయిలెట్ సబ్బుల్లో 7 నుంచి 10 శాతం స్వేచ్ఛా ఆమ్లాలుంటాయి. దుర్వాసన తొలగించే, క్రిమినాశక సబ్బుల్లో 3, 4, 5 ట్రైబ్రోమోశాలి సిలెనిలైడ్ ఉంటుంది. షేవింగ్ క్రీములుగా వాడే సబ్బుల్లో పొటాషియం స్టియరేట్ కలుపుతారు. దీనివల్ల అది ఎక్కువ మోతాదులో ఎండిపోని నురగను ఇస్తుంది. పారదర్శక సబ్బుల్లో గ్లిజరాల్‌ను స్వల్ప ప్రమాణంలో కలుపుతారు.
గాజు పరిశ్రమ
సోడా గాజును సాధారణ గాజు అంటారు. గాజు తయారీలో ముడి పదార్థాలుగా సున్నపురాయి (CaCO3), బట్టల సోడా (Na2CO3), శుద్ధ సిలికా (SiO2) లను తీసుకుంటారు. వీటిని బ్యాచ్ అంటారు. వీటికి పగిలిన గాజు ముక్కలను చేరుస్తారు. పగిలిన గాజు ముక్కలను కల్లెట్ అని పిలుస్తారు.
ఇవన్నీ కలపడంవల్ల గాజు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవీభవనం చెంది, ఇంధనం ఆదా అవుతుంది. పై పదార్థాలను కొలిమిలోకి పంపి 10000C కి వేడి చేస్తారు. అప్పుడు వేడి గాజు తయారవుతుంది. దీని పైభాగంలో నురగవంటి మలినాలు తేలుతూ ఉంటాయి. వీటిని గ్లాస్‌గల్ అంటారు. తెడ్ల సహాయంతో ఈ మలినాలను తీసిపారేస్తారు.
వేడి గాజును ఒక క్రమ పద్ధతిలో నెమ్మదిగా చల్లారుస్తారు. ఈ ప్రక్రియను మంద శీతలీకరణం లేదా ఎనీలింగ్ అంటారు. దీనివల్ల గాజుకు పెళుసుదనంపోయి గట్టిదనం వస్తుంది. గాజుపై అక్షరాలు రాసే ప్రక్రియను 'ఎచింగ్' అంటారు. దీనికోసం హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం (HF) ఉపయోగిస్తారు. గాజుపై మొదట మైనం పూత పూస్తారు.
తర్వాత అక్షరాల రూపంలో మైనాన్ని తీసివేసి హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం పూత పూస్తారు. HF గాజుతో చర్యపొంది హైడ్రో ఫ్లోసిలిసిక్ ఆమ్లం (H2SiF6) ఏర్పడుతుంది. దీన్ని, మైనాన్ని తొలగించినప్పుడు గాజుపై అక్షరాలు కనిపిస్తాయి.
వేడిగాజును చల్లార్చి మెత్తగా అయిన స్థితిలో దానిలోకి గాలిని ఊది కోరిన ఆకృతి ఉన్న వస్తువులను తయారు చేస్తారు. ఈ ప్రక్రియను గ్లాస్ బ్లోయింగ్ అంటారు. బ్లోయింగ్ ప్రక్రియలో ఆక్సీఎసిటిలీన్ జ్వాలను ఉపయోగిస్తారు. ఈ జ్వాల 33000C ఉష్ణోగ్రతను ఇస్తుంది. అన్ని గాజు రూపాలు బ్లోయింగ్‌కు పనికిరావు. పైరెక్స్‌గాజు, బోరోసిలికేట్ గాజులకు మాత్రమే ఈ ప్రక్రియను వినియోగిస్తారు.
లోహ ఆక్సైడ్‌లు లేదా లవణాలు చేర్చి, గాజుకు ప్రత్యేకమైన రంగులు ఆపాదించవచ్చు. ప్రత్యేకమైన అవసరాలను బట్టి భిన్న రంగులు తయారు చేస్తారు.
ప్లాస్టర్ ఆఫ్ ప్యారిస్
కాల్షియం సల్పేట్ డై హైడ్రేట్‌ను జిప్సం అంటారు. దీని ఫార్ములా CaSO42H2O.ఇది మనదేశంలో రాజస్థాన్ రాష్ట్రంలో అధికంగా లభిస్తుంది. దీన్ని కి వేడి చేసినప్పుడు ప్లాస్టర్ ఆఫ్ ప్యారిస్ ఏర్పడుతుంది.
ప్లాస్టర్ ఆఫ్ ప్యారిస్‌కు నీటిని కలిపిన వెంటనే గట్టిపడుతుంది. దీన్ని 1. ఫాల్స్ సీలింగ్‌కు 2. సర్జికల్ ప్లాస్టర్‌గా 3. చాక్‌పీసుల తయారీకి 4. వినాయకుడి విగ్రహాల తయారీకి ఉపయోగిస్తారు. ప్లాస్టర్ ఆఫ్ ప్యారిస్‌కు సోడియం క్లోరైడ్ (NaCl) కలపడం వల్ల అది వెంటనే గట్టిపడుతుంది. ప్లాస్టర్ ఆఫ్ ప్యారిస్‌కు పటిక పొడిని కలిపినప్పుడు అది చాలా కఠినంగా తయారవుతుంది. జిప్పంను 2000C వద్ద వేడి చేసినప్పుడు అది నీటిని పూర్తిగా కోల్పోయి డెడ్ ప్లాస్టర్ ఏర్పడుతుంది.
దీన్ని 'చచ్చేట్లు కాలింది' అంటారు. దీనికి నీటిని కలిపినప్పుడు గట్టిగా మారే స్వభావం ఉండదు.
మృణ్మయ పాత్రలు
వీటి తయారీకి ముడిపదార్థాలుగా 1. బంకమన్ను 2. ఫెల్‌స్పార్ 3. సిలికాలను ఉపయోగిస్తారు. ఈ ముడి పదార్థాలను చూర్ణం చేసి తగినంత నీరు కలిపి ఎండబెడతారు. ఎండిన వస్తువులను కొలిమిలో వేడిచేసినప్పుడు మృణ్మయ పాత్రలు ఏర్పడతాయి. ఈ పాత్రలను 1. సాధారణ కుండపాత్రలు 2. మృత్తికా పాత్రలు అని రెండు రకాలుగా విభజించవచ్చు. సాధారణ కుండపాత్రలు 11000C వద్ద మాత్రమే తయారవడం వల్ల అవి అంత గట్టిగా ఉండవు. వీటిని గృహాల్లో పాత్రలుగా, కూజాలుగా, ఇంటి పైకప్పు పెంకులుగా ఉపయోగిస్తారు. మృత్తికా పాత్రల తయారీకి 18000C ఉష్ణాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఇవి గట్టిగా ఉంటాయి. వీటిని స్పార్క్ ప్లగ్‌లు, పచ్చడి జాడీలు, టాయిలెట్ సామగ్రి, టైల్స్ తయారీకి ఉపయోగిస్తారు.
కృత్రిమ ఎరువులు
మొక్కల పెరుగుదలకు అవసరమైన అనేక మూలకాలు నేల నుంచి లభిస్తాయి. కొన్ని పంటల తర్వాత నేల నిస్సారం అవుతుంది. అలాంటప్పుడు ఎరువుల రూపంలో రసాయనాలను నేలలో చల్లి మొక్కలకు ఆ మూలకాలను తిరిగి అందించవలసి ఉంటుంది. ఈ మూలకాలు మొక్కలకు అందకపోతే, పంట నిస్సారమై ఆహార సమస్య ఏర్పడుతుంది. అందుకే వీటిని ఆవశ్యక పోషకాలు అంటారు. ఈ మూలకాలను కృత్రిమ ఎరువుల ద్వారానే మొక్కలకు అందించగలం.
ఆవశ్యకమైన పోషకాలను సహజ, ప్రాథమిక, ద్వితీయ, సూక్ష్మ పోషకాలని నాలుగు రకాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.
1. కార్బన్, హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్‌లు సహజ పోషకాలు. 2. నైట్రోజన్, పాస్ఫరస్, పొటాషియంలు (NPK) ప్రాథమిక పోషకాలు. 3. కాల్షియం, సోడియం, సల్ఫర్, మెగ్నీషియంలు ద్వితీయ పోషకాలు 4. కాపర్, మాలిబ్డినం, మాంగనీస్, కోబాల్డ్, జింక్, బోరాన్, ఇనుములు సూక్ష్మపోషకాలు.
జంతువుల పేడ, కంపోస్టు మొదలైనవి సహజ ఎరువులు. అయితే కృత్రిమ ఎరువులు ముఖ్యంగా మూడు రకాలు 1. పొటాషియం, 2. నైట్రోజన్, 3. ఫాస్పరస్ ఎరువులు.
ఏక మాత్ర ఎరువులు మొక్కలకు ఒకే పోషక మూలకాన్ని అందిస్తాయి.ఉదా: NH4Cl, NH4NO3, KCl,
Ca(NO3)2. ద్విమాత్ర ఎరువులు మొక్కలకు రెండు పోషకాలను అందిస్తాయి. ఉదా: KNO3, NH4 H2PO4, (NHU)2, HPO4, (NH3)3 PO4. రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఎరువులను కలిపినప్పుడు అవి మొక్కలకు కావలసిన N,P,K పోషకాలన్నిటినీ అందించగలవు. వీటిని మిశ్రమ ఎరువులు అంటారు. నైట్రోఫాస్ అనేది మిశ్రమ ఎరువుకు ఉదాహరణ.
