वातावरणातील दमट हवा आणि ऑक्सिजन यांच्यामुळे होणाऱ्या 'क्षरण' (Corrosion / गंजणे) या प्रक्रियेमुळे खालीलपैकी कोणत्या धातूचे जगभरात सर्वाधिक प्रचंड प्रमाणात आर्थिक व संरचनात्मक नुकसान होते?
EN
Due to atmospheric corrosion (rusting), which of the following metals suffers the most catastrophic structural and economic damage globally?
योग्य उत्तर पर्याय (२) Fe (लोह - Iron) आहे.
स्पष्टीकरण:
•
गंजणे (Rusting): दमट हवेच्या आणि ऑक्सिजनच्या सान्निध्यात लोखंडाचे हळूहळू ऑक्सिडीकरण होऊन त्याच्या पृष्ठभागावर तांबूस-तपकिरी रंगाचा सच्छिद्र थर जमा होतो; याला गंज (Rust) म्हणतात.
•
गंजाचे रासायनिक सूत्र: जलद फेरिक ऑक्साईड - $Fe_2O_3 \cdot xH_2O$.
•
लोखंडाचा गंज हा सच्छिद्र (Porous) आणि भुसभुशीत असतो, ज्यामुळे आतील लोखंडाचे थर उघडे पडत जातात आणि लोखंडाचा संपूर्ण सांगाडा कमकुवत होतो.
•
रेल्वे ट्रॅक, पूल, जहाजे, इमारतींचे बांधकाम आणि वाहने यांच्या लोखंडी भागांचे गंजण्यामुळे दरवर्षी अब्जावधी रुपयांचे राष्ट्रीय नुकसान होते.
इतर पर्यायांचे विश्लेषण (Distractor Analysis):
•
पर्याय १ (चांदी - Ag): हवेतील हायड्रोजन सल्फाईडशी ($H_2S$) अभिक्रिया होऊन चांदी काळी पडते ($Ag_2S$), परंतु यामुळे मोठे संरचनात्मक नुकसान होत नाही.
•
पर्याय ३ (ॲल्युमिनियम - Al): ॲल्युमिनियमवर ऑक्साईडचा ($Al_2O_3$) एक संरक्षक थर तयार होतो, जो पुढील क्षरण रोखतो.
•
पर्याय ४ (तांबे - Cu): तांब्यावर हवेतील ओल्या कार्बन डायऑक्साईडमुळे हिरवा थर ($CuCO_3 \cdot Cu(OH)_2$) जमा होतो, परंतु हा थरही धातूचे रक्षण करतो.
MPSC परीक्षा टीप
परीक्षेसाठी महत्त्वपूर्ण संकल्पना व शॉर्टकट
धातूंचे क्षरण आणि त्यांचे विशिष्ट रंग:
•
लोखंड: तांबूस-तपकिरी गंज ($Fe_2O_3 \cdot xH_2O$)
•
तांबे: हिरवा थर (बेसिक कॉपर कार्बोनेट - $CuCO_3 \cdot Cu(OH)_2$)
•
चांदी: काळा थर (सिल्व्हर सल्फाईड - $Ag_2S$)
लोखंडाचे गंजणे रोखण्यासाठी त्यावर जस्ताचा थर चढवण्याच्या प्रक्रियेला गॅल्व्हनायझेशन (Galvanization - जस्तलेपन) म्हणतात.
translate
English Explanation / स्पष्टीकरण:
The correct answer is Option (2) Fe (Iron).
Explanation:
•
Rusting of Iron: An electrochemical corrosion process where iron metal in the presence of atmospheric oxygen and moisture oxidizes to form hydrated iron(III) oxide:
$$4Fe + 3O_2 + 2xH_2O \rightarrow 2Fe_2O_3 \cdot xH_2O$$
•
Unlike aluminium or copper, the rust layer formed on iron is non-adherent, flakey, and porous. It constantly falls away, exposing fresh metal underneath to sustained oxidation.
•
Worldwide, corrosion of iron and structural steel inflicts colossal economic loss amounting to billions of dollars annually across bridges, ships, railway tracks, pipelines, and civil buildings.
Distractor Analysis:
•
Option 1 (Silver - Ag): Tarnishes slowly due to atmospheric $H_2S$ producing black Silver Sulphide ($Ag_2S$), affecting aesthetics without structural collapse.
•
Option 3 (Aluminium - Al): Rapidly forms a non-porous, protective self-healing film of Aluminium Oxide ($Al_2O_3$) that permanently halts deeper corrosion.
•
Option 4 (Copper - Cu): Develops a protective green patina ($CuCO_3 \cdot Cu(OH)_2$) upon reacting with moist $CO_2$, which passivates the metal.
MPSC EXAM TIP
High-Yield Exam Strategy Tip
Corrosion products and characteristic colours:
•
Iron: Reddish-brown rust ($Fe_2O_3 \cdot xH_2O$)
•
Copper: Green patina [Basic copper carbonate, $CuCO_3 \cdot Cu(OH)_2$]
•
Silver: Black tarnish [Silver sulphide, $Ag_2S$].
Applying a protective sacrificial zinc coating onto iron is known as Galvanization.