एक वैज्ञानिक ने देखा कि समुद्र के पास की लोहे की रेलिंग, शुष्क शहर की उसी तरह की रेलिंग की तुलना में तेजी से स

Question

एक वैज्ञानिक ने देखा कि समुद्र के पास की लोहे की रेलिंग, शुष्क शहर की उसी तरह की रेलिंग की तुलना में तेजी से संक्षारित (corrode) होती है। इसका मुख्य कारण क्या हो सकता है?

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The correct answer is A: समुद्री हवा में नमक और नमी होती है, जो जंग लगने की प्रक्रिया को तेज करती है।. लोहे का संक्षारण (corrosion), या जंग लगना, एक विद्युत रासायनिक (electrochemical) प्रक्रिया है जो नमक ($NaCl$) और नमी जैसे इलेक्ट्रोलाइट्स की उपस्थिति से काफी तेज हो जाती है। समुद्री हवा में हवा में उड़ने वाले नमक के कण और उच्च आर्द्रता होती है, जो एक अत्यधिक प्रवाहकीय वातावरण बनाती है जो लोहे के ऑक्सीकरण को गति देता है।

Step-by-Step Solution & Concepts:
लोहे का संक्षारण (corrosion), या जंग लगना, एक विद्युत रासायनिक (electrochemical) प्रक्रिया है जो नमक ($NaCl$) और नमी जैसे इलेक्ट्रोलाइट्स की उपस्थिति से काफी तेज हो जाती है। समुद्री हवा में हवा में उड़ने वाले नमक के कण और उच्च आर्द्रता होती है, जो एक अत्यधिक प्रवाहकीय वातावरण बनाती है जो लोहे के ऑक्सीकरण को गति देता है।

Working Principle: लोहे का संक्षारण एक रेडॉक्स अभिक्रिया है। नमी और ऑक्सीजन की उपस्थिति में, लोहा ($Fe$) एनोड के रूप में कार्य करता है, इलेक्ट्रॉन खोता है ($Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-$)। नमक आयनों ($Na^+$ और $Cl^-$) की उपस्थिति धातु की सतह पर इलेक्ट्रोलाइट परत की विद्युत चालकता को बढ़ाती है, जिससे इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह सुगम हो जाता है और इस प्रकार ऑक्सीजन का कैथोडिक अपचयन तेज हो जाता है, जो जंग ($Fe_2O_3 \cdot xH_2O$) बनाता है।

Key Formulas: $4Fe + 3O_2 + 2xH_2O \rightarrow 2Fe_2O_3 \cdot xH_2O$ — हाइड्रेटेड आयरन(III) ऑक्साइड (जंग) के निर्माण के लिए सामान्य रासायनिक समीकरण।

Key Points: जंग लगने के लिए ऑक्सीजन और पानी दोनों की आवश्यकता होती है।; सोडियम क्लोराइड ($NaCl$) जैसे इलेक्ट्रोलाइट्स सक्रियण ऊर्जा को कम करते हैं और विद्युत रासायनिक प्रक्रिया के लिए चालकता बढ़ाते हैं।; संक्षारण एक स्वतःस्फूर्त रेडॉक्स अभिक्रिया है।

Applications: इस त्वरित संक्षारण को रोकने के लिए गैल्वनाइजेशन (लोहे पर जस्ते की परत चढ़ाना) का उपयोग किया जाता है।; समुद्री जहाजों के पतवार को खारे पानी के संक्षारण से बचाने के लिए बलिदान एनोड (Sacrificial anodes) का उपयोग किया जाता है।

Additional Info: जंग को रासायनिक रूप से हाइड्रेटेड आयरन(III) ऑक्साइड के रूप में परिभाषित किया गया है।. विकल्प B गलत है क्योंकि आर्द्रता जंग लगने के लिए एक आवश्यकता है, न कि उसे कम करने वाला कारक।. विकल्प C गलत है क्योंकि धूप वास्तव में धातु को सूखा रखने में मदद कर सकती है, जो जंग को रोकता है।. विकल्प D गलत है क्योंकि शहर की हवा में पर्याप्त ऑक्सीजन होती है, और यह संक्षारण के लिए सीमित कारक नहीं है।

Answer: A सही है — समुद्री हवा में नमक आयनों की उच्च सांद्रता एक इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य करती है, जो विद्युत रासायनिक संक्षारण प्रक्रिया की दर को काफी बढ़ा देती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि संक्षारण एक विद्युत रासायनिक प्रक्रिया है; कोई भी पदार्थ जो धातु के आसपास के माध्यम की चालकता को बढ़ाता है, वह क्षरण की दर को तेज कर देगा।

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Option B: समुद्री हवा अधिक आर्द्र होती है, जो जंग लगने की प्रक्रिया को धीमा कर देती है।

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Option C: समुद्र के पास लोहे को अधिक धूप का सामना करना पड़ता है।

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Option D: शहर की हवा में ऑक्सीजन कम होती है, जो जंग को रोकती है।

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