कुछ परिचित गैसें

1.1 खोज, वायुमंडलीय उपस्थिति एवं भौतिक गुणधर्म

शुष्क वायु में आयतन के अनुसार लगभग 20.95% और द्रव्यमान के अनुसार लगभग 23% ऑक्सीजन ($\text{O}_2$) गैस होती है। जल में द्रव्यमान के अनुसार लगभग 89% ऑक्सीजन विद्यमान है। इसकी खोज कार्ल विल्हेम शीले (1772) और जोसेफ प्रीस्टले (1774) ने स्वतंत्र रूप से की थी। वैज्ञानिक लैनवॉज़िए ने 1777 में इसका नाम "ऑक्सीजन" (अम्ल जनक) रखा।

भौतिक गुणधर्म: ऑक्सीजन एक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस है। यह वायु से थोड़ी भारी होती है (वाष्प घनत्व 16, वायु का 14.4)। यह जल में अल्प विलेय है (20°C पर 100 सेमी³ जल में लगभग 3 सेमी³ ऑक्सीजन घुलती है), जो जलीय जीवों के जीवन निर्वाह हेतु अत्यंत आवश्यक है। यह -183°C पर हल्के नीले द्रव में तथा -218.8°C पर नीले ठोस में बदलती है।

1.2 प्रयोगशाला निर्माण: पोटेशियम क्लोरेट का ऊष्मीय अपघटन

प्रयोगशाला में ऑक्सीजन गैस बनाने के लिए शुष्क पोटेशियम क्लोरेट ($\text{KClO}_3$) और मैंगनीज डाइऑक्साइड ($\text{MnO}_2$) को 4:1 भार अनुपात में मिलाकर कठोर कांच की परखनली में 200°C - 240°C पर गर्म किया जाता है।

महत्वपूर्ण वैज्ञानिक कारण: अकेले शुद्ध पोटेशियम क्लोरेट को गर्म करने पर ऑक्सीजन मुक्त करने के लिए 650°C से अधिक उच्च तापमान की आवश्यकता होती है, जिससे परखनली के पिघलने या अचानक विस्फोट का खतरा रहता है। मिश्रण में $\text{MnO}_2$ मिलाने से अपघटन ताप घटकर मात्र 200°-240°C रह जाता है और तीव्र गति से ऑक्सीजन गैस प्राप्त होती है।

1.3 उत्प्रेरक की संकल्पना एवं सामान्य ताप पर वैकल्पिक विधि

उत्प्रेरक की परिभाषा (Catalyst): वह पदार्थ जो रासायनिक अभिक्रिया में सूक्ष्म मात्रा में उपस्थित रहकर अभिक्रिया के वेग को परिवर्तित (प्रायः तीव्र) कर देता है, परंतु अभिक्रिया के अंत में स्वयं द्रव्यमान एवं रासायनिक संघटन में पूर्णतः अपरिवर्तित रहता है, उसे उत्प्रेरक कहते हैं। यहाँ $\text{MnO}_2$ एक धनात्मक उत्प्रेरक है।

बिना गर्म किए सामान्य ताप पर निर्माण: हाइड्रोजन परॉक्साइड द्रव में मैंगनीज डाइऑक्साइड मिलाने पर कमरे के तापमान पर ही ऑक्सीजन गैस बुलबुलों के रूप में निकलने लगती है:

गैस संग्रहण विधि: ऑक्सीजन गैस को जल के अधोमुखी विस्थापन (Downward displacement of water) द्वारा गैस जार में एकत्र किया जाता है, क्योंकि यह जल में अत्यंत अल्प विलेय है और जल से कोई अभिक्रिया नहीं करती। वायु से घनत्व में बहुत कम अंतर होने के कारण वायु विस्थापन द्वारा इसे एकत्र नहीं किया जाता।

1.4 रासायनिक गुणधर्म एवं तत्वों का दहन

ऑक्सीजन स्वयं नहीं जलती (अदह्य है), परंतु यह दहन की प्रबल पोषक है। बिना लौ वाली जलती हुई अगरबत्ती या तीली को ऑक्सीजन जार में ले जाने पर वह तुरंत तेज लौ के साथ जल उठती है।

• कार्बन (C): जलकर अम्लीय कार्बन डाइऑक्साइड गैस बनाता है: $\text{C} + \text{O}_2 \\to \text{CO}_2$।
• सल्फर (S): नीली लौ के साथ जलकर तीखी गंध वाली सल्फर डाइऑक्साइड बनाता है: $\text{S} + \text{O}_2 \\to \text{SO}_2$।
• मैग्नीशियम (Mg): चमकदार श्वेत प्रकाश के साथ जलकर मैग्नीशियम ऑक्साइड का सफेद चूर्ण बनाता है: $2\text{Mg} + \text{O}_2 \\to 2\text{MgO}$।
• सोडियम (Na): सुनहरी पीली ज्वाला के साथ जलकर क्षारीय सोडियम ऑक्साइड बनाता है: $4\text{Na} + \text{O}_2 \\to 2\text{Na}_2\text{O}$।
• लोहा (Fe): रक्त-तप्त लोहे का तार ऑक्सीजन में चिंगारियों के साथ जलकर फेरोसो-फेरिक ऑक्साइड बनाता है: $3\text{Fe} + 2\text{O}_2 \\to \text{Fe}_3\text{O}_4$।

1.5 ऑक्साइडों का वर्गीकरण एवं लोहे पर जंग लगना

तत्वों के ऑक्सीजन के साथ संयोग से बनने वाले ऑक्साइडों को चार श्रेणियों में विभाजित किया गया है:

लोहे पर जंग लगना (Rusting of Iron): नम वायु में खुला रखने पर लोहे पर भूरे रंग की पपड़ीदार परत जम जाती है जिसे जंग कहते हैं। जंग वास्तव में जलयोजित फेरिक ऑक्साइड है। जंग लगने के लिए ऑक्सीजन और जल/नमी दोनों की एक साथ उपस्थिति अनिवार्य है। केवल शुष्क ऑक्सीजन या उबाले हुए वायु-रहित जल में लोहे पर कभी जंग नहीं लगता।

जंग से बचाव के उपाय: (1) पेंट, ग्रीस या तेल की परत चढ़ाना, (2) गैल्वनीकरण / यशदलेपन (Galvanization) — पिघले हुए जस्ते (Zinc) की परत चढ़ाना, (3) क्रोमियम या निकेल का विद्युत-लेपन करना।

2.1 उपस्थिति एवं सबसे हल्के तत्व की पहचान

हाइड्रोजन ($\text{H}_2$) पूरे ब्रह्मांड का सबसे हल्का और सबसे अधिक मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है (तारों और सूर्य की ऊर्जा का मूल स्रोत)। 1766 में हेनरी कैवेंडिश ने इसे खोजकर "ज्वलनशील वायु" कहा। लैनवॉज़िए ने इसका नाम हाइड्रोजन रखा (जिसका अर्थ जल उत्पादक है)।

भौतिक गुणधर्म: रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस। यह सभी ज्ञात पदार्थों में सबसे हल्की है (घनत्व मात्र 0.0899 ग्राम/लीटर, वायु का 1/14.4 भाग)। यह जल में लगभग अविलेय है (20°C पर 100 सेमी³ जल में मात्र 2 सेमी³ घुलती है) और ग्राहम के नियम के अनुसार इसका विसरण सबसे तेज होता है।

2.2 प्रयोगशाला निर्माण: दानेदार जस्ता एवं तनु सल्फ्यूरिक अम्ल

प्रयोगशाला में कमरे के तापमान पर वुल्फ बोतल में दानेदार जस्ता (Granulated Zinc) लेकर उसमें थिसिल कीप की सहायता से तनु सल्फ्यूरिक अम्ल ($\text{H}_2\text{SO}_4$) डालने पर तीव्र बुदबुदाहट के साथ हाइड्रोजन गैस उत्पन्न होती है। इसमें गर्म करने की आवश्यकता नहीं होती।

शुद्ध जस्ते के स्थान पर दानेदार जस्ते का प्रयोग क्यों किया जाता है?

• कॉपर अशुद्धि की उत्प्रेरक भूमिका: दानेदार जस्ते में सूक्ष्म मात्रा में कॉपर ($\text{Cu}$) की अशुद्धि होती है। अम्ल के संपर्क में आने पर सूक्ष्म विद्युत-युग्म ($\text{Zn-Cu}$ कपल) बन जाते हैं, जो धनात्मक उत्प्रेरक का कार्य कर हाइड्रोजन निकलने की दर को अत्यधिक तीव्र कर देते हैं। शुद्ध जस्ता अत्यंत मंद गति से अभिक्रिया करता है।
• अधिक पृष्ठीय क्षेत्रफल: पिघले हुए जस्ते को ठंडे पानी में गिराकर दानेदार जस्ता बनाया जाता है, जिससे यह छिद्रयुक्त और खुरदुरा बनता है और अम्ल से संपर्क हेतु बड़ा पृष्ठीय क्षेत्रफल प्रदान करता है।

सावधानी: हाइड्रोजन निर्माण में कभी भी नाइट्रिक अम्ल ($\text{HNO}_3$) का उपयोग नहीं करते, क्योंकि यह प्रबल ऑक्सीकारक अम्ल है। यह उत्पन्न हाइड्रोजन को तुरंत जल में ऑक्सीकृत कर देता है और स्वयं नाइट्रोजन के ऑक्साइडों में अपचयित हो जाता है।

2.3 गैस संग्रहण एवं प्रयोगशाला सावधानियाँ

हाइड्रोजन गैस को जल के अधोमुखी विस्थापन द्वारा गैस जार में एकत्र किया जाता है। यद्यपि यह वायु से हल्की है, फिर भी इसे वायु के विस्थापन द्वारा एकत्र नहीं करते क्योंकि वायु और हाइड्रोजन का मिश्रण अत्यंत विस्फोटक होता है।

अत्यंत महत्वपूर्ण सावधानी: थिसिल कीप का निचला सिरा सदैव बोतल में भरे अम्ल के भीतर डूबा रहना चाहिए। यदि कीप का सिरा अम्ल से ऊपर रहा, तो हाइड्रोजन गैस कीप के रास्ते कमरे में फैल जाएगी और घातक विस्फोट हो सकता है।

2.4 रासायनिक गुणधर्म, 'पॉप' परीक्षण एवं दहन

हाइड्रोजन एक ज्वलनशील गैस है। यह वायु या ऑक्सीजन में हल्की नीली लौ के साथ जलकर जलवाष्प बनाती है और अत्यधिक ऊष्मा उत्पन्न करती है:

दहन में सहायक नहीं: उल्टे पकड़े गए हाइड्रोजन से भरे जार के अंदर जलती मोमबत्ती ले जाने पर मोमबत्ती तुरंत बुझ जाती है, परंतु जार के मुंह पर हाइड्रोजन नीली लौ से जलती रहती है।

प्रमाणिक पॉप परीक्षण (Pop Sound Test): परखनली में एकत्र हाइड्रोजन के मुंह पर जलती तीली ले जाने पर यह एक विशिष्ट तीखी "पॉप" (Pop) ध्वनि के साथ विस्फोटित होकर जल उठती है। यह हाइड्रोजन का निश्चित परीक्षण है।

2.5 अपचायक गुणधर्म एवं औद्योगिक अनुप्रयोग

हाइड्रोजन एक शक्तिशाली अपचायक (Reducing Agent) है। गर्म काले कॉपर ऑक्साइड ($\text{CuO}$) के ऊपर से शुष्क हाइड्रोजन गैस प्रवाहित करने पर यह कॉपर ऑक्साइड से ऑक्सीजन छीनकर उसे लाल-भूरे धातुई तांबे में अपचयित कर देती है और स्वयं जल में ऑक्सीकृत हो जाती है:

प्रमुख औद्योगिक उपयोग:

• हैबर प्रक्रम द्वारा अमोनिया उत्पादन: $\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \\xrightleftharpoons[\text{Fe / Mo}]{450^\circ\text{C}, 200\text{ atm}} 2\text{NH}_3$, जो यूरिया उर्वरक का मुख्य आधार है।
• वनस्पति घी का निर्माण (हाइड्रोजनीकरण): निकेल उत्प्रेरक की उपस्थिति में तरल वनस्पति तेलों में हाइड्रोजन मिलाकर ठोस वनस्पति घी बनाया जाता है।
• शून्य-उत्सर्जन ग्रीन फ्यूल: रॉकेटों में तरल हाइड्रोजन क्रायोजेनिक ईंधन के रूप में प्रयुक्त होती है। इसके जलने से केवल जलवाष्प बनती है, कोई कार्बन प्रदूषण नहीं होता।

3.1 वायुमंडलीय उपस्थिति एवं सामान्य गुणधर्म

वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड ($\text{CO}_2$) की मात्रा आयतन के अनुसार लगभग 0.04% (लगभग 420 ppm) होती है। कम मात्रा के बावजूद यह पौधों के प्रकाश संश्लेषण द्वारा पृथ्वी पर भोजन निर्माण का प्राथमिक आधार है।

भौतिक गुणधर्म: रंगहीन गैस, हल्की तीखी अम्लीय गंध व स्वाद। यह वायु से 1.53 गुना भारी है (वाष्प घनत्व 22, वायु का 14.4)। यह जल में मध्यम विलेय है (20°C पर 1 आयतन जल लगभग 1 आयतन $\text{CO}_2$ घोलता है) और दुर्बल कार्बोनिक अम्ल ($\text{H}_2\text{CO}_3$) बनाती है।

3.2 प्रयोगशाला निर्माण: संगमरमर के टुकड़े एवं तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल

प्रयोगशाला में बिना गर्म किए सामान्य ताप पर वुल्फ बोतल या किप उपकरण में संगमरमर के टुकड़ों (कैल्शियम कार्बोनेट, $\text{CaCO}_3$) पर थिसिल कीप से तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल ($\text{HCl}$) डालने पर तीव्र बुदबुदाहट के साथ कार्बन डाइऑक्साइड गैस बनती है।

परीक्षक का प्रमुख प्रश्न — तनु सल्फ्यूरिक अम्ल (H₂SO₄) का उपयोग क्यों नहीं करते?

संगमरमर पर तनु सल्फ्यूरिक अम्ल डालने पर प्रारंभ में थोड़ी गैस निकलकर अभिक्रिया तुरंत रुक जाती है। इसका कारण यह है कि अभिक्रिया में बनने वाला उप-उत्पाद कैल्शियम सल्फेट ($\text{CaSO}_4$) जल में अविलेय होता है। यह संगमरमर के टुकड़ों के ऊपर एक कठोर, अभेद्य परत बना देता है जिससे अम्ल अंदर के संगमरमर तक नहीं पहुँच पाता:

गैस संग्रहण विधि: $\text{CO}_2$ वायु से 1.5 गुना भारी और जल में विलेय होने के कारण इसे वायु के ऊर्ध्वमुखी विस्थापन (Upward displacement of air) द्वारा सीधे खड़े गैस जार में एकत्र किया जाता है।

3.3 चूने के पानी का निश्चित परीक्षण (दो-चरणीय अभिक्रिया)

कार्बन डाइऑक्साइड की पहचान का सबसे प्रामाणिक परीक्षण इसे ताजे बने चूने के पानी [कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड विलयन, $\text{Ca(OH)}_2$] में प्रवाहित करना है:

प्रथम चरण (अल्प समय तक गैस प्रवाहित करना): चूने के पानी में थोड़ी देर $\text{CO}_2$ प्रवाहित करने पर जल में अविलेय कैल्शियम कार्बोनेट का श्वेत अवक्षेप बनने से विलयन दूधिया (Milky) हो जाता है:

द्वितीय चरण (अत्यधिक समय तक गैस प्रवाहित करना): दूधिया विलयन में लगातार अधिक समय तक $\text{CO}_2$ प्रवाहित करते रहने पर अविलेय कैल्शियम कार्बोनेट घुलनशील कैल्शियम बाइकार्बोनेट में बदल जाता है, जिससे विलयन पुनः पूर्णतः पारदर्शी व रंगहीन हो जाता है:

विशेष तथ्य: इस पारदर्शी विलयन को उबालने पर $\text{Ca(HCO}_3)_2$ अपघटित होकर पुनः अविलेय $\text{CaCO}_3$ बनाता है और विलयन फिर से दूधिया हो जाता है।

3.4 अग्निशामक भूमिका एवं जलते मैग्नीशियम फीते का अपवाद

कार्बन डाइऑक्साइड स्वयं नहीं जलती और न ही जलने में सहायता करती है। वायु से 1.5 गुना भारी होने के कारण यह जलती वस्तु को कंबल की तरह ढक लेती है और ऑक्सीजन की आपूर्ति काटकर आग बुझा देती है। इसलिए इसका उपयोग अग्निशामक यंत्रों में होता है।

जलते मैग्नीशियम फीते का अपवाद: $\text{CO}_2$ में जलती मोमबत्ती तुरंत बुझ जाती है, परंतु जलते हुए मैग्नीशियम फीते को ले जाने पर वह तेज रोशनी के साथ जलता रहता है और जार में सफेद चूर्ण व काले धब्बे बनते हैं:

मैग्नीशियम का ऑक्सीजन के प्रति अत्यधिक आकर्षण होता है और इसका प्रज्वलन ताप 2000°C से अधिक होने के कारण यह $\text{CO}_2$ के अणुओं को तोड़कर ऑक्सीजन छीन लेता है और कार्बन मुक्त कर देता है।

3.5 शुष्क बर्फ (Dry Ice) एवं व्यावहारिक उपयोग

उच्च दाब ($>50\text{ वायुमंडलीय दाब}$) पर संपीडित द्रव कार्बन डाइऑक्साइड को बारीक नोजल से अचानक प्रसारित करने पर अत्यधिक प्रशीतन के कारण यह बर्फ जैसे ठोस में बदल जाती है। इसे शुष्क बर्फ (Dry Ice) कहते हैं।

• ऊर्ध्वपातन (-78.5°C): सामान्य वायुमंडलीय दाब पर ठोस $\text{CO}_2$ बिना द्रव में बदले सीधे गैस में परिवर्तित हो जाती है (ऊर्ध्वपातित होती है)। यह किसी वस्तु या हाथ को गीला नहीं करती, इसलिए इसे "शुष्क" बर्फ कहा जाता है।
• उपयोग: दवाओं, टीकों और खाद्य पदार्थों के सुरक्षित परिवहन में प्रशीतक के रूप में, नाट्य मंचों पर कृत्रिम घना धुआँ उत्पन्न करने में, तथा सोडा वाटर व शीतल पेयों में।

4.1 वायुमंडलीय प्रचुरता एवं त्रिबंध की रासायनिक निष्क्रियता

वायुमंडल में सर्वाधिक मात्रा नाइट्रोजन ($\text{N}_2$) गैस की होती है — लगभग 78.08% आयतन। 1772 में डैनियल रदरफोर्ड ने इसे खोजा था। इसका वाष्प घनत्व 14 है, जो वायु (14.4) से थोड़ा कम है।

सामान्य ताप पर रासायनिक निष्क्रियता का कारण:

नाइट्रोजन के अणु में दो नाइट्रोजन परमाणु परस्पर तीन-तीन इलेक्ट्रॉनों का साझा करके एक अत्यंत मजबूत सहसंयोजक त्रिबंध ($\mathbf{N \equiv N}$) बनाते हैं। इस त्रिबंध को तोड़ने हेतु अत्यधिक ऊर्जा (बंधन वियोजन ऊर्जा लगभग 945.3 kJ/mol) की आवश्यकता होती है। कमरे के सामान्य तापमान पर इतनी ऊर्जा उपलब्ध न होने के कारण नाइट्रोजन लगभग अक्रिय रहती है और वायु में ऑक्सीजन के तीव्र दहन को धीमा बनाए रखती है।

4.2 उच्च ताप पर अभिक्रियाएँ एवं तड़ित स्थिरीकरण

अत्यधिक उच्च तापमान ($3000^\circ\text{C}$) अथवा बादलों में आकाशीय बिजली चमकने (तड़ित) के समय उत्पन्न विद्युत ऊर्जा से नाइट्रोजन का त्रिबंध टूटता है और यह ऑक्सीजन से सीधे जुड़ जाती है:

वर्षा के साथ यह नाइट्रिक अम्ल भूमि पर आकर मृदा के खनिजों से क्रिया करके नाइट्रेट लवण ($\text{Ca(NO}_3)_2$) बनाता है, जो पौधों के पोषण का आवश्यक प्राकृतिक स्रोत है।

4.3 जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण एवं नाइट्रोजन चक्र

पौधे वायुमंडल की मुक्त नाइट्रोजन गैस को सीधे ग्रहण नहीं कर सकते। वे निर्भर करते हैं:

• सहजीवी जीवाणु: दलहनी फसलों (चना, मटर, मूंग) की जड़ों की ग्रंथियों में रहने वाला राइजोबियम (Rhizobium) जीवाणु वायुमंडलीय नाइट्रोजन को सीधे नाइट्रेट यौगिकों में बदलता है।
• स्वतंत्रजीवी जीवाणु: मिट्टी के एजोटोबैक्टर व क्लॉस्ट्रिडियम तथा नीले-हरे शैवाल जैसे एनाबीना व नॉस्टॉक।
• विनाइट्रीकारी जीवाणु: स्यूडोमोनास जीवाणु मृदा के नाइट्रेट यौगिकों को पुनः मुक्त नाइट्रोजन गैस में बदलकर वायुमंडल में भेजते हैं, जिससे नाइट्रोजन चक्र संतुलित रहता है।

4.4 चारों प्रमुख गैसों की पहचान हेतु मास्टर तालिका

प्रयोगशाला में अज्ञात गैस जारों में भरी गैसों को विभेदित करने हेतु निम्नलिखित परीक्षण तालिका का उपयोग करें:

5.1 प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव एवं कृत्रिम वैश्विक ऊष्मण

प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव: सूर्य से आने वाली लघु तरंगदैर्घ्य की विकिरणें वायुमंडल से गुजरकर पृथ्वी की सतह को गर्म करती हैं। गर्म पृथ्वी इस ऊष्मा को दीर्घ तरंगदैर्घ्य की अवरक्त विकिरणों (Infrared rays) के रूप में अंतरिक्ष में लौटाती है। वायुमंडल की कुछ विशिष्ट गैसें इन अवरक्त किरणों को अवशोषित कर पुनः धरातल की ओर विकिरित करती हैं। इस प्राकृतिक आवरण के कारण पृथ्वी का औसत तापमान +15°C बना रहता है (इसके अभाव में पृथ्वी -18°C का बर्फीला ग्रह होती)।

प्रमुख ग्रीनहाउस गैसें: कार्बन डाइऑक्साइड ($\text{CO}_2$), मीथेन ($\text{CH}_4$), नाइट्रस ऑक्साइड ($\text{N}_2\text{O}$), क्लोरोफ्लोरोकार्बन ($\text{CFC}$) एवं जलवाष्प ($\text{H}_2\text{O}$)।

वैश्विक ऊष्मण (Global Warming): अंधाधुंध जीवाश्म ईंधन दहन और वनों की कटाई से $\text{CO}_2$ का स्तर 280 ppm से बढ़कर 420 ppm से अधिक हो चुका है। अतिरिक्त ऊष्मा रुकने से पृथ्वी का तापमान तेजी से बढ़ रहा है, जिससे ध्रुवों की बर्फ पिघल रही है और सुंदरबन सहित तटीय क्षेत्रों के डूबने का खतरा पैदा हो गया है।

5.2 अम्लीय वर्षा (Acid Rain) एवं पत्थर का कोढ़

सामान्य वर्षा जल में $\text{CO}_2$ घुली होने के कारण इसका $\text{pH}$ लगभग 5.6 होता है। जब वर्षा जल का $\text{pH}$ मान 5.6 से कम हो जाता है, तो उसे अम्लीय वर्षा कहते हैं।

प्रदूषक स्रोत एवं रासायनिक अभिक्रियाएँ:

• सल्फर डाइऑक्साइड ($\text{SO}_2$): ताप बिजलीघरों और रिफाइनरियों के धुएं से निकलकर सल्फ्यूरिक अम्ल बनाती है: $$2\text{SO}_2 + \text{O}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \\longrightarrow 2\mathbf{\text{H}_2\text{SO}_4}\text{ (सल्फ्यूरिक अम्ल)}$$
• नाइट्रोजन के ऑक्साइड ($\text{NO}_x$): वाहनों और विमानों के धुएं से निकलकर नाइट्रिक अम्ल बनाते हैं: $$4\text{NO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 \\longrightarrow 4\mathbf{\text{HNO}_3}\text{ (नाइट्रिक अम्ल)}$$

हानिकारक प्रभाव:

• पत्थर का कोढ़ (Stone Leprosy): अम्लीय वर्षा का सल्फ्यूरिक अम्ल संगमरमर (तस्वीर: ताजमहल, विक्टोरिया मेमोरियल) के कैल्शियम कार्बोनेट को गलाकर भुरभुरे कैल्शियम सल्फेट में बदल देता है: $$\text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4 \\longrightarrow \text{CaSO}_4 + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2\\uparrow$$
• जलीय पारिस्थितिकी का विनाश: झीलों व नदियों का $\text{pH}$ घटने से मृदा से विषैले एल्युमिनियम आयन घुलकर मछलियों के गलफड़ों को बंद कर देते हैं।
• मृदा की उर्वरता नष्ट: पत्तियों का क्लोरोफिल नष्ट होता है और भूमि के पोषक तत्व बह जाते हैं।

5.3 समतापमंडल की ओजोन परत ($\text{O}_3$) एवं पराबैंगनी किरणों से रक्षा

धरातल से 15 से 35 किमी ऊपर समतापमंडल (Stratosphere) में ओजोन गैस का एक सघन प्राकृतिक सुरक्षा कवच है, जिसे ओजोन परत (Ozone Layer) कहते हैं। यह सूर्य की अत्यधिक हानिकारक पराबैंगनी किरणों (UV-B एवं UV-C) को 99% से अधिक अवशोषित कर जीवों को त्वचा कैंसर और मोतियाबिंद से बचाती है।

ओजोन निर्माण एवं विघटन का प्राकृतिक संतुलन:

5.4 क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFC) द्वारा ओजोन परत का क्षरण

फ्रिज, एसी और स्प्रे कैन में प्रयुक्त क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFC या फ्रीऑन) अत्यधिक स्थिर होने के कारण समतापमंडल में पहुँच जाते हैं। वहाँ तीव्र पराबैंगनी किरणों से टूटकर अत्यंत सक्रिय क्लोरीन मुक्त मूलक ($\text{Cl}^\bullet$) उत्पन्न करते हैं:

उत्प्रेरकीय विनाश चक्र: तीसरे चरण में क्लोरीन मूलक ($\text{Cl}^\bullet$) पुनः मुक्त हो जाता है! इस प्रकार एक अकेला क्लोरीन परमाणु 1 लाख से अधिक ओजोन अणुओं को नष्ट कर देता है, जिससे अंटार्कटिका के ऊपर ओजोन छिद्र का निर्माण हुआ।

वैश्विक संधि: 1987 के ऐतिहासिक मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल (Montreal Protocol) के तहत सीएफसी के उत्पादन पर वैश्विक प्रतिबंध लगाया गया।